JP4724545B2 - Position detection method and position detection system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of performing accurate position detection even in a situation where only reflected wave can be received between a node and a base station, in a position detection method for detecting a node position of a radio communication system by the principle of trilateration by measuring the distance between the node and a surrounding base station. <P>SOLUTION: The base station determines whether an observed signal transmitted from the node is direct wave or reflected wave based on identification information of the synchronizing signal, and a server corrects the distance between the node and base station using the determination results of the direct wave or reflected wave. Thus, the distance between the node and base station can be accurately measured even in an environment where only reflected wave can be caught. Even when the prospect is not secured between the base station and node, the position detection of high accuracy is achievable. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、多数のノードで構成される無線通信システムおよびそのノードの位置検出方法に関するものである。特に、位置検出するノードの周囲基地局において、ノードと基地局との距離に関する情報を得るために用いる信号の到達経路が直接波または反射波であるかを判別し、判別した結果を用いてノードの位置を検出することを特徴とする位置検出方法、位置検出システム、及び基地局装置ならびにサーバ装置に関する。   The present invention relates to a radio communication system including a large number of nodes and a position detection method for the nodes. In particular, in the surrounding base stations of the node whose position is to be detected, it is determined whether the arrival path of the signal used for obtaining information on the distance between the node and the base station is a direct wave or a reflected wave, and the node is used by using the determined result. The present invention relates to a position detection method, a position detection system, a base station apparatus, and a server apparatus.

従来の位置検出方法としては、無線の受信信号強度（RSS： Received Signal Strength）を用いて受信信号強度の距離減衰との関係から距離を求めて三辺測量を行う方法や、無線や超音波の到達時間（ToA： Time of Arrival）または到達時間差（TDoA： Time Difference of Arrival）を利用して測定した距離を用いた三辺測量、無線の到来角度（AoA： Angle of Arrival）による三角測量、予め作成した受信信号強度マップとの照合で位置を同定する手法などが知られている。   Conventional position detection methods include the method of triangulation using the received signal strength (RSS) and the distance from the relationship with the attenuation of the received signal strength, Triangular survey using distance measurement using distance of arrival (ToA: Time of Arrival) or time difference of arrival (TDoA), triangulation using radio arrival angle (AoA: Angle of Arrival) A method for identifying a position by collation with a generated received signal strength map is known.

屋外では、衛星からの電波を利用したTDoAによるGPS(Global Positioning System)が普及している。また、無線LAN(Local Area Network) の電波を利用してTDoAによる三辺測量システムや、RSSによるマップ照合システム、超音波のToAによる三辺測量システムが実用化されている。（例えば、特許文献１、非特許文献１参照。）。   In the outdoors, GPS (Global Positioning System) based on TDoA using radio waves from satellites has become widespread. In addition, a three-side survey system using TDoA, a map matching system using RSS, and a three-side survey system using ultrasonic ToA using radio waves of a wireless LAN (Local Area Network) have been put into practical use. (For example, refer to Patent Document 1 and Non-Patent Document 1.)

前記の位置検出システムにおいて、特にToAやTDoAでは、距離を測定するノード間の信号到達経路で、直接波が届かずに壁などによる反射波のみ届くような場合、反射波の経路長が直接波よりも長いことによって誤差が生じ、位置検出精度が劣化するという問題があった。これに対して、特許文献１では、位置データ及び地図データに基づいて、アンテナがマルチパスによる反射波を受信しているか否かを判断し、マルチパスによる反射波に基づく時刻データを選択しないことにより、マルチパスによる反射波に基づく誤差を低減することが開示されている。
特開2004-101254号公報 A. Savvides, C. C. Han, M. B. Srivastava, "Dynamic Fine-Grained Localization in Ad-Hoc Wireless Sensor Networks", in the proceedings of the International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom) 2001, Rome, Italy, July 2001 特開2004-163195号公報 In the above-mentioned position detection system, especially in ToA and TDoA, when the signal arrival path between nodes that measure the distance does not reach the direct wave but only the reflected wave from the wall or the like, the path length of the reflected wave is the direct wave. If the length is longer, an error occurs and the position detection accuracy deteriorates. On the other hand, in Patent Document 1, it is determined whether the antenna receives a reflected wave due to multipath based on position data and map data, and time data based on the reflected wave due to multipath is not selected. Thus, it is disclosed that an error based on a reflected wave due to multipath is reduced.
JP 2004-101254 A A. Savvides, CC Han, MB Srivastava, "Dynamic Fine-Grained Localization in Ad-Hoc Wireless Sensor Networks", in the proceedings of the International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom) 2001, Rome, Italy, July 2001 JP 2004-163195 A

上記に示した位置検出システムでは、RSSによるマップ照合システムを除き、マルチパスによる反射波によって位置検出精度が劣化するという課題がある。このため、位置検出対象ノードと周囲の基地局との間で、見通しを極力確保するように基地局を設置し、マルチパスの影響を小さくすることが必要になってくる。このため、基地局設置にかかるコストが高くなるという課題がある。前記、特許文献２では、マルチパスのないデータを選択することが記述されているが、マルチパスが多数存在する環境では位置検出することができなくなってしまう。   In the position detection system described above, there is a problem that the position detection accuracy is deteriorated by the reflected wave by multipath except for the map matching system by RSS. For this reason, it is necessary to install a base station so as to ensure a line of sight as much as possible between the position detection target node and the surrounding base stations, thereby reducing the influence of multipath. For this reason, there exists a subject that the cost concerning base station installation becomes high. In Patent Document 2, it is described that data having no multipath is selected. However, the position cannot be detected in an environment where there are many multipaths.

また、RSSによるマップ照合システムにおいても、基地局設置時にRSSのデータベースを作成する必要があるため、設置コストが高くなるという課題がある。また、基地局のレイアウト変更や人間・遮蔽物の移動による影響によって、事前に調べたRSSデータベースとRSS測定データとで乖離が生じてしまい、位置検出精度が劣化するという課題がある。   In addition, in the map matching system using RSS, it is necessary to create an RSS database when the base station is installed. In addition, there is a problem in that the position detection accuracy deteriorates due to a difference between the RSS database examined in advance and the RSS measurement data due to the influence of the change in the layout of the base station and the movement of the person / obstacle.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、無線通信システムにおいて、位置検出の対象ノードと周囲基地局間の距離を測定するために用いる信号が直接届いたか、天井や壁などで反射して届いたかを判別して、判別した結果を用いてノード位置を特定することのできる無線システム、そのシステムを構成するサーバ、基地局、ノード、並びに、そのシステムにおけるノードの位置検出方法を得ることを目的とする。ここで、ノードとは、ユーザが使用する端末、または実環境をセンシングするセンサを搭載したセンサノードなどを示している。   The present invention has been made in view of the above, and in a wireless communication system, a signal used for measuring the distance between a position detection target node and a surrounding base station has directly arrived or is reflected by a ceiling, a wall, or the like. A wireless system that can determine the node position using the determined result, a server, a base station, a node constituting the system, and a node position detection method in the system For the purpose. Here, the node indicates a terminal used by a user or a sensor node equipped with a sensor for sensing a real environment.

上述の問題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる無線通信システムにおいては、位置検出対象ノードとノード周囲にある基地局と、ノードと基地局間の信号到達経路上にある天井や壁などの反射物と、ノード位置を計算するサーバから構成されるシステムであって、
周囲ノードあるいは基地局との距離を測定するために、時刻同期をとるための同期信号と、ToAのために距離を測るため、またはTDoAのために受信時刻を測るための観測信号の二種類の信号を送／受信する手段と、前記同期信号と観測信号を用いて反射物までの距離を測定する手段と、観測信号の受信振幅を測定する手段と、得られた受信振幅の情報をもとに観測信号の送信出力を制御する手段と、前記観測信号が反射物で反射して届くのか、あるいは直接届くのかを判別するのに必要な識別情報を同期信号に多重化する手段とを備えた少なくとも一つのノードと、
基地局とノード間の距離を測定するために、時刻同期をとるための同期信号と、ToAのために距離を測るため、またはTDoAのために受信時刻を測るための観測信号の二種類の信号を送／受信する手段と、前記同期信号と観測信号を用いて反射物までの距離を測定する手段と、前記ノードから送信された同期信号の識別情報を用いて観測信号が天井や壁などによって反射して届いたものか直接届いたものかを判別する手段と、ノードの位置を計算するサーバと通信する手段とを備えた基地局と、
前記基地局と通信する手段と、前記基地局、または、ノードで収集した基地局とノード間の距離情報あるいは、同期信号と観測信号の信号到達時間差の情報と、観測信号が反射物で反射して届いたか直接届いたかを表す情報を要素とする測定データベースと、基地局の位置情報を格納した基地局位置データベースと、前記測定データベースの情報を用いて、ノードと基地局間の時間または時間差情報を補正する手段と、補正された情報と前記基地局位置データベースの情報から三辺測量の原理によってノードの位置を求める手段とを有するサーバによって構成されるシステムであって、
基地局では、ノードから送信される観測信号が基地局までの到達経路で直接届いたものか天井や壁などの反射物で反射して届いたものかを判別し、
サーバでは、基地局における判別結果を用いて、各ノードと基地局間の距離情報、あるいは観測信号の信号到達時間差を補正することによって、位置検出精度を高めることを特徴とする位置検出方法を提供する。 In order to solve the above problems and achieve the object, in the wireless communication system according to the present invention, a position detection target node, base stations around the node, and a ceiling on a signal arrival path between the node and the base station. A system composed of reflectors such as walls and walls, and a server that calculates the node position,
There are two types of signals: a synchronization signal for time synchronization to measure the distance to surrounding nodes or base stations, and an observation signal to measure the distance for ToA or the reception time for TDoA A means for transmitting / receiving a signal, a means for measuring the distance to the reflector using the synchronization signal and the observation signal, a means for measuring the reception amplitude of the observation signal, and information on the obtained reception amplitude. Means for controlling the transmission output of the observation signal, and means for multiplexing the identification information necessary for determining whether the observation signal is reflected by a reflector or reaches directly to the synchronization signal. At least one node,
Two types of signals: a synchronization signal for time synchronization to measure the distance between the base station and the node, and an observation signal to measure the distance for ToA or the reception time for TDoA Transmitting / receiving means, means for measuring the distance to the reflector using the synchronization signal and the observation signal, and the observation signal using the identification information of the synchronization signal transmitted from the node A base station comprising means for determining whether it has arrived reflected or has arrived directly, and means for communicating with a server for calculating the position of the node;
The means for communicating with the base station, the base station or information on the distance between the base station and the node collected by the node, the information on the difference in signal arrival time between the synchronization signal and the observation signal, and the observation signal reflected by the reflector A measurement database having information indicating whether it has arrived or received directly, a base station location database storing location information of the base station, and information on the time or time difference between the node and the base station using the measurement database information A system comprising a server having means for correcting the position of the node based on the principle of triangulation from the corrected information and the information in the base station position database,
At the base station, it is determined whether the observation signal transmitted from the node has arrived directly on the route to the base station or reflected by a reflector such as a ceiling or wall,
The server provides a position detection method that improves position detection accuracy by correcting the distance information between each node and the base station or the signal arrival time difference of the observation signal using the discrimination result in the base station. To do.

本発明によれば、ノードと基地局の間に見通しが確保できない状況においても、ノードと基地局間の距離を測るための信号が直接波または反射波で届いたのかを判断し、反射波で届いた場合は、ノードと基地局間の距離情報を補正することによって、ノードの位置検出精度を高めることができる。   According to the present invention, even in a situation where a line of sight cannot be secured between a node and a base station, it is determined whether a signal for measuring the distance between the node and the base station has arrived as a direct wave or a reflected wave. When it arrives, the position detection accuracy of the node can be improved by correcting the distance information between the node and the base station.

特に、多数のノード、多数の基地局を扱うシステムでは、基地局とノードの間の見通しを確保するために、基地局を高い場所に設置し、その設置コストが高くなるという課題があるが、本発明によれば、基地局とノード間の見通しを確保する必要がなく、設置コストを低く抑えることが可能となる。   In particular, in a system that handles a large number of nodes and a large number of base stations, there is a problem that a base station is installed at a high place in order to secure a view between the base station and the node, and the installation cost becomes high. According to the present invention, it is not necessary to secure a line of sight between the base station and the node, and the installation cost can be kept low.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に、本発明にかかる無線通信システムの構成、およびノードの位置検出を行うためのシステム構成図を示す。位置検出対象のノード１０３が、周囲の基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０３ｃとの距離に関する情報を測定するために、周期的に観測信号および、これと同時に同期信号を送信する。基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃは同期信号と観測信号の信号到達時間差を測定し、測定した結果をサーバ１０１に通知する。サーバ１０１は、周囲の基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０３ｃの既知の座標と、ノード１０３と周囲基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０３ｃの距離に関する情報から、三辺測量の原理によってノード１０３の位置を計算する。   FIG. 1 shows a configuration of a wireless communication system according to the present invention and a system configuration diagram for detecting the position of a node. The position detection target node 103 periodically transmits an observation signal and a synchronization signal at the same time, in order to measure information regarding the distance to the surrounding base stations 102a, 102b, and 103c. The base stations 102a, 102b, and 102c measure the signal arrival time difference between the synchronization signal and the observation signal, and notify the server 101 of the measurement result. The server 101 calculates the position of the node 103 from the known coordinates of the surrounding base stations 102a, 102b, and 103c and the information about the distance between the node 103 and the surrounding base stations 102a, 102b, and 103c by the principle of triangulation.

ここで、同期信号は光速で伝搬する電磁波、観測信号は音速で伝搬する超音波にするとよい。これにより、観測信号がノードから送信されて基地局で受信されるまでにかかる伝搬時間に対して、同期信号の伝搬時間が十分短くなるため、同期信号の受信時刻を同期信号（および観測信号）の送信時刻と近似することができ、観測信号の伝搬時間を十分な精度で求めることが可能となる。   Here, the synchronization signal may be an electromagnetic wave that propagates at the speed of light, and the observation signal may be an ultrasonic wave that propagates at the speed of sound. As a result, the propagation time of the synchronization signal is sufficiently shorter than the propagation time required for the observation signal to be transmitted from the node and received by the base station, so that the reception time of the synchronization signal is set to the synchronization signal (and the observation signal). The transmission time of the observation signal can be obtained with sufficient accuracy.

天井１０５近くの高い場所に、基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃを設置すると、ノード１０３と基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃの間の見通しを確保することができるため、ノード１０３と基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃの間の距離に関する情報を正しく測定することができる。   If the base stations 102a, 102b, and 102c are installed in a high place near the ceiling 105, the line of sight between the node 103 and the base stations 102a, 102b, and 102c can be secured, so the node 103 and the base stations 102a, 102b, and 102c Information about the distance between 102c can be measured correctly.

図２に、本発明にかかる無線通信システムにおける反射波の影響に関する説明図を示す。基地局１０２ａとノード１０３の間に障害物201がある場合、ノード１０３が送信する観測信号が、基地局１０２ａに直接波として届かずに、天井１０５での反射波として届く場合がある。   FIG. 2 is an explanatory diagram regarding the influence of reflected waves in the wireless communication system according to the present invention. When there is an obstacle 201 between the base station 102a and the node 103, the observation signal transmitted by the node 103 may not reach the base station 102a as a direct wave but may arrive as a reflected wave on the ceiling 105.

特に、基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃを天井より低い場所に設置すると、位置検出対象のノード１０３が送信する観測信号を遮る障害物の影響が大きくなる。   In particular, if the base stations 102a, 102b, and 102c are installed at a location lower than the ceiling, the influence of an obstacle that blocks the observation signal transmitted by the node 103 that is the position detection target is increased.

このとき、反射波の経路は、直接波として届く経路よりも長いため、ノード１０３と基地局１０２ａ間の距離に関する情報が大きく誤り、ノード１０３の位置検出精度が劣化するという課題がある。   At this time, since the path of the reflected wave is longer than the path that reaches as a direct wave, there is a problem that information regarding the distance between the node 103 and the base station 102a is largely erroneous and the position detection accuracy of the node 103 is deteriorated.

図１と図２を比べると、図２の方が基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０３ｃを天井１０５の近くに設置する必要がないため、基地局設置コストは低くなる。   Comparing FIG. 1 and FIG. 2, the base station installation cost is lower in FIG. 2 because it is not necessary to install the base stations 102a, 102b, and 103c near the ceiling 105.

図３に、本発明にかかる無線通信システムにおける直接波と反射波の測定距離に関する比較図を示す。基地局と障害物間の距離を５０ｃｍ、基地局・天井間の距離を２００ｃｍ、ノード・天井間の距離を２００ｃｍで固定とし、ノード・障害物間の距離を変化させたときの、ノード・基地局間の測定距離を示している。   FIG. 3 shows a comparison diagram regarding the measurement distance of the direct wave and the reflected wave in the wireless communication system according to the present invention. When the distance between the base station and the obstacle is fixed at 50 cm, the distance between the base station and the ceiling is fixed at 200 cm, the distance between the node and the ceiling is fixed at 200 cm, and the distance between the node and the obstacle is changed The measured distance between stations is shown.

従来は、反射波によって得られた情報は用いない方法をとっていたが、本発明では、直接波と反射波を区別することによって、反射波の情報から直接波として届いた場合の距離を推定することにより、反射波によって得られた情報を積極的に活用する。   Conventionally, a method that does not use the information obtained from the reflected wave is used, but in the present invention, the distance when the direct wave arrives from the reflected wave information is estimated by distinguishing the direct wave from the reflected wave. By doing so, we will actively utilize the information obtained from the reflected waves.

図４に、本発明の実施形態における反射波で測定された距離から、ノード・基地局間の距離を推定する方法の説明図を示す。   FIG. 4 shows an explanatory diagram of a method for estimating the distance between the node and the base station from the distance measured by the reflected wave in the embodiment of the present invention.

まず、基地局１０２ａと天井１０５までの距離をaとし、ノード１０３と天井１０５までの距離をbとし、反射波による測定距離をdとすると、ノード・基地局間距離d’は、次の数式１で表すことができる。   First, assuming that the distance between the base station 102a and the ceiling 105 is a, the distance between the node 103 and the ceiling 105 is b, and the measurement distance by the reflected wave is d, the node-base station distance d ′ is expressed by the following formula: 1 can be represented.

Figure 0004724545
Figure 0004724545

ただし、ノード１０３と天井１０５までの距離bの2倍よりも大きい距離を計測する場合、図６で後述する理由により、本発明の実施形態では反射波か直接波かを区別することができないため、測定距離dをそのままノード・基地局間距離d’としている。   However, when measuring a distance larger than twice the distance b from the node 103 to the ceiling 105, the embodiment of the present invention cannot distinguish between a reflected wave and a direct wave for the reason described later in FIG. The measurement distance d is directly used as the node-base station distance d ′.

図５に、本発明の実施形態におけるノード位置を求める手順の説明図を示す。まず、基地局１０２ａと天井１０５までの距離ａを測定する（Ｓｔｅｐ１）。ここでは、天井１０５を例にとって説明するが、反射波の主要因となり得る壁などの場合も同様である。距離の測定方法としては、基地局１０２ａで同時に同期信号と観測信号を送信する。同期信号には、同時送信する観測信号の種類を識別するためにＭＯＤＥという識別情報を要素としてもち、ＭＯＤＥ＝０として送信する。周囲のノードまたは基地局は、ＭＯＤＥ＝０の同期信号を受信した場合は、受信してから一定時間の間、同期信号や観測信号を送信しないようにする。   FIG. 5 shows an explanatory diagram of a procedure for obtaining a node position in the embodiment of the present invention. First, the distance a between the base station 102a and the ceiling 105 is measured (Step 1). Here, the ceiling 105 will be described as an example. As a distance measuring method, the base station 102a simultaneously transmits a synchronization signal and an observation signal. In order to identify the types of observation signals to be transmitted simultaneously, the synchronization signal has identification information called MODE as an element, and is transmitted as MODE = 0. When a surrounding node or base station receives a synchronization signal with MODE = 0, it does not transmit a synchronization signal or an observation signal for a certain time after reception.

基地局１０２ａは、同期信号と観測信号を送信したタイミングを記憶し、天井１０５で反射した観測信号を基地局１０２ａ自身で受信したタイミングと、前記記憶した送信タイミングとの時間差から距離を計算する。   The base station 102a stores the timing at which the synchronization signal and the observation signal are transmitted, and calculates the distance from the time difference between the timing at which the observation signal reflected by the ceiling 105 is received by the base station 102a itself and the stored transmission timing.

次に、ノード１０３と天井までの距離bを測定する（Ｓｔｅｐ２）。距離の測定方法は、基地局１０２ａと同様にして測定する。   Next, the distance b from the node 103 to the ceiling is measured (Step 2). The distance is measured in the same manner as the base station 102a.

次に、ノード１０３において、天井からの反射波を拾わない送信出力Ｐを求める（Ｓｔｅｐ３）。この具体的な方法については、図８で後述する。   Next, in the node 103, a transmission output P that does not pick up the reflected wave from the ceiling is obtained (Step 3). This specific method will be described later with reference to FIG.

次に、ノード１０３は、送信出力Ｐ以下で観測信号を送信する（Ｓｔｅｐ４）。このとき、観測信号の識別情報ＭＯＤＥ＝１として同期信号を送信する。   Next, the node 103 transmits an observation signal at a transmission output P or less (Step 4). At this time, the synchronization signal is transmitted as identification information MODE = 1 of the observation signal.

周囲のノードまたは基地局で、観測信号の識別情報ＭＯＤＥ＝１の同期信号を受信してから観測信号を受信した場合は、観測信号を直接波として受信したものと判断する。   When a surrounding node or base station receives an observation signal after receiving a synchronization signal with observation signal identification information MODE = 1, it is determined that the observation signal is received as a direct wave.

次いで、ノード１０１は観測信号の識別情報ＭＯＤＥ＝２として同期信号を送信し、同時に、最大送信出力で観測信号を送信する。   Next, the node 101 transmits a synchronization signal with the observation signal identification information MODE = 2, and simultaneously transmits the observation signal with the maximum transmission output.

観測信号の識別情報ＭＯＤＥ＝２の同期信号を受信した基地局１０２ａは、ノード１０３から送信された同期信号の受信タイミングと観測信号の受信タイミングの差から距離dを計算する（Ｓｔｅｐ６）。   The base station 102a that has received the synchronization signal of the observation signal identification information MODE = 2 calculates the distance d from the difference between the reception timing of the synchronization signal transmitted from the node 103 and the reception timing of the observation signal (Step 6).

次に、基地局１０２ａにおいて、受信した観測信号が直接波なのか、反射波なのかを判定する（Ｓｔｅｐ７）。この具体的な方法については、図６で後述する。   Next, the base station 102a determines whether the received observation signal is a direct wave or a reflected wave (Step 7). This specific method will be described later with reference to FIG.

基地局１０２ａは、直接波・反射波の判定結果と、基地局１０２ａと天井１０５までの距離a、ノード１０３と天井１０５までの距離b、そして基地局１０２ａで計測した距離dをサーバ１０１に通知する。ただし、到達時間差（TDoA： Time Difference of Arrival）で位置検出を行うシステムでは、距離dの情報の代わりに到達時刻情報tを通知する。   The base station 102a notifies the server 101 of the direct wave / reflected wave determination result, the distance a between the base station 102a and the ceiling 105, the distance b between the node 103 and the ceiling 105, and the distance d measured by the base station 102a. To do. However, in a system that performs position detection using a time difference of arrival (TDoA), arrival time information t is reported instead of the distance d information.

サーバ１０１では、ノード１０３の周囲にある基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃから情報を収集する。基地局１０２ａで反射波と判定された場合、ノード１０３と基地局１０２ａ間の距離については、数式２に従って距離を補正する（Ｓｔｅｐ８）。ノード１０３と基地局１０２ｂ・１０２ｃが、直接波であるとすると、直接波に対しては計測された距離をそのまま位置検出計算に用いる。   The server 101 collects information from the base stations 102 a, 102 b, and 102 c around the node 103. When the base station 102a determines that the wave is a reflected wave, the distance between the node 103 and the base station 102a is corrected according to Equation 2 (Step 8). Assuming that the node 103 and the base stations 102b and 102c are direct waves, the measured distance is directly used for the position detection calculation for the direct waves.

サーバ１０１では、補正された距離を利用して位置検出計算することによって、ノード１０３の位置を求める（Ｓｔｅｐ９）。   The server 101 obtains the position of the node 103 by performing position detection calculation using the corrected distance (Step 9).

前記のＳｔｅｐ４からＳｔｅｐ９までをＮ回繰り返し実行し、Ｓｔｅｐ１へ戻る。   Step 4 to Step 9 are repeatedly executed N times, and the process returns to Step 1.

図６に、本発明の実施形態における反射波の判定方法に関する説明図を示す。   FIG. 6 is an explanatory diagram relating to a method for determining a reflected wave in the embodiment of the present invention.

Ｓｔｅｐ４では、送信出力Ｐ以下で観測信号を送信している。このとき、観測信号は基地局１０２ｂで受信され、基地局１０２ａでは受信されないものとする。   In Step 4, the observation signal is transmitted with the transmission output P or less. At this time, the observation signal is received by the base station 102b and is not received by the base station 102a.

Ｓｔｅｐ５では、送信出力最大で観測信号を送信する。このとき、基地局１０２ａと基地局１０２ｂの両方で観測信号を受信できるものとする。   In Step 5, the observation signal is transmitted at the maximum transmission output. At this time, it is assumed that the observation signal can be received by both the base station 102a and the base station 102b.

このとき、Ｓｔｅｐ４やＳｔｅｐ５で送信する同期信号は、送信するノードの識別子のＩＤと、反射波判定に用いる観測信号の識別情報ＭＯＤＥ、Ｓｔｅｐ４とＳｔｅｐ５の送信周期Ｔｄ、およびノード１０３と天井１０５までの距離bを要素として持っている。   At this time, the synchronization signal transmitted in Step 4 and Step 5 includes the ID of the identifier of the transmitting node, the identification information MODE of the observation signal used for the reflected wave determination, the transmission period Td of Step 4 and Step 5, and the nodes 103 and 105 to the ceiling 105. Has distance b as an element.

基地局１０２ｂは、Ｓｔｅｐ４でもＳｔｅｐ５でも両方観測信号を受信することができる。よって、観測信号の識別情報ＭＯＤＥ＝１とＭＯＤＥ＝２の両方が交互に来ることになる。また、観測信号の受信間隔が、ノード１０３の観測信号送信タイミング間隔のＴｄにほぼ近い状態となる。このような場合、Ｓｔｅｐ７における反射波判定では、直接波を受信したと判定する。   The base station 102b can receive the observation signal both in Step 4 and Step 5. Therefore, both the identification information MODE = 1 and MODE = 2 of the observation signal come alternately. In addition, the observation signal reception interval is substantially close to the observation signal transmission timing interval Td of the node 103. In such a case, in the reflected wave determination in Step 7, it is determined that a direct wave has been received.

一方、基地局１０２ａは、観測信号の識別情報ＭＯＤＥ＝１を載せた同期信号を受信したとしても、観測信号を受信できず、観測信号の識別情報ＭＯＤＥ＝２のときにしか観測信号を受信しない。また、ノード１０３がＭＯＤＥ＝１とＭＯＤＥ＝２を周期的に交互に送信している場合、基地局１０２ａにおける観測信号の受信間隔は、ノード１０３の観測信号送信間隔の約２倍で２Ｔｄに近くなる。このような場合、Ｓｔｅｐ７における反射波判定では、反射波を受信したと判定する。   On the other hand, even if the base station 102a receives the synchronization signal carrying the identification information MODE = 1 of the observation signal, the base station 102a cannot receive the observation signal and receives the observation signal only when the identification information MODE = 2 of the observation signal. . When the node 103 periodically transmits MODE = 1 and MODE = 2 alternately, the observation signal reception interval at the base station 102a is approximately twice the observation signal transmission interval of the node 103 and is close to 2Td. Become. In such a case, in the reflected wave determination in Step 7, it is determined that the reflected wave has been received.

ここで、送信出力P以下で観測信号を送信した場合、観測信号の識別情報ＭＯＤＥ＝１で届く距離は2b以下である。よって、ノード・基地局間距離が距離2bよりも大きい場合は、常にＭＯＤＥ＝２の信号を受け取ることになるので、この場合は直接波か反射波の区別ができない。よって、この場合を考慮して、数式１を次の数式２のように場合分けする必要がある。   Here, when the observation signal is transmitted with the transmission output P or less, the distance reached by the observation signal identification information MODE = 1 is 2b or less. Therefore, when the distance between the node and the base station is larger than the distance 2b, a signal of MODE = 2 is always received. In this case, it is not possible to distinguish between a direct wave and a reflected wave. Therefore, considering this case, it is necessary to divide Equation 1 into the following Equation 2.

Figure 0004724545
Figure 0004724545

図７に本発明の実施形態におけるノードの構成図を示す。ノード１０３は、同期信号を送受信するためのアンテナ７０１と、同期信号の符号化・変調処理を行う同期信号送信部７０２と、同期信号の復調・復号処理を行う同期信号受信部７０３と、観測信号を送信するスピーカ７０４と、観測信号を生成する観測信号送信部７０５と、観測信号の送信出力を制御する送信出力制御部７０６と、観測信号を受信するためのマイク７０７と、観測信号の受信を検出するための観測信号受信部７０８と、観測信号の受信振幅を測定する受信振幅測定部７０９と、天井までの距離を計算したり、観測信号の送信出力を決定したり、同期信号に多重する信号の情報を決定したりする制御部７１０と、同期信号や観測信号の送受信タイミングを測定するのに必要なタイマ７１１とから構成される。   FIG. 7 shows a configuration diagram of a node in the embodiment of the present invention. The node 103 includes an antenna 701 for transmitting and receiving a synchronization signal, a synchronization signal transmission unit 702 that performs encoding and modulation processing of the synchronization signal, a synchronization signal reception unit 703 that performs demodulation and decoding processing of the synchronization signal, and an observation signal The observation signal transmitting unit 705 for generating the observation signal, the transmission output control unit 706 for controlling the transmission output of the observation signal, the microphone 707 for receiving the observation signal, and the reception of the observation signal An observation signal receiving unit 708 for detecting, a reception amplitude measuring unit 709 for measuring the reception amplitude of the observation signal, a distance to the ceiling is calculated, a transmission output of the observation signal is determined, and a synchronization signal is multiplexed It comprises a control unit 710 that determines signal information, and a timer 711 that is necessary to measure the transmission / reception timings of synchronization signals and observation signals.

ここで、観測信号として音波や超音波などを想定して、スピーカ７０４やマイク７０７を構成要素としたが、観測信号として無線を用いる場合は、観測信号送信部７０５は同期信号送信部７０２と同じ構成となり、また、観測信号受信部７０８は同期信号受信部７０３と同じ構成になる。送信出力制御部７０６や受信振幅７０７は、観測信号が音声・超音波の場合と無線の場合で、回路構成は異なっても、機能としては同一のものである。   Here, a sound wave or an ultrasonic wave is assumed as the observation signal, and the speaker 704 and the microphone 707 are used as the constituent elements. However, when the observation signal is wireless, the observation signal transmission unit 705 is the same as the synchronization signal transmission unit 702. The observation signal receiving unit 708 has the same configuration as the synchronization signal receiving unit 703. The transmission output control unit 706 and the reception amplitude 707 have the same functions even if the circuit configuration is different between the case where the observation signal is voice / ultrasonic and the case where the observation signal is wireless.

図８を用いて、本発明の実施形態における天井からの反射波を拾わない送信出力Ｐを求める方法の説明図を示す。   FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a method for obtaining the transmission output P that does not pick up the reflected wave from the ceiling in the embodiment of the present invention.

まず、図５で説明したＳｔｅｐ２において、ノード１０３と天井１０５までの距離ｂを測定する際に、観測信号送信出力を最大で送信するものとする。天井１０５で反射した観測信号を受信して、前記受信振幅測定部７０９で受信振幅を測定する。観測信号受信部７０８で観測信号を検出するのに最低限必要な受信振幅を受信判定閾値とする。あらかじめ送信出力と受信振幅の関係を調べておき、送信出力最大のときに受信した受信振幅と受信判定閾値との差分から、観測信号の受信振幅が受信判定閾値となる送信出力Ｐを決定する。   First, in Step 2 described with reference to FIG. 5, when the distance b from the node 103 to the ceiling 105 is measured, the observation signal transmission output is transmitted at the maximum. The observation signal reflected by the ceiling 105 is received, and the reception amplitude measuring unit 709 measures the reception amplitude. The minimum reception amplitude necessary for detecting the observation signal by the observation signal receiving unit 708 is set as a reception determination threshold value. The relationship between the transmission output and the reception amplitude is examined in advance, and the transmission output P in which the reception amplitude of the observation signal becomes the reception determination threshold is determined from the difference between the reception amplitude received when the transmission output is maximum and the reception determination threshold.

また、ここで求めた送信出力Ｐよりもp(dB)出力を下げて送信した場合に、観測信号が受信されないことを確認する。   In addition, it is confirmed that an observation signal is not received when transmission is performed with a p (dB) output lower than the transmission output P obtained here.

また、天井からの反射波を拾わない送信出力Ｐを求める別の実施形態について説明する。観測信号を送信出力最大で送信し、天井１０５の反射波を受信することを確認する。次に、送信出力をp(dB)だけ下げて送信し、観測信号が受信できるかどうか調べる。もし、観測信号が受信できる場合は、更に送信出力をp(dB)下げて送信して、観測信号が受信できるかどうか調べる。このように、観測信号が受信できなくなるまで、観測信号の送信出力を下げ続け、天井からの反射波を拾わなくなる送信出力Ｐを求める。   Another embodiment for obtaining a transmission output P that does not pick up a reflected wave from the ceiling will be described. The observation signal is transmitted at the maximum transmission output, and it is confirmed that the reflected wave from the ceiling 105 is received. Next, the transmission output is lowered by p (dB) and transmitted to check whether the observation signal can be received. If the observation signal can be received, the transmission output is further reduced by p (dB) to check whether the observation signal can be received. In this way, the transmission output of the observation signal is continuously lowered until the observation signal cannot be received, and the transmission output P that does not pick up the reflected wave from the ceiling is obtained.

図９に、本発明の実施形態における基地局１０２ａの構成図を示す。基地局１０２ａは、同期信号を送受信するためのアンテナ９０１と、同期信号の符号化・変調処理を行う同期信号送信部９０２と、同期信号の復調・復号処理を行う同期信号受信部９０３と、観測信号を送信するスピーカ９０４と、観測信号を生成する観測信号送信部９０５と、観測信号を受信するためのマイク９０６と、観測信号の受信を検出するための観測信号受信部９０７と、天井までの距離を計算したり、同期信号に多重された情報を抽出したり、受信した観測信号が直接波なのか反射波なのかを判定したり、サーバへの報告内容を生成する制御部９０８と、サーバとの通信をするために必要な有線送信部９０９と有線受信部９１０と、同期信号や観測信号の送受信タイミングを測定するのに必要なタイマ９１１とから構成される。   FIG. 9 shows a configuration diagram of the base station 102a in the embodiment of the present invention. The base station 102a includes an antenna 901 for transmitting and receiving a synchronization signal, a synchronization signal transmission unit 902 that performs encoding and modulation processing of the synchronization signal, a synchronization signal reception unit 903 that performs demodulation and decoding processing of the synchronization signal, and an observation A speaker 904 that transmits a signal, an observation signal transmission unit 905 that generates an observation signal, a microphone 906 that receives the observation signal, an observation signal reception unit 907 that detects reception of the observation signal, and a ceiling A control unit 908 that calculates a distance, extracts information multiplexed on a synchronization signal, determines whether a received observation signal is a direct wave or a reflected wave, and generates a report content to the server; A wired transmission unit 909 and a wired reception unit 910 that are necessary for communicating with each other, and a timer 911 that is necessary for measuring the transmission / reception timing of the synchronization signal and the observation signal.

ここで、観測信号として音波や超音波などを想定して、スピーカ９０４やマイク９０６を構成要素としたが、観測信号として無線を用いる場合は、観測信号送信部９０５は同期信号送信部９０２と同じ構成となり、また、観測信号受信部９０７は同期信号受信部９０３と同じ構成になる。   Here, a sound wave or an ultrasonic wave is assumed as the observation signal, and the speaker 904 and the microphone 906 are used as the constituent elements. However, when the observation signal is wireless, the observation signal transmission unit 905 is the same as the synchronization signal transmission unit 902. The observation signal receiving unit 907 has the same configuration as the synchronization signal receiving unit 903.

図１０に、本発明の実施形態における基地局制御部のアルゴリズム説明図を示す。まず、ＭＯＤＥ＝２の観測信号を受信した回数に関する内部変数ＣＯＵＮＴを０で初期化し、同期信号の待ち受け状態に入る（１００１）。   FIG. 10 shows an algorithm explanatory diagram of the base station control unit in the embodiment of the present invention. First, an internal variable COUNT relating to the number of times of receiving an observation signal of MODE = 2 is initialized with 0, and a synchronization signal standby state is entered (1001).

次に、同期信号を受信すると（１００２）、タイマを用いて同期信号の受信時刻Ｔ１を記録する（１００３）。   Next, when a synchronization signal is received (1002), the reception time T1 of the synchronization signal is recorded using a timer (1003).

また、同期信号の情報を復調・復号することによって、同期信号を送信したノードまたは基地局の識別子ＩＤ、観測信号の識別情報ＭＯＤＥ、観測信号の送信周期Ｔｄ、ノード・天井間の距離bなどを抽出する（１００４）。   Further, by demodulating and decoding the information of the synchronization signal, the identifier ID of the node or base station that transmitted the synchronization signal, the identification information MODE of the observation signal, the transmission period Td of the observation signal, the distance b between the node and the ceiling, etc. Extract (1004).

次に、同期信号の後に到達するはずの観測信号を受信するまでの待ち時間として観測信号受信タイムアウト時間を設定する（１００５）。   Next, an observation signal reception timeout time is set as a waiting time until an observation signal that should arrive after the synchronization signal is received (1005).

受信タイムアウト時間経過した場合（１００７）は、同期信号の待ち受け（１００２）に戻る。   When the reception time-out time has elapsed (1007), the process returns to standby for a synchronization signal (1002).

受信タイムアウト時間内に観測信号を受信した場合（１００６）は、観測信号の受信時刻Ｔ２を記録する（１００８）。   When the observation signal is received within the reception timeout period (1006), the reception time T2 of the observation signal is recorded (1008).

次に、同期信号の受信時刻と観測信号の受信時刻から時間差を求め、これを距離ｄとして計算する（１００９）。   Next, a time difference is obtained from the reception time of the synchronization signal and the reception time of the observation signal, and this is calculated as the distance d (1009).

この観測信号は、ＭＯＤＥ＝２で送信されたものかどうかを調べる（１０１０）。   It is checked whether or not the observation signal is transmitted with MODE = 2 (1010).

もし、ＭＯＤＥ＝２でない場合、ＭＯＤＥ＝０で送信されたものかどうかを調べる（１０１１）。ＭＯＤＥ＝０で送信されたものであれば、同期信号のＩＤが基地局自身のＩＤと同一である場合は、前記で求めた距離ｄを、基地局から天井までの距離ａとして保存し（１０１２）、同期信号の待ち受け（１００２）に戻る。   If it is not MODE = 2, it is checked whether or not the transmission is made with MODE = 0 (1011). If it is transmitted with MODE = 0, if the ID of the synchronization signal is the same as the ID of the base station itself, the distance d determined above is stored as the distance a from the base station to the ceiling (1012). ), The process returns to standby for a synchronization signal (1002).

１０１１で、ＭＯＤＥ＝０で送信されたものでない場合、ＭＯＤＥ＝１で送信されたかどうかを調べる（１０１３）。ＭＯＤＥ＝１でもない場合には、設定外のＭＯＤＥが指定されているため、何もせずに同期信号の待ち受け（１００２）に戻る。   If it is not the one transmitted with MODE = 0 at 1011, it is checked whether it was transmitted with MODE = 1 (1013). If MODE = 1 is not satisfied, MODE outside the setting is designated, so that nothing is done and the process returns to waiting for a synchronization signal (1002).

１０１３でＭＯＤＥ＝１である場合、直接波を受信したものとして、直接波を検出した旨と、基地局と天井の距離ａ、ノードと天井の距離ｂ、ノードから基地局まで測定した距離ｄをサーバに報告する（１０１４）。   In 1013, when MODE = 1, it is assumed that a direct wave has been received, the fact that the direct wave has been detected, the distance a between the base station and the ceiling, the distance b between the node and the ceiling, and the distance d measured from the node to the base station are Report to the server (1014).

１０１０で、ＭＯＤＥ＝２である場合、内部変数ＣＯＵＮＴ＝１であるかどうかを調べる（１０１５）。ＣＯＵＮＴ＝１でない場合は、ＣＯＵＮＴ＝１とし（１０１６）、最後に同期信号を受信した時間T_lastの変数にT_last=T1を代入（１０１７）して、同期信号の待ち受け（１００２）に戻る。   In 1010, if MODE = 2, it is checked whether or not the internal variable COUNT = 1 (1015). When COUNT = 1 is not satisfied, COUNT = 1 is set (1016), T_last = T1 is substituted for the variable of the time T_last at which the synchronization signal was last received (1017), and the process returns to the standby for the synchronization signal (1002).

ＣＯＵＮＴ＝１の場合は、内部変数ＣＯＵＮＴ＝０に初期化する（１０１８）。   If COUNT = 1, the internal variable COUNT = 0 is initialized (1018).

同期信号の受信タイミングＴ１と、前回最後にＭＯＤＥ＝２の同期信号で観測信号を受信した受信タイミングT_lastとの差分が、観測信号の送信周期Tdの約２倍であるかどうかを調べる（１０１９）。   It is checked whether the difference between the reception timing T1 of the synchronization signal and the reception timing T_last at which the observation signal was received with the synchronization signal of MODE = 2 last time is approximately twice the transmission period Td of the observation signal (1019). .

１０１９で送信周期の約２倍である場合は、ＭＯＤＥ＝２の観測信号が連続して受信されており、ＭＯＤＥ＝１の観測信号が受信されていないと判断し、反射波として判断する。サーバには、反射波を検出した旨と、基地局と天井の距離ａ、ノードと天井の距離ｂ、ノードから基地局まで測定した距離ｄをサーバに報告する（１０２０）。   When the transmission period is approximately twice at 1019, it is determined that the observation signal of MODE = 2 has been continuously received and that the observation signal of MODE = 1 has not been received, and is determined as a reflected wave. The server reports to the server that the reflected wave has been detected, the distance a between the base station and the ceiling, the distance b between the node and the ceiling, and the distance d measured from the node to the base station (1020).

１０１９で送信周期の約２倍でない場合には、動機信号の待ち受け（１００２）に戻る。   If it is not about twice the transmission cycle in 1019, the process returns to waiting for a motivation signal (1002).

ただし、到達時間差（TDoA： Time Difference of Arrival）で位置検出を行うシステムでは、サーバに通知する情報としては、距離ｄの情報の代わりに観測信号の受信時刻情報T2をサーバに通知する。   However, in a system that performs position detection based on a time difference of arrival (TDoA), as information to be notified to the server, reception time information T2 of the observation signal is notified to the server instead of the information of the distance d.

図１１に、本発明の実施形態におけるサーバの構成図を示す。サーバ１０１は、基地局の座標を格納した基地局位置データ１１０５と、基地局から収集したデータを格納する測定データ１１０６と、これらの基地局位置データ１１０５と測定データ１１０６を用いて、直接波と反射波の区別を行って距離を補正してから位置検出対象のノード位置を計算する位置計算処理部１１０１と、基地局から収集したデータの格納を行ったり、周囲のクライアントから要求を受けて位置計算を実行し、実行結果を返信するという位置計算プロトコル処理を行う制御部１１０２と、基地局との通信をするために必要な有線送信部１１０３と有線受信部１１０４とから構成される。   FIG. 11 shows a configuration diagram of a server in the embodiment of the present invention. The server 101 uses the base station position data 1105 storing the coordinates of the base station, the measurement data 1106 storing the data collected from the base station, and the direct wave using the base station position data 1105 and the measurement data 1106. The position calculation processing unit 1101 that calculates the node position of the position detection target after distinguishing the reflected wave and correcting the distance, stores the data collected from the base station, and receives a request from a surrounding client. The control unit 1102 performs position calculation protocol processing for executing calculation and returning an execution result, and a wired transmission unit 1103 and a wired reception unit 1104 necessary for communication with the base station.

図１２に、本発明の実施形態におけるサーバの測定データベース構成図を示す。測定データには、観測信号を送信したノードの識別子ＩＤと、その観測信号を受信した基地局の識別子ＩＤと、その経路が直接波か反射波かを表す識別子と、基地局から天井までの距離ａと、ノードから天井までの距離ｂと、ノードから基地局までの距離ｄの情報で構成される。ただし、到達時間差（TDoA： Time Difference of Arrival）で位置検出を行うシステムでは、距離ｄの情報の代わりに観測信号の受信時刻情報tが格納されている。   FIG. 12 shows a measurement database configuration diagram of the server in the embodiment of the present invention. The measurement data includes the identifier ID of the node that transmitted the observation signal, the identifier ID of the base station that received the observation signal, an identifier indicating whether the route is a direct wave or a reflected wave, and the distance from the base station to the ceiling a, a distance b from the node to the ceiling, and a distance d from the node to the base station. However, in a system that performs position detection using a time difference of arrival (TDoA), reception time information t of an observation signal is stored instead of information on distance d.

次に、位置計算処理部１１０１での計算について説明する。位置検出対象ノードの座標を(x,y)とし、周囲の基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃの座標をそれぞれ(xa,ya)、(xb,yb)、（xc,yc）とする。   Next, calculation in the position calculation processing unit 1101 will be described. The coordinates of the position detection target node are (x, y), and the coordinates of the surrounding base stations 102a, 102b, and 102c are (xa, ya), (xb, yb), and (xc, yc), respectively.

ノード１０３から基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃまで測定した距離を、それぞれda、db、dcとし、数式２による補正を行った結果をda’、db’、dc’とすると、次の数式３の誤差Fを最小とする(x,y)を求める。   If the distances measured from the node 103 to the base stations 102a, 102b, and 102c are da, db, and dc, respectively, and the results of correction using Equation 2 are da ', db', and dc ', the error in Equation 3 below is obtained. Find (x, y) that minimizes F.

Figure 0004724545
Figure 0004724545

到達時間差（TDoA： Time Difference of Arrival）で位置検出を行うシステムでは、距離ｄの情報の代わりに観測信号の受信時刻情報tを用いる。このとき、測定した時刻情報をta,tb,tcとすると、次の数式４が成り立つ。   In a system that performs position detection using a time difference of arrival (TDoA), reception time information t of an observation signal is used instead of information on distance d. At this time, if the measured time information is ta, tb, tc, the following equation 4 is established.

Figure 0004724545
Figure 0004724545

ここで、cは光速を表すものとする。これらの連立方程式を解くことにより、ノード１０３から基地局１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃまでの距離に変換し、それから数式２の補正を行うことで、同様に数式３の誤差Fを最小とするノード位置(x,y)を求めることができる。   Here, c represents the speed of light. By solving these simultaneous equations, the distance from the node 103 to the base stations 102a, 102b, and 102c is converted, and then the correction of Expression 2 is performed, and the node position that minimizes the error F of Expression 3 similarly ( x, y) can be obtained.

本発明にかかる無線通信システムの構成、およびノードの位置検出を行うためのシステム構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The structure of the radio | wireless communications system concerning this invention, and the system block diagram for performing the position detection of a node. 本発明にかかる無線通信システムの課題となる反射波の影響に関する説明図。Explanatory drawing regarding the influence of the reflected wave used as the subject of the radio | wireless communications system concerning this invention. 本発明にかかる無線通信システムにおける直接波と反射波の測定距離に関する比較図。The comparison figure regarding the measurement distance of the direct wave and reflected wave in the radio | wireless communications system concerning this invention. 本発明における反射波で測定された距離から、ノード・基地局間の距離を推定する方法の説明図。Explanatory drawing of the method of estimating the distance between a node and a base station from the distance measured with the reflected wave in this invention. 本発明におけるノード位置を求める手順の説明図。Explanatory drawing of the procedure which calculates | requires the node position in this invention. 本発明における反射波の判定方法に関する説明図。Explanatory drawing regarding the determination method of the reflected wave in this invention. 本発明におけるノードの構成図。The block diagram of the node in this invention. 本発明における天井からの反射波を拾わない送信出力を求める方法の説明図。Explanatory drawing of the method of calculating | requiring the transmission output which does not pick up the reflected wave from the ceiling in this invention. 本発明における基地局の構成図。The block diagram of the base station in this invention. 本発明における基地局制御部のアルゴリズム説明図。The algorithm explanatory drawing of the base station control part in this invention. 本発明におけるサーバの構成図。The block diagram of the server in this invention. 本発明におけるサーバの測定データベース構成図。The measurement database block diagram of the server in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０１ サーバ、１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃ 基地局、１０３ ノード、１０４ ＬＡＮ、１０５ 天井、２０１ 障害物、
７０１ アンテナ、７０２ 同期信号送信部、７０３ 同期信号受信部、７０４ スピーカ、７０５ 観測信号送信部、７０６ 送信出力制御部、７０７ マイク、７０８ 観測信号受信部、７０９ 受信振幅測定部、７１０ 制御部、７１１ タイマ、
９０１ アンテナ、９０２ 同期信号送信部、９０３ 同期信号受信部、９０４ スピーカ、９０５ 観測信号送信部、９０６ マイク、９０７ 観測信号受信部、９０８ 制御部、９０９ 有線送信部、９１０ 有線受信部、９１１ タイマ、
１１０１ 位置計算処理部、１１０２ 制御部、１１０３ 有線送信部、１１０４ 有線受信部、１１０５ 基地局位置データ、１１０６ 測定データ。 101 server, 102a, 102b, 102c base station, 103 nodes, 104 LAN, 105 ceiling, 201 obstacle,
701 antenna, 702 synchronization signal transmission unit, 703 synchronization signal reception unit, 704 speaker, 705 observation signal transmission unit, 706 transmission output control unit, 707 microphone, 708 observation signal reception unit, 709 reception amplitude measurement unit, 710 control unit, 711 Timer,
901 antenna, 902 synchronization signal transmission unit, 903 synchronization signal reception unit, 904 speaker, 905 observation signal transmission unit, 906 microphone, 907 observation signal reception unit, 908 control unit, 909 wired transmission unit, 910 wired reception unit, 911 timer,
1101 Location calculation processing unit, 1102 control unit, 1103 wired transmission unit, 1104 wired reception unit, 1105 base station location data, 1106 measurement data.

Claims (7)

無線通信システムのノード位置を検出する位置検出システムにおいて、
位置検出対象ノードとノード周囲にある基地局と、ノードと基地局間の信号到達経路上の反射物と、ノード位置を計算するサーバを有する位置検出システムであって、
ノードは、ノードと基地局間の時刻同期をとるための同期信号を送信する手段と、ノードと基地局間の距離を測定するための観測信号を送信する手段と、ノードと反射物までの距離を計算する手段と、観測信号の受信振幅を測定する手段と、観測した受信振幅からノードにおいて反射物からの反射波が拾うことのできない送信出力を決定する手段と、前記送信出力以下で観測信号を送信する場合と最大出力で観測信号を送信する場合を区別する識別情報を前記同期信号に載せる手段とを有し、
基地局は、ノードと基地局間の時刻同期をとるための同期信号を受信する手段と、ノードと基地局間の距離を測定するための観測信号を受信する手段と、基地局と反射物までの距離を計算する手段と、位置計算を行うサーバと信号を送受信する手段と、前記識別情報を利用してノードから送信された観測信号が直接波か反射波であるかを判断する手段とを有し、
サーバは、基地局と信号を送受信する手段と、基地局経由で得られたノードと基地局間の観測信号の測定データを収集する手段と、収集された測定データベースと、基地局の座標を記録したデータベースを用いて、ノードの位置を計算する手段とを有し、
基地局において、前記同期信号の識別情報によってノードから送信された観測信号が直接波か反射波かを判定し、サーバにおいて直接波か反射波かの判定結果を利用してノードと基地局間の距離を補正することを特徴とする位置検出システム。 In a position detection system for detecting a node position of a wireless communication system,
A position detection system having a position detection target node, a base station around the node, a reflector on a signal arrival path between the node and the base station, and a server for calculating the node position,
The node has a means for transmitting a synchronization signal for time synchronization between the node and the base station, a means for transmitting an observation signal for measuring the distance between the node and the base station, and a distance between the node and the reflector. Means for calculating the reception amplitude of the observation signal, means for determining the transmission output from which the reflected wave from the reflector cannot be picked up at the node from the observed reception amplitude, and the observation signal below the transmission output And means for placing identification information on the synchronization signal for distinguishing between the case of transmitting the observation signal and the case of transmitting the observation signal at the maximum output,
The base station includes means for receiving a synchronization signal for time synchronization between the node and the base station, means for receiving an observation signal for measuring the distance between the node and the base station, and the base station and the reflector. Means for calculating the distance, a means for transmitting and receiving signals to and from the server for calculating the position, and means for determining whether the observation signal transmitted from the node using the identification information is a direct wave or a reflected wave. Have
The server records means for transmitting / receiving signals to / from the base station, means for collecting measurement data of observation signals between the node and the base station obtained via the base station, the collected measurement database, and the coordinates of the base station. Means for calculating the position of the node using the database
In the base station, it is determined whether the observation signal transmitted from the node is a direct wave or a reflected wave based on the identification information of the synchronization signal, and the server determines whether the observation signal is a direct wave or a reflected wave. A position detection system characterized by correcting a distance. 請求項１記載の位置検出システムであって、前記サーバは、前記基地局と信号を送受信する手段と、基地局経由で得られたノードと基地局間の観測信号の測定データを収集する手段と、収集された測定データベースと、基地局の座標を記録したデータベースを用いて、ノードの位置を計算する手段とを有し、ノードと基地局間の観測信号到達経路が直接波か反射波か基地局での判定結果を利用して、ノードと基地局間の距離を補正してノードの位置を計算することを特徴とする位置検出システム。   2. The position detection system according to claim 1, wherein the server transmits / receives a signal to / from the base station, and collects measurement data of an observation signal between the node and the base station obtained via the base station. And a means for calculating the position of the node using the collected measurement database and a database in which the coordinates of the base station are recorded, and whether the observation signal arrival path between the node and the base station is a direct wave or a reflected wave. A position detection system that calculates a position of a node by correcting a distance between the node and a base station using a determination result at the station. 請求項１記載の位置検出システムであって、前記基地局は、ノードと基地局間の時刻同期をとるための同期信号を送受信する手段と、ノードと基地局間の距離を測定するための観測信号を送受信する手段と、基地局と反射物までの距離を計算する手段と、位置計算を行うサーバと信号を送受信する手段と、前記識別情報を利用してノードから送信された観測信号が直接波か反射波であるかを判断する手段とを有し、前記同期信号の識別情報によってノードから送信された観測信号が直接波か反射波かを判定することを特徴とする位置検出システム。   The position detection system according to claim 1, wherein the base station transmits and receives a synchronization signal for time synchronization between the node and the base station, and an observation for measuring a distance between the node and the base station. Means for transmitting / receiving signals, means for calculating the distance between the base station and the reflector, a server for performing position calculation, means for transmitting / receiving signals, and an observation signal transmitted from the node using the identification information is directly And a means for determining whether the wave is a reflected wave or not, and determining whether the observation signal transmitted from the node is a direct wave or a reflected wave based on the identification information of the synchronization signal. 請求項１記載の位置検出システムであって、前記ノードは、該ノードと基地局間の時刻同期をとるための同期信号を送受信する手段と、ノードと基地局間の距離を測定するための観測信号を送受信する手段と、ノードと反射物までの距離を計算する手段と、観測信号の受信振幅を測定する手段と、観測した受信振幅からノードにおいて反射物からの反射波が拾うことのできない送信出力を決定する手段と、前記送信出力以下で観測信号を送信する場合と最大出力で観測信号を送信する場合を区別する識別情報を前記同期信号に載せる手段とを有し、前記送信出力以下で観測信号を送信する場合と最大出力で観測信号を送信する場合を交互に繰り返すことを特徴とする位置検出システム。   The position detection system according to claim 1, wherein the node transmits and receives a synchronization signal for synchronizing time between the node and the base station, and an observation for measuring a distance between the node and the base station. Means for transmitting / receiving signals, means for calculating the distance between the node and the reflector, means for measuring the reception amplitude of the observation signal, and transmission in which the reflected wave from the reflector cannot be picked up at the node from the observed reception amplitude Means for determining output, and means for placing identification information on the synchronization signal for distinguishing between the case of transmitting the observation signal below the transmission output and the case of transmitting the observation signal at the maximum output, and below the transmission output A position detection system characterized by alternately repeating an observation signal transmission and an observation signal transmission at maximum output. 請求項４記載の位置検出システムであって、前記ノードは、該ノードにおいて反射物からの反射波が拾うことのできない送信出力を決定する手段において、ノードと反射物までの距離を測定する際に、観測信号送信出力を最大で送信し、反射物で反射してから受信した観測信号の受信振幅を測定し、送信出力と受信振幅の関係をあらかじめ調べておき、この関係に照らし合わせることにより、観測信号を受信することが可能な受信判定閾値になる送信出力を求めることを特徴とする位置検出システム。   5. The position detection system according to claim 4, wherein when the node measures the distance between the node and the reflector in the means for determining a transmission power at which the reflected wave from the reflector cannot be picked up at the node. , Transmit the observed signal transmission output at the maximum, measure the reception amplitude of the observation signal received after being reflected by the reflector, examine the relationship between the transmission output and the reception amplitude in advance, and check this relationship, A position detection system characterized by obtaining a transmission output that is a reception determination threshold value capable of receiving an observation signal. 請求項４記載の位置検出システムであって、前記ノードは、観測信号を送信出力最大で送信し、反射物で反射する観測信号を受信することを確認した後、送信出力を一定値下げて送信し、観測信号の受信可否を調べ、観測信号が受信されなくなるまで、観測信号の送信出力を下げ続けることによって、反射物からの反射波を拾わなくなる送信出力を求めることを特徴とする位置検出システム。   5. The position detection system according to claim 4, wherein the node transmits the observation signal at the maximum transmission output, confirms that the observation signal reflected by the reflector is received, and then transmits the transmission output by reducing the transmission output by a certain value. A position detection system characterized by determining whether or not an observation signal can be received and obtaining a transmission output that does not pick up a reflected wave from a reflector by continuously reducing the transmission output of the observation signal until the observation signal is not received. 無線通信システムのノード位置を検出する位置検出システムにおける位置検出方法であって、
該位置検出システムは、位置検出対象ノードとノード周囲にある基地局と、ノードと基地局間の信号到達経路上の反射物と、ノード位置を計算するサーバを有し、
ノードは、ノードと基地局間の時刻同期をとるための同期信号を送信する手段と、ノードと基地局間の距離を測定するための観測信号を送信する手段と、ノードと反射物までの距離を計算する手段と、観測信号の受信振幅を測定する手段と、観測した受信振幅からノードにおいて反射物からの反射波が拾うことのできない送信出力を決定する手段と、前記送信出力以下で観測信号を送信する場合と最大出力で観測信号を送信する場合を区別する識別情報を前記同期信号に載せる手段とを有し、
基地局は、ノードと基地局間の時刻同期をとるための同期信号を受信する手段と、ノードと基地局間の距離を測定するための観測信号を受信する手段と、基地局と反射物までの距離を計算する手段と、位置計算を行うサーバと信号を送受信する手段と、前記識別情報を利用してノードから送信された観測信号が直接波か反射波であるかを判断する手段とを有し、
サーバは、基地局と信号を送受信する手段と、基地局経由で得られたノードと基地局間の観測信号の測定データを収集する手段と、収集された測定データベースと、基地局の座標を記録したデータベースを用いて、ノードの位置を計算する手段とを有し、
基地局において、前記同期信号の識別情報によってノードから送信された観測信号が直接波か反射波かを判定し、サーバにおいて直接波か反射波かの判定結果を利用してノードと基地局間の距離を補正することを特徴とする位置検出方法。 A position detection method in a position detection system for detecting a node position of a wireless communication system, comprising:
The position detection system includes a position detection target node, a base station around the node, a reflector on a signal arrival path between the node and the base station, and a server for calculating the node position,
The node has a means for transmitting a synchronization signal for time synchronization between the node and the base station, a means for transmitting an observation signal for measuring the distance between the node and the base station, and a distance between the node and the reflector. Means for calculating the reception amplitude of the observation signal, means for determining the transmission output from which the reflected wave from the reflector cannot be picked up at the node from the observed reception amplitude, and the observation signal below the transmission output And means for placing identification information on the synchronization signal for distinguishing between the case of transmitting the observation signal and the case of transmitting the observation signal at the maximum output,
The base station includes means for receiving a synchronization signal for time synchronization between the node and the base station, means for receiving an observation signal for measuring the distance between the node and the base station, and the base station and the reflector. Means for calculating the distance, a means for transmitting and receiving signals to and from the server for calculating the position, and means for determining whether the observation signal transmitted from the node using the identification information is a direct wave or a reflected wave. Have
The server records means for transmitting / receiving signals to / from the base station, means for collecting measurement data of observation signals between the node and the base station obtained via the base station, the collected measurement database, and the coordinates of the base station. Means for calculating the position of the node using the database
In the base station, it is determined whether the observation signal transmitted from the node is a direct wave or a reflected wave based on the identification information of the synchronization signal, and the server determines whether the observation signal is a direct wave or a reflected wave. A position detection method comprising correcting a distance.
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