位置情報発信機、通信端末、及び測位システム
【課題】屋外、屋内の双方で現在位置を取得する測位システムにおいて、屋内に設置された位置情報発信機に係るヌル点や信号の干渉の問題を克服して、測位誤差が大きくならないようにするとともに、測位時間の増大を防ぐ。
【解決手段】人工衛星から送信される測位のための無線信号である衛星測位信号と互換性を有し、特定の位置を示す位置データを含んだ無線信号である位置情報信号の、アンテナを介した発信を繰り返す無線発信部を有し、前記位置情報信号を受信した通信端末に前記位置データによって特定される位置を知らせる位置情報発信機２であって、互いに離間した複数の前記アンテナ２８を備え、前記無線発信部は、同じ位置データを含んだ前記位置情報信号を、前記アンテナ２８毎にそれぞれ異なるチャンネルで並列に発信し、又は、任意のチャンネルで前記アンテナ２８単位に時分割して発信する。
【解決手段】人工衛星から送信される測位のための無線信号である衛星測位信号と互換性を有し、特定の位置を示す位置データを含んだ無線信号である位置情報信号の、アンテナを介した発信を繰り返す無線発信部を有し、前記位置情報信号を受信した通信端末に前記位置データによって特定される位置を知らせる位置情報発信機２であって、互いに離間した複数の前記アンテナ２８を備え、前記無線発信部は、同じ位置データを含んだ前記位置情報信号を、前記アンテナ２８毎にそれぞれ異なるチャンネルで並列に発信し、又は、任意のチャンネルで前記アンテナ２８単位に時分割して発信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置情報発信機、通信端末、及び測位システムに関し、特に、人工衛星からの電波がキャッチできない屋内等において通信端末の現在位置を取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の人工衛星から送信されてくる無線信号（以下、「衛星測位信号」と称する。）を利用して測位を行うシステムは、屋内や地下街等の衛星測位信号を受信できないエリアにＧＰＳ受信機等の通信端末が入ると、測位精度が低下し、もしくは測位不能になってしまう。
【０００３】
その解決策として、例えば、特許文献１には、屋内や地下街等の衛星測位信号を受信できないエリア内に、位置を示す情報である位置情報を、ＧＰＳで使用している周波数（例えば、中心周波数１．５７５４２ＧＨｚ）、変調方式（具体的には、ＢＰＳＫ（Binary Phase-Shift Keying））、多元接続方式（具体的には、ダイレクト・スペクトラム拡散方式のＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access））などと互換性のある信号（以下、「位置情報信号」と称する。）で発信する、位置情報発信機（屋内送信機）を設置し、携帯電話などの通信端末が、受信した位置情報信号から自身の現在位置を取得する技術が開示されている。又、特許文献２及び非特許文献１には、位置情報取得までに要する時間を短縮する技術が開示されている。
【０００４】
前記のような位置情報信号を用いた測位では、衛星測位信号に基づく測位と異なり、通信端末は、複雑な測位計算を行わずに、受信した位置情報信号に含まれる位置をそのまま自身の現在位置とする。そのため、位置情報発信機は、必要な測位精度に応じた間隔で設置され、発信された位置情報信号が遠く離れた場所から検出されないように、出力の調整が行われる。例えば、位置情報発信機を１０ｍ間隔で設置する場合には、位置情報信号の検出範囲が半径１０〜１５ｍ以内となるように出力が調整されるが、受信機の感度などによっては、それ以上の距離で信号が検出されることもある。
【０００５】
このように、位置情報信号を用いた測位では、多数の位置情報発信機が近接して設置されるので、位置情報信号間の干渉を回避するために、近接する位置情報発信機の間では、スペクトラム拡散に用いる符号パターンを選択するＰＲＮ（Pseudo Random Noise）番号が重ならないようにすることが望ましいが、屋内で利用可能なＰＲＮ番号の数は１０個程度に制限されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７８７５６号公報
【特許文献２】特開２００９−１３３７３１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】準天頂衛星システムユーザインタフェース仕様書（ＩＳ―ＱＺＳＳ）1.0版付録 地上補完信号（ＩＭＥＳ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、例えば、屋内や地下街の天井に設置された位置情報発信機から発信される位置情報信号を、人間の胸ぐらいの高さで保持されている携帯通信端末で受信する場合には、床面などからの反射波の影響により受信信号が極端に弱くなるヌル点が生じる。
【０００９】
図２は、ＧＰＳの衛星測位信号と互換性がある位置情報信号の電波（１．５７５４２ＧＨｚ帯）が、天井の１地点から発信され床面で全反射されるものと仮定した場合の、発信元からの距離と受信電力との関係を示したグラフの一例であり、横軸は送信元からの距離（ｍ）を、縦軸は受信電力（ｄＢｍ）を表す。なお、図２のグラフは、発信電力が−６５ｄＢｍ、発信元の高さが３ｍ、受信側の高さが１ｍとして算定したものである。
【００１０】
図２のグラフから分かるように、発信元からの距離が大きくなるにしたがって受信電力が小さくなり、１５ｍ付近と、１０ｍ付近と、７ｍ付近とに比較的幅の大きいヌル点が存在し、例えば、通信端末が正しく信号を受信するのに必要な受信電力を−１３０ｄＢｍとすると、ヌル点の幅はそれぞれ１５ｍ付近で１ｍ強、１０ｍ付近で約３０ｃｍ、７ｍ付近で約１０ｃｍとなっている。なお、実際には、ヌル点はさまざまな物体による反射によってその位置や幅が変化し、反射波の影響で信号の強度が増大する場合もある。
【００１１】
このように、従来の技術では、ヌル点の影響によって、より近くの位置情報発信機があるにも関わらず、より遠くの位置情報発信機からの信号が受信されて、測位誤差が大きくなってしまうという問題があった。
【００１２】
又、測位精度を上げるために位置情報発信機を高密度（例えば、５ｍ間隔）で設置した場合、最も近い位置情報発信機と同じＰＲＮ番号を使う他の位置情報発信機との信号の干渉が発生して、最も近い位置情報発信機からの位置情報信号が受信できなくなるという問題があった。ＰＲＮ番号の数が十分に多ければ、位置情報発信機毎に異なるＰＲＮ番号を割り当てることも可能だが、非特許文献１によれば屋内で利用可能なＰＲＮ番号の数は規格上１０個程度に制限されているため、この方法は現実的には実現困難である。
【００１３】
さらに、ヌル点付近や信号の干渉が発生する地点では、位置情報信号を捕捉できなかったり、捕捉できてもビットエラー率が高くて位置情報を取得できずに、測位時間が増大してしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、前記の問題を解決するためになされたものであり、屋外、屋内の双方で現在位置を取得する測位システムにおいて、測位誤差の拡大と測位時間の増大を防ぐことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題を解決する本発明の位置情報発信機は、人工衛星から送信される測位のための無線信号である衛星測位信号と互換性を有し、特定の位置を示す位置データを含んだ無線信号である位置情報信号の、アンテナを介した発信を繰り返す無線発信部を有し、前記位置情報信号を受信した通信端末に前記位置データによって特定される位置を知らせる位置情報発信機であって、互いに離間した複数の前記アンテナを備え、前記無線発信部は、同じ位置データを含んだ前記位置情報信号を、前記アンテナ毎にそれぞれ異なるチャンネルで並列に発信し、又は、任意のチャンネルで前記アンテナ単位に時分割して発信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、屋外、屋内の双方で現在位置を取得する測位システムにおいて、測位誤差の拡大と測位時間の増大を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の位置情報発信機の動作原理を示した説明図である。
【図２】位置情報信号の電波（１．５７５４２ＧＨｚ帯）が、天井の１地点から発信され床面で全反射されるものと仮定した場合の、発信元からの距離と受信電力との関係を示したグラフの一例である。
【図３】本発明の位置情報発信機を含んで構成される測位システムの模式図である。
【図４】第一実施形態に係る位置情報発信機の機能ブロック図である。
【図５】位置情報テーブルのデータ構成例である。
【図６】位置情報発信機から発信される位置情報メッセージのデータ構成例である。
【図７】位置情報発信プログラムの処理フローチャートである。
【図８】第二実施形態に係る無線発信部の構成例を示した機能ブロック図である。
【図９】位置情報信号を受信して測位を行う通信端末の機能ブロック図である。
【図１０】動作モード設定プログラムの処理フローチャートである。
【図１１】各動作モードにおける相関器の設定例である。
【図１２】測位処理プログラムの処理フローチャートである。
【図１３】位置情報信号に基づく測位処理の処理フローチャートである。
【図１４】位置情報信号に基づく位置決定処理の処理フローチャートである。
【図１５】衛星測位信号に基づく測位処理の処理フローチャートである。
【図１６】変形例における各動作モードにおける相関器の設定例である。
【図１７】動作モード設定処理の変形例の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の位置情報発信機の動作原理を示した説明図である。衛星測位信号が受信できない屋内などの天井面には、必要な測位精度に応じた間隔で多数の位置情報発信機２が設置される。それぞれの位置情報発信機２は、少なくとも２以上のアンテナ２８を備えており、各アンテナ２８からは、当該位置情報発信機２の設置位置を示す位置データを含み、衛星測位信号と互換性がある位置情報信号が発信される。
【００１９】
このとき、隣接して設置される位置情報発信機２ａと２ｂとの各アンテナ２８から発信される位置情報信号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４は、それぞれ互いに異なるＰＲＮ番号の符号パターンによってスペクトラム拡散され、所定周波数帯域の搬送波に変調されて発信される。例えば、位置情報発信機２ａの２つのアンテナ２８からは、それぞれＰＲＮ番号１７３と１７４との符号パターンでスペクトラム拡散（符号化）され、経度、緯度、高度を表す同一の位置データ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を含む、２つの位置情報信号ＰＳ１とＰＳ２とが発信される。同様に、位置情報発信機２ｂの２つのアンテナ２８からは、それぞれＰＲＮ番号１７５と１７６とを使って符号化された、同じ位置データ（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を含む２つの位置情報信号ＰＳ３とＰＳ４とが発信される。
【００２０】
発信されたこれらの位置情報信号は、それぞれ異なるＰＲＮ番号を使って、つまり、異なる符号パターンによって符号化されているので、信号間の干渉は発生しない。したがって、通信端末３が、位置情報発信機２ａと２ｂとの双方の電波伝搬範囲内に存在していた場合は、その通信端末３は、前記したヌル点の影響などがなければ、これら４つの位置情報信号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４をすべて受信することになる。
【００２１】
このとき、基本的に、発信元からの距離が近いほど信号の受信強度が大きくなるので、通信端末３は、受信したすべての位置情報信号の中で最大の受信強度をもつものを１つだけ選択して、選択した位置情報信号に含まれる位置データから自位置は（ｘ２，ｙ２，ｚ２）であると測位する。
【００２２】
ここで、仮に、図１の「×」印で示すように、位置情報信号ＰＳ４がヌル点の影響によって受信できなくても、そのヌル点の幅以上に離間したもう一方のアンテナ２８から発信される位置情報信号ＰＳ３は、他の位置情報信号ＰＳ１やＰＳ２よりも大きい受信強度で受信可能である。したがって、通信端末３は、自位置は（ｘ２，ｙ２，ｚ２）であると測位できるのである。
【００２３】
なお、ヌル点の影響を回避するためには、同一の位置情報発信機２が備えるアンテナ２８の数は、２つよりも３つ以上とする方が、より好ましい。又、アンテナ２８の数を３つ以上とする場合には、それらを直線状に配置するだけではなく、例えば、三角形や十字形など、平面的な配置としてもよい。
【００２４】
図３は、本発明の位置情報発信機を含んで構成される測位システムの模式図である。図３に示すように、測位システムＳは、測位のための無線信号（衛星測位信号）を地上に向けて送信する複数の人工衛星１と、地上（屋内や地下街などを含む。）の１地点の位置データを含んだ測位信号である位置情報信号を発信する複数の位置情報発信機２と、人工衛星１及び位置情報発信機２からの測位信号に基づいて自身の現在位置を測位する通信端末３と、衛星測位信号が届きにくい建物や地下街などの構造物４とを含んで構成される。
【００２５】
人工衛星１は、例えばＧＰＳ、ガリレオ測位システム（Galileo Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）、準天頂衛星（Quazi-Zenith Satellites）システム等の測位システムにおける人工衛星である。なお、以下の説明では、人工衛星１はＧＰＳ衛星であるものとし、人工衛星１から送信される衛星測位信号は、例えば、Ｌ１信号（１５７５．４２ＭＨｚ）やＬ２信号（１２２７．６ＭＨｚ）などの、ＧＰＳ信号であるものとする。
【００２６】
人工衛星１から送られてくる衛星測位信号には、いわゆる航法メッセージが含まれている。航法メッセージは、例えば、全体で２５個のフレームを含み、各フレームは５個のサブフレームを含み、各サブフレームは１０ワードで構成され、１ワードは３０ビットで構成される。各サブフレームは、例えば、衛星時計の補正情報、精密軌道情報（エフェメリス）、概略軌道情報（アルマナック）、電離層補正情報、ＵＴＣ（Coordinated Universal Time）補正情報、人工衛星の健康情報等を含む。
【００２７】
これらの航法メッセージは、人工衛星１ごとに割り当てられた固有の符号パターンで疑似ランダムノイズ符号（Pseudo Random Noise Code）にスペクトラム拡散され、所定の周波数帯域の搬送波にＢＰＳＫ変調される。この疑似ランダムノイズ符号を生成するための個々の符号パターンに付された番号をＰＲＮ番号と呼び、それぞれの人工衛星１にはそれぞれ異なるＰＲＮ番号が割り当てられることから、このＰＲＮ番号は、人工衛星を識別したり測位信号の送信チャンネルを識別したりする番号としても利用される。つまり、スペクトラム拡散によって、複数の独立したチャンネルが構成される。
【００２８】
位置情報発信機２から発信される位置情報信号は、人工衛星１から地上に向けて送信される衛星測位信号と互換性を有しており、衛星測位信号と同じ変調方式により同様のフレーム構成を有するデータが無線信号として発信される。ただし、位置情報発信機２が同じエリア内に多数設置されるにも関わらず、位置情報発信機２が使用可能なＰＲＮ番号の数は最大１０個程度しかないので、信号が干渉しない範囲内で同一のＰＲＮ番号を複数の位置情報発信機２で共用して使用することになる。
【００２９】
通信端末３は、例えば、ＧＰＳ携帯電話やＰＮＤ（Personal Navigation Device）など、人工衛星１や位置情報発信機２の測位信号を受信して自身の現在位置を測位する携帯通信端末である。
【００３０】
＜第一実施形態＞
図４は、本発明の第一実施形態に係る位置情報発信機の構成例を示した機能ブロック図である。
図４に示すように、位置情報発信機２は、データ生成部２１、クロック部２２、操作部２３、表示部２４、通信Ｉ／Ｆ（Interface）部２５、電源部２６、無線発信部（１）２７ａ、無線発信部（２）２７ｂ、及び２つのアンテナ２８ａ，２８ｂとを備えて構成されている。
【００３１】
クロック部２２は、データ生成部２１を動作させるためのクロック信号（例えば２０ＭＨｚ）を生成する。操作部２３は、位置情報発信機２に対して操作入力を行うためのユーザインタフェースであり、例えば、操作ボタンやスイッチである。表示部２４は、位置情報発信機２の操作入力や動作状態の確認などに必要な、各種情報を表示するためのユーザインタフェースであり、例えば、液晶モニタやＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。
【００３２】
通信Ｉ／Ｆ部２５は、位置情報発信機２を他のコンピュータ等の外部装置に接続するための通信インタフェースである。通信Ｉ／Ｆ部２５は、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）、オープンコレクタ（Open Collector）、ＴＴＬ（Transistor-Transistor Logic）、パラレルＩ／Ｆ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）である。この通信Ｉ／Ｆ部２５を介して接続される不図示のコンピュータによって、位置情報テーブル２１４へのデータの登録や保守が行われる。電源部２６は、位置情報発信機２の各部に駆動電力を供給する。
【００３３】
データ生成部２１は、ＣＰＵ２１１と記憶部２１２とを備え、記憶部２１２には、ＣＰＵ２１１が不図示のメモリにロードして実行することによって、後記する位置情報発信機能を具現化する位置情報発信プログラム２１３と、位置情報テーブル２１４とが格納されている。
【００３４】
図５は、位置情報テーブル２１４のデータ構成例である。図５に示すように、位置情報テーブル２１４には、境界フラグ５０１、ＰＲＮ番号（１）５０２、ＰＲＮ番号（２）５０３、緯度５０４、経度５０５及び高度５０６が登録されている。
【００３５】
境界フラグ５０１には、「１：オン」又は「０：オフ」が設定される。境界フラグ５０１は、位置情報発信機２が、屋外と屋内との境界付近に設置されていることを示す情報（境界エリア情報）であり、通信端末３が、後記する自身の相関器のそれぞれに衛星測位信号と位置情報信号のいずれを受信させるか（動作モード）を設定するために用いられる。境界フラグ５０１の値は、例えば、図３における構造物４の出入口４１付近に設置された位置情報発信機２については「１：オン」に設定され、構造物４内の他の位置情報発信機２については「０：オフ」に設定される。
【００３６】
ＰＲＮ番号（１）５０２とＰＲＮ番号（２）５０３とには、それぞれ該当する２つの無線発信部（１）２７ａと無線発信部（２）２７ｂとに割り当てられたＰＲＮ番号（送信チャンネル番号にも対応）が設定される。例えば、非特許文献１に記載されているＩＭＥＳ（Indoor MEssaging System）では１７３〜１８２の１０個の番号（チャンネル）が利用可能となっており、近接する他の位置情報発信機２との信号の干渉が発生しないように、その中から２つの番号（例えば、１７３と１７４）が選択され設定される。
【００３７】
又、緯度５０４、経度５０５及び高度５０６には、当該位置情報発信機２が発信する位置データを構成する緯度（例えば、北緯３５．１２３４度）、経度（例えば、東経１３９．３４５６度）及び高度（例えば３０ｍ）が設定される。
【００３８】
データ生成部２１が位置情報発信プログラム２１３を実行することによって具現化される位置情報発信機能は、位置情報テーブル２１４に登録されている境界フラグ５０１と、緯度５０４、経度５０５及び高度５０６とから、当該位置情報発信機２から発信すべき位置情報メッセージを生成し、それを航法メッセージのフレーム構成に変換したものを、それぞれの無線発信部に対応する２つのＰＲＮ番号（１）５０２とＰＲＮ番号（２）５０３とに該当する符号パターンによってスペクトラム拡散することによって２種類の送信ビット列を生成し、生成した２種類の送信ビット列をそれぞれ対応する無線発信部（１）２７ａと無線発信部（２）２７ｂとの送信ビット列記憶部２７１に１種類ずつ格納する。
【００３９】
図６は、位置情報発信機２から発信される位置情報メッセージのデータ構成例である。図６に示すように、位置情報メッセージ２１５は、境界エリア情報としての境界フラグ６０１と、位置データとしての緯度６０２、経度６０３、及び高度６０４とから構成されている。これらは、位置情報テーブル２１４からそれぞれに対応するデータを読み出すことによって生成される。以下、この位置情報メッセージ２１５に含まれるデータ全体を総称して「位置情報」と称する。
【００４０】
無線発信部（１）２７ａと無線発信部（２）２７ｂとは同一の機能と構成を有するので、以下では代表して、無線発信部（１）２７ａについて説明する。無線発信部（１）２７ａは、送信ビット列記憶部２７１、変調用クロック生成部２７２、送信タイミング制御部２７３、搬送波生成部２７４、及びＢＰＳＫ変調部２７５を備えて構成されている。
【００４１】
送信ビット列記憶部２７１は、データ生成部２１によって生成された送信ビット列を記憶する。変調用クロック生成部２７２は、例えばＴＣＸＯ（Temperature Compensated crystal Oscillator：温度保証型水晶発振器）やＯＣＸＯ（Oven Controlled crystal Oscillator：恒温槽型水晶発振器）等の発振器を含み、送信タイミング制御部２７３が送信ビット列記憶部２７１に記憶された送信ビット列を読み出すためのクロック信号（例えば、１．０２３Ｍｈｚ±０．１ｐｐｍ）を生成する。送信タイミング制御部２７３は、このクロック信号に同期して送信ビット列記憶部２７１に記憶された送信ビット列を１ビットずつ読み出すことによって、ＢＰＳＫ変調部２７５に送信ビットストリーム信号を入力する。搬送波生成部２７４は、衛星測位信号に利用される所定周波数帯域（例えば、中心周波数１５７５．４２ＭＨｚ）の搬送波を生成する。ＢＰＳＫ変調部２７５は、送信タイミング制御部２７３から入力される送信ビットストリーム信号にしたがって、この搬送波の位相を切り替えるＢＰＳＫ変調を実行し、変調結果の信号をアンテナ２８ａに出力する。
【００４２】
図７は、データ生成部２１１によって実行される位置情報発信プログラム２１３の処理フローチャートである。なお、以下の説明において、符号の前に付した「Ｓ」の文字はステップを意味する。
【００４３】
図７に示すように、データ生成部２１１は、まず始めに、位置情報テーブル２１４から位置情報信号に含ませる位置情報を取得する（Ｓ７１１）。次に、データ生成部２１１は、取得した位置情報を含んだ位置情報メッセージを生成し（Ｓ７１２）、生成した位置情報メッセージをサブフレームに格納する（Ｓ７１３）。
【００４４】
次に、データ生成部２１１は、位置情報メッセージを格納したサブフレームから成る航法メッセージを、位置情報テーブル２１４に登録されているそれぞれのＰＲＮ番号に該当する符号パターンによってスペクトラム拡散して送信すべきそれぞれの送信ビット列を生成し（Ｓ７１４）、生成した送信ビット列をそれぞれの無線発信部２７の送信ビット列記憶部２７１に格納し（Ｓ７１５）、各無線発信部２７を起動する。
【００４５】
これにより、それぞれの無線発信部２７は、送信ビット列記憶部２７１に格納された送信ビット列から生成された送信ビットストリーム信号によって位相変調された搬送波によって、対応するそれぞれのアンテナ２８から、異なるＰＲＮ番号を使って符号化され同一の位置情報を含む位置情報信号を、所定の周期で繰り返し発信する。通信端末３は、これら複数のアンテナ２８から発信されるいずれかの位置情報信号を受信すればよいので、ヌル点の影響によって位置情報が受信できない問題をほぼ解消することができる。
【００４６】
＜第二実施形態＞
図８は、本発明の第二実施形態に係る位置情報発信機の無線発信部の構成例を示した機能ブロック図である。図８に示した無線発信部２７ａ以外の機能や構成は第一実施形態の位置情報発信機と同様であるので、重複する部分の説明を省略する。
【００４７】
図８に示すように、無線発信部（１）２７ａは、送信ビット列記憶部２７１、変調用クロック生成部２７２ａ、２つの送信タイミング制御部２７３、搬送波生成部２７４ａ、２つのＢＰＳＫ変調部２７５、及び混合器２７６を備えて構成されている。これは、前記した第一実施形態（図４参照）の送信タイミング制御部２７３とＢＰＳＫ変調部２７５とを２系統に増やし、それら２系統の信号を混合器２７６によって混合するようにしたものである。
【００４８】
この第二実施形態における変調用クロック生成部２７２ａは、例えばＴＣＸＯ（温度保証型水晶発振器）やＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）等の発振器を含み、２系統の送信タイミング制御部２７３が送信ビット列記憶部２７１に記憶された送信ビット列を読み出すためのサンプリング周期を規定する同一周波数帯域の２つのクロック信号（例えば、１．０２３Ｍｈｚ＋０．１ｐｐｍと１．０２３Ｍｈｚ−０．１ｐｐｍ）を生成する。２つの送信タイミング制御部２７３は、この２つのクロック信号に同期して、それぞれ送信ビット列記憶部２７１に記憶された送信ビット列を１ビットずつ読み出すことによって、２つのＢＰＳＫ変調部２７５に所定のデータ転送レートの範囲内でデータ転送レートが少しだけ異なる２つの送信ビットストリーム信号を入力する。
【００４９】
搬送波生成部２７４ａは、衛星測位信号に利用される所定周波数帯域の２つの搬送波（例えば、１５７５．４２ＭＨｚ＋０．２ｐｐｍと１５７５．４２ＭＨｚ−０．２ｐｐｍ）を生成する。２つのＢＰＳＫ変調部２７５は、それぞれの送信タイミング制御部２７３から入力される送信ビットストリーム信号にしたがって、この２つの搬送波の位相を切り替えるＢＰＳＫ変調をそれぞれ実行して、混合器２７６に入力する。そして、混合器２７６は、２つのＢＰＳＫ変調部２７５から入力された２系統の変調結果の信号を混合して、アンテナ２８ａに出力する。
【００５０】
この第二実施形態の無線発信部２７では、異なる２つのクロック信号に同期した送信ビットストリーム信号によって搬送波が変調されるので、それら２つの信号が混合された搬送波から２つの信号を分離可能な受信機であれば、受信する送信ビットストリーム信号の周波数サーチ時間を、約２分の１に短縮することができる。又、同じＰＲＮ番号を使って符号化された同じ位置情報を含む位置情報信号を、異なる２つのアンテナ２８から同時に送信することが可能となるので、実質的に位置情報発信機２が利用可能なＰＲＮ番号の総数を従来の２倍の２０程度にまで増やすことができる。
【００５１】
さらに、この第二実施形態の無線発信部２７では、周波数が異なる２つの搬送波によって位置情報信号を発信するので、それら２つの信号が混合された搬送波から２つの信号を分離可能な受信機であれば、搬送波の周波数サーチ時間を、約２分の１に短縮することができる。又、前記２つのクロック信号と組み合わせれば、位置情報発信機２が利用可能なＰＲＮ番号の総数を実質的に従来の４倍の４０程度にまで増やすことができる。そのため、互いに隣接する位置情報発信機２の間では、同一のチャンネルを用いることなく位置情報信号を発信できるので、信号の干渉による測位誤差の増大や測位時間の増加を防ぐことが可能となる。
【００５２】
続いて、本発明の位置情報発信機２から発信される位置情報信号を受信して自身の現在位置を測位する通信端末３の詳細について説明する。
【００５３】
図９は、本発明の位置情報発信機から発信される位置情報信号を受信して測位を行う通信端末の機能ブロック図である。図９に示すように、通信端末３は、ベースバンド処理部３１、無線受信部３２、操作部３３、表示部３４、通信Ｉ／Ｆ部３５、電界強度測定部３６、クロック部３７、及び電源部３８を備えて構成されている。通信端末３は、例えば、ＧＰＳ受信装置やＧＰＳ測位機能が搭載された携帯電話機などの携帯通信端末である。
【００５４】
ベースバンド処理部３１は、ＣＰＵ３１１と記憶部３１２とを備える。ＣＰＵ３１１は、不図示のメモリに、記憶部３１２に格納されている各種プログラムをロードして実行することによって、通信端末３の種々の機能を具現化する。
【００５５】
記憶部３１２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部３１２には、ベースバンド処理部３１に、通信端末３の動作モードを設定する動作モード設定機能を実行させるための動作モード設定プログラム３１３、自機の現在位置を取得する測位処理機能を実行させるための測位処理プログラム３１４、自機の現在位置を補正する補正処理機能を実行させるための位置補正プログラム３１５が格納されている。
【００５６】
無線受信部３２は、相関部３２１、Ａ／Ｄ変換部３２２、復調部３２３、及びアンテナ３９を備える。
【００５７】
このうち復調部３２３は、クロック部３７から入力されるクロック信号によって、アンテナ３９で捕捉した搬送波のアナログ信号を復調（ＢＰＳＫ復調）した信号（以下、「受信信号」と称する。）を生成し、生成した受信信号をＡ／Ｄ変換部３２２に入力する。Ａ／Ｄ変換部３２２は、復調部３２３から入力される受信信号をデジタル信号（受信ビットストリーム信号）に変換する。
【００５８】
相関部３２１は、並列動作可能（異なるＰＲＮ番号に対応する複数のチャンネルを同時にトラッキング可能）な不図示の複数の相関器を備える。各相関器にはそれぞれが復調するチャンネル即ちＰＲＮ番号を個別に設定することができる。各相関器は、Ａ／Ｄ変換部３２２から入力される受信ビットストリーム信号をレプリカパターン（ＰＲＮ番号から生成された復号のための符号パターン）によって復号し、復号結果のデジタルデータをベースバンド処理部３１に入力する。
【００５９】
クロック部３７は、ＣＰＵ３１１を動作させるためのクロック信号、復調部３２３の復調動作に必要なクロック信号（例えば１．０２４ＭＨｚ）を生成する。クロック部３７は、例えばＴＣＸＯ（温度保証型水晶発振器）やＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）等の発振器を含む。
【００６０】
操作部３３は、通信端末３に対して操作入力を行うためのユーザインタフェースであり、操作ボタンや操作ダイヤル等である。表示部３４は、各種の情報を表示するユーザインタフェースであり、液晶モニタや有機ＥＬパネル等である。通信Ｉ／Ｆ部３５は、通信端末３を外部装置に接続するための通信インタフェースであり、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＡＲＴ、オープンコレクタ、ＴＴＬ、パラレルＩ／Ｆ、ＵＳＢ等である。
【００６１】
電界強度測定部３６は、例えば、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）回路によって構成され、受信した無線信号の電界強度を示す信号をベースバンド処理部３１に入力する。又、電源部３８は、通信端末３の各部に駆動電力を供給する。
【００６２】
図１０は、ベースバンド処理部３１によって実行される動作モード設定プログラム３１３の処理フローチャートである。なお、図１０に示した処理は、例えば、通信端末３の電源が投入された際やユーザが所定の設定操作を行った際に、自動的にもしくは手動により開始される。
【００６３】
図１０に示すように、まず始めに、ベースバンド処理部３１は、通信端末３の不図示の不揮発性メモリなどから現在設定されている動作モードを取得し、取得した動作モードを判定する（Ｓ９１１）。次に、ベースバンド処理部３１は、取得した動作モードに応じて相関部３２１の各相関器が捕捉すべき無線信号（衛星測位信号又は位置情報信号）のチャンネル（各相関器のＰＲＮ番号）と中心周波数とを設定する（Ｓ９１２、Ｓ９１３）。中心周波数は、例えばＬ１信号の場合は１５７５．４２ＭＨｚである。なお、中心周波数は、必ずしも完全にこの周波数に一致する必要はなく、故意に少しずれた周波数に設定してもよい。
【００６４】
図１１は、相関器が５個である場合の各動作モードにおける相関器の設定例である。図１１に示すように、動作モードが「屋内・屋外兼用」に設定されていた場合（Ｓ９１１で「屋内・屋外兼用」）、ベースバンド処理部３１は、４個の相関器（１）〜（４）を衛星測位信号のチャンネル（８ｃｈ、１１ｃｈ、１５ｃｈ、２０ｃｈ）に設定し、他の１個の相関器（５）をＩＭＥＳの位置情報信号のチャンネル（１８０ｃｈ）に設定する。
【００６５】
又、動作モードが「屋内」に設定されていた場合（Ｓ９１１で「屋内」）、ベースバンド処理部３１は、１個の相関器（１）のみを衛星測位信号のチャンネル（８ｃｈ）に設定し、他の４個の相関器（２）〜（５）をＩＭＥＳの位置情報信号のチャンネル（１７４ｃｈ、１７５ｃｈ、１７９ｃｈ、１８０ｃｈ）に設定する。
【００６６】
ここで、いずれの動作モードにおいても、少なくとも１個の相関器（図１１では相関器（５））については、特定の位置情報信号のチャンネル（１８０ｃｈ）に設定される。これは後記するように、通信端末３が、境界フラグが「１」に設定されている位置情報を受信した場合に、自動的に動作モードの設定を行わせるためである。
【００６７】
なお、以上では、相関部３２１が５個の相関器を備えている場合を例として説明したが、相関部３２１が備える相関器の数はこれに限られない。例えば、相関部３２１が１６個の相関器を備えている場合には、動作モードが「屋外・屋内兼用」であれば１４個の相関器を衛星測位信号のチャンネルに、他の２個を位置情報信号のチャンネルに設定し、動作モードが「屋内」であれば２個の相関器を衛星測位信号のチャンネルに、他の１４個を位置情報信号のチャンネルに設定する。
【００６８】
図１２は、ベースバンド処理部３１によって実行される測位処理プログラム３１４の処理フローチャートである。
【００６９】
図１２に示すように、ベースバンド処理部３１は、無線受信部３２から入力される信号に基づき、無線信号（衛星測位信号又は位置情報信号）を受信した相関器が存在するか否かをリアルタイムに監視しており（Ｓ１１１１）、無線信号を受信した相関器があると（Ｓ１１１１で「Ｙｅｓ」）、その相関器が受信した無線信号に含まれる航法メッセージを取得する（Ｓ１１１２）。
【００７０】
次に、ベースバンド処理部３１は、無線信号を受信した相関器に設定されているチャンネルが、人工衛星のチャンネルと位置情報発信機のチャンネルとのいずれに含まれるかを調べることによって、受信した無線信号の種類を判定し（Ｓ１１１３）、受信した無線信号が位置情報信号である場合には（Ｓ１１１３で「位置情報信号」）、位置情報信号に基づく測位処理（Ｓ１１１４）を実行する。一方、受信した無線信号が衛星測位信号である場合には（Ｓ１１１３で「衛星測位信号」）、衛星測位信号に基づく測位処理（Ｓ１１１５）を実行する。
【００７１】
図１３は、位置情報信号に基づく測位処理（図１２のＳ１１１４）の処理フローチャートである。図１３に示すように、ベースバンド処理部３１は、まず始めに、航法メッセージに含まれる位置情報メッセージ２１５（図６参照）から位置情報（境界フラグ６０１、緯度６０２、経度６０３、高度６０４）を取得する（Ｓ１２１１）。
次にベースバンド処理部３１は、取得した境界フラグ６０１の内容を調べる（Ｓ１２１２）。境界フラグが「１：オン」であった場合には（Ｓ１２１２で「オン」）、Ｓ１２１３に進む。境界フラグが「０：オフ」であった場合には（Ｓ１２１２で「オフ」）、Ｓ１２１６に進む。
【００７２】
Ｓ１２１３において、ベースバンド処理部３１は、通信端末３に設定されている現在の動作モードを調べ、現在の動作モードが「屋内・屋外兼用モード」に設定されていた場合（Ｓ１２１３で「屋内・屋外兼用」）、通信端末３の動作モードを「屋内モード」に設定する（Ｓ１２１４）。一方、現在の動作モードが「屋内モード」に設定されていた場合（Ｓ１２１３で「屋内」）、通信端末３の動作モードを「屋内・屋外兼用モード」に設定する（Ｓ１２１５）。
【００７３】
最後に、Ｓ１２１６において、ベースバンド処理部３１は、位置情報信号に基づく位置決定処理を実行する（Ｓ１２１６）。
【００７４】
なお、Ｓ１２１３において、現在の動作モードが「屋内・屋外兼用モード」になっている場合とは、例えば、図３において構造物４の外にいた通信端末３のユーザが、構造物４の出入口４１に近づいて、その近傍に設置された位置情報発信機２の位置情報信号を受信した場合である。
【００７５】
又、Ｓ１２１３において、現在の動作モードが「屋内モード」になっている場合とは、例えば、図３において通信端末３のユーザが、構造物４の出入口４１を通過して構造物４の中に入ったことにより、出入口４１を通過した際に境界フラグが「１：オン」に設定されている位置情報信号を受信して動作モードが「屋内モード」に設定され、その後、再び構造物４の外に出るためにユーザが出入口４１に近づいて、その近傍に設置された位置情報発信機２から境界フラグが「１：オン」の位置情報信号を再び受信した場合である。
【００７６】
このように、通信端末３の動作モードは、境界フラグが「１：オン」に設定されている位置情報発信機２からの位置情報信号を通信端末３が受信することにより、自動的に自身の現在位置を取得するのに好適な動作モードに設定される。このため、例えば、通信端末３が屋内にあるときには位置情報信号を受信する相関器の割合を増やし、逆に、屋外にあるときには衛星測位信号を受信する相関器の割合を増やすといった設定を、自動的に行うことが可能となる。そして、このように動作モードの設定が適切に行われることにより、通信端末３が自身の現在位置を特定できない期間が短くなって、通信端末３は、安定して確実に自身の現在位置を取得することができるようになる。
【００７７】
図１４は、位置情報信号に基づく位置決定処理（図１３のＳ１２１６）の処理フローチャートである。この位置決定処理において、まず始めに、ベースバンド処理部３１は、通信端末３が複数の位置情報信号を受信しているか否かを判定する（Ｓ１３１１）。通信端末３が複数の位置情報信号を受信している場合とは、例えば、複数の位置情報発信機２の設置位置の中間付近にいる場合や、通信端末３の近くの位置情報発信機２からの位置情報信号とともに、離れた場所に設置されている位置情報発信機２からの位置情報信号をも受信してしまっている場合である（壁、床、窓等を透過して届く場合もある）。Ｓ１３１１において、通信端末３が複数の位置情報信号を受信していると判定した場合には（Ｓ１３１１で「Ｙｅｓ」）、Ｓ１３１２に進む。一方、複数の位置情報信号を受信していないと判定した場合には（Ｓ１３１１で「Ｎｏ」）、Ｓ１３１３に進む。
【００７８】
Ｓ１３１２において、ベースバンド処理部３１は、受信した複数の位置情報信号の電波の強さから、自身の現在位置を求めるために採用する位置情報信号を決定する。例えば、電界強度測定部３６から取得される各位置情報信号のそれぞれの電界強度を比較して、電界強度の最も強い位置情報信号を採用する。又、例えば、所定値以上の電界強度を有する複数の位置情報信号の中から、同一の位置情報を含むものを選択するようにしてもよい。
【００７９】
Ｓ１３１３において、ベースバンド処理部３１は、受信した位置情報信号（複数の位置情報信号を受信している場合はＳ１３１２で決定した位置情報信号）に含まれている位置情報に基づき自身の現在位置を求める。例えば、図６のような位置情報を含む位置情報信号であれば、自身の現在位置を、北緯３５．１２３４度、東経１３９．３４５６度、高度３０ｍとする。
【００８０】
又、ベースバンド処理部３１は、位置補正プログラム３１５を実行することによって、位置情報信号に含まれる基準センサ情報と、不図示のセンサ部から取得されるセンサ情報とに基づいて、現在位置を補正するようにしてもよい。例えば、位置情報発信機２と通信端末３との気圧差を検出して、気圧と高度の関係式（又は気圧と高度の関係を示すテーブル）に基づいて取得した高度を補正するなどである。
【００８１】
このように、通信端末３は、受信した位置情報信号から取得した基準センサ情報と、自身のセンサ部から取得した値とを比較することにより、位置情報信号から取得した位置データを自動的に補正し、補正後の値を自身の現在位置とする。これにより、通信端末３は、自身の現在位置をより正確に測位することができる。
【００８２】
なお、通信端末３が携帯電話機である場合等、位置情報発信機２の設置高さと通信端末３の高さ（ユーザが通信端末３を携帯している高さ）があらかじめ分かっている場合には、その高さの差分を位置情報信号から取得される高度から減算して、現在位置の高度を補正するようにしてもよい。
【００８３】
図１５は、衛星測位信号に基づく測位処理（図１２のＳ１１１５）の処理フローチャートである。図１５に示すように、ベースバンド処理部３１は、まず始めに、受信した衛星測位信号から航法メッセージを取得し（Ｓ１５１１）、続いて、取得した航法メッセージに基づいて、その衛星測位信号を送信した人工衛星の位置を算出する（Ｓ１５１２）。即ち、ベースバンド処理部３１は、人工衛星１からの電波の伝搬時間に基づいて通信端末３からその人工衛星１までの距離（疑似距離）を求め、航法メッセージに含まれている精密軌道情報（エフェメリス）からその人工衛星１の座標を算出する。
【００８４】
次に、ベースバンド処理部３１は、位置を算出した人工衛星１の数が４以上か否かを判定し（Ｓ１５１３）、位置を算出した人工衛星１の数が４以上であれば（Ｓ１５１３で「４以上」）Ｓ１５１４に進み、位置を算出した人工衛星１の数が４未満であれば（Ｓ１５１３で「４未満」）処理を終了する。
【００８５】
Ｓ１５１４において、ベースバンド処理部３１は、位置が算出されている人工衛星１の中から最新の４つの衛星を選択し、それら４つの衛星の位置から自身の現在位置（緯度、経度、高度）を計算する（Ｓ１５１４）。
【００８６】
ところで、前記の説明では、動作モードが２つ（「屋内・屋外兼用」と「屋内」）の場合について述べた（図１０、図１１参照）が、動作モードの数は必ずしも２つに限られない。例えば、図１６に示すように、動作モードを３つ（「屋外」、「屋内・屋外兼用」、「屋内」）とすることもできる。
【００８７】
図１７は、図１０に示した動作モード設定処理の変形例であり、動作モードが３つである場合における動作モード設定処理の処理フローチャートである。図１７に示すように、ベースバンド処理部３１は、まず始めに、通信端末３に現在設定されている動作モードを取得し、取得した動作モードを判定する（Ｓ１７１１)。次に、ベースバンド処理部３１は、取得した動作モードに応じて、相関部３２１の各相関器が捕捉すべき無線信号（衛星測位信号又は位置情報信号）のチャンネル及び中心周波数を設定する（Ｓ１７１２、Ｓ１７１３、Ｓ１７１４）。
【００８８】
ここで図１６に示すように、動作モードが「屋外」に設定されていた場合には（Ｓ１７１１で「屋外」）、４個の相関器（１）〜（４）を衛星測位信号のチャンネル（８ｃｈ、１１ｃｈ、１５ｃｈ、２０ｃｈ）に設定し、他の１個の相関器（５）を位置情報信号のチャンネル（１８０ｃｈ）に設定する。
【００８９】
又、動作モードが「屋内・屋外兼用」に設定されていた場合には（Ｓ１７１１で「屋内・屋外兼用」）、２個の相関器（１）、（２）を衛星測位信号のチャンネル（８ｃｈ、１１ｃｈ）に設定し、他の３個の相関器（３）〜（５）をＩＭＥＳの位置情報信号のチャンネル（１７５ｃｈ、１７９ｃｈ、１８０ｃｈ）に設定する。
【００９０】
又、動作モードが「屋内」に設定されていた場合には（Ｓ１７１１で「屋内」）、１個の相関器（１）のみを衛星測位信号のチャンネル（８ｃｈ）に設定し、他の４個の相関器（２）〜（５）をＩＭＥＳの位置情報信号のチャンネル（１７４ｃｈ、１７５ｃｈ、１７９ｃｈ、１８０ｃｈ）に設定する。
【００９１】
ここで図１１に示した例と同様に、いずれの動作モードにおいても、少なくとも一つの相関器（同図では相関器（５））は、特定の位置情報信号のチャンネル（１８０ｃｈ）に設定される。
【００９２】
なお、動作モードが３つである場合においても、図１１の場合と同様に、相関器の数は５つに限定されない。例えば、相関部３２１が１６個の相関器を備えている場合には、動作モードが「屋外」であれば１４個の相関器を衛星測位信号のチャンネルに設定し、他の２個を位置情報信号のチャンネルに設定する。又、動作モードが「屋外・屋内兼用」であれば７個の相関器を衛星測位信号のチャンネルに設定し、他の９個を位置情報信号のチャンネルに設定する。又、動作モードが「屋内」であれば２個の相関器を衛星測位信号のチャンネルに設定し、他の１４個を位置情報信号のチャンネルに設定する。
【００９３】
以上にて、本発明を実施するための形態の説明を終えるが、前記の説明は本発明の理解を容易にするためのものであって、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、適宜変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００９４】
例えば、以上の説明では、通信端末３が、自身の各相関器に異なるチャンネルを割り当てるようにしたが、自身の複数の相関器の一部がそれぞれ同じチャンネルの位置情報信号を受信するように設定し、同じチャンネルの位置情報信号を受信するように設定された各相関器が、設定されているチャンネルに対応するサーチすべき周波数範囲において、それぞれ異なる周波数範囲をサーチするようにしてもよい。
【００９５】
具体的には、例えば、設定されているチャンネルに対応するサーチすべき周波数範囲が周波数ｆ１〜ｆ３である場合には、第１の相関器が周波数ｆ１〜ｆ２（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）をサーチするように設定し、第２の相関器が周波数ｆ２〜ｆ３をサーチするように設定する。これにより、当該チャンネルのサーチが、複数の相関器により分担して同時並行的に行われ、個々の相関器がサーチすべき周波数範囲が狭くなるので、サーチ時間の短縮を図ることができる。その結果、通信端末３が自身の現在位置を取得するのに要する時間が短縮されることとなる。なお、第１の相関器がサーチする周波数範囲と第２の相関器がサーチする周波数範囲とは、互いに重複する範囲がなるべく少なくなるように設定することが好ましい。
【００９６】
又、例えば、ある位置情報発信機２から発信する位置情報信号の中に、その位置情報発信機２に隣接する他の位置情報発信機２のチャンネル番号を含めるようにし、これを受信した通信端末３が、そのチャンネル番号のチャンネルを受信するように、自身の相関器を自動的に設定するようにしてもよい。それにより、例えば、通信端末３が移動した際の、移動先に存在する位置情報発信機２から発信される位置情報信号のチャンネルサーチに要する時間が短縮され、その結果、通信端末３が自身の現在位置を取得するのに要する時間の短縮を図ることができる。
【００９７】
又、前記第二実施形態では、混合器２７６は同一のＰＲＮ番号から生成された位置情報信号を混合する例を説明したが、各無線発信部に２つの送信ビット列記憶部２７１を備えることによって、複数のチャンネルの異なるＰＲＮ番号から生成されたすべての位置情報信号のうちの任意の２つを混合するようにしてもよい。
【００９８】
又、前記第一実施形態、第二実施形態ともに、複数のアンテナ２８から並列に位置情報信号を発信するものとしたが、各アンテナ２８の単位で時分割で位置情報信号を発信するようにしてもよい。その場合は、各アンテナ２８から発信される位置情報信号間の干渉は発生しないので、すべてのアンテナ２８から任意のチャンネルで位置情報信号を発信することができる。
又、人工衛星１や位置情報発信機２から送信される無線信号の種類は電波に限られない。例えば、無線信号は光や赤外線等を利用するものであってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
Ｓ 測位システム
１ 人工衛星
２ 位置情報発信機
２１ データ生成部
２１１ ＣＰＵ
２１２ 記憶部
２１３ 位置情報発信プログラム
２１４ 位置情報テーブル
２１５ 位置情報メッセージ
２２ クロック部
２３ 操作部
２４ 表示部
２５ 通信Ｉ／Ｆ部
２６ 電源部
２７ 無線発信部
２７１ 送信ビット列記憶部
２７２ 変調用クロック生成部
２７３ 送信タイミング制御部
２７４ 搬送波生成部
２７５ ＢＰＳＫ変調部
２７６ 混合器
２８ アンテナ
３ 通信端末（携帯通信端末）
３１ ベースバンド処理部
３１１ ＣＰＵ
３１２ 記憶部
３１３ 動作モード設定プログラム
３１４ 測位処理プログラム
３１５ 位置補正プログラム
３２ 無線受信部
３２１ 相関部
３２２ Ａ／Ｄ変換部
３２３ 復調部
３３ 操作部
３４ 表示部
３５ 通信Ｉ／Ｆ部
３６ 電界強度測定部
３７ クロック部
３８ 電源部
３９ アンテナ
４ 構造物
４１ 出入口
６０１ 境界フラグ（境界エリア情報）
６０２ 緯度（位置データ）
６０３ 経度（位置データ）
６０４ 高度（位置データ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置情報発信機、通信端末、及び測位システムに関し、特に、人工衛星からの電波がキャッチできない屋内等において通信端末の現在位置を取得する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星等の人工衛星から送信されてくる無線信号（以下、「衛星測位信号」と称する。）を利用して測位を行うシステムは、屋内や地下街等の衛星測位信号を受信できないエリアにＧＰＳ受信機等の通信端末が入ると、測位精度が低下し、もしくは測位不能になってしまう。
【０００３】
その解決策として、例えば、特許文献１には、屋内や地下街等の衛星測位信号を受信できないエリア内に、位置を示す情報である位置情報を、ＧＰＳで使用している周波数（例えば、中心周波数１．５７５４２ＧＨｚ）、変調方式（具体的には、ＢＰＳＫ（Binary Phase-Shift Keying））、多元接続方式（具体的には、ダイレクト・スペクトラム拡散方式のＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access））などと互換性のある信号（以下、「位置情報信号」と称する。）で発信する、位置情報発信機（屋内送信機）を設置し、携帯電話などの通信端末が、受信した位置情報信号から自身の現在位置を取得する技術が開示されている。又、特許文献２及び非特許文献１には、位置情報取得までに要する時間を短縮する技術が開示されている。
【０００４】
前記のような位置情報信号を用いた測位では、衛星測位信号に基づく測位と異なり、通信端末は、複雑な測位計算を行わずに、受信した位置情報信号に含まれる位置をそのまま自身の現在位置とする。そのため、位置情報発信機は、必要な測位精度に応じた間隔で設置され、発信された位置情報信号が遠く離れた場所から検出されないように、出力の調整が行われる。例えば、位置情報発信機を１０ｍ間隔で設置する場合には、位置情報信号の検出範囲が半径１０〜１５ｍ以内となるように出力が調整されるが、受信機の感度などによっては、それ以上の距離で信号が検出されることもある。
【０００５】
このように、位置情報信号を用いた測位では、多数の位置情報発信機が近接して設置されるので、位置情報信号間の干渉を回避するために、近接する位置情報発信機の間では、スペクトラム拡散に用いる符号パターンを選択するＰＲＮ（Pseudo Random Noise）番号が重ならないようにすることが望ましいが、屋内で利用可能なＰＲＮ番号の数は１０個程度に制限されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７８７５６号公報
【特許文献２】特開２００９−１３３７３１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】準天頂衛星システムユーザインタフェース仕様書（ＩＳ―ＱＺＳＳ）1.0版付録 地上補完信号（ＩＭＥＳ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、例えば、屋内や地下街の天井に設置された位置情報発信機から発信される位置情報信号を、人間の胸ぐらいの高さで保持されている携帯通信端末で受信する場合には、床面などからの反射波の影響により受信信号が極端に弱くなるヌル点が生じる。
【０００９】
図２は、ＧＰＳの衛星測位信号と互換性がある位置情報信号の電波（１．５７５４２ＧＨｚ帯）が、天井の１地点から発信され床面で全反射されるものと仮定した場合の、発信元からの距離と受信電力との関係を示したグラフの一例であり、横軸は送信元からの距離（ｍ）を、縦軸は受信電力（ｄＢｍ）を表す。なお、図２のグラフは、発信電力が−６５ｄＢｍ、発信元の高さが３ｍ、受信側の高さが１ｍとして算定したものである。
【００１０】
図２のグラフから分かるように、発信元からの距離が大きくなるにしたがって受信電力が小さくなり、１５ｍ付近と、１０ｍ付近と、７ｍ付近とに比較的幅の大きいヌル点が存在し、例えば、通信端末が正しく信号を受信するのに必要な受信電力を−１３０ｄＢｍとすると、ヌル点の幅はそれぞれ１５ｍ付近で１ｍ強、１０ｍ付近で約３０ｃｍ、７ｍ付近で約１０ｃｍとなっている。なお、実際には、ヌル点はさまざまな物体による反射によってその位置や幅が変化し、反射波の影響で信号の強度が増大する場合もある。
【００１１】
このように、従来の技術では、ヌル点の影響によって、より近くの位置情報発信機があるにも関わらず、より遠くの位置情報発信機からの信号が受信されて、測位誤差が大きくなってしまうという問題があった。
【００１２】
又、測位精度を上げるために位置情報発信機を高密度（例えば、５ｍ間隔）で設置した場合、最も近い位置情報発信機と同じＰＲＮ番号を使う他の位置情報発信機との信号の干渉が発生して、最も近い位置情報発信機からの位置情報信号が受信できなくなるという問題があった。ＰＲＮ番号の数が十分に多ければ、位置情報発信機毎に異なるＰＲＮ番号を割り当てることも可能だが、非特許文献１によれば屋内で利用可能なＰＲＮ番号の数は規格上１０個程度に制限されているため、この方法は現実的には実現困難である。
【００１３】
さらに、ヌル点付近や信号の干渉が発生する地点では、位置情報信号を捕捉できなかったり、捕捉できてもビットエラー率が高くて位置情報を取得できずに、測位時間が増大してしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、前記の問題を解決するためになされたものであり、屋外、屋内の双方で現在位置を取得する測位システムにおいて、測位誤差の拡大と測位時間の増大を防ぐことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題を解決する本発明の位置情報発信機は、人工衛星から送信される測位のための無線信号である衛星測位信号と互換性を有し、特定の位置を示す位置データを含んだ無線信号である位置情報信号の、アンテナを介した発信を繰り返す無線発信部を有し、前記位置情報信号を受信した通信端末に前記位置データによって特定される位置を知らせる位置情報発信機であって、互いに離間した複数の前記アンテナを備え、前記無線発信部は、同じ位置データを含んだ前記位置情報信号を、前記アンテナ毎にそれぞれ異なるチャンネルで並列に発信し、又は、任意のチャンネルで前記アンテナ単位に時分割して発信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、屋外、屋内の双方で現在位置を取得する測位システムにおいて、測位誤差の拡大と測位時間の増大を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の位置情報発信機の動作原理を示した説明図である。
【図２】位置情報信号の電波（１．５７５４２ＧＨｚ帯）が、天井の１地点から発信され床面で全反射されるものと仮定した場合の、発信元からの距離と受信電力との関係を示したグラフの一例である。
【図３】本発明の位置情報発信機を含んで構成される測位システムの模式図である。
【図４】第一実施形態に係る位置情報発信機の機能ブロック図である。
【図５】位置情報テーブルのデータ構成例である。
【図６】位置情報発信機から発信される位置情報メッセージのデータ構成例である。
【図７】位置情報発信プログラムの処理フローチャートである。
【図８】第二実施形態に係る無線発信部の構成例を示した機能ブロック図である。
【図９】位置情報信号を受信して測位を行う通信端末の機能ブロック図である。
【図１０】動作モード設定プログラムの処理フローチャートである。
【図１１】各動作モードにおける相関器の設定例である。
【図１２】測位処理プログラムの処理フローチャートである。
【図１３】位置情報信号に基づく測位処理の処理フローチャートである。
【図１４】位置情報信号に基づく位置決定処理の処理フローチャートである。
【図１５】衛星測位信号に基づく測位処理の処理フローチャートである。
【図１６】変形例における各動作モードにおける相関器の設定例である。
【図１７】動作モード設定処理の変形例の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態につき図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の位置情報発信機の動作原理を示した説明図である。衛星測位信号が受信できない屋内などの天井面には、必要な測位精度に応じた間隔で多数の位置情報発信機２が設置される。それぞれの位置情報発信機２は、少なくとも２以上のアンテナ２８を備えており、各アンテナ２８からは、当該位置情報発信機２の設置位置を示す位置データを含み、衛星測位信号と互換性がある位置情報信号が発信される。
【００１９】
このとき、隣接して設置される位置情報発信機２ａと２ｂとの各アンテナ２８から発信される位置情報信号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４は、それぞれ互いに異なるＰＲＮ番号の符号パターンによってスペクトラム拡散され、所定周波数帯域の搬送波に変調されて発信される。例えば、位置情報発信機２ａの２つのアンテナ２８からは、それぞれＰＲＮ番号１７３と１７４との符号パターンでスペクトラム拡散（符号化）され、経度、緯度、高度を表す同一の位置データ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を含む、２つの位置情報信号ＰＳ１とＰＳ２とが発信される。同様に、位置情報発信機２ｂの２つのアンテナ２８からは、それぞれＰＲＮ番号１７５と１７６とを使って符号化された、同じ位置データ（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を含む２つの位置情報信号ＰＳ３とＰＳ４とが発信される。
【００２０】
発信されたこれらの位置情報信号は、それぞれ異なるＰＲＮ番号を使って、つまり、異なる符号パターンによって符号化されているので、信号間の干渉は発生しない。したがって、通信端末３が、位置情報発信機２ａと２ｂとの双方の電波伝搬範囲内に存在していた場合は、その通信端末３は、前記したヌル点の影響などがなければ、これら４つの位置情報信号ＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、ＰＳ４をすべて受信することになる。
【００２１】
このとき、基本的に、発信元からの距離が近いほど信号の受信強度が大きくなるので、通信端末３は、受信したすべての位置情報信号の中で最大の受信強度をもつものを１つだけ選択して、選択した位置情報信号に含まれる位置データから自位置は（ｘ２，ｙ２，ｚ２）であると測位する。
【００２２】
ここで、仮に、図１の「×」印で示すように、位置情報信号ＰＳ４がヌル点の影響によって受信できなくても、そのヌル点の幅以上に離間したもう一方のアンテナ２８から発信される位置情報信号ＰＳ３は、他の位置情報信号ＰＳ１やＰＳ２よりも大きい受信強度で受信可能である。したがって、通信端末３は、自位置は（ｘ２，ｙ２，ｚ２）であると測位できるのである。
【００２３】
なお、ヌル点の影響を回避するためには、同一の位置情報発信機２が備えるアンテナ２８の数は、２つよりも３つ以上とする方が、より好ましい。又、アンテナ２８の数を３つ以上とする場合には、それらを直線状に配置するだけではなく、例えば、三角形や十字形など、平面的な配置としてもよい。
【００２４】
図３は、本発明の位置情報発信機を含んで構成される測位システムの模式図である。図３に示すように、測位システムＳは、測位のための無線信号（衛星測位信号）を地上に向けて送信する複数の人工衛星１と、地上（屋内や地下街などを含む。）の１地点の位置データを含んだ測位信号である位置情報信号を発信する複数の位置情報発信機２と、人工衛星１及び位置情報発信機２からの測位信号に基づいて自身の現在位置を測位する通信端末３と、衛星測位信号が届きにくい建物や地下街などの構造物４とを含んで構成される。
【００２５】
人工衛星１は、例えばＧＰＳ、ガリレオ測位システム（Galileo Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）、準天頂衛星（Quazi-Zenith Satellites）システム等の測位システムにおける人工衛星である。なお、以下の説明では、人工衛星１はＧＰＳ衛星であるものとし、人工衛星１から送信される衛星測位信号は、例えば、Ｌ１信号（１５７５．４２ＭＨｚ）やＬ２信号（１２２７．６ＭＨｚ）などの、ＧＰＳ信号であるものとする。
【００２６】
人工衛星１から送られてくる衛星測位信号には、いわゆる航法メッセージが含まれている。航法メッセージは、例えば、全体で２５個のフレームを含み、各フレームは５個のサブフレームを含み、各サブフレームは１０ワードで構成され、１ワードは３０ビットで構成される。各サブフレームは、例えば、衛星時計の補正情報、精密軌道情報（エフェメリス）、概略軌道情報（アルマナック）、電離層補正情報、ＵＴＣ（Coordinated Universal Time）補正情報、人工衛星の健康情報等を含む。
【００２７】
これらの航法メッセージは、人工衛星１ごとに割り当てられた固有の符号パターンで疑似ランダムノイズ符号（Pseudo Random Noise Code）にスペクトラム拡散され、所定の周波数帯域の搬送波にＢＰＳＫ変調される。この疑似ランダムノイズ符号を生成するための個々の符号パターンに付された番号をＰＲＮ番号と呼び、それぞれの人工衛星１にはそれぞれ異なるＰＲＮ番号が割り当てられることから、このＰＲＮ番号は、人工衛星を識別したり測位信号の送信チャンネルを識別したりする番号としても利用される。つまり、スペクトラム拡散によって、複数の独立したチャンネルが構成される。
【００２８】
位置情報発信機２から発信される位置情報信号は、人工衛星１から地上に向けて送信される衛星測位信号と互換性を有しており、衛星測位信号と同じ変調方式により同様のフレーム構成を有するデータが無線信号として発信される。ただし、位置情報発信機２が同じエリア内に多数設置されるにも関わらず、位置情報発信機２が使用可能なＰＲＮ番号の数は最大１０個程度しかないので、信号が干渉しない範囲内で同一のＰＲＮ番号を複数の位置情報発信機２で共用して使用することになる。
【００２９】
通信端末３は、例えば、ＧＰＳ携帯電話やＰＮＤ（Personal Navigation Device）など、人工衛星１や位置情報発信機２の測位信号を受信して自身の現在位置を測位する携帯通信端末である。
【００３０】
＜第一実施形態＞
図４は、本発明の第一実施形態に係る位置情報発信機の構成例を示した機能ブロック図である。
図４に示すように、位置情報発信機２は、データ生成部２１、クロック部２２、操作部２３、表示部２４、通信Ｉ／Ｆ（Interface）部２５、電源部２６、無線発信部（１）２７ａ、無線発信部（２）２７ｂ、及び２つのアンテナ２８ａ，２８ｂとを備えて構成されている。
【００３１】
クロック部２２は、データ生成部２１を動作させるためのクロック信号（例えば２０ＭＨｚ）を生成する。操作部２３は、位置情報発信機２に対して操作入力を行うためのユーザインタフェースであり、例えば、操作ボタンやスイッチである。表示部２４は、位置情報発信機２の操作入力や動作状態の確認などに必要な、各種情報を表示するためのユーザインタフェースであり、例えば、液晶モニタやＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。
【００３２】
通信Ｉ／Ｆ部２５は、位置情報発信機２を他のコンピュータ等の外部装置に接続するための通信インタフェースである。通信Ｉ／Ｆ部２５は、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）、オープンコレクタ（Open Collector）、ＴＴＬ（Transistor-Transistor Logic）、パラレルＩ／Ｆ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）である。この通信Ｉ／Ｆ部２５を介して接続される不図示のコンピュータによって、位置情報テーブル２１４へのデータの登録や保守が行われる。電源部２６は、位置情報発信機２の各部に駆動電力を供給する。
【００３３】
データ生成部２１は、ＣＰＵ２１１と記憶部２１２とを備え、記憶部２１２には、ＣＰＵ２１１が不図示のメモリにロードして実行することによって、後記する位置情報発信機能を具現化する位置情報発信プログラム２１３と、位置情報テーブル２１４とが格納されている。
【００３４】
図５は、位置情報テーブル２１４のデータ構成例である。図５に示すように、位置情報テーブル２１４には、境界フラグ５０１、ＰＲＮ番号（１）５０２、ＰＲＮ番号（２）５０３、緯度５０４、経度５０５及び高度５０６が登録されている。
【００３５】
境界フラグ５０１には、「１：オン」又は「０：オフ」が設定される。境界フラグ５０１は、位置情報発信機２が、屋外と屋内との境界付近に設置されていることを示す情報（境界エリア情報）であり、通信端末３が、後記する自身の相関器のそれぞれに衛星測位信号と位置情報信号のいずれを受信させるか（動作モード）を設定するために用いられる。境界フラグ５０１の値は、例えば、図３における構造物４の出入口４１付近に設置された位置情報発信機２については「１：オン」に設定され、構造物４内の他の位置情報発信機２については「０：オフ」に設定される。
【００３６】
ＰＲＮ番号（１）５０２とＰＲＮ番号（２）５０３とには、それぞれ該当する２つの無線発信部（１）２７ａと無線発信部（２）２７ｂとに割り当てられたＰＲＮ番号（送信チャンネル番号にも対応）が設定される。例えば、非特許文献１に記載されているＩＭＥＳ（Indoor MEssaging System）では１７３〜１８２の１０個の番号（チャンネル）が利用可能となっており、近接する他の位置情報発信機２との信号の干渉が発生しないように、その中から２つの番号（例えば、１７３と１７４）が選択され設定される。
【００３７】
又、緯度５０４、経度５０５及び高度５０６には、当該位置情報発信機２が発信する位置データを構成する緯度（例えば、北緯３５．１２３４度）、経度（例えば、東経１３９．３４５６度）及び高度（例えば３０ｍ）が設定される。
【００３８】
データ生成部２１が位置情報発信プログラム２１３を実行することによって具現化される位置情報発信機能は、位置情報テーブル２１４に登録されている境界フラグ５０１と、緯度５０４、経度５０５及び高度５０６とから、当該位置情報発信機２から発信すべき位置情報メッセージを生成し、それを航法メッセージのフレーム構成に変換したものを、それぞれの無線発信部に対応する２つのＰＲＮ番号（１）５０２とＰＲＮ番号（２）５０３とに該当する符号パターンによってスペクトラム拡散することによって２種類の送信ビット列を生成し、生成した２種類の送信ビット列をそれぞれ対応する無線発信部（１）２７ａと無線発信部（２）２７ｂとの送信ビット列記憶部２７１に１種類ずつ格納する。
【００３９】
図６は、位置情報発信機２から発信される位置情報メッセージのデータ構成例である。図６に示すように、位置情報メッセージ２１５は、境界エリア情報としての境界フラグ６０１と、位置データとしての緯度６０２、経度６０３、及び高度６０４とから構成されている。これらは、位置情報テーブル２１４からそれぞれに対応するデータを読み出すことによって生成される。以下、この位置情報メッセージ２１５に含まれるデータ全体を総称して「位置情報」と称する。
【００４０】
無線発信部（１）２７ａと無線発信部（２）２７ｂとは同一の機能と構成を有するので、以下では代表して、無線発信部（１）２７ａについて説明する。無線発信部（１）２７ａは、送信ビット列記憶部２７１、変調用クロック生成部２７２、送信タイミング制御部２７３、搬送波生成部２７４、及びＢＰＳＫ変調部２７５を備えて構成されている。
【００４１】
送信ビット列記憶部２７１は、データ生成部２１によって生成された送信ビット列を記憶する。変調用クロック生成部２７２は、例えばＴＣＸＯ（Temperature Compensated crystal Oscillator：温度保証型水晶発振器）やＯＣＸＯ（Oven Controlled crystal Oscillator：恒温槽型水晶発振器）等の発振器を含み、送信タイミング制御部２７３が送信ビット列記憶部２７１に記憶された送信ビット列を読み出すためのクロック信号（例えば、１．０２３Ｍｈｚ±０．１ｐｐｍ）を生成する。送信タイミング制御部２７３は、このクロック信号に同期して送信ビット列記憶部２７１に記憶された送信ビット列を１ビットずつ読み出すことによって、ＢＰＳＫ変調部２７５に送信ビットストリーム信号を入力する。搬送波生成部２７４は、衛星測位信号に利用される所定周波数帯域（例えば、中心周波数１５７５．４２ＭＨｚ）の搬送波を生成する。ＢＰＳＫ変調部２７５は、送信タイミング制御部２７３から入力される送信ビットストリーム信号にしたがって、この搬送波の位相を切り替えるＢＰＳＫ変調を実行し、変調結果の信号をアンテナ２８ａに出力する。
【００４２】
図７は、データ生成部２１１によって実行される位置情報発信プログラム２１３の処理フローチャートである。なお、以下の説明において、符号の前に付した「Ｓ」の文字はステップを意味する。
【００４３】
図７に示すように、データ生成部２１１は、まず始めに、位置情報テーブル２１４から位置情報信号に含ませる位置情報を取得する（Ｓ７１１）。次に、データ生成部２１１は、取得した位置情報を含んだ位置情報メッセージを生成し（Ｓ７１２）、生成した位置情報メッセージをサブフレームに格納する（Ｓ７１３）。
【００４４】
次に、データ生成部２１１は、位置情報メッセージを格納したサブフレームから成る航法メッセージを、位置情報テーブル２１４に登録されているそれぞれのＰＲＮ番号に該当する符号パターンによってスペクトラム拡散して送信すべきそれぞれの送信ビット列を生成し（Ｓ７１４）、生成した送信ビット列をそれぞれの無線発信部２７の送信ビット列記憶部２７１に格納し（Ｓ７１５）、各無線発信部２７を起動する。
【００４５】
これにより、それぞれの無線発信部２７は、送信ビット列記憶部２７１に格納された送信ビット列から生成された送信ビットストリーム信号によって位相変調された搬送波によって、対応するそれぞれのアンテナ２８から、異なるＰＲＮ番号を使って符号化され同一の位置情報を含む位置情報信号を、所定の周期で繰り返し発信する。通信端末３は、これら複数のアンテナ２８から発信されるいずれかの位置情報信号を受信すればよいので、ヌル点の影響によって位置情報が受信できない問題をほぼ解消することができる。
【００４６】
＜第二実施形態＞
図８は、本発明の第二実施形態に係る位置情報発信機の無線発信部の構成例を示した機能ブロック図である。図８に示した無線発信部２７ａ以外の機能や構成は第一実施形態の位置情報発信機と同様であるので、重複する部分の説明を省略する。
【００４７】
図８に示すように、無線発信部（１）２７ａは、送信ビット列記憶部２７１、変調用クロック生成部２７２ａ、２つの送信タイミング制御部２７３、搬送波生成部２７４ａ、２つのＢＰＳＫ変調部２７５、及び混合器２７６を備えて構成されている。これは、前記した第一実施形態（図４参照）の送信タイミング制御部２７３とＢＰＳＫ変調部２７５とを２系統に増やし、それら２系統の信号を混合器２７６によって混合するようにしたものである。
【００４８】
この第二実施形態における変調用クロック生成部２７２ａは、例えばＴＣＸＯ（温度保証型水晶発振器）やＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）等の発振器を含み、２系統の送信タイミング制御部２７３が送信ビット列記憶部２７１に記憶された送信ビット列を読み出すためのサンプリング周期を規定する同一周波数帯域の２つのクロック信号（例えば、１．０２３Ｍｈｚ＋０．１ｐｐｍと１．０２３Ｍｈｚ−０．１ｐｐｍ）を生成する。２つの送信タイミング制御部２７３は、この２つのクロック信号に同期して、それぞれ送信ビット列記憶部２７１に記憶された送信ビット列を１ビットずつ読み出すことによって、２つのＢＰＳＫ変調部２７５に所定のデータ転送レートの範囲内でデータ転送レートが少しだけ異なる２つの送信ビットストリーム信号を入力する。
【００４９】
搬送波生成部２７４ａは、衛星測位信号に利用される所定周波数帯域の２つの搬送波（例えば、１５７５．４２ＭＨｚ＋０．２ｐｐｍと１５７５．４２ＭＨｚ−０．２ｐｐｍ）を生成する。２つのＢＰＳＫ変調部２７５は、それぞれの送信タイミング制御部２７３から入力される送信ビットストリーム信号にしたがって、この２つの搬送波の位相を切り替えるＢＰＳＫ変調をそれぞれ実行して、混合器２７６に入力する。そして、混合器２７６は、２つのＢＰＳＫ変調部２７５から入力された２系統の変調結果の信号を混合して、アンテナ２８ａに出力する。
【００５０】
この第二実施形態の無線発信部２７では、異なる２つのクロック信号に同期した送信ビットストリーム信号によって搬送波が変調されるので、それら２つの信号が混合された搬送波から２つの信号を分離可能な受信機であれば、受信する送信ビットストリーム信号の周波数サーチ時間を、約２分の１に短縮することができる。又、同じＰＲＮ番号を使って符号化された同じ位置情報を含む位置情報信号を、異なる２つのアンテナ２８から同時に送信することが可能となるので、実質的に位置情報発信機２が利用可能なＰＲＮ番号の総数を従来の２倍の２０程度にまで増やすことができる。
【００５１】
さらに、この第二実施形態の無線発信部２７では、周波数が異なる２つの搬送波によって位置情報信号を発信するので、それら２つの信号が混合された搬送波から２つの信号を分離可能な受信機であれば、搬送波の周波数サーチ時間を、約２分の１に短縮することができる。又、前記２つのクロック信号と組み合わせれば、位置情報発信機２が利用可能なＰＲＮ番号の総数を実質的に従来の４倍の４０程度にまで増やすことができる。そのため、互いに隣接する位置情報発信機２の間では、同一のチャンネルを用いることなく位置情報信号を発信できるので、信号の干渉による測位誤差の増大や測位時間の増加を防ぐことが可能となる。
【００５２】
続いて、本発明の位置情報発信機２から発信される位置情報信号を受信して自身の現在位置を測位する通信端末３の詳細について説明する。
【００５３】
図９は、本発明の位置情報発信機から発信される位置情報信号を受信して測位を行う通信端末の機能ブロック図である。図９に示すように、通信端末３は、ベースバンド処理部３１、無線受信部３２、操作部３３、表示部３４、通信Ｉ／Ｆ部３５、電界強度測定部３６、クロック部３７、及び電源部３８を備えて構成されている。通信端末３は、例えば、ＧＰＳ受信装置やＧＰＳ測位機能が搭載された携帯電話機などの携帯通信端末である。
【００５４】
ベースバンド処理部３１は、ＣＰＵ３１１と記憶部３１２とを備える。ＣＰＵ３１１は、不図示のメモリに、記憶部３１２に格納されている各種プログラムをロードして実行することによって、通信端末３の種々の機能を具現化する。
【００５５】
記憶部３１２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部３１２には、ベースバンド処理部３１に、通信端末３の動作モードを設定する動作モード設定機能を実行させるための動作モード設定プログラム３１３、自機の現在位置を取得する測位処理機能を実行させるための測位処理プログラム３１４、自機の現在位置を補正する補正処理機能を実行させるための位置補正プログラム３１５が格納されている。
【００５６】
無線受信部３２は、相関部３２１、Ａ／Ｄ変換部３２２、復調部３２３、及びアンテナ３９を備える。
【００５７】
このうち復調部３２３は、クロック部３７から入力されるクロック信号によって、アンテナ３９で捕捉した搬送波のアナログ信号を復調（ＢＰＳＫ復調）した信号（以下、「受信信号」と称する。）を生成し、生成した受信信号をＡ／Ｄ変換部３２２に入力する。Ａ／Ｄ変換部３２２は、復調部３２３から入力される受信信号をデジタル信号（受信ビットストリーム信号）に変換する。
【００５８】
相関部３２１は、並列動作可能（異なるＰＲＮ番号に対応する複数のチャンネルを同時にトラッキング可能）な不図示の複数の相関器を備える。各相関器にはそれぞれが復調するチャンネル即ちＰＲＮ番号を個別に設定することができる。各相関器は、Ａ／Ｄ変換部３２２から入力される受信ビットストリーム信号をレプリカパターン（ＰＲＮ番号から生成された復号のための符号パターン）によって復号し、復号結果のデジタルデータをベースバンド処理部３１に入力する。
【００５９】
クロック部３７は、ＣＰＵ３１１を動作させるためのクロック信号、復調部３２３の復調動作に必要なクロック信号（例えば１．０２４ＭＨｚ）を生成する。クロック部３７は、例えばＴＣＸＯ（温度保証型水晶発振器）やＯＣＸＯ（恒温槽型水晶発振器）等の発振器を含む。
【００６０】
操作部３３は、通信端末３に対して操作入力を行うためのユーザインタフェースであり、操作ボタンや操作ダイヤル等である。表示部３４は、各種の情報を表示するユーザインタフェースであり、液晶モニタや有機ＥＬパネル等である。通信Ｉ／Ｆ部３５は、通信端末３を外部装置に接続するための通信インタフェースであり、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＡＲＴ、オープンコレクタ、ＴＴＬ、パラレルＩ／Ｆ、ＵＳＢ等である。
【００６１】
電界強度測定部３６は、例えば、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）回路によって構成され、受信した無線信号の電界強度を示す信号をベースバンド処理部３１に入力する。又、電源部３８は、通信端末３の各部に駆動電力を供給する。
【００６２】
図１０は、ベースバンド処理部３１によって実行される動作モード設定プログラム３１３の処理フローチャートである。なお、図１０に示した処理は、例えば、通信端末３の電源が投入された際やユーザが所定の設定操作を行った際に、自動的にもしくは手動により開始される。
【００６３】
図１０に示すように、まず始めに、ベースバンド処理部３１は、通信端末３の不図示の不揮発性メモリなどから現在設定されている動作モードを取得し、取得した動作モードを判定する（Ｓ９１１）。次に、ベースバンド処理部３１は、取得した動作モードに応じて相関部３２１の各相関器が捕捉すべき無線信号（衛星測位信号又は位置情報信号）のチャンネル（各相関器のＰＲＮ番号）と中心周波数とを設定する（Ｓ９１２、Ｓ９１３）。中心周波数は、例えばＬ１信号の場合は１５７５．４２ＭＨｚである。なお、中心周波数は、必ずしも完全にこの周波数に一致する必要はなく、故意に少しずれた周波数に設定してもよい。
【００６４】
図１１は、相関器が５個である場合の各動作モードにおける相関器の設定例である。図１１に示すように、動作モードが「屋内・屋外兼用」に設定されていた場合（Ｓ９１１で「屋内・屋外兼用」）、ベースバンド処理部３１は、４個の相関器（１）〜（４）を衛星測位信号のチャンネル（８ｃｈ、１１ｃｈ、１５ｃｈ、２０ｃｈ）に設定し、他の１個の相関器（５）をＩＭＥＳの位置情報信号のチャンネル（１８０ｃｈ）に設定する。
【００６５】
又、動作モードが「屋内」に設定されていた場合（Ｓ９１１で「屋内」）、ベースバンド処理部３１は、１個の相関器（１）のみを衛星測位信号のチャンネル（８ｃｈ）に設定し、他の４個の相関器（２）〜（５）をＩＭＥＳの位置情報信号のチャンネル（１７４ｃｈ、１７５ｃｈ、１７９ｃｈ、１８０ｃｈ）に設定する。
【００６６】
ここで、いずれの動作モードにおいても、少なくとも１個の相関器（図１１では相関器（５））については、特定の位置情報信号のチャンネル（１８０ｃｈ）に設定される。これは後記するように、通信端末３が、境界フラグが「１」に設定されている位置情報を受信した場合に、自動的に動作モードの設定を行わせるためである。
【００６７】
なお、以上では、相関部３２１が５個の相関器を備えている場合を例として説明したが、相関部３２１が備える相関器の数はこれに限られない。例えば、相関部３２１が１６個の相関器を備えている場合には、動作モードが「屋外・屋内兼用」であれば１４個の相関器を衛星測位信号のチャンネルに、他の２個を位置情報信号のチャンネルに設定し、動作モードが「屋内」であれば２個の相関器を衛星測位信号のチャンネルに、他の１４個を位置情報信号のチャンネルに設定する。
【００６８】
図１２は、ベースバンド処理部３１によって実行される測位処理プログラム３１４の処理フローチャートである。
【００６９】
図１２に示すように、ベースバンド処理部３１は、無線受信部３２から入力される信号に基づき、無線信号（衛星測位信号又は位置情報信号）を受信した相関器が存在するか否かをリアルタイムに監視しており（Ｓ１１１１）、無線信号を受信した相関器があると（Ｓ１１１１で「Ｙｅｓ」）、その相関器が受信した無線信号に含まれる航法メッセージを取得する（Ｓ１１１２）。
【００７０】
次に、ベースバンド処理部３１は、無線信号を受信した相関器に設定されているチャンネルが、人工衛星のチャンネルと位置情報発信機のチャンネルとのいずれに含まれるかを調べることによって、受信した無線信号の種類を判定し（Ｓ１１１３）、受信した無線信号が位置情報信号である場合には（Ｓ１１１３で「位置情報信号」）、位置情報信号に基づく測位処理（Ｓ１１１４）を実行する。一方、受信した無線信号が衛星測位信号である場合には（Ｓ１１１３で「衛星測位信号」）、衛星測位信号に基づく測位処理（Ｓ１１１５）を実行する。
【００７１】
図１３は、位置情報信号に基づく測位処理（図１２のＳ１１１４）の処理フローチャートである。図１３に示すように、ベースバンド処理部３１は、まず始めに、航法メッセージに含まれる位置情報メッセージ２１５（図６参照）から位置情報（境界フラグ６０１、緯度６０２、経度６０３、高度６０４）を取得する（Ｓ１２１１）。
次にベースバンド処理部３１は、取得した境界フラグ６０１の内容を調べる（Ｓ１２１２）。境界フラグが「１：オン」であった場合には（Ｓ１２１２で「オン」）、Ｓ１２１３に進む。境界フラグが「０：オフ」であった場合には（Ｓ１２１２で「オフ」）、Ｓ１２１６に進む。
【００７２】
Ｓ１２１３において、ベースバンド処理部３１は、通信端末３に設定されている現在の動作モードを調べ、現在の動作モードが「屋内・屋外兼用モード」に設定されていた場合（Ｓ１２１３で「屋内・屋外兼用」）、通信端末３の動作モードを「屋内モード」に設定する（Ｓ１２１４）。一方、現在の動作モードが「屋内モード」に設定されていた場合（Ｓ１２１３で「屋内」）、通信端末３の動作モードを「屋内・屋外兼用モード」に設定する（Ｓ１２１５）。
【００７３】
最後に、Ｓ１２１６において、ベースバンド処理部３１は、位置情報信号に基づく位置決定処理を実行する（Ｓ１２１６）。
【００７４】
なお、Ｓ１２１３において、現在の動作モードが「屋内・屋外兼用モード」になっている場合とは、例えば、図３において構造物４の外にいた通信端末３のユーザが、構造物４の出入口４１に近づいて、その近傍に設置された位置情報発信機２の位置情報信号を受信した場合である。
【００７５】
又、Ｓ１２１３において、現在の動作モードが「屋内モード」になっている場合とは、例えば、図３において通信端末３のユーザが、構造物４の出入口４１を通過して構造物４の中に入ったことにより、出入口４１を通過した際に境界フラグが「１：オン」に設定されている位置情報信号を受信して動作モードが「屋内モード」に設定され、その後、再び構造物４の外に出るためにユーザが出入口４１に近づいて、その近傍に設置された位置情報発信機２から境界フラグが「１：オン」の位置情報信号を再び受信した場合である。
【００７６】
このように、通信端末３の動作モードは、境界フラグが「１：オン」に設定されている位置情報発信機２からの位置情報信号を通信端末３が受信することにより、自動的に自身の現在位置を取得するのに好適な動作モードに設定される。このため、例えば、通信端末３が屋内にあるときには位置情報信号を受信する相関器の割合を増やし、逆に、屋外にあるときには衛星測位信号を受信する相関器の割合を増やすといった設定を、自動的に行うことが可能となる。そして、このように動作モードの設定が適切に行われることにより、通信端末３が自身の現在位置を特定できない期間が短くなって、通信端末３は、安定して確実に自身の現在位置を取得することができるようになる。
【００７７】
図１４は、位置情報信号に基づく位置決定処理（図１３のＳ１２１６）の処理フローチャートである。この位置決定処理において、まず始めに、ベースバンド処理部３１は、通信端末３が複数の位置情報信号を受信しているか否かを判定する（Ｓ１３１１）。通信端末３が複数の位置情報信号を受信している場合とは、例えば、複数の位置情報発信機２の設置位置の中間付近にいる場合や、通信端末３の近くの位置情報発信機２からの位置情報信号とともに、離れた場所に設置されている位置情報発信機２からの位置情報信号をも受信してしまっている場合である（壁、床、窓等を透過して届く場合もある）。Ｓ１３１１において、通信端末３が複数の位置情報信号を受信していると判定した場合には（Ｓ１３１１で「Ｙｅｓ」）、Ｓ１３１２に進む。一方、複数の位置情報信号を受信していないと判定した場合には（Ｓ１３１１で「Ｎｏ」）、Ｓ１３１３に進む。
【００７８】
Ｓ１３１２において、ベースバンド処理部３１は、受信した複数の位置情報信号の電波の強さから、自身の現在位置を求めるために採用する位置情報信号を決定する。例えば、電界強度測定部３６から取得される各位置情報信号のそれぞれの電界強度を比較して、電界強度の最も強い位置情報信号を採用する。又、例えば、所定値以上の電界強度を有する複数の位置情報信号の中から、同一の位置情報を含むものを選択するようにしてもよい。
【００７９】
Ｓ１３１３において、ベースバンド処理部３１は、受信した位置情報信号（複数の位置情報信号を受信している場合はＳ１３１２で決定した位置情報信号）に含まれている位置情報に基づき自身の現在位置を求める。例えば、図６のような位置情報を含む位置情報信号であれば、自身の現在位置を、北緯３５．１２３４度、東経１３９．３４５６度、高度３０ｍとする。
【００８０】
又、ベースバンド処理部３１は、位置補正プログラム３１５を実行することによって、位置情報信号に含まれる基準センサ情報と、不図示のセンサ部から取得されるセンサ情報とに基づいて、現在位置を補正するようにしてもよい。例えば、位置情報発信機２と通信端末３との気圧差を検出して、気圧と高度の関係式（又は気圧と高度の関係を示すテーブル）に基づいて取得した高度を補正するなどである。
【００８１】
このように、通信端末３は、受信した位置情報信号から取得した基準センサ情報と、自身のセンサ部から取得した値とを比較することにより、位置情報信号から取得した位置データを自動的に補正し、補正後の値を自身の現在位置とする。これにより、通信端末３は、自身の現在位置をより正確に測位することができる。
【００８２】
なお、通信端末３が携帯電話機である場合等、位置情報発信機２の設置高さと通信端末３の高さ（ユーザが通信端末３を携帯している高さ）があらかじめ分かっている場合には、その高さの差分を位置情報信号から取得される高度から減算して、現在位置の高度を補正するようにしてもよい。
【００８３】
図１５は、衛星測位信号に基づく測位処理（図１２のＳ１１１５）の処理フローチャートである。図１５に示すように、ベースバンド処理部３１は、まず始めに、受信した衛星測位信号から航法メッセージを取得し（Ｓ１５１１）、続いて、取得した航法メッセージに基づいて、その衛星測位信号を送信した人工衛星の位置を算出する（Ｓ１５１２）。即ち、ベースバンド処理部３１は、人工衛星１からの電波の伝搬時間に基づいて通信端末３からその人工衛星１までの距離（疑似距離）を求め、航法メッセージに含まれている精密軌道情報（エフェメリス）からその人工衛星１の座標を算出する。
【００８４】
次に、ベースバンド処理部３１は、位置を算出した人工衛星１の数が４以上か否かを判定し（Ｓ１５１３）、位置を算出した人工衛星１の数が４以上であれば（Ｓ１５１３で「４以上」）Ｓ１５１４に進み、位置を算出した人工衛星１の数が４未満であれば（Ｓ１５１３で「４未満」）処理を終了する。
【００８５】
Ｓ１５１４において、ベースバンド処理部３１は、位置が算出されている人工衛星１の中から最新の４つの衛星を選択し、それら４つの衛星の位置から自身の現在位置（緯度、経度、高度）を計算する（Ｓ１５１４）。
【００８６】
ところで、前記の説明では、動作モードが２つ（「屋内・屋外兼用」と「屋内」）の場合について述べた（図１０、図１１参照）が、動作モードの数は必ずしも２つに限られない。例えば、図１６に示すように、動作モードを３つ（「屋外」、「屋内・屋外兼用」、「屋内」）とすることもできる。
【００８７】
図１７は、図１０に示した動作モード設定処理の変形例であり、動作モードが３つである場合における動作モード設定処理の処理フローチャートである。図１７に示すように、ベースバンド処理部３１は、まず始めに、通信端末３に現在設定されている動作モードを取得し、取得した動作モードを判定する（Ｓ１７１１)。次に、ベースバンド処理部３１は、取得した動作モードに応じて、相関部３２１の各相関器が捕捉すべき無線信号（衛星測位信号又は位置情報信号）のチャンネル及び中心周波数を設定する（Ｓ１７１２、Ｓ１７１３、Ｓ１７１４）。
【００８８】
ここで図１６に示すように、動作モードが「屋外」に設定されていた場合には（Ｓ１７１１で「屋外」）、４個の相関器（１）〜（４）を衛星測位信号のチャンネル（８ｃｈ、１１ｃｈ、１５ｃｈ、２０ｃｈ）に設定し、他の１個の相関器（５）を位置情報信号のチャンネル（１８０ｃｈ）に設定する。
【００８９】
又、動作モードが「屋内・屋外兼用」に設定されていた場合には（Ｓ１７１１で「屋内・屋外兼用」）、２個の相関器（１）、（２）を衛星測位信号のチャンネル（８ｃｈ、１１ｃｈ）に設定し、他の３個の相関器（３）〜（５）をＩＭＥＳの位置情報信号のチャンネル（１７５ｃｈ、１７９ｃｈ、１８０ｃｈ）に設定する。
【００９０】
又、動作モードが「屋内」に設定されていた場合には（Ｓ１７１１で「屋内」）、１個の相関器（１）のみを衛星測位信号のチャンネル（８ｃｈ）に設定し、他の４個の相関器（２）〜（５）をＩＭＥＳの位置情報信号のチャンネル（１７４ｃｈ、１７５ｃｈ、１７９ｃｈ、１８０ｃｈ）に設定する。
【００９１】
ここで図１１に示した例と同様に、いずれの動作モードにおいても、少なくとも一つの相関器（同図では相関器（５））は、特定の位置情報信号のチャンネル（１８０ｃｈ）に設定される。
【００９２】
なお、動作モードが３つである場合においても、図１１の場合と同様に、相関器の数は５つに限定されない。例えば、相関部３２１が１６個の相関器を備えている場合には、動作モードが「屋外」であれば１４個の相関器を衛星測位信号のチャンネルに設定し、他の２個を位置情報信号のチャンネルに設定する。又、動作モードが「屋外・屋内兼用」であれば７個の相関器を衛星測位信号のチャンネルに設定し、他の９個を位置情報信号のチャンネルに設定する。又、動作モードが「屋内」であれば２個の相関器を衛星測位信号のチャンネルに設定し、他の１４個を位置情報信号のチャンネルに設定する。
【００９３】
以上にて、本発明を実施するための形態の説明を終えるが、前記の説明は本発明の理解を容易にするためのものであって、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、適宜変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００９４】
例えば、以上の説明では、通信端末３が、自身の各相関器に異なるチャンネルを割り当てるようにしたが、自身の複数の相関器の一部がそれぞれ同じチャンネルの位置情報信号を受信するように設定し、同じチャンネルの位置情報信号を受信するように設定された各相関器が、設定されているチャンネルに対応するサーチすべき周波数範囲において、それぞれ異なる周波数範囲をサーチするようにしてもよい。
【００９５】
具体的には、例えば、設定されているチャンネルに対応するサーチすべき周波数範囲が周波数ｆ１〜ｆ３である場合には、第１の相関器が周波数ｆ１〜ｆ２（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）をサーチするように設定し、第２の相関器が周波数ｆ２〜ｆ３をサーチするように設定する。これにより、当該チャンネルのサーチが、複数の相関器により分担して同時並行的に行われ、個々の相関器がサーチすべき周波数範囲が狭くなるので、サーチ時間の短縮を図ることができる。その結果、通信端末３が自身の現在位置を取得するのに要する時間が短縮されることとなる。なお、第１の相関器がサーチする周波数範囲と第２の相関器がサーチする周波数範囲とは、互いに重複する範囲がなるべく少なくなるように設定することが好ましい。
【００９６】
又、例えば、ある位置情報発信機２から発信する位置情報信号の中に、その位置情報発信機２に隣接する他の位置情報発信機２のチャンネル番号を含めるようにし、これを受信した通信端末３が、そのチャンネル番号のチャンネルを受信するように、自身の相関器を自動的に設定するようにしてもよい。それにより、例えば、通信端末３が移動した際の、移動先に存在する位置情報発信機２から発信される位置情報信号のチャンネルサーチに要する時間が短縮され、その結果、通信端末３が自身の現在位置を取得するのに要する時間の短縮を図ることができる。
【００９７】
又、前記第二実施形態では、混合器２７６は同一のＰＲＮ番号から生成された位置情報信号を混合する例を説明したが、各無線発信部に２つの送信ビット列記憶部２７１を備えることによって、複数のチャンネルの異なるＰＲＮ番号から生成されたすべての位置情報信号のうちの任意の２つを混合するようにしてもよい。
【００９８】
又、前記第一実施形態、第二実施形態ともに、複数のアンテナ２８から並列に位置情報信号を発信するものとしたが、各アンテナ２８の単位で時分割で位置情報信号を発信するようにしてもよい。その場合は、各アンテナ２８から発信される位置情報信号間の干渉は発生しないので、すべてのアンテナ２８から任意のチャンネルで位置情報信号を発信することができる。
又、人工衛星１や位置情報発信機２から送信される無線信号の種類は電波に限られない。例えば、無線信号は光や赤外線等を利用するものであってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
Ｓ 測位システム
１ 人工衛星
２ 位置情報発信機
２１ データ生成部
２１１ ＣＰＵ
２１２ 記憶部
２１３ 位置情報発信プログラム
２１４ 位置情報テーブル
２１５ 位置情報メッセージ
２２ クロック部
２３ 操作部
２４ 表示部
２５ 通信Ｉ／Ｆ部
２６ 電源部
２７ 無線発信部
２７１ 送信ビット列記憶部
２７２ 変調用クロック生成部
２７３ 送信タイミング制御部
２７４ 搬送波生成部
２７５ ＢＰＳＫ変調部
２７６ 混合器
２８ アンテナ
３ 通信端末（携帯通信端末）
３１ ベースバンド処理部
３１１ ＣＰＵ
３１２ 記憶部
３１３ 動作モード設定プログラム
３１４ 測位処理プログラム
３１５ 位置補正プログラム
３２ 無線受信部
３２１ 相関部
３２２ Ａ／Ｄ変換部
３２３ 復調部
３３ 操作部
３４ 表示部
３５ 通信Ｉ／Ｆ部
３６ 電界強度測定部
３７ クロック部
３８ 電源部
３９ アンテナ
４ 構造物
４１ 出入口
６０１ 境界フラグ（境界エリア情報）
６０２ 緯度（位置データ）
６０３ 経度（位置データ）
６０４ 高度（位置データ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星から送信される測位のための無線信号である衛星測位信号と互換性を有し、特定の位置を示す位置データを含んだ無線信号である位置情報信号の、アンテナを介した発信を繰り返す無線発信部を有し、
前記位置情報信号を受信した通信端末に前記位置データによって特定される位置を知らせる位置情報発信機であって、
互いに離間した複数の前記アンテナを備え、
前記無線発信部は、同じ位置データを含んだ前記位置情報信号を、前記アンテナ毎にそれぞれ異なるチャンネルで並列に発信し、又は、任意のチャンネルで前記アンテナ単位に時分割して発信することを特徴とする位置情報発信機。
【請求項２】
前記無線発信部は、前記アンテナのそれぞれと１対１に対応する複数の混合器を備え、
前記混合器は、
前記位置データを含んだ送信ビット列が、異なる２つのサンプリング周期でサンプリングされ、それぞれ所定の周波数帯域の搬送波に変調された２つの信号を混合することによって、対応する前記アンテナから発信する前記位置情報信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置情報発信機。
【請求項３】
前記無線発信部は、前記アンテナのそれぞれと１対１に対応する複数の混合器を備え、
前記混合器は、
１または複数の前記チャンネルの前記位置データを含んだ送信ビット列のそれぞれが、異なる２つのサンプリング周期でサンプリングされ、それぞれ所定の周波数帯域の搬送波に変調されたすべての信号のうちの、任意の２つの信号を混合することによって、対応する前記アンテナから発信する前記位置情報信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置情報発信機。
【請求項４】
前記２つのサンプリング周期は、
前記通信端末が受信可能な所定のデータ転送レート範囲に含まれ、所定値以上の差分を有する２つのデータ転送レートの信号をそれぞれ生成する周期である
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の位置情報発信機。
【請求項５】
前記混合器によって混合される前記２つの信号の搬送波の周波数は、
前記衛星測位信号の所定の周波数帯域に含まれ、その周波数帯域の中心周波数に対して、一方がプラス側、もう一方がマイナス側に、所定値以上の差分を有する
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の位置情報発信機。
【請求項６】
前記位置情報信号は、当該位置情報発信機が屋外と屋内との境界の近傍に設置されていることを示す境界エリア情報をさらに含む
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の位置情報発信機。
【請求項７】
前記位置情報信号は、前記位置データを補正するための基準となる基準センサ情報をさらに含む
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の位置情報発信機。
【請求項８】
前記位置情報信号は、ＧＰＳ衛星から送信される衛星測位信号と互換性を有し、
前記ＧＰＳ衛星に割り当てられる符号パターン群とは異なる所定の符号パターン群によるスペクトラム拡散によって、複数の前記チャンネルを構成する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の位置情報発信機。
【請求項９】
人工衛星から送信される測位のための無線信号である衛星測位信号と、
前記衛星測位信号と互換性を有し、特定の位置を示す位置データを含んだ無線信号である位置情報信号と
を受信し、
受信した衛星測位信号と位置情報信号とに基づいて自身の現在位置を測位する通信端末であって、
受信した位置情報信号をチャンネル毎に並列にサーチする複数の相関器を備え、
同一の前記チャンネルについてサーチすべき所定の周波数範囲の全体を、２以上の相関器がそれぞれ異なる周波数範囲を分担してサーチする
ことを特徴とする通信端末。
【請求項１０】
前記位置データを補正するためのセンサ情報を取得するセンサを備え、
前記位置情報信号から前記位置データを補正するための基準となる基準センサ情報を取得して、
前記センサから取得されるセンサ情報と前記基準センサ情報とを比較することによって、前記位置データを補正して自身の現在位置を測位する
ことを特徴とする請求項９に記載の通信端末。
【請求項１１】
必要な測位精度に対応する単位区域のそれぞれに設置される請求項１から８のいずれか一項に記載の位置情報発信機と、
前記衛星測位信号と前記位置情報信号とを受信し、受信した前記衛星測位信号と前記位置情報信号とに基づいて自身の現在位置を測位する通信端末
とを含み、
互いに隣接する前記位置情報発信機間では、同一のチャンネルを用いることなく、前記位置情報信号を発信する
ことを特徴とする測位システム。
【請求項１２】
ＧＰＳ信号を発信する位置情報発信機において、
位置情報を含むＧＰＳ信号を生成するＧＰＳ信号生成部と、
前記位置情報を含むＧＰＳ信号を発信する第１のアンテナおよび第２のアンテナと、を備え、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは互いに離間し、
前記第１のアンテナは、第１のＰＲＮ番号で符号化されたＧＰＳ信号で位置情報を発信し、
前記第２のアンテナは、前記第１のＰＲＮ番号とは異なる第２のＰＲＮ番号で符号化されたＧＰＳ信号で前記第１のアンテナと同じ位置情報を発信することを特徴とする位置情報発信機。
【請求項１】
人工衛星から送信される測位のための無線信号である衛星測位信号と互換性を有し、特定の位置を示す位置データを含んだ無線信号である位置情報信号の、アンテナを介した発信を繰り返す無線発信部を有し、
前記位置情報信号を受信した通信端末に前記位置データによって特定される位置を知らせる位置情報発信機であって、
互いに離間した複数の前記アンテナを備え、
前記無線発信部は、同じ位置データを含んだ前記位置情報信号を、前記アンテナ毎にそれぞれ異なるチャンネルで並列に発信し、又は、任意のチャンネルで前記アンテナ単位に時分割して発信することを特徴とする位置情報発信機。
【請求項２】
前記無線発信部は、前記アンテナのそれぞれと１対１に対応する複数の混合器を備え、
前記混合器は、
前記位置データを含んだ送信ビット列が、異なる２つのサンプリング周期でサンプリングされ、それぞれ所定の周波数帯域の搬送波に変調された２つの信号を混合することによって、対応する前記アンテナから発信する前記位置情報信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置情報発信機。
【請求項３】
前記無線発信部は、前記アンテナのそれぞれと１対１に対応する複数の混合器を備え、
前記混合器は、
１または複数の前記チャンネルの前記位置データを含んだ送信ビット列のそれぞれが、異なる２つのサンプリング周期でサンプリングされ、それぞれ所定の周波数帯域の搬送波に変調されたすべての信号のうちの、任意の２つの信号を混合することによって、対応する前記アンテナから発信する前記位置情報信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の位置情報発信機。
【請求項４】
前記２つのサンプリング周期は、
前記通信端末が受信可能な所定のデータ転送レート範囲に含まれ、所定値以上の差分を有する２つのデータ転送レートの信号をそれぞれ生成する周期である
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の位置情報発信機。
【請求項５】
前記混合器によって混合される前記２つの信号の搬送波の周波数は、
前記衛星測位信号の所定の周波数帯域に含まれ、その周波数帯域の中心周波数に対して、一方がプラス側、もう一方がマイナス側に、所定値以上の差分を有する
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の位置情報発信機。
【請求項６】
前記位置情報信号は、当該位置情報発信機が屋外と屋内との境界の近傍に設置されていることを示す境界エリア情報をさらに含む
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の位置情報発信機。
【請求項７】
前記位置情報信号は、前記位置データを補正するための基準となる基準センサ情報をさらに含む
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の位置情報発信機。
【請求項８】
前記位置情報信号は、ＧＰＳ衛星から送信される衛星測位信号と互換性を有し、
前記ＧＰＳ衛星に割り当てられる符号パターン群とは異なる所定の符号パターン群によるスペクトラム拡散によって、複数の前記チャンネルを構成する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の位置情報発信機。
【請求項９】
人工衛星から送信される測位のための無線信号である衛星測位信号と、
前記衛星測位信号と互換性を有し、特定の位置を示す位置データを含んだ無線信号である位置情報信号と
を受信し、
受信した衛星測位信号と位置情報信号とに基づいて自身の現在位置を測位する通信端末であって、
受信した位置情報信号をチャンネル毎に並列にサーチする複数の相関器を備え、
同一の前記チャンネルについてサーチすべき所定の周波数範囲の全体を、２以上の相関器がそれぞれ異なる周波数範囲を分担してサーチする
ことを特徴とする通信端末。
【請求項１０】
前記位置データを補正するためのセンサ情報を取得するセンサを備え、
前記位置情報信号から前記位置データを補正するための基準となる基準センサ情報を取得して、
前記センサから取得されるセンサ情報と前記基準センサ情報とを比較することによって、前記位置データを補正して自身の現在位置を測位する
ことを特徴とする請求項９に記載の通信端末。
【請求項１１】
必要な測位精度に対応する単位区域のそれぞれに設置される請求項１から８のいずれか一項に記載の位置情報発信機と、
前記衛星測位信号と前記位置情報信号とを受信し、受信した前記衛星測位信号と前記位置情報信号とに基づいて自身の現在位置を測位する通信端末
とを含み、
互いに隣接する前記位置情報発信機間では、同一のチャンネルを用いることなく、前記位置情報信号を発信する
ことを特徴とする測位システム。
【請求項１２】
ＧＰＳ信号を発信する位置情報発信機において、
位置情報を含むＧＰＳ信号を生成するＧＰＳ信号生成部と、
前記位置情報を含むＧＰＳ信号を発信する第１のアンテナおよび第２のアンテナと、を備え、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは互いに離間し、
前記第１のアンテナは、第１のＰＲＮ番号で符号化されたＧＰＳ信号で位置情報を発信し、
前記第２のアンテナは、前記第１のＰＲＮ番号とは異なる第２のＰＲＮ番号で符号化されたＧＰＳ信号で前記第１のアンテナと同じ位置情報を発信することを特徴とする位置情報発信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−６９７４８（Ｐ２０１１−６９７４８Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２１７６５（Ｐ２００９−２２１７６５）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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