JP2019015608A - Position estimation device, method for estimating position, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、位置推定装置、位置推定方法およびコンピュータプログラムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a position estimation device, a position estimation method, and a computer program.
近年、幅広い分野の製品がＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に代表される衛星測位システムによる測位に対応しており、ＧＰＳによる測位を活用したアプリケーションやサービスの利用が一般的になっている。複数のＧＰＳ衛星からの測距信号をＧＰＳ受信機が受信できることが、ＧＰＳによる測位を行うために必須である。屋外であればＧＰＳによる測位が可能であるが、屋内、地下、海底又は地球外の天体などＧＰＳの電波が到達しない場所ではＧＰＳによる測位はできない。 In recent years, products in a wide range of fields support positioning by a satellite positioning system represented by GPS (Global Positioning System), and use of applications and services utilizing positioning by GPS has become common. In order to perform positioning by GPS, it is essential that the GPS receiver can receive ranging signals from a plurality of GPS satellites. GPS positioning is possible outdoors, but GPS positioning is not possible in places where GPS radio waves do not reach, such as indoors, underground, the sea floor, or extraterrestrial celestial bodies.
ＧＰＳを利用できない場所でも測位をするため、移動体通信の基地局が設置されている場所において、これらの電波を用いた測位を行うことが考えられる。受信信号強度を用いて距離を推定する方法や、到来時間（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ：ＴＯＡ）方式又は到来時間差（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ：ＴＤＯＡ）方式が存在する。受信信号強度を用いる方法は、事前にキャリブレーションが必要で、精密な測定が困難である。ＴＯＡ方式やＴＤＯＡ方式では、回折、反射や屈折があると受信側には時間的遅れた複数の電波が到達する多重波伝搬（マルチパス）が発生する。多重波伝搬やノイズがある場合においては、ＴＯＡ方式やＴＤＯＡ方式を用いても、測定精度を向上させるのが難しかった。 Since positioning is performed even in locations where GPS cannot be used, it is conceivable to perform positioning using these radio waves in locations where mobile communication base stations are installed. There are a method of estimating a distance using received signal strength, a time of arrival (TOA) system, or a time difference of arrival (TDOA) system. The method using the received signal strength requires calibration in advance, and precise measurement is difficult. In the TOA method and the TDOA method, if there is diffraction, reflection, or refraction, multiple wave propagation (multipath) in which a plurality of radio waves delayed in time arrives on the receiving side. When there are multiple wave propagation and noise, it is difficult to improve the measurement accuracy even if the TOA method or the TDOA method is used.
本発明の実施形態は、高精度な位置推定を行う位置推定装置、位置推定方法およびコンピュータプログラムを提供する。 Embodiments of the present invention provide a position estimation device, a position estimation method, and a computer program that perform position estimation with high accuracy.
本発明の実施形態としての位置推定装置は、受信タイミング特定部と、位置推定部とを備える。前記受信タイミング特定部は、複数の第１信号の受信信号と、所定の第２信号との演算に基づく複数の第３信号間の関係を用いて、前記複数の第１信号の受信タイミングを特定する。前記位置推定部は、前記受信タイミングに基づき、前記第１信号の送信元または受信先である第１無線通信装置の位置を推定する。 The position estimation apparatus as an embodiment of the present invention includes a reception timing specifying unit and a position estimation unit. The reception timing specifying unit specifies a reception timing of the plurality of first signals using a relationship between a plurality of third signals based on a calculation of a reception signal of the plurality of first signals and a predetermined second signal. To do. The position estimation unit estimates a position of a first wireless communication apparatus that is a transmission source or a reception destination of the first signal based on the reception timing.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。また、図面において同一の構成要素は、同じ番号を付し、説明は、適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る無線測位システムの全体構成を模式的に示す図である。以下では図１を参照し、無線測位システムの概要について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a wireless positioning system according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an outline of the wireless positioning system will be described with reference to FIG.
図１の無線測位システムは、基地局１ａ、１ｂ、１ｃと、端末２と、本実施形態に係る位置推定装置である測位サーバ３とを備える。基地局１ａ、１ｂ、１ｃは測位サーバとネットワーク５により接続されている。ネットワーク５は、データの送信が可能な電気的な媒体であればよく、有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）でも、無線ＬＡＮでも、その他のインタフェースでも、それらの組み合わせでもよい。図１には３つの基地局が示されているが、これより多くの基地局が設置されていてもよい。また、図１に示されている端末は１台だが、端末の数は２台以上であってもよい。測位サーバは１台のみ図示されているが、複数台用意し、負荷分散や可用性の向上を図ることもできる。
The wireless positioning system of FIG. 1 includes
基地局１ａ、１ｂ、１ｃは、一例としてＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ又はその後継規格の無線ＬＡＮアクセスポイント、あるいは、ＩＥＥＥ８０２．１６シリーズ又はその後継規格の移動体通信向け基地局であるが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどその他の方式によるものでもよい。基地局やＬＡＮアクセスポイントという装置名は例示であり、基地局やアクセスポイント以外の無線通信装置をもって代用させることも可能である。従って基地局やアクセスポイント以外の無線通信装置を、基地局１ａ、１ｂ、１ｃの代わりに配置してもよい。基地局１ａ、１ｂ、１ｃは、端末２から送信される測距信号を受信する受信機としての役割を有する。測距信号は、後述する所定の信号（パターン信号）を含む信号であり、端末２の位置推定を行うために用いられる。
The
端末２は、測距信号を基地局に向けて送信可能な無線通信装置を搭載している。データの送受信に用いる無線通信方式は、一例として、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ又はその後継規格の無線ＬＡＮ、ＩＥＥＥ８０２．１６シリーズ又はその後継規格の移動体通信方式であるが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどその他の方式によるものでもよい。ただし、端末２の用いる無線通信方式は基地局１ａ、１ｂ、１ｃが対応している無線通信方式と同一又は互換性のあるものである必要がある。
The
端末２の形態としては、タブレット、パソコン、スマートフォン、フィーチャーフォン、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、スマートウォッチ、ヘルスバンド、経路誘導装置、生体情報モニタ、非常用発信器、テレメトリー発信器、センサが搭載されたロボット、センサが搭載された車両、センサが搭載されたドローンなどが想定されるが、その他の形態のものであってもよい。
As a form of the
端末２が送信する測距信号のうち、基地局１ａが受信するものを信号ｓ１、基地局１ｂが受信するものを信号ｓ２、基地局１ｃが受信するものを信号ｓ３とする。基地局１ａ、１ｂ、１ｃはそれぞれ信号ｓ１、ｓ２、ｓ３より相互相関信号１００ａ、１００ｂ、１００ｃを生成し、ネットワーク５を介して測位サーバ３へ相互相関信号１００ａ、１００ｂ、１００ｃを送信する。相互相関信号の生成方法については後述する。
Of the ranging signals transmitted by the
測位サーバ３は、１以上のＣＰＵ（中央処理装置）、記憶装置、通信部を備え、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションが動作する計算機などの情報処理装置である。測位サーバ３は物理的な計算機であってもよいが、仮想計算機（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｍａｃｈｉｎｅ：ＶＭ）、コンテナ（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）又はこれらの組み合わせにより実現されるものであってもよい。１つ以上の物理計算機、仮想計算機、コンテナに測位サーバ３の機能を分担させてもよい。可用性の向上と負荷分散のために測位サーバ３の台数を増やした構成を用いることも排除されない。測位サーバの設置場所は、基地局の近傍であっても、リモートサイトのデータセンターなどであっても、複数個所に分散されていてもよく、特に問わない。
The
図２は、第１の実施形態に係る無線測位システムの機能ブロック図である。以降では図２を参照しながら、無線測位システムを構成する各装置内の構成要素について説明をする。 FIG. 2 is a functional block diagram of the wireless positioning system according to the first embodiment. Hereinafter, with reference to FIG. 2, the components in each device constituting the wireless positioning system will be described.
基地局１ａは、無線送受信部１０ａと、時刻管理部１１ａと、記憶部１２ａと、相互相関算出部１３ａと、通信部１４ａと、アンテナ６ａとを備える。
The
無線送受信部１０ａは、無線通信機能を有する。ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズなどの無線ＬＡＮを用いる場合、無線送受信部１０ａは無線ＬＡＮモジュールとなる。ＩＥＥＥ８０２．１６シリーズなどの移動体通信を用いる場合、無線送受信部１０ａはベースバンドプロセッサ、ＲＦトランシーバ、増幅器、フィルタなどから構成される。これらの無線通信規格は例示であり、その他の無線通信方式を用いることもできる。無線送受信部１０ａは、アンテナ６ａに接続されており、アンテナ６ａを介して電波の送受信を行う。アンテナ６ａは、無線送受信部１０ａに内蔵されていてもよいし、無線送受信部１０ａに外付けされていてもよい。
The wireless transmission /
時刻管理部１１ａは、クロックまたはタイマなどを用いて、現在時刻の管理、時刻の調整及び経過時間の計測などの機能を提供し、更に無線測位システム全体での時刻同期に対応している。時刻の同期を行う手段は特に問わない。例えば、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＰＴＰ）により高精度な時刻を持つマスタを参照する方法、Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＮＴＰ）により外部のサーバと時刻同期を行う方法又は通信規格が備える時刻同期機能を使う方法などがある。時刻管理部１１ａは、ソフトウェアにより実現されるものでも、ハードウェアにより実現されるものでも、それらの組み合わせによるもののいずれでもよい。測位の精度を担保するためには、時刻管理部１１ａの計測誤差と、時刻同期時の誤差の双方を抑制する必要がある。
The
記憶部１２ａには、無線測位システムで測位の対象となる端末２に対して割り当てられた所定の信号であるパターン信号を保存することができる。なお、複数の端末が存在する場合、各端末のパターン信号は同一でも異なってもよい。記憶部は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ，ハードディスク、光ディスクなどの不揮発性記憶デバイス又はＤＲＡＭなどの揮発性記憶デバイスのいずれか又はそれらの組み合わせから構成される。
The
相互相関算出部１３ａは、無線送受信部１０ａで受信された端末からの送信信号と、記憶部１２ａに保存された端末のパターン信号を用いて相互相関の計算を行う。相互相関の計算方法には様々なものが存在するが、一例として、下記の式（１）により求めることができる。
図３を参照し、相互相関の意味について説明する。ここでは都合上、連続関数を例にとり説明しているが、以下の議論は連続関数を離散データに置き換えても当てはまる。図３における横軸のｔ及びτは、時刻を表す。パターン信号９０は式（１）におけるｆ（ｔ）に該当し、端末のパターン信号である。一方、信号９２は式（１）におけるｇ（ｔ）に該当し、無線送受信部１０ａで受信された端末からの送信信号である。
The meaning of the cross correlation will be described with reference to FIG. Here, for the sake of convenience, a continuous function is described as an example, but the following discussion applies even if the continuous function is replaced with discrete data. In FIG. 3, t and τ on the horizontal axis represent time. The
相互相関算出部１３ａはパターン信号９０をｆ（ｔ−τ）のようにτだけずらし、シフトさせたパターン信号９１を求めることができる。相互相関算出部１３ａは更にシフトさせたパターン信号９１と信号９２を乗じ、積分することにより、相互相関９３を算出することができる。相互相関算出部１３ａは複数の値τについて相互相関９３の計算を行うことが可能であるが、図３に示したようにパターン信号９０をτ１だけずらすと、シフトさせたパターン信号９１が信号９２のパターン信号部分とマッチングすることがわかる。τ＝τ１のときに最もよくパターン信号がマッチングしているため、相互相関９３もτ＝τ１のときにピークが出ている。
The
受信した信号をデータとして取り出すためには、Ａ／Ｄコンバータなどで周期的に信号をサンプリングする必要があるため、ｇ（ｔ）にあたる信号９２は離散的となる。従って図３でパターン信号９０、シフトされたパターン信号９１、信号９２及び相互相関９３はすべて連続関数として描かれているが、実際の相互相関算出部１３ａの処理でこれらは離散的なデータとして扱われる。
In order to extract the received signal as data, it is necessary to periodically sample the signal with an A / D converter or the like, so the
このように、計算対象のデータが離散的である場合、式（１）の連続関数の相互相関の代わりに、下記の式（２）の離散系における相互相関の式を使うことができる。
離散データにおいては上記の式（２）を用いて、複数のτについて相互相関Ｉ（τ）を求める必要がある。ここでτはパターン信号９０にあたるｆ（ｔ）をシフトさせる量を表す。信号９２にあたるｇ（ｔ）がサンプリングされた周期に合わせ、ずらす量τも離散的な値をとるため、シフトさせたパターン信号９１にあたるｆ（ｔ−τ）も離散的に分布する。この結果、算出される相互相関Ｉ（τ）は信号ｇ（ｔ）のサンプリング周期に依存した離散的なデータ（サンプル）となる。すなわち、一定時間間隔の時刻と相互相関値（強度値）とを含むサンプル群となる。このような離散的な相互相関データを、以降では相互相関信号と呼ぶことにする。
For discrete data, it is necessary to obtain the cross-correlation I (τ) for a plurality of τs using the above equation (2). Here, τ represents an amount by which f (t) corresponding to the
相互相関の計算精度を上げるため、離散的なデータを複数の計算領域に分割し、各計算領域についての平均値で減算し、標準偏差で割った下記の式（３）に示す正規化相互相関（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｃｒｏｓｓ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ：ＮＣＣ）を用いることもできる。
相互相関計算部１３ａはマイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＰＬＤなどのハードウェア、ハードウェア上で動作するソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現されるものとする。相互相関計算部１３ａは更に相互相関信号の計算又は計算結果の保持のためにバッファを備えていてもよい。バッファは例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ，ハードディスク、光ディスクなどの不揮発性記憶デバイス又はＤＲＡＭなどの揮発性記憶デバイスのいずれか又はそれらの組み合わせから構成される。
The cross
通信部１４ａは、データを含む信号を送受信する機能を有する。図２には示されていないが、冗長性確保のため基地局１ａは複数の通信部を備えてもよい。物理インタフェースとしては、ＩＥＥＥ８０２．３シリーズで規格化されている有線のイーサネットでもよいし、無線ＬＡＮなどの無線通信を用いるインタフェースでもよい。この場合、無線送受信部１０ａに係るハードウェアと通信部１４ａのハードウェアを共用させることができる。
The
ここまで基地局１ａの構成要素及び機能について説明したが、基地局１ｂ及び基地局１ｃの構成及び機能については基地局１ａと同様であるとする。
The configuration elements and functions of the
端末２は、無線送受信部２０と、時刻管理部２１と、記憶部２２とを備える。
The
無線送受信部２０は、無線により信号を送受信する機能を有する。ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズなどの無線ＬＡＮを用いる場合、無線送受信部２０は無線ＬＡＮモジュールとなる。ＩＥＥＥ８０２．１６シリーズなどの移動体通信を用いる場合、無線送受信部２０はベースバンドプロセッサ、ＲＦトランシーバ、増幅器、フィルタなどから構成される。これらの無線通信規格は例示であり、その他の無線通信方式を用いることもできる。ただし、各基地局の備える無線送受信部が対応している無線通信方式と同一又は互換性を有する方式を用いる必要がある。
The wireless transmission /
無線送受信部２０は、アンテナ７に接続されており、アンテナ７を介して電波の送受信を行う。アンテナ７は、無線送受信部２０に内蔵されていてもよいし、無線送受信部２０に外付けされていてもよい。
The wireless transmission /
時刻管理部２１は、クロックまたはタイマを用いて、現在時刻の管理、時刻の調整及び経過時間の計測などの機能を提供し、更に測位システム全体での時刻同期に対応している。時刻の同期を行う手段は特に問わない。例えば、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＰＴＰ）により高精度な時刻を持つマスタを参照する方法、Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＮＴＰ）により外部のサーバと時刻同期を行う方法又は通信規格が備える時刻同期機能を使う方法などがある。時刻管理部２１は、ソフトウェアにより実現されるものでも、ハードウェアにより実現されるものでも、それらの組み合わせによるもののいずれでもよい。測位の精度を担保するためには、時刻管理部２１の計測誤差と、時刻同期時の誤差の双方を抑制する必要がある。
The
記憶部２２には、所定の信号であるパターン信号が保存されている。このパターン信号は、各基地局との間で共通に認識されているものであれば、パターン信号の種類については特に問わない。パターン信号は、後述する他の実施形態のようにチャネル推定（伝搬路推定）に用いるパイロット信号でもよい。記憶部２２は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ，ハードディスク、光ディスクなどの不揮発性記憶デバイス又はＤＲＡＭなどの揮発性記憶デバイスのいずれか又はそれらの組み合わせから構成される。
The
ネットワーク５は、基地局１ａと、基地局１ｂと、基地局１ｃと、測位サーバ３とを接続する。物理インタフェースは、有線のイーサネットでもよいし、無線ＬＡＮなどその他の方式であってもよい。データ通信に使用する通信プロトコルはＴＣＰ／ＩＰを想定するが、その他のプロトコル又はそれらの組み合わせであってもよい。図２に示されていないが、ネットワーク５の途中にスイッチ、ルータ、ロードバランサなどのネットワーク機器があってもよい。通信経路の冗長化のためにチーミングやポートトランキングを行ってもよい。
The
測位サーバ３は、通信部３０と、受信タイミング特定部３１と、位置推定部３２と、記憶部３３とを備える。ネットワーク５が無線ネットワークの場合は、測位サーバ３はアンテナも備える。
The
通信部３０は、データを含む信号を送受信する機能を有する。図２には示されていないが、冗長性確保のため測位サーバ３は複数の通信部を備えてもよい。物理インタフェースとしては、ＩＥＥＥ８０２．３シリーズで規格化されている有線のイーサネットでも、無線ＬＡＮなどの無線通信を用いるモジュールでもよい。また、通信部３０は冗長化されていてもよい。
The
受信タイミング特定部３１は、相互相関信号のピークの時刻τを特定し、この時刻を該当する基地局が測距信号を受信したタイミングとして決定する。ここでは、図４を参照しながら受信タイミング特定部３１で行われる処理について説明する。
The reception
まず、受信タイミング特定部３１は通信部３０より、基地局の識別子が付与された相互相関信号を受け取る。この識別子を参照することで、相互相関信号がどの基地局で受信された測距信号から生成されたものなのかを把握する。ここでは図４に示すように、測距信号ｓ１より基地局１ａで求められた相互相関信号１００ａ、測距信号ｓ２より基地局１ｂで求められた相互相関信号１００ｂ、測距信号ｓ３より基地局１ｃで求められた相互相関信号１００ｃがそれぞれ得られる。
First, the reception
次に受信タイミング特定部３１は相互相関信号１００ａ、１００ｂ、１００ｃのそれぞれについて、候補ピーク（時刻と強度値の組）の抽出処理を行う。候補ピークは、候補サンプルに対応する。多重波伝搬（マルチパス）が発生すると、相互相関信号に複数のピークが生ずる場合がある。この場合、これらのピークには、直接波以外の伝搬路やノイズより生じたピークも含まれ得る。ここでは、それぞれの相互相関信号について、直接波に起因するピークの候補となる複数の候補ピークの抽出を行う。
Next, the reception
候補ピークの抽出処理が完了すると、基地局ごとに抽出した候補ピークに関するデータをまとめたテーブルが得られる。個々のデータは、時刻、受信機ＩＤ、端末ＩＤ及び相互相関値（強度値）を含む。得られたテーブルの例を、図５に示す。横１行がデータである。例えばデータ１１２は、時刻が００００００４３３ナノ秒、受信機ＩＤがｓ３、端末ＩＤがＸＸＸＸ、相互相関値（強度値）が０．９０である。図５のテーブル１１１は図４における抽出された候補ピーク群１１０に相当する。以降では図５を参照しながら説明をする。
When the candidate peak extraction process is completed, a table summarizing data on candidate peaks extracted for each base station is obtained. Individual data includes time, receiver ID, terminal ID, and cross-correlation value (strength value). An example of the obtained table is shown in FIG. One horizontal line is data. For example, the
受信機ＩＤは、相互相関を算出する対象となった測距信号がどの基地局で受信されたのかを示す基地局の識別子である。基地局を識別可能な値であれば、受信機ＩＤは何でもよい。受信機ＩＤは、一例として、ＭＡＣアドレスでもよいし、使用する通信規格で定義される識別子（ＩＥＥＥ８０２．１１の場合、アソシエーションＩＤなど）でもよい。図では、便宜上、測距信号と同じパターン信号ｓ１、ｓ２、ｓ３を用いて受信機ＩＤを表している。 The receiver ID is an identifier of a base station that indicates which base station has received the ranging signal for which cross-correlation is to be calculated. The receiver ID can be anything as long as it is a value that can identify the base station. As an example, the receiver ID may be a MAC address or an identifier defined by a communication standard to be used (eg, an association ID in the case of IEEE 802.11). In the figure, for convenience, the receiver ID is represented using the same pattern signals s1, s2, and s3 as the ranging signals.
端末ＩＤは相互相関を算出する対象となった測距信号を送信した端末の識別子である。端末ＩＤは、一例として、ＭＡＣアドレスでもよいし、使用する通信規格で定義される識別子（ＩＥＥＥ８０２．１１の場合、アソシエーションＩＤなど）でもよい。テーブル１１１の例においては、便宜上、端末ＩＤがすべてＸＸＸＸとなっているが、実際には端末の識別子が入れられる。 The terminal ID is an identifier of a terminal that has transmitted a ranging signal that is a target for calculating cross-correlation. As an example, the terminal ID may be a MAC address or an identifier defined in the communication standard to be used (eg, an association ID in the case of IEEE 802.11). In the example of the table 111, the terminal IDs are all XXXX for convenience, but the terminal identifier is actually entered.
次の候補クラスタ生成処理では、テーブル１１１に基づき、基地局（受信機）ごとに複数の候補ピークからピーク（時刻と相互相関値の組）を選択し、ひとまとまりの組にする。すなわち、テーブル１１１において、受信機ＩＤであるｓ１、ｓ２及びｓ３のそれぞれについて、１つのデータを選択し一組とする。ここでは、このような基地局（受信機）ごとに選ばれた候補ピークの組み合わせをクラスタと呼ぶ。このピーク選択処理により選択された候補クラスタ群を模式的に示したのが図４における選択された候補クラスタ群１１０である。
In the next candidate cluster generation process, based on the table 111, a peak (a set of time and cross-correlation value) is selected from a plurality of candidate peaks for each base station (receiver) to form a set. That is, in the table 111, one piece of data is selected for each of the receiver IDs s 1 , s 2 and s 3 to form a set. Here, such a combination of candidate peaks selected for each base station (receiver) is called a cluster. The
各候補ピーク群からの候補クラスタの選択は、各候補クラスタのピークの関係を解析することに基づき行われる。具体例として、図４に示したように、各受信機ＩＤに対応する候補ピークがひとつずつ含まれるように候補ピークの組み合わせを生成する。クラスタ（ここではクラスタ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ）を生成し、クラスタ単位で比較を行い、１つのクラスタを選択する。クラスタ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの例では時刻が最も近接する、受信機ＩＤの異なる候補ピークがクラスタとしてまとめられている。ここでは同じ候補ピークが複数のクラスタに属さない場合を想定するが、同じ候補ピークが複数のクラスタに属する場合を許容してもよい。このようにクラスタを構成するのは、一般的に時刻が近接しているデータは類似した伝搬路に対応していると推測されるからである。例えば、異なる基地局によって受信されていても、複数回の反射を経て、直接波より長い伝搬路をたどった測距信号は、到達時刻が直接波の測距信号より後になる。
Selection of candidate clusters from each candidate peak group is performed based on analyzing the peak relationship of each candidate cluster. As a specific example, as shown in FIG. 4, a combination of candidate peaks is generated so that one candidate peak corresponding to each receiver ID is included one by one. Clusters (here,
候補クラスタの選択方法の別の例として、相互相関信号のうち相互相関の値（強度値）がしきい値以上となるサンプル（時刻と強度値の組）同士を、候補クラスタとして組み合わせる方法がある。しきい値は、固定値であっても、入力される相互相関信号に応じて値が変動するもののいずれでもよい。例えば、正規化されていない相互相関を用いる場合は、入力される相互相関信号によって、ピークの高さが変動することが予想されるため、一例として、入力された相互相関信号の平均値をしきい値として用いることができる。 As another example of a candidate cluster selection method, there is a method of combining samples (a set of time and intensity values) having a cross-correlation value (intensity value) equal to or greater than a threshold value among the cross-correlation signals as candidate clusters. . The threshold value may be a fixed value or a value whose value varies according to the input cross-correlation signal. For example, when non-normalized cross-correlation is used, the peak height is expected to vary depending on the input cross-correlation signal. Therefore, as an example, the average value of the input cross-correlation signal is used. Can be used as a threshold.
候補クラスタの選択方法の別の例として、時刻による絞込みをしてもよい。例えば、時刻の早いものから順番にピークを選び組み合わせる方法、一定の時刻より前のピークのみを選択し組み合わせる方法がある。このように時刻が相対的に遅いピークを選択から外すことにより、直接波に比べて長い経路となるその他の伝搬路より生じたピークを取り除くことができる。 As another example of the selection method of candidate clusters, narrowing down by time may be performed. For example, there are a method of selecting and combining peaks in order from the earliest time, and a method of selecting and combining only peaks before a certain time. In this way, by removing a peak having a relatively late time from the selection, it is possible to remove a peak generated from another propagation path that is a longer path than the direct wave.
更に、ピークどうしの時刻差である時間軸上の距離を比較し、しきい値以上であっても他のピークより大きく離れたピークについては、組み合わせる候補ピークとしての選択から除外する方法もある。この方法を用いることにより、直接波以外の伝搬路だけでなくノイズにより生じたピークを除外することができる。 Further, there is a method in which distances on the time axis, which is a time difference between peaks, are compared, and peaks that are more than a threshold value but far away from other peaks are excluded from selection as candidate peaks to be combined. By using this method, it is possible to exclude not only propagation paths other than direct waves but also peaks caused by noise.
他に、ピークを含む一定時間範囲内（たとえば隣接するサンプルを含まない近傍の範囲）において時間積分をし、積分値が相対的に小さくなるピークについては組み合わせるための選択肢から外す方法もある。第１の実施形態において相互相関信号は離散データであるため、例えば時間積分は区分求積法を用いて近似的な計算を行う。この方法によっても、ノイズにより偶発的に生じたピークを除くことが可能である。 In addition, there is a method in which time integration is performed within a certain time range including a peak (for example, a nearby range not including an adjacent sample), and peaks having a relatively small integrated value are excluded from the options for combination. In the first embodiment, since the cross-correlation signal is discrete data, for example, time integration is approximated using a piecewise quadrature method. Also by this method, it is possible to remove peaks that occur accidentally due to noise.
以上のような処理を経てなおピークが密集して（たとえば一定の短い距離の範囲内に）複数個存在する場合は、密集しているサンプルのうち、相互相関の値が最大のピークのみを選択して組み合わせてもよい。 If multiple peaks still exist after processing as described above (for example, within a certain short distance), only the peak with the maximum cross-correlation value is selected from the dense samples. And may be combined.
次の最終的な位置推定に用いられるクラスタの選択処理では、生成された候補クラスタ群から、最終的に１つのクラスタを選択する。すなわち、テーブル１１１において、受信機ＩＤであるｓ１、ｓ２及びｓ３のそれぞれについて、１つのデータを選択する。クラスタ選択処理により選択されたピーク群を模式的に示したのが図４における選択されたクラスタ１２０である。この選択されたクラスタ１２０に含まれるピーク群が、端末２の測位に用いられるピークである。すなわち、これらのピークを用いて、位置推定部３２において各基地局と端末との間の距離の計測と端末２の位置推定が行われる。
In the cluster selection process used for the next final position estimation, one cluster is finally selected from the generated candidate cluster group. That is, in the table 111, for each s 1, s 2 and s 3 are the receiver ID, and selects one of the data. A peak group selected by the cluster selection process is schematically shown as the selected
各候補クラスタ群からの最終的な位置推定に用いられるクラスタの選択は、各候補クラスタ内のピーク群の関係を解析することに基づき行われる。 Selection of a cluster used for final position estimation from each candidate cluster group is performed based on analyzing the relationship between peak groups in each candidate cluster.
クラスタを生成した際に、クラスタ内に他の２つの候補ピークに比べて、大きく離れた（たとえば一定距離以上離れた）候補ピークが発生する場合がある。例えば、クラスタ内において、受信機ＩＤ＿ｓ３の候補ピークが孤立して最も遅い時刻に存在している場合がある。そのような候補ピークは、他の基地局から受信された測距信号より多くの反射が発生しており、長い伝搬路をたどっていると推測される。従って、そのような候補ピークを含むクラスタは選択から除外すことも考えられる。 When a cluster is generated, a candidate peak that is far apart (for example, a certain distance or more) may occur in the cluster as compared to the other two candidate peaks. For example, the candidate peak of receiver ID_s3 may be isolated and present at the latest time in the cluster. Such a candidate peak has more reflections than the distance measurement signals received from other base stations, and is assumed to follow a long propagation path. Therefore, it is possible to exclude clusters including such candidate peaks from the selection.
クラスタ単位での比較には、いくつかの基準を用いることができる。１つは、クラスタ内の候補ピークの相互相関の値の平均値、最小値または最大値が最大のクラスタを選択する方法がある。平均値、最小値または最大値が最大のクラスタは直接波に対応している可能性が高いという推測に基づいている。電磁波が物質に当たると、その一部は物質に吸収され、その一部は物質を透過し、残りが反射することが知られている。電磁波の一種である電波の反射波は、反射率が高い場合でも入射波に比べてエネルギーが減衰するから、相互相関の値が小さいクラスタは反射波に対応している可能性が高いと推測される。この基準を適用する場合、図４ではクラスタ１１０Ｂが選択される。
Several criteria can be used for comparison on a cluster basis. One is a method of selecting a cluster having a maximum average value, minimum value, or maximum value of cross-correlation values of candidate peaks in the cluster. This is based on the assumption that the cluster with the highest average, minimum or maximum value is likely to correspond to a direct wave. It is known that when an electromagnetic wave hits a substance, a part of the electromagnetic wave is absorbed by the substance, a part of the substance is transmitted through the substance, and the rest is reflected. A reflected wave of a radio wave, which is a type of electromagnetic wave, is attenuated in energy compared to an incident wave even when the reflectivity is high. Therefore, it is estimated that a cluster with a low cross-correlation value is likely to correspond to the reflected wave. The When this criterion is applied, the
２つめは、クラスタ内の相互相関の値の平均値、最小値または最大値が小さいクラスタを選択から除外する方法がある。例えば、平均値が最小のクラスタのみを選択から除外する処理ある。他には、各クラスタ内の相互相関の値の平均値に加え、全クラスタの相互相関の値の平均値も求め、前者の値が後者の値を下回ったクラスタを選択対象から除外する方法もある。他のクラスタに比べ、相互相関の値の平均値が低い場合、誤検出が発生している可能性がある。この方法を用いることにより、誤検出されたピークを除去することができる。この基準を適用する場合、例えば図４のクラスタ１１０Ｃが選択から除外される。
Second, there is a method of excluding clusters having a small average value, minimum value, or maximum value of cross-correlation values in the cluster from the selection. For example, there is a process of excluding only the cluster having the smallest average value from the selection. Alternatively, in addition to the average value of the cross-correlation values in each cluster, the average value of the cross-correlation values of all the clusters can also be obtained, and the cluster in which the former value falls below the latter value can be excluded from the selection target. is there. If the average value of cross-correlation values is lower than that of other clusters, there is a possibility that a false detection has occurred. By using this method, an erroneously detected peak can be removed. When this criterion is applied, for example, the
３つめは、最早時刻、最遅時刻、または平均時刻が、最も時刻が早いまたは遅いクラスタを選択し、それを代表的なデータ行として選ぶ方法である。例えば、クラスタに含まれるデータの最早時刻を特定し、クラスタ間で最早時刻を比較し、最も早い最早時刻のクラスタを選択する。直接波に比べ、反射波は長い伝搬路となるため、時刻が早いクラスタは直接波に対応していると推測できる場合に、この基準が適用できる。この基準を適用する場合、図４ではクラスタ１１０Ａが選択される。
The third is a method of selecting a cluster having the earliest time, latest time, or average time having the earliest or latest time and selecting it as a representative data row. For example, the earliest time of the data included in the cluster is specified, the earliest time is compared between the clusters, and the cluster with the earliest earliest time is selected. Since the reflected wave has a longer propagation path than the direct wave, this criterion can be applied when it can be inferred that a cluster with an earlier time corresponds to the direct wave. When this criterion is applied, the
４つめは、クラスタ内のサンプルの時刻差を基準に選択を行う方法である。具体的には各クラスタ内において時間軸上で隣接する候補ピークの時刻差を求め、これらの時刻差の平均値または最小値または最大値が、最小または最大となるクラスタを選ぶ処理を行う。例えば時刻差の平均値が最小のクラスタを選択する。もし、基地局１ａ、１ｂ、１ｃの設置場所が互いに近接しているが、端末２がいずれの基地局からも大きく離れており、基地局１ａと端末２間の距離と、基地局１ｂと端末２間の距離と、基地局１ｃと端末２間の距離がほぼ等しいと仮定できる場合、この選択を行うことで、正しいピークを選択できる場合がある。例えば時刻差の平均値が最小のクラスタを選択する場合、図４ではクラスタ１１０Ｃが選択される。
The fourth method is a selection method based on the time difference between samples in the cluster. Specifically, a time difference between adjacent candidate peaks on the time axis in each cluster is obtained, and a process is performed to select a cluster having an average value or a minimum value or a maximum value of these time differences. For example, the cluster having the smallest average time difference is selected. If the installation locations of the
以上で述べた基準のいずれかを単体で適用することもできるが、複数の基準を組み合わせて適用してもよい。例えば、まず２つめの基準を適用し、相互相関の値が小さいクラスタを取り除いた後、３つめの基準を適用し、時刻が早いクラスタを取り出す処理を実行することができる。測位サーバの設定により、適用する基準を切り替えられる実装を行ってもよい。設定の切り替えは、保守員の操作を契機に行われるものでも、測位サーバが測位システムの設置環境を診断したときの診断結果に基づいて行われるもののいずれでもよい。 Any of the criteria described above can be applied alone, but a plurality of criteria may be applied in combination. For example, the second criterion is first applied to remove clusters having a small cross-correlation value, and then the third criterion is applied to perform processing for extracting clusters with earlier time. You may implement mounting which can switch the reference | standard to apply by the setting of a positioning server. The switching of the setting may be performed in response to an operation by maintenance personnel or may be performed based on a diagnosis result when the positioning server diagnoses the installation environment of the positioning system.
このように異なる基地局（受信機）間で候補ピークを組み合わせて複数のクラスタを生成し、端末と基地局との間の直接波を反映していると推測されるクラスタを選択することにより、直接波以外の伝搬路や他の端末の測距信号より生じたピークを誤選択する可能性を低減できる。 In this way, by combining candidate peaks between different base stations (receivers) to generate a plurality of clusters, and selecting a cluster that is assumed to reflect a direct wave between the terminal and the base station, The possibility of erroneously selecting a peak generated from a propagation path other than a direct wave or a ranging signal of another terminal can be reduced.
位置推定部３２では、受信タイミング特定部３１で選択したピーク群１２０を用いて端末の位置推定を行う。例としてＴＯＡ方式の場合の位置推定を示す。各基地局と端末とは時刻同期されているため、端末が測距信号を送信した送信時刻は予め分かっている。この時刻は、各基地局が測位サーバ３に通知してもよいし、測位サーバ３で事前に把握していてもよい。また、各基地局で測距信号が受信された受信時刻は、ピーク群１２０に含まれる各基地局に対応するピークの時刻である。よって、受信時刻と送信時刻の差分に基づき、測距信号が端末から送信されてから、各基地局で受信されるまでの所要時間が分かる。この所要時間を光速度ｃで乗じることにより、端末と各基地局との間の距離を求めることができる。各種の計算は、測位サーバ３上のプログラムがＣＰＵ、記憶領域などの計算資源を使って行うことができるが、処理の高速化のために専用のハードウェアなどを用いてもよい。
The
各基地局と端末との間の距離と、各基地局の位置情報とを用いることで、端末の位置を計算することが可能である。例えば、各基地局の位置を中心とし、各基地局で求めた端末との距離を半径とした円を描いたとき、すべての円が交差する点を端末位置として推定することができる。２次元のＴＯＡ方式では、位置推定に３つの基地局が端末からの測距信号を受信する必要があるところ、本実施形態では基地局１ａ、１ｂ、１ｃと３つの基地局が存在するため、端末２の位置を推定することができる。４つ以上の基地局が存在する場合は、そのうち端末２と無線通信が可能な３つ以上の基地局を利用すればよい。存在する基地局が２つの場合は、端末２の位置を２つの候補に（２つの円が交差する２つの点に）絞り込むことができる。本実施形態は、基地局が２つの場合に、端末の位置を２つの候補に絞り込むのに用いることにも有効である。
By using the distance between each base station and the terminal and the position information of each base station, it is possible to calculate the position of the terminal. For example, when a circle is drawn with the position of each base station as the center and the distance from the terminal determined by each base station as a radius, the point where all the circles intersect can be estimated as the terminal position. In the two-dimensional TOA scheme, three base stations need to receive ranging signals from the terminals for position estimation. In this embodiment, there are
基地局および端末が例えば１つの部屋のように大きな起伏や段差がない環境に設置されている場合、２次元の位置推定を行えば足りることが多いと考えられる。しかし、複数のフロアや、大きな起伏または段差のある環境では、高低差まで含めた３次元的な位置推定が必要な場合がある。このような場合、ＴＯＡ方式では、円モデルの代わりに球モデルを用いると、端末の高さまで推定することができる。たとえばこの場合ＴＯＡ方式を用いて位置を推定したい場合、４つ以上の基地局を利用することで、端末の位置を１つの位置に推定することができる。 If the base station and the terminal are installed in an environment where there are no large undulations or steps, such as a single room, it is considered that it is often sufficient to perform two-dimensional position estimation. However, in an environment with a plurality of floors or large undulations or steps, it may be necessary to estimate a three-dimensional position including a height difference. In such a case, in the TOA method, the height of the terminal can be estimated by using a spherical model instead of the circle model. For example, in this case, when it is desired to estimate the position using the TOA method, the position of the terminal can be estimated as one position by using four or more base stations.
ＴＤＯＡ方式による端末の位置の推定を行うこともできる。ＴＤＯＡ方式を用いる場合、２つの基地局の組を生成し、組ごとに、２つの基地局の位置を焦点とする双曲線を描き、各基地局のピークの到達時間差を元に、双曲線の交点の中から端末の位置を推定することができる。２次元の位置推定を行う場合、理論的な解を求めるために４つ以上の基地局が測距信号を受信する必要である。３次元の位置推定をする場合は双曲線の代わりに双曲面を描く必要があり、測距信号を受信する基地局は５つ必要となる。 The position of the terminal can also be estimated by the TDOA method. When the TDOA method is used, a pair of two base stations is generated, and for each pair, a hyperbola focusing on the position of the two base stations is drawn, and based on the arrival time difference between the peaks of each base station, The terminal position can be estimated from the inside. When performing two-dimensional position estimation, four or more base stations need to receive ranging signals in order to obtain a theoretical solution. When performing three-dimensional position estimation, it is necessary to draw a hyperboloid instead of a hyperbola, and five base stations for receiving ranging signals are required.
２次元のＴＤＯＡ方式の場合に端末からの測距信号を受信する基地局の数が４台より多い場合に、これらの基地局の中から４つ以上の基地局の組み合わせを複数生成し、それぞれの組み合わせごとの位置推定結果を用いて、位置推定の精度の検証を行って、精度の高い位置推定を実現してもよい。また、通信可能な基地局全てを用いてもよい。 In the case of a two-dimensional TDOA scheme, when there are more than four base stations that receive ranging signals from a terminal, a plurality of combinations of four or more base stations are generated from these base stations, The position estimation result for each combination may be used to verify the accuracy of position estimation to realize highly accurate position estimation. Moreover, you may use all the base stations which can communicate.
例えば、５つの基地局が、ある端末からの測距信号を受信し、そこから３つの基地局からの情報を用いてＴＯＡ方式で位置推定を行う場合、基地局の組み合わせは５Ｃ３＝１０通り存在する。このように複数の組み合わせについて位置推定を行い、安定した位置推定が実現できているかを検証してもよい。または、複数の位置推定結果を比較し、他の計算結果から逸脱した組み合わせを除外してもよい。あるいは、複数の位置推定の結果の平均値を利用したりすることもできる。また３つ以上の受信機を用いてもよい。ここで述べたことは、ＴＯＡ方式およびＴＤＯＡ方式のいずれの場合についても当てはまる。 For example, when five base stations receive ranging signals from a certain terminal and perform position estimation by the TOA method using information from three base stations therefrom, the combination of base stations is 5 C 3 = 10 Exist. Thus, position estimation may be performed for a plurality of combinations to verify whether stable position estimation has been realized. Alternatively, a plurality of position estimation results may be compared and combinations that deviate from other calculation results may be excluded. Alternatively, an average value of a plurality of position estimation results can be used. Three or more receivers may be used. What has been described here applies to both the TOA method and the TDOA method.
ＴＯＡ方式およびＴＤＯＡ方式は例示であり、他に位置推定に用いることができる方法があれば、それを利用してもよい。 The TOA method and the TDOA method are examples, and any other method that can be used for position estimation may be used.
記憶部３３は、位置推定部３２で計算した端末の位置情報を保存する。端末の位置情報は、測位サーバ３又はその他の計算機上で動作するプログラムにより参照可能な形式で保存されるものとする。プログラムの種類および用途については特に問わない。保存フォーマットは任意でよく、ＸＭＬ、ＪＳＯＮ、ＣＳＶなどでもよいし、その他の形式でもよい。
The
位置推定部３２は、推定した端末の位置情報を含む端末位置マップを生成してもよい。図６に端末位置マップ３３０の例を示す。端末位置マップは、推定した端末の位置を視覚的に表している。短い周期で端末の位置推定を行って、端末位置マップ３３０をリアルタイムに更新することで、端末の移動履歴を表示してもよい。位置推定は、周期的に実行されるものでも、ユーザの指令を受けて実行されるものでも、所定のイベントの発生が検出されたときに実行されるものであってもよい。図６の端末位置３３０ａは端末２の位置を表している。
The
記憶部３３は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ，ハードディスク、光ディスクなどの不揮発性記憶デバイス又はＤＲＡＭなどの揮発性記憶デバイスのいずれか又はそれらの組み合わせから構成される。図２において記憶部３３は測位サーバ３の内部に配置されているが、記憶部３３はサーバ３の内部のものである必要はない。例えば、外付けのストレージ装置、サーバ３とネットワークで接続されたストレージサーバ、外部のデータセンター内のクラウドストレージなど各種の記憶領域を利用することも可能である。
The
これまで、例として端末２が送信した測距信号ｓ１、ｓ２、ｓ３を用いて位置推定を行う場合について説明を行った。しかし本発明の実施形態に係る無線測位システムは１つの端末だけでなく、複数の端末が存在する場合に、これらの端末についても並列的に位置推定を行うことができる。
Until now, the case where position estimation was performed using the ranging signals s 1 , s 2 , and s 3 transmitted by the
図７は第１の実施形態に係る無線測位システム全体の処理を表したフローチャートである。本処理の前提として、無線測位システム内のいくつかの時刻が同期されているものとする。例えば、２次元のＴＯＡ方式の位置推定で端末の位置を１つに特定する場合、少なくとも３つの基地局と、端末との時刻が同期されている必要がある。したがって、基地局１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれにおける端末２からの測距信号の受信時刻と、端末２からの測距信号の送信時刻とに基づき、端末との距離を求められる。また、３次元のＴＯＡ方式の位置推定の場合は、少なくとも４つの基地局と端末との時刻が同期されている必要がある。２次元のＴＤＯＡ方式の位置推定で端末の位置を１つに特定する場合では、少なくとも４つの基地局を用い、その中で少なくともＴＤＯＡ取得のために組になる基地局同士は同期されている必要がある。３次元のＴＤＯＡ方式の位置推定の場合は、少なくとも５つの基地局を用い、その中で少なくともＴＤＯＡ取得のために組になる基地局同士は時刻が同期されている必要がある。
FIG. 7 is a flowchart showing processing of the entire wireless positioning system according to the first embodiment. As a premise of this processing, it is assumed that several times in the wireless positioning system are synchronized. For example, when the position of a terminal is specified as one by the two-dimensional TOA method position estimation, the times of at least three base stations and the terminal need to be synchronized. Therefore, the distance to the terminal can be obtained based on the reception time of the distance measurement signal from the
また、事前に端末のパターン信号が各基地局と共有されている。端末のパターン信号は予め、使用する無線通信規格で定められていても良いし、基地局間で連携して、端末に対して使用するパターン信号を決定してもよい。または、端末がパターン信号を決定して、各基地局に通知してもよい。なお、この場合、セキュリティ確保のため、パターン信号の情報を端末で暗号化して送信し、各基地局で復号してもよい。暗号化方式については特に問わない。各基地局では位置推定の対象となる端末のパターン信号を記憶部に保持する。 In addition, the pattern signal of the terminal is shared with each base station in advance. The pattern signal of the terminal may be determined in advance by the wireless communication standard to be used, or the pattern signal to be used for the terminal may be determined in cooperation between the base stations. Alternatively, the terminal may determine the pattern signal and notify each base station. In this case, in order to ensure security, the pattern signal information may be transmitted after being encrypted by the terminal and decrypted by each base station. There is no particular limitation on the encryption method. Each base station holds a pattern signal of a terminal whose position is to be estimated in a storage unit.
ステップＳ１０１で、位置推定の対象となる端末２は、パターン信号を含む測距信号を各基地局（１ａ〜１ｃ）へ送信する。パターン信号は、例えばフレームのプリアンブルやヘッダに配置して送信することができる。
In step S101, the
ステップＳ１０２で、各基地局は端末２からの測距信号を受信し、測距信号と、予め記憶部に保持しているパターン信号とに基づき、相互相関の演算を行うことにより、相互相関信号を得る。相互相関の計算の詳細については、相互相関算出部１３ａの説明で述べた通りである。
In step S102, each base station receives the distance measurement signal from the
ステップＳ１０３で、各基地局は、相互相関信号に端末２の識別子を付加して、測位サーバ３へ送信する。端末２の識別子に加えて、端末２が測距信号を送信した送信時刻を表す情報を付加してもよい。この送信時刻は、予め各基地局で把握していてもよいし、端末２が送信する測距信号にこの送信時刻が付加されていてもよい。測距サーバ３でこの送信時刻を事前に把握していてもよい。
In step S103, each base station adds the identifier of the
ステップＳ１０４で、測位サーバ３は、各基地局から受信した相互相関信号のそれぞれから候補ピーク群を抽出する。抽出する候補ピークの個数は予め定められていてもよい。ステップＳ１０４で実行される具体的な処理は、測位サーバ３の受信タイミング特定部３１の説明で述べた通りである。
In step S104, the
ステップＳ１０５で、測位サーバは、候補ピーク群を基地局間で比較して候補クラスタ群を生成し、その中から測位に用いるクラスタを１つ選択する。一例として、候補ピークを基地局間で組み合わせて、候補ピークの複数の組み合わせ（クラスタ）を生成し、その中から最終的に１つの組み合わせを選択する。ステップＳ１０５で実行される具体的な処理は、測位サーバ３の受信タイミング特定部３１の説明で述べた通りである。
In step S105, the positioning server generates a candidate cluster group by comparing the candidate peak group between base stations, and selects one cluster to be used for positioning from the candidate cluster group. As an example, candidate peaks are combined between base stations to generate a plurality of combinations (clusters) of candidate peaks, and finally one combination is selected from them. The specific process executed in step S105 is as described in the description of the reception
ステップＳ１０６で、測位サーバ３は端末の測位（位置推定）を行うことにより、端末２の位置情報を求める。測位サーバ３は、求めた端末２の位置情報を記憶部３３に保存する。端末２の測位の具体的な処理は、測位サーバ３の位置推定部３２の処理に係る説明で述べた通りである。
In step S106, the
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、パターン信号を利用して相互相関信号を生成し、相互相関信号を利用して端末の位置推定を行った。第２の実施形態では、パターン信号としてパイロット信号を用い、伝搬路推定（チャネル推定）を行って求めた伝搬路の周波数特性を逆フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ）して得られるインパルス応答を利用して、端末の位置推定を行う。なお、逆フーリエ変換を高速に行うため、実行する逆フーリエ変換は、逆離散フーリエ変換でもよい（以下同様）。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, a cross-correlation signal is generated using a pattern signal, and the position of the terminal is estimated using the cross-correlation signal. In the second embodiment, a pilot signal is used as a pattern signal, and an impulse response obtained by performing inverse Fourier transform (IFFT) on the frequency characteristic of the propagation path obtained by performing propagation path estimation (channel estimation) is used. The position of the terminal is estimated. In order to perform inverse Fourier transform at high speed, the inverse Fourier transform to be executed may be inverse discrete Fourier transform (the same applies hereinafter).
図８は、第２の実施形態に係る無線測位システムの機能ブロック図である。以下では第１の実施形態に係る図２の機能ブロック図と比較をしながら図８について説明をする。 FIG. 8 is a functional block diagram of the wireless positioning system according to the second embodiment. Hereinafter, FIG. 8 will be described in comparison with the functional block diagram of FIG. 2 according to the first embodiment.
基地局１ａについては、図２の記憶部１２ａ及び相互相関算出部１３ａは、図８では記憶部１５ａ、チャネル推定部１６ａ及びＩＦＦＴ部１７ａに置き換わっている。基地局１ｂ、１ｃについても、同様に構成要素が置き換えられている。
For the
端末２についてみると、図２の記憶部２２が、図８ではパイロット信号を記憶する記憶部２３に置き換わっている。測位サーバ３については構成要素の変更はない。
As for the
記憶部１５ａには、予め定めたパターンのビット列またはシンボル列を含むパイロット信号が保存される。端末と基地局との間でパイロット信号のパターンは事前に共有されている。パイロット信号は、使用する無線通信規格で定められたものでもよい。記憶部１５ａは、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ，ハードディスク、光ディスクなどの不揮発性記憶デバイス又はＤＲＡＭなどの揮発性記憶デバイスのいずれか又はそれらの組み合わせから構成される。
The
チャネル推定部１６ａは、端末からの受信信号に含まれるパイロット信号を、記憶部１５ａに保存されている既知のパイロット信号と比較し、端末および基地局間の伝搬路を推定する。これにより複数の周波数ごとに振幅および位相の変動に関する情報を含む伝搬路の周波数特性を得る。位置推定を高精度の行うため、周波数領域での補間を行ってもよい。周波数領域に補間には、線形補間、ＦＩＲフィルタを用いた補間が存在するが、特に補間方式は問わない。
The
ＩＦＦＴ部１７ａでは、伝搬路の周波数特性を逆フーリエ変換することでインパルス応答を導出する。導出されるインパルス応答は、時間軸での遅延、信号の減衰及び位相回転の情報を含む。インパルス応答は、到来時刻にピークがたつような関数になる。従って、インパルス応答を、第１の実施形態の相互相関信号の代わりに利用できる。逆フーリエ変換は各種の高速フーリエ変換アルゴリズムを用いて行ってもよい。逆フーリエ変換を行う際に、ＩＦＦＴのポイント数を増やすことで分解能を上げてもよい。インパルス応答は、分解能に応じた時間間隔で配置された複数の振幅値（強度値）の列として構成される。
The
伝搬路の推定は、受信信号に含まれるパイロット信号は、記憶部１５ａに保存されている既知のパイロット信号との演算の一例に相当する。また、インパルス応答または伝搬路の周波数特性の信号は、当該演算により得られる信号の一例に相当する。
The estimation of the propagation path corresponds to an example of calculation of the pilot signal included in the received signal with the known pilot signal stored in the
端末２の記憶部２３には、パイロット信号のパターンが保存されている。記憶部２３は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ，ハードディスク、光ディスクなどの不揮発性記憶デバイス又はＤＲＡＭなどの揮発性記憶デバイスのいずれか又はそれらの組み合わせから構成される。
A pilot signal pattern is stored in the
測位サーバ３の受信タイミング特定部３１は、各基地局から受信したインパルス応答から候補ピーク群を抽出する。測位サーバ３は、抽出された候補ピーク群から、基地局（受信機）ごとにピーク（時刻と相互相関値の組）を選択しひとまとまりの組（候補クラスタ）にする。各候補ピーク群からの候補クラスタの選択は、各受信機の候補ピーク群の関係を解析することに基づき行われてもよい。この処理は、先に第１の実施形態に係る測位サーバ３の受信タイミング特定部３１の説明で述べたものと同様である。
The reception
受信タイミング特定部３１は、各候補クラスタ群から測位に用いるクラスタを１つ選択する。この処理は、先に第１の実施形態に係る測位サーバ３の受信タイミング特定部３１の説明で述べたものと同様である。
The reception
図９は第２の実施形態に係る無線測位システム全体の処理を表したフローチャートである。以下では第１の実施形態に係る図７のフローチャートと比較をしながら図９について説明をする。図７と同じ説明は適宜省略する。 FIG. 9 is a flowchart showing processing of the entire wireless positioning system according to the second embodiment. Hereinafter, FIG. 9 will be described in comparison with the flowchart of FIG. 7 according to the first embodiment. The same description as in FIG.
ステップＳ２０１で端末２は、パイロット信号を含む測距信号を各基地局（１ａ〜１ｃ）へ送信する。パイロット信号は例えばフレームのヘッダやプリアンブルに含めてもよいし、スキャッタードパイロットシンボルのように、データシンボル中にパイロット信号を分散させてもよく、方法は特に問わない。
In step S201, the
ステップＳ２０２で各基地局は受信信号に含まれるパイロット信号と、予め記憶部（１５ａ〜１５ｃ）に保存されているパイロット信号のパターンとを用いて、伝搬路推定（チャネル推定）をすることにより、端末２から各基地局への伝搬路の周波数特性を得る。チャネル推定の処理の詳細は、先にチャネル推定部１６ａの説明で述べた通りである。
In step S202, each base station performs propagation path estimation (channel estimation) using a pilot signal included in the received signal and a pilot signal pattern stored in advance in the storage units (15a to 15c). The frequency characteristics of the propagation path from the
ステップＳ２０３で各基地局は、ステップＳ２０２で得られた周波数特性に逆フーリエ変換を実行することによりインパルス応答を導出する。ステップＳ２０３で行われる処理の詳細については、ＩＦＦＴ部１７ａの説明で述べた通りである。
In step S203, each base station derives an impulse response by performing an inverse Fourier transform on the frequency characteristic obtained in step S202. The details of the processing performed in step S203 are as described in the description of the
ステップＳ２０４で各基地局はインパルス応答の信号に、端末２の識別子を付加して測位サーバ３へ送信する。
In step S204, each base station adds the identifier of the
ステップＳ２０５で測位サーバ３は、各基地局から受信したインパルス応答から候補ピーク群を抽出する。
In step S205, the
測位サーバ３は、基地局間で候補ピーク群を比較し、候補ピーク群を基地局間で比較して候補クラスタ群を生成し、各候補クラスタ群から測位に用いるクラスタを１つ選択する。ステップＳ２０５で実行される処理は、先に第１の実施形態に係る測位サーバ３の受信タイミング特定部３１の説明で述べたものと同様である。
The
なお、測位サーバ３において、ＩＦＦＴを低分解能で行った場合に、得られたインパルス応答に、２次補間、多項式補間などの補間処理を行ってもよい。これにより、候補ピークの抽出処理・ピーク選択処理における分解能の向上をはかることができる。また、ピーク選択を第１の実施形態で説明した候補ピークに対する時間積分を利用して行う場合に、候補ピーク群に対して補間を行い、補間されたピークを利用して、当該候補ピークに対する積分値を算出してもよい。この補間処理は候補クラスタ生成後に行ってもよい。
In the
ステップＳ２０６で測位サーバ３の位置推定部３２は、端末の測位（位置推定）を行って端末の位置情報を取得する。測位サーバ３は、端末の位置情報を記憶部３３に保存する。
In step S206, the
第２の実施形態の位置推定は、第１の実施形態でピークの誤検出が発生したり、計測試験を繰り返したりしても、明確なピークを抽出できない場合の代替処理として実行することもできる。また、第２の実施形態の位置推定をまず実行し、インパルス応答で明確なピークを抽出できない場合に、代替処理として第１の実施形態の位置推定を実行してもよい。無線測位システムの設置環境に合わせ、より誤差の少ない位置推定ができる処理を保守員に選択させることも可能である。 The position estimation of the second embodiment can be executed as an alternative process in the case where a clear peak cannot be extracted even if a false detection of a peak occurs in the first embodiment or a measurement test is repeated. . Further, the position estimation of the first embodiment may be executed as an alternative process when the position estimation of the second embodiment is first executed and a clear peak cannot be extracted by the impulse response. In accordance with the installation environment of the wireless positioning system, it is possible to allow maintenance personnel to select a process capable of estimating a position with less error.
チャネル推定の機能は無線ＬＡＮや移動体通信を含む多くの無線通信機器が備えるものになっている。また、高速伝送のために変調方式としてＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を無線通信方式に採用する例が増えてきており、フーリエ変換及び逆フーリエ変換は多くの無線通信装置内で行われている。特に無線ＬＡＮの物理層回路（ＯＦＤＭ送信回路）は逆フーリエ変換をする機能を備えている。無線ＬＡＮや移動体通信の場合は、既存の無線通信チップなどが有する機能を活用し、最小限のカスタム化で第２の実施形態の位置推定をすることができる。 The function of channel estimation is provided in many wireless communication devices including wireless LAN and mobile communication. In addition, examples of employing OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) as a modulation scheme for high-speed transmission are increasing in radio communication schemes, and Fourier transform and inverse Fourier transform are performed in many radio communication apparatuses. In particular, a physical layer circuit (OFDM transmission circuit) of a wireless LAN has a function of performing inverse Fourier transform. In the case of wireless LAN and mobile communication, the position of the second embodiment can be estimated with minimum customization by utilizing the functions of an existing wireless communication chip.
（第３の実施形態）
第１の実施形態において、相互相関信号のサンプル間隔は測距信号のサンプリング周期により定まっていた。つまり、相互相関信号のサンプル間隔は、装置に実装されているＡ／Ｄコンバータの性能に依存する。
(Third embodiment)
In the first embodiment, the sampling interval of the cross correlation signal is determined by the sampling period of the ranging signal. That is, the sampling interval of the cross correlation signal depends on the performance of the A / D converter mounted on the apparatus.
例えば、Ａ／Ｄコンバータのサンプリング周波数が１６０ＭＨｚである場合、サンプル間隔は６．２５ナノ秒となり、最大で約１．９ｍの測定誤差が生じてしまう可能性がある。このように、高いサンプリング周波数のＡ／Ｄコンバータを使ったとしても、サンプリング周波数に応じた測定誤差が出てしまう。 For example, when the sampling frequency of the A / D converter is 160 MHz, the sampling interval is 6.25 nanoseconds, which may cause a measurement error of about 1.9 m at the maximum. As described above, even if an A / D converter with a high sampling frequency is used, a measurement error corresponding to the sampling frequency is generated.
第３の実施形態においては、このような測定誤差の影響を軽減するために、相互相関信号に対して補間を行い、相互相関信号の時間分解能を上げる。 In the third embodiment, in order to reduce the influence of such a measurement error, the cross correlation signal is interpolated to increase the time resolution of the cross correlation signal.
図１０は第３の実施形態に係る無線測位システムの機能ブロック図である。 FIG. 10 is a functional block diagram of a wireless positioning system according to the third embodiment.
第３の実施形態に係る無線測位システムの構成は、測位サーバ３の受信タイミング特定部３１の中に補間部３１ａが追加されている点を除けば、図２に示した第１の実施形態に係る無線測位システムと同一である。
The configuration of the wireless positioning system according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2 except that an
補間部３１ａは、受信タイミング特定部３１における候補クラスタの生成処理が実行される前に、各基地局から受信した相互相関信号の補間処理を行う。補間処理を行う範囲は、相互相関信号の全体であっても、相互相関の値がしきい値以上の値をとるサンプルの周辺のみでもよい。図１１に補間の例を示す。しきい値以上のサンプル７１の周辺（隣接するサンプルとの間の領域）にのみ補間を行うことで、サンプル７２、７２が追加されている。なお、補間を行うことで、当該サンプルよりも強度値が大きいサンプルが補間される場合もありうる。補間対象となる範囲またはサンプルを限定することにより、処理負荷を軽減させることができる。補間の方法には２次関数を用いた補間、多項式を用いた補間、スプライン補間などがあるが、その他の補間を行ってもよい。
The
補間部３１ａは、候補クラスタの生成処理後、最終的に位置推定に用いるクラスタの選択処理を行う前に、補間処理を行ってもよい。すなわち基地局ごとに、候補ピーク群の全体、または特定の条件を満たす候補ピークの周辺で、補間を行ってもよい。特定の条件を満たす候補ピークの例としては、強度値がしきい値未満、またはしきい値以上の候補ピークがある。また候補ピーク群の平均以上の強度値、または平均未満の強度値を有する候補ピークがある。なお、補間を行うことで、元々存在していたサンプル（時刻と強度値の組）よりも強度値が大きいサンプルが補間される場合もありうる。
The
このように、相互相関信号または候補ピーク群に補間を行うことで、ピークの検出精度が更に上がることが期待できる。 Thus, it can be expected that the peak detection accuracy is further improved by performing interpolation on the cross-correlation signal or the candidate peak group.
図１２は、第３の実施形態に係る無線測位システム全体の処理を表したフローチャートである。ここでは相互相関信号の補間を行う場合を例に説明する。 FIG. 12 is a flowchart showing processing of the entire wireless positioning system according to the third embodiment. Here, a case where interpolation of cross-correlation signals is performed will be described as an example.
ステップＳ３０４で測位サーバが相互相関信号を補間してから候補ピーク群の抽出処理を実行される点を除けば、図１２のフローチャートは第１の実施形態に係る処理を表した図７のフローチャートと処理は同様である。 Except that the positioning server interpolates the cross-correlation signal in step S304 and the candidate peak group extraction process is executed, the flowchart of FIG. 12 is the same as the flowchart of FIG. 7 representing the process according to the first embodiment. The process is similar.
このように候補クラスタの生成及びクラスタ選択を行う前に、相互相関信号に対して補間を行うことにより、より正確なピークの時刻を特定することができるようになり、位置推定の精度を向上させることができる。これによりＡ／Ｄコンバータのサンプリング間隔の起因する測定誤差の影響を軽減することが可能である。 By performing interpolation on the cross-correlation signal before generating candidate clusters and selecting clusters in this way, it becomes possible to specify more accurate peak times and improve the accuracy of position estimation. be able to. Thereby, it is possible to reduce the influence of the measurement error caused by the sampling interval of the A / D converter.
なお、図１０では測位サーバ３に補間部３１ａが配置されているが、代わりに各基地局において、相互相関信号を補間し、補間後の信号を測位サーバ３に送信してもよい。
In FIG. 10, the
（第４の実施形態）
第１の実施形態及び第３の実施形態では、各基地局で相互相関信号の算出を行い、相互相関信号を測位サーバへ送信し、測位サーバが相互相関信号を用いた処理を行っていた。第４の実施形態では、各基地局の処理の一部を、測位サーバ側に集約させる。
(Fourth embodiment)
In the first embodiment and the third embodiment, each base station calculates a cross-correlation signal, transmits the cross-correlation signal to the positioning server, and the positioning server performs processing using the cross-correlation signal. In the fourth embodiment, a part of the processing of each base station is concentrated on the positioning server side.
具体的には、各基地局は端末から受信した測距信号をそのまま、測位サーバへ転送する。測位サーバ側で相互相関信号の算出、補間、ピークの抽出・選択から端末位置の計算までの処理を実行する。 Specifically, each base station transfers the ranging signal received from the terminal as it is to the positioning server. On the positioning server side, processing from calculation of cross-correlation signal, interpolation, peak extraction / selection to terminal position calculation is executed.
図１３は、第４の実施形態に係る無線測位システムの機能ブロック図である。以下では第３の実施形態に係る図１０のブロック図との差異を中心に説明する。 FIG. 13 is a functional block diagram of a wireless positioning system according to the fourth embodiment. Below, it demonstrates centering on the difference with the block diagram of FIG. 10 concerning 3rd Embodiment.
第４の実施形態に係る無線測位システムにおいて、基地局１ａ、１ｂ、１ｃは相互相関算出部を備えていない。
In the wireless positioning system according to the fourth embodiment, the
図１３の基地局１ａ、１ｂ、１ｃは端末から受信した測距信号に、自局を識別する受信機ＩＤを付与して、測位サーバ３へ転送する。
The
第４の実施形態に係る測位サーバ３には、記憶部３４及び相互相関算出部３５が追加されている。
A
記憶部３４は、端末のパターン信号を記憶する。具体的には、端末の識別子にパターン信号を対応づけて記憶する。パターン信号が全端末で共通の場合は、端末の識別子をパターン信号に対応づけなくてよい。
The
以降の処理の流れは第３の実施形態に係る無線測位システムと同様である。 The subsequent processing flow is the same as that of the wireless positioning system according to the third embodiment.
このように、各基地局の処理の一部を測位サーバ側に集約することにより、測位サーバ３の有するＣＰＵ時間、記憶領域などの計算資源を有効に活用した処理の高速化が期待できる。また、相互相関算出部３５、補間部３１ａ、受信タイミング特定部３１、位置推定部３２がすべて測位サーバ３にまとめられているため、各基地局のメンテナンスにかかる負担を軽減でき、全体的なシステム保守が容易になる。例えば、これらの機能がサーバ３上のプログラムにより実現されている場合、処理の修正や変更は測位サーバ３上のプログラムの改変のみで対応ができる。
In this way, by consolidating a part of the processing of each base station on the positioning server side, it is possible to expect a speedup of the processing that effectively uses the calculation time such as CPU time and storage area of the
第４の実施形態では、相互相関信号を用いた測位を例に説明したが、第２の実施形態で説明したインパルス応答を用いた測位の場合についても、同様に基地局の処理の一部を測位サーバ側に集約できる。例えば、基地局で行っていたチャネル推定、補間、逆フーリエ変換などの処理の一部を測位サーバ３に行わせることが可能である。
In the fourth embodiment, positioning using a cross-correlation signal has been described as an example. However, in the case of positioning using an impulse response described in the second embodiment, part of the processing of the base station is similarly performed. It can be consolidated on the positioning server side. For example, it is possible to cause the
（第５の実施形態）
これまで説明した第１から第４の実施形態では、端末が測距信号を各基地局に向けて送信し、測位サーバ側で端末の位置推定を行っていた。第５の実施形態では逆に各基地局から端末に向けて測距信号が送信され、端末側で自端末の位置推定を行う。
(Fifth embodiment)
In the first to fourth embodiments described so far, the terminal transmits a ranging signal to each base station, and the position of the terminal is estimated on the positioning server side. In the fifth embodiment, conversely, ranging signals are transmitted from each base station to the terminal, and the terminal side estimates the position of the terminal.
図１４は第５の実施形態に係る無線測位システムの機能ブロック図である。 FIG. 14 is a functional block diagram of a wireless positioning system according to the fifth embodiment.
第５の実施形態に係る無線測位システムは基地局１ａ、基地局１ｂ、基地局１ｃ、端末２及び管理サーバ４から構成される。３台の基地局から測距信号を送信することで、端末２で自端末の位置推定を行う。すなわち本実施形態に係る端末は、自端末の位置を推定する位置推定装置を搭載している。
The wireless positioning system according to the fifth embodiment includes a
ＴＯＡ方式２次元の位置推定を行う場合を想定する。ＴＯＡ方式で３次元の位置推定を行う場合は、少なくとも４つの基地局から測距信号を送信する必要がある。その場合、不足する台数の基地局を追加すればよい。基地局の数は４つ又は５つ以上あってもよい。基地局の数がこれより多い場合は、全ての基地局、またはそのうち一部の基地局が端末へ測距信号を送信することもできる。または、ＴＤＯＡ方式で３次元の位置推定を行う場合では、少なくとも５つの基地局から測距信号を送信する必要があり、その場合も同様に不足する台数の基地局を追加すればよい。 A case where a TOA method two-dimensional position estimation is performed is assumed. When performing three-dimensional position estimation using the TOA method, it is necessary to transmit ranging signals from at least four base stations. In that case, a shortage of base stations may be added. There may be four or five or more base stations. When the number of base stations is larger than this, all base stations or some of them can transmit ranging signals to the terminals. Alternatively, in the case of performing three-dimensional position estimation by the TDOA method, it is necessary to transmit ranging signals from at least five base stations, and in that case, a shortage of base stations may be added similarly.
各方式で必要な台数よりも多くの基地局から端末に向けて測距信号を送信することも可能である。例えば、ＴＯＡ方式により２次元の位置推定を行う場合に５つの基地局から端末に向けて測距信号が送信されている場合、そこから３台の基地局のみを位置推定に用いるときの基地局の組み合わせは５Ｃ３＝１０通り存在することになる。複数の組み合わせについて位置推定を行い、位置推定結果の検証、他の推定結果からの乖離が著しい組み合わせの特定、すべての推定結果の平均値の計算などを行ってもよい。これはＴＤＯＡ方式を用いる場合についても同様である。また、基地局の数を限定せず通信可能な基地局全ての情報を用いてもよい。 It is also possible to transmit ranging signals from a larger number of base stations than required for each system to the terminal. For example, when two-dimensional position estimation is performed by the TOA method, when ranging signals are transmitted from five base stations to the terminal, the base station when only three base stations are used for position estimation from there. There are 5 C 3 = 10 combinations. Position estimation may be performed for a plurality of combinations, verification of position estimation results, identification of combinations that are significantly different from other estimation results, calculation of an average value of all estimation results, and the like. The same applies to the case where the TDOA method is used. In addition, information on all communicable base stations may be used without limiting the number of base stations.
図１４では１台の端末が示されているが、端末は２台以上であってもよい。 Although one terminal is shown in FIG. 14, two or more terminals may be used.
図１４では、第１から第４の実施形態で存在していた測位サーバ３に代わり、管理サーバ４が設置されている。管理サーバ４は、基地局１ａ、１ｂ、１ｃとネットワーク５で接続されている。ネットワーク５は、イーサネットのような有線ネットワークでもよいし、無線ＬＡＮなどその他の手段又はそれらの組み合わせからなるものであってもよい。
In FIG. 14, a management server 4 is installed in place of the
管理サーバ４は、通信部４０と基地局制御部４１とを備える。基地局制御部４１は、端末から送信された位置推定処理開始指令を受信し、当該指令の受信を契機に、各基地局に対する測距信号の送信指令を生成する。通信部４０は、生成した送信指令を各基地局に送信する。管理サーバ４が、各基地局の測距信号送信時刻を指定可能な場合、当該時刻を端末へ事前に通知してもよい。管理サーバ４は、端末から位置推定処理開始指令を受けずに、送信指令を送信してもよい。例えば、管理サーバ４は、予め定めた条件を満たした場合に、当該送信指令を送信してもよい。この場合、管理サーバ４が端末２と通信可能である必要はない。予め定めた条件として、一定の時間が経過するごとに、当該送信指令を送信してもよい。
The management server 4 includes a
また、ＴＤＯＡ方式により位置推定をする場合、各基地局は管理サーバ４からの送信指令を待たずに互いに時刻の同期をしてもよい。複数台の基地局が時刻同期されているのであれば、同時に測距信号を送信できるため、端末は信号を受信した時刻差からＴＤＯＡを求められる。基地局が、位置推定処理開始指令を受けて、時刻同期と測距信号の送信を開始できるのであれば、基地局は管理サーバ４の役割を兼ねることができる。ＴＤＯＡ方式によって２次元の位置推定をする場合には４台以上の基地局、３次元の位置推定をする場合には５台以上の基地局が必要となる。 In addition, when performing position estimation by the TDOA method, the base stations may synchronize time with each other without waiting for a transmission command from the management server 4. If a plurality of base stations are time-synchronized, a ranging signal can be transmitted at the same time. Therefore, the terminal can obtain TDOA from the time difference when the signal is received. If the base station receives the position estimation process start command and can start time synchronization and transmission of the distance measurement signal, the base station can also serve as the management server 4. When two-dimensional position estimation is performed by the TDOA method, four or more base stations are required, and when three-dimensional position estimation is performed, five or more base stations are required.
管理サーバ４は、各基地局からの測距信号の送信時間が重ならないように、各基地局の送信タイミングを制御する。ただし、端末２が基地局１ａ〜１ｃと多重通信可能である場合は、基地局１ａ〜１ｃが同時に測距信号を送信する構成であってもかまわない。多重通信の方式は、空間分割多重、時分割多重、周波数分割多重またはこれらの組み合わせのいずれでもかまわない。
The management server 4 controls the transmission timing of each base station so that the transmission time of the ranging signal from each base station does not overlap. However, when the
管理サーバ４はＣＰＵ、記憶装置を備え、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションが動作する計算機などの情報処理装置を想定しているが、ＶＭやコンテナなどその他の構成により実現されるものであってもよい。 The management server 4 includes a CPU and a storage device, and is assumed to be an information processing device such as a computer on which an OS (operating system) and an application operate. However, the management server 4 may be realized by other configurations such as a VM or a container. Good.
各基地局の無線送受信部１０ａ〜１０ｃは、管理サーバ４の測距信号送信指令を受けると、これを契機に、端末２に向けて測距信号を送信する。測距信号は、予め定めたパターン信号を含む。このパターン信号は、各基地局の記憶部１２ａ〜１２ｃに保存されており、各基地局の無線送受信部１０ａ〜１０ｃは、記憶部１２ａ〜１２ｃからパターン信号を読み出すことにより、測距信号を生成する。
When receiving the ranging signal transmission command from the management server 4, the radio transmission /
端末２は無線送受信部２０と、時刻管理部２１と、記憶部２２と、相互相関算出部２４と、受信タイミング特定部２５と、位置推定部２６と、記憶部２７とを備える。これらの要素の全部または一部（例えば受信タイミング特定部２５と位置推定部２６）により、本実施形態に係る位置推定装置が構成される。
The
無線送受信部２０と、時刻管理部２１との機能及び構成はこれまでの実施形態に係る端末と同様である。記憶部２２は、基地局１ａ〜１ｃのそれぞれに対して予め定められたパターン信号を保存している。これらのパターン信号は、基地局１ａ〜１ｃの記憶部１２ａ〜１２ｃに記憶されているパターン信号と同じものである。各基地局でパターン信号は同じであっても、異なってもよい。
The functions and configurations of the radio transmission /
相互相関算出部２４は、第１の実施形態に係る基地局の相互相関算出部と同じように相互相関の計算を行う。より詳細には、相互相関算出部２４は、測距信号の送信元基地局の識別を行い、当該識別した基地局に対応するパターン信号を利用して、測距信号に対する相互相関信号を計算する。相互相関算出部２４は、計算した相互相関信号を受信タイミング特定部２５へ送る。相互相関算出部２４の機能は、Ａ／Ｄコンバータなどのハードウェア、ＣＰＵ上で動作するプログラム又はこれらの組み合わせにより実現されていてもよい。
The
受信タイミング特定部２５は、これまでの実施形態の測位サーバ３の受信タイミング特定部３１と同様に、候補ピークの抽出から、候補クラスタの生成及び最終的に位置推定に用いるクラスタの選択処理を実行する。候補クラスタの生成処理または最終クラスタ選択処理を行う前に、第３の実施形態に係る補間部３１ａと同様の補間を行ってもよい。この場合、補間部の機能を受信タイミング特定部２５に追加すればよい。
Similar to the reception
位置推定部２６は、第１の実施形態の測位サーバ３の位置推定部３２と同様の位置推定を行う。位置推定はＴＯＡ方式又はＴＤＯＡ方式のいずれを用いてもよい。位置推定を行うためには、端末２は予め各基地局の位置情報を得ている必要がある。例えば、端末２が各基地局に初期接続した際またはその後の任意のプロセスにおいて各基地局の位置情報を取得し、取得した位置情報を、記憶部２７または記憶部２２に保存してもよい。または、各基地局の位置情報が、測距信号に含められていてもよい。この場合は、端末は、受信した測距信号から位置情報を読み出せばよい。または、端末２は、各基地局の位置情報を管理サーバ４から取得してもよい。
The
位置推定部２６は、推定した端末２の位置情報を、記憶部２７に保存する。保存フォーマットはＸＭＬ、ＪＳＯＮやＣＳＶでもその他の形式であってもよい。記憶部２７は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ，ハードディスク、光ディスクなどの不揮発性記憶デバイス又はＤＲＡＭなどの揮発性記憶デバイスのいずれか又はそれらの組み合わせから構成される。
The
受信タイミング特定部２５及び位置推定部２６の機能は、ＣＰＵで動作するプログラムによる実装で実現しても、専用のハードウェアによる実装で実現してもよい。
The functions of the reception
図１５は、第５の実施形態に係る測位システムの全体構成を模式的に示す図である。基地局１ａから測距信号Ｕ１が送信され、端末２で受信される。基地局１ｂから測距信号Ｕ２が送信され、端末２で受信される。基地局１ｃから測距信号Ｕ３が送信され、端末２で受信される。
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating an overall configuration of a positioning system according to the fifth embodiment. A ranging signal U 1 is transmitted from the
端末２は、基地局１ａ〜１ｃから受信した測距信号に基づき、自端末の位置推定を行う。位置推定部２６は、推定した端末の位置情報を追加した端末位置マップ（前述した図６参照）を作成してもよい。端末位置マップは、端末の現在位置を表示する地図アプリケーション、経路誘導アプリケーション、ゲームなど各種プログラムにより端末２の画面に表示されてもよい。
The
図１６は、第５の実施形態に係る無線測位システム全体の処理を表したフローチャートである。 FIG. 16 is a flowchart showing processing of the entire wireless positioning system according to the fifth embodiment.
ステップＳ３１１で、各基地局は、予め定められたパターン信号を含む測距信号を端末２へ送信する。
In step S311, each base station transmits a ranging signal including a predetermined pattern signal to the
ステップＳ３１２で、端末２は、各基地局から受信した測距信号と、予め保持している各基地局用のパターン信号とに基づき、各基地局について、相互相関を計算する。相互相関の計算方法は、第１の実施形態の相互相関算出部１３ａの説明で述べた処理と同様である。
In step S312, the
ステップＳ３１３で、端末２は、基地局ごとに、相互相関信号から候補ピーク群を抽出する。第３の実施形態のような相互相関信号の補間を行う場合、候補ピーク群抽出後かつ候補クラスタ生成前に補間を行ってもよい。あるいは、候補クラスタ生成後、かつ最終クラスタ選択前に補間を行う構成も可能である。候補ピーク抽出処理は、第１の実施形態の説明で述べたものと同様である。
In step S313, the
ステップＳ３１４で、端末２は、基地局ごとに取得した候補ピーク群を互いに比較し、測位に用いるピークを各候補ピーク群から１つ選択する。ここで行われる処理は、第１の実施形態のピーク選択処理と同様である。
In step S314, the
ステップＳ３１５で、端末２は、選択したピークに基づき、自端末の位置について測位を行い、推定した自端末の位置情報を記憶部２７に保存する。測位の処理の詳細は、位置推定部２６の説明で述べた通りである。
In step S315, the terminal 2 measures the position of the terminal itself based on the selected peak, and stores the estimated position information of the terminal itself in the
第５の実施形態では、端末側で自端末の位置情報を求めることができるため、端末はモバイルアプリケーションで位置情報取得用ＡＰＩを呼び出し、リアルタイムに位置情報を更新するといった処理が可能である。これにより、例えば、ＧＰＳが使えない環境下での経路誘導を行うことができる。 In the fifth embodiment, since the terminal side can obtain the position information of the terminal itself, the terminal can perform processing such as calling the position information acquisition API by the mobile application and updating the position information in real time. Thereby, for example, route guidance can be performed in an environment where GPS cannot be used.
第１から第４の実施形態ではサーバ側で端末の位置情報を得るため、端末の管理、監視、追跡を行うシステムや、サーバサイドのアプリケーションで端末の位置情報を活用することができる。端末から測距信号だけでなく、端末に搭載されたセンサの計測情報もサーバに送信するようにしてもよい。これにより、例えば端末の位置情報が示す地点で計測された情報（温度、湿度など）を当該地点と関連づけて表示するサービスなどをサーバ側で提供できる。複数の端末の位置情報と計測情報を利用すれば、広い領域の各地点における計測情報を可視化したマップを表示することも可能である。 In the first to fourth embodiments, since the location information of the terminal is obtained on the server side, the location information of the terminal can be utilized in a system for managing, monitoring, and tracking the terminal, and a server-side application. You may make it transmit not only a ranging signal from a terminal but the measurement information of the sensor mounted in the terminal to a server. Thereby, for example, a service that displays information (temperature, humidity, etc.) measured at a point indicated by the position information of the terminal in association with the point can be provided on the server side. If position information and measurement information of a plurality of terminals are used, it is also possible to display a map that visualizes measurement information at each point in a wide area.
（第６の実施形態）
第６の実施形態は、第５の実施形態と同様、端末側で測位を行う。第５の実施形態では、相互相関信号を用いて測位と位置推定を行ったが、第６の実施形態では周波数特性を逆フーリエ変換して得られるインパルス応答を使って測位と位置推定を行う。
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment, positioning is performed on the terminal side as in the fifth embodiment. In the fifth embodiment, positioning and position estimation are performed using a cross-correlation signal. In the sixth embodiment, positioning and position estimation are performed using an impulse response obtained by inverse Fourier transform of a frequency characteristic.
本実施形態では、各基地局からパイロット信号を含む測位信号を端末に送信し、測位信号を受信した端末でチャネル推定および逆フーリエ変換が行われ、その後、さらに、候補ピーク抽出、ピーク選択および位置推定が行われる。それぞれの処理は第２の実施形態と共通している。 In the present embodiment, a positioning signal including a pilot signal is transmitted from each base station to the terminal, and channel estimation and inverse Fourier transform are performed at the terminal that has received the positioning signal. Thereafter, candidate peak extraction, peak selection, and position are further performed. Estimation is performed. Each process is common to the second embodiment.
図１７は第６の実施形態に係る無線測位システムの機能ブロック図である。図１４の第５の実施形態に係るブロック図と比較しながら、図１７について説明をする。 FIG. 17 is a functional block diagram of a wireless positioning system according to the sixth embodiment. FIG. 17 will be described in comparison with the block diagram according to the fifth embodiment of FIG.
図１７には３つの基地局が示されているが、これより多くの基地局があってもよいのは第５の実施形態と同様である。 FIG. 17 shows three base stations, but there may be more base stations as in the fifth embodiment.
第６の実施形態に係る基地局１ａには、図１４の記憶部１２ａに代わり、パイロット信号を記憶する記憶部１５ａがある。記憶部１５ａには、パイロット信号のパターンが保存されている。記憶部１５ａに用いる記憶デバイスの具体例は第３の実施形態と同じでよい。基地局１ｂ、１ｃの機能及び構成は基地局１ａと同様である。パイロット信号のパターンは複数の基地局１ａ〜１ｃで共通でもよいし、基地局ごとに異なってもよい。
A
第６の実施形態に係る端末２は、図１４の記憶部２２及び相互相関算出部２４に代わり、各基地局のパイロット信号を記憶する記憶部２３、チャネル推定部２８及びＩＦＦＴ部２９を備える。
The
記憶部２３には、各基地局のパイロット信号のパターンが保存される。各基地局のパイロット信号が同じ場合は、共通の１つのパイロット信号を記憶しておけばよい。記憶部２３の用いる記憶デバイスの具体例は第３の実施形態と同じでよい。
The
チャネル推定部２８では、各基地局からの受信信号に含まれるパイロット信号を、記憶部２３に保存されているパイロット信号のパターンと比較し、伝搬路を推定することで、伝搬路の周波数特性を求める。処理は第２の実施形態に係るチャネル推定部１６ａと同様である。
The
ＩＦＦＴ部２９では、伝搬路の周波数特性を逆フーリエ変換し、時系列データであるインパルス応答を求める。この処理は第２の実施形態に係るＩＦＦＴ部１７ａと同様である。
The IFFT unit 29 performs inverse Fourier transform on the frequency characteristics of the propagation path to obtain an impulse response that is time-series data. This process is the same as that of the
チャネル推定部２８およびＩＦＦＴ部２９は専用ハードウェア、又はプロセッサとソフトウェアの組み合わせにより実現される。第２の実施形態と同様に、端末が元々備える無線通信用チップなどの機能を利用してもよい。
The
受信タイミング特定部２５、位置推定部２６、記憶部２７の実装は第５の実施形態と同様である。
Implementation of the reception
図１８は、第６の実施形態に係る無線測位システム全体の処理を表したフローチャートである。 FIG. 18 is a flowchart showing processing of the entire wireless positioning system according to the sixth embodiment.
ステップＳ４０１で、各基地局は、パイロット信号を含む測距信号を端末へ送信する。パイロット信号はフレームのプリアンブルやヘッダにパターン信号を含めて送信してもよいし、スキャッタードパイロットシンボルのように、データ中に分散させてもよく、方式は特に問わない。 In step S401, each base station transmits a ranging signal including a pilot signal to the terminal. The pilot signal may be transmitted by including the pattern signal in the preamble or header of the frame, or may be dispersed in the data like a scattered pilot symbol, and the method is not particularly limited.
ステップＳ４０２で、端末は各基地局から受信した測距信号を用いてチャネル推定を行う。チャネル推定の処理は、第２の実施形態に係る基地局が行うものと同様である。 In step S402, the terminal performs channel estimation using the ranging signal received from each base station. The channel estimation process is the same as that performed by the base station according to the second embodiment.
ステップＳ４０３で、端末は、チャネル推定により得られた周波数特性に逆フーリエ変換を実行することにより、各基地局との間の伝搬路に対応するインパルス応答を得る。この処理は、第２の実施形態に係る基地局が行うものと同様である。 In step S403, the terminal performs an inverse Fourier transform on the frequency characteristic obtained by channel estimation, thereby obtaining an impulse response corresponding to a propagation path with each base station. This process is the same as that performed by the base station according to the second embodiment.
ステップＳ４０４で、端末は各基地局のインパルス応答から、候補ピーク群を抽出し、各候補ピーク群を比較することで、各候補ピーク群から１つのピークを選択する。この処理は、第２の実施形態に係る測位サーバ３が行う候補ピーク抽出処理及びピーク選択処理に相当する。
In step S404, the terminal extracts a candidate peak group from the impulse response of each base station and compares each candidate peak group to select one peak from each candidate peak group. This process corresponds to a candidate peak extraction process and a peak selection process performed by the
ステップＳ４０５で、端末は、各選択したピーク（すなわちピークに対応する時刻）を用いて、自端末の位置について測位を行うことにより、自端末の位置を推定する。端末は、推定した自端末の位置を示す位置情報を保存する。この処理は第５の実施形態に係るステップＳ３０５の処理と同様である。 In step S405, the terminal estimates the position of the terminal by performing positioning on the position of the terminal using each selected peak (that is, the time corresponding to the peak). The terminal stores location information indicating the estimated location of the terminal itself. This process is the same as the process of step S305 according to the fifth embodiment.
第６の実施形態によれば、第５の実施形態と同様に、端末側で当該端末の位置情報を求めることができる。 According to the sixth embodiment, as in the fifth embodiment, the terminal position information can be obtained on the terminal side.
（第７の実施形態）
第１から第６の実施形態においては、測位サーバ３又は管理サーバ４はすべて基地局から独立して存在しており、各基地局とネットワークで接続されていた。第７の実施形態においては、測位サーバ３又は管理サーバ４の機能は基地局と統合されている形態を示す。
(Seventh embodiment)
In the first to sixth embodiments, all of the
図１９は第７の実施形態に係る無線測位システムの全体を示す図である。 FIG. 19 is a diagram illustrating an entire wireless positioning system according to the seventh embodiment.
第７の実施形態に係る無線測位システムは、端末２、基地局１ｂ、基地局１ｃ、サーバ機能付き基地局３００を備える。図１９では、基地局が２つ、端末が１つ、サーバ機能付き基地局が１つとなっているが、それぞれの装置の数がこれより多くてもよい。特にサーバ機能として測位機能を備えた基地局が２つ以上ある場合は、測位機能を冗長化させることができる。サーバ機能付き基地局の測位機能を利用せずに、単なる基地局として動作させてもよい。
The wireless positioning system according to the seventh embodiment includes a
サーバ機能付き基地局３００の構成は、測位サーバ３と基地局を合わせたもの、又は管理サーバ４と基地局を合わせたものであるとする。前者の場合、基地局は、本実施形態に係る位置推定装置を搭載する。
The configuration of the base station 300 with a server function is assumed to be a combination of the
サーバ機能付き基地局３００は、他の基地局１ｂ、１ｃと互いに無線通信を行うことができる。
The server function-equipped base station 300 can perform wireless communication with the
第７の実施形態の無線測位システムにおいて、相互相関信号を利用して端末の位置推定を行ってもよいし、インパルス応答を利用して端末の位置推定を行ってもよい。 In the wireless positioning system of the seventh embodiment, the terminal position may be estimated using a cross-correlation signal, or the terminal position may be estimated using an impulse response.
第１から第４の実施形態のように、端末から基地局３００、１ｂ、１ｃに測距信号を送信し、サーバ機能付き基地局３００が他の基地局１ｂ、１ｃから測距信号に基づく情報を取得することで、端末の位置を推定してもよい。また、第５および第６の実施形態のように、複数の基地局３００、１ｂ、１ｃから端末２に向けて測距信号を送信し、端末２が自端末の位置の推定をしてもよい。
As in the first to fourth embodiments, the base station 300 with a server function transmits a ranging signal from the terminal to the
本実施形態によれば、サーバ機能を基地局に統合したことにより、サーバと各基地局間を接続するネットワークを構築したり、別途サーバ用のマシンを用意したりする必要がない。基地局からアクセス可能な情報インフラが近くに存在しない環境においても、端末の測位を実施することができる。 According to the present embodiment, since the server function is integrated into the base station, it is not necessary to construct a network for connecting the server and each base station or to prepare a server machine separately. Even in an environment where there is no information infrastructure accessible from the base station, positioning of the terminal can be performed.
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. Further, for example, a configuration in which some components are deleted from all the components shown in each embodiment is also conceivable. Furthermore, you may combine suitably the component described in different embodiment.
１ａ、１ｂ、１ｃ 基地局
２ 端末
３ 測位サーバ
４ 管理サーバ
５ ＬＡＮ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、２０ 無線送受信部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、２１ 時刻管理部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、２２、３４ 記憶部
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、２４、３５ 相互相関算出部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 通信部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、２３ 記憶部
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、２８ チャネル推定部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、２９ ＩＦＦＴ部
２５、３１ 受信タイミング特定部
２６、３２ 位置推定部
２７、３３ 記憶部
３０ 通信部
３１ａ 補間部
９０ パターン信号
９１ シフトさせたパターン信号
９２ 信号
９３ １００ 相互相関
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 相互相関信号
１１０ 選択された候補クラスタ群
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ クラスタ
１１１ テーブル
１１２ データ
１２０ 選択されたクラスタ
２６０ 端末位置マップ
３３０ａ 端末位置
３００ サーバ機能付基地局
1a, 1b,
10a, 10b, 10c, 20 Wireless transmission /
Claims (17)
前記受信タイミングに基づき、前記第１信号の送信元または受信先である第１無線通信装置の位置を推定する位置推定部と
を備えた位置推定装置。 A reception timing specifying unit that specifies the reception timing of the plurality of first signals using a relationship between the plurality of third signals based on the calculation of the reception signals of the plurality of first signals and the predetermined second signal;
A position estimation apparatus comprising: a position estimation unit that estimates a position of a first wireless communication apparatus that is a transmission source or a reception destination of the first signal based on the reception timing.
請求項１に記載の位置推定装置。 The position estimation apparatus according to claim 1, wherein the third signal is a cross-correlation signal obtained by calculating a cross-correlation between the reception signal of the first signal and the predetermined second signal.
請求項１に記載の位置推定装置。 The third signal is an impulse response obtained by performing an inverse Fourier transform on the frequency characteristic of the propagation path calculated by estimating the propagation path based on the received signal of the first signal and the predetermined second signal. The position estimation apparatus according to claim 1.
前記受信タイミング特定部は、前記集合を互いに比較することにより、前記集合からそれぞれ１つの前記サンプルを選択し、選択したサンプルの前記時刻を前記受信タイミングに決定する
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の位置推定装置。 Each of the plurality of third signals is a set of samples of time and intensity values at regular time intervals,
The reception timing specifying unit selects one sample from the set by comparing the sets with each other, and determines the time of the selected sample as the reception timing. The position estimation apparatus according to the item.
前記集合間で候補サンプルの複数の組み合わせを生成し、前記複数の組み合わせから１つの組み合わせを選択し、選択した組み合わせに含まれる前記サンプルの前記時刻を前記受信タイミングに決定する
請求項４に記載の位置推定装置。 The reception timing specifying unit selects a plurality of candidate samples from each set,
The plurality of combinations of candidate samples are generated between the sets, one combination is selected from the plurality of combinations, and the time of the samples included in the selected combination is determined as the reception timing. Position estimation device.
請求項５に記載の位置推定装置。 The reception timing specifying unit is configured to select the plurality of candidates based on at least one of a magnitude value of the sample, a time of the sample, and an integration of intensity values in a certain time range with respect to the sample. The position estimation device according to claim 5, wherein a sample is selected.
請求項５に記載の位置推定装置。 The position estimation device according to claim 5, wherein the reception timing specifying unit generates the combination based on proximity of time of the candidate samples between the sets.
請求項５または７に記載の位置推定装置。 The reception timing specifying unit compares a value based on an intensity value of the candidate sample, a value based on a time of the candidate sample, or a value based on a time difference of the candidate sample between the plurality of combinations. The position estimation device according to claim 5 or 7, wherein the one combination is selected by the following.
をさらに備えた請求項４ないし８のいずれか一項に記載の位置推定装置。 The position estimation apparatus according to claim 4, further comprising an interpolation unit that increases the number of samples by performing an interpolation process on the third signal.
をさらに備えた請求項５ないし８のいずれか一項に記載の位置推定装置。 The position estimation apparatus according to claim 5, further comprising an interpolation unit that increases the number of candidate samples by performing an interpolation process on the plurality of selected candidate samples.
前記複数の第１信号の受信先は、前記第１無線通信装置と異なる複数の第２無線通信装置である
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の位置推定装置。 The first wireless communication device is a transmission source of the plurality of first signals;
The position estimation device according to any one of claims 1 to 10, wherein reception destinations of the plurality of first signals are a plurality of second wireless communication devices different from the first wireless communication device.
をさらに備えた請求項１１に記載の位置推定装置。 The position estimation device according to claim 11, further comprising a communication unit that communicates with the plurality of second wireless communication devices to acquire the plurality of third signals.
請求項１２に記載の位置推定装置。 The position estimation device according to claim 12, wherein the device is mounted on one of the plurality of second wireless communication devices.
前記第１無線通信装置は、前記複数の第１信号の受信先である
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の位置推定装置。 The transmission sources of the plurality of first signals are a plurality of second wireless communication devices,
The position estimation device according to any one of claims 1 to 10, wherein the first wireless communication device is a reception destination of the plurality of first signals.
請求項１４に記載の位置推定装置。 The position estimation apparatus according to claim 14, wherein the own apparatus is mounted on the first wireless communication apparatus.
前記受信タイミングに基づき、前記第１信号の送信元または受信先である第１無線通信装置の位置を推定する
位置推定方法。 Using the relationship between the plurality of third signals based on the calculation of the reception signals of the plurality of first signals and the predetermined second signal, the reception timing of the plurality of first signals is specified,
A position estimation method that estimates a position of a first wireless communication apparatus that is a transmission source or a reception destination of the first signal based on the reception timing.
前記受信タイミングに基づき、前記第１信号の送信元または受信先である第１無線通信装置の位置を推定するステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。 Identifying the reception timing of the plurality of first signals using the relationship between the plurality of third signals based on the calculation of the reception signals of the plurality of first signals and the predetermined second signal;
Estimating a position of a first wireless communication device that is a transmission source or a reception destination of the first signal based on the reception timing;
A computer program for causing a computer to execute.
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