測位システム
【課題】複数の基地局１２の位置が分からない場合や、基地局１２どうしの時計の未知の時間ずれがある場合であっても、移動局１０の位置を精度よく算出できる移動局測位システムを提供する。
【解決手段】測位部６２により、位置情報が既知であり、複数の基地局１２との間で電波の送受信が可能な複数の基準局１１の位置情報と、複数の基準局１１と複数の基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻に基づいて複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置が算出され、さらに測位部６２により、算出された複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれ情報および位置情報と、移動局１０と複数の基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻とに基づいて移動局１０の位置が算出される。
【解決手段】測位部６２により、位置情報が既知であり、複数の基地局１２との間で電波の送受信が可能な複数の基準局１１の位置情報と、複数の基準局１１と複数の基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻に基づいて複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置が算出され、さらに測位部６２により、算出された複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれ情報および位置情報と、移動局１０と複数の基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻とに基づいて移動局１０の位置が算出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局と複数の基地局のいずれか一方から送信された電波を他方が受信し、該受信した電波の受信結果に基づいて移動局の位置を算出する移動局測位システムに関するものであって、基地局の位置が既知でない場合においても移動局の位置の算出を可能とする移動局測位システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動局と複数の基地局のいずれか一方から送信された電波を他方が受信し、該受信した電波の受信結果に基づいて移動局の位置を算出（測位）する移動局測位システムが知られている。かかる移動局測位システムにおいては、測位の精度を向上させるために予め複数の基地局のそれぞれの有する時計の時刻合わせ（時計合わせ）を行なったり、あるいは、予め複数の基地局の時刻ずれを算出しておきその時刻ずれに基づいて測定された時刻の補正を行なうことが行なわれる。
【０００３】
なお、特許文献１においては、クロックタイミングがネットワークごとに異なる各ネットワークの受信機にタグ送信機が信号を送信し、それらのクロックタイミングに対するその関連を追跡して全ての受信機を時間同期させることにより、前記受信機における到着時刻信号に基づいて前記タグ送信機に関連付けられている物体の位置を検出するシステムが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５１０９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記複数の基地局のそれぞれの有する時計の時刻合わせ（時計合わせ）を行なったり、あるいは、複数の基地局の時刻ずれを算出するためには、例えば、予め既知とされた前記複数の基地局間の距離に基づいて算出される電波の伝搬時間の理論値と、実際の電波の伝搬時間とを比較することにより行なわれる。かかる場合において、前記複数の基地局間の距離は既知である必要があり、この複数の基地局間の距離は、例えば前記複数の基地局のそれぞれの位置情報に基づいて算出される。すなわち、基地局の位置情報は予め既知とされている必要がある。
【０００６】
ところで、基地局は電波の見通しのよい高所に配置されることが多く、その位置測定を正確に行なうことが容易でない場合がある。たとえば、基地局として無線ＬＡＮ基地局など既存のインフラ機器を利用する場合には、既に高所に設置された機器の位置を測定する必要があった。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、移動局と複数の基地局のいずれか一方から送信された電波を他方が受信し、該受信した電波の受信結果に基づいて移動局の位置を算出する移動局測位システムにおいて、前記複数の基地局の位置が分からない場合において、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することのできる移動局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】
【０００８】
かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明は、（ａ）移動局と複数の基地局とのいずれか一方から送信された電波を他方が受信し、該受信した電波の受信結果に基づいて移動局の位置を算出する移動局測位システムであって、（ｂ）位置情報が既知であり、前記複数の基地局との間で電波の送受信が可能な複数の基準局と、（ｃ）該複数の基準局の位置情報と、該複数の基準局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置を算出する基地局位置算出部と、（ｄ）該基地局位置算出部によって算出された前記複数の基地局の有する時計の時間ずれ情報およびの位置情報と、前記移動局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記移動局の位置を算出する移動局位置算出部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、前記基地局位置算出部により、位置情報が既知であり、前記複数の基地局との間で電波の送受信が可能な複数の基準局の位置情報と、該複数の基準局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置が算出され、前記移動局位置算出部により、該基地局位置算出部によって算出された前記複数の基地局の有する時計の時間ずれ情報および位置情報と、前記移動局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記移動局の位置が算出されるので、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。また、時計の時間ずれを求めるために、基地局同士で通信を行うといった処理を実施する必要がない。
【００１０】
好適には、前記移動局測位システムは、（ａ）前記複数の基地局のそれぞれと前記複数の基準局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記複数の基地局のうち２つの基地局の組み合わせである基地局対ごとに前記基地局位置算出部において前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置の算出に用いられる前記複数の基準局を選択する基準局選択部を有し、（ｂ）前記基地局位置算出部は、予め定められた複数の前記基地局対のそれぞれについて該基準局選択部により選択された複数の基準局の位置情報と、該選択された複数の基準局と前記基地局対のそれぞれを構成する２つの基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置を算出することを特徴とする。このようにすれば、前記基準局選択部により、前記複数の基地局のそれぞれと前記複数の基準局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記基地局対ごとに前記複数の基準局が選択され、前記基地局位置算出部により、前記複数の前記基地局対のそれぞれについて該基準局選択部により選択された複数の基準局の位置情報と、該選択された複数の基準局と前記基地局対のそれぞれを構成する２つの基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置が算出されるので、前記基準局が必要以上に多く存在する場合において前記基地局対ごとに適切な基準局が選択され、選択された基準局と前記基地局対を構成する２つの基地局との通信を行なうことができる。そのため、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【００１１】
また好適には、前記移動局測位システムは、前記移動局と、複数の基地局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記移動局位置算出部において前記移動局の位置の算出に用いられる前記基地局を前記複数の基地局から選択する基地局選択部を有することを特徴とする。このようにすれば、前記基地局選択部により、前記移動局と、複数の基地局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記移動局位置算出部において前記移動局の位置の算出に用いられる前記基地局が前記複数の基地局から選択されるので、移動局の位置の算出に必要とされるよりも多くの基地局が存在する場合において、前記移動局位置算出部において移動局の位置を算出するのに適した基地局が選択される。そのため、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【００１２】
また好適には、前記移動局測位システムは、前記基地局対のうち、該基地局対を構成する２つの基地局の両者が予め定められた所定数以上の共通した前記基準局と電波を送受信可能である基地局対を、前記複数の基地局対として選択する基地局対選択部を有することを特徴とする。このようにすれば、前記複数の基地局のそれぞれと前記複数の基準局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記所定数以上の共通した基準局と電波を送受信可能な基地局対が選択され、選択された基地局対ごとに前記基準局選択部により前記基地局位置算出部において基地局の有する時計の時間ずれおよび位置の算出に用いられる前記複数の基準局が選択され、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【００１３】
さらに好適には、前記基地局対選択部は、前記複数の基地局対のそれぞれについて、該基地局対を構成する２つの基地局の両者が電波を送受信可能である共通基準局が該基地局対のそれぞれについて重複する数が最も多くなるように前記複数の基地局対を選択すること、を特徴とする。このようにすれば、重複する前記共通基準局の数が最も多くなるように前記基地局対が選択され、選択された複数の基地局対のそれぞれについて前記複数の基地局のそれぞれと前記複数の基準局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記基地局位置算出部において基地局の有する時計の時間ずれおよび位置の算出に用いられる前記複数の基準局が選択され、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【００１４】
また好適には、前記移動局測位システムを構成する複数の基準局の数Ｒは、前記移動局の測位対象領域がｍ次元であり、前記複数の基地局の数がＮである場合において、自然数Ｒ，ｍ，Ｎは、｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ なる関係を満たすことを特徴とする。このようにすれば、前記複数の基地局の数Ｎ、および移動局の測位対象領域の形状（ｍ次元）に基づいて、必要とされる基準局の数Ｒを算出することができ、前記複数の基準局を用いて、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例である移動局測位システム８の構成の概要を説明する図である。図１に示すように、測位システム８は、予め設定される領域を移動可能な移動局１０、前記移動局１０と無線による通信を行なう機能を有する第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの例えば４つとされた複数の基地局１２（以下、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄを区別しない場合、基地局１２という。）、および例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されるサーバ１４を含んで構成される。なお、移動局１０の数は１個以上であればとくに限定されない。また、基地局１２とサーバ１４はＬＡＮにより通信可能とされている。このときＬＡＮが有線であれば図１に示すように通信ケーブル１８によって基地局１２はサーバ１４と接続される。
【００１７】
また、移動局測位システム８は図１に示すように、基地局１２と無線による通信を行なう機能を有する第１基準局１１Ａ乃至第８基準局１１Ｈの例えば８局とされた複数の基準局１１（以下、第１基準局１１Ａ乃至第８基準局１１Ｈを区別しない場合、基準局１１という。）を含む。この基準局１１は移動局測位システム８の操作者によって任意に設置され、基準局１１を設置した位置についての位置情報は、操作者による位置情報の入力を後述する基準局位置設定部６１が受け付けることにより、移動局測位システム８に既知とされている。なお、移動局１０が移動可能な領域には例えば図１に示すような座標系が設定され、移動局１０、基準局１１、基地局１２の位置は図１に示すようにこの座標系における座標によって表現される。なお、図１においては、ｚ軸が省略されている。
【００１８】
ここで、基地局１２の数は、位置の算出（測位）を行なおうとする移動局１０が移動する領域に応じて決定される。例えば移動局１０が平面（２次元）上を移動する場合には３局以上の基地局１２が必要とされ、３次元空間を移動する場合には４局以上の基地局１２が必要とされる。また、基準局１１の数Ｒは、前記移動局の測位対象領域がｍ次元であり、前記基地局１２の数がＮである場合において、｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ を満たすように決定される。
【００１９】
図２は移動局１０の有する機能の概要を説明するブロック図である。移動局１０は、アンテナ２６、移動局無線部２２、移動局制御部２４などを有して構成される。移動局制御部２４は例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を使用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行なうようになっている。
【００２０】
移動局無線部２２は、いわゆる無線通信機能を実現するものであって、アンテナ２６を用いて電波の送受信を行なう。例えば移動局無線部２２は、前記基地局１２に対し相関値を算出するための拡散符号を含む電波を送信する。また、基地局１２より送信される、例えば移動局１０の作動に関する指令を含む電波を受信する。移動局無線部２２は、所定の周波数の搬送波を発生する発振器、電波により送信する信号に基づいて前記搬送波を変調し、またデジタル変調などを行なう変調器、前記変調された搬送波を所定の出力に増幅する送信アンプなどを有する。さらに、移動局無線部２２は、アンテナ２６によって受信された受信波を増幅する受信アンプ、受信波から所定の周波数成分のみを取り出すフィルタ、デジタル復調や検波器などによる復調を行なう復調器などによって実現される受信機能を含む。このとき、移動局無線部２２が行なう無線通信は例えばいわゆるデジタル通信が好適に用いられるので、移動局無線部２２はそのデジタル通信に必要となる変調あるいは復調のための機構を含む。
【００２１】
ここで、移動局１０の移動局無線部２２が送信する電波は、例えば電波に含まれる信号波のヘッダ部分に電波の送信元、すなわち個々の移動局１０や基準局１１、基地局１２を識別するための符号を含める、あるいは個々の移動局１０、基準局１１、基地局１２により異なる拡散符号を送信するなど、予め定めた方法により送信される。そのため、その電波を受信した移動局は前記予め定めた方法に従ってその受信した電波を解析することにより、受信した電波が何れの移動局１０、基準局１１、あるいは基地局１２から送信されたものであるかを識別することができる。
【００２２】
また、アンテナ２６は、前述の移動局無線部２２が電波を送受信する際に用いられるものであって、送受信する電波の周波数に適したものが用いられる。
【００２３】
移動局制御部２４は移動局無線部２２の制御を行なう。具体的には例えば、移動局制御部２４は移動局無線部２２に対して送信または受信の切り替え、搬送波周波数の設定、送信アンプにおける出力の設定を行なう。これらの制御における設定値の決定は基地局１２との通信の結果により、例えば、前記基地局１２から送信される指令に基づいて決定される。移動局制御部２４はまた、前記基地局１２からの移動局１０の制御作動に関する指令を、移動局無線部２２において受信され、復号された基地局１２からの電波の内容を解析することにより解析する。また移動局制御部２４は、移動局１０が電波によって送信する拡散符号を、例えば図示しない記憶手段から記憶された拡散符号を読み出すことにより、あるいは所定の生成方法、例えば予め定められた原始多項式に基づいて生成することにより決定する。
【００２４】
図３は基準局１１の有する機能の概要を説明するブロック図である。基準局１１は、アンテナ３２、基準局無線部２８、基準局制御部３０などを有して構成され、図２に示した移動局１０と同様の構成とされる。すなわち、基準局１１のアンテナ３２、基準局無線部２８、基準局制御部３０はそれぞれ、移動局１０のアンテナ２６、移動局無線部２２、移動局制御部２４に対応し、同様の機能を有するものとされている。このように、基準局１１は、例えば基地局１２からの指示により所定の拡散符号を含む電波の送信を行なうことができるようにされている。
【００２５】
なお、基準局１１の基準局無線部２８が送信する電波は、移動局１０の移動局無線部２２が送信する電波と同様に、例えば電波に含まれる信号波のヘッダ部分に電波の送信元、すなわち個々の移動局１０や基準局１１、基地局１２を識別するための符号を含める、あるいは個々の移動局１０、基準局１１、基地局１２により異なる拡散符号を送信するなど、予め定めた方法により送信される。そのため、その電波を受信した移動局は前記予め定めた方法に従ってその受信した電波を解析することにより、受信した電波が何れの移動局１０、基準局１１、あるいは基地局１２から送信されたものであるかを識別することができる。
【００２６】
図４は、基地局１２の有する機能の一例の概要を説明するブロック図である。基地局１２は、アンテナ３５、基地局無線部３４、基地局制御部３６、受信時刻検出部３８、時計４０、ＲＳＳＩ検出部４２、ＢＥＲ検出部４４、通信インタフェース４６などを含んで構成される。また、基地局１２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ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従って信号処理を行なうことにより、受信時刻検出部３８、基地局制御部３６、ＢＥＲ検出部４４、ＲＳＳＩ検出部４２などにおける処理を実行するようになっている。
【００２７】
基地局無線部３４は、いわゆる無線通信機能を実現するものであって、アンテナ３５を用いて電波の送受信を行なう。基地局無線部３４は、例えば前記移動局１０や基準局１１の作動を制御する指令を含む電波を送信する。また、基地局無線部３４は、移動局１０や基準局１１によって送信される電波を受信し、その内容を必要に応じて後述する受信時刻検出部３８、ＲＳＳＩ検出部４２、ＢＥＲ検出部４４などに渡し処理を実行させる。すなわち、基地局無線部３４は、所定の周波数の搬送波を発生する発振器、電波により送信する信号に基づいて前記搬送波を変調し、またデジタル変調などを行なう変調器、前記変調された搬送波を所定の出力に増幅する送信アンプなどを有し、また、アンテナ３５によって受信された受信波を増幅する受信アンプ、受信波から所定の周波数成分のみを取り出すフィルタ、デジタル復調や検波器などによる復調を行なう復調器などによって実現される。このとき、基地局無線部３４が行なう無線通信は例えばいわゆるデジタル通信が好適に用いられるので、基地局無線部３４はそのデジタル通信に必要となる変調あるいは復調のための機構を含む。
【００２８】
また、アンテナ３５は、前述の基地局無線部３４が電波を送受信する際に用いられるものであって、送受信する電波の周波数に適したものが用いられる。
【００２９】
基地局制御部３６は前記基地局無線部３４など基地局１２の作動に関する制御を行なう。具体的には例えば、基地局制御部３６は基地局無線部３４に対して送信または受信の切り替え、搬送波周波数の設定、送信アンプの出力の設定などを行なう。これらの制御における設定値の決定は後述のサーバ１４あるいは移動局１０との通信の結果により決定される。また基地局制御部３６は受信時刻検出部３８に対しては、受信時刻検出実行の制御および受信時刻検出結果出力の要求および取得を制御する。また基地局制御部３６は、基地局無線部３４において受信され復号される、移動局１０や基準局１１により送信される電波の内容を解析する。同様に基地局制御部３６は、後述する通信インタフェース４６において受信されたサーバ１４からの送信内容を解析し、基地局１２の制御作動に関する指令を取り出す。さらに、基地局制御部３６は、後述する通信インタフェース４６や基地局無線部３４を介して、他の機器に対し必要な情報を送信する。
【００３０】
受信時刻検出部３８は、受信した移動局１０や基準局１１からの電波の受信時刻を検出するものであって、相関値算出部３９を有する。具体的には相関値算出部３９が算出する相関値の時間変化において、ピークが生じた時刻を電波の受信時刻とする。相関値算出部３９は、移動局１０や基準局１１から送信される電波に含まれる拡散符号と、その拡散符号に対応するレプリカ符号との相関値を算出する。具体的には、予め移動局１０や基準局１１のそれぞれが送信する拡散符号と同一のレプリカ符号を受信時刻検出部３８が有しておき、そのレプリカ符号と、受信された移動局１０や基準局１１からの電波から基地局無線部３４により取り出された拡散符号（受信符号）とをマッチドフィルタに入力することにより、両者の相関値を得ることができる。この相関値のピークを示す時刻、すなわち受信された電波に含まれる拡散符号とレプリカ符号とが同期した同期時刻が電波の受信時刻となる。したがって相関値のピークを示す時刻を後述の時計４０より得ることにより受信時刻が検出される。
【００３１】
図７は相関値算出部３９に含まれるマッチドフィルタの構成の例を示した図である。マッチドフィルタは、基地局無線部３４により復調されて受信波から取り出される拡散符号（受信信号）ｂと予め記憶されているレプリカ符号ａとのビットごとの排他的論理和の値を算出し、それらの排他的論理和の値を加算器Σにより合計し、更に相関演算器において
【数１】
のようにレプリカ符号ａと拡散符号ｂとの相関値Ｒａｂ（ι）を算出する。なお、ａｉおよびｂｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）は、それぞれレプリカ符号ａおよび拡散符号ｂのｉ番目のビットの内容であり、ＮはＰＮ符号のビット長である。また、図６に示すように受信信号ｂは１ビット遅延素子により相関値Ｒａｂを算出する毎に１ビットずつシフトされるようにされており、前記（１）式におけるιはこのシフト量の総和を示している。このようにすれば、相関値Ｒａｂ（ι）のピークが生じた際のιの値と受信速度などに基づいて、相関値Ｒａｂ（ι）のピークが生じた際の時刻を信号波の同期時刻として算出することができる。
【００３２】
時計４０は、時刻を計測するものであって、例えば受信時刻検出部３８が受信時刻を検出する際などに参照される。各基地局１２は各々の時計を有しており、それらの時刻は予め同期されている。
【００３３】
ＲＳＳＩ検出部４２は、基地局無線部３４において受信された電波（受信波）の強度を表わす指標であるＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）の値を検出する。このＲＳＳＩはハードウェアに特有の電波の受信強度を電圧値で表した指標値であり、一般的には、基地局無線部３４から出力される。出力されたＲＳＳＩ電圧値は、ＲＳＳＩ検出部に含まれるＡＤコンバータに入力され、例えば８ビットの数値として取得される。
【００３４】
なお、ＢＥＲ検出部４４は、後述する別の実施例において用いるものである。
【００３５】
前記受信時刻検出部３８によって検出される電波の受信時刻、ＲＳＳＩ検出部４２によって検出される電波のＲＳＳＩ値のそれぞれが電波の受信結果に対応する。
【００３６】
通信インタフェース４６は、通信ケーブル２０により接続された他の基地局１２とサーバ１４などとの情報通信を行なう。具体的には、基地局１２の同期時刻検出部３８によって検出される電波の受信時刻や、移動局１０から送信される電波に含まれる情報が基地局１２からサーバ１４に送信されるほか、サーバ１４から送信される基地局１２の作動に関する指令などが受信される。
【００３７】
図５は、サーバ１４の構成の概要を説明する図である。図４に示す様にサーバ１４は、ＣＰＵに対応し必要な演算処理を行なう電子制御装置４８、ＲＡＭ、ＲＯＭ、あるいはハードディスクなどに対応し前記電子制御装置４８などの指示に応じて情報を読み出し可能に記憶する記憶装置５０、入出力インタフェース５２、およびその入出力インタフェース５２に接続され、サーバ１４に対するユーザからの入力操作を受け付けるキーボードやマウスなどの入力装置５３、サーバ１４による作動結果などを表示するためのディスプレイ表示装置などの表示を行なう出力装置５４、通信インタフェース４６等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ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従って信号処理を行なうことができる。
【００３８】
通信インタフェース４６は、例えば通信ケーブル２０により基地局１２との情報通信を行なう。通信インタフェース４６は、例えばサーバ１４から基地局１２に対し、基地局１２の制御作動に関する指令を送信し、また、基地局１２から送信される情報、例えば基地局１２において受信した電波の受信時刻やＲＳＳＩ値に関する情報を受信する。この基地局１２における電波の受信時刻は、移動局１０から送信される拡散符号の受信時刻として受信時刻検出部３８によって検出され、ＲＳＳＩ値はＲＳＳＩ検出部４２によって検出される。
【００３９】
図６は、サーバ１４の電子制御装置４８が機能的に有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。この機能は例えば、前記図４のサーバ１４において所定のプログラムが実行されることにより実現される。まず、基地局選択部５６は、移動局測位システム８において移動局１０の位置の算出（測位）を行なうために必要とされる基地局１２の局数よりを上回る基地局１２が含まれる場合に、移動局１０の測位に用いる基地局１２を選択する。具体的には例えば、移動局１０が３次元空間を移動する場合は、その移動局１０の測位に必要とされる基地局１２の数は４局である。したがって、移動局測位システム８が５局以上の基地局１２を含む場合には、基地局選択部５６は前記５以上の基地局１２から移動局１０の測位に用いる４局の基地局１２を選択する。
【００４０】
また、基地局選択部５６による基地局１２の選択は、例えば、移動局１０からの電波を受信した基地局１２のそれぞれにおいて、ＲＳＳＩ検出部４２によって検出される受信波のＲＳＳＩ値の大きいものから４局を選択する、あるいは各基地局１２の相関値算出部３９によって算出される相関値のピーク値の大きいものから４局を選択する、などの方法により行なわれる。すなわち、移動局１０からの電波を良好に受信した受信結果を生じている４局の基地局１２が選択される。
【００４１】
基地局対選択部５８は、前記基地局選択部５６により選択されるなどして移動局１０の測位に用いるものとされた４局の基地局１２のうち、２局の基地局１２の組み合わせである基地局対を３組選択する。具体的には基地局対選択部５８は次のように基地局対の選択を行なう。まず、基地局対選択部５８は前記４局の基地局１２から想定される全ての基地局対を生成する。例として、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局が移動局１０の測位に用いられる場合には、第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂとからなる基地局対（ＢＳ１、ＢＳ２）、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃとからなる基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄとからなる基地局対（ＢＳ１、ＢＳ４）、第２基地局１２Ｂと第３基地局１２Ｃとからなる基地局対（ＢＳ２、ＢＳ３）、第２基地局１２Ｂと第４基地局１２Ｄとからなる基地局対（ＢＳ２、ＢＳ４）、第３基地局１２Ｃと第４基地局１２Ｄとからなる基地局対（ＢＳ３、ＢＳ４）の６組の基地局対を生成する。
【００４２】
続いて基地局対選択部５８は、生成された基地局対のそれぞれについて、その基地局対を構成する２局の基地局が共通して通信可能な基準局１１（以下、「基地局対が通信可能な基準局１１」と記す。）の一覧を生成する。この基地局対が通信可能な基準局が、共通基準局に対応する。このようにして基地局対が通信可能な基準局を基地局組ごとに一覧により表わしたのが表１である。表１においては、第１基準局１１Ａ乃至第８基準局１１ＨはそれぞれＲＳａ乃至ＲＳｈのように略記されている。なお、２つの基地局が共通して通信可能な基準局１１とは、例えば、その基準局１１から送信された電波が２つの基地局に到達し受信時刻の検出が可能であるこという。
【表１】
【００４３】
基地局対選択部５８は、まず、基地局対が通信可能な基準局１１が５局未満である基地局対を除外する。すなわち、表１の例であれば、第２基地局１２Ｂと第４基地局１２Ｄとの組み合わせからなる基地局対が通信可能な基準局１１の局数は４局であるので、この基地局対（ＢＳ２、ＢＳ４）は除外される。
【００４４】
続いて、残された基地局対のうちから３組の基地局対の組み合わせを生成する。そして、３組の基地局対の組み合わせのそれぞれについて、その組み合わせを構成する３組の基地局対が通信可能な基準局のそれぞれに共通する基準局の数（以下「基地局対の組み合わせに共通する基準局の数」という。）の一覧を表２のように生成する。
【表２】
【００４５】
具体的には例えば、３つの基地局対である基地局対（ＢＳ１、ＢＳ２）、（ＢＳ１、ＢＳ３）、（ＢＳ１、ＢＳ４）からなる基地局対の組み合わせを考える。前述の表１より、基地局対（ＢＳ１、ＢＳ２）が通信可能な基準局はＲＳａ、ＲＳｂ、ＲＳｃ、ＲＳｅ、ＲＳｈであり、基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）が通信可能な基準局はＲＳａ、ＲＳｃ、ＲＳｄ、ＲＳｅ、ＲＳｆであり、基地局対（ＢＳ１、ＢＳ４）が通信可能な基準局はＲＳｂ、ＲＳｄ、ＲＳｅ、ＲＳｆ、ＲＳｈである。従って、これらに共通する基準局はＲＳｅであり、その数は１局である。他の基地局対の組み合わせに共通する基準局の数についても同様に算出する。
【００４６】
基地局対選択部５８はこのようにして算出される、基地局対の組み合わせに共通する基準局１１の数が最も多い基地局対の組み合わせを選択する。この組み合わせを構成する３つの基地局対が、基地局対選択部５８によって最終的に選択される基地局対である。具体的に表２の例であれば、基地局対の組み合わせに共通する基準局の数が最も多い４局である、基地局対の組み合わせを構成する３つの基地局対である（ＢＳ１、ＢＳ３）、（ＢＳ２、ＢＳ３）、（ＢＳ３、ＢＳ４）が選択される。
【００４７】
基準局選択部６０は、基地局対選択部５８において選択された基地局対のそれぞれについて、基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出するために用いる基準局１１を選択する。後述する測位部６２においては、各基地局対を構成する２つの基地局１２の位置情報と、選択された基準局１１から送信された電波の受信時刻とを関連付けて、基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出する。
【００４８】
基準局選択部６０による基準局１１の選択について、表３を参照しつつ説明する。表３は、基地局対選択部５８により構成される基地局対のそれぞれについて、その基地局対が通信可能な基準局１１が各行の上段に示され、また、それらの基準局１１から送信された電波について基地局対を構成する２つの基地局１２のＲＳＳＩ検出部４２においてそれぞれ検出されるＲＳＳＩ値の積の値が各行の下段に示された表である。すなわち、表の第１行においては、第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂとからなる基地局対（ＢＳ１，ＢＳ２）はＲＳａ、ＲＳｂ、ＲＳｃ、ＲＳｅ、ＲＳｈの５つの基準局１１と通信可能であることが上段に示されている。また、それら通信可能な基準局１１から送信される電波の基地局対（ＢＳ１，ＢＳ２）を構成する２局の基地局におけるＲＳＳＩ値の積、すなわち第１基地局１２ＡにおけるＲＳＳＩ値ＲＳＳＩ１と第２基地局１２ＢにおけるＲＳＳＩ値ＲＳＳＩ２との積ＲＳＳＩ１×ＲＳＳＩ２の値が、前記５つの基準局ごとに下段に示されている。
【表３】
【００４９】
移動局１０が３次元空間を移動する場合、基準局選択部６０は基地局対選択部５８により選択された基地局対のそれぞれについて５局の基準局を選択する。前述のように基準局１１の数Ｒは、前記移動局の測位対象領域であるｍ（次元）および、前記基地局１２の数Ｎとの関係である、｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ を満たすようにれているところ、前記５局の基準局はこの左辺、すなわち必要とされる基準局１１の最低数に対応する。
【００５０】
まず、前記基地局対選択部５８によって選択された３つの基地局対が構成する、基地局対の組み合わせ（ＢＳ１、ＢＳ３）、（ＢＳ２、ＢＳ３）、（ＢＳ３、ＢＳ４）に共通する基準局ＲＳｃ、ＲＳｄ、ＲＳｅ、ＲＳｆの４局を、３つの基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）、（ＢＳ２、ＢＳ３）、（ＢＳ３、ＢＳ４）のそれぞれについて選択する。表３において四角で囲まれた基準局がこれに対応する。
【００５１】
つぎに、基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）および（ＢＳ３、ＢＳ４）について着目すると、これらの基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）および（ＢＳ３、ＢＳ４）がそれぞれ通信可能な基準局１１はいずれも５局であるので、それぞれの基地局対が通信可能な基準局であって基地局対の組み合わせに共通するものでない基準局が、選択される５局目の基準局となる。すなわち基準局選択部６０は、基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）についてはＲＳａを、基地局対（ＢＳ３、ＢＳ４）についてはＲＳｇをそれぞれ選択する。表３において円で囲まれた基準局がこれに対応する。
【００５２】
一方、基地局対（ＢＳ２、ＢＳ３）については、通信可能な基準局１１は６局であるので、それぞれの基地局対が通信可能な基準局であって基地局対の組み合わせに共通するものでない基準局（以下「残りの基準局」という。）ＲＳａ、ＲＳｂのうち、いずれかを５局目の基準局として選択する。基準局選択部６０は、前記２局の残りの基準局ＲＳａ、ＲＳｂのそれぞれが電波の、基地局対（ＢＳ２，ＢＳ３）を構成する第２基地局１２ＢにおけるＲＳＳＩ値ＲＳＳＩ２と第３基地局１２ＣにおけるＲＳＳＩ値ＲＳＳＩ３との積ＲＳＳＩ２×ＲＳＳＩ３の値を比較する。そして、前記積ＲＳＳＩ２×ＲＳＳＩ３の値が最も大きい基準局を前記５局目の基準局として選択する。表３においては、基準局ＲＳａが送信した電波についての積ＲＳＳＩ２×ＲＳＳＩ３の値は１．８であり、基準局ＲＳｂが送信した電波についての積ＲＳＳＩ２×ＲＳＳＩ３の値は２．２であるので、基準局ＲＳｂが前記５局目の基準局として選択される。表３においては三角で囲まれた基準局がこれに対応する。なお、本実施例においては残りの基準局が２局である場合について説明したが、３局以上であっても同様に前記積ＲＳＳＩ２×ＲＳＳＩ３の値を算出し、その値が大きい順に５局目までの基準局を選択すればよい。
【００５３】
基準局位置設定部６１は、操作者により予め行なわれる入力を受け付けるなどにより基準局の位置についての位置情報を取得し、基準局１１の位置として設定する。具体的には例えばサーバ１４に設けられた入力装置５３を操作者が操作することにより、各基準局１１の位置を入力し、この入力を受け付けた基準局位置設定部６１は入力された位置を各基準局１１の位置とする。
【００５４】
図８は、操作者による基準局１１の位置の入力の一例を説明する図であって、サーバ１４の出力装置（画面）５４に表示される表示を表した図である。図８に示すように出力装置５４には移動局測位システム８において移動局１０が移動しうる領域を含んだ領域のマップ８２が表示されている。そして、複数の基準局１１のそれぞれを任意の位置に設置した操作者は、マウスなどの入力装置５３によりポインタ８６を操作し、基準局１１を設置した位置に対応する画面上の位置にマーカ８４を配置する。図８においては、例えば第１基準局１１Ａ乃至第５基準局１１Ｅに対応する５つのマーカ８４ａ乃至８４ｅが配置されている。基準局位置設定部６１は、操作者によって入力された画面上のマーカ８４の位置を予め定義された座標系における座標に変換するなどして、マーカ８４のそれぞれに対応する基準局１１の位置とする。
【００５５】
測位部６２は、基準局位置設定部６１によって設定された基準局１１の位置情報と、前記基地局対選択部５８によって選択された基地局対を構成する各基地局１２における基準局１１からの電波の受信結果である受信時刻とに基づいて、各基地局１２の位置、および各基地局１２の時計４０の時間ずれを算出する。
【００５６】
具体的には測位部６２は、次のように各基地局１２の位置および各基地局１２の時計４０の時間ずれを算出する。例として、前記基地局対選択部５８によって選択された基地局対のうちの１つである基地局対（ＢＳ１，ＢＳ３）と、前記基地局対（ＢＳ１，ＢＳ３）が基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出するために用いる基準局１１として基準局選択部６０によって選択された基準局のうちの１つである第１基準局１１Ａ（ＲＳａ）について着目する。
【００５７】
第１基準局１１Ａによる電波の送信時刻がｔｓであり、第１基地局１２Ａの受信時刻検出部３８において検出された第１基準局１１Ａからの電波の受信時刻がｔａ１、第３基地局１２Ｃの受信時刻検出部３８において検出された第１基準局１１Ａからの電波の受信時刻がｔａ３、基準局位置設定部６１により、第１基準局１１Ａの位置を表わす座標が（ｘａ，ｙａ，ｚａ）と設定されると、第１基地局１２Ａの位置を表わす座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）および第３基地局１２Ｃの位置を表わす座標（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）は次の（２）式のように表わされる。
【数２】
ここで、Δｔｓ１ｂ１、Δｔｓ１ｂ３はそれぞれ、第１基準局１１Ａの図示しない時計の時刻に対する第１基地局１２Ａ、第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれを表わす。また、ｃは電波の速度（ｍ／ｓｅｃ）である。
【００５８】
前記（２）式の各式の両辺の平方根をとり、第１式から第２式を減ずると次の（３）式を得る。
【数３】
ここで、Δｔ３１は第１基地局１２Ａの時計４０の時刻に対する、第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれであって、Δｔ３１＝Δｔｓ１ｂ１−Δｔｓ１ｂ３のように定義される。なお、この式（３）によれば、基準局１１による電波の送信時刻ｔｓは必要とされない。
【００５９】
前記基地局対（ＢＳ１，ＢＳ３）が基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出するために用いる基準局１１として基準局選択部６０によって選択された他の基準局、すなわち、第３基準局１２Ｃ（ＲＳｃ）、第４基準局１２Ｄ（ＲＳｄ）、第５基準局１２Ｅ（ＲＳｅ）、第６基準局１２Ｆ（ＲＳｆ）のそれぞれについても同様に式の導出を行なうことにより、次の（４）式を得る。
【数４】
【００６０】
さらに、前記基地局対選択部５８によって選択された基地局対の他の１つである基地局対（ＢＳ２，ＢＳ３）と、前記基地局対（ＢＳ２，ＢＳ３）が基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出するために用いる基準局１１として基準局選択部６０によって選択された基準局である第２基準局１１Ｂ（ＲＳｂ）、第３基準局１２Ｃ（ＲＳｃ）、第４基準局１２Ｄ（ＲＳｄ）、第５基準局１２Ｅ（ＲＳｅ）、第６基準局１２Ｆ（ＲＳｆ）のそれぞれについても同様に式の導出を行なうことにより、次の（５）式を得る。
【数５】
また、基地局対選択部５８によって選択された基地局対の別の１つである基地局対（ＢＳ３，ＢＳ４）と、前記基地局対（ＢＳ３，ＢＳ４）が基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出するために用いる基準局１１として基準局選択部６０によって選択された基準局である第３基準局１１Ｃ（ＲＳｃ）、第４基準局１２Ｄ（ＲＳｄ）、第５基準局１２Ｅ（ＲＳｅ）、第６基準局１２Ｆ（ＲＳｆ）、第７基準局１２Ｆ（ＲＳｆ）のそれぞれについても同様に式の導出を行なうことにより、次の（６）式を得る。
【数６】
【００６１】
測位部６２は、前記（３）式乃至（６）式の全１５式を連立させて解くことにより、基地局対選択部５８によって選択された基地局対（ＢＳ１，ＢＳ３）（ＢＳ２，ＢＳ３）、（ＢＳ３，ＢＳ４）を構成する基地局１２の位置、すなわち第１基地局１２Ａの位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、第２基地局１２Ｂの位置（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、第３基地局１２Ｃの位置（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）、第４基地局１２Ｄの位置（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、および、第１基地局１２Ａの時計４０の時刻に対する第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれΔｔ３１、第２基地局１２Ｂの時計４０の時刻に対する第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれΔｔ３２、第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻に対する第４基地局１２Ｄの時計４０の時刻のずれΔｔ４３を算出する。すなわち、測位部６２は基地局位置算出部に対応する。
【００６２】
さらに測位部６２は、上記（３）式乃至（６）式を解くことにより得られる前記基地局対選択部５８によって選択された基地局対を構成する各基地局１２の位置情報、および、前記各基地局１２の時計４０の時刻間の時計ずれと、前記各基地局１２における移動局１０からの電波の受信結果である受信時刻とに基づいて、移動局１０の位置を算出する。
【００６３】
本実施例においては、測位部６２は、上記（３）式乃至（６）式を解くことにより得られる第１基地局１２Ａの位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、第２基地局１２Ｂの位置（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、第３基地局１２Ｃの位置（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）、第４基地局１２Ｄの位置（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、および、第１基地局１２Ａの時計４０の時刻に対する第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれΔｔ３１、第２基地局１２Ｂの時計４０の時刻に対する第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれΔｔ３２、第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻に対する第４基地局１２Ｄの時計４０の時刻のずれΔｔ４３と、前記各基地局１２の受信時刻検出部３８により検出される移動局１０からの電波の受信時刻とに基づいて、移動局１０の位置を算出する。
【００６４】
具体的には測位部６２は、次のように移動局１０の位置を算出する。第１基地局１２Ａの受信時刻検出部３８において検出された移動局１０からの電波の受信時刻がｔ１、第２基地局１２Ｂの受信時刻検出部３８において検出された移動局１０からの電波の受信時刻がｔ２、第３基地局１２Ｃの受信時刻検出部３８において検出された移動局１０からの電波の受信時刻がｔ３、第４基地局１２Ｄの受信時刻検出部３８において検出された移動局１０からの電波の受信時刻がｔ４、であるとすると、第１基準局１１Ａの位置を表わす座標が（ｘａ，ｙａ，ｚａ）と設定されると、前述の（３）式乃至（６）式を導出したのと同様にして、移動局１０の位置を表わす座標（ｘ，ｙ，ｚ）は次の（７）式のように表わされる。
【数７】
【００６５】
測位部６２は、前記（７）式の全４式を連立させて解くことにより、移動局１０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。すなわち、測位部６２は移動局位置算出部に対応する。
【００６６】
図９は、本発明の移動局測位システム８の実施例における制御作動の概要を説明するフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＡ１においてはサーバ１４から各基地局１２のそれぞれに対し、移動局１０の測位を実行するための指令が行なわれる。この指令は、（１）複数の基地局１２のいずれか１つに対し、移動局１０あるいは各基準局１１への指令を基地局１２から移動局１０あるいは各基準局１１に送信させる指令と、（２）各基地局１２に対し、移動局１０あるいは各基準局１１から送信される電波を受信し、受信時刻の算出およびＲＳＳＩ値の検出を行ない、サーバ１４に送信させる指令とを含む。このうち、前記（１）の送信指令は、移動局１０および各基準局１１に所定の電波を送信させるための指令である。前記いずれか１つの基地局１２は、例えばサーバ１４により任意に選択されればよい。
【００６７】
ＳＡ２においては、各基地局１２において、サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されたか否かが待機される。サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信される場合には、本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ３が実行される。一方サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されない場合には、本ステップの判断が否定され、繰り返しＳＡ１が実行されて、サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されるまで待機が行なわれる。
【００６８】
ＳＡ３は、ＳＡ２の判断が肯定された場合に実行されるステップであって、ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含むものであったか否かが判断される。ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含むものであった場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＡ４が実行される。一方ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含まないものであった場合には、ＳＡ４が実行されず、移動局１０あるいは各基準局１１から送信される電波の受信を行なうための待機が行なわれる。
【００６９】
ＳＡ４においては、前記（１）の指令を受信した基地局１２から移動局１０あるいは各基準局１１に対し、所定の電波を送信させるための送信指令が無線により送信される。その後、前記（１）の指令を受信しなかった基地局と同様に、移動局１０あるいは各基準局１１から送信される電波の受信を行なうための待機が行なわれる。
【００７０】
ＳＡ５においては、移動局１０あるいは各基準局１１において、測位のための所定の電波の送信を行なうための指令（ＳＡ４の指令）が受信されたか否かが待機される。移動局１０あるいは各基準局１１において電波の送信を行なうためのＳＡ４の指令が受信された場合には本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ６が実行される。一方、測位のための電波の送信を行なうための指令が受信されない場合には本ステップの判断が否定され、繰り返しＳＡ５が実行されて、測位のための電波の送信を行なうための指令が受信されるまで待機が行なわれる。
【００７１】
移動局１０の移動局無線部２２、移動局制御部２４、基準局１１の基準局無線部２８、基準局制御部３０などに対応するＳＡ６においては、移動局１０あるいは各基準局１１から各基地局１２に対し測位のための所定の電波の送信が行なわれる。前述のようにこの電波には、受信時刻を同期検出により検出するための拡散符号が含まれている。またこの電波には、送信元となる移動局１０あるいは各基準局１１を識別するための符号が含まれており、いずれの移動局１０あるいは各基準局１１から送信された電波であるかを電波を受信した基地局１２において識別することができるようになっている。
【００７２】
各基地局１２の時刻検出部３８などに対応するＳＡ７においては、移動局１０あるいは各基準局１１から送信される測位のための所定の電波が受信され、マッチドフィルタによる受信波とレプリカ符号との同期検出などにより受信波の同期時刻が受信時刻として検出される。
【００７３】
各基地局１２のＲＳＳＩ検出部４２などに対応するＳＡ８においては、基地局１２において受信される移動局１０あるいは各基準局１１からの電波の受信強度としてのＲＳＳＩ値が検出される。
【００７４】
なお、図９のフローチャートにおけるＳＡ４乃至ＳＡ８は、実際には移動局１０と各基準局１１の局数分だけ繰り返して実行される。すなわち、例えばまず１回目のＳＡ４の実行においては移動局１０に対して所定の電波の送信が指令され、ＳＡ６において移動局１０から電波が送信され、ＳＡ７及びＳＡ８においてそれぞれ移動局１０からの電波の受信信号およびＲＳＳＩ値の検出が行なわれる。続いて２回目のＳＡ４乃至ＳＡ８の実行においては、第１基準局１１Ａについて同様の処理が行なわれる。このようにして、移動局１０と移動局測位システム８の各基準局１１についてＳＡ４乃至ＳＡ８の処理が繰り返し実行される。
【００７５】
ＳＡ９においては、ＳＡ７で検出された移動局１０および各基準局１１からそれぞれ送信される電波の受信時刻、およびＳＡ８で検出された受信強度（ＲＳＳＩ）の値についての情報がサーバ１４に送信される。
【００７６】
基地局選択部５６に対応するＳＡ１０においては、移動局１０の測位に用いる基地局１２が選択される。本実施例においては移動局１０が３次元空間を移動するので４局の基地局１２が、例えば、ＳＡ８において検出される移動局１０からの電波のＲＳＳＩ値の大きい順に選択される。なお、移動局測位システム８を構成する基地局１２の数が４局である場合には、本ステップは実行されなくてよい。前述の実施例においては、移動局測位システム８を構成する基地局１２は第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４局であるので、これら４局の基地局１２がそのまま選択される。
【００７７】
基地局対選択部５８に対応するＳＡ１１においては、ＳＡ１０で選択された基地局１２から、２局の基地局１２の組み合わせである基地局対を選択するための基地局対選択ルーチンが実行される。
【００７８】
図１０はこの基地局対選択ルーチンを説明するフローチャートである。まずステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＢ１においては、ＳＡ１０で選択された４局の基地局１２から想定される全ての基地局対が生成され、生成された基地局対のそれぞれについて、その基地局対が通信可能な基準局１１の数ｎｒの一覧が、例えば前述の実施例における表１のように生成される。
【００７９】
ＳＢ２においては、ＳＢ１で基地局対が通信可能な基準局１１の数ｎｒが５以上であるとされた基地局対が抽出される。逆に言えばｎｒが５未満であるとされた基地局対が除外される。前述の表１の場合においては、通信可能な基準局１１の数が４局であった基地局対（ＢＳ２，ＢＳ４）を除く基地局対が抽出される。
【００８０】
ＳＢ３およびＳＢ４においては、ＳＢ２で抽出された基地局対の数に応じた場合分けが行なわれる。ＳＢ２で抽出された基地局対の数が３組未満であった場合には、ＳＢ３の判断が否定されＳＢ８が実行される。ＳＢ２で抽出された基地局対の数が３組であった場合には、ＳＢ３の判断が肯定された後ＳＢ４の判断が否定され、ＳＢ７が実行される。また、ＳＢ２で抽出された基地局対の数が４組以上であった場合には、ＳＢ３の判断およびＳＢ４の判断がともに肯定され、ＳＢ５が実行される。前述の実施例においては、抽出される基地局対の数は５つであるので、ＳＢ５が実行される。
【００８１】
ＳＢ５は、ＳＢ２で抽出された基地局対の数が４組以上であった場合に実行されるステップである。ＳＢ５においては、ＳＢ２で抽出された基地局対のうち、３組の基地局対の組み合わせが生成され、その基地局対の組み合わせに共通する基準局の数が前記生成された基地局対の組み合わせのそれぞれについて算出され、前述の実施例における表２のように一覧として生成される。
【００８２】
ＳＢ６においては、ＳＢ５において算出された基地局対の組み合わせに共通する基準局の数が最も多い基地局対の組み合わせが選択される。そして、選択された組み合わせを構成する３つの基地局対が、３組の基地局対として選択される。前述の実施例においては、基地局対の組み合わせに共通する基地局が４局で最も多い基地局対の組み合わせである、（ＢＳ１，ＢＳ３）、（ＢＳ２，ＢＳ３）、（ＢＳ３，ＢＳ４）が選択される。
【００８３】
ＳＢ７は、ＳＢ２で抽出された基地局対の数が３組であった場合に実行されるステップである。ＳＢ７においては、ＳＢ２で抽出された３組の基地局対がそのまま選択される。
【００８４】
ＳＢ８は、ＳＢ２で抽出された基地局対の数が３組未満であった場合に実行されるステップである。ＳＢ８においては、現在の基準局１１の配置によっては移動局１０の測位を行なうことができないとして、基準局１１を別の配置とするように促す旨が操作者に通知される。
【００８５】
図９に戻って、基準局選択部６０に対応するＳＡ１２においては、ＳＡ１１で選択された３組の基地局対のそれぞれについて、基地局対を構成する２つの基地局について関連付けがされる基準局１１が５つずつ選択される。具体的には例えば、基地局対の組み合わせに共通する基準局に加え、基地局組を構成する２つの基地局において受信された電波のＲＳＳＩ値の積が大きい基準局が選択される。前述の実施例においては、表３において四角、円、三角でそれぞれ囲まれた基準局が選択される。
【００８６】
ＳＡ１３およびＳＡ１４は測位部６２に対応する。まず、ＳＡ１３においては、操作者により予め行なわれた入力に基づいて設定された基準局１１の位置情報と、ＳＡ７で検出される基準局１１からの電波の受信結果である受信時刻のうち、ＳＡ１１において選択された基地局対を構成する各基地局１２においてＳＡ１２選択された基準局１１からの電波の受信時刻とに基づいて、前記（３）式乃至（６）式を連立させて解くことにより、各基地局１２の位置、および各基地局１２の時計４０の時間ずれが算出される。
【００８７】
ＳＡ１４においては、ＳＡ１３で算出された各基地局１２の位置、および各基地局１２の時計４０の時間ずれと、各基地局においてＳＡ７で検出された移動局１０からの電波の受信時刻とに基づいて、前記（７）式を解くことにより、移動局１０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）が算出される。
【００８８】
前述の実施例によれば、基地局位置算出部に対応する測位部６２により、位置情報が既知であり、複数の基地局１２との間で電波の送受信が可能な複数の基準局１１の位置情報と、複数の基準局１１と複数の基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻に基づいて複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置が算出され、移動局位置算出部に対応する測位部６２により、算出された複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれ情報および位置情報と、移動局１０と複数の基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻とに基づいて移動局１０の位置が算出されるので、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００８９】
また前述の実施例によれば、移動局測位システム８は、複数の基地局１２のそれぞれと複数の基準局１１のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果であるＲＳＳＩ値に基づいて、複数の基地局１２のうち２つの基地局の組み合わせである基地局対ごとに測位部６２において複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置の算出に用いられる複数の基準局１１を選択する基準局選択部６０を有し、測位部６２は、予め定められた複数の基地局対のそれぞれについて基準局選択部６０により選択された複数の基準局１１の位置情報と、選択された複数の基準局１１と前記基地局対のそれぞれを構成する２つの基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻に基づいて複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置を算出するので、基準局１１が必要以上に多くが存在する場合において基地局対ごとに適切な基準局１１が選択され、選択された基準局１１と前記基地局対を構成する２つの基地局１２との通信を行なうことができる。そのため、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００９０】
また前述の実施例によれば、移動局測位システム８において、移動局１０と、複数の基地局１２のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果であるＲＳＳＩ値もしくは相関値のピーク値に基づいて、測位部６２において移動局１０の位置の算出に用いられる基地局１２を複数の基地局１２から選択する基地局選択部５６を有するので、移動局１０の位置の算出に必要とされるよりも多くの基地局１２が存在する場合において、測位部６２において移動局１０の位置を算出するのに適した基地局１２が選択される。そのため、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００９１】
また前述の実施例によれば、基地局対のうち、基地局対を構成する２つの基地局１２の両者が予め定められた所定数以上の共通した基準局１１と電波を送受信可能である基地局対を複数の基地局対として選択する基地局対選択部５８を有することを特徴とするので、複数の基地局１２のそれぞれと複数の基準局１１のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記所定数以上の共通した基準局１１と電波を送受信可能な基地局対が選択され、選択された基地局対ごとに基準局選択部６０により測位部６２において基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置の算出に用いられる複数の基準局１１が選択され、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００９２】
さらに前述の実施例によれば、基地局対選択部５８は、複数の基地局対のそれぞれについて、基地局対を構成する２つの基地局１２の両者が電波を送受信可能である共通基準局がその基地局対のそれぞれについて重複する数が最も多くなるように複数の基地局対を選択するので、選択された複数の基地局対のそれぞれについて複数の基地局１２のそれぞれと複数の基準局１１のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻に基づいて、測位部６２において基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置の算出に用いられる複数の基準局１１が選択され、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【００９３】
また前述の実施例によれば、基準局１１の所定数Ｒは、移動局１０の測位対象領域がｍ次元であり、前記複数の基地局の数がＮである場合において、自然数Ｒ，ｍ，Ｎは、｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ なる関係を満たすので、基準局１１の数を基地局対選択部５８などにおいて必要とされる基準局の数を上回らせることができ、複数の基準局１１を用いて、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００９４】
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００９５】
本実施例は、基地局選択部５６における基地局の算出の別の実施態様に関するものである。前述の実施例においては基地局選択部５６は、移動局１０からの電波を受信した基地局１２のそれぞれにおけるＲＳＳＩ検出部４２によって検出される受信波のＲＳＳＩ値の大きいものから、あるいは、各基地局１２の相関値算出部３９によって算出される相関値のピーク値の大きいものから４局を選択した。本実施例においては、基地局選択部５６は後述するＢＥＲ検出部４４によって検出されるＢＥＲの小さい順に４局の基地局を選択する。
【００９６】
本実施例においては、基地局１２は図４に示すＢＥＲ検出部４４を有する。ＢＥＲ検出部４４は、基地局１２の基地局無線部３４が受信した移動局１０からの電波に含まれる受信データについて、その受信データおよび受信データに付属する誤り検出符号に基づいて、移動局１０から基地局１２への間の通信における通信の誤りの発生率である誤り率（ＢＥＲ；Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を算出する。この誤り検出符号は例えば、移動局１０が送信するデータに付加される信号であって、前記データの内容に基づいて所定の演算を行なうことによって算出される信号であり、例えばＢＣＨ符号やＲＳ符号が用いられる。ＢＥＲ検出部４４は例えば、受信したデータの内容に基づいて前記誤り検出符号を算出するのと同様の演算を行ない算出された結果と前記誤り検出符号とが一致するか否かによってデータに誤りが生じたか否かを検出する。受信したデータに基づいて算出された演算結果と前記誤り検出符号とが一致しない場合は、受信データに誤りが含まれたと判断し、通信誤りが生じたと判断する。そして、予め定められた時間区間、あるいはデータ量ごとの通信誤りの発生率を誤り率として算出する。このように算出される誤り率により、誤り率が小さい基地局１２ほど、移動局１０との通信がエラーが少なく実行され、移動局１０と基地局１２との通信に信頼性があるといえる。
【００９７】
なお、かかる実施例においては、前述の実施例１において基地局１２が有していたＲＳＳＩ検出部４２は必ずしも必要とされない。
【００９８】
本実施例によれば、移動局測位システム８は、複数の基地局１２のそれぞれと複数の基準局１１のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果である誤り率（ＢＥＲ）に基づいて、複数の基地局１２のうち２つの基地局の組み合わせである基地局対ごとに測位部６２において複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置の算出に用いられる複数の基準局１１を選択する基準局選択部６０を有し、測位部６２は、予め定められた複数の基地局対のそれぞれについて基準局選択部６０により選択された複数の基準局１１の位置情報と、選択された複数の基準局１１と前記基地局対のそれぞれを構成する２つの基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻に基づいて複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置を算出するので、前述の実施例と前述の実施例と同様の効果が得られる。すなわち、基準局１１が必要以上に多くが存在する場合において基地局対ごとに適切な基準局１１が選択され、選択された基準局１１と前記基地局対を構成する２つの基地局１２との通信を行なうことができる。そのため、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００９９】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【０１００】
例えば、前述の実施例においては、基地局１２の数は第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４局であり、基準局１１の数は第１基準局１１Ａ乃至第８基準局１１Ｈの８局であったが、これに限られない。基地局１２は移動局１０の移動する領域（次元）に応じて必要とされる最小の数（移動局１０が３次元空間を移動する場合であれば４局）を上回る数であればよく、また、基準局１１の数Ｒは移動局１０の測位対象領域の次元ｍと基地局１２の数Ｎとを用いて表わされる関係式：｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ を満たす局数であればよい。
【０１０１】
また、前述の実施例においては、基準局選択部６０は基地局対の組み合わせに共通する基準局を選択し、それが５局に満たない場合には、各基地局対ごとにＲＳＳＩの積が大きい基準局から順に合計で５局となるように基準局を選択したが、各基地局対ごとにＲＳＳＩの積が大きい基準局から順に５局の基準局を選択するようにしてもよい。
【０１０２】
また、基準局選択部６０は、基地局対ごとに、その基地局対を構成する２つの基地局におけるＲＳＳＩ値の積が大きい順に基準局を選択したが、これに限られず、例えば相関値検出部３９によって算出される相関値のピーク値の積が大きい順としてもよいし、ＢＥＲ検出部４４によって検出されるＢＥＲの積が小さい順としてもよい。すなわち、基地局対を構成する２つの基地局に良好に電波が到達する基準局を選択できればよい。
【０１０３】
また、前述の実施例においては、基準局１１は操作者によって任意の位置に配置可能とされたが、これに限られない。例えば予め設定された多数の配置位置のいずれかに基準局１１が配置されるようにしてもよい。このとき前記配置位置の位置情報が予め正確に計測されている場合には、測位の精度を向上させることができる。
【０１０４】
また、前述の実施例においては、基準局位置設置部６１はサーバ１４の出力装置（画面）５４上に表示されたマップ８２上で基準局１１の設置位置を入力するものとされたが、これに限られず、例えば基準局１１の位置を表わす座標の値が入力されることにより基準局１１の位置が特定されてもよい。
【０１０５】
また、前述の実施例においては、基地局１２が受信した電波の強度を表わす指標としてＲＳＳＩ検出部４２によって検出されるＲＳＳＩ値が用いられたが、これに限られない。例えば基地局１２の基地局無線部３５における受信電力であってもよい。
【０１０６】
また、前述の実施例においては測位部６２は前記（３）式乃至（６）式を連立させて解き、各基地局１２の位置情報と時計ずれについての情報を算出した後、算出された値を用いて（７）式を更に解くことにより移動局１０の位置情報を算出したが、このような態様に限られない。すなわち、前記（３）式乃至（７）式を全て連立させて解くことにより、各基地局１２の位置情報と時計ずれについての情報および、移動局１０の位置情報を算出してもよい。この場合、基地局位置算出部と移動局位置算出部とは一体となって作動する。
【０１０７】
前述の実施例においては、サーバ１４が基地局選択部５６、基地局対選択部、基準局選択部６０、測位部６２を機能的に有するものとされたが、このような態様に限られない。例えばいずれかの基地局１２が演算機能を有することにより、基地局選択部５６、基地局対選択部、基準局選択部６０、測位部６２を機能的に有することもできる。
【０１０８】
また、前述の実施例においては、基地局対選択部５８は各基地局対のそれぞれについて基地局対が通信可能な基準局１１を前記表１に示す様式によりその一覧を生成するものとされ、また、３組の基地局対の組み合わせのそれぞれについて、基地局対の組み合わせに共通する基準局１１の数についての情報を前記表２に示す様式により一覧を生成するものとされた。しかしながら、かかる表１および表２は説明のために表わしたものにすぎず、必ずしもかかる様式により一覧を生成する必要はなく、サーバ１４の内部で処理可能な様式により情報が記憶されればよい。基準局選択部６０についての表３も同様である。
【０１０９】
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】
【０１１０】
【図１】本発明の移動局測位システムの概要を説明する図である。
【図２】図１の移動局測位システムを構成する移動局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図３】図１の移動局測位システムを構成する基準局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図４】図１の移動局測位システムを構成する基地局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図５】図１の移動局測位システムを構成するサーバの有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図６】図５のサーバの電子制御装置の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図７】図４の基地局の相関値算出部を構成するマッチドフィルタの構成の一例を説明する図である。
【図８】図６の基準局位置設定部における位置の設定方法の一例を説明する図である。
【図９】本発明の一実施例である移動局測位システムの制御作動の概要を説明するフローチャートである。
【図１０】図９の基地局対選択ルーチンを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１１】
８：移動局測位システム
１０：移動局
１１：基準局
１２：基地局
５６：基地局選択部
５８：基地局対選択部
６０：基準局選択部
６２：測位部（基地局位置算出部）
６２：測位部（移動局位置算出部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局と複数の基地局のいずれか一方から送信された電波を他方が受信し、該受信した電波の受信結果に基づいて移動局の位置を算出する移動局測位システムに関するものであって、基地局の位置が既知でない場合においても移動局の位置の算出を可能とする移動局測位システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動局と複数の基地局のいずれか一方から送信された電波を他方が受信し、該受信した電波の受信結果に基づいて移動局の位置を算出（測位）する移動局測位システムが知られている。かかる移動局測位システムにおいては、測位の精度を向上させるために予め複数の基地局のそれぞれの有する時計の時刻合わせ（時計合わせ）を行なったり、あるいは、予め複数の基地局の時刻ずれを算出しておきその時刻ずれに基づいて測定された時刻の補正を行なうことが行なわれる。
【０００３】
なお、特許文献１においては、クロックタイミングがネットワークごとに異なる各ネットワークの受信機にタグ送信機が信号を送信し、それらのクロックタイミングに対するその関連を追跡して全ての受信機を時間同期させることにより、前記受信機における到着時刻信号に基づいて前記タグ送信機に関連付けられている物体の位置を検出するシステムが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５１０９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記複数の基地局のそれぞれの有する時計の時刻合わせ（時計合わせ）を行なったり、あるいは、複数の基地局の時刻ずれを算出するためには、例えば、予め既知とされた前記複数の基地局間の距離に基づいて算出される電波の伝搬時間の理論値と、実際の電波の伝搬時間とを比較することにより行なわれる。かかる場合において、前記複数の基地局間の距離は既知である必要があり、この複数の基地局間の距離は、例えば前記複数の基地局のそれぞれの位置情報に基づいて算出される。すなわち、基地局の位置情報は予め既知とされている必要がある。
【０００６】
ところで、基地局は電波の見通しのよい高所に配置されることが多く、その位置測定を正確に行なうことが容易でない場合がある。たとえば、基地局として無線ＬＡＮ基地局など既存のインフラ機器を利用する場合には、既に高所に設置された機器の位置を測定する必要があった。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、移動局と複数の基地局のいずれか一方から送信された電波を他方が受信し、該受信した電波の受信結果に基づいて移動局の位置を算出する移動局測位システムにおいて、前記複数の基地局の位置が分からない場合において、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することのできる移動局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】
【０００８】
かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明は、（ａ）移動局と複数の基地局とのいずれか一方から送信された電波を他方が受信し、該受信した電波の受信結果に基づいて移動局の位置を算出する移動局測位システムであって、（ｂ）位置情報が既知であり、前記複数の基地局との間で電波の送受信が可能な複数の基準局と、（ｃ）該複数の基準局の位置情報と、該複数の基準局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置を算出する基地局位置算出部と、（ｄ）該基地局位置算出部によって算出された前記複数の基地局の有する時計の時間ずれ情報およびの位置情報と、前記移動局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記移動局の位置を算出する移動局位置算出部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、前記基地局位置算出部により、位置情報が既知であり、前記複数の基地局との間で電波の送受信が可能な複数の基準局の位置情報と、該複数の基準局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置が算出され、前記移動局位置算出部により、該基地局位置算出部によって算出された前記複数の基地局の有する時計の時間ずれ情報および位置情報と、前記移動局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記移動局の位置が算出されるので、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。また、時計の時間ずれを求めるために、基地局同士で通信を行うといった処理を実施する必要がない。
【００１０】
好適には、前記移動局測位システムは、（ａ）前記複数の基地局のそれぞれと前記複数の基準局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記複数の基地局のうち２つの基地局の組み合わせである基地局対ごとに前記基地局位置算出部において前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置の算出に用いられる前記複数の基準局を選択する基準局選択部を有し、（ｂ）前記基地局位置算出部は、予め定められた複数の前記基地局対のそれぞれについて該基準局選択部により選択された複数の基準局の位置情報と、該選択された複数の基準局と前記基地局対のそれぞれを構成する２つの基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置を算出することを特徴とする。このようにすれば、前記基準局選択部により、前記複数の基地局のそれぞれと前記複数の基準局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記基地局対ごとに前記複数の基準局が選択され、前記基地局位置算出部により、前記複数の前記基地局対のそれぞれについて該基準局選択部により選択された複数の基準局の位置情報と、該選択された複数の基準局と前記基地局対のそれぞれを構成する２つの基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置が算出されるので、前記基準局が必要以上に多く存在する場合において前記基地局対ごとに適切な基準局が選択され、選択された基準局と前記基地局対を構成する２つの基地局との通信を行なうことができる。そのため、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【００１１】
また好適には、前記移動局測位システムは、前記移動局と、複数の基地局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記移動局位置算出部において前記移動局の位置の算出に用いられる前記基地局を前記複数の基地局から選択する基地局選択部を有することを特徴とする。このようにすれば、前記基地局選択部により、前記移動局と、複数の基地局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記移動局位置算出部において前記移動局の位置の算出に用いられる前記基地局が前記複数の基地局から選択されるので、移動局の位置の算出に必要とされるよりも多くの基地局が存在する場合において、前記移動局位置算出部において移動局の位置を算出するのに適した基地局が選択される。そのため、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【００１２】
また好適には、前記移動局測位システムは、前記基地局対のうち、該基地局対を構成する２つの基地局の両者が予め定められた所定数以上の共通した前記基準局と電波を送受信可能である基地局対を、前記複数の基地局対として選択する基地局対選択部を有することを特徴とする。このようにすれば、前記複数の基地局のそれぞれと前記複数の基準局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記所定数以上の共通した基準局と電波を送受信可能な基地局対が選択され、選択された基地局対ごとに前記基準局選択部により前記基地局位置算出部において基地局の有する時計の時間ずれおよび位置の算出に用いられる前記複数の基準局が選択され、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【００１３】
さらに好適には、前記基地局対選択部は、前記複数の基地局対のそれぞれについて、該基地局対を構成する２つの基地局の両者が電波を送受信可能である共通基準局が該基地局対のそれぞれについて重複する数が最も多くなるように前記複数の基地局対を選択すること、を特徴とする。このようにすれば、重複する前記共通基準局の数が最も多くなるように前記基地局対が選択され、選択された複数の基地局対のそれぞれについて前記複数の基地局のそれぞれと前記複数の基準局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記基地局位置算出部において基地局の有する時計の時間ずれおよび位置の算出に用いられる前記複数の基準局が選択され、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【００１４】
また好適には、前記移動局測位システムを構成する複数の基準局の数Ｒは、前記移動局の測位対象領域がｍ次元であり、前記複数の基地局の数がＮである場合において、自然数Ｒ，ｍ，Ｎは、｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ なる関係を満たすことを特徴とする。このようにすれば、前記複数の基地局の数Ｎ、および移動局の測位対象領域の形状（ｍ次元）に基づいて、必要とされる基準局の数Ｒを算出することができ、前記複数の基準局を用いて、前記複数の基地局の位置が分からない場合においても、基地局どうしの時計の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例である移動局測位システム８の構成の概要を説明する図である。図１に示すように、測位システム８は、予め設定される領域を移動可能な移動局１０、前記移動局１０と無線による通信を行なう機能を有する第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの例えば４つとされた複数の基地局１２（以下、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄを区別しない場合、基地局１２という。）、および例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されるサーバ１４を含んで構成される。なお、移動局１０の数は１個以上であればとくに限定されない。また、基地局１２とサーバ１４はＬＡＮにより通信可能とされている。このときＬＡＮが有線であれば図１に示すように通信ケーブル１８によって基地局１２はサーバ１４と接続される。
【００１７】
また、移動局測位システム８は図１に示すように、基地局１２と無線による通信を行なう機能を有する第１基準局１１Ａ乃至第８基準局１１Ｈの例えば８局とされた複数の基準局１１（以下、第１基準局１１Ａ乃至第８基準局１１Ｈを区別しない場合、基準局１１という。）を含む。この基準局１１は移動局測位システム８の操作者によって任意に設置され、基準局１１を設置した位置についての位置情報は、操作者による位置情報の入力を後述する基準局位置設定部６１が受け付けることにより、移動局測位システム８に既知とされている。なお、移動局１０が移動可能な領域には例えば図１に示すような座標系が設定され、移動局１０、基準局１１、基地局１２の位置は図１に示すようにこの座標系における座標によって表現される。なお、図１においては、ｚ軸が省略されている。
【００１８】
ここで、基地局１２の数は、位置の算出（測位）を行なおうとする移動局１０が移動する領域に応じて決定される。例えば移動局１０が平面（２次元）上を移動する場合には３局以上の基地局１２が必要とされ、３次元空間を移動する場合には４局以上の基地局１２が必要とされる。また、基準局１１の数Ｒは、前記移動局の測位対象領域がｍ次元であり、前記基地局１２の数がＮである場合において、｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ を満たすように決定される。
【００１９】
図２は移動局１０の有する機能の概要を説明するブロック図である。移動局１０は、アンテナ２６、移動局無線部２２、移動局制御部２４などを有して構成される。移動局制御部２４は例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を使用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行なうようになっている。
【００２０】
移動局無線部２２は、いわゆる無線通信機能を実現するものであって、アンテナ２６を用いて電波の送受信を行なう。例えば移動局無線部２２は、前記基地局１２に対し相関値を算出するための拡散符号を含む電波を送信する。また、基地局１２より送信される、例えば移動局１０の作動に関する指令を含む電波を受信する。移動局無線部２２は、所定の周波数の搬送波を発生する発振器、電波により送信する信号に基づいて前記搬送波を変調し、またデジタル変調などを行なう変調器、前記変調された搬送波を所定の出力に増幅する送信アンプなどを有する。さらに、移動局無線部２２は、アンテナ２６によって受信された受信波を増幅する受信アンプ、受信波から所定の周波数成分のみを取り出すフィルタ、デジタル復調や検波器などによる復調を行なう復調器などによって実現される受信機能を含む。このとき、移動局無線部２２が行なう無線通信は例えばいわゆるデジタル通信が好適に用いられるので、移動局無線部２２はそのデジタル通信に必要となる変調あるいは復調のための機構を含む。
【００２１】
ここで、移動局１０の移動局無線部２２が送信する電波は、例えば電波に含まれる信号波のヘッダ部分に電波の送信元、すなわち個々の移動局１０や基準局１１、基地局１２を識別するための符号を含める、あるいは個々の移動局１０、基準局１１、基地局１２により異なる拡散符号を送信するなど、予め定めた方法により送信される。そのため、その電波を受信した移動局は前記予め定めた方法に従ってその受信した電波を解析することにより、受信した電波が何れの移動局１０、基準局１１、あるいは基地局１２から送信されたものであるかを識別することができる。
【００２２】
また、アンテナ２６は、前述の移動局無線部２２が電波を送受信する際に用いられるものであって、送受信する電波の周波数に適したものが用いられる。
【００２３】
移動局制御部２４は移動局無線部２２の制御を行なう。具体的には例えば、移動局制御部２４は移動局無線部２２に対して送信または受信の切り替え、搬送波周波数の設定、送信アンプにおける出力の設定を行なう。これらの制御における設定値の決定は基地局１２との通信の結果により、例えば、前記基地局１２から送信される指令に基づいて決定される。移動局制御部２４はまた、前記基地局１２からの移動局１０の制御作動に関する指令を、移動局無線部２２において受信され、復号された基地局１２からの電波の内容を解析することにより解析する。また移動局制御部２４は、移動局１０が電波によって送信する拡散符号を、例えば図示しない記憶手段から記憶された拡散符号を読み出すことにより、あるいは所定の生成方法、例えば予め定められた原始多項式に基づいて生成することにより決定する。
【００２４】
図３は基準局１１の有する機能の概要を説明するブロック図である。基準局１１は、アンテナ３２、基準局無線部２８、基準局制御部３０などを有して構成され、図２に示した移動局１０と同様の構成とされる。すなわち、基準局１１のアンテナ３２、基準局無線部２８、基準局制御部３０はそれぞれ、移動局１０のアンテナ２６、移動局無線部２２、移動局制御部２４に対応し、同様の機能を有するものとされている。このように、基準局１１は、例えば基地局１２からの指示により所定の拡散符号を含む電波の送信を行なうことができるようにされている。
【００２５】
なお、基準局１１の基準局無線部２８が送信する電波は、移動局１０の移動局無線部２２が送信する電波と同様に、例えば電波に含まれる信号波のヘッダ部分に電波の送信元、すなわち個々の移動局１０や基準局１１、基地局１２を識別するための符号を含める、あるいは個々の移動局１０、基準局１１、基地局１２により異なる拡散符号を送信するなど、予め定めた方法により送信される。そのため、その電波を受信した移動局は前記予め定めた方法に従ってその受信した電波を解析することにより、受信した電波が何れの移動局１０、基準局１１、あるいは基地局１２から送信されたものであるかを識別することができる。
【００２６】
図４は、基地局１２の有する機能の一例の概要を説明するブロック図である。基地局１２は、アンテナ３５、基地局無線部３４、基地局制御部３６、受信時刻検出部３８、時計４０、ＲＳＳＩ検出部４２、ＢＥＲ検出部４４、通信インタフェース４６などを含んで構成される。また、基地局１２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ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従って信号処理を行なうことにより、受信時刻検出部３８、基地局制御部３６、ＢＥＲ検出部４４、ＲＳＳＩ検出部４２などにおける処理を実行するようになっている。
【００２７】
基地局無線部３４は、いわゆる無線通信機能を実現するものであって、アンテナ３５を用いて電波の送受信を行なう。基地局無線部３４は、例えば前記移動局１０や基準局１１の作動を制御する指令を含む電波を送信する。また、基地局無線部３４は、移動局１０や基準局１１によって送信される電波を受信し、その内容を必要に応じて後述する受信時刻検出部３８、ＲＳＳＩ検出部４２、ＢＥＲ検出部４４などに渡し処理を実行させる。すなわち、基地局無線部３４は、所定の周波数の搬送波を発生する発振器、電波により送信する信号に基づいて前記搬送波を変調し、またデジタル変調などを行なう変調器、前記変調された搬送波を所定の出力に増幅する送信アンプなどを有し、また、アンテナ３５によって受信された受信波を増幅する受信アンプ、受信波から所定の周波数成分のみを取り出すフィルタ、デジタル復調や検波器などによる復調を行なう復調器などによって実現される。このとき、基地局無線部３４が行なう無線通信は例えばいわゆるデジタル通信が好適に用いられるので、基地局無線部３４はそのデジタル通信に必要となる変調あるいは復調のための機構を含む。
【００２８】
また、アンテナ３５は、前述の基地局無線部３４が電波を送受信する際に用いられるものであって、送受信する電波の周波数に適したものが用いられる。
【００２９】
基地局制御部３６は前記基地局無線部３４など基地局１２の作動に関する制御を行なう。具体的には例えば、基地局制御部３６は基地局無線部３４に対して送信または受信の切り替え、搬送波周波数の設定、送信アンプの出力の設定などを行なう。これらの制御における設定値の決定は後述のサーバ１４あるいは移動局１０との通信の結果により決定される。また基地局制御部３６は受信時刻検出部３８に対しては、受信時刻検出実行の制御および受信時刻検出結果出力の要求および取得を制御する。また基地局制御部３６は、基地局無線部３４において受信され復号される、移動局１０や基準局１１により送信される電波の内容を解析する。同様に基地局制御部３６は、後述する通信インタフェース４６において受信されたサーバ１４からの送信内容を解析し、基地局１２の制御作動に関する指令を取り出す。さらに、基地局制御部３６は、後述する通信インタフェース４６や基地局無線部３４を介して、他の機器に対し必要な情報を送信する。
【００３０】
受信時刻検出部３８は、受信した移動局１０や基準局１１からの電波の受信時刻を検出するものであって、相関値算出部３９を有する。具体的には相関値算出部３９が算出する相関値の時間変化において、ピークが生じた時刻を電波の受信時刻とする。相関値算出部３９は、移動局１０や基準局１１から送信される電波に含まれる拡散符号と、その拡散符号に対応するレプリカ符号との相関値を算出する。具体的には、予め移動局１０や基準局１１のそれぞれが送信する拡散符号と同一のレプリカ符号を受信時刻検出部３８が有しておき、そのレプリカ符号と、受信された移動局１０や基準局１１からの電波から基地局無線部３４により取り出された拡散符号（受信符号）とをマッチドフィルタに入力することにより、両者の相関値を得ることができる。この相関値のピークを示す時刻、すなわち受信された電波に含まれる拡散符号とレプリカ符号とが同期した同期時刻が電波の受信時刻となる。したがって相関値のピークを示す時刻を後述の時計４０より得ることにより受信時刻が検出される。
【００３１】
図７は相関値算出部３９に含まれるマッチドフィルタの構成の例を示した図である。マッチドフィルタは、基地局無線部３４により復調されて受信波から取り出される拡散符号（受信信号）ｂと予め記憶されているレプリカ符号ａとのビットごとの排他的論理和の値を算出し、それらの排他的論理和の値を加算器Σにより合計し、更に相関演算器において
【数１】
のようにレプリカ符号ａと拡散符号ｂとの相関値Ｒａｂ（ι）を算出する。なお、ａｉおよびｂｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）は、それぞれレプリカ符号ａおよび拡散符号ｂのｉ番目のビットの内容であり、ＮはＰＮ符号のビット長である。また、図６に示すように受信信号ｂは１ビット遅延素子により相関値Ｒａｂを算出する毎に１ビットずつシフトされるようにされており、前記（１）式におけるιはこのシフト量の総和を示している。このようにすれば、相関値Ｒａｂ（ι）のピークが生じた際のιの値と受信速度などに基づいて、相関値Ｒａｂ（ι）のピークが生じた際の時刻を信号波の同期時刻として算出することができる。
【００３２】
時計４０は、時刻を計測するものであって、例えば受信時刻検出部３８が受信時刻を検出する際などに参照される。各基地局１２は各々の時計を有しており、それらの時刻は予め同期されている。
【００３３】
ＲＳＳＩ検出部４２は、基地局無線部３４において受信された電波（受信波）の強度を表わす指標であるＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）の値を検出する。このＲＳＳＩはハードウェアに特有の電波の受信強度を電圧値で表した指標値であり、一般的には、基地局無線部３４から出力される。出力されたＲＳＳＩ電圧値は、ＲＳＳＩ検出部に含まれるＡＤコンバータに入力され、例えば８ビットの数値として取得される。
【００３４】
なお、ＢＥＲ検出部４４は、後述する別の実施例において用いるものである。
【００３５】
前記受信時刻検出部３８によって検出される電波の受信時刻、ＲＳＳＩ検出部４２によって検出される電波のＲＳＳＩ値のそれぞれが電波の受信結果に対応する。
【００３６】
通信インタフェース４６は、通信ケーブル２０により接続された他の基地局１２とサーバ１４などとの情報通信を行なう。具体的には、基地局１２の同期時刻検出部３８によって検出される電波の受信時刻や、移動局１０から送信される電波に含まれる情報が基地局１２からサーバ１４に送信されるほか、サーバ１４から送信される基地局１２の作動に関する指令などが受信される。
【００３７】
図５は、サーバ１４の構成の概要を説明する図である。図４に示す様にサーバ１４は、ＣＰＵに対応し必要な演算処理を行なう電子制御装置４８、ＲＡＭ、ＲＯＭ、あるいはハードディスクなどに対応し前記電子制御装置４８などの指示に応じて情報を読み出し可能に記憶する記憶装置５０、入出力インタフェース５２、およびその入出力インタフェース５２に接続され、サーバ１４に対するユーザからの入力操作を受け付けるキーボードやマウスなどの入力装置５３、サーバ１４による作動結果などを表示するためのディスプレイ表示装置などの表示を行なう出力装置５４、通信インタフェース４６等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ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従って信号処理を行なうことができる。
【００３８】
通信インタフェース４６は、例えば通信ケーブル２０により基地局１２との情報通信を行なう。通信インタフェース４６は、例えばサーバ１４から基地局１２に対し、基地局１２の制御作動に関する指令を送信し、また、基地局１２から送信される情報、例えば基地局１２において受信した電波の受信時刻やＲＳＳＩ値に関する情報を受信する。この基地局１２における電波の受信時刻は、移動局１０から送信される拡散符号の受信時刻として受信時刻検出部３８によって検出され、ＲＳＳＩ値はＲＳＳＩ検出部４２によって検出される。
【００３９】
図６は、サーバ１４の電子制御装置４８が機能的に有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。この機能は例えば、前記図４のサーバ１４において所定のプログラムが実行されることにより実現される。まず、基地局選択部５６は、移動局測位システム８において移動局１０の位置の算出（測位）を行なうために必要とされる基地局１２の局数よりを上回る基地局１２が含まれる場合に、移動局１０の測位に用いる基地局１２を選択する。具体的には例えば、移動局１０が３次元空間を移動する場合は、その移動局１０の測位に必要とされる基地局１２の数は４局である。したがって、移動局測位システム８が５局以上の基地局１２を含む場合には、基地局選択部５６は前記５以上の基地局１２から移動局１０の測位に用いる４局の基地局１２を選択する。
【００４０】
また、基地局選択部５６による基地局１２の選択は、例えば、移動局１０からの電波を受信した基地局１２のそれぞれにおいて、ＲＳＳＩ検出部４２によって検出される受信波のＲＳＳＩ値の大きいものから４局を選択する、あるいは各基地局１２の相関値算出部３９によって算出される相関値のピーク値の大きいものから４局を選択する、などの方法により行なわれる。すなわち、移動局１０からの電波を良好に受信した受信結果を生じている４局の基地局１２が選択される。
【００４１】
基地局対選択部５８は、前記基地局選択部５６により選択されるなどして移動局１０の測位に用いるものとされた４局の基地局１２のうち、２局の基地局１２の組み合わせである基地局対を３組選択する。具体的には基地局対選択部５８は次のように基地局対の選択を行なう。まず、基地局対選択部５８は前記４局の基地局１２から想定される全ての基地局対を生成する。例として、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局が移動局１０の測位に用いられる場合には、第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂとからなる基地局対（ＢＳ１、ＢＳ２）、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃとからなる基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄとからなる基地局対（ＢＳ１、ＢＳ４）、第２基地局１２Ｂと第３基地局１２Ｃとからなる基地局対（ＢＳ２、ＢＳ３）、第２基地局１２Ｂと第４基地局１２Ｄとからなる基地局対（ＢＳ２、ＢＳ４）、第３基地局１２Ｃと第４基地局１２Ｄとからなる基地局対（ＢＳ３、ＢＳ４）の６組の基地局対を生成する。
【００４２】
続いて基地局対選択部５８は、生成された基地局対のそれぞれについて、その基地局対を構成する２局の基地局が共通して通信可能な基準局１１（以下、「基地局対が通信可能な基準局１１」と記す。）の一覧を生成する。この基地局対が通信可能な基準局が、共通基準局に対応する。このようにして基地局対が通信可能な基準局を基地局組ごとに一覧により表わしたのが表１である。表１においては、第１基準局１１Ａ乃至第８基準局１１ＨはそれぞれＲＳａ乃至ＲＳｈのように略記されている。なお、２つの基地局が共通して通信可能な基準局１１とは、例えば、その基準局１１から送信された電波が２つの基地局に到達し受信時刻の検出が可能であるこという。
【表１】
【００４３】
基地局対選択部５８は、まず、基地局対が通信可能な基準局１１が５局未満である基地局対を除外する。すなわち、表１の例であれば、第２基地局１２Ｂと第４基地局１２Ｄとの組み合わせからなる基地局対が通信可能な基準局１１の局数は４局であるので、この基地局対（ＢＳ２、ＢＳ４）は除外される。
【００４４】
続いて、残された基地局対のうちから３組の基地局対の組み合わせを生成する。そして、３組の基地局対の組み合わせのそれぞれについて、その組み合わせを構成する３組の基地局対が通信可能な基準局のそれぞれに共通する基準局の数（以下「基地局対の組み合わせに共通する基準局の数」という。）の一覧を表２のように生成する。
【表２】
【００４５】
具体的には例えば、３つの基地局対である基地局対（ＢＳ１、ＢＳ２）、（ＢＳ１、ＢＳ３）、（ＢＳ１、ＢＳ４）からなる基地局対の組み合わせを考える。前述の表１より、基地局対（ＢＳ１、ＢＳ２）が通信可能な基準局はＲＳａ、ＲＳｂ、ＲＳｃ、ＲＳｅ、ＲＳｈであり、基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）が通信可能な基準局はＲＳａ、ＲＳｃ、ＲＳｄ、ＲＳｅ、ＲＳｆであり、基地局対（ＢＳ１、ＢＳ４）が通信可能な基準局はＲＳｂ、ＲＳｄ、ＲＳｅ、ＲＳｆ、ＲＳｈである。従って、これらに共通する基準局はＲＳｅであり、その数は１局である。他の基地局対の組み合わせに共通する基準局の数についても同様に算出する。
【００４６】
基地局対選択部５８はこのようにして算出される、基地局対の組み合わせに共通する基準局１１の数が最も多い基地局対の組み合わせを選択する。この組み合わせを構成する３つの基地局対が、基地局対選択部５８によって最終的に選択される基地局対である。具体的に表２の例であれば、基地局対の組み合わせに共通する基準局の数が最も多い４局である、基地局対の組み合わせを構成する３つの基地局対である（ＢＳ１、ＢＳ３）、（ＢＳ２、ＢＳ３）、（ＢＳ３、ＢＳ４）が選択される。
【００４７】
基準局選択部６０は、基地局対選択部５８において選択された基地局対のそれぞれについて、基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出するために用いる基準局１１を選択する。後述する測位部６２においては、各基地局対を構成する２つの基地局１２の位置情報と、選択された基準局１１から送信された電波の受信時刻とを関連付けて、基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出する。
【００４８】
基準局選択部６０による基準局１１の選択について、表３を参照しつつ説明する。表３は、基地局対選択部５８により構成される基地局対のそれぞれについて、その基地局対が通信可能な基準局１１が各行の上段に示され、また、それらの基準局１１から送信された電波について基地局対を構成する２つの基地局１２のＲＳＳＩ検出部４２においてそれぞれ検出されるＲＳＳＩ値の積の値が各行の下段に示された表である。すなわち、表の第１行においては、第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂとからなる基地局対（ＢＳ１，ＢＳ２）はＲＳａ、ＲＳｂ、ＲＳｃ、ＲＳｅ、ＲＳｈの５つの基準局１１と通信可能であることが上段に示されている。また、それら通信可能な基準局１１から送信される電波の基地局対（ＢＳ１，ＢＳ２）を構成する２局の基地局におけるＲＳＳＩ値の積、すなわち第１基地局１２ＡにおけるＲＳＳＩ値ＲＳＳＩ１と第２基地局１２ＢにおけるＲＳＳＩ値ＲＳＳＩ２との積ＲＳＳＩ１×ＲＳＳＩ２の値が、前記５つの基準局ごとに下段に示されている。
【表３】
【００４９】
移動局１０が３次元空間を移動する場合、基準局選択部６０は基地局対選択部５８により選択された基地局対のそれぞれについて５局の基準局を選択する。前述のように基準局１１の数Ｒは、前記移動局の測位対象領域であるｍ（次元）および、前記基地局１２の数Ｎとの関係である、｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ を満たすようにれているところ、前記５局の基準局はこの左辺、すなわち必要とされる基準局１１の最低数に対応する。
【００５０】
まず、前記基地局対選択部５８によって選択された３つの基地局対が構成する、基地局対の組み合わせ（ＢＳ１、ＢＳ３）、（ＢＳ２、ＢＳ３）、（ＢＳ３、ＢＳ４）に共通する基準局ＲＳｃ、ＲＳｄ、ＲＳｅ、ＲＳｆの４局を、３つの基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）、（ＢＳ２、ＢＳ３）、（ＢＳ３、ＢＳ４）のそれぞれについて選択する。表３において四角で囲まれた基準局がこれに対応する。
【００５１】
つぎに、基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）および（ＢＳ３、ＢＳ４）について着目すると、これらの基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）および（ＢＳ３、ＢＳ４）がそれぞれ通信可能な基準局１１はいずれも５局であるので、それぞれの基地局対が通信可能な基準局であって基地局対の組み合わせに共通するものでない基準局が、選択される５局目の基準局となる。すなわち基準局選択部６０は、基地局対（ＢＳ１、ＢＳ３）についてはＲＳａを、基地局対（ＢＳ３、ＢＳ４）についてはＲＳｇをそれぞれ選択する。表３において円で囲まれた基準局がこれに対応する。
【００５２】
一方、基地局対（ＢＳ２、ＢＳ３）については、通信可能な基準局１１は６局であるので、それぞれの基地局対が通信可能な基準局であって基地局対の組み合わせに共通するものでない基準局（以下「残りの基準局」という。）ＲＳａ、ＲＳｂのうち、いずれかを５局目の基準局として選択する。基準局選択部６０は、前記２局の残りの基準局ＲＳａ、ＲＳｂのそれぞれが電波の、基地局対（ＢＳ２，ＢＳ３）を構成する第２基地局１２ＢにおけるＲＳＳＩ値ＲＳＳＩ２と第３基地局１２ＣにおけるＲＳＳＩ値ＲＳＳＩ３との積ＲＳＳＩ２×ＲＳＳＩ３の値を比較する。そして、前記積ＲＳＳＩ２×ＲＳＳＩ３の値が最も大きい基準局を前記５局目の基準局として選択する。表３においては、基準局ＲＳａが送信した電波についての積ＲＳＳＩ２×ＲＳＳＩ３の値は１．８であり、基準局ＲＳｂが送信した電波についての積ＲＳＳＩ２×ＲＳＳＩ３の値は２．２であるので、基準局ＲＳｂが前記５局目の基準局として選択される。表３においては三角で囲まれた基準局がこれに対応する。なお、本実施例においては残りの基準局が２局である場合について説明したが、３局以上であっても同様に前記積ＲＳＳＩ２×ＲＳＳＩ３の値を算出し、その値が大きい順に５局目までの基準局を選択すればよい。
【００５３】
基準局位置設定部６１は、操作者により予め行なわれる入力を受け付けるなどにより基準局の位置についての位置情報を取得し、基準局１１の位置として設定する。具体的には例えばサーバ１４に設けられた入力装置５３を操作者が操作することにより、各基準局１１の位置を入力し、この入力を受け付けた基準局位置設定部６１は入力された位置を各基準局１１の位置とする。
【００５４】
図８は、操作者による基準局１１の位置の入力の一例を説明する図であって、サーバ１４の出力装置（画面）５４に表示される表示を表した図である。図８に示すように出力装置５４には移動局測位システム８において移動局１０が移動しうる領域を含んだ領域のマップ８２が表示されている。そして、複数の基準局１１のそれぞれを任意の位置に設置した操作者は、マウスなどの入力装置５３によりポインタ８６を操作し、基準局１１を設置した位置に対応する画面上の位置にマーカ８４を配置する。図８においては、例えば第１基準局１１Ａ乃至第５基準局１１Ｅに対応する５つのマーカ８４ａ乃至８４ｅが配置されている。基準局位置設定部６１は、操作者によって入力された画面上のマーカ８４の位置を予め定義された座標系における座標に変換するなどして、マーカ８４のそれぞれに対応する基準局１１の位置とする。
【００５５】
測位部６２は、基準局位置設定部６１によって設定された基準局１１の位置情報と、前記基地局対選択部５８によって選択された基地局対を構成する各基地局１２における基準局１１からの電波の受信結果である受信時刻とに基づいて、各基地局１２の位置、および各基地局１２の時計４０の時間ずれを算出する。
【００５６】
具体的には測位部６２は、次のように各基地局１２の位置および各基地局１２の時計４０の時間ずれを算出する。例として、前記基地局対選択部５８によって選択された基地局対のうちの１つである基地局対（ＢＳ１，ＢＳ３）と、前記基地局対（ＢＳ１，ＢＳ３）が基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出するために用いる基準局１１として基準局選択部６０によって選択された基準局のうちの１つである第１基準局１１Ａ（ＲＳａ）について着目する。
【００５７】
第１基準局１１Ａによる電波の送信時刻がｔｓであり、第１基地局１２Ａの受信時刻検出部３８において検出された第１基準局１１Ａからの電波の受信時刻がｔａ１、第３基地局１２Ｃの受信時刻検出部３８において検出された第１基準局１１Ａからの電波の受信時刻がｔａ３、基準局位置設定部６１により、第１基準局１１Ａの位置を表わす座標が（ｘａ，ｙａ，ｚａ）と設定されると、第１基地局１２Ａの位置を表わす座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）および第３基地局１２Ｃの位置を表わす座標（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）は次の（２）式のように表わされる。
【数２】
ここで、Δｔｓ１ｂ１、Δｔｓ１ｂ３はそれぞれ、第１基準局１１Ａの図示しない時計の時刻に対する第１基地局１２Ａ、第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれを表わす。また、ｃは電波の速度（ｍ／ｓｅｃ）である。
【００５８】
前記（２）式の各式の両辺の平方根をとり、第１式から第２式を減ずると次の（３）式を得る。
【数３】
ここで、Δｔ３１は第１基地局１２Ａの時計４０の時刻に対する、第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれであって、Δｔ３１＝Δｔｓ１ｂ１−Δｔｓ１ｂ３のように定義される。なお、この式（３）によれば、基準局１１による電波の送信時刻ｔｓは必要とされない。
【００５９】
前記基地局対（ＢＳ１，ＢＳ３）が基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出するために用いる基準局１１として基準局選択部６０によって選択された他の基準局、すなわち、第３基準局１２Ｃ（ＲＳｃ）、第４基準局１２Ｄ（ＲＳｄ）、第５基準局１２Ｅ（ＲＳｅ）、第６基準局１２Ｆ（ＲＳｆ）のそれぞれについても同様に式の導出を行なうことにより、次の（４）式を得る。
【数４】
【００６０】
さらに、前記基地局対選択部５８によって選択された基地局対の他の１つである基地局対（ＢＳ２，ＢＳ３）と、前記基地局対（ＢＳ２，ＢＳ３）が基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出するために用いる基準局１１として基準局選択部６０によって選択された基準局である第２基準局１１Ｂ（ＲＳｂ）、第３基準局１２Ｃ（ＲＳｃ）、第４基準局１２Ｄ（ＲＳｄ）、第５基準局１２Ｅ（ＲＳｅ）、第６基準局１２Ｆ（ＲＳｆ）のそれぞれについても同様に式の導出を行なうことにより、次の（５）式を得る。
【数５】
また、基地局対選択部５８によって選択された基地局対の別の１つである基地局対（ＢＳ３，ＢＳ４）と、前記基地局対（ＢＳ３，ＢＳ４）が基地局１２の位置および各基地局１２の有する時計４０の時間ずれを算出するために用いる基準局１１として基準局選択部６０によって選択された基準局である第３基準局１１Ｃ（ＲＳｃ）、第４基準局１２Ｄ（ＲＳｄ）、第５基準局１２Ｅ（ＲＳｅ）、第６基準局１２Ｆ（ＲＳｆ）、第７基準局１２Ｆ（ＲＳｆ）のそれぞれについても同様に式の導出を行なうことにより、次の（６）式を得る。
【数６】
【００６１】
測位部６２は、前記（３）式乃至（６）式の全１５式を連立させて解くことにより、基地局対選択部５８によって選択された基地局対（ＢＳ１，ＢＳ３）（ＢＳ２，ＢＳ３）、（ＢＳ３，ＢＳ４）を構成する基地局１２の位置、すなわち第１基地局１２Ａの位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、第２基地局１２Ｂの位置（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、第３基地局１２Ｃの位置（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）、第４基地局１２Ｄの位置（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、および、第１基地局１２Ａの時計４０の時刻に対する第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれΔｔ３１、第２基地局１２Ｂの時計４０の時刻に対する第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれΔｔ３２、第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻に対する第４基地局１２Ｄの時計４０の時刻のずれΔｔ４３を算出する。すなわち、測位部６２は基地局位置算出部に対応する。
【００６２】
さらに測位部６２は、上記（３）式乃至（６）式を解くことにより得られる前記基地局対選択部５８によって選択された基地局対を構成する各基地局１２の位置情報、および、前記各基地局１２の時計４０の時刻間の時計ずれと、前記各基地局１２における移動局１０からの電波の受信結果である受信時刻とに基づいて、移動局１０の位置を算出する。
【００６３】
本実施例においては、測位部６２は、上記（３）式乃至（６）式を解くことにより得られる第１基地局１２Ａの位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、第２基地局１２Ｂの位置（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、第３基地局１２Ｃの位置（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）、第４基地局１２Ｄの位置（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）、および、第１基地局１２Ａの時計４０の時刻に対する第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれΔｔ３１、第２基地局１２Ｂの時計４０の時刻に対する第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻のずれΔｔ３２、第３基地局１２Ｃの時計４０の時刻に対する第４基地局１２Ｄの時計４０の時刻のずれΔｔ４３と、前記各基地局１２の受信時刻検出部３８により検出される移動局１０からの電波の受信時刻とに基づいて、移動局１０の位置を算出する。
【００６４】
具体的には測位部６２は、次のように移動局１０の位置を算出する。第１基地局１２Ａの受信時刻検出部３８において検出された移動局１０からの電波の受信時刻がｔ１、第２基地局１２Ｂの受信時刻検出部３８において検出された移動局１０からの電波の受信時刻がｔ２、第３基地局１２Ｃの受信時刻検出部３８において検出された移動局１０からの電波の受信時刻がｔ３、第４基地局１２Ｄの受信時刻検出部３８において検出された移動局１０からの電波の受信時刻がｔ４、であるとすると、第１基準局１１Ａの位置を表わす座標が（ｘａ，ｙａ，ｚａ）と設定されると、前述の（３）式乃至（６）式を導出したのと同様にして、移動局１０の位置を表わす座標（ｘ，ｙ，ｚ）は次の（７）式のように表わされる。
【数７】
【００６５】
測位部６２は、前記（７）式の全４式を連立させて解くことにより、移動局１０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。すなわち、測位部６２は移動局位置算出部に対応する。
【００６６】
図９は、本発明の移動局測位システム８の実施例における制御作動の概要を説明するフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＡ１においてはサーバ１４から各基地局１２のそれぞれに対し、移動局１０の測位を実行するための指令が行なわれる。この指令は、（１）複数の基地局１２のいずれか１つに対し、移動局１０あるいは各基準局１１への指令を基地局１２から移動局１０あるいは各基準局１１に送信させる指令と、（２）各基地局１２に対し、移動局１０あるいは各基準局１１から送信される電波を受信し、受信時刻の算出およびＲＳＳＩ値の検出を行ない、サーバ１４に送信させる指令とを含む。このうち、前記（１）の送信指令は、移動局１０および各基準局１１に所定の電波を送信させるための指令である。前記いずれか１つの基地局１２は、例えばサーバ１４により任意に選択されればよい。
【００６７】
ＳＡ２においては、各基地局１２において、サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されたか否かが待機される。サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信される場合には、本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ３が実行される。一方サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されない場合には、本ステップの判断が否定され、繰り返しＳＡ１が実行されて、サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されるまで待機が行なわれる。
【００６８】
ＳＡ３は、ＳＡ２の判断が肯定された場合に実行されるステップであって、ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含むものであったか否かが判断される。ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含むものであった場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＡ４が実行される。一方ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含まないものであった場合には、ＳＡ４が実行されず、移動局１０あるいは各基準局１１から送信される電波の受信を行なうための待機が行なわれる。
【００６９】
ＳＡ４においては、前記（１）の指令を受信した基地局１２から移動局１０あるいは各基準局１１に対し、所定の電波を送信させるための送信指令が無線により送信される。その後、前記（１）の指令を受信しなかった基地局と同様に、移動局１０あるいは各基準局１１から送信される電波の受信を行なうための待機が行なわれる。
【００７０】
ＳＡ５においては、移動局１０あるいは各基準局１１において、測位のための所定の電波の送信を行なうための指令（ＳＡ４の指令）が受信されたか否かが待機される。移動局１０あるいは各基準局１１において電波の送信を行なうためのＳＡ４の指令が受信された場合には本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ６が実行される。一方、測位のための電波の送信を行なうための指令が受信されない場合には本ステップの判断が否定され、繰り返しＳＡ５が実行されて、測位のための電波の送信を行なうための指令が受信されるまで待機が行なわれる。
【００７１】
移動局１０の移動局無線部２２、移動局制御部２４、基準局１１の基準局無線部２８、基準局制御部３０などに対応するＳＡ６においては、移動局１０あるいは各基準局１１から各基地局１２に対し測位のための所定の電波の送信が行なわれる。前述のようにこの電波には、受信時刻を同期検出により検出するための拡散符号が含まれている。またこの電波には、送信元となる移動局１０あるいは各基準局１１を識別するための符号が含まれており、いずれの移動局１０あるいは各基準局１１から送信された電波であるかを電波を受信した基地局１２において識別することができるようになっている。
【００７２】
各基地局１２の時刻検出部３８などに対応するＳＡ７においては、移動局１０あるいは各基準局１１から送信される測位のための所定の電波が受信され、マッチドフィルタによる受信波とレプリカ符号との同期検出などにより受信波の同期時刻が受信時刻として検出される。
【００７３】
各基地局１２のＲＳＳＩ検出部４２などに対応するＳＡ８においては、基地局１２において受信される移動局１０あるいは各基準局１１からの電波の受信強度としてのＲＳＳＩ値が検出される。
【００７４】
なお、図９のフローチャートにおけるＳＡ４乃至ＳＡ８は、実際には移動局１０と各基準局１１の局数分だけ繰り返して実行される。すなわち、例えばまず１回目のＳＡ４の実行においては移動局１０に対して所定の電波の送信が指令され、ＳＡ６において移動局１０から電波が送信され、ＳＡ７及びＳＡ８においてそれぞれ移動局１０からの電波の受信信号およびＲＳＳＩ値の検出が行なわれる。続いて２回目のＳＡ４乃至ＳＡ８の実行においては、第１基準局１１Ａについて同様の処理が行なわれる。このようにして、移動局１０と移動局測位システム８の各基準局１１についてＳＡ４乃至ＳＡ８の処理が繰り返し実行される。
【００７５】
ＳＡ９においては、ＳＡ７で検出された移動局１０および各基準局１１からそれぞれ送信される電波の受信時刻、およびＳＡ８で検出された受信強度（ＲＳＳＩ）の値についての情報がサーバ１４に送信される。
【００７６】
基地局選択部５６に対応するＳＡ１０においては、移動局１０の測位に用いる基地局１２が選択される。本実施例においては移動局１０が３次元空間を移動するので４局の基地局１２が、例えば、ＳＡ８において検出される移動局１０からの電波のＲＳＳＩ値の大きい順に選択される。なお、移動局測位システム８を構成する基地局１２の数が４局である場合には、本ステップは実行されなくてよい。前述の実施例においては、移動局測位システム８を構成する基地局１２は第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４局であるので、これら４局の基地局１２がそのまま選択される。
【００７７】
基地局対選択部５８に対応するＳＡ１１においては、ＳＡ１０で選択された基地局１２から、２局の基地局１２の組み合わせである基地局対を選択するための基地局対選択ルーチンが実行される。
【００７８】
図１０はこの基地局対選択ルーチンを説明するフローチャートである。まずステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＢ１においては、ＳＡ１０で選択された４局の基地局１２から想定される全ての基地局対が生成され、生成された基地局対のそれぞれについて、その基地局対が通信可能な基準局１１の数ｎｒの一覧が、例えば前述の実施例における表１のように生成される。
【００７９】
ＳＢ２においては、ＳＢ１で基地局対が通信可能な基準局１１の数ｎｒが５以上であるとされた基地局対が抽出される。逆に言えばｎｒが５未満であるとされた基地局対が除外される。前述の表１の場合においては、通信可能な基準局１１の数が４局であった基地局対（ＢＳ２，ＢＳ４）を除く基地局対が抽出される。
【００８０】
ＳＢ３およびＳＢ４においては、ＳＢ２で抽出された基地局対の数に応じた場合分けが行なわれる。ＳＢ２で抽出された基地局対の数が３組未満であった場合には、ＳＢ３の判断が否定されＳＢ８が実行される。ＳＢ２で抽出された基地局対の数が３組であった場合には、ＳＢ３の判断が肯定された後ＳＢ４の判断が否定され、ＳＢ７が実行される。また、ＳＢ２で抽出された基地局対の数が４組以上であった場合には、ＳＢ３の判断およびＳＢ４の判断がともに肯定され、ＳＢ５が実行される。前述の実施例においては、抽出される基地局対の数は５つであるので、ＳＢ５が実行される。
【００８１】
ＳＢ５は、ＳＢ２で抽出された基地局対の数が４組以上であった場合に実行されるステップである。ＳＢ５においては、ＳＢ２で抽出された基地局対のうち、３組の基地局対の組み合わせが生成され、その基地局対の組み合わせに共通する基準局の数が前記生成された基地局対の組み合わせのそれぞれについて算出され、前述の実施例における表２のように一覧として生成される。
【００８２】
ＳＢ６においては、ＳＢ５において算出された基地局対の組み合わせに共通する基準局の数が最も多い基地局対の組み合わせが選択される。そして、選択された組み合わせを構成する３つの基地局対が、３組の基地局対として選択される。前述の実施例においては、基地局対の組み合わせに共通する基地局が４局で最も多い基地局対の組み合わせである、（ＢＳ１，ＢＳ３）、（ＢＳ２，ＢＳ３）、（ＢＳ３，ＢＳ４）が選択される。
【００８３】
ＳＢ７は、ＳＢ２で抽出された基地局対の数が３組であった場合に実行されるステップである。ＳＢ７においては、ＳＢ２で抽出された３組の基地局対がそのまま選択される。
【００８４】
ＳＢ８は、ＳＢ２で抽出された基地局対の数が３組未満であった場合に実行されるステップである。ＳＢ８においては、現在の基準局１１の配置によっては移動局１０の測位を行なうことができないとして、基準局１１を別の配置とするように促す旨が操作者に通知される。
【００８５】
図９に戻って、基準局選択部６０に対応するＳＡ１２においては、ＳＡ１１で選択された３組の基地局対のそれぞれについて、基地局対を構成する２つの基地局について関連付けがされる基準局１１が５つずつ選択される。具体的には例えば、基地局対の組み合わせに共通する基準局に加え、基地局組を構成する２つの基地局において受信された電波のＲＳＳＩ値の積が大きい基準局が選択される。前述の実施例においては、表３において四角、円、三角でそれぞれ囲まれた基準局が選択される。
【００８６】
ＳＡ１３およびＳＡ１４は測位部６２に対応する。まず、ＳＡ１３においては、操作者により予め行なわれた入力に基づいて設定された基準局１１の位置情報と、ＳＡ７で検出される基準局１１からの電波の受信結果である受信時刻のうち、ＳＡ１１において選択された基地局対を構成する各基地局１２においてＳＡ１２選択された基準局１１からの電波の受信時刻とに基づいて、前記（３）式乃至（６）式を連立させて解くことにより、各基地局１２の位置、および各基地局１２の時計４０の時間ずれが算出される。
【００８７】
ＳＡ１４においては、ＳＡ１３で算出された各基地局１２の位置、および各基地局１２の時計４０の時間ずれと、各基地局においてＳＡ７で検出された移動局１０からの電波の受信時刻とに基づいて、前記（７）式を解くことにより、移動局１０の位置（ｘ，ｙ，ｚ）が算出される。
【００８８】
前述の実施例によれば、基地局位置算出部に対応する測位部６２により、位置情報が既知であり、複数の基地局１２との間で電波の送受信が可能な複数の基準局１１の位置情報と、複数の基準局１１と複数の基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻に基づいて複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置が算出され、移動局位置算出部に対応する測位部６２により、算出された複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれ情報および位置情報と、移動局１０と複数の基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻とに基づいて移動局１０の位置が算出されるので、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００８９】
また前述の実施例によれば、移動局測位システム８は、複数の基地局１２のそれぞれと複数の基準局１１のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果であるＲＳＳＩ値に基づいて、複数の基地局１２のうち２つの基地局の組み合わせである基地局対ごとに測位部６２において複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置の算出に用いられる複数の基準局１１を選択する基準局選択部６０を有し、測位部６２は、予め定められた複数の基地局対のそれぞれについて基準局選択部６０により選択された複数の基準局１１の位置情報と、選択された複数の基準局１１と前記基地局対のそれぞれを構成する２つの基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻に基づいて複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置を算出するので、基準局１１が必要以上に多くが存在する場合において基地局対ごとに適切な基準局１１が選択され、選択された基準局１１と前記基地局対を構成する２つの基地局１２との通信を行なうことができる。そのため、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００９０】
また前述の実施例によれば、移動局測位システム８において、移動局１０と、複数の基地局１２のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果であるＲＳＳＩ値もしくは相関値のピーク値に基づいて、測位部６２において移動局１０の位置の算出に用いられる基地局１２を複数の基地局１２から選択する基地局選択部５６を有するので、移動局１０の位置の算出に必要とされるよりも多くの基地局１２が存在する場合において、測位部６２において移動局１０の位置を算出するのに適した基地局１２が選択される。そのため、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００９１】
また前述の実施例によれば、基地局対のうち、基地局対を構成する２つの基地局１２の両者が予め定められた所定数以上の共通した基準局１１と電波を送受信可能である基地局対を複数の基地局対として選択する基地局対選択部５８を有することを特徴とするので、複数の基地局１２のそれぞれと複数の基準局１１のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記所定数以上の共通した基準局１１と電波を送受信可能な基地局対が選択され、選択された基地局対ごとに基準局選択部６０により測位部６２において基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置の算出に用いられる複数の基準局１１が選択され、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００９２】
さらに前述の実施例によれば、基地局対選択部５８は、複数の基地局対のそれぞれについて、基地局対を構成する２つの基地局１２の両者が電波を送受信可能である共通基準局がその基地局対のそれぞれについて重複する数が最も多くなるように複数の基地局対を選択するので、選択された複数の基地局対のそれぞれについて複数の基地局１２のそれぞれと複数の基準局１１のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻に基づいて、測位部６２において基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置の算出に用いられる複数の基準局１１が選択され、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局の位置を精度よく算出することができる。
【００９３】
また前述の実施例によれば、基準局１１の所定数Ｒは、移動局１０の測位対象領域がｍ次元であり、前記複数の基地局の数がＮである場合において、自然数Ｒ，ｍ，Ｎは、｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ なる関係を満たすので、基準局１１の数を基地局対選択部５８などにおいて必要とされる基準局の数を上回らせることができ、複数の基準局１１を用いて、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００９４】
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００９５】
本実施例は、基地局選択部５６における基地局の算出の別の実施態様に関するものである。前述の実施例においては基地局選択部５６は、移動局１０からの電波を受信した基地局１２のそれぞれにおけるＲＳＳＩ検出部４２によって検出される受信波のＲＳＳＩ値の大きいものから、あるいは、各基地局１２の相関値算出部３９によって算出される相関値のピーク値の大きいものから４局を選択した。本実施例においては、基地局選択部５６は後述するＢＥＲ検出部４４によって検出されるＢＥＲの小さい順に４局の基地局を選択する。
【００９６】
本実施例においては、基地局１２は図４に示すＢＥＲ検出部４４を有する。ＢＥＲ検出部４４は、基地局１２の基地局無線部３４が受信した移動局１０からの電波に含まれる受信データについて、その受信データおよび受信データに付属する誤り検出符号に基づいて、移動局１０から基地局１２への間の通信における通信の誤りの発生率である誤り率（ＢＥＲ；Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を算出する。この誤り検出符号は例えば、移動局１０が送信するデータに付加される信号であって、前記データの内容に基づいて所定の演算を行なうことによって算出される信号であり、例えばＢＣＨ符号やＲＳ符号が用いられる。ＢＥＲ検出部４４は例えば、受信したデータの内容に基づいて前記誤り検出符号を算出するのと同様の演算を行ない算出された結果と前記誤り検出符号とが一致するか否かによってデータに誤りが生じたか否かを検出する。受信したデータに基づいて算出された演算結果と前記誤り検出符号とが一致しない場合は、受信データに誤りが含まれたと判断し、通信誤りが生じたと判断する。そして、予め定められた時間区間、あるいはデータ量ごとの通信誤りの発生率を誤り率として算出する。このように算出される誤り率により、誤り率が小さい基地局１２ほど、移動局１０との通信がエラーが少なく実行され、移動局１０と基地局１２との通信に信頼性があるといえる。
【００９７】
なお、かかる実施例においては、前述の実施例１において基地局１２が有していたＲＳＳＩ検出部４２は必ずしも必要とされない。
【００９８】
本実施例によれば、移動局測位システム８は、複数の基地局１２のそれぞれと複数の基準局１１のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果である誤り率（ＢＥＲ）に基づいて、複数の基地局１２のうち２つの基地局の組み合わせである基地局対ごとに測位部６２において複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置の算出に用いられる複数の基準局１１を選択する基準局選択部６０を有し、測位部６２は、予め定められた複数の基地局対のそれぞれについて基準局選択部６０により選択された複数の基準局１１の位置情報と、選択された複数の基準局１１と前記基地局対のそれぞれを構成する２つの基地局１２との間での電波の送受信における電波の受信結果である受信時刻に基づいて複数の基地局１２の有する時計４０の時間ずれおよび位置を算出するので、前述の実施例と前述の実施例と同様の効果が得られる。すなわち、基準局１１が必要以上に多くが存在する場合において基地局対ごとに適切な基準局１１が選択され、選択された基準局１１と前記基地局対を構成する２つの基地局１２との通信を行なうことができる。そのため、複数の基地局１２の位置が分からない場合においても、基地局１２どうしの時計４０の時間ずれがあっても、移動局１０の位置を精度よく算出することができる。
【００９９】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【０１００】
例えば、前述の実施例においては、基地局１２の数は第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４局であり、基準局１１の数は第１基準局１１Ａ乃至第８基準局１１Ｈの８局であったが、これに限られない。基地局１２は移動局１０の移動する領域（次元）に応じて必要とされる最小の数（移動局１０が３次元空間を移動する場合であれば４局）を上回る数であればよく、また、基準局１１の数Ｒは移動局１０の測位対象領域の次元ｍと基地局１２の数Ｎとを用いて表わされる関係式：｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ を満たす局数であればよい。
【０１０１】
また、前述の実施例においては、基準局選択部６０は基地局対の組み合わせに共通する基準局を選択し、それが５局に満たない場合には、各基地局対ごとにＲＳＳＩの積が大きい基準局から順に合計で５局となるように基準局を選択したが、各基地局対ごとにＲＳＳＩの積が大きい基準局から順に５局の基準局を選択するようにしてもよい。
【０１０２】
また、基準局選択部６０は、基地局対ごとに、その基地局対を構成する２つの基地局におけるＲＳＳＩ値の積が大きい順に基準局を選択したが、これに限られず、例えば相関値検出部３９によって算出される相関値のピーク値の積が大きい順としてもよいし、ＢＥＲ検出部４４によって検出されるＢＥＲの積が小さい順としてもよい。すなわち、基地局対を構成する２つの基地局に良好に電波が到達する基準局を選択できればよい。
【０１０３】
また、前述の実施例においては、基準局１１は操作者によって任意の位置に配置可能とされたが、これに限られない。例えば予め設定された多数の配置位置のいずれかに基準局１１が配置されるようにしてもよい。このとき前記配置位置の位置情報が予め正確に計測されている場合には、測位の精度を向上させることができる。
【０１０４】
また、前述の実施例においては、基準局位置設置部６１はサーバ１４の出力装置（画面）５４上に表示されたマップ８２上で基準局１１の設置位置を入力するものとされたが、これに限られず、例えば基準局１１の位置を表わす座標の値が入力されることにより基準局１１の位置が特定されてもよい。
【０１０５】
また、前述の実施例においては、基地局１２が受信した電波の強度を表わす指標としてＲＳＳＩ検出部４２によって検出されるＲＳＳＩ値が用いられたが、これに限られない。例えば基地局１２の基地局無線部３５における受信電力であってもよい。
【０１０６】
また、前述の実施例においては測位部６２は前記（３）式乃至（６）式を連立させて解き、各基地局１２の位置情報と時計ずれについての情報を算出した後、算出された値を用いて（７）式を更に解くことにより移動局１０の位置情報を算出したが、このような態様に限られない。すなわち、前記（３）式乃至（７）式を全て連立させて解くことにより、各基地局１２の位置情報と時計ずれについての情報および、移動局１０の位置情報を算出してもよい。この場合、基地局位置算出部と移動局位置算出部とは一体となって作動する。
【０１０７】
前述の実施例においては、サーバ１４が基地局選択部５６、基地局対選択部、基準局選択部６０、測位部６２を機能的に有するものとされたが、このような態様に限られない。例えばいずれかの基地局１２が演算機能を有することにより、基地局選択部５６、基地局対選択部、基準局選択部６０、測位部６２を機能的に有することもできる。
【０１０８】
また、前述の実施例においては、基地局対選択部５８は各基地局対のそれぞれについて基地局対が通信可能な基準局１１を前記表１に示す様式によりその一覧を生成するものとされ、また、３組の基地局対の組み合わせのそれぞれについて、基地局対の組み合わせに共通する基準局１１の数についての情報を前記表２に示す様式により一覧を生成するものとされた。しかしながら、かかる表１および表２は説明のために表わしたものにすぎず、必ずしもかかる様式により一覧を生成する必要はなく、サーバ１４の内部で処理可能な様式により情報が記憶されればよい。基準局選択部６０についての表３も同様である。
【０１０９】
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】
【０１１０】
【図１】本発明の移動局測位システムの概要を説明する図である。
【図２】図１の移動局測位システムを構成する移動局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図３】図１の移動局測位システムを構成する基準局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図４】図１の移動局測位システムを構成する基地局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図５】図１の移動局測位システムを構成するサーバの有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図６】図５のサーバの電子制御装置の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図７】図４の基地局の相関値算出部を構成するマッチドフィルタの構成の一例を説明する図である。
【図８】図６の基準局位置設定部における位置の設定方法の一例を説明する図である。
【図９】本発明の一実施例である移動局測位システムの制御作動の概要を説明するフローチャートである。
【図１０】図９の基地局対選択ルーチンを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１１】
８：移動局測位システム
１０：移動局
１１：基準局
１２：基地局
５６：基地局選択部
５８：基地局対選択部
６０：基準局選択部
６２：測位部（基地局位置算出部）
６２：測位部（移動局位置算出部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局と複数の基地局とのいずれか一方から送信された電波を他方が受信し、該受信した電波の受信結果に基づいて移動局の位置を算出する移動局測位システムであって、
位置情報が既知であり、前記複数の基地局との間で電波の送受信が可能な複数の基準局と、
該複数の基準局の位置情報と、該複数の基準局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置を算出する基地局位置算出部と、
該基地局位置算出部によって算出された前記複数の基地局の有する時計の時間ずれ情報および位置情報と、前記移動局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記移動局の位置を算出する移動局位置算出部と、
を有することを特徴とする移動局測位システム。
【請求項２】
前記複数の基地局のそれぞれと前記複数の基準局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記複数の基地局のうち２つの基地局の組み合わせである基地局対ごとに前記基地局位置算出部において前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置の算出に用いられる前記複数の基準局を選択する基準局選択部を有し、
前記基地局位置算出部は、予め定められた複数の前記基地局対のそれぞれについて該基準局選択部により選択された複数の基準局の位置情報と、該選択された複数の基準局と前記基地局対のそれぞれを構成する２つの基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の移動局測位システム。
【請求項３】
前記移動局と、複数の基地局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記移動局位置算出部において前記移動局の位置の算出に用いられる前記基地局を前記複数の基地局から選択する基地局選択部を有すること
を特徴とする請求項１または２に記載の移動局測位システム。
【請求項４】
前記基地局対のうち、該基地局対を構成する２つの基地局の両者が予め定められた所定数以上の共通した前記基準局と電波を送受信可能である基地局対を、前記複数の基地局対として選択する基地局対選択部を有すること
を特徴とする請求項２に記載の移動局測位システム。
【請求項５】
前記基地局対選択部は、
前記複数の基地局対のそれぞれについて、該基地局対を構成する２つの基地局の両者が電波を送受信可能である共通基準局が該基地局対のそれぞれについて重複する数が最も多くなるように前記複数の基地局対を選択すること
を特徴とする請求項４に記載の移動局測位システム。
【請求項６】
前記移動局測位システムを構成する複数の基準局の数Ｒは、前記移動局の測位対象領域がｍ次元であり、前記複数の基地局の数がＮである場合において、自然数Ｒ，ｍ，Ｎは、
｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ
なる関係を満たすこと
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【請求項１】
移動局と複数の基地局とのいずれか一方から送信された電波を他方が受信し、該受信した電波の受信結果に基づいて移動局の位置を算出する移動局測位システムであって、
位置情報が既知であり、前記複数の基地局との間で電波の送受信が可能な複数の基準局と、
該複数の基準局の位置情報と、該複数の基準局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置を算出する基地局位置算出部と、
該基地局位置算出部によって算出された前記複数の基地局の有する時計の時間ずれ情報および位置情報と、前記移動局と前記複数の基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記移動局の位置を算出する移動局位置算出部と、
を有することを特徴とする移動局測位システム。
【請求項２】
前記複数の基地局のそれぞれと前記複数の基準局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記複数の基地局のうち２つの基地局の組み合わせである基地局対ごとに前記基地局位置算出部において前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置の算出に用いられる前記複数の基準局を選択する基準局選択部を有し、
前記基地局位置算出部は、予め定められた複数の前記基地局対のそれぞれについて該基準局選択部により選択された複数の基準局の位置情報と、該選択された複数の基準局と前記基地局対のそれぞれを構成する２つの基地局との間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて前記複数の基地局の有する時計の時間ずれおよび位置を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の移動局測位システム。
【請求項３】
前記移動局と、複数の基地局のそれぞれとの間での電波の送受信における電波の受信結果に基づいて、前記移動局位置算出部において前記移動局の位置の算出に用いられる前記基地局を前記複数の基地局から選択する基地局選択部を有すること
を特徴とする請求項１または２に記載の移動局測位システム。
【請求項４】
前記基地局対のうち、該基地局対を構成する２つの基地局の両者が予め定められた所定数以上の共通した前記基準局と電波を送受信可能である基地局対を、前記複数の基地局対として選択する基地局対選択部を有すること
を特徴とする請求項２に記載の移動局測位システム。
【請求項５】
前記基地局対選択部は、
前記複数の基地局対のそれぞれについて、該基地局対を構成する２つの基地局の両者が電波を送受信可能である共通基準局が該基地局対のそれぞれについて重複する数が最も多くなるように前記複数の基地局対を選択すること
を特徴とする請求項４に記載の移動局測位システム。
【請求項６】
前記移動局測位システムを構成する複数の基準局の数Ｒは、前記移動局の測位対象領域がｍ次元であり、前記複数の基地局の数がＮである場合において、自然数Ｒ，ｍ，Ｎは、
｛（ｍ＋１）×Ｎ−１｝／ｍ ≦ Ｒ
なる関係を満たすこと
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−７８５２５（Ｐ２０１０−７８５２５Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４９２２７（Ｐ２００８−２４９２２７）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【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８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【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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