JP2009264747A - Mobile station positioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動局が送信する電波を複数の基地局が受信し、その受信結果である各基地局における電波の受信強度に基づいて移動局の位置の推定を行なう移動局測位システムに関するものであり、特に、マルチパスやノイズの影響を低減する技術に関するものである。 The present invention relates to a mobile station positioning system in which a plurality of base stations receive radio waves transmitted by a mobile station and estimate the position of the mobile station based on the radio wave reception intensity at each base station, which is the reception result. In particular, the present invention relates to a technique for reducing the influence of multipath and noise.
移動局が送信する電波を複数の基地局で受信し、これらの複数の基地局のそれぞれにおける受信強度に基づいて移動局の位置の推定を行なう方法が提案されている。この方法においては、例えば、受信強度がＲＳＳＩ値や受信電力などとして測定し、予め実験やシミュレーションにより得られる前記受信強度と電波の送信側である移動局と電波の受信側である基地局との距離との関係に基づいて、前記受信強度を測定した基地局と電波の送信源である移動局との距離を算出し、算出される前記複数の基地局と移動局との距離に基づいて移動局の位置が推定される。 A method has been proposed in which radio waves transmitted by a mobile station are received by a plurality of base stations, and the position of the mobile station is estimated based on the reception intensity at each of the plurality of base stations. In this method, for example, the received intensity is measured as an RSSI value, received power, etc., and the received intensity obtained in advance through experiments or simulations is calculated between the mobile station on the radio wave transmitting side and the base station on the radio wave receiving side. Based on the relationship with the distance, calculate the distance between the base station that measured the reception intensity and the mobile station that is the radio wave transmission source, and move based on the calculated distance between the plurality of base stations and the mobile station The station location is estimated.
具体的には、ＲＳＳＩ値などによって得られる電波の受信強度の測定値と、予め実験的にあるいはシミュレーションなどによって得られるその測定値と距離との関係とを用いて、電波の送信源である移動局と受信局である基地局との距離を算出する。そして、これを３以上の基地局について行い、既知である各基地局の位置に関する情報と、算出された各基地局と移動局との距離に関する情報とに基づいて、例えば３点測量の原理などにより、移動局の位置を算出する。 Specifically, using a measured value of radio wave reception intensity obtained by an RSSI value or the like and a relationship between the measured value obtained in advance by experiment or simulation or the like and a distance, movement as a radio wave transmission source The distance between the station and the base station that is the receiving station is calculated. Then, this is performed for three or more base stations, and based on information on the position of each known base station and information on the calculated distance between each base station and the mobile station, for example, the principle of three-point surveying, etc. To calculate the position of the mobile station.
かかる手法においては、前記ＲＳＳＩ値などの電波の受信強度は、精度よく行なわれることが望まれる。しかしながら、電波の伝搬においては、シャドウイングやノイズ、あるいはマルチパスの影響を完全に取り除くことは困難であり、測定される受信強度はこれらの影響を含むものとなる。 In such a method, it is desirable that the reception intensity of radio waves such as the RSSI value be accurately performed. However, in the propagation of radio waves, it is difficult to completely eliminate the effects of shadowing, noise, or multipath, and the measured reception intensity includes these effects.
特許文献１には、例えば地形、建造物の配置などによって地域的な要因による電波の受信強度の変動による影響を除去するため、複数の受信信号強度に基づいて各基地局毎に受信強度の平均的な値を測定し受信強度として求め、移動局と基地局との距離と前記受信強度との地理的な変動を考慮した関係により移動局の位置を存在する技術が開示されている。
In
しかしながら、特定の周波数のノイズが発生したり、他のシステムによる通信により特定の周波数の電波が使用されている場合に、該特定の周波数が前記移動局が送信する電波の周波数帯に存在する場合には、前記移動局からの電波を受信する基地局において、このノイズの影響を受け、ＲＳＳＩ値が正確なものではなくなる。また、移動局から送信された電波が各基地局で受信される際に、移動局から直接各基地局に到達する直接波のみならず、例えば大地（地面）や、建造物の壁面などによって反射された反射波についても受信されるいわゆるマルチパスの影響は、前記特許文献１の方法によっては低減できないことがありうる。
However, when noise of a specific frequency is generated or a radio wave of a specific frequency is used for communication by another system, the specific frequency is present in the frequency band of the radio wave transmitted by the mobile station In the base station that receives the radio wave from the mobile station, the RSSI value is not accurate due to the influence of the noise. In addition, when radio waves transmitted from a mobile station are received at each base station, they are reflected not only by direct waves that reach each base station directly from the mobile station, but also by, for example, the ground (ground) or the wall of a building. The effect of so-called multipath, which is also received on the reflected wave, may not be reduced by the method of
かかる場合には、前記ＲＳＳＩなどの受信強度は誤差を含むものとなるので、その受信強度から算出される移動局と基地局との距離も誤差を含むものとなる。そのため、複数の基地局の位置に関する情報と、その各移動局との距離についての情報とに基づいて算出される移動局の位置についても、誤差を有するものとなる。 In such a case, since the received strength such as RSSI includes an error, the distance between the mobile station calculated from the received strength and the base station also includes an error. Therefore, the position of the mobile station calculated based on the information on the positions of the plurality of base stations and the information on the distance to each mobile station also has an error.
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、マルチパスや特定の周波数のノイズによる影響を低減したＲＳＳＩなどの電波の受信強度を測定することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to measure the reception intensity of radio waves such as RSSI with reduced influence of multipath and noise of a specific frequency.
かかる課題を解決するための請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）移動局から送信された電波を複数の基地局が受信し、該複数の基地局がそれぞれ受信した電波の受信結果に関する値と該複数の基地局の位置とに基づいて前記移動局の位置を推定する移動局測位システムであって、（ｂ）前記移動局は、所定の複数の周波数の電波の送信が可能な送信部を備え、（ｃ）前記基地局は、前記移動局が送信する所定の複数の周波数の電波を受信可能な受信部と、該受信部により受信した電波の強度に関する値である受信波強度値を前記受信結果に関する値として測定する受信強度測定部とを備え、（ｄ）前記複数の基地局のそれぞれについて、該受信強度測定部によって前記所定の複数周波数のそれぞれについて複数回測定された前記受信波強度値の平均および分散を算出する平均算出部と、（ｅ）該平均算出部により算出された受信波強度値の平均および分散と、予め算出された前記受信波強度値と前記移動局および前記基地局間の距離との関係とに基づいて、前記移動局および前記基地局間の距離に対する前記移動局の存在確率分布を各基地局ごとに算出する存在確率算出部と、（ｆ）該存在確率算出部により前記複数の基地局について測定された前記移動局および前記基地局間の距離に対する前記移動局の存在確率分布に基づいて、移動局の位置に対する該移動局の存在確率分布を算出する結合確率算出部と、（ｇ）該結合確率算出部によって算出された存在確率分布に基づいて移動局の位置を算出する位置算出部と、を有することを特徴とする。
The gist of the invention according to
また、請求項２にかかる発明は、前記位置算出部は、前記複数の基地局のうち３局以上の基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する確率分布に基づいて移動局の位置の算出を行なうことを特徴とする。
In the invention according to
また、請求項３にかかる発明は、（ａ）複数の移動局の位置の候補から、前記受信波強度値と異なる情報に基づいて移動局の位置を選択する位置候補選択部を有し、（ｂ）前記位置算出部が移動局の位置として複数の位置の候補を推定した場合に、前記位置候補選択部により該複数の位置の候補のいずれか１つを移動局の位置として選択することを特徴とする。
The invention according to
好適には、請求項４にかかる発明は、前記位置候補選択部は、前記受信波強度値と異なる情報として移動局が移動可能な領域に関する情報に基づいて移動局の位置を選択することを特徴とする。
Preferably, the invention according to
また好適には、請求項５にかかる発明は、前記位置候補選択部は、前記受信波強度値と異なる情報として移動局の移動履歴に関する情報に基づいて移動局の位置を選択することを特徴とする。
Further preferably, the invention according to
また、請求項６にかかる発明は、（ａ）前記受信強度測定部によって測定された受信波強度値のうち、該受信波強度値が所定の受信波強度範囲内となる周波数を選択する周波数選択部を有し、（ｂ）前記平均算出部は、該周波数選択部によって選択された周波数の電波に対する受信波強度値の平均および分散を算出することを特徴とする。
The invention according to
また、請求項７にかかる発明は、前記平均算出部は、前記複数の基地局のそれぞれについて、該受信強度測定部によって前記所定の複数周波数のそれぞれについて複数回測定された前記受信波強度値の分散を前記複数周波数ごとに算出し、算出された分散の値が所定の分散判定値よりも小さい周波数の電波についての受信波強度値の平均および分散を算出することを特徴とする。
Further, in the invention according to
請求項８にかかる発明は、（ａ）移動局から送信された電波を複数の基地局が受信し、該複数の基地局がそれぞれ受信した電波の受信結果に関する値と該複数の基地局の位置とに基づいて前記移動局の位置を推定する移動局測位システムであって、（ｂ）前記移動局は、所定の複数周波数の電波の送信が可能な送信部を備え、（ｃ）前記基地局は、前記移動局が送信する所定の複数周波数の電波を受信可能な受信部と、該受信部により受信した電波の強度に関する値である受信波強度値を前記受信結果に関する値として測定する受信強度測定部とを備え、（ｄ）前記受信強度測定部によって測定された受信波強度値のうち、該受信波強度値が所定の受信波強度範囲内となる周波数を選択する周波数選択部と、（ｅ）該周波数選択部によって選択された周波数の電波に対応する受信波強度値と、予め算出される受信波強度値と前記移動局および基地局間の距離との関係とに基づいて、前記移動局および各基地局間の距離をそれぞれ推定し、該推定された距離に基づいて移動局の位置を算出する測位部とを有することを特徴とする。
The invention according to
また、請求項９にかかる発明は、（ａ）前記移動局が送信する複数の周波数の電波を受信可能な受信部と、（ｂ）該受信部により受信した電波の強度に関する値である受信波強度値を前記受信結果に関する値として測定する受信強度測定部とを備え、（ｃ）請求項１乃至８のいずれか１に記載の移動局測位システムに適用可能であることを特徴とする基地局である。
The invention according to claim 9 is: (a) a receiving unit capable of receiving radio waves of a plurality of frequencies transmitted by the mobile station; and (b) a received wave that is a value related to the intensity of the radio waves received by the receiving unit. A reception intensity measurement unit that measures an intensity value as a value related to the reception result, and (c) a base station that is applicable to the mobile station positioning system according to any one of
また、請求項１０にかかる発明は、（ａ）複数の周波数の電波の送信が可能な送信部を備え、（ｂ）請求項１乃至８のいずれか１に記載の移動局測位システムに適用可能であることを特徴とする移動局である。
The invention according to
請求項１にかかる移動局測位システムによれば、前記平均算出部は、前記複数の基地局のそれぞれについて、該受信強度測定部によって前記所定の複数周波数のそれぞれについて複数回測定された前記受信波強度値の平均および分散を算出するので、特定の周波数においてノイズやマルチパスによる干渉などが発生する場合であっても、これらの影響による前記受信波強度値の変動を低減することができる。そして、前記存在確率算出部は、前記平均算出部により算出された受信波強度値の平均および分散と、予め算出された前記受信波強度値と前記移動局および前記基地局間の距離との関係とに基づいて、前記移動局および前記基地局間の距離に対する前記移動局の存在確率分布を各基地局ごとに算出し、前記結合確率算出部は、前記存在確率算出部により前記複数の基地局について測定された前記移動局および前記基地局間の距離に対する前記移動局の存在確率分布に基づいて、移動局の位置に対する該移動局の存在確率分布を算出し、前記位置算出部は、前記結合確率算出部によって算出された存在確率分布に基づいて移動局の位置を算出するので、前記特定の周波数におけるノイズやマルチパスによる干渉などが発生する場合であっても、移動局の測位における誤差が低減される。
According to the mobile station positioning system according to
また、請求項２にかかる移動局測位システムによれば、前記位置算出部は、前記複数の基地局のうち３局以上の基地局のそれぞれと前記移動局との距離に関する確率分布に基づいて移動局の位置の算出を行なうので、例えば平面を移動する移動局の位置を一意に算出することができるなど、移動局の位置の算出を好適に行なうことができる。
In the mobile station positioning system according to
また、請求項３にかかる移動局測位システムによれば、前記位置候補選択部により、前記複数の移動局の位置の候補から、前記受信波強度値と異なる情報に基づいて移動局の位置が選択されるので、前記位置算出部が移動局の位置として複数の位置の候補を推定した場合に、前記位置候補選択部により該複数の位置の候補のいずれか１つを移動局の位置として選択することができる。
According to the mobile station positioning system of
また、請求項４にかかる移動局測位システムによれば、前記位置候補選択部は、前記受信波強度値と異なる情報として移動局が移動可能な領域に関する情報に基づいて移動局の位置を選択するので、予め既知である移動局が移動可能な領域に関する情報に基づいて移動局の位置が選択される。
Further, according to the mobile station positioning system according to
また、請求項５にかかる移動局測位システムによれば、前記位置候補選択部は、前記受信波強度値と異なる情報として移動局の移動履歴に関する情報に基づいて移動局の位置を選択するので、移動局の測位が繰り返し行なわれる場合において繰り返し毎に算出される移動局の位置である移動履歴に基づいて移動局の位置が選択される。
Further, according to the mobile station positioning system according to
また、請求項６にかかる移動局測位システムによれば、前記周波数選択部は、前記受信強度測定部によって測定された受信波強度値のうち、該受信波強度値が所定の受信波強度範囲内となる周波数を選択し、前記平均算出部は、該周波数選択部によって選択された周波数の電波に対する受信波強度値の平均および分散を算出するので、前記所定の受信波強度範囲内となる周波数、すなわち、受信波強度値がノイズやマルチパスの影響を受けにくい周波数における受信波強度値を用いて受信波強度値の平均および分散が算出される。
Further, according to the mobile station positioning system according to
また、請求項７にかかる移動局測位システムによれば、前記平均算出部は、前記複数の基地局のそれぞれについて、該受信強度測定部によって前記所定の複数周波数のそれぞれについて複数回測定された前記受信波強度値の分散を前記複数周波数ごとに算出するので、前記分散が前記所定の分散判定値よりも小さい周波数、すなわち、受信波強度値がノイズやマルチパスの影響を受けない周波数における受信波強度値を用いて受信波強度値の平均および分散が算出される。
Further, according to the mobile station positioning system according to
請求項８にかかる移動局測位システムによれば、前記周波数選択部によって選択される、前記受信強度測定部によって測定された受信波強度値のうち、該受信波強度値が所定の受信波強度範囲となる周波数が選択され、前記測位部により、該周波数選択部によって選択された周波数の電波に対応する受信波強度値と、予め算出される受信波強度値と前記移動局および基地局間の距離との関係とに基づいて、前記移動局および各基地局間の距離がそれぞれ推定され、該推定された距離に基づいて移動局の位置が算出されるので、前記所定の受信波強度範囲内となる周波数、すなわち、受信波強度値がノイズやマルチパスの影響を受けにくい周波数における受信波強度値を用いて前記移動局および各基地局間の距離がそれぞれ推定され、比較的誤差の小さい移動局の測位を行なうことができる。
According to the mobile station positioning system according to
また、請求項９にかかる基地局によれば、前記移動局が送信する複数の周波数の電波を受信可能な受信部と、該受信部により受信した電波の強度に関する値である受信波強度値を前記受信結果に関する値として測定する受信強度測定部とを備えるので、前記移動局測位システムに好適に適用される。 Further, according to the base station of claim 9, the receiving unit capable of receiving radio waves of a plurality of frequencies transmitted by the mobile station, and the received wave intensity value that is a value related to the intensity of the radio waves received by the receiving unit. Since it is provided with a reception intensity measurement unit that measures as a value related to the reception result, it is preferably applied to the mobile station positioning system.
また、請求項１０にかかる移動局によれば、複数の周波数の電波の送信が可能な送信部を備えるので、前記移動局測位システムに好適に適用される。
Moreover, according to the mobile
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の測位システム８の構成の一例を示した図である。図１に示すように、測位システム８は、移動可能な移動局１０、既知の位置に固定され、前記移動局１０と無線による通信を行なう機能を有する第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃおよび第４基地局１２Ｄの４つの基地局１２（以下、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄを区別しない場合、基地局１２という。）、および例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されるサーバ１４を含んで構成される。また、基地局１２はそれぞれ、通信ケーブル１８によってサーバ１４と接続され、例えば基地局１２およびサーバ１４によりＬＡＮが構築され、相互に通信可能とされている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the
図２は、移動局１０の有する制御機能の一例を説明するブロック図である。移動局１０はアンテナ２４、送信部２２、受信部２６、送受信切換部２８、ＰＬＬ回路３０、基準発振回路４０、電子制御装置４２、タイマ４８、記憶部５０などを含んで構成される。このうち、電子制御装置４２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、制御部４４、周波数切換部４６などの機能を実現するようになっている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a control function that the
送信部２２および受信部２６は、いわゆる無線通信機能を実現するものであって、アンテナ２４を用いて電波の送受信を行なう。例えば送信部２２は、後述するＰＬＬ回路３０によって生成された所定の周波数の搬送波（電波）を所定の出力に増幅することによりアンテナ２４から送信する。また、送信部２２は、例えば電子制御装置４２などによって発生される信号により前記搬送波を変調することにより、前記信号を含む電波を送信する。すなわち、送信部２２は、電波により送信する信号に基づいて前記搬送波を変調し、またデジタル変調などの変調を行なう変調器、前記変調された搬送波を所定の出力に増幅する送信アンプなどを有して構成される。
The
一方、受信部２６は、基地局１２によって送信される電波を受信し、その電波に含まれている信号を後述する電子制御装置４２などに渡しその信号に含まれる処理を実行させる。すなわち、受信部２６は、アンテナ２４によって受信された受信波を増幅する受信アンプ、受信波から所定の周波数成分のみを取り出すフィルタ、デジタル復調や検波器などによる復調を行なう復調器などによって実現される受信機能を含んで構成される。このとき、送信部２２および受信部２６が行なう無線通信は例えばいわゆるデジタル通信が好適に用いられるので、送信部２２および受信部２６はそのデジタル通信に必要となる変調あるいは復調のための機構を含む。
On the other hand, the receiving
また、アンテナ２４は、前述の送信部２２および受信部２６が電波を送受信する際に用いられるものであって、送受信する電波の周波数に適したものが用いられる。また、移動局１０の位置にかかわらず、すなわち移動局１０から見た基地局１２の方向に関わらず移動局１０からの距離が同じ位置に基地局１２が存在する場合には同じ強さで電波を受信できるように、アンテナ２４は水平面内で無指向特性であるアンテナ、例えば垂直ダイポールアンテナやスリーブアンテナが好適に用いられる。
The antenna 24 is used when the transmitting
送受信切換器２８は、前記受信部２６と送信部２２との何れかを作動状態とするかを切り換える。すなわち、移動局１０が無線の受信状態にあるか送信状態にあるかを切り換える。好適には例えば、通常は移動局１０を受信状態としておき、後述するＰＬＬ回路３０において生成される所定の周波数の電波を測位のために送信する場合など、基地局１２へ電波を送信する時においてのみ、移動局１０が送信状態とされてもよい。
The transmission / reception switcher 28 switches between the receiving
ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路３０は、自励発振器出力を１つの安定な発振器である基準発振回路４０の出力で位相ロックし、分周比を変更させることにより所望の周波数の出力を得られる高安定度の発振器である。ＰＬＬ回路３０は例えば図２に示すように、位相比較器３２、ループフィルタ３４、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；電圧制御発振器）３６、分周器３８などを含んで構成される。位相比較器３２は、基準発振回路４０によって発生される周波数ｆｒの搬送波と後述する分周器３８によって周波数が変更されｆ０／Ｎとされた波動の位相差および周波数の差に応じた電圧を発生させる。また、ループフィルタ３４は位相比較器３２の出力に含まれる高周波成分や雑音を除去し、後述するＶＣＯ３６に入力される電圧を生成する。またＶＣＯ３６は、入力電圧の変化により発振周波数が変化する自励発振器であり、ｆｒおよびｆ０の周波数と位相とが常に一致（同期、ロック）するように入力電圧で制御される。分周器３８は、後述する電子制御装置４２により分周比がＮと設定された場合にＶＣＯ３６の出力周波数ｆ０を１／Ｎ倍にする。
A PLL (Phase Locked Loop)
基準発振回路４０は、例えば水晶発振器などの安定発振器であり、予め固定された周波数（例えばｆｒ）の出力を行なう。
The
タイマ４８は時刻を計測するものであって、後述する電子制御装置４２が時間とともにその制御作動を切り換える場合などにその時刻に関する情報を供給する。
The
記憶部５０はいわゆるメモリなどの記憶手段であって、例えば、移動局１０が複数存在する場合に個々の移動局を識別するためのＩＤに関する情報や、後述する電子制御装置４２の制御作動に関して予め記憶されたタイムチャートなどが記憶される。
The
電子制御装置４２は、前述のように所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、制御部４４、周波数切換部４６などの機能を実現するようになっている。このうち、制御部４４は、移動局１０の作動を制御するものであって、例えば、前記送信部２２における送信の開始および終了、あるいは送信波に含める信号の生成、前記受信部２６における受信の開始および終了、あるいは受信波に信号として含まれる指令の実行、前記送受信切換部２８における送信および受信の切換などの制御を実行する。
The
また、周波数切換部４６は、例えば記憶部５０に記憶されたタイムチャートに従って、前記分周器３８に対して分周比Ｎを設定する。このように分周比Ｎを設定することにより、ＰＬＬ回路３０から得られる搬送波の周波数を変化させることができる。
Further, the
図３は、基地局１２の有する機能の一例の概要を説明するブロック図である。図２および図３に示すように、移動局１０および基地局１２はその一部の構成が共通する。すなわち、基地局１２は、送信部５２、アンテナ５４、受信部５６、送受信切換部５８、ＰＬＬ回路６０、基準発振回路７０、電子制御装置７２、タイマ７８、記憶部８０を有するが、これらは前述の移動局１０における送信部２２、アンテナ２４、受信部２６、送受信切換部２８、ＰＬＬ回路３０、基準発振回路４０、電子制御装置４２、タイマ４８、記憶部５０に対応するものであり、その作動も同様である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an outline of an example of the functions of the
送信部５２および受信部５６は、いわゆる無線通信機能を実現するものであって、アンテナ５４を用いて電波の送受信を行なう。例えば送信部５２は、後述するＰＬＬ回路６０によって生成された所定の周波数の搬送波（電波）を所定の出力に増幅することによりアンテナ５４から送信する。また、送信部５２は、例えば電子制御装置７２などによって発生される信号により前記搬送波を変調することにより、前記信号を含む電波を送信する。すなわち、送信部５２は、電波により送信する信号に基づいて前記搬送波を変調し、またデジタル変調などの変調を行なう変調器、前記変調された搬送波を所定の出力に増幅する送信アンプなどを有して構成される。
The transmitting
一方、受信部５６は、移動局１０によって送信される電波を受信し、その電波に含まれている信号を後述する電子制御装置７２などに渡しその信号に含まれる処理を実行させる。すなわち、受信部５６は、アンテナ５４によって受信された受信波を増幅する受信アンプ、受信波から所定の周波数成分のみを取り出すフィルタ、デジタル復調や検波器などによる復調を行なう復調器などによって実現される受信機能を含んで構成される。このとき、送信部５２および受信部５６が行なう無線通信は例えばいわゆるデジタル通信が好適に用いられるので、送信部５２および受信部５６はそのデジタル通信に必要となる変調あるいは復調のための機構を含む。このとき、受信部５６においては、後述するＰＬＬ回路６０において生成される周波数と同じ周波数の電波を受信するようにされている。
On the other hand, the receiving
また、アンテナ５４は、前述の送信部５２および受信部５６が電波を送受信する際に用いられるものであって、送受信する電波の周波数に適したものが用いられる。また、移動局１０の位置にかかわらず、すなわち基地局１２から見た移動局１０の方向に関わらず基地局１２からの距離が同じ位置に移動局１０が存在する場合には同じ強さで電波を受信できるように、アンテナ５４は水平面内で無指向特性であるアンテナ、例えば垂直ダイポールアンテナやスリーブアンテナが好適に用いられる。
The antenna 54 is used when the
送受信切換器５８は、前記受信部５６と送信部５２との何れかを作動状態とするかを切り換える。すなわち、移動局１０が無線の受信状態にあるか送信状態にあるかを切り換える。好適には例えば、通常は移動局１０を受信状態としておき、例えば移動局１０へその制御作動に関する指令を情報として含む電波を送信する場合など、移動局１０へ電波を送信する時においてのみ、基地局１２が送信状態とされてもよい。
The transmission / reception switcher 58 switches between the receiving
ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路６０は、自励発振器出力を１つの安定な発振器である基準発振回路７０の出力で位相ロックし、分周比を変更させることにより所望の周波数の出力を得られる高安定度の発振器である。ＰＬＬ回路６０は例えば図３に示すように、位相比較器６２、ループフィルタ６４、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；電圧制御発振器）６６、分周器６８などを含んで構成される。位相比較器６２は、基準発振回路７０によって発生される周波数ｆｒの搬送波と後述する分周器６８によって周波数が変更されｆ０／Ｎとされた波動の位相差および周波数の差に応じた電圧を発生させる。また、ループフィルタ６４は位相比較器６２の出力に含まれる高周波成分や雑音を除去し、後述するＶＣＯ６６に入力される電圧を生成する。またＶＣＯ６６は、入力電圧の変化により発振周波数が変化する自励発振器であり、ｆｒおよびｆ０の周波数と位相とが常に一致（同期、ロック）するように入力電圧で制御される。分周器６８は、後述する電子制御装置７２により分周比がＮと設定された場合にＶＣＯ６６の出力周波数ｆ０を１／Ｎ倍にする。
A PLL (Phase Locked Loop)
基準発振回路７０は、例えば水晶発振器などの安定発振器であり、予め固定された周波数（例えばｆｒ）の出力を行なう。
The
タイマ７８は時刻を計測するものであって、後述する電子制御装置７２が時間とともにその制御作動を切り換える場合などにその時刻に関する情報を供給する。
The
記憶部８０はいわゆるメモリなどの記憶手段であって、例えば、電子制御装置７２の制御作動に関して予め記憶されたタイムチャートや、後述する距離算出部８８において用いられる、受信電力に対する移動局１０と基地局１２との距離の関係などが記憶される。
The
電子制御装置７２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、制御部７４、周波数切換部７６などの機能を実現するようになっている。
The
このうち、制御部７４は、移動局１０の作動を制御するものであって、例えば、前記送信部５２における送信の開始および終了、あるいは送信波に含める信号の生成、前記受信部５６における受信の開始および終了、あるいは受信波に信号として含まれる指令の実行、前記送受信切換部５８における送信および受信の切換などの制御を実行する。
Among these, the
また、周波数切換部７６は、例えば記憶部８０に記憶されたタイムチャートに従って、前記分周器６８に対して分周比Ｎを設定する。このように分周比Ｎを設定することにより、ＰＬＬ回路６０から得られる搬送波の周波数を変化させることができる。
Further, the
また基地局１２は、前述の移動局１０と共通する構成に加え、ＲＳＳＩ測定回路８２、通信インタフェース９０を有する。このうち、ＲＳＳＩ測定回路８２は、前記受信部５６によって受信された電波の強度である受信波強度値としてＲＳＳＩを測定する。このＲＳＳＩは、例えば前記受信された電波の強度を０乃至２５５の２５６段階で評価する値である。このＲＳＳＩ測定回路８２が受信強度測定部に対応する。
The
また、通信インタフェース９０は、通信ケーブル１８を介して基地局１２とサーバ１４との情報通信を行なう。具体的には、基地局１２の距離算出部８８において算出される基地局１２と移動局１０との距離に関する情報などが基地局１２からサーバ１４に送信されるほか、サーバ１４からは、基地局１２や移動局１０の作動に関する指令などが送信される。
The
また、前記電子制御装置７２は、前述の制御部７４および周波数切換部７６に加え、周波数選択部８４、ＲＳＳＩ−受信電力変換部８６、距離算出部８８の機能も実現する。
In addition to the
このうち、周波数選択部８４は、移動局１０が送信する複数の周波数の電波のそれぞれに対し前記ＲＳＳＩ測定回路８２によって測定された受信波強度値としてのＲＳＳＩが、所定の受信波強度範囲内にあるか否かが前記複数の周波数のそれぞれ毎に判断され、前記ＲＳＳＩが前記所定の受信波強度範囲内である電波の周波数を選択する。具体的には例えば、測定したＲＳＳＩの値Ｒが、前記受信波強度範囲Ｒｌｏｗ≦Ｒ≦Ｒｕｐを満たすか否かが判断される。この受信波強度範囲の上限Ｒｕｐおよび下限Ｒｌｏｗは、例えば次のように決定される。
Among these, the
図６は、周波数ｆ１（Ｈｚ）の搬送波に対し周波数変調により変調が行なわれることにより搬送波に信号が乗せられた場合の信号強度を表した図である。図６において、変調信号は、その周波数がｆ１−Δｆからｆ１＋Δｆまでの間となるように周波数変調が行なわれる。また、変調後の電波の周波数ｆが、ｆ１−Δｆ≦ｆ≦ｆ１＋Δｆである場合に、その範囲に含まれるの周波数ｆＮ（ｆ１−Δｆ≦ｆＮ≦ｆ１＋Δｆ）のノイズが発生した場合には、その信号強度は例えば破線１１６で表される。
FIG. 6 is a diagram showing the signal intensity when a signal is placed on a carrier wave by modulating the carrier wave of frequency f1 (Hz) by frequency modulation. In FIG. 6, the modulation signal is frequency-modulated so that the frequency is between f1−Δf and f1 + Δf. Further, when the frequency f of the modulated radio wave is f1−Δf ≦ f ≦ f1 + Δf, when noise of the frequency fN included in the range (f1−Δf ≦ fN ≦ f1 + Δf) is generated, The signal strength is represented by a
ここで、基地局１２の受信部５６で受信された電波についての関係が図６で示される場合、前記ＲＳＳＩ測定回路８２は、前記ノイズの成分も合算してＲＳＳＩを算出することとなり、本来搬送波のみを受信した場合のＲＳＳＩに比べて大きな値となる。
Here, when the relationship with respect to the radio wave received by the receiving
一方、本実施例においては、移動局１０のＰＬＬ回路３０が制御されることにより、複数の周波数、例えば周波数がそれぞれｆ１（Ｈｚ）、ｆ２（Ｈｚ）、およびｆ３（Ｈｚ）の搬送波が移動局１０から基地局１２に送信される。図６の場合と同様に周波数ｆＮ（Ｈｚ）のノイズが発生する場合、周波数ごとの信号強度を表す関係は図７のようになる。かかる場合において、前記ＲＳＳＩ測定回路８２により周波数がそれぞれｆ１（Ｈｚ）、ｆ２（Ｈｚ）、およびｆ３（Ｈｚ）の搬送波のＲＳＳＩを測定すると、周波数ｆ１の搬送波については前述の図６の場合と同様にノイズの成分を合算したＲＳＳＩがされる一方、周波数ｆ２およびｆ３の搬送波については、搬送波のＲＳＳＩを測定することができる。このとき、前記周波数ｆ１、ｆ２、およびｆ３は受信電力の減衰ポイントとなる距離、すなわち後述する図９において説明する受信電力が極小となる距離が異なる距離となるような周波数を選ぶ。周波数が大きく異なるほどこの特性は異なるので、使用帯域内でなるべく周波数がばらつくように選択すれば良い。具体的にはたとえばｆ１＝２４１０（ＭＨｚ）、ｆ２＝２４２０（ＭＨｚ）、ｆ３＝２４３０（ＭＨｚ）のように定められる。
On the other hand, in the present embodiment, the
そこで、周波数選択部８４は、ノイズの無い信号を受信した場合に測定されるＲＳＳＩの値を、前記受信強度範囲の上限値Ｒｕｐとして設定する。この様にすれば、上限値Ｒｕｐを超えたＲＳＳＩが測定された場合には、その周波数においてノイズが発生し、ＲＳＳＩがノイズの影響を受けていると判断することができる。
Therefore, the
一方、移動局１０から送信された電波は、移動局１０から直接基地局１２に到達するほか、例えば大地面あるいは床面、壁などの反射面で反射した後、基地局１２に到達する。なお、移動局１０から直接基地局１２に到達する電波を以下、「直接波」といい、移動局１０から送信され、前記反射面で反射した後基地局１２に到達する電波を「反射波」という。図８は移動局１０から送信された電波が直接波Ｄとして、また反射波Ｒとしてそれぞれ基地局１２に到達する様子を説明する図である。ここで、移動局１０から基地局１２までの直接波Ｄの伝搬距離がＬｄ（ｍ）、反射波Ｒの伝搬距離がＬｒ（ｍ）であるとき、その距離の差（Ｌｄ−Ｌｒ）および電波の波長λに基づいて、前記直接波Ｄと反射波Ｒとの干渉が生ずる。例えば、直接波Ｄおよび反射波Ｒが同位相で基地局１２に到達する場合、すなわち前記距離の差（Ｌｄ−Ｌｒ）が電波の波長λの整数倍である場合には、直接波Ｄおよび反射波Ｒは互いに強め合い、直接波Ｄおよび反射波Ｒが位相差πだけずれて基地局１２に到達する場合、すなわち前記距離の差（Ｌｄ−Ｌｒ）が電波の波長λおよび任意の自然数ｎを用いて（Ｌｄ−Ｌｒ）＝（ｎ＋１／２）×λと表される場合には、直接波Ｄおよび反射波Ｒは互いに弱め合う。
On the other hand, the radio wave transmitted from the
図９は、基地局１２においてＲＳＳＩ測定回路８２によって測定され後述するＲＳＳＩ−受信電力変換部８６によって対数表現された受信電力ＰＲ（ｄＢｍ）と、移動局および基地局の間の距離Ｌとの関係を、複数の周波数毎に表した図である。図９において、何れも細線で描かれた実線、破線、一点鎖線は、それぞれ周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３であって、反射波Ｒが存在しない場合、すなわち基地局１２において直接波Ｄのみを受信する場合の前記受信電力と前記距離との関係を表している。すなわち、これら細線の実線、破線、一点鎖線は、それぞれ周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３である場合の距離に対応するＲｕｐの値に対応する。また、何れも太線で描かれた実線、破線、一点鎖線は、それぞれ周波数がｆ１、ｆ２、ｆ３であって、反射波Ｒが存在し、基地局１２において直接波Ｄおよび反射波Ｒを受信する場合の前記受信電力ＰＲと前記距離Ｄとの関係を表している。
FIG. 9 shows the relationship between the received power PR (dBm) measured by the
図９の太線のそれぞれで表された関係は、次式（１）によって表される。
ＰＲ＝−２０ｌｏｇ（４πＬｆ／ｃ）＋ＧＴＡ＋ＧＲＡ＋Ｐｔ
−１０ｌｏｇ（１＋γ２＋２γｃｏｓ（（２πΔｌ）／λ＋φ）） …（１）
ここで、γは反射面の反射係数、すなわち電波がある角度をもって反射面に入射されたときの入射波振幅に対する反射波振幅の割合である。また、Ｌ（ｍ）は移動局と基地局との距離であり、Δｌ（ｍ）は直接波Ｄと反射波Ｒとの伝搬距離の差（Ｌｄ−Ｌｒ）である。ＧＴＡ（ｄＢｉ）は送信アンテナのアンテナゲイン、ＧＲＡ（ｄＢｉ）は受信アンテナのアンテナゲインであり、移動局１０のアンテナ２４、基地局１２のアンテナ５４がそれぞれダイポールアンテナである場合には、ＧＴＡ＝ＧＲＡ＝２．１４（ｄＢｉ）である。また、Ｐｔ（ｄＢｍ）は移動局１０の送信部２２の送信電力である。また、λ（ｍ）は電波の波長、すなわち電波の速度ｃ（ｍ／ｓ）および波長ｆを用いてλ＝ｃ／ｆであり、φ（ｒａｄ）は移動局から送信される電波の初期位相である。
The relationship represented by each thick line in FIG. 9 is represented by the following equation (1).
PR = −20 log (4πLf / c) + GTA + GRA + Pt
−10 log (1 + γ 2 + 2γcos ((2πΔl) / λ + φ)) (1)
Here, γ is the reflection coefficient of the reflecting surface, that is, the ratio of the reflected wave amplitude to the incident wave amplitude when the radio wave is incident on the reflecting surface at a certain angle. L (m) is the distance between the mobile station and the base station, and Δl (m) is the difference in propagation distance between the direct wave D and the reflected wave R (Ld−Lr). GTA (dBi) is the antenna gain of the transmitting antenna, GRA (dBi) is the antenna gain of the receiving antenna, and when the antenna 24 of the
図９の太線のそれぞれに示すように、直接波Ｄおよび反射波Ｒを受信する場合には、細線で表された直接波Ｄのみを受信する場合に比べて特定の周波数において受信電力ＰＲの値が著しく低下している。後述する距離算出部８８が、例えば図９の細線で示された受信電力ＰＲと距離Ｌとの関係を用いて、移動局１０と基地局１２との距離を算出する場合において、前記著しく低下した受信電力の値ＰＲには対応する距離Ｌの値がない、あるいは対応する距離Ｌの値が実際の距離とは大きく異なるものであることがある。すなわち、受信電力ＰＲの値が前記著しく低下したものとなった場合には、その後に行なわれる移動局１０と基地局１２との距離の算出が正確に行なわれないおそれがある。
As shown in each of the thick lines in FIG. 9, when the direct wave D and the reflected wave R are received, the value of the received power PR at a specific frequency as compared with the case where only the direct wave D represented by the thin line is received. Is significantly reduced. For example, when the
そこで、周波数選択部８４は、前記受信電力ＰＲの著しい低下が生じていない場合に測定されるＲＳＳＩの値と、移動局１０と基地局１２との距離とに応じ前記受信強度範囲の下限値Ｒｌｏｗとして設定する。この様にすれば、下限値Ｒｌｏｗを下回ったＲＳＳＩが測定された場合には、その周波数において前記受信電力ＰＲの著しい低下が生じていると判断することができる。このＲｌｏｗは、例えば移動局測位システム８において移動局１０と基地局１２とが最も離れた状態にある場合の距離に対応する受信電力に対応するＲＳＳＩの値とされ、前記移動局１０と基地局１２とが最も離れた状態にある場合の距離が例えば１０ｍである場合には、図９において、移動局１０と基地局１２との距離が１０ｍである場合の受信電力に対応する受信強度（ＲＳＳＩ）の値とされる。なお、後述するように受信電力ＰＲの値とＲＳＳＩの値とは一対一に対応し得るものであり、変換が可能である。
Therefore, the
なお、図９の各太線で示されるように、直接波Ｄおよび反射波Ｒを受信する場合の受信電力ＰＲの値が著しく低下する距離Ｌは、移動局１０によって送信される電波の周波数によって異なっている。そのため、ある距離Ｌに移動局１０が位置している場合について、特定の周波数を用いた受信電力ＰＲは前記著しい低下を生ずる一方で、他の周波数を用いれば受信電力ＰＲが前記著しい低下を生じない。具体的には例えば、図９の例において、移動局１０と基地局１２との距離がＬ’である場合に、周波数ｆ１の電波を用いた電波の送受信においては、マルチパスが存在する場合に受信電力ＰＲの値が著しく落ち込み前記ＰＲｌｏｗを下回る一方、周波数ｆ２あるいはｆ３の電波を用いた電波の送受信においては、マルチパスが存在する場合であっても受信電力ＰＲの値が著しく落ち込み前記ＰＲｌｏｗを下回わらない。そのため、移動局１０から複数の周波数の電波が送信され、ＲＳＳＩ測定回路８２によってそのＲＳＳＩがそれぞれ測定されると、ある周波数によって測定されたＲＳＳＩが前記受信強度範囲の下限値Ｒｌｏｗを下回り、その周波数が周波数選択部８４によって選択されない場合であっても、移動局１０が送信する他の周波数の電波によっては、測定されたＲＳＳＩが前記受信強度範囲の下限値Ｒｌｏｗを上回り、その周波数が周波数選択部８４によって選択されうる。すなわち、図９の例であれば、受信電力の値ＰＲが前記ＰＲｌｏｗを下回った周波数ｆ１以外の周波数が選択される。
Note that, as indicated by the bold lines in FIG. 9, the distance L at which the value of the received power PR is significantly reduced when receiving the direct wave D and the reflected wave R varies depending on the frequency of the radio wave transmitted by the
図３に戻って、ＲＳＳＩ−受信電力変換部８６は、前記ＲＳＳＩ測定回路８２において受信波強度値として測定されたＲＳＳＩを、対応する受信電力、例えば単位をｄＢｍとする対数表現による電力に変換する。すなわち、前記ＲＳＳＩは受信部５６における電波を受信した際の受信電圧に基づいて算出されるものであるから、この受信電圧、ＲＳＳＩ、および受信電力はそれぞれ対応する値に変換が可能であり、ＲＳＳＩと受信電力とは一対一に対応するものであるので、受信電力も受信波強度値ということができる。
Returning to FIG. 3, the RSSI-reception
距離算出部８８は、前記ＲＳＳＩ−受信電力変換部８６によって変換されることにより得られる受信電力の値に基づいて、電波の送信源である移動局１０と、その移動局１０から送信された電波を受信した基地局１２との距離を算出する。距離算出部８８による距離の算出は、例えば、シミュレーションや実験などにより予め得られ、前記記憶部８０などに記憶されている前記受信電力と距離との関係に基づいて算出される。
The
図５は、この受信電力と距離との関係の一例を示すグラフである。図５に示すように、受信電力と距離との関係は移動局１０と基地局１２との間で送受信される電波の周波数によって異なるものとなっており、ＲＳＳＩ測定回路８２においてＲＳＳＩを測定した際の周波数についての関係が用いられる。この関係は、受信電力をＰＲ（ｄＢｍ）、移動局１０と基地局との距離をＬ（ｍ）とすると、次式（２）で表されるものである。
ＰＲ＝−２０ｌｏｇ（４πＬｆ／ｃ）＋ＧＴＡ＋ＧＲＡ＋Ｐｔ …（２）
ここで、前述のＧＴＡ（ｄＢｉ）は送信アンテナのアンテナゲイン、ＧＲＡ（ｄＢｉ）は受信アンテナのアンテナゲインであり、移動局１０のアンテナ２４、基地局１２のアンテナ５４がそれぞれダイポールアンテナである場合には、ＧＴＡ＝ＧＲＡ＝２．１４（ｄＢｉ）である。また、Ｐｔ（ｄＢｍ）は移動局１０の送信部２２の送信電力である。
FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the received power and the distance. As shown in FIG. 5, the relationship between the received power and the distance varies depending on the frequency of radio waves transmitted and received between the
PR = −20 log (4πLf / c) + GTA + GRA + Pt (2)
Here, GTA (dBi) is the antenna gain of the transmitting antenna, GRA (dBi) is the antenna gain of the receiving antenna, and the antenna 24 of the
また、距離算出部８８は、移動局１０と基地局１２との距離Ｌの算出を前記移動局１０が送信する複数の種類の周波数ｆの電波のそれぞれについて行い、算出を行なった電波の周波数のうち、前記周波数選択部によって選択された周波数に対応する前記距離Ｌｆ（ｉ）の平均Ｌ’を算出する。
Further, the
図４は、サーバ１４の有する機能の概要を説明するブロック図である。サーバ１４は有線通信インタフェース９２、いわゆるマイコン等によって構成される制御部９４、記憶部１０４などによって構成される。また、制御部９４は測位部９６、位置候補選択部９８を有し、制御部９４のＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、これら測位部９６、位置候補選択部９８などにおける処理を実行するようになっている。
FIG. 4 is a block diagram for explaining an overview of the functions of the
記憶部１０４はいわゆるメモリなどの記憶装置であり、後述する通信インタフェース９２を介して各基地局１２との通信により得られる、各基地局１２および移動局１０の間の距離に関する情報や、後述する測位部９６によって複数算出される移動局１０の位置の候補についての情報、あるいは移動局１０の位置の算出が繰り返し行なわれる場合における、過去所定回数において算出された移動局１０の位置およびその算出時刻についての情報などが記憶される。
The
通信インタフェース９２は、サーバ１４と基地局１２との通信ケーブル１８を通した情報通信を行なうためのインタフェースである。この通信インタフェース９２は、例えばサーバ１４から基地局１２に対し、基地局１２の制御作動に関する指令を行なったり、あるいは移動局１０の制御作動に関する指令を基地局１２を介して行なわせたりする。また、有線通信インタフェース８２は、基地局１２から送信される情報、例えば基地局１２と移動局１０との距離に関する情報などが受信される。なお、サーバ１４の有線通信インタフェース９２が移動局１０の制御作動に関する指令を基地局１２を介して行なわせるのは、サーバ１４は無線通信に関する機能、すなわち受信部や送信部を有していない一方、移動局１０は有線通信に関する機能、すなわち有線通信インタフェースを有しておらず、サーバ１４と移動局１０とが直接通信を行なうことができないためであり、このため、サーバ１４と移動局１０とはいずれかの基地局１２を介して通信を行なうことができる。
The
測位部９６は、予め既知である各基地局１２の位置に関する情報と、各基地局１２の距離算出部８８により算出され、通信ケーブル１８を介してサーバ１４に送信された各基地局１２と移動局１０との距離に関する情報とに基づいて、移動局１０の位置を算出する。具体的には例えば、すなわち、第１基地局１２Ａの位置を表す座標が（ｘ１，ｙ１）、第２基地局１２Ｂの座標が（ｘ２，ｙ２）、第３基地局１２Ｃの座標が（ｘ３，ｙ３）であり、前記各基地局１２の距離算出部８８によって第１基地局１２Ａと移動局１０との距離がＬ１、第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離がＬ２、第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離がＬ３と算出される場合において、移動局１０の位置を表す座標を（ｘ，ｙ）とすると、これらの関係は次式（３）で表される。
（ｘ１−ｘ）２＋（ｙ１−ｙ）２＝Ｌ１２
（ｘ２−ｘ）２＋（ｙ２−ｙ）２＝Ｌ２２
（ｘ３−ｘ）２＋（ｙ３−ｙ）２＝Ｌ３２ …（３）
測位部９６はこの式（３）を満たす（ｘ，ｙ）を算出し、移動局１０の位置とする。図１０は、前述の式（３）で現れる第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、および移動局１０の位置関係の一例を図示したものである。なお、図１０においては、説明のため基地局１２の配置が図１のそれとは異なるように示されている。図１０に示すように、距離算出部８８により第１基地局１２Ａと移動局１０との距離がＬ１、第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離がＬ２、第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離がＬ３であると算出されると、測位部９６は第１基地局１２Ａを中心とする半径Ｌ１の円と、第２基地局１２Ｂを中心とする半径Ｌ２の円と、第３基地局１２Ｃを中心とする半径Ｌ３の円の交点が移動局１０の位置であるとして算出する。なお、測位部９６においては、少なくとも３つの基地局１２のそれぞれと移動局１０との距離が得られていれば移動局１０の位置の算出が可能であるため、式（３）および図１０においては、第４基地局１２Ｄに関する記載が省略されているが、第４基地局１２Ｄの位置、および第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離を考慮して移動局１０の位置を算出することも同様に可能である。
The
(X1-x) 2 + (y1-y) 2 = L1 2
(X2-x) 2 + (y2-y) 2 = L2 2
(X3-x) 2 + (y3-y) 2 = L3 2 (3)
The
位置候補選択部９８は、前記測位部９６よって移動局１０の位置が複数算出された場合に、これら算出された複数の移動局１０の位置を移動局１０の位置の候補とし、そのいずれかを移動局１０の位置として選択する。位置候補選択部９８は、領域情報比較部１００および履歴情報比較部１０２の少なくともいずれか一方を有する。位置候補選択部９８は、この領域情報比較部１００によって得られる移動局１０の存在しうる領域に関する情報である領域情報、および前記履歴情報比較部１０２によって得られる移動局１０の移動履歴に関する情報の少なくとも一方に基づいて移動局１０の位置の選択を行なう。
When a plurality of positions of the
領域情報比較部１００は、移動局１０が存在しうる領域に関する情報と、前記測位部９６によって算出される移動局の位置１０の候補とを比較する。すなわち、移動局１０が壁などでしきられた室内などの限定された領域内のみを移動可能とされている場合においては、その移動局１０が移動可能である領域についての情報（領域情報）を、例えば後述する記憶部１０４などに予め記憶しておき、領域情報比較部１００は、この記憶部１０４から読み出された領域情報と、前記測位部９６によって算出される移動局１０の位置の候補とを比較する。そして、移動局１０の位置の候補のうち、前記領域情報に基づいて、移動局１０の移動可能な領域の内側にあるか否かを判断する。そして、位置候補選択部９８は、移動局１０の移動可能な領域の内側にないと判断された前記移動局１０の位置の候補については、移動局１０の位置の候補から除外する。
The area
図１１は、領域情報比較部１００および位置候補選択部９８の作動を説明する図である。測位部９６などにより、２つの移動局１０の位置の候補Ｐ１およびＰ２が得られている。一方、予め移動局位置記憶部６６に記憶された領域情報、すなわち、移動局１０の移動可能領域が、複数の線分１２０で囲まれた領域１２６であるとする。このとき、領域情報比較部１００は、移動局１０の位置の候補Ｐ１およびＰ２の位置と、領域情報、すなわち移動可能領域１２６の位置とを比較し、候補Ｐ２は移動局１０の移動可能な領域の内側にあると判断し、一方、候補Ｐ１は移動局１０の移動可能な領域の内側にはないと判断する。この判断に基づき、位置候補選択部６０は、候補Ｐ１は移動局１０の位置の候補から除外する。この結果、移動局１０の位置の候補は候補Ｐ２のみとなり、位置候補選択部６０は移動局１０の位置は候補Ｐ２の位置であると選択する。
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the region
また、本実施例において、例えばコンピュータの記憶手段などによって実現される測位サーバ１４の記憶部１０４は、前述の移動局測位システム８により移動局１０の測位が例えば所定の間隔で繰り返し行なわれる場合において、過去に測位部９６により移動局１０の位置であるとして選択された位置およびその測位の行なわれた時刻についての情報（移動履歴情報）を所定の回数分だけ記憶する。
Further, in the present embodiment, the
また、履歴情報比較部１０２は、前記記憶部１０４において記憶された前記移動履歴情報に基づいて、現在の移動局１０の位置を予測する。そして、予測された現在の移動局１０の予測位置と前記測位部９６によって算出された複数の移動局位置候補とを照合する。そして、位置候補選択部９８は、この照合の結果、前記移動局１０の予測位置に最も近い位置にある移動局の位置の候補を現在の移動局１０の位置であるとして選択する。
Further, the history
図１２は、このときの履歴情報比較部１０２および位置候補選択部９８の作動を説明する図である。図１２において、前記測位部９６によって算出された移動局位置の２つの候補は候補Ｐ１および候補Ｐ２である。一方、点ｑｔ−１、点ｑｔ−２、点ｑｔ−３、点ｑｔ−４はそれぞれ、現在より１回乃至４回前に行なわれた移動局１０の測位における移動局１０の位置であるとされた位置を表している。前記履歴情報比較部１０２は、前記点ｑｔ−１、点ｑｔ−２、点ｑｔ−３、点ｑｔ−４の位置に基づいて、現在の移動局１０の予測位置ｑｔ（ｘｅ，ｙｅ）を予測する。そして、予測された移動局１０の予測位置ｑｔと候補Ｐ１の距離ｄｅ１、および移動局１０の予測位置ｑｔと候補Ｐ２のそれぞれとの距離ｄｅ２をそれぞれ算出する。位置候補選択部６０は算出された距離ｄｅ１および距離ｄｅ２を比較し、この距離がより小さくなる移動局位置候補を実際の移動局１０の位置であるとして選択する。すなわち、図１２の例であれば、ｄｅ１＞ｄｅ２であるので、より小さい距離であるｄｅ２に対応する移動局位置である候補Ｐ２を実際の移動局１０の位置であるとして選択する。
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the history
具体的には、履歴情報比較部１０２は、例えば以下のようにして現在の移動局の予測位置ｑｔ（ｘｅ，ｙｅ）を予測する。現在の移動局の予測位置ｑｔにおける移動局１０の移動速度をｖｔ、加速度をａｔとし、同様に、過去１回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−１における移動局１０の移動速度をｖｔ−１、加速度をａｔ−１、過去２回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−２における移動局１０の移動速度をｖｔ−２、加速度をａｔ−２、過去３回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−３における移動局１０の移動速度をｖｔ−３、加速度をａｔ−３、過去４回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−４における移動局１０の移動速度をｖｔ−４、加速度をａｔ−４とする。このとき、現在の加速度は過去２回における測位の際における移動局１０の移動加速度の平均であるとすると、その関係は次式（４）で表される。
ａｔ＝（ａｔ−１＋ａｔ−２）／２ …（４）
で表される。このとき、移動局測位システム８による測位が微小時間で反復して行なわれている場合には、ある測位の際における移動局１０の移動加速度ａｔは、その測位の際における移動局１０の移動速度ｖｔと１回前の測位の際における移動局１０の移動速度ｖｔ−１とを用いて、ａｔ＝ｖｔ−ｖｔ−１と表され、またある測位の際における移動局１０の移動速度ｖｔは、その測位の際における移動局１０の位置ｑｔと１回前の測位の際における移動局１０の位置ｑｔ−１とを用いて、ｖｔ＝ｑｔ−ｑｔ−１と表されることから、前記式（４）は、
ｖｔ−ｖｔ−１＝（（ｖｔ−１−ｖｔ−２）＋（ｖｔ−２−ｖｔ−３））／２
（ｑｔ−ｑｔ−１）−（ｑｔ−ｑｔ−１）
＝（（（ｑｔ−１−ｑｔ−２）＋（ｑｔ−２−ｑｔ−３））
＋（（ｑｔ−２−ｑｔ−３）＋（ｑｔ−３−ｑｔ−４））／２
と順次書き換えられる。これをｑｔについて整理すると、
ｑｔ＝（５ｑｔ−１−３ｑｔ−２−ｑｔ−３＋ｑｔ−４）／２
となる。このようにして、現在の移動局１０の予測位置ｑｔを算出する。
Specifically, the history
a t = (a t-1 + a t-2) / 2 ... (4)
It is represented by At this time, when the positioning by the mobile
v t −v t−1 = ((v t−1 −v t−2 ) + (v t−2 −v t−3 )) / 2
(Q t -q t-1) - (q t -q t-1)
= (((Q t-1 -q t-2 ) + (q t-2 -q t-3 ))
+ ((Q t−2 −q t−3 ) + (q t−3 −q t−4 )) / 2
Will be rewritten sequentially. Organizing this for qt,
q t = (5q t-1 -3q t-2 -q t-3 + q t-4) / 2
It becomes. In this way, the current predicted position qt of the
図１３は、本発明の移動局測位システム８における移動局１０の制御作動を説明するフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＡ１においては、移動局１０に対し、電波を送信するように指令が行なわれたか否かが判断される。この指令は、後述する基地局１２の作動を説明するフローチャートである図１４のステップＳＢ２が実行されることによって行なわれる。この指令は、例えば移動局１０の受信部２６によって受信され、受信波から指令を含む情報が取り出された後、制御部４４においてその内容が解析・実行される。そして、この指令が行なわれた場合には、本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ２以降が実行される。一方、指令が行なわれていない場合には、本ステップの判断が否定され、再びＳＡ１が実行される。すなわち、指令の待機が行なわれる。
FIG. 13 is a flowchart for explaining the control operation of the
ＳＡ２においては、移動局１０の送信する電波の周波数の種類を表す変数ｉが１とされ、１番目の周波数の電波の送信の準備が行なわれる。この変数ｉと電波の周波数ｆ（ｉ）との対応づけは、例えば予め記憶部５０に記憶されていればよい。そして、周波数切換部４６などに対応するＳＡ３においては、ＰＬＬ回路３０から出力される周波数が、変数ｉに対応する周波数ｆ（ｉ）となるように、分周比Ｎが設定される。
In SA2, the variable i indicating the type of frequency of the radio wave transmitted by the
ＳＡ４においては、タイマ４８の内容がリセット、すなわち時間を記録するカウンタの内容が零とされるとともに、電波の送信時間の計測が開始される。続くＰＬＬ回路３０、送信部２２などに対応するＳＡ５においては、ＳＡ３において設定された周波数ｆ（ｉ）の電波が所定の出力により送信される。
In SA4, the content of the
ＳＡ６においては、ＳＡ４において開始されたタイマ４８で計測される電波の送信時間が、予め設定された規定送信時間だけ経過したか否か、すなわちタイムアウトしたか否かが判断される。この規定送信時間は、少なくとも基地局１２において受信波強度値としてのＲＳＳＩを測定するのに十分な時間を上回るように設定される。そして、送信時間が前記規定送信時間を上回った場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＡ７以降が実行される。一方、送信時間が前記規定送信時間に達していない場合には、本ステップの判断が否定され、引き続き電波の送信が行なわれる。
In SA6, it is determined whether or not the radio wave transmission time measured by the
ＳＡ６の判断が肯定された場合、すなわち、周波数ｆ（ｉ）の電波が前記規定送信時間だけ送信された場合に実行されるＳＡ７においては、電波の送信が終了させられる。そして、続くＳＡ８において、電波の周波数の種類を表す変数ｉが１だけ繰り上げられる。すなわち、次の種類の周波数の電波の送信に備える。 When the determination at SA6 is affirmative, that is, when the radio wave of frequency f (i) is transmitted for the specified transmission time, the transmission of the radio wave is terminated. Then, in the subsequent SA8, the variable i representing the type of radio wave frequency is incremented by one. That is, it prepares for transmission of radio waves of the following types of frequencies.
ＳＡ９においては、電波の周波数の種類を表す変数ｉが、予め定められた送信する電波の周波数の種類の総数ｉｍａｘを上回ったか否かが判断される。すなわち、予め３種類の周波数の電波を送信するようにされている場合においては、変数ｉが３を上回ったか否かが判断される。そして、変数ｉがｉｍａｘを上回った場合には、全ての種類の周波数の電波の送信が完了したとして、本ステップの判断が肯定され、本フローチャートは終了させられる。一方、変数ｉがｉｍａｘと等しいあるいはｉｍａｘを下回った場合には、未だ送信を行なっていない周波数の電波が存在するとして、本ステップの判断が否定され、ＳＡ３以降が実行される。 In SA9, it is determined whether or not the variable i representing the type of radio wave frequency exceeds a predetermined total number imax of radio wave frequency types to be transmitted. That is, in the case where radio waves of three types of frequencies are transmitted in advance, it is determined whether or not the variable i exceeds 3. If the variable i exceeds imax, the determination of this step is affirmed and transmission of all types of frequency radio waves is completed, and this flowchart is terminated. On the other hand, if the variable i is equal to imax or falls below imax, it is determined that there is a radio wave having a frequency that has not yet been transmitted, and the determination in this step is denied, and SA3 and subsequent steps are executed.
図１４は、本発明の移動局測位システム８における各基地局１２の制御作動を説明するフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＢ１においては、サーバ１４から各基地局１２に対し、移動局１０との距離を測定しサーバに送信するように指示が行なわれたか否かが判断される。この指令は、後述するサーバ１４の作動を説明するフローチャートである図１５のＳＣ１が実行されることによって行なわれる指令である。
FIG. 14 is a flowchart for explaining the control operation of each
ＳＢ２においては、基地局１２から移動局１０に対して、測位のための電波を送信するように指令が行なわれる。この指令は、例えば、基地局１２の制御部７４において生成された指令に関する情報を含む電波が送信部５２から送信される。なお、この基地局１２から移動局１０への指令はいずれか１つの基地局１２によって行なわれればよい。
In SB2, the
ＳＢ３においては、基地局１２の受信する電波の周波数の種類を表す変数ｉが１とされ、１番目の周波数の電波の受信の準備が行なわれる。この変数ｉと電波の周波数ｆ（ｉ）との対応づけは、例えば予め記憶部８０に記憶されていればよい。そして、周波数切換部７６などに対応するＳＢ４においては、ＰＬＬ回路６０から出力される周波数が、変数ｉに対応する周波数ｆ（ｉ）となるように、分周比Ｎが設定される。
In SB3, a variable i indicating the type of frequency of radio waves received by the
ＳＢ５においては、タイマ７８の内容がリセット、すなわち時間を記録するカウンタの内容が零とされるとともに、電波の受信時間の計測が開始される。続くＰＬＬ回路６０、受信部５２などに対応するＳＢ６においては、ＳＢ４において設定された周波数ｆ（ｉ）の電波が受信され、ＲＳＳＩ測定回路８２に対応するＳＢ７においては、ＳＢ６において受信された電波の受信波強度値として、例えばＲＳＳＩが測定される。
In SB5, the content of the
続くＳＢ８およびＳＢ９は周波数選択部８４に対応する。まず、ＳＢ８においては、ＳＢ７で測定されたＲＳＳＩの値Ｒｆ（ｉ）が、予め定められた受信波強度範囲に含まれるか否か、すなわち、Ｒｌｏｗ≦Ｒｆ（ｉ）≦Ｒｕｐを満たすか否かが判断される。そして、ＳＢ７で測定されたＲＳＳＩの値Ｒｆ（ｉ）がＲｌｏｗ≦Ｒｆ（ｉ）≦Ｒｕｐを満たす場合には、本ステップの判断が肯定され、ＳＢ１０以降が実行される。一方、ＳＢ７で測定されたＲＳＳＩの値Ｒｆ（ｉ）がＲｌｏｗ≦Ｒｆ（ｉ）≦Ｒｕｐを満たさない場合には、本ステップの判断が否定され、ＳＢ９が実行される。
ＳＢ９は、ＳＢ８の判断が否定された場合、すなわちＲＳＳＩが前記受信波強度範囲の上限を上回る、あるいは下限を下回る場合に実行されるステップである。本ステップにおいては、ＳＢ８の判断を否定するＲＳＳＩを測定した際の電波の周波数が、後述するＳＢ１４における距離の算出の際に用いられないものとされる。逆に言えば、ＳＢ８の判断が肯定され、本ステップが実行されない場合には、ＳＢ８の判断を肯定するＲＳＳＩを測定した際の電波の周波数が、ＳＢ１４における距離の算出の際に用いられるものとして選択される。 SB9 is a step executed when the determination of SB8 is denied, that is, when the RSSI exceeds the upper limit of the received wave intensity range or falls below the lower limit. In this step, it is assumed that the frequency of the radio wave when the RSSI that denies the determination of SB8 is measured is not used when calculating the distance in SB14 described later. Conversely, if the determination of SB8 is affirmed and this step is not executed, the frequency of the radio wave when the RSSI that affirms the determination of SB8 is measured is used when calculating the distance in SB14. Selected.
ＳＢ１０においては、ＳＢ５において開始されたタイマ４８で計測される電波の受信時間が、予め設定された規定受信時間だけ経過したか否か、すなわちタイムアウトしたか否かが判断される。この規定受信時間は、例えば、前記移動局１０における規定送信時間と同じとなるように設定される。そして、受信時間が前記規定受信時間を上回った場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＢ１１以降が実行される。一方、受信時間が前記規定受信時間に達していない場合には、本ステップの判断が否定され、引き続き電波の受信作動が行なわれる。
In SB10, it is determined whether or not the reception time of the radio wave measured by the
ＳＢ１０の判断が肯定された場合、すなわち、周波数ｆ（ｉ）の電波が前記規定受信時間だけ受信された場合に実行されるＳＢ１１においては、電波の受信が終了させられる。そして、続くＳＢ１２において、電波の周波数の種類を表す変数ｉが１だけ繰り上げられる。 When the determination of SB10 is affirmed, that is, when the radio wave of frequency f (i) is received for the specified reception time, the reception of the radio wave is terminated. Then, in the following SB12, the variable i indicating the type of radio wave frequency is incremented by one.
ＳＢ１３においては、電波の周波数の種類を表す変数ｉが、予め定められた受信する電波の周波数の種類の総数ｉｍａｘを上回ったか否かが判断される。すなわち、予め３種類の周波数の電波を受信するようにされている場合においては、変数ｉが３を上回ったか否かが判断される。この受信する電波の周波数の種類の総数ｉｍａｘは、移動局１０によって送信される電波の周波数の種類の総数ｉｍａｘと等しくされる。そして、変数ｉがｉｍａｘを上回った場合には、全ての種類の周波数の電波の受信が完了したとして、本ステップの判断が肯定され、ＳＢ１４以降が実行される。一方、変数ｉがｉｍａｘと等しいあるいはｉｍａｘを下回った場合には、未だ受信を行なっていない周波数の電波が存在するとして、本ステップの判断が否定され、ＳＢ４以降が実行される。
In SB13, it is determined whether or not the variable i indicating the type of radio wave frequency exceeds a predetermined total number imax of radio wave frequency types to be received. That is, in the case where radio waves having three types of frequencies are received in advance, it is determined whether or not the variable i exceeds 3. The total number imax of radio wave frequency types to be received is made equal to the total number imax of radio wave frequency types transmitted by the
ＲＳＳＩ−受信電力変換部８６および距離算出部８８に対応するＳＢ１４においては、まず、ＳＢ８における判断が肯定された電波の周波数ｆ（ｉ’）のそれぞれについて、ＳＢ７で測定されたＲＳＳＩの値Ｒｆ（ｉ’）が対数表現された、すなわち例えばｄＢｍの単位で表された受信電力ＰＲｆ（ｉ’）に換算される。この換算は、例えば予め記憶部８０に記憶されたテーブルや関係式などを用いることで行なわれる。そして、換算された受信電力ＰＲの値に基づいて、移動局１０および基地局１２の間の距離Ｌｆ（ｉ’）が算出される。この算出は、例えば予め記憶部８０に記憶された図５に示すような関係に基づいて行なわれる。
In the
距離算出部８８に対応するＳＢ１５においては、ＳＢ１４において各周波数ごとに算出された移動局１０および基地局１２の間の距離Ｌｆ（ｉ’）の平均Ｌ’が算出される。この平均は次式（５）で表される。
通信インタフェース９０に対応するＳＢ１６においては、ＳＢ１５において算出された移動局１０および基地局１２の間の距離の平均Ｌ’の値についての情報が通信ケーブル１８を介してサーバ１４に送信される。
In the SB 16 corresponding to the
図１５は、本発明の移動局測位システム８におけるサーバ１４の制御作動を説明するフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＣ１においては、サーバ１４から各基地局１２に対し、移動局１０との距離を測定しサーバに送信するように指示が行なわれるとともに、いずれか１の基地局１２に対し、移動局１０への指令を無線により行なうように指示が行なわれる。この移動局１０への指令は、移動局１０に対し測位のための電波の発信を指示するものである。これは、本実施例においては、移動局１０は外部との通信インタフェースとして送信部２２および受信部２６のみを有する一方、サーバ１４は通信ケーブルを介した通信のための通信インタフェース９２のみを有しており、サーバ１４と移動局１０とは直接通信を行なうことができないので、移動局１０およびサーバ１４は、移動局１０との無線通信のためのインタフェースとしても作動可能な送信部５２および受信部５６などと、有線通信のための通信インタフェース９０の両方を有している基地局１２のいずれか１つを介して通信を行なうようにされているためである。
FIG. 15 is a flowchart for explaining the control operation of the
サーバ１４の通信インタフェース９２等に対応するＳＣ２においては、各基地局１２において算出された移動局１０および基地局１２の間の距離の平均Ｌ’の値が、通信ケーブル１８を介してサーバ１４によって受信される。ここで、好適には、３以上の基地局１２から送信されるまで受信が待機されてもよいし、ＳＣ２の実行から所定時間の間、各基地局１２から前記Ｌ’の値が送信されるのを待機し、前記所定時間が経過した場合には３未満の基地局１２からしか前記Ｌ’の値が得られていない場合であってもＳＣ３以降が実行されるようにしてもよい。
In SC2 corresponding to the
測位部９６に対応するＳＣ３においては、ＳＣ２で得られた３つ以上の各基地局１２のそれぞれと移動局１０との距離の平均Ｌ’、および前記３つ以上の各基地局１２の位置に関する情報に基づいて、移動局１０の位置の推定が行なわれる。移動局１０の位置の推定は、例えば、前記式（３）を満たす（ｘ，ｙ）を算出することにより行なわれる。このとき、例えば前記式（３）においては、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離はＬ１とされていたが、これに代えて、ＳＣ２において第１基地局１２Ａから得られたＬ’の値が用いられる。他の基地局１２についても同様である。
In SC3 corresponding to the
続くＳＣ４およびＳＣ５は位置候補選択部９８などに対応する。まず、ＳＣ４においては、ＳＣ３において算出された移動局１０の位置が複数であったか否かが判断される。算出された移動局１０の位置が１つであった場合には、本ステップの判断が否定され、その算出された位置が移動局１０の位置であるとされて、本フローチャートは終了する。一方、算出された移動局１０の位置が２つ以上であった場合には、本ステップの判断が否定され、続くＳＣ５が実行される。
Subsequent SC4 and SC5 correspond to the position
位置候補選択部９８、領域情報比較部１００、履歴情報比較部１０２などに対応するＳＣ５においては、ＳＣ３において算出された複数の移動局１０の位置の候補のうち、いずれかが移動局１０の位置として選択される。この選択は、前記移動局１０の位置の候補についての情報と、移動局１０が移動可能とされる移動可能領域の位置についての情報、および／または移動局１０の移動の履歴に関する情報とを比較することによって行なわれる。具体的には例えば、前記移動可能領域の内側にない移動局１０の位置の候補は候補から除外されることにより、あるいは、移動局の移動履歴から推定される現在の移動局１０の位置に近い移動局１０の位置の候補が選択されることにより、移動局１０の位置の候補のいずれかが現在の移動局１０の位置として選択される。
In SC5 corresponding to the position
本実施例の移動局測位システム８によれば、前記周波数選択部８４（ＳＢ８、ＳＢ９）によって選択される、前記受信強度測定部としてのＲＳＳＩ測定回路８２（ＳＢ７）によって測定された受信波強度値としてのＲＳＳＩのうち、該ＲＳＳＩの値Ｒが所定の受信波強度範囲（Ｒｌｏｗ≦Ｒ≦Ｒｕｐ）となる周波数ｆ（ｉ’）が選択され、前記測位部９６（ＳＣ３）により、周波数選択部８４によって選択された周波数ｆ（ｉ’）の電波に対応するＲＳＳＩの値と、予め算出されるＲＳＳＩの値と前記移動局１０および基地局１２間の距離との関係とに基づいて、前記移動局１０および各基地局１２間の距離Ｌがそれぞれ推定され、該推定された距離Ｌに基づいて移動局の位置（ｘ，ｙ）が算出されるので、前記所定の受信波強度範囲内となる周波数、すなわち、受信波強度値がノイズやマルチパスの影響を受けにくい周波数における受信波強度値を用いて前記移動局１０および各基地局１２間の距離Ｌがそれぞれ推定され、比較的誤差の小さい移動局１０の測位を行なうことができる。
According to the mobile
また、前述の実施例の移動局測位システム８によれば、位置候補選択部９８（ＳＣ４、ＳＣ５）により、複数の移動局１０の位置の候補から、受信波強度値としてのＲＳＳＩと異なる情報に基づいて移動局１０の位置が選択されるので、位置算出部としての測位部９６（ＳＣ３）が移動局１０の位置として複数の位置の候補を推定した場合に、位置候補選択部９８により該複数の位置の候補のいずれか１つを移動局１０の位置として選択することができる。
Further, according to the mobile
また、前述の実施例の移動局測位システム８によれば、位置候補選択部９８の領域情報比較部１００（ＳＣ５）は、受信波強度値としてのＲＳＳＩと異なる情報として移動局１０が移動可能な領域に関する情報に基づいて移動局１０の位置を選択するので、予め既知である移動局１０が移動可能な領域に関する情報に基づいて移動局１０の位置が選択される。
Further, according to the mobile
また、前述の実施例の移動局測位システム８によれば、位置候補選択部９８の履歴情報比較部１０２（ＳＣ５）は、受信波強度値としてのＲＳＳＩと異なる情報として移動局１０の移動履歴に関する情報に基づいて移動局１０の位置を選択するので、移動局１０の測位が繰り返し行なわれる場合において繰り返し毎に算出される移動局１０の位置である移動履歴に基づいて移動局１０の位置が選択される。
Further, according to the mobile
また、前述の実施例の基地局１２によれば、移動局１０が送信する複数の周波数ｆ（ｉ）（１≦ｉ≦ｉｍａｘ）の電波を受信可能な受信部５６と、該受信部５６により受信した電波の強度に関する値である受信波強度値としてのＲＳＳＩを前記受信結果に関する値として測定する受信強度測定部８２（ＳＢ６）とを備えるので、移動局測位システム８に好適に適用される。
Further, according to the
また、前述の実施例の移動局１０によれば、複数の周波数ｆ（ｉ）（１≦ｉ≦ｉｍａｘ）の電波の送信が可能な送信部２２（ＳＡ６）を備えるので、移動局測位システム８に好適に適用される。
In addition, according to the
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。 Subsequently, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions common to the embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施例においても、移動局測位システム８は前述の実施例のものと同様のもの、すなわち例えば図１に示される構成の移動局測位システム８が用いられる。また、移動局測位システム８を構成する移動局１０および基地局１２も、前述の実施例のもの、すなわち、例えば図２および図３にそれぞれ示される構成を有する移動局１０および基地局１２と同様の構成を有する。
Also in this embodiment, the mobile
また、本実施例においても、前述の実施例１と同様に、移動局１０の周波数切換部４６および基地局１２の周波数切換部７６は、例えば予め移動局１０の記憶部５０および基地局１２の記憶部８０にそれぞれ記憶されたタイムチャートに従って、移動局１０の分周器３８および基地局１２の分周器６８に対し分周比Ｎをそれぞれ設定し、移動局１０のＰＬＬ回路３０および基地局１２のＰＬＬ回路６０の出力周波数を変化させる。ここで、前述の実施例１においては、移動局１０による電波の送信は、予め設定されたｉｍａｘ種類の周波数の電波のそれぞれについて少なくとも１回の送信が行なわれればよいものとされていたが、本実施例においては、前記ｉｍａｘ種類の周波数の電波のそれぞれについて、予め定められた所定回数であるｓ回（ｓ＞１）だけ送信が行なわれるように、例えば前記移動局１０の記憶部５０に記憶されたタイムチャートが設定されている。また、同様に基地局１２においては、移動局１０が送信する電波を受信し、その周波数ごとに受信波強度値が受信できるよう、基地局１２の記憶部８０に記憶されたタイムチャートが設定されている。
Also in the present embodiment, similarly to the above-described first embodiment, the
この所定回数であるｓは、例えば、後述する存在確率算出部１５２において移動局１０および基地局１２間の距離に対する移動局１０の存在確率を算出する際に算出される平均および分散が一定の効果が得られるものとなる数であり、具体的には例えば５（回）である。
The predetermined number of times s is, for example, an effect in which the average and variance calculated when calculating the existence probability of the
また、基地局１２の距離算出部８８は、前述の実施例１においては、前記移動局１０が送信する複数種類の周波数の電波のそれぞれについて、基地局１２の受信部５６によって受信された電波の受信電力の値に基づいて、電波の送信源である移動局１０とその電波を受信した基地局１２との距離Ｌｆ（ｉ）を算出し、前記周波数選択部によって選択された周波数に対応する前記距離Ｌｆ（ｉ）の平均Ｌ’を算出した。一方、本実施例においては、移動局１０と基地局１２との間で、前記複数種類の周波数の電波のそれぞれについて所定回数（ｓ回）の電波の送受信が行なわれることから、距離算出部８８はまず、前記複数種類の周波数のうち、前記周波数選択部８４により選択された周波数のそれぞれについて、前記所定回数だけ行なわれた電波の受信のそれぞれにおいて、ＲＳＳＩ測定回路８２によって測定されたＲＳＳＩの値がＲＳＳＩ−受信電力変換部８６により変換されることにより得られる受信電力に基づいて、移動局１０と基地局１２との距離を算出する。そして前記所定回数の受信に対応して得られた移動局１０と基地局１２との距離について、それらの各周波数における平均Ｌｆ（ｉ）を算出する。
Further, in the first embodiment, the
さらに距離算出部８８は、前記複数種類の周波数のそれぞれについて得られた移動局１０と基地局１２との距離の平均について、その平均Ｌ’を算出する。
Further, the
具体的には例えば、ｉ’を前記周波数選択部８４により選択された周波数の種類を表す番号、ｉｍａｘ’を前記周波数選択部８４により選択された周波数の数、ｊを各周波数における測定回数、ｓを前記所定回数、すなわち、各周波数における測定回数の総数とすると、距離算出部８８は、次式（６）
また、ＲＳＳＩ測定回路８２によって測定されたＲＳＳＩの値がＲＳＳＩ−受信電力変換部８６によって変換されることによって得られる受信波の受信電力の値についての情報や、周波数選択部８４によって選択された周波数についての情報は、通信インタフェース９０を介してサーバ１４に送信されている。
Further, information about the received power value of the received wave obtained by converting the RSSI value measured by the
図１６は、本実施例における移動局測位システム８を構成するサーバ１４の有する機能の概要を説明するブロック図である。サーバ１４は有線通信インタフェース９２、いわゆるマイコン等によって構成される制御部９４、記憶部１０４などによって構成される。このうち、通信インタフェース９２、および記憶部１０４は前述の実施例におけるサーバ１４（図４参照）と共通するものであるので、説明を省略する。また、制御部９４は存在確率算出部１３２、位置算出部１３４、位置候補選択部９８を有し、制御部９４のＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、これら存在確率算出部１３２、位置算出部１３４、位置候補選択部９８などにおける処理を実行するようになっている。
FIG. 16 is a block diagram for explaining an overview of the functions of the
存在確率算出部１３２は、移動局１０および基地局１２間の距離に対する、その距離となる確率分布を算出する。本実施例においては、基地局１２の位置は固定され、移動局１０は移動可能とされていることから、前記確率分布は、移動局１０が基地局１２からの距離に対する、その距離となる位置に移動局１０が存在する確率を表す確率分布を表すこととなる。
The existence
具体的には、存在確率算出部１３２は、次のように前記確率分布を算出する。まず、ＲＳＳＩ測定回路８２によって測定されたＲＳＳＩの値がＲＳＳＩ−受信電力変換部８６によって変換されることによって得られる受信波の受信電力の値のうち、周波数選択部８４によって選択された周波数の電波の受信電力ＰＲの値の平均ＰＲＡＶおよび分散σＰＲ ２を次式（７）および（８）のようにそれぞれ算出する。
ここで、ある位置にある移動局１０から送信された電波が、位置が固定された基地局１２において受信される際においては、真の伝搬距離は変化しない一方、場所的な要因、例えば周囲の人や自動車などが動くことにより、基地局１２において受信される電波の受信電力ＰＲｆ（ｉ’，ｊ）が変化する。そして、この変化の分布は、十分な回数の受信を行えば正規分布となり、その平均および分散はそれぞれ、前述の式（７）および（８）によって算出されるＰＲＡＶおよびσＰＲ ２である。
Here, when the radio wave transmitted from the
この前記受信電力ＰＲｆ（ｉ’，ｊ）の分布は、次式（９）によって表される。
前述のように、前記変化の分布は正規分布となるので、移動局１０から送信された電波が基地局１２において受信される際のある値の受信電力ＰＲとなる場合に、移動局１０および基地局１２間の距離Ｌの値に対して前記ある値の受信電力ＰＲが得られる確率分布が、例えば図１７に示すＰ１のように得られる。言い換えればこの確率分布Ｐ１は、受信電力がある値ＰＲである場合において、移動局１０および基地局１２間の距離Ｌがそれぞれの値である確率分布を表している。また、図１７に示す確率分布Ｐ２は、前記Ｐ１の場合とは異なる値の受信電力ＰＲについて、同様に算出される確率分布を表している。特に本実施例においては、基地局１２の位置は固定される一方、移動局１０は移動可能であることから、移動局１０の存在位置の確率分布であるともいえる。
As described above, since the distribution of the change is a normal distribution, when the radio wave transmitted from the
図１７は、例えば前記（２）式で表される、移動局１０および基地局１２間の距離Ｌと基地局１２における電波の受信電力ＰＲとの関係と、受信電力ＰＲがＲおよびＲ’である場合における前記確率分布であるＰ１およびＰ２とを、共通する前記距離Ｌを表す横軸において表した図である。この図１７において、確率分布Ｐ１あるいはＰ２について、その確率の値が最大となる移動局１０と基地局１２との距離Ｌ０あるいはＬ０’は、基地局１２における受信電力ＰＲの値がＲ０あるいはＲ０’である場合に、移動局１０が存在する確率が最も高い移動局１０および基地局１２間の距離Ｌを表している。
FIG. 17 shows, for example, the relationship between the distance L between the
一方、確率分布Ｐ１あるいはＰ２について、その確率の値が最大となる移動局１０および基地局１２間の距離Ｌ０あるいはＬ０’に対応する基地局１２における受信電力ＰＲの値は、図１７の上段に示された移動局１０および基地局１２間の距離Ｌと基地局１２における電波の受信電力ＰＲとの関係を参照すると、それぞれＲ０あるいはＲ０’となっている。このＲ０あるいはＲ０’が基地局における受信電力の平均ＰＲＡＶである。すなわち、図１７の下段に表される基地局１２での電波の受信電力の値ＰＲの場合の確率分布について、その確率が最大となる移動局１０および基地局１２間の距離Ｌは、前記基地局１２の距離算出部８８において算出される移動局１０および基地局１２間の距離の平均Ｌ’の値と等しい。また、この距離の平均Ｌ’の値は、前記確率分布を算出する際における受信電力の平均ＰＲＡＶを、前記移動局１０および基地局１２間の距離Ｌと基地局１２における電波の受信電力ＰＲとの関係に適用して得られる値である。
On the other hand, for the probability distribution P1 or P2, the value of the received power PR at the
このように、存在確率算出部１３２は、移動局１０からの電波を受信した各基地局１２のそれぞれについて前述のように、算出された受信電力の平均移動局１０および基地局１２間の距離に対する、移動局１０がその距離となる位置に存在する確率の分布を算出する。すなわち、受信電力ＰＲの平均ＰＲＡＶおよび分散σＰＲ ２が算出されると、これらに対応する移動局１０の確率分布を算出する。
In this way, the existence
なお、図１７においては、基地局１２から一方向の距離のみについての確率分布を示したが、実際には基地局１２から移動局１０の方向は特定されないので、基地局１２からある距離Ｌの位置に移動局１０が存在する、との表現は、基地局１２を中心とする半径Ｌの円上のいずれかの位置に移動局１０が存在することになる。従って、移動局１０が平面上を移動可能とされている場合に、移動局１０の存在確率分布は、基地局１２の位置を中心に放射状に変化する。図１８は、移動局１０が平面上を移動可能とされている場合に、移動局１０の存在確率分布を説明する図である。移動局１０の存在確率分布は図１８に示す基地局１２の位置を中心とする同心円１４２ａ乃至１４２ｃにより等高線状に表現されている。このうち、円１４２ｂが存在確率が最も高い位置を表し、円１４２ａおよび１４２ｃは存在確率が同じ値である位置を表している。なお、図１８におけるＩ−Ｉ’断面図として記載されているのは、前記Ｉ−Ｉ’の位置における移動局１０の存在確率を縦軸として示したものであり、図１７に示した関係に相当する。
In FIG. 17, the probability distribution for only the distance in one direction from the
図１６に戻って、位置算出部１３４は、前記存在確率算出部１３２によって算出される、移動局１０からの電波を受信した各基地局１２についての各基地局１２および移動局１０間の距離に対する、移動局１０がその距離となる位置に存在する確率の分布に基づいて、移動局１０の位置を算出する。移動局算出部１３４は、結合確率算出部１３６および最大確率位置判定部１３８を有している。このうち、結合確率算出部１３６は、前述の各基地局１２および移動局１０間の距離に対する、移動局１０がその距離となる位置に存在する確率の分布のそれぞれに基づいて、これらの結合確率を算出する。そして、最大確率位置判定部１３８は、前記結合確率算出部１３６によって算出された前記結合確率が最大となる位置に基づいて移動局１０の位置を算出する。
Returning to FIG. 16, the
図１９は、移動局１０からの電波を受信した第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂおよび第３基地局１２Ｃの３つの基地局について、前記存在確率算出部１３２によって算出される、各基地局１２および移動局１０間の距離に対する、移動局１０がその距離となる位置に存在する確率の分布をそれぞれ示した図である。例えば図１９が示す平面において、第１基地局１２Ａ乃至第３基地局１２Ｃが存在し、また、移動局１０がその平面を移動可能である場合を説明する図である。図１９において、第１基地局１２Ａの位置を中心とする同心円１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃは第１基地局１２Ａおよび移動局１０間の距離に対する、移動局１０がその距離となる位置に存在する確率の分布を示している。また、第２基地局１２Ｂの位置を中心とする同心円１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃは第２基地局１２Ｂおよび移動局１０間の距離に対する、移動局１０がその距離となる位置に存在する確率の分布を、第３基地局１２Ｃの位置を中心とする同心円１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃは第３基地局１２Ｃおよび移動局１０間の距離に対する、移動局１０がその距離となる位置に存在する確率の分布をそれぞれ示している。なお、これらの確率分布のそれぞれは、前述の図１８に示した図に対応する。すなわち、円１４４ｂの半径に対応する距離が、第１基地局１２Ａおよび移動局１０間の距離として確率が最も高い距離を表しており、円１４４ｂは移動局１０が存在する確率が最も高い位置の連なりである。円１４６ｂ、円１４８ｂについても、それぞれ第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃについて同様である。
FIG. 19 shows each base station calculated by the existence
かかる場合において、結合確率算出部１３６は、移動局１０が存在し得る位置のそれぞれに対し、結合確率を算出する。この結合確率は、前記移動局１０が存在し得る位置における、各基地局１２のそれぞれに対する移動局１０の存在確率を乗ずることによって得られる。すなわち、ある位置について、第１基地局１２Ａに対する移動局１０の存在確率がｇ１、第２基地局１２Ｂに対する移動局１０の存在確率がｇ２、第３基地局１２Ｃに対する移動局１０の存在確率がｇ３である場合には、結合確率算出部１３６はその位置における移動局１０の結合確率Ｇを
Ｇ＝ｇ１×ｇ２×ｇ３ …（１０）
のように算出する。ここで、第１基地局１２Ａに対する移動局１０の存在確率ｇ１は、前記存在確率算出部１３２によって算出される移動局１０および第１基地局１２Ａ間の距離に対する、その距離となる移動局１０の存在確率分布における、前記ある位置と第１基地局１２Ａとの距離に対する移動局１０の存在確率の値であり、第２基地局１２Ｂに対する移動局１０の存在確率ｇ２および第３基地局１２Ｃに対する移動局１０の存在確率ｇ３は同様に、それぞれ前記存在確率算出部１３２によって算出される移動局１０および第２基地局１２Ｂ間の距離に対する、その距離となる移動局１０の存在確率分布における、前記ある位置と第２基地局１２Ｂとの距離に対する移動局１０の存在確率の値、および移動局１０および第３基地局１２Ｃ間の距離に対する、その距離となる移動局１０の存在確率分布における、前記ある位置と第３基地局１２Ｃとの距離に対する移動局１０の存在確率の値およびである。
In such a case, the connection
Calculate as follows. Here, the existence probability g1 of the
最大確率位置判定部１３８は、前述のように算出される結合確率Ｇが、最も大きい値となる位置を判定する。具体的には例えば、最大確率位置判定部１３８はまず、移動局１０が移動可能な領域を例えば所定の間隔ｄの格子状に区切り、その各格子点における結合確率Ｇの値を算出する。図２０は格子点の設定の一例を説明する図である。すなわち、移動局１０が移動可能な領域が、一辺（格子間隔）がｄ（ｍ）の格子により区切られ、その格子点Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、…、Ｑｒｓ、…が設定される。この一辺の長さｄは、例えば、予め移動局測位システム８に要求される測位精度や、例えば図１７におけるΔＲのように示される前記ＲＳＳＩ測定回路８２におけるＲＳＳＩ測定の分解能、移動局１０が送信する電波の周波数などに基づいて設定される。そして、最大確率位置判定部１３８は、算出された各格子点ごとの結合確率Ｇの値を比較し、その値が最も大きい格子点を選択する。
The maximum probability
位置算出部１３４は、この様にして選択された、結合確率Ｇの値がもっとも大きい格子点の位置が移動局１０の位置であるとして算出する。
The
なお、位置候補選択部９８は、前述の実施例１と同様の作動をするものであって、位置算出部１３４によって算出された移動局１０の位置が複数である場合、すなわち、結合確率Ｇの値が最も大きい値となる格子点が２つ以上存在する場合に、これらを移動局１０の位置の候補とする。そして、移動局の存在し得る領域に関する情報である領域情報、あるいは移動局の位置の履歴に関する情報である移動履歴情報の少なくとも一方に基づいて、前記の移動局１０の位置の候補のいずれかを移動局１０の位置として選択する。なお、このとき、結合確率Ｇの値が同一である格子点が２つ以上存在する場合にこれらを移動局１０の位置の候補としても良いし、あるいは最大となった結合確率Ｇの値から所定の範囲に結合確率の値が含まれる格子点が存在する場合にこれらを移動局１０の位置の候補としてもよい。
Note that the position
図２１は、本発明の別の実施例の移動局測位システム８における移動局１０の制御作動を説明するフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＤ１においては、移動局１０に対し、電波を送信するように指令が行なわれたか否かが判断される。この指令は、後述する基地局１２の作動を説明するフローチャートである図２２のステップＳＥ２が実行されることによって行なわれる。この指令は、例えば移動局１０の受信部２６によって受信され、受信波から指令を含む情報が取り出された後、制御部４４においてその内容が解析・実行される。そして、この指令が行なわれた場合には、本ステップの判断が肯定され、続くＳＤ２以降が実行される。一方、指令が行なわれていない場合には、本ステップの判断が否定され、再びＳＤ１が実行される。すなわち、指令の待機が行なわれる。
FIG. 21 is a flowchart for explaining the control operation of the
ＳＤ２においては、移動局１０の送信する電波の周波数の種類を表す変数ｉが１に、また、各周波数についての電波の送信回数を表す変数ｊが１とされ、１番目の周波数の１回目の電波の送信の準備が行なわれる。この変数ｉと電波の周波数ｆ（ｉ）との対応づけは、例えば予め記憶部５０に記憶されていればよい。そして、周波数切換部４６などに対応するＳＤ３においては、ＰＬＬ回路３０から出力される周波数が、変数ｉに対応する周波数ｆ（ｉ）となるように、分周比Ｎが設定される。
In SD2, the variable i indicating the type of frequency of the radio wave transmitted by the
ＳＤ４においては、タイマ４８の内容がリセット、すなわち時間を記録するカウンタの内容が零とされるとともに、電波の送信時間の計測が開始される。続くＰＬＬ回路３０、送信部２２などに対応するＳＤ５においては、ＳＤ３において設定された周波数ｆ（ｉ）の電波が所定の出力により送信される。
In SD4, the content of the
ＳＤ６においては、ＳＤ４において開始されたタイマ４８で計測される電波の送信時間が、予め設定された規定送信時間だけ経過したか否か、すなわちタイムアウトしたか否かが判断される。この規定送信時間は、少なくとも基地局１２において受信波強度値としてのＲＳＳＩを測定するのに十分な時間を上回るように設定される。そして、送信時間が前記規定送信時間を上回った場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＤ７以降が実行される。一方、送信時間が前記規定送信時間に達していない場合には、本ステップの判断が否定され、引き続き電波の送信が行なわれる。
In SD6, it is determined whether or not the transmission time of the radio wave measured by the
ＳＤ６の判断が肯定された場合、すなわち、周波数ｆ（ｉ）の電波が前記規定送信時間だけ送信された場合に実行されるＳＤ７においては、電波の送信が終了させられる。そして、続くＳＡ８において、電波の周波数の種類を表す変数ｉが１だけ繰り上げられる。すなわち、次の種類の周波数の電波の送信に備える。 When the determination of SD6 is affirmed, that is, when the radio wave of frequency f (i) is transmitted for the specified transmission time, the transmission of the radio wave is terminated in SD7 that is executed. Then, in the subsequent SA8, the variable i representing the type of radio wave frequency is incremented by one. That is, it prepares for transmission of radio waves of the following types of frequencies.
ＳＤ９においては、電波の周波数の種類を表す変数ｉが、予め定められた送信する電波の周波数の種類の総数ｉｍａｘを上回ったか否かが判断される。すなわち、予め３種類の周波数の電波を送信するようにされている場合においては、変数ｉが３を上回ったか否かが判断される。そして、変数ｉがｉｍａｘを上回った場合には、全ての種類の周波数の電波の送信が完了したとして、本ステップの判断が肯定され、ＳＤ１０が実行される。一方、変数ｉがｉｍａｘと等しいあるいはｉｍａｘを下回った場合には、未だ送信を行なっていない周波数の電波が存在するとして、本ステップの判断が否定され、ＳＤ３以降が実行される。 In SD9, it is determined whether or not the variable i indicating the type of radio wave frequency exceeds a predetermined total number imax of radio wave frequency types to be transmitted. That is, in the case where radio waves of three types of frequencies are transmitted in advance, it is determined whether or not the variable i exceeds 3. If the variable i exceeds imax, the determination in this step is affirmed and SD10 is executed, assuming that transmission of radio waves of all types of frequencies has been completed. On the other hand, if the variable i is equal to imax or falls below imax, it is determined that there is a radio wave having a frequency that has not yet been transmitted, and the determination in this step is denied, and SD3 and subsequent steps are executed.
ＳＤ９の判断が肯定された場合に実行される場合、すなわち、全ての種類の周波数の電波が１回づつ送信された場合に実行されるＳＤ１０においては、電波の周波数の種類を表す変数ｉが１にリセットされ、また、各周波数についての電波の送信回数を表す変数ｊが１だけ繰り上げられる。すなわち、全ての種類の周波数の電波の送信を再度繰り返すのに備える。 In SD10 executed when the determination of SD9 is affirmed, that is, when radio waves of all types of frequencies are transmitted once, variable i representing the type of frequency of radio waves is 1. In addition, the variable j representing the number of radio wave transmissions for each frequency is incremented by one. That is, it is prepared to repeat transmission of radio waves of all types of frequencies.
ＳＤ１１においては、各周波数についての電波の送信回数を表す変数ｊが、予め定められた各周波数の電波を送信する回数の総数ｊｍａｘを上回ったか否かが判断される。すなわち、予め各周波数の電波を５回ずつ送信するようにされている場合においては、変数ｊが５を上回ったか否かが判断される。そして、変数ｊがｊｍａｘを上回った場合には、全ての種類（ｉｍａｘ）の周波数の電波を予め定められた回数（ｊｍａｘ）だけ送信が完了したとして、本ステップの判断が肯定され、本フローチャートが終了させられる。一方、変数ｊがｊｍａｘと等しいあるいはｊｍａｘを下回った場合には、各周波数について所定回数（ｊｍａｘ）だけ送信を行なっていないとして、本ステップの判断が否定され、ＳＤ３以降が実行される。 In SD11, it is determined whether or not the variable j representing the number of radio wave transmissions for each frequency exceeds a predetermined total number jmax of radio wave transmissions for each frequency. That is, in the case where radio waves of each frequency are transmitted five times in advance, it is determined whether or not the variable j exceeds 5. If the variable j exceeds jmax, the determination of this step is affirmed, assuming that transmission of radio waves of all types (imax) frequencies has been completed a predetermined number of times (jmax), and this flowchart is Be terminated. On the other hand, if the variable j is equal to jmax or falls below jmax, it is determined that the transmission has not been performed a predetermined number of times (jmax) for each frequency, the determination of this step is denied, and SD3 and subsequent steps are executed.
図２２は、本発明の別の実施例の移動局測位システム８における各基地局１２の制御作動を説明するフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＥ１においては、サーバ１４から各基地局１２に対し、移動局１０との距離を測定しサーバに送信するように指示が行なわれたか否かが判断される。この指令は、後述するサーバ１４の作動を説明するフローチャートである図２４のＳＦ１が実行されることによって行なわれる指令である。
FIG. 22 is a flowchart for explaining the control operation of each
ＳＥ２においては、基地局１２から移動局１０に対して、測位のための電波を送信するように指令が行なわれる。この指令は、例えば、基地局１２の制御部７４において生成された指令に関する情報を含む電波が送信部５２から送信される。なお、この基地局１２から移動局１０への指令はいずれか１つの基地局１２によって行なわれればよい。
In SE2, the
ＳＥ３においては、基地局１２の受信する電波の周波数の種類を表す変数ｉが１に、また、各周波数についての電波の送信回数を表す変数ｊが１とされ、１番目の周波数の１回目の電波の受信の準備が行なわれる。この変数ｉと電波の周波数ｆ（ｉ）との対応づけは、例えば予め記憶部８０に記憶されていればよい。そして、周波数切換部７６などに対応するＳＥ４においては、ＰＬＬ回路６０から出力される周波数が、変数ｉに対応する周波数ｆ（ｉ）となるように、分周比Ｎが設定される。
In SE3, a variable i indicating the type of frequency of radio waves received by the
ＳＥ５においては、タイマ７８の内容がリセット、すなわち時間を記録するカウンタの内容が零とされるとともに、電波の受信時間の計測が開始される。続くＰＬＬ回路６０、受信部５２などに対応するＳＥ６においては、ＳＥ４において設定された周波数ｆ（ｉ）の電波が受信され、ＲＳＳＩ測定回路８２に対応するＳＥ７においては、ＳＥ６において受信された電波の受信波強度値として、例えばＲＳＳＩが測定される。
In SE5, the content of the
続くＳＥ８およびＳＥ９は周波数選択部８４に対応する。まず、ＳＥ８においては、ＳＥ７で測定されたＲＳＳＩの値Ｒｆ（ｉ）が、予め定められた受信波強度範囲に含まれるか否か、すなわち、Ｒｌｏｗ≦Ｒｆ（ｉ）≦Ｒｕｐを満たすか否かが判断される。そして、ＳＥ７で測定されたＲＳＳＩの値Ｒｆ（ｉ）がＲｌｏｗ≦Ｒｆ（ｉ）≦Ｒｕｐを満たす場合には、本ステップの判断が肯定され、ＳＥ１０以降が実行される。一方、ＳＥ７で測定されたＲＳＳＩの値Ｒｆ（ｉ）がＲｌｏｗ≦Ｒｆ（ｉ）≦Ｒｕｐを満たさない場合には、本ステップの判断が否定され、ＳＥ９が実行される。
Subsequent SE8 and SE9 correspond to the
ＳＥ９は、ＳＥ８の判断が否定された場合、すなわちＲＳＳＩが前記受信波強度範囲の上限を上回る、あるいは下限を下回る場合に実行されるステップである。本ステップにおいては、ＳＥ８の判断を否定するＲＳＳＩを測定した際の電波の周波数が、後述するＳＥ１４における距離の算出の際に用いられないものとされる。逆に言えば、ＳＥ８の判断が肯定され、本ステップが実行されない場合には、ＳＥ８の判断を肯定するＲＳＳＩを測定した際の電波の周波数が、ＳＥ１４における距離の算出の際に用いられるものとして選択される。 SE9 is a step executed when the determination of SE8 is negative, that is, when the RSSI exceeds the upper limit of the received wave intensity range or falls below the lower limit. In this step, it is assumed that the frequency of the radio wave when measuring the RSSI that denies the determination of SE8 is not used when calculating the distance in SE14 described later. Conversely, if the determination of SE8 is affirmed and this step is not executed, the frequency of the radio wave when the RSSI that affirms the determination of SE8 is measured is used when calculating the distance in SE14. Selected.
ＳＥ１０においては、ＳＥ５において開始されたタイマ４８で計測される電波の受信時間が、予め設定された規定受信時間だけ経過したか否か、すなわちタイムアウトしたか否かが判断される。この規定受信時間は、例えば、前記移動局１０における規定送信時間と同じとなるように設定される。そして、受信時間が前記規定受信時間を上回った場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＥ１１以降が実行される。一方、受信時間が前記規定受信時間に達していない場合には、本ステップの判断が否定され、引き続き電波の受信作動が行なわれる。
In SE10, it is determined whether or not the reception time of the radio wave measured by the
ＳＥ１０の判断が肯定された場合、すなわち、周波数ｆ（ｉ）の電波が前記規定受信時間だけ受信された場合に実行されるＳＥ１１においては、電波の受信が終了させられる。そして、続くＳＥ１２において、電波の周波数の種類を表す変数ｉが１だけ繰り上げられる。 When the determination in SE10 is affirmative, that is, in SE11 executed when a radio wave of frequency f (i) is received for the specified reception time, the reception of the radio wave is terminated. In subsequent SE12, the variable i indicating the type of radio wave frequency is incremented by one.
ＳＥ１３においては、電波の周波数の種類を表す変数ｉが、予め定められた受信する電波の周波数の種類の総数ｉｍａｘを上回ったか否かが判断される。すなわち、予め３種類の周波数の電波を受信するようにされている場合においては、変数ｉが３を上回ったか否かが判断される。この受信する電波の周波数の種類の総数ｉｍａｘは、移動局１０によって送信される電波の周波数の種類の総数ｉｍａｘと等しくされる。そして、変数ｉがｉｍａｘを上回った場合には、全ての種類の周波数の電波の受信が完了したとして、本ステップの判断が肯定され、ＳＥ１４以降が実行される。一方、変数ｉがｉｍａｘと等しいあるいはｉｍａｘを下回った場合には、未だ受信を行なっていない周波数の電波が存在するとして、本ステップの判断が否定され、ＳＥ４以降が実行される。
In SE13, it is determined whether or not the variable i representing the type of radio wave frequency exceeds a predetermined total number imax of radio wave frequency types to be received. That is, in the case where radio waves having three types of frequencies are received in advance, it is determined whether or not the variable i exceeds 3. The total number imax of radio wave frequency types to be received is made equal to the total number imax of radio wave frequency types transmitted by the
ＳＥ１３の判断が肯定された場合に実行される場合、すなわち、全ての種類の周波数の電波が１回づつ受信された場合に実行されるＳＥ１４においては、電波の周波数の種類を表す変数ｉが１にリセットされ、また、各周波数についての電波の受信回数を表す変数ｊが１だけ繰り上げられる。すなわち、全ての種類の周波数の電波の受信を再度繰り返すのに備える。 In SE14, which is executed when the determination of SE13 is affirmative, that is, when radio waves of all types of frequencies are received once, variable i representing the type of radio wave frequency is 1. In addition, a variable j representing the number of receptions of radio waves for each frequency is incremented by one. That is, it is prepared to repeat the reception of radio waves of all types of frequencies.
ＳＥ１５においては、各周波数についての電波の受信回数を表す変数ｊが、予め定められた各周波数の電波を送信する回数の総数ｊｍａｘを上回ったか否かが判断される。すなわち、予め各周波数の電波を５回ずつ受信するようにされている場合においては、変数ｊが５を上回ったか否かが判断される。そして、変数ｊがｊｍａｘを上回った場合には、全ての種類（ｉｍａｘ）の周波数の電波を予め定められた回数（ｊｍａｘ）だけ受信が完了したとして、本ステップの判断が肯定され、本フローチャートが終了させられる。一方、変数ｊがｊｍａｘと等しいあるいはｊｍａｘを下回った場合には、各周波数について所定回数（ｊｍａｘ）だけ受信を行なっていないとして、本ステップの判断が否定され、ＳＥ４以降が実行される。本実施例では５回の送受信としたが信頼度係数が必要な精度（誤差範囲）を満たすように設定されて回数が決定されるものである。 In SE15, it is determined whether or not the variable j representing the number of times of reception of radio waves for each frequency exceeds the total number jmax of times of transmitting radio waves of predetermined frequencies. That is, when the radio wave of each frequency is received five times in advance, it is determined whether or not the variable j exceeds 5. When the variable j exceeds jmax, it is determined that reception of radio waves of all types (imax) frequencies has been completed a predetermined number of times (jmax), the determination of this step is affirmed, and the flowchart of FIG. Be terminated. On the other hand, if the variable j is equal to jmax or falls below jmax, the determination at this step is denied and the SE4 and subsequent steps are executed, assuming that a predetermined number of times (jmax) have not been received for each frequency. In this embodiment, transmission / reception is performed 5 times, but the reliability coefficient is set so as to satisfy the required accuracy (error range), and the number of times is determined.
ＲＳＳＩ−受信電力変換部８６および距離算出部８８に対応するＳＥ１６においては、まず、ＳＥ８における判断が肯定された電波の周波数ｆ（ｉ’）のそれぞれについて、ＳＥ７でｊ回測定されたＲＳＳＩの値Ｒｆ（ｉ’，ｊ）が、例えばｄＢｍの単位で表されることによって対数表現された受信電力ＰＲｆ（ｉ’，ｊ）に換算される。この換算は、例えば予め記憶部８０に記憶されたテーブルや関係式などを用いることで行なわれる。そして、換算された受信電力ＰＲの値に基づいて、移動局１０および基地局１２の間の距離Ｌｆ（ｉ’，ｊ）が算出される。この算出は、例えば予め記憶部８０に記憶された図５に示すような関係に基づいて行なわれる。このとき、ＳＥ８における判断が肯定された電波の周波数ｆ（ｉ’）とは、例えば各周波数についてのｊ回の測定のうち、ｊ回の全てについてＳＥ８の判断が肯定された周波数としてもよいし、１回でもＳＥ８の判断が肯定された周波数としてもよい。
In SE16 corresponding to the RSSI-reception
続くＳＥ１７およびＳＥ１８は距離算出部８８に対応する。このうち、ＳＥ１７においては、ＳＥ１６において算出されたＬｆ（ｉ’，ｊ）の各周波数ｆ（ｉ’）についての平均距離Ｌｆ（ｉ’）が算出される。
Subsequent SE 17 and
また、ＳＥ１８においては、ＳＥ１７において各周波数ごとに算出された移動局１０および基地局１２の間の距離Ｌｆ（ｉ’）の平均Ｌ’が算出される。この平均は前述の実施例と同様に、式（５）により算出される。
In SE18, an average L ′ of the distance L f (i ′) between the
通信インタフェース９０に対応するＳＥ１９においては、ＳＥ１８において算出された移動局１０および基地局１２の間の距離の平均Ｌ’の値についての情報が通信ケーブル１８を介してサーバ１４に送信される。また、前述のＳＥ１６において算出される受信電力ＰＲの値が、その受信電力を測定した電波の周波数に関する情報とともにサーバ１４に送信される。
In SE 19 corresponding to the
図２３は、前述の図２１に示すフローチャートに従って作動する移動局１０の作動と、図２２に示すフローチャートに従って作動する基地局１２の作動とを、共通する時間軸上において説明する図である。図２３において、上段には基地局１２の作動が、下段には移動局１０の作動がそれぞれ示されている。また、図２３においては、時間軸は右向き、すなわち図において右にいくほど時間が経過するように設けられている。
FIG. 23 is a diagram for explaining the operation of
まず、ＳＥ２に対応する１５２においては、サーバ１４から距離測定の指令を受けた基地局１２から移動局１０に対し電波を送信するよう要求が行なわれる。これを受け、移動局１０においては、２０４乃至２３２において、所定の種類の周波数のそれぞれについて、所定の回数だけ電波の送信が行なわれる。このうち、２０４、２０６および２０８はそれぞれｉ＝１、２および３、すなわち電波の周波数がｆ（１）、ｆ（２）およびｆ（３）である１回目（ｊ＝１）の送信に対応する。同様に、２１０、２１２、２１４は２回目（ｊ＝２）、２１６、２１８、２２０は３回目（ｊ＝３）、２２２、２２４、２２６は４回目（ｊ＝４）、２２８、２３０、２３２は５回目（ｊ＝５）の送信である。そして、各周波数について所定の回数ｊｍａｘ回（＝５）だけ送信が行なわれると、移動局１０の作動は終了する。
First, at 152 corresponding to SE2, the
一方、基地局１２においては、１５２において移動局１０に対し電波を送信するよう要求が行なわれた後、１５４乃至１８２において、移動局１０が送信する電波の周波数と同一の周波数で電波の受信をおこない、その受信波強度値（ＲＳＳＩなど）を測定する。このうち、１５４、１５６および１５８はそれぞれｉ＝１、２および３、すなわち電波の周波数がｆ（１）、ｆ（２）およびｆ（３）である１回目（ｊ＝１）の受信に対応する。同様に、１５６、１６２、１６４は２回目（ｊ＝２）、１６６、１６８、１７０は３回目（ｊ＝３）、１７２、１７４、１７６は４回目（ｊ＝４）、１７８、１８０、１８２は５回目（ｊ＝５）の受信である。そして、各周波数について所定の回数ｊｍａｘ回（＝５）だけ受信が行なわれると、基地局１２においては、ＳＥ１６およびＳＥ１７に対応する１８４において、周波数選択部８４によって選択された周波数ｆ（ｉ’）に対応するＲＳＳＩに基づいて、移動局１０と基地局１２との距離Ｌｆ（ｉ’，ｊ）が算出され、さらにそれら距離Ｌｆ（ｉ’，ｊ）の各周波数ｆ（ｉ’）についての平均距離Ｌｆ（ｉ’）が算出される。さらに、ＳＥ１８に対応する１８６においては、周波数選択部８４によって選択された全ての周波数ｆ（ｉ’）についての平均距離Ｌｆ（ｉ’）の平均Ｌ’算出され、ＳＥ１９に対応する１８８においては、その算出された平均Ｌ’についての情報がサーバ１４に送信される。
On the other hand, after the
なお、このとき、移動局１０から電波を送信している時間と基地局１２がその電波を受信している時間が重なる時間が、基地局１２のＲＳＳＩ測定回路８２においてＲＳＳＩの測定をするのに十分な時間であれば、基地局１２と移動局１０とにおいて、対応する電波の送信開始時刻と受信開始時刻、あるいは送信終了時刻と受信終了時刻とは必ずしも一致していなくてもよい。例えば、周波数ｆ（２）の３回目の電波の送受信について、移動局１０による電波の送信が行われる２２０と基地局１２による電波の受信が行なわれる１７０とが重なる時間である、Δｔ＝ｔ２２２−ｔ１７２が基地局１２のＲＳＳＩ測定回路８２においてＲＳＳＩの測定をするのに十分な時間であれば、移動局１０における電波の送信開始時刻ｔ２２０と基地局１２における電波の受信開始時刻ｔ１７０とが必ずしも一致している必要はなく、また、移動局１０における電波の送信終了時刻ｔ２２２と基地局１２における電波の受信終了時刻ｔ１７２とが一致している必要もない。すなわち、移動局１０のタイマ４８および基地局１２のタイマ７８とが完全に同期させられる必要はない。
At this time, the time over which the time during which radio waves are transmitted from the
図２４は、本発明の本実施例の移動局測位システム８におけるサーバ１４の制御作動を説明するフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＦ１においては、サーバ１４から各基地局１２に対し、移動局１０との距離を測定しサーバに送信するように指示が行なわれるとともに、いずれか１の基地局１２に対し、移動局１０への指令を無線により行なうように指示が行なわれる。前述の実施例と同様に、移動局１０への指令は、移動局１０に対し測位のための電波の発信を指示するものであり、基地局１２のいずれか１つを介して通信を行なうようにされている。
FIG. 24 is a flowchart for explaining the control operation of the
サーバ１４の通信インタフェース９２等に対応するＳＦ２においては、各基地局１２において算出された移動局１０および基地局１２の間の距離の平均Ｌ’の値が、通信ケーブル１８を介してサーバ１４によって受信される。ここで、好適には、３以上の基地局１２から送信されるまで受信が待機されてもよいし、ＳＦ２の実行から所定時間の間、各基地局１２から前記Ｌ’の値が送信されるのを待機し、前記所定時間が経過した場合には３未満の基地局１２からしか前記Ｌ’の値が得られていない場合であってもＳＦ３以降が実行されるようにしてもよい。
In SF2 corresponding to the
存在確率算出部１３２に対応するＳＦ３においては、ＳＥ１９によって各基地局１２から送信される各基地局１２および移動局１０間の距離の平均Ｌ’、受信電力ＰＲの平均ＰＲＡＶおよび分散σＰＲ ２についての情報に基づいて、移動局１０および基地局１２間の距離に対する、その距離となる確率分布を各基地局ごとに算出する。
In SF3 corresponding to the existence
続く、ＳＦ４およびＳＦ５は位置算出部１３４に対応する。このうち、結合確率算出部１３６などに対応するＳＦ４においては、ＳＦ３において算出される各基地局１２ごとの、基地局１２および移動局１０間の距離とその移動局１０がその距離となる確率との関係に基づいて、結合確率Ｇが算出される。具体的には例えば、移動局１０が移動可能な領域に所定の間隔で格子状に設けられた各格子点について、移動局１０がその位置であるとした場合の各基地局１２に対する存在確率を掛け合わせることにより結合確率Ｇが算出される。
Subsequently, SF4 and SF5 correspond to the
また、最大確率位置判定部１３８に対応するＳＦ５においては、前記ＳＦ４において算出される結合確率Ｇに基づいて、移動局１０の位置が推定される。具体的には、前記各格子点における結合確率Ｇの値を比較し、その結合確率Ｇの値が最も高い格子点を移動局１０の位置であると推定される。
In SF5 corresponding to the maximum probability
続くＳＦ６およびＳＦ７は位置候補選択部９８などに対応する。まず、ＳＦ６においては、ＳＦ５において算出された移動局１０の位置が複数であったか否かが判断される。算出された移動局１０の位置が１つであった場合には、本ステップの判断が否定され、その算出された位置が移動局１０の位置であるとされて、本フローチャートは終了する。一方、算出された移動局１０の位置が２つ以上であった場合には、本ステップの判断が否定され、続くＳＦ７が実行される。
Subsequent SF6 and SF7 correspond to the position
位置候補選択部９８、領域情報比較部１００、履歴情報比較部１０２などに対応するＳＦ７においては、ＳＦ５において算出された複数の移動局１０の位置の候補のうち、いずれかが移動局１０の位置として選択される。この選択は、前記移動局１０の位置の候補についての情報と、移動局１０が移動可能とされる移動可能領域の位置についての情報、および／または移動局１０の移動の履歴に関する情報とを比較することによって行なわれる。具体的には例えば、前記移動可能領域の内側にない移動局１０の位置の候補は候補から除外されることにより、あるいは、移動局の移動履歴から推定される現在の移動局１０の位置に近い移動局１０の位置の候補が選択されることにより、移動局１０の位置の候補のいずれかが現在の移動局１０の位置として選択される。
In SF7 corresponding to the position
前述の実施例の移動局測位システム８によれば、平均算出部としての存在確率算出部１３２（ＳＦ３）は、複数の基地局１２のそれぞれについて、受信強度測定部としてのＲＳＳＩ測定回路８２によって所定の複数周波数ｆ（ｉ）のそれぞれについて複数回測定された前記受信波強度値としてのＲＳＳＩからからＲＳＳＩ−受信電力変換部８６により変換されて得られる対数表現された受信電力ＰＲの平均ＰＲＡＶおよび分散σＰＲ ２を算出するので、特定の周波数においてノイズやマルチパスによる干渉などが発生する場合であっても、これらの影響による前記受信波強度値の変動を低減することができる。そして、前記存在確率算出部１３２は、算出された受信電力の平均ＰＲＡＶおよび分散σＰＲ ２と、予め算出された前記受信電力と前記移動局１０および前記基地局１２間の距離との関係とに基づいて、前記移動局１０および前記基地局１２間の距離に対する前記移動局１０の存在確率分布を各基地局１２ごとに算出し、前記結合確率算出部１３６（ＳＦ４）は、前記存在確率算出部１３２により前記複数の基地局１２について測定された前記移動局１０および前記基地局１２間の距離に対する前記移動局１０の存在確率分布に基づいて、移動局１０の位置に対する該移動局１０の存在確率分布を算出し、前記位置算出部１３４（ＳＦ５）は、前記結合確率算出部１３６によって算出された存在確率分布に基づいて移動局１０の位置を算出するので、前記特定の周波数におけるノイズやマルチパスによる干渉などが発生する場合であっても、移動局１０の測位における誤差が低減される。
According to the mobile
また、本実施例の移動局測位システム８によれば、前記位置算出部１３４（ＳＦ２）は、前記複数の基地局１２のうち３局以上の基地局１２のそれぞれと前記移動局１０との距離に関する確率分布に基づいて移動局１０の位置の算出を行なうので、例えば平面を移動する移動局１０の位置を一意に算出することができるなど、移動局１０の位置の算出を好適に行なうことができる。
Further, according to the mobile
また、本実施例の移動局測位システム８によれば、周波数選択部８４は、前記受信強度測定部としてのＲＳＳＩ測定回路８２によって測定された受信波強度値としてのＲＳＳＩのうち、そのＲＳＳＩの値Ｒが所定の受信波強度範囲（Ｒｌｏｗ≦Ｒ≦Ｒｕｐ）内となる周波数ｆ（ｉ’）を選択し、前記平均算出部としての存在確率算出部１３２は、該周波数選択部によって選択された周波数ｆ（ｉ’）の電波に対する受信波強度値としてのＲＳＳＩからＲＳＳＩ−受信電力変換部８６により変換されて得られる対数表現された受信電力ＰＲの平均ＰＲＡＶおよび分散σＰＲ ２を算出するので、前記所定の受信波強度範囲内となる周波数、すなわち、受信波強度値がノイズやマルチパスの影響を受けにくい周波数における受信波強度値を用いて受信電力ＰＲの平均ＰＲＡＶおよび分散σＰＲ ２が算出される。
Further, according to the mobile
また、前述の実施例の移動局測位システム８によれば、位置候補選択部９８（ＳＦ６、ＳＦ７）により、複数の移動局１０の位置の候補から、受信波強度値としてのＲＳＳＩと異なる情報に基づいて移動局１０の位置が選択されるので、位置算出部としての位置算出部１３４（ＳＦ５）が移動局１０の位置として複数の位置の候補を推定した場合に、位置候補選択部９８により該複数の位置の候補のいずれか１つを移動局１０の位置として選択することができる。
In addition, according to the mobile
また、前述の実施例の移動局測位システム８によれば、位置候補選択部９８の領域情報比較部１００（ＳＦ７）は、受信波強度値としてのＲＳＳＩと異なる情報として移動局１０が移動可能な領域に関する情報に基づいて移動局１０の位置を選択するので、予め既知である移動局１０が移動可能な領域に関する情報に基づいて移動局１０の位置が選択される。
Further, according to the mobile
また、前述の実施例の移動局測位システム８によれば、位置候補選択部９８の履歴情報比較部１０２（ＳＦ７）は、受信波強度値としてのＲＳＳＩと異なる情報として移動局１０の移動履歴に関する情報に基づいて移動局１０の位置を選択するので、移動局１０の測位が繰り返し行なわれる場合において繰り返し毎に算出される移動局１０の位置である移動履歴に基づいて移動局１０の位置が選択される。
Further, according to the mobile
また、前述の実施例の基地局１２によれば、移動局１０が送信する複数の周波数ｆ（ｉ）（１≦ｉ≦ｉｍａｘ）の電波を受信可能な受信部５６と、該受信部５６により受信した電波の強度に関する値である受信波強度値としてのＲＳＳＩを前記受信結果に関する値として測定する受信強度測定部８２（ＳＢ６）とを備えるので、移動局測位システム８に好適に適用される。
Further, according to the
また、前述の実施例の移動局１０によれば、複数の周波数ｆ（ｉ）（１≦ｉ≦ｉｍａｘ）の電波の送信が可能な送信部２２（ＳＡ６）を備えるので、移動局測位システム８に好適に適用される。
In addition, according to the
なお、前述の実施例１および２においては、基地局１２には周波数選択部８４（ＳＢ８、ＳＢ９、ＳＥ８、ＳＥ９）が設けられ、ＲＳＳＩ測定回路８２（ＳＢ７）によって測定された受信波強度値としてのＲＳＳＩのうち、該ＲＳＳＩの値Ｒが所定の受信波強度範囲（Ｒｌｏｗ≦Ｒ≦Ｒｕｐ）となる周波数ｆ（ｉ’）が選択され、その選択された周波数ｆ（ｉ’）の電波のＲＳＳＩのみが距離算出部８８における移動局１０および基地局１２間の距離の算出、あるいは存在確率算出部１３２における受信電力の平均ＰＲＡＶおよび分散σＰＲ ２の算出に用いられるようにされたが、必ずしもこの様な態様に限られず、基地局１２は周波数選択部８４を含まない構成とされてもよい。この場合、測定されるすべての周波数ｆ（ｉ）の電波のＲＳＳＩが距離算出部８８における移動局１０および基地局１２間の距離の算出、あるいは存在確率算出部１３２における受信電力の平均ＰＲＡＶおよび分散σＰＲ ２の算出に用いられる。この様な場合であっても、移動局１０が送信するある特定の周波数の電波について、マルチパスやノイズの影響が生ずる場合に、その特定の周波数についての受信波強度値であるＲＳＳＩおよびマルチパスやノイズの影響が生じない周波数についてのＲＳＳＩの平均を用いて移動局１０の位置の算出を行なうので、前記マルチパスやノイズの影響が生ずる特定の周波数の電波についてのＲＳＳＩのみを用いて移動局１０の位置の算出を行なう場合にくらべて、前記マルチパスやノイズの影響を低減することができる。すなわち、基地局１２は周波数選択部８４を含まない構成とされても一定の効果を得ることができる。
In the first and second embodiments, the
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
例えば、前述の実施例においては、基地局１２には周波数選択部８４（ＳＢ８、ＳＢ９、ＳＥ８、ＳＥ９）が設けられ、ＲＳＳＩ測定回路８２（ＳＢ７）によって測定された受信波強度値としてのＲＳＳＩのうち、該ＲＳＳＩの値Ｒが所定の受信波強度範囲（Ｒｌｏｗ≦Ｒ≦Ｒｕｐ）となる周波数ｆ（ｉ’）が選択されたが、この様な態様に限られない。例えば、各基地局１２において複数種類の周波数の電波のそれぞれについて、ＲＳＳＩ測定回路８２によって複数回測定される受信波強度値としてのＲＳＳＩの値Ｒについて、周波数選択部８４はその分散σＲ ２を算出し、算出された分散σＲ ２の値が予め定められた分散判定値σＲ ２＿ｊｕｄｇｅよりも小さくなる周波数のみを選択してもよい。この場合、周波数選択部８４は平均算出部に対応する。ここで、前記分散判定値σＲ ２＿ｊｕｄｇｅの値は、例えば当該測定エリアにおいて位置精度と分散値の関係を予め測定して必要な精度に応じて設定される。この様にすれば、平均算出部としての周波数選択部８４は、複数の基地局１２のそれぞれについて、受信強度測定部としてのＲＳＳＩ測定回路８２によって前記所定の複数周波数のそれぞれについて複数回測定された前記受信波強度値であるＲＳＳＩの分散σＲ ２を周波数ごとに算出し、算出された分散の値が所定の分散判定値σＲ ２＿ｊｕｄｇｅよりも小さい周波数の電波が選択されるので、前記分散σＲ ２が前記所定の分散判定値σＲ ２＿ｊｕｄｇｅよりも小さい周波数、すなわち、受信波強度値がノイズやマルチパスの影響を受けない周波数の電波の受信結果に基づいて移動局１０の位置の算出が行なわれる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、前述の実施例においては、距離算出部８８は、受信電力ＰＲｆ（ｉ’）もしくはＰＲｆ（ｉ’，ｊ）の値に基づいて移動局１０および基地局１２間の距離Ｌｆ（ｉ’）もしくはＬｆ（ｉ’，ｊ）を算出し、これらを平均化したが、この様な態様に限られない。例えば、受信電力ＰＲｆ（ｉ’）もしくはＰＲｆ（ｉ’，ｊ）の値を平均化し、平均化された受信電力の値に基づいて移動局１０および基地局１２間の距離Ｌｆ（ｉ’）もしくはＬｆ（ｉ’，ｊ）を算出してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、前述の実施例においては、各基地局１２が受信した信号の強度（ＲＳＳＩ）から各基地局１２のそれぞれと移動局１０との距離を算出してサーバ１４に送信する構成としたが、各基地局１２は信号の強度信号をサーバ１４に送信してサーバ１４が距離を算出して処理を行ってもよい。すなわち、前述の実施例においては距離算出部８８は各基地局１２の電子制御装置７２によって実現されたが、サーバ１４の電子制御装置によって実現されてもよい。このようにすれば、受信強度から距離を算出するための演算をサーバ１４に集約することができる。
In the above-described embodiment, the distance between each
また、前述の実施例においては、周波数選択部８４は前記受信強度範囲の下限値Ｒｌｏｗを、移動局測位システム８において移動局１０と基地局１２とが最も離れた状態にある場合の距離に対応する受信電力に対応するＲＳＳＩの値としたが、これに限られない。例えばマルチパスの影響を受けない場合においても生ずる受信電力の揺らぎによる誤判定を避けるため、所定の余裕を設けて設定することも可能である。すなわち、マルチパスの影響を受け、受信強度の値が著しく落ち込んだか否かを判定することができる値であればよい。
Further, in the above-described embodiment, the
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。 In addition, although not illustrated one by one, the present invention is implemented with various modifications within a range not departing from the gist thereof.
８：測位システム
１０：移動局
１２：基地局
８：移動局測位システム
２２：送信部
５６：受信部
８２：受信強度測定部（ＲＳＳＩ測定回路）
８４：周波数選択部
９６：測位部
９８：位置候補選択部
１３２：平均算出部（存在確率算出部）
１３２：存在確率算出部
１３６：結合確率算出部
１３４：位置算出部
8: positioning system 10: mobile station 12: base station 8: mobile station positioning system 22: transmission unit 56: reception unit 82: reception intensity measurement unit (RSSI measurement circuit)
84: Frequency selection unit 96: Positioning unit 98: Position candidate selection unit 132: Average calculation unit (existence probability calculation unit)
132: Existence probability calculation unit 136: Connection probability calculation unit 134: Position calculation unit
Claims (10)
前記移動局は、所定の複数の周波数の電波の送信が可能な送信部を備え、
前記基地局は、前記移動局が送信する所定の複数の周波数の電波を受信可能な受信部と、該受信部により受信した電波の強度に関する値である受信波強度値を前記受信結果に関する値として測定する受信強度測定部とを備え、
前記複数の基地局のそれぞれについて、該受信強度測定部によって前記所定の複数周波数のそれぞれについて複数回測定された前記受信波強度値の平均および分散を算出する平均算出部と、
該平均算出部により算出された受信波強度値の平均および分散と、予め算出された前記受信波強度値と前記移動局および前記基地局間の距離との関係とに基づいて、前記移動局および前記基地局間の距離に対する前記移動局の存在確率分布を各基地局ごとに算出する存在確率算出部と、
該存在確率算出部により前記複数の基地局について測定された前記移動局および前記基地局間の距離に対する前記移動局の存在確率分布に基づいて、移動局の位置に対する該移動局の存在確率分布を算出する結合確率算出部と、
該結合確率算出部によって算出された存在確率分布に基づいて移動局の位置を算出する位置算出部と、を有すること
を特徴とする移動局測位システム。 A plurality of base stations receive radio waves transmitted from a mobile station, and estimate the position of the mobile station based on values related to reception results of radio waves received by the plurality of base stations and positions of the plurality of base stations. A mobile station positioning system,
The mobile station includes a transmitter capable of transmitting radio waves of a plurality of predetermined frequencies,
The base station has a receiving unit capable of receiving radio waves of a plurality of predetermined frequencies transmitted by the mobile station, and a received wave intensity value that is a value related to the intensity of the radio wave received by the receiving unit as a value related to the reception result. A reception strength measurement unit for measuring,
For each of the plurality of base stations, an average calculating unit that calculates an average and variance of the received wave intensity values measured a plurality of times for each of the predetermined plurality of frequencies by the received intensity measuring unit;
Based on the average and variance of the received wave intensity values calculated by the average calculator, and the relationship between the received wave intensity value calculated in advance and the distance between the mobile station and the base station, the mobile station and An existence probability calculating unit that calculates, for each base station, an existence probability distribution of the mobile station with respect to the distance between the base stations;
Based on the existence probability distribution of the mobile station with respect to the distance between the mobile station and the base station measured for the plurality of base stations by the existence probability calculating unit, the existence probability distribution of the mobile station with respect to the position of the mobile station is calculated. A connection probability calculation unit to calculate;
A position calculation unit that calculates a position of the mobile station based on the existence probability distribution calculated by the coupling probability calculation unit.
を特徴とする請求項１に記載の移動局測位システム。 The position calculation unit calculates a position of a mobile station based on a probability distribution related to a distance between each of three or more base stations among the plurality of base stations and the mobile station. The mobile station positioning system described in 1.
前記位置算出部が移動局の位置として複数の位置の候補を推定した場合に、前記位置候補選択部により該複数の位置の候補のいずれか１つを移動局の位置として選択すること
を特徴とする請求項１に記載の移動局測位システム。 A position candidate selection unit that selects a position of the mobile station based on information different from the received wave intensity value from a plurality of mobile station position candidates;
When the position calculation unit estimates a plurality of position candidates as the position of the mobile station, the position candidate selection unit selects any one of the plurality of position candidates as the position of the mobile station. The mobile station positioning system according to claim 1.
を特徴とする請求項３に記載に移動局測位システム。 4. The mobile station positioning system according to claim 3, wherein the position candidate selection unit selects a position of the mobile station based on information relating to an area in which the mobile station can move as information different from the received wave intensity value. .
を特徴とする請求項３に記載に移動局測位システム。 4. The mobile station positioning system according to claim 3, wherein the position candidate selection unit selects a position of the mobile station based on information related to a movement history of the mobile station as information different from the received wave intensity value.
前記平均算出部は、該周波数選択部によって選択された周波数の電波に対する受信波強度値の平均および分散を算出すること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の移動局測位システム。 Of the received wave intensity values measured by the received intensity measuring unit, a frequency selecting unit that selects a frequency at which the received wave intensity value falls within a predetermined received wave intensity range,
The mobile station positioning system according to any one of claims 1 to 5, wherein the average calculating unit calculates an average and a variance of received wave intensity values with respect to a radio wave having a frequency selected by the frequency selecting unit. .
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の移動局測位システム。 The average calculation unit calculates, for each of the plurality of base stations, the variance of the received wave intensity value measured for each of the predetermined plurality of frequencies by the reception intensity measurement unit for each of the plurality of frequencies. The mobile station according to any one of claims 1 to 5, wherein an average and dispersion of received wave intensity values for radio waves having a frequency with a calculated dispersion value smaller than a predetermined dispersion determination value are calculated. Positioning system.
前記移動局は、所定の複数周波数の電波の送信が可能な送信部を備え、
前記基地局は、前記移動局が送信する所定の複数周波数の電波を受信可能な受信部と、該受信部により受信した電波の強度に関する値である受信波強度値を前記受信結果に関する値として測定する受信強度測定部とを備え、
前記受信強度測定部によって測定された受信波強度値のうち、該受信波強度値が所定の受信波強度範囲内となる周波数を選択する周波数選択部と、
該周波数選択部によって選択された周波数の電波に対応する受信波強度値と、予め算出される受信波強度値と前記移動局および基地局間の距離との関係とに基づいて、前記移動局および各基地局間の距離をそれぞれ推定し、該推定された距離に基づいて移動局の位置を算出する測位部とを有すること
を特徴とする移動局測位システム。 A plurality of base stations receive radio waves transmitted from a mobile station, and estimate the position of the mobile station based on values related to reception results of radio waves received by the plurality of base stations and positions of the plurality of base stations. A mobile station positioning system,
The mobile station includes a transmitter capable of transmitting radio waves of a predetermined plurality of frequencies,
The base station measures a reception unit capable of receiving radio waves of predetermined multiple frequencies transmitted by the mobile station, and a received wave intensity value, which is a value related to the intensity of the radio wave received by the reception unit, as a value related to the reception result Receiving strength measuring unit
Of the received wave intensity values measured by the received intensity measuring unit, a frequency selecting unit that selects a frequency at which the received wave intensity value falls within a predetermined received wave intensity range;
Based on the received wave intensity value corresponding to the radio wave of the frequency selected by the frequency selector, and the relationship between the received wave intensity value calculated in advance and the distance between the mobile station and the base station, the mobile station and A mobile station positioning system comprising: a positioning unit that estimates a distance between each base station and calculates a position of the mobile station based on the estimated distance.
該受信部により受信した電波の強度に関する値である受信波強度値を前記受信結果に関する値として測定する受信強度測定部とを備え、
請求項１乃至８のいずれか１に記載の移動局測位システムに適用可能であること
を特徴とする基地局。 A receiver capable of receiving radio waves of a plurality of frequencies transmitted by the mobile station;
A reception intensity measuring unit that measures a received wave intensity value that is a value related to the intensity of the radio wave received by the receiving unit as a value related to the reception result;
A base station, which is applicable to the mobile station positioning system according to any one of claims 1 to 8.
請求項１乃至８のいずれか１に記載の移動局測位システムに適用可能であること
を特徴とする移動局。 It has a transmitter that can transmit radio waves of multiple frequencies,
A mobile station characterized by being applicable to the mobile station positioning system according to any one of claims 1 to 8.
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