JP2008002888A - 無線測位システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 無線測位システムの複数の基地局として,各基地局S2,S3の時計を合わせるために時計合わせ用の同期信号を送信する一つのメイン局Mと,メイン局Mまたは他の基地局が発信した同期信号を受信し,かつ,他の基地局S2,S3へ同期信号を送信する一または複数の中継局Rと,メイン局Mまたは中継局Rが発信した同期信号を受信する基地局S2,S3とを備えて,無線測位システムの測位サーバにおいて,同期信号をもとに各基地局S2,S3の時計をメイン局Mの時計に合わせるための補正処理を行う。そして,移動端末Pからの電波の受信時刻を補正し,この補正された時刻によってTDOAにより移動端末Pの位置を算出する。
【選択図】 図1
Description
〔第1の実施例〕
第1の実施例では,無線測位システムを構成する基地局の時計を,最終的に全てメイン局Mの時計に合わせる。メイン局Mから電波が届かないサブ局Sの時計は,中継局Rを経由してメイン局Mに合わせるようにする。
メイン局Mが同期信号を送信した時刻をTm,メイン局Mからサブ局S1までの電波の伝播遅延時間をDms1,メイン局Mの時計で見たサブ局S1が同期信号を受信した時刻をTms1,サブ局S1の時計で見た同期信号の受信時刻をTs1とすると,
Tm+Dms1=Tms1=Ams1・Ts1+Bms1 (2)
となる。そして,式(2)から,
Tm=Ams1・Ts1+Bms1−Dms1 (3)
伝播遅延時間Dms1は既知であると仮定すると,式(3)で未知数はAms1とBms1の2個であるから,2回の同期信号によりAms1とBms1とを解くことができる。実際には,誤差が含まれるため,例えば,連続したq回の同期信号から最小二乗法により求めることで補正係数の精度を向上させる。すなわち,メイン局MからTm(1),Tm(2),…,Tm(q)の時刻に同期信号を送信し,サブ局S1の自局の時計でTs1(1),Ts1(2),…,Ts1(q)に同期信号を受信したとすると,式(3)は,
Tm(1)=Ams1・Ts1(1)+Bms1−Dms1,
Tm(2)=Ams1・Ts1(2)+Bms1−Dms1,
…,
Tm(q)=Ams1・Ts1(q)+Bms1−Dms1 (4)
となる。そこで,最小二乗法により,補正係数は,
Ams1=(ΣTs1(k)ΣTm(k)−qΣTm(k)Ts1(k))/
((ΣTs1(k))2−qΣTs1(k)2)
Bms1=(ΣTs1(k)ΣTm(k)Ts1(k)−ΣTm(k)ΣTs1(k)2)/
((ΣTs1(k))2−qΣTs1(k)2)+Dms1 (5)
となる。また,最初にq個の同期信号で補正係数を求めるが,次に,1個の同期信号がくるたびに,最新のq個を用いて逐次更新するようにする。
Tmr1=Amr1・Tr1+Bmr1 (6)
一方,サブ局S3は,先ず中継局R1に合わせるため,
Tr1s1=Ar1s3・Ts3+Br1s3 (7)
となり,式(6),式(7)から,
Tms3=Amr1・Ar1s3・Ts3+Amr1・Br1s3+Bmr1 (8)
としてメイン局Mの時計に合わせることができる。同様にすれば,全ての基地局2の時計をメイン局Mの時計に合わせることができる。
〔第2の実施例〕
次に,第2の実施例を示す。第1の実施例では,全ての基地局2の時計をメイン局Mに合わせるが,第2実施例では,移動端末Pから電波を受信できる複数の基地局2をひとつのグループとし,このグループ内の基地局2を極力,ひとつの中継局R(メイン局Mを含む)に時計合わせする。第1の実施例で,同期信号を中継するたびに時計合わせの精度が劣化するため,全ての基地局2の時計をひとつに合わせるのではなく,グループごとに局所的に時計合わせを行うものである。
電波を送信する移動端末と,前記移動端末からの電波を受信する位置が既知である複数の基地局と,前記移動端末から前記各基地局へ電波が到達する時間差を利用して当該移動端末の位置を算出する測位サーバとを備える無線測位システムにおいて,
前記複数の基地局として,
各基地局各々の時計を合わせるために時計合わせ用の同期信号を送信する一つのメインの基地局と,
前記メインの基地局または他の基地局が発信した前記同期信号を受信し,かつ,前記他の基地局へ前記同期信号を送信する一または複数の中継用の基地局と,
前記メインの基地局または前記中継用の基地局が発信した前記同期信号を受信する基地局とを備え,
前記測位サーバは,前記同期信号をもとに前記各基地局の時計を前記メインの基地局の時計に合わせるための補正処理を行う補正手段と,
前記補正手段の処理結果を用いて,前記移動端末の位置を算出する測位手段とを備える
ことを特徴とする無線測位システム。
前記補正手段は,前記メインの基地局からの同期信号を受信できる基地局について,前記メインの基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行い,前記メインの基地局からの同期信号を受信できない基地局について,前記中継用の基地局からの同期信号を受信して,前記メインの基地局をもとに補正処理が行われた前記中継用の基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行う
ことを特徴とする前記付記1に記載の無線測位システム。
前記補正手段は,前記メインの基地局の同期信号を受信できない基地局について,当該基地局から前記メインの基地局までの間で中継する中継用の基地局の数が最小となる中継用の基地局を,前記補正処理に用いる中継用の基地局として選択する
ことを特徴とする前記付記2に記載の無線測位システム。
前記測位サーバは,前記移動端末が発信した電波を受信できる基地局を選択してグループを設定し,当該グループに含まれるメインの基地局または中継用の基地局のいずれか一つの基地局を前記補正処理に使用する基地局として選択する組合せ決定手段を備え,
前記補正手段は,前記各グループの基地局について,前記組合せ決定手段によって選択された基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行う
ことを特徴とする前記付記1に記載の無線測位システム。
前記組合せ決定手段は,前記グループ内から中継用の基地局を選択する場合に,その中継用の基地局が発信した前記同期信号が受信できるグループ内の基地局の数が最大である中継用の基地局を選択する
ことを特徴とする前記付記4に記載の無線測位システム。
前記補正手段は,前記グループ内の前記選択された中継用の基地局が発信した前記同期信号を受信できない基地局について,前記選択された中継用の基地局の時計を用いて時計合わせの補正処理が行われた他の中継用の基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行う
ことを特徴とする前記付記4に記載の無線測位システム。
前記測位手段は,前記グループの基地局をもとに前記移動端末の位置を算出する場合に,前記グループ内で前記選択された中継用の基地局が発信した前記同期信号を受信できない基地局を除いた残りの基地局をもとに当該移動端末の位置を算出する
ことを特徴とする前記付記4に記載の無線測位システム。
前記測位手段は,前記グループの基地局をもとに前記移動端末の位置を算出する場合に,前記移動端末の位置算出において,前記グループ内で前記選択された中継用の基地局が発信した前記同期信号を受信できない基地局に対する重み付けを他の基地局に対する重み付けより軽くした算出式により計算を行う
ことを特徴とする前記付記4に記載の無線測位システム。
前記補正手段は,前記基地局の時計合わせを行う場合に,前記メインの基地局または前記中継用の基地局が発信した同期信号を複数回受信し,前記同期信号の送信時刻および受信時刻,ならびに前記基地局間の伝播遅延時間をもとに,当該基地局の時計合わせのための補正処理を行う
ことを特徴とする前記付記1〜付記8のいずれか一項に記載の無線測位システム。
前記補正手段は,前記メインの基地局または前記中継用の基地局から受信した複数の同期信号のうち,最新の所定の個数の同期信号を使用して,逐次的に補正処理を行う
ことを特徴とする前記付記9に記載の無線測位システム。
前記補正手段は,前記補正処理において,一次式の補正式を用いて処理を行う
ことを特徴とする前記付記9に記載の無線測位システム。
前記移動端末から送信する電波と同期信号は,インパルス電波である
ことを特徴とする前記付記1〜付記11のいずれか一項に記載の無線測位システム。
11 補正係数作成部
12 端末受信時刻補正部
13 測位計算部
15 補正表作成部
16 補正表
17 組合せ決定部
M メイン局
R1,…,Rn 中継局
S1,…,Sn サブ局
P 移動端末
21,31 同期信号生成部
22,32, 送信部
23,33, 同期送信時刻保持部
24,34,44 受信部
35,45, 同期受信時刻保持部
26,36,46 端末受信時刻保持部
Claims (5)
- 電波を送信する移動端末と,前記移動端末からの電波を受信する位置が既知である複数の基地局と,前記移動端末から前記各基地局へ電波が到達する時間差を利用して当該移動端末の位置を算出する測位サーバとを備える無線測位システムにおいて,
前記複数の基地局として,
各基地局各々の時計を合わせるために時計合わせ用の同期信号を送信する一つのメインの基地局と,
前記メインの基地局または他の基地局が発信した前記同期信号を受信し,かつ,前記他の基地局へ前記同期信号を送信する一または複数の中継用の基地局と,
前記メインの基地局または前記中継用の基地局が発信した前記同期信号を受信する基地局とを備え,
前記測位サーバは,前記同期信号をもとに前記各基地局の時計を前記メインの基地局の時計に合わせるための補正処理を行う補正手段と,
前記補正手段の処理結果を用いて,前記移動端末の位置を算出する測位手段とを備える
ことを特徴とする無線測位システム。 - 前記補正手段は,前記メインの基地局からの同期信号を受信できる基地局について,前記メインの基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行い,前記メインの基地局からの同期信号を受信できない基地局について,前記中継用の基地局からの同期信号を受信して,前記メインの基地局をもとに補正処理が行われた前記中継用の基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の無線測位システム。 - 前記補正手段は,前記メインの基地局の同期信号を受信できない基地局について,当該基地局から前記メインの基地局までの間で中継する中継用の基地局の数が最小となる中継用の基地局を,前記補正処理に用いる中継用の基地局として選択する
ことを特徴とする請求項2に記載の無線測位システム。 - 前記測位サーバは,前記移動端末が発信した電波を受信できる基地局を選択してグループを設定し,当該グループに含まれるメインの基地局または中継用の基地局のいずれか一つの基地局を前記補正処理に使用する基地局として選択する組合せ決定手段を備え,
前記補正手段は,前記各グループの基地局について,前記組合せ決定手段によって選択された基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の無線測位システム。 - 前記組合せ決定手段は,前記グループ内から中継用の基地局を選択する場合に,その中継用の基地局が発信した前記同期信号が受信できるグループ内の基地局の数が最大である中継用の基地局を選択する
ことを特徴とする請求項4に記載の無線測位システム。
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