無線測位システム
【課題】無線測位システムを設置する作業者の負担を軽減させ、環境が変化した場合であっても精度よく移動端末の位置座標を測位すること。
【解決手段】無線測位システムは、初期設定時において、位置座標が未知の基地局が存在する場合にでも、計算サーバ２００が、位置座標が既知の基地局と位置座標が未知の基地局との間で双方向通信を行って各基地局間の距離を求め、基地局の位置座標を算出する。そして、基地局が位置座標が既知の基地局にて移動端末８０から送信される送信パルスを受信し、受信時刻の差から移動端末８０の位置座標を算出する。
【解決手段】無線測位システムは、初期設定時において、位置座標が未知の基地局が存在する場合にでも、計算サーバ２００が、位置座標が既知の基地局と位置座標が未知の基地局との間で双方向通信を行って各基地局間の距離を求め、基地局の位置座標を算出する。そして、基地局が位置座標が既知の基地局にて移動端末８０から送信される送信パルスを受信し、受信時刻の差から移動端末８０の位置座標を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位置座標が既知である複数の基地局にて移動端末からの電波を受信し、各基地局が電波を受信した受信時刻の時間差に基づいて前記移動端末の位置座標を求める無線測位システムに関し、特に、無線測位システムを設置する作業者の負担を軽減させ、環境が変化した場合であっても精度よく移動端末の位置座標を測位可能な無線測位システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の基地局を用いて移動端末の位置座標を求める（測位する）無線測位システムが考案されている。そして、この無線測位システムによって移動端末の位置座標を測位する方式の１つとして、到着時間差（ＴＤＯＡ；Time Difference Of Arrival）方式がある。
【０００３】
ここで、ＴＤＯＡ方式によって移動端末の位置座標を測位する従来の無線測位システムについて説明する。図１６は、従来の無線測位システムの構成を示すブロック図である。同図に示すように、この無線測位システムは、移動端末（タグ）５と、基地局１０〜５０と、計算サーバ６０とを備える。
【０００４】
ＴＤＯＡ方式では、まず、位置座標が未知である移動端末５からパルス波を送信する。この送信されたパルス波（以下、送信パルス）を、位置座標が既知である基地局にて受信する。複数（例えば、２次元の位置を測定する場合には、最低３個）の基地局を測定範囲内に配置して、送信パルスの受信時刻を各基地局で測定する。
【０００５】
計算サーバ６０は、各基地局で測定された受信時刻を取得し、移動端末５の測位計算を行う。具体的に、計算サーバ６０は、各基地局における送信パルスの受信時刻から、２基地局間の時間差（伝搬時間差）を求め、この時間差から双曲線を得る。そして、計算サーバ６０は、複数の双曲線の交点に対応する位置を移動端末５の位置座標として算出している。
【０００６】
上記したようなＴＤＯＡ方式によって移動端末５の位置座標を測位するには、各基地局１０〜５０の位置が正確に求まっている必要がある。また、伝搬時間差を求めるためには、測位計算に必要な時間精度と同程度以上の精度で、基地局間の時計（タイマ）が一致している必要がある。
【０００７】
各基地局の時計を一致させるために、従来の無線測位システムは、特定の基地局１０を時間基準局とし、時間基準局から時間基準用パルスを送信して、各基地局２０〜５０が時間基準用パルスを受信し、時計合わせを行う方法がとられている。測位のための初期設定と同様に、時計合わせを行うためには、全ての基地局１０〜５０の位置座標が正確にわかっている必要がある。
【０００８】
なお、時間基準局からの時間基準用パルスの送信方法としては、定期的に時間基準用パルスを送信する場合や、特許文献１に記載されているように、移動端末からの測位パルスを受けた場合に、時間基準用パルスを送信する（つまり、時間基準用パルスを不定期に送信する）場合等がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１４０６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来の技術では、移動端末の位置座標を正確に測位するために、無線測位システムに含まれる全基地局の位置座標を正確に管理しておく必要があると共に、時間基準用パルスが全基地局に届くように、時間基準局の位置を設定する必要があるため、作業者に面倒な作業を強い、時間基準局の制約により無線測位システムの設置をスムーズに実施することができないという問題があった。
【００１１】
さらに、時間基準局を決定後、測位を開始した場合であっても、利用する環境の変化（例えば、障害物になるようなものが新たに設置された場合など）が原因となり、時間基準局からの時間基準用パルスを全ての基地局が受信できなくなる場合もある。図１７は、従来の問題点を説明するための図である。
【００１２】
図１７に示すような場合には、障害物により基地局４０に時間基準用パルスが届かず、基地局４０の時計合わせを行うことができなくなり、時間差の計算時の誤差が大きくなることから、移動端末の測位時に、基地局４０の受信時刻を利用することができなくなる。そのため、基地局が無駄になり、測位精度が悪くなるという問題も生じてしまう。
【００１３】
すなわち、無線測位システムを設置する作業者の負担を軽減させ、環境が変化した場合であっても精度よく移動端末の位置座標を測位することが極めて重要な課題となっている。
【００１４】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、作業者の負担を軽減させ、環境が変化した場合であっても精度よく移動端末の位置座標を測位することができる無線測位システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、位置座標が既知である複数の基地局にて移動端末からの電波を受信し、各基地局が電波を受信した受信時刻の時間差に基づいて前記移動端末の位置座標を求める無線測位システムであって、位置座標が既知または未知である第１の基地局と位置座標が既知または未知である第２の基地局との間で電波の送受信を行い、基地局間の距離を測定する距離測定手段と、前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記第１または第２の位置座標が未知の基地局の位置座標を算出する位置座標算出手段と、前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記受信時刻の時間差を求める場合に利用される時間基準パルスを送信する基地局を判定し、判定した基地局から前記時間基準パルスを送信させる判定制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記発明において、前記判定制御手段は前記測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離の最大値を算出し、算出した各最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の基地局の中から基地局を選択し、選択した基地局からの距離を測定可能な他の基地局の数を計数する計数手段を更に備え、前記判定制御手段は前記計数手段の計数結果に基づいて距離を測定可能な他の基地局の数が最大となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記発明において、前記判定制御手段は基地局ごとに，前記距離測定手段にて複数回、他基地局との距離測定を行い、その測定結果のばらつきを算出するとともに、複数のばらつきからその最大値を算出し、算出した各ばらつきの最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上記発明において、前記時間基準パルスを受信する基地局の受信状況を監視する受信状況監視手段を更に備え、前記判定制御手段は前記受信状況監視手段の監視結果に基づいて前記基地局が所定時間以上前記時間基準パルスを受信していない場合に、前記時間基準パルスを送信する基地局を切り替えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記発明において、前記判定制御手段は前記測定結果および前記監視結果に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局の優先順位を判定し、判定した優先順位に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局を切り替えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上記発明において、前記判定制御手段は第１のタイミングおよび第２のタイミングで前記時間基準パルスを異なる基地局からそれぞれ送信し、前記第１のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況と前記第２のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況に基づいて前記時間基準パルスを送信する基地局を判定することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、上記発明において、前記距離測定手段は所定の時間ごとに各基地局間の距離を測定することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、上記発明において、前記距離測定手段は前記時間基準パルスが送信されるタイミングとは異なるタイミングによって各基地局間の距離を測定することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、上記発明において、前記基地局間の無線通信および各基地局と前記移動端末との無線通信はＵＷＢ（Ultra Wide Band）パルスを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、第１の基地局と第２の基地局との間で電波の送受信を行い、基地局間の距離を測定し、測定結果に基づいて第１または第２の位置座標が未知である基地局の位置座標を算出する。また、基地局間の距離の測定結果に基づいて受信時刻の時間差を求める場合に利用される時間基準パルスを送信する基地局を判定し、判定した基地局から時間基準パルスを送信させるので、無線測位システムを設置する作業者の負担を軽減させ、環境が変化した場合であっても精度よく移動端末の位置座標を測位することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、基地局間の距離の測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離の最大値を算出し、算出した各最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、時間基準パルスを送信する基地局として判定するので、基地局にて時間基準パルスを安定に受信することができ、移動端末の測位精度を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、複数の基地局の中から基地局を選択し、選択した基地局からの距離を測定可能な他の基地局の数を計数し、計数結果に基づいて距離を測定可能な他の基地局の数が最大となる基地局を、時間基準パルスを送信する基地局として判定するので、より多くの基地局に時間基準パルスを送信することができ、移動端末の測位精度を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明によれば、基地局間の距離の測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離のばらつきの最大値を算出し、算出した各ばらつきの最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、時間基準パルスを送信する基地局として判定するので、基地局にて安定に時間基準パルスを受信することができ、移動端末の測位精度を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明によれば、時間基準パルスを受信する基地局の受信状況を監視し、監視結果に基づいて基地局が所定時間以上、時間基準パルスを受信していない場合に、時間基準パルスを送信する基地局を切り替えるので、移動端末に対する測位精度を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明によれば、測定結果および監視結果に基づいて時間基準パルスを送信する基準局の優先順位を判定し、判定した優先順位に基づいて時間基準パルスを送信する基準局を切り替えるので、効率よく時間基準パルスを送信する基地局を判定することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、第１のタイミングおよび第２のタイミングで時間基準パルスを異なる基地局からそれぞれ送信し、第１のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況と第２のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況に基づいて時間基準パルスを送信する基地局を判定するので、時間基準パルスを送信する基地局を効率よく切り替えることができる。
【００３２】
また、本発明によれば、所定の時間ごとに各基地局間の距離を測定するので、測位精度を向上させることができる。
【００３３】
また、本発明によれば、時間基準パルスが送信されるタイミングとは異なるタイミングによって各基地局間の距離を測定するので、測位精度を向上させることができる。
【００３４】
また、本発明によれば、基地局間の無線通信および各基地局と移動端末との無線通信はＵＷＢ（Ultra Wide Band）パルスを用いるので、測位精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る無線測位システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００３６】
まず、本実施例にかかる無線測位システムの概要および特徴について説明する。図１は、本実施例にかかる無線測位システムの概要および特徴を説明するための図である。本実施例にかかる無線測位システムは、初期設定時において、位置座標が未知の基地局（例えば、基地局１００ｄ〜１００ｇ）が存在する場合にでも、位置座標が既知の基地局（例えば、基地局１００ａ〜１００ｃ）と位置座標が未知の基地局との間で双方向通信を行って各基地局間の距離を求め、基地局１００ｄ〜１００ｇの位置座標を算出する（例えば、三角測量を利用して算出する）。
【００３７】
そして、位置座標が既知の基地局１００ａ〜１００ｇにて移動端末８０から送信される送信パルスを受信し、受信時刻の差から移動端末８０の位置座標を算出する。また、本実施例１にかかる無線測位システムは、各基地局の時間基準用パルス（基地局１００ａ〜１００ｇのタイマを一致させるためのパルス）の受信状況を監視し、時間基準用パルスの受信状況に応じて時間基準用パルスを送信する基地局（以下、時間基準局と表記する）を切り替える。
【００３８】
例えば、無線測位システムの初期設定時に基地局１００ａを時間基準局として運用している状況下において、障害物７０の影響により基地局１００ａからの時間基準パルスが基地局１００ｅに送信されなくなった場合に、時間基準局となる基地局を他の基地局に動的に切り替える。例えば、基地局１００ｂからの時間基準用パルスが各基地局１００ａ〜１００ｂに送信可能である場合（時間基準用パルスを受信可能な基地局の数が、基地局１００ａから時間基準用パルスを送信するよりも、基地局１００ｂから時間基準用パルスを送信したほうが多い場合）には、時間基地局を基地局１００ａから基地局１００ｂに切り替える。
【００３９】
このように、本実施例にかかる無線測位システムは、初期設定時において、位置座標が未知の基地局が存在する場合であっても、位置座標が既知の基地局と未知の基地局との間で双方向通信を行って各基地局間の距離を求め、基地局の位置座標を算出するので、作業者が無線測位システムの全ての基地局の位置座標を予め設定しておく必要がなくなる（必要最低限の基地局の位置座標のみを求めておけば良い）ので、作業者の負担を軽減させ、無線測位システムの設置を効率よく実施できると共に、測位精度を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施例にかかる無線測位システムは、各基地局の時間基準用パルスに対する受信状態を監視し、受信状態に応じて時間基準局を切り替えるので、各基準局を有効に利用することができると共に、測位精度を向上させることができる。
【００４１】
次に、本実施例にかかる無線測位システムのシステム構成について説明する。図２は、本実施例にかかる無線測位システムの構成を示す図である。同図に示すように、この無線測位システムは、移動端末８０と、基地局１００ａ〜１００ｇと、計算サーバ２００とを備える。ここでは、一例として、基地局１００ａ〜１００ｇのみを示すが、この無線測位システムは、その他の基地局も備えているものとする。
【００４２】
このうち、移動端末８０は、各基地局１００ａ〜１００ｇに対して送信パルスを送信する装置である。基地局１００ａ〜１００ｇは、計算サーバ２００に接続され、移動端末８０から送信される送信パルスを受信して、移動端末８０の位置座標算出にかかる各種のデータを計算サーバ２００に出力する装置である。計算サーバ２００は、基地局１００ａ〜１００ｇから出力される各種のデータに基づいて移動端末８０の位置座標を算出する装置である。
【００４３】
ここで、移動端末８０、基地局１００ａ〜１００ｇ、計算サーバ２００の具体的な構成について順に説明する。まず、移動端末８０の構成について説明する。図３は、移動端末８０の構成を示す機能ブロック図である。
【００４４】
図３に示すように、この移動端末８０は、タイミングパルス生成部８１と、送信部８２と、アンテナ８３とを備えて構成される。タイミングパルス生成部８１は、送信パルスのパルス列をＰＰＭ（Pulse Position Modulation）変調で作成するためのタイミングパルスを生成する手段である。
【００４５】
送信部８２は、タイミングパルス生成部８１からタイミングパルスを取得し、取得したタイミングパルスのタイミングに応じたパルス列を有する送信パルスを生成し、アンテナ８３から送信パルス（例えば、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のインパルス電波）を出力する手段である。
【００４６】
続いて、基地局１００ａ〜１００ｇの構成について説明する。なお、基地局１００ａ〜１００ｇは、同一の構成であるため、ここでは基地局１００ａの構成について説明し、基地局１００ｂ〜１００ｇの説明は省略する。図４は、基地局１００ａの構成を示す機能ブロック図である。
【００４７】
図４に示すように、この基地局１００ａは、アンテナ１０１，１０２と、受信部１０３と、送信部１０４と、タイマ１０５と、受信時刻測定部１０６と、移動端末受信時刻保持部１０７と、時間基準用パルス受信時刻保持部１０８と、距離測定パルス受信時刻保持部１０９と、距離測定パルスタイミング生成部１１０と、時間基準用パルスタイミング生成部１１１とを備えて構成される。
【００４８】
このうち、受信部１０３は、アンテナ１０１を介して、移動端末８０から送信される送信パルス、時間基準用パルス、距離測定パルス（基地局間の距離を測定する場合に用いられるパルス）などを受信する手段である。受信部１０３は、ＵＷＢのインパルス電波を受信可能なものとする。受信部１０３は、受信したインパルス電波をデジタル化し、受信時刻測定部１０６に出力する。
【００４９】
送信部１０４は、アンテナ１０２を介して、時間基準用パルス、距離測定パルスなどを送信する手段である。送信部１０４は、ＵＷＢのインパルス電波を送信可能なものとする。
【００５０】
タイマ１０５は、時刻情報を、受信時刻測定部１０６、距離測定パルスタイミング生成部１１０、時間基準用パルスタイミング生成部１１１に出力する手段である。このタイマ１０５によって生成される受信時刻は、後述する計算サーバ２００における測位計算時に計算サーバ内で時刻の補正が行われる。
【００５１】
受信時刻測定部１０６は、各種パルス信号（送信パルス列、時間基準用パルス列、距離測定パルス列）を取得し、各種パルス信号を取得した時刻を測定する手段である。受信時刻測定部１０６は、複数のパルスで構成される送信パルス列（受信部１０３が受信した各種パルス信号）とパルス列のパターンが既知のパルス列とで時間的な相関をとることで、タイミング同期を取ると共に、送信パルス列内の所定のタイミングパルスを受信した時刻を受信時刻とする。
【００５２】
なお、受信時刻測定部１０６は、予め、各種のパルスパターンを保持しており、かかるパルスパターンと、受信部１０３から取得した各種パルス信号のパルスパターンとを比較することで、各種パルス信号の種類（送信パルス、時間基準用パルス、距離測定パルス）を判定する。また、各種のパルス列内に含まれるデータの復調機能（ＰＰＭ変調の復調）も備える。例えば、距離測定パルス列には、距離測定パルス列の送信元の基地局識別番号などが含まれる。
【００５３】
受信時刻測定部１０６は、送信パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを移動端末受信時刻保持部１０７に出力し、時間基準用パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを時間基準用パルス受信時刻保持部１０８に出力し、距離測定パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを距離測定パルス受信時刻保持部１０９に出力する。
【００５４】
移動端末受信時刻保持部１０７は、受信時刻測定部１０６から送信パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを取得し、取得した送信パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを保持する手段である。また、移動端末受信時刻保持部１０７は、送信パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを計算サーバ２００に出力する。
【００５５】
時間基準用パルス受信時刻保持部１０８は、受信時刻測定部１０６から時間基準用パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを取得し、取得した時間基準用パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを保持する手段である。また、時間基準用パルス受信時刻保持部１０８は、時間基準用パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを計算サーバ２００に出力する。
【００５６】
距離測定パルス受信時刻保持部１０９は、受信時刻測定部１０６から距離測定パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを取得し、取得した距離測定パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを保持する手段である。また、距離測定パルス受信時刻保持部１０９は、距離測定パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを計算サーバ２００に出力する。
【００５７】
距離測定パルスタイミング生成部１１０は、計算サーバ２００からの設定に基づいて距離測定パルスの送信制御を行う手段である。また、距離測定パルスタイミング生成部１１０は、他の基地局から送信された自局（図４に示す例では基地局１００ａ）への距離測定パルスを受信した場合に、距離測定パルスを送信元の基地局に返信する。各基地局の距離測定パルスタイミング生成部１１０が距離測定パルスの双方向通信を実行することによって、基地局間の距離を測定することができる。
【００５８】
なお、距離測定パルスタイミング生成部１１０は、距離測定パルス受信時刻保持部１０９のパルス列内に含まれるデータから送信元の基地局を判定する。
【００５９】
時間基準用パルスタイミング生成部１１１は、計算サーバ２００からの設定に基づいて時間基準用パルスの送信制御を行う手段である。各基地局が時間基準用パルスタイミング生成部１１１を備えており、計算サーバ２００からの設定によって時間基準用パルスを送信することができるので、各基地局が時間基準局の機能を実現することができる。
【００６０】
続いて、計算サーバ２００の構成について説明する。図５は、計算サーバ２００の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この計算サーバ２００は、記憶部２１０と、制御部２２０とを備えて構成される。
【００６１】
記憶部２１０は、制御部２２０による各種処理に必要なデータおよびプログラムを記憶する記憶手段（格納手段）であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、図５に示すように、管理テーブル２１１および候補リストテーブル２１２を備える。
【００６２】
管理テーブル２１１は、各基地局１００ａ〜１００ｇの位置座標、各基地局間の距離等のデータを記憶するテーブルである。図６は、管理テーブル２１１のデータ構造の一例を示す図である。同図に示すように、この管理テーブル２１１は、基地局識別番号と、位置座標と、測定対象基地局と、距離と、最大距離と、距離測定可能数と、ばらつきとを備える。
【００６３】
図６において、基地局識別番号は、各基地局１００ａ〜１００ｇを識別する情報であり、本実施例では、基地局識別番号「１０００１」が基地局１００ａに対応し、基地局識別番号「１０００２」が基地局１００ｂに対応し、・・・基地局識別番号「１０００７」が基地局１００ｇに対応するものとする。
【００６４】
位置座標は、基地局の位置座標の情報である。また、測定対象基地局は、距離を測定する対象となる基地局の情報であり、距離は、基地局から測定対象となる基地局までの距離の情報である。例えば、図６の１段目の距離フィールドには、基地局識別番号「１０００１」から測定対象基地局「１０００２」までの距離の情報が格納される。なお、基地局から測定対象となる基地局までの距離を複数回測定している場合には、測定した距離の平均値が距離フィールドに格納される。
【００６５】
最大距離は、基地局（例えば、基地局１００ａ）から測定対象となる各基地局（基地局１００ｂ〜１００ｇ）までの距離のうち最大となる距離の情報を示す。距離測定可能数は、距離を測定可能な基地局の数を示す。例えば、基地局１００ａに対応する距離測定可能数は、基地局１００ａから距離を測定可能な基地局の数を示す。そして、例えば、基地局１００ａから各基地局１００ｂ〜１００ｇまでの距離を全て測定できる場合には、基地局１００ａに対応する距離測定可能数は「６」となる。
【００６６】
ばらつきは、複数回各基地局間の距離を測定した場合のばらつき（例えば、標準偏差など）を示す。例えば、基地局１００ａから基地局１００ｂまでの距離を複数回測定した場合には、測定した複数の距離の情報を基にしてばらつきを周知の方法で算出する。
【００６７】
候補リストテーブル２１２は、時間基準用パルスを送信する基地局を基地局１００ａ〜１００ｇから選択する場合の基地局の優先順位を記憶するテーブルである。図７は、候補リストテーブル２１２のデータ構造の一例を示す図である。同図に示すように、この候補リストテーブル２１２は、優先順位と基地局識別情報とを対応付けて記憶している。
【００６８】
図５の説明に戻ると、制御部２２０は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する手段であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、図５に示すように、測位計算部２２１と、時間基準用パルス受信モニタ部２２２と、時間基準局制御部２２３と、時刻補正部２２４と、距離測定制御部２２５と、を備えて構成される。
【００６９】
このうち、測位計算部２２１は、周知のＴＤＯＡ方式によって、移動端末８０の位置座標を算出する手段である。すなわち、測位計算部２２１は、各基地局１００ａ〜１００ｇから送信パルスの受信時刻を取得し、各基地局の受信時間の時間差と、管理テーブル２１１に記憶された各基地局の位置座標とを基にして移動端末８０の位置座標を算出する。
【００７０】
時間基準用パルス受信モニタ部２２２は、各基地局１００ａ〜１００ｇの時間基準用パルスの受信の有無を監視し、所定時間連続して時間基準用パルスを受信しない基準局が所定数以上となった場合に、時間基準局の再設定を行うためのトリガ（再設定トリガ）を発生させる手段である。
【００７１】
具体的に、時間基準用パルス受信モニタ部２２２は、各基地局１００ａ〜１００ｇの時間基準用パルス受信時刻保持部１０８から時間基準用パルスの受信時刻を取得し、かかる受信時刻が所定時間連続して更新されていない基地局が所定数以上となった場合に、再設定トリガを発生させる。
【００７２】
図８および図９は、時間基準用パルスの受信状態の変化を説明するための図である。図８に示すように、初期設定の段階で、基地局１００ａが時間基準局に設定されている状況下において、障害物７０が移動した場合、基地局１００ａから基地局１００ｅまでの送信経路が遮断され、図９に示すように、基地局１００ｅは、時間基準用パルスを受信することができなくなる。このような状態となる基地局が所定数以上となった場合に、時間基準用パルス受信モニタ部２２２は、再設定トリガを発生させる。
【００７３】
なお、時間基準用パルス受信モニタ部２２２は、候補局（候補局については後述する）から送信される時間基準用パルスの受信状態も監視し、かかる候補局が時間基準局に適しているか否かを判定し、判定結果を時間基準局制御部２２３に出力する。例えば、時間基準用パルス受信モニタ部２２２は、候補局から送信された時間基準用パルスを所定時間連続して受信する基地局が所定数以上となる場合に、候補局を次の時間基準局に適していると判定する。
【００７４】
時間基準局制御部２２３は、時間基準用パルス受信モニタ部２２２によって再設定トリガが発生した場合に、基地局１００ａ〜１００ｇから時間基準局を選択し、選択した時間基準局による時間基準用パルスの送信を制御する手段である。
【００７５】
具体的に、時間基準局制御部２２３は、再設定トリガが発生した場合に、候補リストテーブル２１２（図７参照）を参照し、現在の時間基準局に設定されている基地局の次に優先順位が高い基地局を新たな時間基準局に設定する。例えば、図７において、優先順位が「１」である基地局１００ａ（基地局識別番号「１０００１」）が現在の時間基準局に設定されている状態で、再設定トリガが発生した場合には、優先順位が「２」である基地局１００ｃ（基地局識別番号「１０００３」）を新たな時間基準局に設定する。
【００７６】
また、時間基準局制御部２２３は、新たな時間基準局を選択した場合に、選択した時間基準局の次に優先順位の高い基準局を候補局として選択する。そして、時間基準局から送信される時間基準用パルスの時間タイミングとは異なるタイミングで、候補局から時間基準用パルスを送信させる。例えば、図７において、基準局１００ｃ（基地局識別番号「１０００３」）を新たに時間基準局に設定した場合に、次に優先順位の高い基地局１００ｄ（基地局識別番号「１０００４」）を候補局として選択する。
【００７７】
図１０は、時間基準局から送信される時間基準用パルスと候補局から送信される時間基準用パルスとのタイミングを示す図である。同図に示すように、時間基準局から出力される時間基準用パルスのパルス列と候補局から出力される時間基準用パルスのパルス列とが所定時間ずれている。但し、パルスの周期は双方の時間基準用パルスともＴで同一とする。
【００７８】
このように、時間基準局制御部２２３が、候補局から送信される時間基準用パルスを送信させることで、候補局が時間基準局に適しているか否かを前もって判断することができ、時間基準局の切り替えを効率よく実施することができる。すなわち、時間基準局制御部２２３が、前もって候補局から時間基準用パルスを送信させておき、候補局が時間基準局に適していないと時間基準用パルス受信モニタ部に判定されている場合には、かかる候補局を飛ばして、次に優先順位の高い基準局を時間基準局の候補として切り替えるので、時間基準局の選択を効率よく実行することができる。
【００７９】
図５の説明に戻ると、時刻補正部２２４は、各基地局１００ａ〜１００ｇを制御し、基地局毎に、基地局が受信した時間基準用パルスを基にして基地局のタイマによって得られる受信時刻を補正する手段である。時間補正部２２４が時間基準パルスを基にして受信時刻を補正する手法は周知の手法を用いればよい。
【００８０】
距離測定制御部２２５は、各基地局１００ａ〜１００ｇから距離測定パルスを送信させて、各基地局間の距離、基地局の位置座標等を算出すると共に、管理テーブル２１１および候補リストテーブル２１２を管理する手段である。
【００８１】
まず、距離測定制御部２２５が各基地局間の距離を算出する方法について説明する。また、ここでは、説明の便宜上、基地局１００ａと基地局１００ｂとの距離の算出方法を例にして説明を行う。その他の基地局間の距離の算出方法は、基地局１００ａと基地局１００ｂとの距離の算出方法と同様であるため説明を省略する。
【００８２】
距離測定制御部２２５は、基地局１００ａが基地局１００ｂに対して距離測定パルスを送信した時刻Ｔ１と、基地局１００ｂが距離測定パルスを基地局１００ａから受信した時刻Ｔ２と、基地局１００ｂが距離測定パルスの応答パルスを基地局１００ａに送信した時刻Ｔ３と、基地局１００ａが応答パルスを基地局１００ｂから受信した時刻Ｔ４を基地局１００ａおよび基地局１００ｂから取得する。
【００８３】
そして、距離測定制御部２２５は、
【数１】
を用いて基地局間の距離Ｌを算出する。なお、式（１）に含まれるｃは、音速を示す。距離測定制御部２２５は、式（１）を用いて各基地局間の距離を複数回算出し、算出した距離の平均値を各基地局間の距離として管理テーブル２１１に登録する。また、距離測定制御部２２５は、算出した複数の距離を基にして、各基地局間の距離のばらつき（例えば、標準偏差など）を算出し、算出したばらつきを管理テーブル２１１に登録する。
【００８４】
また、距離測定制御部２２５は、各基地局間の距離に基づいて、各基地局の最大距離および距離測定可能数を算出し、算出した値を、管理テーブル２１１の最大距離フィールドおよび距離測定可能数フィールドに登録する。
【００８５】
続いて、距離測定制御部２２５が、位置座標が未知の基地局の位置座標を算出する手法について説明する。すべての基地局が同一平面内にあり，二次元で計算ができるものとして説明すると，距離測定制御部２２５が、基地局の距離を算出する手法は、２個の基地局の位置座標と１個の基地局の方向とを用いる方法や、３個の基地局の位置座標を用いる方法等がある。
【００８６】
ここでは、３個の基地局の位置座標を用いる方法について説明する。この方法では、無線測位システムを構成する各基地局のうち最低３個の基地局の位置座標が既知である必要がある。位置が既知である基地局３個との間で距離測定が可能となる基地局は、三角測量により位置座標を算出することができる。
【００８７】
距離測定制御部２２５は、管理テーブル２１１を参照して、位置座標が既知となる基地局３個と、当該基地局との間で距離測定が可能であった基地局（位置座標が未知の基地局）とを全て検出し、三角測量を用いて各基地局の位置座標を順次算出する。なお、ここでは、三角測量を用いて各基地局の位置座標を算出する例を示したが、これに限定されるものではなく、最小二乗法を用いて各基地局の位置座標を算出してもよい。
【００８８】
続いて、距離測定制御部２２５が、候補リストテーブル２１２を生成する処理について説明する。距離測定制御部２２５は、管理テーブル２１１を参照し、距離測定可能数、最大距離、ばらつきに基づいて、時間基準局の優先順位を判定する。
【００８９】
距離測定制御部２２５は、距離測定可能数の多い基地局から距離測定可能数の少ない基地局の順で候補リストテーブル２１２を生成してもよいし、最大距離の小さい基地局から最大距離の大きい基地局の順で候補リストテーブル２１２を生成してもよいし、ばらつきの小さい基地局からばらつきの大きい基地局の順で候補リストテーブル２１２を生成してもよい。
【００９０】
次に、本実施例にかかる計算サーバ２００が基地局の位置座標を算出する処理について説明する。図１１は、計算サーバ２００が基地局の位置座標を算出する処理を示すフローチャートである。同図に示すように、計算サーバ２００は、距離測定制御部２２５が管理テーブル２１１を参照して、送信元の基地局（距離測定パルスを送信する基地局）を決定し（ステップＳ１０１）、距離測定パルスを送信させる（ステップＳ１０２）。
【００９１】
そして、距離測定制御部２２５は、各基地局間の距離を測定し、測定結果を管理テーブル２１１に保存し（ステップＳ１０３）、送信元の基地局以外の全ての基地局に距離測定パルスを送信したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００９２】
全ての基地局に距離測定パルスを送信していない場合には（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、ステップＳ１０２に移行する。一方、全ての基地局に距離測定パルスを送信している場合には（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、全ての基地局を送信元の基地局として、距離測定を実行したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００９３】
そして、実行していない場合には（ステップＳ１０７，Ｎｏ）、ステップＳ１０１に移行し、実行している場合には（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、基地局間の距離および基地局の位置座標を用いて、未知の基地局の位置座標を算出する（ステップＳ１０８）。
【００９４】
このように、距離測定制御部２２５が、基地局間で距離測定パルスを送信させて基地局間の距離を算出し、算出した基地局間の距離および基地局（位置座標が既存の基地局）の位置座標を用いて、未知の基地局の位置座標を算出するので、作業員は全ての基地局の位置座標を特定する必要がなくなり、作業員の負担を軽減させることができる。
【００９５】
次に、本実施例にかかる計算サーバ２００が時間基準局を選択する処理について説明する。図１２は、計算サーバ２００が時間基準局を選択する処理を示すフローチャートである。同図に示すように、計算サーバ２００は、距離測定制御部２２５が管理テーブル２１１を参照して、送信元の基地局（距離測定パルスを送信する基地局）を決定し（ステップＳ２０１）、距離測定パルスを送信させる（ステップＳ２０２）。
【００９６】
そして、距離測定制御部２２５は、各基地局間の距離を測定し、測定結果を管理テーブル２１１に保存し（ステップＳ２０３）、送信元の基地局以外の全ての基地局に距離測定パルスを送信したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
【００９７】
全ての基地局に距離測定パルスを送信していない場合には（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、ステップＳ２０２に移行する。一方、全ての基地局に距離測定パルスを送信している場合には（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、全ての基地局を送信元の基地局として、距離測定を実行したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
【００９８】
そして、実行していない場合には（ステップＳ２０７，Ｎｏ）、ステップＳ２０１に移行し、実行している場合には（ステップＳ２０７，Ｙｅｓ）、基地局間の距離および基地局の位置座標を用いて、未知の基地局の位置座標を算出する（ステップＳ２０８）。
【００９９】
距離測定制御部２２５は、管理テーブル２１１を参照して基地局毎に距離を測定可能な基地局の数（距離測定可能数）を算出し（ステップＳ２０９）、距離を測定可能な基地局の数が最大となる基地局を時間基準局として選択する（ステップＳ２１０）。
【０１００】
なお、ステップＳ２１０では、一例として、距離測定可能数が最大となる基地局を時間基準局として選択しているが、これに限定されるものではなく、最大距離が最小となる基地局を時間基準局として選択してもよいし、ばらつきが最小となる基地局を時間基準局として選択してもよい。
【０１０１】
次に、本実施例にかかる計算サーバ２００が時間基準局を切り替える処理について説明する。図１３は、計算サーバ２００が時間基準局を切り替える処理を示すフローチャートである。同図に示すように、計算機サーバ２００は、時間基準パルス受信モニタ部が、基地局が時間基準用パルスを受信したか否かを判定し（ステップＳ３０１）、受信している場合には（ステップＳ３０２，Ｙｅｓ）、未受信回数を０にセットしてステップＳ３０１に移行する。
【０１０２】
一方、基地局が時間基準用パルスを受信していない場合には（ステップＳ３０２，Ｎｏ）、かかる基地局が時間基準用パルスを所定時間連続して受信していないか否かを判定し（ステップＳ３０４）、所定時間内に時間基準用パルスを受信していた場合には（ステップＳ３０５，Ｎｏ）、ステップＳ３０１に移行する。
【０１０３】
所定時間連続して時間基準用パルスを受信していない場合は（ステップＳ３０５，Ｙｅｓ）、未受信回数に１を加算し（ステップＳ３０６）、未受信回数が所定数以上となったか否かを判定する（ステップＳ３０７）。
【０１０４】
未受信回数が所定数未満である場合には（ステップＳ３０８，Ｎｏ）、ステップＳ３０１に移行する。一方、未受信回数が所定数以上である場合には（ステップＳ３０８，Ｙｅｓ）、時間基準用パルス受信モニタ部２２２が再設定トリガを発生させて、時間基準局制御部２２３が時間基準局切替処理を実行する（ステップＳ３０９）。
【０１０５】
ここで、図１３のステップＳ３０９に示した時間基準局切替処理について説明する。図１４は、時間基準局切替処理の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、時間基準局制御部２２３が候補リストテーブル２１２から時間基準局の候補となる候補局を選択し（ステップＳ４０１）、候補局から時間基準用パルスを送信させる（ステップＳ４０２）。
【０１０６】
そして、候補局以外の基地局において、候補局からの時間基準用パルスの受信結果を蓄積し（ステップＳ４０３）、所定の時間基準用パルスの送信が完了したか否かを判定し（ステップＳ４０４）、完了していない場合には（ステップＳ４０５，Ｎｏ）、ステップＳ４０２に移行する。
【０１０７】
一方、初手の時間基準用パルスの送信が完了した場合には（ステップＳ４０５，Ｙｅｓ）、候補局からの時間基準用パルスを受信可能な基地局の数を算出し（ステップＳ４０６）、現在の時間基準局から送信される時間基準用パルスを受信可能な基地局の数よりも候補局のほうが多いか否かを判定する（ステップＳ４０７）。
【０１０８】
受信可能な基地局の数が現在の時間基準局よりも候補局のほうが多い場合には（ステップＳ４０８，Ｙｅｓ）、現在の時間基準局からの時間基準用パルスの送信を終了し、候補局を新たな時間基準局に設定して、時間基準用パルスを送信させる（ステップＳ４０９）。
【０１０９】
一方、受信可能な基地局の数が現在の時間基準局よりも候補局のほうが少ない場合には（ステップＳ４０８，Ｎｏ）、候補リストテーブル２１２を参照して別の候補局が存在するか否かを判定し（ステップＳ４１０）、存在する場合には（ステップＳ４１１，Ｙｅｓ）、ステップＳ４０１に移行する。別の候補局が存在しない場合には（ステップＳ４１１，Ｎｏ）、候補局からの時間基準用パルスの送信を終了する（ステップＳ４１２）。
【０１１０】
このように、時間基準用パルス受信モニタ部２２２が、現在の時間基準局から送信される時間基準用パルスを受信可能な基地局の数と候補局から送信される時間基準用パルスを送信可能な基地局の数とを比較して時間基準局を切り替えるので、各基地局に時間基準用パルスを送信する最適な基地局を時間基地局として選択することができる。
【０１１１】
上述してきたように、本実施例にかかる無線測位システムは、初期設定時において、位置座標が未知の基地局が存在する場合にでも、計算サーバ２００が、位置座標が既知の基地局と位置座標が未知の基地局との間で双方向通信を行って各基地局間の距離を求め、基地局の位置座標を算出する（例えば、三角測量を利用して算出する）。そして、基地局が位置座標が既知の基地局にて移動端末８０から送信される送信パルスを受信し、受信時刻の差から移動端末８０の位置座標を算出するので、作業者の負担を軽減させ、無線測位システムの設置を効率よく実施できると共に、測位精度を向上させることができる。
【０１１２】
また、本実施例１にかかる無線測位システムは、各基地局の時間基準用パルス（基地局１００ａ〜１００ｇのタイマを一致させるためのパルス）の受信状況を監視し、時間基準用パルスの受信状況に応じて時間基準用パルスを送信する基地局（以下、時間基準局と表記する）を切り替えるので、各基準局を有効に利用することができると共に、測位精度を向上させることができる。
【０１１３】
すなわち、本実施例にかかる無線測位システムは、基地局全てに時間基準用パルスと距離測定パルスを送受信する機能を備えることにより、基地局の座標を求めることができると共に、時間基準局の決定を自動化することができる。また、環境が変化した場合であっても時間基準局を動的に変更することで、安定して移動端末８０の位置座標を算出することができる。
【０１１４】
ところで、本実施例において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部あるいは一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【０１１５】
また、図３、図４、図５に示した移動端末８０、基地局１００ａ、計算サーバ２００の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部がＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０１１６】
図１５は、図５に示した計算サーバ２００を構成するコンピュータのハードウェア構成を示す図である。図１５に示すように、このコンピュータ４００は、ユーザからのデータ入力を受け付ける入力装置４０１、モニタ４０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０３、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０４、記憶媒体からデータを読み取る媒体読取装置４０５、基地局との間でデータの送受信を行うネットワークインターフェース４０６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０７、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）４０８をバス４０９で接続して構成される。
【０１１７】
そして、ＨＤＤ４０８には、上記した計算サーバ２００の機能と同様の機能を発揮する測位制御プログラム４０８ｂが記憶されている。ＣＰＵ４０７が、測位制御プログラム４０８ｂを読み出して実行することにより、計算サーバ２００の制御部２２０の機能を実現する測位制御プロセス４０７ａが起動される。この測位制御プロセス４０７ａは、図５に示す測位計算部２２１、時間基準用パルス受信モニタ部２２２、時間基準局制御部２２３、時刻補正部２２４、距離測定制御部２２５に対応する。
【０１１８】
また、ＨＤＤ４０８は、図５に示した、管理テーブル２１１、候補リストテーブル２１１に対応する各種データ４０８ａが記憶される。ＣＰＵ４０７は、ＨＤＤ４０８に格納された各種データ４０８ａを読み出して、ＲＡＭ４０３に格納し、ＲＡＭ４０３に格納された各種データ４０３ａを用いて測位制御を実施する。
【０１１９】
ところで、図１５に示した測位制御プログラム４０８ｂは、必ずしも最初からＨＤＤに記憶させておく必要はない。たとえば、コンピュータに挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」、または、コンピュータの内外に備えられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの「固定用の物理媒体」、さらには、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータに接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」などに測位制御プログラム４０８ｂを記憶しておき、コンピュータがこれらから測位制御プログラム４０８ｂを読み出して実行するようにしてもよい。
【０１２０】
（付記１）位置座標が既知である複数の基地局にて移動端末からの電波を受信し、各基地局が電波を受信した受信時刻の時間差に基づいて前記移動端末の位置座標を求める無線測位システムであって、
第１の基地局と第２の基地局との間で電波の送受信を行い、基地局間の距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記第１または第２の位置座標が未知の基地局の位置座標を算出する位置座標算出手段と、
前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記受信時刻の時間差を求める場合に利用される時間基準パルスを送信する基地局を判定し、判定した基地局から前記時間基準パルスを送信させる判定制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線測位システム。
【０１２１】
（付記２）前記判定制御手段は前記測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離の最大値を算出し、算出した各最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１に記載の無線測位システム。
【０１２２】
（付記３）前記複数の基地局の中から基地局を選択し、選択した基地局からの距離を測定可能な他の基地局の数を計数する計数手段を更に備え、前記判定制御手段は前記計数手段の計数結果に基づいて距離を測定可能な他の基地局の数が最大となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１または２に記載の無線測位システム。
【０１２３】
（付記４）前記判定制御手段は基地局ごとに前記距離測定手段にて複数回、他基地局との距離測定を行い、その測定結果のばらつきを算出するとともに、複数のばらつきからその最大値を算出し、算出した各ばらつきの最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１、２または３に記載の無線測位システム。
【０１２４】
（付記５）前記時間基準パルスを受信する基地局の受信状況を監視する受信状況監視手段を更に備え、前記判定制御手段は前記受信状況監視手段の監視結果に基づいて前記基地局が所定時間以上前記時間基準パルスを受信していない場合に、前記時間基準パルスを送信する基地局を切り替えることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【０１２５】
（付記６）前記判定制御手段は前記測定結果および前記監視結果に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局の優先順位を判定し、判定した優先順位に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局を切り替えることを特徴とする付記５に記載の無線測位システム。
【０１２６】
（付記７）前記判定制御手段は第１のタイミングおよび第２のタイミングで前記時間基準パルスを異なる基地局からそれぞれ送信し、前記第１のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況と前記第２のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況に基づいて前記時間基準パルスを送信する基地局を判定することを特徴とする付記６に記載の無線測位システム。
【０１２７】
（付記８）前記距離測定手段は所定の時間ごとに各基地局間の距離を測定することを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【０１２８】
（付記９）前記距離測定手段は前記時間基準パルスが送信されるタイミングとは異なるタイミングによって各基地局間の距離を測定することを特徴とする付記８に記載の無線測位システム。
【０１２９】
（付記１０）前記基地局間の無線通信および各基地局と前記移動端末との無線通信はＵＷＢ（Ultra Wide Band）パルスを用いることを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【０１３０】
（付記１１）位置座標が既知である複数の基地局にて移動端末からの電波を受信し、各基地局が電波を受信した受信時刻の時間差に基づいて前記移動端末の位置座標を求める無線測位システムの測位方法であって、
第１の基地局と第２の基地局との間で電波の送受信を行い、基地局間の距離を測定する距離測定ステップと、
前記距離測定ステップの測定結果に基づいて前記第１または第２の位置座標が未知の基地局の位置座標を算出する位置座標算出ステップと、
前記距離測定ステップの測定結果に基づいて前記受信時刻の時間差を求める場合に利用される時間基準パルスを送信する基地局を判定し、判定した基地局から前記時間基準パルスを送信させる判定制御ステップと、
を含んだことを特徴とする測位方法。
【０１３１】
（付記１２）前記判定制御ステップは前記測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離の最大値を算出し、算出した各最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１１に記載の測位方法。
【０１３２】
（付記１３）前記複数の基地局の中から基地局を選択し、選択した基地局からの距離を測定可能な他の基地局の数を計数する計数ステップを更に含み、前記判定制御ステップは前記計数ステップの計数結果に基づいて距離を測定可能な他の基地局の数が最大となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１１または１２に記載の測位方法。
【０１３３】
（付記１４）前記判定制御ステップは基地局ごとに、前記距離測定手段にて複数回、他基地局との距離測定を行い、その測定結果のばらつきを算出するともに、複数のばらつきからその最大値を算出し、算出した各ばらつきの最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１１、１２または１３に記載の測位方法。
【０１３４】
（付記１５）前記時間基準パルスを受信する基地局の受信状況を監視する受信状況監視ステップを更に含み、前記判定制御ステップは前記受信状況監視ステップの監視結果に基づいて前記基地局が所定時間以上前記時間基準パルスを受信していない場合に、前記時間基準パルスを送信する基地局を切り替えることを特徴とする付記１１〜１４のいずれか一つに記載の測位方法。
【０１３５】
（付記１６）前記判定制御ステップは前記測定結果および前記監視結果に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局の優先順位を判定し、判定した優先順位に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局を切り替えることを特徴とする付記１５に記載の測位方法。
【０１３６】
（付記１７）前記判定制御ステップは第１のタイミングおよび第２のタイミングで前記時間基準パルスを異なる基地局からそれぞれ送信し、前記第１のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況と前記第２のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況に基づいて前記時間基準パルスを送信する基地局を判定することを特徴とする付記１６に記載の測位方法。
【０１３７】
（付記１８）前記距離測定ステップは所定の時間ごとに各基地局間の距離を測定することを特徴とする付記１１〜１７のいずれか一つに記載の測位方法。
【０１３８】
（付記１９）前記距離測定ステップは前記時間基準パルスが送信されるタイミングとは異なるタイミングによって各基地局間の距離を測定することを特徴とする付記１８に記載の測位方法。
【０１３９】
（付記２０）前記基地局間の無線通信および各基地局と前記移動端末との無線通信はＵＷＢ（Ultra Wide Band）パルスを用いることを特徴とする付記１１〜１９のいずれか一つに記載の測位方法。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
以上のように、本発明にかかる無線測位システムは、複数の基地局を用いて移動端末の位置座標を算出する測位システムなどに有用であり、特に、測位システムの設置にかかる効率を向上させ、測位精度を向上させる必要がある場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本実施例にかかる無線測位システムの概要および特徴を説明するための図である。
【図２】本実施例にかかる無線測位システムの構成を示す図である。
【図３】移動端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】基地局の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】計算サーバの構成を示す機能ブロック図である。
【図６】管理テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図７】候補リストテーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図８】時間基準用パルスの受信状態の変化を説明するための図（１）である。
【図９】時間基準用パルスの受信状態の変化を説明するための図（２）である。
【図１０】時間基準局から送信される時間基準用パルスと候補局から送信される時間基準用パルスとのタイミングを示す図である。
【図１１】計算サーバが基地局の位置座標を算出する処理を示すフローチャートである。
【図１２】計算サーバが時間基準局を選択する処理を示すフローチャートである。
【図１３】計算サーバが時間基準局を切り替える処理を示すフローチャートである。
【図１４】時間基準局切替処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】図５に示した計算サーバを構成するコンピュータのハードウェア構成を示す図である。
【図１６】従来の無線測位システムの構成を示すブロック図である。
【図１７】従来の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１０，２０，３０，４０，５０，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ 基地局
６０，２００ 計算サーバ
７０ 障害物
８０ 移動端末
８１ タイミングパルス生成部
８２，１０４ 送信部
８３，１０１，１０２ アンテナ
１０３ 受信部
１０５，３０４ タイマ
１０６ 受信時刻測定部
１０７ 移動端末受信時刻保持部
１０８ 時間基準用パルス受信時刻保持部
１０９ 距離測定パルス受信時刻保持部
１１０ 距離測定パルスタイミング生成部
１１１ 時間基準用パルスタイミング生成部
２１０ 記憶部
２１１ 管理テーブル
２１２ 候補リストテーブル
２２０ 制御部
２２１ 測位計算部
２２２ 時間基準用パルス受信モニタ部
２２３ 時間基準局制御部
２２４ 時刻補正部
２２５ 距離測定制御部
４００ コンピュータ
４０１ 入力装置
４０２ モニタ
４０３ ＲＡＭ
４０４ ＲＯＭ
４０５ 媒体読取装置
４０６ ネットワークインターフェース
４０７ ＣＰＵ
４０８ ＨＤＤ
４０９ バス
４０３ａ，４０８ａ 各種データ
４０７ａ 測位制御プロセス
４０８ｂ 測位制御プログラム
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位置座標が既知である複数の基地局にて移動端末からの電波を受信し、各基地局が電波を受信した受信時刻の時間差に基づいて前記移動端末の位置座標を求める無線測位システムに関し、特に、無線測位システムを設置する作業者の負担を軽減させ、環境が変化した場合であっても精度よく移動端末の位置座標を測位可能な無線測位システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の基地局を用いて移動端末の位置座標を求める（測位する）無線測位システムが考案されている。そして、この無線測位システムによって移動端末の位置座標を測位する方式の１つとして、到着時間差（ＴＤＯＡ；Time Difference Of Arrival）方式がある。
【０００３】
ここで、ＴＤＯＡ方式によって移動端末の位置座標を測位する従来の無線測位システムについて説明する。図１６は、従来の無線測位システムの構成を示すブロック図である。同図に示すように、この無線測位システムは、移動端末（タグ）５と、基地局１０〜５０と、計算サーバ６０とを備える。
【０００４】
ＴＤＯＡ方式では、まず、位置座標が未知である移動端末５からパルス波を送信する。この送信されたパルス波（以下、送信パルス）を、位置座標が既知である基地局にて受信する。複数（例えば、２次元の位置を測定する場合には、最低３個）の基地局を測定範囲内に配置して、送信パルスの受信時刻を各基地局で測定する。
【０００５】
計算サーバ６０は、各基地局で測定された受信時刻を取得し、移動端末５の測位計算を行う。具体的に、計算サーバ６０は、各基地局における送信パルスの受信時刻から、２基地局間の時間差（伝搬時間差）を求め、この時間差から双曲線を得る。そして、計算サーバ６０は、複数の双曲線の交点に対応する位置を移動端末５の位置座標として算出している。
【０００６】
上記したようなＴＤＯＡ方式によって移動端末５の位置座標を測位するには、各基地局１０〜５０の位置が正確に求まっている必要がある。また、伝搬時間差を求めるためには、測位計算に必要な時間精度と同程度以上の精度で、基地局間の時計（タイマ）が一致している必要がある。
【０００７】
各基地局の時計を一致させるために、従来の無線測位システムは、特定の基地局１０を時間基準局とし、時間基準局から時間基準用パルスを送信して、各基地局２０〜５０が時間基準用パルスを受信し、時計合わせを行う方法がとられている。測位のための初期設定と同様に、時計合わせを行うためには、全ての基地局１０〜５０の位置座標が正確にわかっている必要がある。
【０００８】
なお、時間基準局からの時間基準用パルスの送信方法としては、定期的に時間基準用パルスを送信する場合や、特許文献１に記載されているように、移動端末からの測位パルスを受けた場合に、時間基準用パルスを送信する（つまり、時間基準用パルスを不定期に送信する）場合等がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１４０６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した従来の技術では、移動端末の位置座標を正確に測位するために、無線測位システムに含まれる全基地局の位置座標を正確に管理しておく必要があると共に、時間基準用パルスが全基地局に届くように、時間基準局の位置を設定する必要があるため、作業者に面倒な作業を強い、時間基準局の制約により無線測位システムの設置をスムーズに実施することができないという問題があった。
【００１１】
さらに、時間基準局を決定後、測位を開始した場合であっても、利用する環境の変化（例えば、障害物になるようなものが新たに設置された場合など）が原因となり、時間基準局からの時間基準用パルスを全ての基地局が受信できなくなる場合もある。図１７は、従来の問題点を説明するための図である。
【００１２】
図１７に示すような場合には、障害物により基地局４０に時間基準用パルスが届かず、基地局４０の時計合わせを行うことができなくなり、時間差の計算時の誤差が大きくなることから、移動端末の測位時に、基地局４０の受信時刻を利用することができなくなる。そのため、基地局が無駄になり、測位精度が悪くなるという問題も生じてしまう。
【００１３】
すなわち、無線測位システムを設置する作業者の負担を軽減させ、環境が変化した場合であっても精度よく移動端末の位置座標を測位することが極めて重要な課題となっている。
【００１４】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、作業者の負担を軽減させ、環境が変化した場合であっても精度よく移動端末の位置座標を測位することができる無線測位システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、位置座標が既知である複数の基地局にて移動端末からの電波を受信し、各基地局が電波を受信した受信時刻の時間差に基づいて前記移動端末の位置座標を求める無線測位システムであって、位置座標が既知または未知である第１の基地局と位置座標が既知または未知である第２の基地局との間で電波の送受信を行い、基地局間の距離を測定する距離測定手段と、前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記第１または第２の位置座標が未知の基地局の位置座標を算出する位置座標算出手段と、前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記受信時刻の時間差を求める場合に利用される時間基準パルスを送信する基地局を判定し、判定した基地局から前記時間基準パルスを送信させる判定制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記発明において、前記判定制御手段は前記測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離の最大値を算出し、算出した各最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記発明において、前記複数の基地局の中から基地局を選択し、選択した基地局からの距離を測定可能な他の基地局の数を計数する計数手段を更に備え、前記判定制御手段は前記計数手段の計数結果に基づいて距離を測定可能な他の基地局の数が最大となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記発明において、前記判定制御手段は基地局ごとに，前記距離測定手段にて複数回、他基地局との距離測定を行い、その測定結果のばらつきを算出するとともに、複数のばらつきからその最大値を算出し、算出した各ばらつきの最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上記発明において、前記時間基準パルスを受信する基地局の受信状況を監視する受信状況監視手段を更に備え、前記判定制御手段は前記受信状況監視手段の監視結果に基づいて前記基地局が所定時間以上前記時間基準パルスを受信していない場合に、前記時間基準パルスを送信する基地局を切り替えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記発明において、前記判定制御手段は前記測定結果および前記監視結果に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局の優先順位を判定し、判定した優先順位に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局を切り替えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、上記発明において、前記判定制御手段は第１のタイミングおよび第２のタイミングで前記時間基準パルスを異なる基地局からそれぞれ送信し、前記第１のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況と前記第２のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況に基づいて前記時間基準パルスを送信する基地局を判定することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、上記発明において、前記距離測定手段は所定の時間ごとに各基地局間の距離を測定することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、上記発明において、前記距離測定手段は前記時間基準パルスが送信されるタイミングとは異なるタイミングによって各基地局間の距離を測定することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、上記発明において、前記基地局間の無線通信および各基地局と前記移動端末との無線通信はＵＷＢ（Ultra Wide Band）パルスを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、第１の基地局と第２の基地局との間で電波の送受信を行い、基地局間の距離を測定し、測定結果に基づいて第１または第２の位置座標が未知である基地局の位置座標を算出する。また、基地局間の距離の測定結果に基づいて受信時刻の時間差を求める場合に利用される時間基準パルスを送信する基地局を判定し、判定した基地局から時間基準パルスを送信させるので、無線測位システムを設置する作業者の負担を軽減させ、環境が変化した場合であっても精度よく移動端末の位置座標を測位することができる。
【００２６】
また、本発明によれば、基地局間の距離の測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離の最大値を算出し、算出した各最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、時間基準パルスを送信する基地局として判定するので、基地局にて時間基準パルスを安定に受信することができ、移動端末の測位精度を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、複数の基地局の中から基地局を選択し、選択した基地局からの距離を測定可能な他の基地局の数を計数し、計数結果に基づいて距離を測定可能な他の基地局の数が最大となる基地局を、時間基準パルスを送信する基地局として判定するので、より多くの基地局に時間基準パルスを送信することができ、移動端末の測位精度を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明によれば、基地局間の距離の測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離のばらつきの最大値を算出し、算出した各ばらつきの最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、時間基準パルスを送信する基地局として判定するので、基地局にて安定に時間基準パルスを受信することができ、移動端末の測位精度を向上させることができる。
【００２９】
また、本発明によれば、時間基準パルスを受信する基地局の受信状況を監視し、監視結果に基づいて基地局が所定時間以上、時間基準パルスを受信していない場合に、時間基準パルスを送信する基地局を切り替えるので、移動端末に対する測位精度を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明によれば、測定結果および監視結果に基づいて時間基準パルスを送信する基準局の優先順位を判定し、判定した優先順位に基づいて時間基準パルスを送信する基準局を切り替えるので、効率よく時間基準パルスを送信する基地局を判定することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、第１のタイミングおよび第２のタイミングで時間基準パルスを異なる基地局からそれぞれ送信し、第１のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況と第２のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況に基づいて時間基準パルスを送信する基地局を判定するので、時間基準パルスを送信する基地局を効率よく切り替えることができる。
【００３２】
また、本発明によれば、所定の時間ごとに各基地局間の距離を測定するので、測位精度を向上させることができる。
【００３３】
また、本発明によれば、時間基準パルスが送信されるタイミングとは異なるタイミングによって各基地局間の距離を測定するので、測位精度を向上させることができる。
【００３４】
また、本発明によれば、基地局間の無線通信および各基地局と移動端末との無線通信はＵＷＢ（Ultra Wide Band）パルスを用いるので、測位精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る無線測位システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００３６】
まず、本実施例にかかる無線測位システムの概要および特徴について説明する。図１は、本実施例にかかる無線測位システムの概要および特徴を説明するための図である。本実施例にかかる無線測位システムは、初期設定時において、位置座標が未知の基地局（例えば、基地局１００ｄ〜１００ｇ）が存在する場合にでも、位置座標が既知の基地局（例えば、基地局１００ａ〜１００ｃ）と位置座標が未知の基地局との間で双方向通信を行って各基地局間の距離を求め、基地局１００ｄ〜１００ｇの位置座標を算出する（例えば、三角測量を利用して算出する）。
【００３７】
そして、位置座標が既知の基地局１００ａ〜１００ｇにて移動端末８０から送信される送信パルスを受信し、受信時刻の差から移動端末８０の位置座標を算出する。また、本実施例１にかかる無線測位システムは、各基地局の時間基準用パルス（基地局１００ａ〜１００ｇのタイマを一致させるためのパルス）の受信状況を監視し、時間基準用パルスの受信状況に応じて時間基準用パルスを送信する基地局（以下、時間基準局と表記する）を切り替える。
【００３８】
例えば、無線測位システムの初期設定時に基地局１００ａを時間基準局として運用している状況下において、障害物７０の影響により基地局１００ａからの時間基準パルスが基地局１００ｅに送信されなくなった場合に、時間基準局となる基地局を他の基地局に動的に切り替える。例えば、基地局１００ｂからの時間基準用パルスが各基地局１００ａ〜１００ｂに送信可能である場合（時間基準用パルスを受信可能な基地局の数が、基地局１００ａから時間基準用パルスを送信するよりも、基地局１００ｂから時間基準用パルスを送信したほうが多い場合）には、時間基地局を基地局１００ａから基地局１００ｂに切り替える。
【００３９】
このように、本実施例にかかる無線測位システムは、初期設定時において、位置座標が未知の基地局が存在する場合であっても、位置座標が既知の基地局と未知の基地局との間で双方向通信を行って各基地局間の距離を求め、基地局の位置座標を算出するので、作業者が無線測位システムの全ての基地局の位置座標を予め設定しておく必要がなくなる（必要最低限の基地局の位置座標のみを求めておけば良い）ので、作業者の負担を軽減させ、無線測位システムの設置を効率よく実施できると共に、測位精度を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施例にかかる無線測位システムは、各基地局の時間基準用パルスに対する受信状態を監視し、受信状態に応じて時間基準局を切り替えるので、各基準局を有効に利用することができると共に、測位精度を向上させることができる。
【００４１】
次に、本実施例にかかる無線測位システムのシステム構成について説明する。図２は、本実施例にかかる無線測位システムの構成を示す図である。同図に示すように、この無線測位システムは、移動端末８０と、基地局１００ａ〜１００ｇと、計算サーバ２００とを備える。ここでは、一例として、基地局１００ａ〜１００ｇのみを示すが、この無線測位システムは、その他の基地局も備えているものとする。
【００４２】
このうち、移動端末８０は、各基地局１００ａ〜１００ｇに対して送信パルスを送信する装置である。基地局１００ａ〜１００ｇは、計算サーバ２００に接続され、移動端末８０から送信される送信パルスを受信して、移動端末８０の位置座標算出にかかる各種のデータを計算サーバ２００に出力する装置である。計算サーバ２００は、基地局１００ａ〜１００ｇから出力される各種のデータに基づいて移動端末８０の位置座標を算出する装置である。
【００４３】
ここで、移動端末８０、基地局１００ａ〜１００ｇ、計算サーバ２００の具体的な構成について順に説明する。まず、移動端末８０の構成について説明する。図３は、移動端末８０の構成を示す機能ブロック図である。
【００４４】
図３に示すように、この移動端末８０は、タイミングパルス生成部８１と、送信部８２と、アンテナ８３とを備えて構成される。タイミングパルス生成部８１は、送信パルスのパルス列をＰＰＭ（Pulse Position Modulation）変調で作成するためのタイミングパルスを生成する手段である。
【００４５】
送信部８２は、タイミングパルス生成部８１からタイミングパルスを取得し、取得したタイミングパルスのタイミングに応じたパルス列を有する送信パルスを生成し、アンテナ８３から送信パルス（例えば、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のインパルス電波）を出力する手段である。
【００４６】
続いて、基地局１００ａ〜１００ｇの構成について説明する。なお、基地局１００ａ〜１００ｇは、同一の構成であるため、ここでは基地局１００ａの構成について説明し、基地局１００ｂ〜１００ｇの説明は省略する。図４は、基地局１００ａの構成を示す機能ブロック図である。
【００４７】
図４に示すように、この基地局１００ａは、アンテナ１０１，１０２と、受信部１０３と、送信部１０４と、タイマ１０５と、受信時刻測定部１０６と、移動端末受信時刻保持部１０７と、時間基準用パルス受信時刻保持部１０８と、距離測定パルス受信時刻保持部１０９と、距離測定パルスタイミング生成部１１０と、時間基準用パルスタイミング生成部１１１とを備えて構成される。
【００４８】
このうち、受信部１０３は、アンテナ１０１を介して、移動端末８０から送信される送信パルス、時間基準用パルス、距離測定パルス（基地局間の距離を測定する場合に用いられるパルス）などを受信する手段である。受信部１０３は、ＵＷＢのインパルス電波を受信可能なものとする。受信部１０３は、受信したインパルス電波をデジタル化し、受信時刻測定部１０６に出力する。
【００４９】
送信部１０４は、アンテナ１０２を介して、時間基準用パルス、距離測定パルスなどを送信する手段である。送信部１０４は、ＵＷＢのインパルス電波を送信可能なものとする。
【００５０】
タイマ１０５は、時刻情報を、受信時刻測定部１０６、距離測定パルスタイミング生成部１１０、時間基準用パルスタイミング生成部１１１に出力する手段である。このタイマ１０５によって生成される受信時刻は、後述する計算サーバ２００における測位計算時に計算サーバ内で時刻の補正が行われる。
【００５１】
受信時刻測定部１０６は、各種パルス信号（送信パルス列、時間基準用パルス列、距離測定パルス列）を取得し、各種パルス信号を取得した時刻を測定する手段である。受信時刻測定部１０６は、複数のパルスで構成される送信パルス列（受信部１０３が受信した各種パルス信号）とパルス列のパターンが既知のパルス列とで時間的な相関をとることで、タイミング同期を取ると共に、送信パルス列内の所定のタイミングパルスを受信した時刻を受信時刻とする。
【００５２】
なお、受信時刻測定部１０６は、予め、各種のパルスパターンを保持しており、かかるパルスパターンと、受信部１０３から取得した各種パルス信号のパルスパターンとを比較することで、各種パルス信号の種類（送信パルス、時間基準用パルス、距離測定パルス）を判定する。また、各種のパルス列内に含まれるデータの復調機能（ＰＰＭ変調の復調）も備える。例えば、距離測定パルス列には、距離測定パルス列の送信元の基地局識別番号などが含まれる。
【００５３】
受信時刻測定部１０６は、送信パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを移動端末受信時刻保持部１０７に出力し、時間基準用パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを時間基準用パルス受信時刻保持部１０８に出力し、距離測定パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを距離測定パルス受信時刻保持部１０９に出力する。
【００５４】
移動端末受信時刻保持部１０７は、受信時刻測定部１０６から送信パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを取得し、取得した送信パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを保持する手段である。また、移動端末受信時刻保持部１０７は、送信パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを計算サーバ２００に出力する。
【００５５】
時間基準用パルス受信時刻保持部１０８は、受信時刻測定部１０６から時間基準用パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを取得し、取得した時間基準用パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを保持する手段である。また、時間基準用パルス受信時刻保持部１０８は、時間基準用パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを計算サーバ２００に出力する。
【００５６】
距離測定パルス受信時刻保持部１０９は、受信時刻測定部１０６から距離測定パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを取得し、取得した距離測定パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを保持する手段である。また、距離測定パルス受信時刻保持部１０９は、距離測定パルスの受信時刻とパルス列内に含まれるデータを計算サーバ２００に出力する。
【００５７】
距離測定パルスタイミング生成部１１０は、計算サーバ２００からの設定に基づいて距離測定パルスの送信制御を行う手段である。また、距離測定パルスタイミング生成部１１０は、他の基地局から送信された自局（図４に示す例では基地局１００ａ）への距離測定パルスを受信した場合に、距離測定パルスを送信元の基地局に返信する。各基地局の距離測定パルスタイミング生成部１１０が距離測定パルスの双方向通信を実行することによって、基地局間の距離を測定することができる。
【００５８】
なお、距離測定パルスタイミング生成部１１０は、距離測定パルス受信時刻保持部１０９のパルス列内に含まれるデータから送信元の基地局を判定する。
【００５９】
時間基準用パルスタイミング生成部１１１は、計算サーバ２００からの設定に基づいて時間基準用パルスの送信制御を行う手段である。各基地局が時間基準用パルスタイミング生成部１１１を備えており、計算サーバ２００からの設定によって時間基準用パルスを送信することができるので、各基地局が時間基準局の機能を実現することができる。
【００６０】
続いて、計算サーバ２００の構成について説明する。図５は、計算サーバ２００の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この計算サーバ２００は、記憶部２１０と、制御部２２０とを備えて構成される。
【００６１】
記憶部２１０は、制御部２２０による各種処理に必要なデータおよびプログラムを記憶する記憶手段（格納手段）であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、図５に示すように、管理テーブル２１１および候補リストテーブル２１２を備える。
【００６２】
管理テーブル２１１は、各基地局１００ａ〜１００ｇの位置座標、各基地局間の距離等のデータを記憶するテーブルである。図６は、管理テーブル２１１のデータ構造の一例を示す図である。同図に示すように、この管理テーブル２１１は、基地局識別番号と、位置座標と、測定対象基地局と、距離と、最大距離と、距離測定可能数と、ばらつきとを備える。
【００６３】
図６において、基地局識別番号は、各基地局１００ａ〜１００ｇを識別する情報であり、本実施例では、基地局識別番号「１０００１」が基地局１００ａに対応し、基地局識別番号「１０００２」が基地局１００ｂに対応し、・・・基地局識別番号「１０００７」が基地局１００ｇに対応するものとする。
【００６４】
位置座標は、基地局の位置座標の情報である。また、測定対象基地局は、距離を測定する対象となる基地局の情報であり、距離は、基地局から測定対象となる基地局までの距離の情報である。例えば、図６の１段目の距離フィールドには、基地局識別番号「１０００１」から測定対象基地局「１０００２」までの距離の情報が格納される。なお、基地局から測定対象となる基地局までの距離を複数回測定している場合には、測定した距離の平均値が距離フィールドに格納される。
【００６５】
最大距離は、基地局（例えば、基地局１００ａ）から測定対象となる各基地局（基地局１００ｂ〜１００ｇ）までの距離のうち最大となる距離の情報を示す。距離測定可能数は、距離を測定可能な基地局の数を示す。例えば、基地局１００ａに対応する距離測定可能数は、基地局１００ａから距離を測定可能な基地局の数を示す。そして、例えば、基地局１００ａから各基地局１００ｂ〜１００ｇまでの距離を全て測定できる場合には、基地局１００ａに対応する距離測定可能数は「６」となる。
【００６６】
ばらつきは、複数回各基地局間の距離を測定した場合のばらつき（例えば、標準偏差など）を示す。例えば、基地局１００ａから基地局１００ｂまでの距離を複数回測定した場合には、測定した複数の距離の情報を基にしてばらつきを周知の方法で算出する。
【００６７】
候補リストテーブル２１２は、時間基準用パルスを送信する基地局を基地局１００ａ〜１００ｇから選択する場合の基地局の優先順位を記憶するテーブルである。図７は、候補リストテーブル２１２のデータ構造の一例を示す図である。同図に示すように、この候補リストテーブル２１２は、優先順位と基地局識別情報とを対応付けて記憶している。
【００６８】
図５の説明に戻ると、制御部２２０は、各種の処理手順を規定したプログラムや制御データを格納するための内部メモリを有し、これらによって種々の処理を実行する手段であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、図５に示すように、測位計算部２２１と、時間基準用パルス受信モニタ部２２２と、時間基準局制御部２２３と、時刻補正部２２４と、距離測定制御部２２５と、を備えて構成される。
【００６９】
このうち、測位計算部２２１は、周知のＴＤＯＡ方式によって、移動端末８０の位置座標を算出する手段である。すなわち、測位計算部２２１は、各基地局１００ａ〜１００ｇから送信パルスの受信時刻を取得し、各基地局の受信時間の時間差と、管理テーブル２１１に記憶された各基地局の位置座標とを基にして移動端末８０の位置座標を算出する。
【００７０】
時間基準用パルス受信モニタ部２２２は、各基地局１００ａ〜１００ｇの時間基準用パルスの受信の有無を監視し、所定時間連続して時間基準用パルスを受信しない基準局が所定数以上となった場合に、時間基準局の再設定を行うためのトリガ（再設定トリガ）を発生させる手段である。
【００７１】
具体的に、時間基準用パルス受信モニタ部２２２は、各基地局１００ａ〜１００ｇの時間基準用パルス受信時刻保持部１０８から時間基準用パルスの受信時刻を取得し、かかる受信時刻が所定時間連続して更新されていない基地局が所定数以上となった場合に、再設定トリガを発生させる。
【００７２】
図８および図９は、時間基準用パルスの受信状態の変化を説明するための図である。図８に示すように、初期設定の段階で、基地局１００ａが時間基準局に設定されている状況下において、障害物７０が移動した場合、基地局１００ａから基地局１００ｅまでの送信経路が遮断され、図９に示すように、基地局１００ｅは、時間基準用パルスを受信することができなくなる。このような状態となる基地局が所定数以上となった場合に、時間基準用パルス受信モニタ部２２２は、再設定トリガを発生させる。
【００７３】
なお、時間基準用パルス受信モニタ部２２２は、候補局（候補局については後述する）から送信される時間基準用パルスの受信状態も監視し、かかる候補局が時間基準局に適しているか否かを判定し、判定結果を時間基準局制御部２２３に出力する。例えば、時間基準用パルス受信モニタ部２２２は、候補局から送信された時間基準用パルスを所定時間連続して受信する基地局が所定数以上となる場合に、候補局を次の時間基準局に適していると判定する。
【００７４】
時間基準局制御部２２３は、時間基準用パルス受信モニタ部２２２によって再設定トリガが発生した場合に、基地局１００ａ〜１００ｇから時間基準局を選択し、選択した時間基準局による時間基準用パルスの送信を制御する手段である。
【００７５】
具体的に、時間基準局制御部２２３は、再設定トリガが発生した場合に、候補リストテーブル２１２（図７参照）を参照し、現在の時間基準局に設定されている基地局の次に優先順位が高い基地局を新たな時間基準局に設定する。例えば、図７において、優先順位が「１」である基地局１００ａ（基地局識別番号「１０００１」）が現在の時間基準局に設定されている状態で、再設定トリガが発生した場合には、優先順位が「２」である基地局１００ｃ（基地局識別番号「１０００３」）を新たな時間基準局に設定する。
【００７６】
また、時間基準局制御部２２３は、新たな時間基準局を選択した場合に、選択した時間基準局の次に優先順位の高い基準局を候補局として選択する。そして、時間基準局から送信される時間基準用パルスの時間タイミングとは異なるタイミングで、候補局から時間基準用パルスを送信させる。例えば、図７において、基準局１００ｃ（基地局識別番号「１０００３」）を新たに時間基準局に設定した場合に、次に優先順位の高い基地局１００ｄ（基地局識別番号「１０００４」）を候補局として選択する。
【００７７】
図１０は、時間基準局から送信される時間基準用パルスと候補局から送信される時間基準用パルスとのタイミングを示す図である。同図に示すように、時間基準局から出力される時間基準用パルスのパルス列と候補局から出力される時間基準用パルスのパルス列とが所定時間ずれている。但し、パルスの周期は双方の時間基準用パルスともＴで同一とする。
【００７８】
このように、時間基準局制御部２２３が、候補局から送信される時間基準用パルスを送信させることで、候補局が時間基準局に適しているか否かを前もって判断することができ、時間基準局の切り替えを効率よく実施することができる。すなわち、時間基準局制御部２２３が、前もって候補局から時間基準用パルスを送信させておき、候補局が時間基準局に適していないと時間基準用パルス受信モニタ部に判定されている場合には、かかる候補局を飛ばして、次に優先順位の高い基準局を時間基準局の候補として切り替えるので、時間基準局の選択を効率よく実行することができる。
【００７９】
図５の説明に戻ると、時刻補正部２２４は、各基地局１００ａ〜１００ｇを制御し、基地局毎に、基地局が受信した時間基準用パルスを基にして基地局のタイマによって得られる受信時刻を補正する手段である。時間補正部２２４が時間基準パルスを基にして受信時刻を補正する手法は周知の手法を用いればよい。
【００８０】
距離測定制御部２２５は、各基地局１００ａ〜１００ｇから距離測定パルスを送信させて、各基地局間の距離、基地局の位置座標等を算出すると共に、管理テーブル２１１および候補リストテーブル２１２を管理する手段である。
【００８１】
まず、距離測定制御部２２５が各基地局間の距離を算出する方法について説明する。また、ここでは、説明の便宜上、基地局１００ａと基地局１００ｂとの距離の算出方法を例にして説明を行う。その他の基地局間の距離の算出方法は、基地局１００ａと基地局１００ｂとの距離の算出方法と同様であるため説明を省略する。
【００８２】
距離測定制御部２２５は、基地局１００ａが基地局１００ｂに対して距離測定パルスを送信した時刻Ｔ１と、基地局１００ｂが距離測定パルスを基地局１００ａから受信した時刻Ｔ２と、基地局１００ｂが距離測定パルスの応答パルスを基地局１００ａに送信した時刻Ｔ３と、基地局１００ａが応答パルスを基地局１００ｂから受信した時刻Ｔ４を基地局１００ａおよび基地局１００ｂから取得する。
【００８３】
そして、距離測定制御部２２５は、
【数１】
を用いて基地局間の距離Ｌを算出する。なお、式（１）に含まれるｃは、音速を示す。距離測定制御部２２５は、式（１）を用いて各基地局間の距離を複数回算出し、算出した距離の平均値を各基地局間の距離として管理テーブル２１１に登録する。また、距離測定制御部２２５は、算出した複数の距離を基にして、各基地局間の距離のばらつき（例えば、標準偏差など）を算出し、算出したばらつきを管理テーブル２１１に登録する。
【００８４】
また、距離測定制御部２２５は、各基地局間の距離に基づいて、各基地局の最大距離および距離測定可能数を算出し、算出した値を、管理テーブル２１１の最大距離フィールドおよび距離測定可能数フィールドに登録する。
【００８５】
続いて、距離測定制御部２２５が、位置座標が未知の基地局の位置座標を算出する手法について説明する。すべての基地局が同一平面内にあり，二次元で計算ができるものとして説明すると，距離測定制御部２２５が、基地局の距離を算出する手法は、２個の基地局の位置座標と１個の基地局の方向とを用いる方法や、３個の基地局の位置座標を用いる方法等がある。
【００８６】
ここでは、３個の基地局の位置座標を用いる方法について説明する。この方法では、無線測位システムを構成する各基地局のうち最低３個の基地局の位置座標が既知である必要がある。位置が既知である基地局３個との間で距離測定が可能となる基地局は、三角測量により位置座標を算出することができる。
【００８７】
距離測定制御部２２５は、管理テーブル２１１を参照して、位置座標が既知となる基地局３個と、当該基地局との間で距離測定が可能であった基地局（位置座標が未知の基地局）とを全て検出し、三角測量を用いて各基地局の位置座標を順次算出する。なお、ここでは、三角測量を用いて各基地局の位置座標を算出する例を示したが、これに限定されるものではなく、最小二乗法を用いて各基地局の位置座標を算出してもよい。
【００８８】
続いて、距離測定制御部２２５が、候補リストテーブル２１２を生成する処理について説明する。距離測定制御部２２５は、管理テーブル２１１を参照し、距離測定可能数、最大距離、ばらつきに基づいて、時間基準局の優先順位を判定する。
【００８９】
距離測定制御部２２５は、距離測定可能数の多い基地局から距離測定可能数の少ない基地局の順で候補リストテーブル２１２を生成してもよいし、最大距離の小さい基地局から最大距離の大きい基地局の順で候補リストテーブル２１２を生成してもよいし、ばらつきの小さい基地局からばらつきの大きい基地局の順で候補リストテーブル２１２を生成してもよい。
【００９０】
次に、本実施例にかかる計算サーバ２００が基地局の位置座標を算出する処理について説明する。図１１は、計算サーバ２００が基地局の位置座標を算出する処理を示すフローチャートである。同図に示すように、計算サーバ２００は、距離測定制御部２２５が管理テーブル２１１を参照して、送信元の基地局（距離測定パルスを送信する基地局）を決定し（ステップＳ１０１）、距離測定パルスを送信させる（ステップＳ１０２）。
【００９１】
そして、距離測定制御部２２５は、各基地局間の距離を測定し、測定結果を管理テーブル２１１に保存し（ステップＳ１０３）、送信元の基地局以外の全ての基地局に距離測定パルスを送信したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００９２】
全ての基地局に距離測定パルスを送信していない場合には（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、ステップＳ１０２に移行する。一方、全ての基地局に距離測定パルスを送信している場合には（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、全ての基地局を送信元の基地局として、距離測定を実行したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００９３】
そして、実行していない場合には（ステップＳ１０７，Ｎｏ）、ステップＳ１０１に移行し、実行している場合には（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、基地局間の距離および基地局の位置座標を用いて、未知の基地局の位置座標を算出する（ステップＳ１０８）。
【００９４】
このように、距離測定制御部２２５が、基地局間で距離測定パルスを送信させて基地局間の距離を算出し、算出した基地局間の距離および基地局（位置座標が既存の基地局）の位置座標を用いて、未知の基地局の位置座標を算出するので、作業員は全ての基地局の位置座標を特定する必要がなくなり、作業員の負担を軽減させることができる。
【００９５】
次に、本実施例にかかる計算サーバ２００が時間基準局を選択する処理について説明する。図１２は、計算サーバ２００が時間基準局を選択する処理を示すフローチャートである。同図に示すように、計算サーバ２００は、距離測定制御部２２５が管理テーブル２１１を参照して、送信元の基地局（距離測定パルスを送信する基地局）を決定し（ステップＳ２０１）、距離測定パルスを送信させる（ステップＳ２０２）。
【００９６】
そして、距離測定制御部２２５は、各基地局間の距離を測定し、測定結果を管理テーブル２１１に保存し（ステップＳ２０３）、送信元の基地局以外の全ての基地局に距離測定パルスを送信したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
【００９７】
全ての基地局に距離測定パルスを送信していない場合には（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、ステップＳ２０２に移行する。一方、全ての基地局に距離測定パルスを送信している場合には（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、全ての基地局を送信元の基地局として、距離測定を実行したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。
【００９８】
そして、実行していない場合には（ステップＳ２０７，Ｎｏ）、ステップＳ２０１に移行し、実行している場合には（ステップＳ２０７，Ｙｅｓ）、基地局間の距離および基地局の位置座標を用いて、未知の基地局の位置座標を算出する（ステップＳ２０８）。
【００９９】
距離測定制御部２２５は、管理テーブル２１１を参照して基地局毎に距離を測定可能な基地局の数（距離測定可能数）を算出し（ステップＳ２０９）、距離を測定可能な基地局の数が最大となる基地局を時間基準局として選択する（ステップＳ２１０）。
【０１００】
なお、ステップＳ２１０では、一例として、距離測定可能数が最大となる基地局を時間基準局として選択しているが、これに限定されるものではなく、最大距離が最小となる基地局を時間基準局として選択してもよいし、ばらつきが最小となる基地局を時間基準局として選択してもよい。
【０１０１】
次に、本実施例にかかる計算サーバ２００が時間基準局を切り替える処理について説明する。図１３は、計算サーバ２００が時間基準局を切り替える処理を示すフローチャートである。同図に示すように、計算機サーバ２００は、時間基準パルス受信モニタ部が、基地局が時間基準用パルスを受信したか否かを判定し（ステップＳ３０１）、受信している場合には（ステップＳ３０２，Ｙｅｓ）、未受信回数を０にセットしてステップＳ３０１に移行する。
【０１０２】
一方、基地局が時間基準用パルスを受信していない場合には（ステップＳ３０２，Ｎｏ）、かかる基地局が時間基準用パルスを所定時間連続して受信していないか否かを判定し（ステップＳ３０４）、所定時間内に時間基準用パルスを受信していた場合には（ステップＳ３０５，Ｎｏ）、ステップＳ３０１に移行する。
【０１０３】
所定時間連続して時間基準用パルスを受信していない場合は（ステップＳ３０５，Ｙｅｓ）、未受信回数に１を加算し（ステップＳ３０６）、未受信回数が所定数以上となったか否かを判定する（ステップＳ３０７）。
【０１０４】
未受信回数が所定数未満である場合には（ステップＳ３０８，Ｎｏ）、ステップＳ３０１に移行する。一方、未受信回数が所定数以上である場合には（ステップＳ３０８，Ｙｅｓ）、時間基準用パルス受信モニタ部２２２が再設定トリガを発生させて、時間基準局制御部２２３が時間基準局切替処理を実行する（ステップＳ３０９）。
【０１０５】
ここで、図１３のステップＳ３０９に示した時間基準局切替処理について説明する。図１４は、時間基準局切替処理の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、時間基準局制御部２２３が候補リストテーブル２１２から時間基準局の候補となる候補局を選択し（ステップＳ４０１）、候補局から時間基準用パルスを送信させる（ステップＳ４０２）。
【０１０６】
そして、候補局以外の基地局において、候補局からの時間基準用パルスの受信結果を蓄積し（ステップＳ４０３）、所定の時間基準用パルスの送信が完了したか否かを判定し（ステップＳ４０４）、完了していない場合には（ステップＳ４０５，Ｎｏ）、ステップＳ４０２に移行する。
【０１０７】
一方、初手の時間基準用パルスの送信が完了した場合には（ステップＳ４０５，Ｙｅｓ）、候補局からの時間基準用パルスを受信可能な基地局の数を算出し（ステップＳ４０６）、現在の時間基準局から送信される時間基準用パルスを受信可能な基地局の数よりも候補局のほうが多いか否かを判定する（ステップＳ４０７）。
【０１０８】
受信可能な基地局の数が現在の時間基準局よりも候補局のほうが多い場合には（ステップＳ４０８，Ｙｅｓ）、現在の時間基準局からの時間基準用パルスの送信を終了し、候補局を新たな時間基準局に設定して、時間基準用パルスを送信させる（ステップＳ４０９）。
【０１０９】
一方、受信可能な基地局の数が現在の時間基準局よりも候補局のほうが少ない場合には（ステップＳ４０８，Ｎｏ）、候補リストテーブル２１２を参照して別の候補局が存在するか否かを判定し（ステップＳ４１０）、存在する場合には（ステップＳ４１１，Ｙｅｓ）、ステップＳ４０１に移行する。別の候補局が存在しない場合には（ステップＳ４１１，Ｎｏ）、候補局からの時間基準用パルスの送信を終了する（ステップＳ４１２）。
【０１１０】
このように、時間基準用パルス受信モニタ部２２２が、現在の時間基準局から送信される時間基準用パルスを受信可能な基地局の数と候補局から送信される時間基準用パルスを送信可能な基地局の数とを比較して時間基準局を切り替えるので、各基地局に時間基準用パルスを送信する最適な基地局を時間基地局として選択することができる。
【０１１１】
上述してきたように、本実施例にかかる無線測位システムは、初期設定時において、位置座標が未知の基地局が存在する場合にでも、計算サーバ２００が、位置座標が既知の基地局と位置座標が未知の基地局との間で双方向通信を行って各基地局間の距離を求め、基地局の位置座標を算出する（例えば、三角測量を利用して算出する）。そして、基地局が位置座標が既知の基地局にて移動端末８０から送信される送信パルスを受信し、受信時刻の差から移動端末８０の位置座標を算出するので、作業者の負担を軽減させ、無線測位システムの設置を効率よく実施できると共に、測位精度を向上させることができる。
【０１１２】
また、本実施例１にかかる無線測位システムは、各基地局の時間基準用パルス（基地局１００ａ〜１００ｇのタイマを一致させるためのパルス）の受信状況を監視し、時間基準用パルスの受信状況に応じて時間基準用パルスを送信する基地局（以下、時間基準局と表記する）を切り替えるので、各基準局を有効に利用することができると共に、測位精度を向上させることができる。
【０１１３】
すなわち、本実施例にかかる無線測位システムは、基地局全てに時間基準用パルスと距離測定パルスを送受信する機能を備えることにより、基地局の座標を求めることができると共に、時間基準局の決定を自動化することができる。また、環境が変化した場合であっても時間基準局を動的に変更することで、安定して移動端末８０の位置座標を算出することができる。
【０１１４】
ところで、本実施例において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部あるいは一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【０１１５】
また、図３、図４、図５に示した移動端末８０、基地局１００ａ、計算サーバ２００の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部がＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０１１６】
図１５は、図５に示した計算サーバ２００を構成するコンピュータのハードウェア構成を示す図である。図１５に示すように、このコンピュータ４００は、ユーザからのデータ入力を受け付ける入力装置４０１、モニタ４０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０３、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０４、記憶媒体からデータを読み取る媒体読取装置４０５、基地局との間でデータの送受信を行うネットワークインターフェース４０６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０７、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）４０８をバス４０９で接続して構成される。
【０１１７】
そして、ＨＤＤ４０８には、上記した計算サーバ２００の機能と同様の機能を発揮する測位制御プログラム４０８ｂが記憶されている。ＣＰＵ４０７が、測位制御プログラム４０８ｂを読み出して実行することにより、計算サーバ２００の制御部２２０の機能を実現する測位制御プロセス４０７ａが起動される。この測位制御プロセス４０７ａは、図５に示す測位計算部２２１、時間基準用パルス受信モニタ部２２２、時間基準局制御部２２３、時刻補正部２２４、距離測定制御部２２５に対応する。
【０１１８】
また、ＨＤＤ４０８は、図５に示した、管理テーブル２１１、候補リストテーブル２１１に対応する各種データ４０８ａが記憶される。ＣＰＵ４０７は、ＨＤＤ４０８に格納された各種データ４０８ａを読み出して、ＲＡＭ４０３に格納し、ＲＡＭ４０３に格納された各種データ４０３ａを用いて測位制御を実施する。
【０１１９】
ところで、図１５に示した測位制御プログラム４０８ｂは、必ずしも最初からＨＤＤに記憶させておく必要はない。たとえば、コンピュータに挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」、または、コンピュータの内外に備えられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの「固定用の物理媒体」、さらには、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータに接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」などに測位制御プログラム４０８ｂを記憶しておき、コンピュータがこれらから測位制御プログラム４０８ｂを読み出して実行するようにしてもよい。
【０１２０】
（付記１）位置座標が既知である複数の基地局にて移動端末からの電波を受信し、各基地局が電波を受信した受信時刻の時間差に基づいて前記移動端末の位置座標を求める無線測位システムであって、
第１の基地局と第２の基地局との間で電波の送受信を行い、基地局間の距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記第１または第２の位置座標が未知の基地局の位置座標を算出する位置座標算出手段と、
前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記受信時刻の時間差を求める場合に利用される時間基準パルスを送信する基地局を判定し、判定した基地局から前記時間基準パルスを送信させる判定制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線測位システム。
【０１２１】
（付記２）前記判定制御手段は前記測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離の最大値を算出し、算出した各最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１に記載の無線測位システム。
【０１２２】
（付記３）前記複数の基地局の中から基地局を選択し、選択した基地局からの距離を測定可能な他の基地局の数を計数する計数手段を更に備え、前記判定制御手段は前記計数手段の計数結果に基づいて距離を測定可能な他の基地局の数が最大となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１または２に記載の無線測位システム。
【０１２３】
（付記４）前記判定制御手段は基地局ごとに前記距離測定手段にて複数回、他基地局との距離測定を行い、その測定結果のばらつきを算出するとともに、複数のばらつきからその最大値を算出し、算出した各ばらつきの最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１、２または３に記載の無線測位システム。
【０１２４】
（付記５）前記時間基準パルスを受信する基地局の受信状況を監視する受信状況監視手段を更に備え、前記判定制御手段は前記受信状況監視手段の監視結果に基づいて前記基地局が所定時間以上前記時間基準パルスを受信していない場合に、前記時間基準パルスを送信する基地局を切り替えることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【０１２５】
（付記６）前記判定制御手段は前記測定結果および前記監視結果に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局の優先順位を判定し、判定した優先順位に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局を切り替えることを特徴とする付記５に記載の無線測位システム。
【０１２６】
（付記７）前記判定制御手段は第１のタイミングおよび第２のタイミングで前記時間基準パルスを異なる基地局からそれぞれ送信し、前記第１のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況と前記第２のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況に基づいて前記時間基準パルスを送信する基地局を判定することを特徴とする付記６に記載の無線測位システム。
【０１２７】
（付記８）前記距離測定手段は所定の時間ごとに各基地局間の距離を測定することを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【０１２８】
（付記９）前記距離測定手段は前記時間基準パルスが送信されるタイミングとは異なるタイミングによって各基地局間の距離を測定することを特徴とする付記８に記載の無線測位システム。
【０１２９】
（付記１０）前記基地局間の無線通信および各基地局と前記移動端末との無線通信はＵＷＢ（Ultra Wide Band）パルスを用いることを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【０１３０】
（付記１１）位置座標が既知である複数の基地局にて移動端末からの電波を受信し、各基地局が電波を受信した受信時刻の時間差に基づいて前記移動端末の位置座標を求める無線測位システムの測位方法であって、
第１の基地局と第２の基地局との間で電波の送受信を行い、基地局間の距離を測定する距離測定ステップと、
前記距離測定ステップの測定結果に基づいて前記第１または第２の位置座標が未知の基地局の位置座標を算出する位置座標算出ステップと、
前記距離測定ステップの測定結果に基づいて前記受信時刻の時間差を求める場合に利用される時間基準パルスを送信する基地局を判定し、判定した基地局から前記時間基準パルスを送信させる判定制御ステップと、
を含んだことを特徴とする測位方法。
【０１３１】
（付記１２）前記判定制御ステップは前記測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離の最大値を算出し、算出した各最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１１に記載の測位方法。
【０１３２】
（付記１３）前記複数の基地局の中から基地局を選択し、選択した基地局からの距離を測定可能な他の基地局の数を計数する計数ステップを更に含み、前記判定制御ステップは前記計数ステップの計数結果に基づいて距離を測定可能な他の基地局の数が最大となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１１または１２に記載の測位方法。
【０１３３】
（付記１４）前記判定制御ステップは基地局ごとに、前記距離測定手段にて複数回、他基地局との距離測定を行い、その測定結果のばらつきを算出するともに、複数のばらつきからその最大値を算出し、算出した各ばらつきの最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする付記１１、１２または１３に記載の測位方法。
【０１３４】
（付記１５）前記時間基準パルスを受信する基地局の受信状況を監視する受信状況監視ステップを更に含み、前記判定制御ステップは前記受信状況監視ステップの監視結果に基づいて前記基地局が所定時間以上前記時間基準パルスを受信していない場合に、前記時間基準パルスを送信する基地局を切り替えることを特徴とする付記１１〜１４のいずれか一つに記載の測位方法。
【０１３５】
（付記１６）前記判定制御ステップは前記測定結果および前記監視結果に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局の優先順位を判定し、判定した優先順位に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局を切り替えることを特徴とする付記１５に記載の測位方法。
【０１３６】
（付記１７）前記判定制御ステップは第１のタイミングおよび第２のタイミングで前記時間基準パルスを異なる基地局からそれぞれ送信し、前記第１のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況と前記第２のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況に基づいて前記時間基準パルスを送信する基地局を判定することを特徴とする付記１６に記載の測位方法。
【０１３７】
（付記１８）前記距離測定ステップは所定の時間ごとに各基地局間の距離を測定することを特徴とする付記１１〜１７のいずれか一つに記載の測位方法。
【０１３８】
（付記１９）前記距離測定ステップは前記時間基準パルスが送信されるタイミングとは異なるタイミングによって各基地局間の距離を測定することを特徴とする付記１８に記載の測位方法。
【０１３９】
（付記２０）前記基地局間の無線通信および各基地局と前記移動端末との無線通信はＵＷＢ（Ultra Wide Band）パルスを用いることを特徴とする付記１１〜１９のいずれか一つに記載の測位方法。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
以上のように、本発明にかかる無線測位システムは、複数の基地局を用いて移動端末の位置座標を算出する測位システムなどに有用であり、特に、測位システムの設置にかかる効率を向上させ、測位精度を向上させる必要がある場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本実施例にかかる無線測位システムの概要および特徴を説明するための図である。
【図２】本実施例にかかる無線測位システムの構成を示す図である。
【図３】移動端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】基地局の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】計算サーバの構成を示す機能ブロック図である。
【図６】管理テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図７】候補リストテーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図８】時間基準用パルスの受信状態の変化を説明するための図（１）である。
【図９】時間基準用パルスの受信状態の変化を説明するための図（２）である。
【図１０】時間基準局から送信される時間基準用パルスと候補局から送信される時間基準用パルスとのタイミングを示す図である。
【図１１】計算サーバが基地局の位置座標を算出する処理を示すフローチャートである。
【図１２】計算サーバが時間基準局を選択する処理を示すフローチャートである。
【図１３】計算サーバが時間基準局を切り替える処理を示すフローチャートである。
【図１４】時間基準局切替処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】図５に示した計算サーバを構成するコンピュータのハードウェア構成を示す図である。
【図１６】従来の無線測位システムの構成を示すブロック図である。
【図１７】従来の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１０，２０，３０，４０，５０，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ 基地局
６０，２００ 計算サーバ
７０ 障害物
８０ 移動端末
８１ タイミングパルス生成部
８２，１０４ 送信部
８３，１０１，１０２ アンテナ
１０３ 受信部
１０５，３０４ タイマ
１０６ 受信時刻測定部
１０７ 移動端末受信時刻保持部
１０８ 時間基準用パルス受信時刻保持部
１０９ 距離測定パルス受信時刻保持部
１１０ 距離測定パルスタイミング生成部
１１１ 時間基準用パルスタイミング生成部
２１０ 記憶部
２１１ 管理テーブル
２１２ 候補リストテーブル
２２０ 制御部
２２１ 測位計算部
２２２ 時間基準用パルス受信モニタ部
２２３ 時間基準局制御部
２２４ 時刻補正部
２２５ 距離測定制御部
４００ コンピュータ
４０１ 入力装置
４０２ モニタ
４０３ ＲＡＭ
４０４ ＲＯＭ
４０５ 媒体読取装置
４０６ ネットワークインターフェース
４０７ ＣＰＵ
４０８ ＨＤＤ
４０９ バス
４０３ａ，４０８ａ 各種データ
４０７ａ 測位制御プロセス
４０８ｂ 測位制御プログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置座標が既知である複数の基地局にて移動端末からの電波を受信し、各基地局が電波を受信した受信時刻の時間差に基づいて前記移動端末の位置座標を求める無線測位システムであって、
第１の基地局と第２の基地局との間で電波の送受信を行い、基地局間の距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記第１または第２の位置座標が未知の基地局の位置座標を算出する位置座標算出手段と、
前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記受信時刻の時間差を求める場合に利用される時間基準パルスを送信する基地局を判定し、判定した基地局から前記時間基準パルスを送信させる判定制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線測位システム。
【請求項２】
前記判定制御手段は前記測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離の最大値を算出し、算出した各最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする請求項１に記載の無線測位システム。
【請求項３】
前記複数の基地局の中から基地局を選択し、選択した基地局からの距離を測定可能な他の基地局の数を計数する計数手段を更に備え、前記判定制御手段は前記計数手段の計数結果に基づいて距離を測定可能な他の基地局の数が最大となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする請求項１または２に記載の無線測位システム。
【請求項４】
前記判定制御手段は基地局ごとに、前記距離測定手段にて複数回、他基地局との距離測定を行い、その測定結果のばらつきを算出するとともに、複数のばらつきからその最大値を算出し、算出した各ばらつきの最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線測位システム。
【請求項５】
前記時間基準パルスを受信する基地局の受信状況を監視する受信状況監視手段を更に備え、前記判定制御手段は前記受信状況監視手段の監視結果に基づいて前記基地局が所定時間以上前記時間基準パルスを受信していない場合に、前記時間基準パルスを送信する基地局を切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【請求項６】
前記判定制御手段は前記測定結果および前記監視結果に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局の優先順位を判定し、判定した優先順位に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局を切り替えることを特徴とする請求項５に記載の無線測位システム。
【請求項７】
前記判定制御手段は第１のタイミングおよび第２のタイミングで前記時間基準パルスを異なる基地局からそれぞれ送信し、前記第１のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況と前記第２のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況に基づいて前記時間基準パルスを送信する基地局を判定することを特徴とする請求項６に記載の無線測位システム。
【請求項８】
前記距離測定手段は所定の時間ごとに各基地局間の距離を測定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【請求項９】
前記距離測定手段は前記時間基準パルスが送信されるタイミングとは異なるタイミングによって各基地局間の距離を測定することを特徴とする請求項８に記載の無線測位システム。
【請求項１０】
前記基地局間の無線通信および各基地局と前記移動端末との無線通信はＵＷＢ（Ultra Wide Band）パルスを用いることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【請求項１】
位置座標が既知である複数の基地局にて移動端末からの電波を受信し、各基地局が電波を受信した受信時刻の時間差に基づいて前記移動端末の位置座標を求める無線測位システムであって、
第１の基地局と第２の基地局との間で電波の送受信を行い、基地局間の距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記第１または第２の位置座標が未知の基地局の位置座標を算出する位置座標算出手段と、
前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記受信時刻の時間差を求める場合に利用される時間基準パルスを送信する基地局を判定し、判定した基地局から前記時間基準パルスを送信させる判定制御手段と、
を備えたことを特徴とする無線測位システム。
【請求項２】
前記判定制御手段は前記測定結果に基づいて基地局ごとに他の基地局との距離の最大値を算出し、算出した各最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする請求項１に記載の無線測位システム。
【請求項３】
前記複数の基地局の中から基地局を選択し、選択した基地局からの距離を測定可能な他の基地局の数を計数する計数手段を更に備え、前記判定制御手段は前記計数手段の計数結果に基づいて距離を測定可能な他の基地局の数が最大となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする請求項１または２に記載の無線測位システム。
【請求項４】
前記判定制御手段は基地局ごとに、前記距離測定手段にて複数回、他基地局との距離測定を行い、その測定結果のばらつきを算出するとともに、複数のばらつきからその最大値を算出し、算出した各ばらつきの最大値のうち最も小さい最大値となる基地局を、前記時間基準パルスを送信する基地局として判定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の無線測位システム。
【請求項５】
前記時間基準パルスを受信する基地局の受信状況を監視する受信状況監視手段を更に備え、前記判定制御手段は前記受信状況監視手段の監視結果に基づいて前記基地局が所定時間以上前記時間基準パルスを受信していない場合に、前記時間基準パルスを送信する基地局を切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【請求項６】
前記判定制御手段は前記測定結果および前記監視結果に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局の優先順位を判定し、判定した優先順位に基づいて前記時間基準パルスを送信する基準局を切り替えることを特徴とする請求項５に記載の無線測位システム。
【請求項７】
前記判定制御手段は第１のタイミングおよび第２のタイミングで前記時間基準パルスを異なる基地局からそれぞれ送信し、前記第１のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況と前記第２のタイミングで送信された時間基準パルスに対する各基地局の受信状況に基づいて前記時間基準パルスを送信する基地局を判定することを特徴とする請求項６に記載の無線測位システム。
【請求項８】
前記距離測定手段は所定の時間ごとに各基地局間の距離を測定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【請求項９】
前記距離測定手段は前記時間基準パルスが送信されるタイミングとは異なるタイミングによって各基地局間の距離を測定することを特徴とする請求項８に記載の無線測位システム。
【請求項１０】
前記基地局間の無線通信および各基地局と前記移動端末との無線通信はＵＷＢ（Ultra Wide Band）パルスを用いることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の無線測位システム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−４７４５７（Ｐ２００９−４７４５７Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１１５３０（Ｐ２００７−２１１５３０）
【出願日】平成１９年８月１４日（２００７．８．１４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、総務省、「ＵＷＢインテリジェント測位センサーネットワークの研究開発と医療・ホーム・オフィスへの応用」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１４日（２００７．８．１４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、総務省、「ＵＷＢインテリジェント測位センサーネットワークの研究開発と医療・ホーム・オフィスへの応用」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]