KR20160094286A

KR20160094286A - 이동 단말기, 위치 특정 방법, 위치 특정 프로그램 및 위치 특정 장치

Info

Publication number: KR20160094286A
Application number: KR1020160009264A
Authority: KR
Inventors: 다카시 미우라; 유이 노마; 마키코 고노시마
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2016-08-09
Also published as: JP2016142595A; US20160223675A1; CN105847529A

Abstract

소비 전력을 삭감하는 것을 과제로 한다.
수신기는, 복수의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보를 취득한다. 수신기는, 위치 정보 및 시각 정보를 나타내는 제1 좌표계보다 차원이 높은 제2 좌표계로 정의되는 사영면에, 제1 좌표계의 사영에 이용되는 변수를 출력한다. 수신기는, 위치 정보 및 시각 정보와 변수를 이용하여 산출된, 사영면이 존재하는 제2 좌표계의 좌표를 출력한다. 수신기는, 출력된 좌표를, 제1 좌표계의 좌표로 변환한다.

Description

이동 단말기, 위치 특정 방법, 위치 특정 프로그램 및 위치 특정 장치{MOBILE TERMINAL, POSITION IDENTIFICATION METHOD, POSITION IDENTIFICATION PROGRAM AND POSITION IDENTIFICATION DEVICE}

본 발명은, 이동 단말기, 위치 특정 방법, 위치 특정 프로그램 및 위치 특정 장치에 관한 것이다.

종래부터, 전파를 이용하여, 위치 기준국과의 사이의 거리를 측정하는 방법으로서, 위성 측위 시스템인 GPS(Global Positioning System)가 알려져 있다. 이 시스템은, 인공 위성으로부터 발신된 시각(t^(s))과 위치(x^(s), y^(s), z^(s))의 정보와 수신기의 시각 정보(t)를 조합함으로써, 수신기가 존재하고 있는 위치(x, y, z)를 특정하는 것이다.

일반적으로, 수신기측의 시계의 정밀도는 그다지 높지 않기 때문에, 수신기의 시각 오차(δ)가 생긴다. 이를 근거로 수신기의 위치를 특정하기 위해서는 미지(未知)의 변수가 4개 존재(x, y, z, δ)하기 때문에, 4개의 방정식을 이용하여 미지의 변수를 특정한다. 그리고, 미리정해진 수렴값보다 수신기의 선형 근사(linear approximation)에 따른 잔차가 작아질 때까지, 미지의 변수를 특정하는 방정식을 이용하여 계산을 반복함으로써, 수신기의 위치를 구한다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-2820호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2002-250624호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공표 제2006-520168호 공보 특허문헌 4: 일본 특허 공표 평성8-512130호 공보 특허문헌 5: 일본 특허 공표 제2006-518886호 공보

그러나, 상기 기술에서는, 수신기의 위치를 측위하기 위해, 미지의 변수를 특정하는 방정식을 이용하여, 1회의 위치 특정으로 몇 번이나 계산을 반복할 필요가 있기 때문에, 연산량을 삭감하는 것이 어려우며, 연산량에 기인하는 수신기의 소비 전력의 삭감이 곤란하다.

하나의 측면에서는, 소비 전력을 삭감할 수 있는 이동 단말기, 위치 특정 방법, 위치 특정 프로그램 및 위치 특정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 안에서는, 이동 단말기는, 복수의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보를 취득하는 취득부를 갖는다. 이동 단말기는, 상기 위치 정보 및 시각 정보를 표시하는 제1 좌표계보다 차원이 높은 제2 좌표계로 정의되는 사영면(射影面)에, 상기 제1 좌표계의 사영(射影)에 이용되는 변수를 출력하는 제1 출력부를 갖는다. 이동 단말기는, 상기 위치 정보 및 시각 정보와 상기 변수를 이용하여 산출된, 상기 사영면이 존재하는 제2 좌표계의 좌표를 출력하는 제2 출력부를 갖는다. 이동 단말기는, 상기 제2 출력부에 의해 출력된 상기 좌표를, 상기 제1 좌표계의 좌표로 변환하는 변환부를 갖는다.

일실시형태에 따르면, 소비 전력을 삭감할 수 있다.

도 1은 실시예 1에 따른 시스템의 전체 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 GPS를 이용한 일반적인 측위 방법을 설명하는 도면이다.
도 3a는 초곡면(超曲面)과 4차원 시공간간의 대응 관계를 설명하는 도면이다.
도 3b는 4차원 초평면(超平面)과 초곡면의 관계를 설명하는 도면이다.
도 4는 실시예 1에 따른 수신기의 기능 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 5는 인공 위성에 관해서 역입체 사영이 가능한지의 여부의 영역을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3의 도면을 X₀-X₅ 평면으로 절단한 도면이다.
도 7은 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 이동 단말기의 하드웨어 구성예를 나타내는 도면이다.

이하에, 본원이 개시하는 이동 단말기, 위치 특정 방법, 위치 특정 프로그램 및 위치 특정 장치의 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다.

《실시예 1》

[전체 구성]

도 1은 실시예 1에 따른 시스템의 전체 구성예를 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 이 시스템은, 복수의 인공 위성(1)과 수신기(10)가 통신 가능하게 접속된다. 각 인공 위성(1)은, 위치 기준국의 일례이며, 자기의 위치 정보와 시각을 수신기(10)에 송신한다. 수신기(10)는, 인공 위성(1)으로부터 취득한 위치 정보나 시각을 이용하여 자기의 위치를 특정하는 장치이며, 예컨대 스마트 폰이나 휴대 전화 등의 이동 단말기의 일례이다.

이러한 상태에 있어서, 수신기(10)는, 4차원 민코프스키(Minkowski) 시공간(이하, 단순히 4차원 시공간이라고 하는 경우가 있음)으로부터 초곡면 상에 역입체 사영을 행하여, 4차원 시공간 상에서의 비선형 방정식을 선형 방정식으로 고쳐 기술하여 푼다.

여기서, 도 2 및 도 3a, 도 3b를 이용하여, 일반적인 GPS를 이용한 경우의 방정식과 실시예 1에 따른 방법을 이용한 경우의 방정식에 대해서 설명한다. 도 2는 GPS를 이용한 일반적인 측위 방법을 설명하는 도면이다. 도 2에 나타내는 시스템에서는, 공지된 인공 위성의 위치(x^(S), y^(S), z^(S))와 시각(t^(S))과 수신기의 시각(t)을 조합하여, 수신기(2)의 미지의 위치(x, y, z)를 특정하는 것이다. 또한, 본 실시예에 있어서의 「s」는, 인공 위성의 대수에 대응하는 라벨이며, 예컨대 인공 위성이 4대인 경우, s는 1, 2, 3, 4의 값이 된다.

구체적으로는, 일반적인 수신기(2)는, 4대의 인공 위성(1)으로부터 위치와 시간을 취득하고, 이들을 바탕으로 인공 위성(1)과 수신기(2)의 유사 거리(ρ')를 산출한다[식 (1) 참조]. 그리고, 수신기(2)는, 식 (1)의 루트 부분을 식 (2)와 같이 선형 근사한다. 그 후, 수신기(2)는, 유사 거리(ρ')를 선형 근사하여 전개하고, 축차 근사(successive approximation)를 이용하여, 시각 오차(δ)와 잔차(δx, δy, δz)가 미리정해진 수렴값 이하가 될 때까지 계산을 반복한다. 이 때문에, 측정 시의 계산 횟수가 매회 많아져, 소비 전력이 많다. 또한, 식 (1)의 「c」는, 광속이다.

이에 대하여, 실시예 1에 따른 수신기(10)는, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 4차원 시공간 상에서의 비선형 방정식을 선형 방정식으로 고쳐 기술한다. 도 3a는 초곡면과 4차원 시공간의 대응 관계를 설명하는 도면이다.

도 3a에 나타내는 바와 같이, 입체 사영은, 역입체 사영의 기점인 점(N)으로부터 초곡면 상의 점(V)을 통과하는 직선을 그었을 때에, 점(V)으로부터 4차원 시공간 상의 점(W)에의 사상(f)으로서 정의되고, 점(W)으로부터 점(V)에의 역사상(f^-1)은, 식 (3)으로 정의된다. 또한, 식 (3)에 있어서의 「r²」는 식 (4)로 정의된다.

또한, 도 3a에 있어서의 점(O)은, 4차원 시공간 상의 원점이며, 점(O')은 초곡면이 존재하는 5차원 시공간의 원점이다. 점(P)은, 4차원 시공간 상에서의 수신기(10)의 위치, 즉 특정 대상의 위치이다. 또한, 점(W)은, 4차원 시공간 상에서의 인공 위성(1)의 위치이다. 또한, 점(N)은, 역입체 사영의 기점이며, 좌표로 표시하면 (X₀, X₁, X₂, X₃, X₅)=(0, 0, 0, 0, Γ)가 되고, 점(S)은, 좌표로 표시하면 (X₀, X₁, X₂, X₃, X₅)=(0, 0, 0, 0, -Γ)가 된다. 「Γ」는, 초곡면의 원점 둘레의 개구 반경이다. 변수 「d」는, 4차원 시공간의 원점(O)으로부터 점(N)까지의 거리이며, 이하에서는 변수(d)라고 기재하는 경우가 있다.

여기서, 4차원 초평면과 초곡면의 관계를 설명한다. 도 3b는 4차원 초평면과 초곡면의 관계를 설명하는 도면이다. 이 도 3b에 나타내는 바와 같이, 4차원 초평면은, 도 3a에 있어서의 점(W)에 대응하는 점(V)에서 초곡면과 접하며, 점선(A) 및 점선(B)에서 초곡면과 교차한다. 4차원 초평면과 초곡면이 교차하는 점선(A) 및 점선(B)은, 5차원 시공간에 있어서의 광의 경로를 나타낸다. 점선(A) 및 점선(B)을 포함하는 4차원 초평면은, 4차원 시공간의 점(W)에 있어서의 광의 경로를 선형 방정식으로 표현 가능한 면이다.

도 3a나 도 3b에 나타내는 바와 같이, 수신기(10)는, 초곡면 상에 역입체 사영을 행함으로써, 비선형 방정식인 식 (1)을 선형 방정식인 식 (5)로 고쳐 쓴다. 이때, 수신기(10)는, 4차원 시공간 상의 각 인공 위성의 위치가 4차원 시공간 상의 쌍곡면의 내측에 들어가는 변수(d)를 설정한다.

즉, 수신기(10)는, 도 3a에 나타낸 4차원 시공간의 원점(O)으로부터 점(N)까지의 거리인 변수(d)에 적절한 값을 설정한다. 그리고, 수신기(10)는, 식 (5)에서 얻어진 값을 4차원 시공간의 좌표로 변환하여, 수신기(10)의 위치를 특정한다. 이 때문에, 수신기(10)는, 종래의 GPS를 이용한 계산 방법으로 실행되는 근사 계산의 반복을 실행하지 않고 위치를 특정할 수 있기 때문에, 소비 전력을 삭감할 수 있다.

또한, 식 (5)에 있어서의 「x₀ ^(S)」는, 광속(c)과 인공 위성(1)의 시각(t)을 곱한 것이다. 「x_i(i=1, 2, 3)」는, 4차원 공간 상의 위치 정보이며, (x₁ ^(S), x₂ ^(S), x₃ ^(S))=(x^(S), y^(S), z^(S))이다. 「X_i」 및 「X₅」는, 5차원 공간 상의 변수이다. 변수 「α」 및 변수 「β」는, 변수이며, 상세한 것은 후술한다.

[기능 구성]

도 4는 실시예 1에 따른 수신기의 기능 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 수신기(10)는, 위치 DB(16a), 파라미터 DB(16b), 취득부(21), 좌표계 설정부(22), 변수 설정부(23), 방정식 생성부(24), 솔루션부(25), 변환부(26), 출력부(27)를 갖는다.

또한, 위치 DB(16a) 및 파라미터 DB(16b)는, 메모리나 하드 디스크 등의 기억 장치에 기억되는 데이터 베이스이다. 취득부(21), 좌표계 설정부(22), 변수 설정부(23), 방정식 생성부(24), 솔루션부(25), 변환부(26), 출력부(27)는, 프로세서에 탑재되는 전자 회로의 일례나 프로세서가 실행하는 프로세스의 일례이다.

위치 DB(16a)는, 특정된 수신기(10)의 위치 정보를 기억한다. 구체적으로는, 위치 DB(16a)는, 수신기(10)나 인공 위성이 존재하는 4차원 시공간의 좌표(x, y, z, t)로 표현된 위치 정보를 기억한다. 또한, (x, y, z)는 위치를 특정하는 정보이며, (t)는 시각이다.

파라미터 DB(16b)는, 역입체 사영에 관한 파라미터를 기억한다. 구체적으로는, 파라미터 DB(16b)는, 도 3a 등에 나타낸 「Γ」의 설정값을 기억한다. 이 Γ는, 계산 시의 반올림 오차를 경감시키기 위해 사용되는 것이며, 관리자 등이 임의로 설정할 수 있다. 예컨대, 관리자는, d/Γ가 대략 1이 되도록, 예상되는 변수(d)의 크기에 따라 설정할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 일례로서 Γ=1로 하여 설명한다.

취득부(21)는, 인공 위성의 위치 정보와 시각 정보, 수신기(10)의 시각 정보를 취득하는 처리부이다. 구체적으로는, 취득부(21)는, 수신기(10)의 위치 정보의 첫 회 측정 시는, 5개의 인공 위성으로부터 위치 정보와 시각 정보를 취득하고, 첫 회 이후는, 4개의 인공 위성으로부터 위치 정보와 시각 정보를 취득한다. 그리고, 취득부(21)는, 취득한 각 정보를 좌표계 설정부(22)에 출력한다.

또한, 여기서 취득되는 각 정보는, 4차원 시공간의 좌표이다. 또한, 여기서 취득되는 인공 위성의 위치 정보를 (x^(S), y^(S), z^(S)), 인공 위성의 시각 정보를 (t^(S))으로 한다.

좌표계 설정부(22)는, 4차원 시공간으로부터 초곡면 상에 역입체 사영할 때의 좌표의 원점을 설정하는 처리부이다. 구체적으로는, 좌표계 설정부(22)는, 취득부(21)로부터 통지된 정보에 기초하여 좌표의 원점을 설정하고, 좌표의 4차원 시공간의 원점과 5차원 시공간의 원점의 위치 관계를 설정한다. 그리고, 좌표 설정부(22)는, 설정한 원점의 정보와, 취득부(21)로부터 입력된 인공 위성(1)의 시각 정보 및 위치 정보를, 변수 설정부(23)와 방정식 생성부(24)에 출력한다.

일례로서, 좌표계 설정부(22)는, 도 3a에 있어서의 4차원 시공간의 원점(O)과 5차원 시공간의 원점(O')의 위치 관계로서, 2개의 축 x₀와 X₅의 각도 및 x_i와 X₅의 각도를 직각으로 설정한다. 또한, 좌표계 설정부(22)는, 시간의 원점에 대해서는 수신기(10)의 현시각을 설정한다. 또한, 좌표계 설정부(22)는, 공간 좌표의 원점에 대해서는, 첫 회 측정 시는 공지된 측지계를 채용하여 원점을 설정하고, 2회째 이후는 전회의 수신기(10)의 위치를 설정한다. 여기서, 측지계는, 지구 상의 위치를 경위도 및 표고를 이용하는 좌표에 의해 표시하기 위한 계, 측위 등에서 기준이 되는 좌표계 등이며, 대표적인 것으로서 WGS84 등이 있다.

변수 설정부(23)는, 복수의 인공 위성(1) 및 수신기(10)를 초곡면 상에 역입체 사영할 때에, 선형 방정식[식 (5)]의 생성을 가능하게 하는 4차원 공간 상의 쌍곡면의 내측에 들어가는 변수(d)를 설정하는 처리부이다. 구체적으로는, 변수 설정부(23)는, 조건 A 「γ^(S)+d²>0 and r²-x₀ ²+d²>0 and d>0」을 만족하는 변수(d)를 설정한다. 또한, γ^(S)는, 인공 위성의 시각과 위치를 이용한 변수이며, 상세한 것은 후술한다.

도 5는 인공 위성에 관해서 역입체 사영이 가능한지의 여부의 영역을 나타낸 도면이며, 도 3을 4차원 시공간의 평면으로 나타낸 도면이다. 이 도 5는 일례로서, 모든 인공 위성(1)과 수신기(10)의 위치를 (x₁, 0, 0)으로 쓸 수 있을 때를 취급한 것이다. 도 5에 나타내는 「O」는, 전회의 수신기(10)의 위치이다. 흰 동그라미는, 현재의 수신기(10)의 위치이다. 검은 동그라미는, x₀축 상에서 ±d를 통과하는 쌍곡면의 원점측에 있기 때문에, 역입체 사영 가능한 인공 위성(1)의 위치이며, × 표시는, x₀축 상에서 ±d를 통과하는 쌍곡면의 원점측에 없기 때문에, 역입체 사영 불가능한 인공 위성(1)의 위치이다.

즉, 역입체 사영의 기점(N)과 4차원 시공간의 시간축 「x₀」을 통과하는 직선과, 초곡면이 교차하는 것이 가능한 「x₀」이 존재하는 범위에 위치하는 인공 위성(1) 및 수신기(10)를 역입체 사영 가능으로 판정할 수 있다. 여기서, 도 6을 이용하여 구체적으로 설명한다. 도 6은 도 3의 도면를 X₀-X₅ 평면으로 절단한 도면이며, (X₀, 0, 0, 0, X₅)로 쓸 수 있는 점의 집합을 표시하고 있다. 도 6의 예에서는, W₁의 위치는, 직선(W₁N)이 초곡면과 점(V₁)에서 교차하기 때문에, 역입체 사영 가능한 위치가 되며, W₂의 위치는, 직선(W₂N)이 초곡면과 교차하지 않기 때문에, 역입체 사영 불가능한 위치가 된다.

이와 같이, 변수 설정부(23)는, 인공 위성(1)의 위치가 역입체 사영 가능한 위치가 되도록, 변수(d)를 설정한다. 다음에, 변수(d)의 설정에 관한 구체예를 설명한다.

변수 설정부(23)는, 각 인공 위성(1)에 대해서, 인공 위성에 있어서의 포텐셜 함수를 이용하여, 포텐셜 함수가 최소값이 되는 변수(d^(S))를 산출하고, 산출한 복수의 변수(d^(S)) 중 최대의 변수(d^(S))를 변수(d)로서 선택한다. 예컨대, 변수 설정부(23)는, 첫 회 시는, 5대의 인공 위성에 대해서 산출한 변수(d^(S)) 중으로부터 최대의 변수(d)를 선택하고, 2회째 이후는, 4대의 인공 위성에 대해서 산출한 변수(d^(S)) 중으로부터 최대의 변수(d^(S))를 변수(d)로서 선택한다. 그리고, 변수 설정부(23)는, 선택한 변수(d)를 방정식 생성부(24)에 출력한다.

이하에 나타내는 식 (6), 식 (7), 식 (8)은, 포텐셜 함수의 일례이다. 변수 설정부(23)는, 식 (6), 식 (7), 식 (8) 등의 포텐셜 함수를 이용하여, 각 인공 위성(1)이나 수신기(10) 등에 대해서 포텐셜 함수가 최소값이 되는 변수(d^(S))를 산출한다. 또한, 식 (6)은 수소 원자의 속박 포텐셜 함수를 이용한 예이며, 「c」는 광속, 「t₀」은 수신기(10)의 측정 시의 시각이며, 「t^(S)」는 각 인공 위성(1)의 측정 시의 시각이다. 식 (8)은 유카와(Yukawa) 포텐셜 함수를 이용한 예이다.

방정식 생성부(24)는, 초곡면 상의 선형 방정식인 식 (5)를 생성하는 처리부이다. 구체적으로는, 방정식 생성부(24)는, 좌표계 설정부(22)로부터 입력된 원점 정보나 위치 정보, 변수 설정부(23)로부터 입력된 변수(d)를 이용하여, 식 (5)를 생성한다.

또한, 식 (5)에 있어서의 「α^(S)」 및 「β^(S)」에 대해서는 식 (9)로 정의된다. 식 (9)는 파라미터 「Γ」가 파라미터 DB(16b)에 기억된 값으로 설정되며, 4차원 시공간의 변수와 「d」를 이용하여 정의된다.

또한, 식 (9)에 있어서의 「γ^(S)」에 대해서는 식 (10)으로 정의된다. 식 (10)은 4차원 시공간상의 값을 이용하여 「γ^(S)」를 정의하는 것이며, 각 인공 위성의 시각 「x₀ ^(S)」과 각 인공 위성의 위치 「x_i ^(S)」(i=1, 2, 3)를 이용하여 정의한다.

그리고, 방정식 생성부(24)는, 좌표계 설정부(22)로부터 입력된 인공 위성(1)의 위치 정보 「x₀ ^(S), x_i ^(S)」를 식 (10)에 대입하여 「γ^(S)」를 산출하고, 「γ^(S)」나 「d」를 식 (9)에 대입하여 「α^(S)」 및 「β^(S)」를 산출한다. 그 후, 방정식 생성부(24)는, 좌표계 설정부(22)로부터 입력된 인공 위성(1)의 위치 정보 「x₀ ^(S), x_i ^(S)」, 식 (9) 및 식 (10)을 이용하여 산출한 「α^(S)」 및 「β^(S)」, 변수 설정부(23)로부터 입력된 변수(d)를 솔루션부(25)에 출력한다.

솔루션부(25)는, 방정식 생성부(24)에 의해 생성된 선형 방정식을 푸는 처리부이다. 구체적으로는, 솔루션부(25)는, 방정식 생성부(24)로부터 통지된 「x₀ ^(S), x_i ^(S)」, 「α^(S)」 및 「β^(S)」, 변수(d)를 식 (5)에 대입한다. 그리고, 솔루션부(25)는, 「i」를 「1, 2, 3」, 「s」를 「1, 2, 3, 4, 5」로 하여, 식 (5)를 전개하여, 연립 1차 방정식을 품으로써, 5차원 파라미터 「X₀, X_i, X₅」를 산출한다. 그 후, 솔루션부(25)는, 산출한 5차원 파라미터 「X₀, X_i, X₅」 및 변수(d)를, 변환부(26)에 출력한다.

변환부(26)는, 솔루션부(25)가 산출한 수신기(10)의 5차원 시공간 상에서의 위치 정보를 4차원 시공간 상의 위치 정보로 변환하는 처리부이다. 구체적으로는, 변환부(26)는, 솔루션부(25)이 산출한 「X₀, X_i, X₅」를 식 (11)에 대입하며, 파라미터 DB(16b)에 기억된 「Γ」의 값을 읽어내어 식 (11)에 대입한다. 그리고, 변환부(26)는, 수신기(10)의 4차원 시공간 상의 시각 정보 「x₀」 및 위치 정보 「x_i」=「x₁, x₂, x₃」=「x, y, z」를 특정한다.

그리고, 변환부(26)는, 얻어진 수신기(10)의 위치 정보 「x, y, z」 및 측정이 끝난 수신기(10)의 시각 「x₀=t₀」을 위치 DB(16a)에 저장하고, 출력부(27)에 출력한다. 또한, 변환부(26)는, 5차원 시공간 상에서의 수신기(10)의 위치 정보 「X₀, X_i, X₅」를 더욱 대응시켜, 위치 DB(16a)에 저장할 수도 있다.

출력부(27)는, 변환부(26)에 의해 얻어진 수신기(10)의 위치 정보를 이동 단말기에 출력하는 처리부이며, 이동 단말기에 위치 정보를 제공하여 이동 단말기의 디스플레이 등의 표시 장치에 표시시킨다. 예컨대, 출력부(27)는, 수신기(10)의 위치 정보 이외에, 전회 출력한 위치로부터의 이동 정보 등을 출력하여도 좋다.

[처리의 흐름]

도 7은 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 수신기(10)의 취득부(21)는, 수신기(10)의 위치 측정을 실행하는 처리가 개시되면(S101: 예), 첫 회의 측정인지의 여부를 판정한다(S102).

그리고, 첫 회의 측정인 경우(S102: 예), 취득부(21)는, 시공간의 원점, 5대의 인공 위성의 위치 정보와 시각을 취득한다(S103). 여기서, 좌표계 설정부(22)는, 시간의 원점 및 공간 좌표의 원점을 설정한다.

계속해서, 변수 설정부(23)는, 각 인공 위성에 대해서, 포텐셜 함수의 값이 최소가 되는 변수(d^(S))를 산출하고(S104), 변수(d^(S)) 중 최대값을 변수(d)로 결정한다(S105).

그 후, 솔루션부(25)는, 방정식 생성부(24)가 변수(d) 등을 이용하여 생성한 선형 방정식을 풀어서, 5차원 시공간상의 수신기(10)의 좌표(위치)를 산출한다(S106). 그리고, 변환부(26)는, 5차원 시공간 상의 수신기(10)의 좌표를 4차원 시공간 상에서의 좌표로 변환하여, 수신기(10)의 위치를 특정한다(S107).

한편, S102에 있어서, 2회째 이후인 경우(S102: 아니오), 취득부(21)는, 전회의 수신기(10)의 위치 정보 및 시각을 위치 DB(16a)로부터 취득하고(S108), 4대의 인공 위성의 위치 정보와 시각을 취득한다(S109). 그 후, S104 이후가 실행된다.

전술한 바와 같이, 수신기(10)는, 식 (1)과 같은 비선형 방정식을 축차 근사 계산하는 것을 억제할 수 있고, 선형 방정식에 의해 위치를 특정할 수 있기 때문에, 소비 전력을 삭감할 수 있다.

또한, 수신기(10)는, 측위 시마다 수신기(10)와 인공 위성(1)의 배치에 기초하여, 조건 A를 만족하는 극단적으로 지나치게 작지 않은 작은 변수(d)를 선택함으로써, 일반적인 측위 방법보다 측위 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 수신기(10)는, 포텐셜 함수 등의 공지된 함수를 이용하여 적절한 변수(d)를 결정할 수 있기 때문에, 계산 비용을 삭감할 수 있다.

《실시예 2》

그런데, 지금까지 본 발명의 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예 이외에도, 여러가지의 다른 형태로 실시되어도 좋은 것이다.

[클라우드 환경]

상기 실시예에서는, 수신기(10)가 위치 특정을 실행하는 예를 설명하였지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 클라우드 서비스를 이용한 서버가 상기 위치 특정 처리를 실행할 수도 있다. 구체적으로는, 서버는, 수신기(10)로부터 위치 특정 요구를 수신하면, 상기 역입체 사영을 이용한 방법을 이용하여, 수신기(10)의 위치를 특정하여, 수신기(10)에 통지한다.

[포텐셜 함수]

상기 실시예에서는, 적절한 변수(d)를 선택하는 방법으로서, 포텐셜 함수를 이용한 방법을 예시하였지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 도 5나 도 6에서 설명한 도면 등을 이용하여 변수(d)를 선택할 수 있다. 즉, 수신기(10)는, 인공 위성(1)이나 수신기(10)가 존재하고 있는 4차원 시공간의 원점(O)과, 5차원 시공간의 초곡면 상의 역입체 사영의 기점[도 3의 점(N)]의 거리에 관해서, 인공 위성(1)이나 수신기(10)의 위치를 역입체 사영 가능하게 하는 거리의 값으로 하면서, 이 거리가 지나치게 큰 경우나 지나치게 작은 경우에 생겨 버리는 계산 오차를 작게 억제하는 거리를 설정한다.

[인공 위성의 대수]

상기 실시예에서는, 첫 회는 5대의 인공 위성(s=1, 2, 3, 4, 5)의 정보를 취득하고, 2회째 이후는 4대(s=1, 2, 3, 4)의 인공 위성의 정보와 전회의 수신기(10)의 위치 정보를 이용하는 예를 설명하였지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 2회째 이후도 5대의 인공 위성의 정보를 취득하여 이용할 수도 있다. 또한, 2회째 이후에 전회의 수신기(10)의 위치 정보를 이용함으로써, 수신기(10)의 이동 이력이나 이동 속도 등을 간단히 파악하여, 그 이력 등을 표시시킬 수 있다.

[하드웨어 구성]

도 8은 이동 단말기의 하드웨어 구성예를 나타내는 도면이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 이동 단말기(100)는, 무선부(11), 표시 장치(12), 마이크(13), 스피커(14), 문자 입력 장치(15), 기억 장치(16), 프로세서(20)를 갖는다. 또한, 도 8의 이동 단말기(100)는, 도 4의 수신기(10)를 갖는 이동 단말기의 일례이다.

무선부(11)는, 안테나(11a)를 이용하여, 다른 수신기, 기지국 장치, 인공 위성과 통신을 실행한다. 표시 장치(12)는, 터치 패널이나 디스플레이 등의 표시 장치이며, 각종 정보를 표시한다. 마이크(13)는, 음성을 집음하여 프로세서(20)에 입력한다. 스피커(14)는, 프로세서(20)로부터 입력된 음성을 출력한다.

문자 입력 장치(15)는, 키보드나 터치 패널 상에 표시시킨 키보드 등이며, 사용자로부터 각종 입력을 접수하여 프로세서(20)에 출력한다. 기억 장치(16)는, 메모리나 하드 디스크 등의 기억 장치이며, 프로세서(20)가 실행하는 프로그램, 프로세서(20)가 실행하는 프로그램 등에 의해 생성된 처리 결과, 각종 테이블 등을 기억한다.

프로세서(20)는, 수신기(10) 전체의 처리를 담당하는 처리부이며, 기억 장치(16)로부터 프로그램을 읽어내어 프로세스를 실행한다. 예컨대, 프로세서(20)는, 취득부(21), 좌표계 설정부(22), 변수 설정부(23), 방정식 생성부(24), 솔루션부(25), 변환부(26), 출력부(27)와 동일한 처리를 실행하는 프로세스를 동작시킨다. 또한, 프로세서(20)는, 2개 이상으로 구성되어 있어도 좋다.

[시스템]

또한, 도시한 장치의 각 구성은, 반드시 물리적으로 도시와 같이 구성되어 있는 것을 요하지 않는다. 즉, 임의의 단위로 분산 또는 통합하여 구성할 수 있다. 또한, 각 장치에서 행해지는 각 처리 기능은, 그 전부 또는 임의의 일부가, CPU 및 이 CPU로 해석 실행되는 프로그램으로 실현되고, 혹은, 와이어드 로직에 의한 하드웨어로서 실현될 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서 설명한 각 처리 중, 자동적으로 행해지는 것으로서 설명한 처리의 전부 또는 일부를 수동적으로 행할 수도 있고, 혹은, 수동적으로 행해지는 것으로서 설명한 처리의 전부 또는 일부를 공지의 방법으로 자동적으로 행할 수도 있다. 이 외에, 상기 문서 중이나 도면 중에서 나타낸 처리 순서, 제어 순서, 구체적 명칭, 각종 데이터나 파라미터를 포함하는 정보에 대해서는, 특기하는 경우를 제외하고 임의로 변경할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 설명한 수신기(10)는, 위치 특정 프로그램을 읽어들여 실행함으로써, 도 4 등에서 설명한 처리와 동일한 기능을 실행할 수 있다. 예컨대, 수신기(10)는, 취득부(21), 좌표계 설정부(22), 변수 설정부(23), 방정식 생성부(24), 솔루션부(25), 변환부(26), 출력부(27)와 동일한 기능을 갖는 프로그램을 메모리에 전개한다. 그리고, 수신기(10)는, 취득부(21), 좌표계 설정부(22), 변수 설정부(23), 방정식 생성부(24), 솔루션부(25), 변환부(26), 출력부(27)와 동일한 처리를 실행하는 프로세스를 실행함으로써, 상기 실시예와 동일한 처리를 실행할 수 있다.

이 프로그램은, 인터넷 등의 네트워크를 통해 배포할 수 있다. 또한, 이 프로그램은, 하드 디스크, 플렉시블 디스크(FD), CD-ROM, MO, DVD 등의 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록되어, 컴퓨터에 의해 기록 매체로부터 읽어냄으로써 실행할 수 있다.

1 인공 위성
10 수신기
16a 위치 DB
21 취득부
22 좌표계 설정부
23 변수 설정부
24 방정식 생성부
25 솔루션부
26 변환부
27 출력부

Claims

복수의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보를 취득하는 취득부와,
상기 위치 정보 및 시각 정보를 나타내는 제1 좌표계보다 차원이 높은 제2 좌표계로 정의되는 사영면(射影面)에, 상기 제1 좌표계의 사영(射影)에 이용되는 변수를 출력하는 제1 출력부와,
상기 위치 정보 및 시각 정보와 상기 변수를 이용하여 산출된, 상기 사영면이 존재하는 제2 좌표계의 좌표를 출력하는 제2 출력부와,
상기 제2 출력부에 의해 출력된 상기 좌표를, 상기 제1 좌표계의 좌표로 변환하는 변환부
를 갖는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서, 상기 제1 출력부가 출력하는 변수는, 상기 사영면과 상기 제1 좌표계의 오프셋을 제2 좌표계로 정의하는 변수이고,
상기 제1 출력부는, 상기 제1 좌표계에서 표시되는 상기 위치 정보 및 시각 정보가 상기 사영면에 사영 가능한 변수를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제2항에 있어서, 상기 사영면은, 상기 제1 좌표계에 있어서의 광의 경로를 선형 방정식으로 표현 가능한 면이고,
상기 제1 출력부는, 상기 사영면과 상기 변수로부터 결정되는 상기 제1 좌표계의 쌍곡면의 내측에, 상기 위치 정보 및 시각 정보가 들어가는 상기 변수를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제2항에 있어서, 상기 사영면에 사영 가능한 변수를 복수의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보로부터 각각 산출하며, 산출된 복수의 변수로부터 선택하는 선택부를 더 가지고,
상기 제1 출력부는, 상기 선택부에 의해 선택된 변수를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제4항에 있어서, 상기 선택부는, 상기 복수의 인공 위성에 대해서, 상기 인공 위성에 있어서의 포텐셜 함수를 이용하여 상기 포텐셜 함수가 최소가 되는 상기 변수를 산출하며, 산출된 복수의 변수 중 최대의 상기 변수를 선택하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
제1항에 있어서, 상기 취득부는, 상기 이동 단말기의 위치 측정의 첫 회 시는, 5대의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보를 취득하며, 첫 회 이후는, 4대의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보를 취득하고,
상기 제2 출력부는, 상기 첫 회 시는, 상기 5대의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보와 상기 변수를 이용하여 상기 제2 좌표계의 좌표를 산출하며, 상기 첫 회 이후는, 상기 4대의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보와, 전회 측정된 상기 이동 단말기의 좌표 및 시각 정보와, 상기 변수를 이용하여 상기 제2 좌표계의 좌표를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
컴퓨터가,
복수의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보를 취득하며,
상기 위치 정보 및 시각 정보를 나타내는 제1 좌표계보다 차원이 높은 제2 좌표계 중의 사영면 상에, 상기 제1 좌표계의 사영에 이용하는 변수를 출력하고,
상기 위치 정보 및 시각 정보와 상기 변수를 이용하여 산출된, 상기 사영면이 존재하는 제2 좌표계의 좌표를 출력하며,
출력된 상기 좌표를, 상기 제1 좌표계의 좌표로 변환하는
처리를 포함한 것을 특징으로 하는 위치 특정 방법.
컴퓨터로 하여금,
복수의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보를 취득하며,
상기 위치 정보 및 시각 정보를 나타내는 제1 좌표계보다 차원이 높은 제2 좌표계 중의 사영면 상에, 상기 제1 좌표계의 사영에 이용하는 변수를 출력하고,
상기 위치 정보 및 시각 정보와 상기 변수를 이용하여 산출된, 상기 사영면이 존재하는 제2 좌표계의 좌표를 출력하며,
출력된 상기 좌표를, 상기 제1 좌표계의 좌표로 변환하는
처리를 실행시키는 것을 특징으로 하는 위치 특정 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
복수의 인공 위성의 위치 정보 및 시각 정보를 취득하는 취득부와,
상기 위치 정보 및 시각 정보를 나타내는 제1 좌표계보다 차원이 높은 제2 좌표계로 정의되는 사영면에, 상기 제1 좌표계의 사영에 이용되는 변수를 출력하는 제1 출력부와,
상기 위치 정보 및 시각 정보와 상기 변수를 이용하여 산출된, 상기 사영면이 존재하는 제2 좌표계의 좌표를 출력하는 제2 출력부와,
상기 제2 출력부에 의해 출력된 상기 좌표를, 상기 제1 좌표계의 좌표로 변환하는 변환부
를 갖는 것을 특징으로 하는 위치 특정 장치.