無線測位システム
【課題】移動端末と基地局間との距離を計測し、計測した距離に基づいて、良好な通信環境を成立させる最適なアンテナを選択すること。
【解決手段】ＴＯＡ屋内無線測位システムの基地局２００ａは、移動端末との距離に応じた通信余裕に関する情報を送信アンテナごとに有し、無線通信時には、移動端末１００が計算した距離とその距離に対応する通信余裕に基づいて、切り替え可能な複数の送信アンテナから、良好な通信が成立する最適な送信アンテナを選択する。
【解決手段】ＴＯＡ屋内無線測位システムの基地局２００ａは、移動端末との距離に応じた通信余裕に関する情報を送信アンテナごとに有し、無線通信時には、移動端末１００が計算した距離とその距離に対応する通信余裕に基づいて、切り替え可能な複数の送信アンテナから、良好な通信が成立する最適な送信アンテナを選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、屋内の無線測位システムに関し、特に、屋内に設置された基地局と移動端末との距離から、高さの異なる複数のアンテナから適切なアンテナを選択することで、良好な通信状態を保つことができる無線測位システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信を用いて移動端末の位置を特定する（以下、無線測位とする）技術について広く研究がなされている。そして、この無線測位を実施するシステムの一例として、ＴＯＡ（Time Of Arrival）屋内無線測位システムがある。
【０００３】
ＴＯＡ屋内無線測位システムは、移動端末から基地局へ発せられる電波の伝搬時間を用いて無線測位を行うため、良好な通信状態で、無線測位が実施されるのが望ましく、基地局の受信アンテナに高利得指向性アンテナが使用されることがある。
【０００４】
しかし、無線通信は、有線通信に比べると通信が不安定で、通信が途切れるといった課題や電波を利用する他の機器からの電波干渉や妨害を受けるといった課題が挙げられ、無線測位を実施する際は、これら無線通信における特有の課題を考慮する必要がある。
【０００５】
これらの課題に適用する技術として、例えば、基地局に複数のアンテナと受信機を用意し、移動端末が発した信号に関する受信レベルと受信データのエラーの状態を複数の受信機で受信し、その基地局で受信した信号の状態を比較し、通信品質の良い受信機とアンテナの組合せを選択し、良好な通信状態を構築するという技術が知られている。
【０００６】
また、屋外の基地局において、設置地上高の高く、通信可能範囲が広いアンテナと、そのアンテナに比べ設置地上高が低く、通信可能範囲が狭いアンテナから、最小通信可能範囲を提供することができるアンテナを選択し、基地局の送信エリアを抑制し、他の機器との通信干渉を防ぐことができる技術が知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３２２２５４号公報
【特許文献２】特開２０００−２３６２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の技術では、必ずしも通信に最適なアンテナを選択することができず、移動端末と基地局間において良好な通信環境を成立させることはできないという問題があった。
【０００９】
例えば、受信レベルや受信データのエラーに基づいて最適なアンテナを選択する場合、他の通信機器からの妨害電波等の影響により、各アンテナで受信する信号の受信レベル及び受信データのエラーがほぼ同等の状態に悪化する場合がある。各アンテナにおける受信信号の受信レベル及び受信データのエラーがほぼ同等の状態になると、各アンテナ間の差別化を図ることができず、結果として、通信に最適なアンテナを選択することができない。
【００１０】
また、通信範囲が重複しない複数のアンテナから最適なアンテナを選択する場合、単一のアンテナの通信範囲の中で、局所的に存在する通信不能な範囲を他のアンテナによって補うことができず、このような局所的な通信不能な範囲に移動端末が存在する場合には、基地局と移動端末間の通信を成立させることができないという状況が発生し、結果として、良好な通信環境を成立させることができない場合があった。
【００１１】
この発明は、上述した従来技術による課題を解消するためになされたものであり、通信に最適なアンテナを選択して良好な通信環境を成立させ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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この無線測位システムは、切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局と移動端末との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、前記基地局と前記移動端末との距離を計算する距離計算手段と、前記距離計算手段が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手段を備えたことを要件とする。
【発明の効果】
【００１３】
この無線測位システムによれば、屋内に設置された基地局と移動端末間との距離に応じて、設置高さの異なる複数のアンテナから、基地局と移動端末との通信に最適なアンテナを選択することができ、良好な通信状態を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。尚、本実施例では、無線測位システムの一例として、ＴＯＡ（Time Of Arrival）屋内無線測位システムを例に挙げて説明する。
【実施例１】
【００１５】
最初に、従来のＴＯＡ（Time Of Arrival）屋内無線測位システムによる測位方法の一例について説明する。ＴＯＡ屋内無線測位システムの測位方法は、移動端末から各基地局までの電波の到達時間を計測して、その計測結果に基づき、移動端末と基地局間との距離を求め（測距する）、この測距を３台の基地局と行う三点測量にて移動端末の位置を特定する方法が例に挙げられる。
【００１６】
したがって、移動端末と各基地局との測距を行う前提として、移動端末と各基地局間の信号の到達時間が計測できるような良好な通信環境が成立していることが求められる。本実施例では、移動端末と各基地局間において良好な通信環境を成立させ、移動端末と各基地局間との測距を行うことで、移動端末の位置を特定することができる無線測位システムについて説明する。
【００１７】
まず、本実施例１に係るＴＯＡ（Time Of Arrival）屋内無線測位システムの概要及び特徴について説明する。本実施例に係るＴＯＡ屋内無線測位システムの基地局は、移動端末との距離に応じた通信余裕に関する情報を送信アンテナごとに有し、無線通信時には、移動端末が計算した距離とその距離に対応する通信余裕に基づいて、切り替え可能な高さの異なる複数の送信アンテナから、良好な通信が成立する最適な送信アンテナを選択する。なお、通信余裕とは、通信可能な限界値に対して、どの程度余裕が有るのかを示す値のことであり、リンクマージン（Link Margin）とも呼ばれる。
【００１８】
図１は、実施例１に係る無線測位システムの特徴を説明するための図である。尚、図１に示すように、三点測量を行う３台の基地局のうち、その中の１台の基地局に相当する基地局２００と移動端末１００が通信を行う場合を例に挙げて説明する。
【００１９】
図１に示すように、基地局２００は、送信アンテナ１、送信アンテナ２といった通信余裕が異なる２種類の送信アンテナを有している。この通信余裕は、移動端末１００との異なる組み合わせに基づいて定められているものとする。
【００２０】
距離Ａの地点に存在する移動端末１００と通信する場合、基地局２００が、送信アンテナ１と送信アンテナ２が示す移動端末１００との通信余裕を比較すると、送信アンテナ１と通信を行うことで、移動端末１００と良好な通信を成立させることができるので、送信アンテナ１を選択する。
【００２１】
一方、距離がＢの地点に移動端末１００が存在する場合においては、基地局２００が、送信アンテナ１と送信アンテナ２が示す移動端末１００の通信余裕を比較すると、送信アンテナ２と通信を行うことで、移動端末１００と良好な通信を成立させることができるので、送信アンテナ２を選択する。
【００２２】
このように、本実施例１に係るＴＯＡ屋内無線測位システムの基地局は、移動端末との距離に応じた通信余裕に関する情報を送信アンテナごとに有し、移動端末間の距離とその距離に対応する通信余裕から、移動端末との通信に最適な送信アンテナを選択することができ、移動端末と良好な通信を成立させることができる。
【００２３】
次に、本実施例１に係る無線測位システムについて説明する。本実施例では、屋内環境にて無線測位することから、前提として、移動端末が基地局から直接波と天井反射波を受信することで生ずる干渉作用や、移動端末と基地局間との通信余裕について考慮する必要がある。
【００２４】
まず、反射波の影響による干渉作用について検討する。図２は反射波の影響による干渉作用を示す図である。図２に示すように、移動端末１００は基地局２００と通信を行う際、直接波（パスＤ）と天井反射波（パスＭ）を受信してしまう。
【００２５】
したがって、パスＤとパスＭの行路差から生じる位相差により、通信干渉が発生し、結果として、移動端末１００の通信余裕に影響を及ぼし、移動端末１００と基地局２００との通信余裕に変化が生ずる。
【００２６】
具体的に、図３‐１、図３‐２、図３‐３を用いて説明する。図３‐１、図３‐２、図３‐３は、移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図である。図３‐１、図３‐２、図３‐３に示すように、移動端末１００のアンテナの高さを１．５ｍとした時、移動端末１００の通信余裕は、基地局２００と移動端末１００との間で生ずる干渉作用と、基地局２００の各送信アンテナの高さの違いに応じて変化する。
【００２７】
図３‐１、図３‐２、図３‐３において最上段の行に示す数字は、基地局２００からの横方向の距離［ｍ：メートル］を、左端の列に示す数字は地面からの高さ［ｍ］を示している。そして、他の数字は、通信余裕［ｄＢ：デシベル］を表している。
【００２８】
通信余裕が０［ｄＢ］を超える範囲は、移動端末１００が基地局２００からの信号を受信できる範囲であり、背景を斜線部で示す。その他、背景が白色の範囲は、通信余裕が０［ｄＢ］以下で、移動端末１００は、基地局２００からの信号を受信できない。
【００２９】
図３‐１は、高さ２．４ｍの位置に基地局２００を設置し、反射波の影響を考慮せずに基地局２００からの直接波のみを、高さ１．５ｍのアンテナを有する移動端末１００で受信した場合の通信余裕をシミュレーションした図である。
【００３０】
このように、反射波の影響を考慮しない場合は、移動端末１００は、基地局２００からの横方向の距離が１４．５ｍ以内の範囲に存在すれば、基地局２００の送信アンテナの高さを考慮することなく、どの場所でも受信できる。
【００３１】
しかし、実際には、図２に示したように、天井や床面による反射波が発生することから、実際の移動端末１００の通信余裕は、図３‐２、図３‐３に示すような通信余裕となる。
【００３２】
図３‐２は、基地局２００の送信アンテナの高さが、２．４ｍとした場合における移動端末１００の通信余裕をシミュレーションした図である。尚、移動端末１００のアンテナの高さは、図３‐１と同様に１．５ｍとする。
【００３３】
一方、図３‐３は、基地局２００の送信アンテナの高さが、２．１ｍとした場合における移動端末１００との通信余裕をシミュレーションした図である。尚、移動端末１００のアンテナの高さは、図３‐１、図３‐２と同様に１．５ｍとする。
【００３４】
この、図３‐２、図３‐３を比較すると、移動端末１００の通信余裕は、基地局２００の送信アンテナの高さに応じて大きく変化している。例えば、図３‐２の場合では、移動端末１００は、基地局２００からの横方向の距離が、０ｍから１３ｍの範囲で受信できるのに対して、図３‐３の場合では、０ｍから９．５ｍ及び１３．５ｍを超え２０ｍ以上の範囲で受信できる。
【００３５】
このように、直接波と天井反射波などの干渉作用と、基地局２００の送信アンテナの高さの違いに応じて、移動端末１００との通信余裕が変化する。以下、上述した条件を考慮し、本実施例１に係る無線測位システムの構成について説明する。
【００３６】
図４は、実施例１に係るＴＯＡ屋内無線測位システムの構成の一例を示す図である。図４に示すように、本実施例に係るＴＯＡ屋内無線測位システムは、移動端末１００と基地局２００ａ、２００ｂ、２００ｃを有する無線測位システムである。
【００３７】
移動端末１００は、各基地局との測距を行い、測距の結果を各基地局に出力する。そして、各基地局と測距をする際は、測距用信号を生成し、各基地局に、その測距用信号を送信する。
【００３８】
また、各基地局から、その測距用信号に対する返信信号を受信した際は、各基地局との距離計算を行い、測距データを作成する。尚、移動端末１００が備える送信アンテナと受信アンテナは、指向性を有していないアンテナである。
【００３９】
一方、図４に示す各基地局は、高低差のある送信アンテナ１、２と、指向性がある高利得の受信アンテナを有し、移動端末１００からの測距結果に基づいて送信アンテナを切り替える。
【００４０】
そして、移動端末１００から測距用信号を受信した場合は、測距用信号に対する返信処理を行い、測距データを移動端末１００から受信した際は、その測距データに基づいて、移動端末１００と良好な通信を成立させることができる送信アンテナを選択する。
【００４１】
続いて、移動端末１００と基地局２００ａと無線通信を行う場合を例に挙げて、移動端末１００と基地局２００ａとの測距について説明する。まず、距離Ｌ離れた基地局２００ａに対して、送信時間ｔｔに測距用信号を送信する（以下、移動端末から基地局に対して測距用信号を送信した時間をｔｔとする）。
【００４２】
そして、その測距用信号は、移動端末１００が送信した時間から、Ｌ／ｃ（ｃ：光速）遅れて基地局２００ａに届く。続いて、基地局２００ａは、受信感知してから一定の処理時間ｔｍ（以下、基地局の測距用信号に対する処理時間をｔｍとする）後に移動端末１００に返信する。
【００４３】
したがって、基地局２００ａからの返信信号を移動端末１００が受信した時間をｔｒとすると（以下、移動端末が基地局からの返信信号を受信した時間をｔｒとする）、距離Ｌは、以下の式で求められる。
（ｔｒ−ｔｔ−ｔｍ）／（２ｃ）＝Ｌ（ｃ：光速）
【００４４】
続いて、移動端末１００は、求めた測距データ（距離Ｌ）を基地局２００ａに送信する。そして、基地局２００ａは、その測距データを受信した場合は、その測距データをもとに移動端末１００と良好な通信を成立させることができる送信アンテナを選択し、選択した送信アンテナの識別情報を自ら有する記憶部に記録する。
【００４５】
一方、基地局２００ａが移動端末１００からの測距データを受信できなかった場合、送信アンテナのデータを記録できず、記録なしの状態になる。そして、記録がない場合、次回、移動端末１００から測距用信号を受信した場合に、基地局２００ａは、別の送信アンテナに切り替えて送信を行う。
【００４６】
このように、送信アンテナを選択し、良好な通信状態を保てるので、上述したＴＷＲ（Two Way Ranging）測距方式により、移動端末１００が、基地局２００ａ以外の、基地局２００ｂ、２００ｃとそれぞれ測距を行うことで、移動端末１００を測位することができる。
【００４７】
次に、実施例１に係る移動端末について説明する。図５は実施例１に係る移動端末の構成を示す機能ブロック図である。以下、移動端末１００が基地局２００ａと通信を行い、測距する場合を例に挙げて説明する。
【００４８】
移動端末１００は、基地局２００ａとの距離を測定する際は、測距用信号を生成し、また、基地局２００ａからその測距用信号に対する返信信号を受信した際は、時間（例えば、ｔｔ、ｔｒ、ｔｍ）をもとに、基地局２００ａとの距離を計算し、その計算した測距データを基地局２００ａに送信する。
【００４９】
そして、図５に示すように移動端末１００は、送受信制御部１０１と、送信部１０２と、タイマ１０３と、送信時間保持部１０４と、受信部１０５と、受信時間保持部１０６とを有する。
【００５０】
送受信制御部１０１は、基地局２００ａとの距離計算や、基地局２００ａからの返信信号に対する受信判断等を含む各種送受信に関する制御を行う手段である。そして、特に本発明に密接に関連するものとして、距離計算部１０１ａと、応答判断部１０１ｂとを有する。
【００５１】
距離計算部１０１ａは、基地局２００ａとの距離を測定する際は、測距用信号を生成し、また、基地局２００ａから、その測距用信号に対する返信信号を受信した際は、基地局２００ａとの距離計算を行う手段である。
【００５２】
そして、距離を計算する際、距離計算部１０１ａは、基地局２００ａに測距用信号を送信した時間（例えば、ｔｔ）、その測距用信号に対する基地局２００ａの処理時間（例えば、ｔｍ）、基地局２００ａが移動端末１００に測距用信号を返信した時間（例えば、ｔｒ）を基にして、基地局２００ａとの距離を算出する。
【００５３】
応答判断部１０１ｂは、測距用信号に対する基地局２００ａからの返信信号が、任意の設定時間内に、受信できたかを判断する手段である。任意の設定時間内に受信できたと判断した場合は、距離計算部１０１ａが測距計算を実行し、受信できなかったと判断した場合は、所定の時間経過後に、新たな測距用信号を基地局２００ａに送信する。
【００５４】
送信部１０２は、指向性がない送信アンテナ１０２ａを介して、測距用信号や測距データなどを基地局２００ａに送信し、また、基地局２００ａに測距用信号を送信した時の時間（例えば、ｔｔ等）を送信時間保持部１０４に出力する手段である。
【００５５】
タイマ１０３は、ｔｔ、ｔｒ等の基になる時間情報を生成し、送信部１０２と、受信部１０５と、応答判断部１０１ｂに対して出力する出段である。
【００５６】
送信時間保持部１０４は、送信部１０２が、基地局２００ａに測距信号を送信した時間（例えば、ｔｔ）を保持し、保持した時間を距離計算部１０１ａに出力する手段である。
【００５７】
受信部１０５は、指向性がない受信アンテナ１０５ａを介して、基地局２００ａからの返信信号を受信し、受信した返信信号を距離計算部１０１ａに出力する共に、その返信信号を受信した時の時間（例えば、ｔｒ）を受信時間保持部１０６に出力する手段である。
【００５８】
受信時間保持部１０６は、受信部１０５が、基地局２００ａからの返信信号を受信した時間（例えば、ｔｒ）を保持し、保持した時間を距離計算部１０１ａに出力する手段である。
【００５９】
次に、実施例１に係る基地局について説明する。図６は実施例１に係る基地局の構成を示す機能ブロック図である。基地局２００ａは、移動端末１００からの測距用信号に対する返信処理や移動端末１００から送られてきた測距データに基づく送信アンテナの選択等を行う。そして、特に本発明に密接に関連するものとして、図６に示すように、受信部２０１と、記憶部２０２と、送信部２０３と、送受信制御部２０４とを有する。
【００６０】
受信部２０１は、指向性がある高利得の受信アンテナ２０１ａを介して、移動端末１００より送信されてきた測距用信号や測距データを受信し、測距用信号や測距データといった受信情報を送受信制御部２０４に出力する手段である。
【００６１】
記憶部２０２は、送信部２０３が有する各種送信アンテナの識別情報や移動端末１００との距離を示す距離情報を一時的に記憶する手段で、送信アンテナ選択ＴＢＬ２０２ａを有する。
【００６２】
送信アンテナ選択ＴＢＬ２０２ａは、送信部２０３が有する各送信アンテナの識別情報や、基地局２００ａの横方向の距離をＸ軸、地面からの高さをＹ軸とする２次元の座標で特定される各送信アンテナの通信余裕を記憶するテーブルである（例えば、図３‐２、図３‐３）。
【００６３】
送信部２０３は、送信アンテナ制御部２０３ｃが選択した送信アンテナを介して、測距用信号に対する返信信号を送信する手段である。尚、送信部２０３が有する送信アンテナ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃはいずれも指向性を有さない送信アンテナである。
【００６４】
送受信制御部２０４は、移動端末１００から送られてくる測距データに基づいて送信部２０３が有する送信アンテナの切り替えや、移動端末１００からの測距用信号に対する返信処理や、受信部２０１が受信した信号に対して測距データであるか、測距用信号であるかの判断等を含む各種送受信に関する制御を行う手段である。
【００６５】
そして、特に本発明に密接に関連するものとして、受信信号判断部２０４ａと、応答判断部２０４ｂと、送信アンテナ制御部２０４ｃと、タイマ２０４ｄとを有する。
【００６６】
受信信号判断部２０４ａは、受信部２０１が受信した信号に対して、移動端末１００かから送信されてきた測距用信号であるか、もしくは移動端末１００が算出した測距データであるかの識別判断を行う手段である。そして、移動端末１００からの測距用信号を受信した際は、その測距用信号に対して返信処理を行う。
【００６７】
応答判断部２０４ｂは、任意の設定時間内に、受信信号判断部２０４ａが、測距データを、受信部２０１で受信できたかを判断する手段である。
【００６８】
送信アンテナ制御部２０４ｃは、受信信号判断部２０４ａが測距用信号を受信したと判断した場合は、送信アンテナ選択データ（初期状態の例として送信アンテナ２０３ａ、データ構造の図示省略）と、その受信した測距用信号を基に送信部２０３の送信アンテナを選択する手段である。
【００６９】
一方、受信信号判断部２０４ａが測距データを受信したと判断した場合は、その受信した測距データと送信アンテナ選択ＴＢＬ２０２ａを比較し、その測距データに応じた適切な送信アンテナを選択する。
【００７０】
具体的には、図３‐２、図３‐３を用いて説明する。尚、同図に示した基地局２００は、本実施例における基地局２００ａに相当するものとし、２．４ｍ、２．１ｍといった高さの異なる２種類の送信アンテナを有する。また、移動端末１００の受信アンテナの高さは１．５ｍとする。
【００７１】
図３‐２、図３‐３によると、受信部２０１が受信した測距データが１１．５ｍであった場合、移動端末１００は基地局２００ａから１１．５ｍの位置に存在していることになるので、この時、移動端末１００の通信余裕は、基地局２００ａの送信アンテナの高さが２．４ｍの場合、３ｄＢであるのに対し、基地局２００ａの送信アンテナの高さが２．１ｍの場合、−４ｄＢである。
【００７２】
したがって、送信アンテナ制御部２０４ｃは、高さ２．４ｍと２．１ｍのアンテナが有する通信余裕を比較した後、移動端末１００と良好な通信を成立させることができる高さ２．４ｍの送信アンテナを選択する。
【００７３】
一方、受信部２０１が受信した測距データが１５ｍであった場合、移動端末１００は基地局２００ａから１５ｍの位置に存在していることになるので、この時、移動端末１００の通信余裕は、基地局２００ａの送信アンテナの高さが２．４ｍの場合、−４ｄＢであるのに対し、基地局２００ａの送信アンテナの高さが２．１ｍの場合、１ｄＢである。
【００７４】
したがって、送信アンテナ制御部２０４ｃは、高さ２．４ｍと２．１ｍのアンテナが有する通信余裕を比較した場合、移動端末１００と良好な通信を成立させることができる高さ２．１ｍの送信アンテナを選択する。
【００７５】
そして、送信アンテナ制御部２０４ｃは、これら送信アンテナの選択結果を送信アンテナ選択データに登録する。例えば、移動端末１００から１１．５ｍの測距データを受信した際は、高さ２．４ｍの送信アンテナを選択できるように、１５ｍの測距データを受信した際は、高さ２．１ｍの送信アンテナを選択できるように、送信アンテナ選択データにそれぞれ登録する。
【００７６】
また、受信信号判断部２０４ａが、測距データを受信できなかったと判断した場合は、送信アンテナ制御部２０４ｃは、他の送信アンテナを使用するように送信アンテナ選択データに登録する。
【００７７】
タイマ２０４ｄは、応答判断部２０４ｂが、任意の設定時間内に、移動端末１００が算出した測距データを受信できたか判断するための時間情報を生成するための手段である。
【００７８】
次に、移動端末１００の処理手順について説明する。図７は、実施例１に係る移動端末の処理手順を示すフローチャートである。
【００７９】
図７に示すように、まず、移動端末１００は、基地局２００ａに測距用信号を送信部１０２より送信する（ステップＳ１００）。
【００８０】
続いて、応答判断部１０１ｂが、任意の設定時間内に基地局２００ａから、ステップＳ１００にて送信した測距用信号に対する返信信号があるかを判断する（ステップＳ１０１）。
【００８１】
返信がある場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、距離計算部１０１ａは、距離計算を実行し（ステップＳ１０３）、測距データを基地局２００ａに送信する（ステップＳ１０４）。そして、所定の時間経過後に、新たな測距用信号を別の基地局に送信する（ステップＳ１０５）。
【００８２】
一方、返信がない場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、所定の時間経過後に、新たな測距用信号を基地局２００ａに送信した後（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０１へ移行する。
【００８３】
次に、基地局２００ａの処理手順について説明する。図８は、実施例１に係る基地局の処理手順を示すフローチャートである。
【００８４】
図８に示すように、まず、基地局２００ａは、移動端末１００から測距用信号を待ち（ステップＳ２００）、移動端末１００から測距用信号を受信部２０１で受信し（ステップＳ２０１）、受信した測距用信号と送信アンテナ選択データを基に送信アンテナを選択する（ステップＳ２０２）。
【００８５】
続いて、選択された送信アンテナを介して、移動端末１００に測距用信号を返信し（ステップＳ２０３）、移動端末から測距データを設定時間内に受信できたか判断する（ステップＳ２０４）。
【００８６】
受信がある場合（ステップＳ２０５、Ｙｅｓ）、測距データと送信アンテナ選択ＴＢＬ２０２ａを比較して（ステップＳ２０６）、送信部２０３の送信アンテナを選択する（ステップＳ２０７）。
【００８７】
そして、選択された送信アンテナのデータを送信アンテナ選択データに登録し（ステップＳ２０８）、ステップＳ２００へ移行する。
【００８８】
一方、受信がない場合（ステップＳ２０５、Ｎｏ）、次回、移動端末１００から測距用信号が来た場合、別の送信アンテナを選択するように送信アンテナ選択データに登録する（ステップＳ２０８）。
【００８９】
また、本実施例では、移動端末１００が、基地局２００ａ、２００ｂ、２００ｃと測距行う三点測量にて、移動端末１００の位置を特定する場合を例に挙げて説明したが、三点測量以外の方法でも、移動端末１００の位置を特定することができる。
【００９０】
例えば、基地局が２台でも測位が可能である。図９は、基地局が２箇所の場合におけるＴＯＡ無線測位システムの一例を示す図である。図９に示すように測位範囲をｘ＞０に限定することで、基地局が２個でも測位が可能である。
【００９１】
例えば、地点Ｐの移動端末１００を無線測位する場合、距離ＢＰの円弧と距離ＡＰの円弧の交点Ｐが地点Ｐに相当することから、その交点を算出することで、移動端末１００の測位をすることができ、移動端末１００は異なる３台の基地局と測距を行うことなく無線測位をすることができる。
【００９２】
尚、本実施例においては、基地局２００ａが移動端末１００との距離を知る方法として、移動端末１００から測距データを取得する方法を例に挙げて説明したが、基地局２００ａと移動端末１００間の通信により、基地局２００ａが自ら測距を行い、その測距データに基づいて、無線測位を行うシステムとしても良い。
【００９３】
上述してきたように、本実施例１に係る基地局２００ａは、移動端末１００との距離に応じた通信余裕に関する情報を送信アンテナごとに有し、無線通信の際には、移動端末１００が計算した距離とその距離に対応する通信余裕に基づいて、切り替え可能な複数の送信アンテナから、通信が成立する最適な送信アンテナを選択することで、良好な通信環境を成立させることができる。
【実施例２】
【００９４】
次に、本実施例２に係るＴＯＡ無線測位システムの概要及び特徴について説明する。本実施例に係るＴＯＡ無線測位システムは、実施例１の変形として、基地局の送信アンテナを一定とし、複数の受信アンテナを備えた移動端末が、基地局との距離に応じた通信余裕に関する情報を受信アンテナごとに有している。
【００９５】
そして、無線通信時には、基地局との距離を計算し、その算出された距離情報とその距離に対応する通信余裕に基づいて、切り替え可能な複数の受信アンテナから、良好な通信が成立する最適な受信アンテナを選択する。
【００９６】
このように、本実施例２に係るＴＯＡ屋内無線測位システムの移動端末は、基地局との距離に応じた通信余裕に関する情報を受信アンテナごとに有し、無線通信の際には、基地局との距離を計算し、その算出した距離と通信余裕に基づいて、切り替え可能な高さの異なる複数の受信アンテナから、通信が成立する最適な受信アンテナを選択することができ、基地局と良好な通信を成立させることができる。
【００９７】
まず、本実施例２に係る移動端末の通信余裕について説明する。図１０は、実施例２に係る移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図である。最上段の行に示す数字は基地局４００からの横方向の距離［ｍ：メートル］を、左端の列に示す数字は地面からの高さ［ｍ］を示している。そして、他の数字は、通信余裕［ｄＢ：デシベル］を表している。
【００９８】
通信余裕が０［ｄＢ］を超える範囲は、移動端末３００が基地局４００からの信号を受信できる範囲であり、背景を斜線部で示す。その他、背景が白色の範囲は、通信余裕が０［ｄＢ］以下で、移動端末３００は、基地局４００からの信号を受信できない。
【００９９】
このように、図１０は、基地局４００の送信アンテナの高さが２．１ｍで、移動端末３００の受信アンテナの高さが１．３ｍ、１．６ｍの２通り選択できる場合における通信余裕をシミュレーションした図である。
【０１００】
図１０によると、移動端末３００の受信アンテナの高さが１．３ｍの時は、基地局４００からの横方向の距離が０ｍから１１．５ｍの範囲で、移動端末３００が、受信できるのに対して、受信アンテナの高さが１．６ｍの時は、１２ｍを超え２０ｍ以上の範囲で受信できることとなり、アンテナの高さが１．３ｍの時と比較して、広い範囲で受信が成立する。
【０１０１】
このように、移動端末３００の受信アンテナの高さに応じて、移動端末３００と基地局４００との通信余裕が変化する。この通信余裕を考慮した上で、本実施例に係るＴＯＡ無線測位について説明する。
【０１０２】
まず、実施例２に係る移動端末の構成について説明する。図１１は実施例２に係る移動端末の構成を示す機能ブロック図である。以下、移動端末３００が基地局４００と通信を行い、測距する場合を例に挙げて説明する。
【０１０３】
移動端末３００は、基地局４００との距離を測定する際は、測距用信号を生成し、基地局４００に送信する。そして、その測距用信号に対する返信信号を受信した際は、時間（例えば、ｔｔ、ｔｍ、ｔｒ等）を基に、基地局４００との距離を計算し、その計算した測距データを基にして、自らの受信アンテナを選択する。
【０１０４】
そして、図１１に示すように移動端末３００は、記憶部３０１と、送受信制御部３０２と、送信部３０３と、タイマ３０４と、送信時間保持部３０５と、受信時間保持部３０６と、受信部３０７とを有する。
【０１０５】
記憶部３０１は、受信部３０７が有する各種受信アンテナの識別情報や基地局４００との距離を示す距離情報を一時的に記憶する手段で、受信アンテナ選択ＴＢＬ３０１ａを有する。
【０１０６】
受信アンテナ選択ＴＢＬ３０１ａは、受信部３０７が有する各受信アンテナの識別情報や、基地局４００からの横方向の距離をＸ軸、地面からの高さをＹ軸とする２次元の座標で特定される移動端末３００の通信余裕を各受信アンテナ別に記憶するテーブルである（例えば、図１０）。
【０１０７】
送受信制御部３０２は、受信アンテナの選択、基地局４００との距離計算、基地局４００からの返信信号に対する受信判断等を含む各種送受信に関する制御を行う手段である。そして、特に本発明に密接に関連するものとして、距離計算部３０２ａと、応答判断部３０２ｂと、受信アンテナ制御部３０２ｃとを有する。
【０１０８】
距離計算部３０２ａは、基地局４００に測距用信号を送信した時間（例えば、ｔｔ）、その測距用信号に対する基地局４００の処理時間（例えば、ｔｍ）、基地局４００からの返信信号を受信した時間（例えば、ｔｒ）を基にして、基地局４００との距離を算出する手段である。
【０１０９】
応答判断部３０２ｂは、基地局４００からの返信信号を、任意の設定時間内に、受信できたかを判断する手段である。そして、応答判断部３０２ｂが設定時間内に受信できたと判断した場合は、距離計算部３０２ａが測距計算を実行し、受信できなかったと判断した場合は、所定の時間経過後に、新たな測距用信号を基地局４００に送信する。
【０１１０】
そして、応答判断部３０２ｂが、任意の設定時間内に返信信号を受信できなかったと判断した場合は、次回、基地局４００と通信する場合、別の受信アンテナを使用するように受信アンテナ制御部３０２ｃが、受信アンテナ選択データ（初期状態の例として、受信アンテナ３０７ａ、データ構造の図示省略）に登録する。
【０１１１】
受信アンテナ制御部３０２ｃは、送信部３０３が基地局４００へ測距用信号を送信した際に、その測距用信号と受信アンテナ選択データを基に受信部３０７の受信アンテナを選択する手段である。
【０１１２】
また、受信アンテナ制御部３０２ｃは、測距用信号に対する返信を受信部３０７が受信した際は、距離計算部３０２ａが計算した測距データと、受信アンテナ選択ＴＢＬ３０１ａを比較し、受信部３０７の受信アンテナを選択する手段である。
【０１１３】
具体的には、図１０を用いて説明する。尚、移動端末３００の受信アンテナの高さは１．３ｍと１．６ｍの高さが選択できるものとし、基地局４００の送信アンテナの高さは２．１ｍとする。
【０１１４】
距離計算部３０２ａが、計算した測距データが１１．５ｍであった場合、移動端末３００は基地局４００から１１．５ｍの位置に存在していることになるので、この時、移動端末３００の通信余裕は、受信アンテナの高さが１．３ｍの場合、２ｄＢであるのに対し、高さが１．６ｍの場合、０ｄＢである。
【０１１５】
したがって、受信アンテナ制御部３０２ｃは、高さが１．３ｍと１．６ｍのアンテナが有する通信余裕を比較した場合、基地局４００と良好な通信を成立させることができる高さ１．３ｍの受信アンテナを選択する。
【０１１６】
一方、距離計算部３０２ａが計算した測距データが１４．５ｍであった場合、移動端末３００は基地局４００から１４．５ｍの位置に存在していることになるので、この時、移動端末３００の通信余裕は、受信アンテナの高さが１．３ｍの場合、−２ｄＢであるのに対し、受信アンテナの高さが１．６ｍの場合、４ｄＢである。
【０１１７】
したがって、受信アンテナ制御部３０２ｃは、高さが１．３ｍと１．６ｍのアンテナが有する通信余裕を比較した後、基地局４００と良好な通信を成立させることができる高さ１．６ｍの受信アンテナを選択する。
【０１１８】
そして、受信アンテナ制御部３０２ｃは、これら受信アンテナの選択結果を受信アンテナ選択データに登録する。例えば、移動端末３００から１１．５ｍの測距データを受信した際は、高さ１．３ｍの受信アンテナを選択できるように、１４．５ｍの測距データを受信した際は、高さ１．６ｍの受信アンテナを選択できるように受信アンテナ選択データに登録する。
【０１１９】
また、受信アンテナ制御部３０２ｃは、応答判断部３０２ｂが、測距用信号の返信を受信できなかったと判断した場合は、他の受信アンテナを使用するように送信アンテナ選択データに登録する。
【０１２０】
送信部３０３は、指向性がない送信アンテナ３０３ａを介して、測距用信号を送信し、また、測距用信号を送信した時間（例えば、ｔｔとする）を送信時間保持部３０５に出力する手段である。尚、送信部３０３が有する送信アンテナ３０３ａは指向性を有さない送信アンテナである。
【０１２１】
タイマ３０４は、ｔｔ、ｔｒ等の基になる時間情報を生成し、送信部３０３と、受信部３０７と、応答判断部３０２ｂに対して出力する手段である。
【０１２２】
送信時間保持部３０５は、送信部３０３が、基地局４００に測距信号を送信した時間（例えば、ｔｔ）を保持し、保持した時間を距離計算部３０２ａに出力する手段である。
【０１２３】
受信時間保持部３０６は、受信部３０７が、基地局４００からの返信信号を受信した時間（例えば、ｔｒ）を保持し、保持した時間を距離計算部３０２ａに出力する手段である。
【０１２４】
受信部３０７は、指向性がない受信アンテナを介して、基地局４００からの返信信号を受信し、受信した時間（例えば、ｔｒとする）を距離計算部３０２ａに出力する共に、受信時間保持部３０６にも出力する手段である。尚、受信アンテナ３０７ａ、３０７ｂはいずれも指向性を有していない。
【０１２５】
次に、実施例２に係る基地局４００について説明する。図１２は実施例２に係る基地局４００の構成を示す機能ブロック図である。図１２に示すように基地局４００は、受信部４０１、送受信制御部４０２、送信部４０３を有する。
【０１２６】
受信部４０１は、指向性がない受信アンテナ４０１ａを介して、移動端末３００から送信されてきた測距用信号を受信し、受信情報を送受信制御部４０２に出力する手段である。
【０１２７】
送受信制御部４０２は、移動端末３００から基地局４００に送信されてきた測距用信号に対して、測距用信号に対する返信処理等を含む各種送受信に関する制御を行う手段で、測距用信号処理部４０２ａを有する。
【０１２８】
測距用信号処理部４０２ａは、移動端末３００送信されてきた測距用信号に対して、測距用信号に対して返信処理行い、送信部４０３に対して、その測距用信号に対する返信信号を出力する手段である。
【０１２９】
送信部４０３は、指向性がない送信アンテナ４０３ａを介して、移動端末３００からの測距用信号に対する返信信号を送信する手段である。
【０１３０】
次に、移動端末３００の処理手順について説明する。図１３は、実施例２に係る移動端末の処理手順を示すフローチャートである。
【０１３１】
図１３に示すように、まず、移動端末３００は、基地局４００に測距用信号を送信し（ステップＳ３００）、送信した測距用信号と受信アンテナ選択データを基に受信アンテナを選択する（ステップＳ３０１）。
【０１３２】
次に、応答判断部３０２ｂが、任意の設定時間内に基地局４００から、送信した測距用信号に対する返信があるかを判断し（ステップＳ３０２）、返信がある場合（ステップＳ３０３、Ｙｅｓ）、距離計算部３０２ａは、距離計算を実行する（ステップＳ３０４）。
【０１３３】
次に、受信アンテナ制御部３０２ｃが、測距データと受信アンテナ選択ＴＢＬ３０１ａを比較し（ステップＳ３０５）、受信部３０７の受信アンテナを選択する（ステップＳ３０６）。そして、選択した受信アンテナのデータを受信アンテナ選択データに登録し（ステップＳ３０７）、ステップＳ３０１へ移行する。
【０１３４】
一方、返信がない場合（ステップＳ３０３、Ｎｏ）、次回、基地局４００と通信する場合、別の受信アンテナを使用するように受信アンテナ選択データに登録する（ステップＳ３０７）。
【０１３５】
次に、基地局４００の処理手順について説明する。図１４は、実施例２に係る基地局４００の処理手順を示すフローチャートである。
【０１３６】
図１４に示すように、まず、移動端末３００から測距用信号を待ち（ステップＳ４００）、移動端末３００から測距用信号を受信部４０１で受信し（ステップＳ４０１）、受信した測距用信号に対する返信を行う（ステップＳ４０２）。
【０１３７】
上述してきたように、本実施例２に係るＴＯＡ屋内無線測位システムの移動端末３００は、基地局４００との距離に応じた通信余裕に関する情報を受信アンテナごとに有し、無線通信の際には、自ら計算した距離とその距離に対応する通信余裕に基づいて、切り替え可能な複数の受信アンテナから、最適な受信アンテナを選択することで、良好な通信環境を成立させることができる。
【０１３８】
また、本実施例２では、移動端末側で距離計算する場合を例に挙げて説明してきたが、基地局側で距離計算を行い、その計算結果を基に、移動端末側の受信アンテナを選択しても良いものとする。
【０１３９】
尚、上述した実施例においては、基地局の送信アンテナもしくは移動端末の受信アンテナ選択データの登録を、直近の測距結果に基づいて行う場合について説明したが、過去数回の測距結果から次に測距する距離を推定し、その距離に適した各種アンテナを選択することも可能である。
【０１４０】
図１５は、移動端末と基地局間における距離の履歴に応じてアンテナを選択する例を示した図である。図１５に示すように、移動端末５００と基地局６００との距離が時間ｔｔ１の場合は１０ｍで、時間ｔｔ２では１１ｍと増加している場合、その次の時間ｔｔ３で１２ｍと距離増加を予想することができるので、図１０で示した通信余裕を基に、高さ１．３ｍのアンテナから高さ１．３ｍのアンテナに切り替える。
【０１４１】
また、上述した例では、移動端末５００の受信アンテナ１、２を切り替える場合を例に挙げて説明したが、基地局６００側で距離増加を予測し、送信アンテナを選択して実施しても良いものとする。
【０１４２】
ところで、実施例１においては、基地局の受信アンテナに指向性がある高利得のアンテナを使用した場合を例に挙げて説明したが（例えば、基地局２００ａを参照）、この場合、移動端末１００から発した信号を基地局で受信できない場合がある。
【０１４３】
図１６は、基地局の受信アンテナに高利得の指向性アンテナを使用したときの問題点を説明するための図である。図１６に示すように、移動端末１００から基地局２００ｃに対して信号は届くが、基地局２００ｃから発した信号は移動端末１００で受信できず、通信が成立しない。
【０１４４】
しかし、図４で示したように、移動端末１００で、基地局２００ｃから発した信号を受信できない場合は、基地局２００ｃの送信アンテナを別の送信アンテナに切り替えて移動端末１００との通信を成立させることができるので問題はない。
【０１４５】
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。
【０１４６】
また、図５、図１１に示した移動端末１００、３００及び図６、図１２に示した基地局２００ａ、４００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。
【０１４７】
図１７は、実施例１に係る無線測位システムを実行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１７に示すように、このコンピュータ（無線測位サーバ装置）７００は、入力装置７０１、ディスプレイ７０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）７０３、ＲＯＭ（Read Only Memory）７０４、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）７０５、ＣＰＵ(Central Processing Unit)７０６、ＣＰＵ７０６の命令を受けてアンテナの切り替えを制御するアンテナ制御部７０７、媒体読取装置７０８をバス７０９で接続している。
【０１４８】
そして、ＨＤＤ７０５には、上述した基地局２００ａのアンテナ選択機能と同様の機能を発揮する送信アンテナ選択プログラム７０５ａ、移動端末１００の距離計算機能と同様の機能を発揮する距離計算プログラム７０５ｂが記憶されている。ＣＰＵ７０６が、送信アンテナ選択プログラム７０５ａを読み出して実行することにより、送信アンテナ選択プロセス７０６ａが起動し、また、距離計算プログラム７０５ｂを読み出して実行することにより、距離計算プロセス７０６ｂが起動される。ここで、送信アンテナ選択プロセス７０６ａは、図６に示した送信アンテナ制御部２０４ｃに対応し、距離計算プロセス７０６ｂは、図５に示した距離計算部１０１ａに対応する。
【０１４９】
尚、ＲＡＭ７０３には、各種アンテナ識別データ、そのアンテナごとの通信余裕データや、送信アンテナ選択プロセス７０６ａによって利用されるデータを含んだ各種データ７０３ａを記憶している。ＣＰＵ７０６は、各種データ７０３ａに含まれる各種アンテナ識別データ、そのアンテナごとの通信余裕データ等から移動端末との距離を算出し、算出した距離と通信余裕データから、通信に利用されるアンテナを判定し、判定結果をアンテナ制御部７０７に通知する。
【０１５０】
ところで、図１７に示した送信アンテナ選択プログラム７０５ａや距離計算プログラム７０５ｂ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）」などに送信アンテナ選択プログラム７０５ａや距離計算プログラム７０５ｂを記憶しておき、コンピュータが送信アンテナ選択プログラム７０５ａや距離計算プログラム７０５ｂを読み出して実行するようにしてもよい。
【０１５１】
上記の実施例１、２を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１５２】
（付記１）切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局と移動端末との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、前記基地局と前記移動端末との距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする無線測位システム。
【０１５３】
（付記２）前記基地局と前記移動端末との距離に応じた通信余裕を前記アンテナごとに記憶する通信余裕記憶手段を更に備え、前記アンテナ選択手段は、前記通信余裕記憶手段から、前記距離計算手段によって算出された距離に対応する通信余裕をアンテナごとにそれぞれ取得し、取得した各通信余裕のうち、最も通信余裕の高いアンテナを前記基地局と前記移動端末との間の通信に利用するアンテナとして選択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。
【０１５４】
（付記３）前記距離計算手段によって算出された距離の履歴を時間ごとに履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段と、前記履歴情報に基づいて所定時間経過後の前記移動端末と前記基地局との距離を推定する距離推定手段とを更に備え、前記アンテナ選択手段は、前記距離推定手段の推定結果に基づいてアンテナを選択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。
【０１５５】
（付記４）切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局であって、
移動端末との間で信号を送受信することにより、前記移動端末と前記基地局との距離の情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得した距離の情報と、前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕とを基にして前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする基地局。
【０１５６】
（付記５）切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する移動端末であって、
基地局との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、当該基地局との距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする移動端末。
【０１５７】
（付記６）移動端末が、切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを備えた基地局との間における信号の往復時間を計測し、計測した往復時間に基づいて、前記移動端末と前記基地局との距離を算出するステップと、
前記基地局が、前記移動端末から前記距離の情報を取得するステップと、
前記基地局が、取得した距離の情報と、前記基地局と前記移動端末との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するステップと、
を有することを特徴とするアンテナ選択方法。
【０１５８】
（付記７）コンピュータに、
切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局と移動端末との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、前記基地局と前記移動端末との距離を計算する距離計算手順と、
前記距離計算手順が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手順と、
を実行させることを特徴とするアンテナ選択プログラム。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】実施例１に係る無線測位システムの特徴を説明するための図である。
【図２】反射波の影響による干渉作用を示す図である。
【図３−１】移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図（１）である。
【図３−２】移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図（２）である。
【図３−３】移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図（３）である。
【図４】実施例１に係るＴＯＡ無線測位システムの構成の一例を示す図である。
【図５】実施例１に係る移動端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】実施例１に係る基地局の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】実施例１に係る移動端末の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】実施例１に係る基地局の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】基地局が２箇所の場合におけるＴＯＡ無線測位システムの一例を示す図である。
【図１０】実施例２に係る移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図である。
【図１１】実施例２に係る移動端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】実施例２に係る基地局の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】実施例２に係る移動端末の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施例２に係る基地局の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】移動端末と基地局間における距離の履歴に応じてアンテナを選択する例を示した図である。
【図１６】基地局の受信アンテナに高利得の指向性アンテナを使用したときの問題点を説明するための図である。
【図１７】実施例１に係る無線測位システムを実行するコンピュータのハードウェア構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１６０】
１００、３００、５００ 移動端末
１０１ 送受信制御部
１０２ 送信部
１０３ タイマ
１０４ 送信時間保持部
１０５ 受信部
１０６ 受信時間保持部
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、４００、６００ 基地局
２０１ 受信部
２０２ 記憶部
２０３ 送信部
２０４ 送受信制御部
７００ コンピュータ（無線測位サーバ装置）
７０１ 入力装置
７０２ ディスプレイ
７０３ ＲＡＭ
７０３ａ 各種データ
７０４ ＲＯＭ
７０５ ＨＤＤ
７０５ａ 送信アンテナ選択プログラム
７０５ｂ 距離計算プログラム
７０６ ＣＰＵ
７０６ａ 送信アンテナ選択プロセス
７０６ｂ 距離計算プロセス
７０７ アンテナ制御部
７０８ 媒体読取装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、屋内の無線測位システムに関し、特に、屋内に設置された基地局と移動端末との距離から、高さの異なる複数のアンテナから適切なアンテナを選択することで、良好な通信状態を保つことができる無線測位システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信を用いて移動端末の位置を特定する（以下、無線測位とする）技術について広く研究がなされている。そして、この無線測位を実施するシステムの一例として、ＴＯＡ（Time Of Arrival）屋内無線測位システムがある。
【０００３】
ＴＯＡ屋内無線測位システムは、移動端末から基地局へ発せられる電波の伝搬時間を用いて無線測位を行うため、良好な通信状態で、無線測位が実施されるのが望ましく、基地局の受信アンテナに高利得指向性アンテナが使用されることがある。
【０００４】
しかし、無線通信は、有線通信に比べると通信が不安定で、通信が途切れるといった課題や電波を利用する他の機器からの電波干渉や妨害を受けるといった課題が挙げられ、無線測位を実施する際は、これら無線通信における特有の課題を考慮する必要がある。
【０００５】
これらの課題に適用する技術として、例えば、基地局に複数のアンテナと受信機を用意し、移動端末が発した信号に関する受信レベルと受信データのエラーの状態を複数の受信機で受信し、その基地局で受信した信号の状態を比較し、通信品質の良い受信機とアンテナの組合せを選択し、良好な通信状態を構築するという技術が知られている。
【０００６】
また、屋外の基地局において、設置地上高の高く、通信可能範囲が広いアンテナと、そのアンテナに比べ設置地上高が低く、通信可能範囲が狭いアンテナから、最小通信可能範囲を提供することができるアンテナを選択し、基地局の送信エリアを抑制し、他の機器との通信干渉を防ぐことができる技術が知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３２２２５４号公報
【特許文献２】特開２０００−２３６２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の技術では、必ずしも通信に最適なアンテナを選択することができず、移動端末と基地局間において良好な通信環境を成立させることはできないという問題があった。
【０００９】
例えば、受信レベルや受信データのエラーに基づいて最適なアンテナを選択する場合、他の通信機器からの妨害電波等の影響により、各アンテナで受信する信号の受信レベル及び受信データのエラーがほぼ同等の状態に悪化する場合がある。各アンテナにおける受信信号の受信レベル及び受信データのエラーがほぼ同等の状態になると、各アンテナ間の差別化を図ることができず、結果として、通信に最適なアンテナを選択することができない。
【００１０】
また、通信範囲が重複しない複数のアンテナから最適なアンテナを選択する場合、単一のアンテナの通信範囲の中で、局所的に存在する通信不能な範囲を他のアンテナによって補うことができず、このような局所的な通信不能な範囲に移動端末が存在する場合には、基地局と移動端末間の通信を成立させることができないという状況が発生し、結果として、良好な通信環境を成立させることができない場合があった。
【００１１】
この発明は、上述した従来技術による課題を解消するためになされたものであり、通信に最適なアンテナを選択して良好な通信環境を成立させ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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この無線測位システムは、切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局と移動端末との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、前記基地局と前記移動端末との距離を計算する距離計算手段と、前記距離計算手段が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手段を備えたことを要件とする。
【発明の効果】
【００１３】
この無線測位システムによれば、屋内に設置された基地局と移動端末間との距離に応じて、設置高さの異なる複数のアンテナから、基地局と移動端末との通信に最適なアンテナを選択することができ、良好な通信状態を保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。尚、本実施例では、無線測位システムの一例として、ＴＯＡ（Time Of Arrival）屋内無線測位システムを例に挙げて説明する。
【実施例１】
【００１５】
最初に、従来のＴＯＡ（Time Of Arrival）屋内無線測位システムによる測位方法の一例について説明する。ＴＯＡ屋内無線測位システムの測位方法は、移動端末から各基地局までの電波の到達時間を計測して、その計測結果に基づき、移動端末と基地局間との距離を求め（測距する）、この測距を３台の基地局と行う三点測量にて移動端末の位置を特定する方法が例に挙げられる。
【００１６】
したがって、移動端末と各基地局との測距を行う前提として、移動端末と各基地局間の信号の到達時間が計測できるような良好な通信環境が成立していることが求められる。本実施例では、移動端末と各基地局間において良好な通信環境を成立させ、移動端末と各基地局間との測距を行うことで、移動端末の位置を特定することができる無線測位システムについて説明する。
【００１７】
まず、本実施例１に係るＴＯＡ（Time Of Arrival）屋内無線測位システムの概要及び特徴について説明する。本実施例に係るＴＯＡ屋内無線測位システムの基地局は、移動端末との距離に応じた通信余裕に関する情報を送信アンテナごとに有し、無線通信時には、移動端末が計算した距離とその距離に対応する通信余裕に基づいて、切り替え可能な高さの異なる複数の送信アンテナから、良好な通信が成立する最適な送信アンテナを選択する。なお、通信余裕とは、通信可能な限界値に対して、どの程度余裕が有るのかを示す値のことであり、リンクマージン（Link Margin）とも呼ばれる。
【００１８】
図１は、実施例１に係る無線測位システムの特徴を説明するための図である。尚、図１に示すように、三点測量を行う３台の基地局のうち、その中の１台の基地局に相当する基地局２００と移動端末１００が通信を行う場合を例に挙げて説明する。
【００１９】
図１に示すように、基地局２００は、送信アンテナ１、送信アンテナ２といった通信余裕が異なる２種類の送信アンテナを有している。この通信余裕は、移動端末１００との異なる組み合わせに基づいて定められているものとする。
【００２０】
距離Ａの地点に存在する移動端末１００と通信する場合、基地局２００が、送信アンテナ１と送信アンテナ２が示す移動端末１００との通信余裕を比較すると、送信アンテナ１と通信を行うことで、移動端末１００と良好な通信を成立させることができるので、送信アンテナ１を選択する。
【００２１】
一方、距離がＢの地点に移動端末１００が存在する場合においては、基地局２００が、送信アンテナ１と送信アンテナ２が示す移動端末１００の通信余裕を比較すると、送信アンテナ２と通信を行うことで、移動端末１００と良好な通信を成立させることができるので、送信アンテナ２を選択する。
【００２２】
このように、本実施例１に係るＴＯＡ屋内無線測位システムの基地局は、移動端末との距離に応じた通信余裕に関する情報を送信アンテナごとに有し、移動端末間の距離とその距離に対応する通信余裕から、移動端末との通信に最適な送信アンテナを選択することができ、移動端末と良好な通信を成立させることができる。
【００２３】
次に、本実施例１に係る無線測位システムについて説明する。本実施例では、屋内環境にて無線測位することから、前提として、移動端末が基地局から直接波と天井反射波を受信することで生ずる干渉作用や、移動端末と基地局間との通信余裕について考慮する必要がある。
【００２４】
まず、反射波の影響による干渉作用について検討する。図２は反射波の影響による干渉作用を示す図である。図２に示すように、移動端末１００は基地局２００と通信を行う際、直接波（パスＤ）と天井反射波（パスＭ）を受信してしまう。
【００２５】
したがって、パスＤとパスＭの行路差から生じる位相差により、通信干渉が発生し、結果として、移動端末１００の通信余裕に影響を及ぼし、移動端末１００と基地局２００との通信余裕に変化が生ずる。
【００２６】
具体的に、図３‐１、図３‐２、図３‐３を用いて説明する。図３‐１、図３‐２、図３‐３は、移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図である。図３‐１、図３‐２、図３‐３に示すように、移動端末１００のアンテナの高さを１．５ｍとした時、移動端末１００の通信余裕は、基地局２００と移動端末１００との間で生ずる干渉作用と、基地局２００の各送信アンテナの高さの違いに応じて変化する。
【００２７】
図３‐１、図３‐２、図３‐３において最上段の行に示す数字は、基地局２００からの横方向の距離［ｍ：メートル］を、左端の列に示す数字は地面からの高さ［ｍ］を示している。そして、他の数字は、通信余裕［ｄＢ：デシベル］を表している。
【００２８】
通信余裕が０［ｄＢ］を超える範囲は、移動端末１００が基地局２００からの信号を受信できる範囲であり、背景を斜線部で示す。その他、背景が白色の範囲は、通信余裕が０［ｄＢ］以下で、移動端末１００は、基地局２００からの信号を受信できない。
【００２９】
図３‐１は、高さ２．４ｍの位置に基地局２００を設置し、反射波の影響を考慮せずに基地局２００からの直接波のみを、高さ１．５ｍのアンテナを有する移動端末１００で受信した場合の通信余裕をシミュレーションした図である。
【００３０】
このように、反射波の影響を考慮しない場合は、移動端末１００は、基地局２００からの横方向の距離が１４．５ｍ以内の範囲に存在すれば、基地局２００の送信アンテナの高さを考慮することなく、どの場所でも受信できる。
【００３１】
しかし、実際には、図２に示したように、天井や床面による反射波が発生することから、実際の移動端末１００の通信余裕は、図３‐２、図３‐３に示すような通信余裕となる。
【００３２】
図３‐２は、基地局２００の送信アンテナの高さが、２．４ｍとした場合における移動端末１００の通信余裕をシミュレーションした図である。尚、移動端末１００のアンテナの高さは、図３‐１と同様に１．５ｍとする。
【００３３】
一方、図３‐３は、基地局２００の送信アンテナの高さが、２．１ｍとした場合における移動端末１００との通信余裕をシミュレーションした図である。尚、移動端末１００のアンテナの高さは、図３‐１、図３‐２と同様に１．５ｍとする。
【００３４】
この、図３‐２、図３‐３を比較すると、移動端末１００の通信余裕は、基地局２００の送信アンテナの高さに応じて大きく変化している。例えば、図３‐２の場合では、移動端末１００は、基地局２００からの横方向の距離が、０ｍから１３ｍの範囲で受信できるのに対して、図３‐３の場合では、０ｍから９．５ｍ及び１３．５ｍを超え２０ｍ以上の範囲で受信できる。
【００３５】
このように、直接波と天井反射波などの干渉作用と、基地局２００の送信アンテナの高さの違いに応じて、移動端末１００との通信余裕が変化する。以下、上述した条件を考慮し、本実施例１に係る無線測位システムの構成について説明する。
【００３６】
図４は、実施例１に係るＴＯＡ屋内無線測位システムの構成の一例を示す図である。図４に示すように、本実施例に係るＴＯＡ屋内無線測位システムは、移動端末１００と基地局２００ａ、２００ｂ、２００ｃを有する無線測位システムである。
【００３７】
移動端末１００は、各基地局との測距を行い、測距の結果を各基地局に出力する。そして、各基地局と測距をする際は、測距用信号を生成し、各基地局に、その測距用信号を送信する。
【００３８】
また、各基地局から、その測距用信号に対する返信信号を受信した際は、各基地局との距離計算を行い、測距データを作成する。尚、移動端末１００が備える送信アンテナと受信アンテナは、指向性を有していないアンテナである。
【００３９】
一方、図４に示す各基地局は、高低差のある送信アンテナ１、２と、指向性がある高利得の受信アンテナを有し、移動端末１００からの測距結果に基づいて送信アンテナを切り替える。
【００４０】
そして、移動端末１００から測距用信号を受信した場合は、測距用信号に対する返信処理を行い、測距データを移動端末１００から受信した際は、その測距データに基づいて、移動端末１００と良好な通信を成立させることができる送信アンテナを選択する。
【００４１】
続いて、移動端末１００と基地局２００ａと無線通信を行う場合を例に挙げて、移動端末１００と基地局２００ａとの測距について説明する。まず、距離Ｌ離れた基地局２００ａに対して、送信時間ｔｔに測距用信号を送信する（以下、移動端末から基地局に対して測距用信号を送信した時間をｔｔとする）。
【００４２】
そして、その測距用信号は、移動端末１００が送信した時間から、Ｌ／ｃ（ｃ：光速）遅れて基地局２００ａに届く。続いて、基地局２００ａは、受信感知してから一定の処理時間ｔｍ（以下、基地局の測距用信号に対する処理時間をｔｍとする）後に移動端末１００に返信する。
【００４３】
したがって、基地局２００ａからの返信信号を移動端末１００が受信した時間をｔｒとすると（以下、移動端末が基地局からの返信信号を受信した時間をｔｒとする）、距離Ｌは、以下の式で求められる。
（ｔｒ−ｔｔ−ｔｍ）／（２ｃ）＝Ｌ（ｃ：光速）
【００４４】
続いて、移動端末１００は、求めた測距データ（距離Ｌ）を基地局２００ａに送信する。そして、基地局２００ａは、その測距データを受信した場合は、その測距データをもとに移動端末１００と良好な通信を成立させることができる送信アンテナを選択し、選択した送信アンテナの識別情報を自ら有する記憶部に記録する。
【００４５】
一方、基地局２００ａが移動端末１００からの測距データを受信できなかった場合、送信アンテナのデータを記録できず、記録なしの状態になる。そして、記録がない場合、次回、移動端末１００から測距用信号を受信した場合に、基地局２００ａは、別の送信アンテナに切り替えて送信を行う。
【００４６】
このように、送信アンテナを選択し、良好な通信状態を保てるので、上述したＴＷＲ（Two Way Ranging）測距方式により、移動端末１００が、基地局２００ａ以外の、基地局２００ｂ、２００ｃとそれぞれ測距を行うことで、移動端末１００を測位することができる。
【００４７】
次に、実施例１に係る移動端末について説明する。図５は実施例１に係る移動端末の構成を示す機能ブロック図である。以下、移動端末１００が基地局２００ａと通信を行い、測距する場合を例に挙げて説明する。
【００４８】
移動端末１００は、基地局２００ａとの距離を測定する際は、測距用信号を生成し、また、基地局２００ａからその測距用信号に対する返信信号を受信した際は、時間（例えば、ｔｔ、ｔｒ、ｔｍ）をもとに、基地局２００ａとの距離を計算し、その計算した測距データを基地局２００ａに送信する。
【００４９】
そして、図５に示すように移動端末１００は、送受信制御部１０１と、送信部１０２と、タイマ１０３と、送信時間保持部１０４と、受信部１０５と、受信時間保持部１０６とを有する。
【００５０】
送受信制御部１０１は、基地局２００ａとの距離計算や、基地局２００ａからの返信信号に対する受信判断等を含む各種送受信に関する制御を行う手段である。そして、特に本発明に密接に関連するものとして、距離計算部１０１ａと、応答判断部１０１ｂとを有する。
【００５１】
距離計算部１０１ａは、基地局２００ａとの距離を測定する際は、測距用信号を生成し、また、基地局２００ａから、その測距用信号に対する返信信号を受信した際は、基地局２００ａとの距離計算を行う手段である。
【００５２】
そして、距離を計算する際、距離計算部１０１ａは、基地局２００ａに測距用信号を送信した時間（例えば、ｔｔ）、その測距用信号に対する基地局２００ａの処理時間（例えば、ｔｍ）、基地局２００ａが移動端末１００に測距用信号を返信した時間（例えば、ｔｒ）を基にして、基地局２００ａとの距離を算出する。
【００５３】
応答判断部１０１ｂは、測距用信号に対する基地局２００ａからの返信信号が、任意の設定時間内に、受信できたかを判断する手段である。任意の設定時間内に受信できたと判断した場合は、距離計算部１０１ａが測距計算を実行し、受信できなかったと判断した場合は、所定の時間経過後に、新たな測距用信号を基地局２００ａに送信する。
【００５４】
送信部１０２は、指向性がない送信アンテナ１０２ａを介して、測距用信号や測距データなどを基地局２００ａに送信し、また、基地局２００ａに測距用信号を送信した時の時間（例えば、ｔｔ等）を送信時間保持部１０４に出力する手段である。
【００５５】
タイマ１０３は、ｔｔ、ｔｒ等の基になる時間情報を生成し、送信部１０２と、受信部１０５と、応答判断部１０１ｂに対して出力する出段である。
【００５６】
送信時間保持部１０４は、送信部１０２が、基地局２００ａに測距信号を送信した時間（例えば、ｔｔ）を保持し、保持した時間を距離計算部１０１ａに出力する手段である。
【００５７】
受信部１０５は、指向性がない受信アンテナ１０５ａを介して、基地局２００ａからの返信信号を受信し、受信した返信信号を距離計算部１０１ａに出力する共に、その返信信号を受信した時の時間（例えば、ｔｒ）を受信時間保持部１０６に出力する手段である。
【００５８】
受信時間保持部１０６は、受信部１０５が、基地局２００ａからの返信信号を受信した時間（例えば、ｔｒ）を保持し、保持した時間を距離計算部１０１ａに出力する手段である。
【００５９】
次に、実施例１に係る基地局について説明する。図６は実施例１に係る基地局の構成を示す機能ブロック図である。基地局２００ａは、移動端末１００からの測距用信号に対する返信処理や移動端末１００から送られてきた測距データに基づく送信アンテナの選択等を行う。そして、特に本発明に密接に関連するものとして、図６に示すように、受信部２０１と、記憶部２０２と、送信部２０３と、送受信制御部２０４とを有する。
【００６０】
受信部２０１は、指向性がある高利得の受信アンテナ２０１ａを介して、移動端末１００より送信されてきた測距用信号や測距データを受信し、測距用信号や測距データといった受信情報を送受信制御部２０４に出力する手段である。
【００６１】
記憶部２０２は、送信部２０３が有する各種送信アンテナの識別情報や移動端末１００との距離を示す距離情報を一時的に記憶する手段で、送信アンテナ選択ＴＢＬ２０２ａを有する。
【００６２】
送信アンテナ選択ＴＢＬ２０２ａは、送信部２０３が有する各送信アンテナの識別情報や、基地局２００ａの横方向の距離をＸ軸、地面からの高さをＹ軸とする２次元の座標で特定される各送信アンテナの通信余裕を記憶するテーブルである（例えば、図３‐２、図３‐３）。
【００６３】
送信部２０３は、送信アンテナ制御部２０３ｃが選択した送信アンテナを介して、測距用信号に対する返信信号を送信する手段である。尚、送信部２０３が有する送信アンテナ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃはいずれも指向性を有さない送信アンテナである。
【００６４】
送受信制御部２０４は、移動端末１００から送られてくる測距データに基づいて送信部２０３が有する送信アンテナの切り替えや、移動端末１００からの測距用信号に対する返信処理や、受信部２０１が受信した信号に対して測距データであるか、測距用信号であるかの判断等を含む各種送受信に関する制御を行う手段である。
【００６５】
そして、特に本発明に密接に関連するものとして、受信信号判断部２０４ａと、応答判断部２０４ｂと、送信アンテナ制御部２０４ｃと、タイマ２０４ｄとを有する。
【００６６】
受信信号判断部２０４ａは、受信部２０１が受信した信号に対して、移動端末１００かから送信されてきた測距用信号であるか、もしくは移動端末１００が算出した測距データであるかの識別判断を行う手段である。そして、移動端末１００からの測距用信号を受信した際は、その測距用信号に対して返信処理を行う。
【００６７】
応答判断部２０４ｂは、任意の設定時間内に、受信信号判断部２０４ａが、測距データを、受信部２０１で受信できたかを判断する手段である。
【００６８】
送信アンテナ制御部２０４ｃは、受信信号判断部２０４ａが測距用信号を受信したと判断した場合は、送信アンテナ選択データ（初期状態の例として送信アンテナ２０３ａ、データ構造の図示省略）と、その受信した測距用信号を基に送信部２０３の送信アンテナを選択する手段である。
【００６９】
一方、受信信号判断部２０４ａが測距データを受信したと判断した場合は、その受信した測距データと送信アンテナ選択ＴＢＬ２０２ａを比較し、その測距データに応じた適切な送信アンテナを選択する。
【００７０】
具体的には、図３‐２、図３‐３を用いて説明する。尚、同図に示した基地局２００は、本実施例における基地局２００ａに相当するものとし、２．４ｍ、２．１ｍといった高さの異なる２種類の送信アンテナを有する。また、移動端末１００の受信アンテナの高さは１．５ｍとする。
【００７１】
図３‐２、図３‐３によると、受信部２０１が受信した測距データが１１．５ｍであった場合、移動端末１００は基地局２００ａから１１．５ｍの位置に存在していることになるので、この時、移動端末１００の通信余裕は、基地局２００ａの送信アンテナの高さが２．４ｍの場合、３ｄＢであるのに対し、基地局２００ａの送信アンテナの高さが２．１ｍの場合、−４ｄＢである。
【００７２】
したがって、送信アンテナ制御部２０４ｃは、高さ２．４ｍと２．１ｍのアンテナが有する通信余裕を比較した後、移動端末１００と良好な通信を成立させることができる高さ２．４ｍの送信アンテナを選択する。
【００７３】
一方、受信部２０１が受信した測距データが１５ｍであった場合、移動端末１００は基地局２００ａから１５ｍの位置に存在していることになるので、この時、移動端末１００の通信余裕は、基地局２００ａの送信アンテナの高さが２．４ｍの場合、−４ｄＢであるのに対し、基地局２００ａの送信アンテナの高さが２．１ｍの場合、１ｄＢである。
【００７４】
したがって、送信アンテナ制御部２０４ｃは、高さ２．４ｍと２．１ｍのアンテナが有する通信余裕を比較した場合、移動端末１００と良好な通信を成立させることができる高さ２．１ｍの送信アンテナを選択する。
【００７５】
そして、送信アンテナ制御部２０４ｃは、これら送信アンテナの選択結果を送信アンテナ選択データに登録する。例えば、移動端末１００から１１．５ｍの測距データを受信した際は、高さ２．４ｍの送信アンテナを選択できるように、１５ｍの測距データを受信した際は、高さ２．１ｍの送信アンテナを選択できるように、送信アンテナ選択データにそれぞれ登録する。
【００７６】
また、受信信号判断部２０４ａが、測距データを受信できなかったと判断した場合は、送信アンテナ制御部２０４ｃは、他の送信アンテナを使用するように送信アンテナ選択データに登録する。
【００７７】
タイマ２０４ｄは、応答判断部２０４ｂが、任意の設定時間内に、移動端末１００が算出した測距データを受信できたか判断するための時間情報を生成するための手段である。
【００７８】
次に、移動端末１００の処理手順について説明する。図７は、実施例１に係る移動端末の処理手順を示すフローチャートである。
【００７９】
図７に示すように、まず、移動端末１００は、基地局２００ａに測距用信号を送信部１０２より送信する（ステップＳ１００）。
【００８０】
続いて、応答判断部１０１ｂが、任意の設定時間内に基地局２００ａから、ステップＳ１００にて送信した測距用信号に対する返信信号があるかを判断する（ステップＳ１０１）。
【００８１】
返信がある場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、距離計算部１０１ａは、距離計算を実行し（ステップＳ１０３）、測距データを基地局２００ａに送信する（ステップＳ１０４）。そして、所定の時間経過後に、新たな測距用信号を別の基地局に送信する（ステップＳ１０５）。
【００８２】
一方、返信がない場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、所定の時間経過後に、新たな測距用信号を基地局２００ａに送信した後（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０１へ移行する。
【００８３】
次に、基地局２００ａの処理手順について説明する。図８は、実施例１に係る基地局の処理手順を示すフローチャートである。
【００８４】
図８に示すように、まず、基地局２００ａは、移動端末１００から測距用信号を待ち（ステップＳ２００）、移動端末１００から測距用信号を受信部２０１で受信し（ステップＳ２０１）、受信した測距用信号と送信アンテナ選択データを基に送信アンテナを選択する（ステップＳ２０２）。
【００８５】
続いて、選択された送信アンテナを介して、移動端末１００に測距用信号を返信し（ステップＳ２０３）、移動端末から測距データを設定時間内に受信できたか判断する（ステップＳ２０４）。
【００８６】
受信がある場合（ステップＳ２０５、Ｙｅｓ）、測距データと送信アンテナ選択ＴＢＬ２０２ａを比較して（ステップＳ２０６）、送信部２０３の送信アンテナを選択する（ステップＳ２０７）。
【００８７】
そして、選択された送信アンテナのデータを送信アンテナ選択データに登録し（ステップＳ２０８）、ステップＳ２００へ移行する。
【００８８】
一方、受信がない場合（ステップＳ２０５、Ｎｏ）、次回、移動端末１００から測距用信号が来た場合、別の送信アンテナを選択するように送信アンテナ選択データに登録する（ステップＳ２０８）。
【００８９】
また、本実施例では、移動端末１００が、基地局２００ａ、２００ｂ、２００ｃと測距行う三点測量にて、移動端末１００の位置を特定する場合を例に挙げて説明したが、三点測量以外の方法でも、移動端末１００の位置を特定することができる。
【００９０】
例えば、基地局が２台でも測位が可能である。図９は、基地局が２箇所の場合におけるＴＯＡ無線測位システムの一例を示す図である。図９に示すように測位範囲をｘ＞０に限定することで、基地局が２個でも測位が可能である。
【００９１】
例えば、地点Ｐの移動端末１００を無線測位する場合、距離ＢＰの円弧と距離ＡＰの円弧の交点Ｐが地点Ｐに相当することから、その交点を算出することで、移動端末１００の測位をすることができ、移動端末１００は異なる３台の基地局と測距を行うことなく無線測位をすることができる。
【００９２】
尚、本実施例においては、基地局２００ａが移動端末１００との距離を知る方法として、移動端末１００から測距データを取得する方法を例に挙げて説明したが、基地局２００ａと移動端末１００間の通信により、基地局２００ａが自ら測距を行い、その測距データに基づいて、無線測位を行うシステムとしても良い。
【００９３】
上述してきたように、本実施例１に係る基地局２００ａは、移動端末１００との距離に応じた通信余裕に関する情報を送信アンテナごとに有し、無線通信の際には、移動端末１００が計算した距離とその距離に対応する通信余裕に基づいて、切り替え可能な複数の送信アンテナから、通信が成立する最適な送信アンテナを選択することで、良好な通信環境を成立させることができる。
【実施例２】
【００９４】
次に、本実施例２に係るＴＯＡ無線測位システムの概要及び特徴について説明する。本実施例に係るＴＯＡ無線測位システムは、実施例１の変形として、基地局の送信アンテナを一定とし、複数の受信アンテナを備えた移動端末が、基地局との距離に応じた通信余裕に関する情報を受信アンテナごとに有している。
【００９５】
そして、無線通信時には、基地局との距離を計算し、その算出された距離情報とその距離に対応する通信余裕に基づいて、切り替え可能な複数の受信アンテナから、良好な通信が成立する最適な受信アンテナを選択する。
【００９６】
このように、本実施例２に係るＴＯＡ屋内無線測位システムの移動端末は、基地局との距離に応じた通信余裕に関する情報を受信アンテナごとに有し、無線通信の際には、基地局との距離を計算し、その算出した距離と通信余裕に基づいて、切り替え可能な高さの異なる複数の受信アンテナから、通信が成立する最適な受信アンテナを選択することができ、基地局と良好な通信を成立させることができる。
【００９７】
まず、本実施例２に係る移動端末の通信余裕について説明する。図１０は、実施例２に係る移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図である。最上段の行に示す数字は基地局４００からの横方向の距離［ｍ：メートル］を、左端の列に示す数字は地面からの高さ［ｍ］を示している。そして、他の数字は、通信余裕［ｄＢ：デシベル］を表している。
【００９８】
通信余裕が０［ｄＢ］を超える範囲は、移動端末３００が基地局４００からの信号を受信できる範囲であり、背景を斜線部で示す。その他、背景が白色の範囲は、通信余裕が０［ｄＢ］以下で、移動端末３００は、基地局４００からの信号を受信できない。
【００９９】
このように、図１０は、基地局４００の送信アンテナの高さが２．１ｍで、移動端末３００の受信アンテナの高さが１．３ｍ、１．６ｍの２通り選択できる場合における通信余裕をシミュレーションした図である。
【０１００】
図１０によると、移動端末３００の受信アンテナの高さが１．３ｍの時は、基地局４００からの横方向の距離が０ｍから１１．５ｍの範囲で、移動端末３００が、受信できるのに対して、受信アンテナの高さが１．６ｍの時は、１２ｍを超え２０ｍ以上の範囲で受信できることとなり、アンテナの高さが１．３ｍの時と比較して、広い範囲で受信が成立する。
【０１０１】
このように、移動端末３００の受信アンテナの高さに応じて、移動端末３００と基地局４００との通信余裕が変化する。この通信余裕を考慮した上で、本実施例に係るＴＯＡ無線測位について説明する。
【０１０２】
まず、実施例２に係る移動端末の構成について説明する。図１１は実施例２に係る移動端末の構成を示す機能ブロック図である。以下、移動端末３００が基地局４００と通信を行い、測距する場合を例に挙げて説明する。
【０１０３】
移動端末３００は、基地局４００との距離を測定する際は、測距用信号を生成し、基地局４００に送信する。そして、その測距用信号に対する返信信号を受信した際は、時間（例えば、ｔｔ、ｔｍ、ｔｒ等）を基に、基地局４００との距離を計算し、その計算した測距データを基にして、自らの受信アンテナを選択する。
【０１０４】
そして、図１１に示すように移動端末３００は、記憶部３０１と、送受信制御部３０２と、送信部３０３と、タイマ３０４と、送信時間保持部３０５と、受信時間保持部３０６と、受信部３０７とを有する。
【０１０５】
記憶部３０１は、受信部３０７が有する各種受信アンテナの識別情報や基地局４００との距離を示す距離情報を一時的に記憶する手段で、受信アンテナ選択ＴＢＬ３０１ａを有する。
【０１０６】
受信アンテナ選択ＴＢＬ３０１ａは、受信部３０７が有する各受信アンテナの識別情報や、基地局４００からの横方向の距離をＸ軸、地面からの高さをＹ軸とする２次元の座標で特定される移動端末３００の通信余裕を各受信アンテナ別に記憶するテーブルである（例えば、図１０）。
【０１０７】
送受信制御部３０２は、受信アンテナの選択、基地局４００との距離計算、基地局４００からの返信信号に対する受信判断等を含む各種送受信に関する制御を行う手段である。そして、特に本発明に密接に関連するものとして、距離計算部３０２ａと、応答判断部３０２ｂと、受信アンテナ制御部３０２ｃとを有する。
【０１０８】
距離計算部３０２ａは、基地局４００に測距用信号を送信した時間（例えば、ｔｔ）、その測距用信号に対する基地局４００の処理時間（例えば、ｔｍ）、基地局４００からの返信信号を受信した時間（例えば、ｔｒ）を基にして、基地局４００との距離を算出する手段である。
【０１０９】
応答判断部３０２ｂは、基地局４００からの返信信号を、任意の設定時間内に、受信できたかを判断する手段である。そして、応答判断部３０２ｂが設定時間内に受信できたと判断した場合は、距離計算部３０２ａが測距計算を実行し、受信できなかったと判断した場合は、所定の時間経過後に、新たな測距用信号を基地局４００に送信する。
【０１１０】
そして、応答判断部３０２ｂが、任意の設定時間内に返信信号を受信できなかったと判断した場合は、次回、基地局４００と通信する場合、別の受信アンテナを使用するように受信アンテナ制御部３０２ｃが、受信アンテナ選択データ（初期状態の例として、受信アンテナ３０７ａ、データ構造の図示省略）に登録する。
【０１１１】
受信アンテナ制御部３０２ｃは、送信部３０３が基地局４００へ測距用信号を送信した際に、その測距用信号と受信アンテナ選択データを基に受信部３０７の受信アンテナを選択する手段である。
【０１１２】
また、受信アンテナ制御部３０２ｃは、測距用信号に対する返信を受信部３０７が受信した際は、距離計算部３０２ａが計算した測距データと、受信アンテナ選択ＴＢＬ３０１ａを比較し、受信部３０７の受信アンテナを選択する手段である。
【０１１３】
具体的には、図１０を用いて説明する。尚、移動端末３００の受信アンテナの高さは１．３ｍと１．６ｍの高さが選択できるものとし、基地局４００の送信アンテナの高さは２．１ｍとする。
【０１１４】
距離計算部３０２ａが、計算した測距データが１１．５ｍであった場合、移動端末３００は基地局４００から１１．５ｍの位置に存在していることになるので、この時、移動端末３００の通信余裕は、受信アンテナの高さが１．３ｍの場合、２ｄＢであるのに対し、高さが１．６ｍの場合、０ｄＢである。
【０１１５】
したがって、受信アンテナ制御部３０２ｃは、高さが１．３ｍと１．６ｍのアンテナが有する通信余裕を比較した場合、基地局４００と良好な通信を成立させることができる高さ１．３ｍの受信アンテナを選択する。
【０１１６】
一方、距離計算部３０２ａが計算した測距データが１４．５ｍであった場合、移動端末３００は基地局４００から１４．５ｍの位置に存在していることになるので、この時、移動端末３００の通信余裕は、受信アンテナの高さが１．３ｍの場合、−２ｄＢであるのに対し、受信アンテナの高さが１．６ｍの場合、４ｄＢである。
【０１１７】
したがって、受信アンテナ制御部３０２ｃは、高さが１．３ｍと１．６ｍのアンテナが有する通信余裕を比較した後、基地局４００と良好な通信を成立させることができる高さ１．６ｍの受信アンテナを選択する。
【０１１８】
そして、受信アンテナ制御部３０２ｃは、これら受信アンテナの選択結果を受信アンテナ選択データに登録する。例えば、移動端末３００から１１．５ｍの測距データを受信した際は、高さ１．３ｍの受信アンテナを選択できるように、１４．５ｍの測距データを受信した際は、高さ１．６ｍの受信アンテナを選択できるように受信アンテナ選択データに登録する。
【０１１９】
また、受信アンテナ制御部３０２ｃは、応答判断部３０２ｂが、測距用信号の返信を受信できなかったと判断した場合は、他の受信アンテナを使用するように送信アンテナ選択データに登録する。
【０１２０】
送信部３０３は、指向性がない送信アンテナ３０３ａを介して、測距用信号を送信し、また、測距用信号を送信した時間（例えば、ｔｔとする）を送信時間保持部３０５に出力する手段である。尚、送信部３０３が有する送信アンテナ３０３ａは指向性を有さない送信アンテナである。
【０１２１】
タイマ３０４は、ｔｔ、ｔｒ等の基になる時間情報を生成し、送信部３０３と、受信部３０７と、応答判断部３０２ｂに対して出力する手段である。
【０１２２】
送信時間保持部３０５は、送信部３０３が、基地局４００に測距信号を送信した時間（例えば、ｔｔ）を保持し、保持した時間を距離計算部３０２ａに出力する手段である。
【０１２３】
受信時間保持部３０６は、受信部３０７が、基地局４００からの返信信号を受信した時間（例えば、ｔｒ）を保持し、保持した時間を距離計算部３０２ａに出力する手段である。
【０１２４】
受信部３０７は、指向性がない受信アンテナを介して、基地局４００からの返信信号を受信し、受信した時間（例えば、ｔｒとする）を距離計算部３０２ａに出力する共に、受信時間保持部３０６にも出力する手段である。尚、受信アンテナ３０７ａ、３０７ｂはいずれも指向性を有していない。
【０１２５】
次に、実施例２に係る基地局４００について説明する。図１２は実施例２に係る基地局４００の構成を示す機能ブロック図である。図１２に示すように基地局４００は、受信部４０１、送受信制御部４０２、送信部４０３を有する。
【０１２６】
受信部４０１は、指向性がない受信アンテナ４０１ａを介して、移動端末３００から送信されてきた測距用信号を受信し、受信情報を送受信制御部４０２に出力する手段である。
【０１２７】
送受信制御部４０２は、移動端末３００から基地局４００に送信されてきた測距用信号に対して、測距用信号に対する返信処理等を含む各種送受信に関する制御を行う手段で、測距用信号処理部４０２ａを有する。
【０１２８】
測距用信号処理部４０２ａは、移動端末３００送信されてきた測距用信号に対して、測距用信号に対して返信処理行い、送信部４０３に対して、その測距用信号に対する返信信号を出力する手段である。
【０１２９】
送信部４０３は、指向性がない送信アンテナ４０３ａを介して、移動端末３００からの測距用信号に対する返信信号を送信する手段である。
【０１３０】
次に、移動端末３００の処理手順について説明する。図１３は、実施例２に係る移動端末の処理手順を示すフローチャートである。
【０１３１】
図１３に示すように、まず、移動端末３００は、基地局４００に測距用信号を送信し（ステップＳ３００）、送信した測距用信号と受信アンテナ選択データを基に受信アンテナを選択する（ステップＳ３０１）。
【０１３２】
次に、応答判断部３０２ｂが、任意の設定時間内に基地局４００から、送信した測距用信号に対する返信があるかを判断し（ステップＳ３０２）、返信がある場合（ステップＳ３０３、Ｙｅｓ）、距離計算部３０２ａは、距離計算を実行する（ステップＳ３０４）。
【０１３３】
次に、受信アンテナ制御部３０２ｃが、測距データと受信アンテナ選択ＴＢＬ３０１ａを比較し（ステップＳ３０５）、受信部３０７の受信アンテナを選択する（ステップＳ３０６）。そして、選択した受信アンテナのデータを受信アンテナ選択データに登録し（ステップＳ３０７）、ステップＳ３０１へ移行する。
【０１３４】
一方、返信がない場合（ステップＳ３０３、Ｎｏ）、次回、基地局４００と通信する場合、別の受信アンテナを使用するように受信アンテナ選択データに登録する（ステップＳ３０７）。
【０１３５】
次に、基地局４００の処理手順について説明する。図１４は、実施例２に係る基地局４００の処理手順を示すフローチャートである。
【０１３６】
図１４に示すように、まず、移動端末３００から測距用信号を待ち（ステップＳ４００）、移動端末３００から測距用信号を受信部４０１で受信し（ステップＳ４０１）、受信した測距用信号に対する返信を行う（ステップＳ４０２）。
【０１３７】
上述してきたように、本実施例２に係るＴＯＡ屋内無線測位システムの移動端末３００は、基地局４００との距離に応じた通信余裕に関する情報を受信アンテナごとに有し、無線通信の際には、自ら計算した距離とその距離に対応する通信余裕に基づいて、切り替え可能な複数の受信アンテナから、最適な受信アンテナを選択することで、良好な通信環境を成立させることができる。
【０１３８】
また、本実施例２では、移動端末側で距離計算する場合を例に挙げて説明してきたが、基地局側で距離計算を行い、その計算結果を基に、移動端末側の受信アンテナを選択しても良いものとする。
【０１３９】
尚、上述した実施例においては、基地局の送信アンテナもしくは移動端末の受信アンテナ選択データの登録を、直近の測距結果に基づいて行う場合について説明したが、過去数回の測距結果から次に測距する距離を推定し、その距離に適した各種アンテナを選択することも可能である。
【０１４０】
図１５は、移動端末と基地局間における距離の履歴に応じてアンテナを選択する例を示した図である。図１５に示すように、移動端末５００と基地局６００との距離が時間ｔｔ１の場合は１０ｍで、時間ｔｔ２では１１ｍと増加している場合、その次の時間ｔｔ３で１２ｍと距離増加を予想することができるので、図１０で示した通信余裕を基に、高さ１．３ｍのアンテナから高さ１．３ｍのアンテナに切り替える。
【０１４１】
また、上述した例では、移動端末５００の受信アンテナ１、２を切り替える場合を例に挙げて説明したが、基地局６００側で距離増加を予測し、送信アンテナを選択して実施しても良いものとする。
【０１４２】
ところで、実施例１においては、基地局の受信アンテナに指向性がある高利得のアンテナを使用した場合を例に挙げて説明したが（例えば、基地局２００ａを参照）、この場合、移動端末１００から発した信号を基地局で受信できない場合がある。
【０１４３】
図１６は、基地局の受信アンテナに高利得の指向性アンテナを使用したときの問題点を説明するための図である。図１６に示すように、移動端末１００から基地局２００ｃに対して信号は届くが、基地局２００ｃから発した信号は移動端末１００で受信できず、通信が成立しない。
【０１４４】
しかし、図４で示したように、移動端末１００で、基地局２００ｃから発した信号を受信できない場合は、基地局２００ｃの送信アンテナを別の送信アンテナに切り替えて移動端末１００との通信を成立させることができるので問題はない。
【０１４５】
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。
【０１４６】
また、図５、図１１に示した移動端末１００、３００及び図６、図１２に示した基地局２００ａ、４００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。
【０１４７】
図１７は、実施例１に係る無線測位システムを実行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１７に示すように、このコンピュータ（無線測位サーバ装置）７００は、入力装置７０１、ディスプレイ７０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）７０３、ＲＯＭ（Read Only Memory）７０４、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）７０５、ＣＰＵ(Central Processing Unit)７０６、ＣＰＵ７０６の命令を受けてアンテナの切り替えを制御するアンテナ制御部７０７、媒体読取装置７０８をバス７０９で接続している。
【０１４８】
そして、ＨＤＤ７０５には、上述した基地局２００ａのアンテナ選択機能と同様の機能を発揮する送信アンテナ選択プログラム７０５ａ、移動端末１００の距離計算機能と同様の機能を発揮する距離計算プログラム７０５ｂが記憶されている。ＣＰＵ７０６が、送信アンテナ選択プログラム７０５ａを読み出して実行することにより、送信アンテナ選択プロセス７０６ａが起動し、また、距離計算プログラム７０５ｂを読み出して実行することにより、距離計算プロセス７０６ｂが起動される。ここで、送信アンテナ選択プロセス７０６ａは、図６に示した送信アンテナ制御部２０４ｃに対応し、距離計算プロセス７０６ｂは、図５に示した距離計算部１０１ａに対応する。
【０１４９】
尚、ＲＡＭ７０３には、各種アンテナ識別データ、そのアンテナごとの通信余裕データや、送信アンテナ選択プロセス７０６ａによって利用されるデータを含んだ各種データ７０３ａを記憶している。ＣＰＵ７０６は、各種データ７０３ａに含まれる各種アンテナ識別データ、そのアンテナごとの通信余裕データ等から移動端末との距離を算出し、算出した距離と通信余裕データから、通信に利用されるアンテナを判定し、判定結果をアンテナ制御部７０７に通知する。
【０１５０】
ところで、図１７に示した送信アンテナ選択プログラム７０５ａや距離計算プログラム７０５ｂ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）」などに送信アンテナ選択プログラム７０５ａや距離計算プログラム７０５ｂを記憶しておき、コンピュータが送信アンテナ選択プログラム７０５ａや距離計算プログラム７０５ｂを読み出して実行するようにしてもよい。
【０１５１】
上記の実施例１、２を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１５２】
（付記１）切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局と移動端末との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、前記基地局と前記移動端末との距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする無線測位システム。
【０１５３】
（付記２）前記基地局と前記移動端末との距離に応じた通信余裕を前記アンテナごとに記憶する通信余裕記憶手段を更に備え、前記アンテナ選択手段は、前記通信余裕記憶手段から、前記距離計算手段によって算出された距離に対応する通信余裕をアンテナごとにそれぞれ取得し、取得した各通信余裕のうち、最も通信余裕の高いアンテナを前記基地局と前記移動端末との間の通信に利用するアンテナとして選択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。
【０１５４】
（付記３）前記距離計算手段によって算出された距離の履歴を時間ごとに履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段と、前記履歴情報に基づいて所定時間経過後の前記移動端末と前記基地局との距離を推定する距離推定手段とを更に備え、前記アンテナ選択手段は、前記距離推定手段の推定結果に基づいてアンテナを選択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。
【０１５５】
（付記４）切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局であって、
移動端末との間で信号を送受信することにより、前記移動端末と前記基地局との距離の情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得した距離の情報と、前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕とを基にして前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする基地局。
【０１５６】
（付記５）切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する移動端末であって、
基地局との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、当該基地局との距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする移動端末。
【０１５７】
（付記６）移動端末が、切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを備えた基地局との間における信号の往復時間を計測し、計測した往復時間に基づいて、前記移動端末と前記基地局との距離を算出するステップと、
前記基地局が、前記移動端末から前記距離の情報を取得するステップと、
前記基地局が、取得した距離の情報と、前記基地局と前記移動端末との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するステップと、
を有することを特徴とするアンテナ選択方法。
【０１５８】
（付記７）コンピュータに、
切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局と移動端末との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、前記基地局と前記移動端末との距離を計算する距離計算手順と、
前記距離計算手順が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手順と、
を実行させることを特徴とするアンテナ選択プログラム。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】実施例１に係る無線測位システムの特徴を説明するための図である。
【図２】反射波の影響による干渉作用を示す図である。
【図３−１】移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図（１）である。
【図３−２】移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図（２）である。
【図３−３】移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図（３）である。
【図４】実施例１に係るＴＯＡ無線測位システムの構成の一例を示す図である。
【図５】実施例１に係る移動端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】実施例１に係る基地局の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】実施例１に係る移動端末の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】実施例１に係る基地局の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】基地局が２箇所の場合におけるＴＯＡ無線測位システムの一例を示す図である。
【図１０】実施例２に係る移動端末の通信余裕を示すデータの一例を示す図である。
【図１１】実施例２に係る移動端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】実施例２に係る基地局の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】実施例２に係る移動端末の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】実施例２に係る基地局の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】移動端末と基地局間における距離の履歴に応じてアンテナを選択する例を示した図である。
【図１６】基地局の受信アンテナに高利得の指向性アンテナを使用したときの問題点を説明するための図である。
【図１７】実施例１に係る無線測位システムを実行するコンピュータのハードウェア構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１６０】
１００、３００、５００ 移動端末
１０１ 送受信制御部
１０２ 送信部
１０３ タイマ
１０４ 送信時間保持部
１０５ 受信部
１０６ 受信時間保持部
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、４００、６００ 基地局
２０１ 受信部
２０２ 記憶部
２０３ 送信部
２０４ 送受信制御部
７００ コンピュータ（無線測位サーバ装置）
７０１ 入力装置
７０２ ディスプレイ
７０３ ＲＡＭ
７０３ａ 各種データ
７０４ ＲＯＭ
７０５ ＨＤＤ
７０５ａ 送信アンテナ選択プログラム
７０５ｂ 距離計算プログラム
７０６ ＣＰＵ
７０６ａ 送信アンテナ選択プロセス
７０６ｂ 距離計算プロセス
７０７ アンテナ制御部
７０８ 媒体読取装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局と移動端末との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、前記基地局と前記移動端末との距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする無線測位システム。
【請求項２】
前記基地局と前記移動端末との距離に応じた通信余裕を前記アンテナごとに記憶する通信余裕記憶手段を更に備え、前記アンテナ選択手段は、前記通信余裕記憶手段から、前記距離計算手段によって算出された距離に対応する通信余裕をアンテナごとにそれぞれ取得し、取得した各通信余裕のうち、最も通信余裕の高いアンテナを前記基地局と前記移動端末との間の通信に利用するアンテナとして選択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】
前記距離計算手段によって算出された距離の履歴を時間ごとに履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段と、前記履歴情報に基づいて所定時間経過後の前記移動端末と前記基地局との距離を推定する距離推定手段とを更に備え、前記アンテナ選択手段は、前記距離推定手段の推定結果に基づいてアンテナを選択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】
切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局であって、
移動端末との間で信号を送受信することにより、前記移動端末と前記基地局との距離の情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得した距離の情報と、前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕とを基にして前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする基地局。
【請求項５】
切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する移動端末であって、
基地局との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、当該基地局との距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする移動端末。
【請求項１】
切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局と移動端末との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、前記基地局と前記移動端末との距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする無線測位システム。
【請求項２】
前記基地局と前記移動端末との距離に応じた通信余裕を前記アンテナごとに記憶する通信余裕記憶手段を更に備え、前記アンテナ選択手段は、前記通信余裕記憶手段から、前記距離計算手段によって算出された距離に対応する通信余裕をアンテナごとにそれぞれ取得し、取得した各通信余裕のうち、最も通信余裕の高いアンテナを前記基地局と前記移動端末との間の通信に利用するアンテナとして選択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】
前記距離計算手段によって算出された距離の履歴を時間ごとに履歴情報として記憶する履歴情報記憶手段と、前記履歴情報に基づいて所定時間経過後の前記移動端末と前記基地局との距離を推定する距離推定手段とを更に備え、前記アンテナ選択手段は、前記距離推定手段の推定結果に基づいてアンテナを選択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】
切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する基地局であって、
移動端末との間で信号を送受信することにより、前記移動端末と前記基地局との距離の情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得した距離の情報と、前記移動端末と前記基地局との距離に応じた通信余裕とを基にして前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする基地局。
【請求項５】
切り替え可能な高さの異なる複数のアンテナを有する移動端末であって、
基地局との信号の往復時間を計測し、計測した時間に基づいて、当該基地局との距離を計算する距離計算手段と、
前記距離計算手段が算出した距離と、前記アンテナごとに有する前記基地局との距離に応じた通信余裕に基づいて前記アンテナを選択するアンテナ選択手段と、
を備えたことを特徴とする移動端末。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【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３−１】
【図３−２】
【図３−３】
【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２０１０−２８５２７（Ｐ２０１０−２８５２７Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８８５７５（Ｐ２００８−１８８５７５）
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【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２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「戦略的先端ロボット要素技術開発プロジェクト、ロボット搬送システム（サービスロボット分野）、環境情報の構造化を利用した搬送ロボットシステムの開発」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２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２２日（２００８．７．２２）
【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２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「戦略的先端ロボット要素技術開発プロジェクト、ロボット搬送システム（サービスロボット分野）、環境情報の構造化を利用した搬送ロボットシステムの開発」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）】
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