JP2003230174A

JP2003230174A - 位置検出方法

Info

Publication number: JP2003230174A
Application number: JP2003036860A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Suwa; 敬祐諏訪; Akinori Shibuya; 昭範渋谷
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2003-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は屋内や屋外に設置される移動通信シ
ステムを利用して人物や移動体の位置の検出が可能な位
置検出方法を提供するものであり、位置検出精度の改善
を目的とする。【解決手段】３つの無線標識を基地局の通信可能ゾー
ン内に配置しもう１つの無線標識を３角形の重心位置に
配置し、移動局近傍の検出装置により各無線標識の電波
の受信レベルを検出し受信レベルが最大の第１の無線標
識と、３角形の重心位置の第２の無線標識と、第１の無
線標識の電波が受信される第１の領域と、第２の無線標
識の電波が受信される第２の領域とを識別し、第１の領
域と第２の領域の重なる部分を第３の領域とし、それを
分割した第４の領域及び第５の領域を識別し、第１の無
線標識からの電波と第２の無線標識からの電波との受信
レベルの大小関係に応じて第４の領域，第５の領域の一
方を選択し、選択された領域に基づき移動局の位置を検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋内、屋外などを
サービスエリアとする移動通信システムを利用して、移
動体や人間などの位置を検出する位置検出方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、建物の屋内において、人物の位
置を監視するために、従来より、次に説明するような装
置が用いられている。すなわち、屋内の各部屋に、それ
ぞれ、無線受信機が設置される。また、建物の内部を移
動する人間が所持するカードのそれぞれに、電波発信機
が搭載される。

【０００３】カードを所持する人物が、部屋の内部に存
在する場合には、カードから発信される電波を、部屋に
設置された無線受信機が検出する。各部屋の無線受信機
は、パーソナルコンピュータなどの監視制御装置に、有
線で接続される。従って、監視制御装置は、何れの部屋
の無線受信機がカードからの電波を検出したかを識別で
きる。カードからの電波に含まれる識別符号によって、
人物が特定される。つまり、監視対象の人物が、どの部
屋に存在するかを、常時監視できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の位置検出システ
ムでは、カードからの電波を受信する無線受信機を全て
の部屋に設置しなければならない。しかも、多数の無線
受信機を監視制御装置に接続するために、多数の配線を
屋内に設置する必要があるので、位置検出システムの設
置作業がたいへんである。

【０００５】また、従来の位置検出システムでは、検出
対象の人物が、特定の部屋の中にいることは検出できて
も、部屋の中のどの位置にいるのかを識別できない。更
に、検出対象の人物が、それ自身の位置を知ることはで
きない。本発明は、屋内や屋外に設置される移動通信シ
ステムを利用して、人物や移動体の位置の検出が可能な
位置検出方法を提供するものであり、位置検出精度の改
善を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の位置検出方法
は、それぞれが所定の無線信号を発信する４つの無線標
識を利用し、前記無線標識の３つを、移動局と通信可能
な無線基地局の通信可能ゾーン内の互いに離れた位置に
配置し、もう１つの無線標識を前記３つの無線標識のそ
れぞれの設置位置を３つの頂点とする３角形の重心位置
に配置し、前記移動局の近傍に配置される標識信号検出
装置を用いて前記４つの無線標識からの電波のそれぞれ
の受信レベルを検出し、前記３角形の頂点に配置された
３つの無線標識のうち、検出された受信レベルが最大の
第１の無線標識を識別し、前記４つの無線標識のうち、
前記３角形の重心位置に配置された第２の無線標識を識
別し、前記第１の無線標識からの電波が所定の条件で受
信される範囲を示す第１の領域を識別し、前記第２の無
線標識からの電波が所定の条件で受信される範囲を示す
第２の領域を識別し、前記第１の領域と第２の領域の重
なる部分を第３の領域として識別し、前記第３の領域を
分割して得られる２つの領域を、第４の領域及び第５の
領域として識別し、前記第１の無線標識からの電波の受
信レベルと、前記第２の無線標識からの電波の受信レベ
ルとの大小関係に応じて、前記第４の領域及び第５の領
域の何れか一方を選択し、選択された第４の領域又は第
５の領域に基づいて、前記移動局の位置を検出すること
を特徴とする。

【０００７】この方法では、移動局の存在する領域を、
比較的簡単な処理によって、徐々に特定することができ
る。また、高い精度で位置検出できる。請求項２は、請
求項１記載の位置検出方法において、前記第３の領域を
前記第４の領域及び第５の領域に分割するときには、前
記第１の領域の輪郭線と第２の領域の輪郭線との２つの
交点を通る線分を境界として、前記第３の領域を２分割
することを特徴とする。

【０００８】請求項３は、請求項１記載の位置検出方法
において、前記無線標識からの無線信号の発信を間欠的
に実施し、前記無線信号に前記無線標識の識別符号を含
めることを特徴とする。複数の無線標識について、同一
の無線周波数を利用できる。従って標識信号検出装置の
構成を簡略化できる。複数の無線標識は、識別符号によ
って、互いに区別される。また、間欠的な送受信を行う
ので、送信機及び受信機の省電力化に非常に有効であ
る。

【０００９】請求項４は、請求項１記載の位置検出方法
において、前記無線標識のそれぞれが、互いに離れた位
置に配置された複数の送信アンテナを交互に利用して無
線信号を送信し、前記標識信号検出装置が、互いに離れ
た位置に配置された複数の受信アンテナを交互に利用し
て、前記無線標識からの電波を検出することを特徴とす
る。

【００１０】送信アンテナと受信アンテナの双方につい
て、空間ダイバーシチを実施するので、検出される受信
レベルの信頼性が高まる。すなわち、フェージングによ
る測定誤差が低減される。複数のアンテナは時分割で利
用される。請求項５は、請求項１記載の位置検出方法に
おいて、複数の無線標識からの電波の受信レベルの大小
関係を識別する際に、同一の無線標識について互いに異
なる時点で検出された複数の受信レベルの値を重み付け
し平均化して得られる値を識別することを特徴とする。

【００１１】例えば、一定の時間周期で受信レベルをサ
ンプリングし、最後にサンプリングされた最新の受信レ
ベルの値と、所定時刻前にサンプリングされた受信レベ
ルの値とを、所定の条件で重み付け処理して、最終的な
受信レベルを求める。これにより、受信レベルの信頼性
が高まる。すなわち、システムにおける受信レベル測定
誤差を極めて小さくすることが可能である。

【００１２】請求項６は、請求項１記載の位置検出方法
において、複数の無線標識からの電波の受信レベルの大
小関係を識別する際に、互いに異なる時点で検出された
受信レベルの比較を複数回実施して、複数種類の比較結
果が得られた場合には、同一の比較結果が得られた回数
が最大の比較結果を最終的に採用することを特徴とす
る。

【００１３】例えば、位置検出送信機からの電波を多数
回受信し、受信する度に受信レベルの大小関係を判定
し、判定結果が受信回数の半数以上となる判定結果を採
用して、位置検出を行なう。すなわち、システムにおけ
る受信レベル判定誤差を極めて小さくすることが可能で
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明を実
施する位置検出システムの構成と動作を、図１〜図２１
に示す。

【００１５】図１は、位置検出システムの主要部の基本
構成を示すブロック図である。図２は、図１のシステム
の制御上の階層区分を示すブロック図である。図３は、
使用する位置検出用送信機の数が３の場合のそれらの配
置と無線ゾーンの位置関係を示す平面図である。図４
は、使用する位置検出用送信機の数が４の場合のそれら
の配置と無線ゾーンの位置関係を示す平面図である。図
５は、位置検出用送信機５０１の構成を示すブロック図
である。図６は、位置検出用受信機６００の構成を示す
ブロック図である。

【００１６】図７は、ノートパソコン１０２の機能上の
構成を示すブロック図である。図８は、クライアント３
１０の機能上の構成を示すブロック図である。図９は、
移動局１０１の構成を示すブロック図である。図１０
は、基地局２０１の構成を示すブロック図である。図１
１は、移動局の基地局への割り当てのための制御を示す
ブロック図である。図１２は、位置検出用送信機の送信
タイミングの例を示すタイムチャートである。図１３
は、位置検出用送信機の送信タイミングの例を示すタイ
ムチャートである。図１４は、位置検出用受信機の受信
レベル検出タイミングを示すタイムチャートである。

【００１７】図１５は、位置検出用送信機からの信号を
レベル補正するための処理の内容を示すフローチャート
である。図１６は、レベル補正前と補正後の受信レベル
の変化を示すグラフである。図１７は、第１の実施の形
態の位置検出処理を示すフローチャートである。図１８
は、３つの位置検出用送信機の位置と処理対象の位置及
び領域を示す平面図である。図１９は、３つの位置検出
用送信機の位置と処理対象の位置及び領域を示す平面図
である。

【００１８】図２０は、３つの位置検出用送信機の位置
と処理対象の位置及び領域を示す平面図である。図２１
は、４つの位置検出用送信機の位置と処理対象の位置及
び領域を示す平面図である。図１は、屋内の１つの部屋
について位置を検出するためのシステムの構成を示して
いる。図１を参照すると、所定の無線信号を発信する送
信専用の位置検出用送信機５０１，５０２，５０３及び
５０４が設けてある。

【００１９】位置検出用送信機５０１〜５０４は、室内
の天井、壁等に設置される。無線ゾーン５１１，５１
２，５１３及び５１４は、それぞれ、位置検出用送信機
５０１，５０２，５０３及び５０４によって形成され
る。室内の天井には、通信に用いられる基地局２０１が
設置されている。基地局２０１は無線ゾーン２０２を形
成する。位置検出用送信機の無線ゾーン５１１，５１
２，５１３及び５１４は、全て、基地局２０１の無線ゾ
ーン２０２に含まれている。

【００２０】この例では、基地局２０１と通信可能な移
動局１０１が、室内に配置されている。また、室内に配
置されたノートパソコン１０２には、移動局１０１及び
位置検出用受信機６００が接続されている。位置検出用
受信機６００は、受信専用機であり、位置検出用送信機
５０１〜５０４から発信される電波を受信する。位置検
出用送信機５０１〜５０４から発信される信号には、各
位置検出用送信機に予め割り当てられた識別符号と設置
地点のｘ‐ｙ座標の位置情報が含まれている。

【００２１】また、位置検出用受信機６００は、位置検
出用送信機５０１〜５０４から発信される電波を受信し
て、それぞれの電波の受信レベルを測定する。そして、
各位置検出用送信機について、識別符号，受信レベル及
び設置地点の位置情報が、位置検出用受信機６００から
ノートパソコン１０２に出力される。ノートパソコン１
０２は、位置検出用受信機６００から入力される各位置
検出用送信機の識別符号，受信レベル及び設置地点の位
置情報を、移動局１０１を介して、基地局２０１に電波
で送信する。

【００２２】基地局２０１は、回線制御局３００と接続
されている。図１には、１つの基地局２０１のみを示し
てあるが、実際には多数の基地局が、回線制御局３００
に接続されている。回線制御局３００は、図１１に示す
ような制御を行う。すなわち、移動局１０１がどの基地
局と通信を行なっているかを識別し、更に、各基地局で
検出される移動局１０１からの電波の受信レベルを比較
して、最も受信レベルの高い基地局に、移動局１０１の
位置登録を行なう。

【００２３】回線制御局３００は、クライアントコンピ
ュータ３１０を介して、データベース３２０及び電気通
信網４００と接続されている。ノートパソコン１０２
は、位置検出用受信機６００から入力される各位置検出
用送信機の識別符号，受信レベル及び設置地点の位置情
報に基づいて、移動局１０１の現在位置を演算し、地図
とともに移動局１０１の位置を表示する。

【００２４】ノートパソコン１０２が検出した移動局１
０１の位置情報は、移動局１０１，基地局２０１及び回
線制御局３００を介して、クライアントコンピュータ３
１０に転送される。クライアントコンピュータ３１０
は、転送された移動局１０１の位置情報を、基地局２０
１の位置情報とともに、データベース３２０上に登録す
る。

【００２５】移動局１０１の位置に関する演算処理をノ
ートパソコン１０２が行わない場合には、その演算処理
を、クライアントコンピュータ３１０が実行する。すな
わち、クライアントコンピュータ３１０は、ノートパソ
コン１０２から転送される各位置検出用送信機の識別符
号，受信レベル及び設置地点の位置情報に基づいて、移
動局１０１の現在位置を演算する。

【００２６】また、クライアントコンピュータ３１０が
移動局１０１の位置を演算する場合には、クライアント
コンピュータ３１０が検出した移動局１０１の位置情報
が、回線制御局３００及び基地局２０１を介して、移動
局１０１に転送される。検出した移動局１０１の位置の
情報は、データベース３２０に登録される。

【００２７】また、クライアントコンピュータ３１０上
には、地図と移動局１０１の位置が表示される。データ
ベース３２０に登録された位置検出結果は、必要に応じ
て、クライアントコンピュータ３１０がデータベース３
２０にアクセスすることにより、読み出して、表示する
ことが可能である。この例では、位置検出システムの制
御系が、図２に示すように、階層別に区分されている。

【００２８】図２を参照すると、レイヤ１の第１制御系
１０は、情報を取得するための階層であり、位置検出用
送信機に対する受信レベルの測定，識別符号の検出及び
送信機位置情報の取得を実施する。レイヤ２の第２制御
系２０は、情報転送及び処理のための階層であり、移動
局の位置検出，検出情報の転送及び位置情報の表示を実
施する。レイヤ３の第３制御系３０は、情報の蓄積及び
管理をするための階層であり、位置検出情報の管理と移
動局位置の追跡を実施する。

【００２９】すなわち、位置検出用受信機６００で位置
検出用送信機５０１〜５０４からの識別符号、設置位置
のｘ‐ｙ座標を受信するとともに、受信レベルを測定
し、ノートパソコン１０２で位置検出を行う。位置検出
結果の情報は、移動局１０１から基地局２０１を経てク
ライアントコンピュータ３１０に転送される。更に、位
置のデータをデータベース３２０に蓄積し、位置検出情
報の管理を行なう。データベース３２０の位置検出情報
の更新を行なうことにより、移動局１０１の位置追跡を
行なう。

【００３０】図３に、３つの位置検出用送信機５１０
Ａ，５１０Ｂ及び５１０Ｃを用いて位置検出をする場合
の、無線ゾーンＺＡ，ＺＢ及びＺＣの配置を示す。３つ
の位置検出用送信機５１０Ａ，５１０Ｂ及び５１０Ｃの
配置点を互いに結ぶことにより、三角形が形成される。
部屋の平面形状が正方形である場合には、正方形の１辺
の二等分線上に１局を配置し、他の２局を、正三角形が
形成される位置に配置する。

【００３１】また、部屋の形状が長方形である場合に
は、長方形の１辺の二等分線上に１局を配置し、他の２
局を、二等辺三角形が形成される位置に配置する。位置
検出用送信機５１０Ａ，５１０Ｂ及び５１０Ｃにより、
無線ゾーンＺＡ，ＺＢ及びＺＣが形成され、これらの無
線ゾーンにより室内全体が覆われる。一般に、位置検出
用送信機を３局用いて、正三角形の無線ゾーンを規則的
に配置すると、一定面積を隙間なく覆うことができる。
図３のように部屋が長方形の場合、正三角形の配置で位
置検出を行っても良い。

【００３２】図４に、４つの位置検出用送信機５１０
Ａ，５１０Ｂ，５１０Ｃ及び５１０Ｄを用いて位置検出
をする場合の、無線ゾーンＺＡ，ＺＢ，ＺＣ及びＺＤの
配置を示す。４つの位置検出用送信機５１０Ａ，５１０
Ｂ，５１０Ｃ及び５１０Ｄの配置点を互いに結ぶことに
より、四角形が形成される。部屋の平面形状が正方形で
ある場合には、４つの位置検出用送信機５１０Ａ，５１
０Ｂ，５１０Ｃ及び５１０Ｄを正方形に配置し、長方形
の場合には、長方形となるように配置する。

【００３３】位置検出用送信機５１０Ａ，５１０Ｂ，５
１０Ｃ及び５１０Ｄにより、無線ゾーンＺＡ，ＺＢ，Ｚ
Ｃ及びＺＤが形成される。これらの無線ゾーンにより、
室内を覆うものとする。位置検出用送信機５０１の構成
を図５に示す。図５を参照すると、位置検出用送信機５
０１は、記憶ユニット５２１，変調回路５２４，高周波
回路５２５，タイミング制御回路５２６，アンテナ切替
器５２７，アンテナ５２８，５２９及び電源ユニット５
３０を備えている。

【００３４】記憶ユニット５２１には、予め定められた
位置検出用送信機５０１の識別符号データ５２２と、位
置検出用送信機５０１の設置位置のｘ‐ｙ座標を示す位
置座標データ５２３が記憶してある。記憶ユニット５２
１から読み出される識別符号データ５２２及び位置座標
データ５２３は、変調回路５２４で変調され、高周波回
路５２５で高周波信号に変換され、アンテナ切替器５２
７を介して、アンテナ５２８又は５２９から電波として
発信される。

【００３５】アンテナ５２８，５２９は、互いに空間的
に一定の距離離して設置してある。２つのアンテナ５２
８，５２９を使うことにより、送信において、アンテナ
の空間ダイバーシチが実現する。同じ情報を、最初はア
ンテナ５２８から送信し、次にアンテナ５２９から送信
する。使用するアンテナの切替は、タイミング制御回路
５２６によって、周期的に実行される。

【００３６】なお、位置検出用受信機６００において
は、受信レベルの最も高い方の情報を選択する。位置検
出用送信機５０１の電力は、電源ユニット５３０から供
給される。電源ユニット５３０は、商用電源、又は内蔵
された太陽電池から電力を供給する。他の位置検出用送
信機５０２，５０３，５０４の構成は、記憶ユニット５
２１の記憶データを除き、位置検出用送信機５０１と同
一である。

【００３７】位置検出用受信機６００の構成を、図６に
示す。図６を参照すると、位置検出用受信機６００は、
アンテナ６２１，６２２，高周波回路６２３，６２４，
受信レベル検出回路６２５，６２６，復調回路６２７，
６２８，制御ユニット６２９及びインタフェース回路６
３０を備えている。位置検出用受信機６００は、空間ダ
イバーシチ受信を行なうために、複数のアンテナ６２
１，６２２を有する。位置検出用送信機５０１からの電
波は、アンテナ６２１及び６２２で受信され、高周波回
路６２３，６２４で低周波信号に変換され、復調回路６
２７，６２８で復調される。

【００３８】従って、位置検出用送信機５０１から送ら
れる識別符号及び位置情報が、復調回路６２７，６２８
から出力され、これらの信号は、制御ユニット６２９に
印加される。

【００３９】また、高周波回路６２３，６２４のもう一
方の出カは、受信レベル検出回路６２５，６２６に入力
される。受信レベル検出回路６２５，６２６は、各位置
検出用送信機５０１，５０２，５０３からの電波の受信
レベルを測定する。測定した受信レベルは、ディジタル
信号として、制御ユニット６２９に入力される。制御ユ
ニット６２９はマイクロコンピュータを内蔵している。
制御ユニット６２９は、アンテナ６２１で受信された信
号と、アンテナ６２２で受信された信号のうち、受信レ
ベルの高い方の信号を選択し、選択された信号に含まれ
る位置検出用送信機５０１〜５０４の識別符号及び位置
情報と、検出した受信レベルの情報を、インタフェース
回路６３０を介して、ノートパソコン１０２に出力す
る。

【００４０】上記のように、送信ダイバーシチ、受信ダ
イバーシチの適用により、受信レベル測定誤差は大幅に
低減される（文献：羽深龍二：”２ブランチ選択ダイバ
ーシチを用いた陸上移動通信における平均受信電力の統
計的推定誤差”、信学論（Ｂ），67-B,2,pp.218−219
（昭59-02））。ノートパソコン１０２の構成は、一般
的なコンピュータと同様である。位置検出システムのた
めのノートパソコン１０２の機能上の構成は、図７に示
す通りである。

【００４１】位置検出部１５１では、位置検出用受信機
６００から入力される位置検出用送信機５０１，５０
２，５０３の識別符号，位置検出用送信機５０１，５０
２，５０３の設置位置を示すｘ‐ｙ座標及び受信レベル
情報に基づいて、移動局１０１の位置を検出する。ま
た、位置検出部１５１は、位置検出用受信機６００から
入力される位置検出用送信機５０１〜５０４の識別符
号，位置検出用送信機５０１〜５０４の設置位置を示す
ｘ‐ｙ座標及び受信レベル情報を、移動局１０１，基地
局２０１及び回線制御局３００を介してクライアントコ
ンピュータ３１０に転送する。位置検出部１５１が検出
した移動局１０１の位置情報も、クライアントコンピュ
ータ３１０に転送される。

【００４２】地図データ記憶部１５２には、地図情報が
保持されている。表示部１５３には、地図データ記憶部
１５２に保持された地図情報と位置検出部１５１が検出
した移動局１０１の位置に基づいて地図が表示され、移
動局１０１の位置が地図上に表示される。クライアント
コンピュータ３１０の構成は、一般的なコンピュータと
同様である。位置検出システムのためのクライアントコ
ンピュータ３１０の機能上の構成は、図８に示す通りで
ある。

【００４３】図８において、位置検出部３５１は、位置
検出用受信機６００から出力される位置検出用送信機５
０１〜５０４の識別符号，位置検出用送信機５０１〜５
０４の設置位置を示すｘ‐ｙ座標及び受信レベル情報に
基づいて、移動局１０１の位置を検出する。移動局１０
１の位置を検出するための機能を、移動局１０１自身が
有する場合には、移動局１０１の位置情報も位置検出部
３５１に入力されるので、その場合には、位置検出部３
５１は位置検出を省略し、入力された位置情報を、その
まま出力する。

【００４４】データベース制御部３５２は、位置検出部
３５１が検出した移動局１０１の位置情報をデータベー
ス３２０に登録する。また、データベース制御部３５２
は、必要に応じて、データベース３２０に登録された情
報を読み出す。表示部３５４は、位置検出部３５１から
出力される移動局１０１の位置情報に基づいて、その位
置の近傍の地図データを地図データ記憶部３５３から読
み出し、地図を表示する。また、検出された移動局１０
１の位置も表示する。更に、必要に応じて、データベー
ス３２０に登録された過去の位置データを、データベー
ス制御部３５２を介して読み出し、表示する。

【００４５】図９に示すように、移動局１０１は、アン
テナ１１１，高周波回路１１２，変復調回路１１３，通
信情報処理回路１１４，コーデック１１５，スピーカ１
１６，マイク１１７，制御ユニット１１８，記憶回路１
１９及びインタフェース回路１２０を備えている。イン
タフェース回路１２０には、ノートパソコン１０２が接
続される。

【００４６】例えば、基地局２０１から送信された信号
は、アンテナ１１１で受信され、高周波回路１１２で低
周波信号に変換され、変復調回路１１３で復調され、通
信情報処理回路１１４で復号される。移動局１０１の受
信信号のうち、通信チャネルに含まれる音声情報はコー
デック１１５によりＤ／Ａ変換されて、アナログ信号と
してスピーカ１１６から出力される。また、移動局１０
１の受信信号のうち、制御チャネルに含まれる各種デー
タは、通信情報処理回路１１４から制御ユニット１１８
に入力される。

【００４７】制御ユニット１１８は、マイクロコンピュ
ータを内蔵した装置であり、様々な制御を実施する。制
御ユニット１１８に入力されたデータは、記憶回路１１
９に記憶され、必要に応じて読み出される。マイク１１
７から入力される音声信号は、コーデック１１５でＡ／
Ｄ変換され、ディジタル信号として通信情報処理回路１
１４に印加される。このディジタル信号は、通信チャネ
ルの信号として符号化されて、通信情報処理回路１１４
から出力される。通信情報処理回路１１４が出力する信
号は、変復調回路１１３で変調され、高周波回路１１２
で高周波信号に変換され、アンテナ１１１から電波とし
て送信される。送信する信号の制御チャネルには、制御
ユニット１１８から出力されるデータ（例えば移動局識
別符号）が含まれる。

【００４８】図１０に示すように、基地局２０１には、
アンテナ２１１，高周波回路２１２，変復調回路２１
３，通信情報処理回路２１４，コーデック２１５，受信
レベル検出回路２１６，制御ユニット２１７，記憶回路
２１８が備わっている。例えば移動局１０１から送信さ
れた信号は、アンテナ２１１で受信され、高周波回路２
１２で低周波信号に変換され、変復調回路２１３で復調
され、通信情報処理回路２１４で復号される。

【００４９】基地局２１０の受信信号のうち、通信チャ
ネルに含まれる音声情報はコーデック２１５によりＤ／
Ａ変換されて、アナログ信号として図示しないスピーカ
から出力される。また、基地局２１０の受信信号のう
ち、制御チャネルに含まれる各種データは、通信情報処
理回路２１４から制御ユニット２１７に入力される。ま
た、高周波回路２１２の一方の出力は、受信レベル検出
回路２１６に入力される。受信レベル検出回路２１６
は、高周波回路２１２の出力レベル、即ち受信電波の強
度に比例する受信レベルを、ディジタル信号として制御
ユニット２１７に出力する。受信レベル検出回路２１６
が検出する受信レベルは、信号の制御チャネル及び通信
チャネルの何れか一方の成分である。

【００５０】制御ユニット２１７は、マイクロコンピュ
ータを内蔵した装置であり、様々な制御を実施する。制
御ユニット２１７に入力されたデータは、記憶回路２１
８に記憶され、必要に応じて読み出される。受信レベル
検出回路２１６が受信レベルを測定するときには、それ
と同時に、受信した信号の制御チャネルに含まれる移動
局識別符号が、制御ユニット２１７によって検出され
る。受信レベルとそれに対応する移動局識別符号は、一
対のデータとして、記憶回路２１８に記憶される。

【００５１】位置検出用送信機（図１の５０１〜５０４
に相当）の送信タイミングの例を、図１２に示す。この
例では、図１２に示すように、各送信機Ａ，Ｂ，Ｃか
ら、一定の時間間隔Ｔ毎にバースト信号を間欠的に送信
する。つまり、複数の位置検出用送信機５０１〜５０４
からのバースト信号が重ならないように時間差を設けて
送信する。

【００５２】但し、複数の位置検出用送信機５０１〜５
０４が出力するバースト信号は互いに同期していないの
で、実際には、複数のバースト信号が重なって干渉する
場合がある。そこで、干渉の有無を識別するために、位
置検出用送信機５０１〜５０４は、それぞれが送信する
信号にユニークワードを含める。位置検出用受信機６０
０において、ユニークワードが検出できない場合には、
干渉が生じていると見なし、その信号を無視する。

【００５３】位置検出用送信機（図１の５０１〜５０４
に相当）のバースト信号の構成を、図１３に示す。図１
３の（ａ）は、ノートパソコン１０２またはクライアン
トコンピュータ３１０に位置検出用送信機５０１〜５０
４のｘ‐ｙ座標のデータを保有しない場合であり、位置
検出用送信機識別符号と、位置検出用送信機設置地点ｘ
座標及びｙ座標の情報を送信する。送信ダイバーシチの
場合は、同一の位置検出用送信機識別符号と、位置検出
用送信機設置地点ｘ座標及びｙ座標の情報を、アンテナ
１とアンテナ２（図５の５２８，５２９に相当）を用い
て送信する。

【００５４】ノートパソコン１０２又はクライアントコ
ンピュータ３１０が位置検出用送信機のｘ‐ｙ座標のデ
ータを保有する場合には、図１３の（ｂ）のように、位
置検出用送信機識別符号のみを、アンテナ１とアンテナ
２を用いて送信する。受信電波のフェージングによるレ
ベル変化の影響を軽減するために、受信レベルを識別す
る前に、受信レベルを平均化するのが望ましい。位置検
出用送信機から送信される電波の平均受信レベルを求め
る方法を、図１４に示す。

【００５５】この例では、時間Ｔ毎にサンプリングして
得られる複数のバースト信号を、図１４の（１），
（２），（３）のいずれかで平均化して、平均受信レベ
ルを求める。図１４の（１）は、単純平均の式である。
図１４の（２）は、特定の受信レベルと前のタイミング
の受信レベルとの差を用いて重み付けして平均化する式
である。また、図１４の（３）は、特定の受信レベルと
前のタイミングの受信レベルとの差の２乗の値で重み付
けして平均化する式である。

【００５６】一般に、フェージング下における受信レベ
ル測定では、フェージング周波数が小さいほど、受信レ
ベル測定誤差は大きくなる（文献：羽深龍二：”２ブラ
ンチ選択ダイバーシチを用いた陸上移動通信における平
均受信電力の統計的推定誤差”，信学論（Ｂ），67-B,
2,pp.218-219（昭59-02））。

【００５７】従って、上記重み付処理により、通信端末
が静止に近い状態（Ｅ(i)-Ｅ(i‐1)０）での受信レベル
の処理データ数を削減する。移動時は、フェージング速
度が速いので、測定誤差の少ない多くのデータを平均化
することにより、位置検出におけるレベル検出精度の向
上を図ることができる。ところで、複数の位置検出用送
信機５０１〜５０４の送信出力が同一であっても、アン
テナの指向特性により、各位置検出用送信機５０１〜５
０４からの距離が等しい受信点において検出される受信
レベルは、位置検出用送信機毎に異なる場合がある。

【００５８】そこで、この例では、位置検出を実施する
前に、予め、図１５に示すような手順で、レベル補正を
実施する。この処理においては、図３，図４に示すよう
な複数の位置検出用送信機の配置状態において、各位置
検出用送信機５０１〜５０４からの距離が等しい点（三
角形または四角形の重心）で、受信レベルが等しくなる
ようにレベル補正する。

【００５９】図１５の最初のステップＳ１１では、隣接
する複数の位置検出用送信機５０１〜５０４をグループ
化し、そのグループの複数の位置検出用送信機５０１〜
５０４からなる多角形の重心位置を求める。ステップＳ
１２では、求めた重心位置において、各位置検出用送信
機５０１〜５０４からの電波のそれぞれの受信レベルを
測定する。各々の測定結果を、Ｅ01，Ｅ02，Ｅ03，・・
・，Ｅ0nとする。この測定を実施するときには、人間の
手作業で、位置検出用受信機６００が求めた重心位置に
配置される。

【００６０】ステップＳ１３では、各位置検出用送信機
に対する受信レベルの中で最大の受信レベルＥmaxと、
各位置検出用送信機に対する受信レベルＥ01，Ｅ02，Ｅ
03，・・・，Ｅ0nとの差Ｅ1d，Ｅ２ｄ，・・・，Ｅndを算出す
る。

【００６１】ステップＳ１４では、測定した受信レベル
Ｅc1，Ｅc2，・・・，Ｅcnに、受信レベル差Ｅ1d，Ｅ２
ｄ，・・・，Ｅndを、それぞれ加算する。図１５のレベル
補正によって補正された受信レベルと、補正前の受信レ
ベルの例を、図１６に示す。図１６に示すように、各位
置検出用送信機に対する受信レベルは、位置検出用送信
機間の距離に応じて変動する。

【００６２】補正前の特性においては、位置検出用送信
機１に対する受信レベルの曲線と、位置検出用送信機２
に対する受信レベルの曲線とが交差する点は、送信機間
距離が約２５ｍの付近である。従って、位置検出用送信
機１と位置検出用送信機２の中間の１７ｍ付近で受信レ
ベルを検出する場合には、２つの位置検出用送信機から
検出位置までの距離が同一であるのに、受信レベルに差
が生じる。

【００６３】補正後の特性においては、１番目の位置検
出用送信機に対する受信レベルの曲線と、２番目の位置
検出用送信機に対する受信レベルの曲線とが交差する点
は、送信機間距離が約１７ｍの付近である。従って、１
番目の位置検出用送信機と位２番目の置検出用送信機の
中間の１７ｍ付近で受信レベルを検出する場合には、２
つの位置検出用送信機について、受信レベルに差が生じ
ない。

【００６４】使用する位置検出用送信機の数が３の場合
の位置検出処理の内容を、図１７に示す。この処理は、
ノートパソコン１０２の位置検出部１５１、ならびにク
ライアントコンピュータ３１０の位置検出部３５１で実
行される。最初のステップＳ２１では、図１５に示した
レベル補正を行う。次のステップＳ２２では、１番目の
位置検出用送信機について、受信レベルＥ１の測定と識
別符号の検出を実施する。同様に、ステップＳ２３で
は、２番目の位置検出用送信機について、受信レベルＥ
２の測定と識別符号の検出を実施する。ステップＳ２４
では、３番目の位置検出用送信機について、受信レベル
Ｅ３の測定と識別符号の検出を実施する。

【００６５】ステップＳ２２，Ｓ２３及びＳ２４におい
ては、検出した受信レベルに、図１５のステップＳ１３
で得られるレベル差（Ｅ1d，Ｅ2d，・・・）を加算して、
受信レベルを補正する。次のステップＳ２５では、検出
された受信レベルＥ１、Ｅ２、Ｅ３の大小関係を識別す
る。続くステップＳ２６〜Ｓ３０の処理において、移動
局１０１が存在する領域を特定する。ステップＳ３１で
は、検出された移動局１０１の位置を表示する。

【００６６】ステップＳ２６〜Ｓ３０の内容の詳細につ
いて、具体例を参照しながら、以下に説明する。ここで
は、図１８に示すように、位置検出用送信機１，位置検
出用送信機２及び位置検出用送信機３が配置された点
を、それぞれ、Ａ，Ｂ及びＣとする。また、点Ａ，Ｂ及
びＣの各位置座標を、それぞれ、Ａ(ｘａ，ｙａ)，Ｂ
(ｘｂ，ｙｂ)及びＣ(ｘｃ，ｙｃ)とする。更に、位置検
出用送信機１，位置検出用送信機２及び位置検出用送信
機３の各々の半径ｒの無線ゾーンを、それぞれ、円Ｃ
１，Ｃ２及びＣ３とする。

【００６７】図１７のステップＳ２６では、受信レベル
が最も大きい１つの位置検出用送信機の無線ゾーンを領
域Ｒ１として選択する。図１８の例では、位置検出用送
信機１に対する受信レベルが最も大きいので、円Ｃ１で
囲まれた部分を領域Ｒ１とする。図１８においては、領
域Ｒ１がハッチングで示してある。この段階では、領域
Ｒ１の中に、移動局１０１が存在するものとみなしてい
る。

【００６８】ステップＳ２７では、受信レベルが最も大
きい位置検出用送信機１の設置地点（Ａ）と、２番目に
受信レベルが大きい位置検出用送信機２の設置地点
（Ｂ）を結ぶ線分（ＡＢ）の２等分線（線分ＡＢと直交
する線分）と円Ｃ１との交点Ｅ、Ｆの各座標を求める。
ステップＳ２８では、図１９に示すように、位置検出用
送信機１に対する受信レベルＥ１と、位置検出用送信機
２に対する受信レベルＥ２との大小関係（Ｅ１＞Ｅ２）
から、点Ｅ，Ｆを結ぶ直線ＥＦと、円Ｃ１の円弧ＥＦで
囲まれる領域（Ｒ２）を求める。

【００６９】図１９においては、領域Ｒ２がハッチング
で示してある。この段階では、領域Ｒ２の中に、移動局
１０１が存在するものとみなしている。ステップＳ２９
では、受信レベルが２番目に大きい位置検出用送信機２
の設置地点（Ｂ）と、受信レベルが３番目に大きい位置
検出用送信機３の設置地点（Ｃ）とを結ぶ直線ＢＣの２
等分線（線分ＢＣと直交する線分）と、円Ｃ１との交点
Ｇの座標を求める。更に、線分ＢＣの２等分線と線分Ａ
Ｂとの交点Ｈの座標を求める。

【００７０】ステップＳ３０では、図２０に示すよう
に、位置検出用送信機２に対する受信レベルＥ２と、位
置検出用送信機３に対する受信レベルＥ３との大小関係
（Ｅ２＞Ｅ３）から、線分ＥＨ，ＧＨと円Ｃ１の円弧Ｅ
Ｇで囲まれる領域（Ｒ３）を求める。図２０において
は、領域Ｒ３がハッチングで示してある。使用する位置
検出用送信機の数が３の場合には、図２０に示す領域Ｒ
３が移動局１０１の存在する領域として認識される。こ
の領域Ｒ３が、移動局１０１の位置として表示される。

【００７１】図１７の処理においては、実際には、受信
レベルの判定をするために、位置検出用送信機からの電
波の受信及び受信レベルの検出を多数回（２Ｎ＋１
Ｎ：自然数）繰り返す。そして、受信レベルを測定する
度に、ステップＳ２５で受信レベル（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ
３）の太小関係を判定し、判定結果の数（Ｌ）が受信回
数の半数以上（Ｌ≧Ｎ＋１）となる判定結果を最終的に
採用する。これによって、判定誤差を減らすことができ
る。

【００７２】位置検出用送信機を４つ使用する場合に
も、図１７と同様の処理によって、移動局１０１が存在
する領域を特定できる。４番目の位置検出用送信機を座
標Ｄ（ｘｄ，ｙｄ）に設置する場合には、前記領域Ｒ３
を更に分割して、位置検出範囲を限定することができ
る。

【００７３】すなわち、図１７のステップＳ３０で領域
Ｒ３を求めた後、図２１に示すように、直線ＣＤの２等
分線と円Ｃ１との交点Ｋ，Ｌの各座標を求める。４番目
の位置検出用送信機４に対する受信レベルをＥ４とす
る。Ｅ１＞Ｅ２＞Ｅ３＞Ｅ４の場合には、直線ＫＬ，直
線ＨＬ，直線ＥＨ及び円Ｃ１の円弧ＥＫで囲まれる範囲
を、領域Ｒ４とする。

【００７４】（第２の実施の形態）この形態の位置検出
処理の内容を図２２に示し、処理対象の位置及び領域の
配置例を図２３に示す。この形態は、全ての請求項に対
応する。位置検出用送信機の配置と位置検出処理が変更
された以外は、第１の実施の形態と同一である。この形
態では、請求項１の第１の領域，第２の領域，第３の領
域，第４の領域及び第５の領域は、それぞれ、円Ｃ１，
円Ｃ４，領域Ｒａ，領域Ｒｂ及び領域Ｒｃとして具体化
されている。

【００７５】この例では、位置検出用送信機が、図２３
における座標Ａ(ｘａ，ｙａ)，Ｂ(ｘｂ，ｙｂ)，Ｃ(ｘ
ｃ，ｙｃ)及びＤ(ｘｄ，ｙｄ)に、それぞれ配置され
る。図２３において、座標Ａ(ｘａ，ｙａ)，Ｂ(ｘｂ，
ｙｂ)及びＣ(ｘｃ，ｙｃ)は、各々三角形の頂点に位置
し、座標Ｄ(ｘｄ，ｙｄ)は、前記三角形の重心位置に配
置されている。

【００７６】また、４つの位置検出用送信機によって形
成される無線ゾーンを、それぞれ、円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３
及びＣ４とし、円Ｃ１と円Ｃ４との交点をＥ、Ｆとす
る。図２２のステップＳ４１では、図１５に示したレベ
ル補正を行う。次のステップＳ４２では、１番目の位置
検出用送信機について、受信レベルＥ１の測定と識別符
号の検出を実施する。

【００７７】同様に、ステップＳ４３では、２番目の位
置検出用送信機について、受信レベルＥ２の測定と識別
符号の検出を実施する。ステップＳ４４では、３番目の
位置検出用送信機について、受信レベルＥ３の測定と識
別符号の検出を実施する。ステップＳ４５では、４番目
の位置検出用送信機について、受信レベルＥ４の測定と
識別符号の検出を実施する。

【００７８】次のステップＳ４６では、検出された受信
レベルＥ１，Ｅ２，Ｅ３の大小関係を識別する。続くス
テップＳ４７〜Ｓ５０の処理において、移動局１０１が
存在する領域を特定する。ステップＳ５１では、検出さ
れた移動局１０１の位置を表示する。ステップＳ４７〜
Ｓ５０の内容の詳細について、具体例を参照しながら、
以下に説明する。

【００７９】ステップＳ４７では、受信レベルの大小関
係（Ｅ１＞Ｅ２＞Ｅ３）に基づいて、最も受信レベルの
高い、位置検出用送信機１の領域を選択する。図２３の
例では、受信レベルが最も大きい位置検出用送信機が座
標Ａ(ｘａ，ｙａ)に存在するので、半径ｒの円Ｃ１で囲
まれた領域を選択する。ステップＳ４８では、三角形の
重心位置に配置された位置検出用送信機４に対する受信
レベルＥ４と、最大の受信レベルＥ１とを比較する。Ｅ
４＞Ｅ１なら、ステップＳ４９に進み、Ｅ４≦Ｅ１な
ら、ステップＳ５０に進む。

【００８０】Ｅ４＞Ｅ１の場合には、ステップＳ４９
で、直線ＥＦと円Ｃ４の円弧ＥＦで囲まれる領域Ｒｃを
求める。また、Ｅ４≦Ｅ１ならば、ステップＳ５０で、
直線ＥＦと円Ｃ１の円弧ＥＦで囲まれる領域Ｒｂを求め
る。

【００８１】

【発明の効果】本発明では、移動局の存在する領域を、
比較的簡単な処理によって、徐々に特定することができ
る。また、高い精度で位置検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】位置検出システムの主要部の基本構成を示すブ
ロック図である。

【図２】図１のシステムの制御上の階層区分を示すブロ
ック図である。

【図３】使用する位置検出用送信機の数が３の場合のそ
れらの配置と無線ゾーンの位置関係を示す平面図であ
る。

【図４】使用する位置検出用送信機の数が４の場合のそ
れらの配置と無線ゾーンの位置関係を示す平面図であ
る。

【図５】位置検出用送信機５０１の構成を示すブロック
図である。

【図６】位置検出用受信機６００の構成を示すブロック
図である。

【図７】ノートパソコン１０２の機能上の構成を示すブ
ロック図である。

【図８】クライアント３１０の機能上の構成を示すブロ
ック図である。

【図９】移動局１０１の構成を示すブロック図である。

【図１０】基地局２０１の構成を示すブロック図であ
る。

【図１１】移動局の基地局への割り当てのための制御を
示すブロック図である。

【図１２】位置検出用送信機の送信タイミングの例を示
すタイムチャートである。

【図１３】位置検出用送信機の送信タイミングの例を示
すタイムチャートである。

【図１４】位置検出用受信機の受信レベル検出タイミン
グを示すタイムチャートである。

【図１５】位置検出用送信機からの信号をレベル補正す
るための処理の内容を示すフローチャートである。

【図１６】レベル補正前と補正後の受信レベルの変化を
示すグラフである。

【図１７】第１の実施の形態の位置検出処理を示すフロ
ーチャートである。

【図１８】３つの位置検出用送信機の位置と処理対象の
位置及び領域を示す平面図である。

【図１９】３つの位置検出用送信機の位置と処理対象の
位置及び領域を示す平面図である。

【図２０】３つの位置検出用送信機の位置と処理対象の
位置及び領域を示す平面図である。

【図２１】４つの位置検出用送信機の位置と処理対象の
位置及び領域を示す平面図である。

【図２２】第２の実施の形態における位置検出処理の内
容を示すフローチャートである。

【図２３】第２の実施の形態における４つの位置検出用
送信機の位置と処理対象の位置及び領域を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１０第１制御系２０第２制御系３０第３制御系１０１移動局１０２ノートパソコン１１１アンテナ１１２高周波回路１１３変復調回路１１４通信情報処理回路１１５コーデック１１６スピーカ１１７マイク１１８制御ユニット１１９記憶回路１２０インタフェース回路１５１位置検出部１５２地図データ記憶部１５３表示部２０１基地局２０２無線ゾーン２１１アンテナ２１２高周波回路２１３変復調回路２１４通信情報処理回路２１５コーデック２１６受信レベル検出回路２１７制御ユニット２１８記憶回路３００回線制御局３１０クライアントコンピュータ３２０データベース３５１位置検出部３５２データベース制御部３５３地図データ記憶部３５４表示部４００電気通信網５０１，５０２，５０３，５０４位置検出用送信機５１１，５１２，５１３，５１４無線ゾーン５２１記憶ユニット５２２識別符号データ５２３位置座標データ５２４変調回路５２５高周波回路５２６タイミング制御回路５２７アンテナ切替器５２８，５２９アンテナ５３０電源ユニット６００位置検出用受信機６２１，６２２アンテナ６２３，６２４高周波回路６２５，６２６受信レベル検出回路６２７，６２８復調回路６２９制御ユニット６３０インタフェース回路ＺＡ，ＺＢ，ＺＣ，ＺＤ無線ゾーン

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれが所定の無線信号を発信する４
つの無線標識を利用し、前記無線標識の３つを、移動局と通信可能な無線基地局
の通信可能ゾーン内の互いに離れた位置に配置し、もう
１つの無線標識を前記３つの無線標識のそれぞれの設置
位置を３つの頂点とする３角形の重心位置に配置し、前記移動局の近傍に配置される標識信号検出装置を用い
て前記４つの無線標識からの電波のそれぞれの受信レベ
ルを検出し、前記３角形の頂点に配置された３つの無線標識のうち、
検出された受信レベルが最大の第１の無線標識を識別
し、前記４つの無線標識のうち、前記３角形の重心位置に配
置された第２の無線標識を識別し、前記第１の無線標識からの電波が所定の条件で受信され
る範囲を示す第１の領域を識別し、前記第２の無線標識からの電波が所定の条件で受信され
る範囲を示す第２の領域を識別し、前記第１の領域と第２の領域の重なる部分を第３の領域
として識別し、前記第３の領域を分割して得られる２つの領域を、第４
の領域及び第５の領域として識別し、前記第１の無線標識からの電波の受信レベルと、前記第
２の無線標識からの電波の受信レベルとの大小関係に応
じて、前記第４の領域及び第５の領域の何れか一方を選
択し、選択された第４の領域又は第５の領域に基づいて、前記
移動局の位置を検出することを特徴とする位置検出方
法。
【請求項２】請求項１記載の位置検出方法において、
前記第３の領域を前記第４の領域及び第５の領域に分割
するときには、前記第１の領域の輪郭線と第２の領域の
輪郭線との２つの交点を通る線分を境界として、前記第
３の領域を２分割することを特徴とする位置検出方法。
【請求項３】請求項１記載の位置検出方法において、
前記無線標識からの無線信号の発信を間欠的に実施し、
前記無線信号に前記無線標識の識別符号を含めることを
特徴とする位置検出方法。
【請求項４】請求項１記載の位置検出方法において、
前記無線標識のそれぞれが、互いに離れた位置に配置さ
れた複数の送信アンテナを交互に利用して無線信号を送
信し、前記標識信号検出装置が、互いに離れた位置に配
置された複数の受信アンテナを交互に利用して、前記無
線標識からの電波を検出することを特徴とする位置検出
方法。
【請求項５】請求項１記載の位置検出方法において、
複数の無線標識からの電波の受信レベルの大小関係を識
別する際に、同一の無線標識について互いに異なる時点
で検出された複数の受信レベルの値を重み付けし平均化
して得られる値を識別することを特徴とする位置検出方
法。
【請求項６】請求項１記載の位置検出方法において、
複数の無線標識からの電波の受信レベルの大小関係を識
別する際に、互いに異なる時点で検出された受信レベル
の比較を複数回実施して、複数種類の比較結果が得られ
た場合には、同一の比較結果が得られた回数が最大の比
較結果を最終的に採用することを特徴とする位置検出方
法。