JP3932910B2

JP3932910B2 - Position correction information distribution system

Info

Publication number: JP3932910B2
Application number: JP2002017159A
Authority: JP
Inventors: 仁志冨田; 慎太郎初本; 隆志土肥
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2022-01-25
Also published as: JP2003219448A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System），GLONASS,Galileo等の測位衛星を用いた位置測位システム、特に位置補正情報配信による高精度位置測位システムとその利用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に衛星測位システムとは、航空機や船舶，自動車などの位置を特定(測位)する航法システムである。測位には宇宙空間に浮かぶ測位衛星からの電波を受信することで実現される。測位方式は、▲１▼単独測位方式，▲２▼相対測位方式の２種類に大きく大別することができる。
【０００３】
▲１▼の単独測位方式は、単独の衛星電波受信装置を用いて少なくとも同時に４個以上の測位衛星から電波を受信し、各々の衛星と受信装置との距離から絶対位置（緯度，経度，高さ）を決定する。具体的な測位方法としては、まず各々の衛星からの電波の到達時間に高速を乗じることにより受信装置から各測位衛星までの距離を求める。しかし、測位衛星には誤差が非常に少ない原子時計が用いられているので電波の発射時刻は正確なのだが、受信装置側では測位衛星から送られてくる時刻信号によって時刻を合わせているものの測位衛星程の時刻精度を持ってはいない。
【０００４】
また、電波が受信装置に到達する迄に電離層や対流圏，マルチパス等の影響を受けるため誤差が生じる。これらの誤差要因のため、受信装置から各測位衛星までの正確な距離は分からない。その為、受信装置から各測位衛星までの距離を一般に疑似距離と呼ぶ。未知の変数は、絶対位置（緯度，経度，高さ）に時刻を加えた４個となるため、少なくとも４個以上の測位衛星の観測量により位置が決定される。
【０００５】
単独測位による精度は、２０００年５月にＳＡ（Selectable Averabirity）が解除されるまで数十ｍの誤差があり、ＳＡが解除された現在でも数ｍから５ｍ程度の誤差がある。
【０００６】
一方、▲２▼の相対測位方式は複数の衛星電波受信装置を用いる方式であり、原理的には、複数地点で同時刻の単独測位を行い、各々の地点で得られた位置情報を差し引くことで相対いちを求める方式である。この方法では、共通誤差要因として考えられる衛星軌道の誤差や電離層，対流圏等による電波遅延誤差等を相殺されることになるため、単独測位よりも精度良く測位する事が可能となる。相対測位方式は、ａ．ディファレンシャル測位方式（ＤＧＰＳ），ｂ．干渉測位方式の２方式に大別できる。
【０００７】
ａのディファレンシャル測位の基本原理は、基準点と呼ばれる参照点に衛星電波受信装置を設置した受信装置で測位した絶対位置と既知の絶対位置との差を算出し、それを補正量として放送波や通信網を利用して位置補正情報を提供することで測位精度を向上させるものである。国内では、ＭＣＡ（Multi Channel Access）無線により補正情報を提供する方法とＦＭ放送波により位置補正情報を提供する方法が一般的であり、衛星通信を利用した補正情報配信方法も存在する。
【０００８】
尚、ＤＧＰＳによる測位精度は、５０cmから数ｍ程度の誤差がある。ディファレンシャル測位方式の詳細については、例えば、特開平６−３４２０５４号公報に開示されている。
【０００９】
ｂの干渉測位方式は、これまでに述べた単独測位方式やディファレンシャル測位方式の様に測位衛星から受信装置までの時間の差で距離を求め位置を割り出すのではなく、測位衛星から送信されてくる電波の位相（波の数）を利用して測位衛星と受信装置との距離を算出する。それ以外の基本原理はディファレンシャル測位方式に類似しており、基準点と呼ばれる参照点に衛星電波受信装置を設置し、受信装置で測位した絶対位置と既知の絶対座標から位置補正情報を生成し、位置補正情報を放送波や通信網を利用して提供する。
【００１０】
位置補正情報を受けた衛星電波受信装置は、測位衛星からの受信情報と位置補正情報を利用することで測位精度を向上させると言うものである。干渉測位方式には、長時間測位により誤差の平均化を図り最精密な測位を実現する静的干渉測位方式と移動しながらリアルタイムに干渉測位を実現する事が可能なＲＴＫ(Real Time Kinematic）測位方式が存在する。各々の方式の精度は、静的干渉測位方式が数mmの誤差、ＲＴＫ測位方式が数cmの誤差である。干渉測位方式の詳細については、例えば特開２０００−３０４８４３号公報に開示されている。
【００１１】
前述した相対測位方式は、複数の受信装置（方式によっては加えて既知絶対位置）で得られた測位データから位置補正情報を生成し、共通誤差要因を相殺することで測位精度を高めている。しかし、各々の方式は夫々幾つかの課題を抱えている。ディファレンシャル測位の場合、測位方法そのものは単独測位と同じであるため、複雑な処理が少なく実現が容易である。しかし、測位精度は５０cmから数ｍ程度であるため、精密な測量や精密なナビゲーション（例えば歩行者向け
ＩＴＳ）を必要とする用途には向かない。
【００１２】
一方、静的干渉測位方式は、数mmの誤差で高精度測位が実現可能な反面、測位に数時間から数十時間を要し、その間移動する事ができないため、移動体の位置測位用途には向かない。しかし、静的干渉測位方式と同じ干渉測位方式のＲＴＫ測位方式は、リアルタイムに数cmの誤差で測位が可能なことから、移動体の高精度な測位用途への応用が期待されている。ただし、ＲＴＫ方式にも課題は存在し、高精度な測位を実現するためには基準点が測位位置の近傍に存在し、その既知絶対位置が極めて正確に決まっている必要がある。高精度測位を実現するためには数Ｋｍ圏内に基準点が必要となるが、現実的には数kmに１個所、高精度な既知絶対位置を持った基準点が存在している訳ではない。
【００１３】
そこで、広域で高精度な測位をリアルタイムに実現するべく、近年、仮想基準点方式と呼ばれる位置補正方式が実用化されつつある。仮想基準点方式には幾つかの方式が存在するが、基本原理としては複数の基準点（冗長性を確保するため少なくとも４個以上）によって囲まれるエリア内に仮想的な基準点（仮想基準点と呼ぶ）が存在すると仮定し、その仮想基準点での観測量を実際に観測した基準点の観測量から補完計算によって算出する。
【００１４】
この方式により、実際に必要な基準点の数は数十kmから１００kmに１個で良くなり、測位点の極近傍に基準点がある状態と同じ環境を作り出すことが可能となる。仮想基準点方式を用いることで、広域に高精度な測位を実現する事が可能となる。ちなみに、仮想基準点方式は、必ずしも干渉測位方式にのみ適用される技術ではなく、ディファレンシャル測位方式にも適用することが可能である。仮想基準点方式の詳細については、例えば、「ＲＴＫ−ＧＰＳ測位に関する研究発表会−仮想基準点方式等による−資料集」（社団法人日本測量協会）にて示されている。
【００１５】
次に携帯電話やＰＨＳ（Personal Handy Phone）などに用いられるセルラー方式のデジタル移動通信網について説明する。セルラー方式におけるデジタル移動通信網は、数多くの無線基地局から構成される。移動局への電波の発信と移動局からの電波を受信するのが無線基地局の役割である。一つの基地局が移動局と通信できる電波エリアをセル（Ｃｅｌｌ）と呼び、サービスエリアは多数のセルによってカバーされる。現在のセル半径は、携帯電話で１.５km から数kmであり、ＰＨＳの場合は１００ｍから数１００ｍである。移動通信網により、移動局は無線基地局を介して移動体同士、或いは別の通信サービスとの間で情報通信を行うことがができる。
【００１６】
また、セルと無線基地局の電波特性を利用し、移動局の位置を特定する方法もＰＨＳ，携帯電話共にいくつか存在するが、その精度は極めて低く、良くて数十ｍから数百ｍ程度である。
【００１７】
現在の携帯電話の方式では、基地局間や移動局間での時刻同期を正確に行うため、ＧＰＳを基地局に搭載している通信方式も存在する。現在のところは、このＧＰＳは時刻同期の目的にのみ搭載されており、位置測位とは直接関係していない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
仮想基準点方式を用いることにより広域で高精度にリアルタイムな位置測位が可能であることは先にも述べた通りである。しかし、位置補正情報を配信するために新たにインフラを整備するには多額の設備投資が必要なため事業者にとって負担となる。結果として設備投資を回収するため、事業者はユーザから徴収する位置補正情報配信サービス料を高く設定することになる。しかしながらユーザに多額の費用負担が発生したのでは利用者としての増加は見込めず、事業の実現が難しくなってしまう。
【００１９】
現在の仮想基準点方式による位置補正情報の提供には、▲１▼放送型，▲２▼双方向型の２つの方式が考えられている。
【００２０】
▲１▼の放送型の場合は、広域に位置補正情報を提供できる反面、移動局との通信手段が無いため、情報料の回収が難しい。ＢＳ放送などに代表されるように、月々で放送料を徴収する手段も考えられるが、利用者が必要としているのは位置補正情報ではなく、補正された結果得られる正確な位置情報であるため、常に位置補正情報を確実に得られるかどうか分からない（例えば、位置を測位した場所が、放送エリア外だった場合など）状況で、利用者から定額で費用を回収するのは難しい。また、位置補正情報の利用頻度も人によって個人差があるため、定額制の課金方法は必ずしも利用者にとって望ましい形では無い。放送型の場合、提供する位置補正情報も対象となるエリアが１つの放送会社の放送エリアとなるため、エリア内の基準点情報を収集し、解析し、まとめて提供する必要があるため、情報の収集，解析，配信に遅延が生じるばかりでなく、無駄なデータ伝送がシステム全体で発生する。
【００２１】
一方、▲２▼の双方向型の場合、位置補正情報を得るために、位置補正情報を提供するサイトとの通信が何度も発生するので、利用者の通信費用負担が増加すると言う問題を抱えている。また、▲１▼の放送型と同様に、現在の双方向型の位置補正情報配信では広いエリアの基準点情報を一個所に集め解析を行い提供するため、やはりデータ伝送に無駄が生じることになった。
【００２２】
▲１▼，▲２▼の両方式に関して言える問題として、現在の方式では、基準点の情報を一個所に一度集めてから位置補正情報を生成し、配信すると言う流れをとっているため、基準点情報を収集，解析，配信するサーバに問題が生じた場合には、サービスエリア全域でサービスが停止することとなる。仮想基準点方式が一般的となれば、実時間で連続的に高精度測位が行われることが考えられる。例えば、自動車の自動走行が衛星測位と仮想基準点方式による高精度測位によって実現されることが考えられる。この様な状況で、若し位置補正情報の配信が停止したり、位置補正情報の信頼性が低下すれば、多くの人命に影響を及ぼすことにもなりかねない。
【００２３】
基準点の設置場所に関しても幾つかの問題が存在する。基準点として機能させるためには、なるべく位置測位衛星が補足し易い環境が必要であり、器材を設置するにあたり、電源の確保や通信網の整備，廃熱（空調）環境の整備が必須となる。
【００２４】
特開平９−７２９５１号公報の記載によると、前述したディファレンシャル測位方式における位置補正情報の配信に移動体通信システムの基地局及びシステムの制御チャネルを用いることで、センターにアクセスすること無くディファレンシャル測位を実現する方法がある。しかしこの方式ではディファレンシャル測位方式を用いているため、測位精度が低く、また１００km間隔程度で設置された基準点により生成された位置補正情報を複数の基地局がシェアし、提供しているため位置補正情報自体の精度も低い。
【００２５】
そこで本願発明の目的は、携帯電話などの無線基地局に電子基準点としての機能と位置補正情報の配信機能とを持たせることにより、広域にかつ安価に位置補正情報の配信を可能とし、しかもリアルタイムに高精度位置測位を実現するシステムと方法、及び端末類を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本願発明の位置補正情報配信システムは、人工衛星からの情報を受信する無線基地局が電子基準点を付設（基地局と基準点とは一体には限定されない。以下同様）となるものであって、次のいずれかを特徴とする。つまり、（１）電子基準点が前記受信情報から位置補正情報を生成する位置補正情報生成装置と、通信網内の移動局に向けて当該位置補正情報を配信する配信装置とを備える、（２）電子基準点が前記受信情報と当該基準点が設置されている既知の緯度経度座標の情報を結合する機能を備え、更に通信網内の移動局に向けて当該基準点情報を配信する配信装置とを備える、或いは（３）電子基準点が前記受信情報と通信網内の移動局から受信した該移動局の位置測位情報とから位置補正情報を生成する位置補正情報生成装置と、前記移動局に向けて当該位置補正情報を配信する配信装置とを備えてなる。または他の本願発明の位置補正情報配信システムは、（４）人工衛星からの情報を受信する無線基地局が、電子基準点の測位結果を所定期間保存する記憶部と、該測位結果から測位状況を解析する解析手段と、該解析結果に異常が発生した場合に監視サーバに異常を発報する発報装置と、該異常が発生した前後の測位結果を監視サーバに送信する送信手段とを備え、通信網内の移動局に向けて情報を配信すること、（５）人工衛星からの情報を受信する無線基地局が電子基準点を備え、通信網に接続された監視サーバは該無線基地局から送られてきた基準点の異常通知から該基準点の異常発生前後の測位結果を解析する解析手段と、該基準点に対して遠隔により診断する機能とを備え、該診断結果に従い問題解決する機能を備えるか及び／または保守作業者か保守作業事業者の端末へ診断結果若しくは現地への出動要請を連絡する発信手段を備えてなり、更に通信網内の移動局に向けて情報を配信すること、（６）人工衛星からの情報を無線基地局にて受信して通信網内の移動局に向けて情報を配信するものであって、電子基準点若しくは無線基地局が何らかの障害によって位置補正情報の配信に支障をきたした場合に、他の無線基地局が位置補正情報を提供し補完すること、（７）人工衛星からの情報を無線基地局にて受信して通信網内の移動局に向けて情報を配信するシステムであって、前記無線基地局は、自局の通信エリア内に対し、無線の周波数帯域の一部を利用し常に位置補正情報を提供し続けること、或いは（８）無線基地局は、自局のエリア内に存在する移動局の位置を把握する機能を具備し、該無線基地局のエリアに存在する移動局の所有者の身に危険が及ぶ緊急事態が発生した場合、該無線基地局エリア内の全ての移動局に対し、現在位置情報を送信するよう命令する機能を具備し、移動局より送られてきた移動局の現在位置情報をもとに非難情報を作成し、移動局の表示装置に強制的に避難方向を表示することを特徴とする。
【００２７】
また、本願発明の補正位置情報配信システムは、人工衛星からの情報を受信する無線基地局が電子基準点を付設し、該電子基準点が前記受信情報と通信網内の移動局から受信した該移動局の位置測位情報とから補正位置情報を生成する補正位置情報生成装置と、前記移動局に向けて当該補正位置情報を配信する配信装置とを備えてなることを特徴とする。尚、本願において、位置補正情報は位置を補正する情報のことであり、補正位置は補正された位置を意味する。
【００２８】
更に本願発明の位置補正情報配信方法や補正位置情報配信方法は、上記各本願発明システムを実施する方法そのものを意味するが、この他、人工衛星からの情報を無線基地局にて受信して通信網内の移動局に向けて情報を配信する方法であって、前記通信網に接続された課金管理サーバから移動局に対し一定期間ごとにポーリングをかけ、該移動局から送られてきた位置補正情報の利用頻度に応じて当該移動局ごとに課金することも本願発明の範囲である。
【００２９】
更に、本願発明に用いる移動局端末装置は例えば携帯電話であって、前記の本願発明各システムや方法に用いられるものであり、かつ該移動局は非難移動履歴を記録する記録部を備えると共に非難移動履歴を表示する機能と現在の進行方向を示す機能とを有することが望ましい。また、他の本願発明の移動局端末は、人工衛星からの情報を受信した無線基地局から情報の配信を受ける移動局端末装置であって、位置測位手段と、位置補正情報の受信手段と、測位した位置情報と位置補正情報とから補正位置情報を生成する補正位置情報生成手段と、位置補正情報を使用した頻度を所定の期間保存する記憶部と、課金管理サーバからのポーリングに対し位置補正情報を使用した頻度を送信する送信手段とを具備することを特徴とするか、或いは、人工衛星からの情報を受信した無線基地局から情報の配信を受ける移動局端末装置であって、位置測位手段と、電子基準点情報の受信手段と、測位した位置情報と基準点情報とから位置補正情報を生成する位置補正情報生成手段と、位置情報と位置補正情報とから補正位置情報を生成する補正位置情報生成手段と、位置補正情報を使用した頻度を所定の期間保存する記憶部と、課金管理サーバからのポーリングに対し位置補正情報を使用した頻度を送信する送信手段とを具備することを特徴とする。
【００３０】
その他本願各発明の特徴は本願特許請求の範囲に記載の通りである。
【００３１】
既に整備されている無線基地局、特に全国に整備されている携帯基地局を基準点として利用することで、先に述べた問題点を解決することは可能である。携帯基地局は、基本的に通信環境が良い場所に設置されている場合が多く、その機能の性質から、電源や通信網，廃熱環境が整っている。また、携帯の通信方式によっては基地局にＧＰＳが搭載されている場合もあり、基地局に後からＧＰＳの機能を付加することなく、基準点として利用することが可能である。更に、携帯基地局を利用することで、一からインフラを整備するよりも安価にインフラ整備が行えることになる。
【００３２】
また位置補正情報を各携帯基地局から独立して提供するならば、位置補正情報配信システム全体の無駄なデータ伝送を減らすことが可能となり、不可分散，データ遅延の問題解決，通信費用の低減に繋がる。そして各携帯基地局が自立分散的に位置補正情報を提供することにより、若し、１つの基地局が故障などのトラブルで停止したとしても、位置補正情報配信システム全体には何ら影響を与えることは無く、利用者も変わらずに高精度測位が可能である。更に、各基地局に所定期間の基準点情報の記録機能と、基準点の測位結果の解析機能を搭載することにより、基準点に問題が生じた場合も、問題の特定と問題解決を素早く行うことが可能である。
【００３３】
位置補正情報の提供方法は、携帯基地局が各移動端末が存在するセルを特定するのに利用している通信帯域、若しくは携帯電話の通信帯域の一部を位置補正情報の提供用に固定的に割り当て、セルエリア内の移動局に対し放送型でデータを送信することによりデータ伝送の無駄と通信費用を削減することが可能となる。利用者に対する課金は、位置補正情報によって実際に位置を測位した回数や時間等の基準に従い所定期間分記録し、携帯基地局からの定期的なポーリングにより課金サーバに情報が蓄積され、携帯電話の使用料と合わせて請求される。利用者にとっては、使用した分に対して課金されるだけでなく、費用の清算を携帯電話とまとめて行えるため、清算の回数を２回から１回に減らすことが可能になる。
【００３４】
尚、携帯基地局を基準点として利用すると、携帯の基地局は基本的に通信環境が良い場所に設置されている場合が多く、その機能の性質から電源や通信網，廃熱環境が整っている。また、通信方式によっては携帯基地局にＧＰＳが搭載されている場合もあり、基地局を利用して一からインフラを整備するよりも安価にインフラ整備が行える。
【００３５】
以上本発明により、安定した高精度位置測位システムを従来よりも安価な投資で実現することができ、利用者に対して使用に応じた課金を行うことが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき図面を用いて説明する。まず図１〜図１０は第１の実施例を説明するものである。
【００３７】
第１の実施例の位置補正情報配信方法を図１を用いて説明する。本実施例は携帯電話網とＧＰＳ人工衛星を例とするが、携帯電話網の変わりにＰＨＳやその他の無線通信網を適用することも可能であり、位置測位に利用する衛星はＧＰＳ衛星以外の位置測位衛星であっても差し支えない。
【００３８】
本実施例の位置補正情報配信システムは、ＧＰＳ衛星１０１，既知絶対位置を持つ電子基準点１０２，携帯電話の基地局１０３，移動局１０４，課金サーバ１０５，監視サーバ１０６、並びに移動体通信網１０７からなる通信システムに組み込まれ、移動局を所有する利用者に対して、位置補正情報を提供することになる。
【００３９】
ＧＰＳ衛星１０１は衛星軌道上から地上に向けて定期的に信号を発信する。地上に設置された基準点１０２は、ＧＰＳ受信アンテナ１０８，このアンテナ108に接続されたＧＰＳ受信部１０９，この受信部１０９に接続された制御部１１０，この制御部１１０に接続されたＧＰＳデータ処理部１１１から構成されており、ＧＰＳ受信アンテナ１０８でＧＰＳ信号を受け、ＧＰＳ受信部１０９で信号の復調を行い、制御部１１０を通してＧＰＳデータ処理部１１１で位置測位演算を行う。
【００４０】
携帯基地局１０３は、通信アンテナ１１２，このアンテナ１１２に接続された無線部１１３，この無線部１１３に接続された制御部１１４，この制御部１１４に接続されたデータ処理部１１５と記憶部１１６とＩ／Ｆ１１７とから構成されており、基準点１０２より送られてきたＧＰＳ測位データを制御部１１４で受け、記憶部１１６に記録されている基準点の既知絶対位置と合わせてデータ処理部１１５で位置補正データを生成し、無線部１１３で変調を行った後、通信アンテナ１１２から位置補正情報を発信する。ここでは、基準点１０２と携帯基地局１０３が一体化した形式をとっているが、携帯基地局側が基準点の正確な絶対位置を把握しており、基準点１０２と携帯基地局の距離が適切な距離であれば一体化している必要は無い。このような構成の基準点１０２と基地局１０３は夫々複数あることになる。
【００４１】
移動局（正確には移動局端末装置。以下同様）１０４は、通信アンテナ１１８，該アンテナ１１８に接続された無線部１１９，該無線部１１９に接続された制御部１２０，該制御部１２０に接続された位置補正処理部１２１と音声処理部１２２と記憶部１２３と操作部１２４と表示部１２５とデータ処理部１２６及びＧＰＳ受信部１２７、ＧＰＳ受信部１２７が接続されたＧＰＳ受信アンテナ128から構成されており、移動局１０４の近傍にある複数の携帯基地局１０３、若しくは単独の携帯基地局１０３より配信されてきた位置補正情報を通信アンテナ１１８で受信し、無線部１１９で信号の復調を行い、制御部１２０を通して記憶部１２３に保存される。
【００４２】
一方で、ＧＰＳ衛星１０１からのＧＰＳ信号をＧＰＳ受信アンテナ１２８で受け、ＧＰＳ受信部１２７で信号の復調を行い、制御部１２０を通してデータ処理部１２６で位置測位を行う。
【００４３】
データ処理部１２６で演算された測位データとＧＰＳ信号，記憶部１２３に保存された位置補正情報を位置補正処理部１２１で処理し、補正された位置情報を生成する。補正された位置情報は、座標値や地図上での位置を示すキャラクタと言った形で表示部１２５に表示される。ここでは、移動局内に位置測位機能を搭載した場合を例にとっているが、位置測位機能が独立した装置であり、移動局と近距離無線やシリアルコネクタ等の有線で接続さていても良い。
【００４４】
移動局１０４は、位置補正情報を用いて位置測位を行った場合、測位に使用した位置補正情報数や測位回数，測位時間，測位精度，測位した場所，電波の受信状況等を利用尺度とし、記憶部１２３に記録されているカウンタ情報を変更する。ここで、位置補正情報数は、移動局１０４が近傍の携帯基地局１０３より受信し、実際に位置の補正に使用した補正情報数を表わす。測位回数は、位置補正情報を利用して何回測位を行ったかを表わす。測位精度は、実際に測位した位置の精度を表わし、測位精度は、ＧＰＳ衛星１０１の補足数やＤｏＰ（Dilution of Precision ）値，ＧＰＳ信号の受信感度，位置座標の標準偏差等の指標を利用する事で表現することができる。精度を数値化する際は、これらの指標の何れか若しくは幾つかを組み合わせることで数値化し、位置補正情報の利用尺度の一つとして活用できる。測位した場所は、移動局１０４が位置を測位した場所を表わし、受信エリア（ここでは一つの携帯基地局のカバーエリア１２９）によってカウンタのカウント数を変化させることができる。これは例えば、位置測位の利用頻度の高いエリアではカウンタのカウント数を少なくし、低い場所ではカウント数を多くする等の方法が考えられる。
【００４５】
電波の受信状況は、先の測位場所によるカウントとも関係が高いのであるが、電波の受信環境が良く無い場所ではカウント数を少なくし、良い場所ではカウント数を多くすることが考えられる。カウンタのカウント数は、これらの何れかを用いるか、幾つかを組み合わせることでカウント数若しくはカウントする単位が決定される。
【００４６】
位置補正情報の課金サーバ１０５は、制御部１３１と、この制御部１３１に繋がった記憶部１３０，Ｉ／Ｆ１３２，課金処理部１３３から構成されており、記憶部１３０に蓄えられている顧客情報を元に、制御部１３１，Ｉ／Ｆ１３２から移動体通信網１０７を利用して、各携帯基地局１０３から移動局１０４に対し、記憶部１２３に蓄えられているカウンタ情報を課金サーバに送信するよう、ポーリングを行う。
【００４７】
課金サーバ１０５は、移動局１０４から送られてきたカウンタ情報を課金処理部１３３で処理し、処理結果を記憶部１３０に蓄積し利用者に対して課金を行う。移動体通信網を利用している本実施例では、この課金は携帯電話の使用料と合わせて利用者から徴収しても良い。
【００４８】
監視サーバ１０６は、制御部１３５と、この制御部１３５に繋がった記憶部１３４，Ｉ／Ｆ１３６，監視処理部１３７から構成されており、監視サーバ106は、移動体通信網１０７，Ｉ／Ｆ１３６，制御部１３５を通して携帯基地局103より基準点１０２の位置測位異常通知を受信する。監視サーバ１０６は監視処理部１３７で異常の原因を解析し復旧処理を行い、解析結果と復旧処理結果を記憶部１３４に記録する。
【００４９】
次に、図２を用いて携帯基地局が提供する位置補正情報のデータ構造の概念を説明する。位置補正情報２０１は、ヘッダ部２０２とデータ本体２０３とからなり、ヘッダ部２０２は、データ識別コード２０４，基地局識別コード２０５，メッセージタイプ２０６，ステータス２０７，パリティ２０８で構成される。データ識別コード２０４は、このデータが位置補正情報であることを示す。基地局識別コード２０５は、このデータがどの基地局から送信されたデータであるかを示す。メッセージタイプ２０６はどの種類のデータを送るかを示す。衛星の障害や基準点の障害，基地局の障害等である基地局から位置補正情報を送信することができない事態も考えられるため、ステータス２０７は位置補正情報の配信状況を示す。そしてパリティ２０８は信号誤り訂正用に用いる。データ本体２０３部分には、基準点測位データとして、衛星測位時間，基準点番号，エフェメリスデータ，アルマナックデータ，搬送波位相，擬似距離，測位座標等のデータが、また、加えて基準点の既知絶対位置データと基準点の測位データと既知絶対位置データとの基準点差分データ等を格納する。これらのデータは必要に応じて暗号化処理が施されている。このデータは、ＲＴＣＭ（Radio Technical Commission forMaritime）ＳＣ−１０４として標準化された規格に基づいた情報を配信することが望ましい。
【００５０】
図３を用いて、移動局１０４での位置測位の流れについて説明する。端末の周辺基地局情報を受取るステップ３０１では、移動局１０４は近傍にある携帯基地局の位置情報を入手する。次に自分に最も近い基地局までの概算距離を計算するステップ３０２で、移動局１０４は位置補正を伴わない位置測位を行い、ステップ３０１で得られた近傍の携帯基地局の位置情報を元に、移動局１０４から最も近いと予想される携帯基地局までの概算距離を計算する。ステップ３０３では、移動局１０４が仮想基準点方式を採用しているかどうかの判定を行っている。ステップ３０３で移動局１０４が仮想基準点方式を採用して無い場合は、ステップ３０４に進み、ステップ３０２で計算された最近傍基地局より位置補正情報を入手し、ステップ３０５で、相対測位を実行し位置測位を終了する。このときの測位方式は、単独の基準点利用によるディファレンシャル方式やＲＴＫ方式が考えられる。
【００５１】
ステップ３０３で移動局１０４が仮想基準点方式を採用している場合は、ステップ３０６に進む。ステップ３０６では、ステップ３０２で計算した最近傍携帯基地局までの距離が、単独の基準点利用による相対測位方式を用いた場合に、高精度な位置測位ができる距離にあるかどうかの判定（つまり最近傍基地局距離が閾値より大きいか否かの判定）を行う。高精度位置測位が可能な距離に近傍携帯基地局が存在する場合は、ステップ３０４に進み、先程述べた手順で位置測位が行われる。ステップ３０６の判定の結果、最近傍携帯基地局までの距離が単独の基準点利用による相対測位方式を用いた場合に、高精度な位置測位ができる距離に無い場合はステップ３０７に進み、近傍の携帯基地局群から各々の位置補正情報を入手する。ステップ３０８では、ステップ３０７で得られた位置補正情報数が仮想基準点の生成に必要な数・条件を満たしているかどうかの判断を行う。ステップ３０８の判定結果で、位置補正情報数が仮想基準点の生成に必要な数若しくは条件を満たしていない場合はステップ３０４に進み、移動局１０４に最も近い携帯基地局から得られた位置補正情報を用いて、先に述べたステップ３０４以降の手順で位置測位が行われる。ステップ３０８の判定結果で、位置補正情報数が仮想基準点の生成に必要な数・条件を満たしている場合は、ステップ３０９に進み、得られた複数の基準点情報を用いて仮想基準点を生成し、その情報を元に位置測位を行う。このときの測位方式は、仮想基準点方式によって得られた位置補正データフォーマットに対応した方式であれば、どの様な測位方式を用いても良い。
【００５２】
先に述べたステップ３０８で、仮想基準点の生成に必要な条件と述べているが、これは例えば、得られた携帯基地局間の距離が仮想基準点を生成するのに適した距離であるか等の条件である。通常、移動局は数kmから数十km圏内の携帯基地局と通信を行うので、携帯基地局間の距離はそれ程気にする必要は無い。
【００５３】
またこのフローでは、基準点と携帯基地局が一体化している前提で流れを説明しているが、先にも述べた様に、携帯基地局側が基準点の正確な絶対位置を把握しており、基準点と携帯基地局の距離がそれ程離れてなければ、この２つは必ずしも一体化している必要は無い。そのときは、移動局と携帯基地局との距離判定の際、移動局から携帯基地局の距離では無く、移動局から携帯基地局が採用している基準点までの距離で判定を行えば良い。
【００５４】
図４を用いて、移動局側での位置補正情報の使用による課金の流れについて説明する。先ず基地局より基準点データ若しくは位置補正データを入手するステップ４０１で、移動局１０４は近傍の携帯基地局より位置補正情報を受信する。続くステップ４０２で、移動局１０４は位置補正情報を元に位置測位を行う。次のステップ４０３では、入手した位置補正情報を元に、実際に位置の測位が行えたかどうかの判定を行う。ステップ４０３で、入手した位置補正情報を元に、実際に位置測位が行えた場合は、課金カウンタ情報のカウントを増やすステップ404に進み、測位に使用した位置補正情報数や測位回数，測位時間，測位精度，測位した場所，電波の受信状況等を課金の尺度とし、移動局１０４の記憶部１２３に記憶されている課金カウンタ情報をデータ処理部１２６でカウントアップした後、再び、課金カウンタ情報を記憶部１２３に記憶する。
【００５５】
ここで、位置補正情報数は、移動局１０４が近傍の携帯基地局より入手し、実際に使用した位置補正方法数を表わす。測位回数は、位置補正情報を利用して何回測位を行ったかを表わす。測位精度は、実際に測位した位置の精度を表わし、測位精度は、衛星の補足数や、ＤｏＰ値，受信感度，偏差等の指標を利用する事で表現することができる。精度を数値化する際は、これらの指標の何れか、若しくは幾つかを組み合わせることで、数値化し表現できる。
【００５６】
測位した場所は、移動局１０４が位置を測位した場所を表わし、エリアによって課金カウンタ情報のカウント数を変化させることが可能である。これは例えば、位置測位の利用頻度の高いエリアでは課金カウンタ情報のカウント数を少なくし、低い場所ではカウント数を多くする等の方法が考えられる。
【００５７】
電波の受信状況は、先の測位場所に応じたカウント数の変更とも関係が高いのだが、電波の受信環境が良く無い場所ではカウント数を少なくし、良い場所ではカウント数を多くすることが考えられる。
【００５８】
課金カウンタ情報のカウント数は、これらの何れかを用いるか、幾つかを組み合わせることでカウント数もしくはカウント量が決定される。
【００５９】
ステップ４０３で、位置補正データの影響若しくは移動局１０４の障害，移動局に組み込まれている測位機能の障害等によって位置測位に失敗した場合には、ステップ４０５に進み、課金カウンタ情報はそのままでカウントアップは行わない。ステップ４０６では、測位を継続するかどうかの判断が行われ、継続する場合は、先に述べたステップ４０１以下の処理を行う。継続しない場合は、位置測位を終了する。
【００６０】
移動局１０４の記憶部１２３に保存されている課金カウンタ情報は、課金サーバからの情報のアップロード指示があるまで保存される。また、課金カウント数が保存されているメモリ領域は、利用者がアクセスすることはできず、外部からの改竄等が行えないよう、耐タンパ領域であることが望ましい。
【００６１】
図５を用いて、課金サーバ側での位置補正情報の使用による課金の流れについて説明する。各補正情報契約端末に対しポーリングを行うステップ５０１では、課金サーバ１０５から移動局に課金カウンタ情報を上げるようポーリングをかける。次のステップ５０２は、移動局（＝端末）からの応答を判定している。応答があった移動局に対しては、ステップ５０３で、課金カウンタ情報の送信命令（＝送信要求）を送信する。ステップ５０４は、移動局からの課金カウンタ情報が受信されたかどうかの判定をしている。受信している場合はステップ５０５に進み、課金カウンタ情報を送信してきた移動局に対し、記憶部に記憶されている課金カウンタ情報のクリア命令を送信する。
【００６２】
ステップ５０４で、移動局からの課金カウンタ情報が受信されない場合は、ステップ５０６に進む。また、ステップ５０２で移動局からの応答が無い場合も、ステップ５０６に進む。ステップ５０６では、所定時間後、再度、移動局に対しポーリングをかける。次の判断ステップ５０７で、移動局から応答があった場合は、ステップ５０３に進み、先に述べた手順でステップ５０３以降の処理を行う。ステップ５０７で移動局からの応答が無い場合、ステップ５０８に進み、現時点で料金の集計期間を過ぎているかどうかの判定をしている。期間を過ぎていない場合は、ステップ５０６に戻り、先に述べた手順流で以降の処理を行う。締切りを過ぎている場合は、ステップ５０９で、課金カウンタ情報の集計を次の集計期間（つまり例えば翌月の支払い）にまわすことを、利用者（ユーザ）に対し、メール等の手段を用いて通知し、終了する。
【００６３】
図６を用いて、携帯基地局側の基準点のメンテナンスの流れについて説明する。位置測位衛星より信号を受信するステップ６０１で、基準点１０２はＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信する。続くステップ（＝既知座標値と測位結果を比較するステップ）６０２で、基準点が測位した位置座標と携帯基地局１０３の記憶部１１６に記憶されている既知の位置座標をデータ処理部１１５で比較する。比較結果が所定の基準を満たしているかどうかの判断ステップ６０３では、基準点１０２が測位した位置座標と既知の位置座標との比較結果が、所定の基準値を満たしているかどうかの判定をしている。ここでの基準とは、測位した位置座標と既知の位置座標との差（距離），その時点迄に測位した位置座標と既知の位置座標との差（距離）の平均値との差（距離），その時点迄に測位した位置座標の平均との差（距離），ＧＰＳ衛星からの信号の受信感度，ＧｏＰ値、等が基準として考えられる。ステップ６０３で、基準点１０２が測位した位置座標と既知の位置座標との比較結果が、所定の基準値を満たしておれば、ステップ６０４に進み、位置補正情報の配信を継続する。
【００６４】
ステップ６０３で、基準点１０２が測位した位置座標と既知の位置座標との比較結果が、所定の基準値を満たしていなければ、ステップ６０５に進み、位置補正情報配信を一時的に中断する。このとき、位置補正情報の配信は一時的に中断するが、位置測位自体は、定められた時間内は継続して行われ、携帯基地局103の記憶部１１６にログデータとして記録される。
【００６５】
また、異常が発生した前後のログデータは、問題が解決する迄凍結され、消去することができなくなる。ステップ６０６では、携帯基地局１０３の移動体通信網１０７を用いて監視サーバ１０６に位置測位の異常通知を送信する。ステップ６０７では、監視サーバ１０６に対して、異常が発生した前後のログデータを移動体通信網１０７を用いて送信する。ステップ６０８では、監視サーバ１０６での診断結果（チェック結果）を受信する。ステップ６０９では、監視サーバ106からの診断結果を判定している。監視サーバ１０６の診断結果に異常が無ければステップ６０１に戻り、先に述べた手順でステップ６０１以降の処理を行う。ステップ６０９で、監視サーバ１０６の診断結果に異常があれば、ステップ６１０に進み、基準点１０２の位置測位及び携帯基地局１０３による位置補正情報配信を停止し終了する。
【００６６】
図７を用いて、監視サーバ側の基準点のメンテナンスの流れについて説明する。基地局より異常通知を受信するステップ７０１で、監視サーバ１０６は携帯基地局１０３より基準点１０２の位置測位異常通知を受信する。次に、基地局に対してログデータの送信を要求するステップ７０２で、監視サーバ１０６は携帯基地局１０３に対し、異常が発生した前後のログデータの送信を要求する。ステップ７０３では、携帯基地局１０３より送られてきたログデータを監視処理部137で解析する。ステップ７０４では、解析の結果に問題が有るか無いかを判定している。問題が無い場合は、ステップ７０５に進み、携帯基地局１０３に対し問題が無いことを通知し終了する。ステップ７０４で問題がある場合は、ステップ７０６に進み、問題点の特定と遠隔による問題解決が可能であるかどうかの判定をしている。遠隔からの問題解決が可能であれば、ステップ７０７に進み、遠隔操作によって問題を解決し、ステップ７０８でテストを行った後、携帯基地局１０３に対し位置補正情報配信の再開命令を送信する。ステップ７０７で遠隔操作による問題解決が行え無い場合は、ステップ７０９で、問題の携帯基地局103（基準点１０２）への保守作業員の派遣を依頼する。このとき、保守作業員が通信機能と位置測位機能を内蔵した携帯端末等を所持しているのであれば、付近にいる作業員に対し、現地への移動と修理を指示する。この様な端末を保守作業員が所持していない場合は、問題のあった携帯基地局１０３（基準点１０２）に最も近いサービスセンタの端末に対し、保守作業員の派遣を要請することになる。
【００６７】
次に図８を用いて、本位置補正情報配信システムの特徴の１つである、分散型補正情報配信サービスの仕組みについて説明を行う。
【００６８】
移動局８０１は近傍に存在する複数の携帯基地局８０２から位置補正情報を受信する。このとき、携帯基地局８０２ａが、基準点のトラブル若しくは携帯基地局のトラブルにより、位置補正情報を配信することが不可能になったとする。この場合、移動局８０１は、携帯基地局８０２ａの代わりに、近傍基地局の一つである携帯基地局８０２ｂより位置補正情報を得ることで、必要数の位置補正情報を確保する。
【００６９】
次に、図９を用いて、災害等の緊急事体が発生した場合の高精度位置情報と携帯電話網を利用した避難誘導の流れについて説明する。
【００７０】
ステップ９０１で、携帯基地局１０３は中央局より国，自治体，警察，消防等から該当エリアで非常事態が発生した事を受信する。次いでステップ９０２で、携帯基地局１０３は中央局より携帯基地局１０３のカバーエリア１２９内に存在する移動局の正確な位置の確認指令を受信する。次のステップ９０３では、携帯基地局１０３はカバーエリア１２９内に存在する全ての移動局に対し現在位置情報の送信命令を送信する。そして続くステップ９０４では、携帯基地局１０３のカバーエリア内に存在する移動局は、携帯基地局１０３からの現在位置情報送信命令を受信する。次のステップ９０５では携帯基地局１０３からの現在位置送信命令を受信した移動局は強制的に現在位置情報を携帯基地局１０３に対し送信する。そしてステップ９０６で、携帯基地局１０３は、カバーエリア内に存在する移動局からの現在位置情報を受信する。続くステップ９０７では、ステップ906で受信した各々の移動局の現在位置に応じて個別の避難情報を生成し、移動局に対しその避難情報を送信することになる。このとき、避難情報の生成は必ずしも移動体個別の情報である必要は無い。そしてステップ９０８で、携帯基地局103のカバーエリア内に存在する移動局は、携帯基地局１０３からの避難情報を強制的に受信し、移動局の表示部に強制表示する。移動局の現在位置は常に変化するため、以上の流れを繰り返し行うことで、リアルタイムに現在位置に応じた避難情報を提供する。
【００７１】
図１０を用いて、移動体が存在するエリアで、避難を必要とする非常事態が発生した場合に携帯基地局から送られて来る情報の表示画面を説明する。地図を表示する事が可能な表示装置を搭載している移動体であれば、非常事態が発生してからの移動軌跡が線１００１で、サンプリング地点が点１００２で、現在の位置と進行方向がキャラクタ１００３等によって表示される。また、現在位置に応じた避難方向が、大きく矢印などのキャラクタ１００４とテキスト情報１００５で表示される。また、避難を容易にするため、地図上にランドマーク情報と方位が表示される。地図を表示できない表示装置を搭載している移動体のとき、テキスト情報やビットで構成された矢印等のキャラクタ画像を表示装置に表示し、避難情報を提供する。勿論、進行方向を常に上に表示するようにしても良い。
【００７２】
最後に、ＧＰＳ衛星群など測位衛星を用いた位置補正の手法について述べる。図１１の例は携帯端末１０４（＝ＧＰＳ，ＶＲＳ搭載）の周囲に位置する、複数の電子基準点付設携帯基地局１１００（＝ＶＲＳ生成）から位置補正情報を提供する分散補正の例を示している。図１２の例が図１１と異なるのは、携帯端末１０４がＧＰＳを搭載しＶＲＳは搭載していない点であり、この場合は移動局（例えば携帯端末）１０４から自己の位置を最寄の一つの基地局１１００へ送信し、そこから補正位置を受信する分散補正の例である。図１３は移動局１０４はＧＰＳ衛星からの情報に加え、電子基準点１１００からの位置補正情報を得る概念を示している。
【００７３】
図１３を説明する。位置測位衛星１０１による位置の測位には、位置測位衛星１０１から発信される電波を用いることにより、衛星１０１と移動局１１０３との距離を算出し、位置を特定する訳であるだが、前述した通り、電離層や対流圏，マルチパスなどの影響により時間的な誤差を生じさせる為、衛星１０１と移動局１１０３との距離に誤差が生まれ、その為に位置の測位（特定）にも誤差が生じる。相対測位方式は、この誤差を少なくするために、移動局１１０３とは別に、既に正確な位置が分かっている点に基準点１１０２と呼ばれる受信機を設置し、そこで測位した結果と既知座標とを比較することにより誤差量を算出し、これを補正情報として移動局１１０３に提供する。移動局１１０３側では位置を測位する際、この補正量を考慮することにより、誤差要因を相殺し、より正確な位置が測位可能となる。このとき、誤差要因は時々刻々と変化する為、補正情報も位置を測位している間は常に受信し続ける必要がある。補正情報の提供手段として一般的なのは、ＤＭＣＡ無線やＦＭ放送波，中波ビーコンを使う方法である。
【００７４】
以上説明したように、既に全国に整備されている携帯基地局を基準点として利用することで、基準点の設置条件を満たす場所を調査する必要が無く、一から位置補正情報配信インフラを整備するよりも安価にインフラ整備が行える。また、携帯基地局が各移動端末が存在するセルを特定するのに利用している通信帯域、若しくは携帯電話の通信帯域の一部を位置補正情報の提供用に固定的に割り当て、セルエリア内の移動局に対し放送型でデータを送信することにより、データ伝送の無駄と通信費用を削減する事が可能となる。
【００７５】
また位置補正情報を各携帯基地局から独立して提供することにより、位置補正情報配信システム全体の無駄なデータ伝送を減らすことができ、不可の分散，データ遅延の短縮，通信費用の低減が可能である。また、１つの基準点（基地局）が故障などのトラブルで停止したとしても、利用者は変わらずに高精度測位を継続する事が可能である。
【００７６】
更に各携帯基地局に所定期間の基準点情報の記録機能と、基準点の測位結果の解析機能を搭載することにより、基準点に問題が生じた場合も、問題の特定と問題解決を素早く行うことが可能となる。
【００７７】
また位置補正情報によって実際に位置を測位した回数や時間等の基準に従い所定期間分記録し、携帯基地局からの定期的なポーリングにより課金サーバに情報が蓄積され、携帯電話の使用料と合わせて請求することで、利用者は使用した分に対して課金され、費用の清算を携帯電話とまとめて行えるため、清算の回数を２回から１回に減らすことが可能となる。
【００７８】
携帯電話の基地局を基準点として利用し、かつ位置補正情報配信装置として利用することで、若し災害等が発生した場合に、携帯基地局の通信エリア内に居る人物等の位置を正確に特定することができ、適切な避難誘導を行うことが可能となる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、携帯電話などの無線基地局に電子基準点としての機能と位置補正情報の配信機能とを持たせることにより、広域にかつ安価に位置補正情報の配信を可能とし、しかもリアルタイムに高精度位置測位を実現することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る、位置補正情報配信システムの全体説明図である。
【図２】図１の実施例に使われる位置補正データ構造のイメージ図である。
【図３】図１の実施例による移動局位置測位フロー図である。
【図４】図１の実施例による移動局課金フロー図である。
【図５】図１の実施例による課金サーバ課金フロー図である。
【図６】図１の実施例による基地局（基準点）メンテナンスフロー図である。
【図７】図１の実施例による監視サーバメンテナンスフロー図である。
【図８】図１の実施例による分散型位置補正情報配信システムの説明図である。
【図９】図１の実施例による緊急避難誘導フロー図である。
【図１０】図１の実施例による緊急避難誘導表示イメージ図である。
【図１１】ＧＰＳ衛星群など測位衛星を用いた位置補正の手法例の概念説明図である。
【図１２】ＧＰＳ衛星群など測位衛星を用いた位置補正の手法例の概念説明図である。
【図１３】ＧＰＳ衛星群など測位衛星を用いた位置補正の手法例の概念説明図である。
【符号の説明】
１０１…ＧＰＳ衛星、１０２…電子基準点、１０３…基地局、１０４…移動局、１０５…課金サーバ、１０６…監視サーバ、１０７…移動体通信網、１０８，１２８…ＧＰＳ受信アンテナ、１０９，１２７…ＧＰＳ受信部、１１０，１１４，１２０，１３１，１３５…制御部、１１１…ＧＰＳデータ処理部、１１２，１１８…通信アンテナ、１１３，１１９…無線部、１１５，１２６…データ処理部、１１６，１２３，１３０，１３４…記憶部、１１７，１３２，１３６…Ｉ／Ｆ、１２１…位置補正処理部、１２２…音声処理部、１２４…操作部、１２５…表示部、１２９…カバーエリア、１３３…課金処理部、１３７…監視処理部。[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a positioning system using positioning satellites such as GPS (Global Positioning System), GLONASS, and Galileo, and more particularly to a high-accuracy positioning system using position correction information distribution and a method of using the positioning system.
[0002]
[Prior art]
In general, a satellite positioning system is a navigation system that specifies (positions) the position of an aircraft, a ship, an automobile, and the like. Positioning is realized by receiving radio waves from positioning satellites floating in outer space. Positioning methods can be roughly divided into two types: (1) independent positioning method and (2) relative positioning method.
[0003]
In the single positioning method (1), radio waves are received from at least four positioning satellites simultaneously using a single satellite radio wave receiver, and the absolute position (latitude, longitude, high) is determined from the distance between each satellite and the receiver. Decide). As a specific positioning method, first, the distance from the receiving device to each positioning satellite is obtained by multiplying the arrival time of radio waves from each satellite by high speed. However, since the positioning satellite uses an atomic clock with very little error, the radio wave emission time is accurate, but the receiving device side uses the time signal sent from the positioning satellite to adjust the time, but the positioning satellite It does not have the accuracy of time.
[0004]
In addition, an error occurs because the radio wave is affected by the ionosphere, troposphere, multipath, etc. before reaching the receiving device. Because of these error factors, the exact distance from the receiving device to each positioning satellite is unknown. Therefore, the distance from the receiving device to each positioning satellite is generally called a pseudorange. Since there are four unknown variables including the absolute position (latitude, longitude, height) plus time, the position is determined by the observation amount of at least four positioning satellites.
[0005]
The accuracy of the single positioning has an error of several tens of meters until SA (Selectable Averabirity) is canceled in May 2000, and there is an error of several m to 5 m even at the time when SA is canceled.
[0006]
On the other hand, the relative positioning method of (2) is a method using a plurality of satellite radio wave receivers. In principle, single positioning at the same time is performed at a plurality of points, and the position information obtained at each point is subtracted. This is a method for obtaining a relative one. In this method, satellite orbit errors, which are considered as common error factors, and radio wave delay errors due to the ionosphere, troposphere, and the like are canceled out, so that it is possible to perform positioning more accurately than single positioning. The relative positioning method is: a. Differential positioning method (DGPS), b. There are two types of interference positioning methods.
[0007]
The basic principle of differential positioning of a is to calculate the difference between the absolute position measured by a receiving device in which a satellite radio wave receiving device is installed at a reference point called a reference point and the known absolute position, and use this as a correction amount to calculate the broadcast wave or Positioning accuracy is improved by providing position correction information using a communication network. In Japan, there are generally a method of providing correction information by MCA (Multi Channel Access) radio and a method of providing position correction information by FM broadcast waves, and there is also a correction information distribution method using satellite communication.
[0008]
The positioning accuracy by DGPS has an error of about 50 cm to several meters. Details of the differential positioning method are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-342054.
[0009]
The interferometric positioning method of b is transmitted from the positioning satellite instead of determining the position by determining the distance by the time difference from the positioning satellite to the receiving device as in the single positioning method and the differential positioning method described so far. The distance between the positioning satellite and the receiving device is calculated using the phase (number of waves) of the radio wave. Other basic principles are similar to the differential positioning method, a satellite radio wave receiver is installed at a reference point called a reference point, and position correction information is generated from the absolute position measured by the receiver and known absolute coordinates, Position correction information is provided using broadcast waves and communication networks.
[0010]
The satellite radio wave receiving apparatus that has received the position correction information improves the positioning accuracy by using the reception information from the positioning satellite and the position correction information. RTK (Real Time Kinematic) positioning that can realize interference positioning in real time while moving with the static interference positioning method that achieves the most accurate positioning by averaging errors by long-time positioning. There is a method. The accuracy of each method is an error of several millimeters in the static interference positioning method and an error of several centimeters in the RTK positioning method. Details of the interference positioning method are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-304843.
[0011]
The relative positioning method described above increases the positioning accuracy by generating position correction information from positioning data obtained by a plurality of receiving devices (in addition to known absolute positions depending on the method) and canceling out common error factors. However, each method has several problems. In the case of differential positioning, since the positioning method itself is the same as that of independent positioning, it is easy to implement with less complicated processing. However, since positioning accuracy is about 50cm to several meters, precise surveying and precise navigation (for example, for pedestrians)
It is not suitable for applications that require (ITS).
[0012]
On the other hand, the static interference positioning method can achieve high-accuracy positioning with an error of several millimeters, but positioning requires several hours to several tens of hours and cannot move during that time. Is not suitable. However, the RTK positioning method, which is the same interference positioning method as the static interference positioning method, is capable of positioning with an error of several centimeters in real time, and is expected to be applied to high-precision positioning applications for mobile objects. However, the RTK method also has a problem, and in order to realize highly accurate positioning, the reference point exists in the vicinity of the positioning position, and its known absolute position needs to be determined extremely accurately. In order to achieve high-accuracy positioning, a reference point is required within a range of several kilometers, but in reality, there is not one reference point with a known absolute position with high accuracy at one location in several kilometers. .
[0013]
Therefore, in order to realize high-precision positioning in a wide area in real time, a position correction method called a virtual reference point method has been put into practical use in recent years. There are several virtual reference point methods, but the basic principle is that virtual reference points (virtual reference points) are contained within an area surrounded by a plurality of reference points (at least four or more in order to ensure redundancy). The observation amount at the virtual reference point is calculated by complementary calculation from the observation amount at the actually observed reference point.
[0014]
According to this method, the number of reference points actually required is one in several tens to 100 km, and it is possible to create the same environment as a state in which there is a reference point in the immediate vicinity of the positioning point. By using the virtual reference point method, it is possible to achieve highly accurate positioning over a wide area. Incidentally, the virtual reference point method is not necessarily applied to only the interference positioning method, but can be applied to the differential positioning method. Details of the virtual reference point method are shown, for example, in “Research Presentation on RTK-GPS Positioning—Virtual Reference Point Method etc.—Data Collection” (Japan Surveying Association).
[0015]
Next, a cellular digital mobile communication network used for mobile phones, PHS (Personal Handy Phone), etc. will be described. A digital mobile communication network in a cellular system is composed of many radio base stations. The role of the radio base station is to transmit radio waves to the mobile station and receive radio waves from the mobile station. A radio wave area where one base station can communicate with a mobile station is called a cell, and the service area is covered by a number of cells. The current cell radius is 1.5 km to several km for mobile phones, and 100 m to several 100 m for PHS. The mobile communication network allows mobile stations to perform information communication with each other or with another communication service via a radio base station.
[0016]
In addition, there are several methods for identifying the location of a mobile station using the radio characteristics of a cell and a radio base station, both for PHS and mobile phones, but the accuracy is extremely low, and it is about several tens to several hundreds of meters at best. It is.
[0017]
In current cellular phone systems, there is a communication system in which GPS is installed in base stations in order to accurately perform time synchronization between base stations and between mobile stations. At present, this GPS is mounted only for the purpose of time synchronization, and is not directly related to position positioning.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the virtual reference point method enables real-time positioning in a wide area with high accuracy. However, a large amount of capital investment is required to develop a new infrastructure for distributing position correction information, which is a burden on the operator. As a result, in order to recover the capital investment, the business operator sets the position correction information distribution service fee collected from the user high. However, if a large amount of cost is incurred for the user, an increase as a user cannot be expected, and the realization of the business becomes difficult.
[0019]
Two methods of (1) broadcast type and (2) bidirectional type are considered to provide position correction information by the current virtual reference point method.
[0020]
In the broadcast type (1), position correction information can be provided over a wide area, but there is no means for communication with a mobile station, so it is difficult to collect information charges. As represented by BS broadcasting etc., means to collect monthly broadcasting fees can be considered, but the user needs not the position correction information but the accurate position information obtained as a result of the correction. In a situation where it is not always known whether the position correction information can be obtained reliably (for example, when the position is located outside the broadcast area), it is difficult to recover the cost from the user at a fixed amount. In addition, since the frequency of using the position correction information varies from person to person, the flat-rate billing method is not always desirable for the user. In the case of the broadcast type, since the area for which the position correction information to be provided is the broadcast area of one broadcasting company, it is necessary to collect reference point information in the area, analyze it, and provide it together. In addition to delays in the collection, analysis, and distribution of data, wasteful data transmission occurs throughout the system.
[0021]
On the other hand, in the case of the bidirectional type (2), since communication with the site providing the position correction information occurs many times in order to obtain the position correction information, there is a problem that the communication cost burden on the user increases. I have it. Similarly to the broadcast type (1), in the current bidirectional type position correction information distribution, since the reference point information of a wide area is collected and analyzed in one place, the data transmission is also wasted. became.
[0022]
As a problem that can be said for both methods (1) and (2), in the current method, since the reference point information is collected once in one place, the position correction information is generated and distributed. If a problem occurs in a server that collects, analyzes, and distributes point information, the service is stopped throughout the service area. If the virtual reference point method becomes common, it is conceivable that high-precision positioning is performed continuously in real time. For example, it is conceivable that automatic driving of an automobile is realized by satellite positioning and high-precision positioning by a virtual reference point method. In such a situation, if the distribution of the position correction information is stopped or the reliability of the position correction information is lowered, it may affect many lives.
[0023]
There are also some problems with the location of the reference point. In order to function as a reference point, it is necessary to create an environment that can be easily captured by the positioning satellites. When installing equipment, it is essential to secure a power source, maintain a communication network, and maintain a waste heat (air conditioning) environment. .
[0024]
According to the description of Japanese Patent Laid-Open No. 9-72951, differential positioning can be performed without accessing the center by using the base station of the mobile communication system and the control channel of the system for distributing the position correction information in the above-described differential positioning method. There is a way to achieve it. However, because this method uses a differential positioning method, positioning accuracy is low, and multiple base stations share and provide position correction information generated by reference points installed at intervals of about 100 km. The accuracy of the correction information itself is low.
[0025]
Accordingly, the object of the present invention is to provide a wireless base station such as a mobile phone with a function as an electronic reference point and a function for distributing position correction information, thereby enabling position correction information to be distributed over a wide area at low cost. The object is to provide a system and method for realizing high-precision positioning in real time, and terminals.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In the position correction information distribution system of the present invention, a radio base station that receives information from an artificial satellite is provided with an electronic reference point (the base station and the reference point are not limited to one unit, the same applies hereinafter). Any of the following features. That is, (1) the electronic reference point includes a position correction information generation device that generates position correction information from the received information, and a distribution device that distributes the position correction information to mobile stations in the communication network. ) An electronic reference point has a function of combining the received information and information of known latitude / longitude coordinates where the reference point is installed, and further distributes the reference point information to mobile stations in a communication network Or (3) a position correction information generating device that generates position correction information from the received information and position measurement information of the mobile station received from a mobile station in a communication network by the electronic reference point, and the mobile station And a distribution device that distributes the position correction information toward. Alternatively, in the position correction information distribution system of the present invention, (4) a wireless base station that receives information from an artificial satellite stores a positioning result of an electronic reference point for a predetermined period, and a positioning status from the positioning result Analyzing means for analyzing the error, a reporting device for reporting an abnormality to the monitoring server when an abnormality occurs in the analysis result, and a transmission means for transmitting the positioning results before and after the occurrence of the abnormality to the monitoring server. (5) a wireless base station that receives information from an artificial satellite is provided with an electronic reference point, and a monitoring server connected to the communication network is the wireless base station An analysis means for analyzing a positioning result before and after the occurrence of an abnormality of the reference point from a reference point abnormality notification sent from the network, and a function for remotely diagnosing the reference point, and solving the problem according to the diagnosis result Have function and / or Is equipped with a transmission means for notifying a maintenance worker or maintenance operator's terminal of a diagnosis result or a request for dispatch to the site, and further distributing information to mobile stations in the communication network. (6) Artificial The information received from the satellite is received by the wireless base station and distributed to the mobile stations in the communication network. The electronic reference point or the wireless base station may interfere with the distribution of the position correction information due to some failure. When other wireless base stations come and provide position correction information, (7) Receive information from artificial satellites at the wireless base station and distribute the information to mobile stations in the communication network The radio base station continuously provides position correction information using a part of the radio frequency band within the communication area of the own station, or (8) the radio base station The position of the mobile station in the area of your station In the event of an emergency situation that would be dangerous to the owner of the mobile station existing in the area of the radio base station, all mobile stations in the radio base station area It has a function to instruct to send location information, creates blame information based on the current location information of the mobile station sent from the mobile station, and forcibly displays the evacuation direction on the display device of the mobile station It is characterized by that.
[0027]
Further, in the corrected position information distribution system of the present invention, a radio base station that receives information from an artificial satellite is provided with an electronic reference point, and the electronic reference point is received from the received information and a mobile station in a communication network. A correction position information generation device that generates correction position information from position measurement information of a mobile station, and a distribution device that distributes the correction position information toward the mobile station are provided. In the present application, the position correction information is information for correcting the position, and the correction position means a corrected position.
[0028]
Further, the position correction information distribution method and the corrected position information distribution method of the present invention mean the method itself for implementing each of the present invention systems, but in addition to this, information from an artificial satellite is received by a radio base station for communication. A method for distributing information to a mobile station in a network, wherein the charge management server connected to the communication network polls the mobile station at regular intervals, and the position correction sent from the mobile station It is also within the scope of the present invention to charge each mobile station according to the frequency of use of information.
[0029]
Further, the mobile station terminal device used in the present invention is, for example, a mobile phone, and is used in each of the above-described systems and methods of the present invention, and the mobile station includes a recording unit for recording a condemned movement history and condemns it. It is desirable to have a function for displaying a movement history and a function for indicating the current traveling direction. Further, another mobile station terminal of the present invention is a mobile station terminal device that receives distribution of information from a radio base station that has received information from an artificial satellite, and includes position positioning means, position correction information receiving means, Corrected position information generating means for generating corrected position information from the measured position information and position correction information, a storage unit for storing the frequency of using the position correction information for a predetermined period, and position correction for polling from the billing management server Or a mobile station terminal device that receives distribution of information from a radio base station that has received information from an artificial satellite, comprising: a transmission means for transmitting a frequency of using information; Correction position information from the position information and the position correction information, a position correction information generation means for generating position correction information from the measured position information and reference point information, A correction position information generating means for generating; a storage section for storing a frequency of using the position correction information for a predetermined period; and a transmission means for transmitting the frequency of using the position correction information for polling from the accounting management server. It is characterized by that.
[0030]
Other features of each invention are as described in the claims.
[0031]
It is possible to solve the above-mentioned problems by using already established wireless base stations, especially mobile base stations nationwide, as a reference point. In many cases, mobile base stations are basically installed in places with a good communication environment, and due to the nature of their functions, a power source, a communication network, and a waste heat environment are in place. Also, depending on the mobile communication method, the base station may be equipped with a GPS, and can be used as a reference point without adding a GPS function to the base station later. In addition, by using a mobile base station, infrastructure development can be performed at a lower cost than infrastructure development from scratch.
[0032]
In addition, if position correction information is provided independently from each mobile base station, it is possible to reduce useless data transmission of the entire position correction information distribution system, thereby solving the problem of non-distribution, data delay, and communication cost. Connected. And each mobile base station provides position correction information in a self-sustaining manner, and even if one base station stops due to a trouble such as a failure, the entire position correction information distribution system will be affected. There is no, and high-precision positioning is possible without changing the user. Furthermore, each base station is equipped with a reference point information recording function for a predetermined period and a reference point positioning result analysis function, so that even if a problem occurs in the reference point, the problem can be quickly identified and solved. It is possible.
[0033]
The method for providing position correction information is a method in which a mobile base station uses a communication band used to specify a cell in which each mobile terminal exists, or a part of a mobile phone communication band for providing position correction information. It is possible to reduce the waste of data transmission and the communication cost by transmitting data to the mobile stations in the cell area in a broadcast type. Billing for the user is recorded for a predetermined period according to criteria such as the number of times the position is actually measured by the position correction information, time, etc., and the information is accumulated in the billing server by periodic polling from the mobile base station. It is billed together with the usage fee. For the user, not only is charged for the amount used, but the cost can be settled together with the mobile phone, so the number of settlements can be reduced from two to one.
[0034]
If a mobile base station is used as a reference point, the mobile base station is often installed in a place where the communication environment is basically good, and the power, communication network, and waste heat environment are in place due to the nature of its functions. Yes. Also, depending on the communication method, the mobile base station may be equipped with GPS, and the infrastructure can be maintained at a lower cost than when the infrastructure is maintained from scratch using the base station.
[0035]
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a stable high-accuracy positioning system with a lower cost investment than before, and it is possible to charge a user according to use.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIGS. 1 to 10 illustrate a first embodiment.
[0037]
A position correction information distribution method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Although this embodiment uses a mobile phone network and a GPS artificial satellite as an example, it is also possible to apply a PHS or other wireless communication network instead of the mobile phone network, and the satellites used for positioning are other than GPS satellites. It can be a positioning satellite.
[0038]
The position correction information distribution system of this embodiment includes a GPS satellite 101, an electronic reference point 102 having a known absolute position, a mobile phone base station 103, a mobile station 104, a charging server 105, a monitoring server 106, and a mobile communication network 107. The position correction information is provided to the user who owns the mobile station.
[0039]
The GPS satellite 101 periodically transmits a signal from the satellite orbit to the ground. The reference point 102 installed on the ground includes a GPS receiving antenna 108, a GPS receiving unit 109 connected to the antenna 108, a control unit 110 connected to the receiving unit 109, and a GPS data process connected to the control unit 110. The GPS receiving antenna 108 receives a GPS signal, the GPS receiving unit 109 demodulates the signal, and the GPS data processing unit 111 performs a positioning operation through the control unit 110.
[0040]
The mobile base station 103 includes a communication antenna 112, a radio unit 113 connected to the antenna 112, a control unit 114 connected to the radio unit 113, a data processing unit 115 and a storage unit 116 connected to the control unit 114, The GPS positioning data sent from the reference point 102 is received by the control unit 114, and is combined with the known absolute position of the reference point recorded in the storage unit 116 by the data processing unit 115. After position correction data is generated and modulated by the wireless unit 113, position correction information is transmitted from the communication antenna 112. Here, the reference point 102 and the mobile base station 103 are integrated, but the mobile base station side knows the exact absolute position of the reference point, and the distance between the reference point 102 and the mobile base station is appropriate. If it is a short distance, it does not need to be integrated. There are a plurality of reference points 102 and base stations 103 having such a configuration.
[0041]
A mobile station (more precisely, a mobile station terminal device; the same applies hereinafter) 104 is connected to a communication antenna 118, a radio unit 119 connected to the antenna 118, a control unit 120 connected to the radio unit 119, and the control unit 120. The position correction processing unit 121, the sound processing unit 122, the storage unit 123, the operation unit 124, the display unit 125, the data processing unit 126, the GPS receiving unit 127, and the GPS receiving antenna 127 to which the GPS receiving unit 127 is connected. The position correction information distributed from a plurality of mobile base stations 103 in the vicinity of the mobile station 104 or a single mobile base station 103 is received by the communication antenna 118, and the radio unit 119 demodulates the signal, The data is stored in the storage unit 123 through the control unit 120.
[0042]
On the other hand, the GPS signal from the GPS satellite 101 is received by the GPS receiving antenna 128, the signal is demodulated by the GPS receiving unit 127, and the position is measured by the data processing unit 126 through the control unit 120.
[0043]
The positioning data calculated by the data processing unit 126, the GPS signal, and the position correction information stored in the storage unit 123 are processed by the position correction processing unit 121 to generate corrected position information. The corrected position information is displayed on the display unit 125 in the form of a character indicating a coordinate value or a position on a map. Here, the case where the position positioning function is installed in the mobile station is taken as an example, but the apparatus has an independent position positioning function, and may be connected to the mobile station by a wire such as a short-range wireless or a serial connector.
[0044]
When the mobile station 104 performs position positioning using the position correction information, the mobile station 104 uses the number of position correction information used for positioning, the number of times of positioning, positioning time, positioning accuracy, the positioning location, radio wave reception status, etc. as a usage scale, The counter information recorded in the storage unit 123 is changed. Here, the number of position correction information represents the number of correction information received by the mobile station 104 from the nearby mobile base station 103 and actually used for position correction. The number of positionings indicates how many times positioning has been performed using the position correction information. The positioning accuracy represents the accuracy of the position actually measured, and the positioning accuracy uses indices such as the supplement number of GPS satellites 101, the DoP (Dilution of Precision) value, the reception sensitivity of GPS signals, and the standard deviation of position coordinates. It can be expressed by things. When the accuracy is digitized, it can be digitized by combining any or some of these indices and used as one of the utilization scales of the position correction information. The measured location represents a location where the mobile station 104 has measured the position, and the count number of the counter can be changed depending on the reception area (here, the cover area 129 of one mobile base station). For example, a method is conceivable in which the count number of the counter is decreased in an area where position positioning is frequently used and the count number is increased in a low place.
[0045]
The reception status of radio waves has a high relationship with the count at the previous location, but it is conceivable to reduce the count number in places where the radio wave reception environment is not good and increase the count number in good locations. As the count number of the counter, any one of these is used, or some are combined to determine the count number or the unit for counting.
[0046]
The position correction information billing server 105 includes a control unit 131, a storage unit 130 connected to the control unit 131, an I / F 132, and a billing processing unit 133, and stores customer information stored in the storage unit 130. Originally, counter information stored in the storage unit 123 is transmitted from the mobile base station 103 to the mobile station 104 from the control unit 131 and the I / F 132 to the charging server using the mobile communication network 107. , Polling.
[0047]
The billing server 105 processes the counter information sent from the mobile station 104 by the billing processing unit 133, accumulates the processing results in the storage unit 130, and charges the user. In the present embodiment using the mobile communication network, this charge may be collected from the user together with the usage fee of the mobile phone.
[0048]
The monitoring server 106 includes a control unit 135, a storage unit 134 connected to the control unit 135, an I / F 136, and a monitoring processing unit 137. The monitoring server 106 includes a mobile communication network 107, an I / F 136, A position measurement abnormality notification of the reference point 102 is received from the mobile base station 103 through the control unit 135. The monitoring server 106 analyzes the cause of the abnormality by the monitoring processing unit 137 and performs recovery processing, and records the analysis result and the recovery processing result in the storage unit 134.
[0049]
Next, the concept of the data structure of the position correction information provided by the mobile base station will be described with reference to FIG. The position correction information 201 includes a header section 202 and a data body 203. The header section 202 includes a data identification code 204, a base station identification code 205, a message type 206, a status 207, and a parity 208. The data identification code 204 indicates that this data is position correction information. The base station identification code 205 indicates from which base station this data is transmitted. Message type 206 indicates what kind of data to send. Since there may be a situation where the position correction information cannot be transmitted from the base station, such as a satellite failure, a reference point failure, or a base station failure, the status 207 indicates the distribution status of the position correction information. The parity 208 is used for signal error correction. The data body 203 includes data such as satellite positioning time, reference point number, ephemeris data, almanac data, carrier wave phase, pseudorange, and positioning coordinates as reference point positioning data, as well as a known absolute position of the reference point. Reference point difference data between the data, positioning data of the reference point, and known absolute position data is stored. These data are encrypted as necessary. This data is preferably distributed based on a standard standardized as RTCM (Radio Technical Commission for Maritime) SC-104.
[0050]
With reference to FIG. 3, the flow of position measurement at the mobile station 104 will be described. In step 301 of receiving the peripheral base station information of the terminal, the mobile station 104 obtains location information of mobile base stations in the vicinity. Next, in step 302 for calculating an approximate distance to the base station closest to itself, the mobile station 104 performs position measurement without position correction, and based on the position information of the nearby mobile base station obtained in step 301. Calculate the approximate distance from the mobile station 104 to the mobile base station that is expected to be the closest. In step 303, it is determined whether or not the mobile station 104 adopts the virtual reference point method. If the mobile station 104 does not adopt the virtual reference point method in step 303, the process proceeds to step 304, where position correction information is obtained from the nearest base station calculated in step 302, and relative positioning is performed in step 305. To complete positioning. As a positioning method at this time, a differential method using an independent reference point or an RTK method can be considered.
[0051]
If the mobile station 104 adopts the virtual reference point method in step 303, the process proceeds to step 306. In step 306, it is determined whether or not the distance to the nearest mobile base station calculated in step 302 is a distance that allows highly accurate position measurement when a relative positioning method using a single reference point is used (that is, (Determining whether the nearest neighbor base station distance is greater than the threshold). If a nearby mobile base station exists at a distance where high-accuracy position positioning is possible, the process proceeds to step 304, and position positioning is performed in the procedure described above. As a result of the determination in step 306, when the relative positioning method using a single reference point is used as the distance to the nearest mobile base station, the process proceeds to step 307 if the distance is not within a range where highly accurate position positioning is possible. Each position correction information is obtained from the mobile base station group. In step 308, it is determined whether or not the number of position correction information obtained in step 307 satisfies the number and conditions necessary for generating the virtual reference point. If it is determined in step 308 that the number of position correction information does not satisfy the number or condition necessary for generating the virtual reference point, the process proceeds to step 304 and the position correction information obtained from the mobile base station closest to the mobile station 104 The position positioning is performed in the procedure after step 304 described above. If it is determined in step 308 that the number of pieces of position correction information satisfies the number and conditions necessary for generating the virtual reference point, the process proceeds to step 309 and the virtual reference point is determined using the obtained plurality of reference point information. Generate and perform positioning based on the information. As the positioning method at this time, any positioning method may be used as long as it is a method corresponding to the position correction data format obtained by the virtual reference point method.
[0052]
In step 308 described above, the conditions necessary for generating the virtual reference point are described. For example, the obtained distance between the mobile base stations is a suitable distance for generating the virtual reference point. Or the like. Usually, since a mobile station communicates with a mobile base station within a range of several kilometers to several tens of kilometers, there is no need to worry about the distance between the mobile base stations.
[0053]
In this flow, the flow is explained on the assumption that the reference point and the mobile base station are integrated, but as mentioned earlier, the mobile base station side knows the exact absolute position of the reference point. If the distance between the reference point and the mobile base station is not so far, the two do not necessarily have to be integrated. In that case, when determining the distance between the mobile station and the mobile base station, the determination may be made not by the distance from the mobile station to the mobile base station but by the distance from the mobile station to the reference point adopted by the mobile base station. .
[0054]
With reference to FIG. 4, the flow of charging by using position correction information on the mobile station side will be described. First, in step 401 for obtaining reference point data or position correction data from a base station, the mobile station 104 receives position correction information from a nearby mobile base station. In subsequent step 402, the mobile station 104 performs position positioning based on the position correction information. In the next step 403, it is determined whether or not the position has been actually measured based on the obtained position correction information. If it is determined in step 403 based on the obtained position correction information that the position positioning has actually been performed, the process proceeds to step 404 where the count of the charging counter information is increased, and the number of position correction information used for positioning, the number of positioning times, the positioning time, The billing counter information stored in the storage unit 123 of the mobile station 104 is counted up by the data processing unit 126 using the positioning accuracy, the location where it is measured, the reception status of radio waves, etc., and then the billing counter information is obtained again. Store in the storage unit 123.
[0055]
Here, the number of position correction information represents the number of position correction methods that the mobile station 104 has obtained from nearby mobile base stations and is actually used. The number of positionings indicates how many times positioning has been performed using the position correction information. The positioning accuracy represents the accuracy of the position actually measured, and the positioning accuracy can be expressed by using the supplementary number of satellites, indices such as the DoP value, reception sensitivity, and deviation. When the accuracy is digitized, it can be expressed numerically by combining any or some of these indicators.
[0056]
The measured location represents a location where the mobile station 104 has determined the position, and the count number of the charging counter information can be changed depending on the area. For example, a method is conceivable in which the count number of the billing counter information is decreased in an area where location positioning is frequently used and the count number is increased in a low place.
[0057]
The reception status of radio waves is highly related to the change in the number of counts according to the previous location, but it is possible to reduce the count number in places where the radio wave reception environment is not good and increase the count number in good places. It is done.
[0058]
The count number of the accounting counter information is determined by using any one of these or combining some of them.
[0059]
If it is determined in step 403 that the position positioning has failed due to the influence of the position correction data or the failure of the mobile station 104, the failure of the positioning function incorporated in the mobile station, etc., the process proceeds to step 405 and the accounting counter information is counted as it is. Do not up. In step 406, it is determined whether or not the positioning is to be continued. If the positioning is to be continued, the processing from step 401 described above is performed. If not continued, the positioning is terminated.
[0060]
The charging counter information stored in the storage unit 123 of the mobile station 104 is stored until there is an information upload instruction from the charging server. The memory area in which the billing count number is stored is preferably a tamper-resistant area so that the user cannot access it and cannot perform tampering from the outside.
[0061]
With reference to FIG. 5, the flow of charging by using the position correction information on the charging server side will be described. In step 501 in which each correction information contract terminal is polled, the billing server 105 polls the mobile station to increase the billing counter information. In the next step 502, a response from the mobile station (= terminal) is determined. In step 503, a transmission instruction (= transmission request) for charging counter information is transmitted to the mobile station that has responded. Step 504 determines whether or not billing counter information from the mobile station has been received. If it has been received, the process proceeds to step 505, and a clear command for clearing the charging counter information stored in the storage unit is transmitted to the mobile station that has transmitted the charging counter information.
[0062]
If charging counter information from the mobile station is not received in step 504, the process proceeds to step 506. If there is no response from the mobile station in step 502, the process proceeds to step 506. In step 506, the mobile station is polled again after a predetermined time. If there is a response from the mobile station in the next determination step 507, the process proceeds to step 503, and the processing after step 503 is performed according to the procedure described above. If there is no response from the mobile station in step 507, the process proceeds to step 508, where it is determined whether or not the charge aggregation period has passed. If the period has not passed, the process returns to step 506, and the subsequent processing is performed according to the procedure flow described above. If the deadline has passed, in step 509, the user (user) is notified using means such as e-mail that accounting counter information will be aggregated for the next aggregation period (ie, payment for the next month, for example). And exit.
[0063]
The maintenance flow of the reference point on the mobile base station side will be described with reference to FIG. In step 601 of receiving a signal from a positioning satellite, the reference point 102 receives a GPS signal from a GPS satellite. In the subsequent step (= step for comparing the known coordinate value and the positioning result) 602, the data processing unit 115 compares the position coordinate determined by the reference point with the known position coordinate stored in the storage unit 116 of the mobile base station 103. To do. In a determination step 603 for determining whether or not the comparison result satisfies a predetermined reference, it is determined whether or not the comparison result between the position coordinate measured by the reference point 102 and the known position coordinate satisfies a predetermined reference value. Yes. The reference here is the difference (distance) between the measured position coordinate and the known position coordinate, and the difference (distance) between the average value of the difference (distance) between the position coordinate measured up to that point and the known position coordinate. ), The difference (distance) from the average of the position coordinates measured up to that point, the reception sensitivity of the signal from the GPS satellite, the GoP value, and the like are considered as references. In step 603, if the comparison result between the position coordinates measured by the reference point 102 and the known position coordinates satisfies a predetermined reference value, the process proceeds to step 604, and the distribution of the position correction information is continued.
[0064]
In step 603, if the comparison result between the position coordinates measured by the reference point 102 and the known position coordinates does not satisfy the predetermined reference value, the process proceeds to step 605, and the position correction information distribution is temporarily interrupted. At this time, the distribution of the position correction information is temporarily interrupted, but the position positioning itself is continuously performed for a predetermined time and recorded as log data in the storage unit 116 of the mobile base station 103.
[0065]
In addition, the log data before and after the occurrence of the abnormality are frozen until the problem is solved and cannot be deleted. In step 606, a location notification abnormality notification is transmitted to the monitoring server 106 using the mobile communication network 107 of the mobile base station 103. In step 607, log data before and after the occurrence of an abnormality is transmitted to the monitoring server 106 using the mobile communication network 107. In step 608, the diagnosis result (check result) in the monitoring server 106 is received. In step 609, the diagnosis result from the monitoring server 106 is determined. If there is no abnormality in the diagnosis result of the monitoring server 106, the process returns to Step 601, and the processes after Step 601 are performed according to the procedure described above. If there is an abnormality in the diagnosis result of the monitoring server 106 in step 609, the process proceeds to step 610, where the positioning of the reference point 102 and the position correction information distribution by the mobile base station 103 are stopped and terminated.
[0066]
The maintenance flow of the reference point on the monitoring server side will be described with reference to FIG. In step 701 of receiving an abnormality notification from the base station, the monitoring server 106 receives a position measurement abnormality notification of the reference point 102 from the mobile base station 103. Next, in step 702 for requesting the base station to transmit log data, the monitoring server 106 requests the mobile base station 103 to transmit log data before and after the occurrence of an abnormality. In step 703, log data sent from the mobile base station 103 is analyzed by the monitoring processor 137. In step 704, it is determined whether or not there is a problem in the analysis result. If there is no problem, the process proceeds to step 705 to notify the mobile base station 103 that there is no problem and the process ends. If there is a problem in step 704, the process proceeds to step 706, where it is determined whether the problem can be identified and the problem can be solved remotely. If the problem can be solved from a remote location, the process proceeds to step 707, where the problem is solved by remote operation. After the test is performed in step 708, a position correction information distribution restart command is transmitted to the mobile base station 103. If the problem cannot be solved by remote control in step 707, a maintenance worker is requested to be dispatched to the mobile base station 103 (reference point 102) in question in step 709. At this time, if the maintenance worker has a portable terminal or the like with a built-in communication function and a position positioning function, the worker in the vicinity is instructed to move to the site and repair. When a maintenance worker does not have such a terminal, the maintenance worker is requested to be dispatched to the terminal of the service center closest to the mobile base station 103 (reference point 102) having the problem. .
[0067]
Next, the mechanism of the distributed correction information distribution service, which is one of the features of this position correction information distribution system, will be described with reference to FIG.
[0068]
The mobile station 801 receives position correction information from a plurality of mobile base stations 802 existing in the vicinity. At this time, it is assumed that the mobile base station 802a is unable to distribute the position correction information due to a reference point trouble or a mobile base station trouble. In this case, the mobile station 801 obtains position correction information from the mobile base station 802b, which is one of the neighboring base stations, instead of the mobile base station 802a, thereby securing the necessary number of position correction information.
[0069]
Next, a flow of evacuation guidance using high-precision location information and a mobile phone network when an emergency such as a disaster occurs will be described with reference to FIG.
[0070]
In step 901, the mobile base station 103 receives from the central office that an emergency has occurred in the corresponding area from the country, local government, police, fire department or the like. Next, in step 902, the mobile base station 103 receives a confirmation command for the exact position of the mobile station existing in the cover area 129 of the mobile base station 103 from the central station. In the next step 903, the mobile base station 103 transmits a current position information transmission command to all mobile stations existing in the cover area 129. In step 904, the mobile station existing within the coverage area of the mobile base station 103 receives the current position information transmission command from the mobile base station 103. In the next step 905, the mobile station that has received the current position transmission command from the mobile base station 103 forcibly transmits the current position information to the mobile base station 103. In step 906, the mobile base station 103 receives the current position information from the mobile stations existing in the cover area. In subsequent step 907, individual evacuation information is generated according to the current position of each mobile station received in step 906, and the evacuation information is transmitted to the mobile station. At this time, the generation of the evacuation information does not necessarily need to be information for each moving object. In step 908, the mobile station existing in the coverage area of the mobile base station 103 forcibly receives the evacuation information from the mobile base station 103 and forcibly displays it on the display unit of the mobile station. Since the current position of the mobile station changes constantly, evacuation information corresponding to the current position is provided in real time by repeating the above flow.
[0071]
A display screen of information sent from the mobile base station when an emergency situation requiring evacuation occurs in an area where a moving object exists will be described with reference to FIG. If the moving body is equipped with a display device capable of displaying a map, the movement locus after the occurrence of an emergency is the line 1001, the sampling point is the point 1002, and the current position and traveling direction are Displayed by the character 1003 or the like. In addition, the evacuation direction corresponding to the current position is largely displayed by a character 1004 such as an arrow and text information 1005. In order to facilitate evacuation, landmark information and direction are displayed on the map. When the moving body is equipped with a display device that cannot display a map, character information such as text information or an arrow composed of bits is displayed on the display device to provide evacuation information. Of course, the traveling direction may always be displayed above.
[0072]
Finally, a position correction method using positioning satellites such as GPS satellites will be described. The example of FIG. 11 shows an example of dispersion correction that provides position correction information from a plurality of mobile base stations 1100 with electronic reference points (= VRS generation) located around the mobile terminal 104 (= GPS and VRS installed). Yes. The example of FIG. 12 is different from FIG. 11 in that the mobile terminal 104 is equipped with a GPS and not a VRS. In this case, the mobile station (for example, the mobile terminal) 104 locates its own location. It is an example of dispersion correction in which a correction position is transmitted from one base station 1100 and received from there. FIG. 13 shows a concept in which the mobile station 104 obtains position correction information from the electronic reference point 1100 in addition to information from GPS satellites.
[0073]
FIG. 13 will be described. For positioning of the position by the positioning satellite 101, the distance between the satellite 101 and the mobile station 1103 is calculated by using a radio wave transmitted from the positioning satellite 101, and the position is specified. Due to the influence of the ionosphere, troposphere, multipath, etc., a time error is generated, so that an error is generated in the distance between the satellite 101 and the mobile station 1103, and an error also occurs in positioning (specification) of the position. In the relative positioning method, in order to reduce this error, apart from the mobile station 1103, a receiver called a reference point 1102 is installed at a point where an accurate position is already known. An error amount is calculated by comparison, and this is provided to the mobile station 1103 as correction information. When positioning the position on the mobile station 1103 side, by taking this correction amount into consideration, the error factor is canceled and a more accurate position can be determined. At this time, since the error factor changes every moment, it is necessary to always receive the correction information while measuring the position. As a means for providing correction information, a method using DMCA radio, FM broadcast wave, or medium wave beacon is generally used.
[0074]
As explained above, by using mobile base stations already established throughout the country as a reference point, it is not necessary to investigate a location that satisfies the reference point installation condition, and a position correction information distribution infrastructure is established from scratch. The infrastructure can be improved at a lower cost. In addition, the mobile base station assigns a fixed part of the communication band used to specify the cell in which each mobile terminal is located, or a part of the communication band of the mobile phone, to provide position correction information. It is possible to reduce data transmission waste and communication costs by transmitting data to a mobile station in a broadcast type.
[0075]
In addition, by providing position correction information independently from each mobile base station, it is possible to reduce unnecessary data transmission of the entire position correction information distribution system, which makes it impossible to distribute, reduce data delay, and reduce communication costs. It is. Even if one reference point (base station) stops due to a trouble such as a failure, the user can continue high-precision positioning without changing.
[0076]
In addition, each mobile base station is equipped with a reference point information recording function for a predetermined period and a reference point positioning result analysis function, so that if a problem occurs in the reference point, the problem can be quickly identified and solved. It becomes possible.
[0077]
In addition, the position correction information is recorded for a predetermined period according to the criteria such as the number of times the position is actually measured and the time, and the information is accumulated in the billing server by periodic polling from the mobile base station, and is combined with the mobile phone usage fee By charging, the user is charged for the amount used, and since the expense can be settled together with the mobile phone, the number of settlements can be reduced from two to one.
[0078]
By using the mobile phone base station as a reference point and as a position correction information distribution device, if a disaster or the like occurs, the location of the person etc. in the mobile base station communication area can be accurately determined This makes it possible to specify the appropriate evacuation guidance.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by providing a wireless base station such as a mobile phone with a function as an electronic reference point and a function for distributing position correction information, it is possible to distribute position correction information over a wide area at low cost. It is possible to achieve high-accuracy positioning in real time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall explanatory diagram of a position correction information distribution system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an image diagram of a position correction data structure used in the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a mobile station position positioning flowchart according to the embodiment of FIG. 1;
FIG. 4 is a mobile station charging flowchart according to the embodiment of FIG. 1;
FIG. 5 is a charging server charging flow diagram according to the embodiment of FIG. 1;
FIG. 6 is a base station (reference point) maintenance flow diagram according to the embodiment of FIG. 1;
FIG. 7 is a monitoring server maintenance flowchart according to the embodiment of FIG. 1;
FIG. 8 is an explanatory diagram of a distributed position correction information distribution system according to the embodiment of FIG. 1;
FIG. 9 is an emergency evacuation guidance flow diagram according to the embodiment of FIG. 1;
FIG. 10 is an emergency evacuation guidance display image diagram according to the embodiment of FIG. 1;
FIG. 11 is a conceptual explanatory diagram of a method example of position correction using a positioning satellite such as a GPS satellite group.
FIG. 12 is a conceptual explanatory diagram of a method example of position correction using a positioning satellite such as a GPS satellite group;
FIG. 13 is a conceptual explanatory diagram of a method example of position correction using a positioning satellite such as a GPS satellite group.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... GPS satellite, 102 ... Electronic reference point, 103 ... Base station, 104 ... Mobile station, 105 ... Billing server, 106 ... Monitoring server, 107 ... Mobile communication network, 108, 128 ... GPS receiving antenna, 109, 127 ... GPS receiving unit, 110, 114, 120, 131, 135 ... control unit, 111 ... GPS data processing unit, 112, 118 ... communication antenna, 113, 119 ... wireless unit, 115, 126 ... data processing unit, 116, 123, 130, 134 ... storage unit, 117, 132, 136 ... I / F, 121 ... position correction processing unit, 122 ... audio processing unit, 124 ... operation unit, 125 ... display unit, 129 ... cover area, 133 ... billing processing unit 137... Monitoring processing unit.

Claims

人工衛星からの情報を受信する無線基地局が、電子基準点を付設し、該電子基準点による前記受信情報から位置補正情報を生成する位置補正情報生成装置と、通信網内の移動局に向けて当該位置補正情報を配信する配信装置とを備え、前記無線基地局は、前記電子基準点の測位結果を所定期間保存する記憶部と、該測位結果から測位状況を解析する解析手段と、該解析結果に異常が発生した場合に監視サーバに異常を発報する発報装置と、該異常が発生した前後の測位結果を監視サーバに送信する送信手段を有することを特徴とする位置補正情報配信システム。A radio base station that receives information from an artificial satellite is provided with an electronic reference point, and a position correction information generation device that generates position correction information from the received information by the electronic reference point, and a mobile station in a communication network and a distribution apparatus that distributes the position correction information Te, the radio base station includes a storage unit that stores predetermined period positioning result of the electronic reference points, and analyzing means for analyzing the positioning status from the positioning result, the Distributing position correction information characterized by having a reporting device for reporting an abnormality to the monitoring server when an abnormality occurs in the analysis result, and a transmission means for transmitting the positioning results before and after the occurrence of the abnormality to the monitoring server system.

請求項１記載のシステムにおいて、前記無線基地局は、自局の通信エリア内に対し、無線の周波数帯域の一部を利用し前記位置補正情報を提供することを特徴とする位置補正情報配信システム。 2. The position correction information distribution system according to claim 1, wherein the radio base station provides the position correction information using a part of a radio frequency band in a communication area of the own station. .