WO2023286212A1 - 固定装置、位置推定システム、制御回路、記憶媒体および位置推定方法 - Google Patents

固定装置、位置推定システム、制御回路、記憶媒体および位置推定方法 Download PDF

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WO2023286212A1
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周作 梅田
明▲徳▼ 平
裕康 佐野
麻里 落合
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三菱電機株式会社
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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Definitions

  • the present disclosure relates to a fixed device that transmits broadcast information used for position estimation, a position estimation system, a control circuit, a storage medium, and a position estimation method.
  • UWB ultra-wideband
  • fixed devices In order to achieve highly accurate position estimation over a wide range, it is necessary to increase the number of fixed devices.
  • fixed devices usually transmit notification signals indicating their own location information. increases. For example, if there is only one band that can be used to transmit annunciation signals, the annunciation signals are transmitted in a time division manner so that the annunciation signals transmitted by the fixed devices do not collide with each other. Therefore, as the number of fixed devices increases, the time required to transmit the notification signal increases, and the proportion of time that can be used for position estimation decreases. Therefore, there arises a problem that the frequency of performing the position estimation process is decreased and the position estimation accuracy is decreased.
  • Patent Document 1 In order to solve such a problem, in Patent Document 1, one of a plurality of fixed devices performs distance measurement with the mobile device as a representative, and the other fixed devices are transmitted from the mobile device.
  • a positioning system is disclosed that only receives a signal and uses the propagation distance difference from a representative fixed device to perform positioning. According to the positioning system disclosed in Patent Document 1, it is possible to reduce the number of times communication is executed from a fixed device to a mobile device, so even if the number of fixed devices is increased, the time that can be used for position estimation is reduced. Proportion can be maintained.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and when position estimation is performed by a mobile device, even if the number of fixed devices is increased, it is possible to maintain the position estimation frequency and maintain the position estimation accuracy.
  • the object is to obtain a fixation device.
  • a fixed device belongs to one of a plurality of areas and provides a notification including position information of a plurality of fixed devices installed in the area to which it belongs.
  • a broadcast information generating unit that generates information;
  • a communication unit that transmits a broadcast signal including broadcast information to a mobile device that estimates a position based on the broadcast information at a timing different from that of broadcast signals transmitted from other areas; characterized by comprising
  • the fixed device according to the present disclosure has the effect of being able to maintain the position estimation frequency and maintain the position estimation accuracy even if the number of fixed devices is increased when position estimation is performed by a mobile device.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a position estimation system according to a first embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing the functional configuration of the master device shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is a diagram showing the functional configuration of the mobile terminal shown in FIG. 1
  • a sequence diagram for explaining the communication flow of the position estimation system shown in FIG. The figure which shows the structure of the position estimation system concerning Embodiment 2.
  • the figure which shows the functional structure of the fixing device shown in FIG. The figure which shows the functional structure of the fixing device concerning Embodiment 4.
  • the figure which shows the structure of the position estimation system concerning Embodiment 5 The figure which shows the structure of the position estimation system concerning Embodiment 6
  • FIG. 10 is a diagram showing dedicated hardware for realizing the functions of the master device, slave device, mobile terminal, base station, small base station, and mobile station according to the first to sixth embodiments;
  • FIG. 3 is a diagram showing a control circuit for realizing the functions of the master device, slave device, mobile terminal, base station, small base station, and mobile station according to the first to sixth embodiments;
  • a fixed device, a position estimation system, a control circuit, a storage medium, and a position estimation method according to embodiments of the present disclosure will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the technical scope of the present disclosure is not limited by the embodiments described below.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a position estimation system 1 according to the first embodiment.
  • the position estimation system 1 has a plurality of master devices 21-a to 21-c, a plurality of slave devices 22-a to 22-i, and a mobile terminal 10.
  • FIG. 1 constituent elements having similar functions are identified by common numerals followed by hyphens and alphabets. When it is not necessary to distinguish between components having similar functions, only common numbers are used.
  • the master devices 21-a to 21-c are simply referred to as the master devices 21 when there is no need to distinguish between them.
  • Each of the plurality of master devices 21-a to 21-c and the plurality of slave devices 22-a to 22-i is a stationary device fixed on the ground.
  • An area 30 is formed for each of a plurality of fixed devices, and each fixed device belongs to one of the plurality of areas 30-a to 30-c.
  • One master device 21 and slave devices 22 subordinate to the master device 21 belong to each of the plurality of areas 30 .
  • a master device 21-a and slave devices 22-a to 22-c belong to the area 30-a.
  • a master device 21-b and slave devices 22-d to 22-f belong to the area 30-b.
  • a master device 21-c and slave devices 22-g to 22-i belong to the area 30-c.
  • each of the areas 30-a to 30-c may be arranged so as to geographically overlap with each of the other areas 30.
  • the master device 21 transmits a notification signal on behalf of the area 30 to which it belongs.
  • the notification signal transmitted by master device 21 includes the location information and device identifier of master device 21 and the location information and device identifier of slave device 22 , which is another fixed device belonging to the same area 30 .
  • the master device 21-a transmits a notification signal containing the location information and device identifier of the master device 21-a and the location information and device identifiers of each of the slave devices 22-a to 22-c.
  • the master device 21-b transmits a notification signal containing the location information and device identifier of the master device 21-b and the location information and device identifiers of the slave devices 22-d to 22-f.
  • the master device 21-c transmits a notification signal containing the location information and device identifier of the master device 21-c and the location information and device identifiers of the slave devices 22-g to 22-i.
  • FIG. 2 is a diagram showing the functional configuration of the master device 21 shown in FIG.
  • Master device 21 includes communication section 211, transmission signal generation section 212, reception processing section 213, area information storage section 214, notification information generation section 215, user data processing section 216, and data multiplexing section 217.
  • 2 shows a limited functional configuration necessary for explaining the functions of the master device 21 according to the first embodiment, and the master device 21 has functions other than those shown in FIG. You may have
  • the communication unit 211 is an antenna capable of transmitting and receiving UWB communication signals, and executes communication with the mobile terminal 10 and the slave device 22 .
  • the communication unit 211 can transmit/receive signals used for positioning the mobile terminal 10 to/from the mobile terminal 10 .
  • a signal used for positioning the mobile terminal 10 is, for example, a broadcast signal.
  • the communication unit 211 transmits the notification signal to the mobile terminal 10 at a timing different from the timing at which the master device 21 of the other area 30 transmits the notification signal so as not to collide with the notification signal transmitted from the other area 30 . For example, by determining the timing of transmitting the notification signal in advance for each area 30 by time division, the communication unit 211 can transmit the notification signal at a timing different from that of the notification signals transmitted from the other areas 30. .
  • the transmission signal generating section 212 generates a transmission signal to be transmitted from the communication section 211 to the mobile terminal 10 .
  • the transmission signal is a notification signal, a signal used in distance measurement, or the like.
  • the transmission signal generator 212 generates a transmission signal including the transmission data output by the data multiplexer 217 .
  • the reception processing unit 213 demodulates data from the signal received by the communication unit 211 and estimates the reception timing of the received signal.
  • Area information storage unit 214 stores an area identifier for specifying area 30 to which master device 21 belongs, the device identifier and location information of master device 21, the device identifiers and location information of slave devices 22 located within area 30 to which master device 21 belongs. store area information including location information;
  • the notification information generation unit 215 generates notification information that the master device 21 transmits on behalf of the area 30 based on the area information stored in the area information storage unit 214 .
  • the notification information generated by the notification information generation unit 215 includes the device identifier and location information of the slave device 22 belonging to the same area 30 as the master device 21 in addition to the device identifier and location information of the master device 21 .
  • the notification information generation unit 215 may generate notification information including information used for position estimation such as a preamble code and communication speed.
  • Notification information generating section 215 outputs the generated notification information to data multiplexing section 217 .
  • the user data processing unit 216 processes user data included in the data demodulated by the reception processing unit 213, and generates user data to be transmitted next.
  • the user data processing unit 216 updates the area information stored in the area information storage unit 214 .
  • user data processing section 216 generates user data to be transmitted next, user data processing section 216 outputs the generated user data to data multiplexing section 217 .
  • the data multiplexing unit 217 multiplexes the notification information output by the notification information generating unit 215 and the user data output by the user data processing unit 216 .
  • Data multiplexing section 217 outputs transmission data, which is multiplexed data, to transmission signal generation section 212 .
  • FIG. 3 is a diagram showing the functional configuration of the mobile terminal 10 shown in FIG.
  • Mobile terminal 10 is an example of a mobile device.
  • the mobile terminal 10 includes a communication unit 101, a transmission signal generation unit 102, a reception processing unit 103, a position estimation unit 104, a notification information processing unit 105, a fixed device selection unit 106, a user data processing unit 107, and a data multiplexing unit 108 .
  • FIG. 3 shows a limited functional configuration necessary for explaining the functions of the mobile terminal 10 according to the first embodiment, and the mobile terminal 10 has functions other than those shown in FIG. You may have
  • the communication unit 101 is an antenna capable of executing UWB communication, and executes communication with the master device 21 and the slave device 22.
  • the communication unit 101 can transmit and receive signals used for positioning between the master device 21 and the slave device 22 .
  • the communication unit 101 can execute communication regardless of the area 30 to which the communication partner belongs.
  • the communication unit 101 includes a slave device 22-c belonging to area 30-a, a slave device 22-f belonging to area 30-b, and a master device belonging to area 30-c. 21-c and slave devices 22-i.
  • Communication section 101 transmits a transmission signal output from transmission signal generation section 102 to a communication partner, and outputs a reception signal received from the communication partner to reception processing section 103 .
  • the transmission signal generating section 102 generates a transmission signal including the transmission data output by the data multiplexing section 108 .
  • the transmission signal generation section 102 can transmit the generated transmission signal from the communication section 101 .
  • the reception processing unit 103 demodulates reception data from the reception signal output from the communication unit 101 and estimates the timing of receiving the reception signal.
  • Reception processing section 103 outputs the demodulated reception data to position estimation section 104 , broadcast information processing section 105 and user data processing section 107 , and outputs the estimated reception timing to position estimation section 104 .
  • the position estimation unit 104 performs distance measurement with each of the plurality of fixed devices selected based on the notification information included in the received data, and based on the distance measurement result and the position information of the fixed device included in the notification information. to estimate the position of the mobile terminal 10 .
  • the position estimator 104 calculates the propagation time required for communication from the transmission/reception timing of the signal with the selected fixed device, and estimates the distance to the fixed device.
  • the position estimation unit 104 can estimate the position of the mobile terminal 10 by using distance measurement results with three or more fixed devices.
  • the notification information processing unit 105 extracts the device identifiers and location information of the fixed devices in the area 30 where the master device 21 exists from the notification information included in the received data, and creates a database of the extracted information.
  • the fixed device selection unit 106 selects a fixed device to be used for position estimation from among a plurality of fixed devices indicated by the report information using the information databased by the broadcast information processing unit 105, and uses the fixed device for distance measurement. Generate data.
  • Fixed device selection section 106 outputs data used for distance measurement to data multiplexing section 108 .
  • the user data processing unit 107 generates user data to be transmitted and processes user data included in received data. User data processing section 107 outputs user data to be transmitted to data multiplexing section 108 .
  • Data multiplexing section 108 multiplexes data used for distance measurement output from fixed device selection section 106 and user data output from user data processing section 107 .
  • Data multiplexing section 108 outputs transmission data, which is multiplexed data, to transmission signal generation section 102 .
  • FIG. 4 is a sequence diagram for explaining the communication flow of the position estimation system 1 shown in FIG.
  • each of the master devices 21-a to 21-c transmits notification signals 31-a to 31-c including notification information in a time division manner.
  • the period used to transmit the notification signal 31 is referred to as notification signal transmission time 200 .
  • the master device 21-a transmits the notification signal 31-a
  • the master device 21-b subsequently transmits the notification signal 31-b
  • the master device 21-c transmits the notification signal 31- sending c.
  • Notification signal 31 includes the device identifier and location information of slave device 22 in area 30 to which master device 21 belongs, in addition to the device identifier and location information of master device 21 .
  • the notification signal 31 may further include data used for positioning such as a preamble code and communication speed. Also, all the position information may be absolute position information, and the position information of some fixed devices may be relative position information. For example, the notification signal 31 may include absolute position information of the master device 21 and relative position information of the slave device 22 with respect to the master device 21 .
  • the mobile terminal 10 Upon receiving the notification signals 31-a to 31-c, the mobile terminal 10 extracts notification information contained in each of the notification signals 31-a to 31-c.
  • the mobile terminal 10 selects a fixed device to be used for position estimation during the position estimation execution time 201 based on the extracted broadcast information, and transmits data used for ranging to the selected fixed device. are transmitted and received to estimate the position of the mobile terminal 10 .
  • mobile terminal 10 selects master device 21-c and slave devices 22-c, 22-f, and 22-i.
  • the mobile terminal 10 may, for example, select a plurality of fixed devices in order of proximity from the mobile terminal 10, or divide the mobile terminal 10 into four quadrants and select one fixed device from each quadrant. good too. Further, the mobile terminal 10 may select fixed devices such that the selected fixed devices are separated from each other by a predetermined distance or more. A fixation device is selected based on certain criteria.
  • notification signal transmission time 200 Although only one notification signal transmission time 200 is shown in FIG. 4, the notification signal transmission time 200 is provided periodically.
  • only one position estimation execution time 201 is shown in FIG. , a plurality of position estimation execution times 201 are provided.
  • the master device 21 generates notification information including position information of multiple fixed devices installed within the area 30 and transmits the notification information to the mobile terminal 10 .
  • the mobile terminal 10 can obtain the position information of the slave device 22.
  • the notification signal transmission time 200 can be shortened. Therefore, even if the number of fixed devices is increased when position estimation is performed by the mobile terminal 10, it is possible to obtain a fixed device capable of maintaining the position estimation frequency and maintaining the accuracy of position estimation.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the position estimation system 2 according to the second embodiment.
  • the position estimation system 2 has a plurality of fixed devices 23 - a to 23 - l and mobile terminals 10 .
  • An area 30 is formed for each of the plurality of fixing devices 23, and each of the fixing devices 23-a to 23-l belongs to one of the plurality of areas 30-a to 30-c.
  • the fixing devices 23-a to 23-d belong to the area 30-a
  • the fixing devices 23-e to 23-h belong to the area 30-b
  • the fixing devices 23-i ⁇ 23-l belongs to area 30-c.
  • the master device 21 that transmits the notification signal on behalf of the area 30 is determined in advance. However, it can also operate as a slave device 22 .
  • FIG. 6 is a diagram showing the functional configuration of the fixing device 23 shown in FIG.
  • Fixed device 23 includes communication section 211, transmission signal generation section 212, reception processing section 213, area information storage section 234, notification information generation section 235, user data processing section 216, and data multiplexing section 217. have.
  • FIG. 6 shows a limited functional configuration necessary for explaining the functions of the fixing device 23 according to the second embodiment, and the fixing device 23 has functions other than those shown in FIG. You may have
  • the communication unit 211 is an antenna that can execute UWB communication, and executes communication with the mobile terminal 10 and other fixed devices 23 .
  • the communication unit 211 can transmit/receive signals used for positioning the mobile terminal 10 to/from the mobile terminal 10 .
  • a signal used for positioning the mobile terminal 10 is, for example, a broadcast signal.
  • the communication unit 211 transmits the notification signal to the mobile terminal 10 at a timing different from that of the notification signal transmitted from the other area 30 so as not to collide with the notification signal transmitted from the other area 30 .
  • the transmission signal generating section 212 generates a transmission signal to be transmitted from the communication section 211 to the mobile terminal 10 .
  • the transmission signal is a notification signal, a signal used in distance measurement, or the like.
  • the transmission signal generator 212 generates a transmission signal including the transmission data output by the data multiplexer 217 .
  • the reception processing unit 213 demodulates reception data from the signal received by the communication unit 211 and estimates the reception timing of the received signal.
  • the area information storage unit 234 indicates an area identifier for specifying the area 30 to which the fixed device 23 belongs, the device identifier and position information of the fixed device 23 located in the area 30 to which the fixed device 23 belongs, and the current master device 21. store area information including device identifiers;
  • the notification information generation unit 235 determines whether the fixed device 23 is the master device 21 or the slave device 22 based on the area information stored in the area information storage unit 234 . Specifically, when the device identifier indicating the current master device 21 and the device identifier indicating the fixed device 23 itself match, the notification information generation unit 235 determines that the fixed device 23 is the master device 21, If not, it determines that the fixed device 23 is the slave device 22 .
  • the notification information generator 235 If the fixed device 23 is the master device 21, the notification information generator 235 generates notification information, and if the fixed device 23 is the slave device 22, the notification information generator 235 does not generate notification information.
  • the notification information generated by the notification information generating section 235 can include the device identifiers and location information of all the fixed devices 23 belonging to the area 30 to which it belongs. Notification information generating section 235 outputs the generated notification information to data multiplexing section 217 .
  • the user data processing unit 216 processes user data included in the data demodulated by the reception processing unit 213, and generates user data to be transmitted next. If the data demodulated by the reception processing unit 213 contains area information, the user data processing unit 216 updates the area information stored in the area information storage unit 234 . When user data processing section 216 generates user data to be transmitted next, user data processing section 216 outputs the generated user data to data multiplexing section 217 .
  • the data multiplexing unit 217 multiplexes the notification information output by the notification information generation unit 235 and the user data output by the user data processing unit 216 .
  • Data multiplexing section 217 outputs transmission data, which is multiplexed data, to transmission signal generation section 212 .
  • the mobile terminal 10 shown in FIG. 5 has the configuration shown in FIG. Perform actions as indicated.
  • the operation of the position estimation system 2 is the same as that of the position estimation system 1 according to the first embodiment, except that the fixed device 23 functioning as the master device 21 can be changed.
  • the fixed device 23 stores the area information including the device identifier indicating the master device 21, and determines whether the fixed device 23 is the master device 21 based on the area information. It is determined whether it is the slave device 22 .
  • the fixed device 23 generates notification information when it determines that the fixed device 23 is the master device 21 , and does not generate notification information when it determines that the fixed device 23 is the slave device 22 .
  • any of the plurality of fixed devices 23 included in the position estimation system 2 can function as the master device 21, and the master device 21 can It becomes possible to easily change the fixing device 23 that functions as a To continue position estimation by changing a fixed device 23 functioning as a master device 21 even if the master device 21 breaks down or the communication environment between the master device 21 and the mobile terminal 10 is bad. becomes possible.
  • Embodiment 3 The configuration of the position estimation system 3 (not shown) according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment shown in FIG.
  • the functional configuration of the fixing device 23 is the same as that of the second embodiment.
  • the fixing device 23 functioning as the master device 21 is fixed unless the area information is rewritten manually.
  • the fixing device 23 functioning as the master device 21 automatically changed for the time being.
  • the master device 21 when the master device 21 has transmitted the notification information a predetermined number of times, the device identifier indicating the master device 21 included in the area information is changed to a device identifier indicating another fixed device 23 in the area 30, By notifying other fixed devices 23 to change the area information, the fixed device 23 functioning as the master device 21 can be changed. Further, it may be determined whether or not to change the fixed device 23 functioning as the master device 21 based on the location information of the mobile terminal 10 . The master device 21 can change the fixed device 23 functioning as the master device 21 to another fixed device 23 in the area 30 when communication quality with the mobile terminal 10 cannot be ensured.
  • the fixed device 23 functioning as the master device 21 is automatically changed. Therefore, even if the master device 21 breaks down or the communication environment between the master device 21 and the mobile terminal 10 is bad, the communication quality between the mobile terminal 10 and the master device 21 increases over time. is improved, it becomes possible to resume high-precision position estimation.
  • FIG. 7 is a diagram showing the functional configuration of the fixing device 23 according to the fourth embodiment.
  • the configuration of the position estimation system 4 (not shown) according to the fourth embodiment is the same as the system configuration of the second embodiment shown in FIG. 7 differs from the second embodiment in that it has a fixing device 23 having a functional configuration shown in FIG.
  • the fixed device 23 includes a communication unit 211, a transmission signal generation unit 212, a reception processing unit 213, an area information storage unit 234, a notification information generation unit 245, a user data processing unit 216, a data multiplexing unit 217, and a transmission control unit 248 .
  • FIG. 7 shows a limited functional configuration necessary for explaining the functions of the fixing device 23 according to the fourth embodiment, and the fixing device 23 has functions other than those shown in FIG. You may have
  • the communication unit 211 is an antenna that can execute UWB communication, and executes communication with the mobile terminal 10 and other fixed devices 23 .
  • the communication unit 211 can transmit/receive signals used for positioning the mobile terminal 10 to/from the mobile terminal 10 .
  • a signal used for positioning the mobile terminal 10 is, for example, a broadcast signal.
  • the communication unit 211 transmits the notification signal to the mobile terminal 10 at a timing different from that of the notification signal transmitted from the other area 30 so as not to collide with the notification signal transmitted from the other area 30 .
  • the transmission signal generating section 212 generates a transmission signal to be transmitted from the communication section 211 to the mobile terminal 10 .
  • the transmission signal is a notification signal, a signal used in distance measurement, or the like.
  • the transmission signal generator 212 generates a transmission signal including the transmission data output by the data multiplexer 217 .
  • the reception processing unit 213 demodulates reception data from the signal received by the communication unit 211 and estimates the reception timing of the received signal.
  • the area information storage unit 234 indicates an area identifier for specifying the area 30 to which the fixed device 23 belongs, the device identifier and position information of the fixed device 23 located in the area 30 to which the fixed device 23 belongs, and the current master device 21. store area information including device identifiers;
  • the transmission control unit 248 determines the type of notification information to be transmitted by the fixed device 23, and instructs the notification information generation unit 245 of the determined type of notification information. Specifically, even when it is determined that the fixed device 23 functions as the slave device 22, the transmission control unit 248 transmits one device identifier and one The notification information generation unit 245 is caused to generate individual notification information including two pieces of position information. For example, the slave device 22 transmits individual notification information each time the master device 21 transmits notification information a predetermined number of times.
  • the notification information generation unit 245 generates notification information according to instructions from the transmission control unit 248 .
  • the notification information generation unit 245 determines whether the fixed device 23 is the master device 21 or the slave device 22 based on the area information stored in the area information storage unit 234 . Specifically, when the device identifier indicating the current master device 21 and the device identifier indicating the fixed device 23 itself match, the notification information generation unit 245 determines that the fixed device 23 is the master device 21, If not, it determines that the fixed device 23 is the slave device 22 .
  • the notification information generator 245 periodically generates notification information including a plurality of device identifiers and position information.
  • the generation unit 245 does not generate notification information including multiple device identifiers and location information, but generates individual notification information according to instructions from the transmission control unit 248 .
  • the notification information generating section 245 outputs the generated notification information or individual notification information to the data multiplexing section 217 .
  • the user data processing unit 216 processes user data included in the data demodulated by the reception processing unit 213, and generates user data to be transmitted next. If the data demodulated by the reception processing unit 213 contains area information, the user data processing unit 216 updates the area information stored in the area information storage unit 234 . When user data processing section 216 generates user data to be transmitted next, user data processing section 216 outputs the generated user data to data multiplexing section 217 .
  • the data multiplexing unit 217 multiplexes the notification information or individual notification information output by the notification information generation unit 245 and the user data output by the user data processing unit 216 .
  • Data multiplexing section 217 outputs transmission data, which is multiplexed data, to transmission signal generation section 212 .
  • the fixed device 23 when the fixed device 23 is determined to be the master device 21, it periodically notifies If it is judged to be the slave device 22, it does not transmit the notification information. However, even if the position estimation system 4 is determined to be the slave device 22 , the notification signal including the individual notification information is transmitted at a lower frequency than the notification signal transmitted by the master device 21 . As a result, all the fixed devices 23 within the area 30 notify the location information at a frequency lower than the frequency at which the master device 21 transmits the notification signal.
  • the fixed device 23 suitable for use by the mobile terminal 10 for position estimation can be obtained regardless of the position of the mobile terminal 10 while shortening the notification signal transmission time 200. It is possible to increase the possibility of being able to grasp the position information.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the position estimation system 5 according to the fifth embodiment.
  • the position estimation system 5 forms a plurality of areas 30-a to 30-j and extended areas 40-a to 40-c containing the plurality of areas 30-a to 40-c.
  • the extended area 40-a includes areas 30-a to 30-c
  • the extended area 40-b includes areas 30-d to 30-f
  • the extended area 40-c includes areas 30-g to 30-f. 30-j.
  • the respective extended areas 40 may geographically overlap each other.
  • each area 30 transmits a broadcast signal and performs position estimation in the same manner as in the second to fourth embodiments.
  • each of the plurality of extension areas 40 uses a different preamble spreading method.
  • the position estimation processing executed for each extended area 40 is performed in parallel. It is possible to improve the distance measurement frequency.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the position estimation system 6 according to the sixth embodiment.
  • the position estimation system 6 has a plurality of areas 30, and each of the plurality of areas 30 includes a base station 50 whose communication range covers the entire area 30, and a plurality of small base stations whose communication range is narrower than that of the base station 50. 51 and a mobile station 11.
  • the base station 50 is an example of the master device 21, the small base station 51 is an example of the slave device 22, and the mobile station 11 is an example of a mobile device.
  • Small base station 51 can be connected to base station 50 .
  • the small base station 51 can perform so-called UWB communication with the mobile station 11 .
  • UWB communications use high frequency, ultra-wideband signals for short-range, high-speed communications.
  • Mobile station 11 can communicate with base station 50 and small base station 51 .
  • FIG. 10 is a diagram showing the functional configuration of the base station 50 shown in FIG.
  • Base station 50 has communication section 501, transmission signal generation section 502, reception processing section 503, area information storage section 504, notification information generation section 505, data processing section 506, and data multiplexing section 507.
  • . 10 shows a limited functional configuration necessary for explaining the functions of the base station 50 according to Embodiment 6, and the base station 50 has functions other than those shown in FIG. You may have
  • a communication unit 501 is an antenna for executing communication with the mobile station 11 and the small base station 51 .
  • the communication unit 501 can transmit/receive signals used for positioning the mobile station 11 to/from the mobile station 11 .
  • a signal used for positioning the mobile station 11 is, for example, a broadcast signal.
  • the communication unit 501 transmits an annunciation signal to the mobile station 11 at a timing different from that of the annunciation signal transmitted from the other area 30 so as not to collide with an annunciation signal transmitted from the other area 30 .
  • the transmission signal generating section 502 generates a transmission signal to be transmitted from the communication section 501 to the mobile station 11 .
  • the transmission signal is a notification signal, a signal used in distance measurement, or the like.
  • Transmission signal generation section 502 generates a transmission signal including the transmission data output from data multiplexing section 507 .
  • the reception processing unit 503 demodulates data from the signal received by the communication unit 501 and estimates the reception timing of the received signal.
  • the area information storage unit 504 stores area information including device identifiers and location information of the small base stations 51 located within the area 30 to which they belong.
  • the notification information generation unit 505 generates notification information that the base station 50 transmits on behalf of the area 30 based on the area information stored in the area information storage unit 504 .
  • the notification information generated by the notification information generation unit 505 includes device identifiers and location information of the plurality of small base stations 51 belonging to the same area 30 as the base station 50 .
  • the system identifier and location information of base station 50 are included in the broadcast information. It does not have to be included.
  • Notification information generating section 505 outputs the generated notification information to data multiplexing section 507 .
  • the data processing unit 506 processes user data included in the data demodulated by the reception processing unit 503, and generates data to be transmitted next.
  • the data to be transmitted next includes, for example, user data, control data, and the like.
  • Data processing section 506 updates the area information stored in area information storage section 504 when the data demodulated by reception processing section 503 contains area information.
  • data processing section 506 outputs the generated data to data multiplexing section 507 .
  • a data multiplexing unit 507 multiplexes the notification information output by the notification information generating unit 505 and the data output by the data processing unit 506 .
  • Data multiplexing section 507 outputs transmission data, which is multiplexed data, to transmission signal generation section 502 .
  • FIG. 11 is a diagram showing the functional configuration of the mobile station 11 shown in FIG.
  • the mobile station 11 includes a base station communication unit 110, a communication unit 111, a transmission signal generation unit 112, a reception processing unit 113, a position estimation unit 114, a broadcast information processing unit 115, and a small base station selection unit 116. , a data processing unit 117 , a data multiplexing unit 118 , and a base station signal reception processing unit 119 .
  • FIG. 11 shows a limited functional configuration necessary for explaining the functions of the mobile station 11 according to Embodiment 6, and the mobile station 11 has functions other than those shown in FIG. You may have
  • the base station communication unit 110 is an antenna for communicating with the base station 50.
  • the base station signal reception processing unit 119 processes the signal received by the base station communication unit 110 from the base station 50 .
  • Base station signal reception processing section 119 demodulates reception data from the reception signal and outputs the reception data to broadcast information processing section 115 .
  • the communication unit 111 is an antenna capable of performing broadband communication, and performs broadband communication and distance measurement with the small base station 51.
  • the communication unit 111 transmits the transmission signal output by the transmission signal generation unit 112 toward the communication partner, and outputs the reception signal received from the communication partner to the reception processing unit 113 .
  • the transmission signal generating section 112 generates a transmission signal including the transmission data output by the data multiplexing section 118 .
  • the transmission signal generator 112 can transmit the generated transmission signal from the communication unit 111 .
  • the reception processing unit 113 demodulates reception data from the reception signal output by the communication unit 111 and estimates the timing of receiving the reception signal.
  • Reception processing section 113 outputs the demodulated reception data to position estimation section 114 and data processing section 117 and outputs the estimated reception timing to position estimation section 114 .
  • the position estimating unit 114 performs distance measurement with each of the plurality of fixed devices selected based on the notification information included in the received data from the base station 50, and calculates the distance measurement result and the small base station included in the notification information. 51 position information and the position of the mobile station 11 is estimated. Specifically, the position estimator 114 calculates the propagation time required for communication from the transmission/reception timing of the signal with the selected small base station 51 to estimate the distance to the small base station 51 . Position estimation section 114 can estimate the position of mobile station 11 by using the results of distance measurement with three or more small base stations 51 .
  • Broadcast information processing section 115 extracts the device identifier and location information of small base station 51 in area 30 where base station 50 exists from the broadcast information included in the data received from base station 50, and creates a database of the extracted information. do.
  • the small base station selection unit 116 selects the small base station 51 to be used for position estimation from among the plurality of small base stations 51 indicated by the broadcast information using the information databased by the broadcast information processing unit 115, Generate data used for ranging.
  • Small base station selection section 116 outputs data used for ranging to data multiplexing section 118 .
  • the data processing unit 117 generates user data to be transmitted and processes user data included in received data. Data processing section 117 outputs user data to be transmitted to data multiplexing section 118 .
  • Data multiplexing section 118 multiplexes data used for ranging output from small cell base station selection section 116 and user data output from data processing section 117 .
  • Data multiplexing section 118 outputs transmission data, which is multiplexed data, to transmission signal generation section 112 .
  • base station 50 generates broadcast information including device identifiers and location information of a plurality of small base stations 51, and mobile station 11 generates a plurality of broadcast information indicated by the broadcast information.
  • Distance measurement is performed with a small base station selected from small base stations 51 by broadband communication, and the position of mobile station 11 is estimated using the distance measurement result.
  • the position information of the small base station 51 can be transmitted to the mobile station 11 without the small base station 51 itself transmitting a notification signal. can be notified.
  • the annunciation signal transmission time 200 can be shortened as compared with the case where all fixed devices, that is, all of the base stations 50 and small base stations 51 transmit annunciation signals. Therefore, when the mobile station 11 performs position estimation, it is possible to maintain the position estimation accuracy by maintaining the position estimation frequency even if the number of small base stations 51, which are fixed devices, is increased.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the position estimation system 7 according to the seventh embodiment.
  • the position estimation system 7 has a plurality of fixed devices 23-a to 23-l. Let one of the plurality of fixing devices 23 be the control terminal 20 .
  • the fixed device 23-a is the control terminal 20.
  • FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the position estimation system 7 according to the seventh embodiment.
  • the position estimation system 7 has a plurality of fixed devices 23-a to 23-l. Let one of the plurality of fixing devices 23 be the control terminal 20 .
  • the fixed device 23-a is the control terminal 20.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining how the position estimation system 7 shown in FIG. 12 forms the area 30.
  • the fixed device 23-a which is the control terminal 20, measures the distances between a plurality of communicable fixed devices 23 and generates fixed device information indicating the positions and the number of the plurality of fixed devices 23 (step S101).
  • the control terminal 20 determines the number of in-area devices, which is the number of fixed devices 23 belonging to one area, based on the number of fixed devices indicated by the fixed device information (step S102). The control terminal 20 selects the fixed devices 23 of the number of devices in the area in order of proximity from the control terminal 20 to form the area 30 (step S103).
  • FIG. 14 is a diagram showing the position estimation system 7 after executing step S103 of FIG.
  • the fixed device 23-a which is the control terminal 20, selects the fixed device 23 from among the fixed devices 23-a to 23-l in descending order of the number of in-area devices from the fixed device 23-a.
  • the number of devices in the area is 4, and the fixed devices 23-a to 23-d are selected in order of proximity from the fixed device 23-a to form the area 30-a.
  • the control terminal 20 selects the area forming terminal 25 from among the fixed devices 23 outside the formed area 30 (step S104).
  • the fixed device 23-e can be the area forming terminal 25.
  • FIG. The area forming terminal 25 selects the fixed devices 23 corresponding to the number of devices in the area from among the fixed devices 23 which have not yet formed the area 30, and forms a new area 30 (step S105).
  • FIG. 15 is a diagram showing a first example of the position estimation system 7 after step S105 of FIG. 13 is executed.
  • the fixed device 23-e which is the area forming terminal 25 is selected from among the fixed devices 23-e to 23-l which do not form the area 30 at the time when it is selected as the area forming terminal 25.
  • the fixed device 23-e A new area 30-b is formed by selecting four fixing devices 23-e to 23-h in order of proximity from the top.
  • the area forming terminal 25 determines whether or not there is a fixed device 23 that has not yet formed an area 30 (step S106). If there is a fixed device 23 that has not yet formed an area 30 (step S106: Yes), the area forming terminal 25 selects a new area forming terminal 25 from among the fixed devices 23 that have not yet formed an area. (Step S107).
  • the fixed device 23-i can be the new area forming terminal 25.
  • FIG. After executing step S107, the process returns to step S105. If there is no fixing device 23 that has not yet formed an area (step S106: No), the formation of the area 30 ends.
  • FIG. 16 is a diagram showing a second example of the position estimation system 7 after executing step S105 of FIG.
  • FIG. 16 shows an example of the position estimation system 7 when step S105 is executed again after step S107 is executed.
  • the fixed device 23-i which is the area forming terminal 25, selects four fixed devices 23-i to 23-l from the fixed devices 23-i to 23-l that have not formed the area 30 yet. A new area 30-c is formed.
  • there are no fixing devices 23 that have not yet formed areas so the formation of areas 30 is completed.
  • the master device 21 may be designated in the process of forming the area 30 .
  • the control terminal 20 and the area forming terminal 25 may form an area 30 and designate one fixed device 23 as the master device 21 within the formed area 30 .
  • the master device 21 may be the fixed device 23 closest to the center within the area 30 .
  • the area 30 can be automatically formed.
  • FIG. Therefore, since the fixed device 23 functioning as the slave device 22 does not need to notify the mobile terminal 10 of the position information, the notification signal transmission time 200 is shortened compared to the case where all the fixed devices 23 transmit the notification signal. can do. Therefore, when the mobile terminal 10 performs position estimation, even if the number of fixed devices 23 is increased, the position estimation frequency can be maintained and the position estimation accuracy can be maintained.
  • FIG. 17 shows dedicated hardware for realizing the functions of the master device 21, slave device 22, mobile terminal 10, base station 50, small base station 51, and mobile station 11 according to the first to sixth embodiments. It is a diagram.
  • Each function of the master device 21, the slave device 22, the mobile terminal 10, the base station 50, the small base station 51, and the mobile station 11 can be realized by, for example, a processing circuit 90 that is dedicated hardware.
  • the processing circuit 90 may be a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), a Field Programmable Gate Array (FPGA), or a combination thereof.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • FIG. 18 shows a control circuit 91 for implementing the functions of the master device 21, slave device 22, mobile terminal 10, base station 50, small base station 51, and mobile station 11 according to the first to sixth embodiments. is.
  • the control circuit 91 has a processor 92 and a memory 93 .
  • the processor 92 is a CPU (Central Processing Unit), and is also called an arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, DSP (Digital Signal Processor), and the like.
  • the memory 93 is, for example, non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), They include magnetic discs, flexible discs, optical discs, compact discs, mini discs, and DVDs (Digital Versatile Discs).
  • control circuit 91 When control circuit 91 implements the functions of master device 21, slave device 22, mobile terminal 10, base station 50, small base station 51, and mobile station 11, processor 92 performs the functions of each component stored in memory 93. It is realized by reading and executing a program corresponding to the processing. This program may be provided while being stored in a storage medium, or may be provided via a communication channel such as the Internet.
  • the memory 93 is also used as temporary memory in each process executed by the processor 92 .
  • the functions of the master device 21, the slave device 22, the mobile terminal 10, the base station 50, the small base station 51, and the mobile station 11 are a processing circuit 90, which is dedicated hardware, and a control circuit 91 using a CPU. can also be realized in combination.
  • 1 to 7 position estimation system 10 mobile terminal, 11 mobile station, 20 control terminal, 21, 21-a to 21-c master device, 22, 22-a to 22-i slave device, 23, 23-a to 23 -l Fixed device, 25 Area forming terminal, 30, 30-a to 30-j Area, 31, 31-a to 31-c Broadcast signal, 40, 40-a to 40-c Extended area, 50 Base station, 51 Small base station, 90 processing circuit, 91 control circuit, 92 processor, 93 memory, 101, 111, 211, 501 communication section, 102, 112, 212, 502 transmission signal generation section, 103, 113, 213, 503 reception processing section , 104, 114 position estimation unit, 105, 115 notification information processing unit, 106 fixed device selection unit, 107, 216 user data processing unit, 108, 118, 217, 507 data multiplexing unit, 110 base station communication unit, 116 small base Station selection unit, 117, 506 data processing unit, 119 base station signal reception processing unit, 200 notification signal transmission time, 201 position estimation

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Abstract

固定装置のうちマスタ装置（２１）は、複数のエリアのいずれかに所属し、所属するエリア内に設置された複数の固定装置の位置情報を含む報知情報を生成する報知情報生成部（２１５）と、報知情報を含む報知信号を、他のエリアから送信される報知信号と異なるタイミングで、報知情報に基づいて位置を推定する移動装置に送信する通信部（２１１）と、を備えることを特徴とする。

Description

固定装置、位置推定システム、制御回路、記憶媒体および位置推定方法
　本開示は、位置推定のために用いられる報知情報を送信する固定装置、位置推定システム、制御回路、記憶媒体および位置推定方法に関する。
　通信の送受信タイミングを利用して、地上に固定された固定装置と移動装置との間の伝搬時間から距離を測定して、固定装置の位置と測距結果とを用いて移動装置の位置を推定する技術が利用されている。超広帯域無線（ＵＷＢ：Ｕｌｔｒａ－Ｗｉｄｅ　Ｂａｎｄ）信号は、時間領域では超短パルス信号である。したがって、ＵＷＢ信号を用いると、通信の送受信タイミングを高い分解能で把握することが可能であり、移動装置の位置を高精度に推定することが可能である。
　高精度な位置推定を広い範囲で実現するためには、固定装置の台数を増やす必要がある。しかしながら、固定装置は通常、自身の位置情報を示す報知信号を送信しており、固定装置の台数を増やした場合、複数の固定装置のそれぞれが報知信号を送信すると、送信される報知信号の数が増える。例えば、報知信号を送信するために使用することができる帯域が１つである場合、固定装置が送信する報知信号同士が衝突しないように時分割で報知信号が送信される。このため、固定装置の台数が増えるほど、報知信号の送信にかかる時間が増え、位置推定に使用することができる時間の割合が減る。したがって、位置推定処理を行う頻度が低下して位置推定精度が低下するといった課題が発生する。
　このような課題を解決するために、特許文献１には、複数の固定装置の中の１台が代表して移動装置との測距を行い、他の固定装置は、移動装置から送信される信号を受信するだけで、代表の固定装置との伝搬距離差を使用して測位を実行する測位システムが開示されている。特許文献１に開示された測位システムによれば、固定装置から移動装置への通信の実行回数を抑制することができるため、固定装置の台数を増やしても位置推定に使用することができる時間の割合を維持することができる。
国際公開第２０２０／０３１５５０号
　しかしながら、特許文献１に開示された測位システムでは、固定装置が測位を実行しており、移動装置で位置推定を行うことができない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、移動装置で位置推定を行う場合に、固定装置の台数を増やしても、位置推定頻度を維持して位置推定精度を保つことが可能な固定装置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、本開示にかかる固定装置は、複数のエリアのいずれかに所属し、所属するエリア内に設置された複数の固定装置の位置情報を含む報知情報を生成する報知情報生成部と、報知情報を含む報知信号を、他のエリアから送信される報知信号と異なるタイミングで、報知情報に基づいて位置を推定する移動装置に送信する通信部と、を備えることを特徴とする。
　本開示にかかる固定装置は、移動装置で位置推定を行う場合に、固定装置の台数を増やしても、位置推定頻度を維持して位置推定精度を保つことが可能であるという効果を奏する。
実施の形態１にかかる位置推定システムの構成を示す図 図１に示すマスタ装置の機能構成を示す図 図１に示す移動端末の機能構成を示す図 図１に示す位置推定システムの通信フローを説明するためのシーケンス図 実施の形態２にかかる位置推定システムの構成を示す図 図５に示す固定装置の機能構成を示す図 実施の形態４にかかる固定装置の機能構成を示す図 実施の形態５にかかる位置推定システムの構成を示す図 実施の形態６にかかる位置推定システムの構成を示す図 図９に示す基地局の機能構成を示す図 図９に示す移動局の機能構成を示す図 実施の形態７にかかる位置推定システムの構成を示す図 図１２に示す位置推定システムがエリアを形成する方法を説明するためのフローチャート 図１３のステップＳ１０３を実行後の位置推定システムを示す図 図１３のステップＳ１０５を実行後の位置推定システムの第１の例を示す図 図１３のステップＳ１０５を実行後の位置推定システムの第２の例を示す図 実施の形態１～６にかかるマスタ装置、スレーブ装置、移動端末、基地局、小型基地局、および移動局の機能を実現するための専用のハードウェアを示す図 実施の形態１～６にかかるマスタ装置、スレーブ装置、移動端末、基地局、小型基地局、および移動局の機能を実現するための制御回路を示す図
　以下に、本開示の実施の形態にかかる固定装置、位置推定システム、制御回路、記憶媒体および位置推定方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる位置推定システム１の構成を示す図である。位置推定システム１は、複数のマスタ装置２１－ａ～２１－ｃと、複数のスレーブ装置２２－ａ～２２－ｉと、移動端末１０とを有する。以下、同様の機能を有する構成要素には共通の数字の後にハイフンおよびアルファベットを付してそれぞれを区別する。同様の機能を有する構成要素のそれぞれを区別する必要がない場合、共通の数字のみを付する。例えば、マスタ装置２１－ａ～２１－ｃのそれぞれを区別する必要がない場合、単にマスタ装置２１と称する。
　複数のマスタ装置２１－ａ～２１－ｃおよび複数のスレーブ装置２２－ａ～２２－ｉのそれぞれは、地上に固定された固定装置である。以下、マスタ装置２１およびスレーブ装置２２のそれぞれを区別する必要がない場合、固定装置と称する。複数の固定装置毎にエリア３０が形成されており、固定装置は、複数のエリア３０－ａ～３０－ｃのいずれかに所属している。複数のエリア３０のそれぞれには、１台のマスタ装置２１と、マスタ装置２１に従属するスレーブ装置２２とが所属している。具体的には、エリア３０－ａには、マスタ装置２１－ａと、スレーブ装置２２－ａ～２２－ｃとが所属している。エリア３０－ｂには、マスタ装置２１－ｂと、スレーブ装置２２－ｄ～２２－ｆとが所属している。エリア３０－ｃには、マスタ装置２１－ｃと、スレーブ装置２２－ｇ～２２－ｉとが所属している。このとき、それぞれのエリア３０－ａ～３０－ｃは、他のエリア３０のそれぞれと地理的にはオーバーラップするように配置されていてもよい。
　マスタ装置２１は、所属するエリア３０を代表して報知信号を送信する。マスタ装置２１が送信する報知信号には、マスタ装置２１の位置情報および装置識別子と、同一のエリア３０に所属する他の固定装置であるスレーブ装置２２の位置情報および装置識別子とが含まれる。具体的には、マスタ装置２１－ａは、マスタ装置２１－ａの位置情報および装置識別子と、スレーブ装置２２－ａ～２２－ｃのそれぞれの位置情報および装置識別子とを含む報知信号を送信する。マスタ装置２１－ｂは、マスタ装置２１－ｂの位置情報および装置識別子と、スレーブ装置２２－ｄ～２２－ｆの位置情報および装置識別子とを含む報知信号を送信する。マスタ装置２１－ｃは、マスタ装置２１－ｃの位置情報および装置識別子と、スレーブ装置２２－ｇ～２２－ｉの位置情報および装置識別子とを含む報知信号を送信する。
　図２は、図１に示すマスタ装置２１の機能構成を示す図である。マスタ装置２１は、通信部２１１と、送信信号生成部２１２と、受信処理部２１３と、エリア情報記憶部２１４と、報知情報生成部２１５と、ユーザデータ処理部２１６と、データ多重部２１７とを有する。なお、図２には、実施の形態１にかかるマスタ装置２１の機能を説明するために必要な機能構成が限定して示されており、マスタ装置２１は、図２に示す以外の機能を有していてもよい。
　通信部２１１は、ＵＷＢ通信の信号を送受信可能なアンテナであり、移動端末１０およびスレーブ装置２２との通信を実行する。通信部２１１は、移動端末１０との間で、移動端末１０の測位に使用される信号を送受信することができる。移動端末１０の測位に使用される信号は、例えば報知信号である。通信部２１１は、他のエリア３０から送信される報知信号と衝突しないように、他のエリア３０のマスタ装置２１が報知信号を送信するタイミングと異なるタイミングで移動端末１０に報知信号を送信する。例えば、エリア３０毎に予め報知信号を送信するタイミングを時分割で決めておくことで、通信部２１１は、他のエリア３０から送信される報知信号と異なるタイミングで報知信号を送信することができる。
　送信信号生成部２１２は、通信部２１１から移動端末１０に送信する送信信号を生成する。送信信号は、報知信号、測距で使用する信号などである。送信信号生成部２１２は、データ多重部２１７が出力する送信データを含む送信信号を生成する。受信処理部２１３は、通信部２１１が受信した信号からデータの復調をしたり、受信した信号の受信タイミングの推定を行ったりする。
　エリア情報記憶部２１４は、マスタ装置２１が所属するエリア３０を特定するためのエリア識別子と、マスタ装置２１の装置識別子および位置情報と、所属するエリア３０内に位置するスレーブ装置２２の装置識別子および位置情報とを含むエリア情報を記憶する。報知情報生成部２１５は、エリア情報記憶部２１４に記憶されたエリア情報に基づいて、マスタ装置２１がエリア３０を代表して送信する報知情報を生成する。報知情報生成部２１５が生成する報知情報は、マスタ装置２１の装置識別子および位置情報に加えて、マスタ装置２１と同一のエリア３０に所属するスレーブ装置２２の装置識別子および位置情報を含む。また、報知情報生成部２１５は、プリアンブルコード、通信速度など位置推定に用いられる情報を含む報知情報を生成してもよい。報知情報生成部２１５は、生成した報知情報をデータ多重部２１７に出力する。
　ユーザデータ処理部２１６は、受信処理部２１３が復調したデータに含まれるユーザデータを処理したり、次に送信するユーザデータを生成したりする。ユーザデータ処理部２１６は、受信処理部２１３が復調したデータにエリア情報が含まれる場合、エリア情報記憶部２１４に記憶されたエリア情報を更新する。またユーザデータ処理部２１６は、次に送信するユーザデータを生成すると、生成したユーザデータをデータ多重部２１７に出力する。
　データ多重部２１７は、報知情報生成部２１５が出力する報知情報と、ユーザデータ処理部２１６が出力するユーザデータとを多重する。データ多重部２１７は、多重したデータである送信データを送信信号生成部２１２に出力する。
　図３は、図１に示す移動端末１０の機能構成を示す図である。移動端末１０は、移動装置の一例である。移動端末１０は、通信部１０１と、送信信号生成部１０２と、受信処理部１０３と、位置推定部１０４と、報知情報処理部１０５と、固定装置選択部１０６と、ユーザデータ処理部１０７と、データ多重部１０８とを有する。なお、図３には、実施の形態１にかかる移動端末１０の機能を説明するために必要な機能構成が限定して示されており、移動端末１０は、図３に示す以外の機能を有していてもよい。
　通信部１０１は、ＵＷＢ通信を実行可能なアンテナであり、マスタ装置２１およびスレーブ装置２２との通信を実行する。通信部１０１は、マスタ装置２１およびスレーブ装置２２との間で、測位に使用される信号を送受信することができる。通信部１０１は、通信相手が所属しているエリア３０に関わらず、通信を実行することができる。例えば通信部１０１は、図１に示すように、エリア３０－ａに所属するスレーブ装置２２－ｃと、エリア３０－ｂに所属するスレーブ装置２２－ｆと、エリア３０－ｃに所属するマスタ装置２１－ｃおよびスレーブ装置２２－ｉと通信することができる。通信部１０１は、送信信号生成部１０２が出力する送信信号を通信相手に向けて送信し、通信相手から受信した受信信号を受信処理部１０３に出力する。
　送信信号生成部１０２は、データ多重部１０８が出力する送信データを含む送信信号を生成する。送信信号生成部１０２は、生成した送信信号を通信部１０１から送信することができる。受信処理部１０３は、通信部１０１が出力する受信信号から受信データを復調したり、受信信号を受信したタイミングを推定したりする。受信処理部１０３は、復調した受信データを位置推定部１０４、報知情報処理部１０５、およびユーザデータ処理部１０７に出力し、推定した受信タイミングを位置推定部１０４に出力する。
　位置推定部１０４は、受信データに含まれる報知情報に基づいて選択した複数の固定装置のそれぞれとの測距を実行し、測距結果と、報知情報に含まれる固定装置の位置情報とに基づいて移動端末１０の位置を推定する。具体的には、位置推定部１０４は、選択した固定装置との間の信号の送受信タイミングから、通信にかかった伝搬時間を算出して固定装置との間の距離を推定する。３台以上の固定装置との間の測距結果を用いることで、位置推定部１０４は、移動端末１０の位置を推定することができる。
　報知情報処理部１０５は、受信データに含まれる報知情報からマスタ装置２１が存在するエリア３０内の固定装置の装置識別子および位置情報を抽出し、抽出した情報をデータベース化する。固定装置選択部１０６は、報知情報処理部１０５がデータベース化した情報を用いて、報知情報が示す複数の固定装置の中から、位置推定のために用いる固定装置を選択し、測距に使用するデータを生成する。固定装置選択部１０６は、測距に使用するデータをデータ多重部１０８に出力する。ユーザデータ処理部１０７は、送信するユーザデータを生成したり、受信データに含まれるユーザデータを処理したりする。ユーザデータ処理部１０７は、送信するユーザデータをデータ多重部１０８に出力する。データ多重部１０８は、固定装置選択部１０６が出力する測距に使用するデータと、ユーザデータ処理部１０７が出力するユーザデータとを多重する。データ多重部１０８は、多重したデータである送信データを送信信号生成部１０２に出力する。
　図４は、図１に示す位置推定システム１の通信フローを説明するためのシーケンス図である。まず、マスタ装置２１－ａ～２１－ｃのそれぞれは、報知情報を含む報知信号３１－ａ～３１－ｃを時分割で送信する。報知信号３１を送信するために使用される期間を、報知信号送信時間２００と称する。例えば、図４の例では、マスタ装置２１－ａが報知信号３１－ａを送信し、続いてマスタ装置２１－ｂが報知信号３１－ｂを送信し、マスタ装置２１－ｃが報知信号３１－ｃを送信している。報知信号３１は、マスタ装置２１の装置識別子および位置情報に加えて、マスタ装置２１が所属するエリア３０内のスレーブ装置２２の装置識別子および位置情報を含む。また、報知信号３１は、さらに、プリアンブルコード、通信速度など測位に使用するデータを含んでいてもよい。また、全ての位置情報が絶対位置情報であってもよいし、一部の固定装置の位置情報は、相対位置情報であってもよい。例えば、報知信号３１は、マスタ装置２１の絶対位置情報と、スレーブ装置２２のマスタ装置２１に対する相対位置情報とを含んでもよい。
　移動端末１０は、報知信号３１－ａ～３１－ｃを受信すると、報知信号３１－ａ～３１－ｃのそれぞれに含まれる報知情報を取り出す。移動端末１０は、取り出した報知情報に基づいて、位置推定実施時間２０１の間に、位置推定を行うために使用する固定装置を選択し、選択した固定装置に対して、測距に使用するデータを送受信し、移動端末１０の位置を推定する。実施の形態１では、移動端末１０は、マスタ装置２１－ｃと、スレーブ装置２２－ｃ，２２－ｆ，２２－ｉとを選択する。移動端末１０は、例えば、移動端末１０から近い順に複数の固定装置を選択してもよいし、移動端末１０を中心に４象限に分割し、それぞれの象限から１台ずつ固定装置を選択してもよい。また、移動端末１０は、選択する固定装置同士が予め定められた距離以上離れるように固定装置を選択してもよい。一定の規範に基づいて、固定装置が選択される。
　なお、図４では、報知信号送信時間２００は１つしか示されていないが、報知信号送信時間２００は定期的に設けられる。また、図４では位置推定実施時間２０１も１つしか示されていないが、複数の移動端末１０が存在するような環境も考慮して、報知信号送信時間２００と報知信号送信時間２００との間に、複数の位置推定実施時間２０１を設ける。
　以上説明したように、実施の形態１にかかるマスタ装置２１は、エリア３０内に設置された複数の固定装置の位置情報を含む報知情報を生成して、移動端末１０に送信する。かかる構成により、スレーブ装置２２が移動端末１０に位置情報を通知しなくても、移動端末１０はスレーブ装置２２の位置情報を得ることができるため、全ての固定装置が報知信号を送信する場合よりも、報知信号送信時間２００を短縮することができる。したがって、移動端末１０で位置推定を行う場合に固定装置の台数を増やしても、位置推定頻度を維持して位置推定の精度を保つことが可能な固定装置を得ることができる。
実施の形態２．
　図５は、実施の形態２にかかる位置推定システム２の構成を示す図である。位置推定システム２は、複数の固定装置２３－ａ～２３－ｌと、移動端末１０とを有する。複数の固定装置２３毎にエリア３０が形成されており、固定装置２３－ａ～２３－ｌのそれぞれは、複数のエリア３０－ａ～３０－ｃのいずれかに所属している。具体的には、固定装置２３－ａ～２３－ｄはエリア３０－ａに所属しており、固定装置２３－ｅ～２３－ｈはエリア３０－ｂに所属しており、固定装置２３－ｉ～２３－ｌはエリア３０－ｃに所属している。
　実施の形態１では、エリア３０を代表して報知信号を送信するマスタ装置２１は予め決められていたが、実施の形態２では、複数の固定装置２３は、マスタ装置２１として動作することもできるし、スレーブ装置２２として動作することもできる。
　図６は、図５に示す固定装置２３の機能構成を示す図である。固定装置２３は、通信部２１１と、送信信号生成部２１２と、受信処理部２１３と、エリア情報記憶部２３４と、報知情報生成部２３５と、ユーザデータ処理部２１６と、データ多重部２１７とを有する。なお、図６には、実施の形態２にかかる固定装置２３の機能を説明するために必要な機能構成が限定して示されており、固定装置２３は、図６に示す以外の機能を有していてもよい。
　通信部２１１は、ＵＷＢ通信を実行可能なアンテナであり、移動端末１０および他の固定装置２３との通信を実行する。通信部２１１は、移動端末１０との間で、移動端末１０の測位に使用される信号を送受信することができる。移動端末１０の測位に使用される信号は、例えば報知信号である。通信部２１１は、他のエリア３０から送信される報知信号と衝突しないように、他のエリア３０から送信される報知信号と異なるタイミングで、移動端末１０に報知信号を送信する。
　送信信号生成部２１２は、通信部２１１から移動端末１０に送信する送信信号を生成する。送信信号は、報知信号、測距で使用する信号などである。送信信号生成部２１２は、データ多重部２１７が出力する送信データを含む送信信号を生成する。受信処理部２１３は、通信部２１１が受信した信号から受信データの復調をしたり、受信した信号の受信タイミングの推定を行ったりする。
　エリア情報記憶部２３４は、固定装置２３が所属するエリア３０を特定するためのエリア識別子と、所属するエリア３０内に位置する固定装置２３の装置識別子および位置情報と、現在のマスタ装置２１を示す装置識別子とを含むエリア情報を記憶する。報知情報生成部２３５は、エリア情報記憶部２３４に記憶されたエリア情報に基づいて、固定装置２３がマスタ装置２１であるかスレーブ装置２２であるかを判断する。具体的には、報知情報生成部２３５は、現在のマスタ装置２１を示す装置識別子と、固定装置２３自身を示す装置識別子とが一致する場合、固定装置２３がマスタ装置２１であると判断し、一致しない場合、固定装置２３がスレーブ装置２２であると判断する。固定装置２３がマスタ装置２１である場合、報知情報生成部２３５は、報知情報を生成し、固定装置２３がスレーブ装置２２である場合、報知情報生成部２３５は、報知情報を生成しない。報知情報生成部２３５が生成する報知情報は、所属するエリア３０に所属する全ての固定装置２３の装置識別子および位置情報を含むことができる。報知情報生成部２３５は、生成した報知情報をデータ多重部２１７に出力する。
　ユーザデータ処理部２１６は、受信処理部２１３が復調したデータに含まれるユーザデータを処理したり、次に送信するユーザデータを生成したりする。ユーザデータ処理部２１６は、受信処理部２１３が復調したデータにエリア情報が含まれる場合、エリア情報記憶部２３４に記憶されたエリア情報を更新する。またユーザデータ処理部２１６は、次に送信するユーザデータを生成すると、生成したユーザデータをデータ多重部２１７に出力する。
　データ多重部２１７は、報知情報生成部２３５が出力する報知情報と、ユーザデータ処理部２１６が出力するユーザデータとを多重する。データ多重部２１７は、多重したデータである送信データを送信信号生成部２１２に出力する。
　なお、図５に示す移動端末１０は図３に示す構成を有し、複数の固定装置２３のそれぞれが、マスタ装置２１またはスレーブ装置２２として機能することで、位置推定システム２は、図４に示すような動作を実行する。マスタ装置２１として機能する固定装置２３が変更可能である点以外は、位置推定システム２の動作は、実施の形態１にかかる位置推定システム１と同様である。
　以上説明したように、実施の形態２にかかる固定装置２３は、マスタ装置２１を示す装置識別子を含むエリア情報を記憶しており、エリア情報に基づいて、固定装置２３がマスタ装置２１であるかスレーブ装置２２であるかを判断する。固定装置２３は、固定装置２３がマスタ装置２１であると判断した場合には報知情報を生成し、固定装置２３がスレーブ装置２２であると判断した場合には報知情報を生成しない。このような構成によって、位置推定システム２が有する複数の固定装置２３は、いずれの固定装置２３もマスタ装置２１として機能することができ、位置推定システム２の環境変化などに応じて、マスタ装置２１として機能する固定装置２３を容易に変更することが可能になる。マスタ装置２１が故障したり、マスタ装置２１と移動端末１０との間の通信環境が悪い場合であっても、マスタ装置２１として機能する固定装置２３を変更することで、位置推定を継続することが可能になる。
実施の形態３．
　実施の形態３にかかる位置推定システム３（図示せず）の構成は、図５に示す実施の形態２と同様であり、移動端末１０の機能構成は実施の形態１，２と同様であり、固定装置２３の機能構成は実施の形態２と同様である。実施の形態２では、マスタ装置２１として機能する固定装置２３は、人手を介してエリア情報を書き直さない限り固定であったが、実施の形態３では、マスタ装置２１として機能する固定装置２３が自動的に変更される。
　例えば、マスタ装置２１が報知情報を予め定められた回数送信したとき、エリア情報に含まれるマスタ装置２１を示す装置識別子を、エリア３０内の他の固定装置２３を示す装置識別子に変更すると共に、エリア情報を変更するように、他の固定装置２３にも通知することで、マスタ装置２１として機能する固定装置２３を変更することができる。また、移動端末１０の位置情報に基づいて、マスタ装置２１として機能する固定装置２３を変更するか否かが判断されてもよい。マスタ装置２１は、移動端末１０との通信品質が確保できない場合、マスタ装置２１として機能する固定装置２３をエリア３０内の他の固定装置２３に変更することができる。
　以上説明したように、実施の形態３にかかる位置推定システム３によれば、マスタ装置２１として機能する固定装置２３が自動的に変更される。このため、マスタ装置２１が故障した場合、または、マスタ装置２１と移動端末１０との間の通信環境が悪い場合であっても、時間経過とともに移動端末１０とマスタ装置２１との間の通信品質が改善されるため、高精度な位置推定を再開することが可能になる。
実施の形態４．
　図７は、実施の形態４にかかる固定装置２３の機能構成を示す図である。実施の形態４にかかる位置推定システム４（図示せず）の構成は、図５に示す実施の形態２のシステム構成と同様であり、図６に示す機能構成の固定装置２３の代わりに、図７に示す機能構成の固定装置２３を有する点が実施の形態２と異なる。固定装置２３は、通信部２１１と、送信信号生成部２１２と、受信処理部２１３と、エリア情報記憶部２３４と、報知情報生成部２４５と、ユーザデータ処理部２１６と、データ多重部２１７と、送信制御部２４８とを有する。なお、図７には、実施の形態４にかかる固定装置２３の機能を説明するために必要な機能構成が限定して示されており、固定装置２３は、図７に示す以外の機能を有していてもよい。
　通信部２１１は、ＵＷＢ通信を実行可能なアンテナであり、移動端末１０および他の固定装置２３との通信を実行する。通信部２１１は、移動端末１０との間で、移動端末１０の測位に使用される信号を送受信することができる。移動端末１０の測位に使用される信号は、例えば報知信号である。通信部２１１は、他のエリア３０から送信される報知信号と衝突しないように、他のエリア３０から送信される報知信号と異なるタイミングで移動端末１０に報知信号を送信する。
　送信信号生成部２１２は、通信部２１１から移動端末１０に送信する送信信号を生成する。送信信号は、報知信号、測距で使用する信号などである。送信信号生成部２１２は、データ多重部２１７が出力する送信データを含む送信信号を生成する。受信処理部２１３は、通信部２１１が受信した信号から受信データの復調をしたり、受信した信号の受信タイミングの推定を行ったりする。
　エリア情報記憶部２３４は、固定装置２３が所属するエリア３０を特定するためのエリア識別子と、所属するエリア３０内に位置する固定装置２３の装置識別子および位置情報と、現在のマスタ装置２１を示す装置識別子とを含むエリア情報を記憶する。
　送信制御部２４８は、固定装置２３が送信する報知情報の種類を決定し、決定した報知情報の種類を報知情報生成部２４５に指示する。具体的には、送信制御部２４８は、固定装置２３がスレーブ装置２２として機能すると判断された場合であっても、マスタ装置２１が送信する報知信号よりも低い頻度で、１つの装置識別子と１つの位置情報とを含む個別報知情報を報知情報生成部２４５に生成させる。例えば、スレーブ装置２２は、マスタ装置２１が報知情報を予め定められた回数送信する毎に、個別報知情報を送信する。
　報知情報生成部２４５は、送信制御部２４８の指示に従って、報知情報を生成する。報知情報生成部２４５は、エリア情報記憶部２３４に記憶されたエリア情報に基づいて、固定装置２３がマスタ装置２１であるかスレーブ装置２２であるかを判断する。具体的には、報知情報生成部２４５は、現在のマスタ装置２１を示す装置識別子と、固定装置２３自身を示す装置識別子とが一致する場合、固定装置２３がマスタ装置２１であると判断し、一致しない場合、固定装置２３がスレーブ装置２２であると判断する。固定装置２３がマスタ装置２１である場合、報知情報生成部２４５は、定期的に、複数の装置識別子および位置情報を含む報知情報を生成し、固定装置２３がスレーブ装置２２である場合、報知情報生成部２４５は、複数の装置識別子および位置情報を含む報知情報を生成せず、送信制御部２４８からの指示に従って、個別報知情報を生成する。報知情報生成部２４５は、生成した報知情報または個別報知情報をデータ多重部２１７に出力する。
　ユーザデータ処理部２１６は、受信処理部２１３が復調したデータに含まれるユーザデータを処理したり、次に送信するユーザデータを生成したりする。ユーザデータ処理部２１６は、受信処理部２１３が復調したデータにエリア情報が含まれる場合、エリア情報記憶部２３４に記憶されたエリア情報を更新する。またユーザデータ処理部２１６は、次に送信するユーザデータを生成すると、生成したユーザデータをデータ多重部２１７に出力する。
　データ多重部２１７は、報知情報生成部２４５が出力する報知情報または個別報知情報と、ユーザデータ処理部２１６が出力するユーザデータとを多重する。データ多重部２１７は、多重したデータである送信データを送信信号生成部２１２に出力する。
　以上説明したように、実施の形態４にかかる位置推定システム４において、固定装置２３は、実施の形態２および３と同様に、マスタ装置２１であると判断された場合には、定期的に報知情報を送信し、スレーブ装置２２であると判断された場合、報知情報を送信しない。しかしながら、位置推定システム４は、スレーブ装置２２であると判断された場合であっても、マスタ装置２１が送信する報知信号よりも低い頻度で、個別報知情報を含む報知信号が送信される。これにより、マスタ装置２１が報知信号を送信する頻度よりも低い頻度で、エリア３０内の全ての固定装置２３が位置情報を通知するようになる。位置推定システム４がこのような構成を有することによって、報知信号送信時間２００を短縮しつつ、移動端末１０の位置によらず、移動端末１０が位置推定に使用するのに適した固定装置２３の位置情報を把握することができる可能性を高めることができる。
実施の形態５．
　図８は、実施の形態５にかかる位置推定システム５の構成を示す図である。位置推定システム５は、複数のエリア３０－ａ～３０－ｊと、複数のエリア３０を含む拡張エリア４０－ａ～４０－ｃとを形成している。具体的には、拡張エリア４０－ａはエリア３０－ａ～３０－ｃを含み、拡張エリア４０－ｂはエリア３０－ｄ～３０－ｆを含み、拡張エリア４０－ｃはエリア３０－ｇ～３０－ｊを含む。このとき、それぞれの拡張エリア４０同士は地理的にオーバーラップしていてもよい。拡張エリア４０の中で、それぞれのエリア３０は実施の形態２～４と同様に、報知信号を送信し、位置推定を実施する。このとき、複数の拡張エリア４０のそれぞれは異なるプリアンブルの拡散方法を使用する。
　以上説明したように、実施の形態５にかかる位置推定システム５によれば、拡張エリア４０毎に異なるプリアンブルが使用されるため、拡張エリア４０毎に実行される位置推定処理を並行して実施することが可能になり、測距頻度を向上することができる。
実施の形態６．
　図９は、実施の形態６にかかる位置推定システム６の構成を示す図である。位置推定システム６は、複数のエリア３０を有し、複数のエリア３０のそれぞれは、エリア３０の全域を通信範囲に含む基地局５０と、基地局５０よりも通信範囲が狭く複数の小型基地局５１と、移動局１１とを含む無線通信システムである。基地局５０は、マスタ装置２１の一例であり、小型基地局５１は、スレーブ装置２２の一例であり、移動局１１は、移動装置の一例である。小型基地局５１は、基地局５０と接続することができる。また小型基地局５１は、移動局１１と、いわゆるＵＷＢ通信を行うことができる。ＵＷＢ通信は、高い周波数かつ超広帯域信号を使用して近距離高速通信を行う。移動局１１は、基地局５０および小型基地局５１と通信することができる。
　図１０は、図９に示す基地局５０の機能構成を示す図である。基地局５０は、通信部５０１と、送信信号生成部５０２と、受信処理部５０３と、エリア情報記憶部５０４と、報知情報生成部５０５と、データ処理部５０６と、データ多重部５０７とを有する。なお、図１０には、実施の形態６にかかる基地局５０の機能を説明するために必要な機能構成が限定して示されており、基地局５０は、図１０に示す以外の機能を有していてもよい。
　通信部５０１は、移動局１１および小型基地局５１との通信を実行するためのアンテナである。通信部５０１は、移動局１１との間で、移動局１１の測位に使用される信号を送受信することができる。移動局１１の測位に使用される信号は、例えば報知信号である。通信部５０１は、他のエリア３０から送信される報知信号と衝突しないように、他のエリア３０から送信される報知信号と異なるタイミングで、移動局１１に報知信号を送信する。
　送信信号生成部５０２は、通信部５０１から移動局１１に送信する送信信号を生成する。送信信号は、報知信号、測距で使用する信号などである。送信信号生成部５０２は、データ多重部５０７が出力する送信データを含む送信信号を生成する。受信処理部５０３は、通信部５０１が受信した信号からデータの復調をしたり、受信した信号の受信タイミングの推定を行ったりする。
　エリア情報記憶部５０４は、所属するエリア３０内に位置する小型基地局５１の装置識別子および位置情報を含むエリア情報を記憶する。報知情報生成部５０５は、エリア情報記憶部５０４に記憶されたエリア情報に基づいて、基地局５０がエリア３０を代表して送信する報知情報を生成する。報知情報生成部５０５が生成する報知情報は、基地局５０と同一のエリア３０に所属する複数の小型基地局５１の装置識別子および位置情報を含む。なお、実施の形態６では、移動局１１は、基地局５０とは測距を行わず、小型基地局５１と測距を実施するため、報知情報には基地局５０の装置識別子および位置情報は含まれていなくてもよい。報知情報生成部５０５は、生成した報知情報をデータ多重部５０７に出力する。
　データ処理部５０６は、受信処理部５０３が復調したデータに含まれるユーザデータを処理したり、次に送信するデータを生成したりする。次に送信するデータは、例えば、ユーザデータ、制御データなどを含む。データ処理部５０６は、受信処理部５０３が復調したデータにエリア情報が含まれる場合、エリア情報記憶部５０４に記憶されたエリア情報を更新する。またデータ処理部５０６は、次に送信するデータを生成すると、生成したデータをデータ多重部５０７に出力する。
　データ多重部５０７は、報知情報生成部５０５が出力する報知情報と、データ処理部５０６が出力するデータとを多重する。データ多重部５０７は、多重したデータである送信データを送信信号生成部５０２に出力する。
　図１１は、図９に示す移動局１１の機能構成を示す図である。移動局１１は、基地局通信部１１０と、通信部１１１と、送信信号生成部１１２と、受信処理部１１３と、位置推定部１１４と、報知情報処理部１１５と、小型基地局選択部１１６と、データ処理部１１７と、データ多重部１１８と、基地局信号受信処理部１１９とを有する。なお、図１１には、実施の形態６にかかる移動局１１の機能を説明するために必要な機能構成が限定して示されており、移動局１１は、図１１に示す以外の機能を有していてもよい。
　基地局通信部１１０は、基地局５０と通信するためのアンテナである。基地局信号受信処理部１１９は、基地局通信部１１０が基地局５０から受信した信号を処理する。基地局信号受信処理部１１９は、受信信号から受信データを復調し、受信データを報知情報処理部１１５に出力する。
　通信部１１１は、広帯域通信を実行可能なアンテナであり、小型基地局５１と広帯域通信および測距を実施する。通信部１１１は、送信信号生成部１１２が出力する送信信号を通信相手に向けて送信し、通信相手から受信した受信信号を受信処理部１１３に出力する。
　送信信号生成部１１２は、データ多重部１１８が出力する送信データを含む送信信号を生成する。送信信号生成部１１２は、生成した送信信号を通信部１１１から送信することができる。受信処理部１１３は、通信部１１１が出力する受信信号から受信データを復調したり、受信信号を受信したタイミングを推定したりする。受信処理部１１３は、復調した受信データを位置推定部１１４およびデータ処理部１１７に出力し、推定した受信タイミングを位置推定部１１４に出力する。
　位置推定部１１４は、基地局５０からの受信データに含まれる報知情報に基づいて選択した複数の固定装置のそれぞれとの測距を実行し、測距結果と、報知情報に含まれる小型基地局５１の位置情報とに基づいて移動局１１の位置を推定する。具体的には、位置推定部１１４は、選択した小型基地局５１との間の信号の送受信タイミングから、通信にかかった伝搬時間を算出して小型基地局５１との間の距離を推定する。３台以上の小型基地局５１との間の測距結果を用いることで、位置推定部１１４は、移動局１１の位置を推定することができる。
　報知情報処理部１１５は、基地局５０からの受信データに含まれる報知情報から基地局５０が存在するエリア３０内の小型基地局５１の装置識別子および位置情報を抽出し、抽出した情報をデータベース化する。小型基地局選択部１１６は、報知情報処理部１１５がデータベース化した情報を用いて、報知情報が示す複数の小型基地局５１の中から、位置推定のために用いる小型基地局５１を選択し、測距に使用するデータを生成する。小型基地局選択部１１６は、測距に使用するデータをデータ多重部１１８に出力する。データ処理部１１７は、送信するユーザデータを生成したり、受信データに含まれるユーザデータを処理したりする。データ処理部１１７は、送信するユーザデータをデータ多重部１１８に出力する。データ多重部１１８は、小型基地局選択部１１６が出力する測距に使用するデータと、データ処理部１１７が出力するユーザデータとを多重する。データ多重部１１８は、多重したデータである送信データを送信信号生成部１１２に出力する。
　以上説明したように、実施の形態６によれば、基地局５０は、複数の小型基地局５１の装置識別子および位置情報を含む報知情報を生成し、移動局１１は、報知情報が示す複数の小型基地局５１の中から選択した小型基地局と広帯域通信で測距を実施し、測距結果を用いて移動局１１の位置を推定する。これにより、無線通信システムにおいても超広帯域信号を使用する小型基地局５１を使用した場合には、小型基地局５１自身が報知信号を送信することなく、移動局１１に小型基地局５１の位置情報を報知することができる。したがって、全ての固定装置、つまり基地局５０および小型基地局５１の全てが報知信号を送信する場合よりも、報知信号送信時間２００を短縮することができる。したがって、移動局１１で位置推定を行う場合に、固定装置である小型基地局５１の台数を増やしても、位置推定頻度を維持して位置推定精度を保つことが可能になる。
実施の形態７．
　図１２は、実施の形態７にかかる位置推定システム７の構成を示す図である。位置推定システム７は、複数の固定装置２３－ａ～２３－ｌを有する。複数の固定装置２３のうち、１台を統制端末２０とする。図１２の例では、固定装置２３－ａが統制端末２０である。
　図１３は、図１２に示す位置推定システム７がエリア３０を形成する方法を説明するためのフローチャートである。統制端末２０である固定装置２３－ａは、通信可能な複数の固定装置２３同士の距離を測定させ、複数の固定装置２３の位置および台数を示す固定装置情報を生成する（ステップＳ１０１）。
　統制端末２０は、固定装置情報が示す固定装置の台数に基づいて、１つのエリアに所属する固定装置２３の数であるエリア内装置数を決定する（ステップＳ１０２）。統制端末２０は、エリア内装置数の固定装置２３を統制端末２０から近い順に選択してエリア３０を形成する（ステップＳ１０３）。
　図１４は、図１３のステップＳ１０３を実行後の位置推定システム７を示す図である。統制端末２０である固定装置２３－ａが、固定装置２３－ａ～２３－ｌの中から固定装置２３－ａから近い順にエリア内装置数の固定装置２３を選択する。ここでは、エリア内装置数が４であるとし、固定装置２３－ａから近い順に、固定装置２３－ａ～２３－ｄが選択され、エリア３０－ａが形成される。
　続いて統制端末２０は、形成したエリア３０外の固定装置２３の中から、エリア形成端末２５を選択する（ステップＳ１０４）。例えば、固定装置２３－ｅをエリア形成端末２５とすることができる。エリア形成端末２５は、まだエリア３０を形成していない固定装置２３の中から、エリア内装置数の固定装置２３を選択して新たなエリア３０を形成する（ステップＳ１０５）。
　図１５は、図１３のステップＳ１０５を実行後の位置推定システム７の第１の例を示す図である。エリア形成端末２５である固定装置２３－ｅは、エリア形成端末２５として選択された時点でエリア３０を形成していない固定装置２３－ｅ～２３－ｌの中から、例えば、固定装置２３－ｅから近い順に４つの固定装置２３－ｅ～２３－ｈを選択して新たなエリア３０－ｂを形成する。
　続いてエリア形成端末２５は、未だエリア３０を形成していない固定装置２３があるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。未だエリア３０を形成していない固定装置２３がある場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、エリア形成端末２５は、未だエリアを形成していない固定装置２３の中から、新たなエリア形成端末２５を選択する（ステップＳ１０７）。例えば、固定装置２３－ｉを新たなエリア形成端末２５とすることができる。ステップＳ１０７を実行した後、ステップＳ１０５の処理に戻る。未だエリアを形成していない固定装置２３がない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、エリア３０の形成は終了する。
　図１６は、図１３のステップＳ１０５を実行後の位置推定システム７の第２の例を示す図である。図１６には、ステップＳ１０７を実行した後に、再びステップＳ１０５が実行された場合の位置推定システム７の一例を示している。エリア形成端末２５である固定装置２３－ｉは、まだエリア３０を形成していない固定装置２３－ｉ～２３－ｌの中から、４台の固定装置２３－ｉ～２３－ｌを選択して新たなエリア３０－ｃを形成する。図１６に示す状態になると、未だエリアを形成していない固定装置２３がなくなるため、エリア３０の形成は終了する。
　図１３に示す動作を行うことで、エリア３０を形成していない固定装置２３がなくなるまで、エリア形成端末２５の選択と新たなエリア３０の形成とが繰り返される。これにより、自動的にエリア３０を形成することが可能になる。また、エリア３０を形成する過程において、マスタ装置２１の指定を行ってもよい。例えば、統制端末２０およびエリア形成端末２５が、エリア３０を形成するとともに、形成したエリア３０内で１台の固定装置２３をマスタ装置２１に指定してもよい。マスタ装置２１は、エリア３０内で最も中央に近い固定装置２３とすることができる。
　以上説明したように、実施の形態７によれば、予めエリア３０が形成されていない場合であっても、自動的にエリア３０を形成することができる。エリア３０を形成した後は、実施の形態１～６と同様に、複数の固定装置２３の位置情報を含む報知情報を移動端末１０に送信することができる。このためスレーブ装置２２として機能する固定装置２３は、位置情報を移動端末１０に通知しなくてもよいため、全ての固定装置２３が報知信号を送信する場合よりも、報知信号送信時間２００を短縮することができる。したがって、移動端末１０で位置推定を行う場合に、固定装置２３の台数を増やしても、位置推定頻度を維持して位置推定精度を保つことが可能になる。
　図１７は、実施の形態１～６にかかるマスタ装置２１、スレーブ装置２２、移動端末１０、基地局５０、小型基地局５１、および移動局１１の機能を実現するための専用のハードウェアを示す図である。マスタ装置２１、スレーブ装置２２、移動端末１０、基地局５０、小型基地局５１、および移動局１１の各機能は、例えば、専用のハードウェアである処理回路９０により実現することができる。処理回路９０は、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である。
　図１８は、実施の形態１～６にかかるマスタ装置２１、スレーブ装置２２、移動端末１０、基地局５０、小型基地局５１、および移動局１１の機能を実現するための制御回路９１を示す図である。制御回路９１は、プロセッサ９２と、メモリ９３とを有する。
　プロセッサ９２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）であり、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などとも呼ばれる。メモリ９３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、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）などである。
　制御回路９１がマスタ装置２１、スレーブ装置２２、移動端末１０、基地局５０、小型基地局５１、および移動局１１の機能を実現する場合、プロセッサ９２がメモリ９３に記憶された、各構成要素の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。このプログラムは、記憶媒体に記憶された状態で提供されてもよいし、インターネットなどの通信路を介して提供されてもよい。また、メモリ９３は、プロセッサ９２が実行する各処理における一時メモリとしても使用される。
　なお、マスタ装置２１、スレーブ装置２２、移動端末１０、基地局５０、小型基地局５１、および移動局１１の機能は、専用のハードウェアである処理回路９０と、ＣＰＵを用いた制御回路９１とを組み合わせて実現することもできる。
　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。
　１～７　位置推定システム、１０　移動端末、１１　移動局、２０　統制端末、２１，２１－ａ～２１－ｃ　マスタ装置、２２，２２－ａ～２２－ｉ　スレーブ装置、２３，２３－ａ～２３－ｌ　固定装置、２５　エリア形成端末、３０，３０－ａ～３０－ｊ　エリア、３１，３１－ａ～３１－ｃ　報知信号、４０，４０－ａ～４０－ｃ　拡張エリア、５０　基地局、５１　小型基地局、９０　処理回路、９１　制御回路、９２　プロセッサ、９３　メモリ、１０１，１１１，２１１，５０１　通信部、１０２，１１２，２１２，５０２　送信信号生成部、１０３，１１３，２１３，５０３　受信処理部、１０４，１１４　位置推定部、１０５，１１５　報知情報処理部、１０６　固定装置選択部、１０７，２１６　ユーザデータ処理部、１０８，１１８，２１７，５０７　データ多重部、１１０　基地局通信部、１１６　小型基地局選択部、１１７，５０６　データ処理部、１１９　基地局信号受信処理部、２００　報知信号送信時間、２０１　位置推定実施時間、２１４，２３４，５０４　エリア情報記憶部、２１５，２３５，２４５，５０５　報知情報生成部、２４８　送信制御部。

Claims (13)

  1. 　複数のエリアのいずれかに所属する固定装置であって、
    　所属する前記エリア内に設置された複数の固定装置の位置情報を含む報知情報を生成する報知情報生成部と、
    　前記報知情報を含む報知信号を、他のエリアから送信される前記報知信号と異なるタイミングで、前記報知情報に基づいて位置を推定する移動装置に送信する通信部と、
    　を備えることを特徴とする固定装置。
  2. 　前記エリア内に設置された複数の固定装置のうち前記エリアを代表して前記報知情報を生成するマスタ装置を示す装置識別子を含むエリア情報を記憶するエリア情報記憶部、
    　をさらに備え、
    　前記報知情報生成部は、前記エリア情報に基づいて前記マスタ装置であると判断した場合には前記報知情報を生成し、前記エリア情報に基づいて前記マスタ装置以外の前記固定装置であるスレーブ装置であると判断した場合には前記報知情報を生成しないことを特徴とする請求項１に記載の固定装置。
  3. 　前記マスタ装置は、前記報知情報を予め定められた回数送信する毎に、前記エリア情報に含まれる前記装置識別子を変更することを特徴とする請求項２に記載の固定装置。
  4. 　前記マスタ装置は、前記移動装置の位置情報に基づいて、前記エリア情報に含まれる前記装置識別子を変更することを特徴とする請求項２に記載の固定装置。
  5. 　前記報知信号を送信する頻度よりも低い頻度で、前記エリア情報に基づいて前記スレーブ装置であると判断した場合であっても、前記報知情報生成部に、１つの前記装置識別子と１つの前記位置情報とを含む個別報知情報を生成させる送信制御部、
    　をさらに備えることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の固定装置。
  6. 　地上に固定された複数の固定装置と、
    　移動装置と、
    　を備え、
    　複数の前記固定装置のそれぞれは複数のエリアのいずれかに所属しており、
    　前記複数のエリアのそれぞれを代表して前記報知情報を送信するマスタ装置は、請求項１に記載の固定装置であり、前記マスタ装置以外の固定装置であるスレーブ装置は前記報知情報を送信しないことを特徴とする位置推定システム。
  7. 　複数の前記エリアは拡張エリアを形成しており、
    　前記固定装置および前記移動装置は、前記拡張エリア毎に異なるプリアンブルを使用することを特徴とする請求項６に記載の位置推定システム。
  8. 　前記マスタ装置は基地局であり、
    　前記スレーブ装置は、前記基地局よりも狭い通信範囲で超広帯域信号を使用して通信する小型基地局であり、
    　前記移動装置は、前記小型基地局と前記超広帯域信号を使用して通信する移動局であり、
    　前記基地局は、複数の前記小型基地局の装置識別子および位置情報を含む報知情報を生成し、
    　前記移動局は、複数の前記小型基地局の中から選択した前記小型基地局との測距結果を用いて、当該移動局の位置を推定することを特徴とする請求項６または７に記載の位置推定システム。
  9. 　複数の前記固定装置のうちの１台を統制端末とし、
    　前記統制端末は、通信可能な複数の前記固定装置同士の距離を測定させ、通信可能な複数の前記固定装置の位置および台数を示す固定装置情報を生成し、
    　前記統制端末の指示に応じて前記固定装置情報に基づいて前記エリアを形成することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の位置推定システム。
  10. 　前記統制端末は、前記固定装置情報が示す前記固定装置の台数に基づいて、１つのエリアに所属する前記固定装置の数であるエリア内装置数を決定し、前記エリア内装置数の前記固定装置を前記統制端末から近い順に選択して前記エリアを形成し、形成した前記エリア外の前記固定装置の中から１台のエリア形成端末を選択し、
    　前記エリア形成端末は、未だエリアを形成していない前記固定装置の中から、前記エリア内装置数の前記固定装置を前記エリア形成端末から近い順に選択して新たなエリアを形成し、未だ前記エリアを形成していない前記固定装置の中から新たな前記エリア形成端末を選択し、
    　エリアを形成していない前記固定装置がなくなるまで前記エリア形成端末の選択と新たなエリアの形成とを繰り返すことを特徴とする請求項９に記載の位置推定システム。
  11. 　複数のエリアのいずれかに所属する固定装置を制御する制御回路であって、
    　所属する前記エリア内に設置された複数の固定装置の位置情報を含む報知情報を生成するステップと、
    　前記報知情報を含む報知信号を、他のエリアから送信される前記報知信号と異なるタイミングで、前記報知情報に基づいて位置を推定する移動装置に送信するステップと、
    　を固定装置に実行させることを特徴とする制御回路。
  12. 　複数のエリアのいずれかに所属する固定装置を制御するプログラムを記憶した記憶媒体であって、該プログラムは、
    　所属する前記エリア内に設置された複数の固定装置の位置情報を含む報知情報を生成するステップと、
    　前記報知情報を含む報知信号を、他のエリアから送信される前記報知信号と異なるタイミングで、前記報知情報に基づいて位置を推定する移動装置に送信するステップと、
    　を固定装置に実行させることを特徴とする記憶媒体。
  13. 　複数のエリアのいずれかに所属する複数の固定装置のうち前記エリアを代表するマスタ装置が、所属する前記エリア内に設置された複数の前記固定装置の位置情報を含む報知情報を生成するステップと、
    　前記マスタ装置が、移動装置に、所属する前記エリアを代表して、前記報知情報を含む報知信号を、他のエリアから送信される前記報知信号と異なるタイミングで送信するステップと、
    　前記移動装置が、前記報知情報を含む信号を受信するステップと、
    　前記移動装置が、前記報知情報に基づいて、複数の前記固定装置の中から位置推定に使用する前記固定装置を選択するステップと、
    　前記移動装置が、選択した前記固定装置との距離を測定するステップと、
    　前記移動装置が、距離の測定結果と前記報知情報に含まれる前記位置情報とを用いて、当該移動装置の位置を推定するステップと、
    　を含むことを特徴とする位置推定方法。
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