(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号である位置標定信号を送信する無線装置と、
第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とが、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対が、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第１のアンテナ対の各アンテナ又は前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記無線装置が存在する方向を求める基地局と、
を備えて構成される位置標定システムを用いて構成される、移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、
前記移動体に設けられる前記基地局である移動体側基地局、及び
前記移動体が移動するエリアの上方に所定の間隔で設けられる前記無線装置である環境側無線装置、
を備え、
前記移動体側基地局は、
前記移動体側基地局の前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の直角な一辺の方向に設定した軸であるアンテナ配列軸の方向に同時に複数の前記環境側無線装置を捕捉し、
捕捉した前記環境側無線装置の夫々の設置位置を示す情報である設置位置情報を記憶しもしくは前記捕捉した環境側無線装置から取得し、
取得した前記設置位置情報に基づき前記移動体が向いている方向を求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得するシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、
移動体に設けられる前記無線装置である移動体側無線装置、
前記移動体が移動するエリアの上方に設けられる前記基地局である環境側基地局、
を更に備え、
前記環境側基地局は、前記移動体側無線装置から送られてくる前記位置標定信号に基づき位置標定を行うことにより、前記移動体の現在位置を求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得するシステム。
【請求項３】
無線信号である位置標定信号を送信する無線装置と、
アンテナ対が設けられ、前記アンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記無線装置が存在する方向を求める基地局と、
を備えて構成される位置標定システムを用いて構成される、移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、
前記移動体に設けられる前記基地局である移動体側基地局、及び
前記移動体が移動するエリアの上方に所定の間隔で設けられる前記無線装置である環境側無線装置、
を備え、
前記移動体側基地局は、
前記移動体側基地局の前記各アンテナを結ぶ線分の中点を通り前記線分に垂直な方向に設定した軸であるアンテナ配列軸の方向に同時に複数の前記環境側無線装置を捕捉し、
捕捉した前記環境側無線装置の夫々の設置位置を示す情報である設置位置情報を記憶しもしくは前記捕捉した環境側無線装置から取得し、
取得した前記設置位置情報に基づき前記移動体が向いている方向を求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得するシステム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、
前記移動体側基地局は、前記設置位置情報から特定される前記環境側無線装置の設置位置を要素として線形近似を行うことにより求めた線分の方向を前記移動体が向いている方向として求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得するシステム。
【請求項５】
無線信号である位置標定信号を送信する無線装置と、
第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とが、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対が、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第１のアンテナ対の各アンテナ又は前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記無線装置が存在する方向を求める基地局と、
を備えて構成される位置標定システムを用いて行われる、移動体の向きを示す情報を取得する方法であって、
前記移動体に前記基地局である移動体側基地局を設け、
前記移動体が移動するエリアの上方に所定の間隔で前記無線装置である環境側無線装置を設け、
前記移動体側基地局が、
前記移動体側基地局の前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の直角な一辺の方向に設定した軸であるアンテナ配列軸の方向に同時に複数の前記環境側無線装置を捕捉し、
捕捉した前記環境側無線装置の夫々の設置位置を示す情報である設置位置情報を記憶しもしくは前記捕捉した環境側無線装置から取得し、
取得した前記設置位置情報に基づき前記移動体が向いている方向を求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得する方法。
【請求項６】
請求項５に記載の移動体の向きを示す情報を取得する方法であって、
移動体に前記無線装置である移動体側無線装置を設け、
前記移動体が移動するエリアの上方に前記基地局である環境側基地局を設け、
前記環境側基地局が、前記移動体側無線装置から送られてくる前記位置標定信号に基づき位置標定を行うことにより、前記移動体の現在位置を求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得する方法。
【請求項７】
無線信号である位置標定信号を送信する無線装置と、
アンテナ対が設けられ、前記アンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記無線装置が存在する方向を求める基地局と、
を備えて構成される位置標定システムを用いて行われる、移動体の向きを示す情報を取得する方法であって、
前記移動体に前記基地局である移動体側基地局を設け、
前記移動体が移動するエリアの上方に所定の間隔で前記無線装置である環境側無線装置を設け、
前記移動体側基地局が、
前記移動体側基地局の前記各アンテナを結ぶ線分の中点を通り前記線分に垂直な方向に設定した軸であるアンテナ配列軸の方向に同時に複数の前記環境側無線装置を捕捉し、
捕捉した前記環境側無線装置の夫々の設置位置を示す情報である設置位置情報を記憶しもしくは前記捕捉した環境側無線装置から取得し、
取得した前記設置位置情報に基づき前記移動体が向いている方向を求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得する方法。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか一項に記載の移動体の向きを示す情報を取得する方法であって、
前記移動体側基地局が、前記設置位置情報から特定される前記環境側無線装置の設置位置を要素として線形近似を行うことにより求めた線分の方向を前記移動体が向いている方向として求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体の向きを示す情報を取得するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、移動体側アンテナから位置標定信号とともにアンテナＩＤを送信し、基地局が、位置標定信号の位相差或いは受信電界強度等に基づき、直接波を送信している移動体側アンテナを特定し、そのアンテナからの位置標定信号に基づき標定した移動体の位置と、位置標定信号とともに受信したアンテナＩＤとアンテナ取付角に基づき移動体の向きを特定することが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、セルラ移動体無線ネットワーク内での移動体無線端末デバイスの位置を決定する方法であって、端末デバイスが、絶対位置が既知である少なくとも１つの基地局を位置特定し、端末デバイスの方向探知を指向性アンテナのメインローブを基地局の位置に向けることにより行うことが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、携帯端末が、位置標定に用いた座標系と絶対方位との関係を示す情報である基地局情報を基地局から受信し、受信信号強度に基づき指向性アンテナの指向方向が基地局の方向を向くように誘導する画面を表示し、標定した端末位置と基地局情報とに基づき絶対方位を示す情報を出力することが記載されている。
【０００５】
非特許文献１には、基地局に設置した複数のアンテナから歩行者が携帯する携帯端末に無線信号を送信し、各アンテナから送信されてくる無線信号の位相差によって携帯端末とアンテナとの相対位置を求め、求めた相対位置（方向、距離）と基地局の絶対位置とから歩行者の現在位置を取得する位置標定システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１２００８５号公報
【特許文献２】特表２０１２−５１９２８９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４２１６５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】武内  保憲，河野  公則，河野  実則、” 2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発”、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
工場や倉庫、地下街等の屋内等で非特許文献１に開示されている位置標定システムが利用される場合、移動体（人を含む）の現在位置の標定に加え、移動体が現在向いている方向を取得する機能についてのニーズが存在する。こうした移動体が現在向いている方向を把握する仕組みとしては、ＧＰＳや電子コンパス、ジャイロコンパスを用いたものが一般的である。しかしＧＰＳは衛星から送られてくる信号を捕捉することができない環境では利用することができず、また電子コンパスも地磁気を検出できない環境では利用することができない。またジャイロコンパスは機械的な構成を含むため装置が大型化してしまう難点がある。
【０００９】
上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、無線信号である位置標定信号を送信する無線装置と、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とが、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対が、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第１のアンテナ対の各アンテナ又は前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記無線装置が存在する方向を求める基地局と、を備えて構成される位置標定システムを用いて構成される、移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、前記移動体に設けられる前記基地局である移動体側基地局、及び前記移動体が移動するエリアの上方に所定の間隔で設けられる前記無線装置である環境側無線装置、を備え、前記移動体側基地局は、前記移動体側基地局の前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の直角な一辺の方向に設定した軸であるアンテナ配列軸の方向に同時に複数の前記環境側無線装置を捕捉し、捕捉した前記環境側無線装置の夫々の設置位置を示す情報である設置位置情報を記憶しもしくは前記捕捉した環境側無線装置から取得し、取得した前記設置位置情報に基づき前記移動体が向いている方向を求めることとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、無線信号である位置標定信号を送信する無線装置と、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とが、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対が、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第１のアンテナ対の各アンテナ又は前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記無線装置が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記無線装置の現在位置を標定する基地局と、を備えて構成される位置標定システムを用いて構成される、移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、前記移動体に設けられる前記基地局である移動体側基地局、及び前記移動体が移動するエリアの上方に所定の間隔で設けられる前記無線装置である環境側無線装置、を備え、前記移動体側基地局は、前記移動体側基地局の前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の直角な一辺の方向に設定した軸であるアンテナ配列軸の方向に同時に複数の前記環境側無線装置を捕捉し、捕捉した前記環境側無線装置の夫々の設置位置を示す情報である設置位置情報を記憶しもしくは前記捕捉した環境側無線装置から取得し、取得した前記設置位置情報に基づき前記移動体が向いている方向を求めることとする。
【００１１】
本発明によれば、位置標定システムにおいて基地局のアンテナ配列軸に沿って方向の標定精度が高くなる性質を利用して、移動体が現在向いている方向を容易に特定することができる。また上記性質は基地局と無線装置とが離間している場合（準標定エリア内）でも有効に作用するので、移動体が向いている方向を特定する仕組みを容易かつ低コストで実現することができる。
【００１２】
本発明のうちの他の一つは、上記システムであって、移動体に設けられる前記無線装置である移動体側無線装置、前記移動体が移動するエリアの上方に設けられる前記基地局である環境側基地局、を更に備え、前記環境側基地局は、前記移動体側無線装置から送られてくる前記位置標定信号に基づき位置標定を行うことにより、前記移動体の現在位置を求めることとする。
【００１３】
本発明のうちの他の一つは、上記システムであって、無線信号である位置標定信号を送信する無線装置と、アンテナ対が設けられ、前記アンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記無線装置が存在する方向を求める基地局と、を備えて構成される位置標定システムを用いて構成される、移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、前記移動体に設けられる前記基地局である移動体側基地局、及び前記移動体が移動するエリアの上方に所定の間隔で設けられる前記無線装置である環境側無線装置、を備え、前記移動体側基地局は、前記移動体側基地局の前記各アンテナを結ぶ線分の中点を通り前記線分に垂直な方向に設定した軸であるアンテナ配列軸の方向に同時に複数の前記環境側無線装置を捕捉し、捕捉した前記環境側無線装置の夫々の設置位置を示す情報である設置位置情報を記憶しもしくは前記捕捉した環境側無線装置から取得し、取得した前記設置位置情報に基づき前記移動体が向いている方向を求めることとする。
【００１４】
本発明のうちの他の一つは、上記システムであって、前記移動体側基地局は、前記第１のアンテナ対又は前記第２のアンテナ対のうちの一方のみを備えることとする。
【００１５】
移動体側基地局がアンテナ対のうちの一方のみを備える場合でも、そのアンテナ配列軸の方向に同時に複数の環境側無線装置を捕捉し、取得した設置位置情報に基づき移動体が向いている方向を求めることができる。本発明によれば、アンテナの数が少ない分、移動体が向いている方向を特定する仕組みを容易かつ低コストで実現することができる。
【００１６】
本発明のうちの他の一つは、上記システムであって、前記移動体側基地局は、前記設置位置情報から特定される前記環境側無線装置の設置位置を要素として線形近似を行うことにより求めた線分の方向を前記移動体が向いている方向として求めることとする。
【００１７】
このように移動体が向いている方向は、設置位置情報から特定される環境側無線装置の設置位置を要素として線形近似を行うことにより求めることができる。
【００１８】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、移動体の向きを示す情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】位置情報システム１の概略的な構成を示す図である。
【図２】移動端末１０の主なハードウエアを示す図である。
【図３】移動端末１０が備える主な機能を示す図である。
【図４】移動体側基地局２０が備える主なハードウエアを示す図である。
【図５】移動体側基地局２０が備える主な機能を示す図である。
【図６】移動体側無線装置３０が備える主なハードウエアを示す図である。
【図７】移動体側無線装置３０が備える主な機能を示す図である。
【図８】環境側基地局４０が備える主なハードウエアを示す図である。
【図９】環境側基地局４０が備える主な機能を示す図である。
【図１０】環境側無線装置５０が備える主なハードウエアを示す図である。
【図１１】環境側無線装置５０が備える主な機能を示す図である。
【図１２】サーバ装置６０が備える主なハードウエアを示す図である。
【図１３】サーバ装置６０が備える主な機能を示す図である。
【図１４】位置標定信号１４００のデータフォーマットを示す図である。
【図１５】移動体側基地局２０のアンテナ群２５を構成している各アンテナ２５１と環境側無線装置５０が備えるアンテナ５５との関係を説明する図である。
【図１６】環境側無線装置５０と移動体側基地局２０との位置関係を説明する図である。
【図１７Ａ】移動体側基地局２０のアンテナ群２５と原点Ｏ、ｘ軸、ｙ軸の関係を説明する図である。
【図１７Ｂ】アンテナ配列軸の近傍を説明する図である。
【図１８Ａ】アンテナ配列軸の近傍で位置標定の精度が高くなることを説明する図である。
【図１８Ｂ】アンテナ配列軸の近傍で位置標定の精度が高くなることを説明する図である。
【図１９Ａ】アンテナ配列軸の近傍で位置標定の精度が高くなることを説明する図である。
【図１９Ｂ】アンテナ配列軸の近傍で位置標定の精度が高くなることを説明する図である。
【図２０Ａ】基準軸の方向を特定する方法を説明する図である。
【図２０Ｂ】基準軸の方向を特定する方法を説明する図である。
【図２０Ｃ】基準軸の方向を特定する方法を説明する図である。
【図２０Ｄ】基準軸の方向を特定する方法を説明する図である。
【図２１】方向取得処理Ｓ２０００を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に本発明の一実施形態として説明する位置情報システム１の概略的な構成を示している。位置情報システム１は、当該システムの適用対象となるエリア（以下、サービス提供エリアと称する。）内を移動する移動体３に備えられた移動端末１０、移動端末１０に組み込まれた、移動体側基地局２０並びに移動体側無線装置３０、サービス提供エリア内の所定位置に設けられた複数の環境側基地局４０、各環境側基地局４０に備えられた環境側無線装置５０、及び位置情報システム１の管理センタ等に設けられたサーバ装置６０を含む。移動端末１０、環境側基地局４０、環境側無線装置５０、及びサーバ装置６０は、無線又は有線の通信手段（無線ＬＡＮ、微弱無線、専用線、公衆回線、インターネット等）を介して互いに通信可能に接続している。以下の説明において「同時」という場合、「ほぼ同時」である場合も含むものとする。
【００２２】
移動体３は、例えば「人」であり、移動端末１０は、例えば、携帯電話機、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等である。また移動体３は、例えば、荷物、運搬車両、病院や工場、博物館等の施設において人の業務の補助、案内、誘導、巡回監視、物品搬送、警備等の様々なサービスを提供する「ロボット」であり、この場合、移動端末１０は、例えば、移動体３に搭載される情報処理装置やその周辺機器である。
【００２３】
尚、説明の簡単のため、以下の説明において、移動体３はサービス提供エリア内の平らな床面６上を移動するものとする。また複数の環境側基地局４０及び複数の環境側無線装置５０が、サービス提供エリアの床面６の上方に当該床面６と平行に設けられた天井面７に所定の間隔をあけて設けられているものとする。
【００２４】
移動端末１０に組み込まれた移動体側基地局２０は、後述の位置標定システムの基地局として機能する。移動体側基地局２０は、環境側無線装置５０から送られてくる、後述の位置標定信号１４００を受信して、これに基づき当該移動端末１０から見た環境側無線装置５０（環境側基地局４０）が存在する方向（もしくは環境側無線装置５０から見た当該移動端末１０が存在する方向）を標定する。
【００２５】
天井面７に設けられた環境側基地局４０は、後述の位置標定システムの基地局として機能する。環境側基地局４０は、移動端末１０に組み込まれた移動体側無線装置３０から送られてくる後述の位置標定信号１４００を受信して、これに基づき移動端末１０が存在する方向（もしくは移動端末１０から見た当該環境側基地局４０が存在する方向）を標定する。
【００２６】
図２に移動端末１０が備える主なハードウエアを示している。同図に示すように、移動端末１０は、移動体側基地局２０及び移動体側無線装置３０のほか、中央処理装置１１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置１２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、ハードディスク装置等）、入出力装置１３（テンキー、タッチパネル、液晶ディスプレイ、音声認識装置、音声出力装置等）、計時装置１４（ＲＴＣ（Real Time Clock）、ＨＰＥＴ（High Precision Event Timer）等）、及び無線通信インタフェース１５を備える。尚、移動体側基地局２０及び移動体側無線装置３０のハードウエアの詳細については後述する。
【００２７】
中央処理装置１１は、記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、移動端末１０が備える各種の機能を実現する。無線通信インタフェース１５は、サーバ装置６０との間で無線通信を行う。
【００２８】
図３に移動端末１０が備える主な機能を示している。同図に示すように、移動端末１０は、無線装置捕捉部１０１、方向特定部１０２、及び情報送受信部１０３を備える。これらの機能は、移動端末１０が備えるハードウエアによって、もしくは、移動端末１０の中央処理装置１１が記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００２９】
無線装置捕捉部１０１は、移動体側基地局２０の後述のアンテナ群２５のアンテナ配列軸の方向に存在する環境側無線装置５０を捕捉する。また無線装置捕捉部１０１は、上記アンテナ配列軸の方向に設定した座標系において存在する象限を特定可能な環境側無線装置５０を捕捉する。
【００３０】
方向特定部１０２は、無線装置捕捉部１０１によって捕捉した環境側無線装置５０の後述する設置位置情報に基づき、後述の基準軸が向いている方向を特定する。
【００３１】
情報送受信部１０３は、サーバ装置６０と通信し、サーバ装置６０からの各種情報（例えば、後述する設置位置情報）の受信（ダウンロード）、サーバ装置６０において利用される各種情報（例えば、移動体状態情報取得部１０７によって取得される情報）のサーバ装置６０への送信（アップロード）を行う。
【００３２】
図４に移動体側基地局２０が備える主なハードウエアを示している。同図に示すように、移動体側基地局２０は、中央処理装置２１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置２２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、ハードディスク装置等）、無線通信インタフェース２３、アンテナ群２５、及びアンテナ切替スイッチ２６を備える。
【００３３】
中央処理装置２１は、記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、基地局２０の様々な機能を実現する。無線通信インタフェース２３は、アンテナ群２５によって受信される、環境側無線装置５０から送られてくる位置標定信号１４００を復調する。尚、後述するように、環境側無線装置５０は、例えば、パッシブ型のＲＦＩＤタグ等の受動型の装置として構成することもできる。その場合、無線通信インタフェース２３は、環境側無線装置５０に位置標定信号１４００の送信を促す応答誘導信号（質問信号）を送信し、その応答として、環境側無線装置５０から送られてくる位置標定信号１４００を受信する。
【００３４】
アンテナ群２５は、少なくともペア（組）を構成する２つのアンテナ２５１を含む。アンテナ切替スイッチ２６は、アンテナ群２５を構成しているいずれかのアンテナ２５１を、例えば、時分割方式で選択し、選択したアンテナ２５１を無線通信インタフェース２３に接続する。アンテナ２５１は、例えば、指向性アンテナや円偏波指向性アンテナである。壁等の障害物が存在する屋内等で位置情報システム１が実施される場合には、アンテナ２５１として円偏波指向性アンテナを用いることが好ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は壁等での反射時に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることで反射波（又は定在波）を効果的に減衰させることができる。本実施形態では、各アンテナ２５１は、いずれもその指向方向が天井面７を向くように設けられているものとする。
【００３５】
図５に移動体側基地局２０が備える主な機能を示している。同図に示すように、移動体側基地局２０は、位置標定信号受信部２０１並びに位置標定処理部２０２を備える。尚、これらの機能は、移動体側基地局２０が備えるハードウエアによって、もしくは、移動体側基地局２０の中央処理装置２１が記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００３６】
上記機能のうち、位置標定信号受信部２０１は、無線通信インタフェース２３及びアンテナ切替スイッチ２６を制御しつつ、環境側無線装置５０から送られてくる後述の位置標定信号１４００を受信する。位置標定処理部２０２は、位置標定信号受信部２０１が受信した位置標定信号１４００に基づき、当該移動端末１０から見た環境側無線装置５０（環境側基地局４０）が存在する方向を標定する。後述するように、アンテナ配列軸の近傍では遠方に存在する基地局２０についても高精度で存在する方向を標定することができる。
【００３７】
図６に移動体側無線装置３０の主なハードウエアを示している。同図に示すように、移動体側無線装置３０は、中央処理装置３１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置３２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）、通信インタフェース３３、位置標定信号送信回路３４、及びアンテナ３５を備える。尚、移動体側無線装置３０は、例えば、環境側基地局４０から送られてくる無線信号の電力を利用して動作する、パッシブ型のＲＦＩＤタグ等の受動型の装置として構成することもできる。
【００３８】
位置標定信号送信回路３４は、アンテナ３５から、後述の位置標定信号１４００を送信する。移動体側無線装置３０が受動型の装置として構成されている場合には、位置標定信号送信回路３４は、環境側基地局４０から応答誘導信号を受信したのに応じて位置標定信号１４００を送信する。尚、移動端末１０を壁等の障害物が存在する屋内等で用いる場合には、アンテナ３５は円偏波指向性アンテナであることが望ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は、壁等の障害物で反射した際に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることで、反射波や定在波を効果的に減衰させることができる。アンテナ３５はその指向方向が上方（天井面７の方向）もしくは斜め上方を向くように設けられている。
【００３９】
通信インタフェース３３は、環境側基地局４０やサーバ装置６０と無線又は有線方式で通信する。尚、環境側基地局４０と移動端末１０との間の通信は、後述の位置標定信号１４００に情報を含ませることにより行うこともできる。
【００４０】
図７に移動体側無線装置３０が備える主な機能を示している。同図に示すように、移動体側無線装置３０は、位置標定信号送信部３０１、情報記憶部３０２、及び情報送受信部３０３を備える。尚、これらの機能は、移動体側無線装置３０が備えるハードウエアによって、もしくは、移動体側無線装置３０の中央処理装置３１が、記憶装置３２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００４１】
位置標定信号送信部３０１は、位置標定信号送信回路３４を制御して、移動端末１０に備えられた基地局２０に受信させる、後述の位置標定信号１４００をアンテナ３５から送信する。位置標定信号送信部３０１は、例えば、予め設定されたタイミング（例えば、一定時間ごと、ユーザによって設定された時刻等）が到来すると位置標定信号１４００を送信する。尚、移動体側無線装置３０が受動型の装置として構成されている場合には、位置標定信号送信部３０１は、環境側基地局４０から送られてくる応答誘導信号に対する応答として位置標定信号１４００を送信する。
【００４２】
情報記憶部３０２は、当該移動体側無線装置３０に関する情報を記憶する。
【００４３】
情報送受信部３０３は、環境側基地局４０やサーバ装置６０との間で各種情報の交換を行う。
【００４４】
図８に環境側基地局４０の主なハードウエアを示している。同図に示すように、環境側基地局４０は、中央処理装置４１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置４２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、ハードディスク装置等）、無線通信インタフェース４３、アンテナ群４５、及びアンテナ切替スイッチ４６を備える。尚、環境側基地局４０のハードウエアは移動体側基地局２０のハードウエアと同様であるので説明を省略する。
【００４５】
図９に環境側基地局４０が備える主な機能を示している。同図に示すように、環境側基地局４０は、位置標定信号受信部４０１、位置標定処理部４０２、及び移動体現在位置送信部４０３を備える。尚、これらの機能は、環境側基地局４０が備えるハードウエアによって、もしくは、環境側基地局４０の中央処理装置４１が記憶装置４２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００４６】
上記機能のうち、位置標定信号受信部４０１は、無線通信インタフェース４３及びアンテナ切替スイッチ４６を制御しつつ、移動体側無線装置３０から送られてくる後述の位置標定信号１４００を受信する。尚、移動体側無線装置３０が受動型の装置として構成されている場合には、環境側基地局４０は応答誘導信号を送信する機能を更に備える。
【００４７】
位置標定処理部４０２は、位置標定信号受信部４０１が受信した位置標定信号１４００に基づき当該環境側基地局４０から見た移動端末１０の現在位置を標定する。
【００４８】
移動体現在位置送信部４０３は、位置標定処理部４０２によって標定された移動端末１０の現在位置を移動端末１０に通知する。
【００４９】
図１０に環境側無線装置５０の主なハードウエアを示している。同図に示すように、環境側無線装置５０は、中央処理装置５１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置５２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）、通信インタフェース５３、位置標定信号送信回路５４、及びアンテナ５５を備える。尚、環境側無線装置５０は、例えば、移動体側基地局２０から送られてくる無線信号の電力を利用して動作する、パッシブ型のＲＦＩＤタグ等の受動型の装置としても構成することができる。
【００５０】
位置標定信号送信回路５４は、アンテナ５５から後述の位置標定信号１４００を送信する。環境側無線装置５０が受動型の装置として構成されている場合には、位置標定信号送信回路５４は、移動体側基地局２０から応答誘導信号を受信したのに応じて位置標定信号１４００を送信する。尚、移動端末１０を壁等の障害物が存在する屋内等で用いる場合には、アンテナ５５は円偏波指向性アンテナであることが望ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は、壁等の障害物で反射した際に反転するため、円偏波指向性アンテナを用いることで、反射波や定在波を効果的に減衰させることができる。
【００５１】
アンテナ５５はその指向方向が下方（床面６の方向）もしくは斜め下方を向くように設けられている。通信インタフェース５３は、移動端末１０やサーバ装置６０と無線又は有線方式で通信する。
【００５２】
図１１に環境側無線装置５０が備える主な機能を示している。同図に示すように、環境側無線装置５０は、位置標定信号送信部５０１、情報記憶部５０２、及び情報送受信部５０３を備える。尚、これらの機能は、環境側無線装置５０が備えるハードウエアによって、もしくは、環境側無線装置５０の中央処理装置５１が、記憶装置５２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００５３】
位置標定信号送信部５０１は、位置標定信号送信回路５４を制御して、移動体側基地局２０に受信させる、後述の位置標定信号１４００をアンテナ５５から送信する。位置標定信号送信部５０１は、例えば、予め設定されたタイミング（例えば、一定時間ごと、ユーザによって設定された時間等）が到来すると位置標定信号１４００を送信する。尚、環境側無線装置５０が受動型の装置として構成されている場合、位置標定信号送信部５０１は、移動体側基地局２０から送られてくる応答誘導信号に対する応答として位置標定信号１４００を送信する。
【００５４】
情報記憶部５０２は、当該環境側無線装置５０に関する情報（例えば、後述の設置位置情報）を記憶する。
【００５５】
情報送受信部５０３は、当該環境側無線装置５０が備えられている基地局２０の設置位置を示す情報を移動端末１０に向けて送信する。また情報送受信部５０３は、移動端末１０やサーバ装置６０との間で他の様々な情報を送受信する。尚、情報送受信部５０３が移動端末１０に向けて送信する情報を位置標定信号送信部５０１が送信する位置標定信号１４００に含ませることにより、情報送受信部５０３の移動端末１０への情報の送信機能を位置標定信号送信部５０１によって行うようにしてもよい。
【００５６】
図１２にサーバ装置６０が備える主なハードウエアを示している。同図に示すように、サーバ装置６０は、中央処理装置６１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置６２（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、ハードディスク装置等）、入力装置６３（キーボード、マウス等）、表示装置６４（液晶ディスプレイ等）、及び通信インタフェース６５を備える。
【００５７】
中央処理装置６１は、記憶装置６２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、サーバ装置６０の様々な機能を実現する。表示装置６４には、例えば、移動端末１０の現在位置、移動体３（移動端末１０）が現在向いている方向、移動端末１０の姿勢、移動端末１０が備える各種設備の状態、移動端末１０が提供するサービスに関する情報が表示される。通信インタフェース６５は、移動端末１０や環境側基地局４０、環境側無線装置５０との間で無線又は有線方式で通信を行う。
【００５８】
図１３にサーバ装置６０が備える主な機能を示している。同図に示すように、サーバ装置６０は、情報収集部６０１、情報提供部６０２、及び設定情報記憶部６０３を備える。尚、これらの機能は、サーバ装置６０が備えるハードウエアによって、もしくは、サーバ装置６０の中央処理装置６１が記憶装置６２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００５９】
情報収集部６０１は、移動端末１０や環境側基地局４０から、移動端末１０の情報（移動端末１０が現在、標定可能エリアに存在するか否か、移動体３（移動端末１０）が現在向いている方向、移動体３（移動端末１０）の現在の姿勢、移動体３が備える各種設備の状態、移動体３が提供するサービスに関する情報等）を随時収集する。
【００６０】
情報提供部６０２は、例えば、移動端末１０に対し、目的地までの誘導に関する情報、他の移動端末１０に関する情報（他の移動端末１０の現在位置、他の移動端末１０の移動方向等）、移動端末１０の現在地周辺の情報、環境側基地局４０や環境側無線装置５０の設置位置等の各種の情報を提供する。
【００６１】
設定情報記憶部６０３は、各環境側基地局４０に関する情報、例えば、サービス提供エリアに設けられている各環境側基地局４０の後述の設置位置情報を記憶する。
【００６２】
＜位置標定システム＞
続いて位置標定システムについて説明する。位置標定システムは、スペクトル拡散された無線信号である位置標定信号１４００を送信する無線装置（移動体側無線装置３０又は環境側無線装置５０）と、位置標定信号１４００を受信してこれに基づき標定対象（移動端末１０、移動体側基地局２０、移動体側無線装置３０、環境側基地局４０、環境側無線装置５０の少なくともいずれか）が存在する方向や存在する位置を標定する基地局とを含んで構成される。
【００６３】
位置標定システムによる位置標定に際し、無線装置はそのアンテナからスペクトル拡散された無線信号である位置標定信号１４００を送信する。また位置標定システムによる位置標定に際し、基地局はアンテナ群（アンテナ群２５もしくはアンテナ群４５）を構成している複数のアンテナを周期的に切り換えつつ、無線装置から送られてくる位置標定信号１４００を受信する。
【００６４】
図１４に無線装置（移動体側無線装置３０もしくは環境側無線装置５０）から送信される位置標定信号１４００のデータフォーマットを示している。同図に示すように、位置標定信号１４００は、制御信号１４１１、測定信号１４１２、及び装置情報１４１３を含む。
【００６５】
このうち制御信号１４１１には、変調波や各種の制御信号が含まれる。測定信号１４１２には、数ｍ秒程度の無変調波（例えば、基地局に対する標定対象の存在する方向や基地局から標定対象までの相対距離の検出に用いる信号（例えば２０４８チップの拡散符号））が含まれる。装置情報１４１３には、その位置標定信号１４００を送信した無線装置の設置位置を示す情報（例えば、サービス提供エリアに設定された座標系で表される。以下、これを設置位置情報とも称する。）や無線装置を識別するための情報(以下、無線装置ＩＤと称する。）が含まれる。
【００６６】
図１５は、基地局（移動体側基地局２０又は環境側基地局４０。以下、移動体側基地局２０を例として説明する。）が備えるアンテナ群２５を構成している複数のアンテナ２５１ａ〜２５１ｄと、環境側無線装置５０が備えるアンテナ５５との関係を説明する図である。同図に示すように、アンテナ群２５は、位置標定信号１４００の１波長（例えば、位置標定信号１４００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合は波長λ＝１２．５ｃｍ）以下の間隔（例えばλ／４）をあけて平面的に略正方形状に等間隔で隣接配置された４つの円偏波指向性アンテナ（以下、アンテナ２５１ａ〜２５１ｄと称する。）を含む。尚、各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄは、例えば、指向方向が真上方向（天井の方向）もしくは斜め上方向を向くように設けられている。
【００６７】
ここで同図において、アンテナ群２５の高さ位置における水平方向とアンテナ群２５に対する環境側無線装置５０が存在する方向とのなす角度をα（移動体側基地局２０から見た環境側無線装置５０が存在する方向）とすれば、
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/３（ｃｍ））
の関係がある。尚、Ｄ（ｍ）は、環境側無線装置５０のアンテナ５５の設置高さと移動体側基地局２０のアンテナ群２５（４つのアンテナ２５１ａ〜２５１ｄで囲まれた領域の中央部分）の高さとの差であり、Ｌ（ｍ）は、環境側無線装置５０のアンテナ５５から下ろした垂線が移動端末１０が移動する平面と交わる点とアンテナ群２５の中心とを結ぶ線分の長さであり、ΔＬ（ｃｍ）は、アンテナ群２５を構成しているアンテナ２５１のうち特定の２つのアンテナ２５１の夫々についての、環境側無線装置５０のアンテナ５５までの伝搬路長の差（以下、経路差とも称する。）である。
【００６８】
ここでアンテナ群２５を構成している特定の２つのアンテナ２５１の夫々が受信する位置標定信号１４００の位相差をΔθとすれば、
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／（２π／λ（ｃｍ））
の関係がある。また位置標定信号１４００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いる場合はλ＝１２．５（ｃｍ）であるので、
α＝ａｒｃＳｉｎ（Δθ／π）
の関係がある。測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）内では、αはΔθ（ラジアン）から算出することができるので、上式から移動体側基地局２０から見た環境側無線装置５０が存在する方向αを取得することができる。
【００６９】
図１６に示すように、環境側無線装置５０のアンテナ５５の地上高をＨ（ｍ）、基地局２０のアンテナ群２５の地上高をｈ（ｍ）、環境側無線装置５０（のアンテナ５５）から下ろした垂線と移動端末１０が移動する平面との交点を原点として直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を設定した場合における、方向αのＸＺ平面への射影をΔΦ（Ｘ）、方向αのＹＺ平面への射影をΔΦ（Ｙ）とすれば、原点に対する移動端末１０の相対座標は次式から求めることができる。
Δｄ（Ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（Ｘ））
Δｄ（Ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（Ｙ））
【００７０】
そして原点の絶対座標を（Ｘ１，Ｘ１，０）とすれば、移動端末１０の絶対座標（ＸＸ，ＹＹ，０）は次式から求めることができる。
ＸＸ＝Ｘ１＋Δｄ（Ｘ）
ＹＹ＝Ｙ１＋Δｄ（Ｙ）
【００７１】
尚、以上に説明した位置標定の基本原理については、例えば、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、特開２００６−２３２６１号公報などにも詳述されている。
【００７２】
ところで、以上に説明した方法で行われる位置標定に際しては、無線装置や基地局が備える水晶発振器に生じる周波数偏差に起因する誤差が問題となる。例えば、水晶発振器の周波数安定度が±０．５ｐｐｍである場合、無線装置と基地局との間には最大１ｐｐｍの周波数偏差（２４００Ｈｚ）が生じ、基地局のアンテナ切替スイッチ２６の切替周期が３２μｓである場合は２４００Ｈｚ×３２μｓ×３６０°＝２７．６５°の位相差（誤差）が生じることになる。そこでこの位置標定システムでは、周波数偏差に起因する誤差を次のようにして相殺することにより、測定精度の向上を図っている。
【００７３】
まず例えば、基地局（ここでは移動体側基地局２０を例として説明する）のアンテナ群２５の第１のアンテナ対（第１アンテナ２５１ａ及び第２アンテナ２５１ｂ）が受信する位置標定信号１４００の位相差Δθ１（第１アンテナ２５１ａを基準として第２アンテナ２５１ｂの位相を測定した結果（＝測定値））は、環境側無線装置５０のアンテナ５５から第１アンテナ２５１ａまでの位置標定信号１４００の伝搬経路と、環境側無線装置５０のアンテナ５５から第２アンテナ２５１ｂまでの位置標定信号１４００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ１とし、上述の測定誤差をＦ１とすれば、次式で表すことができる。
Δθ１＝Δθｔ１＋Ｆ１  ・・・式１
【００７４】
一方、移動体側基地局２０のアンテナ群２５の第２のアンテナ対（第３アンテナ２５１ｃ及び第４アンテナ２５１ｄ）が受信する位置標定信号１４００の位相差Δθ２（第３アンテナ２５１ｃを基準として第４アンテナ２５１ｄの位相を測定した結果（＝測定値））は、環境側無線装置５０のアンテナ５５から第３アンテナ２５１ｃまでの位置標定信号１４００の伝搬経路と、環境側無線装置５０のアンテナ５５から第４アンテナ２５１ｄまでの位置標定信号１４００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ２とし、測定誤差をＦ２とすれば、次式で表すことができる。  
Δθ２＝−Δθｔ２＋Ｆ２  ・・・式２
【００７５】
また式１と式２の両辺の差を取ると、次のようになる。
Δθ１−Δθ２＝（Δθｔ１−（−Δθｔ２））＋（Ｆ１−Ｆ２）  ・・・式３
【００７６】
ここで第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とは、第１のアンテナ対の各アンテナ２５１ａ，２５１ｂによって受信される位置標定信号１４００の経路差と第２のアンテナ対の各アンテナ２５１ｃ，２５１ｄによって受信される位置標定信号１４００の経路差とが一致するように、即ち位相差Δθｔ１と位相差Δθｔ２とが一致するように設けられており、この一致する値をθｔ＝Δθｔ１＝Δθｔ２とおけば、右辺の（Δθｔ１−（−Δθｔ２））の値は２θｔとなる。
【００７７】
一方、誤差Ｆ１，Ｆ２は、第１のアンテナ対の測定時と第２のアンテナ対の測定時とで通常はほぼ一致しており、右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値は限りなく０に近くなる。以上より、式３は次のようになる。
θｔ＝（Δθ１−Δθ２）／２  ・・・式４
【００７８】
式４から理解されるように、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、式１、式２における測定誤差Ｆ１，Ｆ２を相殺することができる。このため、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、位相差θｔを高い精度で取得することができる。
【００７９】
尚、位相を測定する側（本実施形態では基地局２０側）に、例えば、ＡＧＣ（Automatic Gain Controller）を設けて周波数偏差を減少させるようにすれば、右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値をさらに０に近づけることができ、位相差θｔの測定精度を更に向上させることができる。
【００８０】
＜標定精度＞
位置標定システムでは数１０ｃｍオーダという高い精度で位置標定が可能である。但し位置標定システムによる位置標定の精度は標定可能エリアの全体で必ずしも一様でなく、標定精度は基地局（ここでは移動体側基地局２０を例として説明する）が環境側無線装置５０のアンテナ５５に近づくほど高くなる。
【００８１】
また標定精度は、移動体側基地局２０の各アンテナ２５１の配列方向、即ち図１７Ａに示すように、正方形状に配置された４つのアンテナ２５１ａ〜２５１ｄの中心（各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄの夫々の中心から等距離にある点）を原点Ｏとして正方形の一辺の方向に設定したｘ軸の方向、もしくは、上記正方形の中心を原点Ｏとしてｘ軸と直角な方向（上記一辺に隣接する他の一辺の方向）に設定したｙ軸の方向（以下、上記ｘ軸又はｙ軸のことをアンテナ配列軸とも称する。）と、環境側無線装置５０のアンテナ５５との相対的な位置関係によっても変化する。
【００８２】
例えば、移動体側基地局２０側のアンテナ群２５が図１７Ａに示すように配列している場合には、図１７Ｂに示すように、アンテナ配列軸の近傍（上記Ｘ軸を含むｘｙ平面に垂直な平面の近傍、もしくは上記Ｙ軸を含むｘｙ平面に垂直な平面の近傍）に環境側無線装置５０のアンテナ５５が存在するときに、方向（標定対象がアンテナ配列軸上に存在するか否か）について比較的高い標定精度が得られることが知見されている。またアンテナ配列軸の近傍では、標定可能エリアの境界付近や標定可能エリアよりも広い所定範囲においても、方向（標定対象がアンテナ配列軸の方向に存在するか否か）については比較的高い標定精度が得られることが知見されている（以下、このようなエリアを準標定可能エリアと称する。）。ここでこのような特性になることは、例えば、次のように理解することができる。
【００８３】
今、移動体側基地局２０の各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄと環境側無線装置５０のアンテナ５５とが図１８Ａに示す位置関係である場合を考える。尚、同図において、環境側無線装置５０のアンテナ５５は、ｘ軸を含むｘｙ平面に垂直な平面の方向に存在する。また同図中、一点鎖線で示す弧線７７，７８は、環境側無線装置５０のアンテナ５５から送信された位置標定信号１４００の波面を表している。
【００８４】
同図から理解されるように、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間では、環境側無線装置５０のアンテナ５５から送信された位置標定信号１４００の到達時間に差がなく、またアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄとの間でも、位置標定信号１４００の到達時間に差がなく、従って、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間、及びアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄとの間では、ｙ軸方向の位相差は０である。
【００８５】
一方、アンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｂとの間では、環境側無線装置５０のアンテナ５５から送信された位置標定信号１４００の到達時間に差があり、またアンテナ２５１ｃとアンテナ２５１ｄとの間でも、位置標定信号１４００の到達時間に差がある。
【００８６】
図１８Ｂは、移動体側基地局２０のアンテナ群２５と環境側無線装置５０のアンテナ５５とが図１８Ａの位置関係にあるときに、これらをｙ軸の負の側から眺めた図である。同図において、符号８１、８２で示す実線は、夫々、環境側無線装置５０のアンテナ５５から送信される位置標定信号１４００のうち、直接波として移動体側基地局２０のアンテナ群２５に到達する位置標定信号１４００である。また符号９１、９２で示す破線は、夫々、環境側無線装置５０のアンテナ５５から送信される位置標定信号１４００のうち、間接波（マルチパス、反射波等）として移動体側基地局２０のアンテナ群２５に到達する位置標定信号１４００である。このように、移動体側基地局２０のアンテナ群２５には、環境側無線装置５０のアンテナ５５から送信された位置標定信号１４００が、間接波と直接波とが合成された形で到達する。
【００８７】
ここで間接波９１及び間接波９２に着目すれば、これらはアンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃへの到達時間とアンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄへの到達時間との間に差がある。従って、間接波９１がアンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃが受信する位置標定信号１４００に与える影響（アンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃが受信する直接波に与える影響）と、間接波９２がアンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄが受信する位置標定信号１４００に与える影響（アンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄが受信する直接波に与える影響）とは異なる。このため、間接波が存在する場合には、ｘ軸方向の位相差の測定精度に影響が生じることになる。
【００８８】
一方、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間では、間接波９１と間接波９２との間で到達時間に差がなく、間接波９１及び間接波９２がアンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃの夫々が受信する位置標定信号１４００に与える影響（直接波に与える影響）は同じである。またアンテナ２５１aとアンテナ２５１ｄとの間でも、間接波９１と間接波９２との間で到達時間に差がなく、間接波９１及び間接波９２がアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄの夫々が受信する位置標定信号１４００に与える影響（直接波に与える影響）は同じである。従ってＹ軸方向の位相差の測定精度に与える影響は小さくなる。
【００８９】
またアンテナ配列軸上で比較的高い標定精度が得られることは、例えば、次のように理解することもできる。
【００９０】
まず図１９Ａに示す位置関係では、環境側無線装置５０のアンテナ５５から移動体側基地局２０のアンテナ２５１ｃまでの距離と環境側無線装置５０のアンテナ５５から移動体側基地局２０のアンテナ２５１ｂまでの距離は同一であるため、間接波８７及び間接波８８がアンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃの夫々が受信する位置標定信号１４００に与える影響（直接波に与える影響（＝電波の波形の重なり具合））は同じである。このため、環境側無線装置５０のアンテナ５５から送信された位置標定信号１４００はアンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃに同時に到達するので位置標定精度は低下しない。尚、図中、一点鎖線で示す弧線８７，８８は、環境側無線装置５０のアンテナ５５から送信された位置標定信号１４００の波面である。
【００９１】
一方、図１９Ｂに示す位置関係では、環境側無線装置５０のアンテナ５５から移動体側基地局２０のアンテナ２５１ｃまでの距離と環境側無線装置５０のアンテナ５５から移動体側基地局２０のアンテナ２５１ｂまでの距離は同一でなく、間接波８７及び間接波８８がアンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃの夫々が受信する位置標定信号１４００に与える影響が異なる。このため、環境側無線装置５０のアンテナ５５から送信された位置標定信号１４００は時間差（位相差）をもってアンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃに到達し、その結果、図１９Ａの場合に比べて位置検知精度は低下する。
【００９２】
標定精度が前述した特性になることは、以上のように理解することができる。尚、以上に説明した移動体側基地局２０と環境側無線装置５０との関係と同様、環境側基地局４０と移動体側無線装置３０との関係においても、環境側基地局４０のアンテナ群２５のアンテナ配列軸の近傍では標定精度が高くなることがわかる。また間接波のみが到達するような状況でも、アンテナ配列軸の近傍では方向について比較的高い標定精度が得られることがわかる。
【００９３】
尚、このように位置標定システムではアンテナ配列軸の近傍において比較的高い標定精度が得られるが、標定可能エリア外かつアンテナ配列軸の近傍以外においても、例えば、移動平均法やダイバーシティ効果を利用して間接波（マルチパス、反射波等）の影響を抑制することで、移動体３（移動端末１０）がアンテナ配列軸のいずれの「象限」に存在するかを検知できる程度の標定精度を得ることができる。
【００９４】
具体的には、上記象限の特定は、例えば、移動体側基地局２０が、短い時間間隔（移動体の位置の変化が無視できる程度の時間間隔）で複数回に亘って環境側無線装置５０から位置標定信号１４００を受信し、受信した位置標定信号１４００の夫々に基づき前述した位置標定の原理により位置標定を行い、それらの結果を入力として移動平均法やダイバーシティ効果を適用することにより行う。尚、以下の説明において、前述した準標定可能エリアは、このように移動体３が存在する象限を特定することが可能なエリアも含むものとする。
【００９５】
＜移動体が向いている方向の特定＞
以上に説明した位置標定システムの特性を利用することで、例えば、次のようにして移動体３（移動端末１０）が現在向いている方向（移動体３（もしくは移動端末１０）に設定された基準軸が向いている方向）を特定することができる。尚、説明の簡単のため、以下の説明において、基準軸及びアンテナ配列軸は床面６に平行な面内に設定されているものとする。また基準軸の方向はアンテナ配列軸の方向に一致させて設定されているものとする（尚、基準軸の方向とアンテナ配列軸の方向を一致させない場合は、オフセット分を加算もしくは減殺すればよい。）。またサービス提供エリアの天井面７には、移動端末１０が、その基準軸上に必ず２つ以上の環境側無線装置５０（環境側基地局４０）を同時に捕捉することができるように環境側無線装置５０（環境側基地局４０）が等しい間隔を開けて正方格子状に設けられているものとする。
【００９６】
基準軸の方向を特定するにあたり、移動端末１０は、まず移動体側基地局２０側のアンテナ群２５のアンテナ配列軸上に複数の環境側無線装置５０（環境側基地局４０）を同時に捕捉する。
【００９７】
続いて移動端末１０は、捕捉した各環境側無線装置５０（環境側基地局４０）の設置位置情報を取得する。設置位置情報は、例えば、環境側無線装置５０から送信される位置標定信号１４００に含ませることにより移動端末１０に通知する構成としてもよいし、移動端末１０が位置標定信号１４００に含まれている基地局ＩＤを検索キーとしてサーバ装置６０に問い合わせることにより取得する構成としてもよい。尚、基準軸が向いている方向の特定は、このように移動体３側で行ってもよいし、環境側無線装置５０（環境側基地局４０）側で行うようにしてもよい。後者のように環境側無線装置５０（環境側基地局４０）側で上記特定を行う場合には、例えば、環境側無線装置５０（環境側基地局４０）が移動端末１０と直接的又は間接的（例えばサーバ装置６０を介して）に通信し、移動体３がいずれの環境側無線装置５０（環境側基地局４０）を捕捉したのかを環境側無線装置５０（環境側基地局４０）側で把握できるようにする。
【００９８】
続いて移動端末１０は、捕捉した各環境側無線装置５０（環境側基地局４０）の設置位置情報に基づき、基準軸が現在向いている方向を求める。具体的には、移動端末１０は、各環境側無線装置５０（環境側基地局４０）の設置位置を要素として線形近似を行うことにより上記線分を求める。このとき、上記線形近似の要素として当該移動端末１０の現在位置（位置標定システムによって取得される現在位置）を含ませてもよい（さらに上記現在位置を通るように上記線分を求めてもよい。）。そして移動端末１０は、このようにして求めた線分の方向を基準軸が現在向いている方向とする。
【００９９】
具体例を示す。図２０Ａは、移動端末１０が自身の移動体側基地局２０のアンテナ配列軸上に少なくとも５つの環境側無線装置５０を同時に捕捉した場合である。この例では、移動端末１０は、捕捉した各環境側無線装置５０の設置位置情報に基づき、基準軸は現在「＋Ｙ」の方向を向いていると特定する。
【０１００】
図２０Ｂは、移動端末１０が自身の移動体側基地局２０のアンテナ配列軸上に少なくとも３つの環境側無線装置５０を同時に捕捉した場合である。この例では、移動端末１０は、捕捉した各環境側無線装置５０の設置位置情報に基づき、基準軸は現在「＋Ｙの方向から時計回りに２２．５度」の方向を向いていると特定する。
【０１０１】
図２０Ｃは、移動端末１０が自身の移動体側基地局２０のアンテナ配列軸上に少なくとも９つの環境側無線装置５０を同時に捕捉した場合である。この例では、移動端末１０は、捕捉した各環境側無線装置５０の設置位置情報に基づき、基準軸は現在「＋Ｙの方向から時計回りに４５度」の方向を向いていると特定する。
【０１０２】
尚、線形近似による方法は、捕捉した各環境側無線装置５０の設置位置情報から基準軸が現在向いている方向を求める方法の一例であり、他の方法により求めてもよい。また以上は移動体側基地局２０のアンテナ配列軸上に環境側無線装置５０を捕捉する場合であるが、準標定可能エリア内で環境側無線装置５０が存在する象限を特定できるという前述した位置標定システムの特性を利用しても、基準軸が向いている方向を特定することができる。例えば、図２０Ｄに示すように、環境側無線装置５０ａ〜５０ｂが存在する象限（アンテナ配列軸の方向と座標軸の方向が一致するように座標系を設定した場合における当該座標系の象限）を同時に特定することができれば、基準軸の方向が現在「＋Ｙの方向から時計回りに０〜２２．５度」の範囲を向いていると特定することができる。尚、環境側無線装置５０の３つ以下の象限を特定することによっても基準軸が向いている大凡の方向を特定することができる。
【０１０３】
尚、基準軸が向いている方向を求める以上の方法は、いずれも移動体側基地局２０の準標定可能エリアの範囲で実施することができる。そのため、環境側無線装置５０を疎に配置した場合でも実施することができ、移動体３が向いている方向を特定する仕組みを容易かつ低コストで実現することができる。
【０１０４】
＜処理例＞
続いて、以上に説明した仕組みに基づき移動体３が現在向いている方向を取得する際に移動端末１０が行う処理の一例を示す。図２１は、移動端末１０が、移動体３が向いている方向を取得する際に行う処理（以下、方向取得処理Ｓ２１００と称する。）を説明するフローチャートである。尚、方向取得処理Ｓ２１００の実行中、各環境側基地局４０並びに移動体側無線装置３０は、いずれも十分に短い時間間隔で繰り返し位置標定信号１４００を送信しているものとする。
【０１０５】
同図に示すように、移動端末１０は、移動体３に設定された基準軸が向いている正確な方向を取得するタイミングの到来をリアルタイムに監視している（Ｓ２１１１）。尚、上記のタイミングは、例えば、移動体３である「人」が、自身（もしくは移動端末１０の基準軸）が向いている方向を把握しようとして移動端末１０に所定の操作を行った時である。
【０１０６】
上記タイミングが到来すると（Ｓ２１１１：ＹＥＳ）、移動端末１０は、環境側無線装置５０から送られてくる位置標定信号１４００の受信を開始し、自身の移動体側基地局２０のアンテナ配列軸上に複数の環境側無線装置５０を同時に捕捉するための動作を開始する（Ｓ２１１２）。移動端末１０がアンテナ配列軸上に複数の環境側無線装置５０を同時に捕捉した場合（Ｓ２１１２：ＹＥＳ）、処理はＳ２１１４に進み、複数の環境側無線装置５０を同時に捕捉できない場合（Ｓ２１１２：ＮＯ）、処理はＳ２１１３に進む。
【０１０７】
Ｓ２１１３では、移動端末１０は、その存在する象限を特定することが可能な環境側無線装置５０を捕捉するための動作を開始する。移動端末１０が、その存在する象限を特定可能な環境側無線装置５０を捕捉した場合（Ｓ２１１３：ＹＥＳ）、処理はＳ２１１４に進み、その存在する象限を特定可能な環境側無線装置５０を捕捉することができない場合は（Ｓ２１１３：ＮＯ）Ｓ２１１２の処理に戻る。
【０１０８】
Ｓ２１１４では、捕捉した環境側無線装置５０の設置位置情報を取得する。そして移動端末１０は、捕捉した環境側無線装置５０の設置位置情報に基づき、前述した方法により基準軸が現在向いている方向を求め（Ｓ２１１５）、移動端末１０は求めた方向を出力する（Ｓ２１１６）。
【０１０９】
以上のようにして求めた、基準軸が現在向いている方向、即ち移動体３が現在向いている方向は様々な用途に利用される。例えば、移動体３が「人」である場合、求めた方向は入出力装置１３を介してユーザに提供される。また例えば、移動体３が「ロボット」である場合、ロボットは求めた方向を利用してサービスの提供を行う。
【０１１０】
以上に説明したように、本実施形態の位置情報システム１によれば、位置標定システムを用いて移動体３が現在向いている方向を正確に取得することができる。このため、移動体３が、例えば、ＧＰＳや電子コンパス、ジャイロコンパス等を利用することができない環境に存在する場合でも、移動体３が現在向いている正確な方向を取得することができる。
【０１１１】
ところで、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【０１１２】
以上では移動体側基地局２０が４つのアンテナ２５を備える場合を例として説明したが、移動体側基地局２０のアンテナ２５を２つのみとしてもよい。この場合、アンテナ配列軸は１つのみとなるが、アンテナ配列軸上に複数の環境側無線装置５０を同時に捕捉することができれば基準軸が向いている方向を特定することができる。またアンテナ配列軸が２つの場合に比べて精度は劣るが、その存在する象限を特定できる環境側無線装置５０を捕捉することができれば基準軸が向いている大凡の方向を特定することができる。
【０１１３】
移動体側基地局２０のアンテナ群２５と移動体側無線装置３０のアンテナ３５を共用するようにしてもよい。また環境側基地局４０のアンテナ群４５と環境側無線装置５０のアンテナ５５を共用するようにしてもよい。またサーバ装置６０の機能を移動端末１０や環境側基地局４０において実現するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１  位置情報システム
３  移動体
１０  移動端末
２０  移動体側基地局
３０  移動体側無線装置
４０  環境側基地局
５０  環境側無線装置
１０１  無線装置捕捉部
１０２  方向特定部
１０３  情報送受信部
Ｓ２１００  方向取得処理
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１】
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