JP6149374B2 - Location system and method for locating mobile terminal - Google Patents

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Description

この発明は、位置標定システム及び位置標定システムの制御方法に関し、とくに３次元の位置を標定する技術に関する。   The present invention relates to a position locating system and a control method for the position locating system, and more particularly to a technique for locating a three-dimensional position.

特許文献１には、３次元の位置を高精度かつ短時間で測位すべく、第２の発受信手段から距離測定信号と方向測定信号とを発信し、距離測定信号の位相を測定して第１の発受信手段からの距離を算出し、方向測定信号の位相差を測定して第１の発受信手段が位置する方向を算出して自局の３次元の位置を測位することが記載されている。   In Patent Document 1, a distance measurement signal and a direction measurement signal are transmitted from the second transmitting / receiving means to measure the three-dimensional position in a short time with high accuracy, and the phase of the distance measurement signal is measured. It is described that the distance from one transmitter / receiver is calculated, the phase difference of the direction measurement signal is measured, the direction in which the first transmitter / receiver is positioned is calculated, and the three-dimensional position of the own station is measured. ing.

特許文献２には、受信手段の３次元の位置を高精度で測位するシステムを安価に実現すべく、同期信号と距離測定信号を発信手段から放射し、受信手段において複数組の無線信号から位相および位相差を測定して方向を測定し、距離測定信号の位相および位相差から距離を測定して３次元の位置を測位することが記載されている。   Patent Document 2 discloses that a synchronization signal and a distance measurement signal are radiated from a transmission unit and a phase from a plurality of sets of radio signals is received by the reception unit in order to realize a low-cost system that measures the three-dimensional position of the reception unit. And measuring the direction by measuring the phase difference and measuring the distance from the phase and phase difference of the distance measurement signal to determine the three-dimensional position.

非特許文献１には、基地局に設置した複数のアンテナから歩行者が携帯する携帯端末に無線信号を送信し、各アンテナから送信されてくる無線信号の位相差によって携帯端末とアンテナとの相対位置を求め、求めた相対位置（方向、距離）と基地局の絶対位置とから歩行者の現在位置を取得するようにした位置標定システムが開示されている。   In Non-Patent Document 1, a wireless signal is transmitted from a plurality of antennas installed in a base station to a portable terminal carried by a pedestrian, and the relative relationship between the portable terminal and the antenna is determined by the phase difference of the wireless signal transmitted from each antenna. A position locating system is disclosed in which a position is obtained and the current position of a pedestrian is obtained from the obtained relative position (direction, distance) and the absolute position of the base station.

特開２０１１−１２８１４４号公報JP 2011-128144 A 特開２００９−２８２００９号公報JP 2009-282009 A

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Takenori Takeuchi, Kiminori Kono, Minoru Kono, “Development of a location detection system using the 2.4 GHz band”, The 56th Annual Conference of the Chugoku Branch of the Institute of Electrical and Information Engineering, 2005

非特許文献１に開示されている位置標定システムは、基地局からみた携帯端末の方向を標定して携帯端末の位置を特定するものであり、２次元の位置標定に関するものである。このため、位置標定システムによって３次元の位置標定を行おうとすれば、例えば、特許文献１、２に開示されているように、方向測定信号に加えて距離測定信号を用い、距離測定信号について別途位相差や位相を測定しなければならず、その分、装置構成が複雑化し、煩雑な計算を行う必要がある。   The position locating system disclosed in Non-Patent Document 1 is directed to locating the mobile terminal by locating the direction of the mobile terminal viewed from the base station, and relates to two-dimensional position locating. For this reason, if a three-dimensional positioning is to be performed by the positioning system, for example, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, a distance measurement signal is used in addition to the direction measurement signal, and the distance measurement signal is separately provided. The phase difference and the phase must be measured, and accordingly, the apparatus configuration becomes complicated and complicated calculation is required.

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、３次元の位置標定を行うことが可能な、位置標定システム及び移動端末の位置を標定する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to provide a positioning system and a method for locating the position of a mobile terminal capable of performing three-dimensional positioning.

上記目的を達成するための本発明の一つは、移動端末の位置を標定するシステムであって、移動端末から送られてくる、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受信する、前記移動端末が移動する平面に平行な面内に所定の間隔で隣接配置された複数のアンテナを有する基地局を含み、前記基地局は、複数の前記アンテナを要素とする第１のパターン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端末の位置を第１の位置として求め、前記第１のパターンの要素になっていない１つ以上のアンテナを含む、複数の前記アンテナを要素とする第２のパターン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端末の位置を第２の位置として求め、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの間隔ｄと、前記平面からの前記複数のアンテナの高さＨとを記憶し、前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離ｄ’を求め、前記間隔ｄ、前記高さＨ、及び前記距離ｄ’に基づき、前記移動端末の高さｈを求めることとする。   One aspect of the present invention for achieving the above object is a system for locating the position of a mobile terminal, which is a radio signal sent from the mobile terminal for locating the position of the mobile terminal. Receiving a signal, including a base station having a plurality of antennas arranged adjacent to each other at a predetermined interval in a plane parallel to a plane on which the mobile terminal moves, the base station having a plurality of antennas as elements Based on the phase difference Δθ1 of the location signals received by each antenna of one pattern, obtain a direction in which the mobile terminal exists, obtain the position of the mobile terminal as a first position based on the obtained direction, The phase of the positioning signal received by each antenna of the second pattern having the plurality of antennas as elements, including one or more antennas that are not elements of the first pattern Based on the difference Δθ2, the direction in which the mobile terminal exists is obtained, the position of the mobile terminal is obtained as the second position based on the obtained direction, and an interval d between the first pattern and the second pattern, , Storing heights H of the plurality of antennas from the plane, determining a distance d ′ between the first position and the second position, and determining the distance d, the height H, and the Based on the distance d ′, the height h of the mobile terminal is obtained.

本発明によれば、位置標定システムから得られる移動端末の２次元の位置情報に基づき、移動端末の３次元の位置情報を取得することができる。   According to the present invention, three-dimensional position information of a mobile terminal can be acquired based on the two-dimensional position information of the mobile terminal obtained from the position location system.

上記目的を達成するための本発明の他の一つは、上記システムであって、前記基地局は、前記第１のパターンと前記第２のパターンと結ぶ方向への、前記距離ｄ’の射影の長さをｄｈ’として、次式から前記移動端末の高さｈを求めることとする。
ｈ＝Ｈ・ｄｈ’／（ｄ＋ｄｈ’） Another aspect of the present invention for achieving the above object is the above system, wherein the base station projects the distance d ′ in a direction connecting the first pattern and the second pattern. of the length as d h ', and the following equation to determine the height h of the mobile terminal.
h = H · d h '/ (d + d h ')

本発明によれば、位置標定システムから得られる移動端末の２次元の位置情報に基づき、移動端末の高さｈを取得することができる。   According to the present invention, the height h of the mobile terminal can be acquired based on the two-dimensional position information of the mobile terminal obtained from the location system.

上記目的を達成するための本発明の他の一つは、上記システムであって、前記基地局は、前記第１のパターンと前記第２のパターンの複数の組み合わせの夫々により、前記間隔ｄ、前記高さＨ、及び前記距離ｄ’に基づき前記移動端末の高さｈを求め、各組み合わせにより求めた前記高さｈの平均値を求めて出力することとする。   Another aspect of the present invention for achieving the above object is the above-described system, wherein the base station determines the interval d, each of the plurality of combinations of the first pattern and the second pattern. The height h of the mobile terminal is obtained based on the height H and the distance d ′, and an average value of the height h obtained by each combination is obtained and output.

本発明によれば、複数の標定結果に基づき、移動端末の高さｈを精度よく標定することができ、移動端末の正確な高さｈを取得することができる。   According to the present invention, the height h of the mobile terminal can be accurately determined based on a plurality of orientation results, and the accurate height h of the mobile terminal can be acquired.

上記目的を達成するための本発明の他の一つは、上記システムであって、前記基地局は、前記第１のパターンと前記第２のパターンの複数の組み合わせの夫々について、前記間隔ｄ、前記高さＨ、及び前記距離ｄ’に基づき前記移動端末の高さｈを求め、前記組み合わせの夫々について、夫々の前記パターン間のばらつきの度合いを求め、前記ばらつきの度合いが最小の前記組み合わせにより求めた前記移動端末の前記高さｈを出力することとする。   Another aspect of the present invention for achieving the above object is the above system, wherein the base station performs the interval d, for each of a plurality of combinations of the first pattern and the second pattern. The height h of the mobile terminal is obtained based on the height H and the distance d ′, the degree of variation between the patterns is obtained for each of the combinations, and the combination having the smallest degree of variation is obtained. The obtained height h of the mobile terminal is output.

本発明によれば、組み合わせの夫々のパターン間のばらつきの度合いからマルチパスの影響度合いを把握し、マルチパスの影響の少ない標定結果を特定することができる。このため、移動端末の正確な高さｈを取得することができる。   According to the present invention, it is possible to grasp the degree of influence of multipath from the degree of variation between each pattern of the combination, and specify the orientation result with less influence of multipath. For this reason, the exact height h of the mobile terminal can be acquired.

上記目的を達成するための本発明の他の一つは、上記システムであって、前記第１のパターンは、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とを含み、前記第１のアンテナ対と前記第２のアンテナ対とは、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２のパターンは、第３のアンテナ対と第４のアンテナ対とを含み、前記第３のアンテナ対と前記第４のアンテナ対とは、前記第３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４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ていることとする。   Another aspect of the present invention for achieving the above object is the above system, wherein the first pattern includes a first antenna pair and a second antenna pair, and the first antenna pair. And the second antenna pair are a path difference between the positioning signals received by the antennas of the first antenna pair and a path of the positioning signals received by the antennas of the second antenna pair. The second pattern includes a third antenna pair and a fourth antenna pair, and the third antenna pair and the fourth antenna pair include the third antenna pair and the fourth antenna pair. And the path difference of the positioning signals received by the antennas of the fourth antenna pair is set to match the path difference of the positioning signals received by the antennas of the fourth antenna pair. And

このような構成とすることで、移動端末の水晶発振器に生じる周波数偏差に起因する誤差を解消することができる。また上記誤差を解消することを目的として構成されたアンテナ群を３次元の位置標定にも利用することができる。 With such a configuration, it is possible to eliminate errors due to frequency deviation occurring crystal oscillator of the mobile terminal. In addition, an antenna group configured to eliminate the error can be used for three-dimensional positioning.

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。   In addition, the subject which this application discloses, and its solution method are clarified by the column of the form for inventing, and drawing.

本発明によれば、位置標定システムによって移動端末の３次元の位置標定を行うことができる。   According to the present invention, a three-dimensional location of a mobile terminal can be performed by a location system.

位置標定システム１の概略的な構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a position location system 1. FIG. サーバ装置１０の主なハードウエアを示す図である。2 is a diagram illustrating main hardware of a server device 10. FIG. サーバ装置１０の主な機能を示す図である。3 is a diagram illustrating main functions of the server device 10. FIG. 移動端末３０のハードウエア構成を示す図である。2 is a diagram illustrating a hardware configuration of a mobile terminal 30. FIG. 移動端末３０の主な機能を示す図である。2 is a diagram illustrating main functions of a mobile terminal 30. FIG. 基地局２０の主なハードウエアを示す図である。2 is a diagram illustrating main hardware of a base station 20. FIG. 基地局２０の主な機能を示す図である。2 is a diagram illustrating main functions of a base station 20. FIG. 位置標定信号８００のデータフォーマットを示す図である。It is a figure which shows the data format of the location signal 800. FIG. 基地局２０と移動端末３０の位置関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between a base station 20 and a mobile terminal 30. 基地局２０のアンテナ２５と移動端末３０のアンテナ３４１との関係を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an antenna 25 of a base station 20 and an antenna 341 of a mobile terminal 30. 基地局２０と移動端末３０の位置関係を説明する図である。It is a figure explaining the positional relationship of the base station 20 and the mobile terminal 30. FIG. パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a pattern. パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a pattern. ３次元の位置標定の仕組みを説明する図である。It is a figure explaining the mechanism of a three-dimensional location. ３次元の位置標定の仕組みを説明する図である。It is a figure explaining the mechanism of a three-dimensional location. 位置標定処理Ｓ１６００を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining position location processing S1600.

図１に実施形態として説明する位置標定システム１の概略的な構成を示している。位置標定システム１は、例えば、移動体３（車両や歩行者等）の現在位置を監視するシステム、移動体３の安全確保に関するシステム、移動体３に対する道案内や目的地までの誘導を行うシステム、移動体３に対して現在地周辺の情報等を提供するシステム、地下街やビル街等における移動体３（人）の避難誘導システム、倉庫や工場等における移動体３（商品や搬送車両等）の流れを管理するシステム、工場等における移動体３（ロボット、搬送車両等）の誘導システムなどに適用される。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a position location system 1 described as an embodiment. The position locating system 1 is, for example, a system that monitors the current position of a moving body 3 (vehicles, pedestrians, etc.), a system that relates to ensuring the safety of the moving body 3, a system that guides the moving body 3 to a destination or a destination. , A system for providing information around the current location to the moving body 3, an evacuation guidance system for the moving body 3 (people) in an underground shopping center, a building street, etc., and a moving body 3 (product, transport vehicle, etc.) in a warehouse, factory, etc. The present invention is applied to a flow management system, a guidance system for a moving body 3 (robot, transport vehicle, etc.) in a factory or the like.

位置標定システム１は、データセンタなどに設けられるサーバ装置１０、位置標定システム１が適用される地域の各所に設けられる複数の基地局２０、及び移動体３に搭載もしくは携帯される移動端末３０などで構成されている。   The location system 1 includes a server device 10 provided in a data center, a plurality of base stations 20 provided in various locations in an area to which the location system 1 is applied, and a mobile terminal 30 mounted on or carried by the mobile unit 3. It consists of

基地局２０は、構造物２（屋内であれば建物の壁や柱等、屋外であれば電柱等）の所定の高さ位置に設けられる。基地局２０及び移動端末３０は、有線もしくは無線による通信ネットワーク５（専用線、公衆回線、インターネット等）を介してサーバ装置１０と通信可能に接続している。   The base station 20 is provided at a predetermined height position of the structure 2 (such as a wall or a pillar of a building if indoors, a utility pole if outdoor). The base station 20 and the mobile terminal 30 are communicably connected to the server device 10 via a wired or wireless communication network 5 (private line, public line, Internet, etc.).

図２にサーバ装置１０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、サーバ装置１０は、中央処理装置１１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置１２（半導体メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）やハードディスク装置等）、入力装置１３（キーボード、マウス等）、表示装置１４（液晶ディスプレイ等）、サーバ装置１０を通信ネットワーク５に接続するための通信インタフェース１５などを備える。各構成要素はバス１８を介して通信可能に接続されている。表示装置１４には、例えば、移動体３（移動端末３０）の現在位置や現在の移動方向などを示す情報がリアルタイムに表示される。   FIG. 2 shows a hardware configuration of the server device 10. As shown in the figure, the server device 10 includes a central processing unit 11 (CPU, MPU, etc.), a storage device 12 (semiconductor memory (RAM, ROM, NVRAM, etc.), a hard disk device, etc.), and an input device 13 (keyboard, mouse). Etc.), a display device 14 (liquid crystal display or the like), a communication interface 15 for connecting the server device 10 to the communication network 5, and the like. Each component is communicably connected via a bus 18. On the display device 14, for example, information indicating the current position and the current moving direction of the moving body 3 (mobile terminal 30) is displayed in real time.

図３にサーバ装置１０の機能を示している。同図に示すように、サーバ装置１０は、情報収集部１０１、情報提供部１０２、及び設定情報記憶部１０３を備える。これらの機能は、サーバ装置１０が備えるハードウエアにより、もしくは、サーバ装置１０の中央処理装置１１が記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。   FIG. 3 shows functions of the server device 10. As illustrated in FIG. 1, the server device 10 includes an information collection unit 101, an information provision unit 102, and a setting information storage unit 103. These functions are realized by hardware provided in the server device 10 or by the central processing unit 11 of the server device 10 reading and executing a program stored in the storage device 12.

情報収集部１０１は、基地局２０もしくは移動端末３０から、移動端末３０の現在位置等の情報を随時収集する。情報提供部１０２は、例えば、移動端末３０もしくは基地局２０に対し、道案内情報、目的地までの誘導情報、現在位置周辺の地理情報、移動体３の２次元又は３次元の現在位置や移動方向等の監視情報、移動体３の安全確保に関する情報などの各種の情報を随時提供する。設定情報記憶部１０３は、例えば、基地局２０の設置位置を示す情報（緯度、経度、設置高さ等）などを設定情報として記憶する。   The information collection unit 101 collects information such as the current position of the mobile terminal 30 from the base station 20 or the mobile terminal 30 as needed. For example, the information providing unit 102 provides the mobile terminal 30 or the base station 20 with route guidance information, guidance information to the destination, geographic information around the current position, the two-dimensional or three-dimensional current position of the mobile body 3 and the movement. Various kinds of information such as monitoring information such as directions and information related to ensuring the safety of the moving body 3 are provided as needed. The setting information storage unit 103 stores, for example, information (latitude, longitude, installation height, etc.) indicating the installation position of the base station 20 as setting information.

図４に移動端末３０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、移動端末３０は、ＣＰＵやＭＰＵなどを用いて構成される中央処理装置３１、半導体メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）やハードディスク装置などで構成される記憶装置３２、後述する位置標定信号８００の送信や他の装置との間で無線通信を行う無線通信インタフェース３３、無線通信インタフェース３３によって行われる無線通信に用いられるアンテナ３４１、タッチパネルや操作ボタンなどの入力装置３５、及び液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置３６を備える。各構成要素はバス３８を介して通信可能に接続されている。   FIG. 4 shows the hardware configuration of the mobile terminal 30. As shown in the figure, a mobile terminal 30 includes a central processing unit 31 configured using a CPU, an MPU, and the like, a storage device 32 configured with a semiconductor memory (RAM, ROM, NVRAM, etc.), a hard disk device, and the like. A wireless communication interface 33 for transmitting a position location signal 800 to be transmitted and performing wireless communication with other devices, an antenna 341 used for wireless communication performed by the wireless communication interface 33, an input device 35 such as a touch panel and operation buttons, and A display device 36 such as a liquid crystal display or an organic EL display is provided. Each component is communicably connected via a bus 38.

アンテナ３４１としては、例えば、指向性アンテナや円偏波指向性アンテナが用いられる。とくに移動端末３０を壁等の障害物が存在する屋内等で用いる場合には、アンテナ３４１として円偏波指向性アンテナが用いられる。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は、壁等の障害物で反射した際に反転するが、円偏波指向性アンテナを用いることで反射波や定在波を効果的に減衰させることができる。   As the antenna 341, for example, a directional antenna or a circularly polarized directional antenna is used. In particular, when the mobile terminal 30 is used indoors where obstacles such as walls exist, a circularly polarized directional antenna is used as the antenna 341. The polarization plane of the circularly polarized reflected wave (or standing wave) is reversed when reflected by an obstacle such as a wall, but the reflected wave and standing wave are effectively used by using a circularly polarized directional antenna. Can be attenuated.

図５に移動端末３０の主な機能を示している。同図に示すように、移動端末３０は、位置標定信号送信部３０１、情報送受信部３０２、及び情報表示部３０３を備える。これらの機能は、移動端末３０が備えるハードウエアにより、もしくは、移動端末３０の中央処理装置３１が記憶装置３２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。   FIG. 5 shows main functions of the mobile terminal 30. As shown in the figure, the mobile terminal 30 includes a position location signal transmission unit 301, an information transmission / reception unit 302, and an information display unit 303. These functions are realized by hardware included in the mobile terminal 30 or when the central processing unit 31 of the mobile terminal 30 reads out and executes a program stored in the storage device 32.

上記機能のうち位置標定信号送信部３０１は、移動端末３０の現在位置の標定に用いられる無線信号である位置標定信号８００を無線通信インタフェース３３により送信する。   Among the above functions, the location signal transmitting unit 301 transmits a location signal 800, which is a radio signal used for locating the current position of the mobile terminal 30, by the wireless communication interface 33.

情報送受信部３０２は、無線通信インタフェース３３による無線通信や通信ネットワーク５による有線通信によりサーバ装置１０もしくは基地局２０と通信し、移動体３に提示するための情報の受信（ダウンロード）や、サーバ装置１０もしくは基地局２０で用いられる各種情報の送信（アップロード）などを行う。情報表示部３０３は、移動体３などに提示する情報を表示装置３６に出力する。   The information transmission / reception unit 302 communicates with the server device 10 or the base station 20 by wireless communication using the wireless communication interface 33 or wired communication using the communication network 5, and receives (downloads) information to be presented to the mobile unit 3. 10 or transmission (upload) of various information used in the base station 20 is performed. The information display unit 303 outputs information to be presented to the moving body 3 or the like to the display device 36.

図６に基地局２０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、基地局２０は、ＣＰＵやＭＰＵなどを用いて構成される中央処理装置２１、半導体メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、ＳＳＤ（Solid State Drive）等）やハードディスク装置などで構成される記憶装置２２、基地局２０を通信ネットワーク５に接続する通信インタフェース２３、無線通信を行う無線通信インタフェース２４、複数のアンテナ２５、及びアンテナ切替スイッチ２６などを備える。各構成要素は、バス２８を介して通信可能に接続されている。   FIG. 6 shows the hardware configuration of the base station 20. As shown in the figure, the base station 20 includes a central processing unit 21, a semiconductor memory (RAM, ROM, NVRAM, SSD (Solid State Drive), etc.), a hard disk device, and the like that are configured using a CPU, MPU, and the like. Storage device 22, a communication interface 23 that connects the base station 20 to the communication network 5, a wireless communication interface 24 that performs wireless communication, a plurality of antennas 25, an antenna changeover switch 26, and the like. Each component is communicably connected via the bus 28.

中央処理装置２１は、記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、基地局２０が備える各種の機能を実現する。無線通信インタフェース２４は、移動端末３０から送信された位置標定信号８００を受信する。   The central processing unit 21 implements various functions provided in the base station 20 by reading and executing a program stored in the storage device 22. The wireless communication interface 24 receives the position location signal 800 transmitted from the mobile terminal 30.

複数のアンテナ２５は、いずれも指向性アンテナであり、例えば、指向性アンテナ、円偏波指向性アンテナである。複数のアンテナ２５は、いずれも移動端末３０が移動する平面に平行な面内に隣接して配置されている。   The plurality of antennas 25 are all directional antennas, for example, directional antennas and circularly polarized directional antennas. The plurality of antennas 25 are all arranged adjacent to each other in a plane parallel to the plane on which the mobile terminal 30 moves.

アンテナ切替スイッチ２６は、アンテナ２５を順次選択し、選択したアンテナ２５を無線通信インタフェース２４に接続する。尚、基地局２０を壁等の障害物が存在する屋内等で用いる場合、アンテナ２５として円偏波指向性アンテナを用いることが好ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は壁等での反射時に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることにより反射波（又は定在波）を効果的に減衰させることができるからである。   The antenna changeover switch 26 sequentially selects the antennas 25 and connects the selected antennas 25 to the wireless communication interface 24. When the base station 20 is used indoors where obstacles such as walls exist, it is preferable to use a circularly polarized directional antenna as the antenna 25. Since the polarization plane of the circularly polarized reflected wave (or standing wave) is inverted when reflected on a wall or the like, the reflected wave (or standing wave) is effectively attenuated by using a circularly polarized directional antenna. Because it can.

図７に基地局２０の主な機能を示している。同図に示すように、基地局２０は、通信処理部２０１、位置標定信号受信部２０２、設定情報記憶部２０３、位置標定部２０４、及びマルチパス評価情報生成部２０５を備える。尚、これらの機能は、基地局２０が備えるハードウエアによって、もしくは、基地局２０の中央処理装置２１が記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。   FIG. 7 shows the main functions of the base station 20. As shown in the figure, the base station 20 includes a communication processing unit 201, a position location signal receiving unit 202, a setting information storage unit 203, a position location unit 204, and a multipath evaluation information generation unit 205. Note that these functions are realized by hardware included in the base station 20 or by the central processing unit 21 of the base station 20 reading and executing a program stored in the storage device 22.

このうち通信処理部２０１は、無線通信インタフェース２４や通信インタフェース２３によって移動端末３０やサーバ装置１０との間でデータの送信又は受信を行う。   Among these, the communication processing unit 201 transmits or receives data to / from the mobile terminal 30 or the server device 10 through the wireless communication interface 24 or the communication interface 23.

位置標定信号受信部２０２は、無線通信インタフェース２４及びアンテナ切替スイッチ２６を制御して移動端末３０から送信される位置標定信号８００を受信する。アンテナ切替スイッチ２６は、例えば、十分に短い周期で周期的（サイクリック）に切り替えられる。   The location signal receiving unit 202 receives the location signal 800 transmitted from the mobile terminal 30 by controlling the wireless communication interface 24 and the antenna switch 26. For example, the antenna changeover switch 26 is periodically (cyclically) switched with a sufficiently short period.

設定情報記憶部２０３は、前述した設定情報（例えば、当該基地局２０の現在位置を示す情報（緯度、経度、後述するアンテナ２５の高さＨ、移動体３に設けられる２つの移動端末３０の間の距離ｄ等））を記憶する。   The setting information storage unit 203 stores the above-described setting information (for example, information indicating the current position of the base station 20 (latitude, longitude, height H of an antenna 25 described later, two mobile terminals 30 provided in the moving body 3). The distance d between))) is stored.

位置標定部２０４は、位置標定信号受信部２０２が受信した位置標定信号８００に基づき移動端末３０の２次元の現在位置もしくは３次元の現在位置を標定する。位置標定部２０４によって行われる位置標定の仕組みについては後述する。尚、位置標定部２０４によって標定された移動端末３０の現在位置は、通信処理部２０１によってサーバ装置１０や移動端末３０に随時提供（送信）される。   The position locating unit 204 determines the two-dimensional current position or the three-dimensional current position of the mobile terminal 30 based on the position locating signal 800 received by the position locating signal receiving unit 202. The position locating mechanism performed by the position locating unit 204 will be described later. Note that the current position of the mobile terminal 30 determined by the position determination unit 204 is provided (transmitted) to the server device 10 and the mobile terminal 30 as needed by the communication processing unit 201.

マルチパス評価情報生成部２０５は、移動端末３０から受信した位置標定信号８００についてのマルチパスの影響度合いを示す情報（以下、マルチパス評価情報と称する。）を生成する。   The multipath evaluation information generation unit 205 generates information indicating the degree of multipath influence on the location signal 800 received from the mobile terminal 30 (hereinafter referred to as multipath evaluation information).

＜位置標定の原理＞
次に位置標定システム１によって行われる、移動端末３０の位置を標定する仕組みについて説明する。尚、以下の説明の前提として、移動端末３０は、十分に短い時間間隔で繰り返し位置標定信号８００を送信するものとする。また基地局２０は、複数のアンテナ２５を短い時間間隔で周期的に切り換えながら、スペクトル拡散された無線信号からなる位置標定信号８００を受信するものとする。 <Positioning principle>
Next, a mechanism for locating the position of the mobile terminal 30 performed by the position locating system 1 will be described. As a premise for the following description, it is assumed that the mobile terminal 30 repeatedly transmits the position location signal 800 at a sufficiently short time interval. In addition, the base station 20 receives the position location signal 800 made up of a spread spectrum radio signal while periodically switching the plurality of antennas 25 at short time intervals.

図８に移動端末３０から送信される位置標定信号８００の一例を示している。同図に示すように、位置標定信号８００は、制御信号８１１、測定信号８１２、及び端末情報８１３を含む。   FIG. 8 shows an example of the position location signal 800 transmitted from the mobile terminal 30. As shown in the figure, the position location signal 800 includes a control signal 811, a measurement signal 812, and terminal information 813.

制御信号８１１は、変調波や各種の制御信号を含む。測定信号８１２は、数ｍ秒程度の無変調波（例えば、基地局２０に対する移動端末３０の存在する方向や基地局２０に対する移動端末３０までの相対距離の検出に用いる信号（例えば、２０４８チップの拡散符号））を含む。端末情報８１３は、移動端末３０を識別する情報(以下、移動端末ＩＤと称する。）を含む。   The control signal 811 includes a modulated wave and various control signals. The measurement signal 812 is an unmodulated wave of about several milliseconds (for example, a signal used for detecting the direction in which the mobile terminal 30 exists with respect to the base station 20 and the relative distance to the mobile terminal 30 with respect to the base station 20 (for example, 2048 chips). Spreading code)). The terminal information 813 includes information for identifying the mobile terminal 30 (hereinafter referred to as mobile terminal ID).

図９に基地局２０と移動端末３０の位置関係を示している。同図に示すように、基地局２０は、移動体３が移動する平面πから高さＨ（ｍ）の位置に固定されている。また移動端末３０は平面πから高さｈ（ｍ）の位置に存在する。尚、平面π上、基地局２０の直下から移動端末３０の直下までの直線距離はＬ（ｍ）である。   FIG. 9 shows the positional relationship between the base station 20 and the mobile terminal 30. As shown in the figure, the base station 20 is fixed at a height H (m) from the plane π on which the moving body 3 moves. In addition, the mobile terminal 30 is present at a height h (m) from the plane π. In addition, on the plane π, the linear distance from directly below the base station 20 to directly below the mobile terminal 30 is L (m).

図１０に基地局２０に設けられるアンテナ２５の基本単位（複数のアンテナ２５から選択される４つのアンテナ（以下、夫々、第１アンテナ２５ａ〜第４アンテナ２５ｄと称する。）で構成される。）と移動端末３０のアンテナ３４１との関係を示している。同図に示す４つのアンテナは、位置標定信号８００の１波長（例えば、位置標定信号８００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合は波長λ＝１２．５ｃｍ）以下の間隔（例えば３ｃｍ）を空けて平面的に略正方形状に隣接配置されている。尚、４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄは、いずれもその指向方向は下方向を向いている。   FIG. 10 shows a basic unit of antenna 25 provided in base station 20 (consisting of four antennas selected from a plurality of antennas 25 (hereinafter referred to as first antenna 25a to fourth antenna 25d, respectively)). And the antenna 341 of the mobile terminal 30 are shown. The four antennas shown in the figure have an interval (for example, 3 cm) that is equal to or less than one wavelength of the position determination signal 800 (for example, a wavelength λ = 12.5 cm when a 2.4 GHz band radio wave is used as the position determination signal 800). It is arranged adjacent to each other in a substantially square shape in a plan view. The four antennas 25a to 25d are all directed downward.

同図において、アンテナ２５の高さ位置における水平方向とアンテナ群に対する移動端末３０の方向とのなす角をαとし、移動端末３０からアンテナ２５から放射されるビームの中心線に下ろした垂線の長さをＤ（ｍ）とすれば、例えば、２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合、
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/３（ｃｍ））
・・・式１
の関係がある。但し、ΔＬ（ｃｍ）は、複数のアンテナ２５のうち、特定の２つのアンテナ２５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。 In the figure, the angle between the horizontal direction at the height of the antenna 25 and the direction of the mobile terminal 30 with respect to the antenna group is α, and the length of the perpendicular dropped from the mobile terminal 30 to the center line of the beam radiated from the antenna 25. If D is (m), for example, when a 2.4 GHz band radio wave is used,
α = arcTan (D (m) / L (m)) = arcSin (ΔL (cm) / 3 (cm))
... Formula 1
There is a relationship. However, ΔL (cm) is a difference in propagation path length between the two specific antennas 25 and the mobile terminal 30 among the plurality of antennas 25 (hereinafter also referred to as a route difference).

ここで４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄのうち、特定の２つのアンテナ２５によって受信される位置標定信号８００の位相差をΔθとすれば、次の関係がある。
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／（２π／λ（ｃｍ）） ・・・式２
ここで例えば位置標定信号８００が２．４ＧＨｚ帯の電波（波長λ＝１２．５（ｃｍ））である場合は
α＝ａｒｃＳｉｎ（Δθ／π） ・・・式３
となり、測定可能範囲内（−π／２＜Δθ＜π／２）（アンテナ２５の指向角（半値幅））ではαは位相差Δθ（ラジアン）から算出することができるので、基地局２０が存在する方向αを特定することができる。 Here, among the four antennas 25a to 25d, if the phase difference of the positioning signal 800 received by two specific antennas 25 is Δθ, there is the following relationship.
ΔL (cm) = Δθ / (2π / λ (cm)) Equation 2
Here, for example, when the position location signal 800 is a 2.4 GHz band radio wave (wavelength λ = 12.5 (cm)), α = arcSin (Δθ / π) Equation 3
In the measurable range (−π / 2 <Δθ <π / 2) (directivity angle of antenna 25 (half-value width)), α can be calculated from the phase difference Δθ (radian). The existing direction α can be specified.

図１１に示すように、基地局２０のアンテナ２５の平面πからの高さをＨ、移動端末３０の平面πからの高さをｈとし、基地局２０の直下の平面π上の位置を原点として直交座標（Ｘ、Ｙ）を設定し、上記方向αから求まる、基地局２０から移動端末３０の方向とＸ軸とがなす角をΔΦ（ｘ）、上記方向αから求まる、基地局２０から移動端末３０の方向とＹ軸とがなす角をΔΦ（ｙ）とすれば、原点に対する移動端末３０の相対的な位置Δｄ’（ｘ），Δｄ’（ｙ）は、次式から求めることができる。
Δｄ’（ｘ）＝Ｈ×Ｔａｎ（ΔΦ（ｘ）） ・・・式４
Δｄ’（ｙ）＝Ｈ×Ｔａｎ（ΔΦ（ｙ）） ・・・式５
そして原点の絶対座標を（Ｘ０，Ｙ０）とすれば、移動端末３０の現在位置（Ｘｘ’，Ｙｙ’）は次式から求めることができる。
Ｘｘ’＝Ｘ０＋Δｄ’（ｘ） ・・・式６
Ｙｙ’＝Ｙ０＋Δｄ’（ｙ） ・・・式７ As shown in FIG. 11, the height from the plane π of the antenna 25 of the base station 20 is H, the height from the plane π of the mobile terminal 30 is h, and the position on the plane π immediately below the base station 20 is the origin. Is set as the orthogonal coordinates (X, Y), and the angle between the base station 20 and the mobile terminal 30 and the X axis is obtained from the direction α, ΔΦ (x), and the direction α is obtained from the base station 20. If the angle formed by the direction of the mobile terminal 30 and the Y axis is ΔΦ (y), the relative positions Δd ′ (x) and Δd ′ (y) of the mobile terminal 30 with respect to the origin can be obtained from the following equations. it can.
Δd ′ (x) = H × Tan (ΔΦ (x)) Equation 4
Δd ′ (y) = H × Tan (ΔΦ (y)) Equation 5
If the absolute coordinates of the origin are (X 0 , Y 0 ), the current position (Xx ′, Yy ′) of the mobile terminal 30 can be obtained from the following equation.
Xx ′ = X 0 + Δd ′ (x) Expression 6
Yy ′ = Y 0 + Δd ′ (y) Expression 7

以上に説明した位置標定の基本的な原理については、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。   As for the basic principle of the positioning described above, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-184078, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-351877, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-351878, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-23261. It has been detailed.

＜標定精度の向上＞
ところで、以上に説明した仕組みにより移動端末３０の位置を標定する際は、基地局２０と移動端末３０の水晶発振器に生じる周波数偏差に起因する誤差が問題となる。例えば水晶発振器の周波数安定度が±０．５ｐｐｍであった場合、基地局２０と移動端末３０との間では最大１ｐｐｍの周波数偏差（２４００Ｈｚ）が生じ、アンテナ切替スイッチ２６の切替周期が３２μｓであったとすれば、２４００Ｈｚ×３２μｓ×３６０°＝２７．６５°の位相差（誤差）が生じる。このため、本実施形態の位置標定システム１においては、この測定誤差を次の方法により相殺するようにしている。
<Improvement of orientation accuracy>
Meanwhile, when the orientation of the location of the mobile terminal 30 by the mechanism described above, the error resulting from the frequency deviation occurring in the crystal oscillator of the base station 20 and the mobile terminal 30 becomes a problem. For example, when the frequency stability of the crystal oscillator is ± 0.5 ppm, a maximum frequency deviation (2400 Hz) of 1 ppm occurs between the base station 20 and the mobile terminal 30, and the switching period of the antenna changeover switch 26 is 32 μs. For example, a phase difference (error) of 2400 Hz × 32 μs × 360 ° = 27.65 ° is generated. For this reason, in the position location system 1 of this embodiment, this measurement error is canceled by the following method.

即ち、まず第１アンテナ２５ａと第２アンテナ２５ｂとの組み合わせ（以下、第１のアンテナ対と称する。）が受信する位置標定信号８００の位相差Δθ１（第１アンテナ２５ａを基準として第２アンテナ２５ｂの位相を測定した結果）は、移動端末３０から第１アンテナ２５ａまでの位置標定信号８００の伝搬経路と、移動端末３０から第２アンテナ２５ｂまでの位置標定信号８００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差をΔθｔ１とし、測定誤差をＦ１とすると、次式で表すことができる。
Δθ１＝Δθｔ１＋Ｆ１ ・・・式８ That is, first, the phase difference Δθ1 of the positioning signal 800 received by the combination of the first antenna 25a and the second antenna 25b (hereinafter referred to as the first antenna pair) (the second antenna 25b with reference to the first antenna 25a). ) Is a difference between the propagation path of the positioning signal 800 from the mobile terminal 30 to the first antenna 25a and the propagation path of the positioning signal 800 from the mobile terminal 30 to the second antenna 25b (path). When the phase difference caused by the difference is Δθt1 and the measurement error is F1, it can be expressed by the following equation.
Δθ1 = Δθt1 + F1 Equation 8

一方、第３アンテナ２５ｃと第４アンテナ２５ｄとの組み合わせ（以下、第２のアンテナ対と称する。）が受信する位置標定信号８００の位相差Δθ２（第３アンテナ２５ｃを基準として第４アンテナ２５ｄの位相を測定した結果）は、移動端末３０から第３アンテナ２５ｃまでの位置標定信号８００の伝搬経路と、移動端末３０から第４アンテナ２５ｄまでの位置標定信号８００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差をΔθｔ２とし、測定誤差をＦ２とすると、次式で表すことができる。
Δθ２＝−Δθｔ２＋Ｆ２ ・・・式９ On the other hand, the phase difference Δθ2 of the positioning signal 800 received by the combination of the third antenna 25c and the fourth antenna 25d (hereinafter referred to as the second antenna pair) (the fourth antenna 25d is based on the third antenna 25c). The result of measuring the phase is the difference (path difference) between the propagation path of the positioning signal 800 from the mobile terminal 30 to the third antenna 25c and the propagation path of the positioning signal 800 from the mobile terminal 30 to the fourth antenna 25d. ) Is represented by Δθt2, and the measurement error is F2.
Δθ2 = −Δθt2 + F2 Equation 9

ここで式８と式９の両辺の差を取れば次のようになる。
Δθ１−Δθ２＝（Δθｔ１−（−Δθｔ２））＋（Ｆ１−Ｆ２） ・・・式１０ Here, if the difference between both sides of Expression 8 and Expression 9 is taken, the following is obtained.
Δθ1−Δθ2 = (Δθt1 − (− Δθt2)) + (F1−F2) Equation 10

前述したように、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対は、第１のアンテナ対の各アンテナ２５ａ，２５ｂによって受信される位置標定信号８００の経路差と第２のアンテナ対の各アンテナ２５ｃ，２５ｄによって受信される位置標定信号８００の経路差とが一致するように設けられている。そこでこの値をθｔとすれば、式１０の右辺の（Δθｔ１−（−Δθｔ２））の値は２θｔとなる。   As described above, the first antenna pair and the second antenna pair include the path difference of the positioning signal 800 received by the antennas 25a and 25b of the first antenna pair and the antennas 25c of the second antenna pair. , 25d are provided so as to match the path difference of the positioning signal 800 received by 25d. Therefore, if this value is θt, the value of (Δθt1 − (− Δθt2)) on the right side of Equation 10 is 2θt.

一方、誤差Ｆ１，Ｆ２は、第１のアンテナ対の測定時と第２のアンテナ対の測定時で通常はほぼ同じであるので、式１０の右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値は限りなく０に近くなる。従って、これらの値を式１０に代入して式１０を変形すると次のようになる。
θｔ＝（Δθ１−Δθ２）／２ ・・・式１１ On the other hand, the errors F1 and F2 are normally almost the same between the measurement of the first antenna pair and the measurement of the second antenna pair, so the value of (F1-F2) on the right side of Equation 10 is 0 without limit. Close to. Therefore, substituting these values into equation 10 to transform equation 10 gives the following.
θt = (Δθ1−Δθ2) / 2 Equation 11

このように、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定するようにすることにより、夫々の測定誤差Ｆ１，Ｆ２を相殺でき、経路差によって生じる位相差θｔを高い精度で取得することができる。そしてこれにより位置標定の精度を高めることができる。   In this way, by measuring the phase difference with each of the first antenna pair and the second antenna pair, the respective measurement errors F1 and F2 can be canceled out, and the phase difference θt caused by the path difference can be highly accurate. Can be obtained at. As a result, the accuracy of positioning can be increased.

尚、位相を測定する側にＡＧＣ（Automatic Gain Controller）等を設けて周波数偏差を減少させるようにすれば、式１０の右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値をさらに０に近づけることができ、位置標定の精度をさらに高めることができる。   If the frequency deviation is reduced by providing an AGC (Automatic Gain Controller) or the like on the phase measurement side, the value of (F1-F2) on the right side of Equation 10 can be made closer to 0, and the position The accuracy of orientation can be further increased.

＝マルチパス評価情報＝
次に図７に示した基地局２０のマルチパス評価情報生成部２０５によって生成されるマルチパス評価情報について説明する。 = Multipath evaluation information =
Next, multipath evaluation information generated by the multipath evaluation information generation unit 205 of the base station 20 shown in FIG. 7 will be described.

空間ダイバーシティの原理によれば、複数の反射波と直接波との合成波からなる間接波において、移動端末３０の物理的位置が１／４波長〜１波長程度異なると、位置標定信号８００に与えるマルチパスの影響度合いが変化する。そこで基地局２０に、例えば、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とを構成するアンテナを選択して複数パターンのアンテナ群を構成可能な数のアンテナ２５を設け、各パターンについて位置標定信号８００を受信するようにすれば、マルチパスの影響度合いが異なる位置標定信号８００を取得することができる。   According to the principle of spatial diversity, if the physical position of the mobile terminal 30 differs by about 1/4 wavelength to 1 wavelength in an indirect wave composed of a plurality of reflected waves and direct waves, the position location signal 800 is given. The degree of multipath influence changes. Therefore, the base station 20 is provided with a number of antennas 25 that can configure, for example, a plurality of antenna groups by selecting the antennas that constitute the first antenna pair and the second antenna pair, and position determination signals for each pattern. If 800 is received, it is possible to acquire the position location signal 800 having a different degree of multipath influence.

図１２に上記パターンの一例を示している。同図に示すように、この例では、基地局２０に、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とを含む２つのパターン（パターンＡ、パターンＢ）を実現すべく、略平板状の１つのアンテナ基台１９１の表面に正方格子状に２行３列で整列する同形同大の計６つのアンテナ２５を設けている。尚、隣接するアンテナ２５の間隔（格子間隔）ｄは、位置標定信号８００の１／４波長〜１波長程度である。   FIG. 12 shows an example of the pattern. As shown in the figure, in this example, in order to realize two patterns (pattern A and pattern B) including the first antenna pair and the second antenna pair in the base station 20, the substantially flat plate-shaped 1 A total of six antennas 25 of the same shape and the same size are arranged on a surface of two antenna bases 191 in a square grid pattern in two rows and three columns. The interval (grating interval) d between adjacent antennas 25 is about ¼ wavelength to one wavelength of the position location signal 800.

同図において、パターンＡのアンテナ群２５Ａは、アンテナ基台１９１の左側の４つのアンテナ２５Ａａ，２５Ａｂ，２５Ａｃ，２５Ａｄによって構成されている。パターンＡにおいては、アンテナ２５Ａａとアンテナ２５Ａｂとが第１のアンテナ対を構成しており、アンテナ２５Ａｃとアンテナ２５Ａｄとが第２のアンテナ対を構成している。   In the figure, the antenna group 25A of the pattern A is composed of four antennas 25Aa, 25Ab, 25Ac, and 25Ad on the left side of the antenna base 191. In the pattern A, the antenna 25Aa and the antenna 25Ab constitute a first antenna pair, and the antenna 25Ac and the antenna 25Ad constitute a second antenna pair.

またパターンＢのアンテナ群２５Ｂは、アンテナ基台１９１の右側の４つのアンテナ２５Ｂａ，２５Ｂｂ，２５Ｂｃ，２５Ｂｄによって構成されている。パターンＢにおいては、アンテナ２５Ｂａとアンテナ２５Ｂｂとが第１のアンテナ対を構成しており、アンテナ２５Ｂｃとアンテナ２５Ｂｄとが第２のアンテナ対を構成している。   The antenna group 25B of the pattern B includes four antennas 25Ba, 25Bb, 25Bc, and 25Bd on the right side of the antenna base 191. In the pattern B, the antenna 25Ba and the antenna 25Bb constitute a first antenna pair, and the antenna 25Bc and the antenna 25Bd constitute a second antenna pair.

図１３に上記パターンの他の一例を示している。同図に示すように、この例では、基地局２０に、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とを含むアンテナ群を４つのパターン（パターンＡ、パターンＢ、パターンＣ、パターンＤ）を構成すべく、略平板状の１つのアンテナ基台１９１の表面に正方格子状に３行３列で整列する同形同大の計９つのアンテナ２５を設けている。尚、隣接するアンテナ２５の間隔（格子間隔）ｄは、位置標定信号８００の１／４波長〜１波長程度である。   FIG. 13 shows another example of the above pattern. As shown in the figure, in this example, the base station 20 has four patterns (pattern A, pattern B, pattern C, pattern D) of antenna groups including the first antenna pair and the second antenna pair. For the configuration, a total of nine antennas 25 of the same size and the same size are arranged on a surface of one substantially flat antenna base 191 arranged in a square grid in 3 rows and 3 columns. The interval (grating interval) d between adjacent antennas 25 is about ¼ wavelength to one wavelength of the position location signal 800.

同図において、パターンＡのアンテナ群２５Ａは、アンテナ基台１９１の左下の４つのアンテナ２５Ａａ，２５Ａｂ，２５Ａｃ，２５Ａｄによって構成されている。このパターンＡにおいては、アンテナ２５Ａａとアンテナ２５Ａｂとが第１のアンテナ対を構成し、アンテナ２５Ａｃとアンテナ２５Ａｄとが第２のアンテナ対を構成している。   In the figure, the antenna group 25A of pattern A is composed of four antennas 25Aa, 25Ab, 25Ac, and 25Ad in the lower left of the antenna base 191. In this pattern A, the antenna 25Aa and the antenna 25Ab constitute a first antenna pair, and the antenna 25Ac and the antenna 25Ad constitute a second antenna pair.

パターンＢのアンテナ群２５Ｂは、アンテナ基台１９１の右下の４つのアンテナ２５Ｂａ，２５Ｂｂ，２５Ｂｃ，２５Ｂｄによって構成されている。このパターンＢにおいては、アンテナ２５Ｂａとアンテナ２５Ｂｂとが第１のアンテナ対を構成し、アンテナ２５Ｂｃとアンテナ２５Ｂｄとが第２のアンテナ対を構成している。   The antenna group 25B of the pattern B is configured by four antennas 25Ba, 25Bb, 25Bc, and 25Bd at the lower right of the antenna base 191. In the pattern B, the antenna 25Ba and the antenna 25Bb constitute a first antenna pair, and the antenna 25Bc and the antenna 25Bd constitute a second antenna pair.

パターンＣのアンテナ群２５Ｃは、アンテナ基台１９１の右上の４つのアンテナ２５Ｃａ，２５Ｃｂ，２５Ｃｃ，２５Ｃｄによって構成されている。このパターンＣにおいては、アンテナ２５Ｃａとアンテナ２５Ｃｂとが第１のアンテナ対を構成し、アンテナ２５Ｃｃとアンテナ２５Ｃｄとが第２のアンテナ対を構成している。   The antenna group 25C of the pattern C includes four antennas 25Ca, 25Cb, 25Cc, and 25Cd on the upper right side of the antenna base 191. In this pattern C, the antenna 25Ca and the antenna 25Cb constitute a first antenna pair, and the antenna 25Cc and the antenna 25Cd constitute a second antenna pair.

パターンＤのアンテナ群２５Ｄは、アンテナ基台１９１の左上の４つのアンテナ２５Ｄａ，２５Ｄｂ，２５Ｄｃ，２５Ｄｄによって構成されている。このパターンＤにおいては、アンテナ２５Ｄａとアンテナ２５Ｄｂとが第１のアンテナ対を構成し、アンテナ２５Ｄｃとアンテナ２５Ｄｄとが第２のアンテナ対を構成している。   The antenna group 25D of the pattern D is composed of four antennas 25Da, 25Db, 25Dc, and 25Dd at the upper left of the antenna base 191. In this pattern D, the antenna 25Da and the antenna 25Db constitute a first antenna pair, and the antenna 25Dc and the antenna 25Dd constitute a second antenna pair.

ここで図１２又は図１３に示した各パターン間の位置標定の結果のばらつきは、移動端末３０から送信され基地局２０によって受信される位置標定信号８００のマルチパスの影響度合いと関係しており、マルチパスの影響が大きいほどばらつきが大きくなる。このため、各パターンについての位置標定の結果のばらつきの度合いはマルチパス評価情報として用いることができる。尚、各パターンの位置標定の結果のばらつきの度合いは、例えば、各パターンの位置標定の結果の最大値と最小値の差分を求めることによって把握することができる。また各パターンの位置標定の結果の分散を求めることによってばらつきの度合いを把握するようにしてもよい。   Here, the variation in the positioning result between the patterns shown in FIG. 12 or 13 is related to the degree of multipath influence of the positioning signal 800 transmitted from the mobile terminal 30 and received by the base station 20. The larger the influence of multipath, the larger the variation. For this reason, the degree of variation in the position determination result for each pattern can be used as multipath evaluation information. The degree of variation in the position location results of each pattern can be grasped by, for example, obtaining the difference between the maximum value and the minimum value of the position location results of each pattern. Further, the degree of variation may be grasped by obtaining the variance of the position location results of each pattern.

図１２もしくは図１３は、パターンの構成方法を例示したものに過ぎず、パターンの構成方法は例示したものに限定されるわけではない。また一部のアンテナが重複して複数のパターンの構成要素になっていてもよい。   FIG. 12 or FIG. 13 merely illustrates the pattern configuration method, and the pattern configuration method is not limited to the illustrated method. Further, some antennas may overlap to form a component of a plurality of patterns.

＜３次元の位置標定の原理＞
図１４は３次元の位置標定の原理を説明する図である。尚、同図において基地局２０のアンテナ群の構成は図１２に例示したものと同じであり、アンテナ群は、略平板状の１つのアンテナ基台１９１の表面に正方格子状に２行３列で整列する同形同大の計６つのアンテナ２５で構成されているものとする。 <Principle of three-dimensional positioning>
FIG. 14 is a diagram for explaining the principle of three-dimensional positioning. In the figure, the configuration of the antenna group of the base station 20 is the same as that illustrated in FIG. 12, and the antenna group is formed in a square grid on a surface of one substantially flat antenna base 191 in 2 rows and 3 columns. It is assumed that a total of six antennas 25 of the same shape and the same size are arranged.

便宜上、図１２に示すパターンＡのアンテナ群２５Ａの中心（ここでは４つのアンテナ２５Ａａ〜２５Ａｄの重心）を通る鉛直方向にＺ軸を設定しており、アンテナ群Ａの上記中心からＸＹ平面に下ろした垂線は原点（０，０，０）を通る。またＸ軸についてはアンテナ群２５Ａの列方向に、Ｙ軸についてはアンテナ群２５Ａの行方向に、夫々設定している。   For convenience, the Z axis is set in the vertical direction passing through the center of the antenna group 25A of the pattern A shown in FIG. 12 (here, the center of gravity of the four antennas 25Aa to 25Ad), and is lowered from the center of the antenna group A to the XY plane. The vertical line passes through the origin (0, 0, 0). The X axis is set in the column direction of the antenna group 25A, and the Y axis is set in the row direction of the antenna group 25A.

アンテナ基台１９１の平面は移動端末３０が移動する平面（ＸＹ平面（平面π））に平行である。アンテナ基台１９１に設けられている各アンテナ２５は、アンテナ基台１９１の面に間隔（格子間隔）ｄで隣接配置されている。アンテナ基台１９１のＸＹ平面からの高さはＨであり、従ってアンテナ基台１９１に設けられている各アンテナ２５のＸＹ平面からの高さはいずれもＨである。   The plane of the antenna base 191 is parallel to the plane (XY plane (plane π)) on which the mobile terminal 30 moves. Each antenna 25 provided on the antenna base 191 is disposed adjacent to the surface of the antenna base 191 with an interval (lattice interval) d. The height of the antenna base 191 from the XY plane is H. Therefore, the height of each antenna 25 provided on the antenna base 191 from the XY plane is H.

３次元の位置標定に際しては、まず基地局２０が、移動端末３０の位置を、図１２に示したパターンＡのアンテナ群（以下、第１のアンテナ群とも称する。）、及び図１２に示したパターンＢのアンテナ群（以下、第２のアンテナ群とも称する。）の夫々によって標定する。   In the three-dimensional positioning, first, the base station 20 indicates the position of the mobile terminal 30 in the pattern A antenna group shown in FIG. 12 (hereinafter also referred to as the first antenna group) and in FIG. The position is determined by each of the antenna groups of pattern B (hereinafter also referred to as second antenna group).

同図に示すように、パターンＡによって標定される移動端末３０のＸＹ平面上の位置（以下、第１の位置とも称する。）を（Ｘ１’，Ｙ１’，０）とし、パターンＢによって標定される移動端末３０のＸＹ平面上の位置（以下、第２の位置とも称する。）を（Ｘ２’，Ｙ２’，０）とする。 As shown in the figure, a position on the XY plane (hereinafter also referred to as a first position) of the mobile terminal 30 determined by the pattern A is (X 1 ′, Y 1 ′, 0). A position on the XY plane of the mobile terminal 30 to be determined (hereinafter also referred to as a second position) is defined as (X 2 ′, Y 2 ′, 0).

図１５は、図１４をＹ軸の正方向（＋Ｙ方向）から眺めた図である。同図において、位置（Ｘ１’，０、０）は、第１の位置（Ｘ１’，Ｙ１’，０）のＸＺ平面への射影であり、位置（Ｘ２’，０，０）は、第２の位置（Ｘ２’，Ｙ２’，０）のＸＺ平面への射影であり、位置（Ｘ１，０，ｈ）は、移動端末３０の位置（Ｘ１，Ｙ１，ｈ）のＸＺ平面への射影（パターンＡの４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄの中心（４つのアンテナ２５２５ａ〜２５ｄの中心を結んだ線が交叉する位置）とパターンＢの４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄの中心（４つのアンテナ２５２５ａ〜２５ｄの中心を結んだ線が交叉する位置）とを結ぶ線分の方向（この場合はつまりＸ軸）への射影）である。 FIG. 15 is a diagram when FIG. 14 is viewed from the positive direction (+ Y direction) of the Y axis. In the figure, the position (X 1 ′, 0, 0) is a projection of the first position (X 1 ′, Y 1 ′, 0) onto the XZ plane, and the position (X 2 ′, 0, 0). Is the projection of the second position (X 2 ′, Y 2 ′, 0) onto the XZ plane, and the position (X 1 , 0, h) is the position (X 1 , Y 1 , h) of the mobile terminal 30. ) On the XZ plane (the center of the four antennas 25a to 25d of the pattern A (the position where the line connecting the centers of the four antennas 2525a to 25d intersects) and the center of the four antennas 25a to 25d of the pattern B ( (The projection onto the line segment (in this case, the X axis)) connecting the four antennas 2525a to 25d with the line connecting the centers of the antennas 2525a to 25d).

同図において、パターンＡの４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄの中心、パターンＢの４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄの中心、及び移動端末３０の位置（Ｘ１，Ｙ１，０）の射影の位置（Ｘ１，０，０）を頂点とする三角形と、第１の位置（Ｘ１’，Ｙ１’，０）の射影の位置（Ｘ１’，０、０）、第２の位置（Ｘ２’，Ｙ２’，０）の射影の位置（Ｘ２’，０，０）、及び移動端末３０の位置（Ｘ１，Ｙ１，ｈ）の射影の位置（Ｘ１，０，ｈ）を頂点とする三角形とは相似である。 In the figure, the center of the four antennas 25a to 25d of the pattern A, the center of the four antennas 25a to 25d of the pattern B, and the projection position (X 1 ) of the position (X 1 , Y 1 , 0) of the mobile terminal 30 , 0, 0) as a vertex, the projection position (X 1 ′, 0, 0) of the first position (X 1 ′, Y 1 ′, 0), the second position (X 2 ′, Y 2 ', 0) projection position (X 2 ', 0,0) and mobile terminal 30 projection position (X 1 , Y 1 , h) projection position (X 1 , 0, h) as vertices It is similar to the triangle to do.

このため、間隔ｄ、アンテナ２５の高さＨ、第１の位置（Ｘ１’，Ｙ１’，０）と第２の位置（Ｘ２’，Ｙ２’）との間の距離ｄ’のＸ軸方向への射影ｄｈ’、及び移動端末３０の高さｈとの間には、次の関係がある。
ｈ：ｄｈ’＝Ｈ−ｈ：ｄ ・・・式１２
従って、式１２より、移動端末３０の高さｈは次式から求めることができる。
ｈ＝Ｈ・ｄｈ’／（ｄ＋ｄｈ’） ・・・式１３ For this reason, the distance d, the height H of the antenna 25, and the distance d ′ between the first position (X 1 ′, Y 1 ′, 0) and the second position (X 2 ′, Y 2 ′). There is the following relationship between the projection d h ′ in the X-axis direction and the height h of the mobile terminal 30.
h: d h ′ = H−h: d Expression 12
Therefore, from Expression 12, the height h of the mobile terminal 30 can be obtained from the following expression.
h = H · d h '/ (d + d h ') Equation 13

尚、移動端末３０の真の高さｈが求まることで、式４〜式７に基づき移動端末３０の真の２次元座標位置（Ｘ１、Ｙ１）を求めることができる。
Δｄ’（ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｘ）） ・・・式１４
Δｄ’（ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｙ）） ・・・式１５
Ｘ１＝Ｘ０＋Δｄ’（ｘ） ・・・式１６
Ｙ１＝Ｙ０＋Δｄ’（ｙ） ・・・式１７ In addition, by obtaining the true height h of the mobile terminal 30, the true two-dimensional coordinate position (X 1 , Y 1 ) of the mobile terminal 30 can be obtained based on Expressions 4 to 7.
Δd ′ (x) = (H−h) × Tan (ΔΦ (x)) Expression 14
Δd ′ (y) = (H−h) × Tan (ΔΦ (y)) Equation 15
X 1 = X 0 + Δd ′ (x) Expression 16
Y 1 = Y 0 + Δd ′ (y) Expression 17

＜マルチパスの影響低減＞
ところで、位置検知結果に間接波（マルチパスや反射波等）の影響が含まれていると測定誤差が大きくなり、その結果、位置標定の精度が低下する。しかし位置置標定システム１を屋外で用いる場合は間接波の影響は小さく、屋外であれば以上に説明した方法により実用的な精度で移動端末３０の３次元の位置標定を行うことができる。 <Reducing multipath effects>
By the way, if the position detection result includes the influence of an indirect wave (multipath, reflected wave, etc.), the measurement error increases, and as a result, the accuracy of the position determination decreases. However, when the position location system 1 is used outdoors, the influence of indirect waves is small, and if it is outdoors, the three-dimensional position location of the mobile terminal 30 can be performed with practical accuracy by the method described above.

また位置標定システム１を屋内で使用する場合でも、例えば、「ＵＷＢ−ＩＲ無線方式による屋内位置検知」，電子情報通信学会誌 Ｖｏｌ．９２，Ｎｏ．４，２００９、電界強度比較方式）に開示されているような公知の技術を適用して間接波の影響を抑えるようにすることで、前述した方法により、十分に実用的な精度で移動端末３０の３次元の位置標定を行うことができる。   Even when the position location system 1 is used indoors, for example, “Indoor position detection by UWB-IR wireless system”, Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol. 92, no. 4, 2009, the field strength comparison method) is applied to suppress the influence of indirect waves, and the mobile terminal 30 can be sufficiently practically accurate by the above-described method. 3D positioning can be performed.

尚、前述したパターンの複数について位置標定を行い、各標定結果を平均することで、位置標定の精度を高めることができる。またこの場合、パターンの数が多い程、測定精度を高めることができる。またパターンの組み合わせの複数の夫々を用いて３次元の位置標定を行い、各組み合わせの夫々について、夫々のパターン間のばらつきの度合い（マルチパス評価情報）を求め、ばらつきの度合いが最小の組み合わせによる３次元の位置標定結果を採用するようにすれば、位置標定の精度を高めることができる。   It should be noted that the position determination accuracy can be improved by performing position determination for a plurality of the above-described patterns and averaging the position determination results. In this case, the measurement accuracy can be increased as the number of patterns increases. Also, three-dimensional positioning is performed using a plurality of combinations of patterns, and the degree of variation (multipath evaluation information) between each pattern is obtained for each combination. If the three-dimensional position determination result is adopted, the accuracy of the position determination can be increased.

＜位置標定処理＞
図１６は以上に説明した仕組みに基づき移動端末３０の高さ（３次元の位置）並びに移動端末３０の真の位置（Ｘ１，Ｙ１）を取得するに際し、基地局２０が行う処理（以下、位置標定処理Ｓ１６００と称する。）を説明するフローチャートである。尚、この処理が行われる前提として、基地局２０は、自身のＸＹ平面からの高さＨ、及び間隔（格子間隔）ｄを記憶しているものとする。 <Positioning process>
FIG. 16 illustrates a process performed by the base station 20 when acquiring the height (three-dimensional position) of the mobile terminal 30 and the true position (X 1 , Y 1 ) of the mobile terminal 30 based on the mechanism described above (hereinafter referred to as “the mobile terminal 30”). , Referred to as position location processing S1600). It is assumed that the base station 20 stores the height H from the XY plane and the interval (lattice interval) d as a premise that this process is performed.

同図に示すように、まず基地局２０は、パターンＡにより、移動端末３０の位置（第１の位置（Ｘ１’，Ｙ１’，０））を標定する（Ｓ１６１１）。 As shown in the figure, first, the base station 20 locates the position of the mobile terminal 30 (first position (X 1 ′, Y 1 ′, 0)) using the pattern A (S1611).

次いで基地局２０は、基地局２０は、パターンＢにより、移動端末３０の位置（第２の位置（Ｘ２’，Ｙ２’，０））を標定する（Ｓ１６１２）。 Next, the base station 20 locates the position of the mobile terminal 30 (second position (X 2 ′, Y 2 ′, 0)) using the pattern B (S1612).

続いて基地局２０は、Ｓ１６１１にて標定した第１の位置（Ｘ１’，Ｙ１’，０）のＸ軸方向への射影（Ｘ１’，０，０）を、またＳ１６１２にて標定した第２の位置（Ｘ２’，Ｙ２’，０）のＸ軸方向への射影（Ｘ２’，０，０）を夫々求め、これらと前述した式１３とに基づき移動端末３０の高さｈを求める（Ｓ１６１３）。 Subsequently, the base station 20 projects the projection (X 1 ′, 0, 0) in the X-axis direction of the first position (X 1 ′, Y 1 ′, 0) determined in S 1611, and also determines in S 1612. The projections (X 2 ′, 0, 0) of the second positions (X 2 ′, Y 2 ′, 0) in the X-axis direction are obtained, respectively, and the height of the mobile terminal 30 is calculated based on these and the above-described equation (13). The length h is obtained (S1613).

続いて基地局２０は、以上により求めた移動端末３０の高さｈを用い、前述した式１４〜式１７から移動端末３０のＸＹ平面上の位置、即ち、真の２次元の位置（Ｘ１，Ｙ１）を求める（Ｓ１６１４）。 Subsequently, the base station 20 uses the height h of the mobile terminal 30 obtained as described above, and the position of the mobile terminal 30 on the XY plane, that is, the true two-dimensional position (X 1) , Y 1 ) is obtained (S1614).

以上に説明したように、本実施形態の位置標定システム１によれば、移動端末３０の高さｈ並びに移動端末３０の３次元の位置及び２次元の真の位置を求めることができる。このため、例えば、工場や倉庫などにおいては、棚に置かれている荷物の３次元の位置を取得することができる。   As described above, according to the location system 1 of the present embodiment, the height h of the mobile terminal 30, the three-dimensional position and the two-dimensional true position of the mobile terminal 30 can be obtained. For this reason, for example, in a factory or a warehouse, the three-dimensional position of the luggage placed on the shelf can be acquired.

また例えば、訪問客が訪れる場所に位置標定システム１が導入されているような場合には、訪問客に移動端末３０を携帯させることで訪問客の背の高さを求めることができる（背の高さに応じて高さｈが異なるので高さｈから背の高さを概算することができる）。また高さｈを前述したし式１４〜式１７に代入することで訪問客の背の高さの違いに応じて２次元の標定精度を高めることができる。   For example, when the location system 1 is introduced in a place where a visitor visits, the visitor can carry the mobile terminal 30 to obtain the height of the visitor's back (the back of the visitor). Since the height h differs depending on the height, the height of the back can be estimated from the height h). Further, by substituting the height h into the equations 14 to 17, the two-dimensional orientation accuracy can be increased according to the difference in the height of the visitor's back.

また位置標定システム１は、例えば、医療検診等において昨今、利用が拡大しつつあるカプセル型内視鏡の位置検知に応用することができる。ここでカプセル型内視鏡は、被験者に経口された後、食道を通って胃や腸内を移動しつつ体内の様子を撮影し、撮影された映像や画像を被験者の腹部などに備え付けられた受信機に向けて送信するものであるが、現状では、経口後にその現在位置を把握することができず、カプセル型内視鏡から送られてくる映像や画像が体内のどの位置で撮影されたものであるのかを特定することが難しい。   In addition, the position location system 1 can be applied to position detection of a capsule endoscope whose use has been expanding recently, for example, in medical examinations. Here, the capsule endoscope was taken orally by the subject and then taken inside the stomach and intestine through the esophagus, and the inside of the body was photographed. Although it is sent to the receiver, at present, the current position cannot be grasped after oral administration, and the image and image sent from the capsule endoscope were taken at which position in the body It is difficult to specify whether it is a thing.

しかしカプセル型内視鏡に本実施形態の移動端末３０の機能をもたせ、本実施形態の位置標定システム１によりカプセル型内視鏡の現在位置を標定するようにすれば、カプセル型内視鏡の現在位置を３次元的に把握することが可能となる。また把握した現在位置を、受信機によって受信された映像や画像とリンクさせて管理するようにすれば、医療検診等においてより有益な情報を得ることができる。   However, if the capsule endoscope is provided with the function of the mobile terminal 30 of the present embodiment and the current position of the capsule endoscope is determined by the position determination system 1 of the present embodiment, the capsule endoscope It becomes possible to grasp the current position three-dimensionally. Further, if the grasped current position is managed by linking with the video or image received by the receiver, more useful information can be obtained in medical examinations and the like.

以上、実施形態について詳細に説明したが、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。   Although the embodiment has been described in detail above, the above description is intended to facilitate understanding of the present invention and does not limit the present invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof.

例えば、以上の実施形態では、移動端末３０のアンテナ３４１から位置標定信号８００を送信し、基地局２０のアンテナ２５でこれを受信して基地局２０にて移動端末３０の位置標定を行うようにしているが、これとは逆に位置標定信号８００を基地局２０から送信するようにし、移動端末３０が基地局２０から位置標定信号８００を受信し、移動端末３０にて自身の位置標定を行うようにしてもよい。また移動端末３０が標定した自身の位置を示す情報を、通信ネットワーク５や無線通信を介して移動端末３０からサーバ装置１０や基地局２０に提供（送信）するようにしてもよい。   For example, in the above embodiment, the location signal 800 is transmitted from the antenna 341 of the mobile terminal 30 and is received by the antenna 25 of the base station 20 so that the location of the mobile terminal 30 is determined by the base station 20. However, conversely, the positioning signal 800 is transmitted from the base station 20, and the mobile terminal 30 receives the positioning signal 800 from the base station 20, and the mobile terminal 30 performs its own positioning. You may do it. Further, information indicating the position of the mobile terminal 30 determined by itself may be provided (transmitted) from the mobile terminal 30 to the server device 10 or the base station 20 via the communication network 5 or wireless communication.

移動端末３０は、例えば、アクティブ型もしくはパッシブ型のＲＦＩＤタグとして機能するものであってもよい。この場合、位置標定信号８００に相当する信号を、電磁誘導によってＲＦＩＤタグが備えるアンテナコイルから自発的にもしくは受動的に、基地局２０に送信もしくは基地局２０から受信するようにしてもよい。   For example, the mobile terminal 30 may function as an active or passive RFID tag. In this case, a signal corresponding to the position location signal 800 may be transmitted to or received from the base station 20 spontaneously or passively from an antenna coil included in the RFID tag by electromagnetic induction.

１ 位置標定システム
３ 移動体
１０ サーバ装置
２０ 基地局
２０４ 位置標定部
２０５ マルチパス評価情報生成部
２０７ 担当端末情報管理部
３０ 移動端末
８００ 位置標定信号
Ｓ１６００ 位置標定情報 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Position location system 3 Mobile 10 Server apparatus 20 Base station 204 Position location part 205 Multipath evaluation information production | generation part 207 Responsible terminal information management part 30 Mobile terminal 800 Position location signal S1600 Position location information

Claims (8)

移動端末の位置を標定するシステムであって、
移動端末から送られてくる、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受信する、前記移動端末が移動する平面に平行な面内に所定の間隔ｄで隣接配置された複数のアンテナを有する基地局を含み、
前記基地局は、
複数の前記アンテナを要素とする第１のパターン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端末の位置を第１の位置として求め、
前記第１のパターンの要素になっていない１つ以上のアンテナを含む、複数の前記アンテナを要素とする第２のパターン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端末の位置を第２の位置として求め、
一部のアンテナは重複して前記第１のパターンと前記第２のパターンの要素になっており、
前記間隔ｄと、前記平面からの前記複数のアンテナの高さＨとを記憶し、
前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離ｄ'を求め、
前記間隔ｄ、前記高さＨ、及び前記距離ｄ'に基づき、前記移動端末の高さｈを求め、
前記第１のパターンは、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とを含み、前記第１のアンテナ対と前記第２のアンテナ対とは、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２のパターンは、第３のアンテナ対と第４のアンテナ対とを含み、前記第３のアンテナ対と前記第４のアンテナ対とは、前記第３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４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ている
ことを特徴とする位置標定システム。 A system for locating a mobile terminal,
A position location signal, which is a radio signal for locating the position of the mobile terminal, is sent from the mobile terminal, and is adjacently arranged at a predetermined interval d in a plane parallel to the plane in which the mobile terminal moves. Including a base station having a plurality of antennas,
The base station
Based on the phase difference Δθ1 of the positioning signals received by each antenna of the first pattern having a plurality of antennas as elements, a direction in which the mobile terminal exists is obtained, and based on the obtained direction, the mobile terminal Find the position as the first position,
Based on the phase difference Δθ2 of the positioning signal received by each antenna of the second pattern including a plurality of the antennas including one or more antennas that are not elements of the first pattern, A direction in which the mobile terminal exists is obtained, a position of the mobile terminal is obtained as a second position based on the obtained direction,
Some antennas overlap with each other as elements of the first pattern and the second pattern,
Storing the distance d and the heights H of the plurality of antennas from the plane;
Determining a distance d ′ between the first position and the second position;
Based on the distance d, the height H, and the distance d ′, a height h of the mobile terminal is obtained,
The first pattern includes a first antenna pair and a second antenna pair, and the first antenna pair and the second antenna pair are received by each antenna of the first antenna pair. A path difference of the positioning signal and a path difference of the positioning signal received by each antenna of the second antenna pair are matched,
The second pattern includes a third antenna pair and a fourth antenna pair, and the third antenna pair and the fourth antenna pair are received by each antenna of the third antenna pair. The position locating system is provided so that a path difference of the position locating signal and a path difference of the position locating signal received by each antenna of the fourth antenna pair coincide with each other. 請求項１に記載の位置標定システムであって、
前記基地局は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとを結ぶ方向への、前記距離ｄ'の射影の長さをｄｈ'として、次式から前記移動端末の高さｈを求める
ｈ＝Ｈ・ｄｈ'／（ｄ＋ｄｈ'）
ことを特徴とする位置標定システム。 The location system according to claim 1,
The base station obtains the height h of the mobile terminal from the following equation, where dh ′ is the projection length of the distance d ′ in the direction connecting the first pattern and the second pattern h = H · dh '/ (d + dh')
A location system characterized by that. 請求項１又は２のいずれかに記載の位置標定システムであって、
前記基地局は、前記第１のパターンと前記第２のパターンの複数の組み合わせの夫々により、前記間隔ｄ、前記高さＨ、及び前記距離ｄ'に基づき前記移動端末の高さｈを求め、各組み合わせにより求めた前記高さｈの平均値を求めて出力する
ことを特徴とする位置標定システム。 A location system according to claim 1 or 2,
The base station obtains the height h of the mobile terminal based on the distance d, the height H, and the distance d ′ by each of a plurality of combinations of the first pattern and the second pattern, An average value of the height h obtained by each combination is obtained and output. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の位置標定システムであって、
前記基地局は、前記第１のパターンと前記第２のパターンの複数の組み合わせの夫々について、前記間隔ｄ、前記高さＨ、及び前記距離ｄ'に基づき前記移動端末の高さｈを求め、前記組み合わせの夫々について、夫々の前記パターン間のばらつきの度合いを求め、前記ばらつきの度合いが最小の前記組み合わせにより求めた前記移動端末の前記高さｈを出力する
ことを特徴とする位置標定システム。 The position location system according to any one of claims 1 to 3,
The base station obtains the height h of the mobile terminal based on the distance d, the height H, and the distance d ′ for each of a plurality of combinations of the first pattern and the second pattern, For each of the combinations, a degree of variation between the patterns is obtained, and the height h of the mobile terminal obtained by the combination having the smallest degree of variation is output. 移動端末の位置を標定する方法であって、
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、複数のアンテナを前記移動端末が移動する平面に平行な面内に所定の間隔ｄで隣接させて配置し、
前記基地局が、
複数の前記アンテナを要素とする第１のパターン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端末の位置を第１の位置として求め、
前記第１のパターンの要素になっていない１つ以上のアンテナを含む、複数の前記アンテナを要素とする第２のパターン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端末の位置を第２の位置として求め、
一部のアンテナは重複して前記第１のパターンと前記第２のパターンの要素になっており、
前記間隔ｄと、前記平面からの前記複数のアンテナの高さＨとを記憶し、
前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離ｄ'を求め、
前記間隔ｄ、前記高さＨ、及び前記距離ｄ'に基づき、前記移動端末の高さｈを求め、
前記第１のパターンは、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とを含み、前記第１のアンテナ対と前記第２のアンテナ対とは、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、
前記第２のパターンは、第３のアンテナ対と第４のアンテナ対とを含み、前記第３のアンテナ対と前記第４のアンテナ対とは、前記第３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４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る
ことを特徴とする移動端末の位置を標定する方法。 A method of locating a mobile terminal,
From the mobile terminal, a location signal that is a radio signal for locating the location of the mobile terminal is transmitted,
A plurality of antennas are arranged adjacent to a base station at a predetermined interval d in a plane parallel to a plane on which the mobile terminal moves,
The base station is
Based on the phase difference Δθ1 of the positioning signals received by each antenna of the first pattern having a plurality of antennas as elements, a direction in which the mobile terminal exists is obtained, and based on the obtained direction, the mobile terminal Find the position as the first position,
Based on the phase difference Δθ2 of the positioning signal received by each antenna of the second pattern including a plurality of the antennas including one or more antennas that are not elements of the first pattern, A direction in which the mobile terminal exists is obtained, a position of the mobile terminal is obtained as a second position based on the obtained direction,
Some antennas overlap with each other as elements of the first pattern and the second pattern,
Storing the distance d and the heights H of the plurality of antennas from the plane;
Determining a distance d ′ between the first position and the second position;
Based on the distance d, the height H, and the distance d ′, a height h of the mobile terminal is obtained,
The first pattern includes a first antenna pair and a second antenna pair, and the first antenna pair and the second antenna pair are received by each antenna of the first antenna pair. Provided so that the path difference of the positioning signal and the path difference of the positioning signal received by each antenna of the second antenna pair match,
The second pattern includes a third antenna pair and a fourth antenna pair, and the third antenna pair and the fourth antenna pair are received by each antenna of the third antenna pair. A method for locating a mobile terminal, comprising: providing a path difference between the position location signals to be matched with a path difference between the position location signals received by each antenna of the fourth antenna pair. 請求項５に記載の移動端末の位置を標定する方法であって、
前記基地局が、前記第１のパターンと前記第２のパターンと結ぶ方向への、前記距離ｄ'の射影の長さをｄｈ'として、次式から前記移動端末の高さｈを求める
ｈ＝Ｈ・ｄｈ'／（ｄ＋ｄｈ'）
ことを特徴とする移動端末の位置を標定する方法。 A method for locating a mobile terminal according to claim 5, comprising:
The base station obtains the height h of the mobile terminal from the following equation, where dh ′ is the projection length of the distance d ′ in the direction connecting the first pattern and the second pattern h = H · dh ′ / (d + dh ′)
A method for locating a position of a mobile terminal. 請求項５又は６に記載の移動端末の位置を標定する方法であって、
前記基地局は、前記第１のパターンと前記第２のパターンの複数の組み合わせの夫々により、前記間隔ｄ、前記高さＨ、及び前記距離ｄ'に基づき前記移動端末の高さｈを求め、各組み合わせにより求めた前記高さｈの平均値を求めて出力する
ことを特徴とする移動端末の位置を標定する方法。 A method for locating a position of a mobile terminal according to claim 5 or 6,
The base station obtains the height h of the mobile terminal based on the distance d, the height H, and the distance d ′ by each of a plurality of combinations of the first pattern and the second pattern, An average value of the heights h obtained by each combination is obtained and output. A method of locating a mobile terminal. 請求項５乃至７のいずれか一項に記載の移動端末の位置を標定する方法であって、
前記基地局は、前記第１のパターンと前記第２のパターンの複数の組み合わせの夫々について、前記間隔ｄ、前記高さＨ、及び前記距離ｄ'に基づき前記移動端末の高さｈを求め、前記組み合わせの夫々について、夫々の前記パターン間のばらつきの度合いを求め、前記ばらつきの度合いが最小の前記組み合わせにより求めた前記移動端末の前記高さｈを出力する
ことを特徴とする移動端末の位置を標定する方法。 A method for locating the position of a mobile terminal according to any one of claims 5 to 7,
The base station obtains the height h of the mobile terminal based on the distance d, the height H, and the distance d ′ for each of a plurality of combinations of the first pattern and the second pattern, For each of the combinations, the degree of variation between the patterns is obtained, and the height h of the mobile terminal obtained by the combination having the smallest degree of variation is output. How to standardize.
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