位置標定システム
【課題】この発明は、複数の無線マーカを利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行なうシステムにおいて、第１の無線マーカのサービスエリアから第２の無線マーカのサービスエリアへのハンドオーバを制御するためのプログラムを有する位置標定システムに関するものである。
【解決手段】無線マーカ１ａ、１ｂの３次元の位置６９ａ、６９ｂから携帯端末２の３次元の位置７０を標定する際に、無線マーカ１ａからの距離６７ａと、無線マーカ１ｂからの距離６７ｂを定常的に標定しているので、当該距離６７ａと６７ｂを比較することで無線マーカ１ａのサービスエリアから無線マーカ１ｂのサービスエリアに移動することが瞬時に判定できることから、ハンドオーバを短時間にしかも簡易なプログラムで制御できるメリットがある。
【解決手段】無線マーカ１ａ、１ｂの３次元の位置６９ａ、６９ｂから携帯端末２の３次元の位置７０を標定する際に、無線マーカ１ａからの距離６７ａと、無線マーカ１ｂからの距離６７ｂを定常的に標定しているので、当該距離６７ａと６７ｂを比較することで無線マーカ１ａのサービスエリアから無線マーカ１ｂのサービスエリアに移動することが瞬時に判定できることから、ハンドオーバを短時間にしかも簡易なプログラムで制御できるメリットがある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、離散的に配置された複数のマーカを利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行なうシステムにおいて、第１のマーカのサービスエリアから第２のマーカのサービスエリアへのハンドオーバさせるよう制御する機能を有する位置標定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１に開示される位置検知システムが公知である。このシステムでは、３つの無線局に夫々設けたアンテナから送信される無線信号に基づいて端末の位置を検知している。しかし、このシステムでは、各無線局には１基のアンテナしか塔載されておらず、しかもこれらの無線局の位置が十分に離れていることが条件となっており、屋外あるいは屋内に関わらずマルチパスあるいはハイトパターンなどの影響で、複数の無線局からの信号を同時に受信できない時には位置の検知が不可能となるなどの問題点があった。
また、本出願人の一人は、特願２００５−３６３１７１号（本願出願時には未公開）において、図８に示すような無線マーカを提案している。図８において、１は無線マーカ、２は携帯端末、１１ａ〜１１ｄは指向性アンテナ、６１は指向性アンテナ１１ａから１１ｂを見た方向、６２は無線マーカのアンテナの真下から受信機２を見たときの角度、６３は無線マーカ１のアンテナの高さ、６４は携帯端末２のアンテナの高さ、６５は無線マーカ１のアンテナの真下からの距離である。
無線マーカ１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄは、発信する高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下の間隔で水平面あるいは一定の傾斜角を持たせて設置され、周期的に切替えられながら高周波信号を発信しているものとする。
【０００３】
当該携帯端末２が当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下から角度６２の方向に存在するとすると、Δd(X)=(H-h)×Tan{ΔΦ(X)}、Δd(Y)=(H-h)×Tan{ΔΦ(Y)}となる。ここで、Δd(X)、Δd(Y)は当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの距離６５、Ｈは当該無線マーカ１のアンテナ１１ａ〜１１ｄの高さ６３、ｈは当該携帯端末２のアンテナの高さ６４、ΔΦ(X)、ΔΦ(Y)は当該指向性アンテナの真下からの角度６２である。
当該無線マーカ１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下の位置を（X1、Y1）とすると、当該携帯端末２のアンテナの位置（Xx、Yy）は、Xx=X1+Δd(X) Yy=Y1+Δd(Y)から位置を検知できる。
【特許文献１】特開２００４−１７０１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図８に示す位置検知システムでは、当該無線マーカ１のサービスエリア内では高い位置の標定精度が得られるが、当該無線マーカ１のサービスエリアから外れると位置の標定精度が低下する問題点があった。
また、従来の位置標定システムでは、無線マーカのサービスエリアから逸脱した場合のハンドオーバの制御手順について考慮されておらず、あるいは従来の携帯電話の基地局では、基地局からハンドオーバを起動する場合と携帯端末からハンドオーバを起動する場合があるが、いずれの場合も、複数の基地局からの無線信号を同時あるいは順次に受信して受信入力および／あるいは信号対雑音比を測定し、当該測定結果を比較してハンドオーバをする基地局を選択するため、制御に時間がかかり制御手順が複雑であるなどの問題点があった。
【０００５】
この発明は、無線マーカのサービスエリア内では高い標定精度が得られるが、当該無線マーカのサービスエリアから外れると位置の標定精度が低下する問題を解決するために、隣接するマーカのサービスエリアへハンドオーバさせるための機能を有する位置標定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる位置標定システムは、一つのマーカに複数の発信手段を設け、当該複数の発信手段を周期的に切替えながら信号を発信させ、当該複数の発信手段からの方向と距離あるいは位置を高精度で標定することにより、第１のマーカのサービスエリアから第２のマーカのサービスエリアにハンドオーバさせるよう制御するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の位置標定システムでは、携帯端末が第１のマーカのサービスエリア内のどの位置に居るかが正確に標定できることから、第１のマーカのサービスエリアから逸脱することが判明した時点で、即座に、第２のマーカのサービスエリアを選択し、当該選択した第２のマーカを利用して位置の標定を継続して行うことができるため、ハンドオーバの制御が簡単であり、ハンドオーバに要する時間を短縮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明の一実施形態であるハンドオーバ機能を有する位置標定システムは、図１に示すように無線マーカ１ａ、１ｂの３次元の位置６９ａ、６９ｂから携帯端末２の３次元の位置７０を標定する際に、無線マーカ１ａからの距離６７ａと、無線マーカ１ｂからの距離６７ｂを同時に標定することが出来るので、無線マーカ１ａのサービスエリアから無線マーカ１ｂのサービスエリアに移動することが即座に判定できることから、当該距離６７ａと６７ｂを比較することでハンドオーバを短時間に制御できるメリットがある。
図１および図２に示す無線マーカ１ａ、１ｂあるいは無線マーカ１には、図３および図４に示すように複数のアンテナ１１ａ〜１１ｅが接続され、アンテナ１ａ〜１ｄの任意の組合わせの間隔が無線マーカから発信される高周波信号の搬送波の１波長以内となっている。これらの複数のアンテナの内、アンテナ１１ａ〜１１ｄが周期的に切替えられて高周波信号が発信され、かつ／又は任意の数のアンテナ１ｅからは高周波信号が複数の周波数の間でホッピングさせながら発信されており、一方、携帯端末２には１基のアンテナが接続されている。
【０００９】
無線マーカ１ａ、１ｂあるいは無線マーカ１、および携帯端末２のアンテナが上記のとおり構成されるため、無線マーカ１ａから発信される高周波信号は６８ａａ〜６８ａｄの経路を通って携帯端末２のアンテナに到達し、無線マーカ１ｂから発信される高周波信号は６８ｂａ〜６８ｂｄの経路を通って携帯端末２のアンテナに到達し、無線マーカ１のアンテナ１ｅから発信される高周波信号は６８ｅの経路を通って携帯端末２のアンテナに到達する。
携帯端末２において、上記の複数のアンテナを周期的に切替え、あるいは複数の周波数の間でホッピングさせるごとに、到達した高周波信号の搬送波の周波数差および／あるいは位相差を測定することで携帯端末２の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せが高精度で標定できる。
前記のように、携帯端末２の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せが高精度で標定できることから、第１の無線マーカのサービスエリアから第２の無線マーカのサービスエリアへ短時間でハンドオーバさせることが容易に行えるメリットが生じる。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態を示す概念図である。図１において、１ａ、１ｂは無線マーカ、１１ａａ〜１１ａｄ、１１ｂａ〜１１ｂｄは複数のアンテナ、２は携帯端末、６８ａａ〜６８ａｄはアンテナ１１ａａ〜１１ａｄと携帯端末２の間の高周波信号の伝送路、６８ｂａ〜６８ｂｄはアンテナ１１ｂａ〜１１ｂｄと携帯端末２の間の高周波信号の伝送路、６７ａ、６７ｂは無線マーカ１ａ、１ｂの真下から携帯端末２までの距離、６９ａ、６９ｂは無線マーカ１ａ、１ｂの３次元の位置、７０は携帯端末２の３次元の位置である。
３次元の位置６９ａ、６９ｂに設置された無線マーカ１ａ、１ｂの複数のアンテナ１１ａａ〜１１ａｄ、１１ｂａ〜１１ｂｄは、周期的に切替えられながら、報知情報および主に位置を標定するための測定信号を含む高周波信号を間欠的に発信している。
一方、３次元の位置７０に居る携帯端末２には１基のアンテナが搭載されており、当該無線マーカ１ａ、１ｂから発信される高周波信号を受信し、高周波信号の伝送経路６８ａａ〜６８ａｄあるいは６８ｂａ〜６８ｂｄごとに当該高周波信号の搬送波信号の位相差を求め、自らの３次元の位置７０を標定するとともに、無線マーカ１ａ、１ｂの真下からの距離６７ａ、６７ｂを求める。
【００１１】
当該無線マーカ１ａの真下からの距離６７ａが当該無線マーカ１ａのサービスエリア内であれば、当該携帯端末２は当該無線マーカ１ａから発信される高周波信号を受信することで、携帯端末２の３次元の位置７０が標定できる。
同様に、当該無線マーカ１ｂの真下からの距離６７ｂが当該無線マーカ１ｂのサービスエリア内であれば、当該携帯端末２は当該無線マーカ１ｂから発信される高周波信号を受信することで、携帯端末２の３次元の位置７０が標定できる。
当該携帯端末２が無線マーカ１ａのエリアから無線マーカ１ｂのエリアに移動する場合には、無線マーカ１ａから発信される高周波信号から無線マーカ１ｂからの高周波信号へ切替えてハンドオーバさせることによって、継続して携帯端末２は自らの３次元の位置を標定することができる。
【００１２】
ここで、当該無線マーカ１ａのエリアと１ｂのエリアは通常重複するように設置されるが、横断歩道などのように、無線マーカ１ａと１ｂを近接して設置できない場合には、両方のエリアの間に隙間が生じる場合が生じる。
当該携帯端末２が無線マーカ１ａのエリア外であり同時に無線マーカ１ｂのエリア外であると、自らの３次元の位置７０を標定することができないので、地磁気センサあるいは加速度センサあるいは重力センサあるいはこれらを組合せた慣性航法センサなどを用いて移動した距離と方向などを測定して補完する必要が生じる。
なお、上記では、無線マーカ１ａ、１ｂの複数のアンテナ１１ａａ〜１１ａｄ、１１ｂａ〜１１ｂｄを周期的に切替えながら高周波信号を発信する場合について述べたが、無線マーカ１ａ、１ｂから発信される高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の周波数をホッピングさせることで、無線マーカ１ａ、１ｂの真下からの距離６７ａ、６７ｂを直接測定することができる。
また、上記では、無線マーカ１ａ、１ｂが送信機であり携帯端末２が受信機である場合であるが、無線マーカ１ａ、１ｂが受信機であり携帯端末２が送信機で有る場合にも同様な効果がえられる。なお、前者の場合には各無線マーカ１ａ、１ｂは独立していても良いが、後者の場合には各無線マーカ１ａ、１ｂの間は通信ネットワークなどで接続しておく必要がある。
【００１３】
図２は、本発明の他の実施形態を示す概念図である。図２において、１は無線マーカ、１１ａ〜１１ｅは複数のアンテナ、２は携帯端末、６８ａ〜６８ｅはアンテナ１１ａ〜１１ｅと携帯端末２の間の高周波信号の伝送路、６７ｃは大ゾーンのサービスエリア、６７ｄは小ゾーンのサービスエリア、６９は無線マーカ１の３次元の位置、７０は携帯端末２の３次元の位置である。
３次元の位置６９に設置された無線マーカ１の複数のアンテナ１１ａ〜１１ｅは、周期的に切替えられながら、報知情報および方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定するための測定信号を含む高周波信号を間欠的に発信している。
無線マーカ１の複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄは、当該複数のアンテナの高さをほぼ半径とする小ゾーンのサービスエリアを構成し、主に位置を標定するために用いられ、任意の数のアンテナ１１ｅは、当該アンテナからの高周波信号の到達範囲を半径とする大ゾーンのサービスエリアを構成し、主に方向および／あるいは距離を標定するために用いられる。
無線マーカ１の任意の数のアンテナ１１ｅは、直交しあるいは同期した複数の周波数の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号あるいはこれらの組み合わせの間をホッピングさせながら高周波信号を発信し、携帯端末２が向いている方向および／あるいは無線マーカ１と携帯端末２との間の距離を標定するのに用いられる。
一方、３次元の位置７０に居る携帯端末２には１基のアンテナが搭載されており、当該無線マーカ１から発信される高周波信号を受信し、高周波信号の伝送経路６８ａ〜６８ｅごとに当該高周波信号の搬送波信号の位相差を求め、方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定する。
【００１４】
当該携帯端末２が当該無線マーカ１の小ゾーンのサービスエリア内であれば、当該携帯端末２は当該無線マーカ１から発信される高周波信号を受信することで、携帯端末２の３次元の位置７０が標定できる。
同様に、当該無線マーカ１が当該無線マーカ１の大ゾーンのサービスエリア内であれば、当該携帯端末２は当該無線マーカ１から発信される高周波信号を受信することで、携帯端末２が向かっている方向および／あるいは携帯端末２と無線マーカ１との間の距離が標定できる。
当該携帯端末２が無線マーカ１の小ゾーンのサービスエリアから無線マーカ１の大ゾーンのサービスエリアに移動する場合には、無線マーカ１のから小ゾーンのサービスエリアから無線マーカ１の大ゾーンのサービスエリアへ切替えてハンドオーバすることによって、継続して携帯端末２は自らの方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することができる。
【００１５】
ここで、当該無線マーカ１の大ゾーンのサービスエリアは隣接する他の無線マーカの大ゾーンのサービスエリアと通常重複するように設置されるが、無線マーカ１と他の隣接する無線マーカが近接して設置できない場合には、両方のエリアの間に隙間が生じる場合が生じる。
また、当該小ゾーンのサービスエリアが主に位置の標定を目的とし、当該大ゾーンのサービスエリアが主に方向および／あるいは距離の標定を目的として設置される。
また、複数の無線マーカが離散的に配置され、当該複数の無線マーカの大ゾーンのサービスエリアが重なって配置される場合には、当該複数の無線マーカを利用して得られた方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果を組み合わせて採用することができる。
【００１６】
また、前記の複数の無線マーカの各々の小ゾーンおよび／あるいは大ゾーンのサービスエリアが重複しないエリアに対しては、地磁気センサあるいは加速度センサあるいは重力センサあるいはこれらを組合せた慣性航法センサによって、前記複数の無線マーカを利用した方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果を補完することで標定精度を向上させることができる。
また、前記慣性航法センサによって補完した方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果を、前記複数の無線マーカの小ゾーンのサービスエリアにおいて補正しあるいはリセットすることで標定精度を向上させることができる。
また、上記では、無線マーカ１が送信機であり携帯端末２が受信機である場合であるが、無線マーカ１が受信機であり携帯端末２が送信機で有る場合にも同様な効果がえられる。なお、前者の場合には無線マーカ１は独立していても良いが、後者の場合には無線マーカ１は周辺の無線マーカと通信ネットワークなどで接続しておく必要がある。
【００１７】
図３は、本発明における無線マーカと携帯端末の実施例を示す構成図であり、１は無線マーカ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅは複数のアンテナ、１２はアンテナスイッチ、１３は送信機、１４は基準発振器、１５は制御器、２は携帯端末、２１はアンテナ、２２は受信機、２３は信号検出器、２４は基準発振器、２５は制御・表示器である。
無線マーカ１の複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄと任意の数のアンテナ１１ｅはアンテナスイッチ１２に接続されており、制御器１５によって基準発振器１４に同期して周期的に切換えられている。送信機１３からは少なくとも報知情報と測定信号を含む高周波信号がバースト状に発信され、アンテナスイッチ１２により周期的に切換えられ、当該複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄ、および１１ｅから空間に放射されている。
【００１８】
当該複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄ、および１１ｅから空間に放射された高周波信号は、携帯端末２のアンテナ２１で受信され、受信機２２により当該高周波信号の搬送波信号が中間周波信号に変換され、信号検出器２３により当該中間周波信号の位相が測定される。
当該中間周波信号の位相の測定が前記の無線マーカ１の複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄ、および１１ｅごとに行われ、各々の位相差から無線マーカ１から携帯端末２を見た方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することができる。
なお、無線マーカ１の送信機１３の発振周波数を基準発振器１４に同期させながら段階的に変化させ、いわゆる周波数ホッピングをさせ、携帯端末２の受信機２２で基準発振器２４に同期した局部発振器の周波数を変化させながら中間周波数に変換し、信号検出器２３によって当該中間周波信号の位相差を測定することで、無線マーカ１と携帯端末２との間の距離が測定できる。
【００１９】
図４は本発明におけるアンテナの実施例を示す断面図であり、８１は複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄ、および１１ｅを組み立てたアンテナ部、８２はアンテナ１１ａとアンテナ１１ｄの上下方向の間隔、８３はアンテナ１１ｃと１１ｄの左右方向の間隔である。
アンテナ部８１の各間隔８２、８３は高周波信号の搬送波信号の１波長以下の間隔で配置され、アンテナ１１ｅは、例えば、アンテナ１１ａ〜１１ｄの中心部でこれらのアンテナに妨害を与えない位置に設けられ、前記アンテナスイッチ１２によって周期的に切替えられる。
また、アンテナ部８１を、水平面に対して下向き方向あるいは上向き方向、あるいは横向き方向に設置され、あるいは傾斜角を持たせ、あるいはこれらを組合わせて設置することができる。
また、当該小ゾーンのサービスエリアをカバーするための複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄが垂直方向に指向性パターンを形成し、当該大ゾーンのサービスエリアをカバーするための任意の数のアンテナ１１ｅが水平方向に無指向性パターンを形成することで位置の標定精度を高めることができる。
【００２０】
図５は、上記図１に示す実施形態において実行される制御プログラムの一例のフローチャートである。図５において、１０１〜１１１は制御ステップを示す。
プログラムの制御手順は、ステップ１０１で制御をスタートし、ステップ１１１で終了する。
ステップ１０１でスタートすると、ステップ１０２で現マーカを中心に位置標定プログラムを実行を開始する。
ステップ１０３で、携帯端末が現在の無線マーカのサービスエリア内か否かの判定を行い、エリア内であればステップ１０４に進み、エリア外であればステップ１０５に進む。
携帯端末が現在の無線マーカのエリア内の場合、ステップ１０４で現在の無線マーカのエリア内の他に隣接する無線マーカのエリア内にも居るかの判定を行い、現在の無線マーカのエリア内のみの場合は、ステップ１０７で現在のマーカから取得するデータを用いて位置標定を実行し、ステップ１１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ１１１で終了する。
【００２１】
一方、現在の無線マーカのエリア内の他に隣接する無線マーカのエリア内でもあるときには、ステップ１０６で現在の無線マーカから得られたデータと隣接する無線マーカから得られたデータの両方を用いて位置標定を行い、ステップ１１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ１１１で処理を終了する。
現在の無線マーカのエリア外の時、ステップ１０５で隣接する無線マーカのエリア内か否かの判定を行い隣接する無線マーカのエリア内の時には、ステップ１０８に移行して隣接する無線マーカへハンドオーバして引き続き位置の標定を行い、ステップ１１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ１１１で処理を終了する。
更に、隣接する無線マーカのエリアでも無い時には、ステップ１０９に移行して、慣性航法センサを使って位置の標定を行い、ステップ１１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ１１１で処理を終了する。
【００２２】
なお、前記の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果が、現在の無線マーカのサービスエリアから逸脱しつつあると判定された場合、当該逸脱しつつある方向に存在する隣接する無線マーカと組合せあるいは当該隣接する無線マーカを優先して選択することができる。
また、前記現在の無線マーカのサービスエリアと隣接する無線マーカのサービスエリアが重複しない場合には、当該重複しないエリアに対しては地磁気センサあるいは加速度センサあるいは重力センサあるいはこれらの組合せた慣性航法センサによって方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果を補完することができる。
また、現在の無線マーカのエリア内で得られた位置評定結果を用いて前記の慣性航法センサを較正しあるいはリセットを行うことで、当該慣性航法センサの精度を維持することが可能である。
【００２３】
図６は、上記図２に示す実施形態で実行される制御プログラムの一例のフローチャートである。図６において、２０１〜２１１は制御ステップを示す。
プログラムの制御手順は、ステップ２０１で制御をスタートし、ステップ２１１で終了する。
ステップ２０１でスタートすると、ステップ２０２で大ゾーンエリアと小ゾーンエリアを対象に位置標定プログラムの実行を開始する。
ステップ２０３では、携帯端末が無線マーカ（図示せず）の小ゾーンエリア内であるか否かの判定を行い、小ゾーンエリア内であればステップ２０４に進み、小ゾーンエリア外であればステップ２０５に進む。
小ゾーンエリア内である場合、ステップ２０４で現在の無線マーカの小ゾーンエリアの他に隣接する無線マーカの小ゾーンエリア内にも居るかの判定を行い、現在の無線マーカの小ゾーンエリア内のみである場合は、ステップ２０７で現在の無線マーカから取得するデータを用いて位置標定を行い、ステップ２１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ２１１で処理を終了する。
【００２４】
一方、現在の無線マーカの小ゾーンエリア内である他に隣接する無線マーカの小ゾーンエリア内でもあるときには、ステップ２０６で現在の無線マーカの小ゾーンエリアから得られたデータと隣接する他の無線マーカの小ゾーンエリアから得られたデータの両方を用いて位置標定を行い、ステップ２１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ２１１で処理を終了する。
ステップ２０５では、複数の無線マーカの大ゾーンエリア内であるか否かの判定を行い、複数の無線マーカの大ゾーンエリア内である時には、ステップ２０８に移行して複数の無線マーカの大ゾーンエリアから得られたデータを用いて方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行い、ステップ２１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ２１１で処理を終了する。
【００２５】
更に、複数の無線マーカの大ゾーンエリア内で無い場合には、ステップ２０９に移行して、現在の無線マーカの大ゾーンエリア内のみであれば現在の無線マーカから得られたデータと慣性航法センサを合わせて用い方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行い、ステップ２１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ２１１で処理を終了する。
なお、いずれの無線マーカの大ゾーンのサービスエリアにも居ない場合には、図６には記載されていないが、慣性航法センサのみを利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行うことも可能である。
また、現在の無線マーカの小ゾーンエリア内で得られた位置評定結果を用いて前記の慣性航法センサを較正しあるいはリセットを行うことで、当該慣性航法センサの精度を維持することが可能である。
【００２６】
図７は、上記図１の実施形態で実行される制御プログラムの別の例を示すフローチャートである。図７において、３０１〜３０８は制御ステップを示す。
プログラムの制御手順は、ステップ３０１で制御をスタートし、ステップ３０９〜３０８で終了する。
ステップ３０１でスタートすると、ステップ３０２で現在受信中の全マーカを対象に位置標定プログラムの実行を開始する。
続いて、ステップ３０３では、現在受信中の全マーカの数をカウントし、現在受信中のマーカの数が複数の場合、ステップ３０４に進み、現在受信中の複数マーカの情報を用いて位置評定を行い、ステップ３０７で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ３０８で処理を終了する。
【００２７】
一方、現在受信中のマーカの数が１の場合、ステップ３０５に進み、現在受信中のマーカの情報と慣性航法センサを用いて位置評定を行い、ステップ３０７で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ３０８で処理を終了する。
更に、現在受信中のマーカの数が０の場合、慣性航法センサを用いて位置評定を行い、ステップ３０７で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ３０８で処理を終了する。
【００２８】
以上の説明では無線マーカに搭載した複数のアンテナを周期的に切替えることで携帯端末が位置する方向と距離を測定したが、携帯電話システムのように、アンテナをセクター化したシステムでは、携帯端末の位置する方向を、当該セクターアンテナを用いて検知することができる。
また、当該無線マーカから超音波トランスデューサあるいは超音波送波器を用いて超音波信号を発信し、当該携帯端末において超音波トランスデューサあるいは超音波受波器を用いて超音波信号を受信し、あるいは当該無線マーカにおいて発光ダイオードあるいはレーザーダイオードを用いて光信号を発信し当該携帯端末においてホトダイオードを用いて光信号を受信することでも同様な効果が得られる。
【００２９】
なお、本出願では、超音波トランスデューサあるいは超音波送受波器と発光ダイオードあるいはレーザーダイオードあるいはホトダイオードを総称して送受波器と呼称するものとする。また、送受波器の送波器あるいは受波器のみを用いる場合でも送受波器として記載している。
また、上記の説明では、無線マーカから高周波信号を発信し携帯端末で受信する場合について述べたが、逆に、携帯端末から高周波信号を発信し無線マーカで受信することでも当該携帯端末の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することができる。
【００３０】
図９にゾーンの構成例を示している。同図では、位置標定システムが適用されるサービスエリアとして、周波数Ｆ１の小ゾーン９１１と周波数Ｆ２の大ゾーン９１２とで構成されるエリア１（９１）、及び、周波数Ｆ３の小ゾーン９２１と周波数Ｆ４の大ゾーン９２２で構成されるエリア２（９２）を例示している。
【００３１】
小ゾーンは、大ゾーンに比べるとカバーエリアは狭いが、位置標定を高精度で行うことができるという特性を有している。一方、大ゾーンは、小ゾーンに比べて位置標定精度は低いが、カバーエリアが広いという特性を有している。小ゾーンと大ゾーンとを組み合わせてエリアをカバーすることで、無線信号が到達せずに位置標定が不能となるエリア（不感帯）を減らし、かつ、エリア全体としての位置標定精度を向上させることが可能となる。なお、大ゾーン及び小ゾーンは、例えば大ゾーンの中に全ての小ゾーンが含まれるように設定される。
【００３２】
無線信号の干渉を避けるため、隣接するゾーンで使用する位置標定のための無線信号の周波数は、異なる周波数に設定されている。ゾーンを跨いで行われる携帯端末２の移動態様としては、同一エリア内で小ゾーン間を移動する場合（例えば図９の矢線９３１）、同一エリア内で小ゾーンから大ゾーンに移動する場合（例えば図９の矢線９３２）、エリアを跨いで大ゾーン間を移動する場合（例えば図９の矢線９３３）、同一エリア内で大ゾーンから小ゾーンに移動する場合（例えば図９の矢線９３４）等がある。このうち、矢線９３２、矢線９３３、及び矢線９３４のように、携帯端末２が移動する場合には、携帯端末２が使用する周波数の切り替え（ハンドオーバ）が必要となる。
【００３３】
携帯端末２が使用する周波数の切り替え（ハンドオーバ）の制御方式には、携帯端末２側が能動的に行う制御方式と、無線マーカが設けられている各基地局に通信可能に接続されたサーバ装置を利用して行う制御方式とがある。
【００３４】
図１０はこのうち携帯端末２側が能動的に行う制御方式の一例を示すフローチャートである。この制御方式では、まず携帯端末２が、間欠的／定期的等の適宜なタイミングで、自身の周辺に存在する基地局を検出する処理（以下、オープンサーチと称する。）を実行する（Ｓ１０１１）。なお、オープンサーチの具体的な処理については後述する。携帯端末２は、上記オープンサーチによって基地局を検出すると、検出した各基地局から送信される無線信号を利用して、各基地局からの距離／方向等を測定する（Ｓ１０１２）。
【００３５】
次に携帯端末２は、オープンサーチによって検出された基地局が１つのみであるのか、それとも複数であるのかを判定する（Ｓ１０１３）。基地局が１つのみ検出されている場合には（Ｓ１０１３：１つ）、携帯端末２は、位置標定に用いる周波数をその基地局の周波数に切り替える（Ｓ１０１４）。但し、その基地局の周波数を当該携帯端末２において既に使用しているような場合は切り替えは行わない。Ｓ１０１３において、オープンサーチによって複数の基地局が検出されている場合には（Ｓ１０１３：複数）、Ｓ１０１５に進む。
【００３６】
次に、携帯端末２は、オープンサーチによって検出されている複数の基地局の中に、大ゾーンの基地局と小ゾーンの基地局の双方共が含まれているか否かを判定する（Ｓ１０１５）。大ゾーン及び小ゾーンの双方の基地局が含まれている場合（Ｓ１０１５：混在）、携帯端末２は、位置標定に用いる周波数を、オープンサーチによって検出されている複数の基地局のうち自身の現在位置から最短の距離に存在する小ゾーンの基地局の無線信号の周波数に切り替える（Ｓ１０１６）。このように、携帯端末２から最短の位置に存在する小ゾーン用基地局の無線信号を利用して位置標定を行うようにすることで、位置標定の精度をなるべく高めることができる。
【００３７】
なお、オープンサーチにより検出されている基地局が、小ゾーンの基地局、又は大ゾーンの基地局のいずれのゾーンであるかの判定は、例えば、基地局から送信される無線信号に、各基地局が小ゾーン又は大ゾーンのいずれのゾーンを構成しているのかを示す情報を付加し、携帯端末２側でこの情報を参照するようにする。また無線信号の受信強度が、位置標定のために必要とされる受信強度に満たない場合に（受信信号強度が所定の閾値以下の場合）、例えばその基地局の周波数は検出されなかったものとして取り扱うようにしてもよい。
【００３８】
Ｓ１０１５において、オープンサーチによって検出されている複数の基地局に大ゾーンの基地局又は小ゾーンの基地局のいずれか一方のみが含まれている場合には（Ｓ１０１５：混在しない）、携帯端末２は、位置標定に用いる周波数を、検出されている複数の基地局のうち自身の現在位置から最短の距離に存在する基地局の無線信号の周波数に切り替える（Ｓ１０１７）。
【００３９】
図１１Ａ，Ｂにオープンサーチに際し携帯端末２が行う処理の一例を示している。なお、以下の説明において、時間Ｔは、携帯端末２がオープンサーチを実行する時間間隔である。ｔ１は、小ゾーン用基地局の信号送信間隔である。またｋは、小ゾーン用基地局で用いる周波数の数（チャンネル数）である。ｌ（英字のエル）は、１つのエリアに設置される小ゾーン用基地局の最大数である。ｔ２は、大ゾーン用基地局の信号送信間隔である。ｍは大ゾーン用基地局で用いる周波数の数（チャンネル数）である。ｎは１つのエリアに設置する大ゾーン用基地局の最大数である。また基地局から送信される無線信号の周波数には、小ゾーンに大ゾーンよりも高い周波数帯を割り当てている。従って、より短波長の無線信号を用いる小ゾーンの方が大ゾーンよりも位置標定の精度が高いが、小ゾーンの方が回折は起こりにくく、無線信号を受信しにくくなる。
【００４０】
図１１Ａにオープンサーチに関する処理を示している。同図において、オープンサーチの開始時刻が到来すると（Ｓ１１１１：Ｙ）、携帯端末２は、変数ａに０をセットし、小ゾーンの基地局を対象としたオープンサーチを開始する（Ｓ１１１２）。次に携帯端末２は、小ゾーン用に割り当てられている周波数（チャンネル）のうち最も高い周波数を選択する（Ｓ１１１３）。
【００４１】
Ｓ１１１４では、携帯端末２は、ｔ１×ｌだけ時間が経過したかどうかを判定している。ｔ１×ｌの時間が経過している場合は（Ｓ１１１４：Ｙ）、Ｓ１１１７に進む。ｔ１×ｌの時間が経過していない場合は（Ｓ１１１４：Ｎ）、Ｓ１１１５に進み、Ｓ１１１３(又はＳ１１１９）で選択した周波数の無線信号を受信できるか否か（予め設定された閾値以上の強度で受信できるかどうか）を判定する。Ｓ１１１３(又はＳ１１１９）で選択した周波数の無線信号を受信できた場合（Ｓ１１１５：Ｙ）、Ｓ１１１３(又はＳ１１１９）で選択した周波数に対応する基地局を、オープンサーチの結果が管理されているテーブル（以下、オープンサーチテーブル）に受信可として登録する（Ｓ１１１６）。Ｓ１１１７において、携帯端末２は、変数ａに１を加算する。Ｓ１１１５において、Ｓ１１１３(又はＳ１１１９）で選択した周波数の無線信号を受信できない場合には（Ｓ１１１５：Ｎ）Ｓ１１１４に戻る。
【００４２】
Ｓ１１１８では、小ゾーン用基地局に用いられる全ての周波数(チャンネル）について検出処理が終了したかどうかを判定している（Ｓ１１１８）。残存する周波数がある場合は（Ｓ１１１８：Ｎ）Ｓ１１１９に進み、全ての周波数について検出処理が終了している場合は（Ｓ１１１８：Ｙ）Ｓ１１２０に進む。Ｓ１１１９では、次に高い周波数を選択している。Ｓ１１１９の後はＳ１１１４に戻る。
【００４３】
図１１Ｂは大ゾーンのオープンサーチに関する処理である。この処理は、例えば図１１Ａに示したフローチャートに連続して実行される。携帯端末２は、変数ｂに０をセットし、大ゾーンの基地局を対象としたオープンサーチを開始する（Ｓ１１２０）。次に携帯端末２は、大ゾーン用に割り当てられている周波数（チャンネル）のうち最も高い周波数を選択する（Ｓ１１２１）。
【００４４】
Ｓ１１２２において、携帯端末２は、ｔ２×ｎだけ時間が経過したかどうかを判定している。時間が経過している場合は（Ｓ１１２２：Ｙ）、Ｓ１１２５に進む。ｔ２×ｎの時間が経過していない場合は（Ｓ１１２２：Ｎ）、Ｓ１１２３に進み、Ｓ１１２１で選択した周波数の無線信号を受信できるか否か（閾値以上の強度で受信できるかどうか）を判定する。Ｓ１１２１で選択した周波数の無線信号を受信できた場合（Ｓ１１２３：Ｙ）、Ｓ１１２１で選択した周波数に対応する基地局を、オープンサーチの結果が管理されているテーブル（以下、オープンサーチテーブル）に受信可として登録する（Ｓ１１２４）。
【００４５】
Ｓ１１２５において、携帯端末２は、変数ｂに１を加算している。Ｓ１１２３において、Ｓ１１２１(又はＳ１１２７）で選択した周波数の無線信号を受信できない場合は（Ｓ１１２３：Ｎ）Ｓ１１２２に戻る。Ｓ１１２６では、大ゾーン用基地局に用いられる全ての周波数(チャンネル）について検出処理が終了したかどうかを判定している。残存する周波数がある場合には（Ｓ１１２６：Ｎ）、Ｓ１１２７に進み、全ての周波数について検出処理が終了している場合には（Ｓ１１２６：Ｙ）、処理を終了する。Ｓ１１２７では、次に高い周波数を選択している。Ｓ１１２７の後はＳ１１２２に戻る。
【００４６】
次にサーバ装置を利用して行われる制御方式について説明する。図１２にサーバ装置を含んで構成される位置標定システム１の概略的な構成を示している。電柱等の地域各所に設置されている基地局２００と、データセンタ等に設置されるサーバ装置１００とが、通信網５０を介して通信可能に接続している。
【００４７】
サーバ装置１００は、コンピュータ（情報処理装置）であって、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク、入力装置、出力装置、基地局と通信するための通信インタフェース等を備える。サーバ装置１００には、サーバ装置１００の機能を実現するためのプログラムやデータが記憶されている。またサーバ装置１００は、緯度／経度情報等により表現された地図上の範囲を特定するための情報を記憶している。
【００４８】
図１３は、サーバ装置１００を利用して行われるハンドオーバ制御方式を説明するフローチャートである。サーバ装置１００は、携帯端末２による位置標定の結果を間欠的／定期的等のタイミングで随時基地局２００から受信して記憶している（Ｓ１３１１）。サーバ装置１００は、記憶している位置標定結果に基づいて、携帯端末２の移動方向（移動ベクトル）を随時求める（Ｓ１３１２）。そして求めた移動方向から、次回携帯端末２から位置標定結果を受信する際（次回のサンプリングタイミング）の携帯端末２の移動先のゾーンを予測する（Ｓ１３１３）。なお、サーバ装置１００は、例えば、携帯端末２の移動履歴を直線的に外挿することにより携帯端末２の移動先のゾーンを予測する。
【００４９】
次にサーバ装置１００は、予測した緯度先のゾーンの識別子とそのゾーンの基地局２００から送信される無線信号の周波数を、通信網５０及び基地局２００を介して携帯端末２に送信し（Ｓ１３１４）、携帯端末２はこれを受信する（Ｓ１３１５）。
【００５０】
次に携帯端末２は、受信した周波数に切り替えて位置標定を行い、その基地局２００あら携帯端末２までの距離を求める（Ｓ１３１６）。携帯端末２は、その基地局２００までの距離が、現在位置標定に使用している基地局２００より近距離に存在する場合には（Ｓ１３１７：ＹＥＳ）、位置標定に用いる周波数を、サーバ装置１００から受信した周波数に切り替える（Ｓ１３１８）。
【００５１】
以上のようにして、サーバ装置１００を利用して行われるハンドオーバ制御方式が行われる。なお、ハンドオーバの制御方式はこれらに限られず、例えば、前述した携帯端末２側で行うハンドオーバ制御方式と、サーバ装置１００を利用して行われるハンドオーバ制御方式を組み合わせてハンドオーバ制御を行うようにしてもよい。
【００５２】
以上に説明したハンドオーバの制御方式は、無線電界強度や信号対雑音比ではなく、位置標定によって求められる、携帯端末２と基地局２００との間の距離に基づいて、位置標定に使用する周波数の切り替え（ハンドオーバ）を行っている。このため、スムーズにハンドオーバを行うことができる。また絶対的な距離に基づいてハンドオーバを行っているため、位置的な誤差が少なく高精度でハンドオーバ（周波数の切り替え）を行うこができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、上記のように構成されているため、マーカに複数のアンテナあるいは送受波器を搭載して周期的に切替えながら携帯端末の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行う場合、第１のマーカのエリアから、第２のマーカのサービスエリアへとハンドオーバさせ前記の標定を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例を示す概念図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す概念図である。
【図３】本発明の無線マーカと携帯端末の実施例を示す構成図である。
【図４】本発明のアンテナの実施例を示す外観図である。
【図５】本発明の制御プログラムのフローチャートである。
【図６】本発明の他の制御プログラムのフローチャートである。
【図７】本発明の他の制御プログラムのフローチャートである。
【図８】従来の実施例を示す概念図である。
【図９】ゾーンの構成例を示す図である。
【図１０】携帯端末２側で行う制御方式の一例を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】オープンサーチに際し携帯端末２が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】オープンサーチに際し携帯端末２が行う処理の一例を示すフローチャートであり、とくに大ゾーンのオープンサーチに関する処理を説明するフローチャートである。
【図１２】サーバ装置を含んで構成される位置標定システム１の概略的な構成を示す図である。
【図１３】サーバ装置１００を利用して行われるハンドオーバ制御方式を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１，１ａ，１ｂ 無線マーカ
２ 携帯端末
１１ａ〜ｅ アンテナ
１１ａａ〜ａｄ 無線マーカＡのアンテナ
１１ｂａ〜ｂｄ 無線マーカＢのアンテナ
１２ アンテナスイッチ
１３ 送信機
１４ 基準発振器
１５ 制御器
２１ アンテナ
２２ 受信機
２３ 信号検出器
２４ 基準発振器
２５ 制御・表示器
６１ アンテナ１１ａ→アンテナ１１ｂの方向
６２ 無線マーカ１のアンテナの垂直面からの角度
６３ 無線マーカ１のアンテナの高さ
６４ 携帯端末２のアンテナの高さ
６５ 無線マーカ１のアンテナの真下からの距離
６６ 無線マーカ１ａと無線マーカ１ｂの間隔
６７ａ 無線マーカ１ａの真下から携帯端末までの距離
６７ｂ 無線マーカ１ｂの真下から携帯端末までの距離
６７ｃ 無線マーカ１の大ゾーンのサービスエリア
６７ｄ 無線マーカ１の小ゾーンのサービスエリア
６８ａａ〜ａｄ アンテナ１１ａａ〜１１ａｄから携帯端末２への伝送経路
６８ｂａ〜ｂｄ アンテナ１１ｂａ〜１１ｂｄから携帯端末２への伝送経路
６８ａ〜ｅ アンテナ１１ａ〜１１ｄ、および１１ｅから携帯端末２への伝送経路
６９ａ 無線マーカ１ａの３次元の位置
６９ｂ 無線マーカ１ｂの３次元の位置
７０ 携帯端末２の３次元の位置
８１ 無線マーカのアンテナ
８２、８３ 無線マーカのアンテナ素子の間隔
１０１〜１１１、２０１〜２１１ 制御プログラムの制御ステップ
３０１〜３０８ 制御プログラムの制御ステップ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、離散的に配置された複数のマーカを利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行なうシステムにおいて、第１のマーカのサービスエリアから第２のマーカのサービスエリアへのハンドオーバさせるよう制御する機能を有する位置標定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１に開示される位置検知システムが公知である。このシステムでは、３つの無線局に夫々設けたアンテナから送信される無線信号に基づいて端末の位置を検知している。しかし、このシステムでは、各無線局には１基のアンテナしか塔載されておらず、しかもこれらの無線局の位置が十分に離れていることが条件となっており、屋外あるいは屋内に関わらずマルチパスあるいはハイトパターンなどの影響で、複数の無線局からの信号を同時に受信できない時には位置の検知が不可能となるなどの問題点があった。
また、本出願人の一人は、特願２００５−３６３１７１号（本願出願時には未公開）において、図８に示すような無線マーカを提案している。図８において、１は無線マーカ、２は携帯端末、１１ａ〜１１ｄは指向性アンテナ、６１は指向性アンテナ１１ａから１１ｂを見た方向、６２は無線マーカのアンテナの真下から受信機２を見たときの角度、６３は無線マーカ１のアンテナの高さ、６４は携帯端末２のアンテナの高さ、６５は無線マーカ１のアンテナの真下からの距離である。
無線マーカ１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄは、発信する高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下の間隔で水平面あるいは一定の傾斜角を持たせて設置され、周期的に切替えられながら高周波信号を発信しているものとする。
【０００３】
当該携帯端末２が当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下から角度６２の方向に存在するとすると、Δd(X)=(H-h)×Tan{ΔΦ(X)}、Δd(Y)=(H-h)×Tan{ΔΦ(Y)}となる。ここで、Δd(X)、Δd(Y)は当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの距離６５、Ｈは当該無線マーカ１のアンテナ１１ａ〜１１ｄの高さ６３、ｈは当該携帯端末２のアンテナの高さ６４、ΔΦ(X)、ΔΦ(Y)は当該指向性アンテナの真下からの角度６２である。
当該無線マーカ１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下の位置を（X1、Y1）とすると、当該携帯端末２のアンテナの位置（Xx、Yy）は、Xx=X1+Δd(X) Yy=Y1+Δd(Y)から位置を検知できる。
【特許文献１】特開２００４−１７０１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図８に示す位置検知システムでは、当該無線マーカ１のサービスエリア内では高い位置の標定精度が得られるが、当該無線マーカ１のサービスエリアから外れると位置の標定精度が低下する問題点があった。
また、従来の位置標定システムでは、無線マーカのサービスエリアから逸脱した場合のハンドオーバの制御手順について考慮されておらず、あるいは従来の携帯電話の基地局では、基地局からハンドオーバを起動する場合と携帯端末からハンドオーバを起動する場合があるが、いずれの場合も、複数の基地局からの無線信号を同時あるいは順次に受信して受信入力および／あるいは信号対雑音比を測定し、当該測定結果を比較してハンドオーバをする基地局を選択するため、制御に時間がかかり制御手順が複雑であるなどの問題点があった。
【０００５】
この発明は、無線マーカのサービスエリア内では高い標定精度が得られるが、当該無線マーカのサービスエリアから外れると位置の標定精度が低下する問題を解決するために、隣接するマーカのサービスエリアへハンドオーバさせるための機能を有する位置標定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる位置標定システムは、一つのマーカに複数の発信手段を設け、当該複数の発信手段を周期的に切替えながら信号を発信させ、当該複数の発信手段からの方向と距離あるいは位置を高精度で標定することにより、第１のマーカのサービスエリアから第２のマーカのサービスエリアにハンドオーバさせるよう制御するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の位置標定システムでは、携帯端末が第１のマーカのサービスエリア内のどの位置に居るかが正確に標定できることから、第１のマーカのサービスエリアから逸脱することが判明した時点で、即座に、第２のマーカのサービスエリアを選択し、当該選択した第２のマーカを利用して位置の標定を継続して行うことができるため、ハンドオーバの制御が簡単であり、ハンドオーバに要する時間を短縮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
この発明の一実施形態であるハンドオーバ機能を有する位置標定システムは、図１に示すように無線マーカ１ａ、１ｂの３次元の位置６９ａ、６９ｂから携帯端末２の３次元の位置７０を標定する際に、無線マーカ１ａからの距離６７ａと、無線マーカ１ｂからの距離６７ｂを同時に標定することが出来るので、無線マーカ１ａのサービスエリアから無線マーカ１ｂのサービスエリアに移動することが即座に判定できることから、当該距離６７ａと６７ｂを比較することでハンドオーバを短時間に制御できるメリットがある。
図１および図２に示す無線マーカ１ａ、１ｂあるいは無線マーカ１には、図３および図４に示すように複数のアンテナ１１ａ〜１１ｅが接続され、アンテナ１ａ〜１ｄの任意の組合わせの間隔が無線マーカから発信される高周波信号の搬送波の１波長以内となっている。これらの複数のアンテナの内、アンテナ１１ａ〜１１ｄが周期的に切替えられて高周波信号が発信され、かつ／又は任意の数のアンテナ１ｅからは高周波信号が複数の周波数の間でホッピングさせながら発信されており、一方、携帯端末２には１基のアンテナが接続されている。
【０００９】
無線マーカ１ａ、１ｂあるいは無線マーカ１、および携帯端末２のアンテナが上記のとおり構成されるため、無線マーカ１ａから発信される高周波信号は６８ａａ〜６８ａｄの経路を通って携帯端末２のアンテナに到達し、無線マーカ１ｂから発信される高周波信号は６８ｂａ〜６８ｂｄの経路を通って携帯端末２のアンテナに到達し、無線マーカ１のアンテナ１ｅから発信される高周波信号は６８ｅの経路を通って携帯端末２のアンテナに到達する。
携帯端末２において、上記の複数のアンテナを周期的に切替え、あるいは複数の周波数の間でホッピングさせるごとに、到達した高周波信号の搬送波の周波数差および／あるいは位相差を測定することで携帯端末２の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せが高精度で標定できる。
前記のように、携帯端末２の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せが高精度で標定できることから、第１の無線マーカのサービスエリアから第２の無線マーカのサービスエリアへ短時間でハンドオーバさせることが容易に行えるメリットが生じる。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態を示す概念図である。図１において、１ａ、１ｂは無線マーカ、１１ａａ〜１１ａｄ、１１ｂａ〜１１ｂｄは複数のアンテナ、２は携帯端末、６８ａａ〜６８ａｄはアンテナ１１ａａ〜１１ａｄと携帯端末２の間の高周波信号の伝送路、６８ｂａ〜６８ｂｄはアンテナ１１ｂａ〜１１ｂｄと携帯端末２の間の高周波信号の伝送路、６７ａ、６７ｂは無線マーカ１ａ、１ｂの真下から携帯端末２までの距離、６９ａ、６９ｂは無線マーカ１ａ、１ｂの３次元の位置、７０は携帯端末２の３次元の位置である。
３次元の位置６９ａ、６９ｂに設置された無線マーカ１ａ、１ｂの複数のアンテナ１１ａａ〜１１ａｄ、１１ｂａ〜１１ｂｄは、周期的に切替えられながら、報知情報および主に位置を標定するための測定信号を含む高周波信号を間欠的に発信している。
一方、３次元の位置７０に居る携帯端末２には１基のアンテナが搭載されており、当該無線マーカ１ａ、１ｂから発信される高周波信号を受信し、高周波信号の伝送経路６８ａａ〜６８ａｄあるいは６８ｂａ〜６８ｂｄごとに当該高周波信号の搬送波信号の位相差を求め、自らの３次元の位置７０を標定するとともに、無線マーカ１ａ、１ｂの真下からの距離６７ａ、６７ｂを求める。
【００１１】
当該無線マーカ１ａの真下からの距離６７ａが当該無線マーカ１ａのサービスエリア内であれば、当該携帯端末２は当該無線マーカ１ａから発信される高周波信号を受信することで、携帯端末２の３次元の位置７０が標定できる。
同様に、当該無線マーカ１ｂの真下からの距離６７ｂが当該無線マーカ１ｂのサービスエリア内であれば、当該携帯端末２は当該無線マーカ１ｂから発信される高周波信号を受信することで、携帯端末２の３次元の位置７０が標定できる。
当該携帯端末２が無線マーカ１ａのエリアから無線マーカ１ｂのエリアに移動する場合には、無線マーカ１ａから発信される高周波信号から無線マーカ１ｂからの高周波信号へ切替えてハンドオーバさせることによって、継続して携帯端末２は自らの３次元の位置を標定することができる。
【００１２】
ここで、当該無線マーカ１ａのエリアと１ｂのエリアは通常重複するように設置されるが、横断歩道などのように、無線マーカ１ａと１ｂを近接して設置できない場合には、両方のエリアの間に隙間が生じる場合が生じる。
当該携帯端末２が無線マーカ１ａのエリア外であり同時に無線マーカ１ｂのエリア外であると、自らの３次元の位置７０を標定することができないので、地磁気センサあるいは加速度センサあるいは重力センサあるいはこれらを組合せた慣性航法センサなどを用いて移動した距離と方向などを測定して補完する必要が生じる。
なお、上記では、無線マーカ１ａ、１ｂの複数のアンテナ１１ａａ〜１１ａｄ、１１ｂａ〜１１ｂｄを周期的に切替えながら高周波信号を発信する場合について述べたが、無線マーカ１ａ、１ｂから発信される高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の周波数をホッピングさせることで、無線マーカ１ａ、１ｂの真下からの距離６７ａ、６７ｂを直接測定することができる。
また、上記では、無線マーカ１ａ、１ｂが送信機であり携帯端末２が受信機である場合であるが、無線マーカ１ａ、１ｂが受信機であり携帯端末２が送信機で有る場合にも同様な効果がえられる。なお、前者の場合には各無線マーカ１ａ、１ｂは独立していても良いが、後者の場合には各無線マーカ１ａ、１ｂの間は通信ネットワークなどで接続しておく必要がある。
【００１３】
図２は、本発明の他の実施形態を示す概念図である。図２において、１は無線マーカ、１１ａ〜１１ｅは複数のアンテナ、２は携帯端末、６８ａ〜６８ｅはアンテナ１１ａ〜１１ｅと携帯端末２の間の高周波信号の伝送路、６７ｃは大ゾーンのサービスエリア、６７ｄは小ゾーンのサービスエリア、６９は無線マーカ１の３次元の位置、７０は携帯端末２の３次元の位置である。
３次元の位置６９に設置された無線マーカ１の複数のアンテナ１１ａ〜１１ｅは、周期的に切替えられながら、報知情報および方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定するための測定信号を含む高周波信号を間欠的に発信している。
無線マーカ１の複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄは、当該複数のアンテナの高さをほぼ半径とする小ゾーンのサービスエリアを構成し、主に位置を標定するために用いられ、任意の数のアンテナ１１ｅは、当該アンテナからの高周波信号の到達範囲を半径とする大ゾーンのサービスエリアを構成し、主に方向および／あるいは距離を標定するために用いられる。
無線マーカ１の任意の数のアンテナ１１ｅは、直交しあるいは同期した複数の周波数の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号あるいはこれらの組み合わせの間をホッピングさせながら高周波信号を発信し、携帯端末２が向いている方向および／あるいは無線マーカ１と携帯端末２との間の距離を標定するのに用いられる。
一方、３次元の位置７０に居る携帯端末２には１基のアンテナが搭載されており、当該無線マーカ１から発信される高周波信号を受信し、高周波信号の伝送経路６８ａ〜６８ｅごとに当該高周波信号の搬送波信号の位相差を求め、方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定する。
【００１４】
当該携帯端末２が当該無線マーカ１の小ゾーンのサービスエリア内であれば、当該携帯端末２は当該無線マーカ１から発信される高周波信号を受信することで、携帯端末２の３次元の位置７０が標定できる。
同様に、当該無線マーカ１が当該無線マーカ１の大ゾーンのサービスエリア内であれば、当該携帯端末２は当該無線マーカ１から発信される高周波信号を受信することで、携帯端末２が向かっている方向および／あるいは携帯端末２と無線マーカ１との間の距離が標定できる。
当該携帯端末２が無線マーカ１の小ゾーンのサービスエリアから無線マーカ１の大ゾーンのサービスエリアに移動する場合には、無線マーカ１のから小ゾーンのサービスエリアから無線マーカ１の大ゾーンのサービスエリアへ切替えてハンドオーバすることによって、継続して携帯端末２は自らの方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することができる。
【００１５】
ここで、当該無線マーカ１の大ゾーンのサービスエリアは隣接する他の無線マーカの大ゾーンのサービスエリアと通常重複するように設置されるが、無線マーカ１と他の隣接する無線マーカが近接して設置できない場合には、両方のエリアの間に隙間が生じる場合が生じる。
また、当該小ゾーンのサービスエリアが主に位置の標定を目的とし、当該大ゾーンのサービスエリアが主に方向および／あるいは距離の標定を目的として設置される。
また、複数の無線マーカが離散的に配置され、当該複数の無線マーカの大ゾーンのサービスエリアが重なって配置される場合には、当該複数の無線マーカを利用して得られた方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果を組み合わせて採用することができる。
【００１６】
また、前記の複数の無線マーカの各々の小ゾーンおよび／あるいは大ゾーンのサービスエリアが重複しないエリアに対しては、地磁気センサあるいは加速度センサあるいは重力センサあるいはこれらを組合せた慣性航法センサによって、前記複数の無線マーカを利用した方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果を補完することで標定精度を向上させることができる。
また、前記慣性航法センサによって補完した方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果を、前記複数の無線マーカの小ゾーンのサービスエリアにおいて補正しあるいはリセットすることで標定精度を向上させることができる。
また、上記では、無線マーカ１が送信機であり携帯端末２が受信機である場合であるが、無線マーカ１が受信機であり携帯端末２が送信機で有る場合にも同様な効果がえられる。なお、前者の場合には無線マーカ１は独立していても良いが、後者の場合には無線マーカ１は周辺の無線マーカと通信ネットワークなどで接続しておく必要がある。
【００１７】
図３は、本発明における無線マーカと携帯端末の実施例を示す構成図であり、１は無線マーカ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅは複数のアンテナ、１２はアンテナスイッチ、１３は送信機、１４は基準発振器、１５は制御器、２は携帯端末、２１はアンテナ、２２は受信機、２３は信号検出器、２４は基準発振器、２５は制御・表示器である。
無線マーカ１の複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄと任意の数のアンテナ１１ｅはアンテナスイッチ１２に接続されており、制御器１５によって基準発振器１４に同期して周期的に切換えられている。送信機１３からは少なくとも報知情報と測定信号を含む高周波信号がバースト状に発信され、アンテナスイッチ１２により周期的に切換えられ、当該複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄ、および１１ｅから空間に放射されている。
【００１８】
当該複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄ、および１１ｅから空間に放射された高周波信号は、携帯端末２のアンテナ２１で受信され、受信機２２により当該高周波信号の搬送波信号が中間周波信号に変換され、信号検出器２３により当該中間周波信号の位相が測定される。
当該中間周波信号の位相の測定が前記の無線マーカ１の複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄ、および１１ｅごとに行われ、各々の位相差から無線マーカ１から携帯端末２を見た方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することができる。
なお、無線マーカ１の送信機１３の発振周波数を基準発振器１４に同期させながら段階的に変化させ、いわゆる周波数ホッピングをさせ、携帯端末２の受信機２２で基準発振器２４に同期した局部発振器の周波数を変化させながら中間周波数に変換し、信号検出器２３によって当該中間周波信号の位相差を測定することで、無線マーカ１と携帯端末２との間の距離が測定できる。
【００１９】
図４は本発明におけるアンテナの実施例を示す断面図であり、８１は複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄ、および１１ｅを組み立てたアンテナ部、８２はアンテナ１１ａとアンテナ１１ｄの上下方向の間隔、８３はアンテナ１１ｃと１１ｄの左右方向の間隔である。
アンテナ部８１の各間隔８２、８３は高周波信号の搬送波信号の１波長以下の間隔で配置され、アンテナ１１ｅは、例えば、アンテナ１１ａ〜１１ｄの中心部でこれらのアンテナに妨害を与えない位置に設けられ、前記アンテナスイッチ１２によって周期的に切替えられる。
また、アンテナ部８１を、水平面に対して下向き方向あるいは上向き方向、あるいは横向き方向に設置され、あるいは傾斜角を持たせ、あるいはこれらを組合わせて設置することができる。
また、当該小ゾーンのサービスエリアをカバーするための複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄが垂直方向に指向性パターンを形成し、当該大ゾーンのサービスエリアをカバーするための任意の数のアンテナ１１ｅが水平方向に無指向性パターンを形成することで位置の標定精度を高めることができる。
【００２０】
図５は、上記図１に示す実施形態において実行される制御プログラムの一例のフローチャートである。図５において、１０１〜１１１は制御ステップを示す。
プログラムの制御手順は、ステップ１０１で制御をスタートし、ステップ１１１で終了する。
ステップ１０１でスタートすると、ステップ１０２で現マーカを中心に位置標定プログラムを実行を開始する。
ステップ１０３で、携帯端末が現在の無線マーカのサービスエリア内か否かの判定を行い、エリア内であればステップ１０４に進み、エリア外であればステップ１０５に進む。
携帯端末が現在の無線マーカのエリア内の場合、ステップ１０４で現在の無線マーカのエリア内の他に隣接する無線マーカのエリア内にも居るかの判定を行い、現在の無線マーカのエリア内のみの場合は、ステップ１０７で現在のマーカから取得するデータを用いて位置標定を実行し、ステップ１１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ１１１で終了する。
【００２１】
一方、現在の無線マーカのエリア内の他に隣接する無線マーカのエリア内でもあるときには、ステップ１０６で現在の無線マーカから得られたデータと隣接する無線マーカから得られたデータの両方を用いて位置標定を行い、ステップ１１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ１１１で処理を終了する。
現在の無線マーカのエリア外の時、ステップ１０５で隣接する無線マーカのエリア内か否かの判定を行い隣接する無線マーカのエリア内の時には、ステップ１０８に移行して隣接する無線マーカへハンドオーバして引き続き位置の標定を行い、ステップ１１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ１１１で処理を終了する。
更に、隣接する無線マーカのエリアでも無い時には、ステップ１０９に移行して、慣性航法センサを使って位置の標定を行い、ステップ１１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ１１１で処理を終了する。
【００２２】
なお、前記の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果が、現在の無線マーカのサービスエリアから逸脱しつつあると判定された場合、当該逸脱しつつある方向に存在する隣接する無線マーカと組合せあるいは当該隣接する無線マーカを優先して選択することができる。
また、前記現在の無線マーカのサービスエリアと隣接する無線マーカのサービスエリアが重複しない場合には、当該重複しないエリアに対しては地磁気センサあるいは加速度センサあるいは重力センサあるいはこれらの組合せた慣性航法センサによって方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果を補完することができる。
また、現在の無線マーカのエリア内で得られた位置評定結果を用いて前記の慣性航法センサを較正しあるいはリセットを行うことで、当該慣性航法センサの精度を維持することが可能である。
【００２３】
図６は、上記図２に示す実施形態で実行される制御プログラムの一例のフローチャートである。図６において、２０１〜２１１は制御ステップを示す。
プログラムの制御手順は、ステップ２０１で制御をスタートし、ステップ２１１で終了する。
ステップ２０１でスタートすると、ステップ２０２で大ゾーンエリアと小ゾーンエリアを対象に位置標定プログラムの実行を開始する。
ステップ２０３では、携帯端末が無線マーカ（図示せず）の小ゾーンエリア内であるか否かの判定を行い、小ゾーンエリア内であればステップ２０４に進み、小ゾーンエリア外であればステップ２０５に進む。
小ゾーンエリア内である場合、ステップ２０４で現在の無線マーカの小ゾーンエリアの他に隣接する無線マーカの小ゾーンエリア内にも居るかの判定を行い、現在の無線マーカの小ゾーンエリア内のみである場合は、ステップ２０７で現在の無線マーカから取得するデータを用いて位置標定を行い、ステップ２１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ２１１で処理を終了する。
【００２４】
一方、現在の無線マーカの小ゾーンエリア内である他に隣接する無線マーカの小ゾーンエリア内でもあるときには、ステップ２０６で現在の無線マーカの小ゾーンエリアから得られたデータと隣接する他の無線マーカの小ゾーンエリアから得られたデータの両方を用いて位置標定を行い、ステップ２１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ２１１で処理を終了する。
ステップ２０５では、複数の無線マーカの大ゾーンエリア内であるか否かの判定を行い、複数の無線マーカの大ゾーンエリア内である時には、ステップ２０８に移行して複数の無線マーカの大ゾーンエリアから得られたデータを用いて方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行い、ステップ２１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ２１１で処理を終了する。
【００２５】
更に、複数の無線マーカの大ゾーンエリア内で無い場合には、ステップ２０９に移行して、現在の無線マーカの大ゾーンエリア内のみであれば現在の無線マーカから得られたデータと慣性航法センサを合わせて用い方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行い、ステップ２１０で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ２１１で処理を終了する。
なお、いずれの無線マーカの大ゾーンのサービスエリアにも居ない場合には、図６には記載されていないが、慣性航法センサのみを利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行うことも可能である。
また、現在の無線マーカの小ゾーンエリア内で得られた位置評定結果を用いて前記の慣性航法センサを較正しあるいはリセットを行うことで、当該慣性航法センサの精度を維持することが可能である。
【００２６】
図７は、上記図１の実施形態で実行される制御プログラムの別の例を示すフローチャートである。図７において、３０１〜３０８は制御ステップを示す。
プログラムの制御手順は、ステップ３０１で制御をスタートし、ステップ３０９〜３０８で終了する。
ステップ３０１でスタートすると、ステップ３０２で現在受信中の全マーカを対象に位置標定プログラムの実行を開始する。
続いて、ステップ３０３では、現在受信中の全マーカの数をカウントし、現在受信中のマーカの数が複数の場合、ステップ３０４に進み、現在受信中の複数マーカの情報を用いて位置評定を行い、ステップ３０７で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ３０８で処理を終了する。
【００２７】
一方、現在受信中のマーカの数が１の場合、ステップ３０５に進み、現在受信中のマーカの情報と慣性航法センサを用いて位置評定を行い、ステップ３０７で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ３０８で処理を終了する。
更に、現在受信中のマーカの数が０の場合、慣性航法センサを用いて位置評定を行い、ステップ３０７で位置標定の結果をテーブルに入力し、ステップ３０８で処理を終了する。
【００２８】
以上の説明では無線マーカに搭載した複数のアンテナを周期的に切替えることで携帯端末が位置する方向と距離を測定したが、携帯電話システムのように、アンテナをセクター化したシステムでは、携帯端末の位置する方向を、当該セクターアンテナを用いて検知することができる。
また、当該無線マーカから超音波トランスデューサあるいは超音波送波器を用いて超音波信号を発信し、当該携帯端末において超音波トランスデューサあるいは超音波受波器を用いて超音波信号を受信し、あるいは当該無線マーカにおいて発光ダイオードあるいはレーザーダイオードを用いて光信号を発信し当該携帯端末においてホトダイオードを用いて光信号を受信することでも同様な効果が得られる。
【００２９】
なお、本出願では、超音波トランスデューサあるいは超音波送受波器と発光ダイオードあるいはレーザーダイオードあるいはホトダイオードを総称して送受波器と呼称するものとする。また、送受波器の送波器あるいは受波器のみを用いる場合でも送受波器として記載している。
また、上記の説明では、無線マーカから高周波信号を発信し携帯端末で受信する場合について述べたが、逆に、携帯端末から高周波信号を発信し無線マーカで受信することでも当該携帯端末の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することができる。
【００３０】
図９にゾーンの構成例を示している。同図では、位置標定システムが適用されるサービスエリアとして、周波数Ｆ１の小ゾーン９１１と周波数Ｆ２の大ゾーン９１２とで構成されるエリア１（９１）、及び、周波数Ｆ３の小ゾーン９２１と周波数Ｆ４の大ゾーン９２２で構成されるエリア２（９２）を例示している。
【００３１】
小ゾーンは、大ゾーンに比べるとカバーエリアは狭いが、位置標定を高精度で行うことができるという特性を有している。一方、大ゾーンは、小ゾーンに比べて位置標定精度は低いが、カバーエリアが広いという特性を有している。小ゾーンと大ゾーンとを組み合わせてエリアをカバーすることで、無線信号が到達せずに位置標定が不能となるエリア（不感帯）を減らし、かつ、エリア全体としての位置標定精度を向上させることが可能となる。なお、大ゾーン及び小ゾーンは、例えば大ゾーンの中に全ての小ゾーンが含まれるように設定される。
【００３２】
無線信号の干渉を避けるため、隣接するゾーンで使用する位置標定のための無線信号の周波数は、異なる周波数に設定されている。ゾーンを跨いで行われる携帯端末２の移動態様としては、同一エリア内で小ゾーン間を移動する場合（例えば図９の矢線９３１）、同一エリア内で小ゾーンから大ゾーンに移動する場合（例えば図９の矢線９３２）、エリアを跨いで大ゾーン間を移動する場合（例えば図９の矢線９３３）、同一エリア内で大ゾーンから小ゾーンに移動する場合（例えば図９の矢線９３４）等がある。このうち、矢線９３２、矢線９３３、及び矢線９３４のように、携帯端末２が移動する場合には、携帯端末２が使用する周波数の切り替え（ハンドオーバ）が必要となる。
【００３３】
携帯端末２が使用する周波数の切り替え（ハンドオーバ）の制御方式には、携帯端末２側が能動的に行う制御方式と、無線マーカが設けられている各基地局に通信可能に接続されたサーバ装置を利用して行う制御方式とがある。
【００３４】
図１０はこのうち携帯端末２側が能動的に行う制御方式の一例を示すフローチャートである。この制御方式では、まず携帯端末２が、間欠的／定期的等の適宜なタイミングで、自身の周辺に存在する基地局を検出する処理（以下、オープンサーチと称する。）を実行する（Ｓ１０１１）。なお、オープンサーチの具体的な処理については後述する。携帯端末２は、上記オープンサーチによって基地局を検出すると、検出した各基地局から送信される無線信号を利用して、各基地局からの距離／方向等を測定する（Ｓ１０１２）。
【００３５】
次に携帯端末２は、オープンサーチによって検出された基地局が１つのみであるのか、それとも複数であるのかを判定する（Ｓ１０１３）。基地局が１つのみ検出されている場合には（Ｓ１０１３：１つ）、携帯端末２は、位置標定に用いる周波数をその基地局の周波数に切り替える（Ｓ１０１４）。但し、その基地局の周波数を当該携帯端末２において既に使用しているような場合は切り替えは行わない。Ｓ１０１３において、オープンサーチによって複数の基地局が検出されている場合には（Ｓ１０１３：複数）、Ｓ１０１５に進む。
【００３６】
次に、携帯端末２は、オープンサーチによって検出されている複数の基地局の中に、大ゾーンの基地局と小ゾーンの基地局の双方共が含まれているか否かを判定する（Ｓ１０１５）。大ゾーン及び小ゾーンの双方の基地局が含まれている場合（Ｓ１０１５：混在）、携帯端末２は、位置標定に用いる周波数を、オープンサーチによって検出されている複数の基地局のうち自身の現在位置から最短の距離に存在する小ゾーンの基地局の無線信号の周波数に切り替える（Ｓ１０１６）。このように、携帯端末２から最短の位置に存在する小ゾーン用基地局の無線信号を利用して位置標定を行うようにすることで、位置標定の精度をなるべく高めることができる。
【００３７】
なお、オープンサーチにより検出されている基地局が、小ゾーンの基地局、又は大ゾーンの基地局のいずれのゾーンであるかの判定は、例えば、基地局から送信される無線信号に、各基地局が小ゾーン又は大ゾーンのいずれのゾーンを構成しているのかを示す情報を付加し、携帯端末２側でこの情報を参照するようにする。また無線信号の受信強度が、位置標定のために必要とされる受信強度に満たない場合に（受信信号強度が所定の閾値以下の場合）、例えばその基地局の周波数は検出されなかったものとして取り扱うようにしてもよい。
【００３８】
Ｓ１０１５において、オープンサーチによって検出されている複数の基地局に大ゾーンの基地局又は小ゾーンの基地局のいずれか一方のみが含まれている場合には（Ｓ１０１５：混在しない）、携帯端末２は、位置標定に用いる周波数を、検出されている複数の基地局のうち自身の現在位置から最短の距離に存在する基地局の無線信号の周波数に切り替える（Ｓ１０１７）。
【００３９】
図１１Ａ，Ｂにオープンサーチに際し携帯端末２が行う処理の一例を示している。なお、以下の説明において、時間Ｔは、携帯端末２がオープンサーチを実行する時間間隔である。ｔ１は、小ゾーン用基地局の信号送信間隔である。またｋは、小ゾーン用基地局で用いる周波数の数（チャンネル数）である。ｌ（英字のエル）は、１つのエリアに設置される小ゾーン用基地局の最大数である。ｔ２は、大ゾーン用基地局の信号送信間隔である。ｍは大ゾーン用基地局で用いる周波数の数（チャンネル数）である。ｎは１つのエリアに設置する大ゾーン用基地局の最大数である。また基地局から送信される無線信号の周波数には、小ゾーンに大ゾーンよりも高い周波数帯を割り当てている。従って、より短波長の無線信号を用いる小ゾーンの方が大ゾーンよりも位置標定の精度が高いが、小ゾーンの方が回折は起こりにくく、無線信号を受信しにくくなる。
【００４０】
図１１Ａにオープンサーチに関する処理を示している。同図において、オープンサーチの開始時刻が到来すると（Ｓ１１１１：Ｙ）、携帯端末２は、変数ａに０をセットし、小ゾーンの基地局を対象としたオープンサーチを開始する（Ｓ１１１２）。次に携帯端末２は、小ゾーン用に割り当てられている周波数（チャンネル）のうち最も高い周波数を選択する（Ｓ１１１３）。
【００４１】
Ｓ１１１４では、携帯端末２は、ｔ１×ｌだけ時間が経過したかどうかを判定している。ｔ１×ｌの時間が経過している場合は（Ｓ１１１４：Ｙ）、Ｓ１１１７に進む。ｔ１×ｌの時間が経過していない場合は（Ｓ１１１４：Ｎ）、Ｓ１１１５に進み、Ｓ１１１３(又はＳ１１１９）で選択した周波数の無線信号を受信できるか否か（予め設定された閾値以上の強度で受信できるかどうか）を判定する。Ｓ１１１３(又はＳ１１１９）で選択した周波数の無線信号を受信できた場合（Ｓ１１１５：Ｙ）、Ｓ１１１３(又はＳ１１１９）で選択した周波数に対応する基地局を、オープンサーチの結果が管理されているテーブル（以下、オープンサーチテーブル）に受信可として登録する（Ｓ１１１６）。Ｓ１１１７において、携帯端末２は、変数ａに１を加算する。Ｓ１１１５において、Ｓ１１１３(又はＳ１１１９）で選択した周波数の無線信号を受信できない場合には（Ｓ１１１５：Ｎ）Ｓ１１１４に戻る。
【００４２】
Ｓ１１１８では、小ゾーン用基地局に用いられる全ての周波数(チャンネル）について検出処理が終了したかどうかを判定している（Ｓ１１１８）。残存する周波数がある場合は（Ｓ１１１８：Ｎ）Ｓ１１１９に進み、全ての周波数について検出処理が終了している場合は（Ｓ１１１８：Ｙ）Ｓ１１２０に進む。Ｓ１１１９では、次に高い周波数を選択している。Ｓ１１１９の後はＳ１１１４に戻る。
【００４３】
図１１Ｂは大ゾーンのオープンサーチに関する処理である。この処理は、例えば図１１Ａに示したフローチャートに連続して実行される。携帯端末２は、変数ｂに０をセットし、大ゾーンの基地局を対象としたオープンサーチを開始する（Ｓ１１２０）。次に携帯端末２は、大ゾーン用に割り当てられている周波数（チャンネル）のうち最も高い周波数を選択する（Ｓ１１２１）。
【００４４】
Ｓ１１２２において、携帯端末２は、ｔ２×ｎだけ時間が経過したかどうかを判定している。時間が経過している場合は（Ｓ１１２２：Ｙ）、Ｓ１１２５に進む。ｔ２×ｎの時間が経過していない場合は（Ｓ１１２２：Ｎ）、Ｓ１１２３に進み、Ｓ１１２１で選択した周波数の無線信号を受信できるか否か（閾値以上の強度で受信できるかどうか）を判定する。Ｓ１１２１で選択した周波数の無線信号を受信できた場合（Ｓ１１２３：Ｙ）、Ｓ１１２１で選択した周波数に対応する基地局を、オープンサーチの結果が管理されているテーブル（以下、オープンサーチテーブル）に受信可として登録する（Ｓ１１２４）。
【００４５】
Ｓ１１２５において、携帯端末２は、変数ｂに１を加算している。Ｓ１１２３において、Ｓ１１２１(又はＳ１１２７）で選択した周波数の無線信号を受信できない場合は（Ｓ１１２３：Ｎ）Ｓ１１２２に戻る。Ｓ１１２６では、大ゾーン用基地局に用いられる全ての周波数(チャンネル）について検出処理が終了したかどうかを判定している。残存する周波数がある場合には（Ｓ１１２６：Ｎ）、Ｓ１１２７に進み、全ての周波数について検出処理が終了している場合には（Ｓ１１２６：Ｙ）、処理を終了する。Ｓ１１２７では、次に高い周波数を選択している。Ｓ１１２７の後はＳ１１２２に戻る。
【００４６】
次にサーバ装置を利用して行われる制御方式について説明する。図１２にサーバ装置を含んで構成される位置標定システム１の概略的な構成を示している。電柱等の地域各所に設置されている基地局２００と、データセンタ等に設置されるサーバ装置１００とが、通信網５０を介して通信可能に接続している。
【００４７】
サーバ装置１００は、コンピュータ（情報処理装置）であって、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク、入力装置、出力装置、基地局と通信するための通信インタフェース等を備える。サーバ装置１００には、サーバ装置１００の機能を実現するためのプログラムやデータが記憶されている。またサーバ装置１００は、緯度／経度情報等により表現された地図上の範囲を特定するための情報を記憶している。
【００４８】
図１３は、サーバ装置１００を利用して行われるハンドオーバ制御方式を説明するフローチャートである。サーバ装置１００は、携帯端末２による位置標定の結果を間欠的／定期的等のタイミングで随時基地局２００から受信して記憶している（Ｓ１３１１）。サーバ装置１００は、記憶している位置標定結果に基づいて、携帯端末２の移動方向（移動ベクトル）を随時求める（Ｓ１３１２）。そして求めた移動方向から、次回携帯端末２から位置標定結果を受信する際（次回のサンプリングタイミング）の携帯端末２の移動先のゾーンを予測する（Ｓ１３１３）。なお、サーバ装置１００は、例えば、携帯端末２の移動履歴を直線的に外挿することにより携帯端末２の移動先のゾーンを予測する。
【００４９】
次にサーバ装置１００は、予測した緯度先のゾーンの識別子とそのゾーンの基地局２００から送信される無線信号の周波数を、通信網５０及び基地局２００を介して携帯端末２に送信し（Ｓ１３１４）、携帯端末２はこれを受信する（Ｓ１３１５）。
【００５０】
次に携帯端末２は、受信した周波数に切り替えて位置標定を行い、その基地局２００あら携帯端末２までの距離を求める（Ｓ１３１６）。携帯端末２は、その基地局２００までの距離が、現在位置標定に使用している基地局２００より近距離に存在する場合には（Ｓ１３１７：ＹＥＳ）、位置標定に用いる周波数を、サーバ装置１００から受信した周波数に切り替える（Ｓ１３１８）。
【００５１】
以上のようにして、サーバ装置１００を利用して行われるハンドオーバ制御方式が行われる。なお、ハンドオーバの制御方式はこれらに限られず、例えば、前述した携帯端末２側で行うハンドオーバ制御方式と、サーバ装置１００を利用して行われるハンドオーバ制御方式を組み合わせてハンドオーバ制御を行うようにしてもよい。
【００５２】
以上に説明したハンドオーバの制御方式は、無線電界強度や信号対雑音比ではなく、位置標定によって求められる、携帯端末２と基地局２００との間の距離に基づいて、位置標定に使用する周波数の切り替え（ハンドオーバ）を行っている。このため、スムーズにハンドオーバを行うことができる。また絶対的な距離に基づいてハンドオーバを行っているため、位置的な誤差が少なく高精度でハンドオーバ（周波数の切り替え）を行うこができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、上記のように構成されているため、マーカに複数のアンテナあるいは送受波器を搭載して周期的に切替えながら携帯端末の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を行う場合、第１のマーカのエリアから、第２のマーカのサービスエリアへとハンドオーバさせ前記の標定を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例を示す概念図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す概念図である。
【図３】本発明の無線マーカと携帯端末の実施例を示す構成図である。
【図４】本発明のアンテナの実施例を示す外観図である。
【図５】本発明の制御プログラムのフローチャートである。
【図６】本発明の他の制御プログラムのフローチャートである。
【図７】本発明の他の制御プログラムのフローチャートである。
【図８】従来の実施例を示す概念図である。
【図９】ゾーンの構成例を示す図である。
【図１０】携帯端末２側で行う制御方式の一例を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】オープンサーチに際し携帯端末２が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】オープンサーチに際し携帯端末２が行う処理の一例を示すフローチャートであり、とくに大ゾーンのオープンサーチに関する処理を説明するフローチャートである。
【図１２】サーバ装置を含んで構成される位置標定システム１の概略的な構成を示す図である。
【図１３】サーバ装置１００を利用して行われるハンドオーバ制御方式を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１，１ａ，１ｂ 無線マーカ
２ 携帯端末
１１ａ〜ｅ アンテナ
１１ａａ〜ａｄ 無線マーカＡのアンテナ
１１ｂａ〜ｂｄ 無線マーカＢのアンテナ
１２ アンテナスイッチ
１３ 送信機
１４ 基準発振器
１５ 制御器
２１ アンテナ
２２ 受信機
２３ 信号検出器
２４ 基準発振器
２５ 制御・表示器
６１ アンテナ１１ａ→アンテナ１１ｂの方向
６２ 無線マーカ１のアンテナの垂直面からの角度
６３ 無線マーカ１のアンテナの高さ
６４ 携帯端末２のアンテナの高さ
６５ 無線マーカ１のアンテナの真下からの距離
６６ 無線マーカ１ａと無線マーカ１ｂの間隔
６７ａ 無線マーカ１ａの真下から携帯端末までの距離
６７ｂ 無線マーカ１ｂの真下から携帯端末までの距離
６７ｃ 無線マーカ１の大ゾーンのサービスエリア
６７ｄ 無線マーカ１の小ゾーンのサービスエリア
６８ａａ〜ａｄ アンテナ１１ａａ〜１１ａｄから携帯端末２への伝送経路
６８ｂａ〜ｂｄ アンテナ１１ｂａ〜１１ｂｄから携帯端末２への伝送経路
６８ａ〜ｅ アンテナ１１ａ〜１１ｄ、および１１ｅから携帯端末２への伝送経路
６９ａ 無線マーカ１ａの３次元の位置
６９ｂ 無線マーカ１ｂの３次元の位置
７０ 携帯端末２の３次元の位置
８１ 無線マーカのアンテナ
８２、８３ 無線マーカのアンテナ素子の間隔
１０１〜１１１、２０１〜２１１ 制御プログラムの制御ステップ
３０１〜３０８ 制御プログラムの制御ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を利用した位置標定システムにおいて、
前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を発信するために離散的に間隔をおいて配置された複数の発信手段と、当該複数の発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を移動しながら受信して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定するための受信手段から構成され、
前記発信手段が前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下の間隔で配置された複数のアンテナあるいは複数の送受波器を周期的に切替えながら前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を発信し、
かつ／又は前記発信手段が任意の数のアンテナあるいは任意の数の送受波器から前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号を複数の周波数の間でホッピングさせあるいは複数の信号を同期させあるいは直交させながら発信し、
前記受信手段が、前記複数の発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信して当該受信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定し、当該標定結果に基づいて当該複数の発信手段の内から第１の発信手段と第２の発信手段を選択し、当該受信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を第１の発信手段から第２の発信手段に移行して継続することを特徴とする位置標定システム。
【請求項２】
超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を利用した位置標定システムにおいて、
前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を移動しながら発信するための発信手段と、当該発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定するために離散的に間隔を置いて配置された複数の受信手段と、当該複数の受信手段の間を結ぶ通信ネットワークから構成され、
前記受信手段が、前記発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下の間隔で配置された複数のアンテナあるいは複数の送受波器を周期的に切替えながら、前記発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信し、
かつ／又は前記受信手段が、任意の数のアンテナあるいは任意の数の送受波器により、前記発信手段から発信される複数の周波数の間でホッピングさせあるいは複数の信号を同期させあるいは直交させた超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信し、
前記複数の受信手段が、前記発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信して前記発信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定し、当該標定結果に基づいて前記複数の受信手段の内から第１の受信手段と第２の受信手段を選択し、前記発信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を第１の受信手段から第２の受信手段に移行して継続することを特徴とする位置標定システム。
【請求項３】
前記離散的に配置された発信手段が小ゾーンのサービスエリアをカバーするための複数のアンテナあるいは複数の送受波器と大ゾーンのサービスエリアをカバーするための任意の数のアンテナあるいは任意の数の送受波器を有し、移動している前記受信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果が、前記離散的に配置された発信手段の小ゾーンのサービスエリア内であると判定されたときは当該小ゾーンの標定結果を単独であるいは加重して採用し、前記離散的に配置された発信手段の小ゾーンのサービスエリア外であり大ゾーンのサービスエリア内であると判定されたときには当該大ゾーンのサービスエリア内での標定結果を単独であるいは加重して採用することを特徴とする請求項第１項に記載の位置標定システム。
【請求項４】
前記離散的に配置された受信手段が小ゾーンのサービスエリアをカバーするための複数のアンテナあるいは複数の送受波器と大ゾーンのサービスエリアをカバーするための任意の数のアンテナあるいは任意の数の送受波器を有し、移動している前記発信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果が、当該離散的に配置された受信手段の小ゾーンのサービスエリア内であると判定されたときは当該小ゾーンの標定結果を単独であるいは加重して採用し、前記離散的に配置された受信手段の小ゾーンのサービスエリア外であり大ゾーンのサービスエリア内であると判定されたときには当該大ゾーンのサービスエリア内での標定結果を単独であるいは加重して採用することを特徴とする請求項第２項に記載の位置標定システム。
【請求項５】
当該小ゾーンのサービスエリアをカバーするための複数のアンテナあるいは複数の送受波器が主として垂直方向に指向性パターンを形成し、当該大ゾーンのサービスエリアをカバーするための任意の数のアンテナあるいは任意の数の送受波器が主として水平方向に無指向性パターンを形成し、あるいは水平方向に任意の角度の傾斜角をもって指向性パターンを形成し、あるいは水平方向に任意の角度でセクター化されて指向性パターンを形成することを特徴とする請求項第３項又は第４項に記載の位置標定システム。
【請求項６】
当該小ゾーンのサービスエリアが主に位置の標定を目的として設置され、当該大ゾーンのサービスエリアが主に方向および／あるいは距離の標定を目的とすることを特徴とする請求項第３項〜第５項の何れかに記載の位置標定システム。
【請求項７】
当該小ゾーンのサービスエリアが複数のアンテナあるいは送受波器の高さをほぼ半径として構成され、当該大ゾーンのサービスエリアが前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の到達範囲をほぼ半径として構成されることを特徴とする請求項第３項〜第６項の何れかに記載の位置標定システム。
【請求項８】
移動している前記受信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果が、前記離散的に配置された複数の発信手段の第１のサービスエリア内であると判定されたときは当該標定結果を採用し、当該第１のサービスエリアと第２のサービスエリアの重複部分であると判定されたときには当該第１のサービスエリアを利用して得られた標定結果と第２のサービスエリアを利用して得られた標定結果を組み合わせて採用し、当該第２のサービスエリア内に移動したと判定されたときには当該第２のサービスエリアを利用して得られた標定結果に移行することを特徴とする請求項第１項に記載の位置標定システム。
【請求項９】
移動している前記発信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果が、前記離散的に配置された複数の受信手段の第１のサービスエリア内であると判定されたときは当該標定結果を採用し、当該第１のサービスエリアと第２のサービスエリアの重複部分であると判定されたときには当該第１のサービスエリアを利用して得られた標定結果と第２のサービスエリアを利用して得られた標定結果を組み合わせて採用し、当該第２のサービスエリア内に移動したと判定されたときには当該第２のサービスエリアを利用して得られた標定結果に移行することを特徴とする請求項第２項に記載の位置標定システム。
【請求項１０】
方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの前記標定結果が前記第１のサービスエリアから逸脱しつつあると判定された場合、当該逸脱しつつある方向に存在する第２のサービスエリアと組合せあるいは前記第２のサービスエリアを加重して選択することを特徴とする請求項第８項又は第９項に記載の位置標定システム。
【請求項１１】
前記離散的に配置された複数の発信手段のサービスエリアが重複しないエリアにおいて、地磁気センサあるいは加速度センサあるいは重力センサあるいはこれらを組合せた慣性航法センサによって得られた情報を用い、前記複数の発信手段を利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果を補完することを特徴とする請求項第３項又は第８項に記載の位置標定システム。
【請求項１２】
前記離散的に配置された複数の受信手段のサービスエリアが重複しないエリアにおいて、地磁気センサあるいは加速度センサあるいは重力センサあるいはこれらを組合せた慣性航法センサによって得られた情報を用い、前記複数の受信手段を利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果を補完することを特徴とする請求項第４項又は第９項に記載の位置標定システム。
【請求項１３】
前記慣性航法センサを用いる場合に、前記離散的に配置された複数の発信手段の小ゾーンのサービスエリアにおいて、当該慣性航法センサによって得られた情報を用いて方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果を較正しあるいはリセットすることを特徴とする請求項第１１項に記載の位置標定システム。
【請求項１４】
前記慣性航法センサを用いる場合に、前記離散的に配置された複数の受信手段の小ゾーンのサービスエリアにおいて、当該慣性航法センサによって得られた情報を用いて方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果を較正しあるいはリセットすることを特徴とする請求項第１２項に記載の位置標定システム。
【請求項１５】
前記離散的に配置された複数の発信手段の大ゾーンのサービスエリアが重なって配置される場合には、双曲線航法によって方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することを特徴とする請求項第３項に記載の位置標定システム。
【請求項１６】
前記離散的に配置された複数の受信手段の大ゾーンのサービスエリアが重なって配置される場合には、双曲線航法によって方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することを特徴とする請求項第４項に記載の位置標定システム。
【請求項１７】
前記離散的に配置された複数の発信手段から超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号が発信され、当該複数の発信手段の内の２つ以上の発信手段から受信する場合には当該２つ以上の発信手段を用い、あるいは当該複数の発信手段の内の１つの発信手段から受信する場合には当該１つの発信手段と慣性航法センサを組合わせて用い、あるいは当該複数の発信手段の内のいずれの発信手段からも受信できない場合には慣性航法センサを用いて方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することを特徴とする請求項第１項に記載の位置標定システム。
【請求項１】
超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を利用した位置標定システムにおいて、
前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を発信するために離散的に間隔をおいて配置された複数の発信手段と、当該複数の発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を移動しながら受信して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定するための受信手段から構成され、
前記発信手段が前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下の間隔で配置された複数のアンテナあるいは複数の送受波器を周期的に切替えながら前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を発信し、
かつ／又は前記発信手段が任意の数のアンテナあるいは任意の数の送受波器から前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号を複数の周波数の間でホッピングさせあるいは複数の信号を同期させあるいは直交させながら発信し、
前記受信手段が、前記複数の発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信して当該受信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定し、当該標定結果に基づいて当該複数の発信手段の内から第１の発信手段と第２の発信手段を選択し、当該受信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を第１の発信手段から第２の発信手段に移行して継続することを特徴とする位置標定システム。
【請求項２】
超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を利用した位置標定システムにおいて、
前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を移動しながら発信するための発信手段と、当該発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定するために離散的に間隔を置いて配置された複数の受信手段と、当該複数の受信手段の間を結ぶ通信ネットワークから構成され、
前記受信手段が、前記発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下の間隔で配置された複数のアンテナあるいは複数の送受波器を周期的に切替えながら、前記発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信し、
かつ／又は前記受信手段が、任意の数のアンテナあるいは任意の数の送受波器により、前記発信手段から発信される複数の周波数の間でホッピングさせあるいは複数の信号を同期させあるいは直交させた超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信し、
前記複数の受信手段が、前記発信手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信して前記発信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定し、当該標定結果に基づいて前記複数の受信手段の内から第１の受信手段と第２の受信手段を選択し、前記発信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定を第１の受信手段から第２の受信手段に移行して継続することを特徴とする位置標定システム。
【請求項３】
前記離散的に配置された発信手段が小ゾーンのサービスエリアをカバーするための複数のアンテナあるいは複数の送受波器と大ゾーンのサービスエリアをカバーするための任意の数のアンテナあるいは任意の数の送受波器を有し、移動している前記受信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果が、前記離散的に配置された発信手段の小ゾーンのサービスエリア内であると判定されたときは当該小ゾーンの標定結果を単独であるいは加重して採用し、前記離散的に配置された発信手段の小ゾーンのサービスエリア外であり大ゾーンのサービスエリア内であると判定されたときには当該大ゾーンのサービスエリア内での標定結果を単独であるいは加重して採用することを特徴とする請求項第１項に記載の位置標定システム。
【請求項４】
前記離散的に配置された受信手段が小ゾーンのサービスエリアをカバーするための複数のアンテナあるいは複数の送受波器と大ゾーンのサービスエリアをカバーするための任意の数のアンテナあるいは任意の数の送受波器を有し、移動している前記発信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果が、当該離散的に配置された受信手段の小ゾーンのサービスエリア内であると判定されたときは当該小ゾーンの標定結果を単独であるいは加重して採用し、前記離散的に配置された受信手段の小ゾーンのサービスエリア外であり大ゾーンのサービスエリア内であると判定されたときには当該大ゾーンのサービスエリア内での標定結果を単独であるいは加重して採用することを特徴とする請求項第２項に記載の位置標定システム。
【請求項５】
当該小ゾーンのサービスエリアをカバーするための複数のアンテナあるいは複数の送受波器が主として垂直方向に指向性パターンを形成し、当該大ゾーンのサービスエリアをカバーするための任意の数のアンテナあるいは任意の数の送受波器が主として水平方向に無指向性パターンを形成し、あるいは水平方向に任意の角度の傾斜角をもって指向性パターンを形成し、あるいは水平方向に任意の角度でセクター化されて指向性パターンを形成することを特徴とする請求項第３項又は第４項に記載の位置標定システム。
【請求項６】
当該小ゾーンのサービスエリアが主に位置の標定を目的として設置され、当該大ゾーンのサービスエリアが主に方向および／あるいは距離の標定を目的とすることを特徴とする請求項第３項〜第５項の何れかに記載の位置標定システム。
【請求項７】
当該小ゾーンのサービスエリアが複数のアンテナあるいは送受波器の高さをほぼ半径として構成され、当該大ゾーンのサービスエリアが前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の到達範囲をほぼ半径として構成されることを特徴とする請求項第３項〜第６項の何れかに記載の位置標定システム。
【請求項８】
移動している前記受信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果が、前記離散的に配置された複数の発信手段の第１のサービスエリア内であると判定されたときは当該標定結果を採用し、当該第１のサービスエリアと第２のサービスエリアの重複部分であると判定されたときには当該第１のサービスエリアを利用して得られた標定結果と第２のサービスエリアを利用して得られた標定結果を組み合わせて採用し、当該第２のサービスエリア内に移動したと判定されたときには当該第２のサービスエリアを利用して得られた標定結果に移行することを特徴とする請求項第１項に記載の位置標定システム。
【請求項９】
移動している前記発信手段の方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの標定結果が、前記離散的に配置された複数の受信手段の第１のサービスエリア内であると判定されたときは当該標定結果を採用し、当該第１のサービスエリアと第２のサービスエリアの重複部分であると判定されたときには当該第１のサービスエリアを利用して得られた標定結果と第２のサービスエリアを利用して得られた標定結果を組み合わせて採用し、当該第２のサービスエリア内に移動したと判定されたときには当該第２のサービスエリアを利用して得られた標定結果に移行することを特徴とする請求項第２項に記載の位置標定システム。
【請求項１０】
方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せの前記標定結果が前記第１のサービスエリアから逸脱しつつあると判定された場合、当該逸脱しつつある方向に存在する第２のサービスエリアと組合せあるいは前記第２のサービスエリアを加重して選択することを特徴とする請求項第８項又は第９項に記載の位置標定システム。
【請求項１１】
前記離散的に配置された複数の発信手段のサービスエリアが重複しないエリアにおいて、地磁気センサあるいは加速度センサあるいは重力センサあるいはこれらを組合せた慣性航法センサによって得られた情報を用い、前記複数の発信手段を利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果を補完することを特徴とする請求項第３項又は第８項に記載の位置標定システム。
【請求項１２】
前記離散的に配置された複数の受信手段のサービスエリアが重複しないエリアにおいて、地磁気センサあるいは加速度センサあるいは重力センサあるいはこれらを組合せた慣性航法センサによって得られた情報を用い、前記複数の受信手段を利用して方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果を補完することを特徴とする請求項第４項又は第９項に記載の位置標定システム。
【請求項１３】
前記慣性航法センサを用いる場合に、前記離散的に配置された複数の発信手段の小ゾーンのサービスエリアにおいて、当該慣性航法センサによって得られた情報を用いて方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果を較正しあるいはリセットすることを特徴とする請求項第１１項に記載の位置標定システム。
【請求項１４】
前記慣性航法センサを用いる場合に、前記離散的に配置された複数の受信手段の小ゾーンのサービスエリアにおいて、当該慣性航法センサによって得られた情報を用いて方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定した結果を較正しあるいはリセットすることを特徴とする請求項第１２項に記載の位置標定システム。
【請求項１５】
前記離散的に配置された複数の発信手段の大ゾーンのサービスエリアが重なって配置される場合には、双曲線航法によって方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することを特徴とする請求項第３項に記載の位置標定システム。
【請求項１６】
前記離散的に配置された複数の受信手段の大ゾーンのサービスエリアが重なって配置される場合には、双曲線航法によって方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することを特徴とする請求項第４項に記載の位置標定システム。
【請求項１７】
前記離散的に配置された複数の発信手段から超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号が発信され、当該複数の発信手段の内の２つ以上の発信手段から受信する場合には当該２つ以上の発信手段を用い、あるいは当該複数の発信手段の内の１つの発信手段から受信する場合には当該１つの発信手段と慣性航法センサを組合わせて用い、あるいは当該複数の発信手段の内のいずれの発信手段からも受信できない場合には慣性航法センサを用いて方向あるいは距離あるいは位置あるいはこれらの組合せを標定することを特徴とする請求項第１項に記載の位置標定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１９９５８９（Ｐ２００８−１９９５８９Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３５１９（Ｐ２００８−３５１９）
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（３９５００７２９９）有限会社アール・シー・エス (51)
【出願人】（５９４０３２８５０）三菱電機情報ネットワーク株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（３９５００７２９９）有限会社アール・シー・エス (51)
【出願人】（５９４０３２８５０）三菱電機情報ネットワーク株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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