WO2021157462A1 - 通信システム、基地局、計測方法及びプログラム - Google Patents

通信システム、基地局、計測方法及びプログラム Download PDF

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WO2021157462A1
WO2021157462A1 PCT/JP2021/003012 JP2021003012W WO2021157462A1 WO 2021157462 A1 WO2021157462 A1 WO 2021157462A1 JP 2021003012 W JP2021003012 W JP 2021003012W WO 2021157462 A1 WO2021157462 A1 WO 2021157462A1
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WO
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signal
base station
time
terminal device
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/003012
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
航平 山田
浩之 道
Original Assignee
凸版印刷株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 凸版印刷株式会社 filed Critical 凸版印刷株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location

Definitions

  • the present invention relates to communication systems, base stations, measurement methods and programs.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-016553 filed in Japan on February 3, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 when the technique of Patent Document 1 is applied outdoors, there is room for improvement. For example, buildings and vehicles exist outdoors as obstacles, and the radio field intensity distribution changes with time, so it was difficult to build a model that can accurately obtain the radio wave strength distribution. .. Further, it is not realistic to measure the radio wave intensity at various positions outdoors in advance because it takes a lot of time and effort. It should be noted that a position detection method using a GPS (Global Positioning System) signal can also be adopted outdoors. However, GPS position detection consumes a large amount of power. Therefore, in the case of a terminal that cannot be equipped with a large-capacity battery, it is difficult to use position detection by GPS.
  • GPS Global Positioning System
  • the present invention has been made in view of such a situation, and is a communication capable of estimating the position of a moving body without any trouble by using a method of receiving radio waves transmitted from an outdoor moving body.
  • the communication system has a terminal device and a base station communicably connected to the terminal device in both directions, and the position of the terminal device is determined.
  • An estimation communication system that measures the signal arrival time required for a signal transmitted from a base station to reach the terminal device and a communication control unit that controls communication between the base station and the terminal device.
  • a unit and a position estimation unit that estimates the position of the terminal device based on the signal arrival time measured by the measurement unit are provided.
  • the base station is a base station that is bidirectionally connected to the terminal device in a communication system that estimates the position of the terminal device, and communicates with the terminal device.
  • the base station communication control unit to be controlled, the transmission time of the transmission instruction signal transmitted from the base station to the terminal device, and the reception time when the base station receives a child signal which is a response of the transmission instruction signal from the terminal device. Based on the above, a measuring unit for measuring the signal arrival time required for the signal transmitted from the base station to reach the terminal device is provided.
  • a signal transmitted from the base station is the terminal.
  • This is a measurement method for measuring the signal arrival time required to reach the device.
  • the base station communication control unit controls communication with the terminal device, and the measurement unit transmits the signal from the base station to the terminal device.
  • the signal arrival time is measured based on the transmission time of the transmission instruction signal and the reception time when the base station receives the child signal which is the response of the transmission instruction signal from the terminal device.
  • a signal transmitted from the base station is the terminal device.
  • a program for measuring the signal arrival time required to reach the terminal device which is a base station communication control means for controlling communication with the terminal device, a transmission time of a transmission instruction signal transmitted from the base station to the terminal device, and the like. And the measuring means for measuring the signal arrival time based on the reception time when the base station receives the child signal which is the response of the transmission instruction signal from the terminal device.
  • the position of a moving body can be estimated without any trouble by using a method of receiving radio waves transmitted from a moving body existing outdoors.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the position estimation system 1 according to the first embodiment.
  • the position estimation system 1 is a system that estimates the position of the terminal tag 30 that is mounted on a moving object such as a vehicle and moves.
  • the position estimation system 1 includes, for example, a server device 10, a plurality of base stations 20 (base stations 20-1, 20-2, 20-3 ...), And a terminal tag 30.
  • the position estimation system 1 is an example of a “communication system”.
  • the terminal tag 30 is an example of a “terminal device”.
  • the server device 10 and the base station 20 are connected so as to be able to communicate in both directions.
  • the base station 20 and the terminal tag 30 are connected so as to be able to communicate in both directions.
  • the position estimation system 1 may include a plurality of server devices 10 or a plurality of terminal tags 30.
  • the position estimation system 1 may have only one base station 20. Further, one of the plurality of base stations 20 may have the function of the server device 10. In this case, the plurality of base stations 20 are composed of one master base station and a plurality of other slave base stations. Each slave base station may be communicatively connected to the master base station.
  • the position estimation system 1 is a system that estimates the position of the terminal tag 30.
  • the position estimation system 1 is applied to physical distribution management.
  • the terminal tag 30 is attached to the product to be managed, or the terminal tag 30 is mounted on the vehicle that delivers the product. As a result, the terminal tag 30 moves together with the product.
  • the position estimation system 1 manages the position of the product in the middle of delivery by estimating the position of the moving terminal tag 30.
  • the terminal tag 30 is a device provided with various sensors for monitoring the monitoring target and a communication function.
  • the various sensors here are, for example, a temperature sensor that measures the temperature of a product that requires temperature control when the monitoring target is distribution, an illuminance sensor that detects the opening of the product, and the like.
  • the communication function included in the terminal tag 30 communicates between the terminal tag 30 and the base station 20.
  • the communication between the base station 20 and the terminal tag 30 may be any communication method as long as bidirectional communication is possible.
  • LPWA Low Power Wide Area
  • Sigfox registered trademark
  • LoRa registered trademark
  • ZETA registered trademark
  • LPWA Low Power Wide Area
  • Sigfox registered trademark
  • LoRa registered trademark
  • ZETA registered trademark
  • LPWA Low Power Wide Area
  • power consumption is suppressed to be low as compared with existing communication networks such as LTE (Long Term Evolution) by suppressing the communication speed.
  • short-range wireless communication such as Bluetooth (registered trademark)
  • the communication distance is large, for example, about several tens of kilometers to about 100 km.
  • a repeater may be arranged between the base station 20 and the terminal tag 30 in order to increase the communication distance.
  • the terminal tag 30 is used only for estimating the position. Therefore, the terminal tag 30 may have at least a communication function and may not have a sensor. Further, the terminal tag 30 is preferably a so-called cordless tag having a built-in battery or the like because it is attached to a product or the like and moves. Further, the terminal tag 30 is preferably a small, thin, and lightweight tag that does not interfere with the transportation of products.
  • one communication method and the other communication method may be the same communication method or different communication methods from each other.
  • the communication method in the direction of transmitting from the terminal tag 30 to the base station 20 is a communication method to which the LPWA standard is applied
  • the communication method in the direction in which the terminal tag 30 receives from the base station 20 is a standard different from the LPWA standard. It may be a communication method.
  • ZETA is applied, multi-channel communication is performed using an ultra-narrow band (UNB (Ultra Narrow Band)) in which the communication band is divided into a plurality of bands.
  • the band of the channel used for communication may be fixed to the same band each time, or may be operated so as to change without being fixed each time.
  • the base station 20 may communicate with the terminal tag 30 and aggregate sensor information such as temperature and illuminance measured by the sensor of the terminal tag 30, for example.
  • the base station 20 of the present embodiment communicates with the terminal tag 30 and measures the signal arrival time of the signal used for the communication.
  • the signal arrival time is the time until the signal transmitted from the base station 20 reaches the terminal tag 30.
  • the base station 20 communicates with the server device 10 and notifies the server device 10 of the measured signal arrival time. The method by which the base station 20 measures the signal arrival time will be described in detail later.
  • the server device 10 communicates with the base station 20.
  • the server device 10 estimates the position of the terminal tag 30 based on the signal arrival time measured by each of the base stations 20.
  • the position of the terminal tag 30 is estimated by applying the principle of triangulation to the signal arrival time (see FIG. 2).
  • the server device 10 notifies an external device such as a position search application server (not shown) of the estimated position of the terminal tag 30.
  • the server device 10 connects to the location search application server via a communication network such as the Internet.
  • the location search application server is an application that provides a service for searching the location of a product being delivered.
  • the location search application server receives, for example, a request for searching the location of a product from a user terminal on which the application is installed.
  • the position search application server causes the position estimation system 1 to estimate the position of the terminal tag 30 attached to the product to be searched based on the request from the user terminal.
  • the position search application server also notifies the user terminal of the position estimated by the position estimation system 1 as a search result.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a process of estimating a position by the position estimation system 1 according to the first embodiment.
  • the server device 10 (not shown in FIG. 2) causes, for example, each of the base stations 20 to communicate with the same terminal tag 30 at substantially the same time and measure the respective signal arrival times.
  • the server device 10 extracts a candidate for the position of the terminal tag 30 based on the signal arrival time of each of the base stations 20.
  • the server device 10 calculates the signal arrival distance from the relationship with the signal speed (speed of light) based on the signal arrival time of each base station 20.
  • the signal reach distance is the distance transmitted before the signal transmitted from the base station 20 reaches the terminal tag 30, and is synonymous with the distance from the base station 20 to the terminal tag 30.
  • the server device 10 uses each of the base stations 20 as a center and a position on the circumference having each signal reach as a radius as a candidate for the position of the terminal tag 30.
  • the signal arrival time measured by the base station 20-1 is 0.2 seconds, and the position on the circumference R1 is a candidate for the position of the terminal tag 30.
  • the signal arrival time measured by the base station 20-2 is 0.1 seconds, and the position on the circumference R2 is a candidate for the position of the terminal tag 30.
  • the signal arrival time measured by the base station 20-3 is 0.5 seconds, and the position on the circumference R3 is a candidate for the position of the terminal tag 30.
  • the server device 10 estimates that the position where the position candidates of the terminal tag 30 extracted based on the signal reach measured by the plurality of base stations 20 intersect is the position of the terminal tag 30. In this example, the point where the circumferences R1 to R3 intersect is the estimated position of the terminal tag 30.
  • the server device 10 estimates the position of the terminal tag 30 based on the signal arrival time measured by each of the three base stations 20 has been described as an example. However, it is not limited to this.
  • the server device 10 may estimate the position of the terminal tag 30 based on the signal arrival time measured by each of the four or more base stations 20.
  • the server device 10 may estimate the position of the terminal tag 30 based on one or two signal arrival times. In this case, for example, the server device 10 superimposes the position candidate of the terminal tag 30 extracted based on the signal reach distance measured by the base station 20 and the road map around the candidate position.
  • the server device 10 estimates that the position of the terminal tag 30 is the point where the candidate for the position of the terminal tag 30 extracted based on the signal reach and the traveling route of the vehicle or the like on which the terminal tag 30 is mounted intersect.
  • the base station 20 may have the function of the position estimation unit 13 which will be described later in the server device 10.
  • the position estimation system 1 is based on the premise that the times used in the respective devices of the base station 20 are synchronized with each other (time synchronization).
  • time synchronization a case where the server device 10 notifies each of the base stations 20 of a signal (time information) for synchronizing the time and synchronizes the time of the base station 20 will be described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the base stations 20 may be time-synchronized with each other by using an arbitrary method.
  • time synchronization may be performed by having each of the base stations 20 receive a GPS (Global Positioning System) signal or a radio wave of a radio clock.
  • GPS Global Positioning System
  • the time measurement accuracy of the base station 20 may be arbitrarily determined according to the accuracy of the estimated position of the terminal tag 30, the processing capacity of the base station 20, and the like. For example, if you want to estimate the position on the order of Km (kilometers), design it so that the time can be measured on the order of milliseconds. Alternatively, if the position is to be estimated on the order of m (meters), the time is designed to be measurable on the order of nanoseconds. When it is difficult to measure the time on the order of nanoseconds due to the processing capacity of the base station 20, the accuracy of the estimated position is reduced within the permissible range, and the order that the base station 20 can process is possible. (For example, the time is measured on the order of 100 nanoseconds).
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the server device 10 according to the first embodiment.
  • the server device 10 includes, for example, a communication unit 11, a signal arrival time acquisition unit 12, a position estimation unit 13, a GPS information acquisition unit 14, a time synchronization unit 15, a control unit 17, and a storage unit 18. ..
  • the communication unit 11 communicates with each of the base stations 20 and receives information indicating the signal arrival time.
  • the signal arrival time acquisition unit 12 acquires information indicating the signal arrival time measured by each of the base stations 20 via the communication unit 11.
  • the position estimation unit 13 estimates the position of the terminal tag 30 based on the signal arrival time acquired by the signal arrival time acquisition unit 12.
  • the GPS information acquisition unit 14 is, for example, a GPS receiving module, and acquires time information (hereinafter, GPS time information) transmitted by GPS.
  • the time synchronization unit 15 synchronizes the time in the device of the server device 10 with the GPS time information by using the GPS time information acquired by the GPS information acquisition unit 14. Further, the time synchronization unit 15 generates time information by using the GPS time information acquired by the GPS information acquisition unit 14. The time information is information for synchronizing the time of each of the base stations 20. The time synchronization unit 15 notifies each of the base stations 20 of the generated time information via the communication unit 11.
  • the control unit 17 comprehensively controls the server device 10.
  • the control unit 17 causes the signal arrival time acquisition unit 12 to output the signal arrival time received by the communication unit 11.
  • the processing performed by the signal arrival time acquisition unit 12, the position estimation unit 13, the GPS information acquisition unit 14, the time synchronization unit 15, and the control unit 17 is programmed in, for example, a CPU (Central Processing Unit) provided as hardware in the server device 10. It is realized by executing.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the storage unit 18 is a storage medium, for example, an HDD (Hard Disk Drive), a flash memory, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), a RAM (Random Access read / write Memory), a ROM (Read Only Memory), or these. It is composed of any combination of storage media.
  • the storage unit 18 stores a program for executing various processes of the server device 10 and temporary data used when performing various processes.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the base station 20 according to the first embodiment.
  • the base station 20 includes, for example, a communication unit 21, a base station communication control unit 22, a storage control unit 23, a signal arrival time calculation unit 24, a time information acquisition unit 25, a time synchronization unit 26, and a control unit 27. And.
  • the base station 20 may further include a storage unit 28.
  • the signal arrival time calculation unit 24 is an example of a “measurement unit”.
  • the communication unit 21 communicates with the server device 10 and the terminal tag 30.
  • the communication unit 21 receives the time information from the server device 10.
  • the communication unit 21 receives the signal notified from the terminal tag 30. Further, the communication unit 21 transmits the signal notified from the terminal tag 30 to the server device 10.
  • the base station communication control unit 22 controls the communication between the base station 20 and the terminal tag 30.
  • the base station communication control unit 22 controls the terminal tag 30 to notify the transmission instruction signal at a predetermined time.
  • the transmission instruction signal is a signal instructing the terminal tag 30 to transmit the signal.
  • the predetermined time is, for example, a time specified by the server device 10.
  • the server device 10 synchronizes the time of each of the base stations 20 and instructs the same terminal tag 30 to notify the transmission instruction signal at the same time.
  • each of the base stations 20 can receive a child signal (response to the transmission instruction signal) from the terminal tag 30 at substantially the same position. Therefore, the signal arrival times of the terminal tag 30 and the base station 20 at substantially the same position can be measured, and the position of the terminal tag 30 can be specified.
  • the storage control unit 23 stores information for measuring the signal arrival time in the storage unit 28.
  • the information for measuring the signal arrival time is the transmission time and the reception time.
  • the transmission time is the time when the base station 20 transmits the transmission instruction signal to the terminal tag 30.
  • the reception time is the time when the child signal (response to the transmission instruction signal transmitted at the transmission time) is received from the terminal tag 30.
  • the transmission instruction signal is transmitted by the communication unit 21, the storage control unit 23 sets the time as the transmission time and stores it in the transmission time information 280 of the storage unit 28.
  • the transmission time information 280 is information in which the identification information of the transmission instruction signal and the transmission time are associated with each other.
  • the storage control unit 23 When the storage control unit 23 receives the child signal (response to the transmission instruction signal transmitted at the transmission time) from the terminal tag 30, the storage control unit 23 sets the time as the reception time and stores it in the reception time information 281 of the storage unit 28.
  • the reception time information 281 is information in which the identification information of the child signal and the reception time are associated with each other.
  • the base station communication control unit 22 and the storage control unit 23 of the base station 20 are configured to control the communication between the terminal tag 30 and the base station 20, and each can be said to be an example of a “communication control unit”.
  • the signal arrival time calculation unit 24 calculates the signal arrival time.
  • the signal arrival time calculation unit 24 calculates the signal arrival time using the transmission time information 280, the reception time information 281 and the processing time information 282.
  • the processing time information 282 is information in which the signal processing performed by the terminal tag 30 and the time required for the processing are associated with each other.
  • the signal arrival time calculation unit 24 extracts the transmission time of a specific transmission instruction signal from the transmission time information 280.
  • the signal arrival time calculation unit 24 extracts the reception time of the child signal corresponding to the response of the transmission instruction signal extracted from the transmission time information 280.
  • the signal arrival time calculation unit 24 calculates the difference between the extracted transmission time and the reception time, and sets the calculated difference time as the signal reciprocating processing time.
  • the signal round-trip processing time includes the time required for various signal processing in addition to the time required for signal round-trip.
  • the time required for the signal to go back and forth is the sum of the time required for the transmission instruction signal to reach the terminal tag 30 from the base station 20 and the time required for the child signal to reach the terminal tag 30 to the base station 20. Is. Half of the time required for the round trip of this signal corresponds to the signal arrival time.
  • the time required for various signal processing is required for the process of demodulating the transmission instruction signal, the process of determining that a response is to be made based on the demodulated result, the process of generating a response signal, the process of modulating the generated signal, and the like. It is the sum of the time spent.
  • the time required for such various signal processing in the terminal tag 30 is stored in the storage unit 28 in advance as processing time information 282 in association with the signal processing.
  • the signal arrival time calculation unit 24 calculates the time required for signal round trip by subtracting the time required for such signal processing from the signal round trip processing time.
  • the signal arrival time calculation unit 24 calculates the signal arrival time by multiplying the time required for the round trip of the signal by 1/2.
  • the time information acquisition unit 25 acquires the time information notified from the server device 10 via the communication unit 21.
  • the time information is a signal for synchronizing the time of each of the base stations 20.
  • the time information acquisition unit 25 outputs the acquired time information to the time synchronization unit 26.
  • the time synchronization unit 26 adjusts the time of the timer operated inside the base station 20 based on the time information, and synchronizes the time with the time indicated in the time information.
  • the control unit 27 comprehensively controls the base station 20.
  • the control unit 27 outputs the time information received by the communication unit 21 to the time information acquisition unit 25.
  • the control unit 27 extracts the sensor information and stores it in the storage unit 28.
  • Each process of the base station communication control unit 22, the storage control unit 23, the signal arrival time calculation unit 24, the time information acquisition unit 25, the time synchronization unit 26, and the control unit 27 is programmed in the CPU provided as hardware in the base station 20. It is realized by executing.
  • the storage unit 28 is composed of a storage medium, for example, an HDD, a flash memory, an EEPROM, a RAM, a ROM, or an arbitrary combination of these storage media.
  • the storage unit 28 stores a program for executing various processes of the base station 20 and temporary data used when performing various processes.
  • the storage unit 28 stores transmission time information 280, reception time information 281 and processing time information 282. Further, when the child signal includes the sensor information, the storage unit 28 stores the sensor information.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the terminal tag 30 according to the first embodiment.
  • the terminal tag 30 includes, for example, a sensor unit 300 and a communication module 310.
  • the sensor unit 300 is various sensors, such as a temperature sensor and an illuminance sensor. When only the position estimation by the terminal tag 30 is executed, the terminal tag 30 does not have to include the sensor unit 300.
  • the communication module 310 includes a communication unit 31, a terminal communication control unit 32, a sensor information acquisition unit 33, a transmission signal generation unit 34, a control unit 37, and a storage unit 38.
  • the communication unit 31 communicates with the base station 20.
  • the communication unit 31 transmits the child signal to the base station 20.
  • the communication unit 31 receives the transmission instruction signal from the base station 20.
  • the terminal communication control unit 32 controls the communication between the terminal tag 30 and the base station 20.
  • the terminal communication control unit 32 controls to transmit the child signal to the base station 20.
  • the child signal is a signal indicating a response to the transmission instruction signal notified from the base station 20.
  • the terminal communication control unit 32 of the terminal tag 30 is configured to control communication between the terminal tag 30 and the base station 20, and can be said to be an example of a “communication control unit”.
  • the terminal communication control unit 32 determines whether or not the transmission of the signal transmitted to the base station 20 is successful. When the ACK (AnswerBack) for the signal transmitted to the base station 20 is returned (received) from the base station 20 of the notification destination, the terminal communication control unit 32 determines that the transmission is successful. The terminal communication control unit 32 determines that the transmission has failed if the ACK for the signal transmitted to the base station 20 is not returned from the notification destination base station 20 within a certain period of time.
  • the terminal communication control unit 32 controls to retransmit the failed signal to the base station 20 of the notification source.
  • the terminal communication control unit 32 stores the number of times the signal is retransmitted (retransmission number) as the retransmission number information 380 of the storage unit 38.
  • the retransmission count information 380 is information in which the retransmission count and the identification information of the retransmission signal are associated with each other.
  • the sensor information acquisition unit 33 is, for example, an IO (Input Output) port connected to the sensor unit 300, and the information measured by the sensor unit 300 (sensor information) by being connected to the sensor unit 300 via the IO port. ) Is obtained.
  • the sensor information acquisition unit 33 stores the acquired sensor information in the storage unit 38.
  • the transmission signal generation unit 34 generates a signal to be transmitted to the base station 20.
  • the signal to be transmitted to the base station is, for example, a child signal that is a response to the transmission instruction signal, a signal that notifies the sensor information, and the like.
  • the transmission signal generation unit 34 When generating a child signal, the transmission signal generation unit 34 generates a child signal including information necessary for calculating the signal arrival time.
  • the information required to calculate the signal arrival time includes, for example, signal type information indicating that the child signal is a response of the transmission instruction signal, identification information of the corresponding transmission instruction signal, retransmission count information 380, and the like. be.
  • the transmission signal generation unit 34 generates a signal for notifying the sensor information by including the sensor information stored in the storage unit 38.
  • the transmission signal generation unit 34 may generate a signal for notifying the sensor information each time the sensor information is acquired, or one signal (sensor information) for collectively notifying the sensor information acquired in a certain period of time. A signal) may be generated.
  • the transmission signal generation unit 34 may generate a child signal including the sensor information, or may generate a child signal without including the sensor information. By generating the child signal including the sensor information, the response to the transmission instruction and the sensor information can be collectively notified, and efficient communication can be performed. By generating the child signal without including the sensor information, the amount of data used for each communication can be suppressed and the amount of communication can be reduced.
  • the control unit 37 comprehensively controls the terminal tag 30.
  • the control unit 37 outputs the signal generated by the transmission signal generation unit 34 to the communication unit 31.
  • the processing performed by the terminal communication control unit 32, the sensor information acquisition unit 33, the transmission signal generation unit 34, and the control unit 37 is realized by causing a CPU provided as hardware in the terminal tag 30 to execute a program.
  • the storage unit 38 is composed of a storage medium, for example, an HDD, a flash memory, an EEPROM, a RAM, a ROM, or an arbitrary combination of these storage media.
  • the storage unit 38 stores a program for executing various processes of the terminal tag 30 and temporary data used when performing various processes.
  • the storage unit 38 stores the retransmission count information 380.
  • the storage unit 38 may store sensor information and the like.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the transmission time information 280 according to the first embodiment.
  • the transmission time information 280 includes items such as a signal ID, a communication destination terminal ID, a signal type, a transmission date, and a transmission time.
  • the signal ID is identification information that uniquely identifies the signal transmitted by the base station 20.
  • the communication destination terminal ID is identification information of the device that is the notification destination of the signal specified by the signal ID.
  • the signal type is the type of signal specified by the signal ID.
  • the transmission date is the date on which the signal specified by the signal ID is transmitted.
  • the transmission time is the time when the signal specified by the signal ID is transmitted.
  • the signal specified by the signal ID indicates that the notification destination is the terminal tag 30, the signal type is the transmission instruction signal, and the transmission date is yy year mm month dd day. Has been done.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the reception time information 281 according to the first embodiment.
  • the reception time information 281 includes items such as a signal ID, a source terminal ID, a signal type, a reception date, a reception time, a response source signal ID, and the number of retransmissions.
  • the signal ID is identification information that uniquely identifies the signal received by the base station 20.
  • the source terminal ID is identification information of the device that is the notification source of the signal specified by the signal ID.
  • the signal type is the type of signal specified by the signal ID.
  • the reception date is the date on which the signal specified by the signal ID is received.
  • the reception time is the time when the signal specified by the signal ID is received.
  • the response source signal ID is identification information of the signal that is the source of the response when the signal specified by the signal ID is the response signal.
  • the number of retransmissions is the number of times the signal specified by the signal ID is retransmitted.
  • the signal specified by the signal ID (Rx0001) has a notification source of the terminal tag 30, a signal type of a child signal, a reception date of yy year mm month dd day, and a signal ID. It is shown that it is a response of the transmission instruction signal specified by (Tx0001), and that the number of retransmissions is 0 (zero).
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the processing time information 282 according to the first embodiment.
  • the processing time information 282 includes items such as a processing ID, a processing terminal ID, a processing type, a signal processing time, and a breakdown.
  • the process ID is identification information that uniquely identifies the process.
  • the processing terminal ID is identification information that identifies a device that performs processing specified by the processing ID.
  • the processing type is a processing type specified by the processing ID.
  • the breakdown is a breakdown of the process specified by the process ID, and includes, for example, items such as a process item and a process time.
  • the processing items are each item of the processing performed to respond.
  • the processing time is the time required for the processing indicated in the processing item.
  • the time required for the demodulation process and the modulation process when the terminal tag 30 responds by the child signal without the sensor information is shown. also.
  • the time required for the process of acquiring the sensor information when the terminal tag 30 responds by the child signal with the sensor information is shown. Further, when the terminal tag 30 retransmits the child signal, the time required for the process of determining whether or not to retransmit is shown.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the retransmission count information 380 according to the first embodiment.
  • the retransmission count information 380 includes items such as a signal ID, a communication destination device ID, a signal type, and a retransmission count.
  • the signal ID is identification information that uniquely identifies the signal transmitted by the terminal tag 30.
  • the communication destination device ID is identification information of the device to which the signal specified by the signal ID is transmitted.
  • the signal type is a type of signal specified by the signal ID.
  • the number of retransmissions is the number of times the signal specified by the signal ID is retransmitted to the destination device.
  • the child signal specified by the signal ID (Tx1001) is transmitted to the base station 20-1 0 (zero) times of retransmission. It is shown that the child signal specified by the signal ID (Tx1002) is transmitted to the base station 20-2 twice the number of retransmissions.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the format of the signal SG used for the communication of the position estimation system 1 according to the first embodiment.
  • the signal SG is, for example, a transmission instruction signal, a child signal without sensor information, a child signal with sensor information, a signal for notifying sensor information, or the like.
  • the signal SG is composed of, for example, a header HD, a data unit DA, and a footer FT.
  • the header HD is information attached to the beginning of the signal SG, and is composed of, for example, a notification source ID, a notification destination ID, a signal type, and the like.
  • the notification source ID is identification information of the device that is the notification source.
  • the notification destination ID is identification information of the device to be the notification destination.
  • the data unit DA is information indicating the content to be notified, and in the example of FIG. 10, it is information obtained by combining information blocked for each predetermined data length, such as notification content 1 to notification content K. be.
  • the footer FT is information attached to the end of a signal, and is, for example, a cyclic redundancy code (CRC (Cyclic Redundancy Code)) for error detection.
  • CRC Cyclic Redundancy Code
  • the header HD indicates information that the notification source is the base station 20, the notification destination is the terminal tag 30, and the signal type is the transmission instruction signal.
  • the data unit DA is shown with the content indicating that the child signal is returned as a response and the information indicating whether or not the sensor information is included in the child signal.
  • a CRC bit generated from a bit string of the data unit DA is shown.
  • the header HD indicates information that the notification source is the terminal tag 30, the notification destination is the base station 20, and the signal type is the child signal.
  • the block of the notification content 1 shows the content indicating which transmission instruction is the child signal, and the information indicating whether or not the sensor information is included.
  • the sensor information is shown in the block after the notification content 1.
  • the footer FT for example, a CRC bit generated from a bit string of the data unit DA is shown.
  • the data unit DA is composed of only the block of notification content 1.
  • the data unit DA is connected to the blocks after the notification content 1. That is, the amount of information of the entire signal differs between the case where the sensor information is not included and the case where the sensor information is included, and the amount of information when the sensor information is not included is larger than that when the sensor information is not included. It can be suppressed.
  • FIG. 11 is a sequence diagram showing a flow of processing performed by the position estimation system 1 according to the first embodiment.
  • the processes performed by the position estimation system 1 the flow of each process will be described with respect to the process of performing time synchronization (reference numeral S100) and the process of performing position estimation (reference numeral S200).
  • Each process may be performed at each timing or may be performed in conjunction with each other.
  • the server device 10 receives GPS information (step S10).
  • the server device 10 receives, for example, a signal transmitted from a GPS satellite as GPS information.
  • the GPS information may be any signal that can synchronize the time.
  • the GPS information may be a signal indicating a time transmitted from a radio clock, or may be a signal indicating a periodic timing output from a crystal oscillator or the like.
  • the server device 10 generates time information based on the received GPS signal, and notifies the base station 20 of the generated time information.
  • the base station 20 adjusts the time used inside the base station 20 based on the time information received from the server device 10, and performs time synchronization (step S11).
  • the base station 20 notifies the terminal tag 30 of the transmission instruction signal at a predetermined time (step S20).
  • the base station 20 stores the transmission time at which the transmission instruction signal is transmitted (step S21).
  • the terminal tag 30 receives the transmission instruction signal from the base station 20, it generates a child signal as a response (step S22).
  • the terminal tag 30 transmits the generated child signal to the base station 20 (step S23).
  • the base station 20 receives the child signal from the terminal tag 30, the base station 20 stores the reception time at which the child signal is received (step S24).
  • the base station 20 calculates the signal arrival time using the transmission time stored in step S21 and the reception time stored in step S24 (step S25).
  • the base station 20 notifies the server device 10 of the calculated signal arrival time.
  • the server device 10 estimates the position of the terminal tag 30 using the signal arrival time received from the base station 20 (step S26).
  • the position estimation system 1 (an example of a "communication system") of the first embodiment is a system having a terminal tag 30 (an example of a "terminal device") and a base station 20.
  • the position estimation system 1 includes a terminal communication control unit 32 (an example of a "communication control unit”), a base station communication control unit 22 (an example of a “communication control unit”), and a signal arrival time calculation unit 24 (an “measurement unit”). (Example)) and a position estimation unit 13.
  • the terminal communication control unit 32 and the base station communication control unit 22 control the communication between the base station 20 and the terminal tag 30.
  • the signal arrival time calculation unit 24 measures the signal arrival time required for the signal transmitted from the base station 20 to be received by the terminal tag 30.
  • the position estimation unit 13 estimates the position of the terminal tag 30 based on the signal arrival time measured by the signal arrival time calculation unit 24.
  • the position estimation system 1 of the first embodiment uses a method in which the outdoor mobile body (terminal tag 30) receives the signal transmitted from the base station 20, and the relationship between the signal speed and the signal arrival time. By calculating the signal reach distance from, the position of the terminal tag 30 can be estimated. Therefore, the position of the moving body can be estimated accurately without taking the trouble of measuring the received radio wave intensity in the space in advance.
  • the communication control unit may include a base station communication control unit 22, a terminal communication control unit 32, and a storage control unit 23.
  • the base station communication control unit 22 causes the base station 20 to transmit a transmission instruction signal to the terminal tag 30.
  • the terminal communication control unit 32 causes the base station 20 to transmit a child signal, which is a response of the transmission instruction signal, from the terminal tag 30 that has received the transmission instruction signal.
  • the storage control unit 23 stores in the storage unit 28 the transmission time at which the base station 20 transmits the transmission instruction signal to the terminal tag 30 and the reception time at which the child signal from the terminal tag 30 is received by the base station 20.
  • the signal arrival time calculation unit 24 may calculate the signal arrival time using the transmission time and the reception time stored in the storage unit 28.
  • the position estimation system 1 of the first embodiment calculates the signal arrival time based on the time until the base station 20 transmits a signal and the base station 20 receives a response to the transmitted signal. can do. In this way, the signal arrival time can be calculated only by the base station 20 without the terminal tag 30 measuring the reception time. Therefore, it is not necessary to perform highly accurate time synchronization with the terminal tag 30.
  • the child signal (an example of "a signal transmitted from the terminal tag 30 to the base station 20") is a child signal that does not include sensor information (an example of "small data”). , Or a child signal including sensor information (“arbitrary measurement information measured by the terminal device”).
  • sensor information an example of "small data”
  • a child signal including sensor information (“arbitrary measurement information measured by the terminal device”).
  • the position estimation unit 13 may estimate the position of the terminal tag 30 based on the signal arrival times of at least three or more base stations 20. As a result, in the position estimation system 1 of the first embodiment, the position of the terminal tag 30 can be estimated accurately using the principle of triangulation.
  • the position estimation system 1 of the first embodiment determines whether or not the transmission of the child signal (an example of "a signal transmitted from the terminal tag 30 to the base station 20") has failed, and the transmission of the child signal is performed.
  • a terminal communication control unit 32 (communication control unit) that retransmits the child signal when a failure occurs and stores the retransmission count information 380 indicating the number of retransmissions is provided, and the resending child signal includes information indicating the number of retransmissions. You may.
  • the signal arrival time can be calculated in consideration of the time required for the retransmitting process. ..
  • Modification 1 of the first embodiment A modification 1 of the first embodiment will be described. This modification is different from the above-described first embodiment in that the base station 20 and the terminal tag 30 are time-synchronized. In this modification, the base station 20 notifies the terminal tag 30 of the time information. The time information has the same contents as the time information notified by the server device 10 to the base station 20 in the first embodiment. The terminal tag 30 synchronizes the time used for processing in the device of the terminal tag 30 with the time indicated in the time information based on the time information received from the base station 20.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of the terminal tag 30 according to the first modification of the first embodiment.
  • the terminal tag 30 of this modification includes, for example, a time information acquisition unit 35 and a time synchronization unit 36.
  • the time information acquisition unit 35 acquires the time information notified from the base station 20 via the communication unit 31. Since the functions of the time information acquisition unit 35 and the time synchronization unit 36 are the same as those of the time information acquisition unit 25 and the time synchronization unit 26, the description thereof will be omitted.
  • FIG. 13 is a sequence diagram showing a flow of processing performed by the position estimation system 1 according to the first modification of the first embodiment.
  • the flow of each process will be described with respect to the process of performing time synchronization (reference numeral S100 #) and the process of performing position estimation (reference numeral S300).
  • Each process may be performed at each timing or may be performed in conjunction with each other.
  • the base station 20 generates time information based on the GPS information received from the server device 10, and notifies the terminal tag 30 of the generated time information.
  • the terminal tag 30 adjusts the time used inside the terminal tag 30 based on the time information received from the base station 20, and performs time synchronization (step S12).
  • the base station 20 instructs the terminal tag 30 of the scheduled transmission time at which the terminal tag 30 transmits the child signal (step S30).
  • the terminal tag 30 generates a child signal at an arbitrary timing (step S32).
  • the terminal tag 30 transmits the generated child signal to the base station 20 at a designated time (step S33).
  • the base station 20 receives the child signal from the terminal tag 30, the base station 20 stores the reception time at which the child signal is received (step S34).
  • the base station 20 calculates the signal arrival time using the scheduled transmission time instructed in step S30 and the reception time stored in step S34 (step S35).
  • the process shown in step S36 is the same as in step S26 of FIG.
  • FIG. 14 is a sequence diagram showing a flow of processing performed by the position estimation system 1 according to a modified example of the first embodiment.
  • a process performed by the position estimation system 1 a process flow of a process for estimating a position (reference numeral S400) will be described. Since the process of performing time synchronization (reference numeral S100 #) is the same as the process (reference numeral S100 #) shown in FIG. 13, the description thereof will be omitted.
  • Each process may be performed at each timing or may be performed in conjunction with each other.
  • the base station 20 notifies the terminal tag 30 of the transmission instruction signal (step S40).
  • the terminal tag 30 generates a child signal as a response to the transmission instruction signal (step S42).
  • the terminal tag 30 generates a child signal including information indicating the transmission time.
  • the terminal tag 30 transmits the child signal at the transmission time indicated in the child signal (step S43).
  • the processing shown in steps S44 to S46 is the same as in steps S34 to S36 of FIG.
  • the base station 20 notifies the terminal tag 30 of a signal (time information) for synchronizing the time and synchronizes the time between the base station 20 and the terminal tag 30 has been described as an example. Not limited. In this modification, the base station 20 and the terminal tag 30 may be time-synchronized with each other by using an arbitrary method. For example, time synchronization may be performed by adding a sensor for receiving the radio wave of the radio clock to each of the base station 20 and the terminal tag 30.
  • the position estimation system 1 includes a time synchronization unit 26 and a time synchronization unit 36 that synchronize the time between the terminal tag 30 and the base station 20.
  • the time synchronization unit 26 and the time synchronization unit 36 may synchronize the time between the terminal tag 30 and the base station 20.
  • the communication control unit may include a terminal communication control unit 32 and a storage control unit 23.
  • the terminal communication control unit 32 causes the base station 20 to transmit a child signal from the terminal tag 30 at a scheduled transmission time (an example of a "predetermined first time") instructed by the base station 20.
  • the storage control unit 23 stores the reception time at which the child signal from the terminal tag 30 is received in the storage unit 28 by the base station 20.
  • the signal arrival time calculation unit 24 may calculate the signal arrival time using the scheduled transmission time and the reception time stored in the storage unit 28.
  • the child signal is transmitted from the terminal tag 30 to the base station 20 at a predetermined first time. That is, the time from the scheduled transmission time (first time) to the reception time does not include the time required for signal processing such as generating a child signal. Therefore, the signal arrival time calculation unit 24 can easily calculate the signal arrival time.
  • the position estimation system 1 includes a time synchronization unit 26 and a time synchronization unit 36 that synchronize the time between the terminal tag 30 and the base station 20. You may.
  • the time synchronization unit 26 and the time synchronization unit 36 synchronize the time between the terminal tag 30 and the base station 20.
  • the communication control unit may include a terminal communication control unit 32 and a storage control unit 23.
  • the terminal communication control unit 32 causes the base station 20 to transmit a child signal including information indicating the transmission time (an example of the “second time”) from the terminal tag 30.
  • the storage control unit 23 stores the reception time at which the child signal from the terminal tag 30 is received in the storage unit 28 by the base station 20.
  • the signal arrival time calculation unit 24 may calculate the signal arrival time using the transmission time indicated in the child signal and the reception time stored in the storage unit 28. ..
  • the child signal includes the second time which is the transmission time from the terminal tag 30 to the base station 20. That is, the time from the transmission time (second time) to the reception time does not include the time required for signal processing such as generating a child signal. Therefore, the same effect as described above is obtained. Further, the position of the terminal tag 30 can be estimated at an arbitrary timing when the terminal tag 30 notifies the base station 20 of the signal.
  • Modification 2 of the first embodiment A modification 2 of the first embodiment will be described.
  • the position estimation system 1 is different from the above-described first embodiment in that the position of the terminal tag 30 is estimated by using both the signal arrival time and the received radio wave intensity.
  • each of the base stations 20 includes a functional unit (referred to as a received radio wave intensity measuring unit) for measuring the received radio wave intensity.
  • the received radio wave intensity measuring unit measures the received radio wave intensity of the signal notified from the terminal tag 30.
  • the received radio wave intensity measuring unit measures, for example, the received radio wave intensity according to the magnitude of the amplitude of the radio wave received by the receiving antenna of the base station 20.
  • the received radio wave intensity measuring unit transmits the measured received radio wave intensity to the server device 10.
  • the position estimation unit 13 of the server device 10 estimates the distance from the base station 20 to the terminal tag 30 by using the received radio wave intensity acquired from the received radio wave intensity measuring unit.
  • the position estimation unit 13 estimates the distance to the terminal tag 30 by referring to a table or the like stored in advance based on, for example, the acquired received radio wave intensity.
  • the table here is information showing the correspondence between the received radio wave intensity and the distance.
  • the position estimation unit 13 calculates the distance between each of the base stations 20 and the terminal tag 30 by using the received radio wave intensities obtained from each of the base stations 20.
  • the position estimation unit 13 estimates the position of the terminal tag 30 based on the calculated distances between each of the base stations 20 and the terminal tag 30.
  • the position estimation unit 13 determines the position of the terminal tag 30 estimated based on the signal arrival time (hereinafter referred to as the first estimated position) and the position of the terminal tag 30 estimated based on the received radio wave intensity (hereinafter referred to as the second estimated position).
  • the position of the terminal tag 30 is determined using and.
  • the position estimation unit 13 uses, for example, a representative value of the first estimated position and the second estimated position as the position of the terminal tag 30.
  • the representative value is a value calculated by using the first estimated position and the second estimated position, and is, for example, a simple addition average value, a weighted average value, a maximum value, a minimum value, and the like.
  • the received radio field intensity measuring unit measures the radio field intensity of the signal received by the base station 20
  • the position estimation unit 13 measures the signal arrival time measured by the measuring unit.
  • the position of the terminal tag 30 may be estimated based on the radio wave intensity.
  • the position estimation unit 13 estimates the position of the terminal tag 30 using both the signal arrival time and the received radio wave intensity. Therefore, in the second modification of the position estimation system 1, it is possible to accurately estimate the position of the terminal tag 30 as compared with the case where only the signal arrival time is used in combination with the received radio wave intensity.
  • the position estimation system 1 may include an estimation position checking unit in the server device 10 (or the base station 20) that is communicably connected to the base station 20.
  • the estimated position checking unit checks the certainty of the position estimation of the terminal tag 30 (the position of the terminal tag 30 estimated by the position estimating unit 13).
  • the estimated position checking unit includes information indicating the estimated position of the latest terminal tag 30 (hereinafter referred to as estimated position information) and information on a moving object (vehicle, freight train, motorcycle, etc.) on which the terminal tag 30 is mounted (hereinafter referred to as estimated position information). (Moving object information) and estimated reach information for each moving object are retained.
  • the estimated reach information is information indicating the distance at which a moving object is estimated to reach a predetermined time.
  • the estimated reach information is calculated based on, for example, the average velocity of the moving object, the latest estimated position information, and the elapsed time.
  • the elapsed time is the time difference between the time when the latest estimated position information is acquired and the time when the distance is estimated.
  • the estimated reach information corresponds to the radius of the moving object and the circular region indicating the moving range of the terminal tag 30 mounted on the moving object.
  • the estimated position checking unit checks the certainty of the position estimation based on the estimated reach distance information and the latest estimated position information.
  • the estimated position checking unit makes an erroneous estimation, that is, a position. It is determined that the position estimation by the estimation unit 13 is not accurate and there is a high possibility that there is an error.
  • the estimated position checking unit is not erroneous estimation when the difference between the moving distance of the terminal tag 30 and the distance based on the estimated reachable distance information is smaller than a predetermined threshold value, that is, the position estimation by the position estimating unit 13 is performed. Judge as probable.
  • the position estimation unit may perform the position estimation again. Further, when the estimated position estimation unit determines that the position estimation by the position estimation unit 13 is incorrect, the estimated position estimation unit may repeatedly perform the position estimation until, for example, the accuracy of the position estimation reaches a predetermined reference.
  • the server device 10 may give a transmission instruction to the terminal tag 30 immediately after determining that the position estimation is incorrect, or a predetermined time elapses. You may give a transmission instruction later. In this case, it is considered that the terminal tag 30 has moved during the predetermined time. Therefore, when the server device 10 (or the base station 20) issues a transmission instruction again after the elapse of a predetermined time, the communication environment with the terminal tag 30 changes, and the probability of normal communication can be increased. There is sex.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the configuration of the position estimation system 1 according to the second embodiment.
  • the position estimation system 1 includes a repeater 40.
  • the repeater 40 relays the communication between the base station 20 and the terminal tag 30.
  • the repeater 40 is arranged, for example, between the base station 20 and the terminal tag 30.
  • the repeater 40 receives the signal transmitted to the terminal tag 30 by the base station 20, and transmits the received signal to the terminal tag 30.
  • the repeater 40 receives the signal transmitted to the base station 20 by the terminal tag 30, and transmits the received signal to the base station 20.
  • FIG. 16 is a block diagram showing an example of the configuration of the repeater according to the second embodiment.
  • the repeater 40 includes, for example, a repeater communication unit 41, a repeater storage unit 42, and a repeater control unit 43.
  • the repeater communication unit 41 communicates with the base station 20 and the terminal tag 30.
  • the repeater storage unit 42 is composed of a storage medium, for example, an HDD, a flash memory, an EEPROM, a RAM, a ROM, or any combination of these storage media.
  • the repeater storage unit stores a program for executing various processes of the repeater and temporary data used when performing various processes.
  • the repeater storage unit 42 stores the first relay information 420 and the second relay information 421.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of the first relay information according to the second embodiment.
  • the first relay information 420 includes items such as a repeater ID, a signal type, a relay flag, and a repeater transmission time.
  • the repeater ID is identification information that uniquely identifies the repeater that relayed the transmission instruction signal.
  • the relay flag is information indicating whether or not the transmission instruction signal has been transmitted (relayed) by the repeater. For example, if the relay flag is "1", it indicates that the transmission instruction signal has been relayed, and if the relay flag is "0 (zero)", it indicates that the transmission instruction signal has not been relayed.
  • the repeater transmission time is information indicating the time when the transmission instruction signal is transmitted to the terminal tag 30 by the repeater.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of the configuration of the second relay information according to the second embodiment.
  • the second relay information 421 includes items such as a repeater ID, a signal type, a relay flag, and a repeater reception time.
  • the repeater ID and the relay flag are the same as the repeater ID and the relay flag in the first relay information.
  • the repeater reception time is information indicating the time when the child signal is received by the repeater.
  • the repeater control unit 43 controls the repeater 40.
  • the processing performed by the repeater control unit 43 is realized by causing the CPU provided in the repeater 40 as hardware to execute the program.
  • the repeater control unit 43 receives the transmission instruction signal transmitted from the base station 20 via the repeater communication unit.
  • the repeater control unit 43 adds the first relay information 420 to the received transmission instruction signal.
  • the repeater control unit 43 adds the first relay information 420 to the data unit DA in the format of the signal SG shown in FIG. 10, for example.
  • the repeater control unit 43 transmits a transmission instruction signal to which the first relay information 420 is added to the terminal tag 30.
  • the terminal tag 30 receives the transmission instruction signal to which the first relay information 420 is added. In this case, the terminal tag 30 adds the first relay information 420 to the child signal as a response of the transmission instruction signal. The terminal tag 30 transmits a child signal to which the first relay information is added to the base station 20.
  • the repeater control unit 43 receives the child signal transmitted by the terminal tag 30 via the repeater communication unit 41.
  • the repeater control unit 43 generates the second relay information 421, and stores the time when the child signal is received in the repeater storage unit 42 as the repeater reception time of the second relay information 421.
  • the repeater control unit 43 adds the second relay information 421 to the received child signal.
  • the repeater control unit 43 acquires the second relay information 421 by referring to the repeater storage unit 42, for example.
  • the repeater control unit 43 adds the second relay information 421 to the data unit DA in the format of the signal SG shown in FIG. 10, for example.
  • the repeater 40 transmits a child signal to which the second relay information 421 is added to the base station 20.
  • Base station 20 receives a child signal.
  • the base station 20 determines whether or not relay information (at least one of the first relay information 420 and the second relay information 421) is added to the received child signal.
  • the base station 20 does not calculate the signal reciprocating processing time using the transmission time information 280 and the reception time information 281.
  • the base station 20 When relay information is added to the child signal, it indicates that at least one of the transmission instruction signal and the child signal has been notified via the repeater. In this case, at least one of the transmission instruction signal and the child signal is transmitted via the repeater. Therefore, the base station 20 does not calculate the signal reciprocating processing time using the transmission time information 280 and the reception time information 281 on the assumption that the transmission instruction signal or the child signal is directly transmitted.
  • the base station 20 calculates the signal reciprocating processing time according to the added relay information.
  • the relay information can have the following breakdown. (1) One first relay information 420 and one second relay information 421 are included. (2) A different number of first relay information 420 and second relay information 421 are included.
  • the relay information indicates that the transmission instruction signal is relayed by one repeater and the child signal is relayed by one repeater.
  • the repeater that relays the transmission instruction signal hereinafter, referred to as the first transmission signal repeater
  • the repeater that relays the child signal hereinafter, referred to as the first reception signal repeater
  • the base station 20 uses the first transmission signal repeater and the first reception signal repeater. Is determined to be the same repeater.
  • the base station 20 sets the time required for signal transmission between the repeater and the terminal tag 30 as the signal reciprocating processing time. Calculate as.
  • the base station 20 uses the repeater transmission time shown in the first relay information 420 as the transmission time information 280 and the repeater reception time shown in the second relay information 421 as the reception time information 281 in the first embodiment. Similarly, the signal reciprocating processing time is calculated.
  • the relay information indicates that the transmission instruction signal is relayed by one or more repeaters, and the child signal is relayed by one or more repeaters.
  • the base station 20 directly identifies the repeater (hereinafter referred to as the second transmission signal repeater) that has transmitted the transmission instruction signal to the terminal tag 30.
  • the base station 20 uses the repeater corresponding to the repeater ID shown in the first relay information as the second transmission signal repeater.
  • the base station 20 indicates the latest relay information among the plurality of first relay information as the repeater transmission time. Is extracted.
  • the base station 20 uses the repeater corresponding to the repeater ID shown in the extracted first relay information as the second transmission signal repeater.
  • the base station 20 identifies a repeater (hereinafter, referred to as a second received signal repeater) that has received a child signal directly from the terminal tag 30.
  • a second received signal repeater a repeater that has received a child signal directly from the terminal tag 30.
  • the base station 20 uses the repeater corresponding to the repeater ID shown in the second relay information as the second reception signal repeater.
  • the base station 20 indicates the earliest time as the repeater reception time among the plurality of second relay information. Extract information.
  • the base station 20 uses a repeater corresponding to the repeater ID shown in the extracted second relay information as the second received signal repeater.
  • the base station 20 determines whether or not the second transmission signal repeater and the second reception signal repeater are the same repeater. When the repeater ID corresponding to the second transmission signal repeater and the repeater ID corresponding to the second reception signal repeater match, the base station 20 has the second transmission signal repeater and the second reception signal relay. It is determined that the device is the same repeater. When the second transmission signal repeater and the second reception signal repeater are the same repeater, the base station 20 sets the time required for signal transmission between the repeater and the terminal tag 30 as the signal reciprocating processing time. Calculate as. The base station 20 uses the repeater transmission time shown in the first relay information 420 as the transmission time information 280 and the repeater reception time shown in the second relay information 421 as the reception time information 281 in the first embodiment. Similarly, the signal reciprocating processing time is calculated. The first relay information 420 here is the first relay information associated with the second transmission signal repeater. The second relay information here is the second relay information associated with the second received signal repeater.
  • the signal reciprocating processing time is not calculated.
  • the signal reciprocating processing time is not calculated. This is because the signal transmission path between the transmission instruction signal and its child signal is different.
  • the base station 20 calculates the signal arrival time based on the signal round-trip processing time.
  • the base station 20 notifies the server device 10 of the calculated signal arrival time, the base station 20 also includes information indicating which repeater 40 has passed through, for example, the repeater ID of the repeater 40 that relays the signal. Notify the server device 10.
  • FIG. 19 is a sequence diagram showing a flow of processing performed by the position estimation system 1 according to the second embodiment.
  • the base station 20 notifies the transmission instruction signal (step S50).
  • the base station 20 stores the transmission time at which the transmission instruction signal is transmitted (step S51).
  • the repeater 40 adds the first relay information 420 to the received transmission instruction signal (step S52).
  • the repeater 40 transmits a transmission instruction signal to which the first relay information 420 is added to the terminal tag 30 (step S53).
  • the terminal tag 30 receives the transmission instruction signal, it generates a child signal as a response (step S54). In this case, the terminal tag 30 adds the first relay information 420 added to the transmission instruction signal to the child signal.
  • the terminal tag 30 transmits the generated child signal to the base station 20 (step S55).
  • the repeater 40 adds the second relay information 421 to the received child signal (step S56).
  • the repeater 40 transmits the child signal to the base station 20 (step S57).
  • the first relay information 420 and the second relay information 421 are added to the child signals transmitted from the repeater 40 to the base station 20.
  • the base station 20 stores the reception time at which the child signal is received (step S58).
  • the base station 20 calculates the signal arrival time (step S59).
  • the base station 20 calculates the signal arrival time using the repeater transmission time added to the first relay information 420 and the repeater reception time added to the second relay information 421.
  • the base station 20 transmits the calculated signal arrival time to the server device 10.
  • the position estimation system 1 of the second embodiment further includes a repeater 40.
  • the repeater 40 relays the communication between the base station 20 and the terminal tag 30.
  • the repeater 40 includes a repeater communication unit 41 and a repeater control unit 43.
  • the repeater communication unit 41 communicates with the base station 20 and the terminal tag 30.
  • the repeater control unit 43 receives the transmission instruction signal, the repeater control unit 43 transmits a signal (first signal) obtained by adding the first relay information 420 to the received transmission instruction signal to the terminal tag 30.
  • the first relay information 420 is information including a repeater transmission time indicating a time when a transmission instruction signal is transmitted from the repeater 40.
  • the terminal tag 30 transmits a child signal to which the first relay information 420 is added to the base station 20.
  • the repeater control unit 43 receives the child signal
  • the repeater control unit 43 stores the repeater reception time indicating the time when the child signal is received in the repeater storage unit 42.
  • the repeater control unit 43 transmits a signal (second signal) in which the second relay information 421 is added to the child signal to the base station 20.
  • the second relay information 421 is information including the repeater reception time indicating the time when the repeater 40 receives the child signal.
  • the base station 20 determines whether or not the first relay information 420 and the second relay information 421 are added to the received child signal (second signal).
  • the base station 20 has the repeater transmission time shown in the first relay information 420 and the second relay information. Using the repeater reception time shown in 421, the time required for the signal to be reciprocated between the terminal tag 30 and the repeater 40 is calculated as the signal reciprocating processing time.
  • relay information is added when signals (transmission instruction signal and child signal) are relayed. Therefore, it is possible to specify whether or not the signal is relayed by the repeater 40, and the method of calculating the signal reciprocating processing time can be changed according to whether or not the signal is relayed by the repeater 40. .. Therefore, even when the repeater 40 is relayed, the signal reciprocating processing time can be calculated accurately.
  • the server device 10 is different from the second embodiment described above in that it includes a determination unit.
  • the determination unit determines whether or not to use the signal arrival time calculated when passing through the repeater 40 when estimating the position of the terminal tag 30.
  • the base station 20 calculates the signal arrival time by the signal arrival time calculation unit 24, and notifies the server device 10 of the calculated signal arrival time. In this case, the base station 20 adds route information to the information indicating the signal arrival time.
  • the route information is information indicating a signal transmission route (route) corresponding to the signal arrival time.
  • the signal corresponding to the signal arrival time is a transmission instruction signal and a child signal (hereinafter, referred to as a child signal or the like) as a response thereof.
  • the route information is information indicating whether the child signal or the like is directly transmitted or has passed through the repeater 40. When the child signal does not include the relay information, the base station 20 sets the route information with information indicating that the signal has been directly transmitted.
  • the base station 20 sets the route information with information indicating that the signal has passed through the repeater 40.
  • the base station 20 sets the route information to indicate that it has passed through the repeater 40, the information indicating which repeater 40 has passed, for example, the repeater ID of the repeater 40 that relayed the signal, Is notified to the server device 10.
  • the determination unit of the server device 10 determines whether or not to use the signal arrival time as information for estimating the position of the terminal tag 30 based on the route information. For example, the determination unit of the server device 10 determines that the signal arrival time is used as information for estimating the position of the terminal tag 30 when the route information indicates that the information is directly transmitted. On the other hand, when the determination unit of the server device 10 indicates that the route information is transmitted via the repeater 40, the signal arrival time is used as information for estimating the position of the terminal tag 30. Judge not to use.
  • the determination unit of the server device 10 determines whether or not the signal passing through the repeater 40 is used for the position estimation, for example, according to the accuracy required for the position estimation of the terminal tag 30.
  • a time lag may occur due to the processing time required for signal processing in the repeater 40, and the error included in the signal arrival time may increase.
  • the determination unit of the server device 10 determines whether or not to use the signal arrival time as information for estimating the position of the terminal tag 30 based on the route information. Thereby, the signal used for the position estimation can be selected depending on whether or not the signal has passed through the repeater 40. Therefore, the server device 10 can control the accuracy of the estimation when estimating the position of the terminal tag 30.
  • the server device 10 further includes a determination unit.
  • the base station 20 transmits information indicating the signal arrival time to which the route information is added to the server device 10.
  • the route information is information indicating the transmission path of the child signal corresponding to the signal arrival time.
  • the route information is, for example, information indicating whether the base station 20 and the terminal tag 30 are directly transmitted without the repeater 40 or via the repeater 40.
  • the determination unit of the server device 10 determines whether or not to use the signal arrival time as the information for estimating the position of the terminal tag 30 based on the route information.
  • the signal arrival time can be selected according to the required accuracy.
  • the position can be estimated by using the signal passing through the repeater 40.
  • the server device 10 may calculate the signal arrival time.
  • each of the base stations 20 transmits information used when calculating the signal arrival time, for example, the time when the transmission instruction signal is transmitted, the time when the child signal is received, and the like to the server device 10.
  • the server device 10 includes a functional unit that performs processing equivalent to that of the signal arrival time calculation unit 24.
  • the functional unit calculates the signal arrival time based on the information received from each of the base stations 20.
  • the server device 10 can reduce the processing load on the base station 20 as compared with the case where the signal arrival time is calculated on each of the base stations 20. Therefore, since high performance is not required for the base station 20, it is possible to simplify the equipment of the base station 20.
  • a program for realizing all or a part of the functions of the position estimation system 1 in at least one embodiment described above is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into the computer system.
  • the process may be performed by executing the process.
  • the term "computer system” as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices.
  • the "computer system” also includes a WWW system provided with a homepage providing environment (or display environment).
  • the "computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system.
  • a "computer-readable recording medium” is a volatile memory (RAM) inside a computer system that serves as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Including those that hold the program for a certain period of time.
  • RAM volatile memory
  • the above program may be transmitted from a computer system in which this program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium.
  • the "transmission medium” for transmitting a program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
  • the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions.
  • a so-called difference file (difference program) may be used, which can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.
  • Position estimation system (communication system) 10 ... Server device 11 ... Communication unit 12 ... Signal arrival time acquisition unit 13 ... Position estimation unit 14 ... GPS information acquisition unit 15 ... Time synchronization unit 17 ... Control unit 18 ... Storage unit 20 ... Base station 21 ... Communication unit 22 ... Base Station communication control unit (communication control unit) 23 ... Memory control unit 24 ... Signal arrival time calculation unit (measurement unit) 25 ... Time information acquisition unit 26 ... Time synchronization unit 27 ... Control unit 28 ... Storage unit 280 ... Transmission time information 281 ... Reception time information 282 ... Processing time information 30 ... Terminal tag (terminal device) 31 ... Communication unit 32 ... Terminal communication control unit (communication control unit) 33 ... Sensor information acquisition unit 34 ... Transmission signal generation unit 35 ... Time information acquisition unit 36 ... Time synchronization unit 37 ... Control unit 38 ... Storage unit

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Abstract

端末装置、及び前記端末装置と双方向に通信可能に接続される基地局を有し、前記端末装置の位置を推定する通信システムであって、前記基地局と前記端末装置との通信を制御する通信制御部と、前記基地局から送信した信号が前記端末装置に到達するまでに要した信号到達時間を計測する計測部と、前記計測部により計測された前記信号到達時間を基に、前記端末装置の位置を推定する位置推定部と、を備える。

Description

通信システム、基地局、計測方法及びプログラム
 本発明は、通信システム、基地局、計測方法及びプログラムに関する。
 本願は、2020年2月3日に日本に出願された特願2020-016553号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来、屋内に設置されたビーコンなどの発信機から発信された電波を受信し、受信した電波の強度(受信電波強度)に基づいて、受信機の位置を推定する技術がある。例えば、特許文献1には、予め測定した屋内の位置と電波強度との関係から、放射規定関数を用いて屋内の電波強度分布を求めるモデルを構築し、構築したモデルを用いて受信機の位置を推定する技術が開示されている。
日本国特開2019-144120号公報
 しかしながら、特許文献1の技術を屋外に適用しようとした場合、改善の余地があった。例えば、屋外にはビルや車両などが障害物として存在しており、電波強度分布が時間によって変化してしまうため、精度よく電波強度分布を求めることができるモデルを構築することが困難であった。また、予め屋外の様々な位置の電波強度を測定することは、大変な手間がかかり、現実的でない。
 なお、屋外ではGPS(Global Positioning System)信号による位置検出方法を採用することもできる。しかし、GPSによる位置検出は電力の消費が大きい。このため、大容量の電池を搭載できない端末の場合には、GPSによる位置検出を利用することが難しい。
 本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、屋外の移動体から発信された電波を受信する方法を用いて、手間をかけることなく、移動体の位置を推定することができる通信システム、基地局、計測方法及びプログラムを提供する。
 上記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る通信システムは、端末装置、及び前記端末装置と双方向に通信可能に接続される基地局を有し、前記端末装置の位置を推定する通信システムであって、前記基地局と前記端末装置との通信を制御する通信制御部と、基地局から送信した信号が前記端末装置に到達するまでに要した信号到達時間を計測する計測部と、前記計測部により計測された前記信号到達時間を基に、前記端末装置の位置を推定する位置推定部と、を備える。
 本発明の第2の態様に係る基地局は、端末装置の位置を推定する通信システムにおいて、前記端末装置と双方向に通信可能に接続される基地局であって、前記端末装置との通信を制御する基地局通信制御部と、前記基地局から前記端末装置に送信した送信指示信号の送信時刻、及び前記基地局が前記端末装置から前記送信指示信号の応答である子信号を受信した受信時刻に基づいて、基地局から送信した信号が前記端末装置に到達するまでに要した信号到達時間を計測する計測部と、を備える。
 本発明の第3の態様に係る計測方法は、端末装置の位置を推定する通信システムの、前記端末装置と双方向に通信可能に接続される基地局において、基地局から送信した信号が前記端末装置に到達するまでに要した信号到達時間を計測する計測方法であって、基地局通信制御部が、前記端末装置との通信を制御し、計測部が、前記基地局から前記端末装置に送信した送信指示信号の送信時刻、及び前記基地局が前記端末装置から前記送信指示信号の応答である子信号を受信した受信時刻に基づいて、前記信号到達時間を計測する。
 本発明の第4の態様に係るプログラムは、端末装置の位置を推定する通信システムの、前記端末装置と双方向に通信可能に接続される基地局において、基地局から送信した信号が前記端末装置に到達するまでに要した信号到達時間を計測するプログラムであって、前記端末装置との通信を制御する基地局通信制御手段、前記基地局から前記端末装置に送信した送信指示信号の送信時刻、及び前記基地局が前記端末装置から前記送信指示信号の応答である子信号を受信した受信時刻に基づいて、前記信号到達時間を計測する計測手段、を実行させる。
 本発明によれば、屋外に存在する移動体から発信された電波を受信する方法を用いて、手間をかけることなく移動体の位置を推定することができる。
第1の実施形態による位置推定システムの構成の例を示すブロック図である。 第1の実施形態による位置推定システムが位置を推定する処理を説明する図である。 第1の実施形態によるサーバ装置の構成の例を示すブロック図である。 第1の実施形態による基地局の構成の例を示すブロック図である。 第1の実施形態による端末タグの構成の例を示すブロック図である。 第1の実施形態による送信時刻情報の構成の例を示す図である。 第1の実施形態による受信時刻情報の構成の例を示す図である。 第1の実施形態による処理時間情報の構成の例を示す図である。 第1の実施形態による再送回数情報の構成の例を示す図である。 第1の実施形態による位置推定に用いられる信号のフォーマットの構成の例を示す図である。 第1の実施形態による位置推定システムが行う処理の流れを示すシーケンス図である。 第1の実施形態の変形例による端末タグの構成の例を示すブロック図である。 第1の実施形態の変形例による位置推定システムが行う処理の流れを示すシーケンス図である。 第1の実施形態の変形例による位置推定システムが行う処理の流れを示すシーケンス図である。 第2の実施形態による位置推定システムの構成の例を示すブロック図である。 第2の実施形態による中継器の構成の例を示すブロック図である。 第2の実施形態による第1中継情報の構成の例を示す図である。 第2の実施形態による第2中継情報の構成の例を示す図である。 第2の実施形態による位置推定システムが行う処理の流れを示すシーケンス図である。
 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
 第1の実施形態について説明する。
 図1は、第1の実施形態による位置推定システム1の構成の例を示すブロック図である。位置推定システム1は、車両などの移動物体に搭載されて移動する端末タグ30の位置を推定するシステムである。位置推定システム1は、例えば、サーバ装置10と、複数の基地局20(基地局20-1、20-2、20-3…)と、端末タグ30とを備える。位置推定システム1は、「通信システム」の一例である。端末タグ30は、「端末装置」の一例である。
 サーバ装置10と基地局20とは、双方向に通信可能に接続されている。基地局20と端末タグ30とは、双方向に通信可能に接続されている。なお、位置推定システム1は、複数のサーバ装置10を備えてもよいし、複数の端末タグ30を備えていてよい。位置推定システム1が有する基地局20は、1つのみであってもよい。また、複数の基地局20のうちの一つがサーバ装置10の機能を備えていてもよい。この場合、複数の基地局20は、一つのマスタ基地局と、その他の複数のスレーブ基地局とで構成される。各スレーブ基地局は、マスタ基地局と通信可能に接続されていてもよい。
 位置推定システム1は、端末タグ30の位置を推定するシステムである。例えば、位置推定システム1は、物流管理に適用される。当該物流管理において、管理の対象となる商品に端末タグ30が付されたり、商品を配送する車両に端末タグ30が搭載されたりする。これにより端末タグ30は商品と共に移動する。位置推定システム1は、移動する端末タグ30の位置を推定することにより、配達途中の商品の位置を管理する。
 端末タグ30は、監視対象を監視する各種のセンサと通信機能とを備えた装置である。ここでの各種のセンサは、例えば、監視対象が物流である場合、温度管理が必要な商品の温度を測定する温度センサ、商品の開封を検知する照度センサなどである。端末タグ30が備える通信機能は、端末タグ30と基地局20との間において通信を行う。
 基地局20と端末タグ30との通信は、少なくとも双方向の通信が可能であれば任意の通信方式であってよい。例えば、通信方式として、LPWA(Low Power Wide Area)規格のSigfox(登録商標)やLoRa(登録商標)、ZETA(登録商標)などが用いられる。LPWAは、通信速度を抑えることにより、既存の通信網、例えばLTE(Long Term Evolution)などと比較して消費電力を少なく抑えていることを特徴とする。また、Bluetooth(登録商標)などの近距離無線通信と比較して、通信距離が大きく、例えば数十kmから~100km程度であることを特徴とする。通信距離を長くするために、基地局20と端末タグ30との間に中継器が配置されてもよい。
 なお、本実施形態において端末タグ30は位置の推定のみに用いられる。このため、端末タグ30は、少なくとも通信機能を有していればよく、センサを備えていなくともよい。また、端末タグ30は、商品等に付されて移動するという性質上、電池などが内蔵されたいわゆるコードレスなタグであることが好ましい。また、端末タグ30は、商品の搬送を邪魔しないような、小型、かつ薄型、かつ軽量なタグであることが好ましい。
 基地局20と端末タグ30との双方向通信において、一方の通信方式と、他方の通信方式が同じ通信方式であってもよいし、互いに異なる通信方式であってもよい。例えば、端末タグ30から基地局20に送信する方向の通信方式を、LPWA規格を適用した通信方式とし、端末タグ30が基地局20から受信する方向の通信方式を、LPWA規格とは異なる規格の通信方式としてもよい。また、ZETAが適用される場合、通信帯域を複数の帯域に分割した超狭帯域(UNB(Ultra Narrow Band))を用いた多チャンネル通信が行われる。このような場合、通信に用いるチャンネルの帯域は、毎回同じ帯域に固定されていてもよいし、毎回固定することなく、変化するように運用されてもよい。
 基地局20は、端末タグ30と通信を行い、例えば、端末タグ30のセンサにより測定された温度や照度などのセンサ情報を集約してもよい。
 本実施形態の基地局20は、端末タグ30と通信を行い、通信に用いた信号の信号到達時間を計測する。信号到達時間は、基地局20から送信された信号が端末タグ30に到達するまでの時間である。基地局20は、サーバ装置10と通信を行い、計測した信号到達時間を、サーバ装置10に通知する。基地局20が、信号到達時間を計測する方法については、後で詳しく説明する。
 サーバ装置10は、基地局20と通信を行う。サーバ装置10は、基地局20のそれぞれにより計測された信号到達時間により、端末タグ30の位置を推定する。端末タグ30の位置は、信号到達時間に三角測量の原理を適用することで推定される(図2参照)。
 サーバ装置10は、推定した端末タグ30の位置を、図示しない位置検索アプリサーバ等の外部装置に通知する。この場合、サーバ装置10は、インターネットなどの通信ネットワークを介して、位置検索アプリサーバと接続する。位置検索アプリサーバは、配送中の商品の位置を検索するサービスを提供するアプリケーションである。位置検索アプリサーバは、例えば、当該アプリケーションがインストールされたユーザ端末から、商品の位置を検索する旨の要求を受け付ける。位置検索アプリサーバは、ユーザ端末からの要求に基づいて、検索対象の商品に付された端末タグ30の位置を位置推定システム1に推定させる。位置検索アプリサーバは、位置推定システム1が推定した位置を、検索結果としてユーザ端末も通知する。
 図2を用いて、サーバ装置10が端末タグ30の位置を推定する方法について説明する。図2は、第1の実施形態による位置推定システム1が位置を推定する処理を説明する図である。サーバ装置10(図2では不図示)は、例えば、基地局20のそれぞれに、ほぼ同じ時刻に同一の端末タグ30と通信させ、それぞれの信号到達時間を計測させる。サーバ装置10は、基地局20それぞれの信号到達時間に基づき、端末タグ30の位置の候補を抽出する。
 例えば、サーバ装置10は、基地局20それぞれの信号到達時間に基づき、信号の速度(光速)との関係から信号到達距離を算出する。信号到達距離は、基地局20から送信された信号が端末タグ30に到達するまでに伝達される距離であり、基地局20から端末タグ30までの距離と同義である。サーバ装置10は、基地局20それぞれを中心として、それぞれの信号到達距離を半径とする円周上の位置を、端末タグ30の位置の候補とする。
 図2の例では、基地局20-1によって計測された信号到達時間は0.2秒であり、円周R1上の位置が、端末タグ30の位置の候補である。基地局20-2によって計測された信号到達時間は0.1秒であり、円周R2上の位置が、端末タグ30の位置の候補である。基地局20-3によって計測された信号到達時間は0.5秒であり、円周R3上の位置が、端末タグ30の位置の候補である。
 サーバ装置10は、複数の基地局20により計測された信号到達距離に基づいて抽出した端末タグ30の位置の候補が、交差する位置を、端末タグ30の位置と推定する。この例では、円周R1~R3が交差する点が、推定される端末タグ30の位置である。
 上記では、サーバ装置10が3つの基地局20それぞれにより計測された信号到達時間に基づいて、端末タグ30の位置を推定する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。
 サーバ装置10は、4つ以上の基地局20それぞれにより計測された信号到達時間に基づいて、端末タグ30の位置を推定してもよい。サーバ装置10は、1つまたは2つの信号到達時間に基づいて、端末タグ30の位置を推定してもよい。この場合、例えば、サーバ装置10は、基地局20が計測した信号到達距離に基づいて抽出した端末タグ30の位置の候補と、その候補となった位置の周辺の道路地図とを重ね合わせる。サーバ装置10は、信号到達距離に基づいて抽出した端末タグ30の位置の候補と、端末タグ30が搭載された車両などの走行ルートと、が交差する点を端末タグ30の位置と推定する。
 1つの信号到達時間に基づいて、端末タグ30の位置を推定する場合、サーバ装置10を省略することも可能である。この場合、サーバ装置10が備える後述の位置推定部13の機能は、基地局20が備えていてもよい。
 なお、位置推定システム1では、基地局20のそれぞれの装置内で用いられる時刻が、互いに同期(時刻同期)していることを前提とする。以下では、サーバ装置10が、基地局20のそれぞれに時刻を同期させるための信号(時刻情報)を通知して、基地局20を時刻同期させる場合を例に説明する。しかしながら、これに限定されることはなく、任意の方法を用いて、基地局20を互いに時刻同期させればよい。例えば、基地局20のそれぞれにGPS(Global Positioning System)信号を受信させたり、電波時計の電波を受信させたりすることにより時刻同期を行うようにしてもよい。
 また、基地局20における、時刻の計測精度は、推定する端末タグ30の位置の精度や、基地局20の処理能力等に応じて任意に決定されてよい。
 例えば、位置をKm(キロメートル)オーダーで推定したい場合には、ミリ秒オーダーで時刻を計測可能に設計する。あるいは、位置をm(メートル)オーダーで推定したい場合には、ナノ秒オーダーで時刻を計測可能に設計する。基地局20の処理能力により、ナノ秒オーダーで時刻を計測させることが困難である場合には、許容される範囲内で、推定する位置の精度を落とし、基地局20が可能な処理可能なオーダー(例えば、100ナノ秒オーダー)で時刻を計測させるようにする。
 図3は、第1の実施形態によるサーバ装置10の構成の例を示すブロック図である。サーバ装置10は、例えば、通信部11と、信号到達時間取得部12と、位置推定部13と、GPS情報取得部14と、時刻同期部15と、制御部17と、記憶部18とを備える。
 通信部11は、基地局20のそれぞれと通信を行い、信号到達時間を示す情報を受信する。
 信号到達時間取得部12は、基地局20のそれぞれにより計測された信号到達時間を示す情報を、通信部11を介して取得する。
 位置推定部13は、信号到達時間取得部12により取得された信号到達時間に基づき、端末タグ30の位置を推定する。
 GPS情報取得部14は、例えば、GPS受信モジュールであり、GPSにより送信された時刻の情報(以下、GPS時刻情報)を取得する。
 時刻同期部15は、GPS情報取得部14により取得されたGPS時刻情報を用いて、サーバ装置10の装置内の時刻を、GPS時刻情報に同期させる。また、時刻同期部15は、GPS情報取得部14により取得されたGPS時刻情報を用いて、時刻情報を生成する。時刻情報は、基地局20のそれぞれを時刻同期させるための情報である。時刻同期部15は、生成した時刻情報を、通信部11を介して基地局20のそれぞれに通知する。
 制御部17は、サーバ装置10を統括的に制御する。例えば制御部17は、通信部11によって受信された信号到達時間を、信号到達時間取得部12に出力させる。
 信号到達時間取得部12、位置推定部13、GPS情報取得部14、時刻同期部15、及び制御部17が行う処理は、例えば、サーバ装置10がハードウェアとして備えるCPU(Central Processing Unit)にプログラムを実行させることによって実現される。
 記憶部18は、記憶媒体、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、RAM(Random Access read/write Memory)、ROM(Read Only Memory)、またはこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。記憶部18は、サーバ装置10の各種処理を実行するためのプログラム、及び各種処理を行う際に利用される一時的なデータを記憶する。
 図4は、第1の実施形態による基地局20の構成の例を示すブロック図である。基地局20は、例えば、通信部21と、基地局通信制御部22と、記憶制御部23と、信号到達時間算出部24と、時刻情報取得部25と、時刻同期部26と、制御部27と、を備える。基地局20は、記憶部28をさらに備えていてもよい。信号到達時間算出部24は、「計測部」の一例である。
 通信部21は、サーバ装置10、及び端末タグ30と通信を行う。通信部21は、サーバ装置10から時刻情報を受信する。通信部21は、端末タグ30から通知された信号を受信する。また、通信部21は、サーバ装置10へ端末タグ30から通知された信号を送信する。
 基地局通信制御部22は、基地局20と端末タグ30との通信を制御する。基地局通信制御部22は、予め定められた時刻に端末タグ30に送信指示信号を通知するように制御する。送信指示信号は、端末タグ30に信号を送信する旨を指示する信号である。予め定められた時刻は、例えば、サーバ装置10から指示された時刻である。この場合、サーバ装置10は、基地局20のそれぞれを時刻同期させると共に、同一の時刻に同一の端末タグ30に送信指示信号を通知するように指示する。これにより、端末タグ30が移動中であっても、基地局20のそれぞれが、ほぼ同じ位置にいる端末タグ30から子信号(送信指示信号に対する応答)を受信することができる。したがって、ほぼ同じ位置にいる端末タグ30と、基地局20のそれぞれとの信号到達時間を計測でき、端末タグ30の位置を特定することが可能となる。
 記憶制御部23は、信号到達時間を計測するための情報を記憶部28に記憶させる。信号到達時間を計測するための情報とは、送信時刻、受信時刻である。送信時刻は、基地局20が端末タグ30へ送信指示信号を送信した時刻である。受信時刻は、端末タグ30から子信号(送信時刻に送信した送信指示信号に対する応答)を受信した時刻である。
 記憶制御部23は、通信部21によって送信指示信号が送信されると、その時刻を送信時刻とし、記憶部28の送信時刻情報280に記憶させる。送信時刻情報280は、送信指示信号の識別情報と送信時刻とが対応付けられた情報である。記憶制御部23は、端末タグ30から子信号(送信時刻に送信した送信指示信号に対する応答)を受信すると、その時刻を受信時刻とし、記憶部28の受信時刻情報281に記憶させる。受信時刻情報281は、子信号の識別情報と受信時刻とが対応づけられた情報である。
 なお、基地局20の基地局通信制御部22や記憶制御部23は、端末タグ30と基地局20との通信を制御するように構成されており、それぞれ「通信制御部」の一例とも言える。
 信号到達時間算出部24は、信号到達時間を算出する。信号到達時間算出部24は、送信時刻情報280、受信時刻情報281、及び処理時間情報282を用いて、信号到達時間を算出する。処理時間情報282は、端末タグ30において行われる信号処理とその処理に要する時間とを対応付けた情報である。信号到達時間算出部24は、送信時刻情報280から特定の送信指示信号の送信時刻を抽出する。信号到達時間算出部24は、送信時刻情報280から抽出した送信指示信号の応答に対応する子信号の受信時刻を抽出する。信号到達時間算出部24は、抽出した送信時刻と受信時刻との差分を算出し、算出した差分の時間を信号往復処理時間とする。
 信号往復処理時間には、信号の往復に要した時間に加え、様々な信号処理に要した時間が含まれている。
 信号の往復に要した時間は、送信指示信号が基地局20から端末タグ30まで到達するのに要した時間と、子信号が端末タグ30から基地局20まで到達するのに要した時間の和である。この信号の往復に要した時間の1/2が信号到達時間に相当する。
 様々な信号処理に要した時間とは、送信指示信号を復調する処理、復調した結果に基づいて応答を行うと判断する処理、応答信号を生成する処理、生成した信号を変調する処理などに要した時間の総和である。本実施形態では、このような、端末タグ30における様々な信号処理に要する時間を、信号処理に対応づけて処理時間情報282として予め記憶部28に記憶させておく。
 信号到達時間算出部24は、信号往復処理時間から、このような信号処理に要した時間を差し引くことにより、信号の往復に要した時間を算出する。信号到達時間算出部24は、信号の往復に要した時間に1/2を乗算することにより信号到達時間を算出する。
 時刻情報取得部25は、サーバ装置10から通知された時刻情報を、通信部21を介して取得する。時刻情報は、基地局20のそれぞれを時刻同期させるための信号である。時刻情報取得部25は、取得した時刻情報を時刻同期部26に出力する。時刻同期部26は、時刻情報に基づいて、基地局20の内部で動作させるタイマの時刻を調整し、時刻情報に示される時刻に同期させる。
 制御部27は、基地局20を統括的に制御する。制御部27は、通信部21によって受信された時刻情報を時刻情報取得部25に出力する。制御部27は通信部21によって受信された子信号にセンサ情報が含まれている場合には、センサ情報を抽出して記憶部28に記憶させる。
 基地局通信制御部22、記憶制御部23、信号到達時間算出部24、時刻情報取得部25、時刻同期部26、制御部27のそれぞれの処理は、基地局20がハードウェアとして備えるCPUにプログラムを実行させることによって実現される。
 記憶部28は、記憶媒体、例えば、HDD、フラッシュメモリ、EEPROM、RAM、ROM、またはこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。記憶部28は、基地局20の各種処理を実行するためのプログラム、及び各種処理を行う際に利用される一時的なデータを記憶する。記憶部28は、送信時刻情報280、受信時刻情報281、及び処理時間情報282を記憶する。また、記憶部28は、子信号にセンサ情報が含まれている場合には、当該センサ情報を記憶する。
 図5は、第1の実施形態による端末タグ30の構成の例を示すブロック図である。端末タグ30は、例えば、センサ部300と、通信モジュール310とを備える。センサ部300は、各種のセンサであり、例えば温度センサや照度センサなどである。なお、端末タグ30による位置推定のみが実行される場合、端末タグ30は、センサ部300を備えなくてもよい。通信モジュール310は、通信部31と、端末通信制御部32と、センサ情報取得部33と、送信信号生成部34と、制御部37と、記憶部38とを備える。
 通信部31は、基地局20と通信を行う。通信部31は、子信号を基地局20に送信する。通信部31は基地局20からの送信指示信号を受信する。
 端末通信制御部32は、端末タグ30と基地局20との通信を制御する。端末通信制御部32は、子信号を、基地局20に送信するように制御する。子信号は、基地局20から通知された送信指示信号に対する応答を示す信号である。なお、端末タグ30の端末通信制御部32は、端末タグ30と基地局20との通信を制御するように構成されており、「通信制御部」の一例とも言える。
 端末通信制御部32は、基地局20に送信した信号の送信が成功したか否かを判定する。端末通信制御部32は、基地局20に送信した信号に対するACK(Answer Back)が、通知先の基地局20から返ってきた(受信された)場合に、送信が成功したと判定する。端末通信制御部32は、一定期間内に、基地局20に送信した信号に対するACKが、通知先の基地局20から返ってこない場合に、送信が失敗したと判定する。
 端末通信制御部32は、送信が失敗した場合、失敗した信号を、通知元の基地局20に再送するように制御する。端末通信制御部32は、信号を再送した場合、その信号を再送した回数(再送回数)を、記憶部38の再送回数情報380として記憶させる。再送回数情報380は、再送回数と、再送した信号の識別情報とが対応づけられた情報である。
 センサ情報取得部33は、例えば、センサ部300と接続するIO(Input Output)ポートであり、IOポートを介してセンサ部300と接続されることにより、センサ部300によって計測された情報(センサ情報)を取得する。センサ情報取得部33は、取得したセンサ情報を記憶部38に記憶させる。
 送信信号生成部34は、基地局20に送信する信号を生成する。基地局に送信する信号は、例えば、送信指示信号に対する応答である子信号、及びセンサ情報を通知する信号などである。送信信号生成部34は、子信号を生成する場合、信号到達時間を算出するために必要な情報を含めて子信号を生成する。信号到達時間を算出するために必要な情報とは、例えば、子信号が送信指示信号の応答である旨を示す信号種別情報、対応している送信指示信号の識別情報、再送回数情報380などである。
 送信信号生成部34は、記憶部38に記憶されたセンサ情報を含めることにより、センサ情報を通知する信号を生成する。送信信号生成部34は、センサ情報が取得される度にセンサ情報を通知する信号を生成するようにしてもよいし、一定期間に取得されたセンサ情報をまとめて通知する一つの信号(センサ情報を通知する信号)を生成するようにしてもよい。
 送信信号生成部34は、センサ情報を含めて子信号を生成してもよいし、センサ情報を含めずに子信号を生成してもよい。センサ情報を含めて子信号を生成することにより、送信指示に対する応答とセンサ情報とをまとめて通知することができ、効率的な通信を行うことが可能となる。センサ情報を含めずに子信号を生成することにより、一回あたりの通信に用いられるデータの容量を抑えて通信量を低減することができる。
 制御部37は、端末タグ30を統括的に制御する。制御部37は、送信信号生成部34によって生成された信号を、通信部31に出力する。
 端末通信制御部32、センサ情報取得部33、送信信号生成部34、及び制御部37が行う処理は、端末タグ30がハードウェアとして備えるCPUにプログラムを実行させることによって実現される。
 記憶部38は、記憶媒体、例えば、HDD、フラッシュメモリ、EEPROM、RAM、ROM、またはこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。記憶部38は、端末タグ30の各種処理を実行するためのプログラム、及び各種処理を行う際に利用される一時的なデータを記憶する。記憶部38は、再送回数情報380を記憶する。記憶部38は、センサ情報などを記憶してもよい。
 図6は、第1の実施形態による送信時刻情報280の構成の例を示す図である。送信時刻情報280は、信号ID、通信先端末ID、信号種別、送信日、送信時刻などの項目を備える。
 信号IDは、基地局20が送信した信号を一意に識別する識別情報である。通信先端末IDは、信号IDにて特定される信号の通知先となった装置の識別情報である。信号種別は信号IDにて特定される信号の種別である。送信日は信号IDにて特定される信号が送信された日付である。送信時刻は、信号IDにて特定される信号が送信された時刻である。この例では、信号ID(Tx0001)で特定される信号は、通知先が端末タグ30であること、信号種別が送信指示信号であること、送信日がyy年mm月dd日であることが示されている。
 図7は、第1の実施形態による受信時刻情報281の構成の例を示す図である。受信時刻情報281は、信号ID、送信元端末ID、信号種別、受信日、受信時刻、応答元信号ID、再送回数などの項目を備える。
 信号IDは基地局20が受信した信号を一意に識別する識別情報である。送信元端末IDは、信号IDにて特定される信号の通知元となった装置の識別情報である。信号種別は信号IDにて特定される信号の種別である。受信日は信号IDにて特定される信号が受信された日付である。受信時刻は、信号IDにて特定される信号が受信された時刻である。応答元信号IDは、信号IDにて特定される信号が応答信号である場合にその応答の元となった信号の識別情報である。再送回数は、信号IDにて特定される信号が再送された回数である。
 この例では、信号ID(Rx0001)で特定される信号は、通知元が端末タグ30であること、信号種別が子信号であること、受信日がyy年mm月dd日であること、信号ID(Tx0001)で特定される送信指示信号の応答であること、再送回数が0(ゼロ)回であることが示されている。
 図8は、第1の実施形態による処理時間情報282の構成の例を示す図である。処理時間情報282は、処理ID、処理端末ID、処理種別、信号処理時間、内訳などの項目を備える。
 処理IDは、処理を一意に識別する識別情報である。処理端末IDは、処理IDで特定される処理を行う装置を識別する識別情報である。処理種別は、処理IDで特定される処理の種別である。内訳は、処理IDで特定される処理の内訳であって、例えば、処理項目と処理時間などの項目を備える。処理項目は応答するために行われる処理のそれぞれの項目である。処理時間は処理項目に示された処理に要する時間である。
 この例では、端末タグ30が、センサ情報なしの子信号による応答を行う場合における、復調処理や変調処理に要する時間が示されている。また。端末タグ30が、センサ情報ありの子信号による応答を行う場合における、センサ情報を取得する処理に要する時間が示されている。また、端末タグ30が、子信号を再送する場合における、再送するか否かを判定する処理に要する時間が示されている。
 図9は、第1の実施形態による再送回数情報380の構成の例を示す図である。再送回数情報380は、信号ID、通信先装置ID、信号種別、再送回数などの項目を備える。
 信号IDは、端末タグ30が送信した信号を一意に識別する識別情報である。通信先装置IDは、信号IDで特定される信号の送信先となった装置の識別情報である。信号種別は、信号IDで特定される信号の種別である。再送回数は、信号IDで特定される信号が送信先の装置に再送された回数である。
 この例では、信号ID(Tx1001)で特定される子信号が基地局20-1に再送回数0(ゼロ)回送信されたことが示されている。信号ID(Tx1002)で特定される子信号が基地局20-2に再送回数2回送信されたことが示されている。
 図10は、第1の実施形態による位置推定システム1の通信に用いられる信号SGのフォーマットの構成の例を示す図である。信号SGは、例えば、送信指示信号、センサ情報なしの子信号、センサ情報ありの子信号、センサ情報を通知する信号などである。
 信号SGは、例えば、ヘッダHD、データ部DA、フッタFTにより構成される。
 ヘッダHDは、信号SGの先頭に付される情報であって、例えば、通知元ID、通知先ID、信号種別などで構成される。通知元IDは通知元となる装置の識別情報である。通知先IDは通知先となる装置の識別情報である。
 データ部DAは、通知する内容を示す情報であって、図10の例では、通知内容1から通知内容Kまでのように、所定のテータ長ごとにブロック化された情報を結合させた情報である。
 フッタFTは、信号の末尾に付される情報であり、例えば、誤り検出用の巡回冗長符号(CRC(Cyclic Redundancy Code))である。
 例えば、信号SGが送信指示信号である場合には、ヘッダHDに、通知元が基地局20、通知先が端末タグ30、信号種別が送信指示信号である旨の情報がそれぞれ示される。データ部DAには子信号を応答として返す旨を指示する内容や、子信号にセンサ情報を含めるか否か等を示す情報が示される。フッタFTには、例えば、データ部DAのビット列から生成されたCRCビットが示される。
 例えば、信号SGが子信号である場合には、ヘッダHDに、通知元が端末タグ30、通知先が基地局20、信号種別が子信号である旨の情報がそれぞれ示される。データ部DAには、例えば、通知内容1のブロックに、いずれの送信指示の応答としての子信号であるかを示す内容や、センサ情報が含まれているか否か等を示す情報が示される。センサ情報が含まれる場合には、通知内容1よりも後のブロックに、センサ情報が示される。フッタFTには、例えば、データ部DAのビット列から生成されたCRCビットが示される。
 センサ情報が含まれない場合、データ部DAは通知内容1のブロックのみで構成される。センサ情報が含まれる場合にはデータ部DAは通知内容1よりも後にブロックが連結される。すなわち、センサ情報が含まれない場合と含まれる場合とでは、信号全体の情報量が異なり、センサ情報が含まれない場合の方が、センサ情報が含まれない場合と比較して、情報量を抑えることができる。
 図11は、第1の実施形態による位置推定システム1が行う処理の流れを示すシーケンス図である。ここでは位置推定システム1が行う処理として、時刻同期を行う処理(符号S100)と、位置の推定を行う処理(符号S200)について、それぞれの処理の流れを説明する。それぞれの処理は、それぞれのタイミングで行われてもよいし、連動して行われてもよい。
 まず、時刻同期を行う処理(符号S100)について説明する。
 サーバ装置10は、GPS情報を受信する(ステップS10)。サーバ装置10は、例えば、GPS衛星から発信される信号をGPS情報として受信する。GPS情報は、時刻を同期することが可能な信号であればよい。GPS情報は、電波時計から発信される時刻を示す信号でもよいし、水晶発振器などから出力される定期的なタイミングを示す信号であってもよい。サーバ装置10は、受信したGPS信号に基づく時刻情報を生成し、生成した時刻情報を基地局20に通知する。
 基地局20は、サーバ装置10から受信した時刻情報に基づいて、基地局20内部で用いる時刻を調整し、時刻同期を行う(ステップS11)。
 次に、位置を推定する処理(符号S200)について説明する。
 基地局20は、予め定められた所定の時刻に、端末タグ30に送信指示信号を通知する(ステップS20)。基地局20は、送信指示信号を送信した送信時刻を記憶する(ステップS21)。
 端末タグ30は、基地局20から送信指示信号を受信すると、その応答として、子信号を生成する(ステップS22)。端末タグ30は、生成した子信号を基地局20に送信する(ステップS23)。
 基地局20は、端末タグ30から子信号を受信すると、その子信号を受信した受信時刻を記憶する(ステップS24)。基地局20は、ステップS21で記憶した送信時刻、及びステップS24で記憶した受信時刻を用いて、信号到達時間を算出する(ステップS25)。
 基地局20は、算出した信号到達時間をサーバ装置10に通知する。サーバ装置10は、基地局20から受信した信号到達時間を用いて端末タグ30の位置を推定する(ステップS26)。
 以上説明した通り、第1の実施形態の位置推定システム1(「通信システム」の一例)は、端末タグ30(「端末装置」の一例)と基地局20とを有するシステムである。位置推定システム1は、端末通信制御部32(「通信制御部」の一例)、及び基地局通信制御部22(「通信制御部」の一例)と、信号到達時間算出部24(「計測部」の一例)と、位置推定部13とを備える。端末通信制御部32及び基地局通信制御部22は、基地局20と端末タグ30との通信を制御する。信号到達時間算出部24は、基地局20から送信した信号が端末タグ30に受信されるまでに要した信号到達時間を計測する。位置推定部13は、信号到達時間算出部24により計測された信号到達時間を基に、端末タグ30の位置を推定する。
 これにより、第1の実施形態の位置推定システム1は、基地局20から送信した信号を屋外の移動体(端末タグ30)が受信する方法を用いて、信号の速度と信号到達時間との関係から信号到達距離を算出することで、端末タグ30の位置を推定することができる。したがって、予め空間の受信電波強度を測定する手間をかけることなく、移動体の位置を精度よく推定することができる。
 また、第1の実施形態の位置推定システム1では、通信制御部は、基地局通信制御部22、端末通信制御部32、および記憶制御部23を有していてもよい。基地局通信制御部22は、基地局20から端末タグ30に送信指示信号を送信させる。端末通信制御部32は、送信指示信号を受信した端末タグ30から、送信指示信号の応答である子信号を基地局20に送信させる。記憶制御部23は、基地局20から端末タグ30に送信指示信号を送信させた送信時刻、及び端末タグ30からの子信号が基地局20によって受信された受信時刻を記憶部28に記憶させる。
 信号到達時間算出部24(「計測部」の一例)は、記憶部28に記憶された送信時刻、及び受信時刻を用いて、信号到達時間を算出してもよい。
 これにより、第1の実施形態の位置推定システム1は、基地局20が信号を送信し、当該送信した信号への応答を基地局20が受信するまでの時間に基づいて、信号到達時間を算出することができる。このように、端末タグ30が受信時刻を計測することなく、基地局20のみで信号到達時間を算出可能である。したがって、端末タグ30に高精度な時刻同期を行う必要がない。
 また、第1の実施形態の位置推定システム1では、子信号(「端末タグ30から基地局20へ送信する信号」の一例)は、センサ情報を含まない子信号(「小データ」の一例)、又はセンサ情報(「端末装置により測定された任意の測定情報」)を含む子信号のいずれかとしてもよい。
 これにより、第1の実施形態の位置推定システム1では、システムの用途に応じて、データの伝送効率を重視することも可能であるし、一回あたりのデータ容量を抑えて通信負荷を抑制することも可能となる。
 また、第1の実施形態の位置推定システム1では、位置推定部13は、少なくとも3つ以上の基地局20それぞれの信号到達時間を基に、端末タグ30の位置を推定してもよい。
 これにより、第1の実施形態の位置推定システム1では、三角測量の原理を用いて端末タグ30の位置を精度よく推定することができる。
 また、第1の実施形態の位置推定システム1は、子信号(「端末タグ30から基地局20へ送信する信号」の一例)の送信が失敗したか否かを判定し、子信号の送信が失敗した場合に当該子信号を再送し、再送回数を示す再送回数情報380を記憶させる端末通信制御部32(通信制御部)を備え、再送する子信号には再送回数を示す情報が含まれていてもよい。
 これにより、第1の実施形態の位置推定システム1では、子信号が再送された場合であっても、再送する処理に要した時間を考慮して、信号到達時間を算出することが可能である。
(第1の実施形態の変形例1)
 第1の実施形態の変形例1について説明する。本変形例では、基地局20と端末タグ30とが時刻同期する点において、上述した第1の実施形態と相違する。本変形例において、基地局20は、端末タグ30に時刻情報を通知する。時刻情報は、第1の実施形態においてサーバ装置10が基地局20に通知する時刻情報と同様の内容である。端末タグ30は、基地局20から受信した時刻情報に基づいて、端末タグ30の装置内における処理に用いる時刻を、時刻情報に示される時刻に同期させる。
 図12は、第1の実施形態の変形例1による端末タグ30の構成の例を示すブロック図である。本変形例の端末タグ30は、例えば、時刻情報取得部35と、時刻同期部36とを備える。時刻情報取得部35は、基地局20から通知された時刻情報を、通信部31を介して取得する。時刻情報取得部35、及び時刻同期部36の機能は、時刻情報取得部25及び時刻同期部26と同様であるため、その説明を省略する。
 図13は、第1の実施形態の変形例1による位置推定システム1が行う処理の流れを示すシーケンス図である。ここでは位置推定システム1が行う処理として、時刻同期を行う処理(符号S100#)と、位置の推定を行う処理(符号S300)について、それぞれの処理の流れを説明する。それぞれの処理は、それぞれのタイミングで行われてもよいし、連動して行われてもよい。
 まず、時刻同期を行う処理(符号S100#)について説明する。
 ステップS10、S11に示す処理は、図11のステップS10、S11に示す処理と同様であるためその説明を省略する。基地局20は、サーバ装置10から受信したGPS情報に基づき時刻情報を生成し、生成した時刻情報を端末タグ30に通知する。端末タグ30は、基地局20から受信した時刻情報に基づいて、端末タグ30内部で用いる時刻を調整し、時刻同期を行う(ステップS12)。
 次に、位置を推定する処理(符号S300)について説明する。
 基地局20は、端末タグ30に、端末タグ30が子信号を送信する送信予定時刻を指示する(ステップS30)。
 端末タグ30は、任意のタイミングで子信号を生成する(ステップS32)。端末タグ30は、生成した子信号を、指示された時刻に基地局20に送信する(ステップS33)。
 基地局20は、端末タグ30から子信号を受信すると、その子信号を受信した受信時刻を記憶する(ステップS34)。基地局20は、ステップS30で指示した送信予定時刻、及びステップS34で記憶した受信時刻を用いて、信号到達時間を算出する(ステップS35)。
 ステップS36に示される処理は、図11のステップS26と同様である。
 図14は、第1の実施形態の変形例による位置推定システム1が行う処理の流れを示すシーケンス図である。ここでは位置推定システム1が行う処理として、位置の推定を行う処理(符号S400)について、処理の流れを説明する。時刻同期を行う処理(符号S100#)は図13に示される処理(符号S100#)と同様であるため、その説明を省略する。それぞれの処理は、それぞれのタイミングで行われてもよいし、連動して行われてもよい。
 基地局20は、端末タグ30に、送信指示信号を通知する(ステップS40)。
 端末タグ30は、送信指示信号に対する応答としての子信号を生成する(ステップS42)。ここで、端末タグ30は、送信時刻を示す情報が含まれた子信号を生成する。端末タグ30は、子信号に示した送信時刻に、当該子信号を送信する(ステップS43)。
 ステップS44~S46に示される処理は、図13のステップS34~S36と同様である。
 上記では、基地局20が、端末タグ30に時刻を同期させるための信号(時刻情報)を通知して、基地局20と端末タグ30とを時刻同期させる場合を例に説明したが、これに限定されない。本変形例において、任意の方法を用いて、基地局20と端末タグ30とが互いに時刻同期していればよい。例えば、基地局20と端末タグ30のそれぞれに電波時計の電波を受信するセンサが付加されることにより、時刻同期が行われるようにしてもよい。
 以上、第1の実施形態の変形例1にて説明したように、位置推定システム1は、端末タグ30と基地局20との時刻を同期させる時刻同期部26と時刻同期部36とを備えていてもよい時刻同期部26および時刻同期部36は、端末タグ30と基地局20との時刻を同期させる。
 また、通信制御部は、端末通信制御部32と記憶制御部23とを備えていてもよい。端末通信制御部32は、基地局20から指示された送信予定時刻(「予め決められた第1時刻」の一例)に、端末タグ30から基地局20に子信号を送信させる。記憶制御部23は、端末タグ30からの子信号が受信された受信時刻を、基地局20によって記憶部28に記憶させる。
 また、信号到達時間算出部24(「計測部」の一例)は、送信予定時刻、及び記憶部28に記憶された受信時刻を用いて、信号到達時間を算出してもよい。
 このように、第1の実施形態の変形例1の位置推定システム1では、予め決められた第1時刻に、端末タグ30から基地局20に子信号が送信されている。すなわち、送信予定時刻(第1時刻)から受信時刻までの時間には、子信号を生成するなどの信号処理に要した時間が含まれない。したがって、信号到達時間算出部24は、信号到達時間を容易に算出することが可能となる。
 また、第1の実施形態の変形例1にて説明したように、位置推定システム1は、端末タグ30と基地局20との時刻を同期させる時刻同期部26と時刻同期部36とを備えていてもよい。時刻同期部26および時刻同期部36は、端末タグ30と基地局20との時刻を同期させる。
 また、通信制御部は、端末通信制御部32と記憶制御部23とを備えていてもよい。端末通信制御部32は、送信時刻(「第2時刻」の一例)を示す情報を含む子信号を、端末タグ30から基地局20に送信させる。記憶制御部23は、端末タグ30からの子信号が受信された受信時刻を、基地局20によって記憶部28に記憶させる。
 また、信号到達時間算出部24(「計測部」の一例)は、子信号に示された送信時刻、及び記憶部28に記憶された受信時刻を用いて、信号到達時間を算出してもよい。
 このように、第1の実施形態の変形例1の位置推定システム1では、子信号に、端末タグ30から基地局20への送信時刻である第2時刻が含まれている。すなわち、送信時刻(第2時刻)から受信時刻までの時間には、子信号を生成するなどの信号処理に要した時間が含まれない。したがって、上述した効果と同様の効果を奏する。また、端末タグ30が基地局20に信号を通知する任意のタイミングで端末タグ30の位置を推定することができる。
(第1の実施形態の変形例2)
 第1の実施形態の変形例2について説明する。本変形例では、位置推定システム1では、信号到達時間と、受信電波強度との両方を用いて、端末タグ30の位置を推定する点において、上述した第1の実施形態と相違する。
 本変形例では、基地局20のそれぞれが受信電波強度を測定する機能部(受信電波強度測定部と称する)を備える。受信電波強度測定部は、端末タグ30から通知される信号の受信電波強度を測定する。受信電波強度測定部は、例えば、基地局20の受信アンテナに受電される電波の振幅の大きさに応じて受信電波強度を測定する。受信電波強度測定部は、測定した受信電波強度をサーバ装置10に送信する。
 サーバ装置10の位置推定部13は、受信電波強度測定部から取得した受信電波強度を用いて、基地局20から端末タグ30までの距離を推定する。位置推定部13は、例えば、取得した受信電波強度に基づいて、予め記憶したテーブル等を参照することにより、端末タグ30までの距離を推定する。ここでのテーブルは、受信電波強度と距離との対応関係を示す情報である。
 位置推定部13は、基地局20のそれぞれから取得した受信電波強度を用いて、基地局20のそれぞれと端末タグ30までの距離を算出する。位置推定部13は、算出した基地局20のそれぞれと端末タグ30までの距離に基づいて、端末タグ30の位置を推定する。
 位置推定部13は、信号到達時間に基づいて推定した端末タグ30の位置(以下、第1推定位置という)と、受信電波強度に基づいて推定した端末タグ30の位置(以下、第2推定位置という)とを用いて、端末タグ30の位置を決定する。位置推定部13は、例えば、第1推定位置と第2推定位置との代表値を端末タグ30の位置とする。代表値は、第1推定位置と第2推定位置とを用いて算出される値であって、例えば、単純加算平均値、重みづけ平均値、最大値、及び最小値などである。
 このように、受信電波強度測定部(「計測部」の一例)は、基地局20によって受信された信号の電波強度を測定し、位置推定部13は、計測部により計測された信号到達時間、及び電波強度を基に、端末タグ30(端末装置)の位置を推定してもよい。
 これにより、位置推定システム1の変形例2では、位置推定部13は、信号到達時間と、受信電波強度との両方を用いて、端末タグ30の位置を推定する。このため、位置推定システム1の変形例2では、受信電波強度を併用して、信号到達時間のみを用いた場合と比較して、端末タグ30の位置を精度よく推定することが可能である。
 変形例として、位置推定システム1は、基地局20と通信可能に接続するサーバ装置10(又は基地局20)に推定位置検算部を備えていてもよい。
 推定位置検算部は、端末タグ30の位置推定(位置推定部13によって推定された端末タグ30の位置)の確かさを検算する。例えば、推定位置検算部は、直近の端末タグ30の推定位置を示す情報(以下、推定位置情報という)、端末タグ30を搭載する移動物体(車両、貨物列車、バイクなど)に関する情報(以下、移動物体情報)、および移動物体ごとの推定到達距離情報を保持する。
 推定到達距離情報は、移動物体が所定の時刻に到達すると推定される距離を示す情報である。推定到達距離情報は、例えば、移動物体の平均速度と、直近の推定位置情報と、経過時間とに基づいて算出される。経過時間は、直近の推定位置情報が取得された時刻と距離を推定する時刻との時間の差分である。推定到達距離情報は、移動物体、及びその移動物体に搭載された端末タグ30の移動範囲を示す円形領域の半径に相当する。
 推定位置検算部は、端末タグ30の最新の推定位置情報が算出された際に、推定到達距離情報と当該最新の推定位置情報に基づいて、位置推定の確かさを検算する。
 推定位置検算部は、推定された端末タグ30の最新位置に基づいて算出される移動距離と、推定到達距離情報に基づく距離との差分が、所定の閾値より大きい場合に、誤推定、すなわち位置推定部13による位置推定が確からしくなく、誤りがある可能性が高いと判定する。一方、推定位置検算部は、端末タグ30の移動距離と、推定到達距離情報に基づく距離との差分が、所定の閾値より小さい場合に、誤推定ではない、すなわち位置推定部13による位置推定が確からしいと判定する。
 推定位置検算部は、位置推定部13による位置推定に誤りがあると判定した場合、例えば、再度の位置推定を行うようにしてもよい。また、推定位置検算部は、位置推定部13による位置推定に誤りがあると判定した場合、例えば、位置推定の精度が所定の基準に達するまで、繰り返し位置推定を行うようにしてもよい。
 再度の位置推定を行う場合、サーバ装置10(又は基地局20)は、位置推定に誤りがあると判定した直後に、端末タグ30に送信指示をするようにしてもよいし、所定の時間経過後に送信指示をするようにしてもよい。この場合、所定の時間の間に、端末タグ30が移動していると考えられる。このため、サーバ装置10(又は基地局20)が所定の時間経過後に、再度の送信指示をすることにより、端末タグ30との間の通信環境が変化し、通信を正常に行う確率を高める可能性がある。
(第2の実施形態)
 第2の実施形態について説明する。本実施形態では、基地局20と端末タグ30との通信が中継器を経由して行われた場合を考慮する点において、上述した第1の実施形態と相違する。
 図15は、第2の実施形態による位置推定システム1の構成の例を示す図である。位置推定システム1は、中継器40を備える。中継器40は、基地局20と端末タグ30との通信を中継する。中継器40は、例えば、基地局20と端末タグ30との間に配置される。中継器40は、基地局20により端末タグ30に送信された信号を受信し、受信した信号を端末タグ30に送信する。中継器40は、端末タグ30により基地局20に送信された信号を受信し、受信した信号を基地局20に送信する。
 図16は、第2の実施形態による中継器の構成の例を示すブロック図である。中継器40は、例えば、中継器通信部41と、中継器記憶部42と、中継器制御部43とを備える。中継器通信部41は、基地局20及び端末タグ30と通信する。中継器記憶部42は、記憶媒体、例えば、HDD、フラッシュメモリ、EEPROM、RAM、ROM、またはこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。中継器記憶部は、中継器の各種処理を実行するためのプログラム、及び各種処理を行う際に利用される一時的なデータを記憶する。中継器記憶部42は、第1中継情報420と、第2中継情報421とを記憶する。
 図17は、第2の実施形態による第1中継情報の構成の例を示す図である。図17に示すように、第1中継情報420は、例えば、中継器IDと、信号種別と、中継フラグと、中継器送信時刻などの項目を備える。中継器IDは、送信指示信号を中継した中継器を一意に識別する識別情報である。中継フラグは、中継器により送信指示信号が送信(中継)されたか否かを示す情報である。例えば、中継フラグが「1」であれば送信指示信号が中継されたことを示し、中継フラグが「0(ゼロ)」であれば送信指示信号が中継されていないことを示す情報である。中継器送信時刻は、中継器によって送信指示信号が端末タグ30に送信される時刻を示す情報である。
 図18は、第2の実施形態による第2中継情報の構成の例を示す図である。第2中継情報421は、例えば、中継器IDと、信号種別と、中継フラグと、中継器受信時刻などの項目を備える。中継器IDと中継フラグとは、第1中継情報における中継器IDと中継フラグと同様である。中継器受信時刻は、中継器によって子信号が受信された時刻を示す情報である。
 図16に戻り、中継器制御部43は、中継器40を制御する。中継器制御部43により行われる処理は、中継器40がハードウェアとして備えるCPUにプログラムを実行させることによって実現される。
 中継器制御部43は、基地局20から送信された送信指示信号を、中継器通信部を介して受信する。中継器制御部43は、受信した送信指示信号に、第1中継情報420を付加する。中継器制御部43は、例えば、図10に示す信号SGのフォーマットにおけるデータ部DAに、第1中継情報420を付加する。中継器制御部43は、第1中継情報420が付加された送信指示信号を、端末タグ30に送信する。
 端末タグ30は、第1中継情報420が付加された送信指示信号を受信する。この場合、端末タグ30は、送信指示信号の応答としての子信号に、第1中継情報420を付加する。端末タグ30は、第1中継情報を付加した子信号を基地局20に送信する。
 中継器制御部43は、端末タグ30により送信された子信号を、中継器通信部41を介して受信する。中継器制御部43は、第2中継情報421を生成し、子信号を受信した時刻を、その第2中継情報421の中継器受信時刻として、中継器記憶部42に記憶させる。
 中継器制御部43は、受信した子信号に、第2中継情報421を付加する。中継器制御部43は、例えば、中継器記憶部42を参照して第2中継情報421を取得する。中継器制御部43は、例えば、図10に示す信号SGのフォーマットにおけるデータ部DAに、第2中継情報421を付加する。中継器40は、第2中継情報421が付加された子信号を、基地局20に送信する。
 基地局20は、子信号を受信する。基地局20は、受信した子信号に、中継情報(第1中継情報420又は第2中継情報421の少なくともいずれか)が付加されているか否かを判定する。基地局20は、子信号に中継情報が付加されている場合、送信時刻情報280及び受信時刻情報281を用いた信号往復処理時間の算出を行わない。
 子信号に中継情報が付加されている場合、送信指示信号と子信号との少なくとも一方が、中継器を経由して通知されたことを示している。この場合、送信指示信号又は子信号の少なくとも一方は、中継器を経由して伝送されている。このため、基地局20は、送信指示信号又は子信号が直接伝送された場合を前提とする、送信時刻情報280及び受信時刻情報281を用いた信号往復処理時間の算出を行わない。
 基地局20は、子信号に中継情報が付加されている場合、付加された中継情報に応じて、信号往復処理時間を算出する。この場合において、中継情報は、以下のような内訳を取り得る。
 (1)1つの第1中継情報420と、1つの第2中継情報421とが含まれる。
 (2)互いに異なる個数の第1中継情報420と、第2中継情報421とが含まれる。
 (1)の場合、中継情報には、送信指示信号が1つの中継器によって中継され、且つ、子信号が1つの中継器によって中継されたことが示されている。この場合、基地局20は、送信指示信号を中継した中継器(以下、第1送信信号中継器という)と、子信号を中継した中継器(以下、第1受信信号中継器という)とが同一の中継器であるか否かを判定する。基地局20は、第1中継情報420に含まれる中継器IDと、第2中継情報421に含まれる中継器IDとが一致する場合、第1送信信号中継器と、第1受信信号中継器とが同一の中継器であると判定する。基地局20は、第1送信信号中継器と、第1受信信号中継器とが同一の中継器である場合、その中継器と端末タグ30との信号伝達に要した時間を、信号往復処理時間として算出する。基地局20は、第1中継情報420に示された中継器送信時刻を送信時刻情報280とし、第2中継情報421に示された中継器受信時刻を受信時刻情報281として、第1の実施形態と同様に、信号往復処理時間を算出する。
 (2)の場合、中継情報には、送信指示信号が1つ又は複数の中継器によって中継され、且つ、子信号が1つ又は複数の中継器によって中継されたことが示されている。
 この場合、基地局20は、端末タグ30に、直接、送信指示信号を送信した中継器(以下、第2送信信号中継器という)を特定する。基地局20は、子信号に1つの第1中継情報が含まれている場合、その第1中継情報に示されている中継器IDに対応する中継器を、第2送信信号中継器とする。基地局20は、子信号に複数の第1中継情報が含まれている場合には、その複数の第1中継情報のうち、中継器送信時刻として最も遅い時刻が示されている第1中継情報を抽出する。基地局20は、抽出した第1中継情報に示されている中継器IDに対応する中継器を、第2送信信号中継器とする。
 基地局20は、端末タグ30から、直接、子信号を受信した中継器(以下、第2受信信号中継器という)を特定する。基地局20は、子信号に1つの第2中継情報が含まれている場合、その第2中継情報に示されている中継器IDに対応する中継器を、第2受信信号中継器とする。基地局20は、子信号に複数の第2中継情報が含まれている場合には、その複数の第2中継情報のうち、中継器受信時刻として、最も早い時刻が示されている第2中継情報を抽出する。基地局20は、抽出した第2中継情報に示されている中継器IDに対応する中継器を、第2受信信号中継器とする。
 基地局20は、第2送信信号中継器と、第2受信信号中継器とが同一の中継器であるか否かを判定する。基地局20は、第2送信信号中継器に対応する中継器IDと、第2受信信号中継器に対応する中継器IDとが一致する場合、第2送信信号中継器と、第2受信信号中継器とが同一の中継器であると判定する。基地局20は、第2送信信号中継器と、第2受信信号中継器とが同一の中継器である場合、その中継器と端末タグ30との信号伝達に要した時間を、信号往復処理時間として算出する。基地局20は、第1中継情報420に示された中継器送信時刻を送信時刻情報280とし、第2中継情報421に示された中継器受信時刻を受信時刻情報281として、第1の実施形態と同様に、信号往復処理時間を算出する。ここでの第1中継情報420は、第2送信信号中継器に対応付けられた第1中継情報である。ここでの第2中継情報は、第2受信信号中継器に対応付けられた第2中継情報である。
 なお、(1)の場合において、第1送信信号中継器と第1受信信号中継器とが同一の中継器ではない場合、信号往復処理時間の算出を行わない。また、(2)の場合において、第2送信信号中継器と第2受信信号中継器とが同一の中継器ではない場合、信号往復処理時間の算出を行わない。送信指示信号と、その子信号との信号伝達経路が異なるためである。
 基地局20は、信号往復処理時間を算出した場合、信号往復処理時間に基づいて信号到達時間を算出する。基地局20は、算出した信号到達時間をサーバ装置10に通知する場合において、何れの中継器40を経由したかを示す情報、例えば、信号を中継した中継器40の中継器ID、を併せてサーバ装置10に通知する。
 図19は、第2の実施形態による位置推定システム1が行う処理の流れを示すシーケンス図である。
 基地局20は、送信指示信号を通知する(ステップS50)。基地局20は、送信指示信号を送信した送信時刻を記憶する(ステップS51)。
 中継器40は、基地局20から送信指示信号を受信すると、受信した送信指示信号に、第1中継情報420を付加する(ステップS52)。中継器40は、第1中継情報420を付加した送信指示信号を、端末タグ30に送信する(ステップS53)。
 端末タグ30は、送信指示信号を受信すると、その応答として、子信号を生成する(ステップS54)。この場合において、端末タグ30は、送信指示信号に付加されていた第1中継情報420を、子信号に付加する。端末タグ30は、生成した子信号を基地局20に送信する(ステップS55)。
 中継器40は、端末タグ30から子信号を受信すると、その受信した子信号に、第2中継情報421を付加する(ステップS56)。中継器40は、子信号を基地局20に送信する(ステップS57)。この場合において、中継器40から基地局20に送信された子信号には、第1中継情報420と第2中継情報421とが付加されている。
 基地局20は、中継器40から子信号を受信すると、その子信号を受信した受信時刻を記憶する(ステップS58)。基地局20は、信号到達時間を算出する(ステップS59)。基地局20は、第1中継情報420に付加された中継器送信時刻と、第2中継情報421に付加された中継器受信時刻を用いて、信号到達時間を算出する。基地局20は、算出した信号到達時間を、サーバ装置10に送信する。
 以上説明した通り、第2の実施形態の位置推定システム1は、中継器40を更に備える。中継器40は、基地局20と端末タグ30との通信を中継する。中継器40は、中継器通信部41と、中継器制御部43とを備える。中継器通信部41は、基地局20及び端末タグ30と通信する。中継器制御部43は、送信指示信号を受信した場合、受信した送信指示信号に第1中継情報420を付加した信号(第1信号)を、端末タグ30に送信する。第1中継情報420は、中継器40から送信指示信号を送信した時刻を示す中継器送信時刻を含む情報である。端末タグ30は、送信指示信号に第1中継情報420が含まれている場合、第1中継情報420を付加した子信号を、基地局20に送信する。中継器制御部43は、子信号を受信した場合、子信号を受信した時刻を示す中継器受信時刻を、中継器記憶部42に記憶させる。中継器制御部43は、子信号に第2中継情報421を付加した信号(第2信号)を、基地局20に送信する。第2中継情報421は、中継器40が子信号を受信した時刻を示す中継器受信時刻を含む情報である。基地局20は、子信号(第2信号)を受信した場合、受信した子信号(第2信号)に第1中継情報420及び第2中継情報421が付加されているか否かを判定する。基地局20は、子信号(第2信号)に第1中継情報420及び第2中継情報421が付加されている場合、第1中継情報420に示された中継器送信時刻と、第2中継情報421に示された中継器受信時刻とを用いて、端末タグ30と中継器40とにおいて信号を往復するのに要した時間を、信号往復処理時間として算出する。
 これにより、第2の実施形態の位置推定システム1では、信号(送信指示信号及び子信号)が、中継された場合に、中継情報が付加される。このため、信号が中継器40によって中継されたか否かを特定することができ、中継器40によって信号が中継されたか否かに応じて、信号往復処理時間を算出する方法を変更することができる。したがって、中継器40を中継した場合であっても、精度よく信号往復処理時間を算出することが可能である。
(第2の実施形態の変形例)
 第2の実施形態の変形例につて説明する。本変形例では、サーバ装置10が、判定部を備える点において、上述した第2の実施形態と相違する。判定部は、中継器40を経由した場合において算出された信号到達時間を、端末タグ30の位置を推定する場合に用いるか否かを判定する。
 基地局20は、信号到達時間算出部24により信号到達時間を算出し、算出した信号到達時間を、サーバ装置10に通知する。この場合において、基地局20は、信号到達時間を示す情報に、ルート情報を付加する。ルート情報は、信号到達時間に対応する信号の伝達経路(ルート)を示す情報である。信号到達時間に対応する信号とは、送信指示信号とその応答となる子信号(以下、子信号等という)である。ルート情報は、子信号等が、直接伝達されたか、或いは中継器40を経由したか、を示す情報である。基地局20は、子信号に中継情報が含まれていない場合には、ルート情報に、直接伝達されたことを示す情報を設定する。基地局20は、子信号に中継情報が含まれていた場合には、ルート情報に、中継器40を経由したことを示す情報を設定する。基地局20は、ルート情報に中継器40を経由したことを示す情報を設定した場合、何れの中継器40を経由したかを示す情報、例えば、信号を中継した中継器40の中継器ID、をサーバ装置10に通知する。
 サーバ装置10の判定部は、ルート情報に基づいて、信号到達時間を、端末タグ30の位置を推定する情報として用いるか否かを判定する。例えば、サーバ装置10の判定部は、ルート情報に、直接伝達されたものである旨が示されている場合、信号到達時間を、端末タグ30の位置を推定する情報として用いると判定する。一方、サーバ装置10の判定部は、ルート情報に、中継器40を経由して伝達されたものである旨が示されている場合、信号到達時間を、端末タグ30の位置を推定する情報として用いないと判定する。
 サーバ装置10の判定部は、例えば、端末タグ30の位置推定において要求される精度などに応じて、中継器40を経由した信号を、位置の推定に用いるか否かを判定する。中継器40を経由する場合、中継器40における信号処理などに要する処理時間によりタイムラグが発生し、信号到達時間に含まれる誤差が増大する可能性がある。このような場合において、中継器40を経由した信号を、端末タグ30の位置推定に用いると、推定精度を低下させる可能性がある。このため、サーバ装置10の判定部は、ルート情報に基づいて、信号到達時間を、端末タグ30の位置を推定する情報として用いるか否かを判定する。これにより、位置推定に用いる信号を、中継器40を経由したか否かに応じて選択することができる。したがって、サーバ装置10は、端末タグ30の位置を推定する場合において、推定の精度を制御することが可能となる。
 以上説明したように、第2の実施形態の変形例に係る位置推定システム1では、サーバ装置10は、さらに判定部を備える。基地局20は、ルート情報を付加した信号到達時間を示す情報を、サーバ装置10に送信する。ルート情報は、信号到達時間に対応する子信号の伝達経路を示す情報である。ルート情報は、例えば、基地局20と端末タグ30とを中継器40を介さずに直接伝達したか、中継器40を介して伝達したかを示す情報である。サーバ装置10の判定部は、ルート情報に基づいて、端末タグ30の位置を推定する情報として、信号到達時間を用いるか否かを判定する。これにより、第2の実施形態の変形例に係る位置推定システム1では、要求される精度に応じて、信号到達時間を選択することが可能となる。例えば、位置推定の精度を向上させたい場合には、中継器40を経由しない、基地局20から端末タグ30まで直接伝達された信号のみを用いることができる。一方、精度がさほど要求されない場合には、中継器40を経由した信号を用いて位置を推定するように使い分けることができる。
 なお、上述した第1の実施形態、及び第2の実施形態では、基地局20が、信号到達時間算出部24により信号到達時間を算出する場合を例示して説明した。しかしながらこれに限定されない。サーバ装置10が、信号到達時間の算出を行ってもよい。その場合、基地局20のそれぞれは、信号到達時間を算出する場合に用いられる情報、例えば、送信指示信号が送信された時刻、子信号が受信された時刻などを、サーバ装置10に送信する。サーバ装置10は、信号到達時間算出部24と同等の処理を行う機能部を備える。当該機能部は、基地局20のそれぞれから受信した情報に基づいて信号到達時間を算出する。サーバ装置10が、信号到達時間を算出することにより、基地局20のそれぞれにおいて信号到達時間が算出される場合と比較して、基地局20における処理負荷を低減させることができる。したがって、基地局20に高い性能が要求されなくなるため、基地局20の装備を簡便にすることが可能となる。
 上述した少なくとも一つの実施形態における位置推定システム1の全部又は一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
 また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含む。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。
 また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
 以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
 1…位置推定システム(通信システム)
 10…サーバ装置
 11…通信部
 12…信号到達時間取得部
 13…位置推定部
 14…GPS情報取得部
 15…時刻同期部
 17…制御部
 18…記憶部
 20…基地局
 21…通信部
 22…基地局通信制御部(通信制御部)
 23…記憶制御部
 24…信号到達時間算出部(計測部)
 25…時刻情報取得部
 26…時刻同期部
 27…制御部
 28…記憶部
 280…送信時刻情報
 281…受信時刻情報
 282…処理時間情報
 30…端末タグ(端末装置)
 31…通信部
 32…端末通信制御部(通信制御部)
 33…センサ情報取得部
 34…送信信号生成部
 35…時刻情報取得部
 36…時刻同期部
 37…制御部
 38…記憶部

Claims (13)

  1.  端末装置、及び前記端末装置と双方向に通信可能に接続される基地局を有し、前記端末装置の位置を推定する通信システムであって、
     前記基地局と、前記端末装置との通信を制御する通信制御部と、
     前記基地局から送信した信号が前記端末装置に到達するまでに要した信号到達時間を計測する計測部と、
     前記計測部により計測された前記信号到達時間を基に、前記端末装置の位置を推定する位置推定部と、
     を備える通信システム。
  2.  前記通信制御部は、
      前記基地局から前記端末装置に送信指示信号を送信させる基地局通信制御部と、
      前記送信指示信号を受信した前記端末装置から、前記送信指示信号の応答である子信号を前記基地局に送信させる端末通信制御部と、
      前記基地局から前記端末装置に前記送信指示信号を送信させた送信時刻、及び前記端末装置からの前記子信号が前記基地局に受信された受信時刻を記憶部に記憶させる記憶制御部と、を備え、
     前記計測部は、前記記憶部に記憶された前記送信時刻、及び前記受信時刻を用いて、前記信号到達時間を算出する、
     請求項1に記載の通信システム。
  3.  前記端末装置と前記基地局との時刻を同期させる時刻同期部、を更に備え、
     前記通信制御部は、
      予め決められた第1時刻に、前記端末装置から前記基地局に子信号を送信させる端末通信制御部と、
      前記端末装置からの前記子信号が前記基地局に受信された受信時刻を記憶部に記憶させる記憶制御部と、を備え、
     前記計測部は、前記第1時刻、及び前記記憶部に記憶された前記受信時刻を用いて、前記信号到達時間を算出する、
     請求項1に記載の通信システム。
  4.  前記端末装置と前記基地局との時刻を同期させる時刻同期部、を更に備え、
     前記通信制御部は、
      前記端末装置から送信する子信号であって、前記端末装置から前記子信号を送信する時刻である第2時刻を示す情報を含む前記子信号を、前記基地局に送信させる端末通信制御部と、
      前記端末装置からの前記子信号が前記基地局に受信された受信時刻を記憶部に記憶させる記憶制御部と、を備え、
     前記計測部は、前記子信号に含まれる前記第2時刻を示す情報、及び前記記憶部に記憶された前記受信時刻を用いて、前記信号到達時間を算出する、
     請求項1に記載の通信システム。
  5.  前記位置推定部は、前記基地局を含む少なくとも3つ以上の基地局それぞれの前記信号到達時間を基に、前記端末装置の位置を推定する、
     請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の通信システム。
  6.  前記計測部は、前記基地局によって受信された信号の電波強度を測定し、
     前記位置推定部は、前記計測部により計測された前記信号到達時間、及び前記電波強度を基に、前記端末装置の位置を推定する、
     請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の通信システム。
  7.  前記基地局と通信可能に接続するサーバ装置、を更に有し、
     前記サーバ装置は、前記位置推定部を備える、
     請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の通信システム。
  8.  前記通信制御部は、
      前記端末装置から前記基地局へ送信する信号の送信が失敗したか否かを判定し、当該信号の送信が失敗した場合に当該信号を再送させる制御を行い、再送した信号の回数である再送回数を示す再送回数情報を記憶させる端末通信制御部を備え、
     前記再送する信号には、前記再送回数を示す情報が含まれる、
     請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の通信システム。
  9.  前記基地局と前記端末装置との通信を中継する中継器を更に備え、
     前記中継器は、
     前記送信指示信号及び前記子信号を受信する中継器通信部と、
     前記中継器通信部によって受信された前記送信指示信号に第1中継情報を付加した第1信号を前記端末装置に送信し、前記中継器通信部によって受信された前記子信号に第2中継情報を付加した第2信号を前記基地局に送信する中継器制御部と、
     を備え、
     前記第1中継情報には、第1信号が前記中継器によって前記端末装置に送信される時刻を示す中継器送信時刻が含まれ、
     前記第2中継情報には、前記子信号が前記中継器によって受信された時刻を示す中継器受信時刻が含まれ、
     前記端末装置は、前記送信指示信号を受信した場合、受信した前記送信指示信号に前記第1中継情報が付加されていた場合には、前記第1中継情報を付加した前記子信号を、前記送信指示信号に対応する前記子信号として生成し、前記生成した前記子信号を前記基地局に送信し、
     前記計測部は、受信した前記第2信号に、前記第1中継情報及び第2中継情報が含まれる場合、前記第1中継情報に示される前記中継器送信時刻、及び前記第2中継情報に示される前記中継器受信時刻を用いて、前記中継器から送信した信号が前記端末装置に到達するまでに要した時間を、前記信号到達時間として算出する、
     請求項2に記載の通信システム。
  10.  前記計測部により計測された前記信号到達時間におけるルート情報に基づいて、前記信号到達時間を前記端末装置の位置を推定する際に用いるか否かを判定する判定部を更に備え、
     前記ルート情報は、前記信号到達時間に対応する信号の伝達経路を示す情報である、
     請求項9に記載の通信システム。
  11.  端末装置の位置を推定する通信システムにおいて、前記端末装置と双方向に通信可能に接続される基地局であって、
     前記端末装置との通信を制御する基地局通信制御部と、
     前記基地局から前記端末装置に送信した送信指示信号の送信時刻、及び前記基地局が前記端末装置から前記送信指示信号の応答である子信号を受信した受信時刻に基づいて、前記基地局から送信した信号が前記端末装置に到達するまでに要した信号到達時間を計測する計測部と、
     を備える基地局。
  12.  端末装置の位置を推定する通信システムの、前記端末装置と双方向に通信可能に接続される基地局において、前記基地局から送信した信号が前記端末装置に到達するまでに要した信号到達時間を計測する計測方法であって、
     基地局通信制御部が、前記端末装置との通信を制御し、
     計測部が、前記基地局から前記端末装置に送信した送信指示信号の送信時刻、及び前記基地局が前記端末装置から前記送信指示信号の応答である子信号を受信した受信時刻に基づいて、前記信号到達時間を計測する、
     計測方法。
  13.  端末装置の位置を推定する通信システムの、前記端末装置と双方向に通信可能に接続される基地局において、基地局から送信した信号が前記端末装置に到達するまでに要した信号到達時間を計測するプログラムであって、
     前記端末装置との通信を制御する基地局通信制御手段、
     前記基地局から前記端末装置に送信した送信指示信号の送信時刻、及び前記基地局が前記端末装置から前記送信指示信号の応答である子信号を受信した受信時刻に基づいて、前記信号到達時間を計測する計測手段、
     を実行させるためのプログラム。
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