JP4349758B2 - 位置測位装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信を利用した通信技術に関するものであり、携帯電話等の移動局の位置を検出する位置測位検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、無線通信を利用した通信システムが急速に普及し始め、例えば、携帯電話やページャ等の移動体通信システムや、人や自動車の移動位置を検出するナビゲーションシステムなどの分野において更なる発展が期待されている。
かかる、通信システムの更なる発展を促すため、移動自在な携帯電話やナビゲーション装置等の移動局の位置を正確に測位し、その測位結果に基づいて、基地局と移動局との間で安定した通信状態を確立しつつ、多様化する移動体通信システムや、ナビゲーションシステムへの対応を可能とする位置測位検出装置の開発が望まれている。
【0003】
従来の位置測位検出装置における測位方法としては、符号分割多元接続(Code Division Multiple Access)方式(以下、単に「CDMA方式」と称する)の移動体通信システムにおける測位方法が知られている。
かかる測位方法では、図1に示すように、該通信システムの通信エリア内に配置された複数の基地局、例えばA,B,Cから送信された電波を携帯電話等の移動無線端末である移動局Pが受信し、各基地局A,B,Cから移動局Pに到達するに要した各電波の伝搬時間からその伝搬距離を求めて、既知である各基地局の位置情報を基に、三角法(Triangulation)を適用した解析により、移動局Pの位置を求めている。
【0004】
より具体的に従来の測位方法の手順を述べると、図2に示すように移動局Pの内部には、受信部1とこれに接続された距離測定部6及び位置演算部7とを備えた測位装置が設けられている。
すなわち、基地局との間で無線通信を行うための受信部1と送信部2と高周波信号処理部3,及び送受信アンテナANTを備えた移動局Pにおいて、各基地局A,B,Cからの到来電波をアンテナANTで受信すると、得られた受信信号を高周波信号処理部3で周波数変換する。その後、ダウンコンバートした信号をデジタルデータDdに変換し、更にDdをロールオフフィルタ4に通して、復調部5で逆拡散を行うことによって受信データDrxを生成する。そして、移動局Pに設けられた距離測定部6と位置演算部7が、ロールオフフィルタ4の出力であるDdと、復調部5の出力であるDrxを用いて、前述の三角法による解析を行うことにより、移動局Pの現在位置を測位検出するのである。
【0005】
図2に示す距離測定部6には、図3に示すような相関器8と距離演算部9が設けられている。相関器8は、各基地局A,B,Cからの到来電波と相関性を有する相関用データDA,DB,DCと、ロールオフフィルタ4の出力であるDdとのそれぞれの相関値を求める。また、距離演算部9は、前記相関演算によって得られた相関値CRRA,CRRB,CRRCを解析することによつて、各到来電波の伝搬距離LA,LB,LCを求める。
【0006】
すなわち、図4の(a)〜(c)に示すように、相関器8が各基地局A,B,Cからの到来電波に対応する相関値CRRA,CRRB,CRRCを演算すると、距離演算部9が、これらの相関値と所定の閾値THDとを比較して、各相関値のピーク値を検出する。続いて、距離演算部9は、各ピーク値検出までの遅延時間tA,tB,tCを求める。そして、これらの遅延時間を各基地局から到来する電波の伝搬時間とみなし、これを伝搬距離に換算して、各到来電波の伝搬距離LA,LB,LCを求めている。
【0007】
位置演算部7は、かかる伝搬距離LA,LB,LCを用い、前述の三角法による解析を行うことによって移動局Pの現在位置を求める。つまり、各基地局A,B,Cは、各基地局の位置情報(各基地局の存在する緯度並びに経度)を送信電波に乗せて送信することになっている。従って、移動局Pと基地局との通信に際し、位置演算部7は、受信データDrxから各基地局の位置情報を抽出し、その位置情報と前述の伝搬距離LA,LB,LCとを用い、三角法による解析を行うことで、移動局Pの現在位置を示す位置データDpを求めることとしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の測位方法では、いわゆるマルチパスフェージングやノイズの影響を受けて測位精度の劣化を招いたり、また、かかる外乱要因の影響を受け易いことから測位精度の向上が困難であると言う問題があった。
これを具体的な事例をあげて説明すれば図5に示すようになる、すなわち、基地局Aと移動局Pの間に建物等の障害物BL1が存在し、基地局Aから移動局Pに到来する直接波のレベルが低下するものと仮定する。更に、基地局Aからの直接波が建物等の反射物BL2及びBL3で反射され、いわゆるマルチパス波となって移動局Pに到来したものと仮定する。
【0009】
この場合、図6(a)に示す如く、移動局Pの距離測定部6内の相関器8からの出力である相関値CRRAには、直接波とマルチパス波による複数のピークが出現することになる。そして、かかる複数のピーク値が所定の閾値THDより大きな値で出現すると、どのピークを直接波によるものとすべきかの判断が不可能となる。このため、マルチパス波によって生じた相関値のピークを直接波によるものとして誤判断してしまうという問題があった。
【0010】
また、障害物BL1の影響で、移動局Pに到来する直接波のレベルが、マルチパス波のレベルに較べて相対的に低下し、図6(b)に示すように、直接波によるピーク値が閾値THDより小さく、マルチパス波によるピーク値が閾値THDより大きくなる場合も生ずる。かかる場合、距離測定部6内の距離演算部9は、マルチパス波によって生じたピーク出現までの遅延tAeを、直接波によるものと判断してしまうと言った問題もあった。
【0011】
さらに、図6に示すような状況は、マルチパス波の影響だけでなく、基地局Aに対応した相関用データDAと相関性を有するノイズを受信し、該ノイズによるピークが相関値CRRAの中に出現した場合にも発生するので、かかるノイズと直接波との識別が困難になると言う問題もある。
このような問題、すなわち、マルチパス波やノイズによる相関値ピークの出現位置tAeから求めた伝搬距離LAeを、基地局Aからの距離であると誤判断してしまうような事態が生ずると、図7に示すように、移動局Pの本来の位置(真位置)より外れた位置Peを、移動局の現在位置として測位してしまうことになり、測位精度の劣化を招いていた。
【0012】
前記の事例では、基地局Aからの直接波を高精度に検出できなかった場合について説明したが、現実の運用においては、他の基地局B及びCについても、マルチパス波等の外乱によって直接波を高精度で検出できない場合も生ずる。このため、測位精度の向上は益々困難なものとなる。
つまり、基地局A,B,Cの位置は既知であり、各基地局からの直接波の伝搬距離LA,LB,LCを正確に検出できれば、三角法を用いて、基地局A,B,Cを中心として距離LA,LB,LCを半径とする3つの円を描くことにより、それら3つの円が交差する一点を移動局Pの真位置と決定することができる。しかし、基地局A,B,Cから移動局Pまでの距離検出値がマルチパスフェージングやノイズの影響によって、ランダムに変化する誤差を含むこととなる実際の通信環境下では、図7に示すハッチングを施した領域内の様々な位置を、移動局Pの現在位置と誤認してしまうことになる。
【0013】
本発明は、これら従来の問題に鑑みてなされたものであり、より高精度に移動局の位置を測位する位置測位装置の提供を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明による位置測位装置と位置測位方法及び位置測位システムは、通信エリア内に配置された少なくとも3つの基地局から到来する電波を利用して、前記通信エリア内に位置する移動局の現在位置を測位するものであり、前記少なくとも3つの基地局より到来する電波を夫々受信して、各受信電波に応じた受信信号を生成し、前記受信信号に基づいて前記少なくとも3つの基地局から夫々到来した各電波の中より、前記基地局毎に少なくとも1つの直接波の候補を抽出し、抽出した前記直接波の候補について予め統計的に算出された誤差補正係数を用いた誤差補正処理を施して補正を加えた少なくとも1つの直接波の候補を推定し、抽出した直接波の候補及び補正を加えた直接波の候補の内、前記基地局毎に少なくとも1つ選び出した直接波の候補の組合せを用いて測位演算を行い前記組合せ毎に求めた前記移動局の概略位置の測位誤差のうちの最小となる測位誤差に対応する前記直接波の候補を真の直接波とし前記真の直接波に相当する前記受信信号の1つを導出し、当該導出された受信信号に基づいて前記移動局の現在位置を測位することを特徴とする。
【0015】
また、前記目的を達成するための本発明による位置測位装置と位置測位方法及び位置測位システムは、移動局から通信エリア内に配置された少なくとも3つの基地局に到来する電波を利用して移動局の現在位置を測位するものであり、前記少なくとも3つの基地局の各々に設けられ、前記移動局から到来する電波を夫々受信して各受信電波に応じた受信信号を生成し、前記受信信号に基づいて前記少なくとも3つの基地局の各々に到来した各電波から、前記基地局毎に少なくとも1つの直接波の候補を抽出し、抽出した直接波の候補について予め統計的に算出された誤差補正係数を用いた誤差補正処理を施して補正を加えた少なくとも1つの直接波の候補を推定し、抽出した直接波の候補及び補正を加えた直接波の候補の内、前記基地局毎に少なくとも1つ選び出した直接波の候補の組合せを用いて測位演算を行い前記組合せ毎に求めた前記移動局の概略位置の測位誤差のうちの最小となる測位誤差に対応する前記直接波の候補を真の直接波とし前記真の直接波に相当する前記受信信号の1つを導出し、当該導出された受信信号に基づいて前記移動局の現在位置を測位することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施形態を説明する。
図8は、スペクトラム拡散(Spread Spectrum;SS)方式の一種である広帯域CDMA(Code Division Multiple Access;符号分割多元接続)方式を利用した移動体通信システムの全体構成を模式的に表した図であり、一例として六角セルを用いたゾーン構成法の場合を示している。因みに、ゾーンとは、基地局から電波の届く範囲を言い、予め定めた複数の周波数を各ゾーンの基地局に割当て、かかるゾーンにより通信サービスエリア全体を隙間無く覆う方法をゾーン構成法という。
【0017】
すなわち、本実施例に基づく移動体通信システムでは、予め、その通信エリアが、六角型の「セル」と呼ばれる複数のゾーンに区切って設定されている。各セルには一つの基地局が設置され、各基地局からの電波の届く範囲内に各セルが収まるように設計されている。また、電波の届く範囲を各セル間でオーバーラップさせることにより、通信不能エリアが発生することを未然に防止している。
【0018】
携帯電話やナビゲーション装置などの移動局10が、その利用者に随伴して、図8に示す通信エリア内を移動すると、移動局10の周囲に位置する例えば、基地局A,B,Cとの間で通信が行われる。
図9は、移動局10に設けられた測位装置の要部構成を示すブロック図である。また、図10は、図9の送受信部11の構成を示すブロック図であり、図11は、図9における距離測定部12と、直接波推定部19と、位置演算部13及び、直接波検出部14の構成を示すブロック図である。
【0019】
なお、以下の説明では、移動局10に設けられた測位装置を、移動局10と同じ符号で表記し、測位装置10として説明する。
図9において、測位装置10は、送受信アンテナANT、送受信部11、距離測定部12、位置演算部13、直接波検出部14、操作部15、表示部16、記憶部17、制御部18、及び直接波推定部19から構成されている。なお、操作部15は、複数の押しボタンスイッチやテンキー等の操作キーを備え、表示部16は、液晶ディスプレーや複数のLEDから構成されている。また、記憶部17は、ROMやRAM及びその他の不揮発性メモリ等の記憶素子から構成されており、制御部18は、主にμCPU等の制御素子から構成され、測位装置10の全体動作を制御する機能を司る。
【0020】
以下、図9に示す測位装置10を構成する主要部分について説明する。
先ず、送受信部11は、図10に示すように、基地局から到来する受信電波をアンテナANTと高周波信号処理部11rfを介して受信する受信部11rxと、高周波信号処理部11rfとアンテナANTを介して基地局へ送信電波を送信する送信部11txと、から構成されている。
【0021】
さらに、受信部11rxは、A/D変換器20、ロールオフフィルタ21、逆拡散部22、積分器23、及び逆拡散符号系列発生器24から構成されている。また、送信部11txは、D/A変換器25、ロールオフフィルタ26、拡散部27、拡散符号系列発生器28から構成されている。
基地局から到来する受信電波を受信する場合は、到来電波をアンテナANTが受信し、得られた受信電波を高周波信号処理部11rfがダウンコンバートした後、受信信号Srxとして受信部11rxに供給する。受信部11rxでは、受信信号SrxをA/D変換器20がデジタルデータに変換し、更にそのデジタルデータをロールオフフィルタ21に通して逆拡散部22が逆拡散を行う。その後、得られた逆拡散データDrx’を積分器23がデジタル的に積分することにより、基地局から送られてきた受信データDrxが再生される。
【0022】
なお、前記の逆拡散処理においては、逆拡散符号系列発生器24が、制御部18から供給される基地局指定データCHrxに従って、指定された基地局に対応する逆拡散符号系列CODErxを生成する。そして、逆拡散部22が、その逆拡散符号系列CODErxと、ロールオフフィルタ21の出力データDdとを相関演算することによって、逆拡散データDrx’が得られる。
【0023】
さらに、逆拡散符号系列発生器24は、積分器23から出力される受信データDrxの状態を検知し、検知状態に応じて逆拡散符号系列CODErxの位相を、いわゆるチップ区間(Chip Duration)内で微調整するなどの処理を行うことで、良好な受信データDrxが得られるようなフィードバック制御を行う。なお、上記のチップ区間とは、逆拡散符号系列CODErxを構成する最小単位矩形波の時間幅を言うものである。
【0024】
一方、測位装置10から、基地局へデータを送信する場合は、制御部18から供給される送信データDtxを、拡散部27が拡散処理を行うことによって、いわゆるCDM(Code Division Multiplexing;符号分割多重化)変調(以下、単に「CDM変調」と称する)を施す。そして、かかる被変調信号をロールオフフィルタ26に通し、更にD/A変換器25でアナログの送信信号Stxに変換する。その後、送信信号Stxは、高周波信号処理部11rfで所定の周波数帯域にアップコンバートされ、アンテナANTを介して、送信電波として基地局に送信される。
【0025】
なお、上記の拡散処理においては、拡散符号系列発生器28が、制御部18から供給される基地局指定データCHtxに従って、送信先の基地局に対応する拡散符号系列CODEtxを生成する。そして、拡散部27が、その拡散符号系列CODEtxと、送信データDtxとを相関演算することによって、CDM変調がなされ前記の被変調信号が生成される。
【0026】
次に、距離測定部12は、図11に示すように複数の相関器29a,29b,29c…と、距離演算部30a,30b,30c…と、相関用データ発生器31a,31b,31c…と、閾値生成部32a,32b,32c…とによって形成された複数の信号処理系統を備えた構成となっている。
距離測定部12における第1の信号処理系統は、相関器29aと距離演算部30aと相関用データ発生器31a及び閾値生成部32aにより形成され、第2の信号処理系統は、相関器29bと距離演算部30bと相関用データ発生器31b及び閾値生成部32bにより形成され、第3の信号処理系統は、相関器29cと距離演算部30cと相関用データ発生器31c及び閾値生成部32cにより形成され、以下残りの信号処理系統も同様に形成されている。そして、各信号処理系統の相関器29a,29b,29c…には、受信部11rxのロールオフフィルタ21によって帯域制限された出力データDdが、制御部18を介して供給される。
【0027】
これらの信号処理系統の数は、少なくとも3系統が必要であり、3系統以上であれば任意の数でよい。なお、以下本文では説明の便宜上、最も基本的な構成である3つの信号処理系統を備えた場合について説明を行う。
先ず、第1の信号処理系統中の相関器29aは、相関用データ発生器31aで生成される相関用データDaと、ロールオフフィルタ21からの出力Ddとの相互相関演算を行い、その演算結果である相関値CRRaを距離演算部30aに供給する。なお、相関値CRRaは、相関値の最大ピーク値を基準とした(1とした)正規化相関値であるものとする。
【0028】
一方、相関用データ発生器31aは、測位装置10の近傍に配置されている基地局(例えば、図8に示した基地局A)から到来する電波に施されたCDM変調コードと相関性のある相関用データDaを、制御部18からの指示に従って生成する。
すなわち、図10に示した受信部11rxが、受信データDrxを再生して、これを制御部18に供給すると、制御部18は、その受信データDrx中に含まれる基地局識別データ(データ符号は省略)によって送信元の基地局を判断する。そして、例えば、その基地局を図8中の基地局Aであると判断すると、基地局Aを特定する指示データ(データ符号は省略)を相関用データ発生器31aに供給する。相関用データ発生器31aは、その指示データに従って、基地局Aから到来する電波に施されたCDM変調コードと相関性のある相関用データDaを生成して、相関器29aに供給するのである。
【0029】
従って、相関器29aは、その相関用データDaと出力データDdとの相関を求めることにより、図12(a)に示すように、基地局Aからの到来電波と相関性の高い相関値CRRaを生成することができる。
距離演算部30aは、先ず、相関値CRRaを閾値生成部32aで生成された閾値THDaと比較して最大ピーク値を求め、かかるピークの出現する位置を検出する。つまり、閾値生成部32aが制御部18の指示に従って閾値THDaを可変調整していき、距離演算部30aが、その閾値THDaより大きな値となる相関値のピークの出現位置を検出するのである。
【0030】
次に、距離演算部30aは、相関値CRRaにおけるピーク値検出までの遅延時間taを求める。この遅延時間taが、基地局Aから測位装置10に到来した電波の伝搬遅延時間に相当するものである。従って、距離演算部30aは、この伝搬遅延時間taに電波の伝搬速度νを乗ずることによって、到来電波の伝搬距離PRa1(=ta×ν)を求めることができる。距離演算部30aは、求めた伝搬距離PRa1を基地局Aと測位装置10との間の疑似距離候補の1つとして、これを直接波推定部19に出力する。
【0031】
直接波推定部19は、伝搬距離(疑似距離)PRa1について、所定の誤差補正係数を用いた誤差補正演算を行い、基地局Aと測位装置10との間の、もう一つの疑似距離候補であるPRa2を算出する。そして、直接波推定部19は、かかる2つの伝搬距離(疑似距離)、即ち距離測定部12が検出したオリジナルとなる疑似距離候補PRa1及び、これに誤差補正を加えた疑似距離候補PRa2の2つを位置演算部13に供給する。
【0032】
前述のように、基地局Aからの到来電波は、直接波だけでなくマルチパス波を含んでいる場合があり、相関値CRRaには直接波のみならずマルチパス波に対応するピークが現れることになる。特に、基地局Aと測位装置10の間に建物などの障害物が存在すると、他の建物等の反射物で反射されてきたマルチパス波のレベルが、直接波のレベルよりも高くなる場合が生ずる。従って、単に相関値CRRaのピークを検出し、その検出位置までの伝搬遅延時間から到来電波の伝搬距離を求めただけでは、それが直接波によるものか或いはマルチパス波によるものかは明らかではない。そこで、本実施形態では、距離演算部30aの求めた伝搬距離(疑似距離)PRa1を基に、これに所定の誤差補正処理を行った第2の伝搬距離(疑似距離)PRa2を求め、かかる2つの値を用いて後述の測位処理を行うこととしている。
【0033】
なお、直接波推定部19における誤差補正演算の方法、並びに所定の誤差補正係数の算出方法の詳細に関しては後述する。
距離測定部12並びに直接波推定部19では、他の信号処理系等においても、前述した第1の信号処理系等と同様の処理を行うことで、伝搬距離(疑似距離)PRb1,PRb2及びPRc1,PRc2を求めて、これらの値を位置演算部13に供給する。
【0034】
すなわち、制御部18が基地局からの受信データDrx中に含まれている基地局識別データ(図示せず)を識別することによって、図8中に例示した基地局Bからの到来電波を受信したと判断すると、図11に示す第2の信号処理系統中の相関器29bが、相関用データ発生器31bで生成される相関用データ(基地局Bからの到来電波と相関性を有する相関用データ)Dbと、出力データDdとの相関演算をすることによって正規化した相関値CRRbを求める。そして、距離演算部30bが、その相関値CRRbと閾値生成部32bからの閾値THDbとを比較することによって、図12(b)に示すように、相関値CRRbにおけるピーク出現までの遅延時間tbを求める。更に、距離演算部30bは、遅延時間tbに対応した伝搬距離(疑似距離)PRb1を算出して、これを直接波推定部19に供給する。直接波推定部19では、伝搬距離(疑似距離)PRb1を基に所定の誤差補正演算を行い、もう一つの伝搬距離(疑似距離)PRb2を算出して、これらの値を位置演算部13に供給する。
【0035】
また、制御部18が基地局からの受信データDrx中に含まれている基地局識別データ(図示せず)を識別することによって、図8中に例示した基地局Cからの到来電波を受信したと判断すると、図11に示す第3の信号処理系統中の相関器29cが、相関用データ発生器31cで生成される相関用データ(基地局Cからの到来電波と相関性を有する相関用データ)Dcと、出力データDdとの相関演算を行うことによって正規化した相関値CRRcを求める。そして、距離演算部30cが、その相関値CRRcと閾値生成部32cからの閾値THDcとを比較することによって、図12(c)に示すように、相関値CRRcにおけるピーク出現までの遅延時間tcを求める。更に、距離演算部30cは、遅延時間tcに対応した伝搬距離(疑似距離)PRc1を算出して、これを直接波推定部19に供給する。直接波推定部19では、伝搬距離(疑似距離)PRc1を基に所定の誤差補正演算を行い、もう一つの伝搬距離(疑似距離)PRc2を算出して、これらの値を位置演算部13に供給する。
【0036】
前述した第1から第3の信号処理系統と、各基地局A,B,Cとの対応は、予め固定化されているものではない。つまり、制御部18が任意の3つの基地局から到来した電波を受信したと判断すると、これら3つの基地局と第1から第3の信号処理系統とを適宜対応づけて、各系統の相関器29a,29b,29cに、前述した相関演算を行わせるのである。このため、測位装置10が図8に示す通信エリア内において任意の場所に移動し、前記例示した基地局A,B,Cの組合せ以外の3つ基地局からの到来電波を受信した場合でも、測位装置10は測位処理を行うことができる。
【0037】
次に、直接波推定部19における誤差補正演算の方法、並びに所定の誤差補正係数の算出方法に関して説明する。
移動局の測位装置10が、例えば基地局Aからの到来電波を受信して、その受信信号から相関値CRRaを生成した場合を想定する。かかる相関値CRRaには前述の図6で示したように、一般に直接波のみならずマルチパス波やノイズによるピークが存在する。特に、図6(b)に示すようなマルチパス波によるピークの方が直接波によるピークよりも大きくなった場合、距離推定部12内の距離演算部30aは、マルチパス波によるピークの方を相関値CRRaのピーク値として検出することになる。
【0038】
ところで、マルチパス波は、前述の図5で示したように、基地局Aからの電波が建築物等の反射物によって反射された後、移動局Pに伝搬することにより生ずるものである。また、相関値CRRaの直接波によるピーク値が低下する原因は、これも前記図5で示すように、基地局Aから移動局Pに伝搬する直接波が建築物等の障害物によって遮蔽され、移動局Pにおける直接波の受信電界強度が低下する、つまり直接波が減衰するために生ずるものである。
【0039】
これらのマルチパス波の発生や直接波の減衰等の現象は、基地局或いは移動局が存在する地域の電波伝搬特性に強く依存するものである。
例えば、市街地のように建築物やその他の人工構造物が密集している地域では、これらの構造物による電波の反射が起こり易くマルチパス波の発生する確率も高くなる。また、これらの構造物は電波の障害物ともなるので直接波の減衰も顕著となる。
【0040】
逆に、見晴らしの良い非市街地では、見通し距離による通信が可能となるのでマルチパス波は殆ど発生せず、また直接波が減衰する恐れも少なくなる。なお、現実にはラジオダクト等の気象状況などに依存する電波伝搬状態の変動も存在するが、前記の地形・地物によるものに比較すればその影響は極めて小さいものと言える。
【0041】
したがって、所定の地域内において使用する電波についての電波伝搬状況を測定するいわゆる電測試験を実施すれば、該地域内における電波伝搬の状況を予め把握しておくことも可能となる。
もちろん、電波の伝搬経路は基地局と移動局との相対的位置により種々変動するものであるので、電測試験によって予め把握することができる電波伝搬状況はあくまでも統計的なものとなる。しかしながら、所定地域内における電測試験の測定地点及び試験回数を十分に増やすことによって、所定の地域内における電波伝搬状況を実用的なレベルまで把握することも可能である。
【0042】
つまり、所定地域内の多数の地点で十分な回数の電測試験を行うことにより、該地域内において、例えばマルチパス波の伝搬遅延時間が直接波の伝搬遅延時間に較べ、どの程度の値になるかを定量的に予測可能となる。そして、かかる予測値を定量的に把握している地域内であれば、基地局からの直接波の検出が困難な場合でも、マルチパス波が検出できればその伝搬遅延時間に所定の誤差補正係数を用いた誤差補正処理を施すことによって、直接波の伝搬遅延時間を推定することも可能となる。
【0043】
すなわち、前述の基地局Aからの事例に戻れば、相関値CRRaから検出されたピークが、たとえマルチパス波によるものであっても、基地局Aの周辺地域についての電波伝搬状況が予め把握されていれば、係るピーク検出までの遅延時間或いは該遅延時間から求めた疑似距離に、所定の誤差補正係数を用いた誤差補正処理を行うことによって、基地局Aと移動局P間の直接波による疑似距離を求めることができるのである。
【0044】
次に、具体的な誤差補正係数の算出方法について説明する。
本実施形態においては、図8に示す通信エリア内の各セルにおいて、予めセル内の電波伝搬状況を測定するものとする。各セル内における電波伝搬状況の測定方法には種々の方法があるが、例えば、以下に示すような方法で行っても良い。
先ず、基地局Aと該基地局セル内の任意の地点(1)に位置する移動局Pとの間の距離Lt1を実測する。次に、移動局Pにおいて基地局Aからの到来電波を受信し、該受信信号から相関値信号CRRaを求めて相関値のピークを検出することによって基地局Aと移動局P間の疑似距離Le1を算出する。そして、この場合の誤差補正係数をEr1と置いて下記の式(1)に示すように定義する。
【0045】
【数1】
Er1=(Le1−Lt1)/Le1 …(1)
つまり、誤差補正係数Erは、マルチパス波による影響を受けた疑似距離Leと、基地局・移動局間の真の距離Ltとの差分を、疑似距離Leとの比率で表したものである。
【0046】
以上の測定並びに計算を、基地局Aに対する移動局Pの位置を変化させ、Er1〜Er10までの10通りの数値を求める。そして、これらの数値の平均値を次の式(2)によって求め、
【0047】
【数2】
Era=Σ(Er1〜Er10)/10 …(2)
これを基地局Aについての誤差補正係数Eraと定義する。なお、測定回数は前記数値に限定されるものではなく、測定回数即ち同一セル内の測定ポイントを増やすほど誤差補正係数Erの精度が高まることは言うまでもない。
【0048】
以下、他の基地局B,C等についても同様の測定及び計算を行い、それによって求めた値を各基地局B,C等における誤差補正係数Erb,Erc等と定めるものとする。
前述の如く、マルチパス波の影響や直接波の減衰による影響が著しいのは通信エリアが市街地域の場合である。従って、市街地或に設置された基地局のみについて誤差補正係数の測定及び算出を行うようにしても良い。
【0049】
但し、本発明で言うところの「基地局の設置環境」とは、あくまでも電波伝搬から考察した上での環境条件を意味するものである。従って、たとえ非市街地域であっても、例えば丘陵地や渓谷地のように見通し距離による電波通信が困難な地域では、市街地域と同様に誤差補正係数の測定及び算出が必要となる。
ところで、地形・地物が電波伝搬状況に及ぼす影響は、地域的に考えれば或る程度マクロ的に考察することができる。従って、市街地域の基地局のみについて前記の誤差補正係数を求めた場合、更に複数の基地局で求めた誤差補正係数の平均値を算出することによって、かかる平均値が市街地域における普遍的な誤差補正係数ErCを表すものになると考えられる。
【0050】
つまり、以下に示す式(3)に基づいて誤差補正係数ErCを求めておけば、かかる値を市街地域に設置された基地局における普遍的な誤差補正係数とみなすこともできるのである。
【0051】
【数3】
ErC=Σ(Eri(i=1〜n))/n …(3)
但し、Eri(i=1〜n)は、n個の市街地域の基地局で求めた誤差補正係数と仮定する。
【0052】
ところで、各基地局毎の誤差補正係数Eri或いは、市街地域の基地局における普遍的な誤差補正係数ErCを求める際には、前述のように複数の誤差補正係数についての平均値計算が必要となり、かかる計算の途上において標準偏差σが導出される。従って、これらの標準偏差と平均値を組合せて、市街地域基地局の誤差補正係数をErCの1つではなく、例えばErC±σ或いは、ErC±2σ等の複数の数値をもって誤差補正係数として用いても良い。
【0053】
次に、前述の誤差補正係数を用いた誤差補正処理の方法について説明する。
なお、本実施形態において測位装置10の直接波推定部19で行われる誤差補正処理に関しては、予め算出した誤差補正係数を移動局側で記憶保持するか、或いは基地局側で記憶保持するかによって幾つかの異なる処理方法がある。このため、これらの各方法について順次説明を行う。
【0054】
先ず、誤差補正係数を移動局側が記憶保持する場合について説明する。この場合、誤差補正係数としては前述の市街地域における普遍的な誤差補正係数として求めたErCが原則的に用いられる。すなわち、図9に示す測位装置10内の記憶部17には、予め誤差補正係数ErCが記憶されているものと仮定する。かかる誤差補正係数の記憶処理はメーカーにおける機器製造時に行われるようにしても良いし、また、ユーザーの機器購入時に販売代理店等で実施される各種初期設定データ入力の一端として行われるようにしても良い。
【0055】
ところで、携帯電話等の移動局が例えば図8に示すような通信エリア内を移動する場合、移動局がエリア内のどこにいても着信接続を自動的かつ迅速に行うべく、いわゆる位置登録処理が行われる。この位置登録処理とは、移動局が自己の位置するセル内の基地局と定時的に自動交信を行って、通信エリア全体を管理する管理センター等に移動局の位置を認識させるための処理である。
【0056】
本実施形態においては、かかる位置登録処理の際に移動局と交信した基地局が該基地局の設置環境情報、即ち該基地局が市街地に設置されているか或いは、非市街地に設置されているかについての情報を移動局に送信するものとする。かかる情報は、位置登録処理における基地局からの送信データにおいて特定のビットのON/OFFによって識別するようにしても良いし、また送信データ中に設置環境を示す特定のコードを含ませるようにしても良い。
【0057】
移動局の測位装置10は、図10に示す受信部11rxを介してかかる情報を基地局から受信することにより、自局が現在位置しているセルをカバーする基地局の設置環境を知ることができる。そして、該基地局の設置環境が市街地であれば、測位装置10内の記憶部17に予め記憶されている誤差補正係数ErCを用いて、事後の測位処理において誤差補正処理を行うのである。
【0058】
これを、事例に沿って示せば次のようになる。
例えば、図8に示す通信エリア内において移動局Pが市街地にある基地局Aのセル内にいるものと仮定する。移動局Pは基地局Aとの間で定時的に位置登録処理を行うため、該処理時の交信情報から自局の現在位置が市街地であることを認識している。
【0059】
従って、測位装置10における測位処理が開始され、前述のように距離測定部12における第1の信号処理系統の距離演算部30aから、基地局Aと移動局P間の疑似距離PRa1が直接波推定部19に出力されてくると、直接波推定部19は、制御部18を介して記憶部17が記憶している誤差補正係数ErCを引用して誤差補正処理を実行する。
【0060】
かかる誤差補正処理時に行われる誤差補正演算は、前述の式(1)から検出した疑似距離Le1と誤差補正係数Er1とを用いて真の距離Lt1を求めるようにすればよい。即ち、式(1)を次式(4)のように変形する。
【0061】
【数4】
Lt1=Le1×(1−Er1) …(4)
本事例では、A局からの直接波によるものと推定される疑似距離PRa2が上式のLt1に相当し、また、距離演算部30aで検出された疑似距離PRa1がLe1に、記憶部17が記憶保持していた誤差補正係数ErCがEr1にそれぞれ相当する。つまり、本事例の誤差補正処理における誤差補正演算式は、次の式(5)に示す形となる。
【0062】
【数5】
PRa2=PRa1×(1−ErC) …(5)
すなわち、本事例において直接波推定部19は、距離測定部12内の距離演算部30aで検出された疑似距離PRa1と、これを基にして誤差補正処理を加えた疑似距離PRa2の2つの疑似距離を、基地局Aと移動局P間の疑似距離の候補として位置演算部13に供給することになる。
【0063】
電波伝搬状況は、その伝搬地域において或る程度マクロ的にとらえることができるので、基地局Aに隣接した市街地域の他の基地局B及びCについても、基地局Aと同様の電波伝搬環境にあるものと考えられる。従って直接波推定部19は、距離測定部12内の距離演算部30b及び距離演算部30cで検出された基地局B及びCに対する疑似距離PRb1、PRc1についても同様の誤差補正演算を行う。即ち、前記PRa2算出の場合と同様にして、次式(6)及び(7)に示す誤差補正演算により疑似距離PRb2及びPRc2が算出される。
【0064】
【数6】
PRb2=PRb1×(1−ErC) …(6)
【0065】
【数7】
PRc2=PRc1×(1−ErC) …(7)
そして、これらの疑似距離についても基地局B及びCと移動局P間の疑似距離の候補として直接波推定部19から位置演算部13に供給される。
【0066】
次に、誤差補正係数を基地局側で記憶保持する場合について説明する。
この場合、誤差補正係数には前述の市街地域における普遍的な誤差補正係数として求めたErCのみを用いても良いし、市街地域の各基地局毎に求めた誤差補正係数Eri(i=a,b,c,…)を用いるようにしても良い。これを、図8に示す通信エリアを例にとって説明すれば以下のようになる。
【0067】
すなわち、誤差補正係数ErCのみを用いる場合は、図8のエリア内において市街地に設置された各基地局は誤差補正係数として一律にErCの値を記憶している。一方、各基地局毎の誤差補正係数Eriを用いる場合は、図8の基地局Aは誤差補正係数Eraを、基地局Bは誤差補正係数Erbを記憶するというように、市街地にある各基地局は各々自局について算出した誤差補正係数をそれぞれ記憶している。
【0068】
誤差補正係数を基地局側で記憶している場合、前述した位置登録処理の際における基地局から移動局への送信データには、当該基地局の設置環境情報ではなく、該基地局が記憶している前記誤差補正係数そのものを送出することになる。従って、普遍的な誤差補正係数ErCを用いた場合、位置登録処理行った移動局は位置登録した相手側基地局から該誤差補正係数を受領してこれを測位装置10の記憶部17に記憶する。そして、測位処理の要求があった場合は、かかる誤差補正係数を用いて直接波推定部19が前述の誤差補正演算を行い、各基地局についての補正を加えた疑似距離を求めることになる。
【0069】
なお、携帯電話やページャ等の移動体通信システムにおける位置登録処理は、着信接続の信頼性を高めるため、一般に1つの基地局のみではなく移動局の近傍にある複数の基地局との間で行われるのが普通である。従って、市街地域の各基地局毎に異なる誤差補正係数Eriを用いた場合であっても、移動局が位置登録処理を行った各基地局毎にその基地局名と誤差補正係数とを対応して記憶部17に記憶することができる。かかる措置を講ずれば、直接波推定部19は各基地局毎に算出した誤差補正係数を用いて疑似距離の補正が可能となるため、より精度の高い測位処理を行うことができる。
【0070】
続いて、図9〜図11のブロック図に基づく、第1の実施形態における各部構成部の説明に戻る。
位置演算部13は、直接波推定部19から供給された基地局Aとの疑似距離PRa1,PRa2、基地局Bとの疑似距離PRb1,PRb2、及び基地局Cとの疑似距離PRc1,PRc2と、各基地局からの受信データに含まれていた各基地局A,B,Cの位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)とを用いて、三角法により測位装置10の現在位置(xp,yp)を算出する(図13参照)。
【0071】
すなわち、制御部18は、受信データDrxから前記例示した基地局A,B,Cからの到来電波を受信したものと判断すると、受信データDrxに含まれている基地局Aの位置(xa,ya)、基地局Bの位置(xb,yb)及び、基地局Cの位置(xc,yc)を示す各位置情報を抽出する。そして、これらの位置情報を位置演算部13に供給する。位置演算部13では、供給された各位置(xa,ya)、(xb,yb)、及び(xc,yc)と、直接波推定部19から供給された疑似距離PRa1,PRa2、PRb1,PRb2、PRc1,PRc2とを用いて、三角法により測位装置10の現在位置(xp,yp)を算出する。
【0072】
詳細については後述するが、位置演算部13は、単に三角法により測位装置10の位置を算出するのではなく、先ず、逐次近似法によって測位装置10の真位置に近い位置を概略位置POSIとして算出する。そして、算出した複数の概略位置POSIの中から最も精度の高いものを測位装置10の真位置、つまり現在位置(xp,yp)とする。なお、位置演算部13が逐次近似法によって概略位置POSIを算出する際に、その概略位置の精度を表すパラメータとして、後述する位置誤差算出パラメータPARAを求める。
【0073】
直接波検出部14は、位置演算部13で生成された位置誤差算出パラメータPARAから、更に後述の測位誤差HDOPを求め、測位誤差HDOPが最小となるときの3つの疑似距離を基地局A,B,Cからの直接波の伝搬距離であるものと判断して、その判断情報を位置演算部13に通知する。
このようにして、直接波検出部14から位置演算部13へ上記の判断情報がもたらされると、位置演算部13は、測位誤差HDOPが最小となるときの3つの疑似距離、即ち基地局A,B,Cからの到来した直接波の伝搬距離であると判断されたもの、によって求めた概略位置POSIを測位装置10の真位置に最も近い位置、つまり現在位置(xp,yp)と定め、その現在位置を表す測位データDpsを生成し、これを制御部18に出力する。
【0074】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、3つの基地局A,B,Cから到来する電波を受信すると、各基地局毎に2つの疑似距離を求める(即ち、3局合わせて合計6つの疑似距離となる)。そして、これらの基地局A,B,Cに対応する疑似距離の組合せに基づいて、複数個の概略位置POSIを求め、求めた概略位置POSIの中から、測位誤差HDOPが最小となるものを測位装置10の現在位置として求めるものである。なお、個々の概略位置POSIを求めるに際して、逐次近似法を用いることでマルチパスフェージングやノイズの影響を大幅に低減した概略位置POSIを求めることができる。
【0075】
図9に示す測位装置10のブロック図において、操作部15には、前述の如く複数の押釦スイッチ等からなる操作キーが備えられており、ユーザーが所定の操作キーを選択操作すると、制御部18に対して測位装置10の現在位置を測位する指令と共に、測位処理によって得られた現在位置情報(xp,yp)の周辺地図や周辺施設に関する情報を、基地局から配信してもらう等の指令を行うことも可能となる。
【0076】
すなわち、ユーザーの指示に従って、距離測定部12、位置演算部13、直接波検出部14及び直接波推定部19が測位装置10の現在位置(xp,yp)を測位すると、制御部18は、その現在位置(xp,yp)を示す測位データDpsを、基地局への送信データDtxに含めて送信部11txから最寄りの基地局へ送信する。かかる送信処理によって、基地局に備えられているデータベースシステムから、測位装置10の現在位置周辺の情報を配信するように要求することができる。ユーザーが要求した地図等の情報が基地局から配信されてくると、受信部11rxは、これを受信して受信データDrxを再生し、更に再生した受信データを記憶部17にダウンロードすることによって、受信データDrxを記憶保存することができる。ユーザーが前記操作部15を介して適切な指令を行うことにより、記憶された受信データDrxに基づいて表示部16が測位装置10の現在位置周辺の地図等に関する情報を、液晶画面等にディスプレイすることができ、更にディスプレイした地図の中に、測位データDpsに基づいた現在位置(xp,yp)を示す点滅表示等を行うこともできる。
【0077】
表示部16は、制御部18から供給される表示用データに従ってディスプレイを行うようになっており、前述した地図等の情報を表示する他、ユーザーに所望の操作を促すためのメニュー表示や、操作部15から入力された情報を表示してユーザーの確認に供するための表示等を行う。
記憶部17は、基地局より配信された地図等の情報を記憶する他、メニュー表示用のデータを予め記憶したり、ユーザーが設定した通信先やデータ送信先のアドレス(電話番号やメール番号等)などの情報をファイルとして記憶する等、操作部15から入力された情報の保存も行う。
【0078】
また、ユーザーの指示に従って、送信部11txが基地局へ画像データや音楽データなどのコンテンツ情報の配信を要求し、これに応じて基地局が配信を行った場合、基地局から配信されたコンテンツ情報を受信部11rxが受信すると、記憶部17は、これらの情報をダウンロードして記憶し、更に画像データを表示部16に供給することで、表示部16のディスプレイ画面に、かかる画像データを表示することもできる。更に、基地局から配信された音楽データに関しては、図9のブロック図にはその表示が省略されているオーディオ再生部を利用して、かかる音楽データを再生することも可能である。
【0079】
なお、記憶部17は、測位装置10の本体に着脱可能な半導体メモリを増設することで、その記憶領域が拡大可能となっている。
続いて、かかる構成を有する測位装置10の動作について、図13から図22を参照して説明を行う。なお、当然ではあるが動作説明は、測位装置10の現在位置を測位する際の動作を中心とする。
【0080】
先ず、図13を参照して本実施形態における用語の定義と、本発明の測位原理について説明する。
図13は、一般例として、基地局A,B,Cからの到来電波を受信することが可能な場所に、移動局の測位装置10が位置している場合を示している。なお、同図において、基地局A,B,Cの各位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)は既知であるものとし、基地局A,B,Cから測位装置10に到来した各電波の伝搬距離を、それぞれ疑似距離(Pseudo Range)PRa,PRb,PRcで示している。
【0081】
ここで、3つの基地局A,B,Cを変数t(=a,b,c)で表すこととし、基地局A,B,Cの各位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)の総称を(xt,yt)とし、疑似距離PRa,PRb,PRcの総称をPRtとする。
また、前述したように本実施形態では、距離測定部12並びに直接波推定部19を用いて、疑似距離PRa,PRb,PRcを各基地局毎に夫々2個ずつ検出することとしているので、疑似距離PRaに対応する2個の疑似距離をPRa1及びPRa2で表すと共に、これらの総称をPRai(但し、i=1,2)で表す。また、疑似距離PRbに対応する2個の疑似距離をPRb1及びPRb2で表すと共に、これらの総称をPRbj(但し、j=1,2)で表し、疑似距離PRbcに対応する2個の疑似距離をPRc1及びPRc2で表すと共に、これらの総称をPRck(但し、k=1,2)で表すものとする。
【0082】
更に、本実施形態では、逐次近似法によって複数個の概略位置POSIを求めることとしているので、夫々の概略位置POSIを区別するために、基地局A,B,Cとの関連性を示すサフィックスa,b,cを付けたPOSIa,POSIb,POSIcで表すこととする。
また、前述のように各概略位置POSIa,POSIb,POSIcは、各局毎にそれぞれ2個の疑似距離を用いて算出されるので、疑似距離PRa1〜PRa2とPRb1〜PRb2及びPRc1〜PRc2の内、何れの3個の疑似距離の組み合わせを用いて算出された概略位置であるかを区別するための表記を付して表すこととする。例えば、基地局B,Cからの到来電波より得られた疑似距離PRb1,PRc1を固定し、基地局Aからの到来電波より得られた2個の疑似距離PRa1,PRa2を変数として適用することで得られる概略位置をPOSIa[a1,b1,c1]、及びPOSIa[a2,b1,c1]で表す。
【0083】
同様に、基地局A,Cからの到来電波より得られた疑似距離PRa1,PRc1を固定して、基地局Bからの到来電波より得られた2個の疑似距離PRb1,PRb2を変数として適用することで得られる概略位置をPOSIb[a1,b1,c1],POSIb[a1,b2,c1]で表す。
また、基地局A,Bからの到来電波より得られた疑似距離PRa1,PRb1を固定して、基地局Cからの到来電波より得られた2個の疑似距離PRc1,PRc2を変数として適用することで得られる概略位置をPOSIc[a1,b1,c1],POSIc[a1,b1,c2]で表すこととし、他の組合せで得られる概略位置についても同様にして表すこととする。
【0084】
以上の前提に基づき、位置演算部13と直接波検出部14は、次の測位原理により測位装置10の概略位置POSIを算出し、かかる概略位置POSI中から測位装置10の現在位置を決定する。
すなわち、三角法によると、疑似距離PRtと、各基地局A,B,Cの既知の位置(xt,yt)と、測位装置10の現在位置(xp,yp)は、次式(8)で表される関係を有することにな。そして、この式(8)を展開することにより、測位装置10の現在位置(xp,yp)を求めることができる。
【0085】
【数8】
Figure 0004349758
【0086】
しかしながら、疑似距離PRtは、マルチパスフェージングやノイズ等の影響を受けたパラメータであり、また疑似距離PRtを求める際に参照される、基地局A,B,Cと測位装置10に夫々内蔵されているタイムベース;時刻計測回路(図示せず)に誤差が存在する場合がある。従って、単に、式(8)を展開して測位装置10の現在位置(xp,yp)を求めても、その値が測位装置10の真位置を表すものとは限らない。
【0087】
そこで、移動局の測位装置10の受信部11rxが、各基地局からの到来電波を受信したときの各基地局と測位装置10の各々における、タイムベースの時刻計測結果のズレが疑似距離PRtに及ぼす影響量をsとする。更に、測位装置10の現在位置(xp,yp)の緯度成分xpと、経度成分ypを次式(9)のように表すものとする。式(9)において、変数x’とy’及びs’は近似値であり、変数ΔxとΔy及びΔsは補正値である。そして、緯度成分xpは近似値x’と補正値Δxとの和で表し、経度成分ypは近似値y’と補正値Δyとの和で表し、影響量sは近似値s’と補正値Δsとの和で表すものとする。
【0088】
【数9】
Figure 0004349758
【0089】
更に、前記の式(8)に、式(9)を適用することにより、測位装置10の現在位置(xp,yp)を、式(8)よりも実際に即した次式(10)で表すこととする。
【0090】
【数10】
Figure 0004349758
【0091】
位置演算部13は、逐次近似法によってこれら補正値Δx,Δy,Δsが演算誤差のレベルに収束する(即ち、限りなく0に収束する)まで演算を繰り返す。そして、かかる演算によって得られた緯度成分の近似値x’と、経度成分の近似値y’によって示される位置(x’,y’)を、測位装置10の概略位置POSIとする。
【0092】
ここで、基地局A,B,Cからの到来電波から求められた各疑似距離PRa1,PRb1,PRc1の組合せと、基地局A,B,Cの各位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)を用いて、逐次近似法によって概略位置POSIa[a1,b1,c1]を求める場合について例示すれば、次のようになる。
すなわち、先ず最初に前記の補正値を適当な値に設定することで、最初の緯度成分xp、並びに経度成分ypを求め、かかる補正値を近似値に加えて、ひとまずの解とする。次に、新たな緯度並びに経度成分xp,ypを求める際、新たな緯度並びに経度成分xp,ypを、前記のひとまず求めた解と新たな補正値の和とおき直して最初と同様の処理を行う。そして、これによって得られた補正値を近似値に加えて次の解とする。
【0093】
かかる処理によって、未だ補正値Δx,Δy,Δsが演算誤差のレベルに収束しなければ、3回目以降においても同様の処理を繰り返す。このような演算を繰り返すことにより、補正値Δx,Δy,Δsは、次第に演算誤差のレベルに収束して行き、これ以上収束しないとき(即ち、演算誤差のレベルまで十分に小さくなったとき)に演算を停止する。そして、最終的に得られた緯度成分と経度成分の近似値x’,y’による位置(x’,y’)を、測位装置10の概略位置POSIa[a1,b1,c1]とする。
【0094】
ところで、逐次近似法によって求めた複数個の概略位置POSIには、基地局A,B,Cと測位装置10間との通信環境に応じて、様々な誤差(例えば、測位精度に悪影響を与える測位誤差など)が含まれている場合がある。
そこで、本実施形態においては、次のアルゴリズムを適用することにより、複数個の概略位置POSIの中から測位誤差の最も少ない概略位置を決定する。
【0095】
すなわち、測位装置10の真位置にー致する現在位置は実際には不明であるので、前記の式(10)を次式(11)に示す偏微分方程式の形で表わす。
【0096】
【数11】
Figure 0004349758
【0097】
更に、式(11)を次式(12)の行列式で表す。
【0098】
【数12】
Figure 0004349758
【0099】
ここで、行列式(12)中の項αa〜αc,βa〜βcは、各基地局A,B,Cから測位装置10を見たときの方向余弦になるべき性質を有している。また、項Δx,Δyは上記式(10)で述べた補正値であり、項sは影響量である。更に、項ΔPRa〜ΔPRcは、次式(13)の関係で表されるように、上記相関値をピーク検出して得られた疑似距離PRtと、逐次近似の過程で得られる真距離Rtに最も近い疑似距離との差分である。
【0100】
【数13】
PRt−Rt=ΔPRt …(13)
(但し、tは、a,b,c)
次に、前記の式(12)に示す行列式を便宜上、次式(14)に示す省略記述形式で表現する。
【0101】
【数14】
Figure 0004349758
【0102】
更に、式(14)を次式(15)の形に変形すると、項Δx,Δy,sを求めるための行列式となる。
【0103】
【数15】
Figure 0004349758
【0104】
そして、式(16)に示すように、式(15)から共分散行列(AT・A)-1が導き出される。
【0105】
【数16】
Figure 0004349758
【0106】
更に、共分散行列(AT・A)-1は、次式(17)で表すことが可能となる。
【0107】
【数17】
Figure 0004349758
【0108】
このように共分散行列(AT・A)-1を導出すると、行列式(17)を構成する各項σxx,σxy,σyx,σyyは、基地局A,B,Cと測位装置10間の通信環境に応じて、測位精度に悪影響を及ぼす重み係数といった性質を有する分散を示すこととなる。従って、項σxx,σxy,σyx,σyyが小さな値であれば、求めた概略位置POSIは測位誤差が小さく、かつ測位精度が高いということになる。
【0109】
そこで、次式(18)に示すように、項σxx,σyyの2乗加算の平方根の値HDOP(HonzontaI Dilution Of Pecision)を求め、その値HDOPを地平座標面での測位誤差を定量化した値とする。
【0110】
【数18】
Figure 0004349758
【0111】
すなわち、直接波検出部14は、算出された複数の擬似距離PRtの中から、HDOPが最も小さくなったときの基地局Aに対応する疑似距離と、基地局Bに対応する疑似距離と、基地局Cに対応する疑似距離とを検出する。そして、これら3個の疑似距離を、基地局A,B,Cから測位装置10に到来した各直接波によるものと推定する。位置演算部13は、これらの各直接波によるものと推定された疑似距離によって求めた概略位置POSIを、測位装置10の現在位置(xp,yp)と決定し、かかる現在位置を示す測位データDpsを制御部18に供給する。
【0112】
なお、以下の説明においては、上記の共分散行列(AT・A)-1を「重み係数行列」と呼ぶこととし、HDOPは、「測位誤差」と呼ぶこととする。更に、測位誤差HDOPは、概略位置POSIa,POSIb,POSIc毎に得られるので、それらの概略位置に対応させて、HDOPa,HDOPb,HDOPcで表すこととする。
【0113】
ところで、上記の測位誤差HDOPa,HDOPb,HDOPcは、基地局A,B,Cからの到来電波より求めた疑似距離PRa1〜PRa2,PRb1〜PRb2,PRc1〜PRc2の組合せと、基地局A,B,Cの位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)とから求められる。このため、例えばHDOPa[a1,b1,c1]のように、演算に用いられた疑似距離についての表記を付して表すこととする。
【0114】
また、上記の共分散行列(AT・A)-1中の、各項σxx,σxy,σyx,σyy等を「位置誤差算出用パラメータ」と呼び、記号PARAで表すこととする。なお、位置誤差算出用パラメータPARAも、基地局A,B,Cからの到来電波より求めた疑似距離PRa1〜PRa2,PRb1〜PRb2,PRc1〜PRc2の組合せと、基地局A,B,Cの位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)を用いて求められる。このため、例えばPARAa[a1,b1,c1]のように、演算で用いられた疑似距離についての表記を付して表すものとする。
【0115】
次に、図14〜図21に示すフローチャートを参照して、本実施形態における測位動作を詳細に説明する。
先ず、図14は、測位動作に際しての測位装置10の全体動作を示したフローチャートである。図14において、ユーザーの指示に従い測位動作を開始すると、受信部11rxは、ステップS100において各基地局からの到来電波を受信する。例えば、図13に示したように、各基地局A,B,Cから発せられた電波が到来した場合、受信部11rxは、それらの到来電波を受信することになる。
【0116】
次に、ステップS102において、距離測定部12が、到来電波を受信することによって得られた各基地局A,B,C毎の受信データDdと、相関用データDa,Db,Dcとを相関演算することにより、相関値CRRa,CRRb,CRRcを求める。そして、ステップS104において、前述の図12で示した如く、相関値CRRa,CRRb,CRRcの夫々についてピーク検出を行う。これにより、夫々の疑似距離PRa1,PRb1,PRc1が求められることになる。
【0117】
次に、ステップS105において、直接波推定部19が、これらの疑似距離に前述した所定の誤差補正演算処理を施すことにより、誤差補正を加えた疑似距離PRa2,PRb2,PRc2を求める。
そして、ステップS106において、上記の疑似距離PRa1,PRa2とPRb1,PRb2、及びPRc1,PRc2を用いて、測位装置10の現在位置(xp,yp)を測位するのである。なお、この測位処理は、後述する図15から図21に示すフローチャートに従って行われ、その測位処理が完了すると、ステップS108に移行する。
【0118】
ステップS108では、ユーザーからの指示によってナビゲーション情報(以下、単に「ナビ情報」という)の要求がなされたか否かを、制御部18が判断して、かかる要求がなされていた場合(即ち、「YES」の場合)には、ステップS110に移行する。
ステップS110では、測位結果である測位装置10の現在位置(xp,yp)を示す測位データDpsを最寄りの基地局へ送信し、ユーザーが指示したナビ情報を配信するように要求する。例えば、ユーザーから要求された上記ナビ情報として、現在位置(xp,yp)を含む周辺の地図情報が要求された場合には、最寄りの基地局に対して地図情報の配信を要求する。また、現在位置(xp,yp)の周辺に存在するレストランや商店等のショッピングに必要な情報や、娯楽施設や公共施設、観光名所等、様々なナビ情報の配信を基地局に対して要求することも可能となっている。
【0119】
次に、ステップS112において、基地局からナビ情報を含んだ配信電波が送られてくると、受信部11rxは、その配信電波を受信して、受信データDrxよりナビ情報を取得する。そして、ステップS114において、取得したナビ情報と、測位結果である現在位置(xp,yp)を表示部16に表示し、ユーザーに提供する。
【0120】
例えば、図22(a)で例示するように、表示部16に配信されてきた地図情報の表示と、その地図中に現在位置(xp,yp)を示すための記号“P”を点滅表示することでユーザーの利便性の向上を図ることも可能である。また、現在位置(xp,yp)を決定するに際して求めた、その現在位置に対応する測位誤差HDOPの値が予め決められた値より大きい場合には、その測位誤差HDOPを距離に換算し、図22(b)で例示するように、現在位置(xp,yp)を中心として、測位誤差HDOPから換算した上記距離を半径とする円Cerrを表示する。これにより、現在位置(xp,yp)がどの程度正確なものであるかをユーザーに確認させることも可能となる。
【0121】
上記のステップS108において、ユーザーからナビ情報の要求が無かった場合(即ち、「NO」の場合)には、ステップS110〜S114の処理を行わずに図14のフローチャートの処理を終了する。但し、この場合でも単に処理を終了するのではなく、測位処理によって得られた現在位置(xp,yp)をナビ情報の要求以外の用途に利用することが可能となっている。例えば、現在位置(xp,yp)の測位データDpsを基地局に送信し、基地局側でユーザーの位置確認や身辺の異常の有無を確認するといった、例えば老人介護の方法等に利用することも可能となっている。
【0122】
次に、図14に示すステップS106の測位処理の詳細について説明する。
すなわち、図14のフローチャートにおいて、ステップS100からS104の処理が行われ、ステップS106に移行すると、図15のフローチャートに示す測位演算処理が開始される。
測位演算処理の開始に伴い、位置演算部13による第1回目の位置演算処理が行われる。先ず、図15中のステップS200において、位置演算部13は、基地局A,B,Cからの到来電波を受信した際に再生した受信データDrxから、各基地局A,B,Cの位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)の情報を取得する。
【0123】
そして、ステップS202において、図14のフローチャートにおけるステップS104及びS105で求めた6個の疑似距離PRa1,PRa2,PRb1,PRb2,PRc1,PRc2の中から、基地局A,Bからの到来電波に対応する第1番目の疑似距離PRa1,PRb1と、基地局Cからの到来電波に対応する2個の疑似距離PRc1,PRc2を、最初の組合せの候補として選び出し、疑似距離PRa1,PRb1を固定して、三角法及び逐次近似法による測位演算を開始する。
【0124】
なお、本実施形態では、基地局A,Bに関連する上記疑似距離PRa1,PRb1を固定して、基地局Cに関する2個の疑似距離PRc1,PRc2を最初の候補として選び出すこととしているが、これは他の組合せであってもよい。つまり、基地局A,Cに関連する疑似距離PRa1,PRc1を固定して、基地局Bに関連する2個の疑似距離PRb1,PRb2を最初の組合せの候補として選び出してもよい。また、基地局B,Cに関連する上記疑似距離PRb1,PRc1を固定して基地局Aに関連する2個の疑似距離PRa1,PRa2を最初の候補として選び出してもよい。要は、基地局A,B,Cのうち2つの基地局に関する疑似距離を固定し、残りの基地局に関連する2個の疑似距離をいわゆる変数として選び出せばよいのである。そこで、本実施形態では前述のように、基地局A,Bに関連する疑似距離PRa1,PRb1を固定して、基地局Cに関する2個の疑似距離PRc1,PRc2を最初の組合せの候補として選び出すこととしている。
【0125】
なお、本実施形態では、固定する疑似距離を基地局A,Bからの到来電波に対応する第1番目の疑似距離PRa1,PRb1としているが、これは、第2番目の疑似距離PRa2,PRb2であってもよい。即ち、測位装置10の現在位置(xp,yp)を求めるのに、基地局A,B,Cに関連する各々2個ずつの疑似距離の組合せから、現在位置(xp,yp)を求めるための三角法による解析を行えばよいのであって、それらの組合せの順番は特に限定されるものではない。そこで、本実施形態では、測位演算処理の高速化を考慮して、添付図面に示すフローチャートで指定した組合せの順番で処理を行うこととしている。
【0126】
続いて、ステップS204において、基地局Cからの到来電波に対応する2個の疑似距離PRc1,PRc2のうち、最初(k=1)の疑似距離(PRck=PRc1)を演算対象として選び、ステップS206に移行する。
ステップS206では、基地局A,B,Cの位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)と、前記の固定した疑似距離PRa1,PRb1と、変数とする疑似距離PRc1を用いて、測位装置10の概略位置POSIc[a1,b1,c1]を演算する。なお、かかる演算に際しては前述した逐次近似法による演算処理が行われる。
【0127】
次に、ステップS208において、上記の概略位置POSIc[a1,b1,c1]を求める際に得られた位置誤差算出用パラメータPARAc[a1,b1,c1]を導出する。すなわち、逐次近似によって最終的に概略位置POSIc[a1,b1,c1]が得られたときの位置誤差算出用パラメータPARAc[a1,b1,c1]を求めるのである。
そして、ステップS2l0において、基地局Cからの到来電波に対応する2個の疑似距離PRc1,PRc2の全てを適用して概略位置POSIcを演算し終えたか判断する。演算処理が未終了(即ち、「NO」)であれば、ステップS2l2において次の疑似距離PRckを演算対象として選んだ後、再度ステップS206からの処理を繰り返す。
【0128】
従って、ステップS204からS2l2の処理を行うことにより、変数kで指定した疑似距離PRc1,PRc2と、固定した疑似距離PRa1,PRb1との組み合わせを用いた測位演算が行われ、その結果、2個の概略位置POSIc[a1,b1,c1]と、POSIc[a1,b1,c2]が求まる。更に、各概略位置に対応する位置誤差算出用パラメータPARAc[a1,b1,c1]とPARAc[a1,b1,c2]も求まることになる。
【0129】
次に、前記各々2個ずつの概略位置POSIcと位置誤差算出用パラメータPARAcを演算し終えると、ステップS214に移行してこれらの概略位置POSIc[a1,b1,c1],POSIc[a1,b1,c2]と、位置誤差算出用パラメータPARAc[a1,b1,c1],PARAc[a1,b1,c2]を直接波検出部14へ転送した後、図16のフローチャートに示す直接波検出部14による第1回目の直接波検出処理に移行する。
【0130】
図16のフローチャートでは、先ず、ステップS300において、位置誤差算出用パラメータPARAc[a1,b1,c1],PARAc[a1,b1,c2]に対応する、各重み係数行列(前述の式(16)及び、式(17)を参照)を演算する。
更に、ステップS302において、各重み係数行列から測位誤差HDOPcを演算する。すなわち、前述の式(18)で述べた演算を行うことにより、概略位置POSIc[a1,b1,c1]に対応する測位誤差HDOPc[a1,b1,c1]と、概略位置POSIc[a1,b1,c2]に対応する測位誤差HDOPc[a1,b1,c2]とを算出する。
【0131】
次に、ステップS304において、前記ステップにおいて求めた測位誤差HDOPc[a1,b1,c1]と、HDOPc[a1,b1,c2]の内、その値が最小となる測位誤差を検出する。そして、ステップS306において、上記の概略位置POSIc[a1,b1,c1],POSIc[a1,b1,c2]のうち、最小のHDOPc(すなわち、最小値となる測位誤差)に対応する概略位置POSIcを選択する。
【0132】
本実施形態の説明では、便宜上、k=2番目の測位誤差HDOPc[a1,b1,c2]が最小値であった仮定すると、それに対応する概略位置POSIc[a1,b1,c2]を選択することになる。そして、k=2番目の疑似距離PRck(=PRc2)に対応する到来電波を基地局Cからの直接波であるものと判断する。
因みに、この場合は距離測定部12が相関値CRRcのピークから求めた疑似距離PRc1でなく、直接波推定部19がPRc1を基に前述の誤差補正演算を行って求めた疑似距離PRc2の方が、基地局Cからの直接波による疑似距離であると判断されたことになる。
【0133】
次に、ステップS308において、直接波であると判断した情報、即ち基地局Cに関する2番目の疑似距離PRc2が、基地局Cからの直接波によるものであることを示す判断情報を位置演算部13へ転送する。そして、図17に示すフローチャートの処理に移行し、位置演算部13による第2回目の位置演算処理が行われる。
【0134】
図17に示すフローチャートにおいて、先ず、ステップS400では、前述したk=2番目の疑似距離PRc2が基地局Cからの直接波によるものであるとの判断情報を受けて、基地局Cに対応するk=2番目の疑似距離PRc2を固定すると共に、基地局Aに対応する疑似距離PRa1を固定して、基地局Bからの到来電波に対応する2個の疑似距離PRbl,PRb2を、第2回目の位置演算処理の候補の組合せとして選び出す。
【0135】
すなわち、図15で説明した第1回目の位置演算処理では、基地局A,Bからの到来電波より求めた疑似距離PRa1,PRb1を固定し、基地局Cからの到来電波より求めた疑似距離PRc1,PRc2を変数として、概略位置POSIcを求めた。この結果、k=2番目の疑似距離PRc2が基地局Cから到来した直接波によるものと判断されたことになる。そこで、第2回目の位置演算処理におけるステップS400では、基地局Cからの直接波により得られた2番目の疑似距離PRc2を固定すると共に、基地局Aからの到来電波より得られた疑似距離又は、基地局Bからの到来電波より得られた疑似距離の何れかー方を固定して演算処理を行えばよい。
【0136】
従って、固定する疑似距離は、基地局A,Bに関する疑似距離の何れでもよいが、本実施形態における第2回目の位置演算処理では、基地局Aからの到来電波より得られた疑似距離PRa1を固定する。
次に、ステップS402では、基地局Bからの到来電波に対応する2個の疑似距離PRb1,PRb2のうち、最初(j=1)の疑似距離PRb1を演算対象として選びステップS404に移行する。そして、ステップS404では、基地局A,B,Cの位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)と、上記固定した疑似距離PRa1及びPRc2と、基地局Bにおけるj=1番目の疑似距離PRb1を用いて、測位装置10の概略位置POSIb[a1,b1,c2]を演算する。なお、この演算に際して前述の逐次近似法による処理が行われることは言うまでもない。
【0137】
次に、ステップS406において、概略位置POSIb[a1,b1,c2]を求める際に得られた位置誤差算出用パラメータPARAb[a1,b1,c2]を導出する。即ち、逐次近似によって最終的に概略位置POSIb[a1,b1,c2]が得られたときの、位置誤差算出用パラメータPARAb[a1,b1,c2]を求めるのである。
続いて、ステップS408において、基地局Bからの到来電波に対応する2個の疑似距離PRb1,PRb2の全てを用いて概略位置POSIbを演算し終えたか判断する。そして、演算処理を終了していなければ(即ち、「NO」であれば)、ステップS410において、次の疑似距離PRbjを演算対象として選んだ後、ステップS404からの処理を繰り返す。
【0138】
したがって、ステップS402からS410の処理を繰り返すことにより、変数jで指定した疑似距離PRb1,PRb2と、固定した疑似距離PRa1,PRc2とを組み合わせた演算が行われる。その結果、2個の概略位置POSIb[a1,b1,c2]と、POSIb[a1,b2,c2]とが求まることになる。また、これと共に各概略位置に対応する、位置誤差算出用パラメータPARAb[a1,b1,c2]と、PARAb[a1,b2,c2]とが求まる。
【0139】
次に、ステップS412において、これら概略位置POSIb[a1,b1,c2],POSIb[a1,b2,c2]と、位置誤差算出用パラメータPARAb[a1,b1,c2],PARAb[a1,b2,c2]を直接波検出部14へ転送した後、図18の処理フローチャートに移り直接波検出部14による第2回目の直接波検出処理が行われる。
図18に示すフローチャートにおいて、先ず、ステップS500では、位置誤差算出用パラメータPARAb[a1,b1,c2],PARAb[a1,b2,c2]に対応する各重み係数行列を演算し、更にステップS502では、各重み係数行列から測位誤差HDOPbを演算する。すなわち、前述の式(18)の演算を行うことによって、概略位置POSIb[a1,b1,c2]に対応する測位誤差HDOPb[a1,b1,c2]と、概略位置POSIb[a1,b2,c2]に対応する測位誤差HDOPb[a1,b2,c2]とを演算するのである。
【0140】
次に、ステップS504において、求めた測位誤差HDOPb[a1,b1,c2]とHDOPb[a1,b2,c2]の中から最小となる測位誤差を検出する。そして、ステップS506において、上記の概略位置POSIb[a1,b1,c2]及び、POSIb[a1,b2,c2]のうち、最小となるHDOPb(すなわち、最小値となる測位誤差)に対応する概略位置を選択する。
【0141】
本事例では、説明の便宜上J=1番目の測位誤差HDOPb[a1,b1,c2]が最小であるものと仮定する。なお、それに応じて対応する概略位置POSIb[a1,b1,c2]が選択されることになる。そして、j=1番目の疑似距離であるPRb1に対応する到来電波を基地局Bからの直接波であると判断する。
次に、ステップS508において、疑似距離PRb1,PRb2のうちj=1番目の疑似距離PRb1が基地局Bからの直接波によるものであることを示す判断情報を位置演算部13へ転送する。そして、図19の処理フローチャートに移行して、位置演算部13による第3回目の位置演算処理が行われる。
【0142】
図19のフローチャートに示す第3回目の位置演算処理では、先ず、ステップS600において、疑似距離PRc2が基地局Cからの直接波によるものであり、かつ疑似距離PRb1が基地局Bからの直接波によるものであるとの判断情報を受け、疑似距離PRc2とPRb1を固定し、基地局Aからの到来電波に対応する2個の疑似距離PRa1,PRa2を、第3回目における位置演算処理の候補の組み合わせとして選び出す。
【0143】
次に、ステップS602では、2個の疑似距離PRa1,PRa2のうち、最初(i=1)の疑似距離(PRai=PRa1)を演算対象として選びステップS604に移行する。そして、ステップS604では、基地局A,B,Cの各位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)と、上記固定した疑似距離PRb1,PRc2と、i=1番目の疑似距離PRa1を用いて、測位装置10の概略位置POSIa[a1,b1,c2]を演算する。前述の位置演算処理の場合と同様に、かかる演算処理に際しても逐次近似法による処理が行われることは言うまでもない。
【0144】
次に、ステップS606において、概略位置POSIa[a1,b1,c2]を求める際に得られた位置誤差算出用パラメータPARAa[a1,b1,c2]を導出する。すなわち、逐次近似によって最終的に概略位置POSIa[a1,b1,c2]が得られたときの位置誤差算出用パラメータを求めるのである。
続いて、ステップS608において、基地局Aからの到来電波に対応する2個の疑似距離PRa1,PRa2の全てを適用して既略位置POSIaを演算し終えたか判断し、未終了であれば(即ち「NO」であれば)、ステップS610において次の疑似距離PRaiを演算対象として選んだ後、ステップS604からの処理を繰り返す。
【0145】
したがって、ステップS602〜S610の処理を繰り返すことにより、変数iで指定した疑似距離PRa1,PRa2と、固定した疑似距離PRb1,PRc2とを組み合わせた演算が行われ、その結果、2個の概略位置POSIa[a1,b1,c2]とPOSIa[a2,b1,c2]が求まる。更に、各概略位置に対応する位置誤差算出用パラメータPARAa[a1,b1,c2]と、PARAa[a2,b1,c2]とが求まることになる。
【0146】
次に、ステップS612に移行し、これら概略位置POSIa[a1,b1,c2],POSIa[a2,b1,c2]と、位置誤差算出用パラメータPARAa[a1,b1,c2],PARAa[a2,b1,c2]とを直接波検出部14へ転送した後、図20の処理に移行して直接波検出部14による第3回目の直接波検出処理が行われる。
図20に示すフローチャートにおいて、先ず、ステップS700では、位置誤差算出用パラメータPARAa[a1,b1,c2],PARAa[a2,b1,c2]に対応する各重み係数行列を演算し、更にステップS702では、各重み係数行列から測位誤差HDOPaを演算する。すなわち、前述の式(18)の演算を行うことによって、概略位置POSIa[a1,b1,c2]に対応する測位誤差HDOPa[a1,b1,c2]と、概略位置POSIa[a2,b1,c2]に対応する測位誤差HDOPa[a2,b1,c2]とを求めるのである。
【0147】
次に、ステップS704において、求めた測位誤差HDOPa[a1,b1,c2]と、HDOPa[a2,b1,c2]の中から最小となる測位誤差を検出する。そして、ステップS706において、前記の概略位置POSIa[a1,b1,c2],POSIa[a2,b1,c2]の中から、最小となるHDOPa(すなわち、最小となる測位誤差)に対応する概略位置を選択する。
【0148】
本実施形態では、説明の便宜上i=2番目の測位誤差HDOPa[a2,b1,c2]が最小値であるものと仮定する。従って、それに対応する概略位置POSIa[a2,b1,c2]が選択されることになる。そして、i=2番目の疑似距離PRa2に対応する到来電波を基地局Aからの直接波であると判断する。
次に、ステップS708において、疑似距離PRa1,PRa2のうちi=2番目の疑似距離PRa2が、基地局Aからの直接波によるものであることを示す判断情報を位置演算部13へ転送する。そして、図21の処理に移行して位置演算部13による最終判定処理が行われる。
【0149】
図21に示す最終判定処理では、ステップS800において、基地局Cからの直接波によるものと判断された疑似距離PRck(即ち、k=2番目の疑似距離PRc2)と、基地局Bからの直接波によるものと判断された疑似距離PRbj(即ち、j=1番目の疑似距離PRb1)と、基地局Aからの直接波によるものと判断された疑似距離PRai(即ち、i=2番目の疑似距離PRa2)と、から求めた概略位置POSIa[a2,b1,c2]を測位装置10の現在位置(xp,yp)と定める。
【0150】
そして、かかる現在位置(xp,yp)を示す測位データDpsを位置演算部13から制御部18へ供給して測位処理を完了する。つまり、図14に示したフローチャートのステップS106の処理が完了し、同図のステップ108以降の処理に移行するのである。
以上詳述した如く本実施形態によれば、先ず、測位装置10の周辺に位置する少なくとも3つ基地局(例えば、基地局A,B,C)からの到来電波を受信し、それらの到来電波から得られる出力データDdと、基地局A,B,C毎の所定の相関データDa,Db,Dcとの相関演算によって相関値CRRa,CRRb,CRRcを求める。次に、図12の(a)〜(c)に示すように、それら相関値CRRa,CRRb,CRRcのピークを検出することにより、それぞれの疑似距離PRa1,PRb1,PRc1を検出する。
【0151】
そして、注目すべきは、それらのピーク検出により求めた疑似距離に所定の誤差補正係数を用いた誤差補正演算処理を行うことにより、各基地局からの直接波によるものと推定される疑似距離PRa2,PRb2,PRc2を算出することである。これによって、各基地局A,B,Cから移動局Pの測位装置10に到来する直接波の疑似距離を適切に推定し、事後の測位処理における直接波の検出を容易にすることができるという優れた効果が得られる。
【0152】
更に、各基地局毎に2つずつの疑似距離PRa1,PRa2と、PRb1,PRb2及び、PRc1,PRc2を、各基地局A,B,Cに対応づけて、3個ずつの疑似距離の組み合わせを候補として三角法により概略位置POSIを求め、概略位置を求めるに際し逐次近似法による処理を行うことによって、より精度の高い概略位置POSIを求めることを可能にしている。
【0153】
すなわち、上記の3個ずつの疑似距離の組み合わせに応じて複数個の概略位置POSIを求め、その際に個々の概略位置POSIの測位精度を表すこととなる位置誤差算出用パラメータPARAと測位誤差HDOPを求め、測位誤差HDOPが最小値となるときの概略位置POSIを絞り込んで行き、最終的に得られた概略位置POSIを測位装置10の現在位置(xp,yp)であると決定する。
【0154】
このような絞り込みを行うことにより複数の疑似距離候補の中から、マルチパスフェージングやノイズ等の影響の少ない直接波を選択することが可能となる。そして、かかる直接波を用いて算出した概略位置POSIを、測位装置10の現在位置(xp,yp)であると決定すれば、マルチパスフェージングやノイズ等の影響を抑制した極めて高精度の測位処理を行うことができる。
【0155】
更に、前述の図22(b)で示したように、測位誤差HDOPが所定の値より大きいときには、表示部16の表示画面上に、現在位置(xp,yp)を表す表示“P”に加えて、測位誤差HDOPの大きさに相当する円Cerrを表示するようにすれば、ユーザーに対して測位結果がどの程度正確であるか、即ち測位環境の良否状態を知らせることができ利便性の向上を図ることができる。
【0156】
(第2の実施の形態)
次に、本発明による第2の実施形態を説明する。因みに、本実施形態は、第1の実施形態で述べた測位装置10の変形実施例に関するものである。
なお、本実施形態の移動局の構成は、図9から図11に示した第1の実施形態の移動局10と同様の構成となっている。また、図11及び図12を参照して説明した測位原理と同様の原理に基づいて測位処理行うため、本実施形態における移動局の構成と測位原理についての説明は省略する。
【0157】
ただし、本実施形態の移動局は、図11から図22に基づいて説明した第1の実施形態の測位装置10の測位処理行程のうち、図15から図21に示した測位処理の代わりに図23に示す測位処理に従って動作する。
つまり、前述した第1の実施形態の測位装置10では、図14のフローチャートに示したステップS100からS105において、距離測定部12による疑似距離PRa1,PRbl,PRc1の検出及び、直接波推定部19の誤差補正処理による疑似距離PRa2,PRb2,PRc2の推定の各処理を行った後、図15〜図21に示したフローチャートに従ってステップS106の測位処理が行われた。この測位処理の際、位置演算部13による概略位置POSI及び位置誤差算出用パラメータPARAの演算と、直接波検出部14による直接波の判定とを相互に複数回(第1の実施形態では3回)繰り返すことで、測位誤差HDOPが最小値となるときの概略位置POSIを絞り込んで行き、最終的に得られる概略位置POSIを測位装置10の現在位置(xp,yp)として決定することとしている。
【0158】
これに対し、第2の実施形態における測位装置は、第1の実施形態のように測位誤差HDOPが最小値となるときの概略位置POSIを絞り込んでいくという処理は行わず、図14に示すステップS106の測位処理を図23のフローチャートに従って行うようにしている。
すなわち、本実施形態における測位装置にあっては図14のフローチャートにおいて、距離測定部12による疑似距離PRa1,PRb1,PRc1の検出処理を行い、更に、直接波推定部19による疑似距離PRa2,PRb2,PRc2の推定処理行った後、図23のフローチャート中のステップS900の処理に移行する。
【0159】
そして、ステップS900では、先ず位置演算部13が受信データDrxに含まれている基地局A,B,Cの位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)を示す情報を取得する。
次に、図23のステップS902〜S916において、位置演算部13が基地局A,B,Cに対応する変数i,j,kを順次変更することにより、疑似距離PRa1〜PRa2,PRb1〜PRb2,PRc1〜PRc2の中から、基地局A,B,Cに対応する3個の疑似距離PRai,PRbj,PRckの組み合わせを選択する。そして、選択した3個の疑似距離PRai,PRbj,PRckと、基地局A,B,Cの各々の位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)に従って、概略位置POSIc[ai,bj,ck],POSIb[ai,bj,ck],POSIa[ai,bj,ck]と、位置誤差算出用パラメータPARAc[ai,bj,ck],PARAb[ai,bj,ck],PARAa[ai,bj,ck]及び、測位誤差HDOPc[ai,bj,ck],HDOPb[ai,bj,ck],HDOPa[a1,bj,ck]を逐次近似法によって演算する。
【0160】
すなわち、ステップS902において変数i,j,kを初期値(i=1,j=1,k=1)に設定した後、ステップS904において3個の疑似距離PRai,PRbj,PRckの組み合わせと、基地局A,B,Cの位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)を用いて、最初の概略位置POSIと位置誤差算出用パラメータPARA及び測位誤差HDOPを一挙に演算するのである。
【0161】
次に、ステップS906〜S916において変数i,j,kを順次インクリメントし、変数i,J,kの全てが2になるまでステップS904の演算処理を繰り返えす。
これによって、基地局A,B,C毎に対応する3個ずつの疑似距離PRai,PRbj,PRckの総組合せ(すなわち、2×2×2=8通りの組合せ)に対応する、8個の概略位置POSIc[ai,bj,ck],POSIb[ai,bj,ck],POSIa[ai,bj,ck]と、8個の位置誤差算出用パラメータPARAc[ai,bj,ck],PARAb[ai,bj,ck],PARAa[ai,bj,ck]及び、8個の測位誤差HDOPc[ai,bj,ck],HDOPb[ai,bj,ck],HDOPa[ai,bj,ck]が求まることになる。。
【0162】
こうして8個ずつの、概略位置POSI、位置誤差算出用パラメータPARA及び測位誤差HDOPを演算し終えると、次に直接波検出部14がステップS918において、8個の測位誤差HDOPのうち最小値となるものを検出してその情報を位置演算部13に通知する。
次のステップ920において、位置演算部13は直接波検出部14からの情報に基づいて、最小値の測位誤差HDOPに対応する概略位置POSIを測位装置10の現在位置(xp,yp)であると決定する。そして、かかる現在位置(xp,yp)を示す測位データDpsを制御部18に供給すると共に、図14のフローチャートに示したステップS108の処理に移行する。
【0163】
このように、基地局A,B,Cから到来する電波を受信することによって得られる、各局2個ずつの疑似距離PRa1〜PRa2,PRb1〜PRb2,PRc1〜PRc2の全組み合わせ(8通りの組み合わせ)に基づいて、予め8個ずつの概略位置POSI、位置誤差算出用パラメータPARA及び、測位誤差HDOPを演算した後、測位誤差HDOPが最小値となるときの概略位置POSIを測位装置10の現在位置(xp,yp)としても、マルチパスフェージングやノイズの影響を抑制した高精度の測位を行うことができる。
【0164】
(第3の実施形態)
次に、本発明による第3の実施形態を図24〜図27を参照して説明する。
前述の第1及び第2の実施形態は、移動局の測位装置10が基地局から到来する電波を受信して、自己の現在位置(xp,yp)を測位するものであった。これに対し以下に示す第3の実施形態は、基地局側が移動局の現在位置(xp,yp)を測位することによりマルチパスフェージングやノイズ等の影響を抑制して高精度の測位を行うようにしたものである。
【0165】
すなわち、本実施形態によれば図24に模式的に示すように、移動局10が通信エリア内の任意の位置で、測位を要求するための電波(以下、「測位用電波」という)を送信すると、その移動局10の周辺に位置する、例えば基地局A,B,Cがこの測位用電波を受信する。そして、各基地局A,B,Cと、それらの基地局A,B,Cを管理している通信エリア管理センター34が、移動局10の現在位置(xp,yp)を測位するものである。つまり、移動局10から地図等のナビ情報の要求があった場合には、通信エリア管理センター34に設けられているデータベース35から移動局10の現在位置(xp,yp)に関連するナビ情報を検索し、測位した移動局の現在位置(xp,yp)と検索したナビ情報を、基地局A,B,Cの何れか又は他の基地局を介して移動局10へ送信する。
【0166】
図25は、本実施形態における移動局の測位装置10の要部構成を示すブロック図であり、図26(a)は、各基地局に備えられる測位装置33を、同図(b)は、通信エリア管理センター34の要部構成を示すブロック図である。
図25に示した本実施形態における測位装置10の構成を、図9に示した第1の実施形態における測位装置10と対比して述べると次のようになる。すなわち、本実施形態における測位装置10は、各基地局との間で通信を行うための送受信アンテナANTと、送受信部11、操作部15、表示部16、記憶部17及び制御部18が備えられているものの、第1の実施形態で既述した距離測定部12、位置演算部13、直接波検出部14及び、直接波推定部19は設けられていない。従って、本実施形態においては、移動局(測位装置10)のユーザーが現在位置の確認を所望した場合には、操作部15を介して基地局側へ測位要求を行うことになる。
【0167】
これに対して、各基地局には、図26(a)に示す構成の測位装置33が備えられており、かかる測位装置33は、測位装置10との間で通信を行う送受信アンテナANTbs、送受信部11bs、距離測定部12bs、直接波推定部19bs及び、測位装置33全体の動作を集中制御する制御部18bsを備えた構成となっている。
【0168】
送受信部11bsは、第1の実施例において受信部11rxと送信部11txを備えた送受信部11(前記図10参照)と基本的に同じ構成となっている。従って、移動局側の測位装置10からの到来電波(即ち、前述の測位用電波)を受信すると、送受信部11bs内の受信部11rxに設けられている逆拡散符号系列発生器24が、測位装置10に対応する逆拡散符号系列CODErxを発生し、逆拡散部22がその逆拡散符号系列CODErxと、ロールオフフィルタ21から出力される出力データDdとの相互相関演算を行う。また、移動局側の測位装置10に対して電波を送信する際には、送受信部11bs内の送信部11txに設けられている拡散符号系列発生器28が、測位装置10に対応する拡散符号系列CODEtxを発生させ、拡散部27がその拡散符号系列CODEtxと、送信すべき送信データDtxとを相互相関演算してロールオフフィルタ26に供給する。
【0169】
一方、距離測定部12bsは、前述の図9及び図11に示した第1の実施形態における距離測定部12と同様の構成を有している。但し、第1の実施形態の距離測定部12では、少なくとも3つの基地局からの各到来電波に基づいて各基地局毎に対応する相関値を演算すべく、少なくとも3個以上の信号処理系統を備えた構成となっていた。これに対して、図26(a)に示す第3の実施例における距離測定部12bsは、測位に際して測位装置10からの測位用電波による相関値を求めるべく、少なくとも1系統以上の信号処理系統が設けられていれば良い。つまり、最少数の信号処理系統として1系統の信号処理系統が設けられていればよい構成となっている。
【0170】
したがって、本実施形態を説明するに当たり、説明の便宜上、例えば基地局Aの測位装置33には、第1の実施形態の図11に示した相関器29aと、相関用データ発生器31aと、距離演算部30a及び、閾値生成部32aから成る1系統の信号処理系統を有する距離側定部12bsが設けられているものとする。また、基地局Bの測位装置33には、同じく図11に示した相関器29bと、相関用データ発生器31bと、距離演算部30b及び、閾値生成部32bから成る1系統の信号処理系統を有する距離測定部12bsが設けられているものとする。そして、基地局Cの測位装置33には、同じく図11に示した相関器29cと、相関用データ発生器31cと、距離演算部30c及び、閾値生成部32cから成る1系統の信号処理系統を有する距離測定部12bsが設けられているものとして説明を行う。
【0171】
更に、これら各基地局に設けられた各相関データ発生器31a,31b,31cは、測位装置10からの測位用電波に含まれている移動局識別データに対応する相関用データDa,Db,Dcを生成して、各相関器29a,29b,29cに供給するものとする。そして、例えば基地局Aの測位装置33が、図12(a)に示したのと同様のピーク検出処理を行うことにより、相関値CRRaから疑似距離PRa1を検出する。同様にして、他の基地局B及びCの測位装置33においても、各相関値CRRb及びCRRcから、それぞれの疑似距離PRb1及びPRc1を検出する。
【0172】
続いて、各基地局の測位装置33内の距離測定部12bsにて検出された各疑似距離は、直接波推定部19bsに供給され誤差補正演算による直接波推定処理が施されることになる。
第3の実施形態においては、直接波推定のための誤差補正処理が基地局側に設けられた直接波推定部19bsによって行われる。従って、第1の実施形態で説明した誤差補正演算に用いられる誤差補正係数は、原則として基地局側が記憶保存することになる。つまり、第1の実施形態において基地局側が誤差補正係数を記憶していた場合に不可欠とされた、位置登録の際における誤差補正係数を基地局側から移動局側に送信する処理も不要となる。
【0173】
なお、本実施形態において使用する誤差補正係数は、第1の実施形態で説明した市街地域における普遍的な誤差補正係数ErCでも良いし、各基地局毎に算出された誤差補正係数Eri(i=a,b,c,…)でも良い。直接波推定部19bsによる誤差補正演算については、第1の実施形態で説明した移動局側の直接波推定部19における処理と同様であるためその説明を省略する。
【0174】
以上の処理によって、各基地局A,B,C毎に検出された疑似距離PRa1,PRb1,PRc1及び、これらの疑似距離に所定の誤差補正演算を加えた疑似距離PRa2,PRb2,PRc2が求められることになる。
本実施形態では、各基地局がこれらの疑似距離候補を通信エリア管理センター34に転送する。即ち、基地局Aの測位装置33からは疑似距離PRa1,PRa2が、基地局Bの測位装置33からは疑似距離PRb1,PRb2が、更に、基地局Cの測位装置33からも同様に疑似距離PRc1,PRc2が通信エリア管理センター34へ転送される。
【0175】
また、移動局10からの測位用電波中に、ナビ情報の要求を示すナビ情報要求データが含まれていた場合には、各基地局A,B,Cから通信エリア管理センター34へ、そのナビ情報要求データも同時に転送されるようになっている。
通信エリア管理センター34は、図26(b)に示すように、通信エリア内の各基地局との間で通信を行うための送受信部11cntと、位置演算部13cnt、直接波検出部14cnt、データベース35、及び通信エリア管理センター34全体を集中制御する制御部18cntを備えた構成となっている。
【0176】
ここで、送受信部11cntは、例えば、通信エリア管理センターと各基地局との間に敷設された光ファイバ通信路等のディジタル専用回線を介して高速通信を行うものとする。つまり、通信エリア管理センター34は、各基地局A,B,C等から転送されて来る疑似距離データや、ナビ情報要求データ等のデータを光ファイバ通信路等を経由して受信するようになっている。
【0177】
更に、通信エリア管理センター34に設けられている位置演算部13cntと直接波検出部14cntは、基地局A,B,Cから転送されてきた各疑似距離と、既知となっている基地局A,B,Cの各位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)とを用いて、三角法及び逐次近似法による測位処理を行う。
つまり、位置演算部13cntと直接波検出部14cntは、第1の実施形態における図15〜図21に示したフローチャートと同様の測位処理、又は、第2の実施形態における図23に示したフローチャートと同様の測位処理を行うようになっている。
【0178】
また、通信エリア管理センター34に内蔵されるデータベース35は、いわゆる大容量のデータベース・サーバーによって形成されており、地図や各種施設の情報、各種の催し(イベント)情報、ショッピング情報等の様々な情報が記録されている。そして、移動局10からナビ情報の要求がなされていた場合、制御部18cntは、位置演算部13cntと直接波検出部14cntによる測位処理の結果得られた移動局10の位置情報(xp,yp)に基づいて、データベース35を検索し、かかる位置情報に関連するデータを抽出する。そして、抽出したデータをナビ情報として、先に求めた位置情報(xp,yp)と共に、基地局A,B,Cの何れか、又は、移動局10との間での通信環境の良好な他の基地局へ転送(返送)する。これらの情報は、転送された基地局から移動局10の測位装置へ、ナビ情報及び位置情報(xp,yp)として送信(配信)される。
【0179】
次に、かかる構成を有する、移動局10の測位装置と基地局A,B,C及び通信エリア管理センター34との間で行われる測位処理について、図27に示すフローチャートを参照して説明する。
図27において、ステップS1000では、ユーザーが移動局の測位装置10に備えられている操作部15(図25参照)を操作して測位処理を要求する指示を行うと、制御部18は測位用電波を送信すべく送受信部11に指令する。また、ユーザーが測位要求の指示と共にナビ情報の要求を指示すると、そのナビ情報の要求を指示するためのナビ情報要求データを、測位用電波に含めて送信させるように指令する。
【0180】
このようにして移動局10(つまり測位装置10)が測位用電波を送信すると、ステップS1002において、測位装置10の周辺に位置する、例えば基地局A,B,Cが測位用電波を個別に受信することになる。
そして、ステップS1004において、各基地局A,B,Cの測位装置33に備えられている送受信部11bsが測位用電波を受信したことを確認すると、夫々の測位装置33から通信エリア管理センター34に確認情報が転送され、更に夫々の測位装置33は、ステップS1006の処理に移行して、各基地局が個別に疑似距離を検出する。
【0181】
ステップS1006において、例えば基地局A中の測位装置33は、その内部に備えた距離測定部12bsによって測位用電波に対応する相関値CRRaを演算し、相関値CRRaのピークを検出することにより疑似距離PRalを検出する。更に、かかる疑似距離PRa1を基にして測位装置33中の直接波推定部19bsが、所定の誤差補正を行った疑似距離PRa2を算出する。そして、他の基地局B,Cにおいても同様に各基地局の測位装置33は、疑似距離PRb1,PRb2及び、PRcl,PRc2を求める。その後、各基地局A,B,Cから通信エリア管理センター34へ、各々の基地局が求めた疑似距離を転送する。
【0182】
次に、ステップS1008において、通信エリア管理センター34中の位置演算部13cntと直接波検出部14cntが、上記転送されてきた疑似距離と、各基地局A,B,Cの既知の位置(xa,ya),(xb,yb),(xc,yc)とを用いて、三角法及び逐次近似法により移動局10の現在位置(xp,yp)を測位するのである。
【0183】
ここで、位置演算部13cntと直接波検出部14cntは、第1の実施形態における図15〜図21に示した測位処理、または、第2の実施形態における図23に示した測位処理と同様の処理を行うことによって、移動局10の現在位置(xp,yp)を測位する。
次に、ステップS1010において、移動局10側からナビ情報の要求があった場合、通信エリア管理センター34中の制御部18cntが、測位した移動局10の現在位置(xp,yp)に基づいてデータベース35中の情報を検索する。そして、移動局10の現在位置(xp,yp)に関連するナビ情報を取得すると、ステップS1012へ移行する。なお、移動局10側からナビ情報の要求がなかった場合には、上記の検索を行わずにステップS1012へ移行する。
【0184】
続いて、ステップS1012においては、制御部18cntが、移動局10の現在位置情報と、上記検索したナビ情報を基地局A,B,Cの何れか、又は移動局10との間での通信環境の良好な他の基地局へ転送(返送)する。なお、移動局側からナビ情報の要求がなかった場合には、現在位置情報のみを基地局側へ転送するものとする。
【0185】
各基地局に転送されて来た、移動局の現在位置情報、又は現在位置情報とナビ情報は、各基地局から移動局の測位装置10へ送信(配信)される。そして、かかる送信(配信)が行われると、ステップS1014において、移動局の測位装置10が基地局からの到来電波を受信する。即ち、図25に示した測位装置10の送受信部11がこれを受信して受信データの再生を行う。そして、制御部18が、かかる受信データから自己の現在位置(xp,yp)、又は現在位置(xp,yp)とナビ情報を取得する。
【0186】
続いて、ステップS1016において、制御部18は、上記取得した現在位置(xp,yp)に関する情報、又は現在位置(xp,yp)とナビ情報を、記憶部17に記憶させると共に、かかる表示部16に供給することによって、図22(a)に例示したような表示を行わせて処理を終了する。
なお、図27のフローチャートでは説明していないが、通信エリア管理センター34がステップS1008における測位処理を行う際、求めた現在位置(xp,yp)に対応する測位誤差HDOPを距離に換算し、その換算した距離の情報も基地局から移動局10へ送信(配信)することにより、図22(b)に例示したように、測位装置10の表示部16に、測位精度を知らせるための円Cerr等の表示が行われるようにしても良い。。
【0187】
このように、第3の実施形態によれば、基地局側で移動局の現在位置に関する測位が行われるので、移動局側の測位装置10に測位のための機能を設ける必要がない。このため、測位装置10の構成を極めて簡素化することが可能となる。また、特に測位機能を有していない既存のCDMA方式による携帯電話を利用しても、携帯電話の現在位置を測位することが可能となる等の効果が得られる。
【0188】
また、直接波推定部19bsによる誤差補正演算時の誤差補正係数を基地局側で記憶保持するシステムとなるため、各基地局毎に算出した誤差補正係数を用いることが極めて容易となる。即ち、各基地局の電波伝搬状況に対応したより正確な誤差補正処理が可能となる。
なお、本実施形態では、図26(a)及び(b)に示したように、基地局内の測位装置33に、距離測定部12bs及び直接波推定部19bsを設け、通信エリア管理センター34内に位置演算部13cntと、直接波検出部14cntとを設ける構成としているが、本実施形態はかかる構成に限定されるものではない。
【0189】
例えば、第1の実施形態の図11に示した複数の信号処理系統を有する距離測定部12と、直接波推定部19と、位置演算部13及び、直接波検出部14を通信エリア管理センター34内に設け、各基地局内には送受信部11bs及び制御部18bsのみを設けるようにしても良い。
かかるシステム構成とした場合は、上記例示した基地局A,B,Cが移動局の測位装置10からの測位用電波を受信し、夫々の送受信部11bs中のロールオフフィルタから出力される出力データDdを通信エリア管理センター34に転送することになる。これによって、通信エリア管理センター34は、第1の実施形態における距離測定部12、直接波推定部19、位置演算部13及び直接波検出部14による、移動局の現在位置測位までの処理を一括して行うことになる。更に、かかる構成を採れば、各基地局には測位のための機能を設ける必要がないので、既存のCDMA方式による携帯電話の基地局を援用して、本発明にかかる移動局の現在位置測位を行うことが可能なシステムを構築することができる。
【0190】
また、各基地局は、移動局の測位装置10からの測位用電波を受信すると、その測位用電波の再生を行わず、そままの通信エリア管理センター34へ転送し、通信エリア管理センター34がその測位用電波を受信して、前述の図11に示した複数の信号処理系統を有する距離測定部12と、直接波推定部19と、位置演算部13及び直接波検出部14によって、移動局の現在位置(xp,yp)を測位するようにしてもよい。かかるシステム構成によっても既存のCDMA方式による基地局を援用して、測位を行うことが可能なシステムを構築することができる。
【0191】
なお、以上説明した本発明にかかる各種の実施形態では、移動局として携帯電話や車載用のナビゲーション装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば携帯情報端末装置(Personal Digital Assistant:PDA)や、パーソナルコンピュータ等の電子情報機器に通信アダプタ等付して、これらを移動局として適用する場合にも適用することができる。
【0192】
なお、CDMA方式のみではなく、他の通信方式の場合でも同様の現在位置の測位が可能である。
以上本発明にかかる各種の実施形態を示したが、各実施形態の測位装置10或いは測位装置33中の、距離測定部12における疑似距離候補の検出及び、直接波推定部19における疑似距離候補の推定、によって求める疑似距離候補の数は前述の各実施形態に限定されるものではない。
【0193】
例えば、距離推定部12内の距離演算部30t(t=a,b,c,…)は、各信号系統の相関値CRRt(t=a,b,c,…)のピーク検出を行う際に、閾値THDt(t=a,b,c,…)を越える2つ以上のピーク値を検出するようにしても良い。
基地局Aからの相関値CRRaを例にとって説明すれば、閾値THDaを越えた最大のピーク値のみならず、閾値THDaを越えたピーク値が複数存在した場合は、これらも含めてピーク値を検出するようにしても良い。例えば、最大値とそれに準ずる値の2つのピーク値を検出するようにした場合、かかるピーク検出までの遅延時間t1及びt2を求め、かかる遅延時間より求めた疑似距離をそれぞれPRa1及びPRa2とする。
【0194】
この場合、直接波推定部19は、最大のピークを示す疑似距離PRa1を基に前述の直接波推定のための誤差補正演算処理を行い、推定疑似距離PRa3を生成するものとする。従って、図15〜図21及び図23に示した位置演算部13及び直接波検出部14による、位置演算処理及び直接波検出処理は、各基地局A,B,C共に、疑似距離PRt1〜PRt3の、3つの疑似距離を用いて演算が行われることになる。
【0195】
具体的に示せば、図15,17,19及び図23における演算終了判断のカウント値をそれぞれi=3,j=3,k=3とすれば良い。
更に、距離推定部12内の距離演算部30tが、相関値CRRtから抽出するピークの数は前述した2個に限定されるものではない。例えば、測位装置10或いは測位装置33の処理速度や、内蔵メモリーの容量との関係が許せば、更に、その数を増やしても良い。なお、その場合は、前記i,j,kの値が増加することは言うまでもない。
【0196】
また、直接波推定部19が誤差補正演算を行って推定する直接波候補の数を増やしても良い。例えば前述の例示について言えば、直接波推定部19は、距離推定部12が検出した疑似距離PRa1及びPRa2の各々について誤差補正演算処理を施して、疑似距離PRa3及びPRa4の2つの候補を生成し、かかる4つの疑似距離候補を用いて事後の測位演算処理を行うようにしても良い。
【0197】
かかる直接波候補の数を増やすことによって、測位演算処理における近似の精度が高まり、移動局の現在位置をより正確に算出することが可能となる。
以上に示した各実施形態では、直接波推定部19が直接波推定のための誤差補正演算を行う際に使用する誤差補正係数を1つのみとしていたが、2つ以上の誤差補正係数を用いるようにしても良い。
【0198】
例えば、市街地域の基地局における普遍的な誤差補正係数ErCを統計的に算出する際に導出された誤差補正係数の標準偏差σを利用するようにしても良い。即ち、誤差補正係数をErC及びErC±σの3個とするのである。従って、この場合、基地局Aからの到来電波による相関値CRRaのピーク値から検出した疑似距離をPRa1とすると、直接波推定部19は、かかる3つの誤差補正係数を用いて次の式(19)〜(21)による誤差補正演算を行い、直接波と推定される疑似距離候補PRa2〜PRa4を算出する。
【0199】
【数19】
PRa2=PRa1×(1−ErC) …(19)
【0200】
【数20】
PRa3=PRa1×(1−(ErC+σ)) …(20)
【0201】
【数21】
PRa4=PRa1×(1−(ErC−σ)) …(21)
【0203】
なお、事後の測位処理においては、各基地局毎にかかる4つの疑似距離候補を用いても良いし、また、誤差補正処理を加えたPRa2〜PRa4の3つの疑似距離候補のみを用いても良い。更に、PRa2〜PRa4の中から任意の2つの疑似距離候補を選出して用いるようにしても良い。
【0204】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明による位置測位装置は、従来問題となっていた市街地域におけるマルチパス波等の影響による測位精度の劣化を防止して、高精度の位置検出を行うことができる。
また、位置測位装置として携帯電話機受信部の基本機能を利用するので、GPS受信機等の測位システム専用の機能ブロックを必要としない。このため、極めて小型かつ低コストの位置測位装置を実現でき、同時に消費電力の低減も図ることができる。
【0205】
また、位置測位機能を基地局側に設けることによって、極一般の携帯電話機を用いても位置測位の可能なシステムを構築することができ、更に、位置測位機能を複数の基地局を統括する管理センターに設けることで、一般の携帯電話通信システムをして測位処理が可能となるシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の移動体通信システムの構成を示す説明図である。
【図2】従来の携帯電話の構成を示すブロック図である。
【図3】従来の携帯電話に設けられた距離測定部と位置演算部の構成を示すブロック図
【図4】従来の受信電波の伝搬距離の検出方法を説明するための説明図である。
【図5】マルチパスフェージングの発生や直接波の減衰の様子を示す説明図である。
【図6】従来の伝搬距離検出の問題点を説明するための説明図である。
【図7】従来の位置測位方法の問題点を説明するための説明図である。
【図8】通信エリアのセル構成を模式的に示した説明図である。
【図9】本発明による第1実施形態の移動局の要部構成を示すブロック図である。
【図10】移動局に設けられた送受信部の構成を示すブロック図である。
【図11】移動局に設けられた距離測定部、直接波推定部、位置演算部及び、直接波検出部の構成を示すブロック図である。
【図12】距離測定部における疑似距離検出の動作を説明するための説明図である。
【図13】本実施形態の説明で用いる用語の定義と、測位原理を説明するための説明図である。
【図14】本実施形態の移動局の測位動作を説明するためのフローチャートである。
【図15】移動局の測位動作、特に第1回目の位置演算処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図16】移動局の測位動作、特に第1回目の直接波検出処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図17】更に移動局の測位動作、特に第2回目の位置演算処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図18】更に移動局の測位動作、特に第2回目の直接波検出処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図19】更に移動局の測位動作、特に第3回目の位置演算処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図20】更に移動局の測位動作、特に第3回目の直接波検出処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図21】更に移動局の測位動作、特に最終判定処理の動作を説明するためのフローチャートである。
【図22】移動局の表示部の表示例を示す説明図である。
【図23】第2の実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図24】第3の実施形態における測位原理を説明するための説明図である。
【図25】第3の実施形態における移動局の構成を示すブロック図である。
【図26】第3の実施形態における基地局に備えられる測位装置及び、管理センターの構成を示すブロック図である。
【図27】第3の実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
A,B,C …基地局
P …移動局
10 …移動局側測位装置
11,11bs,11cnt …送受信部
11rx …受信部
11tx …送信部
11rf …高周波信号処理部
12,12bs …距離測定部
13,13cnt …位置演算部
14,14cnt …直接波検出部
15 …操作部
16 …表示部
17 …記憶部
18,18bs,18cnt …制御部
19 …直接波推定部
29a〜29c …相関器
30a〜30c …距離演算部
31a〜31c …相関用データ発生器
32a〜32c …閾値生成部
33 …基地局側測位装置
34 …通信エリア管理センター
35 …データベース

Claims (26)

  1. 通信エリア内に配置された少なくとも3つの基地局から到来する電波を利用して、前記通信エリア内に位置する移動局の現在位置を測位する前記移動局側に設けられた位置測位装置であって、
    前記少なくとも3つの基地局より到来する電波を夫々受信して、各受信電波に応じた受信信号を生成する受信信号生成部と、
    前記受信信号に基づいて、前記少なくとも3つの基地局から到来した各電波の中より、前記基地局毎に少なくとも1つの直接波の候補を抽出する直接波候補抽出部と、
    前記直接波候補抽出部で抽出された直接波の候補について予め統計的に算出された誤差補正係数を用いた誤差補正処理を施し、補正を加えた少なくとも1つの直接波の候補を推定する直接波候補推定部と、
    前記直接波候補抽出部及び前記直接波候補推定部において抽出された直接波の候補及び補正を加えた直接波の候補の内、前記基地局毎に少なくとも1つ選び出した直接波の候補の組合せを用いて測位演算を行い前記組合せ毎に求めた前記移動局の概略位置の測位誤差のうちの最小となる測位誤差に対応する前記直接波の候補を真の直接波とし前記真の直接波に相当する前記受信信号の1つを導出する直接波導出部と、
    当該導出された受信信号に基づいて、前記移動局の現在位置を測位する測位演算部と、を備えることを特徴とする位置測位装置。
  2. 通信エリア内に位置する移動局から前記通信エリア内に配置された少なくとも3つの基地局に到来する電波を利用して、前記移動局の現在位置を測位する前記基地局側に設けられた位置測位装置であって、
    前記少なくとも3つの基地局の各々に設けられ、前記移動局から到来する電波を夫々受信して、各受信電波に応じた受信信号を生成する受信信号生成部と、
    前記受信信号に基づいて、前記少なくとも3つの基地局の各々に到来した各電波から、前記基地局毎に少なくとも1つの直接波の候補を抽出する直接波候補抽出部と、
    前記直接波候補抽出部で抽出された直接波の候補について予め統計的に算出された誤差補正係数を用いた誤差補正処理を施し、補正を加えた少なくとも1つの直接波の候補を推定する直接波候補推定部と、
    前記直接波候補抽出部及び前記直接波候補推定部において抽出された直接波の候補及び補正を加えた直接波の候補の内、前記基地局毎に少なくとも1つ選び出した直接波の候補の組合せを用いて測位演算を行い前記組合せ毎に求めた前記移動局の概略位置の測位誤差のうちの最小となる測位誤差に対応する前記直接波の候補を真の直接波とし前記真の直接波に相当する前記受信信号の1つを導出する直接波導出部と、
    当該導出された受信信号に基づいて、前記移動局の現在位置を測位する測位演算部と、を備えることを特徴とする位置測位装置。
  3. 前記移動局は、前記複数の基地局との間で位置登録を行う際又は通信を行う際に、各々の基地局から該基地局に関する設置環境情報を取得して該情報に基づき該基地局の設置環境を判断し、前記設置環境の判断結果に応じて前記直接波候補推定部による直接波候補の推定について所定の制御をなすことを特徴とする請求項1に記載の位置測位装置。
  4. 前記移動局は、前記設置環境が電波伝搬環境として劣悪の場合は、前記直接波候補推定部をして前記誤差補正処理による直接波の推定を実施し、前記設置環境が電波伝搬環境として良好の場合は、前記直接波候補推定部をして前記誤差補正処理による直接波の推定を中止する制御をなすことを特徴とする請求項3に記載の位置測位装置。
  5. 前記移動局は、予め所定の誤差補正係数を記憶しており、
    前記直接波候補推定部は、前記誤差補正処理による直接波の推定を実施する際に、前記誤差補正係数に基づいて、前記直接波候補抽出部で抽出された直接波の候補に対して電波伝搬に関する所定の誤差補正演算を施し、補正を加えた少なくとも1以上の直接波の候補を推定することを特徴とする請求項1に記載の位置測位装置。
  6. 前記複数の基地局は、各々の基地局の設置環境から予め算定された電波伝搬状況に関する少なくとも1以上の誤差補正係数を各々の基地局毎に記憶し、
    前記移動局は、前記複数の基地局との間で位置登録を行う際又は通信を行う際に、各々の基地局から該基地局に関する前記誤差補正係数を取得し、
    前記直接波候補推定部は、前記誤差補正処理を施す際に該取得した誤差補正係数に基づいて、前記直接波候補抽出部で抽出された直接波の候補に対して電波伝搬に関する所定の誤差補正演算を施し、補正を加えた少なくとも1以上の直接波の候補を推定することを特徴とする請求項1に記載の位置測位装置。
  7. 前記複数の基地局は、各々の基地局の設置環境から予め算定された電波伝搬状況に関する少なくとも1以上の誤差補正係数を各々の基地局毎に記憶し、
    前記直接波候補推定部は、前記誤差補正処理を施す際に前記誤差補正係数に基づいて、前記直接波候補抽出部で抽出された直接波の候補に対して電波伝搬に関する所定の誤差補正演算を施し、補正を加えた少なくとも1以上の直接波の候補を推定することを特徴とする請求項2に記載の位置測位装置。
  8. 前記誤差補正係数は、各々の基地局の通信エリア内における電波伝搬状況の測定結果に基づいて、所定の統計的演算処理により算定されることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の位置測位装置。
  9. 前記直接波候補抽出部及び前記直接波候補推定部は、少なくとも3つの異なる基地局から移動局に到来した電波毎に、直接波の候補並びに補正を加えた直接波の候補を各々1つ以上抽出並びに推定し、
    前記直接波導出部は、前記3つの異なる基地局のうちの第1及び第2の基地局に対応した前記抽出並びに推定された直接波候補の中から、各基地局毎に1つ選び出した2つの前記直接波候補を固定して、残余の第3の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることによって得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記各々の組合せ毎に前記移動局の概略位置と、各々の概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記各々の組合せ毎に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記第3の基地局から前記移動局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第1回目の直接波導出処理を行い、
    第1回目の直接波導出処理において前記第3の基地局から到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補と、前記第1の基地局に対応した前記直接波候補の中から選出した1つの前記直接波候補とを固定して、前記第2の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることによって得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記各々の組合せ毎に前記移動局の第2回目の概略位置と、第2回目の各概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記第2回目に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記第2の基地局から前記移動局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第2回目の直接波導出処理を行い、
    第1回目の直接波導出処理において前記第3の基地局から到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補と、第2回目の直接波導出処理において前記第2の基地局から到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補とを固定して、前記第1の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることで得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記移動局の第3回目の概略位置と第3回目の各概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記第3回目に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記第1の基地局から前記移動局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第3回目の直接波導出処理を行い、
    前記測位演算部は、前記第1回目から前記第3回目までの直接波導出処理で求めた前記3つの異なる基地局からの各々の直接波に相当する3つの受信信号と、前記3つの異なる基地局の位置とを用いて、前記移動局の現在位置を測位することを特徴とする請求項1に記載の測位装置。
  10. 前記直接波候補抽出部及び前記直接波候補推定部は、少なくとも3つの異なる基地局から移動局に到来した電波毎に、直接波の候補並びに補正を加えた直接波の候補を各々1つ以上抽出並びに推定し、
    前記直接波導出部は、前記抽出並びに推定された直接波候補を各々の基地局について1つずつ選び出して組み合わせることによって、各々の基地局毎の前記直接波候補から成る複数の組合せを求めると共に、前記複数の組合せを用いて前記移動局の概略位置と各概略位置の測位誤差とを求め、前記測位誤差が最小となる前記組合せに含まれる前記直接波候補を、各々の基地局から前記移動局に到来した直接波に相当する受信信号として導出し、
    前記測位演算部は、前記直接波導出部が導出した前記各々の基地局から到来した直接波に相当する受信信号と、前記各々の基地局の位置とを用いて、前記移動局の現在位置を測位することを特徴とする請求項1に記載の測位装置。
  11. 前記直接波候補抽出部及び前記直接波候補推定部は、前記移動局から少なくとも3つの異なる基地局に到来した電波毎に、直接波の候補並びに補正を加えた直接波の候補を各々1つ以上抽出並びに推定し、
    前記直接波導出部は、前記3つの異なる基地局のうちの第1及び第2の基地局に対応した前記抽出並びに推定された直接波候補の中から、各基地局毎に1つ選び出した2つの前記直接波候補を固定して、残余の第3の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることによって得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記各々の組合せ毎に前記移動局の概略位置と、各々の概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記各々の組合せ毎に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記移動局から前記第3の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第1回目の直接波導出処理を行い、
    第1回目の直接波導出処理において前記第3の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補と、前記第1の基地局に対応した前記直接波候補の中から選出した1つの前記直接波候補とを固定して、前記第2の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることによって得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記各々の組合せ毎に前記移動局の第2回目の概略位置と、第2回目の各概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記第2回目に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記移動局から前記第2の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第2回目の直接波導出処理を行い、
    第1回目の直接波導出処理において前記第3の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補と、第2回目の直接波導出処理において前記第2の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補とを固定して、前記第1の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることで得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記移動局の第3回目の概略位置と第3回目の各概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記第3回目に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記移動局から前記第1の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第3回目の直接波導出処理を行い、
    前記測位演算部は、前記第1回目から前記第3回目までの直接波導出処理で求めた前記移動局から前記3つの異なる基地局への直接波に相当する3つの受信信号と、前記3つの異なる基地局の位置とを用いて、前記移動局の現在位置を測位することを特徴とする請求項2に記載の測位装置。
  12. 前記直接波候補抽出部及び前記直接波候補推定部は、前記移動局から少なくとも3つの異なる基地局に到来した電波毎に、直接波の候補並びに補正を加えた直接波の候補を、各々1つ以上抽出並びに推定し、
    前記直接波導出部は、前記抽出並びに推定された直接波候補を各々の基地局について1つずつ選び出して組み合わせることによって、各々の基地局毎の前記直接波候補から成る複数の組合せを求めると共に、前記複数の組合せを用いて前記移動局の概略位置と各概略位置の測位誤差とを求め、前記測位誤差が最小となる前記組合せに含まれる前記直接波候補を、前記移動局から各々の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出し、
    前記測位演算部は、前記直接波導出部が導出した前記各々の基地局に到来した直接波に相当する受信信号と、前記各々の基地局の位置とを用いて、前記移動局の現在位置を測位することを特徴とする請求項2に記載の測位装置。
  13. 通信エリア内に配置された少なくとも3つの基地局から到来する電波を利用して、前記通信エリア内に位置する移動局の現在位置を測位する位置測位方法であって、
    前記少なくとも3つの基地局より到来する電波を夫々受信して、各受信電波に応じた受信信号を生成する第1の行程と、
    前記受信信号に基づいて、前記少なくとも3つの基地局から到来した各電波の中より、基地局毎に少なくとも1の直接波の候補を抽出する第2の行程と、
    前記第2の行程で抽出された直接波の候補について予め統計的に算出された誤差補正係数を用いた誤差補正処理を施し、補正を加えた少なくとも1の直接波の候補を推定する第3の行程と、
    前記第2の行程及び前記第3の行程において抽出並びに推定された複数個の直接波の候補の内、基地局毎に少なくとも1つ選び出した直接波の候補の組合せを用いて測位演算を行い前記組合せ毎に求めた前記移動局の概略位置の測位誤差のうちの最小となる測位誤差に対応する前記直接波の候補を真の直接波とし前記真の直接波に相当する前記受信信号の1つを導出する第4の行程と、
    当該導出された受信信号に基づいて、前記移動局の現在位置を測位する第5の行程と、を備えることを特徴とする位置測位方法。
  14. 通信エリア内に位置する移動局から前記通信エリア内に配置された少なくとも3つの基地局に到来する電波を利用して、前記移動局の現在位置を測位する位置測位方法であって、
    前記移動局から到来する電波を前記少なくとも3つの基地局で夫々受信して、各受信電波に応じた受信信号を生成する第1の行程と、
    前記受信信号に基づいて、前記少なくとも3つの基地局の各々に到来した各電波から、前記基地局毎に少なくとも1の直接波の候補を抽出する第2の行程と、
    前記第2の行程で抽出された直接波の候補について予め統計的に算出された誤差補正係数を用いた誤差補正処理を施し、補正を加えた少なくとも1の直接波の候補を推定する第3の行程と、
    前記第2の行程及び前記第3の行程において抽出並びに推定された複数個の直接波の候補の内、前記基地局毎に少なくとも1つ選び出した直接波の候補の組合せを用いて測位演算を行い前記組合せ毎に求めた前記移動局の概略位置の測位誤差のうちの最小となる測位誤差に対応する前記直接波の候補を真の直接波とし前記真の直接波に相当する前記受信信号の1つを導出する第4の行程と、
    当該導出された受信信号に基づいて、前記移動局の現在位置を測位する第5の行程と、を備えることを特徴とする位置測位方法。
  15. 前記移動局は、前記複数の基地局との間で位置登録を行う際又は通信を行う際に、各々の基地局から該基地局に関する設置環境情報を取得して該情報に基づき該基地局の設置環境を判断し、前記設置環境の判断結果に応じて前記第3の行程について所定の制御をなすことを特徴とする請求項13に記載の位置測位方法。
  16. 前記移動局は、前記設置環境が電波伝搬環境として劣悪な場合は、前記第3の行程において前記誤差補正処理による直接波の推定を実施し、前記設置環境が電波伝搬環境として良好な場合は、前記第3の行程を中止する制御をなすことを特徴とする請求項15に記載の位置測位方法。
  17. 前記移動局は、予め所定の誤差補正係数を記憶しており、
    前記第3の行程において前記誤差補正処理による直接波の推定を実施する際に、前記誤差補正係数に基づいて前記第2の行程で抽出された直接波の候補に対して電波伝搬に関する所定の誤差補正演算を施し、補正を加えた少なくとも1以上の直接波の候補を推定することを特徴とする請求項13に記載の位置測位方法。
  18. 前記複数の基地局は、各々の基地局の設置環境から予め算定された電波伝搬状況に関する少なくとも1以上の誤差補正係数を各々の基地局毎に記憶し、
    前記移動局は、前記複数の基地との間で位置登録を行う際又は通信を行う際に、各々の基地局から該基地局に関する前記誤差補正係数を取得し、
    前記第3の行程において、前記誤差補正処理を施す際に該取得した誤差補正係数に基づいて、前記第2の行程で抽出された直接波の候補に対して電波伝搬に関する所定の誤差補正演算を施し、補正を加えた少なくとも1以上の直接波の候補を推定することを特徴とする請求項13に記載の位置測位方法。
  19. 前記複数の基地局は、各々の基地局の設置環境から予め算定された電波伝搬状況に関する少なくとも1以上の誤差補正係数を各々の基地局毎に記憶し、
    前記第3の行程において、前記誤差補正処理を施す際に前記誤差補正係数に基づいて、前記第2の行程で抽出された直接波の候補に対して電波伝搬に関する所定の誤差補正演算を施し、補正を加えた少なくとも1以上の直接波の候補を推定することを特徴とする請求項14に記載の位置測位方法。
  20. 前記誤差補正係数は、各々の基地局の通信エリア内における電波伝搬状況の測定結果に基づいて、所定の統計的演算処理により算定されることを特徴とする請求項18又は請求項19に記載の位置測位方法。
  21. 前記第2及び第3の行程において、少なくとも3つの異なる基地局から移動局に到来した電波毎に、直接波の候補並びに補正を加えた直接波の候補を各々1つ以上抽出並びに推定し、
    前記第4の行程で、前記3つの異なる基地局のうちの第1及び第2の基地局に対応した前記抽出並びに推定された直接波候補の中から、各基地局毎に1つ選び出した2つの前記直接波候補を固定して、残余の第3の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることによって得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記各々の組合せ毎に前記移動局の概略位置と、各々の概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記各々の組合せ毎に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記第3の基地局から前記移動局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第1回目の直接波導出処理を行い、
    第1回目の直接波導出処理において前記第3の基地局から到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補と、前記第1の基地局に対応した前記直接波候補の中から選出した1つの前記直接波候補とを固定して、前記第2の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることによって得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記各々の組合せ毎に前記移動局の第2回目の概略位置と、第2回目の各概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記第2回目に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記第2の基地局から前記移動局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第2回目の直接波導出処理を行い、
    第1回目の直接波導出処理において前記第3の基地局から到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補と、第2回目の直接波導出処理において前記第2の基地局から到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補とを固定して、前記第1の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることで得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記移動局の第3回目の概略位置と第3回目の各概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記第3回目に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記第1の基地局から前記移動局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第3回目の直接波導出処理を行い、
    前記第5の行程において、前記第1回目から前記第3回目までの直接波導出処理で求めた前記3つの異なる基地局からの各々の直接波に相当する3つの受信信号と、前記3つの異なる基地局の位置とを用いて、前記移動局の現在位置を測位することを特徴とする請求項13に記載の測位方法。
  22. 前記第2及び第3の行程において、少なくとも3つの異なる基地局から移動局に到来した電波毎に、直接波の候補並びに補正を加えた直接波の候補を各々1つ以上抽出並びに推定し、
    前記第4の行程では、前記抽出並びに推定された直接波候補を各々の基地局について1つずつ選び出して組み合わせることによって、各々の基地局毎の前記直接波候補から成る複数の組合せを求めると共に、前記複数の組合せを用いて前記移動局の概略位置と各概略位置の測位誤差とを求め、前記測位誤差が最小となる前記組合せに含まれる前記直接波候補を、各々の基地局から前記移動局に到来した直接波に相当する受信信号として導出し、
    前記第5の行程において、前記第4の行程で導出した前記各々の基地局から到来した直接波に相当する受信信号と、前記各々の基地局の位置とを用いて、前記移動局の現在位置を測位することを特徴とする請求項13に記載の測位方法。
  23. 前記第2及び第3の行程において、前記移動局から少なくとも3つの異なる基地局に到来した電波毎に、直接波の候補並びに補正を加えた直接波の候補を各々1つ以上抽出並びに推定し、
    前記第4の行程では、前記3つの異なる基地局のうちの第1及び第2の基地局に対応した前記抽出並びに推定された直接波候補の中から、各基地局毎に1つ選び出した2つの前記直接波候補を固定して、残余の第3の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることによって得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記各々の組合せ毎に前記移動局の概略位置と、各々の概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記各々の組合せ毎に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記移動局から前記第3の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第1回目の直接波導出処理を行い、
    第1回目の直接波導出処理において前記第3の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補と、前記第1の基地局に対応した前記直接波候補の中から選出した1つの前記直接波候補とを固定して、前記第2の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることによって得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記各々の組合せ毎に前記移動局の第2回目の概略位置と、第2回目の各概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記第2回目に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記移動局から前記第2の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第2回目の直接波導出処理を行い、
    第1回目の直接波導出処理において前記第3の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補と、第2回目の直接波導出処理において前記第2の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出した前記直接波候補とを固定して、前記第1の基地局に対応する前記直接波候補を変数とすることで得られる前記直接波候補の組合せを用いて測位演算を行うことにより、前記移動局の第3回目の概略位置と第3回目の各概略位置の測位誤差とを求めると共に、前記第3回目に求めた測位誤差のうち最小となる測位誤差に対応する前記直接波候補を、前記移動局から前記第1の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出する第3回目の直接波導出処理を行い、
    前記第5の行程において、前記第1回目から前記第3回目までの直接波導出処理で求めた前記移動局から前記3つの異なる基地局への直接波に相当する3つの受信信号と、前記3つの異なる基地局の位置とを用いて、前記移動局の現在位置を測位することを特徴とする請求項14に記載の測位方法。
  24. 前記第2及び第3の行程において、前記移動局から少なくとも3つの異なる基地局に到来した電波毎に、直接波の候補並びに補正を加えた直接波の候補を各々1つ以上抽出並びに推定し、
    前記第4の行程では、前記抽出並びに推定された直接波候補を各々の基地局について1つずつ選び出して組み合わせることによって、各々の基地局毎の前記直接波候補から成る複数の組合せを求めると共に、前記複数の組合せを用いて前記移動局の概略位置と各概略位置の測位誤差とを求め、前記測位誤差が最小となる前記組合せに含まれる前記直接波候補を、前記移動局から各々の基地局に到来した直接波に相当する受信信号として導出し、
    前記第5の行程において、前記第4の行程で導出した前記各々の基地局に到来した直接波に相当する受信信号と、前記各々の基地局の位置とを用いて、前記移動局の現在位置を測位することを特徴とする請求項14に記載の測位方法。
  25. 少なくとも3つの基地局が配置された通信エリア内に位置する移動局の現在位置を測位する位置測位システムであって、
    前記移動局には、前記少なくとも3つの基地局から到来する電波を夫々受信して、各受信電波に応じた受信信号を生成する受信信号生成部と、
    前記受信信号に基づいて、前記少なくとも3つの基地局から到来した各電波の中より、前記基地局毎に少なくとも1の直接波の候補を抽出する直接波候補抽出部と、
    前記直接波候補抽出部で抽出された直接波の候補について予め統計的に算出された誤差補正係数を用いた誤差補正処理を施し、補正を加えた少なくとも1の直接波の候補を推定する直接波候補推定部と、
    前記直接波候補抽出部及び前記直接波候補推定部において抽出並びに推定された複数個の直接波の候補の内、前記基地局毎に少なくとも1つ選び出した直接波の候補の組合せを用いて測位演算を行い前記組合せ毎に求めた前記移動局の概略位置の測位誤差のうちの最小となる測位誤差に対応する前記直接波の候補を真の直接波とし前記真の直接波に相当する前記受信信号の1つを導出する直接波導出部と、
    当該導出された受信信号に基づいて、前記移動局の現在位置を測位する測位演算部とが備えられ、
    前記少なくとも3つの基地局から前記移動局に到来する電波を利用して、前記移動局の現在位置を移動局側で測位することを特徴とする位置測位システム。
  26. 少なくとも3つの基地局が配置された通信エリア内に位置する移動局の現在位置を測位する位置測位システムであって、
    前記少なくとも3つの基地局の各々に設けられ、前記移動局から到来する電波を夫々受信して、各受信電波に応じた受信信号を生成する受信信号生成部と、
    前記受信信号に基づいて、前記少なくとも3つの基地局の各々に到来した各電波から、前記基地局毎に少なくとも1の直接波の候補を抽出する直接波候補抽出部と、
    前記直接波候補抽出部で抽出された直接波の候補について予め統計的に算出された誤差補正係数を用いた誤差補正処理を施し、補正を加えた少なくとも1の直接波の候補を推定する直接波候補推定部と、
    前記直接波候補抽出部及び前記直接波候補推定部において抽出並びに推定された複数個の直接波の候補の内、前記基地局毎に少なくとも1つ選び出した直接波の候補の組合せを用いて測位演算を行い前記組合せ毎に求めた前記移動局の概略位置の測位誤差のうちの最小となる測位誤差に対応する前記直接波の候補を真の直接波とし前記真の直接波に相当する前記受信信号の1つを導出する直接波導出部と、
    当該導出された受信信号に基づいて、前記移動局の現在位置を測位する測位演算部とを備え、
    前記移動局から前記少なくとも3つの基地局に夫々到来する電波を利用して、前記移動局の現在位置を基地局側で測位することを特徴とする位置測位システム。
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