(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位衛星を利用した位置計測システムを使用する測位情報提供システムであって、
予め３次元の基準座標系で位置計測された地点に設置され、それぞれ無線エリアを形成する複数の基地局と、
前記複数の基地局のうち少なくとも３以上の基地局各々が形成する無線エリア内に位置する受信装置とを具備し、
前記基地局は、
前記位置計測システムにより自局の設置位置を計測する基地局側位置計測手段と、
この基地局側位置計測手段により計測され、かつ時刻補正情報を含む計測位置信号に無線チャネル毎に異なるロングコードを乗じることによりスペクトラム拡散変調し、この変調信号を自局が形成する無線エリア内に送出する送信手段とを備え、
前記受信装置は、
少なくとも３以上の基地局からの変調信号を受信し、これら受信信号から別途入力されるチャネル番号に相当する計測位置信号をスペクトラム逆拡散復調する受信手段と、
この受信手段により得られた計測位置信号に生じるコード位相成分を抽出し、このコード位相成分により該コード位相成分に該当する無線チャネルの基地局との疑似距離を求めて自装置の位置を計測するとともに、各基地局の送信時刻を求める受信側位置計測手段とを備えてなることを特徴とする測位情報提供システム。
【請求項２】
測位衛星を利用した位置計測システムを使用する測位情報提供システムであって、
予め３次元の基準座標系で位置計測された地点に設置され、それぞれ無線エリアを形成する複数の基地局と、
前記複数の基地局のうち少なくとも３以上の基地局各々が形成する無線エリア内に位置する受信装置とを具備し、
前記基地局は、
自局の前記基準座標系での設置位置信号を記憶する位置記憶手段と、
前記位置計測システムにより自局の設置位置を計測する基地局側位置計測手段と、
この位置記憶手段に記憶された設置位置信号と前記基地局側位置計測手段で計測された設置位置信号とを比較照合し、この比較照合結果に基づいて位置計測システムによる位置計測情報を前記基準座標系での位置情報に補正するための誤差補正情報を算出する誤差補正情報算出手段と、
前記計測位置信号を自局が形成する無線エリア内に送出するとともに、前記誤差補正情報を自局が形成する無線エリア内に送出する送信手段とを備え、
前記受信装置は、
少なくとも３以上の基地局からの計測位置信号及び前記誤差補正情報を受信する受信手段と、
この受信手段により得られた３以上の計測位置信号に基づいて、自装置の位置を計測する受信側位置計測手段と、
前記誤差補正情報に基づき、前記受信側位置計測手段による自装置の計測位置を補正する誤差補正手段とを備えてなることを特徴とする測位情報提供システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばＧＰＳ等のように測位衛星を利用する位置計測システムを使用する測位情報提供システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、測位衛星を利用して受信装置の位置を計測する位置計測システムには、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）がある。ＧＰＳ衛星は、高度２万ｋｍを飛行しており、頭上に障害物が少ない場合には、ＧＰＳを使用したナビゲーションが可能である。
【０００３】
しかし、都市部でＧＰＳを利用しようとした場合、林立する建物が障害となって、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信できないことが多く、これによりＧＰＳ受信機は機能しないことが多かった。
【０００４】
一方、従来では、携帯電話機等の端末で測位を実行させることが考えられているが、携帯端末にはナビゲーション機能が備えられていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の位置計測システムでは、都市部で利用しようとした場合、林立する建物が障害となって、正確に位置計測ができないという問題を有している。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、周囲の状況に影響されることなく高精度な測位を行なうことが可能で、かつ安価なシステムで測位に関する信頼性を向上し得る測位情報提供システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る測位情報提供システムは、測位衛星を利用した位置計測システムを使用する測位情報提供システムであって、予め３次元の基準座標系で位置計測された地点に設置され、それぞれ無線エリアを形成する複数の基地局と、複数の基地局のうち少なくとも３以上の基地局各々が形成する無線エリア内に位置する受信装置とを具備し、基地局は、位置計測システムにより自局の設置位置を計測する基地局側位置計測手段と、この基地局側位置計測手段により計測された計測位置信号を自局が形成する無線エリア内に送出する送信手段とを備え、受信装置は、少なくとも３以上の基地局からの計測位置信号を受信する受信手段と、この受信手段により受信された３以上の計測位置信号に基づいて、自装置の位置を計測する受信側位置計測手段とを備えるようにしたものである。
【０００８】
この構成によれば、３以上の基地局各々に自局の設置位置を計測する位置計測機能を設け、基地局で計測された計測位置信号は自局が形成する無線エリア内に位置する受信装置に送出され、受信装置は３以上の基地局から送出された計測位置信号に基づいて、自装置の位置を計測できるようになる。すなわち、受信装置を所持するユーザは、通常の移動通信システムを利用して、測位サービスを受けることが可能となる。
【０００９】
このため、受信装置を所持するユーザは、都市部などの建物の林立地帯に位置しても、３以上の基地局が形成する無線エリア内にいれば、自己の測位が可能となる。
【００１０】
また、上記構成において、基地局の送信手段は、送出すべき計測位置信号に無線チャネル毎に異なる拡散コードを乗じることによりスペクトラム拡散変調し無線エリア内に伝送する機能を有し、受信装置の受信手段は、３以上の基地局からそれぞれ計測位置信号を受信し、これら受信信号から別途入力されるチャネル番号に相当する計測位置信号をスペクトラム逆拡散復調する機能を有し、受信装置の受信側位置計測手段は、受信手段により選択出力される計測位置信号に生じるコード位相成分を抽出し、このコード位相成分により該コード位相成分に該当する無線チャネルの基地局との疑似距離を求める機能を有してなることを特徴とする。このようにすることで、受信装置では、基地局との疑似距離を求めることが可能となり、また、各基地局からは、計測位置信号が送出されるので、この計測位置に疑似距離を加えれば自装置の位置を求めることができる。
【００１１】
さらに、上記構成において、基地局は、自局の基準座標系での設置位置信号を記憶する位置記憶手段と、この位置記憶手段に記憶された設置位置信号と基準局側位置計測手段で計測された設置位置信号とを比較照合し、この比較照合結果に基づいて位置計測システムによる位置計測情報を基準座標系での位置情報に補正するための誤差補正情報を算出する誤差補正情報算出手段と、この誤差補正情報算出手段で算出された誤差補正情報を自局が形成する無線エリア内に送出する誤差補正情報送信手段とをさらに備え、受信装置は、基地局から送出された誤差補正情報に基づき、受信側位置計測手段による自装置の計測位置を補正する誤差補正手段をさらに備えてなることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、基地局にて位置計測システムによる位置計測情報を基準座標系での位置情報に補正するための誤差補正情報を算出され、この誤差補正情報が無線エリア内に位置する受信装置に通知され、受信装置はこの通知された誤差補正情報に基づき、計測位置を補正することにより基準座標系での現在位置を算出できる。
【００１３】
このため、受信装置では、周囲の状況に影響されることなく正確な位置計測を行なうことが可能となる。
【００１４】
また、上記構成において、受信装置は、移動電話機である場合に、非通話チャネルを使用して３以上の基地局からの設置位置信号を受信することを特徴とする。このようにすることで、高精度な測位システムを構築するために、別途新たな地上設備等を設置することなく、また、新たに受信装置を用意することなく、既に携帯電話システムで使用されている移動電話機及び基地局で構築できるようになり、これにより安価なシステムを提供することができる。
【００１５】
また、上記受信装置は、受信手段により選択出力される計測位置信号のコード位相成分を該当するチャネルの基地局に送信する送信手段をさらに備えることにより、自装置の位置を基地局で計測させることができるので、その分、受信装置のプロセッサの処理能力を低くでき、受信装置の小型化及び低価格化に寄与できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、この発明に係わる測位情報提供システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【００１８】
この実施形態のシステムでは、測位衛星Ｓ１を利用した位置計測システムを使用している。また、このシステムでは、予め３次元の基準座標系で位置計測された地点に、それぞれ無線エリアを形成する３個の基地局ＣＳ１〜ＣＳ３が設置されている。これら基地局ＣＳ１〜ＣＳ３各々が形成する無線エリア内にユーザ受信機１００が位置することになる。
【００１９】
各基地局ＣＳ１〜ＣＳ３は、それぞれ測位衛星Ｓ１を利用した位置計測システムにより自局の設置位置を計測する基地局側位置計測機能と、この基地局側位置計測機能により計測された計測位置信号を自局が形成する無線エリア内に送出する送信機能とを備えている。
【００２０】
ユーザ受信機１００は、少なくとも３以上の基地局からの計測位置信号を受信する受信機能と、この受信機能により受信された３以上の計測位置信号に基づいて、自装置の位置を計測する受信側位置計測機能とを備えている。
【００２１】
図２は、上記ユーザ受信機１００の要部構成を示す回路ブロック図である。
【００２２】
すなわち、ユーザ受信機１００は、例えばＣＤＭＡ（符号分割多重）伝送方式で使用される移動電話機であり、アンテナ１１０と、受信機能を構成する逆拡散部１２１〜１２３、追尾制御分１３０、ＰＲＮ（疑似）コード発生器１４０及び位相シフト部１５０と、受信側位置計測機能を構成するデータ復調部１６０及び測位演算部１７０とを備えている。
【００２３】
各基地局ＣＳ１〜ＣＳ３は、それぞれ送出すべき計測位置信号に無線チャネル毎に異なるロングコードを乗じることによりスペクトラム拡散変調し無線エリア内の非音声チャネルを介してユーザ受信機１００に伝送する。なお、計測位置信号には、時刻補正情報δｔＧｉと基地局位置ＰＧｉ＝（ｘＧｉ，ｙＧｉ，ｚＧｉ）が挿入されている。
【００２４】
ユーザ受信機１００は、アンテナ１１０で基地局ＣＳ１〜ＣＳ３からの計測位置信号を受信し、各基地局ＣＳ１〜ＣＳ３に対応する逆拡散部１２１〜１２３により受信信号からＰＲＮコード発生器１４０で発生するＰＲＮコードに相当する計測位置信号をスペクトラム逆拡散復調する。逆拡散部１２１〜１２３で復調された各復調信号は、追尾制御部１３０で合成されてデータ解読部１６０に供給される。また、追尾制御部１３０は、各復調信号からコード位相を読み取り、このコード位相を制御信号としてＰＲＮコード発生器１４０に与える。すると、ＰＲＮコード発生器１４０から発生するＰＲＮコードには位相が与えられることになり、この位相が位相シフト部１５０で検出されることになる。この検出結果は、測位演算部１７０に通知されることになる。なお、どの基地局からの信号も同じロングコードで拡散されているが、そのコード位相オフセットは異なっている。このため、ユーザ受信機１００は、受信した信号のコード位相を読み取ることで、各基地局ＣＳ１〜ＣＳ３からの送信時刻を検出することができる。
【００２５】
データ解読部１６０は、入力された合成信号から各種データを解読し、音声データであれば音声系統に出力し、各種情報データであれば測位演算部１７０に出力する。
【００２６】
測位演算部１７０は、情報データから受信した計測位置信号に生じるコード位相を読み取ることで、計測位置信号の送信時刻ｔＧｉを検出し、またレプリカ位相を読み取った時の内部クロックｔＵから、下式に示すように、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３との疑似距離ＲＧｉを算出する。
【００２７】
【数１】
0003576887.tif 000002
【００２８】
なお、ある時系における真の受信時刻ｔＵを、ユーザクロックｔＵ’とその誤差δｔＵで表現する。また、ある時系における真の受信時刻ｔＧｉを、ユーザクロックｔＧｉ’とその誤差δｔＧｉで表現する。そして、測位演算部１７０は、演算結果を出力する。
【００２９】
また、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３からの疑似距離／時刻補正情報／基地局位置、及び未知数であるユーザ位置ＰＵ＝（ｘＵ，ｙＵ，ｚＵ）は下式の関係となる。なお、
【００３０】
【数２】
0003576887.tif 000003
【００３１】
なお、ｃは光速であり、Ｒｅは地球の半径であり、ｈは地球半径をＲｅとしたときの高度である。
【００３２】
すなわち、測位演算部１７０は、各基地局ＣＳ１〜ＣＳ３との疑似距離を求める機能を加え、さらにユーザ受信機１００自身の位置計算機能を加えることで、上記連立方程式を解くことができ、これにより結果として独自に位置決定を行なうことができる。
【００３３】
また、この実施形態では、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３は、自局の基準座標系での設置位置情報を記憶するメモリと、このメモリに記憶された設置位置情報と基準局側位置計測機能で計測された設置位置情報とを比較照合し、この比較照合結果に基づいて位置計測システムによる位置計測情報を基準座標系での位置情報に補正するための誤差補正情報を算出する誤差補正情報算出機能と、この誤差補正情報算出機能で算出された誤差補正情報を自局が形成する無線エリア内に送出する誤差補正情報送信機能とをさらに備えている。
【００３４】
そして、ユーザ受信機１００の測位演算部１７０は、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３から送出された誤差補正情報に基づき、自機の計測位置を補正する誤差補正機能を備えている。このため、測位精度を向上させることができる。
【００３５】
また、ユーザ受信機１００は、位相シフト部１５０によるコード位相情報をアップリンクして基地局ＣＳ１〜ＣＳ３に送出し、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３にて自機の位置計測を行なわせることも可能である。
【００３６】
さらに、ユーザ受信機１００は、測位衛星Ｓ１を利用した位置計測システムにより自機の位置を計測する衛星用位置計測機能をさらに備えれば、より正確な測位を行なうことが可能となる。この場合、時刻系と座標系とを統一しなければならない。
【００３７】
さらに、上記説明では、位置決定のみについて説明したが、受信信号のドップラー周波数を検出することで、ユーザ受信機１００の速度も決定できる。
【００３８】
以上のように上記実施形態によれば、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３各々に自局の設置位置を計測する位置計測機能を設け、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３で計測された計測位置信号は自局が形成する無線エリア内に位置するユーザ受信機１００に送出され、ユーザ受信機１００は各基地局ＣＳ１〜ＣＳ３から送出された計測位置信号に基づいて、自機の位置を計測できるようになる。すなわち、ユーザ受信機１００を所持するユーザは、通常の携帯電話システムを利用して、測位サービスを受けることが可能となる。
【００３９】
このため、ユーザ受信機１００を所持するユーザは、都市部などの建物の林立地帯に位置しても、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３が形成する無線エリア内にいれば、自己の測位が可能となる。
【００４０】
また、上記実施形態では、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３は、送出すべき計測位置信号に無線チャネル毎に異なるロングコードを乗じることによりスペクトラム拡散変調して無線エリア内に伝送するようにし、ユーザ受信機１００は、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３からそれぞれ計測位置信号をアンテナ１１０で受信し、これら受信信号からＰＲＮコード発生器１４０で発生するＰＲＮコードに相当する計測位置信号を逆拡散部１２１〜１２３でスペクトラム逆拡散復調し、測位演算部１７０にてコード位相成分に該当する無線チャネルの基地局ＣＳ１〜ＣＳ３との疑似距離を求めるようにしている。このため、ユーザ受信機１００では、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３との疑似距離を求めることが可能となり、また、各基地局ＣＳ１〜ＣＳ３からは、計測位置信号が送出されるので、この計測位置に疑似距離を加えれば自装置の位置を求めることができる。
【００４１】
さらに、上記実施形態によれば、基地局ＣＳ１〜ＣＳ３にて位置計測システムによる位置計測情報を基準座標系での位置情報に補正するための誤差補正情報を算出され、この誤差補正情報が無線エリア内に位置するユーザ受信機１００に通知され、ユーザ受信機１００はこの通知された誤差補正情報に基づき、計測位置を補正することにより基準座標系での現在位置を算出できる。
【００４２】
このため、ユーザ受信機１００では、周囲の状況に影響されることなく正確な位置計測を行なうことが可能となり、測位精度を大幅に向上できる。
【００４３】
また、上記実施形態において、ユーザ受信機１００は、既存の移動電話機であり、非通話チャネルを使用して基地局ＣＳ１〜ＣＳ３からの設置位置信号を受信するようにしている。このため、高精度な測位システムを構築するために、別途新たな地上設備等を設置することなく、また、新たに受信装置を用意することなく、既に携帯電話システムで使用されている移動電話機及び基地局で構築できるようになり、これにより安価なシステムを提供することができる。
【００４４】
また、上記ユーザ受信機１００は、位相シフト部１５０で検出されたコード位相情報をアップリンクで基地局ＣＳ１〜ＣＳ３に送信するようにして、自機の位置を基地局ＣＳ１〜ＣＳ３で計測させることができるので、その分、測位演算部１７０の処理能力を低くでき、このため、ユーザ受信機１００の小型化及び低価格化に寄与できる。
【００４５】
なお、上記実施形態において、ユーザ受信機１００は、３つの基地局ＣＳ１〜ＣＳ３からの信号を受信できれば、図３に示す如く、２次元測位が可能であるが、４つの基地局からの信号を受信することができれば３次元測位が可能である。また、ＧＰＳ衛星を利用するようにしても、測位が可能となる。
【００４６】
なお、この発明は、ＣＤＭＡ方式の携帯電話システムのみならず、測位ができるものならば、他の移動通信システムにも適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、周囲の状況に影響されることなく高精度な測位を行なうことが可能で、かつ安価なシステムで測位に関する信頼性を向上させることが可能であり、さらに、受信装置の構成上及び処理上の負担を軽減して、小型化及び低価格化に寄与し得る測位情報提供システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる測位情報提供システムの一実施形態を示す概略構成図。
【図２】上記図１に示したユーザ受信機の要部構成を示す回路ブロック図。
【図３】同実施形態のシステムに適用される受信数と測位の形態との関係を示すテーブル。
【符号の説明】
１００…ユーザ受信機、
１１０…アンテナ、
１２１〜１２３…逆拡散部、
１３０…追尾制御部、
１４０…ＰＲＮコード発生器、
１５０…位相シフト部、
１６０…データ解読部、
１７０…測位演算部、
ＣＳ１〜ＣＳ３…基地局、
Ｓ１…測位衛星。
【図１】
0003576887.tif 000004
【図２】
0003576887.tif 000005
【図３】
0003576887.tif 000006