JP6106928B2 - 位置標定方法、及び位置標定システム - Google Patents
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Description
次に位置標定システムによる位置標定の原理について説明する。
α=arcTan(D(m)/L(m))=arcSin(ΔL(cm)/3(cm))
の関係がある。尚、上記のΔL(cm)は、アンテナ群25を構成しているアンテナ251のうち、特定の2つのアンテナ251と移動端末30との間の伝搬路長の差(以下、経路差とも称する。)である。
ΔL(cm)=Δθ/(2π/λ(cm))
の関係がある。また位置標定信号900として、例えば、2.4GHz帯の電波を用いた場合はλ=12.5(cm)であるので、
α=arcSin(Δθ/π)
の関係がある。また測定可能範囲(−π/2<Δθ<π/2)内では、α=Δθ(ラジアン)となるので、上式から基地局20が存在する方向を特定することができる。
Δd(x)=(H−h)×Tan(ΔΦ(x))
Δd(y)=(H−h)×Tan(ΔΦ(y))
そして原点の位置を(X1,Y1)とすれば、移動端末30の位置(Xx,Yy)は次式から求めることができる。
Xx=X1+Δd(x)
Yy=Y1+Δd(y)
Δθ1=Δθt1+F1 ・・・式1
Δθ2=−Δθt2+F2 ・・・式2
Δθ1−Δθ2=(Δθt1−(−Δθt2))+(F1−F2) ・・・式3
θt=(Δθ1−Δθ2)/2 ・・・式4
位置標定システム1において移動体3の位置の標定精度を確保するには、基地局20が移動端末30から直接波として受信した位置標定信号900に基づき位置標定を行う必要がある。以下では移動端末30から送られてくる位置標定信号900が直接波であるか否かを判定する原理(判定原理(その1)及び判定原理(その2))について説明する。
判定原理(その1)は、基地局20は、第1のアンテナ対の各アンテナによって受信された位置標定信号900の位相差Δθ1を測定(第1アンテナ251aを基準として第2アンテナ251bの位相を測定)し、また第2のアンテナ対の各アンテナによって受信された位置標定信号900の位相差Δθ2を測定(第4アンテナ251dを基準として第3アンテナ251cの位相を測定)し、測定した位相差Δθ1と位相差Δθ2とに基づき、移動端末30から送られてくる位置標定信号900が直接波であるか否かの判定を行うものである。
Δθ1=Δθt1+F1+M1 ・・・式5
Δθ2=Δθt2+F2+M2 ・・・式6
Δθ1−Δθ2=(Δθt1−Δθt2)+(F1−F2)+(M1−M2)
・・・式7
Δθ1−Δθ2=M1−M2 ・・・式8
判定原理(その2)は、基地局20は、第1のアンテナ対の各アンテナ251によって受信された位置標定信号900の位相差Δθ1を測定(第1アンテナ251aを基準として第2アンテナ251bの位相を測定)し、また第2のアンテナ対の各アンテナ251によって受信された位置標定信号900の位相差Δθ2を測定(第3アンテナ251cを基準として第4アンテナ251dの位相を測定)し、測定した位相差Δθ1と位相差Δθ2とに基づき移動端末30から送られてくる位置標定信号900が直接波であるか否かの判定を行うものである。
Δθ1=Δθt1+F1+M1 ・・・式9
Δθ2=−Δθt2+F2−M2 ・・・式10
Δθ1+Δθ2=(Δθt1−Δθt2)+F1+F2+(M1−M2) ・・・式11
Δθ1+Δθ2=(F1+F2)+(M1−M2) ・・・式12
前述した判定原理(その1)では、位相差Δθ1と位相差Δθ2との差を調べることにより位置標定信号900が直接波であるか否かの判定を行っているが(式8)、この判定に際して求める上記差の値は、位置標定信号900のマルチパスの影響度合いを示しており、位相差Δθ1と位相差Δθ2との差が0に近い値となる位置標定信号900ほど、マルチパスの影響度合いが小さいことを示している。
図13に以上の方法を適用して位置標定を行うようにした場合に位置標定システム1において行われる処理(以下、位置標定処理S1300と称する。)の一例を示す。以下、同図とともに位置標定処理S1300について説明する。
3 移動体
20 基地局
204 位置標定部
205 マルチパス評価情報取得部
2051 第1位相差測定部
2052 第2位相差測定部
2053 評価情報生成記憶部
206 端末変位判定部
207 位置標定信号選択部
208 位置標定結果出力部
25 アンテナ群
251 アンテナ
251a 第1アンテナ
251b 第2アンテナ
251c 第3アンテナ
251d 第4アンテナ
30 移動端末
38 変位計測装置
301 位置標定信号送信部
900 位置標定信号
34 アンテナ
S1300 位置標定処理
Claims (8)
- 移動体の位置を標定する方法であって、
移動体に設けられた移動端末から、当該移動端末の位置を標定するための無線信号である位置標定信号を送信し、
基地局に、第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とを、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設け、
前記基地局は、
前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記移動端末が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動体の位置を求め、
前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθ1を測定し、
前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθ2を測定し、
前記移動端末から受信した前記位置標定信号のマルチパスの影響度合いを、前記位相差Δθ2の測定結果と前記位相差Δθ1の測定結果の符号が一致する測定基準を用いて前記位相差Δθ1及び前記位相差Δθ2を測定し、測定した前記位相差Δθ1と前記位相差Δθ2との差が0か否かあるいは前記差が予め設定された基準値以下であるか否か調べることにより求め、
前記移動端末が複数の異なる位置の夫々から送信した前記位置標定信号の夫々について前記マルチパスの影響度合いを求め、
前記マルチパスの影響度合いが最も少ない前記位置標定信号を選択し、
選択した前記位置標定信号に基づく位置標定の結果を前記移動体の位置として出力する
ことを特徴とする位置標定方法。 - 移動体の位置を標定する方法であって、
移動体に設けられた移動端末から、当該移動端末の位置を標定するための無線信号である位置標定信号を送信し、
基地局に、第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とを、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設け、
前記基地局は、
前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記移動端末が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動体の位置を求め、
前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθ1を測定し、
前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθ2を測定し、
前記移動端末から受信した前記位置標定信号のマルチパスの影響度合いを、前記位相差Δθ2の測定結果が前記位相差Δθ1の測定結果に対して符号が反転する測定基準を用いて前記位相差Δθ1及び前記位相差Δθ2を測定し、測定した前記位相差Δθ1と前記位相差Δθ2との和を求めて、前記和と既知の値との差が0であるか否かあるいは前記差が予め設定された基準値以下であるか否かを調べることにより求め、
前記移動端末が複数の異なる位置の夫々から送信した前記位置標定信号の夫々について前記マルチパスの影響度合いを求め、
前記マルチパスの影響度合いが最も少ない前記位置標定信号を選択し、
選択した前記位置標定信号に基づく位置標定の結果を前記移動体の位置として出力する
ことを特徴とする位置標定方法。 - 請求項1又は2に記載の位置標定方法であって、
前記基地局は、前記移動端末の位置を、前記位相差Δθ2の測定結果が前記位相差Δθ1の測定結果に対して符号が反転する測定基準を用いて前記位相差Δθ1及び前記位相差Δθ2を測定し、測定した前記位相差Δθ1及び前記位相差Δθ2の夫々に含まれている、前記基地局と前記移動端末の水晶発振器に生じる周波数誤差を相殺すべく、前記位相差Δθ1と前記位相差Δθ2との差を取ることにより求める
ことを特徴とする位置標定方法。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の位置標定方法であって、
前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対を、前記第1のアンテナ対の各アンテナ及び前記第2のアンテナ対の各アンテナが等間隔を開けて平面上に正方形状になるように配置する
ことを特徴とする位置標定方法。 - 移動体の位置を標定するシステムであって、
移動体に設けられた移動端末から送信される、前記移動端末の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、第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とを備え、
前記第1のアンテナ対と前記第2のアンテナ対は、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、
前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記移動端末が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動体の位置を求める、位置標定部と、
前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθ1を求める、第1位相差測定部と、
前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθ2を求める、第2位相差測定部と、
前記移動端末から受信した前記位置標定信号のマルチパスの影響度合いを、前記位相差Δθ2の測定結果と前記位相差Δθ1の測定結果の符号が一致する測定基準を用いて前記位相差Δθ1及び前記位相差Δθ2を測定し、測定した前記位相差Δθ1と前記位相差Δθ2との差が0か否かあるいは前記差が予め設定された基準値以下であるか否か調べることにより求め、前記移動端末が複数の異なる位置の夫々から送信した前記位置標定信号の夫々について前記マルチパスの影響度合いを求める、マルチパス評価情報取得部と、
前記マルチパスの影響度合いが最も少ない前記位置標定信号を選択する、位置標定信号選択部と、
選択した前記位置標定信号に基づく位置標定の結果を前記移動体の位置として出力する、位置標定結果出力部と
を備えることを特徴とする位置標定システム。 - 移動体の位置を標定するシステムであって、
移動体に設けられた移動端末から送信される、前記移動端末の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、第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とを備え、
前記第1のアンテナ対と前記第2のアンテナ対は、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、
前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記移動端末が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動体の位置を求める、位置標定部と、
前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθ1を求める、第1位相差測定部と、
前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθ2を求める、第2位相差測定部と、
前記移動端末から受信した前記位置標定信号のマルチパスの影響度合いを、前記位相差Δθ2の測定結果が前記位相差Δθ1の測定結果に対して符号が反転する測定基準を用いて前記位相差Δθ1及び前記位相差Δθ2を測定し、測定した前記位相差Δθ1と前記位相差Δθ2との和を求めて、前記和と既知の値との差が0であるか否かあるいは前記差が予め設定された基準値以下であるか否かを調べることにより求め、前記移動端末が複数の異なる位置の夫々から送信した前記位置標定信号の夫々について前記マルチパスの影響度合いを求める、マルチパス評価情報取得部と、
前記マルチパスの影響度合いが最も少ない前記位置標定信号を選択する、位置標定信号選択部と、
選択した前記位置標定信号に基づく位置標定の結果を前記移動体の位置として出力する、位置標定結果出力部と
を備えることを特徴とする位置標定システム。 - 請求項5又は6に記載の位置標定システムであって、
前記位置標定部は、前記移動端末の位置を、前記位相差Δθ2の測定結果が前記位相差Δθ1の測定結果に対して符号が反転する測定基準を用いて前記位相差Δθ1及び前記位相差Δθ2を測定し、測定した前記位相差Δθ1及び前記位相差Δθ2の夫々に含まれている、前記基地局と前記移動端末の水晶発振器に生じる周波数誤差を相殺すべく、前記位相差Δθ1と前記位相差Δθ2との差を取ることにより求める
ことを特徴とする位置標定システム。 - 請求項5乃至7のいずれか一項に記載の位置標定システムであって、
前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対は、前記第1のアンテナ対の各アンテナ及び前記第2のアンテナ対の各アンテナが等間隔を開けて平面上に正方形状に配置されるように設けられている
ことを特徴とする位置標定システム。
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