測位システム
【課題】マルチパスが測位に与える影響を正確に算出し、その影響を極力除外することで測位精度を確実に向上する。
【解決手段】電波信号を、マルチパス対応の所定の態様で送信する移動局１０と、受信された電波信号に対して同期検出を行い受信時刻を算出する到来時刻検出部４２、及び、受信された電波信号の強度を検出するＲＳＳＩ部４７を備えた複数の基地局１２Ａ〜１２Ｄと、受信時刻に基づいて移動局１０の測位処理を行う測位サーバ１４とを有し、測位サーバ１４は、ＲＳＳＩ部４７で検出された電波信号の強度より、到来時刻検出部４２で算出される受信時刻に対するマルチパスの影響を表す、マルチパス強度因子を算出し、基地局１２で算出されマルチパス強度因子に応じた所定の処理が行われた受信時刻に基づいて、測位処理を行う。
【解決手段】電波信号を、マルチパス対応の所定の態様で送信する移動局１０と、受信された電波信号に対して同期検出を行い受信時刻を算出する到来時刻検出部４２、及び、受信された電波信号の強度を検出するＲＳＳＩ部４７を備えた複数の基地局１２Ａ〜１２Ｄと、受信時刻に基づいて移動局１０の測位処理を行う測位サーバ１４とを有し、測位サーバ１４は、ＲＳＳＩ部４７で検出された電波信号の強度より、到来時刻検出部４２で算出される受信時刻に対するマルチパスの影響を表す、マルチパス強度因子を算出し、基地局１２で算出されマルチパス強度因子に応じた所定の処理が行われた受信時刻に基づいて、測位処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局から送信され基地局で受信した電波信号に基づき、移動局の測位処理を行う測位システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動局と基地局との間の無線通信の結果に基づいて、移動局の測位を行う測位システムとして、種々の方式のものが既に提唱されている。例えば、ＴＯＡ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式は、ある移動局における電波の送信時刻と複数の基地局における電波の受信時刻とに基づいて算出した、電波の伝搬時間に基づいて、移動局と複数の基地局との間の距離をそれぞれ算出し移動局の測位を行う方式である。ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式は、複数の基地局それぞれの受信時刻の相対受信時刻を用いて、移動局と複数の基地局との間の距離をそれぞれ算出し、移動局の測位を行う方式である。また、位相差方式は、複数の移動局から送信される異なる周波数の電波ごとに、複数の基地局間での受信電波の位相差を検出し、その検出された位相差に基づく等位相面の交点を求めることで、移動局の位置を推定するものである。
【０００３】
ここで、無線通信を用いたこのような測位システムにおいて、障害物等がある電波伝搬環境では、基地局では、移動局からの直接波に加えて反射波（マルチパス波）も受信される。このマルチパス環境では、反射波の干渉により測位精度が低下するおそれがある。そこで、このようなマルチパス環境においても測位精度を向上するための従来技術として、例えば特許文献１記載のものが知られている。
【０００４】
この従来技術は、上記位相差方式を用いるものであり、移動局（送信機）から送信され基地局（受信アンテナ）で受信された現時刻の受信電力レベルを、記憶手段に記憶された過去の時刻の受信電力レベルから求めたしきい値と比較する。そして、前述のようにして検出された位相差の中から、受信電力レベルがしきい値より大きい基地局の受信信号の位相差を選択し、その選択された位相差により計測点の位置を推定する。これにより、マルチパス環境であっても測位精度の劣化を抑制できるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−２２７１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、測位精度を向上するために基地局を選択するのに、直接波と反射波の合成波の受信電力レベルの大小によって評価している。すなわち、受信電力レベル中の直接波と反射波の割合については評価に加味されていないため、マルチパスの影響（反射波が直接波に対してどの程度悪影響を及ぼしているのか）を正しく評価しているとは言い難かった。したがって、そのような受信電力レベルの大小により選択された受信信号に基づく測位において、十分に高い測位精度を確保できるとは限らなかった。
【０００６】
本発明の目的は、マルチパスが測位に与える影響を正確に算出し、その影響を極力除外することで測位精度を確実に向上することができる測位システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１の発明は、電波信号を、マルチパス対応の所定の態様で送信する送信部を備えた移動局と、前記送信部から送信された前記電波信号を受信する受信部と、受信された前記電波信号に対して同期検出を行い、前記電波信号の受信時刻を算出する同期検出部と、受信された前記電波信号の強度を検出する信号強度検出部とを備えた複数の基地局と、前記受信時刻に基づいて前記移動局の測位処理を行う測位処理手段とを有する測位システムであって、前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度より、前記同期検出部で算出される受信時刻に対するマルチパスの影響を表す、マルチパス強度因子を算出するための強度因子算出手段とを有し、前記測位処理手段は、前記基地局で算出され、前記マルチパス強度因子に応じた所定の処理が行われた受信時刻に基づいて、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
移動局の送信部から電波信号が送信されると、その信号が基地局の受信部にて受信され、同期検出部で受信時刻が算出される。そして、その受信時刻に基づき、測位処理手段が、移動局の測位を行う測位処理を行う。
【０００９】
ここで、マルチパス環境においては、送信部からの電波信号の直接波に対し、時間差をもって遅れて反射波が受信部にて受信される。この遅れて受信される反射波が直接波と干渉することでビット反転が生じ、送信された電波信号に誤りが含まれる場合がある。この場合、受信時刻検出において誤差が生じ、測位精度が低下する。
【００１０】
本願第１発明においては、強度因子算出手段が、信号強度検出部で検出された電波信号の強度より、同期検出部で算出される受信時刻に対するマルチパスの影響を表す所定のマルチパス強度因子（例えば反射波及び直接波の信号強度比や、合成波の信号強度最大値及び最小値の差の合計、等）を算出する。そして、各基地局で算出された受信時刻に対し、上記マルチパス強度因子に対応した所定の処理が行われ、その処理が行われた受信時刻を用いて、測位処理手段が測位処理を行う。このように、マルチパス強度因子によって測位精度へのマルチパスの影響を正確に評価し、影響を極力除外した測位処理を行うことで、確実に測位精度を向上することができる。
【００１１】
第２発明は、上記第１発明において、前記測位処理手段は、前記所定の処理として、前記基地局で算出された前記受信時刻のうち前記マルチパス強度因子に応じた選択が行われた、受信時刻に基づいて、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
これにより、各基地局で算出された受信時刻の中から、マルチパス強度因子に対応して測位精度の向上が期待できる受信時刻を選択し、その選択された受信時刻を用いて測位処理手段が測位処理を行う。このような受信時刻データの取捨選択を行うことで、確実に測位精度を向上することができる。
【００１３】
第３発明は、上記第２発明において、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、前記基地局での受信時に、前記直接波と前記反射波との位相差が、略０となるか、若しくは、略πとなるような態様で、前記電波信号を送信することを特徴とする。
【００１４】
直接波と反射波との位相差が０やπに近い場合、合成波の受信信号強度の変動と直接波及び反射波の信号強度との関係が明確となり、最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの和や差を用いて直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒが簡単に精度よく求められる。逆に直接波と反射波との位相差がπ／２や２π／３に近くなると、合成波の受信信号強度の変動と直接波及び反射波の信号強度との関係が不明確となる。本願第３発明においては、直接波と反射波との位相差が０やπに近い状態を実現することにより、合成波の受信信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。すなわち、位相差がほぼ０の場合は、Ｓｍａｘ＝Ｓｄ＋Ｓｒ、Ｓｍｉｎ＝Ｓｄ−Ｓｒとなるため、Ｓｄ＝（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２、Ｓｒ＝（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）／２で求められる。位相差がほぼπの場合は、Ｓｍａｘ＝Ｓｄ−Ｓｒ、Ｓｍｉｎ＝Ｓｄ＋Ｓｒとなるため、Ｓｄ＝（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２、Ｓｒ＝（Ｓｍｉｎ−Ｓｍａｘ）／２で求められる。
【００１５】
第４発明は、上記第３発明において、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、１ＭＨｚ以下の周波数の前記電波信号を送信し、前記強度因子算出手段は、前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記電波信号の前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出する第１最大値・最小値検出手段と、前記第１最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを検出する第１直接波・反射波強度検出手段と、前記第１直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として算出する第１信号強度比算出手段とを備えており、前記測位処理手段は、前記第１信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００１６】
例えば室内での測位システムにおいて移動局と基地局との間の最大距離は４０ｍ程度であり、この場合、基地局に対し４５度の角度で反射して入ってくる反射波の伝搬距離は４０×√２＝５６ｍとなる。すなわち、室内で考え得るマルチパスによる距離差は、最大でも１５ｍ程度となる。周波数が１ＭＨｚ以下であれば、波長は３００ｍ以下であるから、最大１５ｍの距離差があっても、１５／３００×２π＝０．１πの位相差にとどまる。以上により、室内での測位であれば、電波信号の周波数を１ＭＨｚ以下（波長３００ｍ以上）とすることにより、直接波と反射波との位相差はほぼ０とみなせる。この結果、１回の送受信において第１最大値・最小値検出手段で検出した合成波の受信信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから、第１直接波・反射波強度検出手段で、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。
【００１７】
第１信号強度比算出手段は、それらの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する。そして、測位処理手段は、Ｓｒ／Ｓｄの値が小さい基地局（言い換えれば反射波の悪影響が小さい基地局）から順に選択し当該基地局で算出された受信時刻を優先的に用いて測位処理を行う。これにより、測位精度に悪影響を及ぼす反射波の影響を確実に低減し、測位精度を向上することができる。
【００１８】
第５発明は、上記第３発明において、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、互いに周波数の異なる複数回の前記電波信号を送信し、前記強度因子算出手段は、前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第２最大値・最小値検出手段と、前記第２最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなる電波信号の、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを各基地局ごとに検出する第２直接波・反射波強度検出手段と、前記第２直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として各基地局ごとに算出する第２信号強度比算出手段とを備えており、前記測位処理手段は、前記第２信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００１９】
電波信号の直接波と反射波との位相差は、反射波の遅延時間によって決まる。このとき、電波信号の周波数を変えることで、同じ遅延時間に対しても位相を変えることができる。
【００２０】
すなわち、例えば反射波の直接波との伝搬距離の差が１０ｍであった場合、遅延時間△t＝１０／（３×１０８）［秒］となる。このとき、例えば電波信号が無線ＬＡＮの電波（周波数２．４１２ＧＨｚ）であったとすると、位相差は、△t／（１／ｆ）＝ １０／（３×１０８）×２．４１２×１０９＝０．８πとなる。一方、電波信号の周波数として２．４２７ＧＨｚを用いると、△t／（１／ｆ）＝１．８πとなる。仮に周波数を０．００５ＧＨｚ単位で変化させると、０．５／３×２π＝０．３３π刻みで位相差を変えることが可能となる。
【００２１】
以上により、電波信号の周波数を変えながら複数回送信及び受信を行うことにより、位相差が０又はπに近い場合の波形を取得することが可能となる。この結果、１回の送受信において第２最大値・最小値検出手段で検出した合成波の受信信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから、第２直接波・反射波強度検出手段で、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。
【００２２】
第２信号強度比算出手段は、それらの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する。そして、測位処理手段は、Ｓｒ／Ｓｄの値が小さい基地局（言い換えれば反射波の悪影響が小さい基地局）から順に所定の個数を選択し当該選択された基地局で算出した受信時刻を優先的に用いて測位処理を行う。これにより、測位精度に悪影響を及ぼす反射波の影響を確実に低減し、測位精度を向上することができる。
【００２３】
第６発明は、上記第３発明において、前記移動局は、複数のアンテナと該複数のアンテナを切り換える切り換え部を有し、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、異なる複数の前記アンテナを順次選択して前記電波信号を送信し、前記強度因子算出手段は、前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第２最大値・最小値検出手段と、前記第２最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなる電波信号の、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを各基地局ごとに検出する第２直接波・反射波強度検出手段と、前記第２直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として各基地局ごとに算出する第２信号強度比算出手段とを備えており、前記測位処理手段は、前記第２信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００２４】
電波信号の直接波と反射波との位相差は、反射波の遅延時間によって決まる。このとき、互いに異なる周波数にそれぞれ対応した複数のアンテナを用意しておき、これら複数のアンテナを切り換えて使用して電波信号の周波数を変えることにより、同じ遅延時間に対しても位相を変えることができる。
すなわち、例えば反射波の直接波との伝搬距離の差が１０ｍであった場合、遅延時間△t＝１０／（３×１０８）［秒］となる。このとき、例えば電波信号が無線ＬＡＮの電波（周波数２．４１２ＧＨｚ）であったとすると、位相差は、△t／（１／ｆ）＝ １０／（３×１０８）×２．４１２×１０９＝０．８πとなる。一方、電波信号の周波数として２．４２７ＧＨｚを用いると、△t／（１／ｆ）＝１．８πとなる。仮に周波数を０．００５ＧＨｚ単位で変化させると、０．５／３×２π＝０．３３π刻みで位相差を変えることが可能となる。
【００２５】
以上により、アンテナを切り換えて電波信号の周波数を変えながら複数回送信及び受信を行うことにより、位相差が０又はπに近い場合の波形を取得することが可能となる。この結果、１回の送受信において第２最大値・最小値検出手段で検出した合成波の受信信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから、第２直接波・反射波強度検出手段で、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。
【００２６】
第２信号強度比算出手段は、それらの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する。そして、測位処理手段は、Ｓｒ／Ｓｄの値が小さい基地局（言い換えれば反射波の悪影響が小さい基地局）から順に所定の個数を選択し当該選択された基地局で算出した受信時刻を優先的に用いて測位処理を行う。これにより、測位精度に悪影響を及ぼす反射波の影響を確実に低減し、測位精度を向上することができる。
【００２７】
第７発明は、上記第２発明において、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、互いに周波数の異なる複数回の前記電波信号を送信し、前記強度因子算出手段は、前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、直接波及び反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第３最大値・最小値検出手段を備えており、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最小となるような態様で、前記電波信号を送信することを特徴とする。
【００２８】
Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最小となる場合として、直接波と反射波の位相差がπ／２か３π／２に近い場合と、Ｓｒ／Ｓｄが小さい場合とが考えられる。例えば基地局の受信部でＢＰＳＫ復調を考えると、直接波と反射波の位相差がπ／２か３π／２に近い場合には、反射波が復調に及ぼす影響は小さく、復調時にビット反転が発生する可能性が低くなる。また、Ｓｒ／Ｓｄが小さい場合も同様である。本願第７発明においては、これらのようにして、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最小となるようにすることで、反射波の影響を低減し、測位精度を向上することができる。
【００２９】
第８発明は、上記第７発明において、前記強度因子算出手段は、前記第３最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、各回の電波信号において、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを各基地局ごとに算出する強度差算出手段と、前記強度差算出手段での算出結果に基づき、各回の電波信号において、複数の基地局に係るＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を前記マルチパス強度因子として算出する強度差総計算出手段とを備えており、前記測位処理手段は、前記強度差総計算出手段の算出結果に応じて、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さくなる周波数における、各基地局での受信時刻に基づき、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００３０】
電波信号の直接波と反射波との位相差は、反射波の遅延時間によって決まる。このとき、電波信号の周波数を変えることで、同じ遅延時間に対しても位相を変えることができる。電波信号の周波数を変えながら複数回送信及び受信を行うことにより、合成波の受信信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎの差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さくなるような波形を取得することが可能となる。上記Ｓｍａｘ−Ｓｓｉｎが小さい場合、直接波と反射波との位相差がπ／２や３π／２に近いか、あるいは、反射波の強度が小さくなっている。反射波の強度が小さい場合は、直接波と反射波の干渉によるビット反転が発生する可能性が低い。また、直接波と反射波の位相差がπ／２、３π／２に近い場合は、例えば基地局の受信部でＢＰＳＫ復調を行う場合では、反射波が復調に及ぼす影響が小さくなる。
【００３１】
上記に鑑み、本願第８発明では、第３最大値・最小値検出手段で上記合成波信号強度最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出した後、その強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを各基地局ごとに強度差算出手段で算出する。その後、強度差総計算出手段が、周波数が異なる各回の電波信号において、複数の基地局それぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する。
【００３２】
そして、測位処理手段は、複数の基地局それぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さい回（言い換えれば反射波の悪影響が最も小さい回）の電波信号を用いて測位処理を行う。これにより、測位精度に悪影響を及ぼす反射波の影響を確実に低減し、測位精度を向上することができる。
【００３３】
第９発明は、上記第８発明において、前記強度差総計算出手段は、前記強度差算出手段での算出結果に基づき、各回の電波信号において、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さい順に基地局を所定の個数選択し、当該選択された基地局に係るＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を前記マルチパス強度因子として算出し、
前記測位処理手段は、前記強度差総計算出手段の算出結果に応じて、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さくなる周波数における、各基地局での受信時刻に基づき、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００３４】
強度差総計算出手段が、周波数が異なる各回の電波信号において、複数の基地局のうち強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さいものから優先的に所定個数だけ選択する（すなわち、複数の基地局のうち強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが大きいものは選択されなくなる）。そして、その選択された基地局のみに限定した形でそれら各基地局での強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する。測位処理手段では、選択された基地局での強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さい回の電波信号を用いて測位処理を行うことで、さらに確実に測位精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、マルチパスが測位に与える影響を正確に算出し、その影響を極力除外することで測位精度を確実に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、この実施形態では、ＴＤＯＡ方式により測距を行う場合を例にとって説明する。
【００３７】
（Ａ）測位システムの基本構成
図１は、本実施形態の測位システムの構成の一例を表す説明図である。
【００３８】
図１において、平面上の任意の形状（この例では縦２０（ｍ）、横３０（ｍ）の長方形状）を備えた移動可能領域５０が設けられる。この移動可能領域５０には、１つの移動局１０と、４つの基地局１２（第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、第４基地局１２Ｄ）が設けられ、領域近傍には測位サーバ１４が設けられている。
【００３９】
移動局１０は、移動可能領域５０内を移動可能に配置されている。第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、及び第４基地局１２Ｄは、長方形の移動可能領域５０の既知の位置に（この例では４隅それぞれに１つずつ）固定的に配置されている。
【００４０】
測位サーバ１４は、例えばＬＡＮケーブル等の有線ケーブル５２により各基地局１２Ａ〜１２Ｄと接続され、互いに情報通信可能となっている。そして、測位サーバ１４は、移動局１０によって送信された電波（＝測距用電波信号。詳細は後述）が上記基地局１２Ａ〜１２Ｄによって受信されるときの受信時刻情報に基づき（詳細には後述のように各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける測距用電波信号の受信時刻の時間差に基づき）、移動可能領域５０内における移動局１０の位置を算出する（＝測位）。
【００４１】
図２は、上記位置算出のために、移動可能領域５０において便宜上設定される座標系を表す説明図である。
【００４２】
図２において、ｘ軸及びｙ軸を備えた座標系が定義されており、移動可能領域５０上の点はこれらｘ座標系、ｙ座標系において座標が規定される。この例では、（理解の容易のため）ｘ座標ｙ座標の値は、原点（０，０）からの距離［ｍ］に対応させてある。すなわち、第１基地局１２Ａは座標（０，２０）に配置され、第２基地局１２Ｂは座標（０，０）に配置され、第３基地局１２Ｃは座標（３０，０）に配置され、第４基地局１２Ｄは座標（３０，２０）に配置されている。
【００４３】
図３は、移動局１０の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【００４４】
図３において、移動局１０は、電波を送受信するために用いるアンテナ部２０と、平衡不平衡変換器２２と、送受信切換部２４と、送信アンプ部２６と、無線部２８と、制御部３２と、電池４０と、増幅率一定の低雑音増幅器２７とを有する。なお、時計４１についてはＴＤＯＡ方式を行う本実施形態では必ずしも必要ない（後述の（５）の変形例を参照）。
【００４５】
平衡不平衡変換器２２は、例えばバラン（Ｂａｌｕｎ）で構成される。この平衡不平衡変換器２２は、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。
【００４６】
送受信切換部２４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と、移動局１０は送信機として機能し、送受信切換部２４が移動局１０を受信状態に切り換えると、移動局１０は受信機として機能する。
【００４７】
無線部２８は、移動局１０が送信機として機能する場合には、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する。移動局１０が受信機として機能する場合には、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。この無線部２８は、この例では、ＰＬＬ（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋ ｌｏｏｐ）回路２９、ＶＣＯ回路３１、及びデジタル変調復調部３０などを備えたＩＣ等によって実装される。
【００４８】
ＰＬＬ回路２９は、制御部３２からの指令により所定の周波数の搬送波を発生させるものである。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する。またデジタル変調復調部３０は、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。これにより、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実行される。
【００４９】
送信アンプ部２６は、移動局１０が送信機として機能する場合に、上記無線部２８によって生成された信号波を増幅する。
【００５０】
制御部３２は、移動局１０の各部の制御を行う。例えば、ＰＬＬ回路２９に送受信の周波数設定を行ったり、送受信切換部２４を制御して送信状態と受信状態の切り換えを行う。また、送受信信号を処理する信号処理部３５を有する。制御部３２は、例えば、ゲートアレイやマイコンなどによって実装される。
【００５１】
信号処理部３５は、基地局１２で到来時刻検出を行うために、予め記憶しておいた拡散符号を読み出し、無線部２８に入力し、基地局に送信する。この拡散符号の第１条件は、自己相関関数に高いピークを持つ符号であることである。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いような符号が用いられる。発生させる拡散符号の第２条件は、相互相関が小さい符号であることである。すなわち、符号間における相関がすべての位相差において十分小さい符号列が用いられる。これら２つの条件を満たす符号としては、例えば、Ｍ系列符号や、ＧＰＳにおいても使用されているＧｏｌｄ系列符号等を用いることができる。このＧｏｌｄ系列符号は疑似雑音符号（ｐｓｅｕｄｏ−ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ；ＰＮ信号）の一種である。また、信号処理部３５は、基地局１２から送信され、無線部２８で復調されたベースバンド信号を解析する。解析された内容にしたがって、制御部３２が移動局の各部を制御して動作させる。
【００５２】
このような拡散符号を送信することで、基地局１２での正確な受信タイミングの検出が可能になり、時計と合わせて受信時刻の判定を行うことができるのである。
【００５３】
電池４０は、上述した送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２、時計４１等の各機能部に対し、必要な電力を供給する。
【００５４】
なお、上記アンテナ部２０、平衡不平衡切換器２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２等の、電波の送信及び受信のための機能部が各請求項記載の送信部及び受信部に相当する。
【００５５】
図４は、基地局１２Ａ〜１２Ｄの機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。図３と同等の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【００５６】
図４において、基地局１２Ａ〜１２Ｄは、移動局１０に備えられたものと共通の機能である、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、低雑音増幅器２７、時計４１、電池４０等を有する。また、移動局１０の制御部３２に対応した制御部３３を備えている。すなわち、基地局１２Ａ〜１２Ｄも、上述の移動局１０と同様、送信機（送信部）及び受信機（受信部）としての両方の機能を有する。
【００５７】
制御部３３は、ベースバンド信号生成復元部３６を備えている。このベースバンド信号生成復元部３６は、基地局１２が送信機として機能する場合には、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。またベースバンド信号生成復元部３６は、基地局１２が受信機として機能する場合には、移動局１０から送信され、無線部２８で復調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。
【００５８】
時計４１は、制御部３３ほかの各機能部の動作時や、電波の送信・受信時において参照可能な時刻情報を供給する。この時計４１は、例えばリファレンスクロック等により構成される。
【００５９】
また基地局１２Ａ〜１２Ｄは、上記以外に、到来時刻検出部４２（同期検出部）と、測位サーバ１４との通信を行うための有線通信部４３と、記憶部（メモリ）４５、ＲＳＳＩ部４７（信号強度検出部）とを有する。
【００６０】
到来時刻検出部４２は、移動局１０から送信された上記電波（測距用電波信号）が基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信された時刻を検出する。なお、本実施形態では、後述のように移動局１０からは複数回（例えば３回）の周波数（後述するチャンネル）の異なる測距用電波信号が送信され、到来時刻検出部４２では、各回ごとに測距用電波信号の受信時刻を検出する。この到来時刻検出部４２は例えばマッチドフィルタを含んで構成され、この例では、レプリカ符号発生部４４と、遅延回路４６と、相関計算部５０とを備えている。
【００６１】
レプリカ符号発生部４４は、レプリカ符号を発生する。このレプリカ符号は、移動局１０の上記信号処理部３５で用いられた拡散符号と同一の符号である。
【００６２】
遅延回路４６は、例えば周知のシフトレジスタにより構成される。この遅延回路４６は、移動局１０から送信され基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信された電波に含まれる信号波を入力し、その信号波を予め定められた所定の時間間隔ごとにサンプリングして遅延させる。
【００６３】
ＲＳＳＩ部４７は、受信信号の信号強度を検出する（詳細は後述）。
【００６４】
相関計算部５０は、遅延回路４６によって遅延された受信波とレプリカ符号との相関値を算出する。そして、算出された相関値が最大となった際の時刻を、移動局１０からの電波（測距用電波信号）の到来時刻（＝受信時刻）とする。
【００６５】
有線通信部４３は、例えばＬＡＮケーブルなどの有線ケーブル５２によって測位サーバ１４と接続されている。これにより、基地局１２は、有線通信部４３を介し、到来時刻検出部４２によって測定された上記測距用電波信号の受信時刻情報や、基地局１２各部の動作に関する情報などを、測位サーバ１４と送受信可能となっている。
【００６６】
図５は、測位サーバ１４の機能的構成を表す機能ブロック図である。
【００６７】
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いわゆるコンピュータにより構成されている。これにより、測位サーバ１４は、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したがって信号処理を行い、移動局１０の位置の算出（＝測位）を実行する。この測位サーバ１４は、機能的構成として、インターフェース部８２と、測位部演算部８３と、記憶部（メモリ）８６とを備えている。
【００６８】
インターフェース部８２は、通信ケーブル５２を介し接続された基地局１２との間で必要となる情報を入出力する。例えば測位サーバ１４は、基地局１２の作動を指令するコマンド等を上記インターフェース部８２を介し出力し、基地局１２の到来時刻検出部４２で検出された上記受信時刻情報をインターフェース部８２を介し入力する。
【００６９】
記憶部８６は、いわゆるメモリなどの記憶手段であり、測位部演算部８３等における処理を実行する際に必要となる情報や、インターフェース部８２を介して基地局１２などから得られた情報を読み出し可能に記憶する。例えば、基地局１２の位置に関する情報や、基地局１２から取得した受信時刻情報等が記憶される。
【００７０】
測位演算部８３は、測位部８４と、解析部８８と、選択部９０とを有する。測位部８４は、各基地局１２で取得した前述の受信時刻情報に基づき、移動可能領域５０中の移動局１０と各基地局１２との距離を算出（測距）し、最終的に移動局１０の位置の検出（測位）を行う。
【００７１】
解析部８８は、基地局１２から入力した受信信号により、移動局１０から送信された上記測距用電波信号の直接波の信号強度と反射波の信号強度とを反映した所定のマルチパス強度因子の検出や算出等を実行する（詳しくは後述する）。
【００７２】
選択部９０は、解析部８８により検出、算出された上記マルチパス強度因子に基づき、上記４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄからの受信時刻情報のうち、所定の個数の基地局１２に係わる受信時刻情報を選択する（詳しくは後述する）。
【００７３】
なお、図５においては、本実施形態の測位に関する制御作動に直接関係のない機能についてはその記載が省略されている。例えば測位サーバ１４には、図示しない電源が設けられ、各機能部に対して必要となる電力が供給されている。
【００７４】
（Ｂ）移動局の位置検出の手法原理
図６は、上記測位部８４による移動局１０の位置を検出する方法の原理の手法を説明するための説明図である。なお、図６中においては、図示の煩雑を避けるために第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃの３つを用いる場合を例にとって説明する。
【００７５】
図６において、移動局１０は前述したようにｘｙ座標系が設定されている移動可能領域５０内を自由な座標位置に移動できるのに対し、３つの基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは同じ移動可能領域５０内でそれぞれ既知の設置位置に固定的に配置されている。そして各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは有線ケーブル５２を介して測位サーバ１４に情報を送受可能に接続されている。
【００７６】
この構成において、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃでの移動局１０からの測距用電波信号の受信時刻差に基づき、測位サーバ１４は、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから移動局１０までの距離をそれぞれ測定検出する。つまり、移動局１０が測距用電波信号を各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに向けて送信する。このとき、移動局１０が測距用電波信号を送信してから基地局１２において受信されるまでの時間（到来時間）は、基地局１２と移動局１０との空間的な距離に比例する。各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから移動局１０までの距離が異なる場合には、上記到来時間は、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃごとに異なる値となって時間差が生じる。測位サーバ１４は、その時間差に基づいて移動局１０の位置を算出することができる。
【００７７】
例えば移動局１０の座標を（ｘ，ｙ）、基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの座標をそれぞれ、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）とする。そして、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃそれぞれにおいて、移動局１０から時刻Ｔ０で送信された測距用電波信号を受信した受信時刻をＴ１，Ｔ２，Ｔ３とする。
【００７８】
以上のような条件においては、図６において、
ｃ×（Ｔ１−Ｔ０）＝√｛（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２｝ ・・（１Ａ）
ｃ×（Ｔ２−Ｔ０）＝√｛（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２｝ ・・（１Ｂ）
ｃ×（Ｔ３−Ｔ０）＝√｛（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２｝ ・・（１Ｃ）
が成り立つ。
【００７９】
すると、式（１Ａ）から式（１Ｂ）を減じることで、
√｛（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２｝−√｛（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２｝＝ｃ×（Ｔ１-Ｔ２） …（１Ｄ）
また、式（１Ａ）から式（１Ｃ）を減じることで、
√｛（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２｝−√｛（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２｝＝ｃ×（Ｔ１-Ｔ３） …（１Ｅ）
で表される関係が成り立つ。なお、ｃは電波速度（光速：約３．０×１０8［ｍ／ｓ］）である。
【００８０】
このとき、（受信時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は測定値として既知であり）変数はｘ，ｙの２つのみであるから、上記（１Ｄ）（１Ｅ）の２つの式を例えばニュートンラプソン法などにより解くことにより、移動局１０の位置のｘ，ｙ座標（ｘ，ｙ）を特定することができる。なお、本実施形態のように４つの基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを設けることで、さらに精度のよい位置検出を行うことができる。
【００８１】
なお、上記の例では、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは測距用電波信号の受信時刻を検出し測位サーバ１４に送信するのみであり、測位処理（基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから移動局１０までの距離の算出）は測位サーバ１４が行うが、これに限られない。すなわち、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのうちの１つの制御部３３が他の受信時刻情報を収集し、測位するようにしてもよい。
【００８２】
（Ｃ）マルチパスの影響
ところで、無線通信を用いた測位システムでの測距用電波信号の送受信においては、壁、障害物等の存在等により、電波信号が複数の経路（例えば、直接波、反射波、透過波、回折波等）によって伝搬するマルチパス（多重波伝送路）が発生する場合がある。このマルチパス環境においては、移動局１０から送信された測距用電波信号の直接波に対し、時間差をもって遅れて反射波が基地局１２に受信される。そして、この遅れて受信された反射波は、直接波と干渉し、測位精度の低下を招く。以下、その詳細を説明する。
【００８３】
図７（ａ）及び（ｂ）は、このような直接波と反射波とによる干渉を説明するための説明図である。図７（ａ）は、変調方式として、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；二位相偏移変調）形式を用いた波形の一例を示している。
【００８４】
図示するように、この方式では、基準となる正弦波（＝波形（１）；位相０）と、上記波形（１）の位相が反転した波（＝波形（２）；位相π）とを使い、波形（１）に情報「１」を対応させ、波形（２）に情報「０」を対応させている。これにより、移動局１０と基地局１２との間では、「１」又は「０」という２種類（１ビット）の情報を電波信号で送受信することができる。
【００８５】
図７（ｂ）は、横軸に時間（ｔ）をとり、上記図７（ａ）の波形（１）及び波形（２）にそれぞれ対応した、４ビットの情報（「１」→「０」→「１」→「１」）を含む波形の例を示している。また、上段に直接波の例を示し、下段に反射波の例を示す。直接波及び反射波の振幅ＡＤ，ＡＲ（ＡＤ＞ＡＲ）は、受信電力（信号強度）を示しており、直接波の信号強度を信号強度Ｓｄ、反射波の信号強度を信号強度Ｓｒとする。
【００８６】
図示するように、この例では、反射波は、直接波よりも時間差として△ｔだけ遅れて基地局１２に受信され、また上記情報（「１」→「０」→「１」→「１」）を含む直接波とこれに対応する反射波との位相差が、△Φとなっている。
【００８７】
図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、及び図８（ｄ）はそれぞれ、上記図７（ｂ）に示した信号波の区間（Ａ）、区間（Ｂ）、区間（Ｃ）、及び区間（Ｄ）における位相及び振幅の関係をそれぞれ表す図である。これら図８（ａ）〜（ｄ）では、Ｉ軸及びＱ軸を備えた座標系に、ベクトル（各矢印）の長さで振幅（言い換えれば、電波信号の信号強度）が表され、ベクトルの傾きで位相が表されている。また、上記直接波の振幅ＡＤと位相との関係を直接波ベクトルＤＶ（実線矢印）で示し、反射波の振幅ＡＲと位相との関係を反射波ベクトルＲＶ（点線矢印）で示し、上記直接波ベクトルＤＶと上記反射波ベクトルＲＶとのベクトルの和を合成波ベクトルＣＶ（破線矢印）で示している。
【００８８】
なお、この例では、合成波ベクトルＣＶが第１象限（Ｉ＞０，Ｑ＞０）及び第４象限（Ｉ＞０，Ｑ＜０）にある場合は情報「１」として認識され、合成波ベクトルＣＶが第２象限（Ｉ＜０，Ｑ＞０）及び第３象限（Ｉ＜０，Ｑ＜０）にある場合は情報「０」として認識される。
【００８９】
図８（ａ）及び図７（ｂ）に示す上記区間（Ａ）においては、振幅ＡＤの直接波ベクトルＤＶは位相０であり、情報「１」を表す。振幅ＡＲの反射波ベクトルＲＶは、直接波（位相０）との位相差は△Φであり、情報「１」を表す。したがって、合成波ベクトルＣＶは第１象限の破線矢印で表され、情報は「１」となる。
【００９０】
図８（ｂ）及び図７（ｂ）に示す上記区間（Ｂ）においては、振幅ＡＤの直接波ベクトルＤＶは位相πであり、情報「０」を表す。振幅ＡＲの反射波ベクトルＲＶは、直接波（位相０）との位相差はπ−△Φであり、情報「１」を表す。したがって、合成波ベクトルＣＶは第２象限の破線矢印で表され、情報は「０」となる。
【００９１】
図８（ｃ）及び図７（ｂ）に示す上記区間（Ｃ）においては、振幅ＡＤの直接波ベクトルＤＶは位相πであり、情報「０」を表す。振幅ＡＲの反射波ベクトルＲＶは、直接波（位相π）との位相差は△Φであり、情報「０」を表す。したがって、合成波ベクトルＣＶは第３象限の破線矢印で表され、情報は「０」となる。
【００９２】
図８（ｄ）及び図７（ｂ）に示す上記区間（Ｄ）においては、振幅ＡＤの直接波ベクトルＤＶは位相０であり、情報「１」を表す。振幅ＡＲの反射波ベクトルＲＶは、直接波（位相０）との位相差はπ−△Φであり、情報「０」を表す。したがって、合成波ベクトルＣＶは第４象限の破線矢印で表され、情報は「１」となる。
【００９３】
以上の結果、直接波と反射波との情報（「１」または「０」）が異なる場合（図８（ｂ）及び図８（ｄ）の場合）においては、合成波ベクトルＣＶが直接波ベクトルＤＶよりもＱ軸（情報「１」と情報「０」との境界線）に近づくことになる。この場合、移動局１０が送信する電波信号の電力のバラツキや、電波伝搬中の電力の変動によるバラツキ等により、直接波の信号強度Ｓｄ（言い換えれば直接波の振幅ＡＤ）や反射波の信号強度Ｓｒ（言い換えれば反射波の振幅ＡＲ）が変動することで、基地局１２において合成波の復調を行う際に、いわゆる「１」から「０」、「０」から「１」へのビット反転（ビット誤り）を生じるおそれがある。特に、反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄが大きいほど（言い換えればＡＲ／ＡＤが大きいほど）、反射波の影響が大きくなり、上記ビット反転を生じる可能性は高くなる。
【００９４】
すなわち、移動局１０が送信する直接波が情報「１」を表していたのに対し、基地局１２で復調された合成波が情報「０」となったり、直接波が情報「０」を表していたのに対し、基地局１２で復調された合成波が情報「１」となるおそれがある。例えば前述の図７（ｂ）においてこのようなビット反転が発生すると、基地局１２で情報「１」から情報「０」に復調するタイミングが、本来（直接波）は上記区間（Ｂ）の開始時であるのに対し、合成波は上記区間（Ｃ）の開始時となる。同様に、情報「０」から情報「１」に復調するタイミングが、本来（直接波）は上記区間（Ｄ）であるのに対し、合成波は上記区間（Ｄ）の次の区間（図示せず）となる。すなわち、移動局１０から送信された電波信号を基地局１２で復調するタイミングに遅延が発生する。この結果、基地局１２での同期検出による受信時刻に誤差が発生し、測位精度が低下するおそれがあった。
【００９５】
（Ｄ）本発明に関わる要部構成
本実施形態においては、前述した直接波の信号強度Ｓｄに対する反射波の信号強度Ｓｒを求めることにより、反射波の影響が小さい基地局１２Ａ〜１２Ｄに係わる受信時刻情報を優先的に用いることで、測位精度の向上を図るものである。
【００９６】
具体的には、移動局１０が、マルチパス対応の所定の態様で（この例では周波数を変化させて３回の）測距用電波信号の送信を行い、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおいて３回の測距用電波信号が受信される。この結果、基地局１２においては、それら３つの測距用電波信号の受信信号強度が互いに異なることとなる。これに対応して、本実施形態では、上記図４で前述したように、基地局１２に、ＲＳＳＩ部（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）４７が設けられている。ＲＳＳＩ部４７では、上記３回の受信ごとに合成波の受信信号強度Ｓｃを検出し、測位サーバ１４に出力する。
【００９７】
このとき、測位サーバ１４の解析部８８では、基地局１２Ａ〜１２Ｄからそれぞれ入力された、上記３回の受信ごとの受信信号強度Ｓｃにより、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎの差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）と、反射波及び直接波の信号強度比Ｓｒ／Ｓｄ（マルチパス強度因子）とを各基地局１２ごとに算出する。また、選択部９０が、上記信号強度比Ｓｒ／Ｓｄに基づき、各基地局１２Ａ〜１２Ｄからの受信時刻情報の選択を行う。すなわち、選択部９０は、解析部８８の算出結果に応じて、基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち信号強度比Ｓｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数（この例では３つ）の基地局１２を選択し、その選択した基地局１２から送信された上記受信時刻情報に基づき、移動局１０の位置の算出を行う。以下、その手法の一例を説明する。
【００９８】
（ａ）直接波・反射波の位相差と信号強度の関係
図９〜図１５は、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒの算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【００９９】
図９において、上記図７（ｂ）と同様、反射波が直接波よりも遅れて基地局１２に受信される時間差（遅延時間）が△ｔであり、このときの直接波及び反射波の位相差が△Φである例を示している。また、上段に直接波の例を示し、下段に反射波の例を示す。前述したように、直接波の振幅ＡＤ及び反射波の振幅ＡＲを一定とすると、位相差△Φの大きさの差異により、合成波のベクトルの大きさ（＝受信信号強度Ｓｃ）が変化する。以下、直接波と反射波との位相差△Φが、略０である場合、略π／２である場合、略πである場合を例にとって、合成波の受信信号強度Ｓｃの変動を説明する。
【０１００】
（ａ−ｉ）位相差０の場合
図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、及び図１０（ｄ）はそれぞれ、上記図９に示した信号波の、直接波と反射波との位相差△Φが略０である場合の、図９中の区間（Ａ′）、区間（Ｂ′）、区間（Ｃ′）、区間（Ｄ′）における位相及び振幅の関係をそれぞれ表す図である。図１１は、この場合の上記図９中の区間（Ａ′）〜（Ｄ′）における合成波の受信信号強度Ｓｃの変動を表す図である。
【０１０１】
図１０（ａ）に示す区間（Ａ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略同一方向（ともに情報「１」を表す）となり、このとき、合成波ベクトルＣＶの大きさが最大となる。すなわち、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最大値Ｓｍａｘとなる。そして、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘは、直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとの和（Ｓｍａｘ＝Ｓｄ＋Ｓｒ）にほぼ等しい（図１１の区間（Ａ′）参照）。
【０１０２】
図１０（ｂ）に示す区間（Ｂ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略逆方向（直接波ベクトルＤＶは情報「１」を表し、反射波ベクトルＲＶは情報「０」を表す）となり、このとき、合成波ベクトルＣＶの大きさが最小となる。すなわち、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最小値Ｓｍｉｎとなる。そして、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最小値Ｓｍｉｎは、直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとの差（Ｓｍｉｎ＝Ｓｄ−Ｓｒ）にほぼ等しい（図１１の区間（Ｂ′）参照）。
【０１０３】
図１０（ｃ）に示す区間（Ｃ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略同一方向（ともに情報「０」を表す）となり、上記図１０（ａ）の場合と同様に、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最大値Ｓｍａｘ（＝Ｓｄ＋Ｓｒ）にほぼ等しい（図１１の区間（Ｃ′）参照）。
【０１０４】
図１０（ｄ）に示す区間（Ｄ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略逆方向（直接波ベクトルＤＶは情報「１」を表し、反射波ベクトルＲＶは情報「０」を表す）となり、上記図１０（ｂ）の場合と同様に、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最小値Ｓｍｉｎ（＝Ｓｄ−Ｓｒ）にほぼ等しい（図１１の区間（Ｄ′）参照）。
【０１０５】
（ａ−ｉｉ）位相差π／２の場合
図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）、及び図１２（ｄ）はそれぞれ、上記図９に示した信号波の、直接波と反射波との位相差△Φが略π／２である場合の、図９中の区間（Ａ′）、区間（Ｂ′）、区間（Ｃ′）、区間（Ｄ′）における位相及び振幅の関係をそれぞれ表す図である。図１３は、この場合の上記図９中の区間（Ａ′）〜（Ｄ′）における合成波の受信信号強度Ｓｃの変動を表す図である。
【０１０６】
図１２（ａ）〜図１２（ｄ）に示す区間（Ａ′）〜（Ｄ′）において、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略直交（直接波ベクトルＤＶはＩ軸上、反射波ベクトルＲＶはＱ軸上）となり、合成波ベクトルＣＶの大きさは一定となる。すなわち、合成波の受信信号強度Ｓｃは、一定（Ｓｃ＝√（Ｓｄ２＋Ｓｒ２））となる（図１３の区間（Ａ′）〜（Ｄ′）参照）。なお、図１２（ａ）〜（ｄ）では、直接波と反射波との位相差△Φが略π／２の場合を示したが、直接波と反射波との位相差△Φが略３π／２の場合であっても同等の結果を得る。
【０１０７】
（ａ−ｉｉｉ）位相差πの場合
図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）、及び図１４（ｄ）はそれぞれ、上記図９に示した信号波の、直接波と反射波との位相差△Φが略πである場合の、図９中の区間（Ａ′）、区間（Ｂ′）、区間（Ｃ′）、区間（Ｄ′）における位相及び振幅の関係をそれぞれ表す図である。図１５は、この場合の上記図９中の区間（Ａ′）〜（Ｄ′）における合成波の受信信号強度Ｓｃの変動を表す図である。
【０１０８】
図１４（ａ）に示す区間（Ａ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略逆方向（直接波ベクトルＤＶは情報「１」を表し、反射波ベクトルＲＶは情報「０」を表す）となり、このとき、合成波ベクトルＣＶの大きさが最小となる。すなわち、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最小値Ｓｍｉｎとなる。そして、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最小値Ｓｍｉｎは、直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとの差（Ｓｍｉｎ＝Ｓｄ−Ｓｒ）にほぼ等しい（図１５の区間（Ａ′）参照）。
【０１０９】
図１４（ｂ）に示す区間（Ｂ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略同一方向（ともに情報「０」を表す）となり、このとき、合成波ベクトルＣＶの大きさが最大となる。すなわち、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最大値Ｓｍａｘとなる。そして、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘは、直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとの和（Ｓｍａｘ＝Ｓｄ＋Ｓｒ）にほぼ等しい（図１５の区間（Ｂ′）参照）。
【０１１０】
図１４（ｃ）に示す区間（Ｃ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略逆方向（直接波ベクトルＤＶは情報「０」を表し、反射波ベクトルＲＶは情報「１」を表す）となり、上記図１４（ａ）と同様、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃは最小値Ｓｍｉｎ（＝Ｓｄ−Ｓｒ）にほぼ等しい（図１５の区間（Ｃ′）参照）。
【０１１１】
図１４（ｄ）に示す区間（Ｄ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略同一方向（ともに情報「１」を表す）となり、上記図１４（ｂ）と同様、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最大値Ｓｍａｘ（＝Ｓｄ＋Ｓｒ）にほぼ等しい（図１５の区間（Ｄ′）参照）。
【０１１２】
以上により、直接波と反射波との位相差△Φが略０である場合（図１１参照）及び略πである場合（図１５参照）は、合成波の受信信号強度Ｓｃの変動と直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒとの関係が明確となる。これらの場合、合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの和や差を用いて直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒが簡単に精度よく求められる。
【０１１３】
すなわち、直接波と反射波との位相差△Φが、略０や略πである場合においては、
Ｓｍａｘ＝Ｓｄ＋Ｓｒ ・・（２Ａ）
Ｓｍｉｎ＝Ｓｄ−Ｓｒ ・・（２Ｂ）
が成り立つ。
【０１１４】
したがって、式（２Ａ）、式（２Ｂ）により、
Ｓｄ＝（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２ ・・（２Ｃ）
Ｓｒ＝（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）／２ ・・（２Ｄ）
で表される関係が成り立つ。
【０１１５】
このとき、合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎは測定値として既知であるので、上記（２Ｃ）、（２Ｄ）の２つの式を解くことにより、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを求めることができる。この結果、反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄ（本実施形態におけるマルチパス強度因子）を求めることができる。
【０１１６】
なお、直接波と反射波との位相差△Φが０、若しくはπに近いほど、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）が大きくなる。そして、直接波と反射波との位相差△Φがπ／２や３π／２であったり（図１３参照）それらに近くなるほど、上記Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さくなって受信信号強度Ｓｃの変動と直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒとの関係が不明確となり、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを求めることは困難となる。
【０１１７】
（ｂ）位相差を実現するための移動局からの送信
次に、移動局１０が、上記信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出するために、直接波と反射波との位相差△Φが略０となるか、若しくは略πとなるような態様）で、測距用電波信号を送信する手法を説明する。
【０１１８】
前述したように、移動局１０から送信される測距用電波信号の直接波と反射波との位相差△Φは、反射波が直接波よりも遅れて基地局１２に受信される時間差（反射波の遅延時間△ｔ）によって決まる。このとき、移動局１０から送信される測距用電波信号の周波数（後述するチャンネル）を変えることで、同じ遅延時間△ｔに対しても直接波と反射波との位相差△Φを変えることができる。
【０１１９】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、上記移動局１０から送信される周波数（後述するチャンネル）の異なる測距用電波信号の直接波と反射波との位相差△Φを説明するための説明図である。
【０１２０】
図１６（ａ）において、例えば、測距用電波信号として無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ規格）の電波を使用し、周波数がｆ１＝２．４１２［ＧＨｚ］（後述するチャンネル１に相当）であった場合を考える。反射波（下段）と直接波（上段）との伝搬距離の差△λが１０［ｍ］であったとすると、上記遅延時間△ｔは、１０／（３×１０８）［ｓ］となる。そして、位相差△Φａは、
△Φａ＝△ｔ／（１／ｆ１）×２π
＝１０／（３×１０８）×２．４１２×１０９×２π
＝１６０．８π
＝０．８π
となる。
【０１２１】
一方、図１６（ｂ）において、例えば、測距用電波信号の周波数として、周波数ｆ４＝２．４２７［ＧＨｚ］（後述するチャンネル４に相当）を用いた場合を考える。上記図１６（ａ）と同様に反射波（下段）と直接波（上段）との伝搬距離の差△λが１０［ｍ］であったとすると、同様に遅延時間△ｔは１０／（３×１０８）［ｓ］であるから、位相差△Φｂは、
△Φｂ＝△ｔ／（１／ｆ４）×２π
＝１０／（３×１０８）×２．４２７×１０９×２π
＝１６１．８π
＝１．８π
となる。
【０１２２】
図１７は、移動局１０と基地局１２との間での測距用電波信号の送受信の際に用いる、周波数の異なる各チャンネルにおける、中心周波数、使用周波数帯域を表した図である。この例では、無線ＬＡＮの規格として、２．４［ＧＨｚ］帯の周波数で無線通信を行うＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１ｂ規格を用いた場合を示している。
【０１２３】
図１７に示すように、日本では、チャンネル１〜チャンネル１４までが割り当てられている。すなわち、チャンネル１は中心周波数ｆ１＝２．４１２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１＝２．４０１〜２．４２３［ＧＨｚ］であり、チャンネル２は中心周波数ｆ２＝２．４１７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ２＝２．４０６〜２．４２８［ＧＨｚ］であり、チャンネル３は中心周波数ｆ３＝２．４２２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ３＝２．４１１〜２．４３３［ＧＨｚ］であり、チャンネル４は中心周波数ｆ４＝２．４２７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ４＝２．４１６〜２．４３８［ＧＨｚ］であり、チャンネル５は中心周波数ｆ５＝２．４３２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ５＝２．４２１〜２．４４３［ＧＨｚ］であり、チャンネル６は中心周波数ｆ６＝２．４３７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ６＝２．４２６〜２．４４６［ＧＨｚ］であり、チャンネル７は中心周波数ｆ７＝２．４４２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ７＝２．４３１〜２．４５３［ＧＨｚ］であり、チャンネル８は中心周波数ｆ８＝２．４４７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ８＝２．４３６〜２．４５８［ＧＨｚ］であり、チャンネル９は中心周波数ｆ９＝２．４５２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ９＝２．４４１〜２．４６３［ＧＨｚ］であり、チャンネル１０は中心周波数ｆ１０＝２．４５７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１０＝２．４４６〜２．４６８［ＧＨｚ］であり、チャンネル１１は中心周波数ｆ１１＝２．４６２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１１＝２．４５１〜２．４７３［ＧＨｚ］であり、チャンネル１２は中心周波数ｆ１２＝２．４６７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１２＝２．４５６〜２．４７８［ＧＨｚ］であり、チャンネル１３は中心周波数ｆ１３＝２．４７２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１３＝２．４６１〜２．４８３［ＧＨｚ］であり、チャンネル１４は中心周波数ｆ１４＝２．４８４［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１４＝２．４７３〜２．４９５［ＧＨｚ］となっている。
【０１２４】
この場合、図１７に示したように、チャンネル１３とチャンネル１４との間を除くチャンネル１〜１３の隣接チャンネル間では、中心周波数ｆが０．００５［ＧＨｚ］単位で変動している。このため、例えば、前述の図１６（ａ）及び（ｂ）の場合と同様に反射波と直接波との伝搬距離の差△λが１０［ｍ］である場合は、
△Φ＝△ｔ／（１／ｆ）×２π
＝ １０／（３×１０８）×０．００５×１０９×２π
＝０．３３π
となり、０．３３π刻みで上記位相差△Φを変えることが可能となる。
【０１２５】
そこで、本実施形態では、移動局１０が、上記所定の態様として、互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回（この例では３回）の測距用電波信号を各基地局１２Ａ〜１２Ｄに送信し、測位サーバ１４が、各基地局１２ごとに各チャンネルの前述した合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出し、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを算出する。そして、測位サーバ１４は、各基地局１２ごとに、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなるチャンネルの上記直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを算出し、これによって信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する。そして、算出した信号強度比Ｓｒ／Ｓｄが小さい順に、所定数（この例では３つ）の基地局１２からの受信時刻情報を選択し、測位処理を行う。以下、その詳細を図１８〜図２０を用いて説明する。
【０１２６】
（ｃ）Ｓｍａｘ−Ｓｓｉｎの算出
前述したように、本実施形態では、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、３回の異なる周波数（チャンネル１〜１４のいずれか）の測距用電波信号におけるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎを算出する。以下、それらのうち、基地局１２Ａでの算出を例にとって説明する。
【０１２７】
図１８は、互いに異なる周波数で送信された３回の測距用電波信号における合成波の基地局１２Ａでの受信信号強度Ｓｃの変動の一例を表す図である。図１８では、基地局１２Ａにおいて、測距用電波信号が、１回目にチャンネル１で受信され、２回目にチャンネル６で受信され、３回目にチャンネル１１で受信された例を示している。また、図１９は、上記図１８で示した、チャンネル１，６，１１で送信された３回の測距用電波信号における合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ、最小値Ｓｍｉｎ、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの一例を表した図である。
【０１２８】
前述したように、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ。図１８中の矢印参照））が大きいチャンネルほど、直接波と反射波との位相差△Φが０、若しくはπにより近くなる。したがって、上記Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最大となるチャンネルを選ぶことで、直接波と反射波との位相差△Φが０、若しくはπにより近くなるような態様で測距用電波信号を送信したチャンネルを選ぶことができる。
【０１２９】
図１８及び図１９に示す例では、基地局１２Ａが１回目に受信したチャンネル１の測距用電波信号では、合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘは１０となり、最小値Ｓｍｉｎは６となる。これにより、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝４となる。以下同様に、チャンネル６は、Ｓｍａｘ＝１０，Ｓｍｉｎ＝８，Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝２となり、チャンネル１１は、Ｓｍａｘ＝１３，Ｓｍｉｎ＝１０，Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝３となる。すなわち、図１９においては、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎはチャンネル１＞チャンネル１１＞チャンネル６となり、チャンネル１が最大となる。
【０１３０】
したがって、この例では、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）が最大のチャンネル１が選択され、当該チャンネル１での上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを用いて、前述の手法で、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを検出する。そして、これによって、反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出することができる。
【０１３１】
すなわち、チャンネル１においては、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ＝１０、最小値Ｓｍｉｎ＝６なので、
Ｓｄ＝（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２＝（１０＋６）／２＝８
Ｓｒ＝（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）／２＝（１０−６）／２＝２
となる。この結果、
Ｓｒ／Ｓｄ＝２／８＝０．２５
と算出することができる。
【０１３２】
上記は、チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１の３回の測距用電波信号の基地局１２Ａでの受信結果に基づく信号強度比Ｓｒ／Ｓｄの算出を例にとって説明した。このとき、他の基地局１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄでも、同様の３回の測距用電波信号が受信されており、同様にして信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出することができる。
【０１３３】
図２０は、全基地局１２Ａ〜１２Ｄについて、上記のようにして算出した反射波と直接波との信号強度比Ｓｒ／Ｓｄの一例を表した図である。この例では、前述したように、基地局１２Ａはチャンネル１が選択され、直接波の受信信号強度Ｓｄ＝８、反射波の受信信号強度Ｓｒ＝２、反射波と直接波との信号強度比Ｓｒ／Ｓｄ＝０．２５となる。以下同様に、基地局１２Ｂはチャンネル１１が選択されてＳｄ＝１０、Ｓｒ＝５、Ｓｒ／Ｓｄ＝０．５となり、基地局１２Ｃはチャンネル６が選択されてＳｄ＝１０、Ｓｒ＝２、Ｓｒ／Ｓｄ＝０．２となり、基地局１２Ｄはチャンネル６が選択されてＳｄ＝６、Ｓｒ＝２、Ｓｒ／Ｓｄ＝０．３３となる。
【０１３４】
すなわち、上記算出した反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄは、基地局１２Ｃ＜基地局１２Ａ＜基地局１２Ｄ＜基地局１２Ｂとなる。したがって、基地局１２Ａ〜１２Ｄを反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄが小さい順（＝反射波の割合が少なく高精度が期待できる順）に３つ、基地局１２Ｃ、基地局１２Ａ、基地局１２Ｄでの受信時刻情報を選択する。すなわち、この例では、前述のように、移動局が、チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１で３回測距用電波信号を送信し、基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのそれぞれにおいて各測距用電波信号を受信して到来時刻検出部４２で受信時刻が検出され、それら検出した全時刻情報が測位サーバ１４に送られている。測位サーバ１４はそれらの全受信時刻情報の中から、チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１のいずれか１つを選択し、その際の、基地局１２Ｃ、基地局１２Ａ、基地局１２Ｄでの受信時刻情報を用いて移動局１０の測位を行うことで、高精度の測位を行うことができるのである。
【０１３５】
（Ｅ）制御シーケンス
図２１は、本実施形態において、測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図である。前述したように、測位サーバ１４と基地局１２Ａ〜１２Ｄとの間は有線ケーブル５２を介した信号の送受である。また、基地局１２Ａ〜１２Ｄと移動局１０との間は、無線通信を介した信号の送受となっている。
【０１３６】
まず最初に、ステップＳＳ１０において、測位サーバ１４の測位部８４が有線ケーブル５２を介し、各基地局１２Ａ〜１２Ｄ（あるいは特定の１つの基地局１２でもよい）に対し、移動局１０への測距用電波信号の送信要求を送信するよう指示信号を出力する。これにより、ステップＳＲ１０で、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの無線部２８がアンテナ部２０を介し移動局１０に向けて測距用電波信号の送信要求信号を送信する。
【０１３７】
そして、この送信要求信号を受信した移動局１０の無線部２８が、ステップＳＴ１０において、アンテナ部２０を介し、互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回（上記の例では３回）の測距用電波信号を送信する。
【０１３８】
各基地局１２Ａ〜１２Ｄの無線部２８が、ステップＳＲ２０で、アンテナ部２０を介し上記３回の測距用電波信号を受信する。そして、到来時刻検出部４２が上記測距用電波信号受信時の時計４１による時刻（受信時刻）を、受信時刻情報として検出する。
【０１３９】
その後、各基地局１２Ａ〜１２ＤのＲＳＳＩ部４７が、ステップＳＲ３０で、上記３回の測距用電波信号の受信信号強度を検出（測定）する。
【０１４０】
次に、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの制御部３２が、ステップＳＲ４０で、上記３回の測距用電波信号の受信時刻情報及び受信信号強度を（例えば互いに関連付けた状態で）有線ケーブル５２を介して測位サーバ１４に出力する。
【０１４１】
なお、上記ステップＳＳ１０における測位サーバ１４から基地局１２Ａ〜１２Ｄに対する移動局１０への測距用電波信号の送信要求を送信するよう指示信号の出力は、所定の時間間隔△ｔｏで常時行われる（例えば△ｔｏ＝１秒）。この結果、上記移動局１０の位置検出も、リアルタイムで常時行われることとなっている。また、このような基地局１２Ａ〜１２Ｄ（又は特定の基地局１２）からの送信要求に応じて移動局１０からの測距用電波信号を送信するようにしたが、これに限られない。すなわち、移動局１０が一定時間間隔で自発的に測距用電波信号を発信し続け、各基地局１２Ａ〜１２Ｄがその発信し続ける測距用電波信号を受信し、これに基づき測位サーバ１４で位置検出を行うようにしてもよい。この場合も、移動局１０の位置検出はリアルタイムで常時行われる。
【０１４２】
次にステップＳＳ２０で、ステップＳＲ４０で各基地局１２Ａ〜１２Ｄから入力した受信時刻情報及び受信信号強度に基づき、測位サーバ１４の解析部８８が、前述の手法により、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号それぞれにおける（各チャンネルごとの）上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出する（第２最大値・最小値検出手段、第３最大値・最小値検出手段）。その後、ステップＳＳ３０に移る。
【０１４３】
ステップＳＳ３０では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ２０で検出した上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを用いて、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号それぞれにおける（各チャンネルごとの）、上記最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを算出する（前述の図１９も参照）。
【０１４４】
そして、ステップＳＳ４０に移り、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ３０での算出結果に基づき、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号のうち上記Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなる測距用電波信号の周波数（チャンネル）を選択する。これにより、基地局１２ごとに１つずつ、すなわちこの例では合計延べ４つのチャンネルが選択されることとなる。その後、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、当該チャンネルにおける、直接波の信号強度Ｓｄと、反射波の信号強度Ｓｒとを、前述の手法により検出する（第２直接波・反射波強度検出手段）。その後、ステップＳＳ５０に移る。
【０１４５】
ステップＳＳ５０では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ４０で検出した信号強度Ｓｄ，Ｓｒを用いて、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、マルチパス強度因子としての、反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する（第２信号強度比算出手段。前述の図２０も参照）。これにより、Ｓｒ／Ｓｄの値が、基地局１２の数だけ（この例では４つ）算出されることとなる。その後、ステップＳＳ６０に移る。なお、上記ステップＳＳ３０、ステップＳＳ４０、ステップＳＳ５０が、各請求項記載の強度因子算出手段を構成する。
【０１４６】
ステップＳＳ６０では、測位サーバ１４の選択部９０が、上記ステップＳＳ５０での算出結果に応じて、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記Ｓｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数（前述の例では３個）の基地局１２を選択する。３つのチャンネルのいずれか１つを選択し、その際の、該３基地局での受信時刻情報を選択する。
【０１４７】
そして測位サーバ１４の測位部８４が、ステップＳＳ７０において、上記ステップＳＳ６０で選択された受信時刻情報の受信時刻の差（＝到来時刻の差）に基づき、移動局１０の位置を、図６を用いて前述した手法により算出する（測位処理手段）。
【０１４８】
なお、上記において、Ｓｒ／Ｓｄに基づいて、予め決められた所定の個数の基地局を選択したが、これに限られない。すなわち、Ｓｒ／Ｓｄに基づいて、基地局の重み付けを行い、それによって測位演算を行ってもよい。Ｓｒ／Ｓｄを重み値とし、基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信時刻情報を用いて測位することができる。基地局に重み付けして測位する方法としては、ＧＰＳで用いられている重み付き最小二乗法がよく知られている。
【０１４９】
次にステップＳＳ８０で、測位サーバ１４の測位部８４が、記憶部８６にアクセスし、上記ステップＳＳ７０で算出した、移動局１０の位置を記憶部８６に格納する。そして、このフローを終了する。
【０１５０】
以上説明したように、本実施形態の測位システム８においては、移動局１０の無線部２８から測距用電波信号が送信されると、その測距用電波信号が各基地局１２Ａ〜１２Ｄの無線部２８にて受信され、このときの測距用電波信号の受信時刻が到来時刻検出部４２で検出される。そして、測位サーバ１４が、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信時刻差に基づき移動局１０の位置データの算出（測位）を行う。このとき、上記反射波の信号強度Ｓｒ及び直接波の信号強度Ｓｄを反映した信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する（ステップＳＳ５０）。そして、この信号強度比Ｓｒ／Ｓｄに対応して選択した受信時刻情報を用いて（この例では、Ｓｒ／Ｓｄの値が小さい順に選択した基地局１２の受信時刻情報を優先的に用いて）、移動局１０の測位を行う（ステップＳＳ７０）。このようにして、信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを用いて測位精度へのマルチパスの影響を正確に評価し、影響を極力除外した測位処理を行うことで、確実に測位精度を向上することができる。
【０１５１】
また、本実施形態では特に、移動局１０と基地局１２Ａ〜１２Ｄとの間で、測距用電波信号の周波数（チャンネル）を変えながら複数回（前述の例では３回）送受信を行うことにより、位相差△Φが０又はπに近い場合の波形を取得することができる。この結果、１回の送受信において合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。
【０１５２】
なお、本実施形態では、移動局から周波数を変えて３回送信する様態について説明したが、送信する回数はこれに限らない。処理時間や移動局の電池寿命の許す範囲において、できるだけ多くの回数を送信した方が、より位相差が０又はπに近い状態の受信電力波形を取得することができ、より正確にＳｒ／Ｓｄを算出することができる。
【０１５３】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
【０１５４】
（１）１ＭＨｚ以下の周波数で測距用電波信号を送信する場合
上記実施形態においては、移動局１０が互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回（前述の例では３回）の測距用電波信号を送信することにより、直接波と反射波との位相差△Φが０又はπに近い信号波を取得したが、これに限られない。すなわち、移動局１０が、上記所定の態様として、直接波と反射波との位相差△Φがほぼ０となるような特定の周波数（この例では、１［ＭＨｚ］以下の周波数。詳細は後述）を用いた１回の測距用電波信号を送信するようにしてもよい。
【０１５５】
図２２は、１［ＭＨｚ］の周波数で測距用電波信号を送信した場合の直接波と反射波との位相差を説明するための説明図である。図２３は、上記図２２の破線で囲んだ部分（直接波及び反射波の１周期）の拡大図にほぼ相当する図である。
【０１５６】
図２２及び図２３において、上段に示した直接波及び下段に示した反射波の１周期の波長をλとすると、周波数ｆ＝１［ＭＨｚ］であることから、波長λは、
λ＝（３×１０８）／（１×１０６）＝３００［ｍ］
となる。
【０１５７】
一方、ここで、例えば、室内での測位システムにおいて、移動局１０と基地局１２との間の距離を４０［ｍ］程度とすると、基地局１２に対し４５度の角度で反射して入ってくる反射波の伝搬距離は４０×√２＝５６［ｍ］となる。したがって、室内で考え得るマルチパスによる距離差は、最大でも１５［ｍ］程度となる。
【０１５８】
図２２及び図２３に示す周波数ｆ＝１［ＭＨｚ］の条件で、直接波と反射波との伝搬距離差△λが△λ＝１５［ｍ］である場合を考えると、このときの直接波と反射波との位相差△Φは、
△Φ＝１５／３００×２π＝０．１π
となる。すなわち、移動局１０と基地局１２との間の距離が４０［ｍ］程度のシステムにおいて、周波数ｆ＝１［ＭＨｚ］を用いて通信を行う場合には、直接波と反射波との位相差△Φは高々０．１πに過ぎず、事実上、ほぼ０とみなすことができる。
【０１５９】
図１０（ａ）〜（ｄ）及び図１１を用いて前述したように、このように直接波と反射波との位相差△Φが０に近い場合は、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎを検出でき、上記（２Ａ）、（２Ｂ）、（２Ｃ），（２Ｄ）の式を用いて直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒが求められる。したがって、マルチパス強度因子としての上記信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出でき、このＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の（例えば３つ）の基地局１２を選択することができる。そして、その選択された基地局１２で受信した受信時刻情報を用いることで、高い測位精度を確保することができる。
【０１６０】
図２４は、本変形例における測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図であり、上記実施形態の図２１に対応する図である。図２１と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【０１６１】
図２４では、測位サーバ１４に関してステップＳＳ３０を削除し、ステップＳＳ２０、ステップＳＳ４０、ステップＳＳ５０に代えてステップＳＳ２０′、ステップＳＳ４０′、ステップＳＳ５０′を設けた点と、移動局１０に関してステップＳＴ１０に代えてステップＳＴ１０′を設けた点が図２１と異なる。
【０１６２】
すなわち、上記ステップＳＲ１０において、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの無線部２８がアンテナ部２０を介し移動局１０に向けて測距用電波信号の送信要求信号を送信した後、ステップＳＴ１０′に移る。
【０１６３】
ステップＳＴ１０′では、上記送信要求信号を受信した移動局１０の無線部２８が、アンテナ部２０を介し、１［ＭＨｚ］以下の周波数の測距用電波信号を送信する。
【０１６４】
その後のステップＳＲ２０、ステップＳＲ３０、ステップＳＲ４０は、図２１と同様であり、移動局１０から受信した上記１［ＭＨｚ］以下の周波数の測距用電波信号の受信時刻情報及び受信信号強度情報を検出し、これらの情報を測位サーバ１４に出力した後、新たに設けたステップＳＳ２０′に移る。
【０１６５】
ステップＳＳ２０′では、測位サーバ１４の解析部８８が、全基地局１２Ａ〜１２Ｄからそれぞれ１つずつ取得した上記受信信号強度情報から、前述した手法により上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出する（第１最大値・最小値検出手段）。その後、新たに設けたステップＳＳ４０′に移る。
【０１６６】
ステップＳＳ４０′では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ２０′での検出結果に基づき、直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとを前述の手法により検出する（第１直接波・反射波強度検出手段）。その後、新たに設けたステップＳＳ５０′に移る。
【０１６７】
ステップＳＳ５０′では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ４０′で検出した直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとを用いて、前述したマルチパス強度因子としての反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する（第１信号強度比算出手段）。これにより、上記実施形態と同様、Ｓｒ／Ｓｄの値が、基地局１２の数だけ（この例では４つ）算出されることとなる。その後、ステップＳＳ６０に移る。なお、上記ステップＳＳ３０′、ステップＳＳ４０′、ステップＳＳ５０′が、各請求項記載の強度因子算出手段を構成する。
【０１６８】
ステップＳＳ６０は、上記図２１と同様、測位サーバ１４の選択部９０が、上記ステップＳＳ５０′での算出結果に応じて、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記Ｓｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数（前述の例では３個）の基地局１２を選択する。そして、上記ステップＳＲ４０で全基地局１２Ａ〜１２Ｄより入力したすべての受信時刻情報（上記の例では４つの基地局×１回の受信＝合計４個の受信時刻情報）の中から、当該選択された基地局１２において受信された受信時刻情報を選択する。以降の処理及び手順は、図２１と同様であるので説明を省略する。
【０１６９】
本変形例においては、１回の測距用電波信号の送受信だけで、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。そして、上記実施形態同様、算出した直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒから算出した信号強度比Ｓｒ／Ｓｄが小さい基地局１２の受信時刻情報を優先的に用いて移動局１０の位置の算出を行う。このようにして、信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを用いて測位精度へのマルチパスの影響を正確に評価し、影響を極力除外した測位処理を行うことで、確実に測位精度を向上することができる。
【０１７０】
（２）周波数の異なる複数回の測距用電波信号を送信し、周波数のみを選択する場合
以上においては、直接波と反射波との位相差△Φが０又はπに近い場合に、合成波の受信信号強度Ｓｃと直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒとが明確な関係を持つことを利用し、Ｓｒ／Ｓｄを指標として反射波の悪影響の小さい基地局１２を選択するようにしたが、これに限られない。すなわち、図１２（ａ）〜（ｄ）を用いて前述したように、基地局１２Ａ〜１２ＤでＢＰＳＫ復調を行う場合には、直接波と反射波の位相差△Φがπ／２か３π／２に近いと、反射波が復調に及ぼす影響は小さく、復調時に前述したビット反転が発生する可能性が低くなる。したがって、移動局１０が、互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回の測距用電波信号を送信し、直接波と反射波との位相差△Φがπ／２又は３π／２に近い信号波を基地局１２で取得することで、反射波の悪影響が最も小さい周波数（チャンネル）の測距用電波信号の受信時刻情報を選択するようにしてもよい。
【０１７１】
図１２及び図１３を用いて前述したように、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）が小さいチャンネルは、直接波と反射波との位相差△Φがπ／２や３π／２に近いか、若しくは、反射波の大きさが小さい。そして、図１６（ａ）、（ｂ）及び図１７を用いて前述したように、測距用電波信号の周波数（チャンネル）を変えることで、反射波の遅延時間△ｔが同じであっても、測距用電波信号の直接波と反射波との位相差△Φを変えることができる。したがって、上記所定の態様として互いにチャンネルの異なる複数回（この例では３回）の測距用電波信号を移動局１０から送信しておき、上記Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最小となるチャンネルを選ぶことで、直接波と反射波との位相差△Φがπ／２や３π／２に近いか、若しくは反射波が小さくなるチャンネルを選ぶことができる。
【０１７２】
そこで、本変形例では、移動局１０が、互いに周波数（チャンネル）の異なる３回の測距用電波信号を各基地局１２Ａ〜１２Ｄに送信し、各基地局１２ごとに、各チャンネルの前述した合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎの強度差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）を算出する。そして、上記３回のチャンネルの異なる測距用電波信号において、マルチパス強度因子として、複数（この例では４つ）の基地局１２Ａ〜１２Ｄに係る上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する。そして、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネルを選択し、全基地局１２Ａ〜１２Ｄにおけるその選択されたチャンネルにおける受信結果に基づき、移動局１０の測位を行う。以下、その詳細を図２５及び図２６を用いて説明する。
【０１７３】
図２５は、互いに異なる周波数で送信された３回の測距用電波信号における各基地局１２ごとの合成波の受信信号強度Ｓｃの変動の一例を表す図である。図２６は、上記図２５で示した、互いに異なる周波数で送信された３回の測距用電波信号における、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和の一例を表した図である。これら図２５及び図２６に示す例では、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおいて、測距用電波信号が、チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１の３つのチャンネルで受信された例を示している。
【０１７４】
図２５及び図２６において、チャンネル１においては、基地局１２Ａは、最大値Ｓｍａｘは１５となり、最小値Ｓｍｉｎは５となり、合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの強度差（矢印参照）Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝１０となる。また、基地局１２Ｂは、最大値Ｓｍａｘは１７となり、最小値Ｓｍｉｎは１２となり、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝５となる。基地局１２Ｃは、最大値Ｓｍａｘは１８となり、最小値Ｓｍｉｎは１５となり、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝３となる。また、基地局１２Ｄは、最大値Ｓｍａｘは１７となり、最小値Ｓｍｉｎは１４となり、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝３となる。したがって、チャンネル１における４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は、２１となる。
【０１７５】
同様に、チャンネル６は、基地局１２Ａに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは３となり、基地局１２Ｂに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは３となり、基地局１２Ｃに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは０となり、基地局１２Ｄに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは５となる。したがって、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は１１となる。
【０１７６】
同様に、チャンネル１１は、基地局１２Ａに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは５となり、基地局１２Ｂに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは３となり、基地局１２Ｃに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは５となり、基地局１２Ｄに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは１０となり、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は２３となる。
【０１７７】
すなわち、上記算出した４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は、チャンネル６＜チャンネル１＜チャンネル１１となる。したがって、選択対象として、上記４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネル、すなわち、チャンネル６を選択する。そして、この選択されたチャンネル６における全基地局１２Ａ〜１２Ｄでの測距用電波信号の受信結果に基づき、移動局１０の測位を行う。
【０１７８】
図２７は、本変形例における測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図であり、上記実施形態の図２１、上記（１）の変形例の図２４に対応する図である。図２１と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【０１７９】
図２７では、測位サーバ１４に関してステップＳＳ４０、ステップＳＳ５０、ステップＳＳ６０を削除し、さらに、ステップＳＳ３０とステップＳＳ７０との間に新たにステップＳＳ４５、ステップＳＳ６５を設けた点が図２１と異なる。
【０１８０】
すなわち、上記ステップＳＳ２０において、ステップＳＲ４０で各基地局１２Ａ〜１２Ｄから入力した受信時刻情報及び受信信号強度に基づき、測位サーバ１４の解析部８８が、前述の手法により、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号それぞれにおける（各チャンネルごとの）、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出する（第３最大値・最小値検出手段）。
【０１８１】
次に、ステップＳＳ３０では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ２０で検出した上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを用いて、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号それぞれにおける（各チャンネルごとの）、上記最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを算出する（強度差算出手段）。その後、新たに設けたステップＳＳ４５に移る。
【０１８２】
ステップＳＳ４５では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎに基づき、異なるチャンネルで送信された３回の測距用電波信号において、マルチパス強度因子としての、複数（前述の例では４つ）の基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する（強度差総計算出手段）。なお、上記ステップＳＳ２０、ステップＳＳ３０、ステップＳＳ４５が、各請求項記載の強度因子算出手段を構成する。
【０１８３】
そして、新たに設けたステップＳＳ６５で、測位サーバ１４の選択部９０が、上記ステップＳＳ４５での算出結果に応じて、上記互いにチャンネルの異なる３回の測距用電波信号のうち、上記４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネルを選択する。そして、上記ステップＳＲ４０で全基地局１２Ａ〜１２Ｄより入力したすべての受信時刻情報（上記の例では４つの基地局×３回の受信＝合計１２個の受信時刻情報）の中から、当該選択されたチャンネルにおいて全基地局１２Ａ〜１２Ｄにおいて受信された、４つの受信時刻情報を選択する。以降の処理及び手順は、図２１と同様であるので説明を省略する。
【０１８４】
本変形例によれば、移動局１０が、互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回（前述の例では３回）の測距用電波信号を送信し、そのうち、基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さい（言い換えれば反射波の悪影響が最も小さい）チャンネルを用いることで、各基地局での直接波と反射波との位相差△Φがπ／２か３π／２に近くなる、若しくは、反射波の大きさが小さくなるようにする。そして、そのチャンネルにおける受信時刻情報を用いて測位を行うことにより、測位精度に悪影響を及ぼす反射波の影響を確実に低減し、測位精度を向上することができる。
【０１８５】
（３）周波数の異なる複数回の測距用電波信号を送信し、基地局及び周波数を選択する場合
上記（２）の変形例においては、互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回の測距用電波信号において、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄに係る上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出したが、これに限られない。すなわち、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さいものから優先的に所定個数（この例では３個）だけ選択し（＝４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが大きいものは選択されない）、当該選択された３個の基地局１２のみに限定した形でそれら各基地局１２での強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出するようにしてもよい。
【０１８６】
図２８は、本変形例における、基地局１２の選択及び選択された基地局１２での強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和の算出の手法を説明するための説明図であり、上記（２）の変形例の図２６に対応する図である。図２８では、互いに異なる周波数（チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１）で送信された３回の測距用電波信号における、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎと、選択された３つの基地局１２における強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和とを示している。なお、この例では、各チャンネルにおける各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎは図２６と同じ値を用いている。
【０１８７】
図２８において、チャンネル１では、各基地局１２ごとの上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの値は、基地局１２Ｃ＝基地局１２Ｄ＜基地局１２Ｂ＜基地局１２Ａとなる。したがって、強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さいものから３個選択すると、基地局１２Ｄ、基地局１２Ｂ、基地局１２Ａが選択される（値を円で囲んだもの）。同様に、チャンネル６では、各基地局１２ごとの上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの値は、基地局１２Ｃ＜基地局１２Ａ＝基地局１２Ｂ＜基地局１２Ｄとなり、基地局１２Ｃ、基地局１２Ａ、基地局１２Ｂが選択される。また、チャンネル１１では、各基地局１２ごとの上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの値は、基地局１２Ｂ＜基地局１２Ａ＝基地局１２Ｃ＜基地局１２Ｄとなり、基地局１２Ｂ、基地局１２Ａ、基地局１２Ｃが選択される。
【０１８８】
次に、各チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１のそれぞれにおいて、上記のようにして選択された３個の基地局１２に係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する。すなわち、チャンネル１においては、選択された基地局１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄに係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は１１となる。また、チャンネル６においては、選択された基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は６となる。また、チャンネル１１においては、選択された基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は１３となる。
【０１８９】
次に、各チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１における、上記選択された３個の基地局１２に係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネルを選択する。すなわち、上記選択された３個の基地局１２に係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は、チャンネル６＜チャンネル１＜チャンネル１１となるので、チャンネル６が選択される。
【０１９０】
図２９は、本変形例における測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図であり、上記実施形態の図２１、上記（１）の変形例の図２４、上記（２）の変形例の図２７に対応する図である。図２１及び図２７と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【０１９１】
図２９では、測位サーバ１４に関してステップＳＳ４０、ステップＳＳ５０、ステップＳＳ６０を削除し、さらに、ステップＳＳ３０とステップＳＳ７０との間に新たにステップＳＳ３５、ステップＳＳ５５、ステップＳＳ６５′を設けた点が図２１と異なる。
【０１９２】
すなわち、上記ステップＳＳ３０において、測位サーバ１４の解析部８８が、前述と同様、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号それぞれにおける（各チャンネルごとの）、上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを算出（強度差算出手段）したら、新たに設けたステップＳＳ３５に移る。
【０１９３】
ステップＳＳ３５では、測位サーバ１４の選択部９０が、上記ステップＳＳ３０の算出結果に基づき、周波数（チャンネル）が異なる３回の測距用電波信号において、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さいものから所定個数（前述の例では３個）だけ選択する（すなわち、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きい基地局１２は選択しない。
【０１９４】
次に、新たに設けたステップＳＳ５５では、測位サーバ１４の解析部８８が、マルチパス強度因子としての、上記ステップＳＳ３５で選択した３個の基地局１２に係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する。なお、上記ステップＳＳ３５とステップＳＳ５５とが、各請求項記載の強度差総計算出手段を構成し、さらにこれらとステップＳＳ２０、ステップＳＳ３０とが、各請求項記載の強度因子算出手段を構成する。その後、新たに設けたステップＳＳ６５′に移る。
【０１９５】
ステップＳＳ６５′では、測位サーバ１４の選択部９０が、上記ステップＳＳ５５の算出結果に応じて、上記互いにチャンネルの異なる３回の測距用電波信号のうち、上記選択した３個の基地局１２の強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネルを選択する。そして、上記ステップＳＲ４０で全基地局１２Ａ〜１２Ｄより入力したすべての受信時刻情報（上記の例では４つの基地局×３回の受信＝合計１２個の受信時刻情報）の中から、当該選択されたチャンネルにおいてステップＳＳ３５で選択された３個の基地局１２において受信された３つの受信時刻情報を選択する。以降の処理及び手順は、図２１と同様であるので説明を省略する。
【０１９６】
本変形例によれば、移動局１０による、測距用電波信号の複数回の送信のうち、強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネルを用い、さらに当該チャンネルでの全基地局１２Ａ〜１２Ｄでの受信結果のうちからＳｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さい３つを選択する。そして、それら選択された３つの基地局１２における受信時刻情報を用いて測位を行うことにより、さらに確実に測位精度を向上することができる。
【０１９７】
（４）アンテナ切り換え方式で電波信号の送信を行う場合
なお、以上においては、移動局１０が、同一のアンテナを用いて互いに周波数の異なる複数回の電波信号を送信する態様を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、移動局１０が、異なる複数の周波数にそれぞれ対応した複数のアンテナを切り換えながら用いつつ、互いに異なる複数のチャンネルで電波信号を送信するようにしてもよい。
【０１９８】
図３０は、このような変形例による移動局１０の機能的構成の概略を表す機能ブロック図であり、図３に対応する図である。図３と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【０１９９】
図３０において、本変形例においては、移動局１０が、上記図３のアンテナ部２０とほぼ同等の機能を備えた複数（この例では３つ）のアンテナ部２０Ａ〜２０Ｃを備えている。そして、この例では、アンテナ部２０Ａ〜２０Ｃと、平衡不平衡変換器２２との間にアンテナ切換部２１（切り換え部）を新たに備えている。
【０２００】
アンテナ部２０Ａ〜２０Ｃは、それぞれ予め設定された互いに周波数の異なる電波信号を送信可能となっている。言い換えれば、各アンテナ部２０Ａ〜２０Ｃは、それぞれ特定の周波数の送受信に最も適した構成となっている。アンテナ切換部２１は、例えばコントローラ（図示省略）からの指令により基地局１２Ａ〜１２Ｄとの電波信号の送受信の際に用いるアンテナ部２０Ａ〜２０Ｃを切り換え、順次選択する。これにより、上記同様、移動局１０が実質的に互いに周波数の異なる３回の電波信号を送信することができる。
【０２０１】
本変形例によっても、上記実施形態や各変形例と同様の効果を得る。
【０２０２】
（５）ＴＯＡ方式で測位を行う場合
なお、以上においては、移動局１０からの測距用電波信号に対する各基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信時刻差により測距処理を行う、いわゆるＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、ＲＳＳＩ（受信信号強度）を用いる方式やＴＯＡ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式を用いて測距処理を行うようにしてもよい。ＲＳＳＩ方式の場合は、基地局のＲＳＳＩ部４７にて移動局信号の受信強度を取得し、これに基づき、測位を行うことができる。また、ＴＯＡ方式の場合は図３に示した移動局１０の時計４１が必須の構成となる。そしてこの移動局１０の時計４１と各基地局１２Ａ〜１２Ｄの時計４１との時刻合わせが行われる。そして、移動局１０での送信時刻と基地局１２Ａ〜１２Ｄでの受信時刻とにより、移動局１０から基地局１２Ａ〜１２Ｄまでの到来時間（伝搬時間）を算出し、これに基づき、測位を行うことができる。
【０２０３】
本変形例によっても、上記実施形態や各変形例と同様の効果を得る。
【０２０４】
（６）その他
以上においては、被測位局として移動可能な移動局１０が設けられる場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、上記基地局１２のように固定的に配置されるものに対し無線通信を介して測位を行う場合であっても、本発明を適用して、上記同様、マルチパス環境により生じる反射波の影響を軽減して、測位精度を向上することができる。
【０２０５】
また、図２１、図２４、図２７、図２９に示すシーケンスは本発明を図示する手順に限定するものではなく、発明の趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で手順の追加・削除又は順番の変更等をしてもよい。
【０２０６】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【０２０７】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明の一実施形態の測位システムの構成の一例を表す説明図である。
【図２】位置算出のために、移動可能領域において便宜上設定される座標系を表す説明図である。
【図３】移動局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【図４】基地局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【図５】測位サーバの機能的構成を表す機能ブロック図である。
【図６】測位部による移動局の位置検出の手法原理を説明するための説明図である。
【図７】直接波と反射波とによる干渉を説明するための説明図である。
【図８】位相及び振幅の関係を表す図である。
【図９】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１０】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１１】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１２】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１３】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１４】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１５】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１６】周波数の異なる測距用電波信号の直接波と反射波との位相差を説明するための説明図である。
【図１７】周波数の異なる各チャンネルにおける中心周波数、使用周波数帯域を表した図である。
【図１８】信号強度比が小さい順に所定個数の基地局に係わる受信時刻情報を選択する手法を説明するための説明図である。
【図１９】信号強度比が小さい順に所定個数の基地局に係わる受信時刻情報を選択する手法を説明するための説明図である。
【図２０】信号強度比が小さい順に所定個数の基地局に係わる受信時刻情報を選択する手法を説明するための説明図である。
【図２１】測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作を表すシーケンス図である。
【図２２】１ＭＨｚの周波数で測距用電波信号を送信する変形例において、直接波と反射波との位相差を説明するための説明図である。
【図２３】直接波と反射波との位相差を説明するための説明図である。
【図２４】測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作を表すシーケンス図である。
【図２５】周波数の異なる複数回の測距用電波信号を送信し、周波数を選択する変形例において、複数の基地局の強度差の和が最も小さい周波数の測距用電波信号を選択する手法を説明するための説明図である。
【図２６】複数の基地局の強度差の和が最も小さい周波数の受信時刻情報を選択する手法を説明するための説明図である。
【図２７】測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作を表すシーケンス図である。
【図２８】周波数の異なる複数回の測距用電波信号を送信し、基地局及び周波数を選択する変形例において、基地局の選択及び選択された基地局での強度差の和の算出の手法を説明するための説明図である。
【図２９】測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作を表すシーケンス図である。
【図３０】アンテナ切り換え方式を行う変形例における移動局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【０２０９】
８ 測位システム
１０ 移動局
１２Ａ〜１２Ｄ 基地局
１４ 測位サーバ
２１ アンテナ切換部（切り換え部）
４２ 到来時刻検出部（同期検出部）
４７ ＲＳＳＩ部（信号強度検出部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局から送信され基地局で受信した電波信号に基づき、移動局の測位処理を行う測位システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動局と基地局との間の無線通信の結果に基づいて、移動局の測位を行う測位システムとして、種々の方式のものが既に提唱されている。例えば、ＴＯＡ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式は、ある移動局における電波の送信時刻と複数の基地局における電波の受信時刻とに基づいて算出した、電波の伝搬時間に基づいて、移動局と複数の基地局との間の距離をそれぞれ算出し移動局の測位を行う方式である。ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式は、複数の基地局それぞれの受信時刻の相対受信時刻を用いて、移動局と複数の基地局との間の距離をそれぞれ算出し、移動局の測位を行う方式である。また、位相差方式は、複数の移動局から送信される異なる周波数の電波ごとに、複数の基地局間での受信電波の位相差を検出し、その検出された位相差に基づく等位相面の交点を求めることで、移動局の位置を推定するものである。
【０００３】
ここで、無線通信を用いたこのような測位システムにおいて、障害物等がある電波伝搬環境では、基地局では、移動局からの直接波に加えて反射波（マルチパス波）も受信される。このマルチパス環境では、反射波の干渉により測位精度が低下するおそれがある。そこで、このようなマルチパス環境においても測位精度を向上するための従来技術として、例えば特許文献１記載のものが知られている。
【０００４】
この従来技術は、上記位相差方式を用いるものであり、移動局（送信機）から送信され基地局（受信アンテナ）で受信された現時刻の受信電力レベルを、記憶手段に記憶された過去の時刻の受信電力レベルから求めたしきい値と比較する。そして、前述のようにして検出された位相差の中から、受信電力レベルがしきい値より大きい基地局の受信信号の位相差を選択し、その選択された位相差により計測点の位置を推定する。これにより、マルチパス環境であっても測位精度の劣化を抑制できるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−２２７１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、測位精度を向上するために基地局を選択するのに、直接波と反射波の合成波の受信電力レベルの大小によって評価している。すなわち、受信電力レベル中の直接波と反射波の割合については評価に加味されていないため、マルチパスの影響（反射波が直接波に対してどの程度悪影響を及ぼしているのか）を正しく評価しているとは言い難かった。したがって、そのような受信電力レベルの大小により選択された受信信号に基づく測位において、十分に高い測位精度を確保できるとは限らなかった。
【０００６】
本発明の目的は、マルチパスが測位に与える影響を正確に算出し、その影響を極力除外することで測位精度を確実に向上することができる測位システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、第１の発明は、電波信号を、マルチパス対応の所定の態様で送信する送信部を備えた移動局と、前記送信部から送信された前記電波信号を受信する受信部と、受信された前記電波信号に対して同期検出を行い、前記電波信号の受信時刻を算出する同期検出部と、受信された前記電波信号の強度を検出する信号強度検出部とを備えた複数の基地局と、前記受信時刻に基づいて前記移動局の測位処理を行う測位処理手段とを有する測位システムであって、前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度より、前記同期検出部で算出される受信時刻に対するマルチパスの影響を表す、マルチパス強度因子を算出するための強度因子算出手段とを有し、前記測位処理手段は、前記基地局で算出され、前記マルチパス強度因子に応じた所定の処理が行われた受信時刻に基づいて、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
移動局の送信部から電波信号が送信されると、その信号が基地局の受信部にて受信され、同期検出部で受信時刻が算出される。そして、その受信時刻に基づき、測位処理手段が、移動局の測位を行う測位処理を行う。
【０００９】
ここで、マルチパス環境においては、送信部からの電波信号の直接波に対し、時間差をもって遅れて反射波が受信部にて受信される。この遅れて受信される反射波が直接波と干渉することでビット反転が生じ、送信された電波信号に誤りが含まれる場合がある。この場合、受信時刻検出において誤差が生じ、測位精度が低下する。
【００１０】
本願第１発明においては、強度因子算出手段が、信号強度検出部で検出された電波信号の強度より、同期検出部で算出される受信時刻に対するマルチパスの影響を表す所定のマルチパス強度因子（例えば反射波及び直接波の信号強度比や、合成波の信号強度最大値及び最小値の差の合計、等）を算出する。そして、各基地局で算出された受信時刻に対し、上記マルチパス強度因子に対応した所定の処理が行われ、その処理が行われた受信時刻を用いて、測位処理手段が測位処理を行う。このように、マルチパス強度因子によって測位精度へのマルチパスの影響を正確に評価し、影響を極力除外した測位処理を行うことで、確実に測位精度を向上することができる。
【００１１】
第２発明は、上記第１発明において、前記測位処理手段は、前記所定の処理として、前記基地局で算出された前記受信時刻のうち前記マルチパス強度因子に応じた選択が行われた、受信時刻に基づいて、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
これにより、各基地局で算出された受信時刻の中から、マルチパス強度因子に対応して測位精度の向上が期待できる受信時刻を選択し、その選択された受信時刻を用いて測位処理手段が測位処理を行う。このような受信時刻データの取捨選択を行うことで、確実に測位精度を向上することができる。
【００１３】
第３発明は、上記第２発明において、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、前記基地局での受信時に、前記直接波と前記反射波との位相差が、略０となるか、若しくは、略πとなるような態様で、前記電波信号を送信することを特徴とする。
【００１４】
直接波と反射波との位相差が０やπに近い場合、合成波の受信信号強度の変動と直接波及び反射波の信号強度との関係が明確となり、最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの和や差を用いて直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒが簡単に精度よく求められる。逆に直接波と反射波との位相差がπ／２や２π／３に近くなると、合成波の受信信号強度の変動と直接波及び反射波の信号強度との関係が不明確となる。本願第３発明においては、直接波と反射波との位相差が０やπに近い状態を実現することにより、合成波の受信信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。すなわち、位相差がほぼ０の場合は、Ｓｍａｘ＝Ｓｄ＋Ｓｒ、Ｓｍｉｎ＝Ｓｄ−Ｓｒとなるため、Ｓｄ＝（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２、Ｓｒ＝（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）／２で求められる。位相差がほぼπの場合は、Ｓｍａｘ＝Ｓｄ−Ｓｒ、Ｓｍｉｎ＝Ｓｄ＋Ｓｒとなるため、Ｓｄ＝（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２、Ｓｒ＝（Ｓｍｉｎ−Ｓｍａｘ）／２で求められる。
【００１５】
第４発明は、上記第３発明において、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、１ＭＨｚ以下の周波数の前記電波信号を送信し、前記強度因子算出手段は、前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記電波信号の前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出する第１最大値・最小値検出手段と、前記第１最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを検出する第１直接波・反射波強度検出手段と、前記第１直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として算出する第１信号強度比算出手段とを備えており、前記測位処理手段は、前記第１信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００１６】
例えば室内での測位システムにおいて移動局と基地局との間の最大距離は４０ｍ程度であり、この場合、基地局に対し４５度の角度で反射して入ってくる反射波の伝搬距離は４０×√２＝５６ｍとなる。すなわち、室内で考え得るマルチパスによる距離差は、最大でも１５ｍ程度となる。周波数が１ＭＨｚ以下であれば、波長は３００ｍ以下であるから、最大１５ｍの距離差があっても、１５／３００×２π＝０．１πの位相差にとどまる。以上により、室内での測位であれば、電波信号の周波数を１ＭＨｚ以下（波長３００ｍ以上）とすることにより、直接波と反射波との位相差はほぼ０とみなせる。この結果、１回の送受信において第１最大値・最小値検出手段で検出した合成波の受信信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから、第１直接波・反射波強度検出手段で、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。
【００１７】
第１信号強度比算出手段は、それらの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する。そして、測位処理手段は、Ｓｒ／Ｓｄの値が小さい基地局（言い換えれば反射波の悪影響が小さい基地局）から順に選択し当該基地局で算出された受信時刻を優先的に用いて測位処理を行う。これにより、測位精度に悪影響を及ぼす反射波の影響を確実に低減し、測位精度を向上することができる。
【００１８】
第５発明は、上記第３発明において、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、互いに周波数の異なる複数回の前記電波信号を送信し、前記強度因子算出手段は、前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第２最大値・最小値検出手段と、前記第２最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなる電波信号の、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを各基地局ごとに検出する第２直接波・反射波強度検出手段と、前記第２直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として各基地局ごとに算出する第２信号強度比算出手段とを備えており、前記測位処理手段は、前記第２信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００１９】
電波信号の直接波と反射波との位相差は、反射波の遅延時間によって決まる。このとき、電波信号の周波数を変えることで、同じ遅延時間に対しても位相を変えることができる。
【００２０】
すなわち、例えば反射波の直接波との伝搬距離の差が１０ｍであった場合、遅延時間△t＝１０／（３×１０８）［秒］となる。このとき、例えば電波信号が無線ＬＡＮの電波（周波数２．４１２ＧＨｚ）であったとすると、位相差は、△t／（１／ｆ）＝ １０／（３×１０８）×２．４１２×１０９＝０．８πとなる。一方、電波信号の周波数として２．４２７ＧＨｚを用いると、△t／（１／ｆ）＝１．８πとなる。仮に周波数を０．００５ＧＨｚ単位で変化させると、０．５／３×２π＝０．３３π刻みで位相差を変えることが可能となる。
【００２１】
以上により、電波信号の周波数を変えながら複数回送信及び受信を行うことにより、位相差が０又はπに近い場合の波形を取得することが可能となる。この結果、１回の送受信において第２最大値・最小値検出手段で検出した合成波の受信信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから、第２直接波・反射波強度検出手段で、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。
【００２２】
第２信号強度比算出手段は、それらの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する。そして、測位処理手段は、Ｓｒ／Ｓｄの値が小さい基地局（言い換えれば反射波の悪影響が小さい基地局）から順に所定の個数を選択し当該選択された基地局で算出した受信時刻を優先的に用いて測位処理を行う。これにより、測位精度に悪影響を及ぼす反射波の影響を確実に低減し、測位精度を向上することができる。
【００２３】
第６発明は、上記第３発明において、前記移動局は、複数のアンテナと該複数のアンテナを切り換える切り換え部を有し、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、異なる複数の前記アンテナを順次選択して前記電波信号を送信し、前記強度因子算出手段は、前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第２最大値・最小値検出手段と、前記第２最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなる電波信号の、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを各基地局ごとに検出する第２直接波・反射波強度検出手段と、前記第２直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として各基地局ごとに算出する第２信号強度比算出手段とを備えており、前記測位処理手段は、前記第２信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００２４】
電波信号の直接波と反射波との位相差は、反射波の遅延時間によって決まる。このとき、互いに異なる周波数にそれぞれ対応した複数のアンテナを用意しておき、これら複数のアンテナを切り換えて使用して電波信号の周波数を変えることにより、同じ遅延時間に対しても位相を変えることができる。
すなわち、例えば反射波の直接波との伝搬距離の差が１０ｍであった場合、遅延時間△t＝１０／（３×１０８）［秒］となる。このとき、例えば電波信号が無線ＬＡＮの電波（周波数２．４１２ＧＨｚ）であったとすると、位相差は、△t／（１／ｆ）＝ １０／（３×１０８）×２．４１２×１０９＝０．８πとなる。一方、電波信号の周波数として２．４２７ＧＨｚを用いると、△t／（１／ｆ）＝１．８πとなる。仮に周波数を０．００５ＧＨｚ単位で変化させると、０．５／３×２π＝０．３３π刻みで位相差を変えることが可能となる。
【００２５】
以上により、アンテナを切り換えて電波信号の周波数を変えながら複数回送信及び受信を行うことにより、位相差が０又はπに近い場合の波形を取得することが可能となる。この結果、１回の送受信において第２最大値・最小値検出手段で検出した合成波の受信信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから、第２直接波・反射波強度検出手段で、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。
【００２６】
第２信号強度比算出手段は、それらの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する。そして、測位処理手段は、Ｓｒ／Ｓｄの値が小さい基地局（言い換えれば反射波の悪影響が小さい基地局）から順に所定の個数を選択し当該選択された基地局で算出した受信時刻を優先的に用いて測位処理を行う。これにより、測位精度に悪影響を及ぼす反射波の影響を確実に低減し、測位精度を向上することができる。
【００２７】
第７発明は、上記第２発明において、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、互いに周波数の異なる複数回の前記電波信号を送信し、前記強度因子算出手段は、前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、直接波及び反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第３最大値・最小値検出手段を備えており、前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最小となるような態様で、前記電波信号を送信することを特徴とする。
【００２８】
Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最小となる場合として、直接波と反射波の位相差がπ／２か３π／２に近い場合と、Ｓｒ／Ｓｄが小さい場合とが考えられる。例えば基地局の受信部でＢＰＳＫ復調を考えると、直接波と反射波の位相差がπ／２か３π／２に近い場合には、反射波が復調に及ぼす影響は小さく、復調時にビット反転が発生する可能性が低くなる。また、Ｓｒ／Ｓｄが小さい場合も同様である。本願第７発明においては、これらのようにして、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最小となるようにすることで、反射波の影響を低減し、測位精度を向上することができる。
【００２９】
第８発明は、上記第７発明において、前記強度因子算出手段は、前記第３最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、各回の電波信号において、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを各基地局ごとに算出する強度差算出手段と、前記強度差算出手段での算出結果に基づき、各回の電波信号において、複数の基地局に係るＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を前記マルチパス強度因子として算出する強度差総計算出手段とを備えており、前記測位処理手段は、前記強度差総計算出手段の算出結果に応じて、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さくなる周波数における、各基地局での受信時刻に基づき、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００３０】
電波信号の直接波と反射波との位相差は、反射波の遅延時間によって決まる。このとき、電波信号の周波数を変えることで、同じ遅延時間に対しても位相を変えることができる。電波信号の周波数を変えながら複数回送信及び受信を行うことにより、合成波の受信信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎの差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さくなるような波形を取得することが可能となる。上記Ｓｍａｘ−Ｓｓｉｎが小さい場合、直接波と反射波との位相差がπ／２や３π／２に近いか、あるいは、反射波の強度が小さくなっている。反射波の強度が小さい場合は、直接波と反射波の干渉によるビット反転が発生する可能性が低い。また、直接波と反射波の位相差がπ／２、３π／２に近い場合は、例えば基地局の受信部でＢＰＳＫ復調を行う場合では、反射波が復調に及ぼす影響が小さくなる。
【００３１】
上記に鑑み、本願第８発明では、第３最大値・最小値検出手段で上記合成波信号強度最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出した後、その強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを各基地局ごとに強度差算出手段で算出する。その後、強度差総計算出手段が、周波数が異なる各回の電波信号において、複数の基地局それぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する。
【００３２】
そして、測位処理手段は、複数の基地局それぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さい回（言い換えれば反射波の悪影響が最も小さい回）の電波信号を用いて測位処理を行う。これにより、測位精度に悪影響を及ぼす反射波の影響を確実に低減し、測位精度を向上することができる。
【００３３】
第９発明は、上記第８発明において、前記強度差総計算出手段は、前記強度差算出手段での算出結果に基づき、各回の電波信号において、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さい順に基地局を所定の個数選択し、当該選択された基地局に係るＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を前記マルチパス強度因子として算出し、
前記測位処理手段は、前記強度差総計算出手段の算出結果に応じて、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さくなる周波数における、各基地局での受信時刻に基づき、前記測位処理を行うことを特徴とする。
【００３４】
強度差総計算出手段が、周波数が異なる各回の電波信号において、複数の基地局のうち強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さいものから優先的に所定個数だけ選択する（すなわち、複数の基地局のうち強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが大きいものは選択されなくなる）。そして、その選択された基地局のみに限定した形でそれら各基地局での強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する。測位処理手段では、選択された基地局での強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さい回の電波信号を用いて測位処理を行うことで、さらに確実に測位精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、マルチパスが測位に与える影響を正確に算出し、その影響を極力除外することで測位精度を確実に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、この実施形態では、ＴＤＯＡ方式により測距を行う場合を例にとって説明する。
【００３７】
（Ａ）測位システムの基本構成
図１は、本実施形態の測位システムの構成の一例を表す説明図である。
【００３８】
図１において、平面上の任意の形状（この例では縦２０（ｍ）、横３０（ｍ）の長方形状）を備えた移動可能領域５０が設けられる。この移動可能領域５０には、１つの移動局１０と、４つの基地局１２（第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、第４基地局１２Ｄ）が設けられ、領域近傍には測位サーバ１４が設けられている。
【００３９】
移動局１０は、移動可能領域５０内を移動可能に配置されている。第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、及び第４基地局１２Ｄは、長方形の移動可能領域５０の既知の位置に（この例では４隅それぞれに１つずつ）固定的に配置されている。
【００４０】
測位サーバ１４は、例えばＬＡＮケーブル等の有線ケーブル５２により各基地局１２Ａ〜１２Ｄと接続され、互いに情報通信可能となっている。そして、測位サーバ１４は、移動局１０によって送信された電波（＝測距用電波信号。詳細は後述）が上記基地局１２Ａ〜１２Ｄによって受信されるときの受信時刻情報に基づき（詳細には後述のように各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける測距用電波信号の受信時刻の時間差に基づき）、移動可能領域５０内における移動局１０の位置を算出する（＝測位）。
【００４１】
図２は、上記位置算出のために、移動可能領域５０において便宜上設定される座標系を表す説明図である。
【００４２】
図２において、ｘ軸及びｙ軸を備えた座標系が定義されており、移動可能領域５０上の点はこれらｘ座標系、ｙ座標系において座標が規定される。この例では、（理解の容易のため）ｘ座標ｙ座標の値は、原点（０，０）からの距離［ｍ］に対応させてある。すなわち、第１基地局１２Ａは座標（０，２０）に配置され、第２基地局１２Ｂは座標（０，０）に配置され、第３基地局１２Ｃは座標（３０，０）に配置され、第４基地局１２Ｄは座標（３０，２０）に配置されている。
【００４３】
図３は、移動局１０の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【００４４】
図３において、移動局１０は、電波を送受信するために用いるアンテナ部２０と、平衡不平衡変換器２２と、送受信切換部２４と、送信アンプ部２６と、無線部２８と、制御部３２と、電池４０と、増幅率一定の低雑音増幅器２７とを有する。なお、時計４１についてはＴＤＯＡ方式を行う本実施形態では必ずしも必要ない（後述の（５）の変形例を参照）。
【００４５】
平衡不平衡変換器２２は、例えばバラン（Ｂａｌｕｎ）で構成される。この平衡不平衡変換器２２は、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。
【００４６】
送受信切換部２４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と、移動局１０は送信機として機能し、送受信切換部２４が移動局１０を受信状態に切り換えると、移動局１０は受信機として機能する。
【００４７】
無線部２８は、移動局１０が送信機として機能する場合には、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する。移動局１０が受信機として機能する場合には、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。この無線部２８は、この例では、ＰＬＬ（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋ ｌｏｏｐ）回路２９、ＶＣＯ回路３１、及びデジタル変調復調部３０などを備えたＩＣ等によって実装される。
【００４８】
ＰＬＬ回路２９は、制御部３２からの指令により所定の周波数の搬送波を発生させるものである。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する。またデジタル変調復調部３０は、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。これにより、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実行される。
【００４９】
送信アンプ部２６は、移動局１０が送信機として機能する場合に、上記無線部２８によって生成された信号波を増幅する。
【００５０】
制御部３２は、移動局１０の各部の制御を行う。例えば、ＰＬＬ回路２９に送受信の周波数設定を行ったり、送受信切換部２４を制御して送信状態と受信状態の切り換えを行う。また、送受信信号を処理する信号処理部３５を有する。制御部３２は、例えば、ゲートアレイやマイコンなどによって実装される。
【００５１】
信号処理部３５は、基地局１２で到来時刻検出を行うために、予め記憶しておいた拡散符号を読み出し、無線部２８に入力し、基地局に送信する。この拡散符号の第１条件は、自己相関関数に高いピークを持つ符号であることである。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いような符号が用いられる。発生させる拡散符号の第２条件は、相互相関が小さい符号であることである。すなわち、符号間における相関がすべての位相差において十分小さい符号列が用いられる。これら２つの条件を満たす符号としては、例えば、Ｍ系列符号や、ＧＰＳにおいても使用されているＧｏｌｄ系列符号等を用いることができる。このＧｏｌｄ系列符号は疑似雑音符号（ｐｓｅｕｄｏ−ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ；ＰＮ信号）の一種である。また、信号処理部３５は、基地局１２から送信され、無線部２８で復調されたベースバンド信号を解析する。解析された内容にしたがって、制御部３２が移動局の各部を制御して動作させる。
【００５２】
このような拡散符号を送信することで、基地局１２での正確な受信タイミングの検出が可能になり、時計と合わせて受信時刻の判定を行うことができるのである。
【００５３】
電池４０は、上述した送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２、時計４１等の各機能部に対し、必要な電力を供給する。
【００５４】
なお、上記アンテナ部２０、平衡不平衡切換器２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２等の、電波の送信及び受信のための機能部が各請求項記載の送信部及び受信部に相当する。
【００５５】
図４は、基地局１２Ａ〜１２Ｄの機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。図３と同等の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【００５６】
図４において、基地局１２Ａ〜１２Ｄは、移動局１０に備えられたものと共通の機能である、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、低雑音増幅器２７、時計４１、電池４０等を有する。また、移動局１０の制御部３２に対応した制御部３３を備えている。すなわち、基地局１２Ａ〜１２Ｄも、上述の移動局１０と同様、送信機（送信部）及び受信機（受信部）としての両方の機能を有する。
【００５７】
制御部３３は、ベースバンド信号生成復元部３６を備えている。このベースバンド信号生成復元部３６は、基地局１２が送信機として機能する場合には、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。またベースバンド信号生成復元部３６は、基地局１２が受信機として機能する場合には、移動局１０から送信され、無線部２８で復調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。
【００５８】
時計４１は、制御部３３ほかの各機能部の動作時や、電波の送信・受信時において参照可能な時刻情報を供給する。この時計４１は、例えばリファレンスクロック等により構成される。
【００５９】
また基地局１２Ａ〜１２Ｄは、上記以外に、到来時刻検出部４２（同期検出部）と、測位サーバ１４との通信を行うための有線通信部４３と、記憶部（メモリ）４５、ＲＳＳＩ部４７（信号強度検出部）とを有する。
【００６０】
到来時刻検出部４２は、移動局１０から送信された上記電波（測距用電波信号）が基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信された時刻を検出する。なお、本実施形態では、後述のように移動局１０からは複数回（例えば３回）の周波数（後述するチャンネル）の異なる測距用電波信号が送信され、到来時刻検出部４２では、各回ごとに測距用電波信号の受信時刻を検出する。この到来時刻検出部４２は例えばマッチドフィルタを含んで構成され、この例では、レプリカ符号発生部４４と、遅延回路４６と、相関計算部５０とを備えている。
【００６１】
レプリカ符号発生部４４は、レプリカ符号を発生する。このレプリカ符号は、移動局１０の上記信号処理部３５で用いられた拡散符号と同一の符号である。
【００６２】
遅延回路４６は、例えば周知のシフトレジスタにより構成される。この遅延回路４６は、移動局１０から送信され基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信された電波に含まれる信号波を入力し、その信号波を予め定められた所定の時間間隔ごとにサンプリングして遅延させる。
【００６３】
ＲＳＳＩ部４７は、受信信号の信号強度を検出する（詳細は後述）。
【００６４】
相関計算部５０は、遅延回路４６によって遅延された受信波とレプリカ符号との相関値を算出する。そして、算出された相関値が最大となった際の時刻を、移動局１０からの電波（測距用電波信号）の到来時刻（＝受信時刻）とする。
【００６５】
有線通信部４３は、例えばＬＡＮケーブルなどの有線ケーブル５２によって測位サーバ１４と接続されている。これにより、基地局１２は、有線通信部４３を介し、到来時刻検出部４２によって測定された上記測距用電波信号の受信時刻情報や、基地局１２各部の動作に関する情報などを、測位サーバ１４と送受信可能となっている。
【００６６】
図５は、測位サーバ１４の機能的構成を表す機能ブロック図である。
【００６７】
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いわゆるコンピュータにより構成されている。これにより、測位サーバ１４は、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したがって信号処理を行い、移動局１０の位置の算出（＝測位）を実行する。この測位サーバ１４は、機能的構成として、インターフェース部８２と、測位部演算部８３と、記憶部（メモリ）８６とを備えている。
【００６８】
インターフェース部８２は、通信ケーブル５２を介し接続された基地局１２との間で必要となる情報を入出力する。例えば測位サーバ１４は、基地局１２の作動を指令するコマンド等を上記インターフェース部８２を介し出力し、基地局１２の到来時刻検出部４２で検出された上記受信時刻情報をインターフェース部８２を介し入力する。
【００６９】
記憶部８６は、いわゆるメモリなどの記憶手段であり、測位部演算部８３等における処理を実行する際に必要となる情報や、インターフェース部８２を介して基地局１２などから得られた情報を読み出し可能に記憶する。例えば、基地局１２の位置に関する情報や、基地局１２から取得した受信時刻情報等が記憶される。
【００７０】
測位演算部８３は、測位部８４と、解析部８８と、選択部９０とを有する。測位部８４は、各基地局１２で取得した前述の受信時刻情報に基づき、移動可能領域５０中の移動局１０と各基地局１２との距離を算出（測距）し、最終的に移動局１０の位置の検出（測位）を行う。
【００７１】
解析部８８は、基地局１２から入力した受信信号により、移動局１０から送信された上記測距用電波信号の直接波の信号強度と反射波の信号強度とを反映した所定のマルチパス強度因子の検出や算出等を実行する（詳しくは後述する）。
【００７２】
選択部９０は、解析部８８により検出、算出された上記マルチパス強度因子に基づき、上記４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄからの受信時刻情報のうち、所定の個数の基地局１２に係わる受信時刻情報を選択する（詳しくは後述する）。
【００７３】
なお、図５においては、本実施形態の測位に関する制御作動に直接関係のない機能についてはその記載が省略されている。例えば測位サーバ１４には、図示しない電源が設けられ、各機能部に対して必要となる電力が供給されている。
【００７４】
（Ｂ）移動局の位置検出の手法原理
図６は、上記測位部８４による移動局１０の位置を検出する方法の原理の手法を説明するための説明図である。なお、図６中においては、図示の煩雑を避けるために第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃの３つを用いる場合を例にとって説明する。
【００７５】
図６において、移動局１０は前述したようにｘｙ座標系が設定されている移動可能領域５０内を自由な座標位置に移動できるのに対し、３つの基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは同じ移動可能領域５０内でそれぞれ既知の設置位置に固定的に配置されている。そして各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは有線ケーブル５２を介して測位サーバ１４に情報を送受可能に接続されている。
【００７６】
この構成において、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃでの移動局１０からの測距用電波信号の受信時刻差に基づき、測位サーバ１４は、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから移動局１０までの距離をそれぞれ測定検出する。つまり、移動局１０が測距用電波信号を各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに向けて送信する。このとき、移動局１０が測距用電波信号を送信してから基地局１２において受信されるまでの時間（到来時間）は、基地局１２と移動局１０との空間的な距離に比例する。各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから移動局１０までの距離が異なる場合には、上記到来時間は、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃごとに異なる値となって時間差が生じる。測位サーバ１４は、その時間差に基づいて移動局１０の位置を算出することができる。
【００７７】
例えば移動局１０の座標を（ｘ，ｙ）、基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの座標をそれぞれ、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）とする。そして、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃそれぞれにおいて、移動局１０から時刻Ｔ０で送信された測距用電波信号を受信した受信時刻をＴ１，Ｔ２，Ｔ３とする。
【００７８】
以上のような条件においては、図６において、
ｃ×（Ｔ１−Ｔ０）＝√｛（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２｝ ・・（１Ａ）
ｃ×（Ｔ２−Ｔ０）＝√｛（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２｝ ・・（１Ｂ）
ｃ×（Ｔ３−Ｔ０）＝√｛（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２｝ ・・（１Ｃ）
が成り立つ。
【００７９】
すると、式（１Ａ）から式（１Ｂ）を減じることで、
√｛（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２｝−√｛（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２｝＝ｃ×（Ｔ１-Ｔ２） …（１Ｄ）
また、式（１Ａ）から式（１Ｃ）を減じることで、
√｛（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２｝−√｛（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２｝＝ｃ×（Ｔ１-Ｔ３） …（１Ｅ）
で表される関係が成り立つ。なお、ｃは電波速度（光速：約３．０×１０8［ｍ／ｓ］）である。
【００８０】
このとき、（受信時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は測定値として既知であり）変数はｘ，ｙの２つのみであるから、上記（１Ｄ）（１Ｅ）の２つの式を例えばニュートンラプソン法などにより解くことにより、移動局１０の位置のｘ，ｙ座標（ｘ，ｙ）を特定することができる。なお、本実施形態のように４つの基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを設けることで、さらに精度のよい位置検出を行うことができる。
【００８１】
なお、上記の例では、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは測距用電波信号の受信時刻を検出し測位サーバ１４に送信するのみであり、測位処理（基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから移動局１０までの距離の算出）は測位サーバ１４が行うが、これに限られない。すなわち、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのうちの１つの制御部３３が他の受信時刻情報を収集し、測位するようにしてもよい。
【００８２】
（Ｃ）マルチパスの影響
ところで、無線通信を用いた測位システムでの測距用電波信号の送受信においては、壁、障害物等の存在等により、電波信号が複数の経路（例えば、直接波、反射波、透過波、回折波等）によって伝搬するマルチパス（多重波伝送路）が発生する場合がある。このマルチパス環境においては、移動局１０から送信された測距用電波信号の直接波に対し、時間差をもって遅れて反射波が基地局１２に受信される。そして、この遅れて受信された反射波は、直接波と干渉し、測位精度の低下を招く。以下、その詳細を説明する。
【００８３】
図７（ａ）及び（ｂ）は、このような直接波と反射波とによる干渉を説明するための説明図である。図７（ａ）は、変調方式として、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；二位相偏移変調）形式を用いた波形の一例を示している。
【００８４】
図示するように、この方式では、基準となる正弦波（＝波形（１）；位相０）と、上記波形（１）の位相が反転した波（＝波形（２）；位相π）とを使い、波形（１）に情報「１」を対応させ、波形（２）に情報「０」を対応させている。これにより、移動局１０と基地局１２との間では、「１」又は「０」という２種類（１ビット）の情報を電波信号で送受信することができる。
【００８５】
図７（ｂ）は、横軸に時間（ｔ）をとり、上記図７（ａ）の波形（１）及び波形（２）にそれぞれ対応した、４ビットの情報（「１」→「０」→「１」→「１」）を含む波形の例を示している。また、上段に直接波の例を示し、下段に反射波の例を示す。直接波及び反射波の振幅ＡＤ，ＡＲ（ＡＤ＞ＡＲ）は、受信電力（信号強度）を示しており、直接波の信号強度を信号強度Ｓｄ、反射波の信号強度を信号強度Ｓｒとする。
【００８６】
図示するように、この例では、反射波は、直接波よりも時間差として△ｔだけ遅れて基地局１２に受信され、また上記情報（「１」→「０」→「１」→「１」）を含む直接波とこれに対応する反射波との位相差が、△Φとなっている。
【００８７】
図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、及び図８（ｄ）はそれぞれ、上記図７（ｂ）に示した信号波の区間（Ａ）、区間（Ｂ）、区間（Ｃ）、及び区間（Ｄ）における位相及び振幅の関係をそれぞれ表す図である。これら図８（ａ）〜（ｄ）では、Ｉ軸及びＱ軸を備えた座標系に、ベクトル（各矢印）の長さで振幅（言い換えれば、電波信号の信号強度）が表され、ベクトルの傾きで位相が表されている。また、上記直接波の振幅ＡＤと位相との関係を直接波ベクトルＤＶ（実線矢印）で示し、反射波の振幅ＡＲと位相との関係を反射波ベクトルＲＶ（点線矢印）で示し、上記直接波ベクトルＤＶと上記反射波ベクトルＲＶとのベクトルの和を合成波ベクトルＣＶ（破線矢印）で示している。
【００８８】
なお、この例では、合成波ベクトルＣＶが第１象限（Ｉ＞０，Ｑ＞０）及び第４象限（Ｉ＞０，Ｑ＜０）にある場合は情報「１」として認識され、合成波ベクトルＣＶが第２象限（Ｉ＜０，Ｑ＞０）及び第３象限（Ｉ＜０，Ｑ＜０）にある場合は情報「０」として認識される。
【００８９】
図８（ａ）及び図７（ｂ）に示す上記区間（Ａ）においては、振幅ＡＤの直接波ベクトルＤＶは位相０であり、情報「１」を表す。振幅ＡＲの反射波ベクトルＲＶは、直接波（位相０）との位相差は△Φであり、情報「１」を表す。したがって、合成波ベクトルＣＶは第１象限の破線矢印で表され、情報は「１」となる。
【００９０】
図８（ｂ）及び図７（ｂ）に示す上記区間（Ｂ）においては、振幅ＡＤの直接波ベクトルＤＶは位相πであり、情報「０」を表す。振幅ＡＲの反射波ベクトルＲＶは、直接波（位相０）との位相差はπ−△Φであり、情報「１」を表す。したがって、合成波ベクトルＣＶは第２象限の破線矢印で表され、情報は「０」となる。
【００９１】
図８（ｃ）及び図７（ｂ）に示す上記区間（Ｃ）においては、振幅ＡＤの直接波ベクトルＤＶは位相πであり、情報「０」を表す。振幅ＡＲの反射波ベクトルＲＶは、直接波（位相π）との位相差は△Φであり、情報「０」を表す。したがって、合成波ベクトルＣＶは第３象限の破線矢印で表され、情報は「０」となる。
【００９２】
図８（ｄ）及び図７（ｂ）に示す上記区間（Ｄ）においては、振幅ＡＤの直接波ベクトルＤＶは位相０であり、情報「１」を表す。振幅ＡＲの反射波ベクトルＲＶは、直接波（位相０）との位相差はπ−△Φであり、情報「０」を表す。したがって、合成波ベクトルＣＶは第４象限の破線矢印で表され、情報は「１」となる。
【００９３】
以上の結果、直接波と反射波との情報（「１」または「０」）が異なる場合（図８（ｂ）及び図８（ｄ）の場合）においては、合成波ベクトルＣＶが直接波ベクトルＤＶよりもＱ軸（情報「１」と情報「０」との境界線）に近づくことになる。この場合、移動局１０が送信する電波信号の電力のバラツキや、電波伝搬中の電力の変動によるバラツキ等により、直接波の信号強度Ｓｄ（言い換えれば直接波の振幅ＡＤ）や反射波の信号強度Ｓｒ（言い換えれば反射波の振幅ＡＲ）が変動することで、基地局１２において合成波の復調を行う際に、いわゆる「１」から「０」、「０」から「１」へのビット反転（ビット誤り）を生じるおそれがある。特に、反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄが大きいほど（言い換えればＡＲ／ＡＤが大きいほど）、反射波の影響が大きくなり、上記ビット反転を生じる可能性は高くなる。
【００９４】
すなわち、移動局１０が送信する直接波が情報「１」を表していたのに対し、基地局１２で復調された合成波が情報「０」となったり、直接波が情報「０」を表していたのに対し、基地局１２で復調された合成波が情報「１」となるおそれがある。例えば前述の図７（ｂ）においてこのようなビット反転が発生すると、基地局１２で情報「１」から情報「０」に復調するタイミングが、本来（直接波）は上記区間（Ｂ）の開始時であるのに対し、合成波は上記区間（Ｃ）の開始時となる。同様に、情報「０」から情報「１」に復調するタイミングが、本来（直接波）は上記区間（Ｄ）であるのに対し、合成波は上記区間（Ｄ）の次の区間（図示せず）となる。すなわち、移動局１０から送信された電波信号を基地局１２で復調するタイミングに遅延が発生する。この結果、基地局１２での同期検出による受信時刻に誤差が発生し、測位精度が低下するおそれがあった。
【００９５】
（Ｄ）本発明に関わる要部構成
本実施形態においては、前述した直接波の信号強度Ｓｄに対する反射波の信号強度Ｓｒを求めることにより、反射波の影響が小さい基地局１２Ａ〜１２Ｄに係わる受信時刻情報を優先的に用いることで、測位精度の向上を図るものである。
【００９６】
具体的には、移動局１０が、マルチパス対応の所定の態様で（この例では周波数を変化させて３回の）測距用電波信号の送信を行い、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおいて３回の測距用電波信号が受信される。この結果、基地局１２においては、それら３つの測距用電波信号の受信信号強度が互いに異なることとなる。これに対応して、本実施形態では、上記図４で前述したように、基地局１２に、ＲＳＳＩ部（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）４７が設けられている。ＲＳＳＩ部４７では、上記３回の受信ごとに合成波の受信信号強度Ｓｃを検出し、測位サーバ１４に出力する。
【００９７】
このとき、測位サーバ１４の解析部８８では、基地局１２Ａ〜１２Ｄからそれぞれ入力された、上記３回の受信ごとの受信信号強度Ｓｃにより、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎの差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）と、反射波及び直接波の信号強度比Ｓｒ／Ｓｄ（マルチパス強度因子）とを各基地局１２ごとに算出する。また、選択部９０が、上記信号強度比Ｓｒ／Ｓｄに基づき、各基地局１２Ａ〜１２Ｄからの受信時刻情報の選択を行う。すなわち、選択部９０は、解析部８８の算出結果に応じて、基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち信号強度比Ｓｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数（この例では３つ）の基地局１２を選択し、その選択した基地局１２から送信された上記受信時刻情報に基づき、移動局１０の位置の算出を行う。以下、その手法の一例を説明する。
【００９８】
（ａ）直接波・反射波の位相差と信号強度の関係
図９〜図１５は、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒの算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【００９９】
図９において、上記図７（ｂ）と同様、反射波が直接波よりも遅れて基地局１２に受信される時間差（遅延時間）が△ｔであり、このときの直接波及び反射波の位相差が△Φである例を示している。また、上段に直接波の例を示し、下段に反射波の例を示す。前述したように、直接波の振幅ＡＤ及び反射波の振幅ＡＲを一定とすると、位相差△Φの大きさの差異により、合成波のベクトルの大きさ（＝受信信号強度Ｓｃ）が変化する。以下、直接波と反射波との位相差△Φが、略０である場合、略π／２である場合、略πである場合を例にとって、合成波の受信信号強度Ｓｃの変動を説明する。
【０１００】
（ａ−ｉ）位相差０の場合
図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、及び図１０（ｄ）はそれぞれ、上記図９に示した信号波の、直接波と反射波との位相差△Φが略０である場合の、図９中の区間（Ａ′）、区間（Ｂ′）、区間（Ｃ′）、区間（Ｄ′）における位相及び振幅の関係をそれぞれ表す図である。図１１は、この場合の上記図９中の区間（Ａ′）〜（Ｄ′）における合成波の受信信号強度Ｓｃの変動を表す図である。
【０１０１】
図１０（ａ）に示す区間（Ａ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略同一方向（ともに情報「１」を表す）となり、このとき、合成波ベクトルＣＶの大きさが最大となる。すなわち、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最大値Ｓｍａｘとなる。そして、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘは、直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとの和（Ｓｍａｘ＝Ｓｄ＋Ｓｒ）にほぼ等しい（図１１の区間（Ａ′）参照）。
【０１０２】
図１０（ｂ）に示す区間（Ｂ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略逆方向（直接波ベクトルＤＶは情報「１」を表し、反射波ベクトルＲＶは情報「０」を表す）となり、このとき、合成波ベクトルＣＶの大きさが最小となる。すなわち、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最小値Ｓｍｉｎとなる。そして、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最小値Ｓｍｉｎは、直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとの差（Ｓｍｉｎ＝Ｓｄ−Ｓｒ）にほぼ等しい（図１１の区間（Ｂ′）参照）。
【０１０３】
図１０（ｃ）に示す区間（Ｃ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略同一方向（ともに情報「０」を表す）となり、上記図１０（ａ）の場合と同様に、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最大値Ｓｍａｘ（＝Ｓｄ＋Ｓｒ）にほぼ等しい（図１１の区間（Ｃ′）参照）。
【０１０４】
図１０（ｄ）に示す区間（Ｄ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略逆方向（直接波ベクトルＤＶは情報「１」を表し、反射波ベクトルＲＶは情報「０」を表す）となり、上記図１０（ｂ）の場合と同様に、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最小値Ｓｍｉｎ（＝Ｓｄ−Ｓｒ）にほぼ等しい（図１１の区間（Ｄ′）参照）。
【０１０５】
（ａ−ｉｉ）位相差π／２の場合
図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）、及び図１２（ｄ）はそれぞれ、上記図９に示した信号波の、直接波と反射波との位相差△Φが略π／２である場合の、図９中の区間（Ａ′）、区間（Ｂ′）、区間（Ｃ′）、区間（Ｄ′）における位相及び振幅の関係をそれぞれ表す図である。図１３は、この場合の上記図９中の区間（Ａ′）〜（Ｄ′）における合成波の受信信号強度Ｓｃの変動を表す図である。
【０１０６】
図１２（ａ）〜図１２（ｄ）に示す区間（Ａ′）〜（Ｄ′）において、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略直交（直接波ベクトルＤＶはＩ軸上、反射波ベクトルＲＶはＱ軸上）となり、合成波ベクトルＣＶの大きさは一定となる。すなわち、合成波の受信信号強度Ｓｃは、一定（Ｓｃ＝√（Ｓｄ２＋Ｓｒ２））となる（図１３の区間（Ａ′）〜（Ｄ′）参照）。なお、図１２（ａ）〜（ｄ）では、直接波と反射波との位相差△Φが略π／２の場合を示したが、直接波と反射波との位相差△Φが略３π／２の場合であっても同等の結果を得る。
【０１０７】
（ａ−ｉｉｉ）位相差πの場合
図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）、及び図１４（ｄ）はそれぞれ、上記図９に示した信号波の、直接波と反射波との位相差△Φが略πである場合の、図９中の区間（Ａ′）、区間（Ｂ′）、区間（Ｃ′）、区間（Ｄ′）における位相及び振幅の関係をそれぞれ表す図である。図１５は、この場合の上記図９中の区間（Ａ′）〜（Ｄ′）における合成波の受信信号強度Ｓｃの変動を表す図である。
【０１０８】
図１４（ａ）に示す区間（Ａ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略逆方向（直接波ベクトルＤＶは情報「１」を表し、反射波ベクトルＲＶは情報「０」を表す）となり、このとき、合成波ベクトルＣＶの大きさが最小となる。すなわち、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最小値Ｓｍｉｎとなる。そして、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最小値Ｓｍｉｎは、直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとの差（Ｓｍｉｎ＝Ｓｄ−Ｓｒ）にほぼ等しい（図１５の区間（Ａ′）参照）。
【０１０９】
図１４（ｂ）に示す区間（Ｂ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略同一方向（ともに情報「０」を表す）となり、このとき、合成波ベクトルＣＶの大きさが最大となる。すなわち、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最大値Ｓｍａｘとなる。そして、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘは、直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとの和（Ｓｍａｘ＝Ｓｄ＋Ｓｒ）にほぼ等しい（図１５の区間（Ｂ′）参照）。
【０１１０】
図１４（ｃ）に示す区間（Ｃ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略逆方向（直接波ベクトルＤＶは情報「０」を表し、反射波ベクトルＲＶは情報「１」を表す）となり、上記図１４（ａ）と同様、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃは最小値Ｓｍｉｎ（＝Ｓｄ−Ｓｒ）にほぼ等しい（図１５の区間（Ｃ′）参照）。
【０１１１】
図１４（ｄ）に示す区間（Ｄ′）では、直接波ベクトルＤＶ及び反射波ベクトルＲＶの向きは互いに略同一方向（ともに情報「１」を表す）となり、上記図１４（ｂ）と同様、このときの合成波の受信信号強度Ｓｃが最大値Ｓｍａｘ（＝Ｓｄ＋Ｓｒ）にほぼ等しい（図１５の区間（Ｄ′）参照）。
【０１１２】
以上により、直接波と反射波との位相差△Φが略０である場合（図１１参照）及び略πである場合（図１５参照）は、合成波の受信信号強度Ｓｃの変動と直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒとの関係が明確となる。これらの場合、合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの和や差を用いて直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒが簡単に精度よく求められる。
【０１１３】
すなわち、直接波と反射波との位相差△Φが、略０や略πである場合においては、
Ｓｍａｘ＝Ｓｄ＋Ｓｒ ・・（２Ａ）
Ｓｍｉｎ＝Ｓｄ−Ｓｒ ・・（２Ｂ）
が成り立つ。
【０１１４】
したがって、式（２Ａ）、式（２Ｂ）により、
Ｓｄ＝（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２ ・・（２Ｃ）
Ｓｒ＝（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）／２ ・・（２Ｄ）
で表される関係が成り立つ。
【０１１５】
このとき、合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎは測定値として既知であるので、上記（２Ｃ）、（２Ｄ）の２つの式を解くことにより、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを求めることができる。この結果、反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄ（本実施形態におけるマルチパス強度因子）を求めることができる。
【０１１６】
なお、直接波と反射波との位相差△Φが０、若しくはπに近いほど、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）が大きくなる。そして、直接波と反射波との位相差△Φがπ／２や３π／２であったり（図１３参照）それらに近くなるほど、上記Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さくなって受信信号強度Ｓｃの変動と直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒとの関係が不明確となり、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを求めることは困難となる。
【０１１７】
（ｂ）位相差を実現するための移動局からの送信
次に、移動局１０が、上記信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出するために、直接波と反射波との位相差△Φが略０となるか、若しくは略πとなるような態様）で、測距用電波信号を送信する手法を説明する。
【０１１８】
前述したように、移動局１０から送信される測距用電波信号の直接波と反射波との位相差△Φは、反射波が直接波よりも遅れて基地局１２に受信される時間差（反射波の遅延時間△ｔ）によって決まる。このとき、移動局１０から送信される測距用電波信号の周波数（後述するチャンネル）を変えることで、同じ遅延時間△ｔに対しても直接波と反射波との位相差△Φを変えることができる。
【０１１９】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、上記移動局１０から送信される周波数（後述するチャンネル）の異なる測距用電波信号の直接波と反射波との位相差△Φを説明するための説明図である。
【０１２０】
図１６（ａ）において、例えば、測距用電波信号として無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ規格）の電波を使用し、周波数がｆ１＝２．４１２［ＧＨｚ］（後述するチャンネル１に相当）であった場合を考える。反射波（下段）と直接波（上段）との伝搬距離の差△λが１０［ｍ］であったとすると、上記遅延時間△ｔは、１０／（３×１０８）［ｓ］となる。そして、位相差△Φａは、
△Φａ＝△ｔ／（１／ｆ１）×２π
＝１０／（３×１０８）×２．４１２×１０９×２π
＝１６０．８π
＝０．８π
となる。
【０１２１】
一方、図１６（ｂ）において、例えば、測距用電波信号の周波数として、周波数ｆ４＝２．４２７［ＧＨｚ］（後述するチャンネル４に相当）を用いた場合を考える。上記図１６（ａ）と同様に反射波（下段）と直接波（上段）との伝搬距離の差△λが１０［ｍ］であったとすると、同様に遅延時間△ｔは１０／（３×１０８）［ｓ］であるから、位相差△Φｂは、
△Φｂ＝△ｔ／（１／ｆ４）×２π
＝１０／（３×１０８）×２．４２７×１０９×２π
＝１６１．８π
＝１．８π
となる。
【０１２２】
図１７は、移動局１０と基地局１２との間での測距用電波信号の送受信の際に用いる、周波数の異なる各チャンネルにおける、中心周波数、使用周波数帯域を表した図である。この例では、無線ＬＡＮの規格として、２．４［ＧＨｚ］帯の周波数で無線通信を行うＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１ｂ規格を用いた場合を示している。
【０１２３】
図１７に示すように、日本では、チャンネル１〜チャンネル１４までが割り当てられている。すなわち、チャンネル１は中心周波数ｆ１＝２．４１２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１＝２．４０１〜２．４２３［ＧＨｚ］であり、チャンネル２は中心周波数ｆ２＝２．４１７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ２＝２．４０６〜２．４２８［ＧＨｚ］であり、チャンネル３は中心周波数ｆ３＝２．４２２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ３＝２．４１１〜２．４３３［ＧＨｚ］であり、チャンネル４は中心周波数ｆ４＝２．４２７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ４＝２．４１６〜２．４３８［ＧＨｚ］であり、チャンネル５は中心周波数ｆ５＝２．４３２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ５＝２．４２１〜２．４４３［ＧＨｚ］であり、チャンネル６は中心周波数ｆ６＝２．４３７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ６＝２．４２６〜２．４４６［ＧＨｚ］であり、チャンネル７は中心周波数ｆ７＝２．４４２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ７＝２．４３１〜２．４５３［ＧＨｚ］であり、チャンネル８は中心周波数ｆ８＝２．４４７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ８＝２．４３６〜２．４５８［ＧＨｚ］であり、チャンネル９は中心周波数ｆ９＝２．４５２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ９＝２．４４１〜２．４６３［ＧＨｚ］であり、チャンネル１０は中心周波数ｆ１０＝２．４５７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１０＝２．４４６〜２．４６８［ＧＨｚ］であり、チャンネル１１は中心周波数ｆ１１＝２．４６２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１１＝２．４５１〜２．４７３［ＧＨｚ］であり、チャンネル１２は中心周波数ｆ１２＝２．４６７［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１２＝２．４５６〜２．４７８［ＧＨｚ］であり、チャンネル１３は中心周波数ｆ１３＝２．４７２［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１３＝２．４６１〜２．４８３［ＧＨｚ］であり、チャンネル１４は中心周波数ｆ１４＝２．４８４［ＧＨｚ］、使用周波数帯域ＦＲ１４＝２．４７３〜２．４９５［ＧＨｚ］となっている。
【０１２４】
この場合、図１７に示したように、チャンネル１３とチャンネル１４との間を除くチャンネル１〜１３の隣接チャンネル間では、中心周波数ｆが０．００５［ＧＨｚ］単位で変動している。このため、例えば、前述の図１６（ａ）及び（ｂ）の場合と同様に反射波と直接波との伝搬距離の差△λが１０［ｍ］である場合は、
△Φ＝△ｔ／（１／ｆ）×２π
＝ １０／（３×１０８）×０．００５×１０９×２π
＝０．３３π
となり、０．３３π刻みで上記位相差△Φを変えることが可能となる。
【０１２５】
そこで、本実施形態では、移動局１０が、上記所定の態様として、互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回（この例では３回）の測距用電波信号を各基地局１２Ａ〜１２Ｄに送信し、測位サーバ１４が、各基地局１２ごとに各チャンネルの前述した合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出し、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを算出する。そして、測位サーバ１４は、各基地局１２ごとに、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなるチャンネルの上記直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを算出し、これによって信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する。そして、算出した信号強度比Ｓｒ／Ｓｄが小さい順に、所定数（この例では３つ）の基地局１２からの受信時刻情報を選択し、測位処理を行う。以下、その詳細を図１８〜図２０を用いて説明する。
【０１２６】
（ｃ）Ｓｍａｘ−Ｓｓｉｎの算出
前述したように、本実施形態では、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、３回の異なる周波数（チャンネル１〜１４のいずれか）の測距用電波信号におけるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎを算出する。以下、それらのうち、基地局１２Ａでの算出を例にとって説明する。
【０１２７】
図１８は、互いに異なる周波数で送信された３回の測距用電波信号における合成波の基地局１２Ａでの受信信号強度Ｓｃの変動の一例を表す図である。図１８では、基地局１２Ａにおいて、測距用電波信号が、１回目にチャンネル１で受信され、２回目にチャンネル６で受信され、３回目にチャンネル１１で受信された例を示している。また、図１９は、上記図１８で示した、チャンネル１，６，１１で送信された３回の測距用電波信号における合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ、最小値Ｓｍｉｎ、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの一例を表した図である。
【０１２８】
前述したように、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ。図１８中の矢印参照））が大きいチャンネルほど、直接波と反射波との位相差△Φが０、若しくはπにより近くなる。したがって、上記Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最大となるチャンネルを選ぶことで、直接波と反射波との位相差△Φが０、若しくはπにより近くなるような態様で測距用電波信号を送信したチャンネルを選ぶことができる。
【０１２９】
図１８及び図１９に示す例では、基地局１２Ａが１回目に受信したチャンネル１の測距用電波信号では、合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘは１０となり、最小値Ｓｍｉｎは６となる。これにより、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝４となる。以下同様に、チャンネル６は、Ｓｍａｘ＝１０，Ｓｍｉｎ＝８，Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝２となり、チャンネル１１は、Ｓｍａｘ＝１３，Ｓｍｉｎ＝１０，Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝３となる。すなわち、図１９においては、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎはチャンネル１＞チャンネル１１＞チャンネル６となり、チャンネル１が最大となる。
【０１３０】
したがって、この例では、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）が最大のチャンネル１が選択され、当該チャンネル１での上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを用いて、前述の手法で、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを検出する。そして、これによって、反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出することができる。
【０１３１】
すなわち、チャンネル１においては、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ＝１０、最小値Ｓｍｉｎ＝６なので、
Ｓｄ＝（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）／２＝（１０＋６）／２＝８
Ｓｒ＝（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）／２＝（１０−６）／２＝２
となる。この結果、
Ｓｒ／Ｓｄ＝２／８＝０．２５
と算出することができる。
【０１３２】
上記は、チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１の３回の測距用電波信号の基地局１２Ａでの受信結果に基づく信号強度比Ｓｒ／Ｓｄの算出を例にとって説明した。このとき、他の基地局１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄでも、同様の３回の測距用電波信号が受信されており、同様にして信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出することができる。
【０１３３】
図２０は、全基地局１２Ａ〜１２Ｄについて、上記のようにして算出した反射波と直接波との信号強度比Ｓｒ／Ｓｄの一例を表した図である。この例では、前述したように、基地局１２Ａはチャンネル１が選択され、直接波の受信信号強度Ｓｄ＝８、反射波の受信信号強度Ｓｒ＝２、反射波と直接波との信号強度比Ｓｒ／Ｓｄ＝０．２５となる。以下同様に、基地局１２Ｂはチャンネル１１が選択されてＳｄ＝１０、Ｓｒ＝５、Ｓｒ／Ｓｄ＝０．５となり、基地局１２Ｃはチャンネル６が選択されてＳｄ＝１０、Ｓｒ＝２、Ｓｒ／Ｓｄ＝０．２となり、基地局１２Ｄはチャンネル６が選択されてＳｄ＝６、Ｓｒ＝２、Ｓｒ／Ｓｄ＝０．３３となる。
【０１３４】
すなわち、上記算出した反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄは、基地局１２Ｃ＜基地局１２Ａ＜基地局１２Ｄ＜基地局１２Ｂとなる。したがって、基地局１２Ａ〜１２Ｄを反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄが小さい順（＝反射波の割合が少なく高精度が期待できる順）に３つ、基地局１２Ｃ、基地局１２Ａ、基地局１２Ｄでの受信時刻情報を選択する。すなわち、この例では、前述のように、移動局が、チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１で３回測距用電波信号を送信し、基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのそれぞれにおいて各測距用電波信号を受信して到来時刻検出部４２で受信時刻が検出され、それら検出した全時刻情報が測位サーバ１４に送られている。測位サーバ１４はそれらの全受信時刻情報の中から、チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１のいずれか１つを選択し、その際の、基地局１２Ｃ、基地局１２Ａ、基地局１２Ｄでの受信時刻情報を用いて移動局１０の測位を行うことで、高精度の測位を行うことができるのである。
【０１３５】
（Ｅ）制御シーケンス
図２１は、本実施形態において、測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図である。前述したように、測位サーバ１４と基地局１２Ａ〜１２Ｄとの間は有線ケーブル５２を介した信号の送受である。また、基地局１２Ａ〜１２Ｄと移動局１０との間は、無線通信を介した信号の送受となっている。
【０１３６】
まず最初に、ステップＳＳ１０において、測位サーバ１４の測位部８４が有線ケーブル５２を介し、各基地局１２Ａ〜１２Ｄ（あるいは特定の１つの基地局１２でもよい）に対し、移動局１０への測距用電波信号の送信要求を送信するよう指示信号を出力する。これにより、ステップＳＲ１０で、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの無線部２８がアンテナ部２０を介し移動局１０に向けて測距用電波信号の送信要求信号を送信する。
【０１３７】
そして、この送信要求信号を受信した移動局１０の無線部２８が、ステップＳＴ１０において、アンテナ部２０を介し、互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回（上記の例では３回）の測距用電波信号を送信する。
【０１３８】
各基地局１２Ａ〜１２Ｄの無線部２８が、ステップＳＲ２０で、アンテナ部２０を介し上記３回の測距用電波信号を受信する。そして、到来時刻検出部４２が上記測距用電波信号受信時の時計４１による時刻（受信時刻）を、受信時刻情報として検出する。
【０１３９】
その後、各基地局１２Ａ〜１２ＤのＲＳＳＩ部４７が、ステップＳＲ３０で、上記３回の測距用電波信号の受信信号強度を検出（測定）する。
【０１４０】
次に、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの制御部３２が、ステップＳＲ４０で、上記３回の測距用電波信号の受信時刻情報及び受信信号強度を（例えば互いに関連付けた状態で）有線ケーブル５２を介して測位サーバ１４に出力する。
【０１４１】
なお、上記ステップＳＳ１０における測位サーバ１４から基地局１２Ａ〜１２Ｄに対する移動局１０への測距用電波信号の送信要求を送信するよう指示信号の出力は、所定の時間間隔△ｔｏで常時行われる（例えば△ｔｏ＝１秒）。この結果、上記移動局１０の位置検出も、リアルタイムで常時行われることとなっている。また、このような基地局１２Ａ〜１２Ｄ（又は特定の基地局１２）からの送信要求に応じて移動局１０からの測距用電波信号を送信するようにしたが、これに限られない。すなわち、移動局１０が一定時間間隔で自発的に測距用電波信号を発信し続け、各基地局１２Ａ〜１２Ｄがその発信し続ける測距用電波信号を受信し、これに基づき測位サーバ１４で位置検出を行うようにしてもよい。この場合も、移動局１０の位置検出はリアルタイムで常時行われる。
【０１４２】
次にステップＳＳ２０で、ステップＳＲ４０で各基地局１２Ａ〜１２Ｄから入力した受信時刻情報及び受信信号強度に基づき、測位サーバ１４の解析部８８が、前述の手法により、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号それぞれにおける（各チャンネルごとの）上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出する（第２最大値・最小値検出手段、第３最大値・最小値検出手段）。その後、ステップＳＳ３０に移る。
【０１４３】
ステップＳＳ３０では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ２０で検出した上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを用いて、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号それぞれにおける（各チャンネルごとの）、上記最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを算出する（前述の図１９も参照）。
【０１４４】
そして、ステップＳＳ４０に移り、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ３０での算出結果に基づき、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号のうち上記Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなる測距用電波信号の周波数（チャンネル）を選択する。これにより、基地局１２ごとに１つずつ、すなわちこの例では合計延べ４つのチャンネルが選択されることとなる。その後、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、当該チャンネルにおける、直接波の信号強度Ｓｄと、反射波の信号強度Ｓｒとを、前述の手法により検出する（第２直接波・反射波強度検出手段）。その後、ステップＳＳ５０に移る。
【０１４５】
ステップＳＳ５０では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ４０で検出した信号強度Ｓｄ，Ｓｒを用いて、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、マルチパス強度因子としての、反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する（第２信号強度比算出手段。前述の図２０も参照）。これにより、Ｓｒ／Ｓｄの値が、基地局１２の数だけ（この例では４つ）算出されることとなる。その後、ステップＳＳ６０に移る。なお、上記ステップＳＳ３０、ステップＳＳ４０、ステップＳＳ５０が、各請求項記載の強度因子算出手段を構成する。
【０１４６】
ステップＳＳ６０では、測位サーバ１４の選択部９０が、上記ステップＳＳ５０での算出結果に応じて、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記Ｓｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数（前述の例では３個）の基地局１２を選択する。３つのチャンネルのいずれか１つを選択し、その際の、該３基地局での受信時刻情報を選択する。
【０１４７】
そして測位サーバ１４の測位部８４が、ステップＳＳ７０において、上記ステップＳＳ６０で選択された受信時刻情報の受信時刻の差（＝到来時刻の差）に基づき、移動局１０の位置を、図６を用いて前述した手法により算出する（測位処理手段）。
【０１４８】
なお、上記において、Ｓｒ／Ｓｄに基づいて、予め決められた所定の個数の基地局を選択したが、これに限られない。すなわち、Ｓｒ／Ｓｄに基づいて、基地局の重み付けを行い、それによって測位演算を行ってもよい。Ｓｒ／Ｓｄを重み値とし、基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信時刻情報を用いて測位することができる。基地局に重み付けして測位する方法としては、ＧＰＳで用いられている重み付き最小二乗法がよく知られている。
【０１４９】
次にステップＳＳ８０で、測位サーバ１４の測位部８４が、記憶部８６にアクセスし、上記ステップＳＳ７０で算出した、移動局１０の位置を記憶部８６に格納する。そして、このフローを終了する。
【０１５０】
以上説明したように、本実施形態の測位システム８においては、移動局１０の無線部２８から測距用電波信号が送信されると、その測距用電波信号が各基地局１２Ａ〜１２Ｄの無線部２８にて受信され、このときの測距用電波信号の受信時刻が到来時刻検出部４２で検出される。そして、測位サーバ１４が、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信時刻差に基づき移動局１０の位置データの算出（測位）を行う。このとき、上記反射波の信号強度Ｓｒ及び直接波の信号強度Ｓｄを反映した信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する（ステップＳＳ５０）。そして、この信号強度比Ｓｒ／Ｓｄに対応して選択した受信時刻情報を用いて（この例では、Ｓｒ／Ｓｄの値が小さい順に選択した基地局１２の受信時刻情報を優先的に用いて）、移動局１０の測位を行う（ステップＳＳ７０）。このようにして、信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを用いて測位精度へのマルチパスの影響を正確に評価し、影響を極力除外した測位処理を行うことで、確実に測位精度を向上することができる。
【０１５１】
また、本実施形態では特に、移動局１０と基地局１２Ａ〜１２Ｄとの間で、測距用電波信号の周波数（チャンネル）を変えながら複数回（前述の例では３回）送受信を行うことにより、位相差△Φが０又はπに近い場合の波形を取得することができる。この結果、１回の送受信において合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。
【０１５２】
なお、本実施形態では、移動局から周波数を変えて３回送信する様態について説明したが、送信する回数はこれに限らない。処理時間や移動局の電池寿命の許す範囲において、できるだけ多くの回数を送信した方が、より位相差が０又はπに近い状態の受信電力波形を取得することができ、より正確にＳｒ／Ｓｄを算出することができる。
【０１５３】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。以下、そのような変形例を説明する。
【０１５４】
（１）１ＭＨｚ以下の周波数で測距用電波信号を送信する場合
上記実施形態においては、移動局１０が互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回（前述の例では３回）の測距用電波信号を送信することにより、直接波と反射波との位相差△Φが０又はπに近い信号波を取得したが、これに限られない。すなわち、移動局１０が、上記所定の態様として、直接波と反射波との位相差△Φがほぼ０となるような特定の周波数（この例では、１［ＭＨｚ］以下の周波数。詳細は後述）を用いた１回の測距用電波信号を送信するようにしてもよい。
【０１５５】
図２２は、１［ＭＨｚ］の周波数で測距用電波信号を送信した場合の直接波と反射波との位相差を説明するための説明図である。図２３は、上記図２２の破線で囲んだ部分（直接波及び反射波の１周期）の拡大図にほぼ相当する図である。
【０１５６】
図２２及び図２３において、上段に示した直接波及び下段に示した反射波の１周期の波長をλとすると、周波数ｆ＝１［ＭＨｚ］であることから、波長λは、
λ＝（３×１０８）／（１×１０６）＝３００［ｍ］
となる。
【０１５７】
一方、ここで、例えば、室内での測位システムにおいて、移動局１０と基地局１２との間の距離を４０［ｍ］程度とすると、基地局１２に対し４５度の角度で反射して入ってくる反射波の伝搬距離は４０×√２＝５６［ｍ］となる。したがって、室内で考え得るマルチパスによる距離差は、最大でも１５［ｍ］程度となる。
【０１５８】
図２２及び図２３に示す周波数ｆ＝１［ＭＨｚ］の条件で、直接波と反射波との伝搬距離差△λが△λ＝１５［ｍ］である場合を考えると、このときの直接波と反射波との位相差△Φは、
△Φ＝１５／３００×２π＝０．１π
となる。すなわち、移動局１０と基地局１２との間の距離が４０［ｍ］程度のシステムにおいて、周波数ｆ＝１［ＭＨｚ］を用いて通信を行う場合には、直接波と反射波との位相差△Φは高々０．１πに過ぎず、事実上、ほぼ０とみなすことができる。
【０１５９】
図１０（ａ）〜（ｄ）及び図１１を用いて前述したように、このように直接波と反射波との位相差△Φが０に近い場合は、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎを検出でき、上記（２Ａ）、（２Ｂ）、（２Ｃ），（２Ｄ）の式を用いて直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒが求められる。したがって、マルチパス強度因子としての上記信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出でき、このＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の（例えば３つ）の基地局１２を選択することができる。そして、その選択された基地局１２で受信した受信時刻情報を用いることで、高い測位精度を確保することができる。
【０１６０】
図２４は、本変形例における測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図であり、上記実施形態の図２１に対応する図である。図２１と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【０１６１】
図２４では、測位サーバ１４に関してステップＳＳ３０を削除し、ステップＳＳ２０、ステップＳＳ４０、ステップＳＳ５０に代えてステップＳＳ２０′、ステップＳＳ４０′、ステップＳＳ５０′を設けた点と、移動局１０に関してステップＳＴ１０に代えてステップＳＴ１０′を設けた点が図２１と異なる。
【０１６２】
すなわち、上記ステップＳＲ１０において、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの無線部２８がアンテナ部２０を介し移動局１０に向けて測距用電波信号の送信要求信号を送信した後、ステップＳＴ１０′に移る。
【０１６３】
ステップＳＴ１０′では、上記送信要求信号を受信した移動局１０の無線部２８が、アンテナ部２０を介し、１［ＭＨｚ］以下の周波数の測距用電波信号を送信する。
【０１６４】
その後のステップＳＲ２０、ステップＳＲ３０、ステップＳＲ４０は、図２１と同様であり、移動局１０から受信した上記１［ＭＨｚ］以下の周波数の測距用電波信号の受信時刻情報及び受信信号強度情報を検出し、これらの情報を測位サーバ１４に出力した後、新たに設けたステップＳＳ２０′に移る。
【０１６５】
ステップＳＳ２０′では、測位サーバ１４の解析部８８が、全基地局１２Ａ〜１２Ｄからそれぞれ１つずつ取得した上記受信信号強度情報から、前述した手法により上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出する（第１最大値・最小値検出手段）。その後、新たに設けたステップＳＳ４０′に移る。
【０１６６】
ステップＳＳ４０′では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ２０′での検出結果に基づき、直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとを前述の手法により検出する（第１直接波・反射波強度検出手段）。その後、新たに設けたステップＳＳ５０′に移る。
【０１６７】
ステップＳＳ５０′では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ４０′で検出した直接波の信号強度Ｓｄと反射波の信号強度Ｓｒとを用いて、前述したマルチパス強度因子としての反射波の信号強度Ｓｒと直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを算出する（第１信号強度比算出手段）。これにより、上記実施形態と同様、Ｓｒ／Ｓｄの値が、基地局１２の数だけ（この例では４つ）算出されることとなる。その後、ステップＳＳ６０に移る。なお、上記ステップＳＳ３０′、ステップＳＳ４０′、ステップＳＳ５０′が、各請求項記載の強度因子算出手段を構成する。
【０１６８】
ステップＳＳ６０は、上記図２１と同様、測位サーバ１４の選択部９０が、上記ステップＳＳ５０′での算出結果に応じて、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記Ｓｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数（前述の例では３個）の基地局１２を選択する。そして、上記ステップＳＲ４０で全基地局１２Ａ〜１２Ｄより入力したすべての受信時刻情報（上記の例では４つの基地局×１回の受信＝合計４個の受信時刻情報）の中から、当該選択された基地局１２において受信された受信時刻情報を選択する。以降の処理及び手順は、図２１と同様であるので説明を省略する。
【０１６９】
本変形例においては、１回の測距用電波信号の送受信だけで、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎから、直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒを簡単に精度よく求めることができる。そして、上記実施形態同様、算出した直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒから算出した信号強度比Ｓｒ／Ｓｄが小さい基地局１２の受信時刻情報を優先的に用いて移動局１０の位置の算出を行う。このようにして、信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを用いて測位精度へのマルチパスの影響を正確に評価し、影響を極力除外した測位処理を行うことで、確実に測位精度を向上することができる。
【０１７０】
（２）周波数の異なる複数回の測距用電波信号を送信し、周波数のみを選択する場合
以上においては、直接波と反射波との位相差△Φが０又はπに近い場合に、合成波の受信信号強度Ｓｃと直接波及び反射波の信号強度Ｓｄ，Ｓｒとが明確な関係を持つことを利用し、Ｓｒ／Ｓｄを指標として反射波の悪影響の小さい基地局１２を選択するようにしたが、これに限られない。すなわち、図１２（ａ）〜（ｄ）を用いて前述したように、基地局１２Ａ〜１２ＤでＢＰＳＫ復調を行う場合には、直接波と反射波の位相差△Φがπ／２か３π／２に近いと、反射波が復調に及ぼす影響は小さく、復調時に前述したビット反転が発生する可能性が低くなる。したがって、移動局１０が、互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回の測距用電波信号を送信し、直接波と反射波との位相差△Φがπ／２又は３π／２に近い信号波を基地局１２で取得することで、反射波の悪影響が最も小さい周波数（チャンネル）の測距用電波信号の受信時刻情報を選択するようにしてもよい。
【０１７１】
図１２及び図１３を用いて前述したように、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）が小さいチャンネルは、直接波と反射波との位相差△Φがπ／２や３π／２に近いか、若しくは、反射波の大きさが小さい。そして、図１６（ａ）、（ｂ）及び図１７を用いて前述したように、測距用電波信号の周波数（チャンネル）を変えることで、反射波の遅延時間△ｔが同じであっても、測距用電波信号の直接波と反射波との位相差△Φを変えることができる。したがって、上記所定の態様として互いにチャンネルの異なる複数回（この例では３回）の測距用電波信号を移動局１０から送信しておき、上記Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最小となるチャンネルを選ぶことで、直接波と反射波との位相差△Φがπ／２や３π／２に近いか、若しくは反射波が小さくなるチャンネルを選ぶことができる。
【０１７２】
そこで、本変形例では、移動局１０が、互いに周波数（チャンネル）の異なる３回の測距用電波信号を各基地局１２Ａ〜１２Ｄに送信し、各基地局１２ごとに、各チャンネルの前述した合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎの強度差（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）を算出する。そして、上記３回のチャンネルの異なる測距用電波信号において、マルチパス強度因子として、複数（この例では４つ）の基地局１２Ａ〜１２Ｄに係る上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する。そして、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネルを選択し、全基地局１２Ａ〜１２Ｄにおけるその選択されたチャンネルにおける受信結果に基づき、移動局１０の測位を行う。以下、その詳細を図２５及び図２６を用いて説明する。
【０１７３】
図２５は、互いに異なる周波数で送信された３回の測距用電波信号における各基地局１２ごとの合成波の受信信号強度Ｓｃの変動の一例を表す図である。図２６は、上記図２５で示した、互いに異なる周波数で送信された３回の測距用電波信号における、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和の一例を表した図である。これら図２５及び図２６に示す例では、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおいて、測距用電波信号が、チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１の３つのチャンネルで受信された例を示している。
【０１７４】
図２５及び図２６において、チャンネル１においては、基地局１２Ａは、最大値Ｓｍａｘは１５となり、最小値Ｓｍｉｎは５となり、合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの強度差（矢印参照）Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝１０となる。また、基地局１２Ｂは、最大値Ｓｍａｘは１７となり、最小値Ｓｍｉｎは１２となり、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝５となる。基地局１２Ｃは、最大値Ｓｍａｘは１８となり、最小値Ｓｍｉｎは１５となり、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝３となる。また、基地局１２Ｄは、最大値Ｓｍａｘは１７となり、最小値Ｓｍｉｎは１４となり、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ＝３となる。したがって、チャンネル１における４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は、２１となる。
【０１７５】
同様に、チャンネル６は、基地局１２Ａに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは３となり、基地局１２Ｂに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは３となり、基地局１２Ｃに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは０となり、基地局１２Ｄに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは５となる。したがって、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は１１となる。
【０１７６】
同様に、チャンネル１１は、基地局１２Ａに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは５となり、基地局１２Ｂに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは３となり、基地局１２Ｃに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは５となり、基地局１２Ｄに係わるＳｍａｘ−Ｓｍｉｎは１０となり、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は２３となる。
【０１７７】
すなわち、上記算出した４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は、チャンネル６＜チャンネル１＜チャンネル１１となる。したがって、選択対象として、上記４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネル、すなわち、チャンネル６を選択する。そして、この選択されたチャンネル６における全基地局１２Ａ〜１２Ｄでの測距用電波信号の受信結果に基づき、移動局１０の測位を行う。
【０１７８】
図２７は、本変形例における測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図であり、上記実施形態の図２１、上記（１）の変形例の図２４に対応する図である。図２１と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【０１７９】
図２７では、測位サーバ１４に関してステップＳＳ４０、ステップＳＳ５０、ステップＳＳ６０を削除し、さらに、ステップＳＳ３０とステップＳＳ７０との間に新たにステップＳＳ４５、ステップＳＳ６５を設けた点が図２１と異なる。
【０１８０】
すなわち、上記ステップＳＳ２０において、ステップＳＲ４０で各基地局１２Ａ〜１２Ｄから入力した受信時刻情報及び受信信号強度に基づき、測位サーバ１４の解析部８８が、前述の手法により、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号それぞれにおける（各チャンネルごとの）、上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出する（第３最大値・最小値検出手段）。
【０１８１】
次に、ステップＳＳ３０では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記ステップＳＳ２０で検出した上記合成波の受信信号強度Ｓｃの最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを用いて、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号それぞれにおける（各チャンネルごとの）、上記最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎとの差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを算出する（強度差算出手段）。その後、新たに設けたステップＳＳ４５に移る。
【０１８２】
ステップＳＳ４５では、測位サーバ１４の解析部８８が、上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎに基づき、異なるチャンネルで送信された３回の測距用電波信号において、マルチパス強度因子としての、複数（前述の例では４つ）の基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する（強度差総計算出手段）。なお、上記ステップＳＳ２０、ステップＳＳ３０、ステップＳＳ４５が、各請求項記載の強度因子算出手段を構成する。
【０１８３】
そして、新たに設けたステップＳＳ６５で、測位サーバ１４の選択部９０が、上記ステップＳＳ４５での算出結果に応じて、上記互いにチャンネルの異なる３回の測距用電波信号のうち、上記４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネルを選択する。そして、上記ステップＳＲ４０で全基地局１２Ａ〜１２Ｄより入力したすべての受信時刻情報（上記の例では４つの基地局×３回の受信＝合計１２個の受信時刻情報）の中から、当該選択されたチャンネルにおいて全基地局１２Ａ〜１２Ｄにおいて受信された、４つの受信時刻情報を選択する。以降の処理及び手順は、図２１と同様であるので説明を省略する。
【０１８４】
本変形例によれば、移動局１０が、互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回（前述の例では３回）の測距用電波信号を送信し、そのうち、基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さい（言い換えれば反射波の悪影響が最も小さい）チャンネルを用いることで、各基地局での直接波と反射波との位相差△Φがπ／２か３π／２に近くなる、若しくは、反射波の大きさが小さくなるようにする。そして、そのチャンネルにおける受信時刻情報を用いて測位を行うことにより、測位精度に悪影響を及ぼす反射波の影響を確実に低減し、測位精度を向上することができる。
【０１８５】
（３）周波数の異なる複数回の測距用電波信号を送信し、基地局及び周波数を選択する場合
上記（２）の変形例においては、互いに周波数（チャンネル）の異なる複数回の測距用電波信号において、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄに係る上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出したが、これに限られない。すなわち、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さいものから優先的に所定個数（この例では３個）だけ選択し（＝４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが大きいものは選択されない）、当該選択された３個の基地局１２のみに限定した形でそれら各基地局１２での強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出するようにしてもよい。
【０１８６】
図２８は、本変形例における、基地局１２の選択及び選択された基地局１２での強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和の算出の手法を説明するための説明図であり、上記（２）の変形例の図２６に対応する図である。図２８では、互いに異なる周波数（チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１）で送信された３回の測距用電波信号における、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎと、選択された３つの基地局１２における強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和とを示している。なお、この例では、各チャンネルにおける各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎは図２６と同じ値を用いている。
【０１８７】
図２８において、チャンネル１では、各基地局１２ごとの上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの値は、基地局１２Ｃ＝基地局１２Ｄ＜基地局１２Ｂ＜基地局１２Ａとなる。したがって、強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さいものから３個選択すると、基地局１２Ｄ、基地局１２Ｂ、基地局１２Ａが選択される（値を円で囲んだもの）。同様に、チャンネル６では、各基地局１２ごとの上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの値は、基地局１２Ｃ＜基地局１２Ａ＝基地局１２Ｂ＜基地局１２Ｄとなり、基地局１２Ｃ、基地局１２Ａ、基地局１２Ｂが選択される。また、チャンネル１１では、各基地局１２ごとの上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの値は、基地局１２Ｂ＜基地局１２Ａ＝基地局１２Ｃ＜基地局１２Ｄとなり、基地局１２Ｂ、基地局１２Ａ、基地局１２Ｃが選択される。
【０１８８】
次に、各チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１のそれぞれにおいて、上記のようにして選択された３個の基地局１２に係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する。すなわち、チャンネル１においては、選択された基地局１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄに係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は１１となる。また、チャンネル６においては、選択された基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は６となる。また、チャンネル１１においては、選択された基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は１３となる。
【０１８９】
次に、各チャンネル１、チャンネル６、チャンネル１１における、上記選択された３個の基地局１２に係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネルを選択する。すなわち、上記選択された３個の基地局１２に係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和は、チャンネル６＜チャンネル１＜チャンネル１１となるので、チャンネル６が選択される。
【０１９０】
図２９は、本変形例における測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図であり、上記実施形態の図２１、上記（１）の変形例の図２４、上記（２）の変形例の図２７に対応する図である。図２１及び図２７と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【０１９１】
図２９では、測位サーバ１４に関してステップＳＳ４０、ステップＳＳ５０、ステップＳＳ６０を削除し、さらに、ステップＳＳ３０とステップＳＳ７０との間に新たにステップＳＳ３５、ステップＳＳ５５、ステップＳＳ６５′を設けた点が図２１と異なる。
【０１９２】
すなわち、上記ステップＳＳ３０において、測位サーバ１４の解析部８８が、前述と同様、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記３回の測距用電波信号それぞれにおける（各チャンネルごとの）、上記強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを算出（強度差算出手段）したら、新たに設けたステップＳＳ３５に移る。
【０１９３】
ステップＳＳ３５では、測位サーバ１４の選択部９０が、上記ステップＳＳ３０の算出結果に基づき、周波数（チャンネル）が異なる３回の測距用電波信号において、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さいものから所定個数（前述の例では３個）だけ選択する（すなわち、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きい基地局１２は選択しない。
【０１９４】
次に、新たに設けたステップＳＳ５５では、測位サーバ１４の解析部８８が、マルチパス強度因子としての、上記ステップＳＳ３５で選択した３個の基地局１２に係る強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を算出する。なお、上記ステップＳＳ３５とステップＳＳ５５とが、各請求項記載の強度差総計算出手段を構成し、さらにこれらとステップＳＳ２０、ステップＳＳ３０とが、各請求項記載の強度因子算出手段を構成する。その後、新たに設けたステップＳＳ６５′に移る。
【０１９５】
ステップＳＳ６５′では、測位サーバ１４の選択部９０が、上記ステップＳＳ５５の算出結果に応じて、上記互いにチャンネルの異なる３回の測距用電波信号のうち、上記選択した３個の基地局１２の強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネルを選択する。そして、上記ステップＳＲ４０で全基地局１２Ａ〜１２Ｄより入力したすべての受信時刻情報（上記の例では４つの基地局×３回の受信＝合計１２個の受信時刻情報）の中から、当該選択されたチャンネルにおいてステップＳＳ３５で選択された３個の基地局１２において受信された３つの受信時刻情報を選択する。以降の処理及び手順は、図２１と同様であるので説明を省略する。
【０１９６】
本変形例によれば、移動局１０による、測距用電波信号の複数回の送信のうち、強度差Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さいチャンネルを用い、さらに当該チャンネルでの全基地局１２Ａ〜１２Ｄでの受信結果のうちからＳｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さい３つを選択する。そして、それら選択された３つの基地局１２における受信時刻情報を用いて測位を行うことにより、さらに確実に測位精度を向上することができる。
【０１９７】
（４）アンテナ切り換え方式で電波信号の送信を行う場合
なお、以上においては、移動局１０が、同一のアンテナを用いて互いに周波数の異なる複数回の電波信号を送信する態様を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、移動局１０が、異なる複数の周波数にそれぞれ対応した複数のアンテナを切り換えながら用いつつ、互いに異なる複数のチャンネルで電波信号を送信するようにしてもよい。
【０１９８】
図３０は、このような変形例による移動局１０の機能的構成の概略を表す機能ブロック図であり、図３に対応する図である。図３と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【０１９９】
図３０において、本変形例においては、移動局１０が、上記図３のアンテナ部２０とほぼ同等の機能を備えた複数（この例では３つ）のアンテナ部２０Ａ〜２０Ｃを備えている。そして、この例では、アンテナ部２０Ａ〜２０Ｃと、平衡不平衡変換器２２との間にアンテナ切換部２１（切り換え部）を新たに備えている。
【０２００】
アンテナ部２０Ａ〜２０Ｃは、それぞれ予め設定された互いに周波数の異なる電波信号を送信可能となっている。言い換えれば、各アンテナ部２０Ａ〜２０Ｃは、それぞれ特定の周波数の送受信に最も適した構成となっている。アンテナ切換部２１は、例えばコントローラ（図示省略）からの指令により基地局１２Ａ〜１２Ｄとの電波信号の送受信の際に用いるアンテナ部２０Ａ〜２０Ｃを切り換え、順次選択する。これにより、上記同様、移動局１０が実質的に互いに周波数の異なる３回の電波信号を送信することができる。
【０２０１】
本変形例によっても、上記実施形態や各変形例と同様の効果を得る。
【０２０２】
（５）ＴＯＡ方式で測位を行う場合
なお、以上においては、移動局１０からの測距用電波信号に対する各基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信時刻差により測距処理を行う、いわゆるＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、ＲＳＳＩ（受信信号強度）を用いる方式やＴＯＡ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式を用いて測距処理を行うようにしてもよい。ＲＳＳＩ方式の場合は、基地局のＲＳＳＩ部４７にて移動局信号の受信強度を取得し、これに基づき、測位を行うことができる。また、ＴＯＡ方式の場合は図３に示した移動局１０の時計４１が必須の構成となる。そしてこの移動局１０の時計４１と各基地局１２Ａ〜１２Ｄの時計４１との時刻合わせが行われる。そして、移動局１０での送信時刻と基地局１２Ａ〜１２Ｄでの受信時刻とにより、移動局１０から基地局１２Ａ〜１２Ｄまでの到来時間（伝搬時間）を算出し、これに基づき、測位を行うことができる。
【０２０３】
本変形例によっても、上記実施形態や各変形例と同様の効果を得る。
【０２０４】
（６）その他
以上においては、被測位局として移動可能な移動局１０が設けられる場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、上記基地局１２のように固定的に配置されるものに対し無線通信を介して測位を行う場合であっても、本発明を適用して、上記同様、マルチパス環境により生じる反射波の影響を軽減して、測位精度を向上することができる。
【０２０５】
また、図２１、図２４、図２７、図２９に示すシーケンスは本発明を図示する手順に限定するものではなく、発明の趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で手順の追加・削除又は順番の変更等をしてもよい。
【０２０６】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【０２０７】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０２０８】
【図１】本発明の一実施形態の測位システムの構成の一例を表す説明図である。
【図２】位置算出のために、移動可能領域において便宜上設定される座標系を表す説明図である。
【図３】移動局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【図４】基地局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【図５】測位サーバの機能的構成を表す機能ブロック図である。
【図６】測位部による移動局の位置検出の手法原理を説明するための説明図である。
【図７】直接波と反射波とによる干渉を説明するための説明図である。
【図８】位相及び振幅の関係を表す図である。
【図９】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１０】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１１】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１２】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１３】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１４】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１５】直接波及び反射波の信号強度の算出の手法の一例を説明するための説明図である。
【図１６】周波数の異なる測距用電波信号の直接波と反射波との位相差を説明するための説明図である。
【図１７】周波数の異なる各チャンネルにおける中心周波数、使用周波数帯域を表した図である。
【図１８】信号強度比が小さい順に所定個数の基地局に係わる受信時刻情報を選択する手法を説明するための説明図である。
【図１９】信号強度比が小さい順に所定個数の基地局に係わる受信時刻情報を選択する手法を説明するための説明図である。
【図２０】信号強度比が小さい順に所定個数の基地局に係わる受信時刻情報を選択する手法を説明するための説明図である。
【図２１】測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作を表すシーケンス図である。
【図２２】１ＭＨｚの周波数で測距用電波信号を送信する変形例において、直接波と反射波との位相差を説明するための説明図である。
【図２３】直接波と反射波との位相差を説明するための説明図である。
【図２４】測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作を表すシーケンス図である。
【図２５】周波数の異なる複数回の測距用電波信号を送信し、周波数を選択する変形例において、複数の基地局の強度差の和が最も小さい周波数の測距用電波信号を選択する手法を説明するための説明図である。
【図２６】複数の基地局の強度差の和が最も小さい周波数の受信時刻情報を選択する手法を説明するための説明図である。
【図２７】測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作を表すシーケンス図である。
【図２８】周波数の異なる複数回の測距用電波信号を送信し、基地局及び周波数を選択する変形例において、基地局の選択及び選択された基地局での強度差の和の算出の手法を説明するための説明図である。
【図２９】測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作を表すシーケンス図である。
【図３０】アンテナ切り換え方式を行う変形例における移動局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【０２０９】
８ 測位システム
１０ 移動局
１２Ａ〜１２Ｄ 基地局
１４ 測位サーバ
２１ アンテナ切換部（切り換え部）
４２ 到来時刻検出部（同期検出部）
４７ ＲＳＳＩ部（信号強度検出部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波信号を、マルチパス対応の所定の態様で送信する送信部を備えた移動局と、
前記送信部から送信された前記電波信号を受信する受信部と、受信された前記電波信号に対して同期検出を行い、前記電波信号の受信時刻を算出する同期検出部と、受信された前記電波信号の強度を検出する信号強度検出部とを備えた複数の基地局と、
前記受信時刻に基づいて前記移動局の測位処理を行う測位処理手段と
を有する測位システムであって、
前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度より、前記同期検出部で算出される受信時刻に対するマルチパスの影響を表す、マルチパス強度因子を算出するための強度因子算出手段とを有し、
前記測位処理手段は、
前記基地局で算出され、前記マルチパス強度因子に応じた所定の処理が行われた受信時刻に基づいて、前記測位処理を行う
ことを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記測位処理手段は、
前記所定の処理として、前記基地局で算出された前記受信時刻のうち前記マルチパス強度因子に応じた選択が行われた、受信時刻に基づいて、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項１記載の測位システム。
【請求項３】
前記移動局の送信部は、
前記所定の態様として、前記基地局での受信時に、前記直接波と前記反射波との位相差が、略０となるか、若しくは、略πとなるような態様で、前記電波信号を送信する
ことを特徴とする請求項２記載の測位システム。
【請求項４】
前記移動局の送信部は、
前記所定の態様として、１ＭＨｚ以下の周波数の前記電波信号を送信し、
前記強度因子算出手段は、
前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記電波信号の前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出する第１最大値・最小値検出手段と、
前記第１最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを検出する第１直接波・反射波強度検出手段と、
前記第１直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として算出する第１信号強度比算出手段と
を備えており、
前記測位処理手段は、
前記第１信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項３記載の測位システム。
【請求項５】
前記移動局の送信部は、
前記所定の態様として、互いに周波数の異なる複数回の前記電波信号を送信し、
前記強度因子算出手段は、
前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第２最大値・最小値検出手段と、
前記第２最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなる電波信号の、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを各基地局ごとに検出する第２直接波・反射波強度検出手段と、
前記第２直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として各基地局ごとに算出する第２信号強度比算出手段と
を備えており、
前記測位処理手段は、
前記第２信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項３記載の測位システム。
【請求項６】
前記移動局は、
複数のアンテナと該複数のアンテナを切り換える切り換え部を有し、
前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、異なる複数の前記アンテナを順次選択して前記電波信号を送信し、
前記強度因子算出手段は、
前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第２最大値・最小値検出手段と、
前記第２最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなる電波信号の、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを各基地局ごとに検出する第２直接波・反射波強度検出手段と、
前記第２直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として各基地局ごとに算出する第２信号強度比算出手段と
を備えており、
前記測位処理手段は、
前記第２信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項３記載の測位システム。
【請求項７】
前記移動局の送信部は、
前記所定の態様として、互いに周波数の異なる複数回の前記電波信号を送信し、
前記強度因子算出手段は、
前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、直接波及び反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第３最大値・最小値検出手段を備えており、
前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最小となるような態様で、前記電波信号を送信する
ことを特徴とする請求項２記載の測位システム。
【請求項８】
前記強度因子算出手段は、
前記第３最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、各回の電波信号において、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを各基地局ごとに算出する強度差算出手段と、
前記強度差算出手段での算出結果に基づき、各回の電波信号において、複数の基地局に係るＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を前記マルチパス強度因子として算出する強度差総計算出手段と
を備えており、
前記測位処理手段は、
前記強度差総計算出手段の算出結果に応じて、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さくなる周波数における、各基地局での受信時刻に基づき、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項７記載の測位システム。
【請求項９】
前記強度差総計算出手段は、
前記強度差算出手段での算出結果に基づき、各回の電波信号において、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さい順に基地局を所定の個数選択し、当該選択された基地局に係るＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を前記マルチパス強度因子として算出し、
前記測位処理手段は、
前記強度差総計算出手段の算出結果に応じて、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さくなる周波数における、各基地局での受信時刻に基づき、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項８記載の測位システム。
【請求項１】
電波信号を、マルチパス対応の所定の態様で送信する送信部を備えた移動局と、
前記送信部から送信された前記電波信号を受信する受信部と、受信された前記電波信号に対して同期検出を行い、前記電波信号の受信時刻を算出する同期検出部と、受信された前記電波信号の強度を検出する信号強度検出部とを備えた複数の基地局と、
前記受信時刻に基づいて前記移動局の測位処理を行う測位処理手段と
を有する測位システムであって、
前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度より、前記同期検出部で算出される受信時刻に対するマルチパスの影響を表す、マルチパス強度因子を算出するための強度因子算出手段とを有し、
前記測位処理手段は、
前記基地局で算出され、前記マルチパス強度因子に応じた所定の処理が行われた受信時刻に基づいて、前記測位処理を行う
ことを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記測位処理手段は、
前記所定の処理として、前記基地局で算出された前記受信時刻のうち前記マルチパス強度因子に応じた選択が行われた、受信時刻に基づいて、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項１記載の測位システム。
【請求項３】
前記移動局の送信部は、
前記所定の態様として、前記基地局での受信時に、前記直接波と前記反射波との位相差が、略０となるか、若しくは、略πとなるような態様で、前記電波信号を送信する
ことを特徴とする請求項２記載の測位システム。
【請求項４】
前記移動局の送信部は、
前記所定の態様として、１ＭＨｚ以下の周波数の前記電波信号を送信し、
前記強度因子算出手段は、
前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記電波信号の前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを検出する第１最大値・最小値検出手段と、
前記第１最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを検出する第１直接波・反射波強度検出手段と、
前記第１直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として算出する第１信号強度比算出手段と
を備えており、
前記測位処理手段は、
前記第１信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項３記載の測位システム。
【請求項５】
前記移動局の送信部は、
前記所定の態様として、互いに周波数の異なる複数回の前記電波信号を送信し、
前記強度因子算出手段は、
前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第２最大値・最小値検出手段と、
前記第２最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなる電波信号の、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを各基地局ごとに検出する第２直接波・反射波強度検出手段と、
前記第２直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として各基地局ごとに算出する第２信号強度比算出手段と
を備えており、
前記測位処理手段は、
前記第２信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項３記載の測位システム。
【請求項６】
前記移動局は、
複数のアンテナと該複数のアンテナを切り換える切り換え部を有し、
前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、異なる複数の前記アンテナを順次選択して前記電波信号を送信し、
前記強度因子算出手段は、
前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、前記直接波及び前記反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第２最大値・最小値検出手段と、
前記第２最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎが最も大きくなる電波信号の、前記直接波の信号強度Ｓｄと前記反射波の信号強度Ｓｒとを各基地局ごとに検出する第２直接波・反射波強度検出手段と、
前記第２直接波・反射波強度検出手段での検出結果に基づき、前記反射波の信号強度Ｓｒと前記直接波の信号強度Ｓｄとの信号強度比Ｓｒ／Ｓｄを、前記マルチパス強度因子として各基地局ごとに算出する第２信号強度比算出手段と
を備えており、
前記測位処理手段は、
前記第２信号強度比算出手段の算出結果に応じて、前記複数の基地局のうちＳｒ／Ｓｄが小さい順に所定の個数選択された基地局で算出された受信時刻に基づき、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項３記載の測位システム。
【請求項７】
前記移動局の送信部は、
前記所定の態様として、互いに周波数の異なる複数回の前記電波信号を送信し、
前記強度因子算出手段は、
前記信号強度検出部で検出された前記電波信号の強度に基づき、前記複数回の電波信号それぞれにおける、直接波及び反射波からなる合成波の信号強度の最大値Ｓｍａｘ及び最小値Ｓｍｉｎを各基地局ごとに検出する第３最大値・最小値検出手段を備えており、
前記移動局の送信部は、前記所定の態様として、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが最小となるような態様で、前記電波信号を送信する
ことを特徴とする請求項２記載の測位システム。
【請求項８】
前記強度因子算出手段は、
前記第３最大値・最小値検出手段での検出結果に基づき、各回の電波信号において、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎを各基地局ごとに算出する強度差算出手段と、
前記強度差算出手段での算出結果に基づき、各回の電波信号において、複数の基地局に係るＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を前記マルチパス強度因子として算出する強度差総計算出手段と
を備えており、
前記測位処理手段は、
前記強度差総計算出手段の算出結果に応じて、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さくなる周波数における、各基地局での受信時刻に基づき、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項７記載の測位システム。
【請求項９】
前記強度差総計算出手段は、
前記強度差算出手段での算出結果に基づき、各回の電波信号において、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎが小さい順に基地局を所定の個数選択し、当該選択された基地局に係るＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和を前記マルチパス強度因子として算出し、
前記測位処理手段は、
前記強度差総計算出手段の算出結果に応じて、前記複数回の電波信号のうちＳｍａｘ−Ｓｍｉｎの和が最も小さくなる周波数における、各基地局での受信時刻に基づき、前記測位処理を行う
ことを特徴とする請求項８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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１０−７１９１０（Ｐ２０１０−７１９１０Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４２０１２（Ｐ２００８−２４２０１２）
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【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２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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