(57)【要約】【課題】基地局の構造を簡単にすることを目的とする。【解決手段】本発明は、ノードと、基準局と、複数の基地局と、前記ノードの位置を算出するサーバと、前記基地局と前記サーバとを接続するネットワークと、を有するノード位置測定システムにおいて、前記基準局は、前記測位信号を受信する測位信号受信部と、前記測位信号受信部が前記測位信号を受信した後に基準信号を送信する基準信号作成部と、を備え前記基地局は、前記測位信号及び前記基準信号を受信する信号受信部と、前記信号受信部が受信した前記測位信号及び前記基準信号から特定のパターンを検出し、検出した時刻を測定する受信時刻測定部と、前記受信時刻測定部が測定した時刻から生成された時刻情報を前記サーバに送信する通信部と、を備え、前記サーバは、前記基地局から送信された時刻情報に基づいて前記ノードの位置を算出する位置計算部を備える。【選択図】図１
2006170891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位信号を送信するノードと、基準信号を送信する基準局と、前記測位信号及び前記基準信号を受信する複数の基地局と、前記ノードの位置を算出するサーバと、前記基地局と前記サーバとを接続するネットワークと、を有するノード位置測定システムにおいて、
前記基準局は、
前記測位信号を受信する測位信号受信部と、
前記測位信号受信部が前記測位信号を受信した後に基準信号を送信する基準信号作成部と、を備え
前記基地局は、
前記測位信号及び前記基準信号を受信する信号受信部と、
前記信号受信部が受信した前記測位信号及び前記基準信号から特定のパターンを検出し、検出した時刻を測定する受信時刻測定部と、
前記受信時刻測定部が測定した時刻から生成された時刻情報を前記サーバに送信する通信部と、を備え、
前記サーバは、前記基地局から送信された時刻情報に基づいて前記ノードの位置を算出する位置計算部を備えることを特徴とするノード位置測位システム。
【請求項２】
前記基準局は、
前記測位信号受信部が受信した測位信号から特定のパターンを検出し、検出した時刻を測定する受信時刻測定部と、
前記受信時刻測定部が測定した時刻から生成された時刻情報を前記サーバに送信する通信部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のノード位置測位システム。
【請求項３】
前記測位信号及び前記基準信号は、ＵＷＢ信号であることを特徴とする請求項１に記載のノード位置測位システム。
【請求項４】
前記受信時刻測定部が検出する前記特定のパターンは、前記測位信号に含まれるプリアンブルの終了を示す信号であることを特徴とする請求項１に記載のノード位置測位システム。
【請求項５】
前記信号受信部は、前記ノードから前記基地局に対して送信されるデータが含まれる信号も受信し、
前記受信時刻測定部は、
前記信号受信部が受信した前記測位信号及び前記基準信号の前記特定のパターンを検出する検出部と、
前記検出部が前記特定のパターンを検出した時刻を測定するカウンタ部と、で構成されることを特徴とする請求項１に記載のノード位置測位システム。
【請求項６】
測位信号を送信するノードの位置を測定する無線基地局において、
前記ノードからの測位信号及び前記測位信号に対応して基準局から送信される基準信号を受信する信号受信部と、
前記信号受信部が受信した前記測位信号及び前記基準信号から特定のパターンを検出し、検出した時刻を測定する受信時刻測定部と、
受信時刻測定部が測定した時刻から生成された時刻情報を、該時刻情報に基づいて前記ノードの位置を算出する位置計算部に送信する通信部と、を備えることを特徴とする無線基地局。
【請求項７】
前記信号受信部が前記測位信号を受信した後に基準信号を送信する基準信号作成部を備えることを特徴とする請求項６に記載の無線基地局。
【請求項８】
前記測位信号及び前記基準信号は、ＵＷＢ信号であることを特徴とする請求項６に記載の無線基地局。
【請求項９】
前記受信時刻測定部が検出する前記特定のパターンは、前記測位信号に含まれるプリアンブルの終了を示す信号であることを特徴とする請求項６に記載の無線基地局。
【請求項１０】
前記信号受信部は、前記ノードから前記基地局に対して送信されるデータが含まれる信号も受信し、
前記受信時刻測定部は、
前記信号受信部が受信した前記測位信号及び前記基準信号の前記特定のパターンを検出する検出部と、
前記検出部が前記特定のパターンを検出した時刻を測定するカウンタ部と、で構成されることを特徴とする請求項６に記載の無線基地局。
【請求項１１】
測位信号を送信するノードと、基準信号を送信する基準局と、前記測位信号及び前記基準信号を受信する複数の基地局と、前記ノードの位置を算出するサーバと、前記基地局と前記サーバとを接続するネットワークと、を有するノード位置測定システムを用いて前記ノードの位置を測定する位置測定方法において、
前記基準局は、
前記測位信号を受信し、
前記測位信号を受信した後に基準信号を送信し、
前記基地局は、
前記測位信号及び前記基準信号を受信し、
受信した前記測位信号及び前記基準信号から特定のパターンを検出し、
前記特定のパターンを検出した時刻を測定し、
前記測定した時刻から生成された時刻情報を前記サーバに送信し、
前記サーバは、前記基地局から送信された時刻情報に基づいて前記ノードの位置を算出することを特徴とする位置測定方法。
【請求項１２】
前記基準局は、
受信した前記測位信号から特定のパターンを検出し、
前記特定のパターンを検出した時刻を測定し、
前記測定した時刻から生成された時刻情報を前記サーバに送信することを特徴とする請求項１１に記載の位置測定方法。
【請求項１３】
前記測位信号及び前記基準信号に、ＵＷＢ信号を用いることを特徴とする請求項１１に記載の位置測定方法。
【請求項１４】
前記特定のパターンに、前記測位信号に含まれるプリアンブルの終了を示す信号を用いることを特徴とする請求項１１に記載の位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信機能を持つノードの位置を測定する方法、その方法を用いたノード位置測定システム、及び、そのシステムにおいて無線基地局として使用されるアクセスポイント（ＡＰ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の代表的なノード位置測定方法としては、ＧＰＳ等の衛星からの信号を用いて位置を測定する方法がある。
【０００３】
また、他のノード位置測定方法としては、複数の基地局から送信された信号をノードが受信し、その受信時刻の差から、ノードの位置を算出する方法がある。
【０００４】
具体的には、セルラ電話システムにおいて、基地局から移動端末に送信される信号の受信時間差（各基地局から移動端末までの信号の伝搬時間差Ｔ1−Ｔ2及びＴ3−Ｔ2）を計算し、伝搬時間差に光速を乗算することによって、移動端末から各基地局までの信号の伝搬距離の差
Ｄ1−Ｄ2＝ｃ（Ｔ1−Ｔ2）
及び
Ｄ3−Ｄ2＝ｃ（Ｔ3−Ｔ2）
を算出し、移動端末の位置を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、無線ＬＡＮシステムにおいて、ノード（端末）から送信される信号を基地局で受信した時間差（各基地局の受信時間の差Ｔi−Ｔ1）を計算し、受信時間差に光速を乗算することによって、ノードから各基地局までの信号の伝搬距離の差｛｜Ｐ−Ｐi｜−｜Ｐ−Ｐ1｜｝＝ｃ（Ｔi−Ｔ1），i＝2,...,nを算出し、ノードの位置を検出する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
また、双曲線を用いてノードの位置を計算する双曲線交会法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平７−１８１２４２号公報
【特許文献２】特開２００３−１８９３５３号公報
【非特許文献１】荻野敦、他５名、「無線ＬＡＮ統合アクセスシステム（１）  位置検出システムの検討」、２００３年総合大会講演論文集、電子情報通信学会、Ｂ−５−２０３、ｐ．６６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＧＰＳ等の衛星からの信号を用いる方法においては、専用の受信装置やアンテナが必要となるため、ノードを小型・低消費電力化することが困難である。また、この方法は、衛星からの電波が受信できる屋外でしか使用できないため、ノードが屋内にある場合は、ノードから発する電波を受信する受信局を各所に設け、信号が受信できた受信局の位置をノードの位置と近似する方法がある。しかし、この方法では、位置測定精度が受信局の設置密度に依存するため、正確なノード位置を検出するためには多くの受信局を設置しなければならない。
【０００８】
一方、複数の基地局から送信された信号をノードが受信し、その受信時刻の差から、ノードの位置を算出する方法においては、その信号を送信する前に、各基地局の時計を同期させる必要がある。このため、ノードが異常を検知した瞬間の位置を測定することができない。また、ノードが受信機能を備える必要があるため、ノードを小型・低消費電力化することが困難である。
【０００９】
また、前述した従来技術では、基地局に測位のための信号を受信する受信機を別に備える必要があった。また、ノードが、特別の測位信号（測位専用のパルス信号）を発生する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、測位信号を送信するノードと、基準信号を送信する基準局と、前記測位信号及び前記基準信号を受信する複数の基地局と、前記ノードの位置を算出するサーバと、前記基地局と前記サーバとを接続するネットワークと、を有するノード位置測定システムにおいて、前記基準局は、前記測位信号を受信する測位信号受信部と、前記測位信号受信部が前記測位信号を受信した後に基準信号を送信する基準信号作成部と、を備え前記基地局は、前記測位信号及び前記基準信号を受信する信号受信部と、前記信号受信部が受信した前記測位信号及び前記基準信号から特定のパターンを検出し、検出した時刻を測定する受信時刻測定部と、前記受信時刻測定部が測定した時刻から生成された時刻情報を前記サーバに送信する通信部と、を備え、前記サーバは、前記基地局から送信された時刻情報に基づいて前記ノードの位置を算出する位置計算部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、基地局は測位のための信号を受信する受信機を別に備える必要がないので、基地局の構造を簡単にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の測位システムの構成のブロック図である。
【００１４】
測位システムは、ノード０１、基準局０２、アクセスポイント（ＡＰ）０３及びサーバ０４から構成される。
【００１５】
ノード０１は、位置を計測するための無線パケット（測位信号）０５を送信する。基準局０２は、ノード０１からの測位信号０５を受信した後、基準時刻を確定するための無線パケット（基準信号）０６を送信する。アクセスポイント０３は、ノード０１から送信された測位信号０５及び基準局０２から送信された基準信号０６を受信し、受信した測位信号０５及び基準信号０６の特定のビットパターンを検出した時刻をカウンタにより測定する。また、アクセスポイント０３は、測位信号０５及び基準信号０６の特定のビットパターンを検出した時刻の情報を含む受信タイミング情報０７をネットワーク０８を介してサーバ０４に送信する。なお、ネットワーク０８は、有線であってもよいし、無線であってもよい。
【００１６】
サーバ０４は、各アクセスポイント０３の位置の情報を含むシステム情報データベース（図示省略）を備え、ネットワーク０８を介して各アクセスポイント０３と接続されている。サーバ０４は、各アクセスポイント０３から受信した受信タイミング情報０７と、システム情報データベースに含まれる情報とを用いて、ノード０１の位置を算出する。
【００１７】
なお、本実施の形態の測位システムは、ＵＷＢ（Ultra Wideband）のパルス方式又はＣＤＭＡ方式を通信に適用すると、好適である。
【００１８】
図２は、本発明の第１の実施の形態のノード０１の構成のブロック図である。
【００１９】
ノード０１は、信号作成部１１、制御部１２及びアンテナ１３を備える。
【００２０】
制御部１２は、ノード０１に内蔵又は接続されているセンサ（例えば、ノードの周囲の状況の異常を検出するセンサ）やタイマ（図示省略）からの情報等に基づいて、ノード０１が測位信号０５を送信する時刻を決定する。また、制御部１２は、アクセスポイント０３から測位信号０５の送信を要求された場合等にも、ノード０１が測位信号０５を送信する時刻を決定する。
【００２１】
信号作成部１１は、制御部１２からの指示を受けると、測位信号０５を作成し、アンテナ１３から送信する。なお、測位信号０５のヘッダ部分には各ノード０１に固有に割り当てられた識別子が格納されるので、測位信号０５をどのノードが送信したかを識別することができる。
【００２２】
また、ノード０１は、前記センサ等から得られた情報を、無線通信によりアクセスポイント０３に送信してもよい。
【００２３】
図３は、本発明の第１の実施の形態の基準局０２の構成のブロック図である。
【００２４】
基準局０２は、信号作成部２１、受信判定部２２、制御部２３及びアンテナ２４を備える。
【００２５】
受信判定部２２は、アンテナ２４から受信した信号を復号することによって、受信した信号が測位信号０５であるか否かを判定する。更に、受信判定部２２は、受信した信号が測位信号０５であると、その測位信号０５がどのノード０１から送信されたかを判定する。
【００２６】
制御部２３は、アンテナ２４から測位信号０５を受信すると、信号作成部２１によって作成される基準信号０６の内容及び送信時刻を決定し、信号作成部２１に指示する。なお、制御部２３は、アンテナ２４から受信した測位信号０５が特定のノード０１から送信された場合のみ、信号作成部２１に信号の作成を指示してもよい。
【００２７】
信号作成部２１は、制御部２３からの指示を受けて基準信号０６を作成し、アンテナ２４から送信する。
【００２８】
図４は、本発明の第１の実施の形態のアクセスポイント０３の構成のブロック図である。
【００２９】
アクセスポイント０３は、同期捕捉部３１、検波部３２、復号部３３、受信タイミングカウンタ３４、メモリ３５、通信部３６及びアンテナ３７を備える。
【００３０】
同期捕捉部３１は、ノード０１から送信された測位信号０５及び基準局０２から送信された基準信号０６にアクセスポイント０３の動作クロックを同期する。検波部３２は、同期捕捉部３１によって同期された測位信号０５及び基準信号０６からビット列を読み取る。復号部３３は、検波部３２によって読み取られたビット列から情報を復号する。
【００３１】
受信タイミングカウンタ３４は、詳しくは図５で後述するが、ノード０１から送信された測位信号０５を受信した時刻Ｔ１及び基準局０２から送信された基準信号０６を受信した時刻Ｔ２を測定する。
【００３２】
メモリ３５は、受信タイミング情報０７を記憶する。なお、受信タイミング情報０７は、復号部３３によって復号された情報及び受信タイミングカウンタ３４によって測定された受信時刻Ｔ１、Ｔ２を含む。
【００３３】
通信部３６は、受信タイミング情報０７をネットワーク０８を介してサーバ０４に送信する。
【００３４】
ただし、通信部３６は、受信タイミング情報０７を送信する前に、測位信号受信時刻Ｔ１と基準信号受信時刻Ｔ２とを比較する。そして、時刻Ｔ１＞時刻Ｔ２であると、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間に受信タイミングカウンタ３４が初期値に戻ったと判断する。そこで、通信部３６は、時刻Ｔ２に受信タイミングカウンタ３４の最大値Ｔｍａｘを加えた時刻Ｔ２’（＝Ｔ２＋Ｔｍａｘ）を算出する。そして、算出した時刻Ｔ２’を基準信号受信時刻Ｔ２の代わりに送信する。
【００３５】
以上のように、本実施の形態のアクセスポイント０３は、通常の無線通信装置に受信タイミングカウンタ３４を備えるだけなので、構造を簡単にすることができる。
【００３６】
次に、インパルス状の信号を用いて通信するインパルス方式を適用したアクセスポイント０３を一例として、説明する。
【００３７】
同期捕捉部３１は、マッチドフィルタ及びタイミング制御装置を含む。タイミング制御装置は、マッチドフィルタの出力が最大となるように、入力された信号のパルス列の位相を調整する。
【００３８】
検波部３２は、復調部及びパターン検出部を含む。復調部は、マッチドフィルタの出力をビット列に変換する。パターン検出部は、復調部によって変換されたビット列から特定のビットパターンを検出する。そして、パターン検出部は、特定のビットパターンを検出すると、パターン検出信号を受信タイミングカウンタ３４へ送信する。更に、特定のビットパターンがＳＦＤ（Ｓｔａｒｔ  ｏｆ  Ｆｒａｍｅ  Ｄｅｌｉｍｉｔｅｒ）であると、パターン検出部は、ＳＦＤ以後のビット列を復号部３３へ送信する。復号部３３は、パターン検出部から受信したビット列を復号して内容を読み取る。
【００３９】
図５は、本発明の第１の実施の形態のアクセスポイント０３に備えられている受信タイミングカウンタ３４の構成のブロック図である。
【００４０】
受信タイミングカウンタ３４は、カウンタ３４２及びサンプル・ホールド部３４３を備える。
【００４１】
カウンタ３４２は、高速のクロック３４１を受けて動作し、時刻を計数する。カウンタ３４２は、常に動作していてもよいし、必要に応じて動作してもよい。カウンタ３４２は、常に動作する場合、一定値に達すると自動的に初期値に戻る。一方、カウンタ３４２は、必要に応じて動作する場合、測位信号０５のプリアンブルを受信すると動作を開始し、基準信号０６の特定のビットパターンを検出すると初期値に戻る。
【００４２】
クロック３４１は、アクセスポイント０３の動作クロックより高速であることが望ましい。なお、クロック３４１は、受信タイミングカウンタ３４専用の高速クロックであってもよいし、アクセスポイント０３の動作クロックを分周して高速化したものであってもよい。
【００４３】
サンプル・ホールド部３４３は、パターン検出信号３８を検波部３２から受信すると、受信した時のカウンタ３４２の値を保持する。
【００４４】
図６は、本発明の第１の実施の形態のサーバ０４の構成のブロック図である。
【００４５】
サーバ０４は、通信部４１、位置計算部４２及びシステム情報データベース４３を備える。
【００４６】
通信部４１は、サーバ０４をネットワーク０８に接続するインタフェースとして機能し、アクセスポイント０３から受信タイミング情報０７を受けると、位置計算部４２に転送する。
【００４７】
システム情報データベース４３は、各アクセスポイント０３及び基準局０２の位置を記憶する。また、システム情報データベース４３は、基準局０２の位置の代わりに、基準局０２から各アクセスポイント０３までの距離を記憶してもよいし、基準局０２から各アクセスポイント０３までの基準信号０６の伝搬時間を記録してもよい。
【００４８】
位置計算部４２は、通信部４１からの受信タイミング情報０７及びシステム情報データベース４３からの情報に基づいて、ノード０１の位置を算出する。
【００４９】
図７は、本発明の第１の実施の形態のノード０１から送信される測位信号０５及び基準局０２から送信される基準信号０６の構成のブロック図である。
【００５０】
測位信号０５及び基準信号０６は、無線パケットであり、プリアンブル９１、ＳＦＤ９２、ヘッダ９３及びデータ部９４を含む。
【００５１】
プリアンブル９１は、当該信号０５、０６を受信した装置においてタイミング同期に使用される。ＳＦＤ９２は、プリアンブル９１の終了を示し、本実施の形態では受信時刻を定める特定のビットパターンとして使用される。
【００５２】
ヘッダ９３には、当該信号０５、０６の送信元の識別子及び受信先の識別子等の情報が格納される。なお、ヘッダ９３に含まれる送信元の識別子は、ＳＦＤ９２の代わりに、受信時刻を定める特定のビットパターンとして使用されてもよい。例えば、位置を測定したいノード０１の識別子を受信時刻を定める特定のビットパターンとすることによって、アクセスポイント０３は、当該ノード０１に対してのみ、時刻を測定することができる。
【００５３】
データ部９４には、当該信号０５、０６の必要な情報が格納される。なお、ＳＦＤ９２を受信時刻を定める特定のビットパターンとせずに、データ部９４に特定のビットパターンを含んでもよい。
【００５４】
測位信号０５及び基準信号０６は、例えば、プリアンブル９１を「１６８ビット」、ＳＦＤ９２を「８ビット」、ヘッダ９３を「４８ビット」、データ部９４を「２００ビット」のように構成することができる。
【００５５】
図８は、本発明の第１の実施の形態の測位システムにおけるノード０１の位置を測定する処理のフローチャートである。
【００５６】
まず、ノード０１が測位信号０５を送信する（Ｓ０１）。
【００５７】
アクセスポイント０３は、ノード０１から送信された測位信号０５のプリアンブル９１を用いて受信タイミング同期し、その測位信号０５を受信する。なお、アクセスポイント０３は、受信した測位信号０５に含まれる特定のビットパターンを検出した時刻を測位信号受信時刻Ｔ１として記録する（Ｓ０２）。
【００５８】
一方、基準局０２は、通常状態ではノード０１が送信した測位信号０５を監視しており、測位信号０５を受信可能な待ち受け状態にある。基準局０２は、ノード０１から送信された測位信号０５を受信すると、アクセスポイント０３に基準信号０６を送信する（Ｓ０３）。
【００５９】
なお、基準局０２は、測位信号０５を受信してから所定の時間の経過後に、基準信号０６をアクセスポイント０３に送信してもよい。こうすることによって、基準局０２から送信された基準信号０６とノード０１から送信された測位信号０５の反射波とが重なるのを避けることができる。
【００６０】
次に、アクセスポイント０３は、基準局０２から送信された基準信号０６のプリアンブル９１を用いて受信タイミングを同期し、その基準信号０６を受信する。なお、アクセスポイント０３は、受信した基準信号０６に含まれる特定のビットパターンを検出した時刻を基準信号受信時刻Ｔ２として記録する（Ｓ０４）。
【００６１】
次に、各アクセスポイント０３は、受信タイミング情報０７をサーバ０４に送信する（Ｓ０５）。受信タイミング情報０７は、測位信号受信時刻Ｔ１、基準信号受信時刻Ｔ２、当該アクセスポイント０３の識別子及び基準信号０６を送信した基準局０２の識別子等を含む。
【００６２】
サーバ０４は、アクセスポイント０３から受信タイミング情報０７を受信すると、その受信タイミング情報０７を送信したアクセスポイント０３の位置をシステム情報データベース４３から抽出する。次に、サーバ０４は、抽出したアクセスポイント０３の位置からアクセスポイント０３と基準局０２との間の距離を求める。次に、サーバ０４は、求めた距離を光速で除して、基準局０２からアクセスポイント０３までの信号伝搬遅延時間Ｔ３を算出する。次に、サーバ０４は、時刻Ｔ２から時間Ｔ３を減じた時刻Ｔ４（＝Ｔ２−Ｔ３）を算出する（Ｓ０６）。この時刻Ｔ４は、基準信号受信時刻Ｔ２から信号伝搬遅延時間Ｔ３だけ遡った時刻であるので、基準局０２が基準信号０６を送信した時刻である。
【００６３】
次に、サーバ０４は、基準信号送信時刻Ｔ４から測位信号受信時刻Ｔ１を減算した時間Ｔ５（＝Ｔ４−Ｔ１）を算出する（Ｓ０７）。
【００６４】
次に、サーバ０４は、算出した時間Ｔ５及びアクセスポイント０３の位置を用いて、ノード０１の位置を算出する（Ｓ０８）。
【００６５】
ノード０１の位置を算出する方法としては、双曲線交会法を用いる（詳しくは、特許文献２参照）。双曲線交会法は、二つのアクセスポイント０３が測位信号０５を受信した時刻の差から、測位対象ノード０１とそれらのアクセスポイント０３との距離の差を算出し、その距離差の条件を満たす点を結んで描いた少なくとも二つの双曲線の交点から測位対象ノード０１の位置を特定する。
【００６６】
また、基準信号送信時刻Ｔ４と測位信号受信時刻Ｔ１との差と用いた位置算出の際に、アクセスポイント０３が受信した測位信号０５及び基準信号０６の受信強度に基づいて重み付けをする双曲線交会法を用いてもよい。具体的には、重み付けをする双曲線交会法は、３つ以上のアクセスポイント０３で測位信号受信時刻Ｔ１を測定して３本以上の双曲線を得た場合、各双曲線の交点の座標に、その交点を通る双曲線の作成に用いた測位信号０５及び基準信号０６の受信強度に基づいた重み係数を与え、そのうえで前記の双曲線交点の座標を重み付け平均することによって測位対象ノード０１の位置を特定する。
【００６７】
図９は、本発明の第１の実施の形態の測位システムにおける信号の送受信を示すシーケンス図である。
【００６８】
ノード０１は、位置計算を希望する任意の時刻に（例えば、定期的に、又はノードに設けられたセンサが異常を検出したときに）、周辺のアクセスポイント０３Ａ、０３Ｂ、０３Ｃ及び基準局０２に対して測位信号０５を送信する。
【００６９】
各アクセスポイント０３Ａ等は、ノード０１から測位信号０５を受信する。なお、各アクセスポイント０３Ａ等は、測位信号０５に含まれる特定のビットパターンを検出した時の受信タイミングカウンタ３４の値を測位信号受信時刻Ｔ１ｘとして記憶する。
【００７０】
一方、基準局０２は、ノード０１から測位信号０５を受信すると、基準信号０６を周囲のアクセスポイント０３Ａ等に送信する。
【００７１】
各アクセスポイント０３Ａ等は、基準局０２から基準信号０６を受信する。なお、各アクセスポイント０３Ａ等は、基準信号０６に含まれる特定のビットパターンを検出した時の受信タイミングカウンタ３４の値を基準信号受信時刻Ｔ２ｘとして記憶する。
【００７２】
各アクセスポイント０３Ａ等は、測位信号受信時刻Ｔ１ｘ、基準信号受信時刻Ｔ２ｘ及び自身の識別子を含む受信タイミング情報０７を、ネットワーク０８を経由してサーバ０４に送信する。
【００７３】
サーバ０４は、アクセスポイント０３Ａ等から送信された受信タイミング情報０７及びシステム情報データベース４３に記憶されている情報に基づいて、ノード０１の位置を算出する。
【００７４】
本発明の第１の実施の形態によると、ノード０１が受信機能を備えていなくても、ノード０１の位置を測定することができるため、ノード０１の構造を簡単にすることができ、ノード０１を小型化することができる。
【００７５】
また、ノード０１が測位信号０５を一回送信すれば位置を測定することができるため、ノード０１の消費電力を低減することができる。
【００７６】
また、測位信号０５は無線パケットであるので、ノード０１は、通常のデータを送信するだけで、位置を測定することができる。つまり、ノード０１は、位置の測定を要求するためだけの信号を送信しなくても、位置を測定することができる。
【００７７】
また、ノード０１の位置の測定に先立って各アクセスポイント０３の時刻の同期をとる必要がないため、ノード０１が希望するタイミング（例えば、ノード０１が異常を検知した瞬間）で、ノード０１の位置を測定することができる。
【００７８】
また、アクセスポイント０３は、通常の無線通信に用いる受信機の他に、測位のための信号（測位信号０５、基準信号０６）の受信に用いる受信機を備える必要がない。すなわち、通常の無線通信装置に受信タイミングカウンタ３４を備えるだけなので、アクセスポイント０３の構造を簡単にすることができ、アクセスポイント０３の装置を小型化し、コストを低減することができる。
【００７９】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施形態では、基準信号０６を送信するアクセスポイントを用いる。
【００８０】
図１０は、本発明の第２の実施の形態の測位システムの構成のブロック図である。
【００８１】
第２の実施の形態の測位システムは、基準局０２に代わってアクセスポイント１０を備える点を除けば、第１の実施の形態（図１）と同一である。なお、同一の構成には同一の番号を付して、説明を省略する。
【００８２】
アクセスポイント１０は、ノード０１から測位信号０５を受信し、ノード０１からの測位信号０５を受信した後に基準信号０６を送信し、受信した測位信号０５の特定のビットパターンを検出した時刻をカウンタにより測定する。
【００８３】
図１１は、本発明の第２の実施の形態の基準信号０６を送信するアクセスポイント１０の構成のブロック図である。
【００８４】
アクセスポイント１０は、信号作成部３９を備える点を除けば、アクセスポイント０３と同一である。なお、同一の構成には同一の番号を付して、説明を省略する。
【００８５】
通信部３６は、復号部３３によって復号された信号が測位信号０５であるかを判定する。そして、通信部３６は、測位信号０５であると、信号作成部３９によって作成される基準信号０６の内容及び送信時刻を決定し、信号作成部３９に指示する。
【００８６】
信号作成部３９は、通信部３６からの指示を受けると、基準信号０６を作成しアンテナ３７から送信する。
【００８７】
図１２は、本発明の第２の実施の形態の測位システムにおける信号の送受信を示すシーケンス図である。
【００８８】
ノード０１は、位置計算を希望する任意の時刻に、周辺のアクセスポイント０３Ａ、０３Ｂ、１０に対して測位信号０５を送信する。
【００８９】
各アクセスポイント０３Ａ、０３Ｂ、１０は、ノード０１から測位信号０５を受信する。なお、各アクセスポイント０３Ａ、０３Ｂ、１０は、測位信号０５に含まれる特定のビットパターンを検出した時の受信タイミングカウンタ３４の値を測位信号受信時刻Ｔ１ｘとして記憶する。更に、アクセスポイント１０は、基準信号０６を周囲のアクセスポイント０３Ａ、０３Ｂに送信する。
【００９０】
アクセスポイント０３Ａ、０３Ｂは、アクセスポイント１０から基準信号０６を受信する。なお、アクセスポイント０３Ａ、０３Ｂは、基準信号０６に含まれる特定のビットパターンを検出した時の受信タイミングカウンタ３４の値を基準信号受信時刻Ｔ２ｘとして記憶する。
【００９１】
アクセスポイント１０は、測位信号受信時刻Ｔ１ｘ、基準信号送信時刻Ｔ４及び自身の識別子を含む受信タイミング情報０７を、ネットワーク０８を経由してサーバ０４に送信する。同様に、アクセスポイント０３Ａ、０３Ｂは、測位信号受信時刻Ｔ１ｘ、基準信号受信時刻Ｔ２ｘ及び自身の識別子を含む受信タイミング情報０７を、ネットワーク０８を経由してサーバ０４に送信する。
【００９２】
サーバ０４は、アクセスポイント０３Ａ、０３Ｂ、１０から送信された受信タイミング情報０７及びシステム情報データベース４３に記憶されている情報に基づいて、ノード０１の位置を算出する。
【００９３】
なお、ノード０１が送信する通常のパケットを測位信号０５として使用する測位システムも本発明の範疇である。この場合、基準局０２又はアクセスポイント１０は、パケットを受信すると、当該パケットを送信したノード０１の位置を測位するかどうかを決定する。そして、基準局０２又はアクセスポイント１０は、ノード０１の位置を測位する場合のみ、基準信号０６を送信する。
【００９４】
例えば、測位システムがノードＡ及びノードＢを備え、基準局はノードＢの位置のみを測定したい場合で説明する。この場合、基準局は、ノードＡからの定時連絡用パケットを受信しても反応せず、ノードＢからの定時連絡用パケットを受信したときのみ基準信号０６を送信する。そして、アクセスポイントは、基準信号０６を受信したノードＢに対する受信タイミング情報０７をサーバに送信する。
【００９５】
本発明の第２の実施の形態によると、第１の実施の形態における効果の他、基準局０２をアクセスポイントと別個に設ける必要がないので、システム構成のコストを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、ノードの位置を算出する無線ＬＡＮシステムに用いることができ、特に、簡易な構成で消費電力を低減したノードの位置算出システムに用いることができる。
【００９７】
例えば、燃料電池車用に水素ガスを提供する水素ステーションの水素漏れ警報システムに利用することができる。このシステムにおいては、水素センサを備えたノード（センサノード）を任意の場所に設置し、又は、従業員に携行させて水素漏れを検知する。センサノードは、水素ガスを検知すると直ちに測位信号を送信し、周辺のアクセスポイントはその受信時刻を測定する。次に、センサノードからの信号を受けた基準局が基準信号を送信し、同様に各アクセスポイントでその受信時刻を測定する。各アクセスポイントは、それらの測定結果を含む受信時刻通知を、有線のネットワークで接続されたサーバに通知し、サーバは、該受信時刻通知と、サーバが持つデータベースに記録された各アクセスポイントの座標、各アクセスポイントから基準局までの距離等の情報を基にセンサノードが異常を検出した位置を算出する。
【００９８】
この水素漏れ警報システムでは、センサノードの位置を必要に応じて変更しても、アクセスポイントの位置が変更されない限りシステムの情報を更新する必要がない。また、センサノードに信号の受信機能がなくても測位できるため、センサノードを小型化して、例えば、従業員のネームタグに内蔵する等の携帯方法を実現できる。また、測位に先立って各アクセスポイントの時刻を同期させる必要がないため、水素センサが異常を検知した瞬間のセンサノードの位置を知ることができる。また、センサが異常を検知するまでは従業員の位置を追跡しないため、従業員のプライバシーを守ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の測位システムの構成のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のノードの構成のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の基準局の構成のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態のアクセスポイントの構成のブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のアクセスポイントに備えられている受信タイミングカウンタの構成のブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態のサーバの構成のブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態のノードから送信される測位信号及び基準局から送信される基準信号の構成のブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の測位システムにおけるノードの位置を測定する処理のフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態の測位システムにおける信号の送受信を示すシーケンス図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の測位システムの構成のブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の基準信号を送信するアクセスポイントの構成のブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の測位システムにおける信号の送受信を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【０１００】
０１  ノード
０２  基準局
０３、０３Ａ、０３Ｂ、０３Ｃ  アクセスポイント（ＡＰ）
０４  サーバ
０５  測位信号
０６  基準信号
０７  受信タイミング情報
０８  ネットワーク
１０  アクセスポイント（ＡＰ）
１１  信号作成部
１２  制御部
１３  アンテナ
２１  信号作成部
２２  受信判定部
２３  制御部
２４  アンテナ
３１  同期捕捉部
３２  検波部
３３  復号部
３４  受信タイミングカウンタ
３５  メモリ
３６  通信部
３７  アンテナ
３８  パターン検出信号
３９  信号作成部
４１  通信部
４２  位置計算部
４３  システム情報データベース
９１  プリアンブル
９２  ＳＦＤ
９３  ヘッダ
９４  データ部
【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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