JP4364917B2 - 位置標定に用いられる携帯端末及び位置標定システム - Google Patents
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Description
武内 保憲,河野 公則,河野 実則、" 2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発"、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会
自律移動支援システム1における携帯端末300の位置標定の仕組みは、基地局200と当該基地局200の周辺に存在する携帯端末300とを含んで構成される位置標定システム10によって実現される。以下、この位置標定システム10について詳細に説明する。
α=arcTan(D(m)/L(m))=arcSin(ΔL(cm)/3(cm))
となる。なお、ΔL(cm)は、アンテナ群215を構成しているアンテナ2151のうちの特定の2基と携帯端末300との間の伝搬路長差である。
ΔL(cm)=Δθ/2π/λ(cm)
となる。位置標定信号として、例えば2.4GHz帯の電波を用いた場合、λ≒12(cm)であるので、
α=arcSin(2Δθ/π)
となる。また測定可能範囲(−π/2<Δθ<π/2)ではα=Δθ(ラジアン)であるので、上式から基地局200が存在する方向を特定することができる。
図9に現場における基地局200と携帯端末300の位置関係を示している。同図に示すように、基地局200のアンテナ群215の地上高をH(m)、携帯端末300の地上高をh(m)、基地局200の直下の地表面の位置を原点として直交座標軸(X軸、Y軸)を設定した場合における、基地局200から携帯端末300の方向とX軸とがなす角をΔΦ(x)、基地局200から携帯端末300の方向とY軸とがなす角をΔΦ(y)とすると、原点に対する携帯端末300の位置は次式から求められる。
Δd(x)=(H−h)×Tan(ΔΦ(x))
Δd(y)=(H−h)×Tan(ΔΦ(y))
原点の位置を(X1,Y1)とすれば、携帯端末300の現在位置(Xx,Yy)は、
Xx=X1+Δd(x)
Yy=Y1+Δd(y)
として求められる。なお、以上に説明した位置標定の原理については、例えば特開2004−184078号公報、特開2005−351877号公報、特開2005−351878号公報、及び特開2006−23261号公報等に詳述されている。
次に携帯端末300の位置標定部334によって行われる、携帯端末300の現在位置標定処理について説明する。なお、現在位置の標定処理は、サーバ装置100に携帯端末300の位置を報告するタイミング、携帯端末300のユーザが入力装置315に対して行った操作等に応じて適宜実行される。
直接波の自由空間損失=20log10((4π×12.649)/0.125)
=62.087(dBm)
となる。
反射波の自由空間損失=20log10((4π×13.417)/0.125)
=62.599(dBm)
となる。ここで地表面での反射による信号強度損失が3dBmであるとすれば、反射波の総合的な損失は、
62.599(dBm)+3(dBm)=65.599(dBm)
となる。従って、図14に示す例では、直接波の自由空間損失と反射波の自由空間損失の差が
65.599(dBm)−62.087(dBm)=3.512(dBm)
となる。つまり前述した所定の値を3(dBm)程度に設定すれば直接波と反射波を区別することができることになる。
200 基地局
213 通信インタフェース
214 無線通信インタフェース
263 位置標定信号送信部
300 携帯端末
313 無線通信インタフェース
318 加速度センサ
319 地磁気センサ
320 RSSI回路
331 位置標定信号受信部
334 位置標定部
335 直接波判定部
1200 受信信号強度履歴
1300 移動距離/方向履歴
3351 受信信号強度履歴記録部
3352 移動距離/方向履歴記録部
3353 第1自由空間損失算出部
3354 起点設定部
3355 移動距離算出部
3356 第2自由空間損失算出部
3357 自由空間損失比較部
S1000 位置標定処理
S1012 直接波判定処理
Claims (5)
- 自身の現在位置を標定するための無線信号である位置標定信号を受信する位置標定信号受信部と、
前記位置標定信号に基づいて自身の現在位置を標定する位置標定部と、
前記位置標定信号の受信信号強度を取得する回路と、
加速度センサと、
地磁気センサと、
前記位置標定信号の前記受信信号強度の履歴を前記位置標定信号の受信時刻に対応づけて記録した受信信号強度履歴を生成する受信信号強度履歴記録部と、
前記加速度センサ及び前記地磁気センサの検知値に基づいて、所定の時間間隔ごとの移動履歴を前記検知値の取得時刻に対応づけて記録した移動距離/方向履歴を生成する移動距離/方向履歴記録部と、
予め記憶している前記位置標定信号の送信元の信号強度と受信した前記位置標定信号の前記受信信号強度との比から、受信した前記位置標定信号の自由空間損失である第1自由空間損失を求める第1自由空間損失算出部と、
前記受信信号強度履歴から、受信した前記位置標定信号の受信信号強度が最大となった現在時刻から直近の時刻である起点時刻を特定する起点設定部と、
前記起点時刻と前記移動距離/方向履歴とに基づいて、前記起点時刻における自身の位置から自身の現在位置までの距離を求める移動距離算出部と、
前記移動距離を変数とする演算を行うことにより、前記位置標定信号の自由空間損失である第2自由空間損失を求める第2自由空間損失算出部と、
前記第1自由空間損失と前記第2自由空間損失とを比較して、受信した前記位置標定信号が直接波であるか否かを判定する自由空間損失比較部と、
を有し、
前記位置標定部は、前記自由空間損失比較部が、前記位置標定信号が直接波でないと判定した場合に、受信した前記位置標定信号による位置標定を行わないようにすること
を特徴とする位置標定に用いられる携帯端末。 - 請求項1に記載の携帯端末であって、
前記自由空間損失比較部は、前記第1自由空間損失と前記第2自由空間損失との差が所定の値以上である場合に、前記受信した位置標定信号が直接波でないと判定すること
を特徴とする位置標定に用いられる携帯端末。 - 請求項1に記載の携帯端末であって、
前記位置標定部は、前記自由空間損失比較部が、前記位置標定信号が直接波でないと判定した場合に、前記加速度センサ及び前記地磁気センサの検知値に基づいて自身の現在位置を標定すること
を特徴とする位置標定に用いられる携帯端末。 - 請求項1に記載の携帯端末であって、
前記位置標定部は、隣接配置された複数のアンテナのそれぞれから送信されてくる複数の前記位置標定信号を受信し、受信した前記各位置標定信号の位相差に基づいて自身の現在位置を標定すること
を特徴とする位置標定に用いられる携帯端末。 - 位置標定システムであって、
地域各所に設置される複数の基地局と、
移動者によって携帯される携帯端末と、
を含み、
前記基地局は、隣接配置された複数のアンテナのそれぞれから位置標定のための無線信号である位相の異なる複数の位置標定信号を送信し、
前記携帯端末は、
前記位置標定信号を受信する位置標定信号受信部と、
前記位置標定信号に基づいて自身の現在位置を標定する位置標定部と、
前記位置標定信号の受信信号強度を取得する回路と、
加速度センサと、
地磁気センサと、
前記位置標定信号の前記受信信号強度の履歴を前記位置標定信号の受信時刻に対応づけて記録した受信信号強度履歴を生成する受信信号強度履歴記録部と、
前記加速度センサ及び前記地磁気センサの検知値に基づいて、所定の時間間隔ごとの移動履歴を前記検知値の取得時刻に対応づけて記録した移動距離/方向履歴を生成する移動距離/方向履歴記録部と、
予め記憶している前記位置標定信号の送信元の信号強度と受信した前記位置標定信号の前記受信信号強度との比から、受信した前記位置標定信号の自由空間損失である第1自由空間損失を求める第1自由空間損失算出部と、
前記受信信号強度履歴から、受信した前記位置標定信号の受信信号強度が最大となった現在時刻から直近の時刻である起点時刻を特定する起点設定部と、
前記起点時刻と前記移動距離/方向履歴とに基づいて、前記起点時刻における自身の位置から自身の現在位置までの距離を求める移動距離算出部と、
前記移動距離を変数とする演算を行うことにより、、前記位置標定信号の自由空間損失である第2自由空間損失を求める第2自由空間損失算出部と、
前記第1自由空間損失と前記第2自由空間損失とを比較して、受信した前記位置標定信号が直接波であるか否かを判定する自由空間損失比較部と、
を有し、
前記位置標定部は、前記自由空間損失比較部が、前記位置標定信号が直接波でないと判定した場合に、受信した前記位置標定信号による位置標定を行わないようにすること
を特徴とする位置標定システム。
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