WO2022176024A1 - 測位システム、測位用ネットワーク装置、移動局、制御回路、記憶媒体および測位方法 - Google Patents

測位システム、測位用ネットワーク装置、移動局、制御回路、記憶媒体および測位方法 Download PDF

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    • H04L5/0048Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver
    • H04L5/0051Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver of dedicated pilots, i.e. pilots destined for a single user or terminal

Definitions

  • the present disclosure relates to a positioning system for positioning the position of a mobile station, a positioning network device, a mobile station, a control circuit, a storage medium, and a positioning method.
  • the automatic guided vehicle (AGV) in the factory is a system based on the same concept, and utilizes information on the position of the vehicle in order to accurately deliver the loaded cargo to the destination within the factory.
  • the GNSS Global Navigation Satellite System
  • GPS Global Positioning System
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GNSS Global Positioning System
  • infrastructure-based positioning services using short-range wireless communication such as base stations for mobile phone systems, wireless LAN (Local Area Network) access points, and Bluetooth (registered trademark) have emerged in recent years.
  • base stations located in a wide area are utilized, base stations within a certain range are determined as a first set based on the estimated location of the mobile device, and A technology that estimates the amount of interference based on parameters such as the time of the positioning reference signal and the transmission position on the frequency axis, determines the base station to be used for positioning based on the estimation results, and calculates the position of the mobile device. is disclosed.
  • the above-mentioned conventional technology extracts candidate base stations and candidate transmitting stations to be used for positioning based on the approximate position of the mobile device using a database or the like. It is necessary to acquire various wireless parameters by transmitting signals, narrow down the wireless base stations to be used for actual positioning, and perform positioning of the mobile device. Therefore, there is a problem that the positioning process is delayed due to the narrowing down of target base stations, and radio resources are consumed.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and aims to obtain a positioning system capable of suppressing the processing delay required for positioning and suppressing the consumption of radio resources.
  • the positioning system of the present disclosure includes an approximate position calculation unit that calculates an approximate position of a mobile station, and a geographical position of a zone in which the mobile station can be located.
  • information information indicating anchors used for positioning of mobile stations in each zone, and communication parameter information necessary for mobile stations to communicate with anchors or to measure positioning signals from anchors;
  • a zone determination unit that determines a zone to which the mobile station belongs based on the approximate position and the information held by the database;
  • the positioning system includes a use anchor determining unit that determines an anchor that the mobile station uses for communication or measurement of the positioning signal based on the information held by the database and the zone to which the mobile station belongs, and the determined anchor.
  • a positioning information acquisition unit that acquires positioning information indicating the positional relationship between the determined anchor and the mobile station by communication or measurement of the positioning signal from the determined anchor, and based on the positioning information and information held by the database , and a position calculator for calculating the position of the mobile station.
  • the positioning system according to the present disclosure has the effect of suppressing the processing delay required for positioning and suppressing the consumption of radio resources.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a positioning system provided in a mobile station according to Embodiment 1; Flowchart showing operation of the positioning system according to Embodiment 1 A diagram showing an example of Zone information held by the database according to Embodiment 1 A diagram showing an example of anchor information held by the database according to Embodiment 1
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a processing circuit provided in the positioning system according to Embodiment 1 when the processing circuit is realized by a processor and a memory; FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a processing circuit when the processing circuit included in the positioning system according to Embodiment 1 is configured by dedicated hardware; Block diagram showing a configuration example of a positioning system according to Embodiment 2 Flowchart showing the operation of the positioning system according to Embodiment 2 Flowchart showing operation when inconsistency occurs between the database and the actual communication state in the positioning system according to the third embodiment
  • a positioning system, a positioning network device, a mobile station, a control circuit, a storage medium, and a positioning method according to embodiments of the present disclosure will be described below in detail with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a radio communication system 1 according to Embodiment 1.
  • a wireless communication system 1 includes a mobile station 100 and anchors 200-1 to 200-6.
  • the mobile station 100 performs positioning of itself, that is, the mobile station 100 .
  • Anchors 200 - 1 to 200 - 6 are installed around mobile station 100 .
  • anchors 200-1 to 200-6 may be referred to as anchors 200 when not distinguished.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a radio communication system 1 according to Embodiment 1.
  • a wireless communication system 1 includes a mobile station 100 and anchors 200-1 to 200-6.
  • the mobile station 100 performs positioning of itself, that is, the mobile station 100 .
  • Anchors 200 - 1 to 200 - 6 are installed around mobile station 100 .
  • anchors 200-1 to 200-6 may be referred to as anchors 200 when not distinguished.
  • Zones 300-A to 300-H are virtual and represent specific areas divided geographically, specifically planarly or spatially. In the following description, Zones 300-A to 300-H may be referred to as Zones 300 when not distinguished. In the example of FIG. 1, eight Zones 300, Zones 300-A to 300-H, are shown. Also, “Zone” may be written as "zone”.
  • the mobile station 100 determines the Zone 300 to which the mobile station 100 currently belongs based on the approximate position of the mobile station 100, and communicates with the anchor 200 linked to the Zone 300 to which the mobile station 100 currently belongs, or measures the positioning signal from the anchor 200. , perform a precise positioning of the mobile station 100 . Positioning by communication is assumed to be distance measurement by propagation time measurement using time stamps assumed in the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4z standard.
  • the radio communication system 1 also includes a system in which the mobile station 100 requests the anchor 200 to transmit a positioning signal by communication.
  • the background to this embodiment is that it is now possible to independently build a positioning infrastructure that utilizes wireless technology.
  • the existing positioning infrastructure utilizes public systems such as GNSS and mobile phone systems. For this reason, it has been difficult to perform processing specialized for mobile stations that require positioning information.
  • a system is being put in place that allows mobile communication systems to be installed for self-employment, such as local 5G (5th Generation) and shared XGP (eXtended Global Platform), which is private LTE (Long Term Evolution).
  • LTE Long Term Evolution
  • the owner of the mobile station and infrastructure equipment will be the same, and information useful for positioning, such as the exact installation location of the base station and a large number of setting parameters, can be acquired in advance as known information and used.
  • the movement route of a mobile station is limited to a certain extent because it is limited to a specific user's specific application.
  • This embodiment assumes the use of the above-mentioned self-employed positioning infrastructure, and aims to achieve efficient positioning by actively utilizing various wireless parameter information.
  • a specific position that is, a specific Zone 300
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of positioning system 101 provided in mobile station 100 according to Embodiment 1.
  • a mobile station 100 has a positioning system 101 that measures the position of the mobile station 100 .
  • the positioning system 101 includes a positioning control unit 110, a trajectory storage unit 111, an approximate position calculation unit 112, a Zone determination unit 113, a use anchor determination unit 114, a database 115, a positioning information acquisition unit 116, and a position calculation unit.
  • FIG. 3 is a flow chart showing operations of the positioning system 101 according to the first embodiment.
  • the positioning control unit 110 acquires a positioning request from an upper layer or an application, it instructs the approximate position calculation unit 112 to calculate the approximate position of the mobile station 100 (step S101).
  • the approximate position calculation unit 112 calculates the approximate position of the mobile station 100 by some method (step S102). For example, when positioning is performed continuously or periodically, the approximate position calculation unit 112 may use position information from the previous positioning stored in the trajectory storage unit 111 . Alternatively, the approximate position calculation unit 112 may use methods such as acquisition of surrounding conditions by a camera, position matching with various markers, and position matching with magnetic markers using a magnetic sensor. Approximate position calculation section 112 outputs information on the calculated approximate position to Zone determination section 113 .
  • Zone determination unit 113 acquires Zone information from the database 115.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of Zone information held by the database 115 according to the first embodiment.
  • Zone information includes at least information indicating the geographical position of each Zone 300 .
  • FIG. 4 shows an example in which Zones 300-A and 300-B are formed on a plane, and (X, Y) coordinates of polygon vertices are notified.
  • the shape of each Zone 300 is arbitrary, and the number of coordinates required for expression may differ for each Zone 300 .
  • Zone300 spatially the three-dimensional coordinates of (X, Y, Z) are notified.
  • Zone300 spatially the case which extends over several floors is included.
  • Zone determination section 113 determines Zone 300 to which mobile station 100 belongs based on the information of the approximate position acquired from approximate position calculation section 112 and the Zone information acquired from database 115 (step S103). Zone determination section 113 outputs information on Zone 300 to which mobile station 100 belongs to use anchor determination section 114 .
  • the anchor determination unit 114 selects the anchor 200 to be used by the mobile station 100 for communication or measurement of the positioning signal. is determined (step S104).
  • the used anchor determination unit 114 determines the anchor 200 to be used for positioning, for example, using the used anchor identification information included in the Zone information of the database 115 shown in FIG.
  • the used anchor identification information included in the Zone information is a list of anchors 200 to be used when performing positioning in each Zone 300 in advance.
  • the used anchor determination unit 114 outputs the identification information of the determined anchor 200, for example, the anchor number in the example of FIG.
  • the positioning information acquisition unit 116 acquires communication parameters for communicating with each anchor 200 based on the identification information of the anchors 200 to be used acquired from the anchor determination unit 114 to be used and the anchor information acquired from the database 115 .
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of anchor information held by the database 115 according to the first embodiment.
  • the anchor information includes the position of the anchor 200 and communication parameters for communication with the anchor 200 or measuring positioning signals from the anchor 200 for each anchor identification information.
  • the position of the anchor 200 may be absolute coordinates such as latitude and longitude, or may be relative values based on a specific point such as inside a building or space.
  • the communication parameters include a Cell ID such as a CGI (Cell Global Identity) as information for identifying the anchor 200 .
  • Radio signal specifications include one or more of these.
  • the communication parameters include information unique to the anchor 200 such as a MAC (Media Access Control) address as information for identifying the anchor 200.
  • the communication parameters include channel number, STS (Scrambled Timestamp Sequence) packet configuration information, PRF (Pulse Repetition Frequency) Mode, preamble code, SFD (Start Frame Delimiter) field configuration information, PHR (Physical Header) parameters, STS field configuration information such as random number seeds, and the like.
  • wireless station ID such as SSID (Service Set Identifier) of wireless LAN
  • frequency information such as channel number, center frequency, bandwidth, modulation method, error correction method, synchronization signal information
  • scrambling wireless signal specifications such as seeds.
  • Radio signal specifications include one or more of these.
  • the database 115 contains information indicating the geographical position of the Zones 300 to which the mobile station 100 can belong, that is, information indicating the anchors 200 used for positioning the mobile station 100 in each Zone 300; And the mobile station 100 holds communication parameter information necessary for communication with the anchor 200 or measurement of positioning signals from the anchor 200 .
  • Positioning information acquisition section 116 uses the aforementioned communication parameters included in the anchor information acquired from database 115 to communicate with each anchor 200 of the designated anchor group determined by use anchor determination section 114, or to communicate with the designated anchor group. positioning signal from each anchor 200 to obtain positioning information (step S105).
  • the positioning information is assumed to be information indicating the positional relationship between the anchor 200 and the mobile station 100, such as the distance, direction, and power value between the anchor 200 and the mobile station 100, but is not limited here.
  • Positioning information acquisition section 116 outputs the acquired positioning information to position calculation section 117 .
  • the position calculation unit 117 calculates the accurate position of the mobile station 100 based on the positioning information obtained from the positioning information obtaining unit 116 and the position information of the anchor 200 included in the anchor information obtained from the database 115 (step S106). For example, if accurate distances to three anchors 200 are obtained, the position calculation unit 117 can accurately identify the position of the mobile station 100 on a plane by trilateration. Position calculation section 117 outputs information on the calculated position of mobile station 100 to upper layers such as upper layers and applications, and stores the information in trajectory storage section 111 together with related information such as positioning time.
  • the database 115 used in this embodiment will be described.
  • the positioning application can use information on the location of the anchor 200 and communication parameters.
  • the user who is the installer of the positioning infrastructure and the operator of the positioning application creates the database 115 including the Zone information shown in FIG. 4 and the anchor information shown in FIG. 5 in advance. That is, the user measures the radio wave propagation state between each anchor 200 and the mobile station 100 along the assumed moving path of the mobile station 100, and (1) the line of sight is secured, (2) the received power is high, (3) Select an anchor 200 with less multipath. At this time, the user selects the minimum number of anchors 200 required for positioning and the spare anchors 200 .
  • a zone 300 is obtained by grouping the locations where the selected candidate anchors 200 are the same. In other words, the same anchor 200 should be used for positioning of the mobile station 100 at points belonging to the same Zone 300 .
  • the database 115 also stores the setting parameters of the wireless infrastructure, that is, the positioning infrastructure that constitutes the anchor 200, so that the positioning system 101 can acquire the information necessary for positioning in a short time without sensing broadcast information. can. If the information to be held in the database 115 in the positioning system 101 is quasi-static, the information may be held in advance, for example, written in memory. In the positioning system 101, if the information to be held is quasi-dynamic, the database 115 may acquire, that is, download and hold the information via a communication line before the mobile station 100 starts to be used.
  • the positioning control unit 110 the trajectory storage unit 111, the approximate position calculation unit 112, the Zone determination unit 113, the use anchor determination unit 114, the database 115, the positioning information acquisition unit 116, and the position calculation unit 117 are implemented by processing circuits. It is realized by The processing circuitry may be a processor and memory executing programs stored in the memory, or may be dedicated hardware. Processing circuitry is also called control circuitry.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the processing circuit 90 when the processing circuit included in the positioning system 101 according to Embodiment 1 is realized by the processor 91 and the memory 92.
  • a processing circuit 90 shown in FIG. 6 is a control circuit and includes a processor 91 and a memory 92 .
  • each function of the processing circuit 90 is implemented by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software or firmware is written as a program and stored in memory 92 .
  • each function is realized by the processor 91 reading and executing the program stored in the memory 92.
  • the processing circuitry 90 includes a memory 92 for storing programs that result in the processing of the positioning system 101 being executed.
  • This program can also be said to be a program for causing the positioning system 101 to execute each function realized by the processing circuit 90 .
  • This program may be provided by a storage medium storing the program, or may be provided by other means such as a communication medium.
  • the approximate position calculation unit 112 calculates the approximate position of the mobile station 100 in the first step, and the Zone determination unit 113 performs the following based on the approximate position of the mobile station 100 and the information held by the database 115.
  • a fourth step of acquiring positioning information indicating the positional relationship with the station 100 It can also be said that it is a program that causes the positioning system 101 to execute the steps.
  • the processor 91 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor).
  • the memory 92 is a non-volatile or volatile memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), etc.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), etc.
  • a semiconductor memory, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, or a DVD (Digital Versatile Disc) is applicable.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the processing circuit 93 when the processing circuit included in the positioning system 101 according to Embodiment 1 is configured with dedicated hardware.
  • the processing circuit 93 shown in FIG. 7 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination of these thing applies.
  • the processing circuit may be partly implemented by dedicated hardware and partly implemented by software or firmware.
  • the processing circuitry may implement each of the functions described above through dedicated hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • positioning system 101 calculates the approximate position of mobile station 100, uses information held in database 115 to determine Zone 300 to which mobile station 100 belongs, and performs positioning. For this purpose, the anchor 200 used by the mobile station 100 is determined, the positioning information is acquired, and the position of the mobile station 100 is calculated. This enables the positioning system 101 to perform positioning of the mobile station 100 with minimal communication, suppress consumption of radio resources, and obtain positioning results with low delay.
  • Embodiment 2 mobile station 100 is configured to include positioning system 101 .
  • Embodiment 2 describes a case where a positioning system is configured by a mobile station and a positioning network device installed on the ground.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the positioning system 102 according to the second embodiment.
  • the positioning system 102 includes a mobile station 103 and a positioning network device 104 .
  • Positioning system 102 has a configuration in which positioning network device 104 controls positioning of mobile station 103 and calculates the position of mobile station 103 .
  • the positioning network device 104 is installed on the ground and is sometimes called a location server.
  • the mobile station 103 includes a communication section 123 , an approximate position calculation section 124 and a positioning information acquisition section 125 .
  • the positioning network device 104 includes a positioning control unit 110, an approximate position calculation instructing unit 120, a zone determination unit 113, a use anchor determination unit 114, a database 115, a position calculation unit 121, and a communication unit 122.
  • a positioning control unit 110 an approximate position calculation instructing unit 120
  • a zone determination unit 113 a use anchor determination unit 114
  • a database 115 a position calculation unit 121
  • a communication unit 122 e.g., communication section 123 , approximate position calculation section 124 , and positioning information acquisition section 125 are installed in mobile station 103 .
  • Positioning control section 110 , approximate position calculation instruction section 120 , Zone determination section 113 , use anchor determination section 114 , database 115 , position calculation section 121 and communication section 122 are installed in positioning network device 104 .
  • FIG. 9 is a flow chart showing the operation of the positioning system 102 according to the second embodiment.
  • the positioning control unit 110 acquires a positioning request from an upper layer or an application, it instructs the approximate position calculation instructing unit 120 to calculate the approximate position of the mobile station 103 (step S201).
  • the approximate position calculation instruction unit 120 communicates with the mobile station 103 via the communication unit 122 and instructs the approximate position calculation unit 124 via the communication unit 123 of the mobile station 103 to calculate the approximate position of the mobile station 103. is transmitted (step S202).
  • the approximate position calculation unit 124 calculates the approximate position of the mobile station 103 by some method (step S203).
  • the method of calculating the approximate position of mobile station 103 in approximate position calculating section 124 is the same as the method of calculating the approximate position of mobile station 100 in approximate position calculating section 112 of the first embodiment.
  • the approximate position calculation unit 124 transmits the calculated approximate position information to the Zone determination unit 113 of the positioning network device 104 via the communication unit 123 and the communication unit 122 of the positioning network device 104 (step S204). .
  • the Zone determination unit 113 determines the Zone 300 to which the mobile station 103 belongs based on the information of the approximate position acquired from the approximate position calculation unit 124 of the mobile station 103 and the Zone information acquired from the database 115 (step S205). Zone determination section 113 outputs information on Zone 300 to which mobile station 103 belongs to use anchor determination section 114 .
  • the anchor determination unit 114 Based on the information of the Zone 300 to which the mobile station 103 belongs acquired from the Zone determination unit 113 and the Zone information acquired from the database 115, the anchor determination unit 114 selects the anchor 200 to be used by the mobile station 103 for communication or measurement of the positioning signal. is determined (step S206).
  • the used anchor determination unit 114 outputs the determined identification information of the anchor 200 to the position calculation unit 121 .
  • the used anchor determination unit 114 transmits the determined identification information of the anchors 200 and the communication parameters with each anchor 200 via the communication unit 122 and the communication unit 123 of the mobile station 103 to obtain the positioning information of the mobile station 103. 125 (step S207).
  • Positioning information acquisition section 125 communicates with each anchor 200 of the specified anchor group determined by use anchor determination section 114 based on the information acquired from use anchor determination section 114 of positioning network device 104, or communicates with each anchor 200 of the specified anchor group determined by use anchor determination section 114. Positioning information is obtained by measuring positioning signals from each anchor 200 in the group (step S208). The positioning information is assumed to be information indicating the positional relationship between the anchor 200 and the mobile station 100, such as the distance, direction, and power value between the anchor 200 and the mobile station 100, but is not limited here.
  • the method of communicating with each anchor 200 in positioning information acquisition section 125 or the method of measuring the positioning signal from each anchor 200 is the method of communicating with each anchor 200 by positioning information acquisition section 116 of Embodiment 1 or the method of It is the same as the positioning signal measurement method.
  • the positioning information acquisition unit 125 transmits the acquired positioning information to the position calculation unit 121 of the positioning network device 104 via the communication unit 123 and the communication unit 122 of the positioning network device 104 (step S209).
  • the position calculation unit 121 calculates the accurate position of the mobile station 103 based on the positioning information obtained from the positioning information obtaining unit 125 of the mobile station 103 and the position information of the anchor 200 included in the anchor information obtained from the database 115. (step S210). Position calculation section 121 outputs information on the calculated position of mobile station 103 to upper layers such as upper layers and applications.
  • communication unit 123 is a communication device.
  • the approximate position calculation unit 124 and the positioning information acquisition unit 125 are realized by processing circuits.
  • the communication unit 122 is a communication device.
  • the positioning control section 110, the approximate position calculation instructing section 120, the Zone determination section 113, the use anchor determination section 114, the database 115, and the position calculation section 121 are implemented by processing circuits.
  • the processing circuits of mobile station 103 and positioning network device 104 may be processors and memories that execute programs stored in the memory, similar to the processing circuits of positioning system 101 of Embodiment 1, or may be dedicated hardware. It may be clothing.
  • positioning network device 104 includes database 115, and mobile station 103 has fewer functions than mobile station 100 of the first embodiment. It was configured to As a result, the positioning system 102 can obtain the same effects as in the first embodiment, and can simplify the configuration of the positioning system 102 by reducing the functions of the mobile stations 103, which are many in number.
  • Embodiment 3 Positioning system 101 according to Embodiment 1 and positioning system 102 according to Embodiment 2 obtain information on anchor 200 with which communication is performed based on the approximate position of the mobile station from database 115, so positioning can be performed efficiently. On the other hand, inconsistency between the information held by the database 115 and the actual communication state poses a problem. Embodiment 3 describes a case where a mismatch occurs between the information held by the database 115 and the actual communication state. Although the third embodiment can be applied to both the positioning system 101 of the first embodiment and the positioning system 102 of the second embodiment, the positioning system 101 of the first embodiment will be described here as an example. do.
  • FIG. 10 is a flow chart showing operations in the positioning system 101 according to Embodiment 3 when a mismatch occurs between the database 115 and the actual communication state.
  • step S301: Yes the positioning system 101 proceeds to step S302. If the approximate position calculation unit 112 fails to calculate the approximate position (step S301: No), the positioning system 101 proceeds to step S306.
  • the Zone determination unit 113 attempts to determine the Zone 300 to which the mobile station 100 belongs. Zone determination may fail for some reason.
  • the positioning system 101 proceeds to step S303.
  • the Zone determination unit 113 fails to perform Zone determination based on the database 115 (step S302: No)
  • the positioning system 101 proceeds to step S306.
  • the positioning system 101 determines the anchor 200 to be used for positioning by the use anchor determination unit 114 (step S303), and proceeds to step S304.
  • the positioning information acquisition unit 116 attempts to communicate with the anchor 200 or measure the positioning signal from the anchor 200 to obtain positioning information, but fails to communicate or measure the measurement signal due to equipment failure, shielding, or other reasons. Sometimes. Anchors 200 that should be used with some degree of redundancy are set in the database 115 . However, positioning information acquiring section 116 cannot position mobile station 100 when the number of anchors 200 capable of communicating or measuring positioning signals falls below the number of anchors 200 required for positioning mobile station 100 . In such a case, the positioning information acquisition unit 116 determines that communication with the anchor 200 or measurement of the positioning signal from the anchor 200 has failed.
  • step S304: Yes When the positioning system 101 succeeds in communicating with the anchor 200 or measuring the positioning signal from the anchor 200, it determines that the acquisition of the positioning information has succeeded (step S304: Yes), and proceeds to step S305.
  • step S304: No When communication with the anchor 200 or measurement of the positioning signal from the anchor 200 fails, the positioning system 101 assumes that acquisition of positioning information has failed (step S304: No), and proceeds to step S306.
  • Position calculation section 117 attempts to calculate the position of mobile station 100 using the positioning information, but the position of mobile station 100 deviates from the planned movement route, and compared with the information in database 115, the position of mobile station 100 is at an impossible position. Position calculation may fail for some reason.
  • the positioning system 101 outputs the calculated position information of the mobile station 100 to upper layers such as upper layers and applications, end the action.
  • the position calculation unit 117 fails to calculate the position of the mobile station 100 (step S305: No)
  • the positioning system 101 proceeds to step S306.
  • the positioning system 101 shifts to an autonomous mode in which the positioning of the mobile station 100 is autonomously performed without using the database 115 .
  • the above-described estimated position calculation unit 112 fails to calculate the approximate position of the mobile station 100 (step S301: No), or the zone determination unit 113 fails to determine the Zone 300 to which the mobile station 100 belongs (step S302: No), or the positioning information acquisition unit 116 fails to acquire the positioning information (step S304: No), or the position calculation unit 117 moves This is when the position calculation of the station 100 fails (step S305: No).
  • the positioning system 101 observes broadcast signals broadcast from surrounding anchors 200 in order to confirm the existence of the positioning infrastructure, that is, the anchors 200 (step S306).
  • the positioning system 101 acquires information such as received power and propagation state by observing broadcast signals. Propagation conditions include line-of-sight conditions, multipath conditions, and the like. At this time, the positioning system 101 also acquires radio signal specifications from the broadcast information included in the broadcast signal.
  • the positioning system 101 extracts candidate anchors by giving priority to the anchors 200 with high received power and visibility conditions (step S307).
  • the positioning system 101 lists the extracted anchors 200 . At this time, the positioning system 101 excludes the anchors 200 with which communication has failed in step S304.
  • the positioning system 101 determines the anchors 200 to be used for positioning in the use anchor determination unit 114 (step S303), and proceeds to step S304.
  • the positioning network device 104 When the above operation is applied to the second embodiment, if the positioning network device 104 fails to position the mobile station 103 based on the database 115 for some reason, the positioning network device 104 autonomously positions the mobile station 103 without using the database 115. to autonomous mode for positioning.
  • the estimated position calculation unit 124 of the mobile station 103 fails to calculate the approximate position of the mobile station 103 (step S301: No), or if the Zone If determination unit 113 fails to determine Zone 300 to which mobile station 103 belongs (step S302: No), or if positioning information acquisition unit 125 of mobile station 103 fails to acquire positioning information (step S304: No), or This is when the position calculation unit 121 fails to calculate the position of the mobile station 103 (step S305: No).
  • the positioning network device 104 observes broadcast signals broadcast from surrounding anchors 200 via the mobile station 103 in order to confirm the existence of the positioning infrastructure, that is, the anchor 200 (step S306).
  • the positioning network device 104 observes the report signal and obtains information such as received power and propagation state. At this time, the positioning network device 104 also acquires radio signal specifications from the broadcast information included in the broadcast signal.
  • the positioning network device 104 extracts candidate anchors by giving priority to the anchors 200 that have high received power and can ensure line-of-sight conditions (step S307).
  • the positioning network device 104 lists the extracted anchors 200 . At this time, the positioning network device 104 excludes the anchors 200 with which communication has failed in step S304.
  • the positioning network device 104 determines the anchor 200 to be used for positioning in the use anchor determination unit 114 (step S303), and proceeds to step S304.
  • the positioning system 101 moves autonomously without using the database 115 when there is a mismatch between the information held by the database 115 and the actual communication state. It shifts to an autonomous mode in which positioning of the station 100 is performed. Thereby, the positioning system 101 can avoid a situation in which the positioning of the mobile station 100 cannot be performed.
  • the positioning system 102 shifts to an autonomous mode in which the mobile station 103 is autonomously positioned without using the database 115. . Thereby, the positioning system 102 can avoid a situation in which the positioning of the mobile station 103 cannot be performed.
  • 1 wireless communication system 100, 103 mobile station, 101, 102 positioning system, 104 positioning network device, 110 positioning control unit, 111 trajectory storage unit, 112, 124 approximate position calculation unit, 113 zone determination unit, 114 use anchor determination Unit, 115 Database, 116, 125 Positioning information acquisition unit, 117, 121 Position calculation unit, 120 Approximate position calculation instruction unit, 122, 123 Communication unit, 200-1 to 200-6 Anchor, 300-A to 300-H Zone .

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Abstract

移動局(100)の概算位置を算出する概算位置算出部(112)と、移動局(100)が在圏可能なゾーンを示す情報、各ゾーンで利用されるアンカーを示す情報、および通信パラメータの情報を保持するデータベース(115)と、移動局(100)の概算位置、およびデータベース(115)の情報に基づいて、移動局(100)が属するゾーンを判定するZone判定部(113)と、移動局(100)が属するゾーン、およびデータベース(115)の情報に基づいて、移動局(100)が利用するアンカーを決定する利用アンカー決定部(114)と、決定されたアンカーと移動局(100)との位置関係を示す測位情報を取得する測位情報取得部(116)と、測位情報、およびデータベース(115)の情報に基づいて、移動局(100)の位置を算出する位置算出部(117)と、を備える。

Description

測位システム、測位用ネットワーク装置、移動局、制御回路、記憶媒体および測位方法
 本開示は、移動局の位置を測位する測位システム、測位用ネットワーク装置、移動局、制御回路、記憶媒体および測位方法に関する。
 近年、移動体の位置を正確に測定し、アプリケーションとして利用するニーズが高まっている。一例として、車両の自動運転では、道路上の車両の正確な位置を把握し、道路地図と照合して車線変更を行って目的地まで車両を誘導する。工場内の自動搬送車(AGV:Automatic Guided Vehicle)も同様のコンセプトのシステムであり、積載した荷物を工場内の目的地に正確に届けるため、自車位置の情報を活用する。
 屋外の広域で利用される自動運転システムなどは、GPS(Global Positioning System)衛星に代表されるGNSS(Global Navigation Satellite System)を活用してきた。GNSSは、広域で測位サービスを提供できる一方、衛星を視認できない地下、トンネル、高架下、屋内駐車場などで測位が不可能となる課題を有する。このような課題に対し、近年、携帯電話システムの基地局、無線LAN(Local Area Network)アクセスポイント、Bluetooth(登録商標)のような近距離無線を利用したインフラ活用型の測位サービスが出現してきている。
 例えば、特許文献1には、広域に配置された基地局を活用し、モバイルデバイスの推定位置に基づいて一定範囲内にある基地局群を第1のセットとして決定し、同セットの基地局間で、測位用参照信号の時間、周波数軸上の送信位置などのパラメータに基づいて干渉量を推定し、同推定結果に基づいて測位に用いる基地局を決定し、モバイルデバイスの位置を算出する技術が開示されている。
特表2018-502276号公報
 無線活用アプリケーションが急増する中、周波数リソースのひっ迫が問題となっている。従来のデータ通信の需要に加え、測位、センシングなどに無線信号を活用するアプリケーションも増加し、効率の良い測位方式、ひいては無線活用方式が求められている。
 しかしながら、上記従来の技術によれば、公衆向け無線インフラの活用を前提としている。上記従来の技術は、モバイルデバイスの概算位置を元に測位に使用する候補基地局群、候補送信局群をデータベースなどを活用して抽出するものの、その後、各基地局と接続、またはプローブ情報を発出するなどして種々の無線パラメータを取得し、実際に測位に使用する無線基地局を絞り込んで、モバイルデバイスの測位を実行する必要がある。そのため、対象基地局の絞り込みに伴う測位処理の遅延が発生し、無線リソースを消費する、という問題があった。
 本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、測位に必要な処理遅延を抑制し、無線リソースの消費を抑制可能な測位システムを得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の測位システムは、移動局の概算位置を算出する概算位置算出部と、移動局が在圏可能なゾーンの地理的な位置を示す情報、各ゾーンで移動局の測位に利用されるアンカーを示す情報、および移動局がアンカーとの通信またはアンカーからの測位信号の測定に必要な通信パラメータの情報を保持するデータベースと、移動局の概算位置、およびデータベースが保持する情報に基づいて、移動局が属するゾーンを判定するゾーン判定部と、を備える。また、測位システムは、移動局が属するゾーン、およびデータベースが保持する情報に基づいて、移動局が通信または測位信号の測定に利用するアンカーを決定する利用アンカー決定部と、決定されたアンカーとの通信または決定されたアンカーからの測位信号の測定によって、決定されたアンカーと移動局との位置関係を示す測位情報を取得する測位情報取得部と、測位情報、およびデータベースが保持する情報に基づいて、移動局の位置を算出する位置算出部と、を備えることを特徴とする。
 本開示に係る測位システムは、測位に必要な処理遅延を抑制し、無線リソースの消費を抑制できる、という効果を奏する。
実施の形態1に係る無線通信システムの構成例を示す図 実施の形態1に係る移動局が備える測位システムの構成例を示すブロック図 実施の形態1に係る測位システムの動作を示すフローチャート 実施の形態1に係るデータベースが保持するZone情報の一例を示す図 実施の形態1に係るデータベースが保持するアンカー情報の一例を示す図 実施の形態1に係る測位システムが備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図 実施の形態1に係る測位システムが備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図 実施の形態2に係る測位システムの構成例を示すブロック図 実施の形態2に係る測位システムの動作を示すフローチャート 実施の形態3に係る測位システムにおいて、データベースと実際の通信状態との間の不整合が生じた場合の動作を示すフローチャート
 以下に、本開示の実施の形態に係る測位システム、測位用ネットワーク装置、移動局、制御回路、記憶媒体および測位方法を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態1.
 本実施の形態では、測位用インフラとして設置される基地局、アクセスポイント、送信局、タグなどを総称してアンカーと記載する。また、位置の推定を行う対象の無線局、モバイルデバイスなどを総称して移動局と記載する。図1は、実施の形態1に係る無線通信システム1の構成例を示す図である。無線通信システム1は、移動局100と、アンカー200-1~200-6と、を備える。移動局100は、自局すなわち移動局100の測位を行う。アンカー200-1~200-6は、移動局100の周辺に設置されている。以降の説明において、アンカー200-1~200-6を区別しない場合はアンカー200と称することがある。図1の例では、アンカー200-1~200-6の6機のアンカー200が設置されている。Zone300-A~300-Hは、仮想的なものであって、地理的に、具体的には平面的または空間的に分割された特定のエリアを表す。以降の説明において、Zone300-A~300-Hを区別しない場合はZone300と称することがある。図1の例では、Zone300-A~300-Hの8カ所のZone300が示されている。また、「Zone」を「ゾーン」と表記することがある。
 移動局100は、移動局100の概算位置に基づいて、現在属しているZone300を判定し、現在属しているZone300に紐づけられたアンカー200との通信、またはアンカー200からの測位信号の測定によって、移動局100の精密な測位を実行する。なお、通信による測位とは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.15.4z規格などで想定されるタイムスタンプを用いた伝搬時間測定による測距を想定している。無線通信システム1には、移動局100がアンカー200に対して測位信号の送信を通信で要求するような構成のシステムも含まれる。
 本実施の形態の背景には、無線技術を活用した測位インフラを自営で構築できるようになった点が挙げられる。これまでの測位インフラは、GNSS、携帯電話システムなど公共向けシステムを活用したものである。このため、測位情報を必要とする移動局に特化した処理は困難であった。一方、ローカル5G(5th Generation)、プライベートLTE(Long Term Evolution)であるshared XGP(eXtended Global Platform)など、移動通信システムを自営向けに設置できる制度が近年整いつつある。このようなシステムでは、移動局およびインフラ装置の所有者は同一となり、基地局の正確な設置位置、膨大な設定パラメータなど、測位に有益な情報を事前に既知情報として取得し利用することができる。また、移動局の移動ルートも特定ユーザの特定アプリケーションに限られるため、ある程度限られる。さらに、特殊な試験モードなどを用いて電波伝搬の状況を移動ルートに沿って取得し、正確なヒートマップを作製することも可能である。
 本実施の形態は、前述のような自営測位インフラの利用を想定し、各種無線パラメータの情報を積極的に活用して効率的な測位を実現することを目的としている。一例として、図1に示すように、特定の位置、すなわち特定のZone300で測位を行うためには、どのアンカー200と通信を行うと高精度な測位が実現できるかを表すデータベースを構築することも可能である。実際の環境では、構造物による遮蔽、マルチパスによる電力変動なども発生するため、距離的に近いアンカー200、または電力の高いアンカー200が測位に適するとは限らない。一般的に、見通しが確保され、反射波の少ないアンカー200を選択すべきである。このため、図1中のZone300の形状は単純なものではなく、複雑なものとなることが予想される。
 移動局100の位置を測位する移動局100の具体的な構成および動作について説明する。図2は、実施の形態1に係る移動局100が備える測位システム101の構成例を示すブロック図である。移動局100は、移動局100の位置を測位する測位システム101を備える。測位システム101は、測位制御部110と、軌跡記憶部111と、概算位置算出部112と、Zone判定部113と、利用アンカー決定部114と、データベース115と、測位情報取得部116と、位置算出部117と、を備える。すなわち、実施の形態1では、測位制御部110、軌跡記憶部111、概算位置算出部112、Zone判定部113、利用アンカー決定部114、データベース115、測位情報取得部116、および位置算出部117は移動局100に搭載される。図3は、実施の形態1に係る測位システム101の動作を示すフローチャートである。
 測位制御部110は、上位レイヤまたはアプリケーションから測位要求を取得すると、概算位置算出部112に対して移動局100の概算位置算出を指示する(ステップS101)。
 概算位置算出部112は、何らかの方法で移動局100の概算位置を算出する(ステップS102)。概算位置算出部112は、例えば、連続的または周期的な測位を行っている場合、軌跡記憶部111に格納されている前回測位時の位置情報を利用してもよい。または、概算位置算出部112は、カメラによる周辺状況の取得、各種マーカーとの位置照合、磁気センサによる磁気マーカーとの位置照合などの手法を用いてもよい。概算位置算出部112は、算出した概算位置の情報をZone判定部113に出力する。
 Zone判定部113は、データベース115からZone情報を取得する。図4は、実施の形態1に係るデータベース115が保持するZone情報の一例を示す図である。Zone情報には、最低限、各Zone300の地理的な位置を示す情報が含まれる。図4は、Zone300-A,300-Bを平面上で形成する場合の例であり、多角形頂点の(X,Y)座標が通知される。各Zone300の形状は任意であり、表現に必要な座標個数はZone300ごとに異なっていてもよい。また、空間的にZone300を設定する場合には、(X,Y,Z)の3次元座標が通知される。空間的にZone300を設定する場合には、複数のフロアにまたがるようなケースが含まれる。Zone判定部113は、概算位置算出部112から取得した概算位置の情報、およびデータベース115から取得したZone情報に基づいて、移動局100が属するZone300を判定する(ステップS103)。Zone判定部113は、移動局100が属するZone300の情報を利用アンカー決定部114に出力する。
 利用アンカー決定部114は、Zone判定部113から取得した移動局100が属するZone300の情報、およびデータベース115から取得したZone情報に基づいて、移動局100が通信または測位信号の測定に利用するアンカー200を決定する(ステップS104)。利用アンカー決定部114は、例えば、図4に示されるデータベース115のZone情報に含まれる利用アンカー識別情報を用いて、測位に利用すべきアンカー200を決定する。Zone情報に含まれる利用アンカー識別情報は、各Zone300で測位を行う際に利用すべきアンカー200を事前にリスト化したものである。利用アンカー決定部114は、決定したアンカー200の識別情報、例えば、図1の例ではアンカー番号を測位情報取得部116に出力する。
 測位情報取得部116は、利用アンカー決定部114から取得した利用するアンカー200の識別情報、およびデータベース115から取得したアンカー情報に基づいて、各アンカー200と通信するための通信パラメータを取得する。図5は、実施の形態1に係るデータベース115が保持するアンカー情報の一例を示す図である。アンカー情報には、アンカー識別情報ごとに、アンカー200の位置、およびアンカー200との通信またはアンカー200からの測位信号を測定するための通信パラメータが含まれる。アンカー200の位置は、緯度および経度のような絶対座標でもよいし、建物内、空間内などの特定地点を基準とする相対値であってもよい。
 例えば、無線通信システム1が3GPP(3rd Generation Partnership Project)に準拠するシステムの場合、通信パラメータには、アンカー200を識別する情報として、Cell ID、例えばCGI(Cell Global Identity)が含まれる。また、通信パラメータには、無線信号諸元として、中心周波数、周波数帯域幅、サブキャリア幅、CP(Cyclic Prefix)長、3GPP規格TS38.211に基づく同期信号情報であるNID cell=3NID (1)+NID (2)、ポート番号、DMRS(DeModulation Reference Signals)種別生成用Scramble IDs、PRS(Positioning Reference Signal)リソース割り当て情報、downlink PRS sequense ID、などが挙げられる。PRS関連情報は多岐にわたるため全てを記載することはできないが、無線信号諸元として、3GPPシステムにおいて上位レイヤによって通知される情報であるTS37.355-g20に記載のDL(DownLink)-PRS-ID-Info、NR(New Radio)-DL-PRS-AssistanceData、NR-DL-PRS-BeamInfo、NR-DL-PRS-Info、NR-DL-PRS-ResourceID、NR-DL-PRS-ResourceSetID、NR-SelectedDL-PRS-IndexListなどが挙げられる。無線信号諸元には、これらのうち1つ以上が含まれる。
 また、無線通信システム1がIEEE802.15.4シリーズに準拠するシステムの場合、通信パラメータには、アンカー200を識別する情報として、MAC(Media Access Control)アドレスなどのアンカー200の固有情報が含まれる。また、通信パラメータには、無線信号諸元として、チャネル番号、STS(Scrambled Timestamp Sequence)パケット構成情報、PRF(Pulse Repetition Frequency) Mode、プリアンブルコード、SFD(Start Frame Delimiter)フィールド構成情報、PHR(Physical HeadeR)パラメータ、乱数シードなどのSTSフィールド構成情報などが挙げられる。その他、一般的には、無線LANのSSID(Service Set IDentifier)などの無線局IDと、チャネル番号、中心周波数、帯域幅などの周波数情報と、変調方式、誤り訂正方式、同期信号情報、スクランブルのシードなどの無線信号諸元と、が該当する。無線信号諸元には、これらのうち1つ以上が含まれる。
 このように、データベース115は、移動局100が属することが可能、すなわち在圏可能なZone300の地理的な位置を示す情報、各Zone300で移動局100の測位に利用されるアンカー200を示す情報、および移動局100がアンカー200との通信またはアンカー200からの測位信号の測定に必要な通信パラメータの情報を保持する。
 測位情報取得部116は、データベース115から取得したアンカー情報に含まれる前述の通信パラメータを用いて、利用アンカー決定部114で決定された指定アンカー群の各アンカー200と通信を行い、または指定アンカー群の各アンカー200からの測位信号を測定し、測位情報を取得する(ステップS105)。測位情報は、アンカー200と移動局100との距離、方位、電力値など、アンカー200と移動局100との位置関係を示す情報が想定されるが、ここでは限定されない。測位情報取得部116は、取得した測位情報を位置算出部117に出力する。
 位置算出部117は、測位情報取得部116から取得した測位情報、およびデータベース115から取得したアンカー情報に含まれるアンカー200の位置の情報に基づいて、移動局100の正確な位置を算出する(ステップS106)。位置算出部117は、例えば、3機のアンカー200との正確な距離が得られれば、3辺測量により平面上での移動局100の正確な位置特定が可能である。位置算出部117は、算出した移動局100の位置の情報を、上位レイヤ、アプリケーションなどの上位層へ出力するとともに、軌跡記憶部111に測位時刻など関連情報とともに保存する。
 本実施の形態で用いられるデータベース115について説明する。前述のように、測位インフラの設置者および測位アプリケーションの運用者が同一主体の場合、測位アプリケーションは、アンカー200の位置、通信パラメータの情報を利用することが可能である。これらの情報を効果的に利用するため、測位インフラの設置者かつ測位アプリケーションの運用者であるユーザは、事前に図4に示すZone情報および図5に示すアンカー情報を含むデータベース115を作成する。すなわち、ユーザは、移動局100の想定される移動経路に沿って各アンカー200と移動局100との電波伝搬状態の測定を行い、(1)見通しが確保され、(2)受信電力が高く、(3)マルチパスが少ない、アンカー200を選択する。この際、ユーザは、測位に必要な最低機数のアンカー200+予備のアンカー200を選定する。これは、実運用環境では一時的な遮蔽により通信路が遮断される可能性があるためである。選定された候補のアンカー200が同一の箇所をグルーピングしたものがZone300となる。言い換えれば、同一のZone300に属する地点では全て同じアンカー200が移動局100の測位に利用されるべきである。
 データベース115には、アンカー200を構成する無線インフラ、すなわち測位インフラの設定パラメータも格納されることで、測位システム101は、報知情報のセンシングを行うことなく、短時間で測位に必要な情報を取得できる。測位システム101においてデータベース115は、保持すべき情報が準静的なものであれば、情報をあらかじめ保持する、例えば、メモリに書き込んでおいてもよい。測位システム101においてデータベース115は、保持すべき情報が準動的なものであれば、情報を移動局100の使用開始前に通信回線を介して取得、すなわちダウンロードして保持してもよい。
 つづいて、測位システム101のハードウェア構成について説明する。測位システム101において、測位制御部110、軌跡記憶部111、概算位置算出部112、Zone判定部113、利用アンカー決定部114、データベース115、測位情報取得部116、および位置算出部117は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。
 図6は、実施の形態1に係る測位システム101が備える処理回路をプロセッサ91およびメモリ92で実現する場合の処理回路90の構成例を示す図である。図6に示す処理回路90は制御回路であり、プロセッサ91およびメモリ92を備える。処理回路90がプロセッサ91およびメモリ92で構成される場合、処理回路90の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ92に格納される。処理回路90では、メモリ92に記憶されたプログラムをプロセッサ91が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路90は、測位システム101の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ92を備える。このプログラムは、処理回路90により実現される各機能を測位システム101に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。
 上記プログラムは、概算位置算出部112が、移動局100の概算位置を算出する第1のステップと、Zone判定部113が、移動局100の概算位置、およびデータベース115が保持する情報に基づいて、移動局100が属するZone300を判定する第2のステップと、利用アンカー決定部114が、移動局100が属するZone300、およびデータベース115が保持する情報に基づいて、移動局100が通信または測位信号の測定に利用するアンカー200を決定する第3のステップと、測位情報取得部116が、決定されたアンカー200との通信または決定されたアンカー200からの測位信号の測定によって、決定されたアンカー200と移動局100との位置関係を示す測位情報を取得する第4のステップと、位置算出部117が、測位情報、およびデータベース115が保持する情報に基づいて、移動局100の位置を算出する第5のステップと、を測位システム101に実行させるプログラムであるとも言える。
 ここで、プロセッサ91は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはDSP(Digital Signal Processor)などである。また、メモリ92は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはDVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。
 図7は、実施の形態1に係る測位システム101が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路93の例を示す図である。図7に示す処理回路93は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、測位システム101は、移動局100の概算位置を算出し、データベース115が保持する情報を用いて、移動局100が属するZone300を判定し、測位のために移動局100が利用するアンカー200を決定し、測位情報を取得して移動局100の位置を算出する。これにより、測位システム101は、最小限の通信によって移動局100の測位を行うことが可能となり、無線リソースの消費を抑えるとともに、低遅延で測位結果を得ることができる。
実施の形態2.
 実施の形態1では、移動局100が測位システム101を備える構成であった。実施の形態2では、移動局、および地上に設置された測位用ネットワーク装置によって測位システムが構成される場合について説明する。
 図8は、実施の形態2に係る測位システム102の構成例を示すブロック図である。測位システム102は、移動局103と、測位用ネットワーク装置104と、を備える。測位システム102は、移動局103の測位の制御、および移動局103の位置算出を測位用ネットワーク装置104で行う構成である。測位用ネットワーク装置104は、地上に設置され、ロケーションサーバと呼ばれることもある。移動局103は、通信部123と、概算位置算出部124と、測位情報取得部125と、を備える。測位用ネットワーク装置104は、測位制御部110と、概算位置算出指示部120と、Zone判定部113と、利用アンカー決定部114と、データベース115と、位置算出部121と、通信部122と、を備える。すなわち、実施の形態2では、通信部123、概算位置算出部124、および測位情報取得部125は移動局103に搭載される。測位制御部110、概算位置算出指示部120、Zone判定部113、利用アンカー決定部114、データベース115、位置算出部121、および通信部122は測位用ネットワーク装置104に搭載される。図9は、実施の形態2に係る測位システム102の動作を示すフローチャートである。
 測位制御部110は、上位レイヤまたはアプリケーションから測位要求を取得すると、概算位置算出指示部120に対して移動局103の概算位置算出を指示する(ステップS201)。
 概算位置算出指示部120は、通信部122を介して移動局103と通信を行い、移動局103の通信部123を介して概算位置算出部124に対して、移動局103の概算位置算出の指示を送信する(ステップS202)。
 概算位置算出部124は、何らかの方法で移動局103の概算位置を算出する(ステップS203)。概算位置算出部124における移動局103の概算位置の算出方法は、実施の形態1の概算位置算出部112による移動局100の概算位置の算出方法と同様である。概算位置算出部124は、算出した概算位置の情報を、通信部123、および測位用ネットワーク装置104の通信部122を介して、測位用ネットワーク装置104のZone判定部113に送信する(ステップS204)。
 Zone判定部113は、移動局103の概算位置算出部124から取得した概算位置の情報、およびデータベース115から取得したZone情報に基づいて、移動局103が属するZone300を判定する(ステップS205)。Zone判定部113は、移動局103が属するZone300の情報を利用アンカー決定部114に出力する。
 利用アンカー決定部114は、Zone判定部113から取得した移動局103が属するZone300の情報、およびデータベース115から取得したZone情報に基づいて、移動局103が通信または測位信号の測定に利用するアンカー200を決定する(ステップS206)。利用アンカー決定部114は、決定したアンカー200の識別情報を位置算出部121に出力する。また、利用アンカー決定部114は、決定したアンカー200の識別情報、および各アンカー200との通信パラメータを、通信部122、および移動局103の通信部123を介して、移動局103の測位情報取得部125に送信する(ステップS207)。
 測位情報取得部125は、測位用ネットワーク装置104の利用アンカー決定部114から取得した情報に基づいて、利用アンカー決定部114で決定された指定アンカー群の各アンカー200と通信を行い、または指定アンカー群の各アンカー200からの測位信号を測定し、測位情報を取得する(ステップS208)。測位情報は、アンカー200と移動局100との距離、方位、電力値など、アンカー200と移動局100との位置関係を示す情報が想定されるが、ここでは限定されない。測位情報取得部125における各アンカー200との通信方法または各アンカー200からの測位信号の測定方法は、実施の形態1の測位情報取得部116による各アンカー200との通信方法または各アンカー200からの測位信号の測定方法と同様である。測位情報取得部125は、取得した測位情報を、通信部123、および測位用ネットワーク装置104の通信部122を介して、測位用ネットワーク装置104の位置算出部121に送信する(ステップS209)。
 位置算出部121は、移動局103の測位情報取得部125から取得した測位情報、およびデータベース115から取得したアンカー情報に含まれるアンカー200の位置情報に基づいて、移動局103の正確な位置を算出する(ステップS210)。位置算出部121は、算出した移動局103の位置の情報を、上位レイヤ、アプリケーションなどの上位層へ出力する。
 つづいて、測位システム102を構成する移動局103および測位用ネットワーク装置104のハードウェア構成について説明する。移動局103において、通信部123は通信機である。移動局103において、概算位置算出部124、および測位情報取得部125は、処理回路により実現される。測位用ネットワーク装置104において、通信部122は通信機である。測位用ネットワーク装置104において、測位制御部110、概算位置算出指示部120、Zone判定部113、利用アンカー決定部114、データベース115、および位置算出部121は、処理回路により実現される。移動局103および測位用ネットワーク装置104の処理回路は、実施の形態1の測位システム101の処理回路と同様、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、測位システム102は、測位用ネットワーク装置104がデータベース115を備え、移動局103の機能を、実施の形態1の移動局100と比較して削減する構成とした。これにより、測位システム102は、実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、台数が多い移動局103の機能を削減することで、測位システム102の構成を簡素化することができる。
実施の形態3.
 実施の形態1の測位システム101、および実施の形態2の測位システム102は、移動局の概算位置に基づいて通信するアンカー200の情報をデータベース115から得るため、効率良く測位を実行できる。一方で、データベース115が保持する情報と実際の通信状態との間の不整合が問題となる。実施の形態3では、データベース115が保持する情報と実際の通信状態との間の不整合が生じた場合について説明する。実施の形態3は実施の形態1の測位システム101および実施の形態2の測位システム102のいずれにも適用可能であるが、ここでは一例として、実施の形態1の測位システム101を例にして説明する。
 図10は、実施の形態3に係る測位システム101において、データベース115と実際の通信状態との間の不整合が生じた場合の動作を示すフローチャートである。
 概算位置算出部112は、測位制御部110から移動局100の概算位置算出を指示された場合、概算位置算出を試みるが、前回算出位置が存在しない、初期位置が設定されていない、磁気マーカーが見つからないなど様々な理由で概算位置算出に失敗する場合がある。測位システム101は、概算位置算出部112で概算位置算出に成功した場合(ステップS301:Yes)、ステップS302に進む。測位システム101は、概算位置算出部112で概算位置算出に失敗した場合(ステップS301:No)、ステップS306に進む。
 Zone判定部113は、概算位置算出部112から移動局100の概算位置情報を取得した場合、移動局100が属するZone300の判定を試みるが、概算位置情報に相当する座標がデータベース115の範囲外となるなどの理由でZone判定に失敗する場合がある。測位システム101は、Zone判定部113でデータベース115に基づくZone判定に成功した場合(ステップS302:Yes)、ステップS303に進む。測位システム101は、Zone判定部113でデータベース115に基づくZone判定に失敗した場合(ステップS302:No)、ステップS306に進む。
 測位システム101は、利用アンカー決定部114で測位に利用すべきアンカー200を決定し(ステップS303)、ステップS304に進む。
 測位情報取得部116は、測位情報を得るためアンカー200との通信、またはアンカー200からの測位信号の測定を試みるが、機器の故障、遮蔽、その他の理由により通信または測定信号の測定に失敗する場合がある。データベース115には、ある程度冗長性を持って利用すべきアンカー200が設定されている。しかしながら、測位情報取得部116は、通信または測位信号の測定が可能なアンカー200の数が、移動局100の測位に必要なアンカー200の数を割り込んだ場合、移動局100の測位ができない。このような場合、測位情報取得部116は、アンカー200との通信またはアンカー200からの測位信号の測定に失敗したと判定する。測位システム101は、アンカー200との通信またはアンカー200からの測位信号の測定に成功したときは測位情報の取得に成功したとして(ステップS304:Yes)、ステップS305に進む。測位システム101は、アンカー200との通信またはアンカー200からの測位信号の測定に失敗したときは測位情報の取得に失敗したとして(ステップS304:No)、ステップS306に進む。
 位置算出部117は、測位情報を用いて移動局100の位置の算出を試みるが、移動局100の位置が移動予定ルートから逸脱している、データベース115の情報と比較してあり得ない位置になるなどの理由で位置算出に失敗する場合がある。測位システム101は、位置算出部117で移動局100の位置算出に成功した場合(ステップS305:Yes)、算出した移動局100の位置の情報を、上位レイヤ、アプリケーションなどの上位層へ出力し、動作を終了する。測位システム101は、位置算出部117で移動局100の位置算出に失敗した場合(ステップS305:No)、ステップS306に進む。
 測位システム101は、何らかの要因でデータベース115に基づく移動局100の測位に失敗した場合、データベース115を用いない自律的に移動局100の測位を行う自律モードに移行する。何らかの要因でデータベース115に基づく移動局100の測位に失敗した場合とは、前述の概算位置算出部112で移動局100の概算位置の算出に失敗した場合(ステップS301:No)、またはZone判定部113で移動局100が属するZone300の判定に失敗した場合(ステップS302:No)、または測位情報取得部116で測位情報の取得に失敗した場合(ステップS304:No)、または位置算出部117で移動局100の位置算出に失敗した場合(ステップS305:No)である。
 まず、測位システム101は、測位インフラ、すなわちアンカー200の存在を確認するため、周囲のアンカー200から報知される報知信号を観測する(ステップS306)。測位システム101は、報知信号を観測して受信電力、伝搬状態などの情報を取得する。伝搬状態には、見通し条件、マルチパスの状態などが含まれる。この際、測位システム101は、報知信号に含まれる報知情報から無線信号諸元の取得も行う。測位システム101は、受信電力が大きく、見通し条件が確保できるアンカー200を優先して候補アンカーを抽出する(ステップS307)。測位システム101は、抽出したアンカー200をリスト化する。この際、測位システム101は、ステップS304で通信に失敗しているアンカー200は除外する。測位システム101は、利用アンカー決定部114で測位に利用すべきアンカー200を決定し(ステップS303)、ステップS304に進む。
 なお、上記の動作を実施の形態2に適用した場合、測位用ネットワーク装置104は、何らかの要因でデータベース115に基づく移動局103の測位に失敗した場合、データベース115を用いない自律的に移動局103の測位を行う自律モードに移行する。何らかの要因でデータベース115に基づく移動局103の測位に失敗した場合とは、移動局103の概算位置算出部124で移動局103の概算位置の算出に失敗した場合(ステップS301:No)、またはZone判定部113で移動局103が属するZone300の判定に失敗した場合(ステップS302:No)、または移動局103の測位情報取得部125で測位情報の取得に失敗した場合(ステップS304:No)、または位置算出部121で移動局103の位置算出に失敗した場合(ステップS305:No)である。
 まず、測位用ネットワーク装置104は、測位インフラ、すなわちアンカー200の存在を確認するため、移動局103を介して、周囲のアンカー200から報知される報知信号を観測する(ステップS306)。測位用ネットワーク装置104は、報知信号を観測して受信電力、伝搬状態などの情報を取得する。この際、測位用ネットワーク装置104は、報知信号に含まれる報知情報から無線信号諸元の取得も行う。測位用ネットワーク装置104は、受信電力が大きく、見通し条件が確保できるアンカー200を優先して候補アンカーを抽出する(ステップS307)。測位用ネットワーク装置104は、抽出したアンカー200をリスト化する。この際、測位用ネットワーク装置104は、ステップS304で通信に失敗しているアンカー200は除外する。測位用ネットワーク装置104は、利用アンカー決定部114で測位に利用すべきアンカー200を決定し(ステップS303)、ステップS304に進む。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、測位システム101は、データベース115が保持する情報と実際の通信状態との間の不整合が生じた場合、データベース115を用いない自律的に移動局100の測位を行う自律モードに移行する。これにより、測位システム101は、移動局100の測位ができない事態を回避することができる。同様に、測位システム102は、データベース115が保持する情報と実際の通信状態との間の不整合が生じた場合、データベース115を用いない自律的に移動局103の測位を行う自律モードに移行する。これにより、測位システム102は、移動局103の測位ができない事態を回避することができる。
 以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
 1 無線通信システム、100,103 移動局、101,102 測位システム、104 測位用ネットワーク装置、110 測位制御部、111 軌跡記憶部、112,124 概算位置算出部、113 Zone判定部、114 利用アンカー決定部、115 データベース、116,125 測位情報取得部、117,121 位置算出部、120 概算位置算出指示部、122,123 通信部、200-1~200-6 アンカー、300-A~300-H Zone。

Claims (18)

  1.  移動局の概算位置を算出する概算位置算出部と、
     前記移動局が在圏可能なゾーンの地理的な位置を示す情報、各ゾーンで前記移動局の測位に利用されるアンカーを示す情報、および前記移動局が前記アンカーとの通信または前記アンカーからの測位信号の測定に必要な通信パラメータの情報を保持するデータベースと、
     前記移動局の概算位置、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局が属するゾーンを判定するゾーン判定部と、
     前記移動局が属するゾーン、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局が通信または測位信号の測定に利用するアンカーを決定する利用アンカー決定部と、
     決定された前記アンカーとの通信または決定された前記アンカーからの前記測位信号の測定によって、決定された前記アンカーと前記移動局との位置関係を示す測位情報を取得する測位情報取得部と、
     前記測位情報、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局の位置を算出する位置算出部と、
     を備えることを特徴とする測位システム。
  2.  前記データベースは、前記情報をあらかじめ保持する、
     ことを特徴とする請求項1に記載の測位システム。
  3.  前記データベースは、前記情報を前記移動局の使用開始前に通信回線を介して取得して保持する、
     ことを特徴とする請求項1に記載の測位システム。
  4.  前記データベースが保持する前記通信パラメータの情報には、
     前記アンカーを識別する情報として、Cell Global Identityが含まれ、
     無線信号諸元として、中心周波数、周波数帯域幅、サブキャリア幅、Cyclic Prefix長、3rd Generation Partnership Project規格TS38.211に基づく同期信号情報であるNID cell=3NID (1)+NID (2)、ポート番号、DeModulation Reference Signals種別生成用Scramble IDs、Positioning Reference Signalリソース割り当て情報、downlink Positioning Reference Signal sequense ID、3rd Generation Partnership Projectシステムにおいて上位レイヤによって通知される情報であるTS37.355-g20に記載の、DL-PRS-ID-Info、NR-DL-PRS-AssistanceData、NR-DL-PRS-BeamInfo、NR-DL-PRS-Info、NR-DL-PRS-ResourceID、NR-DL-PRS-ResourceSetID、NR-SelectedDL-PRS-IndexListのうち1つ以上が含まれる、
     ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の測位システム。
  5.  前記データベースが保持する前記通信パラメータの情報には、
     前記アンカーを識別する情報として、前記アンカーの固有情報が含まれ、
     無線信号諸元として、チャネル番号、Space Time Streamsパケット構成情報、Pulse Repetition Frequency Mode、プリアンブルコード、Start Frame Delimiterフィールド構成情報、Physical HeadeRパラメータ、Space Time Streamsフィールド構成情報のうち1つ以上が含まれる、
     ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の測位システム。
  6.  前記概算位置算出部で前記移動局の概算位置の算出に失敗した場合、または前記ゾーン判定部で前記移動局が属するゾーンの判定に失敗した場合、または前記測位情報取得部で前記測位情報の取得に失敗した場合、または前記位置算出部で前記移動局の位置算出に失敗した場合、
     前記データベースを用いない自律モードに移行し、前記移動局の周辺の前記アンカーの報知信号を観測して受信電力、伝搬状態、および無線信号諸元を取得し、測位に利用するアンカーを決定する、
     ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の測位システム。
  7.  前記概算位置算出部、前記データベース、前記ゾーン判定部、前記利用アンカー決定部、前記測位情報取得部、および前記位置算出部は前記移動局に搭載される、
     ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の測位システム。
  8.  前記データベース、前記ゾーン判定部、前記利用アンカー決定部、および前記位置算出部は地上に設置された測位用ネットワーク装置に搭載され、
     前記概算位置算出部、および前記測位情報取得部は前記移動局に搭載される、
     ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の測位システム。
  9.  移動局とともに、前記移動局の位置を測位する測位システムを構成する測位用ネットワーク装置であって、
     前記移動局に対して前記移動局の概算位置の算出を指示する概算位置算出指示部と、
     前記移動局が在圏可能なゾーンの地理的な位置を示す情報、各ゾーンで前記移動局の測位に利用されるアンカーを示す情報、および前記移動局が前記アンカーとの通信または前記アンカーからの測位信号の測定に必要な通信パラメータの情報を保持するデータベースと、
     前記移動局で算出された前記移動局の概算位置、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局が属するゾーンを判定するゾーン判定部と、
     前記移動局が属するゾーン、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局が通信または測位信号の測定に利用するアンカーを決定する利用アンカー決定部と、
     前記移動局で取得された、決定された前記アンカーと前記移動局との位置関係を示す測位情報、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局の位置を算出する位置算出部と、
     を備えることを特徴とする測位用ネットワーク装置。
  10.  前記データベースは、前記情報をあらかじめ保持する、
     ことを特徴とする請求項9に記載の測位用ネットワーク装置。
  11.  前記データベースは、前記情報を前記移動局の使用開始前に通信回線を介して取得して保持する、
     ことを特徴とする請求項9に記載の測位用ネットワーク装置。
  12.  前記データベースが保持する前記通信パラメータの情報には、
     前記アンカーを識別する情報として、Cell Global Identityが含まれ、
     無線信号諸元として、中心周波数、周波数帯域幅、サブキャリア幅、Cyclic Prefix長、3rd Generation Partnership Project規格TS38.211に基づく同期信号情報であるNID cell=3NID (1)+NID (2)、ポート番号、DeModulation Reference Signals種別生成用Scramble IDs、Positioning Reference Signalリソース割り当て情報、downlink Positioning Reference Signal sequense ID、3rd Generation Partnership Projectシステムにおいて上位レイヤによって通知される情報であるTS37.355-g20に記載の、DL-PRS-ID-Info、NR-DL-PRS-AssistanceData、NR-DL-PRS-BeamInfo、NR-DL-PRS-Info、NR-DL-PRS-ResourceID、NR-DL-PRS-ResourceSetID、NR-SelectedDL-PRS-IndexListのうち1つ以上が含まれる、
     ことを特徴とする請求項9から11のいずれか1つに記載の測位用ネットワーク装置。
  13.  前記データベースが保持する前記通信パラメータの情報には、
     前記アンカーを識別する情報として、前記アンカーの固有情報が含まれ、
     無線信号諸元として、チャネル番号、Space Time Streamsパケット構成情報、Pulse Repetition Frequency Mode、プリアンブルコード、Start Frame Delimiterフィールド構成情報、Physical HeadeRパラメータ、Space Time Streamsフィールド構成情報のうち1つ以上が含まれる、
     ことを特徴とする請求項9から11のいずれか1つに記載の測位用ネットワーク装置。
  14.  前記移動局で前記移動局の概算位置の算出に失敗した場合、または前記ゾーン判定部で前記移動局が属するゾーンの判定に失敗した場合、または前記移動局で前記測位情報の取得に失敗した場合、または前記位置算出部で前記移動局の位置算出に失敗した場合、
     前記データベースを用いない自律モードに移行し、前記移動局の周辺の前記アンカーの報知信号を観測して受信電力、伝搬状態、および無線信号諸元を取得し、測位に利用するアンカーを決定する、
     ことを特徴とする請求項9から13のいずれか1つに記載の測位用ネットワーク装置。
  15.  測位用ネットワーク装置とともに、移動局の位置を測位する測位システムを構成する前記移動局であって、
     前記測位用ネットワーク装置からの指示に基づいて、前記移動局の概算位置を算出する概算位置算出部と、
     前記測位用ネットワーク装置で決定されたアンカーとの通信または決定された前記アンカーからの測位信号の測定によって、決定された前記アンカーと前記移動局との位置関係を示す測位情報を取得する測位情報取得部と、
     を備えることを特徴とする移動局。
  16.  測位システムを制御するための制御回路であって、
     前記測位システムは、移動局が在圏可能なゾーンの地理的な位置を示す情報、各ゾーンで前記移動局の測位に利用されるアンカーを示す情報、および前記移動局が前記アンカーとの通信または前記アンカーからの測位信号の測定に必要な通信パラメータの情報を保持するデータベースを備え、
     前記移動局の概算位置を算出、
     前記移動局の概算位置、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局が属するゾーンを判定、
     前記移動局が属するゾーン、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局が通信または測位信号の測定に利用するアンカーを決定、
     決定された前記アンカーとの通信または決定された前記アンカーからの前記測位信号の測定によって、決定された前記アンカーと前記移動局との位置関係を示す測位情報を取得、
     前記測位情報、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局の位置を算出、
     を前記測位システムに実施させることを特徴とする制御回路。
  17.  測位システムを制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、
     前記測位システムは、移動局が在圏可能なゾーンの地理的な位置を示す情報、各ゾーンで前記移動局の測位に利用されるアンカーを示す情報、および前記移動局が前記アンカーとの通信または前記アンカーからの測位信号の測定に必要な通信パラメータの情報を保持するデータベースを備え、
     前記プログラムは、
     前記移動局の概算位置を算出、
     前記移動局の概算位置、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局が属するゾーンを判定、
     前記移動局が属するゾーン、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局が通信または測位信号の測定に利用するアンカーを決定、
     決定された前記アンカーとの通信または決定された前記アンカーからの前記測位信号の測定によって、決定された前記アンカーと前記移動局との位置関係を示す測位情報を取得、
     前記測位情報、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局の位置を算出、
     を前記測位システムに実施させることを特徴とする記憶媒体。
  18.  測位システムの測位方法であって、
     前記測位システムは、移動局が在圏可能なゾーンの地理的な位置を示す情報、各ゾーンで前記移動局の測位に利用されるアンカーを示す情報、および前記移動局が前記アンカーとの通信または前記アンカーからの測位信号の測定に必要な通信パラメータの情報を保持するデータベースを備え、
     概算位置算出部が、前記移動局の概算位置を算出する第1のステップと、
     ゾーン判定部が、前記移動局の概算位置、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局が属するゾーンを判定する第2のステップと、
     利用アンカー決定部が、前記移動局が属するゾーン、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局が通信または測位信号の測定に利用するアンカーを決定する第3のステップと、
     測位情報取得部が、決定された前記アンカーとの通信または決定された前記アンカーからの前記測位信号の測定によって、決定された前記アンカーと前記移動局との位置関係を示す測位情報を取得する第4のステップと、
     位置算出部が、前記測位情報、および前記データベースが保持する情報に基づいて、前記移動局の位置を算出する第5のステップと、
     を含むことを特徴とする測位方法。
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