JP2012063274A - ナビゲーション信号送信装置および位置情報提供装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】情報提供サーバ1230は、携帯電話機1200から送られてくる送信機1210の送信機IDを認識すると、送信機IDに関連付けられているデータベースを参照して、そのIDに関連するSVG地図情報(地図を表示する情報と送信機IDと送信機の当該地図上の位置との対応関係の情報とを含む)を読み出す。情報提供サーバ1230が、SVG地図情報のデータを基地局1240に対して送信すると、基地局1240は、そのSVG地図情報のデータを無線発信する。携帯電話1200は、そのデータの着信を検知すると、携帯電話1200の使用者による閲覧操作に従って、そのデータから、送信機1210の位置を取得することができる。
【選択図】図18
Description
1)SVGは、W3CやOMA等のグローバルな標準化団体において国際標準化が行われている「オープン・スタンダード」なフォーマットである。
2)デバイスやプラットフォームに依存しないサービスの実現や、データの継続的な利用が担保される。
3)SVGは「意味情報を持ったXMLデータ」であり、コンテンツの組合わせに際し、利用者側のコンテクストに即しクライアント側で表示内容の動的制御が可能である。
4)SVGはベクター形式の画像フォーマットであり、地図画像の高品質な拡大/縮小/回転が可能である。
復調手段は、対応情報に基づいて、選択される拡散コードを用いて相関処理を実行する。
図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る位置情報提供システム10について説明する。図1は、位置情報提供システム10の構成を表わす図である。位置情報提供システム10は、地上の上空約2万kmの高度を飛行し、測位のための信号(以下、「測位信号」と表わす。)を発信するGPS衛星110,111,112,113と、位置情報を提供する装置として機能する位置情報提供装置100−1〜100−4とを備える。位置情報提供装置100−1〜100−4を総称するときは、位置情報提供装置100と表わす。位置情報提供装置100は、たとえば、携帯電話、カーナビゲーションシステムその他の移動体測位装置のように、ハードウェアの構成としては、従来の測位装置を有する端末と同様の構成を有するが、ファームウェアその他のソフトウェアを変更することにより、本発明の実施の形態に係る位置情報提供装置100が、屋内でも測位可能な端末装置として、実現される。
GPS衛星に搭載される送信機の構成については、周知であるので、以下では、GPS衛星に搭載される送信機の構成の概略について説明する。送信機120,121,122,123は、それぞれ、原子時計と、データを格納する記憶装置と、発振回路と、測位信号を生成するための処理回路と、処理回路によって生成された信号をスペクトラム拡散符号化するための符号化回路と、送信アンテナ等を有する。記憶装置は、エフェメリス、各衛星のアルマナック、電離層補正データ等を有する航法メッセージとを格納している。各送信機がL1C/A信号を送信する場合、処理回路は、PRN−IDとなり得る符号パターンによって測位信号を生成する。したがって、受信した測位信号の符号パターンが特定されれば、その測位信号を送信した送信機が識別される。
図2を参照して、屋内送信機200について説明する。図2は、屋内送信機200のハードウェア構成を示すブロック図である。なお、屋内送信機200は、屋内送信機200−1,200−2,200−3の総称である。
無線I/F210は、無線通信のインタフェースであり、近距離無線通信、たとえば、ブルートゥース(Bluetooth)などや、PHS(Personal Handy-phone System)や携帯電話網のような無線通信により、外部からのコマンドを受信したり、外部との間で設定パラメータやプログラム(ファームウェア等)のデータを受信したり、あるいは、必要に応じて外部にデータを送信するためのものである。
デジタル処理ブロック240は、無線I/F210からのコマンドに応じて、あるいは、プログラムに従って、屋内送信機200の動作を制御するプロセッサ241と、プロセッサ241に搭載され、プロセッサ241の実行するプログラムを記憶するRAM(Random Access Memory)242と、無線I/F210からのデータのうち、設定パラメータ等を記憶するためのEEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)243と、プロセッサ241の制御のもとに、屋内送信機200の送
出するベースバンド信号を生成するフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:以下、「FPGA」と称す)245と、無線I/F210からのデータのうち、FPGA245のファームウェアを記憶するためのEEPROM244と、FPGA245から出力されるベースバンド信号をアナログ信号に変更してアナログブロック250に与えるデジタル/アナログコンバータ(以下、「D/Aコンバータ」と称す)247とを含む。
2)送信機ID
3)送信機座標
4)メッセージ(これは、FPGA245内で衛星からの航法メッセージと同一のフォーマットに整形される)
5)デジタルフィルタの選択パラメータ
6)屋内送信機200の設置場所に応じて、SVGにより表現された屋内地図情報(SVG地図情報)を供給するウェブサーバのURL(Uniform Resource Locator:統一資源位置指定子)
ここで、このようなURL情報を格納するのは、屋内送信機200が設置される建物等の施設への屋外からの入り口付近の屋内送信機のみとしてもよい。
アナログ処理ブロック250は、デジタル処理ブロック240から出力されたビットストリームを用いて、1.57542GHzの搬送波に変調して送信信号を生成し、アンテナに送出する。その信号は、アンテナより発信される。
基準クロックI/Oブロック230は、デジタル処理ブロック240の動作を規定するクロック信号、あるいは搬送波を生成するためのクロック信号を、デジタル処理ブロック240に供給する。
同期をとって、同期の取られたクロック信号をデジタル処理ブロック240等に供給する。
図3を参照して、屋内送信機200のEEPROM243に格納されるデータのデータ構造について説明する。
いる。送信機の名称は、テキストデータとして、領域320に格納されている。
以下では、図2に示したFPGA245により実現される回路について説明する。
FPGA245のファームウェアにより、現行のGPS信号とコンパチブルな信号(L1 C/Aコードとコンパチブルな信号:L1 C/A互換信号)を出力する回路構成とした場合には、変調器245aは、Q相信号、I相信号とも、送信機の「緯度・経度・高さ」の情報をメッセージとして変調することで、BPSK変調された信号を生成する。ここで、「コンパチブルな信号」とは、共通の信号フォーマットを有するために受信機としてはフロントエンド部を共通にして受信可能な信号を意味する。
次に、FPGA245のファームウェアにより、L1C信号とコンパチブルな信号を出力する回路構成とする場合について、以下説明する。
衛星からのL1C信号は、上述のとおり、QPSK変調されており、Q相の信号には、受信機の捕捉用のパイロット信号が変調されて乗っている。Q相の信号は、I相の信号よりも3dBレベルが高い。一方、I相の信号には、航法メッセージ等が乗っている。
図6は、FPGA245のファームウェアをL1帯のC/Aコードにコンパチブルな信号を送信するように設定した場合のメッセージデータ生成装置245bの構成を示す機能ブロック図である。
図7は、FPGA245のファームウェアをL1Cコードにコンパチブルな信号を送信するように設定した場合のメッセージデータ生成装置245cの構成を示す機能ブロック図である。
まず、メッセージデータ生成装置245bで生成されるメッセージを乗せたL1帯のC/Aコードにコンパチブルな信号の構造について説明する。
図8を参照して、送信機から送信される測位信号について説明する。図8は、GPS衛星に搭載される送信機によって発信される信号500の構成を表わす図である。信号500は、300ビットの5つのサブフレーム、すなわち、サブフレーム510〜550から構成される。サブフレーム510〜550は、当該送信機によって、繰り返し送信される。サブフレーム510〜550は、たとえば、それぞれ300ビットであり、50bps(bit per second)のビット率で送信される。したがって、この場合、各サブフレームは、6秒で送信される。
、測位信号を発信する衛星の軌道情報をいう。エフェメリスは、当該衛星の航行を管理する管制局によって逐次更新される、高精度な情報である。
次に、メッセージデータ生成装置245cで生成されるメッセージを乗せたL1Cコードにコンパチブルな信号の構造について説明する。
[I相信号の構成1]
図9は、L1C互換信号の第1の構成を表わす図である。図9においては、6つのサブフレームが送信される。第1番目のサブフレームとして、信号810が送信機によって送信される。信号810は、30ビットのTOH811と、30ビットの時刻情報812と、6ビットのPRN−ID813と、15ビットの送信機ID814と、X座標値815と、Y座標値816と、Z座標値817とを含む。信号810の最初の60ビットは、GPS衛星が発信するサブフレーム510〜550の各々の最初の60ビットと同一である。
定義された領域に格納されてもよい。
図10は、L1C互換信号の第2の構成を表わす図である。メッセージデータの構造は、サブフレーム510〜550とは独立に定義されてもよい。
本実施の形態に係る屋内送信機200あるいはGPS衛星が送信する信号のフォーマットは、上述の態様に限られない。そこで、図11〜図16を参照して、他のフォーマットについて説明する。
図11は、3ワードからなるL1C/A信号のフォーマットを概念的に表わす図である。この信号は、第1ワード3010と、第2ワード3020と、第3ワード3030とを含む。各ワードの長さは30ビットである。この信号のメッセージタイプは、たとえば、「0」である。
図12は、4ワードからなるL1C/A信号のフォーマットを概念的に表わす図である。この信号は、第1ワード3110と、第2ワード3120と、第3ワード3130と、第4ワード3140とを含む。各ワードの長さは30ビットである。この信号のメッセージタイプは、たとえば、「1」である。
図13は、ショートIDを含むL1C/A信号3200のフォーマットを概念的に表わす図である。信号3200のメッセージタイプは、たとえば、「3」である。
図14は、ミディアムIDを含むL1C/A信号のフォーマットを概念的に表わす図である。この信号のメッセージタイプは、たとえば、「4」である。
(実施の形態1)
(実施の形態1のシステムの概要)
以上説明したとおり、屋内送信機200から送信される信号のフォーマットは、1つのものに限定される訳ではなく、種々のフォーマットでありうる。
[位置情報提供装置100−1(受信機)の構成]
図17を参照して、利用者に位置情報を提示するための位置情報提供装置100について説明する。図17は、位置情報提供装置100のハードウェア構成を表わすブロック図である。
3)フロア内の区画の形状を示す情報。
たとえば、屋内測位処理では、Q相信号の受信モードとなっているかを判断部414が判断する。Q相信号の受信モーでない場合(たとえば、L1 C/Aの受信モードまたはL1CのI相信号の受信モード)は、続いて、位置情報提供装置100は、測位信号の復調を行なうことにより、その信号に含まれるデータを取得する。具体的には、屋内測位部434は、ベースバンドプロセッサ410から送出された測位信号に対して、当該ロックした符号パターンを重畳することにより、測位信号を構成するサブフレームから、メッセージデータを取得する。このメッセージデータは、衛星から送信される測位信号に含まれる航法メッセージに代えて、屋内送信機によって発信される測位信号に含まれるものである。メッセージデータのフォーマットは、したがって、航法メッセージのフォーマットと同じフォーマットであることが好ましい。屋内測位部434は、そのデータから座標値(すなわち、屋内送信機の設置場所を特定するためのデータ(たとえば、信号560におけるX座標値563、Y座標値564、Z座標値565))を取得する。なお、このような座標値に代えて、設置場所あるいは設置場所の住所を表わすテキスト情報がフレームに含まれている場合には、当該テキスト情報が取得される。
(実施の形態2)
実施の形態1では、SVG地図情報の中に、屋内送信機から送信される屋内送信機の識別子と屋内送信機の位置情報との変換テーブルを含める構成であった。
ここで、取得対象となる建物のSVGコンテナ(URL)が確定することにより、併せて、屋内測位の対象となる施設の位置(施設代表点の緯度経度座標など)及び時刻が特定され、衛星測位に必要な衛星軌道情報も確定する。URLを参照して、SVGコンテナを取得する時に当該エリア/時刻の衛星軌道データも併せて情報提供サーバ1230から送信し、位置情報提供装置100にローカルに(メモリ420内に)識別子と対応づけて保存する。具体的には、SVGコンテナのURL(屋内送信機のメッセージタイプが4である信号による短縮URLとして送信)を参照/取得する際のHTTP通信のヘッダ情報に当該識別子に対応した衛星軌道データ埋め込み送信し、ブラウザのCookieに格納する方式を用いる(Cookieに格納することでサーバ側からの有効期限の制御が可能となる)。
Claims (8)
- 複数の測位衛星からのスペクトラム拡散された衛星測位信号を受信して測位を行うことが可能な受信機にナビゲーション信号を送信する、地上の施設内に設置されるナビゲーション信号送信装置であって、
送信アンテナと、
前記施設内に設置される複数のナビゲーション信号送信装置のうち、前記ナビゲーション信号送信装置を特定するための識別情報と、前記施設内の地図情報を取得するための外部機器のネットワーク上での位置を特定するための資源識別情報とを記憶するための記憶装置と、
前記ナビゲーション信号に含まれる前記識別情報と前記資源識別情報のメッセージ信号を生成するメッセージ生成手段と、
前記ナビゲーション信号送信装置に予め割り当てられた、前記衛星測位信号と同一系列の拡散コードに基づいて、前記メッセージ信号をスペクトラム拡散処理を含む変調処理により変調して、前記ナビゲーション信号を生成する変調手段と、
前記ナビゲーション信号を、前記送信アンテナから送信する送信手段をさらに備える、ナビゲーション信号送信装置。 - 前記ナビゲーション信号の信号フォーマットは、前記衛星測位信号の信号フォーマットとコンパチブルである、請求項1記載のナビゲーション信号送信装置。
- 前記メッセージ生成手段は、前記衛星測位信号の信号フォーマットとコンパチブルである複数の信号フォーマットのうち、信号の繰り返し周期がもっとも短い信号フォーマットで、前記識別情報を含むメッセージ信号を生成する、請求項2記載のナビゲーション信号送信装置。
- 複数の測位衛星からのスペクトラム拡散された衛星測位信号を受信して測位を行うことが可能であり、かつ、地上の施設内に設置される複数のナビゲーション信号送信装置からのスペクトラム拡散信号であって、前記施設内において当該ナビゲーション信号送信装置を特定するための識別情報を各々含む複数のナビゲーション信号を用いて、位置情報を提供する位置情報提供装置であって、
前記スペクトラム拡散信号を受信する受信手段と、
ネットワーク上の外部機器と通信するための通信手段と、
前記ナビゲーション信号についての前記衛星測位信号と同一系列の複数の拡散コードのパターンを格納する記憶手段と、
並列に設けられ、かつ前記複数の拡散コードのパターンについて並行して相関処理を行い、前記複数のナビゲーション信号を識別して復調するための復調手段と、
前記ナビゲーション信号を識別して復調できた場合、所定の前記ナビゲーション信号送信装置からの前記ナビゲーション信号から前記外部機器の前記ネットワーク上の位置を特定するための資源識別情報を取得するとともに、識別された前記複数のナビゲーション信号のうちのいずれか1つにより前記識別情報を抽出する抽出手段と、
前記通信手段により、前記資源識別情報に基づいて、前記外部機器から、前記施設内の地図を表示するための地図情報および前記施設内の前記ナビゲーション信号送信装置の位置と前記識別情報との対応関係を示す対応情報とを取得し、前記施設内の地図において前記識別情報を受信した前記ナビゲーション信号送信装置の位置を示す地図画像を表示するための画像信号を生成する地図描画処理手段とを備える、位置情報提供装置。 - 前記ナビゲーション信号の信号フォーマットは、前記衛星測位信号の信号フォーマットとコンパチブルである、請求項4記載の位置情報提供装置。
- 前記地図情報は、SVG(Scalable Vector Graphics)形式のデータであり、前記対応情報は、前記SVG形式のデータとして記述される、請求項5記載の位置情報提供装置。
- 前記対応情報は、前記地図情報内に含まれる前記複数のナビゲーション信号送信装置の位置と複数の前記識別情報との対応関係とを一括して含み、
前記復調手段は、前記対応情報に基づいて、選択される前記拡散コードを用いて前記相関処理を実行する、請求項5記載の位置情報提供装置。 - 前記抽出手段は、前記地図情報を前記外部機器から取得する際に、前記測位衛星についての衛星軌道データを併せて前記外部機器から取得し、
前記複数の測位衛星からの前記衛星測位信号を受信して測位する際に、前記外部機器から取得した前記衛星軌道データを使用して、測位を実行する屋外測位手段をさらに備える、請求項6記載の位置情報提供装置。
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