移動局測位システム
【課題】移動局による電波の送信電力の変動の影響を受けることのない、電波の受信電力を利用した移動局測位システムを提供する。
【解決手段】移動局から送信された電波が各基地局において受信され、基地局の受信電力測定部に３８よってそれぞれ測定された受信電力に基づいて、距離比算出部５４により、対をなす基地局間の受信電力の差が算出され、受信電力の差に基づいて一方の基地局と移動局との距離と、他方の基地局と移動局との距離との距離比が算出される。算出された距離比を実現する位置を表す点の連なりである軌跡が軌跡生成部５６により生成され、位置算出部５８により、複数の基地局対についての軌跡の交点を算出することにより移動局の存在位置の候補が算出される。
【解決手段】移動局から送信された電波が各基地局において受信され、基地局の受信電力測定部に３８よってそれぞれ測定された受信電力に基づいて、距離比算出部５４により、対をなす基地局間の受信電力の差が算出され、受信電力の差に基づいて一方の基地局と移動局との距離と、他方の基地局と移動局との距離との距離比が算出される。算出された距離比を実現する位置を表す点の連なりである軌跡が軌跡生成部５６により生成され、位置算出部５８により、複数の基地局対についての軌跡の交点を算出することにより移動局の存在位置の候補が算出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局が発信する電波を複数の基地局が受信し、その受信結果である受信電力に基づいて移動局の位置の推定を行なう移動局測位システムに関するものであり、特に、電池の消耗などにより移動局の送信電力の変化が生じた場合においても正確に測位を可能とする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動局が発信（送信）する電波を複数の基地局で受信し、これらの複数の基地局のそれぞれにおける受信電力に基づいて移動局の位置の推定を行なう方法が提案されている。この方法においては、例えば、受信電力がＲＳＳＩ値として測定され、予め実験やシミュレーションにより得られる前記受信電力と電波の発信側である移動局と電波の受信側である基地局との距離との関係に基づいて前記受信電力を測定した基地局と電波の発信源である移動局との距離を算出し、算出される前記複数の基地局と移動局との距離に基づいて移動局の位置が推定される。
【０００３】
具体的には、ＲＳＳＩ値などによって得られる電波の受信電力に、予め実験的にあるいはシミュレーションなどによって得られる電波の受信電力と距離との関係を適用して、電波の発信源である移動局と受信局である基地局との距離を算出する。そして、これを３以上の基地局について行い、既知である各基地局の位置に関する情報と、算出された各基地局と移動局との距離に関する情報とに基づいて、例えば３点測量の原理などにより、移動局の位置を算出するものである。
【０００４】
特許文献１には、電波を発信する基地局とその電波を受信する移動局との距離を、移動局における受信レベル（電界強度）の長区間中央値に基づいて算出する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１３９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、移動局はその移動性などを目的として例えば充電池などのバッテリなどによって駆動されることがある。移動局が電波を発信し、基地局が受信する構成とされる場合に、移動局を駆動するバッテリの残量が低下すると、移動局から送信される電波の送信電力（出力）が低下することがある。
【０００７】
かかる場合においては、実際の受信電力（受信強度）と、移動局および基地局間の距離との関係は、例えば定格送信電力に基づいて予め実験やシミュレーションにより得られた関係とは異なるものとなるため、予め得られた関係に基づいて受信電力から移動局および基地局間の距離を算出しても、算出される距離に誤差が生ずるおそれがある。そのため、かかる距離を用いて移動局の測位を行なっても、移動局の位置を正確に測位することはできないという問題があった。
【０００８】
図１１は、所定の電力により送信された電波を受信した場合の受信電力の値と、その電波の送信源と受信した地点との距離との関係を表す図である。例えば、バッテリ２８の充電量が十分であって移動局から所定の出力（電力）により電波が送信される場合を想定して、図１１の曲線Ｒｎｏｒｍａｌで表される関係が予め得られている。かかる関係に基づいて、受信電力ＶｒがＶｒ＝Ｖｒｎｏｒｍａｌである場合には、その電波を受信した基地局は電波の送信源である移動局の距離がＤｎｏｒｍａｌであると推定する。しかしながら、移動局のバッテリ２８の充電量が低下し、移動局からの送信される電波の出力が低下した場合した場合には、前記受信電力と距離との関係は、予め算出された関係Ｒｎｏｒｍａｌとは異なる関係、例えば図１１の曲線ＲｎｏｒｍａｌよりもΔだけ下側、すなわち受信電力の低い側にある曲線Ｒｌｏｗで表される関係となる。かかる場合においては、移動局と基地局との距離がＤｎｏｒｍａｌである場合には、基地局で測定される受信電力はＶｒｎｏｒｍａｌより小さいＶｒｌｏｗである。逆に、基地局で測定される受信電力がＶｒｌｏｗである場合には、移動局と基地局との距離はＤｎｏｒｍａｌと推定されるべきであるが、前記予め得られている関係である曲線Ｒｎｏｒｍａｌに基づいて推定される移動局と基地局との距離はＤｌｏｗとされてしまう。このように、電波の送信源である移動局から電波が所定の出力によって行なわれることを前提として得られる電波の受信電力と距離の関係に基づいて、移動局と距離との距離を算出する場合、電波の送信源である移動局の状態によっては必ずしも正確な距離を算出することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、移動局から発信された電波を複数の基地局が受信し、該基地局がそれぞれ受信した電波の受信電力に関する値と該基地局の位置とに基づいて前記移動局の位置を推定する移動局測位システムにおいて、２つの基地局における電波の受信電力の所定の演算結果に基づいて移動局の位置の算出（測位）を行なうことにより、予め得られる受信電力と移動局および基地局間距離との関係を用いずに移動局の測位を行なうことのできる移動局測位システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明は、（ａ）移動局から発信された電波を複数の基地局が受信し、該基地局がそれぞれ受信した電波の受信電力と該基地局の位置とに基づいて前記移動局の位置を推定する移動局測位システムであって、（ｂ）前記移動局は、所定の周波数の電波の発信が可能な発信部を備え、（ｃ）前記基地局は、前記移動局が発信する電波を受信可能な受信部と、該受信部により受信した電波の受信電力を測定する受信電力測定部とを備え、（ｄ）対をなす前記基地局である基地局対を構成する該基地局の該受信電力測定部によってそれぞれ測定された受信電力の所定の演算結果に基づいて、前記基地局対を構成する一方の基地局と前記移動局との距離と、前記基地局対を構成する他方の基地局と前記移動局との距離との距離比を基地局対のそれぞれについて算出する距離比算出部と、（ｅ）該距離比算出部によって算出された距離比を実現する解の集合を前記基地局対毎にそれぞれ算出する解集合算出部と、（ｆ）該解集合算出部により生成された複数の解集合の積集合を求めることにより該解集合の積集合に属する解を移動局の存在位置として算出する位置算出部とを有することを特徴とする。
【００１１】
好適には、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、前記位置算出部により前記解集合の積集合に属する解が複数算出される場合において、前記位置算出部とは異なる方法により算出された前記移動局の位置情報に基づいて、前記位置算出部によって算出された複数の解に対応する移動局の存在位置の候補から前記移動局の存在位置を選択する位置候補選択部とを有することを特徴とする。
【００１２】
また好適には、請求項３にかかる発明は、前記位置候補選択部は、前記移動局の移動可能な領域に関する情報に基づいて前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１を移動局の位置として選択することを特徴とする。
【００１３】
また好適には、請求項４にかかる発明は、前記位置候補選択部は、前記移動局の移動履歴情報に基づいて、前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１を移動局の位置として選択することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５にかかる発明は、前記位置算出部は、受信電力測定部により測定される受信電力が最も高い基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択することを特徴とする。
【００１５】
また好適には、請求項６にかかる発明は、（ａ）前記基地局のそれぞれが前記移動局より受信した電波における誤りの発生度合いである誤り率をそれぞれ算出する誤り率算出部を有し、（ｂ）前記位置算出部は、該誤り率算出部によって算出される前記誤り率が最も小さい基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択することを特徴とする。
【００１６】
また好適には、請求項７にかかる発明は、前記位置算出部は、その受信電力測定部における分解能が最も高い基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１にかかる発明によれば、前記距離比算出部により、前記基地局の前記受信電力測定部によってそれぞれ測定された受信電力の所定の演算結果に基づいて前記基地局対を構成する一方の基地局と前記移動局との距離と、前記基地局対を構成する他方の基地局と前記移動局との距離との距離比が前記基地局対のそれぞれについて算出され、前記解集合算出部により、前記距離比算出部によって算出された距離比を実現する解の集合が算出され、前記位置算出部により、前記解集合算出部によって算出された複数の解集合の積集合を求めることにより該解集合の積集合に属する解が移動局の存在位置として算出されるので、移動局の特定の送信電力の場合のもとで得られる受信電力と移動局および基地局間距離との関係を用いずに移動局の測位を行なうことができる。すなわち、測位に際して送信電力の影響を受けないため、移動局のバッテリ残量が少なくなり、送信電力が低下した場合でも、測位精度を保つことができる。
【００１８】
また、請求項２にかかる発明によれば、前記位置候補選択部により、該位置算出部とは異なる方法により算出された前記移動局の位置情報に基づいて、前記位置算出部によって算出された複数の解に対応する移動局の存在位置の候補から移動局の存在位置が選択されるので、移動局の特定の送信電力の場合のもとで得られる受信電力と移動局および基地局間距離との関係を用いずに移動局の測位を行なうことができる。これにより、十分な数の基地局がない場合でも、移動局の送信電力の影響を受けない測位が可能となる。
【００１９】
また、請求項３にかかる発明によれば、前記位置候補選択部により、前記移動局の移動可能な領域に関する情報に基づいて前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１が移動局の位置として選択されるので、移動局の位置として適当なものが選択される。
【００２０】
また、請求項４にかかる発明によれば、前記位置候補選択部により、前記移動局の移動履歴情報に基づいて、前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１が移動局の位置として選択されるので、移動局の移動履歴に基づいて移動局の位置として適当なものが選択される。
【００２１】
また、請求項５にかかる発明によれば、前記位置算出部により、受信電力測定部により測定される受信電力が最も高い基地局が基準基地局として選択され、前記基地局対は該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択されるので、受信電力をより高い値で測定することができる、すなわち受信電力をより正確に測定し得る基地局を含む基地局対における受信電力の所定の演算結果を算出することができ、各基地局対の受信電力差の精度を高めることができ、全体として測位の精度を高めることができる。
【００２２】
また、請求項６にかかる発明によれば、前記誤り率算出部により、前記基地局のそれぞれが前記移動局より受信した電波における誤りの発生度合いである誤り率がそれぞれ算出され、前記位置算出部により、該誤り率算出部によって算出される前記誤り率が最も小さい基地局が基準基地局として選択され、前記基地局対は該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択されるので、前記誤り率が小さい、すなわち他からの妨害を受けることなく、移動局からの電波を良好に受信した基地局を含む基地局対における受信電力の所定の演算結果を算出することができ、各基地局対の受信電力差の精度を高めることができ、全体として測位の精度を高めることができる。
【００２３】
また、請求項７にかかる発明によれば、前記位置算出部により、前記受信電力測定部における分解能が最も高い基地局が基準基地局として選択され、前記基地局対は該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択されるので、予め分解能を高く、すなわち高感度に設計されることにより受信電力が正確に測定される基地局を含む基地局対における受信電力の所定の演算結果をを算出することができ、各基地局対の受信電力差の精度を高めることができ、全体として測位の精度を高めることができる。
【００２４】
また、好適には、前記所定の演算結果は、前記基地局対を構成する基地局における真数表現された電波の受信電力の受信電力の比である。このようにすれば、前記距離比算出部は、前記演算結果に基づいて前記基地局対を構成する一方の基地局と前記移動局との距離と、前記基地局対を構成する他方の基地局と前記移動局との距離との距離比を算出することができる。
【００２５】
また、好適には、前記受信電力は対数表現された受信電力であり、前記所定の演算結果は、前記基地局対を構成する基地局における対数表現された電波の受信電力の受信電力の差である。このようにすれば、電波の受信電力を表わすものとして広く用いられる対数表現された受信電力が前記受信電力測定部において測定され、前記距離比算出部において前記演算結果、すなわち前記基地局対を構成する一方の基地局と他方の基地局とにおける対数表現された受信電力の差を用いて前記移動局との距離が算出される。とくに前記基地局対を構成する一方の基地局と他方の基地局とにおける対数表現された受信電力の差においては、移動局における電波の送信電力が変化してもその影響を受けない。そのため、例えば移動局の電池が消耗した場合など、移動局の送信電力が変化した場合においても前記距離比を精度よく算出することができ、移動局の位置の算出を精度よく実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明の移動局測位システム８の構成の一例を示した図である。図１に示すように、移動局測位システム８は、移動可能な移動局１０、既知の位置に固定され、前記移動局１０と無線による通信を行なう機能を有する第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局１２（以下、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄを区別しない場合、基地局１２という。）、および測位サーバ１４を含んで構成される。測位サーバ１４は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂コンピュータを含んで構成される。なお、移動局１０の数は１個以上であればとくに限定されない。また、基地局１２はそれぞれ、ＬＡＮケーブル等の通信ケーブル１８によって測位サーバ１４と接続され、相互に通信可能とされている。
【００２８】
なお、移動局１０が移動可能な領域（図１の例であれば平面）には例えば図１に示すような座標系が設定され、移動局１０、基地局１２の位置はこの座標系における座標によって表現することができる。
【００２９】
図２は、移動局１０の機能の要部を説明するための機能ブロック図である。このうち、無線部２４は、後述する制御部２６によって行なわれる制御の内容に応じて、アンテナ２２を用いて電波の送受信を行なう。例えば無線部２４は、後述する基地局１２から送信される移動局１０の作動を制御する指令を含む電波を受信したり、あるいは測位のための電波の送信指令を受けた場合には、所定の電波出力、あるいは所定の電波特性により電波を送信する。すなわち、無線部２４は所定の周波数の搬送波を発生する発振器、電波により送信する信号に基づいて前記搬送波を変調する変調器、前記変調された搬送波を所定の出力に増幅する送信アンプなどによって実現される送信機能と、アンテナ２２によって受信された受信波を増幅する受信アンプ、受信波から所定の周波数成分のみを取り出すフィルタ、デジタル復調や検波器などによる復調を行なう復調器などによって実現される受信機能を含む。
【００３０】
バッテリ２８は周知の電池などにより構成されるもので無線部２４，制御部２６に電力を供給する。
【００３１】
また、制御部２６は、移動局１０の作動を制御するものであって、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、移動局１０の電波の送受信の切換や、送受信される電波の変復調、あるいは送信される電波に含まれる信号の生成などの処理を実行するようになっている。具体的には、無線部２４が受信した電波を解析し、移動局１０の作動に関する指令を取り出し、その指令に応じて無線部２４から電波を送信させるなどの作動を行なう。
【００３２】
また、アンテナ２２は、前述の無線部２４が電波を送受信する際に用いられるものであって、無線部２４が送受信する電波の周波数に適したものが用いられる。また、移動局からの距離が同じ場合にアンテナ２２からの距離が同じである場合には同じ強さで電波を受信できるように、アンテナ２２は少なくとも電波の伝搬方向に無指向性であるアンテナが好適に用いられる。
【００３３】
図３は、基地局１２の機能の要部を説明するための機能ブロック図である。基地局１２は、電波を送受信するためのアンテナ３２、無線部３４、制御部３６、受信電力測定部３８、誤り率算出部４０、有線通信インタフェース４２等を有する。基地局１２は例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、前記制御部３６、受信電力測定部３８、誤り率算出部４０の機能などを実現する。
【００３４】
無線部３４は、前述の移動局１０の無線部２４と同様の機能、すなわち、アンテナ３２を用いて電波を送受信する機能を有する。
【００３５】
制御部３６は、基地局１２の作動を制御するものであって、基地局１２の電波の送受信の切換や、送受信される電波の変復調などの処理を実行するようになっている。具体的には、前記無線部３４の送受信を切り換えたり、あるいは、後述する受信電力測定部３８、誤り率算出部４０の作動を制御する。また、後述するサーバ１４からの指令に基づいて、前記移動局１０の作動に関する指令を無線で送信する。
【００３６】
受信電力測定部３８は、無線部３４において受信された電波（受信波）の受信電力を測定する。具体的には例えば、まずＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と呼ばれるハードウェアに特有の電波の受信強度を数値化した指標値を測定し、得られたＲＳＳＩをそのハードウェアの仕様に基づいて換算を行うことにより受信電力が得られる。このＲＳＳＩは、例えば電波の受信時のアンテナの給電点における電圧の大きさに基づいて算出される０乃至２５５までの２５６段階で表される数値である。
【００３７】
有線通信インタフェース４２は、例えばＬＡＮケーブルなどの通信ケーブル１８を介して他の基地局１２あるいは測位サーバ１４と情報交換可能に接続される。本実施例においては、前述の図１で説明したように、各基地局のそれぞれは測位サーバ１４と通信可能に接続されている。具体的には、前記受信電力測定部３８により測定された受信波の受信電力に関する情報や、前記誤り率算出部４０により算出される誤り率に関する情報を通信ケーブル１８を介して測位サーバ１４に送信される。また、測位サーバ１４から送信された基地局１２の作動に関する指令などが受信される。
【００３８】
なお、誤り率算出部４０は後述する別の実施例で用いるものであり、その説明は後述する。すなわち、本実施例においては、誤り率算出部４０は必要とされない。
【００３９】
図４は、測位サーバ１４の機能の要部を説明するための機能ブロック図である。測位サーバ１４は、有線通信インタフェース５２、距離比算出部５４、解集合算出部５６、位置算出部５８、位置候補選択部６０、領域情報比較部６２、履歴情報比較部６４、記憶部６６、基準基地局６８などを有して構成される。このうち、有線通信インタフェース５２は、通信ケーブル１８を介して基地局１２のそれぞれと情報交換可能に接続される。具体的には例えば、基地局１２から前記受信波の受信電力に関する情報や、誤り率に関する情報を受信する。また、基地局１２の作動に関する指令や、移動局１０の作動に関する指令などを基地局１２に対し送信する。これは、移動局１０は有線通信インタフェースを有さない一方、測位サーバ１４は無線部を有しないため、測位サーバ１４から移動局１０への指令はいずれかの基地局１２の無線部３４を介して行なうためである。
【００４０】
距離比算出部５４は、まず、移動局１０の無線部２４が所定の出力により送信した電波を前記各基地局１２が受信した際の、各基地局１２の受信電力測定部３８において測定される受信電力を取得する。前述のように取得される受信電力の値は、デシベル単位で表された電力であり、その単位はｄＢｍを用いて表される。
【００４１】
続いて距離比算出部５４は、前記複数の基地局１２から２つの基地局の組み合わせである基地局対を生成する。具体的には、前記複数の基地局１２のうち、後述する基準基地局選択部６８によって選択された基準基地局と、その基準基地局以外の基地局との組み合わせによって基地局対を生成する。例えば、図１に示すように第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局が存在する場合に、基準基地局選択部６８によって第１基地局１２Ａが基準基地局として選択された場合には、選択基地局と選択基地局以外の基地局との組み合わせ、すなわち第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対を生成する。
【００４２】
距離比算出部５４は、生成した各基地局対を構成する２つの基地局における前記受信電力について、所定の演算処理を行う。この所定の演算処理により得られる所定の演算結果は例えばデシベル単位で表された受信電力の差である。具体的には例えば、前記基地局対を構成する２つの基地局のうち、基準基地局における移動局からの電波の受信電力の値から、基準基地局でない移動局の電波の受信電力を減ずることにより差を算出する。例えば、前述のように第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対が生成される場合においては、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１（ｄＢｍ）と第２基地局１２Ｂの受信電力Ｖｒ２（ｄＢｍ）との差ΔＶｒ１２（ｄＢｍ）をΔＶｒ１２＝Ｖｒ１−Ｖｒ２、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１（ｄＢｍ）と第３基地局１２Ｃの受信電力Ｖｒ３（ｄＢｍ）との差ΔＶｒ１３（ｄＢｍ）をΔＶｒ１３＝Ｖｒ１−Ｖｒ３、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１（ｄＢｍ）と第４基地局１２Ｄの受信電力Ｖｒ４（ｄＢｍ）との差ΔＶｒ１４（ｄＢｍ）をΔＶｒ１４＝Ｖｒ１−Ｖｒ４、のようにそれぞれ算出する。
【００４３】
さらに距離比算出部５４は、算出された前記各基地局対における受信電力差に基づいて、前記基地局対を構成する２つの基地局のそれぞれと、電波を送信した移動局との距離の比を算出する。この距離の比の算出は次のように行なわれる。まず、移動局からの電波を受信した基地局において、その受信電力Ｖｒ（ｄＢｍ）と移動局と基地局との距離Ｄ（ｍ）との関係は、次式（１）によって与えられる。
Ｖｒ＝−２０ｌｏｇ（４πＤｆ／ｃ）＋ＧＴＡ＋ＧＲＡ＋Ｐｔ …（１）
ここで、ＧＴＡ（ｄＢｉ）は送信アンテナゲイン、すなわち送信側である移動局１０のアンテナ２２のゲイン、ＧＲＡ（ｄＢｉ）は受信アンテナゲイン、すなわち受信側である基地局１２のアンテナ３２のゲイン、Ｐｔ（ｄＢｍ）は移動局１０における送信電力、ｆ（Ｈｚ）は送信電波の周波数、ｃ（ｍ／ｓ）は光速、すなわち電波の伝搬速度である。
【００４４】
この式（１）を用いて、例えば第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第２基地局１２Ｂの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１２は、次式（２）で表される。
ΔＶｒ１２＝Ｖｒ１−Ｖｒ２
＝−２０ｌｏｇ（４πＤ１ｆ／ｃ）＋ＧＴＡ＋ＧＲＡ＋Ｐｔ
−（−２０ｌｏｇ（４πＤ２ｆ／ｃ）＋ＧＴＡ＋ＧＲＡ＋Ｐｔ）
＝−２０ｌｏｇ（４πＤ１ｆ／ｃ）＋２０ｌｏｇ（４πＤ２ｆ／ｃ）
＝２０ｌｏｇ（Ｄ２／Ｄ１） …（２）
ここで、Ｄ１、Ｄ２はそれぞれ、第１基地局１２Ａと基地局１０との距離および第２基地局１２Ｂと基地局１０との距離である。このように、基地局対の受信電力の差ΔＶｒ１２は、移動局１０の送信電力Ｐｔを含まないものとなり、送信電力Ｐｔの影響を受けることがない。さらに、前記（２）式より、
（Ｄ２／Ｄ１）＝ｅｘｐ（ΔＶｒ１２／２０） …（３）
となり、基地局対を構成する２つの基地局のそれぞれと、電波を送信した移動局との距離の比を算出することができる。例えば、前述のように第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対が生成される場合においては、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第２基地局１２Ｂの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１２に基づいて第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離Ｄ２との比（距離比）（Ｄ２／Ｄ１）を、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第３基地局１２Ｃの受信電力Ｖｒ３との差ΔＶｒ１３に基づいて第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離Ｄ３との比（Ｄ３／Ｄ１）を、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第４基地局１２Ｄの受信電力ＶＲ４との差ΔＶｒ１４に基づいて第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離Ｄ４との比（Ｄ４／Ｄ１）を、それぞれ算出する。
【００４５】
このとき、移動局１０の位置は、第１基地局１２Ａおよび第２基地局１２Ｂの位置との関係において、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離Ｄ２との比（距離比）が（Ｄ２／Ｄ１）となる条件満たす解集合Ｓ１のいずれか１点にある。同様に、移動局１０の位置は、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離Ｄ３との比（Ｄ３／Ｄ１）となる条件満たす解集合Ｓ２のいずれか１点および第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離Ｄ４との比（Ｄ４／Ｄ１）となる条件満たす解集合Ｓ３のいずれか１点にある。従って、移動局１０の位置は、これらの条件を全て満たす、解集合Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の積集合Ｓ＝Ｓ１∩Ｓ２∩Ｓ３のいずれか１点である。
【００４６】
解集合算出部５６は、前記距離比算出部５４において算出された基地局対ごとの距離比を満たす解の集合である解集合Ｓ１〜Ｓ３を基地局対ごとに算出する。ここで、図５に示すように、平面上において２つの点Ｓ、Ｒからの距離がｍ：ｎ（ｎ≠１）であるような点Ｐの軌跡は、線分ＳＲを内分する点をＡ、外分する点をＢとすれば、線分ＡＢを直径とする円８２、すなわちアポロニウスの円となることから、解集合算出部５６は、このアポロニウスの円に基づいて、前記距離比算出部５４において算出された基地局対ごとの距離比、すなわち基地局対を構成する各基地局のそれぞれと移動局との距離の比を実現する前記移動局の位置を表す点の連なりである軌跡を生成する。この軌跡が解集合に対応する。具体的には、図５の点Ｓに基地局１２Ｓが、点Ｒに基地局１２Ｒが存在し、前記距離比算出部によって算出される基地局１２Ｓと移動局との距離と、基地局１２Ｒと移動局との距離との比（ＤＳ／ＤＲ）が
ＤＳ／ＤＲ ＝ ｍ／ｎ
である場合には、移動局１０の位置を表す軌跡すなわち解集合は図５の円８２で表されることになる。
【００４７】
具体的に例えば、第１移動局１２Ａと第２移動局１２Ｂとからなる基地局対について、前記距離比算出部５４によって算出される距離比（Ｄ２／Ｄ１）の値をａ、第１移動局１２Ａの座標を（Ｘ１，Ｙ１）、第２移動局１２Ｂの座標を（Ｘ２，Ｙ２）、移動局１０の座標を（ｘ，ｙ）とすると、
【数１】
となって、円の軌跡を表す式（４）が得られる。例えば、前述のように第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対が生成される場合においては、同様に第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄからなる基地局対のそれぞれについても、
【数２】
のように、式（５）、（６）で表される軌跡を算出する。なお、前記式（５）においてｂは第１移動局１２Ａと第３移動局１２Ｃとからなる基地局対について、前記距離比算出部５４によって算出される距離比（Ｄ３／Ｄ１）の値であり、前記式（６）においてｃは第１移動局１２Ａと第４移動局１２Ｄとからなる基地局対について、前記距離比算出部５４によって算出される距離比（Ｄ４／Ｄ１）の値である。これら式（４）〜（６）のそれぞれを満たす解（ｘ，ｙ）の集合である軌跡が解集合Ｓ１〜Ｓ３に対応する。
【００４８】
位置算出部５８は、前記解集合算出部５６において算出された解集合Ｓ１〜Ｓ３の積集合Ｓを算出することにより、移動局１０の位置を算出する。本実施例においては、前記解集合はそれぞれ円を表す軌跡であることから、これら複数の解集合Ｓ１〜Ｓ３に対応する軌跡の交点が、積集合Ｓに対応する。具体的には、前記解集合算出部５６によって生成された複数の軌跡をそれぞれ表す数式を同時に満たす点を算出することによって、その交点の位置を算出する。例えば、前述のように第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対が生成される場合においては、これらの基地局対に対応する３つの軌跡８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ（図６参照）のそれぞれに対応する前記式（４）乃至式（６）を同時に満たす解（ｘ，ｙ）を求めることにより、前記３つの軌跡の交点Ｐを移動局１０の位置として算出する。なお、図６に示すように軌跡の交点として移動局１０の位置を算出する場合には、少なくとも３つの軌跡が必要であり、従ってこれに対応する少なくとも３つの基地局対が必要である。また、この少なくとも３つの基地局対は、少なくとも４つの基地局によって構成される必要がある。
【００４９】
ところで、基地局１２が３つしか存在しない場合や、４つ以上存在する場合であっても３つの基地局１２しか移動局１０からの電波を受信することができない場合、あるいは４つの基地局がそれぞれ正方形の頂点となる位置にある場合などには、距離比算出部５４によって算出される距離比が、２つの基地局対についてしか算出されない。かかる場合においては、解集合として前記２つの基地局対に対応する２つの軌跡しか算出されないため、前記位置算出部５８が算出する積集合Ｓである軌跡の交点は複数の点を含む場合がある。従って、位置算出部５８は移動局１０の位置を特定することができず、移動局１０の位置の候補を複数算出する。
【００５０】
このように位置算出部５８は、前記軌跡生成部５６において生成された２つの軌跡の交点に基づいて、移動局１０の位置の候補を算出する場合がある。すなわち、前記軌跡の交点として算出される複数の交点が、複数の基地局対についての距離比を満たす位置であり、これら複数の交点のうちいずれかが移動局１０の位置である。具体的には、前記解集合算出部５６によって生成された２つの軌跡をそれぞれ表す数式を同時に満たす点を算出することによって、その交点の位置を算出する。例えば、図７に示すように第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃおよび第４基地局１２Ｄの４つの基地局が正方形の頂点となるように配置されている場合においては、図７に示す３つの軌跡８８Ａ、８８Ｂ、および８８Ｃがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑにおいて交わる。すなわち、第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂからなる基地局対、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、および、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄからなる基地局対のそれぞれに対応する３つの軌跡８８Ａ、８８Ｂおよび８８Ｃのそれぞれに対応する前記式（４）乃至式（６）を同時に満たす解（ｘ，ｙ）を求めることにより、前記２つの軌跡の２つの交点ＰおよびＱを移動局１０の位置の候補として算出する。
【００５１】
位置候補選択部６０は、前記位置算出部５８によって算出された移動局１０の位置の候補のうち、いずれかを移動局１０の位置として選択する。位置候補選択部６０は、領域情報比較部６２および履歴情報比較部６４の少なくともいずれか一方を有する。位置候補選択部６０は、この領域情報比較部６２によって得られる移動局１０の存在しうる領域に関する情報である領域情報、および前記履歴情報比較部６４によって得られる移動局１０の移動履歴に関する情報の少なくとも一方に基づいて移動局１０の位置の選択を行なう。
【００５２】
領域情報比較部６２は、移動局１０が存在しうる領域に関する情報と、前記位置算出部５８によって算出される移動局の位置１０の候補とを比較する。すなわち、移動局１０が壁などでしきられた室内などの限定された領域内のみを移動可能とされている場合においては、その移動局１０が移動可能である領域についての情報（領域情報）を、例えば後述する移動局位置記憶部６６などに予め記憶しておき、領域情報比較部６２は、この移動局位置記憶部６６から読み出された領域情報と、前記位置算出部５８によって算出される移動局１０の位置の候補とを比較する。そして、移動局１０の位置の候補のうち、前記領域情報に基づいて、移動局１０の移動可能な領域の内側にあるか否かを判断する。そして、位置候補選択部６０は、移動局１０の移動可能な領域の内側にないと判断された前記移動局１０の位置の候補については、移動局１０の位置の候補から除外する。
【００５３】
図８は、領域情報比較部６２および位置候補選択部６０の作動を説明する図である。位置算出部５８などにより、２つの基地局対に対する距離比から算出される２つの軌道８８Ａおよび８８Ｂが算出され、その交点として２つの移動局１０の位置の候補Ｐ１およびＰ２が得られている。一方、予め移動局位置記憶部６６に記憶された領域情報、すなわち、移動局１０の移動可能な領域が、線１２０で囲まれた領域１２６であるとする。このとき、領域情報比較部６２は、移動局１０の位置の候補Ｐ１およびＰ２の位置と、領域情報、すなわち移動可能領域１２６の位置とを比較し、候補Ｐ２は移動局１０の移動可能な領域の内側にあると判断し、一方、候補Ｐ１は移動局１０の移動可能な領域の内側にはないと判断する。この判断に基づき、位置候補選択部６０は、候補Ｐ１は移動局１０の位置の候補から除外する。この結果、移動局１０の位置の候補は候補Ｐ２のみとなり、位置候補選択部６０は移動局１０の位置は候補Ｐ２の位置であると選択する。
【００５４】
本実施例において、例えばコンピュータの記憶手段などによって実現される測位サーバ１４の移動局位置記憶部６６は、前述の移動局測位システム８により移動局１０の測位が例えば所定の間隔で繰り返し行なわれる場合において、過去に移動局位置候補選択部６０により移動局１０の位置であるとして選択された位置およびその測位の行なわれた時刻についての情報（移動履歴情報）を所定の回数分だけ記憶する。
【００５５】
また、履歴情報比較部６４は、前記移動局位置記憶部６６において記憶された前記移動履歴情報に基づいて、現在の移動局１０の位置を予測する。そして、予測された現在の移動局１０の予測位置と前記位置算出部５８によって算出された複数の移動局位置候補とを照合する。そして、位置候補選択部６０は、この照合の結果、前記移動局１０の予測位置に最も近い位置にある移動局の位置の候補を現在の移動局１０の位置であるとして選択する。
【００５６】
図９は、このときの履歴情報比較部６４および位置候補選択部６０の作動を説明する図である。図９において、前記位置算出部５８によって算出された移動局位置の２つの候補は候補Ｐ１および候補Ｐ２である。一方、点ｑｔ−１、点ｑｔ−２、点ｑｔ−３、点ｑｔ−４はそれぞれ、現在より１回乃至４回前に行なわれた移動局１０の測位における移動局１０の位置であるとされた位置を表している。前記履歴情報比較部６４は、前記点ｑｔ−１、点ｑｔ−２、点ｑｔ−３、点ｑｔ−４の位置に基づいて、現在の移動局１０の予測位置ｑｔ（ｘｅ，ｙｅ）を予測する。そして、予測された移動局１０の予測位置ｑｔと候補Ｐ１の距離ｄｅ１、および移動局１０の予測位置ｑｔと候補Ｐ２のそれぞれとの距離ｄｅ２をそれぞれ算出する。位置候補選択部６０は算出された距離ｄｅ１および距離ｄｅ２を比較し、この距離がより小さくなる移動局位置候補を実際の移動局１０の位置であるとして選択する。すなわち、図９の例であれば、ｄｅ１＞ｄｅ２であるので、より小さい距離であるｄｅ２に対応する移動局位置である候補Ｐ２を実際の移動局１０の位置であるとして選択する。
【００５７】
具体的には、履歴情報比較部６４は、例えば以下のようにして現在の移動局の予測位置ｑｔ（ｘｅ，ｙｅ）を予測する。現在の移動局の予測位置ｑｔにおける移動局１０の移動速度をｖｔ、加速度をａｔとし、同様に、過去１回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−１における移動局１０の移動速度をｖｔ−１、加速度をａｔ−１、過去２回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−２における移動局１０の移動速度をｖｔ−２、加速度をａｔ−２、過去３回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−３における移動局１０の移動速度をｖｔ−３、加速度をａｔ−３、過去４回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−４における移動局１０の移動速度をｖｔ−４、加速度をａｔ−４とする。このとき、現在の加速度は過去２回における測位の際における移動局１０の移動加速度の平均であるとすると、その関係は次式（７）で表される。
ａｔ＝（ａｔ−１＋ａｔ−２）／２ …（７）
で表される。このとき、移動局測位システム８による測位が微小時間で反復して行なわれている場合には、ある測位の際における移動局１０の移動加速度ａｔは、その測位の際における移動局１０の移動速度ｖｔと１回前の測位の際における移動局１０の移動速度ｖｔ−１とを用いて、ａｔ＝ｖｔ−ｖｔ−１と表され、またある測位の際における移動局１０の移動速度ｖｔは、その測位の際における移動局１０の位置ｑｔと１回前の測位の際における移動局１０の位置ｑｔ−１とを用いて、ｖｔ＝ｑｔ−ｑｔ−１と表されることから、前記式（７）は、
ｖｔ−ｖｔ−１＝（（ｖｔ−１−ｖｔ−２）＋（ｖｔ−２−ｖｔ−３））／２
（ｑｔ−ｑｔ−１）−（ｑｔ−ｑｔ−１）
＝（（（ｑｔ−１−ｑｔ−２）＋（ｑｔ−２−ｑｔ−３））
＋（（ｑｔ−２−ｑｔ−３）＋（ｑｔ−３−ｑｔ−４））／２
と順次書き換えられる。これをｑｔについて整理すると、
ｑｔ＝（５ｑｔ−１−３ｑｔ−２−ｑｔ−３＋ｑｔ−４）／２
となる。このようにして、現在の移動局１０の予測位置ｑｔを算出する。
【００５８】
基準基地局選択部６８は、前記距離比算出部５４において基地局対を生成する場合において、全ての基地局対に含まれる基準基地局を選択する。例えば、前述のように第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対が生成される場合においては、第１基地局１２Ａが基準基地局として選択されている。このとき、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１は、移動局１０の位置を算出するための式（４）乃至式（６）のいずれにも含まれ、算出される移動局１０の位置に影響する。このように、基準基地局における電波の受信電力は、移動局１０の測位結果に大きく影響する。そのため、基準基地局には、その電波の受信電力が正確に測定可能な基地局が選択されることが望ましい。そこで、基準基地局選択部６８は、各基地局１２の受信電力測定部３８において測定された移動局１０からの電波の受信電力が最も高い基地局を、基準基地局として選択する。これは、電波の受信電力が高い基地局のほうが、移動局により近く、受信電力の測定精度が高く、基準基地局に適しているためである。
【００５９】
図１０は、本発明の移動局測位システムの制御作動の概要を説明するフローチャートである。本フローチャートにおいては、移動局１０、基地局１２、測位サーバ１４の制御作動がそれぞれ示されている。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＡ１においては、測位サーバ１４において移動局１０の測位のための作動が開始されると、測位サーバ１４からいずれか１つの基地局１２、例えば第１基地局１２Ａに対し、移動局１０への電波の送信指令を無線により送信する指令がなされる。このとき、前記いずれか１つの基地局１２とは、常に同一の基地局１２であってもよいし、その都度異なる基地局１２が選択されてもよい。またＳＡ１においては全ての基地局１２に対し、移動局１０からの電波を受信するための待機を行なうよう指令がなされる。これらの指令は、測位サーバ１４の有線通信インタフェース５２、通信ケーブル１８、各基地局１２の有線通信インタフェース４２等を介して行なわれる。
【００６０】
各基地局１２の制御部３６に対応するＳＡ２においては、ＳＡ１において測位サーバ１４から行なわれた指令が実行される。すなわち、まず、移動局１０への電波の送信指令を無線により送信する指示がされたか否かが判断される。前記ＳＡ１において移動局１０への電波の送信指令を無線により送信する指示がされた基地局１２、例えば第１基地局１２Ａにおいては、本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ３が実行される。一方、その他の基地局１２、例えば第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄにおいては、本ステップの判断が否定され、ＳＡ３が実行されることなく、移動局１０からの電波の受信の待機が行なわれる。
【００６１】
基地局１２の制御部３６および無線部３４に対応するＳＡ３においては、移動局１０への電波の送信指令が無線により送信される。具体的には、ＳＡ１において測位サーバ１４から受け取った移動局１０への送信指令の内容が、制御部３６により電波の送信状態に切り換えられた無線部３４によって、無線により移動局１０へ送信される。なお、送信の実行後は、他の基地局、すなわちＳＡ２の判断が否定された基地局と同様に、移動局１０からの電波の受信の待機が行なわれる。
【００６２】
移動局１０の制御部２６および無線部２４などに対応するＳＡ４においては、ＳＡ３において行なわれた電波の送信指令を受け、移動局１０から各基地局１２に対し、測位のための電波の送信が行なわれる。この測位のための電波は予め定められた出力によって所定時間、少なくとも各基地局１２の受信電力測定部３８が電波の受信電力を測定するのに十分な時間だけ送信が行なわれる。
【００６３】
各基地局１２の受信電力測定部３８に対応するＳＡ５においては、ＳＡ４において移動局１０から送信される測位のための電波が受信され、その受信電力が測定される。この受信電力は、例えば前記ＲＳＳＩ値などにから換算することによって得られるものであって、対数表現（デシベル単位）により表わされた値である。また、各基地局１２の有線通信インタフェース４２などに対応するＳＡ６においては、ＳＡ５において測定された移動局１０からの測位のための電波の受信電力が、通信ケーブル１８を介して測位サーバ１４に送信される。
【００６４】
測位サーバ１４の基準基地局選択部６８および距離比算出部５４に対応するＳＡ７においては、まず、ＳＡ５において各基地局１２において測定された移動局１０からの電波の受信電力に基づいて、その受信強度の最も高い基地局、例えば第１基地局１２Ａが基準基地局として選択される。続いて、基準基地局として選択された基地局である第１基地局１２Ａと、その他の基地局である第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのうち１つの基地局との組み合わせである基地局対が複数生成される。さらに、生成された各基地局対に対して、各基地局対を構成する２つの基地局における移動局１０からの電波の受信電力の差が算出される。この受信電力の差の算出においては、前記ＳＡ５においてＲＳＳＩから変換されたデシベル値で表される受信電力Ｖｒ（ｄＢｍ）の値が用いられる。具体的には例えば、基準基地局である第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第２基地局１２Ｂの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１２、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第３基地局１２Ｃの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１３、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第４基地局１２Ｄの受信電力Ｖｒ４との差ΔＶｒ１４がそれぞれ算出される。
【００６５】
測位サーバの距離比算出部５４に対応するＳＡ８においては、ＳＡ７において算出された各基地局対を構成する２つの基地局における移動局１０からの電波の受信電力の差に基づいて、各基地局対を構成する２つの基地局のそれぞれと、移動局１０との距離の比が算出される。すなわち、ＳＡ７において算出した受信電力の差ΔＶｒ１２、ΔＶｒ１３、ΔＶｒ１４のそれぞれについて前記式（３）の関係式を適用することにより、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離Ｄ２との比（距離比）（Ｄ１／Ｄ２）、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離Ｄ３との比（Ｄ１／Ｄ３）、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離Ｄ４との比（Ｄ１／Ｄ４）がそれぞれ算出される。
【００６６】
解集合算出部５６に対応するＳＡ９においては、ＳＡ８において算出された基準基地局と他の基地局のそれぞれと移動局１０との距離の比に対応する移動局１０の軌跡を表わす式を算出する。この軌跡を表わす式は、予め得られている各基地局１２の位置座標、および、ＳＡ８において得られた距離比の値に基づいて、前記距離比を実現するアポロニウスの円を表す式として算出される。例えば、第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂとからなる基地局対について前記式（４）、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃとからなる基地局対について前記式（５）、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄとからなる基地局対について前記式（６）の式がそれぞれ得られる。
【００６７】
位置算出部５８に対応するＳＡ１０においては、ＳＡ９において算出された複数の軌跡を表す式を解くことにより、移動局１０の位置が前記複数の軌跡の交点として算出される。
【００６８】
続くＳＡ１１およびＳＡ１２は位置候補選択部６０などに対応する。まず、ＳＡ１１においては、ＳＡ１０において算出された軌跡の交点が１つであったか否かが判断される。軌跡の交点が１つであった場合には、本ステップの判断が肯定され、その１つの交点が移動局１０の位置であるとされて、本フローチャートは終了する。一方、軌跡の交点が２つ以上であった場合には、本ステップの判断が否定され、続くＳＡ１２が実行される。
【００６９】
位置候補選択部６０、領域情報比較部６２、履歴情報比較部６４などに対応するＳＡ１２においては、ＳＡ１０において軌跡の交点として算出された複数の移動局１０の位置の候補のうち、いずれかが移動局１０の位置として選択される。この選択は、前記移動局１０の位置の候補についての情報と、移動局１０が移動可能とされる移動可能領域の位置についての情報、および／または移動局１０の移動の履歴に関する情報とを比較することによって行なわれる。具体的には例えば、前記移動可能領域の内側にない移動局１０の位置の候補は候補から除外されることにより、あるいは、移動局の移動履歴から推定される現在の移動局１０の位置に近い移動局１０の位置の候補が選択されることにより、移動局１０の位置の候補のいずれかが現在の移動局１０の位置として選択される。
【００７０】
前述の実施例によれば、前記距離比算出部５４（ＳＡ７、ＳＡ８）により、前記基地局１２の前記受信電力測定部３８（ＳＡ５）によってそれぞれ測定された受信電力に基づいて、前記基地局対における該受信電力の所定の演算結果として対数表現された受信電力の差が算出され、該対数表現された受信電力の差に基づいて前記基地局対を構成する一方の基地局と前記移動局１０との距離と、前記基地局対を構成する他方の基地局と前記移動局１０との距離との距離比が前記基地局対のそれぞれについて算出され、前記解集合算出部５６（ＳＡ９）により、前記距離比算出部５４によって算出された距離比を実現する解の集合、すなわち前記距離比を実現する点の連なりである軌跡が前記基地局対毎にそれぞれ算出され、前記位置算出部５８（ＳＡ１０）により、前記解集合算出部によって算出された複数の解集合の積集合としての前記複数の軌跡の交点を算出することにより移動局１０の存在位置が算出されるので、移動局１０の特定の送信電力の場合のもとで得られる受信電力と移動局および基地局間距離との関係を用いずに移動局の測位を行なうことができる。すなわち、測位に際して送信電力Ｐｔの影響を受けないため、移動局１０のバッテリ２８の残量が少なくなり、送信電力が低下した場合でも、測位精度を保つことができる。
【００７１】
また、前述の実施例によれば、位置算出部５８（ＳＡ１０）により複数の移動局１０の位置の候補が算出される場合において、前記位置候補選択部６０（ＳＡ１１、１２）により位置算出部５８とは異なる方法により算出された前記移動局１０の位置情報に基づいて、前記位置算出部５８によって算出された複数の解に対応する移動局１０の存在位置の候補から移動局１０の存在位置が選択されるので、移動局１０の特定の送信電力の場合のもとで得られる受信電力と移動局１０および基地局１２間の距離との関係を用いずに移動局１０の測位を行なうことができる。これにより、十分な数の基地局がない場合でも、移動局の送信電力の影響を受けない測位が可能となる。
【００７２】
また、前述の実施例によれば、前記位置候補選択部６０（ＳＡ１１）、領域情報比較部６２（ＳＡ１２）により、前記移動局１０の移動可能な領域に関する情報（１２６）に基づいて前記位置算出部５８（ＳＡ１０）が移動局１０の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１が移動局１０の位置として選択されるので、移動局の位置として適当なものが選択される。
【００７３】
また、前述の実施例によれば、前記位置候補選択部６０（ＳＡ１１）、履歴情報比較部６２（ＳＡ１２）により、前記移動局１０の移動履歴情報に基づいて前記位置算出部５８（ＳＡ１０）が移動局１０の存在位置の候補として算出した位置Ｐ１、Ｐ２のうち、いずれか１が移動局１０の位置として選択されるので、移動局１０の移動履歴に基づいて移動局１０の位置として適当なものが選択される。
【００７４】
また、前述の実施例によれば、前記基準基地局選択部６８（ＳＡ７）により、受信電力測定部３８（ＳＡ５）により測定される受信電力が最も高い基地局１２が基準基地局として選択され、前記基地局対は該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択されるので、距離比算出部５４（ＳＡ７）において受信電力をより高い値で測定することができる、すなわち受信電力をより正確に測定し得る基地局を含む基地局対における受信電力の所定の演算結果を算出することができ、各基地局対の受信電力差の精度を高めることができ、全体として測位の精度を高めることができる。
【００７５】
なお、前述の実施例において、サーバ１４は位置候補選択部６０を有するものとされていたが、この様な態様に限られない。すなわち、例えば、距離比算出部５４が３以上の基地局対に対する距離比を算出することができた場合にのみ、位置算出部５８が移動局１０の位置の算出を行なうようにされるなど、位置算出部５８により１つの解を算出することが可能である場合などは、位置候補選択部６０を有する必要がない。このように、位置候補選択部６０がなくても移動局測位システム８として一定の効果を得ることができる。
【００７６】
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００７７】
本実施例において、移動局１０の機能の要部は前述の実施例１と同様に、図２に示すブロック図によって表される。このうち、無線部２４は前述の実施例１と同様の機能を有する。制御部２６は、前述の実施例１において有していた、移動局１０の作動を制御する機能に加え、以下の機能を有している。すなわち、移動局１０から各基地局１２に対して送信する電波に含まれるデータに、例えばパリティ検査ビットなどの誤りを検出するために付加される誤り検出符号を付加する機能を有しており、前記送信データから所定の算出方法によってこの誤り検出符号を算出し、算出された誤り検出符号を前記送信データとともに各基地局に送信する。
【００７８】
また、基地局１２の機能の要部は前述の実施例１と同様に、図３に示すブロック図によって表される。前述の実施例１と比べ、実施例１においては用いられなかった誤り率算出部４０が用いられる点が異なる。
【００７９】
誤り率算出部４０は、基地局１２の無線部３４が受信した移動局からの電波に含まれる受信データついて、その受信データおよび誤り検出符号に基づいて、移動局１０から基地局１２への間の通信における通信の誤りの発生率である誤り率（ＢＥＲ；Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を算出する。具体的には、誤り率算出部４０は、例えば、受信した受信データから前記移動局１０の制御部が誤り検出符号を算出した算出方法と同じ算出方法により誤り検出符号を算出し、この誤り率算出部４０において算出された誤り検出符号と受信した移動局１０において算出された誤り検出符号との比較を行なう。これにより、受信データの誤りを検出することができ、その誤りの割合より誤り率を算出することができる。この結果、誤り率が小さい基地局１２ほど、移動局１０との通信がエラーが少なく実行され、移動局１０と基地局１２との通信に信頼性があるといえる。
【００８０】
また、この誤り率算出のための送信データおよび誤り検出符号は、例えば、測位のために送信される電波に含めることができる。あるいは、測位のための電波とは別個に誤り率算出のための送信データおよび誤り検出符号を含む電波が送信されてもよい。
【００８１】
また、測位サーバの機能の概要は、実施例１において説明した図４によって表されるが、基準基地局選択部６８による基準基地局の選択作動が異なる点が前述の実施例１と相違する。すなわち、基準基地局選択部６８は、前記距離比算出部５４において基地局対を生成する場合において、全ての基地局対に含まれる基準基地局を選択する。このとき、基準基地局選択部６８は、前記各基地局１２の誤り率算出部４０において算出される誤り率が最も低い基地局を誤り率として選択する。これは、誤り率が最も低い基地局は移動局１０との通信において最も信頼性がある基地局であると考えられ、電波の受信電力が正確に得られると考えられるためである。
【００８２】
本実施例の移動局測位システムの制御作動の概要は、前述の実施例１と同様に図１０によって表されるが、前述した実施例１との差異に対応するステップであるＳＡ５、ＳＡ６、ＳＡ７における制御作動が前述の実施例１と異なる。
【００８３】
すなわち、各基地局１２の受信電力測定部３８および誤り率算出部４０に対応するＳＡ５においては、ＳＡ４において移動局１０から送信される測位のための電波が受信され、その受信電力が測定される。また、移動局１０から送信されるデータおよび誤り検出符号に基づいて、移動局１０から各基地局１２へのデータ通信における通信誤りの発生率である誤り率が算出される。また、各基地局１２の有線通信インタフェース４２などに対応するＳＡ６においては、ＳＡ５において測定された移動局１０からの測位のための電波の受信電力および誤り率が、通信ケーブル１８を介して測位サーバ１４に送信される。
【００８４】
測位サーバ１４の基準基地局選択部６８および距離比算出部５４に対応するＳＡ７においては、まず、ＳＡ５において各基地局１２において算出された移動局１０から各基地局１２への通信における誤り率に基づいて、その誤り率の最も低い基地局、例えば第１基地局１２Ａが基準基地局として選択される。続いて、基準基地局として選択された基地局である第１基地局１２Ａと、その他の基地局である第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのうち１つの基地局との組み合わせである基地局対が複数生成される。さらに、生成された各基地局対に対して、各基地局対を構成する２つの基地局における移動局１０からの電波の受信電力の差が算出される。この受信電力の差の算出においては、前記ＳＡ５において測定されたＲＳＳＩから変換されることにより得られる対数表現（デシベル値）で表される受信電力Ｖｒ（ｄＢｍ）の値が用いられる。具体的には例えば、基準基地局である第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第２基地局１２Ｂの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１２、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第３基地局１２Ｃの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１３、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第４基地局１２Ｄの受信電力Ｖｒ４との差ΔＶｒ１４がそれぞれ算出される。
【００８５】
なお、その他のステップにおける制御作動は前述の図１０におけるものと同一であるので、説明を省略する。
【００８６】
前述の実施例２によれば、前記移動局１０により誤り検出符号を付加したデータを含む電波が発信され、前記誤り率算出部４０（ＳＡ５）により、前記基地局１０のそれぞれが前記移動局１０からの電波を受信した際における誤りの発生度合いである誤り率がそれぞれ算出され、前記基準基地局選択部６８（ＳＡ７）により、該誤り率算出部４０によって算出される前記誤り率が最も小さい基地局１２が基準基地局として選択され、前記基地局対は該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択されるので、前記位置算出部５８（ＳＡ１０）により、前記誤り率が小さい、すなわち他からの妨害を受けることなく、移動局からの電波を良好に受信した基地局を含む基地局対における受信電力の所定の演算結果を算出することができ、各基地局対の受信電力差の精度を高めることができ、全体として測位の精度を高めることができる。
【００８７】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００８８】
例えば、前述の実施例においては、前記基準基地局選択部６８は、移動局１０からの電波の受信電力が最も強い基地局１２を、あるいは、誤り率算出部４０によって算出される移動局１０との通信において誤り率が最も低い基地局１２を基準基地局として選択したが、これに限られない。例えば、前記基準基地局は、その受信電力測定部３８における分解能が最も高い基地局とされてもよい。この様にすれば、前記基準基地局は、その受信電力測定部３８における分解能が最も高い基地局であるので、予め分解能を高く、すなわち高感度に設計されることにより受信電力が正確に測定される基地局１２を含むように基地局対を設定し、その基地局対を構成する２つの基地局１２の受信電力の所定の演算結果を算出することができる。
【００８９】
逆に、基準基地局を選択することは本発明の実施において必須の要件ではない。すなわち、移動局１０からの電波を受信した４以上の基地局が存在する場合において、想定される全ての基地局対から任意に選択される３以上の基地局対により対応する軌跡を算出することにより、移動局１０の位置の算出を行なうことも可能であり、かかる方法によっても一定の効果が得られる。
【００９０】
前述の実施例２においては、移動局１０の制御部２６は送信するデータに誤り検出符号を付加し、基地局１２の誤り率算出部４０はその誤り検出符号に基づいて移動局１０から基地局１２への無線通信における誤り率ＢＥＲを算出したが、この様な態様に限られない。例えば、移動局１０および基地局１２において予め既知とされたビットパターン等のデータを有しておき、移動局１０がそのビットパターン等のデータを基地局１２へ送信し、基地局１２が受信した電波から取り出したデータと、予め有していたデータとを照合することにより誤り率を算出してもよい。
【００９１】
また、前述の実施例において説明したように、４つの基地局１２を用いて平面上を移動する移動局１０の位置の算出を行なう場合に、それら４つの基地局１２が正方形の頂点となるように配置されると、位置算出部５８は移動局１０の位置の候補を複数算出することとなる。そのため、移動局１０の位置の算出に用いる基地局１２は、位置算出部５８により算出される移動局１０の位置が複数とならないよう、具体的には例えば正方形の頂点に位置する関係にならないように予め設置されてもよい。また、５以上の基地局１２が存在する場合において、位置算出部５８により算出される移動局１０の位置が複数とならないように、移動局１０の位置の算出に用いる基地局１２を選択するようにしてもよい。
【００９２】
また、前述の実施例においては、解集合算出部５６は、前記距離比算出部５４において算出された基地局対ごとの距離比を満たす解の集合である解集合を円として基地局対ごとに算出したが、このような態様に限られない。例えば解集合算出部５６は前記基地局対ごとに前記解集合を前記距離比を満たす円を分布の中心とする円環状の確率密度分布として算出し、前記位置算出部５８は算出された複数の確率密度分布を重ね合わせ、例えば各基地局対についての存在確率の積が高くなった部分を解、すなわち移動局１０の位置としてもよい。
【００９３】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の移動局測位システムの概要を説明する図である。
【図２】本発明の移動局測位システムを構成する移動局の構成および制御機能を説明するブロック図である。
【図３】本発明の移動局測位システムを構成する基地局の構成および制御機能を説明するブロック図である。
【図４】本発明の移動局測位システムを構成する測位サーバの構成および制御機能を説明するブロック図である。
【図５】基地局対を構成する２つの基地局のそれぞれと基地局との距離の比に基づいて算出される移動局が存在する軌跡を説明する図である。
【図６】３つの基地局対に対応する軌跡の交点によって移動局の位置が算出される様子を説明する図である。
【図７】３つの基地局対に対応する軌跡の複数の交点によって複数の移動局の位置の候補が算出される様子を説明する図である。
【図８】領域情報比較部による移動局の位置の候補と移動可能領域との比較を説明する図である。
【図９】履歴情報比較部による移動局の位置の候補と移動局の現在の推定位置との比較を説明する図である。
【図１０】本発明の移動局測位システムの制御作動の概要を説明するフローチャートである。
【図１１】電波の発信源からの距離とその距離の位置における受信電力の大きさとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００９５】
８：移動局測位システム
１０：移動局
１２：基地局
２４：移動局１０の無線部（発信部）
３４：基地局１２の無線部（受信部）
３８（ＳＡ５、ＳＢ５）：受信電力測定部
４０（ＳＡ５）：誤り率算出部
５４（ＳＡ７、ＳＡ８、ＳＢ７、ＳＢ８）：距離比算出部
５６（ＳＡ９、ＳＢ９）：軌跡生成部
５８（ＳＡ１０）：位置算出部
６０（ＳＡ１１、ＳＡ１２）：位置候補選択部
８８：軌跡（解集合）
１２６：移動局の移動可能領域
Ｐ１、Ｐ２：移動局の存在位置の候補
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局が発信する電波を複数の基地局が受信し、その受信結果である受信電力に基づいて移動局の位置の推定を行なう移動局測位システムに関するものであり、特に、電池の消耗などにより移動局の送信電力の変化が生じた場合においても正確に測位を可能とする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動局が発信（送信）する電波を複数の基地局で受信し、これらの複数の基地局のそれぞれにおける受信電力に基づいて移動局の位置の推定を行なう方法が提案されている。この方法においては、例えば、受信電力がＲＳＳＩ値として測定され、予め実験やシミュレーションにより得られる前記受信電力と電波の発信側である移動局と電波の受信側である基地局との距離との関係に基づいて前記受信電力を測定した基地局と電波の発信源である移動局との距離を算出し、算出される前記複数の基地局と移動局との距離に基づいて移動局の位置が推定される。
【０００３】
具体的には、ＲＳＳＩ値などによって得られる電波の受信電力に、予め実験的にあるいはシミュレーションなどによって得られる電波の受信電力と距離との関係を適用して、電波の発信源である移動局と受信局である基地局との距離を算出する。そして、これを３以上の基地局について行い、既知である各基地局の位置に関する情報と、算出された各基地局と移動局との距離に関する情報とに基づいて、例えば３点測量の原理などにより、移動局の位置を算出するものである。
【０００４】
特許文献１には、電波を発信する基地局とその電波を受信する移動局との距離を、移動局における受信レベル（電界強度）の長区間中央値に基づいて算出する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１３９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、移動局はその移動性などを目的として例えば充電池などのバッテリなどによって駆動されることがある。移動局が電波を発信し、基地局が受信する構成とされる場合に、移動局を駆動するバッテリの残量が低下すると、移動局から送信される電波の送信電力（出力）が低下することがある。
【０００７】
かかる場合においては、実際の受信電力（受信強度）と、移動局および基地局間の距離との関係は、例えば定格送信電力に基づいて予め実験やシミュレーションにより得られた関係とは異なるものとなるため、予め得られた関係に基づいて受信電力から移動局および基地局間の距離を算出しても、算出される距離に誤差が生ずるおそれがある。そのため、かかる距離を用いて移動局の測位を行なっても、移動局の位置を正確に測位することはできないという問題があった。
【０００８】
図１１は、所定の電力により送信された電波を受信した場合の受信電力の値と、その電波の送信源と受信した地点との距離との関係を表す図である。例えば、バッテリ２８の充電量が十分であって移動局から所定の出力（電力）により電波が送信される場合を想定して、図１１の曲線Ｒｎｏｒｍａｌで表される関係が予め得られている。かかる関係に基づいて、受信電力ＶｒがＶｒ＝Ｖｒｎｏｒｍａｌである場合には、その電波を受信した基地局は電波の送信源である移動局の距離がＤｎｏｒｍａｌであると推定する。しかしながら、移動局のバッテリ２８の充電量が低下し、移動局からの送信される電波の出力が低下した場合した場合には、前記受信電力と距離との関係は、予め算出された関係Ｒｎｏｒｍａｌとは異なる関係、例えば図１１の曲線ＲｎｏｒｍａｌよりもΔだけ下側、すなわち受信電力の低い側にある曲線Ｒｌｏｗで表される関係となる。かかる場合においては、移動局と基地局との距離がＤｎｏｒｍａｌである場合には、基地局で測定される受信電力はＶｒｎｏｒｍａｌより小さいＶｒｌｏｗである。逆に、基地局で測定される受信電力がＶｒｌｏｗである場合には、移動局と基地局との距離はＤｎｏｒｍａｌと推定されるべきであるが、前記予め得られている関係である曲線Ｒｎｏｒｍａｌに基づいて推定される移動局と基地局との距離はＤｌｏｗとされてしまう。このように、電波の送信源である移動局から電波が所定の出力によって行なわれることを前提として得られる電波の受信電力と距離の関係に基づいて、移動局と距離との距離を算出する場合、電波の送信源である移動局の状態によっては必ずしも正確な距離を算出することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、移動局から発信された電波を複数の基地局が受信し、該基地局がそれぞれ受信した電波の受信電力に関する値と該基地局の位置とに基づいて前記移動局の位置を推定する移動局測位システムにおいて、２つの基地局における電波の受信電力の所定の演算結果に基づいて移動局の位置の算出（測位）を行なうことにより、予め得られる受信電力と移動局および基地局間距離との関係を用いずに移動局の測位を行なうことのできる移動局測位システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明は、（ａ）移動局から発信された電波を複数の基地局が受信し、該基地局がそれぞれ受信した電波の受信電力と該基地局の位置とに基づいて前記移動局の位置を推定する移動局測位システムであって、（ｂ）前記移動局は、所定の周波数の電波の発信が可能な発信部を備え、（ｃ）前記基地局は、前記移動局が発信する電波を受信可能な受信部と、該受信部により受信した電波の受信電力を測定する受信電力測定部とを備え、（ｄ）対をなす前記基地局である基地局対を構成する該基地局の該受信電力測定部によってそれぞれ測定された受信電力の所定の演算結果に基づいて、前記基地局対を構成する一方の基地局と前記移動局との距離と、前記基地局対を構成する他方の基地局と前記移動局との距離との距離比を基地局対のそれぞれについて算出する距離比算出部と、（ｅ）該距離比算出部によって算出された距離比を実現する解の集合を前記基地局対毎にそれぞれ算出する解集合算出部と、（ｆ）該解集合算出部により生成された複数の解集合の積集合を求めることにより該解集合の積集合に属する解を移動局の存在位置として算出する位置算出部とを有することを特徴とする。
【００１１】
好適には、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、前記位置算出部により前記解集合の積集合に属する解が複数算出される場合において、前記位置算出部とは異なる方法により算出された前記移動局の位置情報に基づいて、前記位置算出部によって算出された複数の解に対応する移動局の存在位置の候補から前記移動局の存在位置を選択する位置候補選択部とを有することを特徴とする。
【００１２】
また好適には、請求項３にかかる発明は、前記位置候補選択部は、前記移動局の移動可能な領域に関する情報に基づいて前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１を移動局の位置として選択することを特徴とする。
【００１３】
また好適には、請求項４にかかる発明は、前記位置候補選択部は、前記移動局の移動履歴情報に基づいて、前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１を移動局の位置として選択することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５にかかる発明は、前記位置算出部は、受信電力測定部により測定される受信電力が最も高い基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択することを特徴とする。
【００１５】
また好適には、請求項６にかかる発明は、（ａ）前記基地局のそれぞれが前記移動局より受信した電波における誤りの発生度合いである誤り率をそれぞれ算出する誤り率算出部を有し、（ｂ）前記位置算出部は、該誤り率算出部によって算出される前記誤り率が最も小さい基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択することを特徴とする。
【００１６】
また好適には、請求項７にかかる発明は、前記位置算出部は、その受信電力測定部における分解能が最も高い基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１にかかる発明によれば、前記距離比算出部により、前記基地局の前記受信電力測定部によってそれぞれ測定された受信電力の所定の演算結果に基づいて前記基地局対を構成する一方の基地局と前記移動局との距離と、前記基地局対を構成する他方の基地局と前記移動局との距離との距離比が前記基地局対のそれぞれについて算出され、前記解集合算出部により、前記距離比算出部によって算出された距離比を実現する解の集合が算出され、前記位置算出部により、前記解集合算出部によって算出された複数の解集合の積集合を求めることにより該解集合の積集合に属する解が移動局の存在位置として算出されるので、移動局の特定の送信電力の場合のもとで得られる受信電力と移動局および基地局間距離との関係を用いずに移動局の測位を行なうことができる。すなわち、測位に際して送信電力の影響を受けないため、移動局のバッテリ残量が少なくなり、送信電力が低下した場合でも、測位精度を保つことができる。
【００１８】
また、請求項２にかかる発明によれば、前記位置候補選択部により、該位置算出部とは異なる方法により算出された前記移動局の位置情報に基づいて、前記位置算出部によって算出された複数の解に対応する移動局の存在位置の候補から移動局の存在位置が選択されるので、移動局の特定の送信電力の場合のもとで得られる受信電力と移動局および基地局間距離との関係を用いずに移動局の測位を行なうことができる。これにより、十分な数の基地局がない場合でも、移動局の送信電力の影響を受けない測位が可能となる。
【００１９】
また、請求項３にかかる発明によれば、前記位置候補選択部により、前記移動局の移動可能な領域に関する情報に基づいて前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１が移動局の位置として選択されるので、移動局の位置として適当なものが選択される。
【００２０】
また、請求項４にかかる発明によれば、前記位置候補選択部により、前記移動局の移動履歴情報に基づいて、前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１が移動局の位置として選択されるので、移動局の移動履歴に基づいて移動局の位置として適当なものが選択される。
【００２１】
また、請求項５にかかる発明によれば、前記位置算出部により、受信電力測定部により測定される受信電力が最も高い基地局が基準基地局として選択され、前記基地局対は該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択されるので、受信電力をより高い値で測定することができる、すなわち受信電力をより正確に測定し得る基地局を含む基地局対における受信電力の所定の演算結果を算出することができ、各基地局対の受信電力差の精度を高めることができ、全体として測位の精度を高めることができる。
【００２２】
また、請求項６にかかる発明によれば、前記誤り率算出部により、前記基地局のそれぞれが前記移動局より受信した電波における誤りの発生度合いである誤り率がそれぞれ算出され、前記位置算出部により、該誤り率算出部によって算出される前記誤り率が最も小さい基地局が基準基地局として選択され、前記基地局対は該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択されるので、前記誤り率が小さい、すなわち他からの妨害を受けることなく、移動局からの電波を良好に受信した基地局を含む基地局対における受信電力の所定の演算結果を算出することができ、各基地局対の受信電力差の精度を高めることができ、全体として測位の精度を高めることができる。
【００２３】
また、請求項７にかかる発明によれば、前記位置算出部により、前記受信電力測定部における分解能が最も高い基地局が基準基地局として選択され、前記基地局対は該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択されるので、予め分解能を高く、すなわち高感度に設計されることにより受信電力が正確に測定される基地局を含む基地局対における受信電力の所定の演算結果をを算出することができ、各基地局対の受信電力差の精度を高めることができ、全体として測位の精度を高めることができる。
【００２４】
また、好適には、前記所定の演算結果は、前記基地局対を構成する基地局における真数表現された電波の受信電力の受信電力の比である。このようにすれば、前記距離比算出部は、前記演算結果に基づいて前記基地局対を構成する一方の基地局と前記移動局との距離と、前記基地局対を構成する他方の基地局と前記移動局との距離との距離比を算出することができる。
【００２５】
また、好適には、前記受信電力は対数表現された受信電力であり、前記所定の演算結果は、前記基地局対を構成する基地局における対数表現された電波の受信電力の受信電力の差である。このようにすれば、電波の受信電力を表わすものとして広く用いられる対数表現された受信電力が前記受信電力測定部において測定され、前記距離比算出部において前記演算結果、すなわち前記基地局対を構成する一方の基地局と他方の基地局とにおける対数表現された受信電力の差を用いて前記移動局との距離が算出される。とくに前記基地局対を構成する一方の基地局と他方の基地局とにおける対数表現された受信電力の差においては、移動局における電波の送信電力が変化してもその影響を受けない。そのため、例えば移動局の電池が消耗した場合など、移動局の送信電力が変化した場合においても前記距離比を精度よく算出することができ、移動局の位置の算出を精度よく実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明の移動局測位システム８の構成の一例を示した図である。図１に示すように、移動局測位システム８は、移動可能な移動局１０、既知の位置に固定され、前記移動局１０と無線による通信を行なう機能を有する第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局１２（以下、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄを区別しない場合、基地局１２という。）、および測位サーバ１４を含んで構成される。測位サーバ１４は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂コンピュータを含んで構成される。なお、移動局１０の数は１個以上であればとくに限定されない。また、基地局１２はそれぞれ、ＬＡＮケーブル等の通信ケーブル１８によって測位サーバ１４と接続され、相互に通信可能とされている。
【００２８】
なお、移動局１０が移動可能な領域（図１の例であれば平面）には例えば図１に示すような座標系が設定され、移動局１０、基地局１２の位置はこの座標系における座標によって表現することができる。
【００２９】
図２は、移動局１０の機能の要部を説明するための機能ブロック図である。このうち、無線部２４は、後述する制御部２６によって行なわれる制御の内容に応じて、アンテナ２２を用いて電波の送受信を行なう。例えば無線部２４は、後述する基地局１２から送信される移動局１０の作動を制御する指令を含む電波を受信したり、あるいは測位のための電波の送信指令を受けた場合には、所定の電波出力、あるいは所定の電波特性により電波を送信する。すなわち、無線部２４は所定の周波数の搬送波を発生する発振器、電波により送信する信号に基づいて前記搬送波を変調する変調器、前記変調された搬送波を所定の出力に増幅する送信アンプなどによって実現される送信機能と、アンテナ２２によって受信された受信波を増幅する受信アンプ、受信波から所定の周波数成分のみを取り出すフィルタ、デジタル復調や検波器などによる復調を行なう復調器などによって実現される受信機能を含む。
【００３０】
バッテリ２８は周知の電池などにより構成されるもので無線部２４，制御部２６に電力を供給する。
【００３１】
また、制御部２６は、移動局１０の作動を制御するものであって、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、移動局１０の電波の送受信の切換や、送受信される電波の変復調、あるいは送信される電波に含まれる信号の生成などの処理を実行するようになっている。具体的には、無線部２４が受信した電波を解析し、移動局１０の作動に関する指令を取り出し、その指令に応じて無線部２４から電波を送信させるなどの作動を行なう。
【００３２】
また、アンテナ２２は、前述の無線部２４が電波を送受信する際に用いられるものであって、無線部２４が送受信する電波の周波数に適したものが用いられる。また、移動局からの距離が同じ場合にアンテナ２２からの距離が同じである場合には同じ強さで電波を受信できるように、アンテナ２２は少なくとも電波の伝搬方向に無指向性であるアンテナが好適に用いられる。
【００３３】
図３は、基地局１２の機能の要部を説明するための機能ブロック図である。基地局１２は、電波を送受信するためのアンテナ３２、無線部３４、制御部３６、受信電力測定部３８、誤り率算出部４０、有線通信インタフェース４２等を有する。基地局１２は例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されている。ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、前記制御部３６、受信電力測定部３８、誤り率算出部４０の機能などを実現する。
【００３４】
無線部３４は、前述の移動局１０の無線部２４と同様の機能、すなわち、アンテナ３２を用いて電波を送受信する機能を有する。
【００３５】
制御部３６は、基地局１２の作動を制御するものであって、基地局１２の電波の送受信の切換や、送受信される電波の変復調などの処理を実行するようになっている。具体的には、前記無線部３４の送受信を切り換えたり、あるいは、後述する受信電力測定部３８、誤り率算出部４０の作動を制御する。また、後述するサーバ１４からの指令に基づいて、前記移動局１０の作動に関する指令を無線で送信する。
【００３６】
受信電力測定部３８は、無線部３４において受信された電波（受信波）の受信電力を測定する。具体的には例えば、まずＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と呼ばれるハードウェアに特有の電波の受信強度を数値化した指標値を測定し、得られたＲＳＳＩをそのハードウェアの仕様に基づいて換算を行うことにより受信電力が得られる。このＲＳＳＩは、例えば電波の受信時のアンテナの給電点における電圧の大きさに基づいて算出される０乃至２５５までの２５６段階で表される数値である。
【００３７】
有線通信インタフェース４２は、例えばＬＡＮケーブルなどの通信ケーブル１８を介して他の基地局１２あるいは測位サーバ１４と情報交換可能に接続される。本実施例においては、前述の図１で説明したように、各基地局のそれぞれは測位サーバ１４と通信可能に接続されている。具体的には、前記受信電力測定部３８により測定された受信波の受信電力に関する情報や、前記誤り率算出部４０により算出される誤り率に関する情報を通信ケーブル１８を介して測位サーバ１４に送信される。また、測位サーバ１４から送信された基地局１２の作動に関する指令などが受信される。
【００３８】
なお、誤り率算出部４０は後述する別の実施例で用いるものであり、その説明は後述する。すなわち、本実施例においては、誤り率算出部４０は必要とされない。
【００３９】
図４は、測位サーバ１４の機能の要部を説明するための機能ブロック図である。測位サーバ１４は、有線通信インタフェース５２、距離比算出部５４、解集合算出部５６、位置算出部５８、位置候補選択部６０、領域情報比較部６２、履歴情報比較部６４、記憶部６６、基準基地局６８などを有して構成される。このうち、有線通信インタフェース５２は、通信ケーブル１８を介して基地局１２のそれぞれと情報交換可能に接続される。具体的には例えば、基地局１２から前記受信波の受信電力に関する情報や、誤り率に関する情報を受信する。また、基地局１２の作動に関する指令や、移動局１０の作動に関する指令などを基地局１２に対し送信する。これは、移動局１０は有線通信インタフェースを有さない一方、測位サーバ１４は無線部を有しないため、測位サーバ１４から移動局１０への指令はいずれかの基地局１２の無線部３４を介して行なうためである。
【００４０】
距離比算出部５４は、まず、移動局１０の無線部２４が所定の出力により送信した電波を前記各基地局１２が受信した際の、各基地局１２の受信電力測定部３８において測定される受信電力を取得する。前述のように取得される受信電力の値は、デシベル単位で表された電力であり、その単位はｄＢｍを用いて表される。
【００４１】
続いて距離比算出部５４は、前記複数の基地局１２から２つの基地局の組み合わせである基地局対を生成する。具体的には、前記複数の基地局１２のうち、後述する基準基地局選択部６８によって選択された基準基地局と、その基準基地局以外の基地局との組み合わせによって基地局対を生成する。例えば、図１に示すように第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局が存在する場合に、基準基地局選択部６８によって第１基地局１２Ａが基準基地局として選択された場合には、選択基地局と選択基地局以外の基地局との組み合わせ、すなわち第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対を生成する。
【００４２】
距離比算出部５４は、生成した各基地局対を構成する２つの基地局における前記受信電力について、所定の演算処理を行う。この所定の演算処理により得られる所定の演算結果は例えばデシベル単位で表された受信電力の差である。具体的には例えば、前記基地局対を構成する２つの基地局のうち、基準基地局における移動局からの電波の受信電力の値から、基準基地局でない移動局の電波の受信電力を減ずることにより差を算出する。例えば、前述のように第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対が生成される場合においては、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１（ｄＢｍ）と第２基地局１２Ｂの受信電力Ｖｒ２（ｄＢｍ）との差ΔＶｒ１２（ｄＢｍ）をΔＶｒ１２＝Ｖｒ１−Ｖｒ２、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１（ｄＢｍ）と第３基地局１２Ｃの受信電力Ｖｒ３（ｄＢｍ）との差ΔＶｒ１３（ｄＢｍ）をΔＶｒ１３＝Ｖｒ１−Ｖｒ３、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１（ｄＢｍ）と第４基地局１２Ｄの受信電力Ｖｒ４（ｄＢｍ）との差ΔＶｒ１４（ｄＢｍ）をΔＶｒ１４＝Ｖｒ１−Ｖｒ４、のようにそれぞれ算出する。
【００４３】
さらに距離比算出部５４は、算出された前記各基地局対における受信電力差に基づいて、前記基地局対を構成する２つの基地局のそれぞれと、電波を送信した移動局との距離の比を算出する。この距離の比の算出は次のように行なわれる。まず、移動局からの電波を受信した基地局において、その受信電力Ｖｒ（ｄＢｍ）と移動局と基地局との距離Ｄ（ｍ）との関係は、次式（１）によって与えられる。
Ｖｒ＝−２０ｌｏｇ（４πＤｆ／ｃ）＋ＧＴＡ＋ＧＲＡ＋Ｐｔ …（１）
ここで、ＧＴＡ（ｄＢｉ）は送信アンテナゲイン、すなわち送信側である移動局１０のアンテナ２２のゲイン、ＧＲＡ（ｄＢｉ）は受信アンテナゲイン、すなわち受信側である基地局１２のアンテナ３２のゲイン、Ｐｔ（ｄＢｍ）は移動局１０における送信電力、ｆ（Ｈｚ）は送信電波の周波数、ｃ（ｍ／ｓ）は光速、すなわち電波の伝搬速度である。
【００４４】
この式（１）を用いて、例えば第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第２基地局１２Ｂの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１２は、次式（２）で表される。
ΔＶｒ１２＝Ｖｒ１−Ｖｒ２
＝−２０ｌｏｇ（４πＤ１ｆ／ｃ）＋ＧＴＡ＋ＧＲＡ＋Ｐｔ
−（−２０ｌｏｇ（４πＤ２ｆ／ｃ）＋ＧＴＡ＋ＧＲＡ＋Ｐｔ）
＝−２０ｌｏｇ（４πＤ１ｆ／ｃ）＋２０ｌｏｇ（４πＤ２ｆ／ｃ）
＝２０ｌｏｇ（Ｄ２／Ｄ１） …（２）
ここで、Ｄ１、Ｄ２はそれぞれ、第１基地局１２Ａと基地局１０との距離および第２基地局１２Ｂと基地局１０との距離である。このように、基地局対の受信電力の差ΔＶｒ１２は、移動局１０の送信電力Ｐｔを含まないものとなり、送信電力Ｐｔの影響を受けることがない。さらに、前記（２）式より、
（Ｄ２／Ｄ１）＝ｅｘｐ（ΔＶｒ１２／２０） …（３）
となり、基地局対を構成する２つの基地局のそれぞれと、電波を送信した移動局との距離の比を算出することができる。例えば、前述のように第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対が生成される場合においては、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第２基地局１２Ｂの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１２に基づいて第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離Ｄ２との比（距離比）（Ｄ２／Ｄ１）を、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第３基地局１２Ｃの受信電力Ｖｒ３との差ΔＶｒ１３に基づいて第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離Ｄ３との比（Ｄ３／Ｄ１）を、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第４基地局１２Ｄの受信電力ＶＲ４との差ΔＶｒ１４に基づいて第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離Ｄ４との比（Ｄ４／Ｄ１）を、それぞれ算出する。
【００４５】
このとき、移動局１０の位置は、第１基地局１２Ａおよび第２基地局１２Ｂの位置との関係において、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離Ｄ２との比（距離比）が（Ｄ２／Ｄ１）となる条件満たす解集合Ｓ１のいずれか１点にある。同様に、移動局１０の位置は、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離Ｄ３との比（Ｄ３／Ｄ１）となる条件満たす解集合Ｓ２のいずれか１点および第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離Ｄ４との比（Ｄ４／Ｄ１）となる条件満たす解集合Ｓ３のいずれか１点にある。従って、移動局１０の位置は、これらの条件を全て満たす、解集合Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の積集合Ｓ＝Ｓ１∩Ｓ２∩Ｓ３のいずれか１点である。
【００４６】
解集合算出部５６は、前記距離比算出部５４において算出された基地局対ごとの距離比を満たす解の集合である解集合Ｓ１〜Ｓ３を基地局対ごとに算出する。ここで、図５に示すように、平面上において２つの点Ｓ、Ｒからの距離がｍ：ｎ（ｎ≠１）であるような点Ｐの軌跡は、線分ＳＲを内分する点をＡ、外分する点をＢとすれば、線分ＡＢを直径とする円８２、すなわちアポロニウスの円となることから、解集合算出部５６は、このアポロニウスの円に基づいて、前記距離比算出部５４において算出された基地局対ごとの距離比、すなわち基地局対を構成する各基地局のそれぞれと移動局との距離の比を実現する前記移動局の位置を表す点の連なりである軌跡を生成する。この軌跡が解集合に対応する。具体的には、図５の点Ｓに基地局１２Ｓが、点Ｒに基地局１２Ｒが存在し、前記距離比算出部によって算出される基地局１２Ｓと移動局との距離と、基地局１２Ｒと移動局との距離との比（ＤＳ／ＤＲ）が
ＤＳ／ＤＲ ＝ ｍ／ｎ
である場合には、移動局１０の位置を表す軌跡すなわち解集合は図５の円８２で表されることになる。
【００４７】
具体的に例えば、第１移動局１２Ａと第２移動局１２Ｂとからなる基地局対について、前記距離比算出部５４によって算出される距離比（Ｄ２／Ｄ１）の値をａ、第１移動局１２Ａの座標を（Ｘ１，Ｙ１）、第２移動局１２Ｂの座標を（Ｘ２，Ｙ２）、移動局１０の座標を（ｘ，ｙ）とすると、
【数１】
となって、円の軌跡を表す式（４）が得られる。例えば、前述のように第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対が生成される場合においては、同様に第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄからなる基地局対のそれぞれについても、
【数２】
のように、式（５）、（６）で表される軌跡を算出する。なお、前記式（５）においてｂは第１移動局１２Ａと第３移動局１２Ｃとからなる基地局対について、前記距離比算出部５４によって算出される距離比（Ｄ３／Ｄ１）の値であり、前記式（６）においてｃは第１移動局１２Ａと第４移動局１２Ｄとからなる基地局対について、前記距離比算出部５４によって算出される距離比（Ｄ４／Ｄ１）の値である。これら式（４）〜（６）のそれぞれを満たす解（ｘ，ｙ）の集合である軌跡が解集合Ｓ１〜Ｓ３に対応する。
【００４８】
位置算出部５８は、前記解集合算出部５６において算出された解集合Ｓ１〜Ｓ３の積集合Ｓを算出することにより、移動局１０の位置を算出する。本実施例においては、前記解集合はそれぞれ円を表す軌跡であることから、これら複数の解集合Ｓ１〜Ｓ３に対応する軌跡の交点が、積集合Ｓに対応する。具体的には、前記解集合算出部５６によって生成された複数の軌跡をそれぞれ表す数式を同時に満たす点を算出することによって、その交点の位置を算出する。例えば、前述のように第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対が生成される場合においては、これらの基地局対に対応する３つの軌跡８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ（図６参照）のそれぞれに対応する前記式（４）乃至式（６）を同時に満たす解（ｘ，ｙ）を求めることにより、前記３つの軌跡の交点Ｐを移動局１０の位置として算出する。なお、図６に示すように軌跡の交点として移動局１０の位置を算出する場合には、少なくとも３つの軌跡が必要であり、従ってこれに対応する少なくとも３つの基地局対が必要である。また、この少なくとも３つの基地局対は、少なくとも４つの基地局によって構成される必要がある。
【００４９】
ところで、基地局１２が３つしか存在しない場合や、４つ以上存在する場合であっても３つの基地局１２しか移動局１０からの電波を受信することができない場合、あるいは４つの基地局がそれぞれ正方形の頂点となる位置にある場合などには、距離比算出部５４によって算出される距離比が、２つの基地局対についてしか算出されない。かかる場合においては、解集合として前記２つの基地局対に対応する２つの軌跡しか算出されないため、前記位置算出部５８が算出する積集合Ｓである軌跡の交点は複数の点を含む場合がある。従って、位置算出部５８は移動局１０の位置を特定することができず、移動局１０の位置の候補を複数算出する。
【００５０】
このように位置算出部５８は、前記軌跡生成部５６において生成された２つの軌跡の交点に基づいて、移動局１０の位置の候補を算出する場合がある。すなわち、前記軌跡の交点として算出される複数の交点が、複数の基地局対についての距離比を満たす位置であり、これら複数の交点のうちいずれかが移動局１０の位置である。具体的には、前記解集合算出部５６によって生成された２つの軌跡をそれぞれ表す数式を同時に満たす点を算出することによって、その交点の位置を算出する。例えば、図７に示すように第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃおよび第４基地局１２Ｄの４つの基地局が正方形の頂点となるように配置されている場合においては、図７に示す３つの軌跡８８Ａ、８８Ｂ、および８８Ｃがそれぞれ点Ｐおよび点Ｑにおいて交わる。すなわち、第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂからなる基地局対、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、および、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄからなる基地局対のそれぞれに対応する３つの軌跡８８Ａ、８８Ｂおよび８８Ｃのそれぞれに対応する前記式（４）乃至式（６）を同時に満たす解（ｘ，ｙ）を求めることにより、前記２つの軌跡の２つの交点ＰおよびＱを移動局１０の位置の候補として算出する。
【００５１】
位置候補選択部６０は、前記位置算出部５８によって算出された移動局１０の位置の候補のうち、いずれかを移動局１０の位置として選択する。位置候補選択部６０は、領域情報比較部６２および履歴情報比較部６４の少なくともいずれか一方を有する。位置候補選択部６０は、この領域情報比較部６２によって得られる移動局１０の存在しうる領域に関する情報である領域情報、および前記履歴情報比較部６４によって得られる移動局１０の移動履歴に関する情報の少なくとも一方に基づいて移動局１０の位置の選択を行なう。
【００５２】
領域情報比較部６２は、移動局１０が存在しうる領域に関する情報と、前記位置算出部５８によって算出される移動局の位置１０の候補とを比較する。すなわち、移動局１０が壁などでしきられた室内などの限定された領域内のみを移動可能とされている場合においては、その移動局１０が移動可能である領域についての情報（領域情報）を、例えば後述する移動局位置記憶部６６などに予め記憶しておき、領域情報比較部６２は、この移動局位置記憶部６６から読み出された領域情報と、前記位置算出部５８によって算出される移動局１０の位置の候補とを比較する。そして、移動局１０の位置の候補のうち、前記領域情報に基づいて、移動局１０の移動可能な領域の内側にあるか否かを判断する。そして、位置候補選択部６０は、移動局１０の移動可能な領域の内側にないと判断された前記移動局１０の位置の候補については、移動局１０の位置の候補から除外する。
【００５３】
図８は、領域情報比較部６２および位置候補選択部６０の作動を説明する図である。位置算出部５８などにより、２つの基地局対に対する距離比から算出される２つの軌道８８Ａおよび８８Ｂが算出され、その交点として２つの移動局１０の位置の候補Ｐ１およびＰ２が得られている。一方、予め移動局位置記憶部６６に記憶された領域情報、すなわち、移動局１０の移動可能な領域が、線１２０で囲まれた領域１２６であるとする。このとき、領域情報比較部６２は、移動局１０の位置の候補Ｐ１およびＰ２の位置と、領域情報、すなわち移動可能領域１２６の位置とを比較し、候補Ｐ２は移動局１０の移動可能な領域の内側にあると判断し、一方、候補Ｐ１は移動局１０の移動可能な領域の内側にはないと判断する。この判断に基づき、位置候補選択部６０は、候補Ｐ１は移動局１０の位置の候補から除外する。この結果、移動局１０の位置の候補は候補Ｐ２のみとなり、位置候補選択部６０は移動局１０の位置は候補Ｐ２の位置であると選択する。
【００５４】
本実施例において、例えばコンピュータの記憶手段などによって実現される測位サーバ１４の移動局位置記憶部６６は、前述の移動局測位システム８により移動局１０の測位が例えば所定の間隔で繰り返し行なわれる場合において、過去に移動局位置候補選択部６０により移動局１０の位置であるとして選択された位置およびその測位の行なわれた時刻についての情報（移動履歴情報）を所定の回数分だけ記憶する。
【００５５】
また、履歴情報比較部６４は、前記移動局位置記憶部６６において記憶された前記移動履歴情報に基づいて、現在の移動局１０の位置を予測する。そして、予測された現在の移動局１０の予測位置と前記位置算出部５８によって算出された複数の移動局位置候補とを照合する。そして、位置候補選択部６０は、この照合の結果、前記移動局１０の予測位置に最も近い位置にある移動局の位置の候補を現在の移動局１０の位置であるとして選択する。
【００５６】
図９は、このときの履歴情報比較部６４および位置候補選択部６０の作動を説明する図である。図９において、前記位置算出部５８によって算出された移動局位置の２つの候補は候補Ｐ１および候補Ｐ２である。一方、点ｑｔ−１、点ｑｔ−２、点ｑｔ−３、点ｑｔ−４はそれぞれ、現在より１回乃至４回前に行なわれた移動局１０の測位における移動局１０の位置であるとされた位置を表している。前記履歴情報比較部６４は、前記点ｑｔ−１、点ｑｔ−２、点ｑｔ−３、点ｑｔ−４の位置に基づいて、現在の移動局１０の予測位置ｑｔ（ｘｅ，ｙｅ）を予測する。そして、予測された移動局１０の予測位置ｑｔと候補Ｐ１の距離ｄｅ１、および移動局１０の予測位置ｑｔと候補Ｐ２のそれぞれとの距離ｄｅ２をそれぞれ算出する。位置候補選択部６０は算出された距離ｄｅ１および距離ｄｅ２を比較し、この距離がより小さくなる移動局位置候補を実際の移動局１０の位置であるとして選択する。すなわち、図９の例であれば、ｄｅ１＞ｄｅ２であるので、より小さい距離であるｄｅ２に対応する移動局位置である候補Ｐ２を実際の移動局１０の位置であるとして選択する。
【００５７】
具体的には、履歴情報比較部６４は、例えば以下のようにして現在の移動局の予測位置ｑｔ（ｘｅ，ｙｅ）を予測する。現在の移動局の予測位置ｑｔにおける移動局１０の移動速度をｖｔ、加速度をａｔとし、同様に、過去１回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−１における移動局１０の移動速度をｖｔ−１、加速度をａｔ−１、過去２回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−２における移動局１０の移動速度をｖｔ−２、加速度をａｔ−２、過去３回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−３における移動局１０の移動速度をｖｔ−３、加速度をａｔ−３、過去４回前の測位の際の移動局１０の位置ｑｔ−４における移動局１０の移動速度をｖｔ−４、加速度をａｔ−４とする。このとき、現在の加速度は過去２回における測位の際における移動局１０の移動加速度の平均であるとすると、その関係は次式（７）で表される。
ａｔ＝（ａｔ−１＋ａｔ−２）／２ …（７）
で表される。このとき、移動局測位システム８による測位が微小時間で反復して行なわれている場合には、ある測位の際における移動局１０の移動加速度ａｔは、その測位の際における移動局１０の移動速度ｖｔと１回前の測位の際における移動局１０の移動速度ｖｔ−１とを用いて、ａｔ＝ｖｔ−ｖｔ−１と表され、またある測位の際における移動局１０の移動速度ｖｔは、その測位の際における移動局１０の位置ｑｔと１回前の測位の際における移動局１０の位置ｑｔ−１とを用いて、ｖｔ＝ｑｔ−ｑｔ−１と表されることから、前記式（７）は、
ｖｔ−ｖｔ−１＝（（ｖｔ−１−ｖｔ−２）＋（ｖｔ−２−ｖｔ−３））／２
（ｑｔ−ｑｔ−１）−（ｑｔ−ｑｔ−１）
＝（（（ｑｔ−１−ｑｔ−２）＋（ｑｔ−２−ｑｔ−３））
＋（（ｑｔ−２−ｑｔ−３）＋（ｑｔ−３−ｑｔ−４））／２
と順次書き換えられる。これをｑｔについて整理すると、
ｑｔ＝（５ｑｔ−１−３ｑｔ−２−ｑｔ−３＋ｑｔ−４）／２
となる。このようにして、現在の移動局１０の予測位置ｑｔを算出する。
【００５８】
基準基地局選択部６８は、前記距離比算出部５４において基地局対を生成する場合において、全ての基地局対に含まれる基準基地局を選択する。例えば、前述のように第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂ、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃ、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄの３つの基地局対が生成される場合においては、第１基地局１２Ａが基準基地局として選択されている。このとき、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１は、移動局１０の位置を算出するための式（４）乃至式（６）のいずれにも含まれ、算出される移動局１０の位置に影響する。このように、基準基地局における電波の受信電力は、移動局１０の測位結果に大きく影響する。そのため、基準基地局には、その電波の受信電力が正確に測定可能な基地局が選択されることが望ましい。そこで、基準基地局選択部６８は、各基地局１２の受信電力測定部３８において測定された移動局１０からの電波の受信電力が最も高い基地局を、基準基地局として選択する。これは、電波の受信電力が高い基地局のほうが、移動局により近く、受信電力の測定精度が高く、基準基地局に適しているためである。
【００５９】
図１０は、本発明の移動局測位システムの制御作動の概要を説明するフローチャートである。本フローチャートにおいては、移動局１０、基地局１２、測位サーバ１４の制御作動がそれぞれ示されている。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＡ１においては、測位サーバ１４において移動局１０の測位のための作動が開始されると、測位サーバ１４からいずれか１つの基地局１２、例えば第１基地局１２Ａに対し、移動局１０への電波の送信指令を無線により送信する指令がなされる。このとき、前記いずれか１つの基地局１２とは、常に同一の基地局１２であってもよいし、その都度異なる基地局１２が選択されてもよい。またＳＡ１においては全ての基地局１２に対し、移動局１０からの電波を受信するための待機を行なうよう指令がなされる。これらの指令は、測位サーバ１４の有線通信インタフェース５２、通信ケーブル１８、各基地局１２の有線通信インタフェース４２等を介して行なわれる。
【００６０】
各基地局１２の制御部３６に対応するＳＡ２においては、ＳＡ１において測位サーバ１４から行なわれた指令が実行される。すなわち、まず、移動局１０への電波の送信指令を無線により送信する指示がされたか否かが判断される。前記ＳＡ１において移動局１０への電波の送信指令を無線により送信する指示がされた基地局１２、例えば第１基地局１２Ａにおいては、本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ３が実行される。一方、その他の基地局１２、例えば第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄにおいては、本ステップの判断が否定され、ＳＡ３が実行されることなく、移動局１０からの電波の受信の待機が行なわれる。
【００６１】
基地局１２の制御部３６および無線部３４に対応するＳＡ３においては、移動局１０への電波の送信指令が無線により送信される。具体的には、ＳＡ１において測位サーバ１４から受け取った移動局１０への送信指令の内容が、制御部３６により電波の送信状態に切り換えられた無線部３４によって、無線により移動局１０へ送信される。なお、送信の実行後は、他の基地局、すなわちＳＡ２の判断が否定された基地局と同様に、移動局１０からの電波の受信の待機が行なわれる。
【００６２】
移動局１０の制御部２６および無線部２４などに対応するＳＡ４においては、ＳＡ３において行なわれた電波の送信指令を受け、移動局１０から各基地局１２に対し、測位のための電波の送信が行なわれる。この測位のための電波は予め定められた出力によって所定時間、少なくとも各基地局１２の受信電力測定部３８が電波の受信電力を測定するのに十分な時間だけ送信が行なわれる。
【００６３】
各基地局１２の受信電力測定部３８に対応するＳＡ５においては、ＳＡ４において移動局１０から送信される測位のための電波が受信され、その受信電力が測定される。この受信電力は、例えば前記ＲＳＳＩ値などにから換算することによって得られるものであって、対数表現（デシベル単位）により表わされた値である。また、各基地局１２の有線通信インタフェース４２などに対応するＳＡ６においては、ＳＡ５において測定された移動局１０からの測位のための電波の受信電力が、通信ケーブル１８を介して測位サーバ１４に送信される。
【００６４】
測位サーバ１４の基準基地局選択部６８および距離比算出部５４に対応するＳＡ７においては、まず、ＳＡ５において各基地局１２において測定された移動局１０からの電波の受信電力に基づいて、その受信強度の最も高い基地局、例えば第１基地局１２Ａが基準基地局として選択される。続いて、基準基地局として選択された基地局である第１基地局１２Ａと、その他の基地局である第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのうち１つの基地局との組み合わせである基地局対が複数生成される。さらに、生成された各基地局対に対して、各基地局対を構成する２つの基地局における移動局１０からの電波の受信電力の差が算出される。この受信電力の差の算出においては、前記ＳＡ５においてＲＳＳＩから変換されたデシベル値で表される受信電力Ｖｒ（ｄＢｍ）の値が用いられる。具体的には例えば、基準基地局である第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第２基地局１２Ｂの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１２、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第３基地局１２Ｃの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１３、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第４基地局１２Ｄの受信電力Ｖｒ４との差ΔＶｒ１４がそれぞれ算出される。
【００６５】
測位サーバの距離比算出部５４に対応するＳＡ８においては、ＳＡ７において算出された各基地局対を構成する２つの基地局における移動局１０からの電波の受信電力の差に基づいて、各基地局対を構成する２つの基地局のそれぞれと、移動局１０との距離の比が算出される。すなわち、ＳＡ７において算出した受信電力の差ΔＶｒ１２、ΔＶｒ１３、ΔＶｒ１４のそれぞれについて前記式（３）の関係式を適用することにより、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離Ｄ２との比（距離比）（Ｄ１／Ｄ２）、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離Ｄ３との比（Ｄ１／Ｄ３）、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離Ｄ１と第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離Ｄ４との比（Ｄ１／Ｄ４）がそれぞれ算出される。
【００６６】
解集合算出部５６に対応するＳＡ９においては、ＳＡ８において算出された基準基地局と他の基地局のそれぞれと移動局１０との距離の比に対応する移動局１０の軌跡を表わす式を算出する。この軌跡を表わす式は、予め得られている各基地局１２の位置座標、および、ＳＡ８において得られた距離比の値に基づいて、前記距離比を実現するアポロニウスの円を表す式として算出される。例えば、第１基地局１２Ａと第２基地局１２Ｂとからなる基地局対について前記式（４）、第１基地局１２Ａと第３基地局１２Ｃとからなる基地局対について前記式（５）、第１基地局１２Ａと第４基地局１２Ｄとからなる基地局対について前記式（６）の式がそれぞれ得られる。
【００６７】
位置算出部５８に対応するＳＡ１０においては、ＳＡ９において算出された複数の軌跡を表す式を解くことにより、移動局１０の位置が前記複数の軌跡の交点として算出される。
【００６８】
続くＳＡ１１およびＳＡ１２は位置候補選択部６０などに対応する。まず、ＳＡ１１においては、ＳＡ１０において算出された軌跡の交点が１つであったか否かが判断される。軌跡の交点が１つであった場合には、本ステップの判断が肯定され、その１つの交点が移動局１０の位置であるとされて、本フローチャートは終了する。一方、軌跡の交点が２つ以上であった場合には、本ステップの判断が否定され、続くＳＡ１２が実行される。
【００６９】
位置候補選択部６０、領域情報比較部６２、履歴情報比較部６４などに対応するＳＡ１２においては、ＳＡ１０において軌跡の交点として算出された複数の移動局１０の位置の候補のうち、いずれかが移動局１０の位置として選択される。この選択は、前記移動局１０の位置の候補についての情報と、移動局１０が移動可能とされる移動可能領域の位置についての情報、および／または移動局１０の移動の履歴に関する情報とを比較することによって行なわれる。具体的には例えば、前記移動可能領域の内側にない移動局１０の位置の候補は候補から除外されることにより、あるいは、移動局の移動履歴から推定される現在の移動局１０の位置に近い移動局１０の位置の候補が選択されることにより、移動局１０の位置の候補のいずれかが現在の移動局１０の位置として選択される。
【００７０】
前述の実施例によれば、前記距離比算出部５４（ＳＡ７、ＳＡ８）により、前記基地局１２の前記受信電力測定部３８（ＳＡ５）によってそれぞれ測定された受信電力に基づいて、前記基地局対における該受信電力の所定の演算結果として対数表現された受信電力の差が算出され、該対数表現された受信電力の差に基づいて前記基地局対を構成する一方の基地局と前記移動局１０との距離と、前記基地局対を構成する他方の基地局と前記移動局１０との距離との距離比が前記基地局対のそれぞれについて算出され、前記解集合算出部５６（ＳＡ９）により、前記距離比算出部５４によって算出された距離比を実現する解の集合、すなわち前記距離比を実現する点の連なりである軌跡が前記基地局対毎にそれぞれ算出され、前記位置算出部５８（ＳＡ１０）により、前記解集合算出部によって算出された複数の解集合の積集合としての前記複数の軌跡の交点を算出することにより移動局１０の存在位置が算出されるので、移動局１０の特定の送信電力の場合のもとで得られる受信電力と移動局および基地局間距離との関係を用いずに移動局の測位を行なうことができる。すなわち、測位に際して送信電力Ｐｔの影響を受けないため、移動局１０のバッテリ２８の残量が少なくなり、送信電力が低下した場合でも、測位精度を保つことができる。
【００７１】
また、前述の実施例によれば、位置算出部５８（ＳＡ１０）により複数の移動局１０の位置の候補が算出される場合において、前記位置候補選択部６０（ＳＡ１１、１２）により位置算出部５８とは異なる方法により算出された前記移動局１０の位置情報に基づいて、前記位置算出部５８によって算出された複数の解に対応する移動局１０の存在位置の候補から移動局１０の存在位置が選択されるので、移動局１０の特定の送信電力の場合のもとで得られる受信電力と移動局１０および基地局１２間の距離との関係を用いずに移動局１０の測位を行なうことができる。これにより、十分な数の基地局がない場合でも、移動局の送信電力の影響を受けない測位が可能となる。
【００７２】
また、前述の実施例によれば、前記位置候補選択部６０（ＳＡ１１）、領域情報比較部６２（ＳＡ１２）により、前記移動局１０の移動可能な領域に関する情報（１２６）に基づいて前記位置算出部５８（ＳＡ１０）が移動局１０の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１が移動局１０の位置として選択されるので、移動局の位置として適当なものが選択される。
【００７３】
また、前述の実施例によれば、前記位置候補選択部６０（ＳＡ１１）、履歴情報比較部６２（ＳＡ１２）により、前記移動局１０の移動履歴情報に基づいて前記位置算出部５８（ＳＡ１０）が移動局１０の存在位置の候補として算出した位置Ｐ１、Ｐ２のうち、いずれか１が移動局１０の位置として選択されるので、移動局１０の移動履歴に基づいて移動局１０の位置として適当なものが選択される。
【００７４】
また、前述の実施例によれば、前記基準基地局選択部６８（ＳＡ７）により、受信電力測定部３８（ＳＡ５）により測定される受信電力が最も高い基地局１２が基準基地局として選択され、前記基地局対は該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択されるので、距離比算出部５４（ＳＡ７）において受信電力をより高い値で測定することができる、すなわち受信電力をより正確に測定し得る基地局を含む基地局対における受信電力の所定の演算結果を算出することができ、各基地局対の受信電力差の精度を高めることができ、全体として測位の精度を高めることができる。
【００７５】
なお、前述の実施例において、サーバ１４は位置候補選択部６０を有するものとされていたが、この様な態様に限られない。すなわち、例えば、距離比算出部５４が３以上の基地局対に対する距離比を算出することができた場合にのみ、位置算出部５８が移動局１０の位置の算出を行なうようにされるなど、位置算出部５８により１つの解を算出することが可能である場合などは、位置候補選択部６０を有する必要がない。このように、位置候補選択部６０がなくても移動局測位システム８として一定の効果を得ることができる。
【００７６】
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００７７】
本実施例において、移動局１０の機能の要部は前述の実施例１と同様に、図２に示すブロック図によって表される。このうち、無線部２４は前述の実施例１と同様の機能を有する。制御部２６は、前述の実施例１において有していた、移動局１０の作動を制御する機能に加え、以下の機能を有している。すなわち、移動局１０から各基地局１２に対して送信する電波に含まれるデータに、例えばパリティ検査ビットなどの誤りを検出するために付加される誤り検出符号を付加する機能を有しており、前記送信データから所定の算出方法によってこの誤り検出符号を算出し、算出された誤り検出符号を前記送信データとともに各基地局に送信する。
【００７８】
また、基地局１２の機能の要部は前述の実施例１と同様に、図３に示すブロック図によって表される。前述の実施例１と比べ、実施例１においては用いられなかった誤り率算出部４０が用いられる点が異なる。
【００７９】
誤り率算出部４０は、基地局１２の無線部３４が受信した移動局からの電波に含まれる受信データついて、その受信データおよび誤り検出符号に基づいて、移動局１０から基地局１２への間の通信における通信の誤りの発生率である誤り率（ＢＥＲ；Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を算出する。具体的には、誤り率算出部４０は、例えば、受信した受信データから前記移動局１０の制御部が誤り検出符号を算出した算出方法と同じ算出方法により誤り検出符号を算出し、この誤り率算出部４０において算出された誤り検出符号と受信した移動局１０において算出された誤り検出符号との比較を行なう。これにより、受信データの誤りを検出することができ、その誤りの割合より誤り率を算出することができる。この結果、誤り率が小さい基地局１２ほど、移動局１０との通信がエラーが少なく実行され、移動局１０と基地局１２との通信に信頼性があるといえる。
【００８０】
また、この誤り率算出のための送信データおよび誤り検出符号は、例えば、測位のために送信される電波に含めることができる。あるいは、測位のための電波とは別個に誤り率算出のための送信データおよび誤り検出符号を含む電波が送信されてもよい。
【００８１】
また、測位サーバの機能の概要は、実施例１において説明した図４によって表されるが、基準基地局選択部６８による基準基地局の選択作動が異なる点が前述の実施例１と相違する。すなわち、基準基地局選択部６８は、前記距離比算出部５４において基地局対を生成する場合において、全ての基地局対に含まれる基準基地局を選択する。このとき、基準基地局選択部６８は、前記各基地局１２の誤り率算出部４０において算出される誤り率が最も低い基地局を誤り率として選択する。これは、誤り率が最も低い基地局は移動局１０との通信において最も信頼性がある基地局であると考えられ、電波の受信電力が正確に得られると考えられるためである。
【００８２】
本実施例の移動局測位システムの制御作動の概要は、前述の実施例１と同様に図１０によって表されるが、前述した実施例１との差異に対応するステップであるＳＡ５、ＳＡ６、ＳＡ７における制御作動が前述の実施例１と異なる。
【００８３】
すなわち、各基地局１２の受信電力測定部３８および誤り率算出部４０に対応するＳＡ５においては、ＳＡ４において移動局１０から送信される測位のための電波が受信され、その受信電力が測定される。また、移動局１０から送信されるデータおよび誤り検出符号に基づいて、移動局１０から各基地局１２へのデータ通信における通信誤りの発生率である誤り率が算出される。また、各基地局１２の有線通信インタフェース４２などに対応するＳＡ６においては、ＳＡ５において測定された移動局１０からの測位のための電波の受信電力および誤り率が、通信ケーブル１８を介して測位サーバ１４に送信される。
【００８４】
測位サーバ１４の基準基地局選択部６８および距離比算出部５４に対応するＳＡ７においては、まず、ＳＡ５において各基地局１２において算出された移動局１０から各基地局１２への通信における誤り率に基づいて、その誤り率の最も低い基地局、例えば第１基地局１２Ａが基準基地局として選択される。続いて、基準基地局として選択された基地局である第１基地局１２Ａと、その他の基地局である第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのうち１つの基地局との組み合わせである基地局対が複数生成される。さらに、生成された各基地局対に対して、各基地局対を構成する２つの基地局における移動局１０からの電波の受信電力の差が算出される。この受信電力の差の算出においては、前記ＳＡ５において測定されたＲＳＳＩから変換されることにより得られる対数表現（デシベル値）で表される受信電力Ｖｒ（ｄＢｍ）の値が用いられる。具体的には例えば、基準基地局である第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第２基地局１２Ｂの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１２、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第３基地局１２Ｃの受信電力Ｖｒ２との差ΔＶｒ１３、第１基地局１２Ａの受信電力Ｖｒ１と第４基地局１２Ｄの受信電力Ｖｒ４との差ΔＶｒ１４がそれぞれ算出される。
【００８５】
なお、その他のステップにおける制御作動は前述の図１０におけるものと同一であるので、説明を省略する。
【００８６】
前述の実施例２によれば、前記移動局１０により誤り検出符号を付加したデータを含む電波が発信され、前記誤り率算出部４０（ＳＡ５）により、前記基地局１０のそれぞれが前記移動局１０からの電波を受信した際における誤りの発生度合いである誤り率がそれぞれ算出され、前記基準基地局選択部６８（ＳＡ７）により、該誤り率算出部４０によって算出される前記誤り率が最も小さい基地局１２が基準基地局として選択され、前記基地局対は該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択されるので、前記位置算出部５８（ＳＡ１０）により、前記誤り率が小さい、すなわち他からの妨害を受けることなく、移動局からの電波を良好に受信した基地局を含む基地局対における受信電力の所定の演算結果を算出することができ、各基地局対の受信電力差の精度を高めることができ、全体として測位の精度を高めることができる。
【００８７】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００８８】
例えば、前述の実施例においては、前記基準基地局選択部６８は、移動局１０からの電波の受信電力が最も強い基地局１２を、あるいは、誤り率算出部４０によって算出される移動局１０との通信において誤り率が最も低い基地局１２を基準基地局として選択したが、これに限られない。例えば、前記基準基地局は、その受信電力測定部３８における分解能が最も高い基地局とされてもよい。この様にすれば、前記基準基地局は、その受信電力測定部３８における分解能が最も高い基地局であるので、予め分解能を高く、すなわち高感度に設計されることにより受信電力が正確に測定される基地局１２を含むように基地局対を設定し、その基地局対を構成する２つの基地局１２の受信電力の所定の演算結果を算出することができる。
【００８９】
逆に、基準基地局を選択することは本発明の実施において必須の要件ではない。すなわち、移動局１０からの電波を受信した４以上の基地局が存在する場合において、想定される全ての基地局対から任意に選択される３以上の基地局対により対応する軌跡を算出することにより、移動局１０の位置の算出を行なうことも可能であり、かかる方法によっても一定の効果が得られる。
【００９０】
前述の実施例２においては、移動局１０の制御部２６は送信するデータに誤り検出符号を付加し、基地局１２の誤り率算出部４０はその誤り検出符号に基づいて移動局１０から基地局１２への無線通信における誤り率ＢＥＲを算出したが、この様な態様に限られない。例えば、移動局１０および基地局１２において予め既知とされたビットパターン等のデータを有しておき、移動局１０がそのビットパターン等のデータを基地局１２へ送信し、基地局１２が受信した電波から取り出したデータと、予め有していたデータとを照合することにより誤り率を算出してもよい。
【００９１】
また、前述の実施例において説明したように、４つの基地局１２を用いて平面上を移動する移動局１０の位置の算出を行なう場合に、それら４つの基地局１２が正方形の頂点となるように配置されると、位置算出部５８は移動局１０の位置の候補を複数算出することとなる。そのため、移動局１０の位置の算出に用いる基地局１２は、位置算出部５８により算出される移動局１０の位置が複数とならないよう、具体的には例えば正方形の頂点に位置する関係にならないように予め設置されてもよい。また、５以上の基地局１２が存在する場合において、位置算出部５８により算出される移動局１０の位置が複数とならないように、移動局１０の位置の算出に用いる基地局１２を選択するようにしてもよい。
【００９２】
また、前述の実施例においては、解集合算出部５６は、前記距離比算出部５４において算出された基地局対ごとの距離比を満たす解の集合である解集合を円として基地局対ごとに算出したが、このような態様に限られない。例えば解集合算出部５６は前記基地局対ごとに前記解集合を前記距離比を満たす円を分布の中心とする円環状の確率密度分布として算出し、前記位置算出部５８は算出された複数の確率密度分布を重ね合わせ、例えば各基地局対についての存在確率の積が高くなった部分を解、すなわち移動局１０の位置としてもよい。
【００９３】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の移動局測位システムの概要を説明する図である。
【図２】本発明の移動局測位システムを構成する移動局の構成および制御機能を説明するブロック図である。
【図３】本発明の移動局測位システムを構成する基地局の構成および制御機能を説明するブロック図である。
【図４】本発明の移動局測位システムを構成する測位サーバの構成および制御機能を説明するブロック図である。
【図５】基地局対を構成する２つの基地局のそれぞれと基地局との距離の比に基づいて算出される移動局が存在する軌跡を説明する図である。
【図６】３つの基地局対に対応する軌跡の交点によって移動局の位置が算出される様子を説明する図である。
【図７】３つの基地局対に対応する軌跡の複数の交点によって複数の移動局の位置の候補が算出される様子を説明する図である。
【図８】領域情報比較部による移動局の位置の候補と移動可能領域との比較を説明する図である。
【図９】履歴情報比較部による移動局の位置の候補と移動局の現在の推定位置との比較を説明する図である。
【図１０】本発明の移動局測位システムの制御作動の概要を説明するフローチャートである。
【図１１】電波の発信源からの距離とその距離の位置における受信電力の大きさとの関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００９５】
８：移動局測位システム
１０：移動局
１２：基地局
２４：移動局１０の無線部（発信部）
３４：基地局１２の無線部（受信部）
３８（ＳＡ５、ＳＢ５）：受信電力測定部
４０（ＳＡ５）：誤り率算出部
５４（ＳＡ７、ＳＡ８、ＳＢ７、ＳＢ８）：距離比算出部
５６（ＳＡ９、ＳＢ９）：軌跡生成部
５８（ＳＡ１０）：位置算出部
６０（ＳＡ１１、ＳＡ１２）：位置候補選択部
８８：軌跡（解集合）
１２６：移動局の移動可能領域
Ｐ１、Ｐ２：移動局の存在位置の候補
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局から発信された電波を複数の基地局が受信し、該基地局がそれぞれ受信した電波の受信電力と該基地局の位置とに基づいて前記移動局の位置を推定する移動局測位システムであって、
前記移動局は、所定の周波数の電波の発信が可能な発信部を備え、
前記基地局は、前記移動局が発信する電波を受信可能な受信部と、該受信部により受信した電波の受信電力を測定する受信電力測定部とを備え、
対をなす前記基地局である基地局対を構成する該基地局の該受信電力測定部によってそれぞれ測定された受信電力の所定の演算結果に基づいて、前記基地局対を構成する一方の基地局と前記移動局との距離と、前記基地局対を構成する他方の基地局と前記移動局との距離との距離比を前記基地局対のそれぞれについて算出する距離比算出部と、
該距離比算出部によって算出された距離比を実現する解の集合を前記基地局対毎にそれぞれ算出する解集合算出部と、
該解集合算出部により算出された複数の解集合の積集合を求めることにより該解集合の積集合に属する解を移動局の存在位置として算出する位置算出部と、
を有することを特徴とする移動局測位システム。
【請求項２】
前記位置算出部により前記解集合の積集合に属する解が複数算出される場合において、前記位置算出部とは異なる方法により算出された前記移動局の位置情報に基づいて、前記位置算出部によって算出された複数の解に対応する移動局の存在位置の候補から前記移動局の存在位置を選択する位置候補選択部を有することを特徴とする請求項１に記載の移動局測位システム。
【請求項３】
前記位置候補選択部は、前記移動局の移動可能な領域に関する情報に基づいて前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１を移動局の位置として選択すること、
を特徴とする請求項２に記載の移動局測位システム。
【請求項４】
前記位置候補選択部は、前記移動局の移動履歴情報に基づいて、前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１を移動局の位置として選択すること、
を特徴とする請求項２に記載の移動局測位システム。
【請求項５】
前記位置算出部は、受信電力測定部により測定される受信電力が最も高い基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択すること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【請求項６】
前記基地局のそれぞれが前記移動局より受信した電波における誤りの発生度合いである誤り率をそれぞれ算出する誤り率算出部を有し、
前記位置算出部は、該誤り率算出部によって算出される前記誤り率が最も小さい基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択すること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【請求項７】
前記位置算出部は、その受信電力測定部における分解能が最も高い基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択すること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【請求項１】
移動局から発信された電波を複数の基地局が受信し、該基地局がそれぞれ受信した電波の受信電力と該基地局の位置とに基づいて前記移動局の位置を推定する移動局測位システムであって、
前記移動局は、所定の周波数の電波の発信が可能な発信部を備え、
前記基地局は、前記移動局が発信する電波を受信可能な受信部と、該受信部により受信した電波の受信電力を測定する受信電力測定部とを備え、
対をなす前記基地局である基地局対を構成する該基地局の該受信電力測定部によってそれぞれ測定された受信電力の所定の演算結果に基づいて、前記基地局対を構成する一方の基地局と前記移動局との距離と、前記基地局対を構成する他方の基地局と前記移動局との距離との距離比を前記基地局対のそれぞれについて算出する距離比算出部と、
該距離比算出部によって算出された距離比を実現する解の集合を前記基地局対毎にそれぞれ算出する解集合算出部と、
該解集合算出部により算出された複数の解集合の積集合を求めることにより該解集合の積集合に属する解を移動局の存在位置として算出する位置算出部と、
を有することを特徴とする移動局測位システム。
【請求項２】
前記位置算出部により前記解集合の積集合に属する解が複数算出される場合において、前記位置算出部とは異なる方法により算出された前記移動局の位置情報に基づいて、前記位置算出部によって算出された複数の解に対応する移動局の存在位置の候補から前記移動局の存在位置を選択する位置候補選択部を有することを特徴とする請求項１に記載の移動局測位システム。
【請求項３】
前記位置候補選択部は、前記移動局の移動可能な領域に関する情報に基づいて前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１を移動局の位置として選択すること、
を特徴とする請求項２に記載の移動局測位システム。
【請求項４】
前記位置候補選択部は、前記移動局の移動履歴情報に基づいて、前記位置算出部が移動局の存在位置の候補として算出した位置のうち、いずれか１を移動局の位置として選択すること、
を特徴とする請求項２に記載の移動局測位システム。
【請求項５】
前記位置算出部は、受信電力測定部により測定される受信電力が最も高い基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択すること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【請求項６】
前記基地局のそれぞれが前記移動局より受信した電波における誤りの発生度合いである誤り率をそれぞれ算出する誤り率算出部を有し、
前記位置算出部は、該誤り率算出部によって算出される前記誤り率が最も小さい基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択すること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【請求項７】
前記位置算出部は、その受信電力測定部における分解能が最も高い基地局を基準基地局として選択し、前記基地局対を該基準基地局とそれ以外の基地局との組み合わせとして選択すること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２８１７９３（Ｐ２００９−２８１７９３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３２５５１（Ｐ２００８−１３２５５１）
【出願日】平成２０年５月２０日（２００８．５．２０）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２０日（２００８．５．２０）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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