(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが自局の位置情報を含む無線信号を送信する複数の送信局と、この複数の送信局が送信する無線信号の受信レベルより計算した伝搬距離および前記位置情報にしたがって自己の位置を計算する手段を含む移動局とを備えた位置検出装置において、
前記移動局の最大移動速度情報をあらかじめ記憶する最大移動速度記憶手段と、前記計算する手段により計算された位置が前記最大移動速度記憶手段に記憶された前記移動局の最大移動速度情報から推測して前回に観測した位置から移動可能とされる距離以上となる場合にはこの計算結果による位置が誤りであると判定する手段と、この判定する手段の判定結果にしたがって前記移動局の最大移動速度情報から推測される基準位置および基準時刻からの最大移動可能な距離により前記計算結果による位置を補正する手段とを備え、
前記移動局は、一つの送信局の無線信号の受信レベルが急峻に立ち上がって他の送信局の無線信号の受信レベルに比較して大きな受信レベルであることを検出することで前記移動局が前記一つの送信局の近傍を通過したことを検出する手段と、自局の位置を前記検出手段で検出された前記一つの送信局が送信する位置情報の位置とする位置特定手段とを備えた
ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記位置特定手段により特定された位置を前記基準位置とするとともにこの基準位置特定時刻を前記基準時刻とする手段を備え、前記補正する手段は、当該基準位置および当該基準時刻にしたがって前記計算結果による位置を補正する手段を含む請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記自己の位置を計算する手段の計算結果により求めた位置と前記位置特定手段により特定された位置とを比較する手段が設けられ、この比較する手段の比較結果にしたがって双方の位置がほぼ等しいときには当該位置を前記基準位置とするとともに当該位置の特定時刻を前記基準時刻とする手段を備え、前記補正する手段は、当該基準位置および当該基準時刻にしたがって前記計算結果を補正する手段を含む請求項１記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記移動局の移動履歴を記憶する手段と、この移動履歴にしたがって前記移動局の最大移動速度を計算する手段と、この計算する手段により計算された前記移動局の最大移動速度により前記最大移動速度記憶手段に記憶された前記移動局の最大移動速度情報を随時更新する手段を備えた請求項１記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体の位置検出に利用する。本発明は、人が携帯する移動局の位置検出に利用するに適する。
【０００２】
【従来の技術】
市街地に複数の送信局を設置し、移動局は、その送信局から送信される位置情報を含む無線信号を受信することにより自己の現在位置を検出する位置検出装置が知られている。一般に、このような位置検出装置では、被検出対象となる移動局は、最寄りの送信局の無線ゾーンの制御下にあることを当該移動通信システムのネットワーク上に設置された位置登録データベースに伝達し、このデータベースに当該移動局の位置情報として登録する。
【０００３】
被検出対象となる当該移動局の利用者、若しくは第三者が当該データベースに直接的、若しくは間接的に被検出対象となる当該移動局の位置情報を問い合わせることができる。
【０００４】
また、特開平１１−１７８０４１号公報により開示されているように、複数の送信局を利用して、最も受信レベルの強い送信局のゾーン内の次に受信レベルの強い送信局の設置する方向に移動局が存在するとしてエリアを送信局の無線ゾーンより小さくし、さらに、また、三番目以降に強い受信レベルの送信局の設置される方向を利用して移動局の存在エリアを限定する位置検出装置が提案されている。
【０００５】
また、特願平１０−１９２１０２号（本願出願時に未公開）のように、複数の送信局からの無線信号の受信レベルと当該無線信号に含まれる送信局の位置情報から無線信号の伝搬距離を計算し、その導き出された複数の送信局からの距離から移動局の位置を算出し、その計算結果を移動局の存在する位置として、複数の送信局の間において位置検出を行う重み付け計算方法を用いた位置検出システムが提案されている。
【０００６】
これら従来の位置検出装置を図８ないし図１２を参照して説明する。図８は第一の従来技術の概念図である。符号１、２は送信局であり、符号５は符号６の移動局を携帯するユーザである。
【０００７】
特に符号１は符号５のユーザ近傍の送信局であり、符号３、４は符号１、２の送信局のそれぞれの無線ゾーンである。符号７は通信ネットワークであり、符号８は位置登録データベースである。移動通信では、呼出等の通信処理を効率的に行うため、移動局の近傍の送信局の位置をネットワーク中のデータベースに移動局の位置として登録する。この登録データを引き出すことにより位置検出を行う。そのため、移動局の位置精度の単位は無線ゾーンとなる。
【０００８】
図９は第二の従来技術の概念図であり、無線システムを上から見下ろした図である。符号９〜１１は送信局であり、符号１２は送信局９の無線ゾーンである。移動局における受信レベルが最大となる送信局を送信局９、二番目に強い受信レベルとなる送信局を送信局１０、三番目に強い受信レベルとなる送信局を送信局１１とする。このとき、移動局は、最大の受信レベルとなる無線ゾーン１２内に存在すると予想される。さらに、二番目に強い受信レベルとなる送信局が送信局１０であるため、移動局は、エリア１３に存在すると予想される。さらに、三番目に強い受信レベルとなる送信局が送信局１１であるため、移動局は、エリア１４に存在すると考えられる。このように無線ゾーン内を分割することで位置検出を行う。
【０００９】
図１０は第三の従来技術の概念図であり、無線信号の伝搬特性を側面から見た図である。符号１５および１６は送信局であり、符号１９は移動局である。符号１７は送信局１６からの無線信号伝搬データであり、符号１８は送信局１６からの無線信号伝搬データである。
【００１０】
移動局１９が受信する送信局１５からの受信レベルをＡとし、送信局１６から受信する受信レベルをＢとする。伝搬損失式の関数Ｆ（）によってその受信レベルの比がそれぞれＦ（Ａ）、Ｆ（Ｂ）と求まる。その比と送信局１５、１６それぞれの位置を用いて移動局１９の位置検出を行う。
【００１１】
第三の従来技術では、送信局１５および１６を地面に埋め込んで設置することにより、送信局１５および１６の近傍における受信レベルと、送信局１５および１６から少し離れた位置における受信レベルとのレベル差を大きくすることができる。このため、Ｆ（Ａ）およびＦ（Ｂ）の比を大きくすることができ、高精度の位置検出を行うことができる。
【００１２】
図１１は第三の従来技術の装置ブロック図であり、図１２は第三の従来技術の動作を示すフロー図である。図１１に示すインプット（ＩＮＰＵＴ）より無線信号を入力する。無線信号受信復調部３０により受信した受信レベルと変調信号を取得する。その結果を位置検出結果取得部３１により図１０示した伝搬損失式の関数Ｆ（）によって位置を算出する。ここまでが図１２に示すフロー図における「位置検出計算」である。外部インタフェース３２で検出結果を要求メディアに加工しアウトプット（ＯＵＴＰＵＴ）に出力する。ここまでが図１２に示すフロー図における「位置検出結果」である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
第一の従来技術に示す位置検出装置では、検出精度が送信局の無線ゾーンの大きさとなるため、検出精度が数百メートルになり高精度な位置検出が不可能である。
【００１４】
また、第二の従来技術に示す受信レベルの強い順でエリアを選択する位置検出装置は、ゾーンを十分に重ね合わせなければ高精度が実現できなくなり、送信局を大量に必要とし、無線信号の干渉などの問題を引き起こす可能性がある。逆に、それらの問題を解決しようとすると高精度な位置検出が不可能になる。
【００１５】
高精度な位置検出を実現する位置検出装置として、第三の従来技術に示す複数の送信局からの無線信号の受信レベルによって伝搬距離を計算する重み付け計算方法を用いた位置検出装置があるが、無線信号の受信レベル変動によって、検出結果が、現実的にありえない位置に検出される可能性がある。特に、送信局を地面に埋め込んで設置する場合には、例えば、その送信局の上を人または車が通過することにより、無線信号の受信レベルが変動し、位置の誤検出が発生する。このような誤検出を低減させるためには、送信局数を増やす必要があるが、設置場所の確保の面やコストの面から困難である。
【００１６】
本発明は、このような背景に行われたものであって、異常な検出結果を排除し、少ない送信局数で高精度の位置検出を実現することができる位置検出装置を提供することを目的とする。本発明は、移動局の利用者あるいは第三者に正確な位置情報を知らせることができる位置検出装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高精度な位置検出を実現するシステムとして、前述した第三の従来技術に示す複数の送信局からの無線信号の受信レベルによって伝搬距離を計算する重み付け計算方法を用いた位置検出装置における位置の誤検出を回避することを特徴とする。
【００１８】
例えば、無線信号のレベル変動を含んだそれぞれの受信レベルにより算出される検出結果が、移動局の最大移動速度以上で移動したかのような検出結果となるときがある。この場合には、位置検出結果が移動局の最大移動速度以上にならないように、あらかじめ移動局の最大移動速度を与え、最大移動速度以上となった場合の検出結果を当該最大移動速度で移動した場合の距離位置検出結果に修正する。それによって、検出結果の異常値を俳除することが可能となり、最大移動速度以上となった場合の検出結果である位置の誤検出の低減を可能とする。
【００１９】
また、複数の送信局の内、一つの送信局の近傍を移動局が通過するとき、その送信局からの無線信号の受信レベルが、他の送信局と比較して非常に大きくなる。そのとき、移動局が、他の送信局と比較して非常に大きな受信レベルとなる送信局から送信された無線信号に含まれる位置情報に該当する位置に存在するとして扱う。
【００２０】
このようにして、位置が確認された場合には、その確度は比較的高いものであるから、この位置が確認された時刻を基準時刻とし、また、送信局からの送信された無線信号による位置情報を基準位置とする。そして、その後の検出結果と基準時刻および基準位置の差から移動距離および移動速度を算出する。
【００２１】
さらに、当該検出結果を算出した移動速度とあらかじめ与えられた移動局の最大移動速度とを比較する。このとき、当該最大移動速度以上の移動をした検出結果となるか否かを判断し、位置情報に修正を加える。これにより、最大移動速度以上の検出結果である位置の誤検出の低減を可能とする。
【００２２】
また、一つの送信局の近傍を移動局が通過するとき、複数の送信局からの受信レベルから無線信号の伝搬距離を計算する。それぞれの送信局からの移動局の距離を導き出し、その導き出された複数の送信局からの距離から移動局の位置を算出し、その計算結果を移動局の存在する位置とすることにより、複数の送信局の間において位置検出を行う場合の検出誤差を小さくすることができる。
【００２３】
その検出結果が、基準位置と等しいときには、その基準位置が正確であると判断することにより、さらに正確に基準位置を取得することができる。
【００２４】
さらに、あらかじめ与える移動局の最大移動速度を、移動局の移動履歴を記憶することによって取得することにより、ユーザ別または時間別にあらかじめ与える最大移動速度を決定し、ユーザの行動に適した最大移動速度で判定および修正を行うことができる。これによって、移動局を利用するユーザの移動速度に適した最大移動速度によって、検出位置の誤検出を修正することができる。
【００２５】
すなわち、本発明は、位置情報を含む無線信号を送信する複数の送信局と、この複数の送信局が送信する無線信号の受信レベルおよび前記位置情報にしたがって自己の位置を計算する手段を含む移動局とを備えた位置検出装置である。
【００２６】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記移動局の最大移動速度情報をあらかじめ記憶する最大移動速度記憶手段と、前記計算する手段により計算された位置が前記最大移動速度記憶手段に記憶された前記移動局の最大移動速度情報から推測して前回に観測した位置から移動可能とされる距離以上となる場合にはこの計算結果による位置が誤りであると判定する手段と、この判定する手段の判定結果にしたがって前記移動局の最大移動速度情報から推測される基準位置および基準時刻からの最大移動可能な距離により前記計算結果による位置を補正する手段とを備えたところにある。
【００２７】
また、前記移動局が前記送信局の近傍を通過したことを検出する手段と、この検出する手段により検出された近傍を通過した時点の移動局の位置をこの送信局が位置情報により通知する位置とする位置特定手段とを備えることが望ましい。
【００２８】
このとき、前記位置特定手段により特定された位置を前記基準位置とするとともにこの基準位置特定時刻を前記基準時刻とする手段を備え、前記補正する手段は、当該基準位置および当該基準時刻にしたがって前記計算結果による位置を補正する手段を含む構成としたり、あるいは、前記自己の位置を計算する手段の計算結果により求めた位置と前記位置特定手段により特定された位置とを比較する手段が設けられ、この比較する手段の比較結果にしたがって双方の位置がほぼ等しいときには当該位置を前記基準位置とするとともに当該位置の特定時刻を前記基準時刻とする手段を備え、前記補正する手段は、当該基準位置および当該基準時刻にしたがって前記計算結果を補正する手段を含む構成とすることができる。
【００２９】
さらに、前記移動局の移動履歴を記憶する手段と、この移動履歴にしたがって前記移動局の最大移動速度を計算する手段と、この計算する手段により計算された前記移動局の最大移動速度により前記最大移動速度記憶手段に記憶された前記移動局の最大移動速度情報を随時更新する手段を備えることが望ましい。
【００３０】
このようにして、異常な検出結果を排除し、少ない送信局数で高精度な位置検出を実現することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明実施例の構成を図１および図２を参照して説明する。図１は本発明実施例の送信局および移動局を上から見下ろした状態における概念図である。なお、本発明実施例の送信局および移動局を側面から見た状態における概念図は図１０に示した第三の従来例の概念図と共通である。図２は本発明実施例の位置検出装置の要部ブロック構成図である。
【００３２】
本発明は、図１および図２に示すように、位置情報を含む無線信号を送信する複数の送信局２０および２１と、この複数の送信局２０および２１が送信する無線信号の受信レベルおよび前記位置情報にしたがって自己の位置を計算する手段である位置検出結果取得部３１を含む移動局６とを備えた位置検出装置である。
【００３３】
ここで、本発明の特徴とするところは、移動局６の最大移動速度情報をあらかじめ記憶する最大移動速度記憶部３４と、位置検出結果取得部３１により計算された位置が最大移動速度記憶部３４に記憶された移動局６の最大移動速度情報から推測して前回に観測した位置から移動可能とされる距離以上となる場合にはこの計算結果による位置が誤りであると判定する手段である誤検出判断修正部３５とを備え、この誤検出判断修正部３５は、移動局６の最大移動速度情報から推測される基準位置および基準時刻からの最大移動可能な距離により前記計算結果による位置を補正するところにある。
【００３４】
また、位置検出結果取得部３１は、移動局６が送信局２０または２１の近傍を通過したことを検出し、この検出された近傍を通過した時点の移動局６の位置をこの送信局２０または２１が位置情報として通知する位置として特定する。
【００３５】
このようにして、位置検出結果取得部３１により特定された位置を前記基準位置とするとともにこの基準位置特定時刻を前記基準時刻とし、誤検出判断修正部３５は、当該基準位置および当該基準時刻にしたがって前記計算結果による位置を補正する。
【００３６】
あるいは、誤検出判断修正部３５は、位置検出結果取得部３１の計算結果により求めた位置と送信局２０または２１の近傍を通過することにより特定された位置とを比較し、この比較結果にしたがって双方の位置がほぼ等しいときには当該位置を前記基準位置とするとともに当該位置の特定時刻を前記基準時刻とし、当該基準位置および当該基準時刻にしたがって前記計算結果を補正する。
【００３７】
また、最大移動速度記憶部３４は、移動局６の移動履歴を記憶し、この移動履歴にしたがって移動局６の最大移動速度を計算し、この計算された移動局６の最大移動速度により記憶された移動局６の最大移動速度情報を随時更新する。
【００３８】
次に、本発明実施例の動作を図１ないし図４を参照して説明する。図３は送信局の近傍において受信レベルが他の送信局と比較して非常に大きくなる特徴を示す図である。図４は本発明実施例の位置検出装置の動作を示すフロー図である。図１では、符号２０および２１が送信局である。符号２２が第三の従来技術による検出結果であり、符号２３が最大移動距離である。符号２４は本発明の修正による距離である。符号２０および２１の送信局からの無線信号を受信し、第三の従来技術の方法で取得した検出結果が符号２２となる。
【００３９】
図１に示すように、移動局６が送信局２０の近傍を通過したときに、位置検出結果取得部３１はこれを検出する。送信局２０は地面に埋め込まれて設置されているため、移動局６が送信局２０の近傍を通過することにより、移動局６における送信局２０からの無線信号の受信レベルが急峻に立ち上がることから、位置検出結果取得部３１は移動局６が送信局２０の近傍を通過したことを検出することができる。
【００４０】
図３は横軸に送信局から距離をとり、縦軸に受信レベルをとる。なお、横軸の原点（０）は送信局の中心である。これによれば、送信局のアンテナ高度が低い方が受信レベルが急峻に立ち上がっていることがわかる。本発明では、図１０に示したように、地面に埋め込んだアンテナを想定しており、アンテナ高度をきわめて低く設定することができる。したがって、位置検出結果取得部３１における送信局２０または２１の近傍通過検出および通常の位置検出を高精度に行うことができる。本発明実施例では、送信局２０および２１の送信アンテナとして、円偏波マイクロストリップアンテナ（８．６ｄＢｉ）をアンテナ高１ｃｍで設置した。
【００４１】
誤検出判断修正部３５は、移動局６が送信局２０の近傍を通過した時点の位置を基準位置とし、この検出時刻を基準時刻とする。この基準位置は送信局２０が位置情報として通知する位置と同じとして扱う。また、位置検出結果取得部３１は、送信局２０および２１からの無線信号を受信することにより、移動局６の位置を検出する。さらに、位置検出結果取得部３１は、移動局６が送信局２０の近傍を通過したことを検出したときに、送信局２０および２１からの無線信号を受信することにより取得した位置と、送信局２０が位置情報として通知する位置とを比較する。この双方の位置がほぼ等しければ、位置検出結果取得部３１は、基準位置の確度が高いことを確認することができる。
【００４２】
このようにして基準位置および基準時刻を取得した誤検出判断修正部３５は、移動局６の位置を検出した時刻と基準時刻との差がΔｔであり、ユーザの移動する最大移動速度をＣとするとき、符号２３の最大移動距離はＣ×Δｔで与えられるので、あるときの移動局６の位置検出結果が符号２２であり、そのときの最大移動距離が符号２３であったとき、検出結果が符号２３となるように修正することにより位置検出の高精度化を図ることができる。
【００４３】
次に、図４のフロー図に沿って本発明実施例の位置検出装置の動作を説明する。図２に示すインプット（ＩＮＰＵＴ）より無線信号を入力する。無線信号受信復調部３０で、受信した無線信号の受信レベルとその無線信号に含まれる位置情報とを取得する。位置検出結果取得部３１では、図１０に示した伝搬損失式の関数Ｆ（）によって位置を算出する。ここまでが図３のフロー図における「位置検出計算」である。
【００４４】
また、基準時刻基準位置取得部３３では、前述したように、無線信号の受信レベルの特徴および位置検出結果によって基準時刻および基準位置を取得する。その基準時刻および基準位置と最大移動速度記憶部３４に記憶されている最大移動速度から任意の時間における最大移動距離を計算する。これが図４のフロー図における「最大移動距離計算」である。
【００４５】
誤検出判断修正部３５によって、図１の概念図で説明したように、位置検出結果が最大移動距離よりも遠方となることが判定されると、最大移動距離に修正する。ここまでがフロー図における「判断」と「修正」である。
【００４６】
外部インターフェースで検出結果を要求メディアに加工し、アウトプットに出力する。ここまでがフロー図における「位置検出結果」である。
【００４７】
なお、最大移動速度記憶部３４に記憶されている最大移動速度は、基準時刻基準位置取得部３３によって得られた基準時刻および基準位置からの移動局６の移動履歴によって適応的に更新される。なお、移動履歴は、最大移動速度記憶部３４が随時記憶する。
【００４８】
こうして、本発明は無線を用いた位置検出装置において高精度化を図ることができる。なお、本発明の位置検出装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４９】
図５および図６は、第三の従来技術との比較により本発明の効果を示す図であり、また、図７は、複数の送信局の間における位置検出を行う検出方式に関して送信局の近傍でその検出誤差が小さくなる特徴を示す図である。
【００５０】
図５は横軸に移動距離をとり、縦軸に位置検出誤差をとる。図６は横軸に移動速度をとり、縦軸に位置検出誤差をとる。これにより、本発明によれば、第三の従来技術と比べて位置検出誤差が低減していることがわかる。
【００５１】
図７は横軸に送信局からの距離をとり、縦軸に位置検出誤差をとる。これにより、送信局近傍では位置検出誤差が小さいことがわかる。
【００５２】
このように、本発明の位置検出装置によれば、位置検出の異常値を排除することにより、図６に示すように、従来の検出方式と比べ、位置検出精度を３５％改善することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、異常な検出結果を排除することができるため、少ない送信局数で高精度な位置検出を実現することができる。これにより、移動局の利用者あるいは第三者に正確な位置情報を知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の送信局および移動局を上から見下ろした状態における概念図。
【図２】本発明実施例の位置検出装置の要部ブロック構成図。
【図３】送信局の近傍において受信レベルが他の送信局と比較して非常に大きくなる特徴を示す図。
【図４】本発明実施例の位置検出装置の動作を示すフロー図。
【図５】第三の従来技術との比較により本発明の効果を示す図。
【図６】第三の従来技術との比較により本発明の効果を示す図。
【図７】複数の送信局の間における位置検出を行う検出方式に関して送信局の近傍でその検出誤差が小さくなる特徴を示す図。
【図８】第一の従来技術の概念図。
【図９】第二の従来技術の概念図。
【図１０】第三の従来技術の概念図。
【図１１】第三の従来技術の位置検出装置の要部ブロック構成図。
【図１２】第三の従来技術の位置検出装置の動作を示すフロー図。
【符号の説明】
１、２、９、１０、１１、１５、１６、２０、２１  送信局
３、４、１２  無線ゾーン
５  ユーザ
６、１９  移動局
７  通信ネットワーク
８  位置登録データベース
１３、１４  エリア
１７、１８  無線信号受信レベル
１８  送信局からの無線信号受信レベル
２２  検出位置
２３  送信局２０の位置を中心とし最大移動距離を半径とした円
２４  誤検出修正距離
３０  無線信号受信復調部
３１  位置検出結果取得部
３２  外部インタフェース
３３  基準時刻基準位置取得部
３４  最大移動速度記憶部
３５  誤検出判断修正部
【図１】
0003558927.tif 000002
【図２】
0003558927.tif 000003
【図３】
0003558927.tif 000004
【図４】
0003558927.tif 000005
【図５】
0003558927.tif 000006
【図６】
0003558927.tif 000007
【図７】
0003558927.tif 000008
【図８】
0003558927.tif 000009
【図９】
0003558927.tif 000010
【図１０】
0003558927.tif 000011
【図１１】
0003558927.tif 000012
【図１２】
0003558927.tif 000013