測位システム
【課題】複数の移動局間の距離が測定可能とする場合に、測定された複数の移動局間の距離を用いて移動局の測位の精度の向上する。
【解決手段】測位部による測位結果に基づいて移動局の位置に対する存在確率を算出する存在確率算出部と、第１の測距部よりも高い測距精度を有し複数の移動局間の距離を測定する第２の測距部と、第２の測距部により測定される複数の移動局間の距離に基づいて複数の移動局の位置の組み合わせを抽出する移動局位置抽出部と、前記存在確率に基づいて前記複数の移動局の位置の組み合わせに対応する確率評価値を算出するとともに、最も確率評価値が高い複数の移動局の位置の組み合わせを選択する移動局位置選択部と、測位部による測位結果である複数の移動局位置を移動局位置選択部によって選択された移動局の位置の組み合わせとなる様に補正する移動局位置補正部とを設ける。
【解決手段】測位部による測位結果に基づいて移動局の位置に対する存在確率を算出する存在確率算出部と、第１の測距部よりも高い測距精度を有し複数の移動局間の距離を測定する第２の測距部と、第２の測距部により測定される複数の移動局間の距離に基づいて複数の移動局の位置の組み合わせを抽出する移動局位置抽出部と、前記存在確率に基づいて前記複数の移動局の位置の組み合わせに対応する確率評価値を算出するとともに、最も確率評価値が高い複数の移動局の位置の組み合わせを選択する移動局位置選択部と、測位部による測位結果である複数の移動局位置を移動局位置選択部によって選択された移動局の位置の組み合わせとなる様に補正する移動局位置補正部とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を発信し所定の移動可能領域を移動する複数の移動局の位置を検出するシステムに関するものであって、特に電波以外の手段により検出した複数の移動局間相互の距離を考慮することにより精度の高い位置検出を行うシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信を利用することにより、人や物の位置を検出し、追跡するシステムが提案されている。例えば、全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ；ＧＰＳ）と呼ばれるシステムがそれである。このＧＰＳは、例えば非特許文献１に示す様に、複数の衛星から送信される電波を一の移動可能な受信機によりそれぞれ受信し、該受信した複数の電波の到来時間差等に基づいて、前記受信機の位置を検出するシステムである。
【０００３】
このＧＰＳにおいては、既知の位置にある衛星からの電波を受信機が受信することによって位置の検出が行われたが、逆に移動可能な一の発信機から発信された電波を複数の既知の位置に固定された受信機に受信させ、これらの複数の受信機によって受信された電波に基づいて発信機の位置を検出することも同様に可能である。例えば特許文献１には、位置が既知である無線機である複数の基準局と、位置の不明な無線機である検出対象局との間の無線信号を、上記複数の基準局もしくは検出対象局の一方が受信し、距離に関する物理量を計測することで該基準局と該検出対象局との絶対距離もしくは相対距離をそれぞれ測定し、上記各測定された距離である測距結果と、上記各基準局との位置とに基づいて該検出対象局の位置を算出する方法が開示されている。
【０００４】
ところで、複数の移動局が相互に通信可能であると同時に、これら複数の移動局間の距離が測定可能とする場合において、これらの複数の移動局の位置の算出すなわち測位を行う技術が特許文献２に開示されている。
【０００５】
【非特許文献１】ＧＰＳ技術入門 坂井丈泰著 東京電機大学出版局 （２００３年２月）
【特許文献１】特開２００６−０９０９１３号公報
【特許文献２】特開２００２−１５２７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示の技術は、相互に通信可能であると同時に相互の距離が測定可能である移動局のうち一部の移動局が基地局との通信が困難であり、基地局との通信に基づいて測位が実行できない場合において用いられるものであって、基地局との通信に基づいて測位を実行できる移動局の測位結果と、その測位を実行できる移動局と前記測位が実行できない移動局との相対的な位置関係とに基づいて、前記測位が実行できない移動局の測位を行うものである。したがって、移動局間の距離の測定を移動局の測位の精度の向上のために用いるものではない。
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、複数の移動局間の距離が測定可能とする場合において、測定されたこれらの複数の移動局間の距離を用いて移動局の測位の精度の向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するために、本発明の発明者が種々の実験や検討を重ねたところ、前記複数の移動局間の距離の測定に通信以外の手段、例えば発信された超音波の往復に要する時間等を用いれば近距離の測距は電波を用いた測距よりも正確な結果が得られ、この複数の移動局間の正確な距離に基づいて前記移動局と前記基地局との通信に基づいて行われた測位の結果を補正することにより、より正確な測位が可能となること見いだした。
【０００９】
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ１）所定の移動可能領域を移動可能であって電波を発信する発信部を有する複数の移動局と、（ａ２）該複数の移動局によって発信された電波を受信する受信部と、前記受信した電波に基づいて前記複数の移動局との距離をそれぞれ測定する第１の測距部とを有し、既知の位置に固定された複数の基地局と、（ａ３）該複数の基地局によって測定された距離データに基づいて前記複数の移動局の位置をそれぞれ測位する測位部を有する測位サーバとを、有する測位システムにおいて、（ｂ）前記測位部による測位結果を、前記移動可能領域における前記複数の移動局の位置に対する存在確率としてそれぞれ算出する存在確率算出部と、（ｃ）前記第１の測距部よりも高い測距精度を有し、前記複数の移動局間の距離を測定する第２の測距部と、（ｄ）前記第２の測距部により測定される前記複数の移動局間の距離に基づいて前記複数の移動局の前記移動可能領域内における位置の組み合わせを抽出する移動局位置抽出部と、（ｅ）前記存在確率算出部において算出された存在確率に基づいて、前記移動局位置抽出部により抽出された前記複数の移動局の位置の組み合わせに対応する確率評価値を算出するとともに、最も確率評価値が高い前記複数の移動局の位置の組み合わせを選択する移動局位置選択部と、（ｆ）前記測位部による測位結果である前記複数の移動局位置を、前記移動局位置選択部によって選択された移動局の位置の組み合わせとなる様に補正する移動局位置補正部とを、有することを特徴とする。
【００１０】
このようにすれば、前記測位システムにおいて、前記存在確率算出部によって、前記測位部による測位結果に基づいて、前記移動可能領域における前記複数の移動局の位置に対する存在確率がそれぞれ算出され、前記第２の測距部によって、前記複数の移動局間の距離が第１の測距部よりも高い測距精度において測定され、前記移動局位置抽出部によって、前記第２の測距部により測定される前記複数の移動局間の距離に基づいて前記複数の移動局の前記移動可能領域内における位置の組み合わせが抽出され、前記移動局位置選択部によって、前記存在確率算出部において算出された存在確率に基づいて、前記移動局位置抽出部により抽出された前記複数の移動局の位置の組み合わせに対応する確率評価値が算出されるとともに、最も確率評価値が高い前記複数の移動局の位置の組み合わせが選択され、前記移動局位置補正部によって、前記測位部による測位結果である前記複数の移動局位置が、前記移動局位置選択部によって選択された移動局の位置の組み合わせとなる様に補正されるので、精度の高い測位が実行される。
【００１１】
好適には、前記移動局は前記第２の測距部を有し、前記第２の測距部による測距の結果は、前記発信部によって発信される電波を介して前記移動局位置抽出部に伝達される。このようにすれば、前記移動局は前記第２の測距部を有するので、自己の移動局が他の移動局との間隔が測距され、その測距結果は前記移動局の有する発信部により電波を解して前記移動局抽出部に伝達されることができる。
【００１２】
また好適には、前記測位サーバは、前記存在確率算出部、前記移動局位置抽出部、移動局位置選択部及び前記移動局位置補正部とを有する。このようにすれば、移動局の位置に必要な計算を測位サーバで集約して実行することができる。
【００１３】
また好適には、前記第２の測距部は、音波、好ましくは超音波を用いて測距を行うことを特徴とする。このようにすれば、特定の移動局と他の移動局との間の間隔が電波よりも速度が遅い音波を用いて測距されるので、電波を用いるよりも正確な測距が可能となる。
【００１４】
また好適には、前記第２の測距部は、画像認識用カメラを有し、該画像認識用カメラによって撮像された画像に基づいて測距を行うことを特徴とする。このようにすれば、画像認識用カメラによって撮像された画像に基づいて複数の移動局間の距離が測距されるので、前記移動局はセンサ等を備える必要がない。
【００１５】
また好適には、前記第２の測距部は、前記複数の移動局のうち、位置の補正を正確に実行しようとする１の移動局である特定移動局と、前記測位部により該特定移動局に最も近い位置に存在するとされた他の移動局との距離を測距することを特徴とする。このようにすれば、前記第２の測距部は、前記特定移動局と該特定移動局に最も近い位置に存在するとされた他の移動局との距離を測距するので、その際の測距誤差が小さくなる。
【００１６】
また好適には、前記移動局位置選択部は、前記算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲内にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合には、該移動局位置選択部の実行前までにおける前記移動局の移動履歴に基づいて、前記移動局の位置の組み合わせを選択するようにされている。このようにすれば、前記確率評価値が所定の範囲にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合であっても、前記移動局の移動履歴に基づいて前記移動局の位置の組み合わせが選択されるので、実際の移動局の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【００１７】
また好適には、前記移動局の移動履歴は、前記移動局位置選択部の実行前における前記移動局の位置に関する情報である。このようにすれば、前記移動局の移動履歴として前記移動局位置選択部の実行前における前記移動局の位置に関する情報が用いられるので、実際の移動局の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【００１８】
また好適には、前記移動局の移動履歴は、前記移動局位置選択部の実行前までにおける前記移動局の移動に関する情報である。このようにすれば、前記移動局の移動履歴として前記移動局位置選択部の実行前までにおける前記移動局の移動に関する情報が用いられるので、実際の移動局の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【００１９】
また好適には、前記移動局位置選択部は、前記算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲内にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合には、前記存在確率算出部によって算出された前記特定移動局の存在確率が高い前記移動局の位置の組み合わせを選択することを特徴とする。このようにすれば、前記確率評価値が所定の範囲にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合であっても、前記存在確率算出部によって算出された前記特定移動局の存在確率が高い前記移動局の位置の組み合わせが選択されるので、前記特定移動局の位置がより精度よく補正される様にされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の測位システム８の構成の一例を示した図である。図１には、平面上の任意の形状に設けられる移動可能領域５０として一辺３０（ｍ）の正方形からなる移動可能領域５０が設けられている。また、前記移動可能領域５０には、後述する移動局１０と無線による通信を行う機能を有する基地局１２として４つの基地局である第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、第４基地局１２Ｄがそれぞれ設けられる。基地局としては後述するように電波の伝播到達時間により移動局の位置を求める場合には、平面上における移動局１０の位置の算出のためには少なくとも３個の基地局が必要である。従って、前記移動可能領域の何れの地点においても、少なくとも移動局が３個の基地局と通信可能となるように基地局を配置されている。また、基地局の数が多いほど移動局の位置の算出は正確に行うことができる。本図１においては、正方形の移動可能領域５０の４隅にそれぞれ第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄが１つづつ配置されており、この要件を満たす。また、前記移動可能領域５０内には複数の移動局１０が配置され、その移動可能領域５０内を移動可能とされている。本図１においては一例として２つの移動局１０Ａ、１０Ｂが配置されている。なお、移動局の個数は２つ以上であれば特に限定されない。また、基地局１２と例えば有線ケーブル５２により接続されることにより通信可能とされた測位サーバ１４が設けられ、前記移動局１０によって発信され前記基地局１２によって受信された電波に基づいて、前記移動可能領域内における基地局１０の位置を算出する。なお、本明細書において、特に個々の移動局１０Ａ、１０Ｂを区別しない場合には移動局１０と表記し、個々の基地局１２Ａ乃至１２Ｄを区別しない場合には基地局１２と表記する。
【００２２】
このとき、移動可能領域５０は、便宜上図２に示す様にｘ軸およびｙ軸が定義され、移動可能領域５０上の点はこの軸に基づいて座標が規定される。すなわち、第１基地局１２Ａは座標（０，０）上に、第２基地局１２Ｂは座標（０，３０）上に、第３基地局１２Ｃは座標（３０，３０）上に、第４基地局１２Ｄは座標（３０，０）上にそれぞれ配置されている。
【００２３】
図３は移動局１０の構成の概要を示す機能ブロック線図である。アンテナ部２０は電波を送受信するために用いられ、平衡不平衡変換部２２はバラン（Ｂａｌｕｎ）であり、送受信切換部２４の不平衡線路をアンテナ部２０に適合するように平衡線路に変換する。コントローラ４０１は周知のマイコンおよびその周辺回路からなる制御回路であり、後述の送受信切換部２４を制御して移動局１０の動作を制御するものである。
【００２４】
送受信切換部２４は、図３においては移動局１０の送信状態と受信状態とを切り換える。すなわち、送受信切換部２４が移動局１０を送信状態に切り換える場合には、移動局１０は送信機として機能させられ、受信状態に切り換える場合には受信機として機能させられる。また、送信アンプ部２６は、前記送受信切換部２４によって移動局１０が送信機として機能させられる場合に、後述する無線部２８によって生成された信号波を増幅する。
【００２５】
無線部２８は、移動局１０が送信機として機能させられる場合には、後述する制御部３２によって生成される信号を無線通信を行うための形式に変換し、移動局１０が受信機として機能させられる場合には、またアンテナ部２０によって受信された受信波から制御部３２によって処理されるための信号に変換するものであって、例えばＩＣなどによって実装される。この無線部２８は具体的にはコントローラ４０１からの指令により所定の周波数の搬送波を発生させるＰＬＬ回路（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋ ｌｏｏｐ）回路、ＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路及びデジタル変調復調部３０などからなり、このデジタル変調復調部３０は、制御部３２によって生成される信号をデジタル変調、および受信された受信信号の復調を行い、生成されたデジタルデータを制御部３２に出力することにより移動局１０と基地局１２との間の無線通信がデジタル通信によってなされる。
【００２６】
制御部３２は、スペクトラム拡散部３４、逆拡散処理部３４１、ベースバンド信号生成復元部３６、および拡散符号発生部３８などからなり、例えばこれらのブロックを制御し拡散符号を発生する機能を有するゲートアレイやマイコンなどによって実装される。このうち、ベースバンド信号生成復元部３６は、移動局１０が送信機として機能させられる場合には、伝送したい情報を符号化しベースバンド信号を生成する。また、移動局１０または基地局１２が受信機として機能させられる場合には、後述する逆拡散処理部３４１によって復号されたベースバンド信号から、伝送された情報を取りだす。
【００２７】
拡散符号発生部３８は、後述するスペクトラム拡散部３４によってスペクトラム拡散を行うための拡散符号を発生させる。この拡散符号としては、自己相関関数に高いピークを持つ、すなわち位相差がゼロである場合において自己相関が大きな値となる一方、位相差がゼロでない場合には自己相関が十分に小さく、かつ、符号間における相関が全ての位相差において十分小さい、すなわち相互相関が小さいことという条件を満たす符号列が用いられる。具体的には例えば、Ｍ系列符号やＧＰＳにおいても使用されているＧｏｌｄ系列符号が用いられる。このＧｏｌｄ系列符号は疑似雑音符号（ｐｓｅｕｄｏ−ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ；ＰＮ信号）とも呼ばれる。
【００２８】
スペクトラム拡散部３４は、移動局１０が送信機として機能させられる場合には、ベースバンド信号生成復元部３６において生成されたベースバンド信号を、拡散符号発生部３８において発生させられた拡散符号を用いてスペクトラム拡散を行い、送信のための信号を生成する。具体的には例えば、前記ベースバンド信号と前記拡散符号との排他的論理和を結果として用いる直接拡散（ｄｉｒｅｃｔ ｓｐｒｅａｄ）方式が用いられる。また、逆拡散処理部３４１は、移動局１０が受信機として機能させられる場合に、前記デジタル変調復調部３０によって復調された受信波に対し前記拡散符号を用いてスペクトラム逆拡散を行い、ベースバンド信号を取りだす。この受信の場合も送信の場合と同じ拡散符号が用いられる。このようなスペクトラム拡散を利用すれば、ある特定の移動局と基地局との通信がある特定の拡散符号を用いて行われている場合に、同じ時刻および同じ周波数において他の移動局と基地局との通信が別の拡散符号を用いて行われる場合であっても、相互の通信が影響を受けることがない。
【００２９】
これらのアンテナ部２０、平衡不平衡切換部２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２などの電波の発信のためのブロックが発信部および受信部に相当する。
【００３０】
第２の測距部に対応する第２測距部７０は、少なくとも音波発信機および音波センサ７２または画像認識用カメラ７６のいずれかを備え、自己の移動局１０と、自己以外の他の移動局１０との距離を測定、すなわち測距する。例えば、第２測距部７０が音波発信機および音波センサ７２を用いる場合には、自己の移動局１０の前記音波発信機により発信された音波が、前記他の移動局１０によって反射され自己の移動局１０の前記音波センサによって検出されるまでの時間と、音波の空気中における伝播速度とに基づいて自己の移動局１０と自己以外の他の移動局１０との距離が算出される。具体的には、自己の移動局１０の前記音波発信機により発信された音波が、前記他の移動局１０によって反射され自己の移動局１０の前記音波センサによって検出されるまでに要した時間の半分に音波の伝播速度を乗ずることによって、自己の移動局１０と自己以外の他の移動局１０との距離が算出される。このとき、音波を好適に反射するために、移動局１０は音波発信機および音波センサ７２に加え、図示しない音波反射のための部材を有していてもよい。また音波発信機および音波センサ７２としては、正確な測距を行うことができるという性質を考慮して、特に超音波発信機および超音波センサが用いられる。
【００３１】
また、第２測距部７０が画像認識用カメラ７６を用いる場合には、画像認識用カメラ７６によって撮像された画像中における前記他の移動局１０の大きさと、予め記憶された前記他の移動局１０の大きさについての情報と、レンズの倍率や曲率についての情報とに基づいて、自己の移動局１０と自己以外の他の移動局１０との距離が測定される。
【００３２】
図４は第２測距部７０が画像認識用カメラ７６を用いる場合における移動局１０の取り得る形状の一例である。このように、移動局１０が略球状の形状を有すれば、何れの方向から画像認識用カメラ７６によって撮像された場合であっても略同様の画像が得られることから、画像上において移動局１０を容易に認識することができると同時に、その画像を用いて撮像された移動局１０との距離が容易に算出される。なお、ここで略球状とは、後述する距離の算出方法において影響を及ぼさない程度の凹凸や突起物を有することを問題としない趣旨である。
【００３３】
図５および図６は、第２測距部７０が画像認識用カメラ７６を用いて他の移動局１０との距離を算出する様子を説明する図である。図５においては、ある移動局１０Ａが他の移動局１０Ｂとの距離を算出しようとしている。このとき、移動局は上述の通り略球状であって、その半径はｒである。図６は、移動局１０Ａにおける画像認識用カメラ７６によって撮像される画像の一例を示したものであり、縦方向の総ピクセル数がｐ１の画像において、移動局１０Ｂは縦方向にピクセル数が最大でｐ２の円状の像となっている。また、画像における縦方向の総ピクセル数ｐ１に相当する実際の高さ方向の長さはｈであるとすると、前記高さ方向の長さｈと移動局１０Ｂの直径２ｒとの比は、画像状における縦方向の総ピクセル数ｐ１と移動局１０Ｂに対応する画像の縦方向のピクセル数の最大値ｐ２との比に等しい。すなわち、ｈ：２ｒ＝ｐ１：ｐ２である。一方、画像認識用カメラ７６と対象物体との距離Ｌは、前記高さ方向の長さｈと、レンズの仕様とによって定まり、この仕様は予め与えられる。従って、画像上の縦方向の総ピクセル数ｐ１と、移動局１０Ｂに対応する像の縦方向の最大ピクセル数ｐ２と、移動局１０Ｂの半径ｒと、レンズの仕様とから、移動局１０Ａと移動局１０Ｂとの距離Ｌを算出することができる。なお、本説明においては縦方向を例としたが、画像の横方向であっても同様に適用可能である。
【００３４】
また、電源部４０は、上述した送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２、時計４１などに対し、必要な電力を供給する。時計４１は、制御部の動作の指令や、電波の発信時や受信時において参照される時刻情報を供給するもので、例えばリファレンスクロックのようなものである。。
【００３５】
図７は、基地局１２の構成の概要を示す機能ブロック線図である。アンテナ部２０、平衡不平衡変換器２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２、時計４１、電源部４０など、符号の共通する機能ブロックについては、その機能についても移動局１０と共通するものであるので、説明を省略する。すなわち、基地局１２も、上述の移動局１０と同様に、送信機および受信機としての両方の機能を有する。
【００３６】
第１の測距部に対応する第１測距部４２は、移動局１０によって電波が発信された時刻と基地局１２が電波が受信された時刻との時刻差、すなわち電波の到達に要する時間に基づいて、移動局１０と基地局１２との距離を測定する。この第１測距部４２は例えばマッチドフィルタを含んで構成され、具体的には例えばレプリカ符号発生部４４、遅延回路４６および相関計算部５０などによって構成される。レプリカ符号発生部４４においては、移動局１０において、拡散符号発生部３８により発生され、スペクトラム拡散部３４において用いられた拡散符号と同一の符号であるレプリカ符号が発生させられる。そして、周知のシフトレジスタにより構成される遅延回路４６においては、移動局１０によって発信され基地局１２によって受信された電波における信号波が入力され、予め定められた複数の所定の間隔ごとに遅延させられる。そして、相関計算部５０においては、遅延回路４６によって遅延させられた受信はとレプリカ符号との相関係数が算出される。この結果、算出された相関係数が最大となった際の受信時刻を移動局１０からの電波の到来時刻とする。移動局１０による送信時刻はベースバンド信号作成復元部３６によりベースバンド信号を復元することにより得られるので、電波の到来時刻と送信時刻との時刻差を計算し、電波の速度ｃ（２．９９７×１０8（ｍ／ｓ））を乗ずることにより移動局１０との距離が算出される。
【００３７】
また、基地局１２には後述する測位サーバ１４との通信を行うための有線通信部４３が設けられ、例えばＬＡＮケーブルなどの有線ケーブル５２によって接続された測位サーバ１４との間で、第１の測距部４２によって測定された移動局１０との距離である測距データや、ベースバンド信号作成復元部３６によって受信波から復号されたベースバンド信号を含むデータや基地局１２の動作に関する情報などの送受信が可能とされる。この有線通信部４３が基地局情報送信部に対応する。
【００３８】
図１に戻って、測位サーバ１４は例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、移動局１０の位置の算出すなわち測位を実行する。
【００３９】
図８は、測位サーバ１４の制御作動を説明する機能ブロック線図である。測位サーバ１４は、測位部５６、移動局選択部１０４、存在確率算出部１０２、移動局位置抽出部１０６、移動局位置選択部１０８、移動局位置補正部１１０、測位結果記憶部１１２、測位結果出力部６０などから構成される。
【００４０】
まず、測位部５６においては、例えば複数の基地局１２によって算出された基地局と移動局の距離に基づいて、移動可能領域５０中の移動局１０の位置を算出する。具体的には、例えば移動可能領域５０が前記図１に示す様な平面である場合において、第１基地局１２Ａの座標を（ｘ1，ｙ1）、第２基地局１２Ｂの座標を（ｘ2，ｙ2）、第３基地局１２Ｃの座標を（ｘ3，ｙ3）、また、第１基地局１２Ａが測定した第１基地局１２Ａと移動局１０との距離をｒ1、第２基地局１２Ｂが測定した第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離をｒ2、第３基地局１２Ｃが測定した第２基地局１２Ｃと移動局１０との距離をｒ、とし、移動局の座標を（ｘ，ｙ）、移動局１０と基地局１２とがそれぞれ有する時計４１の時刻のずれに基づく誤差ｓとすると、図９に示す様に、
（ｘ−ｘ1）2＋（ｙ−ｙ1）2＝（ｒ1＋ｓ）2
（ｘ−ｘ2）2＋（ｙ−ｙ2）2＝（ｒ2＋ｓ）2 （１）
（ｘ−ｘ3）2＋（ｙ−ｙ3）2＝（ｒ3＋ｓ）2
で表される関係がある。なお、このとき、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃのそれぞれが有する時計４１の時計は例えば後述する方法により同期されており、誤差ｓは各基地局に共通である。このとき変数はｘ，ｙおよびｓの３つであり、方程式は上記３つであるから、これらの３つの式を例えばニュートンラフソン法などにより解くことにより、ｘ、ｙおよびｓの値を算出することが可能である。なお、上述の様に、第１基地局１２Ａ乃至第３基地局１２Ｃのそれぞれが有する測距部４２が測定して得られる第１基地局１２Ａ乃至第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離ｒ1、ｒ2、およびｒ3はそれぞれ、移動局１０と基地局１２とがそれぞれ有する時計４１の時刻のずれに基づく誤差ｓが考慮されていない、いわゆる疑似距離と呼ばれるものであるが、これらに代えて距離ｒ1、ｒ2、およびｒ3として、前記時計のずれに基づく誤差ｓが補正された正確な距離が用いられてもよい。
【００４１】
このように移動可能領域５０が平面である場合には変数が３つとなることから、少なくとも３つの式があればこれらの変数の値が算出されることになり、これは少なくとも３つの基地局１２があれば移動局１０の位置の算出が可能であることを意味している。一方、基地局が４つ以上存在する場合には、算出における誤差を最小化する最小二乗法を用いることなどにより、より精度の良い移動局１０の位置の算出が可能となる。
【００４２】
図１０は４つの基地局１２の有する時計４１を同期させるための手順の一例を示したタイムチャートである。この図において、縦線で表された第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄと測位サーバ１４との間を横方向に結ぶ矢印によって各基地局および測位サーバ間の通信の様子が示されている。なお矢印の向きは通信の方向を示しており、矢印の先が向いている機器が受信側である。また、波線で表された矢印は無線による通信を表している。また、図中下向きに時間軸がとられており、下へ行くほど時間の経過を表している。
【００４３】
まず時刻ｔ１において、測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、無線通信における空きチャンネルの探索命令がされる。これをうけ、第１基地局１２Ａはチャンネルスキャンを実行し、発見した空きチャンネルについての情報を時刻ｔ２において測位サーバ１４に対し送信する。続いて時刻ｔ３において測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、時刻情報を無線により送信する命令がされる。更に時刻ｔ４乃至時刻ｔ６において、測位サーバ１４から前記任意の１の基地局以外の基地局（本図においては第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄ）のそれぞれに対し、順次時刻情報を無線により受信する命令がされる。続いて時刻ｔ７において、第１基地局１２Ａから時刻情報、すなわち第１基地局１２Ａの時計４１の時刻ｔ情報が無線により送信され、第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄによってこれが無線により受信される。更に時刻ｔ８乃至時刻ｔ１０において、第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれが受信した時刻情報、すなわち第１基地局１２Ａによって発信された発信時の第１基地局の時刻と第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれが受信した時刻とからなる情報が有線通信部４３により測位サーバに順次送信される。
【００４４】
ここで、各基地局１２の位置は既知であることから、前記第１基地局１２Ａから発信された電波が第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれへ到達するのに要する伝播時間は予め算出される。従って、第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれについて、受信した時刻と第１基地局１２Ａが発信した時刻との時間から前記伝播時間を引いたものが第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄの時計４１と第１基地局１２Ａの時計４１との時間ずれとなる。このようにして算出された時間ずれがなくなるように時刻ｔ１１乃至時刻ｔ１３において第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄの時計４１が補正されることにより、各基地局１２の時計は同期される。
【００４５】
図１１は、測位部５６によって用いられる各基地局１２と移動局１０との距離ｒを算出するためのタイムチャートである。この図において、縦線で表された第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄと測位サーバ１４および移動局１０との間を横方向に結ぶ矢印によって各基地局および測位サーバ間の通信の様子が示されている。なお矢印の向きは通信の方向を示しており、矢印の先が向いている機器が受信側である。また、波線で表された矢印は無線による通信を表している。また、図中下向きに時間軸がとられており、下へ行くほど時間の経過を表している。
【００４６】
まず時刻ｔ１において、測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、無線通信における空きチャンネルの探索命令がされる。これをうけ、第１基地局１２Ａはチャンネルスキャンを実行し、発見した空きチャンネルについての情報を時刻ｔ２において測位サーバ１４に対し送信する。続いて時刻ｔ３において測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、移動局１０に対し時刻情報を無線により送信させる命令を無線により送信させる命令がされる。これを受け、時刻ｔ４において、第１基地局１２Ａは移動局１０に対し、時刻情報を無線により送信させる命令を無線により送信する。更に時刻ｔ５乃至時刻ｔ８において、測位サーバ１４から全ての基地局（本図においては第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄ）のそれぞれに対し、順次時刻情報を無線により受信する命令がされる。続いて時刻ｔ９において、移動局１０から時刻情報、すなわち移動局１０の時計４１の時刻情報が無線により送信され、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄによってこれが無線により受信される。この受信信号に基づいて各基地局１２の測距部４２は各基地局１２と移動局１０との距離を算出し、時刻ｔ１０乃至時刻ｔ１３において、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれが算出した基地局１２のそれぞれと移動局１０との距離ｒが有線通信部４３により測位サーバ１４に送信される。
【００４７】
このようにして得られた第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離ｒ１乃至ｒ４と、各基地局の位置情報とが前記式（１）に代入され、式（１）がニュートンラフソン法もしくは最小二乗法により解かれる結果、移動局１０の位置座標（ｘ，ｙ）が算出される。
【００４８】
図８に戻って、移動局選択部１０４は、例えば操作者の指示に基づいて、精度よく測位結果を補正したい移動局１０を選択する。このようにして移動局選択部１０４において選択された移動局１０が特定移動局とされる。本実施例においては第１移動局１０Ａが特定移動局として選択される。また、測位部５６によって実行された測位の結果に基づいて、例えば前記特定移動局１０Ａに最も近いとされた他の移動局１０Ｂを選択し、前記第２測距部による測距の対象とする。
【００４９】
存在確率算出部１０２は、基地局１２に設けられた測位部５６によって行われた測位の結果に基づいて、その測位誤差を算出するとともに、算出された測位誤差に基づいて座標中における移動局１０の位置とその存在位置に対応する存在確率を算出する。ここで、前記測位誤差としては、例えば所定回数以上実行された測位結果の標準偏差が用いられる。また、前記所定回数とは、少なくとも前記標準偏差を算出するのに十分な回数である。図１２は、ｘ軸方向についてのみに着目した場合の例である。まず、存在確率算出部１０２は既に行われた測位結果に基づいて、標準偏差σを算出する。例えばσ＝３であったとする。続いてこの測位結果の標準偏差σを用いて、測位結果の真値μからのずれｘと、そのずれｘに対応する発生確率ｆを算出する。具体的には次式数１のように表される。
【数１】
このようにして算出された発生確率を縦軸に、横軸に測位結果の真値μからのずれをとって描いた図が図１２である。このように、測位結果には誤差が発生するので、移動局１０の測位が行われ移動局の存在する位置のｘ座標がμであるとされた場合であっても、実際には測位結果μを中心とした範囲において図１２において表された確率で移動局１０が存在し、必ずしも測位結果μの位置に存在するわけではないのである。
【００５０】
移動局位置抽出部１０６は、第２測距部７０によって測定された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの距離Ｌに基づいて、移動可能領域５０内において前記特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとが取り得る位置の組み合わせを抽出する。具体的には、特定移動局１０Ａに対し、第２測距部７０を用いて他の移動局１０Ｂとの距離を測距させることにより得られた測距データＬに基づいて、移動可能領域５０内において前記特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとが取り得る位置の組み合わせを抽出する。簡単のため、特定移動局１０Ａおよび他の移動局１０Ｂが直線で規定された移動可能領域５０内を移動する場合を例に考えると、特定移動局１０Ａの座標ｘａと他の移動局１０Ｂの座標ｘｂとの差が距離Ｌとなる組み合わせを全て抽出する。例えば、Ｌが１１であった場合には、特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとが取り得る位置の組み合わせを、（ｘａ，ｘｂ）＝（０，１１），（１，１２），（２，１３），…のように抽出する。
【００５１】
移動局位置選択部１０８は、移動局位置抽出部１０６において抽出された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとが取り得る位置の組み合わせに対して、測位部５６による測位の結果と、存在確率算出部１０２で算出された各基地局１０ごとの存在確率に基づいて、前記抽出された組み合わせの確率評価値をそれぞれ算出するとともに、算出された組み合わせの確率評価値のうち最も高い確率評価値に対応する組み合わせを選択する。具体的には、まず、前記組み合わせを構成する各基地局について、各基地局の測位結果とのずれに基づいて例えば図１２に示す関係に基づいてその存在確率をそれぞれ算出する。そして、算出された前記組み合わせを構成する特定移動局１０Ａの存在確率と他の移動局１０Ｂのそれぞれの存在確率を乗ずることによって得られた数を、前記組み合わせの確率評価値とする。すなわち、前記組み合わせ（ｘａ，ｘｂ）に対し、測位結果が（μａ，μｂ）であり、その場合の各移動局の存在確率を（ｆａ，ｆｂ）、前記組み合わせの確率評価値をｆとすると、ｆａは特定移動局１０Ａの測位結果からのずれ（μａ−ｘａ）の関数であるから、ｆａ（μａ−ｘａ）と書き表され、ｆｂは同様に他の移動局１０Ｂの測位結果からのずれｆｂ（μｂ−ｘｂ）で書き表される。このとき、前記組み合わせの確率評価値は
ｆ＝ｆａ（μａ−ｘａ）×ｆｂ（μｂ−ｘｂ）
となる。このようにして前記組み合わせの複数について確率評価値ｆを算出し、その中で最大の値ｆｍａｘとなった確率評価値に対応する組み合わせ（ｘａｍａｘ，ｘｂｍａｘ）を選択する。
【００５２】
図１３は、この様子を前記直線で規定された移動可能領域５０の例で示したものである。図中横軸（ｘ軸）が移動可能領域５０を、縦軸が存在確率を表している。測位部５６による測位の結果、特定移動局１０Ａはｘ＝８の点Ａ１に、他の移動局１０Ｂはｘ＝１８の点Ｂ１に存在すると算出されたとする。これらの測位結果に対して、存在確率算出部１０２によって算出された測位結果とのずれと存在確率との関係が適用される。図中、１０Ａの存在確率ｆａ、１０Ｂの存在確率ｆｂとして記載された曲線がそれである。
【００５３】
一方、第２測位部７０によって測位された特定移動局１０Ａから他の移動局１０Ｂまでの距離がＬであったとする。このとき、移動局位置抽出部１０６によって抽出される特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの組み合わせは、図中Ａ２１とＢ２１、Ａ２２とＢ２２あるいはＡ２３とＢ２３など、その間隔がＬである組み合わせが無数に抽出される。そして、このようにして抽出された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの組み合わせのそれぞれについて、その特定移動局１０Ａの位置に対応する存在確率ｆａと他の移動局１０Ｂの位置に対応する存在確率ｆｂとが算出され、算出されたｆａとｆｂとが乗ぜられて、前記組み合わせの確率評価値ｆがそれぞれ算出される。
【００５４】
このようにして算出された各組み合わせに対応する確率評価値ｆが比較され、これらのうち最も高い値となるｆｍａｘとなる組み合わせが選択される。例えば、図１３において、特定移動局１０ＡがＡ２１、他の移動局１０ＢがＢ２１であるときに組み合わせの確率評価値ｆが最大となる場合には、特定移動局１０ＡがＡ２１と他の移動局１０ＢがＢ２１とからなる組み合わせが選択される。
【００５５】
なお、移動局選択部１０８によって算出された各組み合わせに対応する確率評価値ｆを比較した際に、前記最も高い値ｆｍａｘを上限として予め定められた所定の範囲内に他の組み合わせに対応する確率評価値ｆが存在する場合には、移動局選択部１０８は、特定移動局１０Ａの存在確率を考慮した移動局の選択を行う。図１３の例を用いて具体的に説明する。例えば、特定移動局１０ＡがＡ２１であり他の移動局１０ＢがＢ２１である組み合わせに対応する確率評価値ｆ２１と、特定移動局１０ＡがＡ２２であり他の移動局１０ＢがＢ２２である組み合わせに対応する確率評価値ｆ２２とが予め定められた範囲Δｆに属する、すなわち｜ｆ１１−ｆ２２｜＜Δｆである場合には、特定移動局１０Ａの存在確率を考慮する。
【００５６】
具体的には、特定移動局１０ＡがＡ２１であり他の移動局１０ＢがＢ２１である組み合わせと、特定移動局１０ＡがＡ２２であり他の移動局１０ＢがＢ２２である組み合わせとについて、それぞれの特定移動局１０Ａの存在確率を参照する。そして、存在確率がより高い特定移動局１０Ａの組み合わせを移動局１０の位置の組み合わせとして選択する。図１３の例で言えば、特定移動局１０Ａの存在確率は、Ａ２１における存在確率のほうがＡ２２における存在確率よりも高いものであるから、特定移動局１０ＡがＡ２１であり他の移動局１０ＢがＢ２１である組み合わせが選択される。このようにすれば、位置を精度よく算出したい移動局である特定移動局１０Ａの位置の精度を優先して考慮した移動局の位置の算出が実行できる。
【００５７】
図８に戻って、移動局位置補正部１１０は、測位部５６によって測位された各移動局１０の位置が、移動局位置選択部１０８において選択された移動局の組み合わせを構成する移動局の位置となるように補正される。具体的には、図１３の例では、測位部５６によって測位された測位結果が、特定移動局１０ＡがＡ１、他の移動局が１０ＢがＢ１であり、移動局位置選択部１０８によって選択された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの組み合わせが、Ａ２１とＢ２１であったので、Ａ１とＡ２１は一致するので特定移動局１０Ａの位置は補正されない一方、他の移動局１０Ｂの位置はＢ１からＢ２１に補正される。この補正の結果が特定移動局１０Ａおよび他の移動局１０Ｂのそれぞれの測位結果とされる。
【００５８】
また、測位結果出力部６０は測位結果すなわち算出された移動局１０の位置情報を例えば図示しないモニタ装置に出力したり、あるいは他のプログラムに伝達したりする。また、測位結果記憶部１１２は、前記移動局位置補正部１１０によって補正された移動局１０の測位結果を、過去所定回数分記憶し、移動局１０の移動履歴情報とする。
【００５９】
図１４は、本発明の測位システムの制御作動の概要を説明するためのフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）Ｓ１においては、基地局１２から移動局１０に対し、移動局１０が有効に作動しているかを確認するため移動局の応答を求めて電波の発信が行われる。これを受けて自身が正常に作動している移動局１０からはその旨の応答が行われる。
【００６０】
続くＳ２においては、Ｓ１における移動局１０からの応答が、２以上の移動局からあったか否かが判断される。２以上の移動局からの応答があった場合には、本ステップの判断が肯定され、Ｓ３以降が実行される。一方、１の移動局から応答があった場合あるいは何れの移動局からも応答がなかった場合には、本フローチャートの前提となる複数の移動局１０が存在していないとして、再度Ｓ１が実行され、複数の移動局が有効に作動するのを待つ。
【００６１】
測位部５６に対応するＳ３においては、Ｓ１において応答した複数の移動局１０に対して位置の検出が実行される。続く移動局選択部１０４に対応するＳ４においては、Ｓ３において測位された複数の移動局１０のうち、操作者が正確な測位を実行したいとする１の移動局が特定移動局１０Ａとして選択される。また、特定移動局１０Ａの第２測距部７０により測距の対象となる１の基地局が他の基地局１０Ｂとして選択される。この他の基地局１０Ｂは、Ｓ１において応答した基地局が２つであった場合には、特定移動局１０Ａ以外の基地局が自動的に決定する。また、Ｓ１において応答した基地局が３以上であった場合には、例えば、Ｓ３において検出された位置が特定移動局１０Ａに最も近い移動局が選択される。
【００６２】
特定移動局１０Ａの第２測距部７０に対応するＳ５においては、特定移動局１０Ａから他の移動局１０Ｂまでの距離が測定される。上述の様に、第２の測距部７０には少なくとも音波センサ７２または画像認識用カメラ７６が設けられており、これを用いた測距が実行される。
【００６３】
Ｓ６においては、前記Ｓ５において実行された測距の結果が、特定移動局１０Ａから無線通信により基地局１２に送信され、更に基地局１２とケーブル５２で接続された測位サーバに送信される。
【００６４】
存在確率算出部１０２に対応するＳ７においては、各基地局１０のＳ３における測位結果と実際の存在位置のずれに対応する存在確率が算出される。この存在確率はこれまでの測位システム８の測位の結果に基づいて算出された測位誤差としての標準偏差に基づいた正規分布に基づいて算出される。
【００６５】
続くＳ８およびＳ９は移動局位置抽出部１０６に対応する。このうち、Ｓ８においては、Ｓ３において算出された移動局１０の位置と、Ｓ７において算出された存在確率とに基づいて、例えば１３に示す様に各移動局の位置に対する存在確率を表す分布図が作成される。
【００６６】
Ｓ９においては、例えばＳ８において作成された分布図と、前記Ｓ５において測距された特定移動局１０Ａから他の移動局１０Ｂまでの距離とに基づいて、特定移動局１０Ａの存在位置と他の移動局１０Ｂとの組み合わせを抽出する。
【００６７】
Ｓ１０乃至Ｓ１２は移動局位置選択部１０８に対応する。まず、Ｓ１０においては、Ｓ９において抽出された組み合わせに対し、各組み合わせを構成する特定移動局１０Ａの存在確率と他の移動局１０Ｂの存在確率とに基づいて前記組み合わせの確率評価値をそれぞれ算出するとともに、算出された確率評価値が最も高くなる前記組み合わせを移動局の位置の組み合わせであるとして選択する。
【００６８】
続くＳ１１においては、Ｓ１０において最も高い確率評価値を上限とする所定の範囲Δｆに、他の組み合わせに対応する確率評価値が含まれていないかが判断される。本判断が肯定される場合は、Ｓ１０において選択された組み合わせがそのまま選択されてＳ１３が実行される。一方、本判断が否定される場合は、前記他の組み合わせを考慮すべくＳ１２が実行される。
【００６９】
Ｓ１２においては、特定移動局１０Ａの存在確率に基づいて、Ｓ１０で選択された最も高い確率評価値となる組み合わせと、Ｓ１１で前記範囲Δｆにその確率評価値が含まれた前記他の組み合わせとの何れを移動局の位置の組み合わせであるとして選択するかを決定する。具体的には、上述の通り、特定移動局１０Ａの存在確率がより高い特定移動局１０Ａを含む組み合わせが選択される。
【００７０】
移動局位置補正部１１０に対応するＳ１３においては、Ｓ１０またはＳ１２において移動局の位置の組み合わせであるとして選択された組み合わせとなるように、Ｓ３において算出された特定移動局１０Ａおよび他の移動局１０Ｂの存在位置が補正される。
【００７１】
上述の実施例によれば、測位システム８において、存在確率算出部に対応する存在確率算出部１０２によって、測位部に対応する測位部５６による測位結果が、移動可能領域５０における複数の移動局１０の位置に対する存在確率としてそれぞれ算出され、第２の測距部に対応する第２測距部７０によって、前記複数の移動局１０間の距離が第１の測距部に対応する第１測距部４２よりも高い測距精度において測定され、移動局位置抽出部に対応する移動局位置抽出部１０６によって、第２測距部７０により測定される複数の移動局１０間の距離に基づいて複数の移動局１０の移動可能領域５０内における位置の組み合わせが抽出され、移動局位置選択部に対応する移動局位置選択部１０８によって、前記存在確率算出部１０２において算出された存在確率に基づいて、移動局位置抽出部１０６により抽出された複数の移動局１０の位置の組み合わせに対応する確率評価値が算出されるとともに、最も確率評価値が高い複数の移動局１０の位置の組み合わせが選択され、移動局位置補正部に対応する移動局位置補正部１１０によって、測位部５６による測位結果である複数の移動局１０の位置が、移動局位置選択部１０８によって選択された移動局１０の位置の組み合わせとなる様に補正されるので、精度の高い測位が実行される。
【００７２】
また、上述の実施例によれば、移動局１０は第２測距部７０を有し、第２測距部７０による測距の結果は、発信部としての無線部２８などによって発信される電波を介して移動局位置抽出部１０６に伝達される。このようにすれば、移動局１０は前記第２測距部７０を有するので、自己の移動局１０が他の移動局１０との間隔が測距され、その測距結果は移動局１０の有する発信部により電波を解して移動局位置抽出部１０６に伝達されることができる。
【００７３】
また、上述の実施例によれば、測位サーバ１４は、存在確率算出部１０２、移動局位置抽出部１０６、移動局位置選択部１０８及び移動局位置補正部１１０とを有するので、移動局の位置に必要な計算を測位サーバ１４で集約して実行することができる。
【００７４】
また上述の実施例によれば、第２測距部７０は、音波発信機および音波センサ７２を有し、超音波を用いて測距を行うことを特徴とする。このようにすれば、特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの間の間隔が電波よりも速度が遅い音波を用いて測距されるので、電波を用いるよりも正確な測距が可能となる。
【００７５】
また上述の実施例によれば、第２測距部７０は、画像認識用カメラ７６を有し、画像認識用カメラ７６によって撮像された画像に基づいて測距を行うことを特徴とする。このようにすれば、画像認識用カメラ７６によって撮像された画像に基づいて複数の移動局１０間の距離が測距されるので、移動局１０はセンサ等を備える必要がない。
【００７６】
また上述の実施例によれば、第２測距部７０は、複数の移動局１０のうち、位置の補正を正確に実行しようとする１の移動局である特定移動局１０Ａと、測位部５６により特定移動局１０Ａに最も近い位置に存在するとされた他の移動局１０Ｂとの距離を測距することを特徴とする。このようにすれば、前記第２測距部７０は、特定移動局１０Ａと特定移動局１０Ａに最も近い位置に存在するとされた他の移動局１０Ｂとの距離を測距するので、その際の測距誤差が小さくなる。
【００７７】
また上述の実施例によれば、移動局位置選択部１０８は、前記算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲内にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合には、存在確率算出部１０２によって算出された特定移動局１０Ａの存在確率が高い移動局の位置の組み合わせを選択することを特徴とする。このようにすれば、確率評価値が所定の範囲にある複数の移動局の位置の組み合わせが存在する場合であっても、存在確率算出部１０２によって算出された特定移動局１０Ａの存在確率が高い移動局の位置の組み合わせが選択されるので、前記特定移動局１０Ａの位置がより精度よく補正される様にされる。
【００７８】
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００７９】
図１５は、移動局位置選択部１０８における別の方法による移動局の位置の組み合わせの選択を説明するための図であって、図１３に相当する図である。本実施例は、移動局位置選択部１０８における移動局の位置の組み合わせの選択の方法が異なるものであって、移動局位置選択部１０８以外の構成およびその作動については、上述の実施例１、すなわち図１乃至図１４と共通するものであるので説明を省略する。
【００８０】
移動局位置選択部１０８は、移動局位置抽出部１０６において抽出された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとが取り得る位置の組み合わせに対して、測位部５６による測位の結果と、存在確率算出部１０２で算出された各基地局１０ごとの存在確率に基づいて、前記抽出された組み合わせの確率評価値をそれぞれ算出するとともに、算出された組み合わせの確率評価値のうち最も高い確率評価値に対応する組み合わせを選択する。具体的には、まず、前記組み合わせを構成する各基地局について、各基地局の測位結果とのずれに基づいて例えば図１２に示す関係に基づいてその存在確率をそれぞれ算出する。そして、算出された前記組み合わせを構成する特定移動局１０Ａの存在確率と他の移動局１０Ｂのそれぞれの存在確率を乗ずることによって得られた数を、前記組み合わせの確率評価値とする。すなわち、前記組み合わせ（ｘａ，ｘｂ）に対し、測位結果が（μａ，μｂ）であり、その場合の各移動局の存在確率を（ｆａ，ｆｂ）、前記組み合わせの確率評価値をｆとすると、ｆａは特定移動局１０Ａの測位結果からのずれ（μａ−ｘａ）の関数であるから、ｆａ（μａ−ｘａ）と書き表され、ｆｂは同様に他の移動局１０Ｂの測位結果からのずれｆｂ（μｂ−ｘｂ）で書き表される。このとき、前記組み合わせの確率評価値は
ｆ＝ｆａ（μａ−ｘａ）×ｆｂ（μｂ−ｘｂ）
となる。このようにして前記組み合わせの複数について確率評価値ｆを算出し、その中で最大の値ｆｍａｘとなった確率評価値に対応する組み合わせ（ｘａｍａｘ，ｘｂｍａｘ）を選択する。
【００８１】
図１５は、この様子を前記直線で規定された移動可能領域５０の例で示したものである。図中横軸（ｘ軸）が移動可能領域５０を、縦軸が存在確率を表している。測位部５６による測位の結果、特定移動局１０Ａはｘ＝８の点Ａ１に、他の移動局１０Ｂはｘ＝１８の点Ｂ１に存在すると算出されたとする。これらの測位結果に対して、存在確率算出部１０２によって算出された測位結果とのずれと存在確率との関係が適用される。図中、１０Ａの存在確率ｆａ、１０Ｂの存在確率ｆｂとして記載された曲線がそれである。
【００８２】
一方、第２測位部７０によって測位された特定移動局１０Ａから他の移動局１０Ｂまでの距離がＬであったとする。このとき、移動局位置抽出部１０６によって抽出される特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの組み合わせは、図中Ａ２１とＢ２１、Ａ２２とＢ２２、あるいはＡ２３とＢ２３など、その間隔がＬである組み合わせが無数に抽出される。そして、このようにして抽出された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの組み合わせのそれぞれについて、その特定移動局１０Ａの位置に対応する存在確率ｆａと他の移動局１０Ｂの位置に対応する存在確率ｆｂとが算出され、算出されたｆａとｆｂとが乗ぜられて、前記組み合わせの確率評価値ｆがそれぞれ算出される。
【００８３】
このようにして算出された各組み合わせに対応する確率評価値ｆが比較され、これらのうち最も高い値となるｆｍａｘとなる組み合わせが選択される。例えば、図１５において、特定移動局１０ＡがＡ２１、他の移動局１０ＢがＢ２１であるときに組み合わせの確率評価値ｆが最大となる場合には、特定移動局１０ＡがＡ２１と他の移動局１０ＢがＢ２１とからなる組み合わせが選択される。
【００８４】
なお、移動局選択部１０８によって算出された各組み合わせに対応する確率評価値ｆを比較した際に、前記最も高い値ｆｍａｘを上限として予め定められた所定の範囲内に他の組み合わせに対応する確率評価値ｆが存在する場合には、移動局選択部１０８は、移動局の移動履歴を考慮した移動局の選択を行う。図１５の例を用いて具体的に説明する。例えば、特定移動局１０ＡがＡ２１であり他の移動局１０ＢがＢ２１である組み合わせに対応する確率評価値ｆ２１と、特定移動局１０ＡがＡ２２であり他の移動局１０ＢがＢ２２である組み合わせに対応する確率評価値ｆ２２とが予め定められた範囲Δｆに属する、すなわち｜ｆ１１−ｆ２２｜＜Δｆである場合には、移動局の移動履歴を考慮する。
【００８５】
前記移動局の移動履歴とは、具体的には例えば、特定移動局１０Ａの前回の測位実行時における位置情報である。測位システム８によって前回に算出された特定移動局１０Ａの位置は、後述する測位結果記憶部１１２によって記憶されている。この前回算出された特定移動局１０Ａの位置がＡ０であった場合、移動局選択部１０８は、Ａ２１およびＡ２２のうち、前回の特定移動局１０Ａの位置に近いＡ２２を含む組み合わせを選択する。
【００８６】
あるいは、前記移動局の移動履歴とは、特定移動局１０Ａの前回までの複数回の測位実行結果に基づく移動情報であってもよい。すなわち、測位システム８によって測位が複数回反復して実行されている場合には、前回以前の複数回の位置情報から特定移動局１０Ａの移動速度を算出するともに、前回の測位実行時に算出された特定移動局１０Ａの位置と算出された移動情報とに基づいて今回の測位実行時における特定移動局１０Ａの位置を予測し、予測された特定移動局１０Ａの存在位置に近い特定移動局位置１０Ａを含む組み合わせを選択するようにしてもよい。図１５の例で説明すると、前回の測位実行時に特定移動局１０Ａの位置がＡ０であり、更にその前の測位実行時に特定移動局１０Ａの位置がＡ’ｓであった場合には、これらの情報に基づいて今回の測位実行時には特定移動局１０ＡはＡ２２近辺に存在すると予測し、その結果Ａ２２を含む組み合わせが選択される。一方、前回の測位実行時に特定移動局１０Ａの位置がＡ０であり、更にその前の測位実行時に特定移動局１０Ａの位置がＡ’ｆであった場合には、これらの情報に基づいて今回の測位実行時には特定移動局１０ＡはＡ２１近辺に存在すると予測し、その結果Ａ２１を含む組み合わせが選択される。
【００８７】
図１４のフローチャートについても、移動局位置選択部１０８に対応するＳ１０乃至Ｓ１２のうち、特にＳ１２について、その作動が異なる。
【００８８】
Ｓ１２においては、特定移動局１０Ａの移動履歴に基づいて、Ｓ１０で選択された最も高い確率評価値となる組み合わせと、Ｓ１１で前記範囲Δｆにその確率評価値が含まれた前記他の組み合わせとの何れを移動局の位置の組み合わせであるとして選択するかを決定する。なお、上述の通り、前記移動履歴としては、前回の測位システム８の実行結果としての特定移動局１０Ａの存在位置や、あるいは測位システム８の前回までの複数回の実行結果に基づく特定移動局１０Ａの移動情報すなわち過去の存在位置の変化に基づいて予測される今回の存在位置などが用いられる。
【００８９】
なお、本実施例２は、上述の実施例１に代えて、あるいは上述の実施例１に加えて実行され得るものである。
【００９０】
上述の実施例によれば、移動局位置選択部１０８は、算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲Δｆ内にある複数の移動局１０の位置の組み合わせが存在する場合には、移動局位置選択部１０８実行前までにおける移動局１０の移動履歴に基づいて、移動局１０の位置の組み合わせを選択するようにされている。このようにすれば、前記確率評価値が所定の範囲にある複数の移動局１０の位置の組み合わせが存在する場合であっても、移動局１０の移動履歴に基づいて移動局１０の位置の組み合わせが選択されるので、実際の移動局１０の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【００９１】
また上述の実施例によれば、移動局１０の移動履歴は、移動局位置選択部１０８実行前における移動局１０の位置に関する情報である。このようにすれば、移動局１０の移動履歴として移動局位置選択部１０８実行前における前記移動局の位置に関する情報が用いられるので、実際の移動局１０の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【００９２】
また上述の実施例によれば、移動局１０の移動履歴は、移動局位置選択部１０８実行前までにおける移動局１０の移動に関する情報である。このようにすれば、移動局１０の移動履歴として移動局位置選択部１０８実行前までにおける前記移動局１０の移動に関する情報が用いられるので、実際の移動局１０の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【実施例３】
【００９３】
上述の実施例１乃至実施例２は、説明を簡単にするため、移動可能領域５０を直線状に設けた場合を例とした。本実施例は、移動可能領域５０が平面で設けられる場合の例である。本実施例は、先の実施例１乃至２において説明した移動可能領域５０が直線状すなわち１次元であった場合を、移動可能領域５０が平面状すなわち２次元に拡張するものであって、測位システム８の構成およびその作動については、上述の実施例１乃至２、すなわち図１乃至図１４と共通するものであるので説明を省略する。
【００９４】
図１６は、移動局位置選択部１０８における別の方法による移動局の位置の組み合わせの選択を説明するための図であって、図１３または図１５に相当する図である。
【００９５】
図１６においては、図中黒丸で表されたＡ１およびＢ１が、それぞれ測距部５６による特定移動局１０Ａおよび他の移動局１０Ｂの測位結果である。また、移動局位置抽出部１０６によって、この測位結果とされた座標を中心に、図１５において縦軸方向に表されていた存在確率が等高線状に表現されている。
【００９６】
また、第２測距部７０によって測定された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの距離はＬ（ｍ）であって、測距部５６によって算出された距離Ｄよりも短いものとなっている。ここで、移動局位置抽出部１０６は移動可能領域５０中に距離がＬとなる移動局１０の位置の組み合わせを無数に抽出する。例えば図１６において線９０で相互に結ばれた特定移動局１０Ａの位置Ａ２３と他の移動局１０Ｂの位置Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４、およびＢ２５のそれぞれの組み合わせや、特定移動局１０Ａの位置Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、およびＡ２５のそれぞれと他の移動局１０Ｂの位置Ｂ２３の組み合わせなどが抽出される。
【００９７】
そして、移動局位置選択部１０８によって前記線９０によって表される移動局の組み合わせのうち、最も確率評価値の高い組み合わせが移動局１０の位置の組み合わせとして選択される。図１６においては太線９０ｂで表された移動局の位置の組み合わせ、すなわちＡ２３およびＢ２３が選択される。そして、移動局位置補正部１１０により、測位部５６によって測位された位置であるＡ１およびＢ１から、それぞれ特定移動局１０ＡはＡ２３の位置に、他の移動局１０ＢはＢ２３の位置にその存在位置が補正される。
【００９８】
このように、本発明は移動可能領域５０が平面で与えられる場合であっても適用が可能であり、さらには移動可能領域５０が３次元空間で与えられる場合であっても同様に適用が可能である。
【００９９】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【０１００】
例えば、上述の実施例においては、移動局１０が移動しうる領域である移動可能領域５０は一辺３０ｍの正方形の平面として設けられたが、これに限られない。具体的には、移動可能領域５０が平面である場合にその形状が限定されることはなく、また移動可能領域５０が平面ではなく空間として設けられてもよく、その場合の形状も限定されない。なお、移動可能領域５０が空間として設けられる場合には、上述の様に測位に必要な基地局の個数は最低４個となる。
【０１０１】
上述の実施例においては、測位サーバ１４と各基地局１２とは有線ケーブル５２で接続されて通信を行ったが、測位サーバ１４と各基地局１２との間の通信は有線に限定されず、例えば電波や赤外線等によっても可能である。
【０１０２】
上述の実施例において、移動局１０および基地局１２に設けられた平衡不平衡変換部２２は、必ずしも必要ではなく、機器の構成状態によっては整合器としての機能のみを有すればよい場合がある。
【０１０３】
上述の実施例においては、スペクトラム拡散部３４の手法として直接拡散方式が採用されたがこれに限られず、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）などその他の方式が用いられても良い。
【０１０４】
上述の実施例においては、位置計算部５６においては、上記式（１）を連立方程式としてニュートンラフソン法などを用いて解くこととされたが、これに限られず、例えば測距結果と状態遷移に基づいて最適解を導出するようにしてもよい。
【０１０５】
上述の実施例においては、測距部４０は基地局１２の機能として設けられたが、これに限られず、例えば測位サーバ１４内に設けられても良い。この場合、基地局１２から測位サーバ１４へは、例えば、基地局１２が受信した信号波がそのまま送信される様にすればよい。
【０１０６】
また、上述の実施例においては、第２測距部７０は少なくとも音波発信機および音波センサ７２あるいは画像認識用カメラ７６を用いて測距を行ったが、これ以外の手段によって測距を行ってもよい。また、上述の実施例においては、前記複数の移動局１０間の相互の通信は必要とされなかったが、音波発信機および音波センサ７２あるいは画像認識用カメラ７６に代えて用いられる測距方法が複数の移動局１０間の相互の通信を必要とする場合には、これを設ける様にすればよい。
【０１０７】
上述の実施例においては、移動局位置抽出部１０６は、（ｘａ，ｘｂ）＝（０，１１），（１，１２），（２，１３），…のようにｘａが１（ｍ）刻みで抽出されたが、これに限られず、例えば第２測距部７０によって測定される前記特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの距離の精度に基づいて決定される様にしてもよい。
【０１０８】
また、上述の実施例１および２において、移動局位置選択部１０８は、移動局の組み合わせに対応する確率評価値が最大の値を上限として所定の範囲Δｆ内に他の移動局の組み合わせに対応する確率評価値がある場合にはそれを考慮したが、これは必ずしも必要でなく、確率評価値が最大である移動局１０の組み合わせがそのまま移動局位置選択部１０８により移動局の位置の組み合わせとして選択されてもよい。
【０１０９】
また、図１４のフローチャートにおいて、存在確率算出部１０２に対応するステップＳ７はＳ６とＳ８との間に実行される様にされたが、これに限られず、本ステップにおいて実行される存在確率の算出はＳ８の前に実行されていればよい。また、本ステップにおいて算出される標準偏差の値は、適宜更新されてもよいし、予め算出された値が変更されず使用されてもよい。
【０１１０】
また、上述の実施例においては、測位部５６、移動局選択部１０４、存在確率算出部１０２、移動局位置抽出部１０６、移動局位置選択部１０８、移動局位置補正部１１０、測位結果記憶部１１２、および測位結果出力部６０は測位サーバ１４の機能として設けられたが、これに限られず、これらの機能の一部あるいは全部を測位サーバ１４以外の機器、例えば基地局１２が有するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明が適用される測位システムの一例の概観を表した図である。
【図２】移動可能領域に定義される座標を説明する図である。
【図３】移動局の機能の概要を表した機能ブロック線図である。
【図４】移動局の取り得る形状の一例を説明した図である。
【図５】移動局に設けられた画像認識用カメラを用いた場合の第２の測距部による測距を説明する図である。
【図６】移動局に設けられた画像認識用カメラを用いた場合の第２の測距部による測距を説明する図である。
【図７】基地局の機能の概要を表した機能ブロック線図である。
【図８】測位サーバの機能の概要を表した機能ブロック線図である。
【図９】測位サーバによる測位の原理を説明するための図である。
【図１０】基地局の有する時計の同期を行う手順の一例を説明するタイムチャートである。
【図１１】各基地局と移動局との距離を測定する手順の一例を説明するタイムチャートである。
【図１２】測位された移動局位置からのずれと存在確率の関係を表す図である。
【図１３】複数の移動局の移動可能領域における位置と存在確率との関係を表す図であって、移動局位置選択部による特定移動局の存在確率に基づいた移動局の組み合わせの選択を説明する図である。
【図１４】本発明の測位システムの作動の概要を表すフローチャートである。
【図１５】複数の移動局の移動可能領域における位置と存在確率との関係を表す図であって、移動局位置選択部による移動履歴に基づいた移動局の組み合わせの選択を説明する図である。
【図１６】複数の移動局の平面上に設けられた移動可能領域における位置と存在確率との関係を表す図であって、移動局位置選択部による移動局の組み合わせの選択を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１２】
８：測位システム
１０：移動局
１２：基地局
１４：測位サーバ
４２：第１の測距部（第１測距部）
５６：測位部
７０：第２の測距部（第２測距部）
７２：音波センサ
７６：画像認識用カメラ
１０２：存在確率算出部
１０４：基地局選択部
１０６：移動局位置抽出部
１０８：移動局位置選択部
１１０：移動局位置補正部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を発信し所定の移動可能領域を移動する複数の移動局の位置を検出するシステムに関するものであって、特に電波以外の手段により検出した複数の移動局間相互の距離を考慮することにより精度の高い位置検出を行うシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信を利用することにより、人や物の位置を検出し、追跡するシステムが提案されている。例えば、全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ；ＧＰＳ）と呼ばれるシステムがそれである。このＧＰＳは、例えば非特許文献１に示す様に、複数の衛星から送信される電波を一の移動可能な受信機によりそれぞれ受信し、該受信した複数の電波の到来時間差等に基づいて、前記受信機の位置を検出するシステムである。
【０００３】
このＧＰＳにおいては、既知の位置にある衛星からの電波を受信機が受信することによって位置の検出が行われたが、逆に移動可能な一の発信機から発信された電波を複数の既知の位置に固定された受信機に受信させ、これらの複数の受信機によって受信された電波に基づいて発信機の位置を検出することも同様に可能である。例えば特許文献１には、位置が既知である無線機である複数の基準局と、位置の不明な無線機である検出対象局との間の無線信号を、上記複数の基準局もしくは検出対象局の一方が受信し、距離に関する物理量を計測することで該基準局と該検出対象局との絶対距離もしくは相対距離をそれぞれ測定し、上記各測定された距離である測距結果と、上記各基準局との位置とに基づいて該検出対象局の位置を算出する方法が開示されている。
【０００４】
ところで、複数の移動局が相互に通信可能であると同時に、これら複数の移動局間の距離が測定可能とする場合において、これらの複数の移動局の位置の算出すなわち測位を行う技術が特許文献２に開示されている。
【０００５】
【非特許文献１】ＧＰＳ技術入門 坂井丈泰著 東京電機大学出版局 （２００３年２月）
【特許文献１】特開２００６−０９０９１３号公報
【特許文献２】特開２００２−１５２７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示の技術は、相互に通信可能であると同時に相互の距離が測定可能である移動局のうち一部の移動局が基地局との通信が困難であり、基地局との通信に基づいて測位が実行できない場合において用いられるものであって、基地局との通信に基づいて測位を実行できる移動局の測位結果と、その測位を実行できる移動局と前記測位が実行できない移動局との相対的な位置関係とに基づいて、前記測位が実行できない移動局の測位を行うものである。したがって、移動局間の距離の測定を移動局の測位の精度の向上のために用いるものではない。
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、複数の移動局間の距離が測定可能とする場合において、測定されたこれらの複数の移動局間の距離を用いて移動局の測位の精度の向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するために、本発明の発明者が種々の実験や検討を重ねたところ、前記複数の移動局間の距離の測定に通信以外の手段、例えば発信された超音波の往復に要する時間等を用いれば近距離の測距は電波を用いた測距よりも正確な結果が得られ、この複数の移動局間の正確な距離に基づいて前記移動局と前記基地局との通信に基づいて行われた測位の結果を補正することにより、より正確な測位が可能となること見いだした。
【０００９】
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ１）所定の移動可能領域を移動可能であって電波を発信する発信部を有する複数の移動局と、（ａ２）該複数の移動局によって発信された電波を受信する受信部と、前記受信した電波に基づいて前記複数の移動局との距離をそれぞれ測定する第１の測距部とを有し、既知の位置に固定された複数の基地局と、（ａ３）該複数の基地局によって測定された距離データに基づいて前記複数の移動局の位置をそれぞれ測位する測位部を有する測位サーバとを、有する測位システムにおいて、（ｂ）前記測位部による測位結果を、前記移動可能領域における前記複数の移動局の位置に対する存在確率としてそれぞれ算出する存在確率算出部と、（ｃ）前記第１の測距部よりも高い測距精度を有し、前記複数の移動局間の距離を測定する第２の測距部と、（ｄ）前記第２の測距部により測定される前記複数の移動局間の距離に基づいて前記複数の移動局の前記移動可能領域内における位置の組み合わせを抽出する移動局位置抽出部と、（ｅ）前記存在確率算出部において算出された存在確率に基づいて、前記移動局位置抽出部により抽出された前記複数の移動局の位置の組み合わせに対応する確率評価値を算出するとともに、最も確率評価値が高い前記複数の移動局の位置の組み合わせを選択する移動局位置選択部と、（ｆ）前記測位部による測位結果である前記複数の移動局位置を、前記移動局位置選択部によって選択された移動局の位置の組み合わせとなる様に補正する移動局位置補正部とを、有することを特徴とする。
【００１０】
このようにすれば、前記測位システムにおいて、前記存在確率算出部によって、前記測位部による測位結果に基づいて、前記移動可能領域における前記複数の移動局の位置に対する存在確率がそれぞれ算出され、前記第２の測距部によって、前記複数の移動局間の距離が第１の測距部よりも高い測距精度において測定され、前記移動局位置抽出部によって、前記第２の測距部により測定される前記複数の移動局間の距離に基づいて前記複数の移動局の前記移動可能領域内における位置の組み合わせが抽出され、前記移動局位置選択部によって、前記存在確率算出部において算出された存在確率に基づいて、前記移動局位置抽出部により抽出された前記複数の移動局の位置の組み合わせに対応する確率評価値が算出されるとともに、最も確率評価値が高い前記複数の移動局の位置の組み合わせが選択され、前記移動局位置補正部によって、前記測位部による測位結果である前記複数の移動局位置が、前記移動局位置選択部によって選択された移動局の位置の組み合わせとなる様に補正されるので、精度の高い測位が実行される。
【００１１】
好適には、前記移動局は前記第２の測距部を有し、前記第２の測距部による測距の結果は、前記発信部によって発信される電波を介して前記移動局位置抽出部に伝達される。このようにすれば、前記移動局は前記第２の測距部を有するので、自己の移動局が他の移動局との間隔が測距され、その測距結果は前記移動局の有する発信部により電波を解して前記移動局抽出部に伝達されることができる。
【００１２】
また好適には、前記測位サーバは、前記存在確率算出部、前記移動局位置抽出部、移動局位置選択部及び前記移動局位置補正部とを有する。このようにすれば、移動局の位置に必要な計算を測位サーバで集約して実行することができる。
【００１３】
また好適には、前記第２の測距部は、音波、好ましくは超音波を用いて測距を行うことを特徴とする。このようにすれば、特定の移動局と他の移動局との間の間隔が電波よりも速度が遅い音波を用いて測距されるので、電波を用いるよりも正確な測距が可能となる。
【００１４】
また好適には、前記第２の測距部は、画像認識用カメラを有し、該画像認識用カメラによって撮像された画像に基づいて測距を行うことを特徴とする。このようにすれば、画像認識用カメラによって撮像された画像に基づいて複数の移動局間の距離が測距されるので、前記移動局はセンサ等を備える必要がない。
【００１５】
また好適には、前記第２の測距部は、前記複数の移動局のうち、位置の補正を正確に実行しようとする１の移動局である特定移動局と、前記測位部により該特定移動局に最も近い位置に存在するとされた他の移動局との距離を測距することを特徴とする。このようにすれば、前記第２の測距部は、前記特定移動局と該特定移動局に最も近い位置に存在するとされた他の移動局との距離を測距するので、その際の測距誤差が小さくなる。
【００１６】
また好適には、前記移動局位置選択部は、前記算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲内にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合には、該移動局位置選択部の実行前までにおける前記移動局の移動履歴に基づいて、前記移動局の位置の組み合わせを選択するようにされている。このようにすれば、前記確率評価値が所定の範囲にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合であっても、前記移動局の移動履歴に基づいて前記移動局の位置の組み合わせが選択されるので、実際の移動局の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【００１７】
また好適には、前記移動局の移動履歴は、前記移動局位置選択部の実行前における前記移動局の位置に関する情報である。このようにすれば、前記移動局の移動履歴として前記移動局位置選択部の実行前における前記移動局の位置に関する情報が用いられるので、実際の移動局の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【００１８】
また好適には、前記移動局の移動履歴は、前記移動局位置選択部の実行前までにおける前記移動局の移動に関する情報である。このようにすれば、前記移動局の移動履歴として前記移動局位置選択部の実行前までにおける前記移動局の移動に関する情報が用いられるので、実際の移動局の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【００１９】
また好適には、前記移動局位置選択部は、前記算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲内にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合には、前記存在確率算出部によって算出された前記特定移動局の存在確率が高い前記移動局の位置の組み合わせを選択することを特徴とする。このようにすれば、前記確率評価値が所定の範囲にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合であっても、前記存在確率算出部によって算出された前記特定移動局の存在確率が高い前記移動局の位置の組み合わせが選択されるので、前記特定移動局の位置がより精度よく補正される様にされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の測位システム８の構成の一例を示した図である。図１には、平面上の任意の形状に設けられる移動可能領域５０として一辺３０（ｍ）の正方形からなる移動可能領域５０が設けられている。また、前記移動可能領域５０には、後述する移動局１０と無線による通信を行う機能を有する基地局１２として４つの基地局である第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、第４基地局１２Ｄがそれぞれ設けられる。基地局としては後述するように電波の伝播到達時間により移動局の位置を求める場合には、平面上における移動局１０の位置の算出のためには少なくとも３個の基地局が必要である。従って、前記移動可能領域の何れの地点においても、少なくとも移動局が３個の基地局と通信可能となるように基地局を配置されている。また、基地局の数が多いほど移動局の位置の算出は正確に行うことができる。本図１においては、正方形の移動可能領域５０の４隅にそれぞれ第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄが１つづつ配置されており、この要件を満たす。また、前記移動可能領域５０内には複数の移動局１０が配置され、その移動可能領域５０内を移動可能とされている。本図１においては一例として２つの移動局１０Ａ、１０Ｂが配置されている。なお、移動局の個数は２つ以上であれば特に限定されない。また、基地局１２と例えば有線ケーブル５２により接続されることにより通信可能とされた測位サーバ１４が設けられ、前記移動局１０によって発信され前記基地局１２によって受信された電波に基づいて、前記移動可能領域内における基地局１０の位置を算出する。なお、本明細書において、特に個々の移動局１０Ａ、１０Ｂを区別しない場合には移動局１０と表記し、個々の基地局１２Ａ乃至１２Ｄを区別しない場合には基地局１２と表記する。
【００２２】
このとき、移動可能領域５０は、便宜上図２に示す様にｘ軸およびｙ軸が定義され、移動可能領域５０上の点はこの軸に基づいて座標が規定される。すなわち、第１基地局１２Ａは座標（０，０）上に、第２基地局１２Ｂは座標（０，３０）上に、第３基地局１２Ｃは座標（３０，３０）上に、第４基地局１２Ｄは座標（３０，０）上にそれぞれ配置されている。
【００２３】
図３は移動局１０の構成の概要を示す機能ブロック線図である。アンテナ部２０は電波を送受信するために用いられ、平衡不平衡変換部２２はバラン（Ｂａｌｕｎ）であり、送受信切換部２４の不平衡線路をアンテナ部２０に適合するように平衡線路に変換する。コントローラ４０１は周知のマイコンおよびその周辺回路からなる制御回路であり、後述の送受信切換部２４を制御して移動局１０の動作を制御するものである。
【００２４】
送受信切換部２４は、図３においては移動局１０の送信状態と受信状態とを切り換える。すなわち、送受信切換部２４が移動局１０を送信状態に切り換える場合には、移動局１０は送信機として機能させられ、受信状態に切り換える場合には受信機として機能させられる。また、送信アンプ部２６は、前記送受信切換部２４によって移動局１０が送信機として機能させられる場合に、後述する無線部２８によって生成された信号波を増幅する。
【００２５】
無線部２８は、移動局１０が送信機として機能させられる場合には、後述する制御部３２によって生成される信号を無線通信を行うための形式に変換し、移動局１０が受信機として機能させられる場合には、またアンテナ部２０によって受信された受信波から制御部３２によって処理されるための信号に変換するものであって、例えばＩＣなどによって実装される。この無線部２８は具体的にはコントローラ４０１からの指令により所定の周波数の搬送波を発生させるＰＬＬ回路（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋ ｌｏｏｐ）回路、ＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路及びデジタル変調復調部３０などからなり、このデジタル変調復調部３０は、制御部３２によって生成される信号をデジタル変調、および受信された受信信号の復調を行い、生成されたデジタルデータを制御部３２に出力することにより移動局１０と基地局１２との間の無線通信がデジタル通信によってなされる。
【００２６】
制御部３２は、スペクトラム拡散部３４、逆拡散処理部３４１、ベースバンド信号生成復元部３６、および拡散符号発生部３８などからなり、例えばこれらのブロックを制御し拡散符号を発生する機能を有するゲートアレイやマイコンなどによって実装される。このうち、ベースバンド信号生成復元部３６は、移動局１０が送信機として機能させられる場合には、伝送したい情報を符号化しベースバンド信号を生成する。また、移動局１０または基地局１２が受信機として機能させられる場合には、後述する逆拡散処理部３４１によって復号されたベースバンド信号から、伝送された情報を取りだす。
【００２７】
拡散符号発生部３８は、後述するスペクトラム拡散部３４によってスペクトラム拡散を行うための拡散符号を発生させる。この拡散符号としては、自己相関関数に高いピークを持つ、すなわち位相差がゼロである場合において自己相関が大きな値となる一方、位相差がゼロでない場合には自己相関が十分に小さく、かつ、符号間における相関が全ての位相差において十分小さい、すなわち相互相関が小さいことという条件を満たす符号列が用いられる。具体的には例えば、Ｍ系列符号やＧＰＳにおいても使用されているＧｏｌｄ系列符号が用いられる。このＧｏｌｄ系列符号は疑似雑音符号（ｐｓｅｕｄｏ−ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ；ＰＮ信号）とも呼ばれる。
【００２８】
スペクトラム拡散部３４は、移動局１０が送信機として機能させられる場合には、ベースバンド信号生成復元部３６において生成されたベースバンド信号を、拡散符号発生部３８において発生させられた拡散符号を用いてスペクトラム拡散を行い、送信のための信号を生成する。具体的には例えば、前記ベースバンド信号と前記拡散符号との排他的論理和を結果として用いる直接拡散（ｄｉｒｅｃｔ ｓｐｒｅａｄ）方式が用いられる。また、逆拡散処理部３４１は、移動局１０が受信機として機能させられる場合に、前記デジタル変調復調部３０によって復調された受信波に対し前記拡散符号を用いてスペクトラム逆拡散を行い、ベースバンド信号を取りだす。この受信の場合も送信の場合と同じ拡散符号が用いられる。このようなスペクトラム拡散を利用すれば、ある特定の移動局と基地局との通信がある特定の拡散符号を用いて行われている場合に、同じ時刻および同じ周波数において他の移動局と基地局との通信が別の拡散符号を用いて行われる場合であっても、相互の通信が影響を受けることがない。
【００２９】
これらのアンテナ部２０、平衡不平衡切換部２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２などの電波の発信のためのブロックが発信部および受信部に相当する。
【００３０】
第２の測距部に対応する第２測距部７０は、少なくとも音波発信機および音波センサ７２または画像認識用カメラ７６のいずれかを備え、自己の移動局１０と、自己以外の他の移動局１０との距離を測定、すなわち測距する。例えば、第２測距部７０が音波発信機および音波センサ７２を用いる場合には、自己の移動局１０の前記音波発信機により発信された音波が、前記他の移動局１０によって反射され自己の移動局１０の前記音波センサによって検出されるまでの時間と、音波の空気中における伝播速度とに基づいて自己の移動局１０と自己以外の他の移動局１０との距離が算出される。具体的には、自己の移動局１０の前記音波発信機により発信された音波が、前記他の移動局１０によって反射され自己の移動局１０の前記音波センサによって検出されるまでに要した時間の半分に音波の伝播速度を乗ずることによって、自己の移動局１０と自己以外の他の移動局１０との距離が算出される。このとき、音波を好適に反射するために、移動局１０は音波発信機および音波センサ７２に加え、図示しない音波反射のための部材を有していてもよい。また音波発信機および音波センサ７２としては、正確な測距を行うことができるという性質を考慮して、特に超音波発信機および超音波センサが用いられる。
【００３１】
また、第２測距部７０が画像認識用カメラ７６を用いる場合には、画像認識用カメラ７６によって撮像された画像中における前記他の移動局１０の大きさと、予め記憶された前記他の移動局１０の大きさについての情報と、レンズの倍率や曲率についての情報とに基づいて、自己の移動局１０と自己以外の他の移動局１０との距離が測定される。
【００３２】
図４は第２測距部７０が画像認識用カメラ７６を用いる場合における移動局１０の取り得る形状の一例である。このように、移動局１０が略球状の形状を有すれば、何れの方向から画像認識用カメラ７６によって撮像された場合であっても略同様の画像が得られることから、画像上において移動局１０を容易に認識することができると同時に、その画像を用いて撮像された移動局１０との距離が容易に算出される。なお、ここで略球状とは、後述する距離の算出方法において影響を及ぼさない程度の凹凸や突起物を有することを問題としない趣旨である。
【００３３】
図５および図６は、第２測距部７０が画像認識用カメラ７６を用いて他の移動局１０との距離を算出する様子を説明する図である。図５においては、ある移動局１０Ａが他の移動局１０Ｂとの距離を算出しようとしている。このとき、移動局は上述の通り略球状であって、その半径はｒである。図６は、移動局１０Ａにおける画像認識用カメラ７６によって撮像される画像の一例を示したものであり、縦方向の総ピクセル数がｐ１の画像において、移動局１０Ｂは縦方向にピクセル数が最大でｐ２の円状の像となっている。また、画像における縦方向の総ピクセル数ｐ１に相当する実際の高さ方向の長さはｈであるとすると、前記高さ方向の長さｈと移動局１０Ｂの直径２ｒとの比は、画像状における縦方向の総ピクセル数ｐ１と移動局１０Ｂに対応する画像の縦方向のピクセル数の最大値ｐ２との比に等しい。すなわち、ｈ：２ｒ＝ｐ１：ｐ２である。一方、画像認識用カメラ７６と対象物体との距離Ｌは、前記高さ方向の長さｈと、レンズの仕様とによって定まり、この仕様は予め与えられる。従って、画像上の縦方向の総ピクセル数ｐ１と、移動局１０Ｂに対応する像の縦方向の最大ピクセル数ｐ２と、移動局１０Ｂの半径ｒと、レンズの仕様とから、移動局１０Ａと移動局１０Ｂとの距離Ｌを算出することができる。なお、本説明においては縦方向を例としたが、画像の横方向であっても同様に適用可能である。
【００３４】
また、電源部４０は、上述した送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２、時計４１などに対し、必要な電力を供給する。時計４１は、制御部の動作の指令や、電波の発信時や受信時において参照される時刻情報を供給するもので、例えばリファレンスクロックのようなものである。。
【００３５】
図７は、基地局１２の構成の概要を示す機能ブロック線図である。アンテナ部２０、平衡不平衡変換器２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２、時計４１、電源部４０など、符号の共通する機能ブロックについては、その機能についても移動局１０と共通するものであるので、説明を省略する。すなわち、基地局１２も、上述の移動局１０と同様に、送信機および受信機としての両方の機能を有する。
【００３６】
第１の測距部に対応する第１測距部４２は、移動局１０によって電波が発信された時刻と基地局１２が電波が受信された時刻との時刻差、すなわち電波の到達に要する時間に基づいて、移動局１０と基地局１２との距離を測定する。この第１測距部４２は例えばマッチドフィルタを含んで構成され、具体的には例えばレプリカ符号発生部４４、遅延回路４６および相関計算部５０などによって構成される。レプリカ符号発生部４４においては、移動局１０において、拡散符号発生部３８により発生され、スペクトラム拡散部３４において用いられた拡散符号と同一の符号であるレプリカ符号が発生させられる。そして、周知のシフトレジスタにより構成される遅延回路４６においては、移動局１０によって発信され基地局１２によって受信された電波における信号波が入力され、予め定められた複数の所定の間隔ごとに遅延させられる。そして、相関計算部５０においては、遅延回路４６によって遅延させられた受信はとレプリカ符号との相関係数が算出される。この結果、算出された相関係数が最大となった際の受信時刻を移動局１０からの電波の到来時刻とする。移動局１０による送信時刻はベースバンド信号作成復元部３６によりベースバンド信号を復元することにより得られるので、電波の到来時刻と送信時刻との時刻差を計算し、電波の速度ｃ（２．９９７×１０8（ｍ／ｓ））を乗ずることにより移動局１０との距離が算出される。
【００３７】
また、基地局１２には後述する測位サーバ１４との通信を行うための有線通信部４３が設けられ、例えばＬＡＮケーブルなどの有線ケーブル５２によって接続された測位サーバ１４との間で、第１の測距部４２によって測定された移動局１０との距離である測距データや、ベースバンド信号作成復元部３６によって受信波から復号されたベースバンド信号を含むデータや基地局１２の動作に関する情報などの送受信が可能とされる。この有線通信部４３が基地局情報送信部に対応する。
【００３８】
図１に戻って、測位サーバ１４は例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、移動局１０の位置の算出すなわち測位を実行する。
【００３９】
図８は、測位サーバ１４の制御作動を説明する機能ブロック線図である。測位サーバ１４は、測位部５６、移動局選択部１０４、存在確率算出部１０２、移動局位置抽出部１０６、移動局位置選択部１０８、移動局位置補正部１１０、測位結果記憶部１１２、測位結果出力部６０などから構成される。
【００４０】
まず、測位部５６においては、例えば複数の基地局１２によって算出された基地局と移動局の距離に基づいて、移動可能領域５０中の移動局１０の位置を算出する。具体的には、例えば移動可能領域５０が前記図１に示す様な平面である場合において、第１基地局１２Ａの座標を（ｘ1，ｙ1）、第２基地局１２Ｂの座標を（ｘ2，ｙ2）、第３基地局１２Ｃの座標を（ｘ3，ｙ3）、また、第１基地局１２Ａが測定した第１基地局１２Ａと移動局１０との距離をｒ1、第２基地局１２Ｂが測定した第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離をｒ2、第３基地局１２Ｃが測定した第２基地局１２Ｃと移動局１０との距離をｒ、とし、移動局の座標を（ｘ，ｙ）、移動局１０と基地局１２とがそれぞれ有する時計４１の時刻のずれに基づく誤差ｓとすると、図９に示す様に、
（ｘ−ｘ1）2＋（ｙ−ｙ1）2＝（ｒ1＋ｓ）2
（ｘ−ｘ2）2＋（ｙ−ｙ2）2＝（ｒ2＋ｓ）2 （１）
（ｘ−ｘ3）2＋（ｙ−ｙ3）2＝（ｒ3＋ｓ）2
で表される関係がある。なお、このとき、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃのそれぞれが有する時計４１の時計は例えば後述する方法により同期されており、誤差ｓは各基地局に共通である。このとき変数はｘ，ｙおよびｓの３つであり、方程式は上記３つであるから、これらの３つの式を例えばニュートンラフソン法などにより解くことにより、ｘ、ｙおよびｓの値を算出することが可能である。なお、上述の様に、第１基地局１２Ａ乃至第３基地局１２Ｃのそれぞれが有する測距部４２が測定して得られる第１基地局１２Ａ乃至第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離ｒ1、ｒ2、およびｒ3はそれぞれ、移動局１０と基地局１２とがそれぞれ有する時計４１の時刻のずれに基づく誤差ｓが考慮されていない、いわゆる疑似距離と呼ばれるものであるが、これらに代えて距離ｒ1、ｒ2、およびｒ3として、前記時計のずれに基づく誤差ｓが補正された正確な距離が用いられてもよい。
【００４１】
このように移動可能領域５０が平面である場合には変数が３つとなることから、少なくとも３つの式があればこれらの変数の値が算出されることになり、これは少なくとも３つの基地局１２があれば移動局１０の位置の算出が可能であることを意味している。一方、基地局が４つ以上存在する場合には、算出における誤差を最小化する最小二乗法を用いることなどにより、より精度の良い移動局１０の位置の算出が可能となる。
【００４２】
図１０は４つの基地局１２の有する時計４１を同期させるための手順の一例を示したタイムチャートである。この図において、縦線で表された第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄと測位サーバ１４との間を横方向に結ぶ矢印によって各基地局および測位サーバ間の通信の様子が示されている。なお矢印の向きは通信の方向を示しており、矢印の先が向いている機器が受信側である。また、波線で表された矢印は無線による通信を表している。また、図中下向きに時間軸がとられており、下へ行くほど時間の経過を表している。
【００４３】
まず時刻ｔ１において、測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、無線通信における空きチャンネルの探索命令がされる。これをうけ、第１基地局１２Ａはチャンネルスキャンを実行し、発見した空きチャンネルについての情報を時刻ｔ２において測位サーバ１４に対し送信する。続いて時刻ｔ３において測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、時刻情報を無線により送信する命令がされる。更に時刻ｔ４乃至時刻ｔ６において、測位サーバ１４から前記任意の１の基地局以外の基地局（本図においては第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄ）のそれぞれに対し、順次時刻情報を無線により受信する命令がされる。続いて時刻ｔ７において、第１基地局１２Ａから時刻情報、すなわち第１基地局１２Ａの時計４１の時刻ｔ情報が無線により送信され、第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄによってこれが無線により受信される。更に時刻ｔ８乃至時刻ｔ１０において、第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれが受信した時刻情報、すなわち第１基地局１２Ａによって発信された発信時の第１基地局の時刻と第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれが受信した時刻とからなる情報が有線通信部４３により測位サーバに順次送信される。
【００４４】
ここで、各基地局１２の位置は既知であることから、前記第１基地局１２Ａから発信された電波が第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれへ到達するのに要する伝播時間は予め算出される。従って、第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれについて、受信した時刻と第１基地局１２Ａが発信した時刻との時間から前記伝播時間を引いたものが第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄの時計４１と第１基地局１２Ａの時計４１との時間ずれとなる。このようにして算出された時間ずれがなくなるように時刻ｔ１１乃至時刻ｔ１３において第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄの時計４１が補正されることにより、各基地局１２の時計は同期される。
【００４５】
図１１は、測位部５６によって用いられる各基地局１２と移動局１０との距離ｒを算出するためのタイムチャートである。この図において、縦線で表された第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄと測位サーバ１４および移動局１０との間を横方向に結ぶ矢印によって各基地局および測位サーバ間の通信の様子が示されている。なお矢印の向きは通信の方向を示しており、矢印の先が向いている機器が受信側である。また、波線で表された矢印は無線による通信を表している。また、図中下向きに時間軸がとられており、下へ行くほど時間の経過を表している。
【００４６】
まず時刻ｔ１において、測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、無線通信における空きチャンネルの探索命令がされる。これをうけ、第１基地局１２Ａはチャンネルスキャンを実行し、発見した空きチャンネルについての情報を時刻ｔ２において測位サーバ１４に対し送信する。続いて時刻ｔ３において測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、移動局１０に対し時刻情報を無線により送信させる命令を無線により送信させる命令がされる。これを受け、時刻ｔ４において、第１基地局１２Ａは移動局１０に対し、時刻情報を無線により送信させる命令を無線により送信する。更に時刻ｔ５乃至時刻ｔ８において、測位サーバ１４から全ての基地局（本図においては第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄ）のそれぞれに対し、順次時刻情報を無線により受信する命令がされる。続いて時刻ｔ９において、移動局１０から時刻情報、すなわち移動局１０の時計４１の時刻情報が無線により送信され、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄによってこれが無線により受信される。この受信信号に基づいて各基地局１２の測距部４２は各基地局１２と移動局１０との距離を算出し、時刻ｔ１０乃至時刻ｔ１３において、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれが算出した基地局１２のそれぞれと移動局１０との距離ｒが有線通信部４３により測位サーバ１４に送信される。
【００４７】
このようにして得られた第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離ｒ１乃至ｒ４と、各基地局の位置情報とが前記式（１）に代入され、式（１）がニュートンラフソン法もしくは最小二乗法により解かれる結果、移動局１０の位置座標（ｘ，ｙ）が算出される。
【００４８】
図８に戻って、移動局選択部１０４は、例えば操作者の指示に基づいて、精度よく測位結果を補正したい移動局１０を選択する。このようにして移動局選択部１０４において選択された移動局１０が特定移動局とされる。本実施例においては第１移動局１０Ａが特定移動局として選択される。また、測位部５６によって実行された測位の結果に基づいて、例えば前記特定移動局１０Ａに最も近いとされた他の移動局１０Ｂを選択し、前記第２測距部による測距の対象とする。
【００４９】
存在確率算出部１０２は、基地局１２に設けられた測位部５６によって行われた測位の結果に基づいて、その測位誤差を算出するとともに、算出された測位誤差に基づいて座標中における移動局１０の位置とその存在位置に対応する存在確率を算出する。ここで、前記測位誤差としては、例えば所定回数以上実行された測位結果の標準偏差が用いられる。また、前記所定回数とは、少なくとも前記標準偏差を算出するのに十分な回数である。図１２は、ｘ軸方向についてのみに着目した場合の例である。まず、存在確率算出部１０２は既に行われた測位結果に基づいて、標準偏差σを算出する。例えばσ＝３であったとする。続いてこの測位結果の標準偏差σを用いて、測位結果の真値μからのずれｘと、そのずれｘに対応する発生確率ｆを算出する。具体的には次式数１のように表される。
【数１】
このようにして算出された発生確率を縦軸に、横軸に測位結果の真値μからのずれをとって描いた図が図１２である。このように、測位結果には誤差が発生するので、移動局１０の測位が行われ移動局の存在する位置のｘ座標がμであるとされた場合であっても、実際には測位結果μを中心とした範囲において図１２において表された確率で移動局１０が存在し、必ずしも測位結果μの位置に存在するわけではないのである。
【００５０】
移動局位置抽出部１０６は、第２測距部７０によって測定された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの距離Ｌに基づいて、移動可能領域５０内において前記特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとが取り得る位置の組み合わせを抽出する。具体的には、特定移動局１０Ａに対し、第２測距部７０を用いて他の移動局１０Ｂとの距離を測距させることにより得られた測距データＬに基づいて、移動可能領域５０内において前記特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとが取り得る位置の組み合わせを抽出する。簡単のため、特定移動局１０Ａおよび他の移動局１０Ｂが直線で規定された移動可能領域５０内を移動する場合を例に考えると、特定移動局１０Ａの座標ｘａと他の移動局１０Ｂの座標ｘｂとの差が距離Ｌとなる組み合わせを全て抽出する。例えば、Ｌが１１であった場合には、特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとが取り得る位置の組み合わせを、（ｘａ，ｘｂ）＝（０，１１），（１，１２），（２，１３），…のように抽出する。
【００５１】
移動局位置選択部１０８は、移動局位置抽出部１０６において抽出された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとが取り得る位置の組み合わせに対して、測位部５６による測位の結果と、存在確率算出部１０２で算出された各基地局１０ごとの存在確率に基づいて、前記抽出された組み合わせの確率評価値をそれぞれ算出するとともに、算出された組み合わせの確率評価値のうち最も高い確率評価値に対応する組み合わせを選択する。具体的には、まず、前記組み合わせを構成する各基地局について、各基地局の測位結果とのずれに基づいて例えば図１２に示す関係に基づいてその存在確率をそれぞれ算出する。そして、算出された前記組み合わせを構成する特定移動局１０Ａの存在確率と他の移動局１０Ｂのそれぞれの存在確率を乗ずることによって得られた数を、前記組み合わせの確率評価値とする。すなわち、前記組み合わせ（ｘａ，ｘｂ）に対し、測位結果が（μａ，μｂ）であり、その場合の各移動局の存在確率を（ｆａ，ｆｂ）、前記組み合わせの確率評価値をｆとすると、ｆａは特定移動局１０Ａの測位結果からのずれ（μａ−ｘａ）の関数であるから、ｆａ（μａ−ｘａ）と書き表され、ｆｂは同様に他の移動局１０Ｂの測位結果からのずれｆｂ（μｂ−ｘｂ）で書き表される。このとき、前記組み合わせの確率評価値は
ｆ＝ｆａ（μａ−ｘａ）×ｆｂ（μｂ−ｘｂ）
となる。このようにして前記組み合わせの複数について確率評価値ｆを算出し、その中で最大の値ｆｍａｘとなった確率評価値に対応する組み合わせ（ｘａｍａｘ，ｘｂｍａｘ）を選択する。
【００５２】
図１３は、この様子を前記直線で規定された移動可能領域５０の例で示したものである。図中横軸（ｘ軸）が移動可能領域５０を、縦軸が存在確率を表している。測位部５６による測位の結果、特定移動局１０Ａはｘ＝８の点Ａ１に、他の移動局１０Ｂはｘ＝１８の点Ｂ１に存在すると算出されたとする。これらの測位結果に対して、存在確率算出部１０２によって算出された測位結果とのずれと存在確率との関係が適用される。図中、１０Ａの存在確率ｆａ、１０Ｂの存在確率ｆｂとして記載された曲線がそれである。
【００５３】
一方、第２測位部７０によって測位された特定移動局１０Ａから他の移動局１０Ｂまでの距離がＬであったとする。このとき、移動局位置抽出部１０６によって抽出される特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの組み合わせは、図中Ａ２１とＢ２１、Ａ２２とＢ２２あるいはＡ２３とＢ２３など、その間隔がＬである組み合わせが無数に抽出される。そして、このようにして抽出された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの組み合わせのそれぞれについて、その特定移動局１０Ａの位置に対応する存在確率ｆａと他の移動局１０Ｂの位置に対応する存在確率ｆｂとが算出され、算出されたｆａとｆｂとが乗ぜられて、前記組み合わせの確率評価値ｆがそれぞれ算出される。
【００５４】
このようにして算出された各組み合わせに対応する確率評価値ｆが比較され、これらのうち最も高い値となるｆｍａｘとなる組み合わせが選択される。例えば、図１３において、特定移動局１０ＡがＡ２１、他の移動局１０ＢがＢ２１であるときに組み合わせの確率評価値ｆが最大となる場合には、特定移動局１０ＡがＡ２１と他の移動局１０ＢがＢ２１とからなる組み合わせが選択される。
【００５５】
なお、移動局選択部１０８によって算出された各組み合わせに対応する確率評価値ｆを比較した際に、前記最も高い値ｆｍａｘを上限として予め定められた所定の範囲内に他の組み合わせに対応する確率評価値ｆが存在する場合には、移動局選択部１０８は、特定移動局１０Ａの存在確率を考慮した移動局の選択を行う。図１３の例を用いて具体的に説明する。例えば、特定移動局１０ＡがＡ２１であり他の移動局１０ＢがＢ２１である組み合わせに対応する確率評価値ｆ２１と、特定移動局１０ＡがＡ２２であり他の移動局１０ＢがＢ２２である組み合わせに対応する確率評価値ｆ２２とが予め定められた範囲Δｆに属する、すなわち｜ｆ１１−ｆ２２｜＜Δｆである場合には、特定移動局１０Ａの存在確率を考慮する。
【００５６】
具体的には、特定移動局１０ＡがＡ２１であり他の移動局１０ＢがＢ２１である組み合わせと、特定移動局１０ＡがＡ２２であり他の移動局１０ＢがＢ２２である組み合わせとについて、それぞれの特定移動局１０Ａの存在確率を参照する。そして、存在確率がより高い特定移動局１０Ａの組み合わせを移動局１０の位置の組み合わせとして選択する。図１３の例で言えば、特定移動局１０Ａの存在確率は、Ａ２１における存在確率のほうがＡ２２における存在確率よりも高いものであるから、特定移動局１０ＡがＡ２１であり他の移動局１０ＢがＢ２１である組み合わせが選択される。このようにすれば、位置を精度よく算出したい移動局である特定移動局１０Ａの位置の精度を優先して考慮した移動局の位置の算出が実行できる。
【００５７】
図８に戻って、移動局位置補正部１１０は、測位部５６によって測位された各移動局１０の位置が、移動局位置選択部１０８において選択された移動局の組み合わせを構成する移動局の位置となるように補正される。具体的には、図１３の例では、測位部５６によって測位された測位結果が、特定移動局１０ＡがＡ１、他の移動局が１０ＢがＢ１であり、移動局位置選択部１０８によって選択された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの組み合わせが、Ａ２１とＢ２１であったので、Ａ１とＡ２１は一致するので特定移動局１０Ａの位置は補正されない一方、他の移動局１０Ｂの位置はＢ１からＢ２１に補正される。この補正の結果が特定移動局１０Ａおよび他の移動局１０Ｂのそれぞれの測位結果とされる。
【００５８】
また、測位結果出力部６０は測位結果すなわち算出された移動局１０の位置情報を例えば図示しないモニタ装置に出力したり、あるいは他のプログラムに伝達したりする。また、測位結果記憶部１１２は、前記移動局位置補正部１１０によって補正された移動局１０の測位結果を、過去所定回数分記憶し、移動局１０の移動履歴情報とする。
【００５９】
図１４は、本発明の測位システムの制御作動の概要を説明するためのフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）Ｓ１においては、基地局１２から移動局１０に対し、移動局１０が有効に作動しているかを確認するため移動局の応答を求めて電波の発信が行われる。これを受けて自身が正常に作動している移動局１０からはその旨の応答が行われる。
【００６０】
続くＳ２においては、Ｓ１における移動局１０からの応答が、２以上の移動局からあったか否かが判断される。２以上の移動局からの応答があった場合には、本ステップの判断が肯定され、Ｓ３以降が実行される。一方、１の移動局から応答があった場合あるいは何れの移動局からも応答がなかった場合には、本フローチャートの前提となる複数の移動局１０が存在していないとして、再度Ｓ１が実行され、複数の移動局が有効に作動するのを待つ。
【００６１】
測位部５６に対応するＳ３においては、Ｓ１において応答した複数の移動局１０に対して位置の検出が実行される。続く移動局選択部１０４に対応するＳ４においては、Ｓ３において測位された複数の移動局１０のうち、操作者が正確な測位を実行したいとする１の移動局が特定移動局１０Ａとして選択される。また、特定移動局１０Ａの第２測距部７０により測距の対象となる１の基地局が他の基地局１０Ｂとして選択される。この他の基地局１０Ｂは、Ｓ１において応答した基地局が２つであった場合には、特定移動局１０Ａ以外の基地局が自動的に決定する。また、Ｓ１において応答した基地局が３以上であった場合には、例えば、Ｓ３において検出された位置が特定移動局１０Ａに最も近い移動局が選択される。
【００６２】
特定移動局１０Ａの第２測距部７０に対応するＳ５においては、特定移動局１０Ａから他の移動局１０Ｂまでの距離が測定される。上述の様に、第２の測距部７０には少なくとも音波センサ７２または画像認識用カメラ７６が設けられており、これを用いた測距が実行される。
【００６３】
Ｓ６においては、前記Ｓ５において実行された測距の結果が、特定移動局１０Ａから無線通信により基地局１２に送信され、更に基地局１２とケーブル５２で接続された測位サーバに送信される。
【００６４】
存在確率算出部１０２に対応するＳ７においては、各基地局１０のＳ３における測位結果と実際の存在位置のずれに対応する存在確率が算出される。この存在確率はこれまでの測位システム８の測位の結果に基づいて算出された測位誤差としての標準偏差に基づいた正規分布に基づいて算出される。
【００６５】
続くＳ８およびＳ９は移動局位置抽出部１０６に対応する。このうち、Ｓ８においては、Ｓ３において算出された移動局１０の位置と、Ｓ７において算出された存在確率とに基づいて、例えば１３に示す様に各移動局の位置に対する存在確率を表す分布図が作成される。
【００６６】
Ｓ９においては、例えばＳ８において作成された分布図と、前記Ｓ５において測距された特定移動局１０Ａから他の移動局１０Ｂまでの距離とに基づいて、特定移動局１０Ａの存在位置と他の移動局１０Ｂとの組み合わせを抽出する。
【００６７】
Ｓ１０乃至Ｓ１２は移動局位置選択部１０８に対応する。まず、Ｓ１０においては、Ｓ９において抽出された組み合わせに対し、各組み合わせを構成する特定移動局１０Ａの存在確率と他の移動局１０Ｂの存在確率とに基づいて前記組み合わせの確率評価値をそれぞれ算出するとともに、算出された確率評価値が最も高くなる前記組み合わせを移動局の位置の組み合わせであるとして選択する。
【００６８】
続くＳ１１においては、Ｓ１０において最も高い確率評価値を上限とする所定の範囲Δｆに、他の組み合わせに対応する確率評価値が含まれていないかが判断される。本判断が肯定される場合は、Ｓ１０において選択された組み合わせがそのまま選択されてＳ１３が実行される。一方、本判断が否定される場合は、前記他の組み合わせを考慮すべくＳ１２が実行される。
【００６９】
Ｓ１２においては、特定移動局１０Ａの存在確率に基づいて、Ｓ１０で選択された最も高い確率評価値となる組み合わせと、Ｓ１１で前記範囲Δｆにその確率評価値が含まれた前記他の組み合わせとの何れを移動局の位置の組み合わせであるとして選択するかを決定する。具体的には、上述の通り、特定移動局１０Ａの存在確率がより高い特定移動局１０Ａを含む組み合わせが選択される。
【００７０】
移動局位置補正部１１０に対応するＳ１３においては、Ｓ１０またはＳ１２において移動局の位置の組み合わせであるとして選択された組み合わせとなるように、Ｓ３において算出された特定移動局１０Ａおよび他の移動局１０Ｂの存在位置が補正される。
【００７１】
上述の実施例によれば、測位システム８において、存在確率算出部に対応する存在確率算出部１０２によって、測位部に対応する測位部５６による測位結果が、移動可能領域５０における複数の移動局１０の位置に対する存在確率としてそれぞれ算出され、第２の測距部に対応する第２測距部７０によって、前記複数の移動局１０間の距離が第１の測距部に対応する第１測距部４２よりも高い測距精度において測定され、移動局位置抽出部に対応する移動局位置抽出部１０６によって、第２測距部７０により測定される複数の移動局１０間の距離に基づいて複数の移動局１０の移動可能領域５０内における位置の組み合わせが抽出され、移動局位置選択部に対応する移動局位置選択部１０８によって、前記存在確率算出部１０２において算出された存在確率に基づいて、移動局位置抽出部１０６により抽出された複数の移動局１０の位置の組み合わせに対応する確率評価値が算出されるとともに、最も確率評価値が高い複数の移動局１０の位置の組み合わせが選択され、移動局位置補正部に対応する移動局位置補正部１１０によって、測位部５６による測位結果である複数の移動局１０の位置が、移動局位置選択部１０８によって選択された移動局１０の位置の組み合わせとなる様に補正されるので、精度の高い測位が実行される。
【００７２】
また、上述の実施例によれば、移動局１０は第２測距部７０を有し、第２測距部７０による測距の結果は、発信部としての無線部２８などによって発信される電波を介して移動局位置抽出部１０６に伝達される。このようにすれば、移動局１０は前記第２測距部７０を有するので、自己の移動局１０が他の移動局１０との間隔が測距され、その測距結果は移動局１０の有する発信部により電波を解して移動局位置抽出部１０６に伝達されることができる。
【００７３】
また、上述の実施例によれば、測位サーバ１４は、存在確率算出部１０２、移動局位置抽出部１０６、移動局位置選択部１０８及び移動局位置補正部１１０とを有するので、移動局の位置に必要な計算を測位サーバ１４で集約して実行することができる。
【００７４】
また上述の実施例によれば、第２測距部７０は、音波発信機および音波センサ７２を有し、超音波を用いて測距を行うことを特徴とする。このようにすれば、特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの間の間隔が電波よりも速度が遅い音波を用いて測距されるので、電波を用いるよりも正確な測距が可能となる。
【００７５】
また上述の実施例によれば、第２測距部７０は、画像認識用カメラ７６を有し、画像認識用カメラ７６によって撮像された画像に基づいて測距を行うことを特徴とする。このようにすれば、画像認識用カメラ７６によって撮像された画像に基づいて複数の移動局１０間の距離が測距されるので、移動局１０はセンサ等を備える必要がない。
【００７６】
また上述の実施例によれば、第２測距部７０は、複数の移動局１０のうち、位置の補正を正確に実行しようとする１の移動局である特定移動局１０Ａと、測位部５６により特定移動局１０Ａに最も近い位置に存在するとされた他の移動局１０Ｂとの距離を測距することを特徴とする。このようにすれば、前記第２測距部７０は、特定移動局１０Ａと特定移動局１０Ａに最も近い位置に存在するとされた他の移動局１０Ｂとの距離を測距するので、その際の測距誤差が小さくなる。
【００７７】
また上述の実施例によれば、移動局位置選択部１０８は、前記算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲内にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合には、存在確率算出部１０２によって算出された特定移動局１０Ａの存在確率が高い移動局の位置の組み合わせを選択することを特徴とする。このようにすれば、確率評価値が所定の範囲にある複数の移動局の位置の組み合わせが存在する場合であっても、存在確率算出部１０２によって算出された特定移動局１０Ａの存在確率が高い移動局の位置の組み合わせが選択されるので、前記特定移動局１０Ａの位置がより精度よく補正される様にされる。
【００７８】
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００７９】
図１５は、移動局位置選択部１０８における別の方法による移動局の位置の組み合わせの選択を説明するための図であって、図１３に相当する図である。本実施例は、移動局位置選択部１０８における移動局の位置の組み合わせの選択の方法が異なるものであって、移動局位置選択部１０８以外の構成およびその作動については、上述の実施例１、すなわち図１乃至図１４と共通するものであるので説明を省略する。
【００８０】
移動局位置選択部１０８は、移動局位置抽出部１０６において抽出された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとが取り得る位置の組み合わせに対して、測位部５６による測位の結果と、存在確率算出部１０２で算出された各基地局１０ごとの存在確率に基づいて、前記抽出された組み合わせの確率評価値をそれぞれ算出するとともに、算出された組み合わせの確率評価値のうち最も高い確率評価値に対応する組み合わせを選択する。具体的には、まず、前記組み合わせを構成する各基地局について、各基地局の測位結果とのずれに基づいて例えば図１２に示す関係に基づいてその存在確率をそれぞれ算出する。そして、算出された前記組み合わせを構成する特定移動局１０Ａの存在確率と他の移動局１０Ｂのそれぞれの存在確率を乗ずることによって得られた数を、前記組み合わせの確率評価値とする。すなわち、前記組み合わせ（ｘａ，ｘｂ）に対し、測位結果が（μａ，μｂ）であり、その場合の各移動局の存在確率を（ｆａ，ｆｂ）、前記組み合わせの確率評価値をｆとすると、ｆａは特定移動局１０Ａの測位結果からのずれ（μａ−ｘａ）の関数であるから、ｆａ（μａ−ｘａ）と書き表され、ｆｂは同様に他の移動局１０Ｂの測位結果からのずれｆｂ（μｂ−ｘｂ）で書き表される。このとき、前記組み合わせの確率評価値は
ｆ＝ｆａ（μａ−ｘａ）×ｆｂ（μｂ−ｘｂ）
となる。このようにして前記組み合わせの複数について確率評価値ｆを算出し、その中で最大の値ｆｍａｘとなった確率評価値に対応する組み合わせ（ｘａｍａｘ，ｘｂｍａｘ）を選択する。
【００８１】
図１５は、この様子を前記直線で規定された移動可能領域５０の例で示したものである。図中横軸（ｘ軸）が移動可能領域５０を、縦軸が存在確率を表している。測位部５６による測位の結果、特定移動局１０Ａはｘ＝８の点Ａ１に、他の移動局１０Ｂはｘ＝１８の点Ｂ１に存在すると算出されたとする。これらの測位結果に対して、存在確率算出部１０２によって算出された測位結果とのずれと存在確率との関係が適用される。図中、１０Ａの存在確率ｆａ、１０Ｂの存在確率ｆｂとして記載された曲線がそれである。
【００８２】
一方、第２測位部７０によって測位された特定移動局１０Ａから他の移動局１０Ｂまでの距離がＬであったとする。このとき、移動局位置抽出部１０６によって抽出される特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの組み合わせは、図中Ａ２１とＢ２１、Ａ２２とＢ２２、あるいはＡ２３とＢ２３など、その間隔がＬである組み合わせが無数に抽出される。そして、このようにして抽出された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの組み合わせのそれぞれについて、その特定移動局１０Ａの位置に対応する存在確率ｆａと他の移動局１０Ｂの位置に対応する存在確率ｆｂとが算出され、算出されたｆａとｆｂとが乗ぜられて、前記組み合わせの確率評価値ｆがそれぞれ算出される。
【００８３】
このようにして算出された各組み合わせに対応する確率評価値ｆが比較され、これらのうち最も高い値となるｆｍａｘとなる組み合わせが選択される。例えば、図１５において、特定移動局１０ＡがＡ２１、他の移動局１０ＢがＢ２１であるときに組み合わせの確率評価値ｆが最大となる場合には、特定移動局１０ＡがＡ２１と他の移動局１０ＢがＢ２１とからなる組み合わせが選択される。
【００８４】
なお、移動局選択部１０８によって算出された各組み合わせに対応する確率評価値ｆを比較した際に、前記最も高い値ｆｍａｘを上限として予め定められた所定の範囲内に他の組み合わせに対応する確率評価値ｆが存在する場合には、移動局選択部１０８は、移動局の移動履歴を考慮した移動局の選択を行う。図１５の例を用いて具体的に説明する。例えば、特定移動局１０ＡがＡ２１であり他の移動局１０ＢがＢ２１である組み合わせに対応する確率評価値ｆ２１と、特定移動局１０ＡがＡ２２であり他の移動局１０ＢがＢ２２である組み合わせに対応する確率評価値ｆ２２とが予め定められた範囲Δｆに属する、すなわち｜ｆ１１−ｆ２２｜＜Δｆである場合には、移動局の移動履歴を考慮する。
【００８５】
前記移動局の移動履歴とは、具体的には例えば、特定移動局１０Ａの前回の測位実行時における位置情報である。測位システム８によって前回に算出された特定移動局１０Ａの位置は、後述する測位結果記憶部１１２によって記憶されている。この前回算出された特定移動局１０Ａの位置がＡ０であった場合、移動局選択部１０８は、Ａ２１およびＡ２２のうち、前回の特定移動局１０Ａの位置に近いＡ２２を含む組み合わせを選択する。
【００８６】
あるいは、前記移動局の移動履歴とは、特定移動局１０Ａの前回までの複数回の測位実行結果に基づく移動情報であってもよい。すなわち、測位システム８によって測位が複数回反復して実行されている場合には、前回以前の複数回の位置情報から特定移動局１０Ａの移動速度を算出するともに、前回の測位実行時に算出された特定移動局１０Ａの位置と算出された移動情報とに基づいて今回の測位実行時における特定移動局１０Ａの位置を予測し、予測された特定移動局１０Ａの存在位置に近い特定移動局位置１０Ａを含む組み合わせを選択するようにしてもよい。図１５の例で説明すると、前回の測位実行時に特定移動局１０Ａの位置がＡ０であり、更にその前の測位実行時に特定移動局１０Ａの位置がＡ’ｓであった場合には、これらの情報に基づいて今回の測位実行時には特定移動局１０ＡはＡ２２近辺に存在すると予測し、その結果Ａ２２を含む組み合わせが選択される。一方、前回の測位実行時に特定移動局１０Ａの位置がＡ０であり、更にその前の測位実行時に特定移動局１０Ａの位置がＡ’ｆであった場合には、これらの情報に基づいて今回の測位実行時には特定移動局１０ＡはＡ２１近辺に存在すると予測し、その結果Ａ２１を含む組み合わせが選択される。
【００８７】
図１４のフローチャートについても、移動局位置選択部１０８に対応するＳ１０乃至Ｓ１２のうち、特にＳ１２について、その作動が異なる。
【００８８】
Ｓ１２においては、特定移動局１０Ａの移動履歴に基づいて、Ｓ１０で選択された最も高い確率評価値となる組み合わせと、Ｓ１１で前記範囲Δｆにその確率評価値が含まれた前記他の組み合わせとの何れを移動局の位置の組み合わせであるとして選択するかを決定する。なお、上述の通り、前記移動履歴としては、前回の測位システム８の実行結果としての特定移動局１０Ａの存在位置や、あるいは測位システム８の前回までの複数回の実行結果に基づく特定移動局１０Ａの移動情報すなわち過去の存在位置の変化に基づいて予測される今回の存在位置などが用いられる。
【００８９】
なお、本実施例２は、上述の実施例１に代えて、あるいは上述の実施例１に加えて実行され得るものである。
【００９０】
上述の実施例によれば、移動局位置選択部１０８は、算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲Δｆ内にある複数の移動局１０の位置の組み合わせが存在する場合には、移動局位置選択部１０８実行前までにおける移動局１０の移動履歴に基づいて、移動局１０の位置の組み合わせを選択するようにされている。このようにすれば、前記確率評価値が所定の範囲にある複数の移動局１０の位置の組み合わせが存在する場合であっても、移動局１０の移動履歴に基づいて移動局１０の位置の組み合わせが選択されるので、実際の移動局１０の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【００９１】
また上述の実施例によれば、移動局１０の移動履歴は、移動局位置選択部１０８実行前における移動局１０の位置に関する情報である。このようにすれば、移動局１０の移動履歴として移動局位置選択部１０８実行前における前記移動局の位置に関する情報が用いられるので、実際の移動局１０の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【００９２】
また上述の実施例によれば、移動局１０の移動履歴は、移動局位置選択部１０８実行前までにおける移動局１０の移動に関する情報である。このようにすれば、移動局１０の移動履歴として移動局位置選択部１０８実行前までにおける前記移動局１０の移動に関する情報が用いられるので、実際の移動局１０の位置に則した移動局の位置の組み合わせを選択することができる。
【実施例３】
【００９３】
上述の実施例１乃至実施例２は、説明を簡単にするため、移動可能領域５０を直線状に設けた場合を例とした。本実施例は、移動可能領域５０が平面で設けられる場合の例である。本実施例は、先の実施例１乃至２において説明した移動可能領域５０が直線状すなわち１次元であった場合を、移動可能領域５０が平面状すなわち２次元に拡張するものであって、測位システム８の構成およびその作動については、上述の実施例１乃至２、すなわち図１乃至図１４と共通するものであるので説明を省略する。
【００９４】
図１６は、移動局位置選択部１０８における別の方法による移動局の位置の組み合わせの選択を説明するための図であって、図１３または図１５に相当する図である。
【００９５】
図１６においては、図中黒丸で表されたＡ１およびＢ１が、それぞれ測距部５６による特定移動局１０Ａおよび他の移動局１０Ｂの測位結果である。また、移動局位置抽出部１０６によって、この測位結果とされた座標を中心に、図１５において縦軸方向に表されていた存在確率が等高線状に表現されている。
【００９６】
また、第２測距部７０によって測定された特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの距離はＬ（ｍ）であって、測距部５６によって算出された距離Ｄよりも短いものとなっている。ここで、移動局位置抽出部１０６は移動可能領域５０中に距離がＬとなる移動局１０の位置の組み合わせを無数に抽出する。例えば図１６において線９０で相互に結ばれた特定移動局１０Ａの位置Ａ２３と他の移動局１０Ｂの位置Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ２４、およびＢ２５のそれぞれの組み合わせや、特定移動局１０Ａの位置Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４、およびＡ２５のそれぞれと他の移動局１０Ｂの位置Ｂ２３の組み合わせなどが抽出される。
【００９７】
そして、移動局位置選択部１０８によって前記線９０によって表される移動局の組み合わせのうち、最も確率評価値の高い組み合わせが移動局１０の位置の組み合わせとして選択される。図１６においては太線９０ｂで表された移動局の位置の組み合わせ、すなわちＡ２３およびＢ２３が選択される。そして、移動局位置補正部１１０により、測位部５６によって測位された位置であるＡ１およびＢ１から、それぞれ特定移動局１０ＡはＡ２３の位置に、他の移動局１０ＢはＢ２３の位置にその存在位置が補正される。
【００９８】
このように、本発明は移動可能領域５０が平面で与えられる場合であっても適用が可能であり、さらには移動可能領域５０が３次元空間で与えられる場合であっても同様に適用が可能である。
【００９９】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【０１００】
例えば、上述の実施例においては、移動局１０が移動しうる領域である移動可能領域５０は一辺３０ｍの正方形の平面として設けられたが、これに限られない。具体的には、移動可能領域５０が平面である場合にその形状が限定されることはなく、また移動可能領域５０が平面ではなく空間として設けられてもよく、その場合の形状も限定されない。なお、移動可能領域５０が空間として設けられる場合には、上述の様に測位に必要な基地局の個数は最低４個となる。
【０１０１】
上述の実施例においては、測位サーバ１４と各基地局１２とは有線ケーブル５２で接続されて通信を行ったが、測位サーバ１４と各基地局１２との間の通信は有線に限定されず、例えば電波や赤外線等によっても可能である。
【０１０２】
上述の実施例において、移動局１０および基地局１２に設けられた平衡不平衡変換部２２は、必ずしも必要ではなく、機器の構成状態によっては整合器としての機能のみを有すればよい場合がある。
【０１０３】
上述の実施例においては、スペクトラム拡散部３４の手法として直接拡散方式が採用されたがこれに限られず、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）などその他の方式が用いられても良い。
【０１０４】
上述の実施例においては、位置計算部５６においては、上記式（１）を連立方程式としてニュートンラフソン法などを用いて解くこととされたが、これに限られず、例えば測距結果と状態遷移に基づいて最適解を導出するようにしてもよい。
【０１０５】
上述の実施例においては、測距部４０は基地局１２の機能として設けられたが、これに限られず、例えば測位サーバ１４内に設けられても良い。この場合、基地局１２から測位サーバ１４へは、例えば、基地局１２が受信した信号波がそのまま送信される様にすればよい。
【０１０６】
また、上述の実施例においては、第２測距部７０は少なくとも音波発信機および音波センサ７２あるいは画像認識用カメラ７６を用いて測距を行ったが、これ以外の手段によって測距を行ってもよい。また、上述の実施例においては、前記複数の移動局１０間の相互の通信は必要とされなかったが、音波発信機および音波センサ７２あるいは画像認識用カメラ７６に代えて用いられる測距方法が複数の移動局１０間の相互の通信を必要とする場合には、これを設ける様にすればよい。
【０１０７】
上述の実施例においては、移動局位置抽出部１０６は、（ｘａ，ｘｂ）＝（０，１１），（１，１２），（２，１３），…のようにｘａが１（ｍ）刻みで抽出されたが、これに限られず、例えば第２測距部７０によって測定される前記特定移動局１０Ａと他の移動局１０Ｂとの距離の精度に基づいて決定される様にしてもよい。
【０１０８】
また、上述の実施例１および２において、移動局位置選択部１０８は、移動局の組み合わせに対応する確率評価値が最大の値を上限として所定の範囲Δｆ内に他の移動局の組み合わせに対応する確率評価値がある場合にはそれを考慮したが、これは必ずしも必要でなく、確率評価値が最大である移動局１０の組み合わせがそのまま移動局位置選択部１０８により移動局の位置の組み合わせとして選択されてもよい。
【０１０９】
また、図１４のフローチャートにおいて、存在確率算出部１０２に対応するステップＳ７はＳ６とＳ８との間に実行される様にされたが、これに限られず、本ステップにおいて実行される存在確率の算出はＳ８の前に実行されていればよい。また、本ステップにおいて算出される標準偏差の値は、適宜更新されてもよいし、予め算出された値が変更されず使用されてもよい。
【０１１０】
また、上述の実施例においては、測位部５６、移動局選択部１０４、存在確率算出部１０２、移動局位置抽出部１０６、移動局位置選択部１０８、移動局位置補正部１１０、測位結果記憶部１１２、および測位結果出力部６０は測位サーバ１４の機能として設けられたが、これに限られず、これらの機能の一部あるいは全部を測位サーバ１４以外の機器、例えば基地局１２が有するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明が適用される測位システムの一例の概観を表した図である。
【図２】移動可能領域に定義される座標を説明する図である。
【図３】移動局の機能の概要を表した機能ブロック線図である。
【図４】移動局の取り得る形状の一例を説明した図である。
【図５】移動局に設けられた画像認識用カメラを用いた場合の第２の測距部による測距を説明する図である。
【図６】移動局に設けられた画像認識用カメラを用いた場合の第２の測距部による測距を説明する図である。
【図７】基地局の機能の概要を表した機能ブロック線図である。
【図８】測位サーバの機能の概要を表した機能ブロック線図である。
【図９】測位サーバによる測位の原理を説明するための図である。
【図１０】基地局の有する時計の同期を行う手順の一例を説明するタイムチャートである。
【図１１】各基地局と移動局との距離を測定する手順の一例を説明するタイムチャートである。
【図１２】測位された移動局位置からのずれと存在確率の関係を表す図である。
【図１３】複数の移動局の移動可能領域における位置と存在確率との関係を表す図であって、移動局位置選択部による特定移動局の存在確率に基づいた移動局の組み合わせの選択を説明する図である。
【図１４】本発明の測位システムの作動の概要を表すフローチャートである。
【図１５】複数の移動局の移動可能領域における位置と存在確率との関係を表す図であって、移動局位置選択部による移動履歴に基づいた移動局の組み合わせの選択を説明する図である。
【図１６】複数の移動局の平面上に設けられた移動可能領域における位置と存在確率との関係を表す図であって、移動局位置選択部による移動局の組み合わせの選択を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１２】
８：測位システム
１０：移動局
１２：基地局
１４：測位サーバ
４２：第１の測距部（第１測距部）
５６：測位部
７０：第２の測距部（第２測距部）
７２：音波センサ
７６：画像認識用カメラ
１０２：存在確率算出部
１０４：基地局選択部
１０６：移動局位置抽出部
１０８：移動局位置選択部
１１０：移動局位置補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の移動可能領域を移動可能であって電波を発信する発信部を有する複数の移動局と、
該複数の移動局によって発信された電波を受信する受信部と、前記受信した電波に基づいて前記複数の移動局との距離をそれぞれ測定する第１の測距部とを有し、既知の位置に固定された複数の基地局と、
該複数の基地局によって測定された距離データに基づいて前記複数の移動局の位置をそれぞれ測位する測位部を有する測位サーバとを、有する測位システムにおいて、
前記測位部による複数回の測位結果に基づいて、前記移動可能領域における前記複数の移動局の位置に対する存在確率分布をそれぞれ算出する存在確率算出部と、
前記第１の測距部よりも高い測距精度を有し、前記複数の移動局間の距離を測定する第２の測距部と、
前記第２の測距部により測定される前記複数の移動局間の距離に基づいて前記複数の移動局の前記移動可能領域内における位置の組み合わせを抽出する移動局位置抽出部と、
前記存在確率算出部において算出された存在確率分布に基づいて、前記移動局位置抽出部により抽出された前記複数の移動局の位置の組み合わせに対応する確率評価値を算出するとともに、最も確率評価値が高い前記複数の移動局の位置の組み合わせを選択する移動局位置選択部と、
前記測位部による測位結果である前記複数の移動局位置を、前記移動局位置選択部によって選択された移動局の位置の組み合わせとなる様に補正する移動局位置補正部とを、
有することを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記移動局は、
前記第２の測距部を有し、
前記第２の測距部による測距の結果は、前記発信部によって発信される電波を介して前記移動局位置抽出部に伝達されること
を特徴とする請求項１に記載の測位システム。
【請求項３】
前記測位サーバは、
前記存在確率算出部、前記移動局位置抽出部、移動局位置選択部及び前記移動局位置補正部とを有すること
を特徴とする請求項１または２に記載の測位システム。
【請求項４】
前記第２の測距部は、音波を用いて測距を行うこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の測位システム。
【請求項５】
前記第２の測距部は、画像認識用カメラを有し、該画像認識用カメラによって撮像された画像に基づいて測距を行うこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の測位システム。
【請求項６】
前記第２の測距部は、前記複数の移動局のうち、位置の補正を正確に実行しようとする１の移動局である特定移動局と、前記測位部により該特定移動局に最も近い位置に存在するとされた他の移動局との距離を測距すること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の測位システム。
【請求項７】
前記移動局位置選択部は、前記算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲内にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合には、該移動局位置選択部実行前までにおける前記移動局の移動履歴に基づいて、前記移動局の位置の組み合わせを選択すること、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の測位システム。
【請求項８】
前記移動局の移動履歴は、前記移動局位置選択部実行前における前記移動局の位置に関する情報であること、
を特徴とする請求項７に記載の測位システム。
【請求項９】
前記移動局の移動履歴は、前記移動局位置選択部実行前までにおける前記移動局の移動に関する情報であること、
を特徴とする請求項７に記載の測位システム。
【請求項１０】
前記移動局位置選択部は、前記算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲内にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合には、前記存在確率算出部によって算出された前記特定移動局の存在確率が高い前記移動局の位置の組み合わせを選択すること、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の測位システム。
【請求項１】
所定の移動可能領域を移動可能であって電波を発信する発信部を有する複数の移動局と、
該複数の移動局によって発信された電波を受信する受信部と、前記受信した電波に基づいて前記複数の移動局との距離をそれぞれ測定する第１の測距部とを有し、既知の位置に固定された複数の基地局と、
該複数の基地局によって測定された距離データに基づいて前記複数の移動局の位置をそれぞれ測位する測位部を有する測位サーバとを、有する測位システムにおいて、
前記測位部による複数回の測位結果に基づいて、前記移動可能領域における前記複数の移動局の位置に対する存在確率分布をそれぞれ算出する存在確率算出部と、
前記第１の測距部よりも高い測距精度を有し、前記複数の移動局間の距離を測定する第２の測距部と、
前記第２の測距部により測定される前記複数の移動局間の距離に基づいて前記複数の移動局の前記移動可能領域内における位置の組み合わせを抽出する移動局位置抽出部と、
前記存在確率算出部において算出された存在確率分布に基づいて、前記移動局位置抽出部により抽出された前記複数の移動局の位置の組み合わせに対応する確率評価値を算出するとともに、最も確率評価値が高い前記複数の移動局の位置の組み合わせを選択する移動局位置選択部と、
前記測位部による測位結果である前記複数の移動局位置を、前記移動局位置選択部によって選択された移動局の位置の組み合わせとなる様に補正する移動局位置補正部とを、
有することを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記移動局は、
前記第２の測距部を有し、
前記第２の測距部による測距の結果は、前記発信部によって発信される電波を介して前記移動局位置抽出部に伝達されること
を特徴とする請求項１に記載の測位システム。
【請求項３】
前記測位サーバは、
前記存在確率算出部、前記移動局位置抽出部、移動局位置選択部及び前記移動局位置補正部とを有すること
を特徴とする請求項１または２に記載の測位システム。
【請求項４】
前記第２の測距部は、音波を用いて測距を行うこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の測位システム。
【請求項５】
前記第２の測距部は、画像認識用カメラを有し、該画像認識用カメラによって撮像された画像に基づいて測距を行うこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の測位システム。
【請求項６】
前記第２の測距部は、前記複数の移動局のうち、位置の補正を正確に実行しようとする１の移動局である特定移動局と、前記測位部により該特定移動局に最も近い位置に存在するとされた他の移動局との距離を測距すること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の測位システム。
【請求項７】
前記移動局位置選択部は、前記算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲内にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合には、該移動局位置選択部実行前までにおける前記移動局の移動履歴に基づいて、前記移動局の位置の組み合わせを選択すること、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の測位システム。
【請求項８】
前記移動局の移動履歴は、前記移動局位置選択部実行前における前記移動局の位置に関する情報であること、
を特徴とする請求項７に記載の測位システム。
【請求項９】
前記移動局の移動履歴は、前記移動局位置選択部実行前までにおける前記移動局の移動に関する情報であること、
を特徴とする請求項７に記載の測位システム。
【請求項１０】
前記移動局位置選択部は、前記算出した確率評価値が予め設定された所定の範囲内にある複数の前記移動局の位置の組み合わせが存在する場合には、前記存在確率算出部によって算出された前記特定移動局の存在確率が高い前記移動局の位置の組み合わせを選択すること、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の測位システム。
【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】
【公開番号】特開２００８−２４９６７０（Ｐ２００８−２４９６７０Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９５０５７（Ｐ２００７−９５０５７）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]