JP7125359B2 - Positioning device - Google Patents

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Description

本発明は、測位装置に関し、特に、無線端末と複数の固定局のそれぞれとの間の距離に基づいて、無線端末の位置を測定する測位装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positioning device, and more particularly to a positioning device that measures the position of a wireless terminal based on the distance between the wireless terminal and each of a plurality of fixed stations.

無線端末の位置を測定する測位システムにつき研究開発が行われている。無線端末は、位置が既知である複数の固定局との間で無線信号を送受信することで、各固定局までの距離を測定する。情報処理装置は、無線端末から距離測定結果を取得し、無線端末から各固定局までの距離に基づいて無線端末の位置を求める。このような測位システムは、建造物内における人の居場所の確認や、工場における在庫管理等への応用が期待されている。 Research and development are being carried out on positioning systems for measuring the position of wireless terminals. A wireless terminal measures the distance to each fixed station by transmitting and receiving wireless signals to and from a plurality of fixed stations whose positions are known. The information processing device acquires the distance measurement result from the wireless terminal and determines the position of the wireless terminal based on the distance from the wireless terminal to each fixed station. Such a positioning system is expected to be applied to confirmation of a person's location in a building, inventory control in a factory, and the like.

測位システムとして、以下の特許文献１には、ビーコン装置を保持する移動体の位置を探索するシステムが記載されている。このシステムでは、複数の携帯端末のそれぞれがビーコン装置から送信されたビーコン信号を受信して、ビーコン装置までの距離を求める。移動体探索サーバは、各携帯端末の位置と、ビーコン装置までの距離を表す情報を各携帯端末から取得し、ビーコン装置の位置を求める。 As a positioning system, Patent Literature 1 below describes a system for searching for the position of a moving object holding a beacon device. In this system, each of the plurality of mobile terminals receives the beacon signal transmitted from the beacon device and finds the distance to the beacon device. The mobile object search server acquires information representing the position of each mobile terminal and the distance to the beacon device from each mobile terminal, and obtains the position of the beacon device.

また、特許文献２には、無線タグ距離測定装置が記載されている。無線タグ距離測定装置は、無線タグに距離測定信号を送信し、それに応じて無線タグから送信された到来信号を受信する。無線タグ距離測定装置は、距離測定信号を送信してから到来信号を受信するまでの時間に基づいて、無線タグ距離測定装置から無線タグまでの距離を測定する。この文献には、複数の無線タグ距離測定装置による距離測定結果に基づいて、無線タグの位置を求めることが記載されている。 Further, Patent Literature 2 describes a wireless tag distance measuring device. The wireless tag distance measuring device transmits a distance measurement signal to the wireless tag and receives an incoming signal transmitted from the wireless tag accordingly. The wireless tag distance measuring device measures the distance from the wireless tag distance measuring device to the wireless tag based on the time from transmitting the distance measuring signal to receiving the incoming signal. This document describes that the positions of wireless tags are obtained based on the distance measurement results obtained by a plurality of wireless tag distance measuring devices.

非特許文献１には、位置が未知である測定対象のノードと、位置が既知である３つの参照ノードのそれぞれとの間の距離を求め、３点測位法によって測定対象の位置を求める技術が記載されている。３点測位法は、参照ノードの位置を中心とし、参照ノードまでの距離を半径とする円を、３つの参照ノードのそれぞれについて求め、３つの円の交点を測定対象のノードの位置として求める測位方法である。 Non-Patent Document 1 discloses a technique for obtaining the position of the measurement target by the three-point positioning method by obtaining the distances between the measurement target node whose position is unknown and each of the three reference nodes whose positions are known. Have been described. In the three-point positioning method, a circle whose center is the position of the reference node and whose radius is the distance to the reference node is obtained for each of the three reference nodes, and the intersection point of the three circles is obtained as the position of the node to be measured. The method.

特開２０１６－２１８９３１号公報JP 2016-218931 A 特開２００９－１７４９７１号公報JP 2009-174971 A

A Novel Enhance Positioning Trilateration Algorithm Implementation for Medical Implant In-Body Localization, International Journal of Antennas and Propagation, Vol 2013, Article ID 819695A Novel Enhance Positioning Trilateration Algorithm Implementation for Medical Implant In-Body Localization, International Journal of Antennas and Propagation, Vol 2013, Article ID 819695

無線端末の測位を行うシステムでは、無線信号を用いて無線端末の測位が行われる。したがって、無線信号の伝搬状況によっては、測位精度が充分でないことがある。 2. Description of the Related Art In a system that performs positioning of wireless terminals, positioning of wireless terminals is performed using radio signals. Therefore, positioning accuracy may not be sufficient depending on the radio signal propagation conditions.

本発明は、無線端末の位置を高精度で求めることを目的とする。 An object of the present invention is to determine the position of a wireless terminal with high accuracy.

本発明は、３つの固定局のそれぞれと無線端末との間の距離測定値を、３つの前記固定局のうちの少なくとも１つ、または、前記無線端末から取得する情報取得処理を実行し、 ３つの距離測定値のうちの２つの距離測定値に対する補正を、前記３つの距離測定値から２つを選択する３つの組み合わせについて順に実行する距離補正処理を繰り返し実行し、 前記距離補正処理が繰り返し実行された後の前記３つの距離測定値に基づいて、前記無線端末の位置を求める位置決定処理を実行し、前記距離補正処理は、前記２つの距離測定値が求められた２つの前記固定局の位置をそれぞれの中心とし、前記２つの距離測定値をそれぞれの半径とする２つの円の幾何学的関係を判定し、前記幾何学的関係についての判定結果に基づいて、前記２つの距離測定値を補正する幾何学的補正処理を含み、前記幾何学的補正処理は、前記２つの円の幾何学的関係が、一方が他方を内包する内包関係、または隔離関係である場合に、前記２つの距離測定値を補正し、前記２つの円の幾何学的関係が、２点交差関係または１点接触関係である場合に、前記２つの距離測定値を補正しないで維持する処理を含む、ことを特徴とする。 3. The present invention performs an information acquisition process for acquiring distance measurements between each of three fixed stations and a wireless terminal from at least one of said three fixed stations or said wireless terminal; repeatedly performing a distance correction process for sequentially performing correction for two distance measurement values out of the three distance measurement values for three combinations in which two distance measurement values are selected from the three distance measurement values, wherein the distance correction process is repeatedly performed performing a position determination process to determine the position of the wireless terminal based on the three distance measurements after the distance measurements have been obtained, wherein the distance correction process is performed on the two fixed stations from which the two distance measurements were obtained; determining the geometric relationship between two circles having their respective centers at the locations of the two distance measurements and the respective radii of the two distance measurements; The geometric correction process includes a geometric correction process for correcting the values of the two circles when the geometric relationship between the two circles is an inclusive relationship in which one contains the other or an isolated relationship. correcting two distance measurements and maintaining the two distance measurements uncorrected when the geometric relationship of the two circles is a two-point intersection relationship or a one-point contact relationship. characterized by

望ましくは、前記幾何学的補正処理は、前記２つの円の幾何学的関係が、一方が他方を内包する内包関係、または隔離関係である場合に、前記２つの距離測定値と、前記２つの距離測定値が求められた２つの前記固定局間の距離とに基づいて、前記２つの距離測定値を補正する処理を含む。 Desirably, the geometric correction process includes the two distance measurement values and the two correcting the two distance measurements based on the distance between the two fixed stations from which the distance measurements were obtained.

望ましくは、前記２つの円の幾何学的関係が、一方が他方を内包する内包関係、または隔離関係である場合に、前記幾何学的補正処理は、２つの前記固定局の一方の位置を中心とし、前記２つの距離測定値のうち、一方の前記固定局に対応する距離測定値を半径とする円と、２つの前記固定局の他方の位置を中心とし、前記２つの距離測定値のうち、他方の前記固定局に対応する距離測定値を半径とする円とが１点で接するように、前記２つの距離測定値を補正する処理を含む。 Desirably, when the geometric relationship between the two circles is an inclusive relationship in which one encloses the other or an isolated relationship, the geometrical correction process is performed centering on the position of one of the two fixed stations. and a circle whose radius is the measured distance value corresponding to one of the fixed stations, out of the two measured distance values, and , correcting the two distance measurement values so that a circle having a radius corresponding to the distance measurement value corresponding to the other fixed station touches at one point .

本発明によれば、無線端末の位置を高精度で求めることができる。 According to the present invention, the position of a wireless terminal can be obtained with high accuracy.

第１実施形態に係る測位システムを示す図である。1 is a diagram showing a positioning system according to a first embodiment; FIG. ２点交差関係にある円Ｃｉおよび円Ｃｊを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing circles C i and C j having a two-point intersection relationship; ＣｉＣｊ内包関係にある円Ｃｉおよび円Ｃｊを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing circles C i and C j having a C i C j inclusion relationship; ＣｊＣｉ内包関係にある円Ｃｉおよび円Ｃｊを示す図である。It is a figure which shows the circle Ci and the circle Cj which have a CjCi connotation relation. 隔離関係にある円Ｃｉおよび円Ｃｊを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing circles C i and C j that are in an isolated relationship; １点接触関係にある円Ｃｉおよび円Ｃｊを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing circles C i and C j in a one-point contact relationship; 距離補正処理によって１点で交わった状態となった円Ｃ１～Ｃ３を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing circles C 1 to C 3 intersecting at one point due to distance correction processing; 無線端末のハードウエアの例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of hardware of a wireless terminal; FIG. 情報処理装置のハードウエアの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the hardware of an information processing apparatus. 第２実施形態に係る測位システムを示す図である。It is a figure which shows the positioning system which concerns on 2nd Embodiment.

（１）測位システムの概要
図１には、本発明の実施形態に係る測位システム１０が示されている。測位システム１０は、無線端末１２、固定局１４－１～１４－３、ネットワーク無線装置１６、通信回線１８および情報処理装置２０を備えている。 (1) Overview of Positioning System FIG. 1 shows a positioning system 10 according to an embodiment of the present invention. The positioning system 10 includes a wireless terminal 12, fixed stations 14-1 to 14-3, a network wireless device 16, a communication line 18 and an information processing device 20. FIG.

無線端末１２は、固定局１４－１～１４－３のそれぞれとの間で無線信号の送受信を行い、各固定局までの距離を測定する。ネットワーク無線装置１６は、無線端末１２との間で無線通信を行い、無線端末１２による測定結果を示す測定情報を取得する。ネットワーク無線装置１６は、無線端末１２から取得した測定情報を、インターネット等の通信回線１８を介して情報処理装置２０に送信する。測位装置としての情報処理装置２０は、測定情報に含まれる各距離測定値を、後述する距離補正処理によって補正し、補正後の各距離測定値に基づいて無線端末１２の位置を測定する。 The radio terminal 12 transmits and receives radio signals to and from each of the fixed stations 14-1 to 14-3, and measures the distance to each fixed station. The network wireless device 16 performs wireless communication with the wireless terminal 12 and acquires measurement information indicating the measurement results of the wireless terminal 12 . The network wireless device 16 transmits measurement information acquired from the wireless terminal 12 to the information processing device 20 via a communication line 18 such as the Internet. The information processing device 20 as a positioning device corrects each distance measurement value included in the measurement information by a distance correction process described later, and measures the position of the wireless terminal 12 based on each distance measurement value after correction.

（２）測位システムで実行される測位処理
（２－１）測位処理の概要
本実施形態に係る測位システム１０で実行される処理について具体的に説明する。無線端末１２は、固定局１４－１～１４－３のそれぞれとの間で無線信号の送受信を行い、各固定局までの距離を測定し、各距離測定値を取得する。無線端末１２は、距離測定値ｒ１～ｒ３を含む測定情報を生成する。ただし、距離測定値ｒ１～ｒ３は、それぞれ、無線端末１２から固定局１４－１～１４－３までの距離の測定値である。無線端末１２は、ネットワーク無線装置１６との間で無線通信を行い、測定情報をネットワーク無線装置１６に送信する。ネットワーク無線装置１６は測定情報を受信し、通信回線１８を介して情報処理装置２０に送信する。情報処理装置２０は、ネットワーク無線装置１６から通信回線１８を介して測定情報を受信する。 (2) Positioning Processing Executed by Positioning System (2-1) Overview of Positioning Processing Processing executed by the positioning system 10 according to the present embodiment will be specifically described. The wireless terminal 12 transmits and receives wireless signals to and from each of the fixed stations 14-1 to 14-3, measures the distance to each fixed station, and acquires each distance measurement value. Wireless terminal 12 generates measurement information including range measurements r 1 -r 3 . However, distance measurements r 1 through r 3 are distance measurements from wireless terminal 12 to fixed stations 14-1 through 14-3, respectively. The wireless terminal 12 performs wireless communication with the network wireless device 16 and transmits measurement information to the network wireless device 16 . Network wireless device 16 receives the measurement information and transmits it to information processing device 20 via communication line 18 . The information processing device 20 receives measurement information from the network wireless device 16 via the communication line 18 .

情報処理装置２０は、測定情報から距離測定値ｒ１～ｒ３を取得し、距離測定値ｒ１～ｒ３に対して距離補正処理を施す。距離補正処理は、３つの距離測定値ｒ１～ｒ３のうちの２つの距離測定値に対する補正を、３つの距離測定値から２つを選択する３種類の組み合わせについて順に実行する処理である。先に補正された２つの距離測定値は、次以降の距離測定値の補正に用いられる。 The information processing device 20 acquires the measured distance values r 1 to r 3 from the measurement information, and performs distance correction processing on the measured distance values r 1 to r 3 . The distance correction process is a process of correcting two distance measurement values out of the three distance measurement values r 1 to r 3 for three types of combinations in which two are selected from the three distance measurement values in order. Two previously corrected distance measurement values are used to correct subsequent distance measurement values.

情報処理装置２０は、固定局１４－１～１４－３のそれぞれの位置を予め記憶している。情報処理装置２０は、距離補正処理が施された距離測定値ｒ１、ｒ２およびｒ３を用いて無線端末１２の位置を求める。すなわち、固定局１４－１の位置を中心Ｐ１とし、距離測定値ｒ１を半径とする円Ｃ１と、固定局１４－２の位置を中心Ｐ２とし、距離測定値ｒ２を半径とする円Ｃ２と、固定局１４－３の位置を中心Ｐ３とし、距離測定値ｒ３を半径とする円Ｃ３との交点を無線端末１２の位置として求める。 The information processing device 20 stores in advance the positions of the fixed stations 14-1 to 14-3. Information processing apparatus 20 obtains the position of wireless terminal 12 using distance measurement values r 1 , r 2 , and r 3 that have undergone distance correction processing. That is, a circle C1 whose center P1 is the position of the fixed station 14-1 and whose radius is the measured distance value r1 , and whose center P2 is the position of the fixed station 14-2 and whose radius is the measured distance value r2 . The position of the wireless terminal 12 is determined by the intersection of the circle C 2 , which has the position of the fixed station 14 - 3 as the center P 3 and the distance measurement value r 3 as the radius.

（２－２）距離補正処理
距離補正処理について説明する。情報処理装置２０は、固定局１４－１～１４－３のそれぞれの位置に加えて、固定局１４－１と固定局１４－２との間の距離ｄ１２、固定局１４－２と固定局１４－３との間の距離ｄ２３、および固定局１４－３と固定局１４－１との間の距離ｄ３１をそれぞれ記憶している。これらの距離は、固定局１４－１～１４－３のそれぞれの位置に基づいて、情報処理装置２０が求めてもよい。 (2-2) Distance Correction Processing Distance correction processing will be described. In addition to the positions of each of the fixed stations 14-1 to 14-3, the information processing device 20 calculates the distance d 12 between the fixed stations 14-1 and 14-2, the distance d 12 between the fixed stations 14-2 and 14-2, and 14-3 and the distance d 31 between the fixed station 14-3 and the fixed station 14-1. These distances may be obtained by the information processing device 20 based on the respective positions of the fixed stations 14-1 to 14-3.

情報処理装置２０は、距離測定値ｒ１およびｒ２に対し、以下に説明する幾何学的補正処理を施し、距離測定値ｒ１およびｒ２を補正する。次に、情報処理装置２０は、距離測定値ｒ２およびｒ３に対して幾何学的補正処理を施し、距離測定値ｒ２およびｒ３を補正する。さらに、情報処理装置２０は、距離測定値ｒ３およびｒ１に対して幾何学的補正処理を施し、距離測定値ｒ３およびｒ１を補正する。 The information processing device 20 corrects the measured distance values r1 and r2 by performing geometric correction processing described below on the measured distance values r1 and r2. Next, the information processing device 20 performs geometric correction processing on the measured distance values r2 and r3 to correct the measured distance values r2 and r3. Furthermore, the information processing device 20 performs geometrical correction processing on the distance measurement values r3 and r1 to correct the distance measurement values r3 and r1.

距離測定値ｒｉおよびｒｊに対する幾何学的補正処理について説明する。ここで、ｉおよびｊは、整数１～３から選択された２つの異なる整数である。情報処理装置２０は、固定局１４－ｉの位置Ｐｉを中心とし、距離測定値ｒｉを半径とする円Ｃｉと、固定局１４－ｊの位置Ｐｊを中心とし、距離測定値ｒｊを半径とする円Ｃｊとの幾何学的関係を解析する。ｉおよびｊの組み合わせには、ｉ＝１とｊ＝２、ｉ＝２とｊ＝３、および、ｉ＝３とｊ＝１の３通りがある。幾何学的関係には、次の５つの関係がある。 A geometric correction process for distance measurements r i and r j will now be described. where i and j are two different integers selected from the integers 1-3. The information processing device 20 creates a circle C i whose center is the position P i of the fixed station 14-i and whose radius is the distance measurement value r i , and a circle C i whose center is the position P j of the fixed station 14-j and whose distance measurement value r Analyze the geometric relationship with the circle C j with radius j . There are three combinations of i and j: i=1 and j=2, i=2 and j=3, and i=3 and j=1. There are five geometric relationships:

（ｉ）円Ｃｉと円Ｃｊとが２点で交わる関係、（ｉｉ）円Ｃｉが円Ｃｊを内包する関係
（ｉｉｉ）円Ｃｊが円Ｃｉを内包する関係、（ｉｖ）円Ｃｉおよび円Ｃｊが交わらず、かつ、一方が他方に内包されていない関係、および（ｖ）円Ｃｉと円Ｃｊとが１点で接する関係
以下の説明では、上記（ｉ）～（ｖ）の幾何学的関係を、それぞれ、（ｉ）２点交差関係、（ｉｉ）ＣｉＣｊ内包関係、（ｉｉｉ）ＣｊＣｉ内包関係、（ｉｖ）隔離関係、（ｖ）１点接触関係という。図２には、２点交差関係にある円Ｃｉおよび円Ｃｊが示されている。図３には、ＣｉＣｊ内包関係にある円Ｃｉおよび円Ｃｊが示されている。図４には、ＣｊＣｉ内包関係にある円Ｃｉおよび円Ｃｊが示されている。図５には、隔離関係にある円Ｃｉおよび円Ｃｊが示されている。図６には、１点接触関係にある円Ｃｉおよび円Ｃｊが示されている。 (i) the relationship that the circle C i and the circle C j intersect at two points, (ii) the relationship that the circle C i includes the circle C j , (iii) the relationship that the circle C j includes the circle C i , and (iv) The relationship that the circles C i and C j do not intersect and one is not included in the other, and (v) the relationship that the circles C i and C j touch at one point In the following description, the above (i) ~ (v) are respectively defined as (i) two-point intersection relation, (ii) C i C j inclusive relation, (iii) C j C i inclusive relation, (iv) isolation relation, (v) This is called a one-point contact relationship. FIG. 2 shows circles C i and C j having a two-point intersection relationship. FIG. 3 shows circles C i and C j having a C i C j inclusion relationship. FIG. 4 shows circles C i and C j having a C j C i inclusion relationship. FIG. 5 shows circles C i and C j that are in isolation. FIG. 6 shows circles C i and C j having a one-point contact relationship.

情報処理装置２０は、固定局１４－ｉと固定局１４－ｊとの間の距離ｄｉｊ、距離測定値ｒｉおよび距離測定値ｒｊに基づいて、円ＣｉおよびＣｊの幾何学的関係が上記５つの幾何学的関係のうちいずれであるかを判定する。 Information processing apparatus 20 calculates the geometrical Determine which of the above five geometric relationships the relationship is.

（ａ）情報処理装置２０は、ｒｉ＜ｄｉｊ、かつ、ｒｊ＜ｄｉｊが成立するときは、次のように幾何学的関係を判定する。
（ａ１）ｒｉ＋ｒｊ＞ｄｉｊが成立するときは、円Ｃｉおよび円Ｃｊは２点交差関係にある。
（ａ２）ｒｉ＋ｒｊ＜ｄｉｊが成立するときは、円Ｃｉおよび円Ｃｊは隔離関係にある。 (a) When r i <d ij and r j <d ij are established, the information processing apparatus 20 determines the geometric relationship as follows.
(a1) When r i +r j >d ij holds, the circles C i and C j are in a two-point intersection relationship.
(a2) When r i +r j <d ij holds, the circles C i and C j are in an isolated relationship.

（ｂ）情報処理装置２０は、ｒｉ＞ｄｉｊ、かつ、ｒｊ＜ｄｉｊが成立するときは、次のように幾何学的関係を判定する。
（ｂ１）ｒｉ＜ｒｊ＋ｄｉｊが成立するときは、円Ｃｉおよび円Ｃｊは２点交差関係にある。
（ｂ２）ｒｉ＞ｒｊ＋ｄｉｊが成立するときは、円Ｃｉおよび円ＣｊはＣｉＣｊ内包関係にある。 (b) When r i >d ij and r j <d ij are satisfied, the information processing apparatus 20 determines the geometric relationship as follows.
(b1) When r i <r j +d ij holds, the circles C i and C j are in a two-point intersection relationship.
(b2) When r i >r j +d ij holds, circles C i and C j are in a C i C j inclusion relationship.

（ｃ）情報処理装置２０は、ｒｉ＜ｄｉｊ、かつ、ｒｊ＞ｄｉｊが成立するときは、次のように幾何学的関係を判定する。
（ｃ１）ｒｊ＜ｒｉ＋ｄｉｊが成立するときは、円Ｃｉおよび円Ｃｊは２点交差関係にある。
（ｃ２）ｒｊ＞ｒｉ＋ｄｉｊが成立するときは、円Ｃｊおよび円ＣｉはＣｊＣｉ内包関係にある。 (c) When r i <d ij and r j >d ij are satisfied, the information processing device 20 determines the geometric relationship as follows.
(c1) When r j <r i +d ij holds, the circles C i and C j are in a two-point intersection relationship.
(c2) When r j >r i +d ij holds, the circles C j and C i have a C j C i inclusive relation.

（ｄ）情報処理装置２０は、ｒｉ＞ｄｉｊ、かつ、ｒｊ＞ｄｉｊが成立し、さらに、ｒｉ＞ｒｊが成立するときは、次のように幾何学的関係を判定する。
（ｄ１）ｒｉ＜ｒｊ＋ｄｉｊが成立するときは、円Ｃｉおよび円Ｃｊは２点交差関係にある。
（ｄ２）ｒｉ＞ｒｊ＋ｄｉｊが成立するときは、円Ｃｉおよび円ＣｊはＣｉＣｊ内包関係にある。 (d) When r i >d ij and r j >d ij are satisfied, and furthermore, when r i >r j is satisfied, the information processing device 20 determines the geometric relationship as follows. .
(d1) When r i <r j +d ij holds, the circles C i and C j are in a two-point intersection relationship.
(d2) When r i >r j +d ij holds, circles C i and C j are in a C i C j inclusion relationship.

（ｅ）情報処理装置２０は、ｒｉ＞ｄｉｊ、かつ、ｒｊ＞ｄｉｊが成立し、さらに、ｒｉ＜ｒｊが成立するときは、次のように幾何学的関係を判定する。
（ｅ１）ｒｊ＜ｒｉ＋ｄｉｊが成立するときは、円Ｃｉおよび円Ｃｊは２点交差関係にある。
（ｅ２）ｒｊ＞ｒｉ＋ｄｉｊが成立するときは、円Ｃｊおよび円ＣｉはＣｊＣｉ内包関係にある。 (e) When r i >d ij and r j >d ij are satisfied, and furthermore, when r i <r j is satisfied, the information processing device 20 determines the geometric relationship as follows. .
(e1) When r j <r i +d ij holds, the circles C i and C j are in a two-point intersection relationship.
(e2) When r j >r i +d ij holds, the circles C j and C i have a C j C i inclusive relation.

（ｆ）上記（ａ）～（ｅ）のいずれの条件にも当てはまらないときは、情報処理装置２０は、円Ｃｉおよび円Ｃｊが１点接触関係にあると判定する。 (f) When none of the above conditions (a) to (e) apply, the information processing device 20 determines that the circles C i and C j are in a one-point contact relationship.

情報処理装置２０は、円Ｃｉおよび円Ｃｊが２点交差関係または１点接触関係にあるときは、距離測定値ｒｉおよびｒｊの値をそのまま維持する。 The information processing device 20 maintains the distance measurement values r i and r j when the circles C i and C j are in a two-point intersection relationship or a one-point contact relationship.

情報処理装置２０は、円Ｃｉおよび円ＣｊがＣｉＣｊ内包関係またはＣｊＣｉ内包関係にあるときは、距離測定値ｒｉおよび距離測定値ｒｊを、（数１）に従って補正する。 When the circle C i and the circle C j are in the C i C j inclusion relationship or the C j C i inclusion relationship, the information processing device 20 calculates the distance measurement value r i and the distance measurement value r j according to (Equation 1) to correct.

［数１］
ｒｉ←ｒｉ・ｄｉｊ／（｜ｒｉ－ｒｊ｜）
ｒｊ←ｒｊ・ｄｉｊ／（｜ｒｉ－ｒｊ｜） [Number 1]
r i ←r i ·d ij /(|r i −r j |)
r j ←r j ·d ij /(|r i −r j |)

ただし、記号「←」は、左側の値を右側の数式によって更新することを意味する。このように、円Ｃｉおよび円ＣｊがＣｉＣｊ内包関係またはＣｊＣｉ内包関係にあるときに、距離想定値ｒｉおよびｒｊが（数１）に従って補正されることで、円Ｃｉおよび円Ｃｊの幾何学的関係は１点接触関係となる。 However, the symbol "←" means that the value on the left side is updated by the formula on the right side. In this way, when the circle C i and the circle C j are in the C i C j inclusion relationship or the C j C i inclusion relationship, the estimated distance values r i and r j are corrected according to (Formula 1), The geometric relationship between circles C i and C j is a one-point contact relationship.

情報処理装置２０は、円Ｃｉおよび円Ｃｊが隔離関係にあるときは、距離測定値ｒｉおよび距離測定値ｒｊを、（数２）に従って更新する。 The information processing device 20 updates the distance measurement value r i and the distance measurement value r j according to (Equation 2) when the circle C i and the circle C j are in an isolated relationship.

［数２］
ｒｉ←ｒｉ・ｄｉｊ／（ｒｉ＋ｒｊ）
ｒｊ←ｒｊ・ｄｉｊ／（ｒｉ＋ｒｊ） [Number 2]
r i ←r i ·d ij /(r i +r j )
r j ←r j ·d ij /(r i +r j )

円Ｃｉおよび円Ｃｊが隔離関係にあるときに、距離測定値ｒｉおよび距離測定値ｒｊが（数２）に従って補正されることで、円Ｃｉおよび円Ｃｊの幾何学的関係は１点接触関係となる。 When the circle C i and the circle C j are in an isolated relationship, the distance measurement value r i and the distance measurement value r j are corrected according to (Equation 2), so that the geometric relationship of the circle C i and the circle C j becomes a one-point contact relationship.

情報処理装置２０は、距離測定値ｒ１およびｒ２に対する幾何学的補正処理、距離測定値ｒ２およびｒ３に対する幾何学的補正処理、さらには、距離測定値ｒ３およびｒ１に対する幾何学的補正処理を順に実行する。すなわち、情報処理装置２０は、３つの距離測定値のうちの２つの距離測定値に対する幾何学的補正を、３つの距離測定値から２つを選択する３種類の組み合わせについて順に実行する。 Information processing device 20 performs geometric correction processing for distance measurement values r1 and r2 , geometric correction processing for distance measurement values r2 and r3 , and geometric correction processing for distance measurement values r3 and r1 . target correction processing in order. That is, the information processing device 20 performs geometric correction on two of the three distance measurement values in sequence for three types of combinations in which two distance measurement values are selected from the three distance measurement values.

情報処理装置２０は、このような一連の幾何学的補正処理を含む距離補正処理を繰り返し実行してもよい。距離補正処理の繰り返しは、距離測定値ｒ１、ｒ２およびｒ３が収束するまで行われる。繰り返し実行される距離補正処理によって、距離測定値ｒ１、ｒ２およびｒ３が収束したか否かの判定は、距離測定値ｒ１、ｒ２およびｒ３の大きさの傾向を示す収束判定値に基づいて行われてよい。例えば、距離測定値ｒ１、ｒ２およびｒ３の自乗和や距離測定値ｒ１、ｒ２およびｒ３のうちいずれか１つを収束判定値としてよい。この場合、距離補正処理の繰り返しは、先に行われた距離補正処理によって得られた収束判定値と、次に行われた距離補正処理によって得られた収束判定値との差の絶対値が所定の閾値未満となるまで行われる。 The information processing device 20 may repeatedly perform distance correction processing including a series of such geometric correction processing. The distance correction process is repeated until the distance measurements r 1 , r 2 and r 3 converge. Determination of whether or not the measured distance values r 1 , r 2 and r 3 have converged by the repeatedly executed distance correction process is a convergence determination indicating the tendency of the magnitude of the measured distance values r 1 , r 2 and r 3 . It may be done on a value basis. For example, any one of the sum of the squares of the distance measurement values r 1 , r 2 and r 3 and the distance measurement values r 1 , r 2 and r 3 may be used as the convergence determination value. In this case, in repeating the distance correction process, the absolute value of the difference between the convergence judgment value obtained by the previous distance correction process and the convergence judgment value obtained by the next distance correction process is determined as a predetermined value. is performed until it is less than the threshold of

図７には、距離補正処理によって１点で交わった円Ｃ１～Ｃ３が示されている。図に示されている点Ｑの位置が無線端末１２の位置として求められる。 FIG. 7 shows circles C 1 to C 3 intersected at one point by distance correction processing. The position of the point Q shown in the drawing is obtained as the position of the wireless terminal 12 .

情報処理装置２０は、距離補正処理が施された距離測定値ｒ１、ｒ２およびｒ３を用いて、無線端末１２の位置を求める。すなわち、固定局１４－１の位置を中心Ｐ１とし、距離測定値ｒ１を半径とする円Ｃ１と、固定局１４－２の位置を中心Ｐ２とし、距離測定値ｒ２を半径とする円Ｃ２と、固定局１４－３の位置を中心Ｐ３とし、距離測定値ｒ３を半径とする円Ｃ３との交点を無線端末１２の位置として求める。無線端末１２の位置は、２次元座標値で表される。 Information processing apparatus 20 obtains the position of wireless terminal 12 using distance measurement values r 1 , r 2 , and r 3 that have undergone distance correction processing. That is, a circle C1 whose center P1 is the position of the fixed station 14-1 and whose radius is the measured distance value r1 , and whose center P2 is the position of the fixed station 14-2 and whose radius is the measured distance value r2 . The position of the wireless terminal 12 is determined by the intersection of the circle C 2 , which has the position of the fixed station 14 - 3 as the center P 3 and the distance measurement value r 3 as the radius. The position of the wireless terminal 12 is represented by two-dimensional coordinate values.

（２－３）効果
無線端末１２と各固定局との間で送受信される無線信号は、偶発的に現れる障害物やマルチパスの影響によって、無線端末１２および各固定局において良好に送受信されないことがある。したがって、最初に求められた距離測定値ｒ１～ｒ３には誤差が含まれることがあり、無線端末１２の測位精度が低下することがある。本実施形態に係る測位システム１０によれば、距離測定値ｒ１～ｒ３が補正され、無線端末１２の位置が高精度で求められる。 (2-3) Effect Radio signals transmitted and received between the wireless terminal 12 and each fixed station are not transmitted and received satisfactorily at the wireless terminal 12 and each fixed station due to the effects of obstacles and multipaths that appear accidentally. There is Therefore, the initially obtained distance measurements r 1 to r 3 may contain errors, and the positioning accuracy of the wireless terminal 12 may be degraded. According to the positioning system 10 according to this embodiment , the distance measurement values r 1 to r 3 are corrected, and the position of the wireless terminal 12 can be obtained with high accuracy.

（３）実験結果
実際の位置が（ｘ，ｙ）＝（０．５，１．５）で表される無線端末１２について実験を行った。補正前の距離測定値ｒ１～ｒ３によって求められた位置は、（ｘ，ｙ）＝（－０．７４，－０．７）であった。エラーは、（ｘ，ｙ）＝（０．５，１．５）で表される位置と、（ｘ，ｙ）＝（－０．７４，－０．７）で表される位置との間の距離であり、２．５２である。 (3) Experimental Results An experiment was conducted on the wireless terminal 12 whose actual position is represented by (x, y)=(0.5, 1.5). The position determined by the distance measurements r 1 to r 3 before correction was (x, y)=(−0.74,−0.7). The error is between the position represented by (x,y)=(0.5,1.5) and the position represented by (x,y)=(-0.74,-0.7) , which is 2.52.

一方、補正後の距離測定値ｒ１～ｒ３によって求められた位置は、（ｘ，ｙ）＝（－０．２，－０．３１）であった。エラーは、（ｘ，ｙ）＝（０．５，１．５）で表される位置と、（ｘ，ｙ）＝（－０．２，－０．３１）で表される位置との間の距離であり、１．３８である。１回の距離補正処理によって、エラーが２．５２から１．３８に低減した。距離補正処理を複数回繰り返し実行することで、エラーは低減されるものと考えられる。 On the other hand, the positions obtained from the corrected distance measurement values r 1 to r 3 were (x, y)=(−0.2,−0.31). The error is between the position represented by (x,y)=(0.5,1.5) and the position represented by (x,y)=(-0.2,-0.31) , which is 1.38. A single distance correction process reduced the error from 2.52 to 1.38. It is considered that the error is reduced by repeating the distance correction process a plurality of times.

（４）ハードウエアの例
図８には、無線端末１２のハードウエアの例が示されている。無線端末１２は、無線部３２および情報処理部３４を備えている。無線部３２は、情報処理部３４から取得した情報を固定局１４－１～１４－３またはネットワーク無線装置１６に無線送信する。また、固定局１４－１～１４－３またはネットワーク無線装置１６から送信された無線信号を受信し、無線信号に含まれる情報を情報処理部３４に出力する。 (4) Hardware Example FIG. 8 shows an example of hardware of the wireless terminal 12 . The wireless terminal 12 includes a wireless section 32 and an information processing section 34 . The wireless unit 32 wirelessly transmits the information acquired from the information processing unit 34 to the fixed stations 14-1 to 14-3 or the network wireless device 16. FIG. It also receives radio signals transmitted from the fixed stations 14-1 to 14-3 or the network radio device 16, and outputs information contained in the radio signals to the information processing section .

情報処理部３４は、距離測定部３６および測定情報生成部３８を備えている。情報処理部３４は、プログラムを実行するプロセッサを含んでもよい。この場合、情報処理部３４は、プログラムを実行することによって、内部に距離測定部３６および測定情報生成部３８を構成する。 The information processing section 34 includes a distance measurement section 36 and a measurement information generation section 38 . The information processing section 34 may include a processor that executes programs. In this case, the information processing section 34 internally configures the distance measuring section 36 and the measurement information generating section 38 by executing the program.

距離測定部３６は、無線部３２を介して、固定局１４－１～１４－３のそれぞれと無線信号の送受信を行い、各固定局までの距離測定値ｒ１～ｒ３を求める。測定情報生成部３８は、距離測定値ｒ１～ｒ３を含む測定情報を生成し、無線部３２を介してネットワーク無線装置１６に測定情報を無線送信する。 A distance measurement unit 36 transmits and receives radio signals to and from each of the fixed stations 14-1 to 14-3 via the radio unit 32, and obtains distance measurement values r 1 to r 3 to each fixed station. The measurement information generation unit 38 generates measurement information including distance measurement values r 1 to r 3 and wirelessly transmits the measurement information to the network wireless device 16 via the wireless unit 32 .

図９には、情報処理装置２０のハードウエアの例が示されている。情報処理装置２０は、インターフェイス５０および情報処理部５２を備えている。情報処理装置２０は、サーバとして機能するコンピュータであってよい。インターフェイス５０は、情報処理部５２を通信回線１８に接続する。情報処理部５２は、情報取得部５４、距離補正部５６および位置決定部５８を備えている。情報処理部５２は、プログラムを実行するプロセッサを含んでもよい。この場合、情報処理部５２は、プログラムを実行することによって、内部に各構成要素（情報取得部５４、距離補正部５６および位置決定部５８）を構成する。 FIG. 9 shows an example of hardware of the information processing device 20 . The information processing device 20 includes an interface 50 and an information processing section 52 . The information processing device 20 may be a computer that functions as a server. The interface 50 connects the information processing section 52 to the communication line 18 . The information processing section 52 includes an information acquisition section 54 , a distance correction section 56 and a position determination section 58 . The information processing section 52 may include a processor that executes programs. In this case, the information processing section 52 configures each component (the information acquisition section 54, the distance correction section 56, and the position determination section 58) inside by executing the program.

情報取得部５４は、インターフェイス５０を介して通信回線１８から測定情報を受信し、各固定局について求められた距離測定値ｒ１～ｒ３を測定情報から取得する。距離補正部５６は、３つの距離測定値ｒ１～ｒ３のうちの２つの距離測定値に対する補正を、３つの距離測定値ｒ１～ｒ３から２つを選択する３つの組み合わせについて順に実行する距離補正処理を実行する。位置決定部５８は、距離補正処理が実行された後の３つの距離測定値ｒ１～ｒ３に基づいて、無線端末１２の位置を求める。 The information acquisition unit 54 receives the measurement information from the communication line 18 via the interface 50 and acquires the distance measurement values r 1 to r 3 obtained for each fixed station from the measurement information. The distance correction unit 56 performs correction on two measured distance values out of the three measured distance values r 1 to r 3 in order for three combinations of two selected from the three measured distance values r 1 to r 3 . Executes the distance correction process. Position determiner 58 determines the position of wireless terminal 12 based on the three distance measurements r 1 to r 3 after distance correction processing has been performed.

幾何学的補正処理は、円Ｃｉおよび円Ｃｊの幾何学的関係についての判定結果と、２つの距離測定値と、２つの距離測定値が求められた２つの固定局間の距離とに基づいて、２つの距離測定値を補正する処理を含む。すなわち、幾何学的補正処理は、２つの固定局１４－ｉおよび１４－ｊのうちの一方の位置を中心とし、２つの距離測定値ｒｉおよびｒｊのうち、一方の固定局に対応する距離測定値を半径とする円と、２つの固定局のうちの他方の位置を中心とし、２つの距離測定値のうち、他方の固定局に対応する距離測定値を半径とする円とが１点で接するように、２つの距離測定値を補正する処理を含む。 The geometric correction process is based on the determination of the geometric relationship between circles C i and C j , the two distance measurements, and the distance between the two fixed stations from which the two distance measurements were obtained. It includes processing to correct the two distance measurements based on. That is, the geometric correction process is centered on the location of one of the two fixed stations 14-i and 14-j and corresponds to one of the two distance measurements r i and r j A circle whose radius is the distance measurement value and a circle whose center is the position of the other of the two fixed stations and whose radius is the distance measurement value corresponding to the other fixed station of the two distance measurements are 1. It involves correcting two distance measurements so that they touch at a point.

（５）その他の実施形態
図１０には、第２実施形態に係る測位システム１００が示されている。測位システム１００では、固定局１４－１～１４－３が通信回線１８に接続されている。固定局１４－１～１４－３のそれぞれは、無線端末１２との間の無線通信によって、それぞれ、距離測定値ｒ１～ｒ３を取得する。固定局１４－１～１４－３は、通信回線１８を介して情報処理装置２０に、それぞれ、距離測定値ｒ１～ｒ３を送信する。また、固定局１４－１～１４－３のうち少なくとも１つが、無線端末１２との間の無線通信および他の固定局との間の通信によって、距離測定値ｒ１～ｒ３をまとめて取得してもよい。固定局１４－１～１４－３のうち、距離測定値ｒ１～ｒ３をまとめて取得した固定局は、通信回線１８を介して情報処理装置２０に距離測定値ｒ１～ｒ３を送信する。図９に示された情報取得部５４は、インターフェイス５０を介して、３つの固定局１４－１～１４－３のうちの少なくとも１つから距離測定値ｒ１～ｒ３を取得する。 (5) Other Embodiments FIG. 10 shows a positioning system 100 according to a second embodiment. In the positioning system 100, fixed stations 14-1 to 14-3 are connected to a communication line 18. FIG. Each of the fixed stations 14-1 to 14-3 acquires distance measurements r 1 to r 3 , respectively, through wireless communication with the wireless terminal 12. FIG. The fixed stations 14-1 to 14-3 transmit the distance measurements r 1 to r 3 to the information processing device 20 via the communication line 18, respectively. Also, at least one of the fixed stations 14-1 to 14-3 collectively obtains the distance measurement values r 1 to r 3 through wireless communication with the wireless terminal 12 and communication with other fixed stations. You may Of the fixed stations 14-1 to 14-3, the fixed station that collectively acquires the measured distance values r 1 to r 3 transmits the measured distance values r 1 to r 3 to the information processing device 20 via the communication line 18. do. The information acquisition unit 54 shown in FIG. 9 acquires the distance measurements r 1 to r 3 from at least one of the three fixed stations 14-1 to 14-3 via the interface 50. FIG.

測位システムには、４つ以上の固定局が設けられていてもよい。この場合、４つ以上の固定局の中から選択された３つの固定局を用いて、無線端末１２の位置が測定される。 The positioning system may be provided with four or more fixed stations. In this case, the position of wireless terminal 12 is measured using three fixed stations selected from four or more fixed stations.

１０，１００ 測位システム、１２ 無線端末、１４－１～１４－３ 固定局、１６ ネットワーク無線装置、１８ 通信回線、２０ 情報処理装置、３２ 無線部、３４，５２ 情報処理部、３６ 距離測定部、３８ 測定情報生成部、５０ インターフェイス、５４ 情報取得部、５６ 距離補正部、５８ 位置決定部。
10, 100 positioning system, 12 wireless terminal, 14-1 to 14-3 fixed stations, 16 network wireless device, 18 communication line, 20 information processing device, 32 wireless section, 34, 52 information processing section, 36 distance measuring section, 38 measurement information generation unit, 50 interface, 54 information acquisition unit, 56 distance correction unit, 58 position determination unit.

Claims (3)

３つの固定局のそれぞれと無線端末との間の距離測定値を、３つの前記固定局のうちの少なくとも１つ、または、前記無線端末から取得する情報取得処理を実行し、
３つの距離測定値のうちの２つの距離測定値に対する補正を、前記３つの距離測定値から２つを選択する３つの組み合わせについて順に実行する距離補正処理を繰り返し実行し、
前記距離補正処理が繰り返し実行された後の前記３つの距離測定値に基づいて、前記無線端末の位置を求める位置決定処理を実行し、
前記距離補正処理は、
前記２つの距離測定値が求められた２つの前記固定局の位置をそれぞれの中心とし、前記２つの距離測定値をそれぞれの半径とする２つの円の幾何学的関係を判定し、前記幾何学的関係についての判定結果に基づいて、前記２つの距離測定値を補正する幾何学的補正処理を含み、
前記幾何学的補正処理は、
前記２つの円の幾何学的関係が、一方が他方を内包する内包関係、または隔離関係である場合に、前記２つの距離測定値を補正し、前記２つの円の幾何学的関係が、２点交差関係または１点接触関係である場合に、前記２つの距離測定値を補正しないで維持する処理を含む、ことを特徴とする測位装置。 performing an information acquisition process for acquiring distance measurements between each of three fixed stations and the wireless terminal from at least one of the three fixed stations or the wireless terminal;
Repeatedly performing a distance correction process for sequentially performing correction for two distance measurement values out of the three distance measurement values for three combinations in which two distance measurement values are selected from the three distance measurement values,
performing a position determination process for determining the position of the wireless terminal based on the three distance measurements after the distance correction process has been repeatedly performed;
The distance correction process is
determining the geometric relationship of two circles whose centers are the locations of the two fixed stations from which the two distance measurements were obtained and whose radii are the two distance measurements; a geometric correction process that corrects the two distance measurements based on the determination result of the geometrical relationship;
The geometric correction process is
Correcting the two distance measurements when the geometric relationship between the two circles is an inclusive relationship in which one contains the other or an isolated relationship, and the geometric relationship between the two circles is two A positioning device comprising a process of maintaining the two distance measurements without correction in the case of a point-crossing relationship or a one-point contact relationship. 請求項１に記載の測位装置において、
前記幾何学的補正処理は、
前記２つの円の幾何学的関係が、一方が他方を内包する内包関係、または隔離関係である場合に、前記２つの距離測定値と、前記２つの距離測定値が求められた２つの前記固定局間の距離とに基づいて、前記２つの距離測定値を補正する処理を含むことを特徴とする測位装置。 In the positioning device according to claim 1,
The geometric correction process is
When the geometric relationship between the two circles is an inclusive relationship in which one encloses the other or an isolated relationship, the two distance measurements and the two fixations from which the two distance measurements were determined correcting the two distance measurements based on the distance between stations. 請求項１または請求項２に記載の測位装置において、
前記２つの円の幾何学的関係が、一方が他方を内包する内包関係、または隔離関係である場合に、前記幾何学的補正処理は、
２つの前記固定局の一方の位置を中心とし、前記２つの距離測定値のうち、一方の前記固定局に対応する距離測定値を半径とする円と、
２つの前記固定局の他方の位置を中心とし、前記２つの距離測定値のうち、他方の前記固定局に対応する距離測定値を半径とする円とが１点で接するように、
前記２つの距離測定値を補正する処理を含むことを特徴とする測位装置。 In the positioning device according to claim 1 or claim 2,
When the geometric relationship between the two circles is an inclusive relationship in which one contains the other or an isolated relationship, the geometric correction process includes:
a circle whose center is the position of one of the two fixed stations and whose radius is the distance measurement value corresponding to one of the two distance measurement values;
so that a circle centered at the position of the other of the two fixed stations and having a radius corresponding to the other fixed station out of the two distance measurement values is in contact with the circle at one point,
A positioning device, comprising a process of correcting the two distance measurement values.
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