(57)【要約】【課題】精度の高い位置検出を実現する。【解決手段】移動局の移動可能領域における位置に対し精度劣化係数が最小となる基地局の組である最適基地局組を決定する最適基地局組決定工程と、選択した１の基地局組である選択基地局組を用いて移動局の位置を算出したとき、算出に用いた選択基地局組と、算出された前記移動局の位置に対応する最適基地局組とが一致するかを判断する基地局組照合工程と、前記基地局組照合工程による照合において一致しないと判断された場合には、選択基地局組を前記最適基地局組に変更する選択基地局組変更工程とを有し、前記選択基地局組変更工程によって変更された選択基地局組を用いて再度移動局の位置算出を実行する。【選択図】図９
2008249675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の移動可能領域を移動する移動局から発信された電波を所定位置に予め設置された複数の基地局の組合わせからなる基地局組で受信し、該基地局組で受信された電波に基づいて前記移動局の位置を算出する移動局位置算出工程を有し、該移動局位置算出工程における前記移動局の位置の算出に必要となる前記基地局組を構成する前記基地局の最小の個数を超える前記基地局が存在する場合の移動局位置推定方法であって、
前記移動局の移動可能領域における位置に対応し、前記複数の基地局から前記移動局位置算出工程による前記移動局の位置の算出に用いた場合に精度の劣化を表す係数である精度劣化係数が最小となる前記基地局組である最適基地局組を決定する最適基地局組決定工程と、
前記基地局組から選択された１つの基地局組である選択基地局組を用いて前記移動局位置算出工程によって所定の移動局の位置を算出したとき、該移動局位置算出工程が用いた前記選択基地局組と、該移動局位置算出工程によって算出された前記移動局の位置に対応して最適基地局組決定工程によって決定された前記最適基地局組と、が一致するか否かを判断する基地局組照合工程と、
前記基地局組照合工程による照合において、前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致しないと判断された場合には、前記移動局位置算出工程において用いる前記選択基地局組を前記最適基地局組に変更する選択基地局組変更工程とを有し、
前記移動局位置算出工程は、前記選択基地局組変更工程によって変更された選択基地局組を用いて再度移動局の位置算出を実行すること
を特徴とする移動局位置推定方法。
【請求項２】
前記最適基地局組決定工程は、前記移動可能領域内における座標に関連づけられた前記最適基地局組を最適基地局組テーブルに保存すること
を特徴とする請求項１に記載の移動局位置推定方法。
【請求項３】
前記最適基地局組決定工程は、
前記複数の基地局から構成される全ての基地局組を算出し、
前記移動可能領域内において予め設定された複数の基準点のそれぞれにおいて、前記全ての基地局組のうちの一の基地局組を用いて前記移動局の位置の算出を行った場合の前記精度劣化係数を算出し、該精度劣化係数を前記基準点の座標に対応づけて記憶する精度劣化係数テーブルを前記全ての基地局組に対して作成するとともに、
前記基準点のそれぞれにおいて、前記全ての基地局組に対して作成された複数の精度劣化係数テーブルのうち、該基準点における精度劣化係数が最も小さくなる前記精度劣化係数テーブルを作成する際に用いた前記基地局組を、前記基準点の座標に対応づけて前記最適基地局組テーブルに保存すること
を特徴とする請求項２に記載の移動局位置推定方法。
【請求項４】
前記移動局位置算出工程において用いる前記選択基地局組の前記選択基地局組変更工程による変更と、変更された他の選択基地局組を用いた前記移動局位置算出工程による再度の移動局の位置の算出とは、前記基地局組照合工程において前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致すると判断されるまで反復して実行されること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の移動局位置推定方法。
【請求項５】
前記最適基地局組決定工程による最適基地局組の決定は、前記移動局の移動可能領域内に予め設定された複数の位置について、予め実行されること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の移動局位置推定方法。
【請求項６】
前記最適基地局組決定工程による最適基地局組の決定は、前記移動局位置算出工程によって移動局の位置が算出されるごとに、該移動局の位置であると算出された箇所について実行されること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の移動局位置推定方法。
【請求項７】
前記最適基地局組決定工程によって決定される最適基地局組は、前記移動局位置算出工程において用いることができた前記基地局によって構成されること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の移動局位置推定方法。
【請求項８】
前記移動局位置推定方法による移動局の位置の推定が繰り返し実行される場合において、直前の推定に用いられた最適基地局組を前記選択基地局組として前記基地局照合工程が用いること
を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の移動局位置推定方法。
【請求項９】
前記移動局は複数個の移動局であり、前記選択基地局組の選択および前記最適基地局組の決定は前記複数個の移動局の各移動局ごとに実行されること
を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の移動局位置推定方法。
【請求項１０】
前記複数の基地局の一部が故障した場合において、該故障した一部の基地局を除く正常な基地局によって移動局の推定が可能であるか否かを判断する故障判定工程を有し、
該故障判定工程によって移動局の推定が可能であると判断された場合には、前記選択基地局組の選択および前記最適基地局組の決定は、前記正常な基地局から行われること
を特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の移動局位置推定方法。
【請求項１１】
前記最適基地局組決定工程は、前記選択基地局組の複数の組み合わせを、該選択基地局組を用いて前記移動局位置算出工程による前記移動局の位置の算出に用いた場合に精度劣化係数が小さい順に順位づけるとともに、前記故障した一部の基地局を含まない前記選択基地局組のうち、前記順位が最も高いものを最適基地局組として決定すること
を特徴とする請求項１０に記載の移動局位置推定方法。
【請求項１２】
前記移動局位置算出工程によって算出された前記移動局の位置が、該移動局の位置に対して前記最適基地局組決定工程によって決定される前記最適基地局組と、前記移動局の位置の近傍に対して前記最適基地局組決定工程によって決定される前記最適基地局組とが異なる境界領域にあるか否かを判定する境界判定工程と、
前記境界判定工程によって、前記移動局の位置が前記境界領域にあると判断された場合には、前記境界領域における最適基地局組を考慮して前記移動局の位置を算出する境界近傍移動局位置算出工程と
を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の移動局位置推定方法。
【請求項１３】
前記最適基地局組決定工程は、決定した最適基地局組ごとに、該最適基地局組に関連した最適基地局組関連値を付するものであり、
前記境界判定工程は、前記決定された移動局位置および前記近傍において前記最適基地局組決定工程により決定された前記最適基地局組に対応する前記最適基地局組関連値の重み付き平均に基づいて前記移動局位置が境界にあるか否かを判断すること
を特徴とする請求項１２に記載の移動局位置推定方法。
【請求項１４】
前記境界判定工程は、前記境界領域の大きさを前記移動局と前記複数の基地局、および前記移動局位置推定方法の仕様上発生する前記移動局の測位の際に生ずる誤差に基づいて決定すること
を特徴とする請求項１２乃至１３に記載の移動局位置推定方法。
【請求項１５】
前記境界判定工程は、前記境界領域が前記移動可能領域の内部と前記移動可能領域の外部との両方に跨がって存在する場合において、前記移動可能領域の外部における前記最適基地局組関連値を考慮しない重み付けを行うこと
を特徴とする請求項１３乃至１４に記載の移動局位置推定方法。
【請求項１６】
所定の移動可能領域を移動する移動局から発信された電波を所定位置に予め設置された複数の基地局の組合わせからなる基地局組で受信し、該基地局組で受信された電波に基づいて前記移動局の位置を算出する移動局位置算出手段を有し、該移動局位置算出手段における前記移動局の位置の算出に必要となる前記基地局組を構成する前記基地局の最小の個数を超える前記基地局が存在する場合の移動局位置推定装置であって、
前記移動局の移動可能領域における位置に対応し、前記複数の基地局から前記移動局位置算出手段による前記移動局の位置の算出に用いた場合に精度の劣化を表す係数である精度劣化係数が最小となる前記基地局組である最適基地局組を決定する最適基地局組決定手段と、
前記基地局組から選択された１つの基地局組である選択基地局組を用いて前記移動局位置算出手段によって所定の移動局の位置を算出したとき、該移動局位置算出手段が用いた前記選択基地局組と、該移動局位置算出手段によって算出された前記移動局の位置に対応して最適基地局組決定手段によって決定された前記最適基地局組と、が一致するか否かを判断する基地局組照合手段と、
前記基地局組照合手段による照合において、前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致しないと判断された場合には、前記移動局位置算出手段において用いる前記選択基地局組を前記最適基地局組に変更する選択基地局組変更手段とを有し、
前記移動局位置算出手段は、前記選択基地局組変更手段によって変更された選択基地局組を用いて再度移動局の位置算出を実行すること
を特徴とする移動局位置推定装置。
【請求項１７】
前記最適基地局組決定手段は、前記移動可能領域内における座標を用いて位置づけられた前記最適基地局組を最適基地局組テーブルに保存すること
を特徴とする請求項１６に記載の移動局位置推定装置。
【請求項１８】
前記最適基地局組決定手段は、
前記複数の基地局から構成される全ての基地局組を算出し、
前記移動可能領域内において予め設定された複数の基準点のそれぞれにおいて、前記全ての基地局組のうちの一の基地局組を用いて前記移動局の位置の算出を行った場合の前記精度劣化係数を算出し、該精度劣化係数を前記基準点の座標に対応づけて記憶する精度劣化係数テーブルを前記全ての基地局組に対して作成するとともに、
前記基準点のそれぞれにおいて、前記全ての基地局組に対して作成された複数の精度劣化係数テーブルのうち、該基準点における精度劣化係数が最も小さくなる前記精度劣化係数テーブルを作成する際に用いた前記基地局組を、前記基準点の座標に対応づけて前記最適基地局組テーブルに保存すること
を特徴とする請求項１７に記載の位置推定装置。
【請求項１９】
前記移動局位置算出手段において用いる前記選択基地局組の前記選択基地局組変更手段による変更と、変更された他の選択基地局組を用いた前記移動局位置算出手段による再度の移動局の位置の算出とは、前記基地局組照合手段において前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致すると判断されるまで反復して実行されること
を特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載の位置推定装置。
【請求項２０】
前記最適基地局組決定手段による最適基地局組の決定は、前記移動局の移動可能領域内に予め設定された複数の位置について、予め実行されること
を特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の位置推定装置。
【請求項２１】
前記最適基地局組決定手段による最適基地局組の決定は、前記移動局位置算出手段によって移動局の位置が算出されるごとに、該移動局の位置であると算出された箇所について実行されること
を特徴とする請求項１６乃至２０のいずれかに記載の位置推定装置。
【請求項２２】
前記最適基地局組決定手段によって決定される最適基地局組は、前記移動局位置算出手段において用いることができた前記基地局によって構成されること
を特徴とする請求項１６乃至２１のいずれかに記載の位置推定装置。
【請求項２３】
前記位置推定装置による移動局の位置の推定が繰り返し実行される場合において、直前の推定に用いられた最適基地局組を前記選択基地局組として前記基地局照合手段が用いること
を特徴とする請求項１６乃至２２のいずれかに記載の位置推定装置。
【請求項２４】
前記移動局は複数個の移動局であり、前記選択基地局組の選択および前記最適基地局組の決定は前記複数個の移動局の各移動局ごとに実行されること
を特徴とする請求項１６乃至２３いずれかに記載の位置推定装置。
【請求項２５】
前記複数の基地局の一部が故障した場合において、該故障した一部の基地局を除く正常な基地局によって移動局の推定が可能であるか否かを判断する故障判定手段を有し、
該故障判定手段によって移動局の推定が可能であると判断された場合には、前記選択基地局組の選択および前記最適基地局組の決定は、前記正常な基地局から行われること
を特徴とする請求項１６乃至２４のいずれかに記載の位置推定装置。
【請求項２６】
前記最適基地局組決定手段は、前記選択基地局組の複数の組み合わせを、該選択基地局組を用いて前記移動局位置算出手段による前記移動局の位置の算出に用いた場合に精度劣化係数が小さい順に順位づけるとともに、前記故障した一部の基地局を含まない前記選択基地局組のうち、前記順位が最も高いものを最適基地局組として決定すること
を特徴とする請求項２５に記載の位置推定装置。
【請求項２７】
前記移動局位置算出手段によって算出された前記移動局の位置が、該移動局の位置に対して前記最適基地局組決定手段によって決定される前記最適基地局組と、前記移動局の位置の近傍に対して前記最適基地局組決定手段によって決定される前記最適基地局組とが異なる境界領域にあるか否かを判定する境界判定手段と、
前記境界判定手段によって、前記移動局の位置が前記境界領域にあると判断された場合には、前記境界領域における最適基地局組を考慮して前記移動局の位置を算出する境界近傍移動局位置算出手段と
を有することを特徴とする請求項１６乃至２６のいずれかに記載の位置推定装置。
【請求項２８】
前記最適基地局組決定手段は、決定した最適基地局組ごとに、該最適基地局組に関連した最適基地局組関連値を付するものであり、
前記境界判定手段は、前記決定された移動局位置および前記近傍において前記最適基地局組決定手段により決定された前記最適基地局組に対応する前記最適基地局組関連値の重み付き平均に基づいて前記移動局位置が境界にあるか否かを判断すること
を特徴とする請求項２７に記載の位置推定装置。
【請求項２９】
前記境界判定手段は、前記境界領域の大きさを前記移動局と前記複数の基地局、および前記位置推定装置の仕様上発生する前記移動局の測位の際に生ずる誤差に基づいて決定すること
を特徴とする請求項２７乃至２８に記載の位置推定装置。
【請求項３０】
前記境界判定手段は、前記境界領域が前記移動可能領域の内部と前記移動可能領域の外部との両方に跨がって存在する場合において、前記移動可能領域の外部における前記最適基地局組関連値を考慮しない重み付けを行うこと
を特徴とする請求項２８乃至２９に記載の位置推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局から発信された電波を複数の基地局が受信することにより、移動局の位置を推定する精度の高い移動局位置推定方法に関するものであって、特に前記複数の基地局の一部を使用しない場合においても精度の高い位置推定を可能にするものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信を利用することにより、人や物の位置を検出し、追跡するシステムが提案されている。例えば、全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ；ＧＰＳ）と呼ばれるシステムがそれである。このＧＰＳは、例えば非特許文献１に示す様に、複数の衛星から送信される電波を一の移動可能な受信機によりそれぞれ受信し、該受信した複数の電波の到来時間差等に基づいて、前記受信機の位置を検出するシステムである。
【０００３】
ところで、前記ＧＰＳにおいては、既知の位置にある衛星からの電波を受信機が受信することによって位置の検出が行われたが、逆に移動可能な一の発信機から発信された電波を複数の既知の位置に固定された受信機に受信させ、これらの複数の受信機によって受信された電波に基づいて発信機の位置を検出することも同様に可能である。例えば特許文献２には、位置が既知である無線機である複数の基準局と、位置の不明な無線機である検出対象局との間の無線信号を、上記複数の基準局もしくは検出対象局の一方が受信し、距離に関する物理量を計測することで該基準局と該検出対象局との絶対距離もしくは相対距離をそれぞれ測定し、上記各測定された距離である測距結果と、上記各基準局との位置とに基づいて該検出対象局の位置を算出する方法が開示されている。
【０００４】
【非特許文献１】坂井丈泰著、「ＧＰＳ技術入門」、東京電機大学出版局、２００３年２月
【特許文献１】特開平１０−１０４３３３号公報
【特許文献２】特開２００６−０９０９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような、移動可能な一の移動局から発信された電波を所定位置に予め設置された複数の基地局で受信し、これらの基地局で受信された電波に基づいて前記移動局の位置を算出する方法において、前記基地局は例えば無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）基地局やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ‐ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）基地局などの既存の無線通信基地局を用いることができる。このとき、前記基地局は移動局の位置の検出のための用途と、他の用途とに適宜切り換えて用いられることが可能となる。そのため、前記複数の基地局のうち、一部を移動局の位置の検出のための用途に、残りを他の用途に用いたい場合が想定しうる。一般に移動局の位置の検出に用いる基地局の数が多いほど正確な検出が可能になるため、基地局の数を減らす場合には、移動局の位置の検出の精度が低下する。そのため、かかる場合において、移動局の検出に用いる基地局の数を減らした場合であってもできるだけ精度の良く検出が可能である、移動局の位置の検出に用いる基地局の選択方法が必要となる。
【０００６】
なお、前記ＧＰＳにおいて、シミュレーションの結果に基づき、観測時点毎に所定数の可視衛星の組み合わせを全て検出すると共に、この検出した各組み合わせに含まれる所定数の可視衛星による測位精度を計算し、観測時点、可視衛星の組み合わせおよび測位精度を対応づけたデータ組を１観測地点分まとめたデータテーブルを作成して記憶保持するとともに、人工衛星の故障を想定する場合には、そのデータテーブルに含まれるデータ組のうちで故障衛星を含んだデータ組を除いた残りのデータ組のうちから、各観測時点における最良の測位精度を検出することで任意の故障状況下での測位精度を算出するとともに、該測位精度に基づいて測位システムの有効性を計算する技術が特許文献１に開示されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術は、衛星の飛行状況をシミュレートして予め定められた所定数の可視衛星の全ての組み合わせから、故障した衛星を含む組み合わせを除き、残りの組み合わせのうち最も測位精度の良い衛星の組み合わせを検出するものであり、本発明の様に複数の固定局が移動局から発せられた電波を受信してその位置の検出を行うシステムで他の用途にも用いるために基地局を減らす場合を想定したものとは異なるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［課題を解決するための第１の手段］
かかる課題を解決するための請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）所定の移動可能領域を移動する移動局から発信された電波を所定位置に予め設置された複数の基地局の組合わせからなる基地局組で受信し、該基地局組で受信された電波に基づいて前記移動局の位置を算出する移動局位置算出工程を有し、該移動局位置算出工程における前記移動局の位置の算出に必要となる前記基地局組を構成する前記基地局の最小の個数を超える前記基地局が存在する場合の移動局位置推定方法であって、（ｂ）前記移動局の移動可能領域における位置に対応し、前記複数の基地局から前記移動局位置算出工程による前記移動局の位置の算出に用いた場合に精度の劣化を表す係数である精度劣化係数が最小となる前記基地局組である最適基地局組を決定する最適基地局組決定工程と、（ｃ）前記基地局組から選択された１つの基地局組である選択基地局組を用いて前記移動局位置算出工程によって所定の移動局の位置を算出したとき、該移動局位置算出工程が用いた前記選択基地局組と、該移動局位置算出工程によって算出された前記移動局の位置に対応して最適基地局組決定工程によって決定された前記最適基地局組と、が一致するか否かを判断する基地局組照合工程と、（ｄ）前記基地局組照合工程による照合において、前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致しないと判断された場合には、前記移動局位置算出工程において用いる前記選択基地局組を前記最適基地局組に変更する選択基地局組変更工程とを有し、（ｅ）前記移動局位置算出工程は、前記選択基地局組変更工程によって変更された選択基地局組を用いて再度移動局の位置算出を実行すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
［第１の発明の効果］
このようにすれば、前記最適基地局組決定工程によって、前記移動局の移動可能領域における位置ごとに、前記精度劣化係数が最小となる前記基地局組である前記最適基地局組が決定され、前記基地局組照合工程によって、前記移動局位置算出工程が用いた前記選択基地局組と、該移動局位置算出工程によって算出された前記移動局の位置に対応して最適基地局組決定工程によって決定された前記最適基地局組とが一致するか否かが判断され、前記基地局組照合工程による照合において前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致しないと判断された場合には、前記選択基地局組変更工程によって、前記移動局位置算出工程において用いる前記選択基地局組が前記最適基地局組に変更され、前記移動局位置算出工程によって、前記選択基地局組変更工程によって変更された選択基地局組、すなわち、前記移動局位置算出手段によって算出された移動局の位置に対応する前記最適基地局組を用いて再度移動局の位置算出が実行されるので、精度の高い前記移動局の位置の推定が可能となる。
【０００９】
ここで好適には、前記最適基地局組決定工程は、前記移動可能領域内における座標に関連づけられた前記最適基地局組を最適基地局組テーブルに保存することを特徴とする。このようにすれば、前記最適基地局組決定工程は前記選択基地局組を用いて前記移動局位置算出工程によって算出された移動局位置に対応する最適基地局組を前記最適基地局組テーブルから読み出すことによって決定するので、迅速な演算が可能となる。
【００１０】
また好適には、前記最適基地局組決定工程は、（ａ）前記複数の基地局から構成される全ての基地局組を算出し、（ｂ）前記移動可能領域内において予め設定された複数の基準点のそれぞれにおいて、前記全ての基地局組のうちの一の基地局組を用いて前記移動局の位置の算出を行った場合の前記精度劣化係数を算出し、該精度劣化係数を前記基準点の座標に対応づけて記憶する精度劣化係数テーブルを前記全ての基地局組に対して作成するとともに、（ｃ）前記基準点のそれぞれにおいて、前記全ての基地局組に対して作成された複数の精度劣化係数テーブルのうち、該基準点における精度劣化係数が最も小さくなる前記精度劣化係数テーブルを作成する際に用いた前記基地局組を、前記基準点の座標に対応づけて前記最適基地局組テーブルに保存することを特徴とする。このようにすれば、前記基準点のそれぞれについて前記前記精度劣化係数が最も小さくなる前記最適基地局組テーブルを作成することができる。
【００１１】
また、好適には、前記移動局位置推定方法は、前記移動局位置算出工程において用いる前記選択基地局組の前記選択基地局組変更工程による変更と、変更された他の選択基地局組を用いた前記移動局位置算出工程による再度の移動局の位置の算出とは、前記基地局組照合工程において前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致すると判断されるまで反復して実行される。このようにすれば、前記移動局位置算出工程によって算出される移動局の位置と、該移動局の位置に対応する前記最適基地局組が一致するので、より精度の高い前記移動局の位置の推定が可能となる。
【００１２】
また、好適には、前記最適基地局組決定工程による最適基地局組の決定は、前記移動局の移動可能領域内に予め設定された複数の位置について、予め実行される。このようにすれば、前記移動可能領域内の複数の位置について予め最適基地局組が決定されているため、前記移動局位置算出工程による初回の移動局の位置の算出の際においても、前記最適基地局組決定工程により、その算出された移動局の位置に対応する最適基地局組が決定される。
【００１３】
また、好適には、前記最適基地局組決定工程による最適基地局組の決定は、前記移動局位置算出工程によって移動局の位置が算出されるごとに、該移動局の位置であると算出された箇所について実行される。このようにすれば、前記最適基地局組の決定は前記移動局位置算出工程によって前記移動局の位置が算出されるごとに該移動局の位置であると算出された箇所について実行されるので、事前に前記最適基地局組決定工程を実行しておく必要がない。
【００１４】
また、好適には、前記最適基地局組決定工程によって決定される最適基地局組は、前記移動局位置算出工程において用いることができた前記基地局によって構成される。このようにすれば、前記最適基地局組は前記移動局位置算出工程において用いることができた前記基地局によって構成されるので、前記最適基地局が実際には使用できないといったことが生じない。
【００１５】
また、好適には、前記移動局位置推定方法による移動局の位置の推定が繰り返し実行される場合において、直前の前記移動局位置推定方法において用いられた最適基地局組が前記選択基地局組として前記基地局照合工程によって用いられる。このようにすれば、前記移動局の移動速度が遅い等の場合には、前記移動局位置推定方法を反復実行する場合において前記選択基地局組が該反復実行時における最適基地局組となることにより、前記移動局位置算出工程による再度の位置の算出を実行する必要がなくなる場合があり、位置の推定に要する時間を短縮できる。
【００１６】
また、好適には、前記移動局は複数個の移動局であり、前記選択基地局組の選択および前記最適基地局組の決定は前記複数個の移動局の各移動局ごとに実行される。このようにすれば、前記移動局が複数個の場合であっても、各移動局毎に順次位置の算出が実行される。
【００１７】
また、好適には、前記移動局位置推定方法は、（ａ）前記複数の基地局の一部が故障した場合において、該故障した一部の基地局を除く正常な基地局によって移動局の位置の推定が可能であるか否かを判断する故障判定工程を有し、（ｂ）該故障判定工程によって移動局の位置の推定が可能であると判断された場合には、前記選択基地局組の選択および前記最適基地局組の決定は、前記正常な基地局から行われることを特徴とする。このようにすれば、前記故障判定工程によって、前記複数の基地局の一部が故障した場合であっても、該故障した一部の基地局を除く正常な基地局によって移動局の位置の推定が可能であるか否かが判断され、該故障判定工程によって移動局の位置の推定が可能であると判断された場合には、前記選択基地局組の選択および前記最適基地局組の決定は、前記正常な基地局から行われるので、前記移動局の位置の推定を実行することができる。
【００１８】
また、好適には、前記最適基地局組決定工程は、前記選択基地局組の複数の組み合わせを、該選択基地局組を用いて前記移動局位置算出工程による前記移動局の位置の算出に用いた場合に精度劣化係数が小さい順に順位づけるとともに、前記故障した一部の基地局を含まない前記選択基地局組のうち、前記順位が最も高いものを最適基地局組として決定する。このようにすれば、前記複数の基地局の一部が故障した場合であっても、前記故障した基地局を含まない前記選択基地局組のうち、最も順位が高い、すなわち精度劣化係数が小さいものが最適基地局組とされるので、前記複数の基地局の一部が故障した場合であっても精度の良い位置の推定が可能となる。
【００１９】
また、好適には、前記移動局位置推定方法は、（ａ）前記移動局位置算出工程によって算出された前記移動局の位置が、該移動局の位置に対して前記最適基地局組決定工程によって決定される前記最適基地局組と、前記移動局の位置の近傍に対して前記最適基地局組決定工程によって決定される前記最適基地局組とが異なる境界領域にあるか否かを判定する境界判定工程と、（ｂ）前記境界判定工程によって、前記移動局の位置が前記境界領域にあると判断された場合には、前記境界領域における最適基地局組を考慮して前記移動局の位置を算出する境界近傍移動局位置算出工程とを有することを特徴とする。このようにすれば、前記移動局位置算出工程によって算出された前記移動局の位置が前記境界領域にある場合であっても、前記最適基地局組を決定することができる。
【００２０】
また、好適には、（ａ）前記最適基地局組決定工程は、決定した最適基地局組ごとに、該最適基地局組に関連した最適基地局組関連値を付するものであり、（ｂ）前記境界判定工程は、前記決定された移動局位置および前記近傍において前記最適基地局組決定工程により決定された前記最適基地局組に対応する前記最適基地局組関連値の重み付き平均に基づいて前記移動局位置が境界にあるか否かを判断することを特徴とする。このようにすれば、前記境界領域において存在する複数の最適基地局組に対応する前記最適基地局組関連値の重み付き平均に基づいて前記移動局位置が境界にあるか否かが判断される。
【００２１】
また、好適には、前記境界判定工程は、前記境界領域の大きさを前記移動局と前記複数の基地局、および前記移動局位置推定方法の仕様上発生する前記移動局の測位の際に生ずる誤差に基づいて決定する。このようにすれば、前記誤差を考慮した前記境界領域の決定ができる。
【００２２】
また、好適には、前記境界判定工程は、前記境界領域が前記移動可能領域の内部と前記移動可能領域の外部との両方に跨がって存在する場合において、前記移動可能領域の外部における前記最適基地局組関連値を考慮しない重み付けを行う。このようにすれば、前記境界判定工程は、前記境界領域が前記移動可能領域の内部と前記移動可能領域の外部との両方に跨がって存在する場合においても、前記境界近傍移動局位置算出工程によって前記移動局の位置を推定することができる。
【００２３】
［課題を解決するための第２の手段］
また、かかる課題を解決するための請求項１６にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）所定の移動可能領域を移動する移動局から発信された電波を所定位置に予め設置された複数の基地局の組合わせからなる基地局組で受信し、該基地局組で受信された電波に基づいて前記移動局の位置を算出する移動局位置算出手段を有し、該移動局位置算出手段における前記移動局の位置の算出に必要となる前記基地局組を構成する前記基地局の最小の個数を超える前記基地局が存在する場合の移動局位置推定装置であって、（ｂ）前記移動局の移動可能領域における位置に対応し、前記複数の基地局から前記移動局位置算出手段による前記移動局の位置の算出に用いた場合に精度の劣化を表す係数である精度劣化係数が最小となる前記基地局組である最適基地局組を決定する最適基地局組決定手段と、（ｃ）前記基地局組から選択された１つの基地局組である選択基地局組を用いて前記移動局位置算出手段によって所定の移動局の位置を算出したとき、該移動局位置算出手段が用いた前記選択基地局組と、該移動局位置算出手段によって算出された前記移動局の位置に対応して最適基地局組決定手段によって決定された前記最適基地局組と、が一致するか否かを判断する基地局組照合手段と、（ｄ）前記基地局組照合手段による照合において、前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致しないと判断された場合には、前記移動局位置算出手段において用いる前記選択基地局組を前記最適基地局組に変更する選択基地局組変更手段とを有し、（ｅ）前記移動局位置算出手段は、前記選択基地局組変更手段によって変更された選択基地局組を用いて再度移動局の位置算出を実行すること、を特徴とする。
【００２４】
［第２の発明の効果］
このようにすれば、前記最適基地局組決定手段によって、前記移動局の移動可能領域における位置ごとに、前記精度劣化係数が最小となる前記基地局組である前記最適基地局組が決定され、前記基地局組照合手段によって、前記移動局位置算出手段が用いた前記選択基地局組と、該移動局位置算出手段によって算出された前記移動局の位置に対応して最適基地局組決定手段によって決定された前記最適基地局組とが一致するか否かが判断され、前記基地局組照合手段による照合において前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致しないと判断された場合には、前記選択基地局組変更手段によって、前記移動局位置算出手段において用いる前記選択基地局組が前記最適基地局組に変更され、前記移動局位置算出手段によって、前記選択基地局組変更手段によって変更された選択基地局組、すなわち、前記移動局位置算出手段によって算出された移動局の位置に対応する前記最適基地局組を用いて再度移動局の位置算出が実行されるので、精度の高い前記移動局の位置の推定が可能となる。
【００２５】
ここで好適には、前記最適基地局組決定手段は、前記移動可能領域内における座標に関連づけられた前記最適基地局組を最適基地局組テーブルに保存することを特徴とする。このようにすれば、前記最適基地局組決定手段は前記選択基地局組を用いて前記移動局位置算出手段によって算出された移動局位置に対応する最適基地局組を前記最適基地局組テーブルから読み出すことによって決定するので、迅速な演算が可能となる。
【００２６】
また好適には、前記最適基地局組決定手段は、（ａ）前記複数の基地局から構成される全ての基地局組を算出し、（ｂ）前記移動可能領域内において予め設定された複数の基準点のそれぞれにおいて、前記全ての基地局組のうちの一の基地局組を用いて前記移動局の位置の算出を行った場合の前記精度劣化係数を算出し、該精度劣化係数を前記基準点の座標に対応づけて記憶する精度劣化係数テーブルを前記全ての基地局組に対して作成するとともに、（ｃ）前記基準点のそれぞれにおいて、前記全ての基地局組に対して作成された複数の精度劣化係数テーブルのうち、該基準点における精度劣化係数が最も小さくなる前記精度劣化係数テーブルを作成する際に用いた前記基地局組を、前記基準点の座標に対応づけて前記最適基地局組テーブルに保存することを特徴とする。このようにすれば、前記基準点のそれぞれについて前記精度劣化係数が最も小さくなる前記最適基地局組テーブルを作成することができる。
【００２７】
また、好適には、前記位置推定装置は、前記移動局位置算出手段において用いる前記選択基地局組変更手段による前記選択基地局組の変更と、変更された他の選択基地局組を用いた前記移動局位置算出手段による再度の移動局の位置の算出とは、前記基地局組照合手段において前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致すると判断されるまで反復して実行される。このようにすれば、前記移動局位置算出手段によって算出される移動局の位置と、該移動局の位置に対応する前記最適基地局組が一致するので、より精度の高い前記移動局の位置の推定が可能となる。
【００２８】
また、好適には、前記最適基地局組決定手段による最適基地局組の決定は、前記移動局の移動可能領域内に予め設定された複数の位置について、予め実行される。このようにすれば、前記移動可能領域内の複数の位置について予め最適基地局組が決定されているため、前記移動局位置算出手段による初回の移動局の位置の算出の際においても、前記最適基地局組決定手段により、その算出された移動局の位置に対応する最適基地局組が決定される。
【００２９】
また、好適には、前記最適基地局組決定手段による最適基地局組の決定は、前記移動局位置算出手段によって移動局の位置が算出されるごとに、該移動局の位置であると算出された箇所について実行される。このようにすれば、前記最適基地局組の決定は前記移動局位置算出手段によって前記移動局の位置が算出されるごとに該移動局の位置であると算出された箇所について実行されるので、事前に前記最適基地局組決定手段を実行しておく必要がない。
【００３０】
また、好適には、前記最適基地局組決定手段によって決定される最適基地局組は、前記移動局位置算出手段において用いることができた前記基地局によって構成される。このようにすれば、前記最適基地局組は前記移動局位置算出手段において用いることができた前記基地局によって構成されるので、前記最適基地局が実際には使用できないといったことが生じない。
【００３１】
また、好適には、前記位置推定装置による移動局の位置の推定が繰り返し実行される場合において、直前の前記位置推定装置において用いられた最適基地局組が前記選択基地局組として前記基地局照合手段によって用いられる。このようにすれば、前記移動局の移動速度が遅い等の場合には、前記位置推定装置を反復実行する場合において前記選択基地局組が該反復実行時における最適基地局組となることにより、前記移動局位置算出手段による再度の位置の算出を実行する必要がなくなる場合があり、位置の推定に要する時間を短縮できる。
【００３２】
また、好適には、前記移動局は複数個の移動局であり、前記選択基地局組の選択および前記最適基地局組の決定は前記複数個の移動局の各移動局ごとに実行される。このようにすれば、前記移動局が複数個の場合であっても、各移動局毎に順次位置の算出が実行される。
【００３３】
また、好適には、前記位置推定装置は、（ａ）前記複数の基地局の一部が故障した場合において、該故障した一部の基地局を除く正常な基地局によって移動局の位置の推定が可能であるか否かを判断する故障判定手段を有し、（ｂ）該故障判定手段によって移動局の位置の推定が可能であると判断された場合には、前記選択基地局組の選択および前記最適基地局組の決定は、前記正常な基地局から行われることを特徴とする。このようにすれば、前記故障判定手段によって、前記複数の基地局の一部が故障した場合であっても、該故障した一部の基地局を除く正常な基地局によって移動局の位置の推定が可能であるか否かが判断され、該故障判定手段によって移動局の位置の推定が可能であると判断された場合には、前記選択基地局組の選択および前記最適基地局組の決定は、前記正常な基地局から行われるので、前記移動局の位置の推定を実行することができる。
【００３４】
また、好適には、前記最適基地局組決定手段は、前記選択基地局組の複数の組み合わせを、該選択基地局組を用いて前記移動局位置算出手段による前記移動局の位置の算出に用いた場合に精度劣化係数が小さい順に順位づけるとともに、前記故障した一部の基地局を含まない前記選択基地局組のうち、前記順位が最も高いものを最適基地局組として決定する。このようにすれば、前記複数の基地局の一部が故障した場合であっても、前記故障した基地局を含まない前記選択基地局組のうち、最も順位が高い、すなわち精度劣化係数が小さいものが最適基地局組とされるので、前記複数の基地局の一部が故障した場合であっても精度の良い位置の推定が可能となる。
【００３５】
また、好適には、前記位置推定装置は、（ａ）前記移動局位置算出手段によって算出された前記移動局の位置が、該移動局の位置に対して前記最適基地局組決定手段によって決定される前記最適基地局組と、前記移動局の位置の近傍に対して前記最適基地局組決定手段によって決定される前記最適基地局組とが異なる境界領域にあるか否かを判定する境界判定手段と、（ｂ）前記境界判定手段によって、前記移動局の位置が前記境界領域にあると判断された場合には、前記境界領域における最適基地局組を考慮して前記移動局の位置を算出する境界近傍移動局位置算出手段とを有することを特徴とする。このようにすれば、前記移動局位置算出手段によって算出された前記移動局の位置が前記境界領域にある場合であっても、前記最適基地局組を決定することができる。
【００３６】
また、好適には、（ａ）前記最適基地局組決定手段は、決定した最適基地局組ごとに、該最適基地局組に関連した最適基地局組関連値を付するものであり、（ｂ）前記境界判定手段は、前記決定された移動局位置および前記近傍において前記最適基地局組決定手段により決定された前記最適基地局組に対応する前記最適基地局組関連値の重み付き平均に基づいて前記移動局位置が境界にあるか否かを判断することを特徴とする。このようにすれば、前記境界領域において存在する複数の最適基地局組に対応する前記最適基地局組関連値の重み付き平均に基づいて前記移動局位置が境界にあるか否かが判断される。
【００３７】
また、好適には、前記境界判定手段は、前記境界領域の大きさを前記移動局と前記複数の基地局、および前記位置推定装置の仕様上発生する前記移動局の測位の際に生ずる誤差に基づいて決定する。このようにすれば、前記誤差を考慮した前記境界領域の決定ができる。
【００３８】
また、好適には、前記境界判定手段は、前記境界領域が前記移動可能領域の内部と前記移動可能領域の外部との両方に跨がって存在する場合において、前記移動可能領域の外部における前記最適基地局組関連値を考慮しない重み付けを行う。このようにすれば、前記境界判定手段は、前記境界領域が前記移動可能領域の内部と前記移動可能領域の外部との両方に跨がって存在する場合においても、前記境界近傍移動局位置算出手段によって前記移動局の位置を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
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】
【００４０】
図１は、本発明の移動局位置推定方法を適用するシステムの概観を示した図である。図１には、平面上の任意の形状に設けられる移動可能領域５０として一辺３０（ｍ）の正方形からなる移動可能領域５０が設けられている。また、前記移動可能領域５０には、後述する移動局１０と無線による通信を行う機能を有する基地局１２として４つの基地局として、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、第４基地局１２Ｄがそれぞれ設けられる。基地局としては後述するように、電波の伝播時間による平面上における移動局１０の位置の算出のためには少なくとも３個の基地局が必要である。従って、前記移動可能領域の何れの地点においても、少なくとも移動局が３個の基地局と通信可能となるように基地局が配置されている。また、基地局の数が多いほど移動局の位置の算出は正確に行うことができる。本図１においては、正方形の移動可能領域５０の４隅にそれぞれ基地局１２Ａ乃至１２Ｄが１つづつ配置されており、この要件を満たす。また、前記移動可能領域５０内には移動局１０が配置され、その移動可能領域５０内を移動可能とされている。本図１においては一例として２つの移動局１０Ａ、１０Ｂが配置されている。なお、移動局の個数は特に限定されない。また、基地局１２と例えば有線ケーブル５２により接続されることにより通信可能とされた測位サーバ１４が設けられ、前記移動局１０によって発信され前記基地局１２によって受信された電波に基づいて、前記移動可能領域内における基地局１０の位置を算出する。なお、本明細書において、特に個々の移動局１０Ａ、１０Ｂを区別しない場合には移動局１０と表記し、個々の基地局１２Ａ乃至１２Ｄを区別しない場合には基地局１２と表記する。
【００４１】
このとき、移動可能領域５０は、便宜上図２に示す様にｘ軸およびｙ軸が定義され、移動可能領域５０上の点はこの軸に基づいて座標が規定される。すなわち、第１基地局１２Ａは座標（０，０）上に、第２基地局１２Ｂは座標（０，３０）上に、第３基地局１２Ｃは座標（３０，３０）上に、第４基地局１２Ｄは座標（３０，０）上にそれぞれ配置されている。また移動可能領域５０は、例えば図２に示す様に一辺が１（ｍ）の正方形により格子状に区切って考えることができる。このとき、区切りに用いられる正方形の一辺の長さは、例えば測位精度や測位サーバ１４などにおける計算機の処理時間に基づいて決定される。なお、この格子を構成する正方形のそれぞれをセル５４とよぶ。
【００４２】
図３は移動局１０および基地局１２の構成の概要を示す機能ブロック線図である。移動局１０および基地局１２は図３に示す様にほぼ同様の機能構成を有する。アンテナ部２０は電波を送受信するために用いられ、平衡不平衡変換部２２はバラン（ｂａｌｕｎ）であり、送受信切換部２４の不平衡線路をアンテナ部２０に適合するよう平衡線路に変換する。コントローラ４０１は周知のマイコンおよびその周辺回路からなる制御回路であり、後述の送受信切換部２４等を制御して移動局１０の動作を制御するものである。
【００４３】
送受信切換部２４は、移動局１０または基地局１２の送信状態と受信状態とを切り換える。すなわち、送受信切換部２４が移動局１０または基地局１２を送信状態に切り換える場合には、移動局１０または基地局１２は送信機として機能させられ、受信状態に切り換える場合には受信機として機能させられる。また、送信アンプ部２６は、前記送受信切換部２４によって移動局１０または基地局１２が送信機として機能させられる場合に、後述する無線部２８によって生成された信号波を増幅する。
【００４４】
無線部２８は、移動局１０または基地局１２が送信機として機能させられる場合には、後述する制御部３２によって生成される信号を無線通信を行うための形式に変換し、移動局１０または基地局１２が受信機として機能させられる場合には、またアンテナ部２０によって受信された受信波から制御部３２によって処理されるための信号に変換するものであって、例えばＩＣなどによって実装される。この無線部２８は具体的にはコントローラ４０１からの指令により所定の周波数の搬送波を発生させるＰＬＬ回路（ｐｈａｓｅ  ｌｏｃｋ  ｌｏｏｐ）回路、ＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路及びデジタル変調復調部３０などからなり、このデジタル変調復調部３０は、制御部３２によって生成される信号をデジタル変調、および受信された受信信号の復調を行い、生成されたデジタルデータを制御部３２に出力することにより移動局１０と基地局１２との間の無線通信がデジタル通信によってなされる。
【００４５】
制御部３２は、スペクトラム拡散部３４、逆拡散処理部３４１、ベースバンド信号生成復元部３６、および拡散符号発生部３８などからなり、例えばこれらの機能を有するゲートアレイやマイコンなどによって実装される。このうち、ベースバンド信号生成復元部３６は、移動局１０または基地局１２が送信機として機能させられる場合には、伝送したい情報を符号化しベースバンド信号を生成する。また、移動局１０または基地局１２が受信機として機能させられる場合には、後述する逆拡散処理部３４１によって逆拡散により復号されたベースバンド信号から、伝送された情報を取りだす。
【００４６】
拡散符号発生部３８は、後述するスペクトラム拡散部３４によってスペクトラム拡散を行うための拡散符号を発生させる。この拡散符号としては、自己相関関数に高いピークを持つ、すなわち位相差がゼロである場合において自己相関が大きな値となる一方、位相差がゼロでない場合には自己相関が十分に小さく、かつ、符号間における相関が全ての位相差において十分小さい、すなわち相互相関が小さいことという条件を満たす符号列が用いられる。具体的には例えば、Ｍ系列符号や、ＧＰＳにおいても使用されているＧｏｌｄ系列符号が用いられる。このＧｏｌｄ系列符号は疑似雑音符号（ｐｓｅｕｄｏ−ｎｏｉｓｅ  ｃｏｄｅ；ＰＮ信号）とも呼ばれる。
【００４７】
スペクトラム拡散部３４は、移動局１０または基地局１２が送信機として機能させられる場合には、ベースバンド信号生成復元部３６において生成されたベースバンド信号を、拡散符号発生部３８において発生させられた拡散符号を用いてスペクトラム拡散を行い、送信のための信号を生成する。具体的には例えば、前記ベースバンド信号と前記拡散符号との排他的論理和を結果として用いる直接拡散（ｄｉｒｅｃｔ  ｓｐｒｅａｄ）方式が用いられる。また、逆拡散処理部３４１は、移動局１０または基地局１２が受信機として機能させられる場合には、前記デジタル変調復調部３０によって復調された受信波と前記拡散符号とを用いてスペクトラム逆拡散を行い、ベースバンド信号を取りだす。この受信の場合も送信の場合と同じ拡散符号が用いられる。このようなスペクトラム拡散を利用すれば、ある特定の移動局と基地局との通信がある特定の拡散符号を用いて行われている場合に、同じ時刻および同じ周波数において他の移動局と基地局との通信が別の拡散符号を用いて行われる場合であっても、相互の通信が影響を受けることがない。
【００４８】
また、電源部４０は、上述した送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２などに対し、必要な電力を供給する。時計４１は、電波の発信時や受信時において参照される時刻情報を供給する。
【００４９】
測距部４２は、基地局１２において設けられるもので、移動局１０によって発信された電波と基地局１２が受信した電波の時刻差、すなわち電波の到達に要する時間に基づいて、移動局１０と基地局１２との距離を測定する。この測距部４２は例えばマッチドフィルタを含んで構成され、具体的には例えばレプリカ符号発生部４４、遅延回路４６および相関計算部５０などによって構成される。レプリカ符号発生部４４においては、移動局１０において、拡散符号発生部３８により発生され、スペクトラム拡散部３４において用いられた拡散符号と同一の符号であるレプリカ符号が発生させられる。そして、周知のシフトレジスタにより構成される遅延回路４６においては、移動局１０によって発信され基地局１２によって受信された電波における信号波が入力され予め定められた複数の所定の間隔ごとに遅延させられる。そして、相関計算部５０においては、遅延回路４６によって遅延させられた受信波とレプリカ符号との相関係数が算出される。この結果、算出された相関係数が最大となった際の受信時刻を移動局１０からの電波の到来時刻とする。移動局１０による送信時刻はベースバンド信号作成復元部３６によりベースバンド信号を復元することにより得られるので、電波の到来時刻と送信時刻との時刻差を計算し、電波の速度ｃ（２．９９７×１０8（ｍ／ｓ））を乗ずることにより移動局１０との距離が算出される。また、基地局１２として用いられる場合には、後述する測位サーバ１４との通信を行うための有線通信部４３が設けられ、例えばＬＡＮケーブルなどの有線ケーブル５２によって接続された測位サーバ１４とデータの送受信が可能とされる。
【００５０】
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ており、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の位置の算出すなわち測位を実行する。
【００５１】
図４は、測位サーバ１４の制御作動を説明する機能ブロック線図である。測位サーバ１４は、有線ケーブル５２などを介して基地局１２とデータの受け渡しを行うためのＩ／Ｆ（インターフェース）部１０６、位置計算部５６、基地局組み合わせ情報保持部１００、ＤＯＰマップ作成保持部１０２、および基地局組み合わせ判定部１０４などから構成される。
【００５２】
まず、移動局位置算出工程あるいは移動局位置算出手段に対応する位置計算部５６においては、例えば複数の基地局１２によって算出された基地局と移動局の距離に基づいて、移動可能領域５０中の移動局１０の位置を算出する。具体的には、例えば移動可能領域５０が前記図１に示す様な平面である場合において、第１基地局１２Ａの座標を（ｘ1，ｙ1）、第２基地局１２Ｂの座標を（ｘ2，ｙ2）、第３基地局１２Ｃの座標を（ｘ3，ｙ3）、また、第１基地局１２Ａが測定した第１基地局１２Ａと移動局１０との距離をｒ1、第２基地局１２Ｂが測定した第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離をｒ2、第３基地局１２Ｃが測定した第２基地局１２Ｃと移動局１０との距離をｒ3、とし、移動局の座標を（ｘ，ｙ）、移動局１０と基地局１２とがそれぞれ有する時計４１の時刻のずれに基づく誤差ｓとすると、図５に示す様に、
（ｘ−ｘ1）2＋（ｙ−ｙ1）2＝（ｒ1＋ｓ）2，
（ｘ−ｘ2）2＋（ｙ−ｙ2）2＝（ｒ2＋ｓ）2，      （１）
（ｘ−ｘ3）2＋（ｙ−ｙ3）2＝（ｒ3＋ｓ）2，…
で表される関係がある。なお、このとき、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃのそれぞれが有する時計４１の時計は例えば後述する方法により同期されており、誤差ｓは各基地局に共通である。このとき変数はｘ，ｙおよびｓの３つであり、方程式は上記３つであるから、これらの３つの式を例えばニュートンラフソン法などにより解くことにより、ｘ、ｙおよびｓの値を算出することが可能である。なお、上述の様に、第１基地局１２Ａ乃至第３基地局１２Ｃのそれぞれが有する測距部４２が測定して得られる第１基地局１２Ａ乃至第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離ｒ1、ｒ2、およびｒ3はそれぞれ、移動局１０と基地局１２とがそれぞれ有する時計４１の時刻のずれに基づく誤差ｓが考慮されていない、いわゆる疑似距離と呼ばれるものであるが、これらに代えて距離ｒ1、ｒ2、およびｒ3として、前記時計のずれに基づく誤差ｓが補正された正確な距離が用いられてもよい。
【００５３】
このように移動可能領域５０が平面である場合には変数が３つとなることから、少なくとも３つの式があればこれらの変数の値が算出されることになり、これは少なくとも３つの基地局１２があれば移動局１０の位置の算出が可能であることを意味している。一方、基地局が４つ以上存在する場合には、算出における誤差を最小化する最小二乗法を用いることなどにより、より精度の良い移動局１０の位置の算出が可能となる。
【００５４】
図６は４つの基地局１２の有する時計４１を同期させるための手順の一例を示したタイムチャートである。この図において、縦線で表された第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄと測位サーバ１４との間を横方向に結ぶ矢印によって各基地局および測位サーバ間の通信の様子が示されている。なお矢印の向きは通信の方向を示しており、矢印の先が向いている機器が受信側である。また、波線で表された矢印は無線による通信を表している。また、図中下向きに時間軸がとられており、下へ行くほど時間の経過を表している。
【００５５】
まず時刻ｔ１において、測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、無線通信における空きチャンネルの探索命令がされる。これをうけ、第１基地局１２Ａはチャンネルスキャンを実行し、発見した空きチャンネルについての情報を時刻ｔ２において測位サーバ１４に対し送信する。続いて時刻ｔ３において測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、時刻情報を無線により送信する命令がされる。更に時刻ｔ４乃至時刻ｔ６において、測位サーバ１４から前記任意の１の基地局以外の基地局（本図においては第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄ）のそれぞれに対し、順次時刻情報を無線により受信する命令がされる。続いて時刻ｔ７において、第１基地局１２Ａから時刻情報、すなわち第１基地局１２Ａの時計４１の時刻情報が無線により送信され、第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄによってこれが無線により受信される。更に時刻ｔ８乃至時刻ｔ１０において、第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれが受信した時刻情報、すなわち第１基地局１２Ａによって発信された発信時の第１基地局の時刻と第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれが受信した時刻とからなる情報が有線通信部４３により測位サーバに順次送信される。
【００５６】
ここで、各基地局１２の位置は既知であることから、前記第１基地局１２Ａから発信された電波が第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれへ到達するのに要するそれぞれの伝播時間は予め算出される。従って、第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれについて、受信した時刻と第１基地局１２Ａが発信した時刻との時間から前記伝播時間を引いたものが第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄの時計４１と第１基地局１２Ａの時計４１との時間ずれとなる。このようにして算出された時間ずれがなくなるように時刻ｔ１１乃至時刻ｔ１３において第２基地局１２Ｂ乃至第４基地局１２Ｄの時計４１が補正されることにより、各基地局１２の時計４１は同期される。
【００５７】
図７は、位置計算部５６によって用いられる各基地局１２と移動局１０との距離ｒを算出するためのタイムチャートである。この図において、縦線で表された第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄと測位サーバ１４および移動局１０との間を横方向に結ぶ矢印によって各基地局および測位サーバ間の通信の様子が示されている。なお矢印の向きは通信の方向を示しており、矢印の先が向いている機器が受信側である。また、波線で表された矢印は無線による通信を表している。また、図中下向きに時間軸がとられており、下へ行くほど時間の経過を表している。
【００５８】
まず時刻ｔ１において、測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、無線通信における空きチャンネルの探索命令がされる。これをうけ、第１基地局１２Ａはチャンネルスキャンを実行し、発見した空きチャンネルについての情報を時刻ｔ２において測位サーバ１４に対し送信する。続いて時刻ｔ３において測位サーバ１４から任意の１の基地局１２（本図においては第１基地局１２Ａ）に対し、移動局１０に対し時刻情報を無線により送信させる命令を無線により送信させる命令がされる。これを受け、時刻ｔ４において、第１基地局１２Ａは移動局１０に対し、時刻情報を無線により送信させる命令を無線により送信する。更に時刻ｔ５乃至時刻ｔ８において、測位サーバ１４から全ての基地局（本図においては第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄ）のそれぞれに対し、順次時刻情報を無線により受信する命令がされる。続いて時刻ｔ９において、移動局１０から時刻情報、すなわち移動局１０の時計４１の時刻情報が無線により送信され、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄによってこれが無線により受信される。この受信信号に基づいて各基地局１２の測距部４２は各基地局１２と移動局１０との距離を算出し、時刻ｔ１０乃至時刻ｔ１３において、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれが算出した基地局１２のそれぞれと移動局１０との距離ｒが有線通信部４３により測位サーバ１４に送信される。
【００５９】
このようにして得られた第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離ｒ１乃至ｒ４と、予め与えられた各基地局の位置情報とが前記式（１）に代入され、式（１）がニュートンラフソン法もしくは最小二乗法により解かれる結果、移動局１０の位置座標（ｘ，ｙ）が算出される。
【００６０】
ところで、上述の様に、移動局１０の移動可能領域５０が平面である場合には、その位置の算出のために必要となる基地局１２の個数は少なくとも３つである。そして、４以上の基地局が存在する場合には、基地局１２の全てを使用して移動局１０の位置の算出を実行することもできる一方、基地局１２の一部であって少なくとも３つ以上を用いて移動局１０の位置を算出することも可能である。しかしながら、基地局１２の一部を用いて移動局１０の位置の算出を行う場合、その基地局１２の一部の組み合わせによっては移動局１０の位置の検出の精度が悪くなる場合がある。従って、例えば、基地局１２として、例えば無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）基地局やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ‐ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）基地局などの既存の無線通信基地局が用いられる場合に、その一部を移動局１０の位置の検出の為の基地局１２として用いる一方、残りを無線ＬＡＮ基地局としての用途に用いたい場合などには、移動局１０の位置の算出の精度が最もよくなるように、移動局１０の位置の算出に用いる基地局１２を選択する必要がある。
【００６１】
本実施例においては、図１に示す様に第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局１２が存在する場合において、これら４つの基地局１２のうち３つを用いて移動局１０の位置の算出を実行したい場合の基地局の選択を例として説明する。
【００６２】
ところで、測位の精度の指標を表す数である精度劣化係数の一つとしてＤＯＰ（Ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）がある。このＤＯＰは、移動局１０と基地局１２との間の距離の測定精度すなわち測距精度と、移動局の位置の測定精度すなわち測位精度との関係を表す数であり、
（測距精度）×（ＤＯＰ）＝（測位精度）
である。移動局１０が平面上を移動する場合には、水平方向の測位精度についてのＤＯＰであるＨＤＯＰ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ＤＯＰ）が用いられる。ＨＤＯＰは次の様に定義される。
【数１】
2008249675.tif 000003
ここで、（ｘ１，ｙ１）は第１基地局１２Ａの座標、（ｘ２，ｙ２）は第２基地局１２Ｂの座標、（ｘ３，ｙ３）は第３基地局１２Ｃの座標、ｒ１は第１基地局１２Ａが測定した第１基地局１２Ａと移動局１０との距離、ｒ２は第２基地局１２Ｂが測定した第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離を、ｒ３は第３基地局１２Ｃが測定した第２基地局１２Ｃと移動局１０との距離であり、（ｘ，ｙ）が算出された移動局１０の座標である。このＤＯＰが小さいほど、正確な測位が実行できている指標となる。
【００６３】
各座標においては測位に用いる基地局の組み合わせに対応してＨＤＯＰの値が計算される。ここで、図８は、移動可能領域５０の各座標に対し高さ方向にＨＤＯＰの最小値を表したものである。この図に表されたように、ＨＤＯＰの最小値を表す曲面は４つの異なる曲面からなっており、これらの曲線は稜線状の曲線５８によって接している。そして、これらの４つの曲面は、それぞれ４つの基地局から３つの基地局を選択する選択方法、すなわち移動局１０の測位を行う基地局をそれぞれ、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂおよび第３基地局１２Ｃの組み合わせ、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂおよび第４基地局１２Ｄの組み合わせ、第１基地局１２Ａ、第３基地局１２Ｃおよび第４基地局１２Ｄの組み合わせ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃおよび第４基地局１２Ｄの組み合わせとすることに対応するものである。図８においては、移動可能領域５０の位置ごとに、相互に重なり合った前記４つの曲面のうち、ＨＤＯＰを最小とする曲面のみが描かれている。このように、移動可能領域５０の位置に応じて、ＨＤＯＰを最小とする基地局の組み合わせが異なることがわかる。図９は図８をＨＤＯＰ軸上方から見た平面図である。図８の曲線５８に対応する線、すなわち曲線５８を座標平面に投影した線５８１によって移動可能領域５０は領域Ｉ乃至領域ＩＶに分割される。そして、領域Ｉにある移動局１０の測位は第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第４基地局１２Ｄの組み合わせによって行うのがＨＤＯＰが最小となり、領域ＩＩにある移動局１０の測位は第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃの組み合わせによって行うのがＨＤＯＰが最小となり、領域ＩＩＩにある移動局１０の測位は第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、第４基地局１２Ｄの組み合わせによって行うのがＨＤＯＰが最小となり、領域ＩＶにある移動局１０の測位は第１基地局１２Ａ、第３基地局１２Ｃ、第４基地局１２Ｄの組み合わせによって行うのがＨＤＯＰが最小となることがわかる。すなわち、図９のように、移動可能領域５０における位置と、その位置にある移動局１０の測位を実行するために最もＨＤＯＰが小さくなる基地局１２の組み合わせが対応づけられることにより、正確な測位を行うための基地局の選択が容易となる。
【００６４】
図４に戻って、基地局組み合わせ情報保持部１００は、前記位置計算部５６が移動局１０の位置の算出に用いる基地局１２の組み合わせを記憶する。なお、便利のため基地局の組み合わせに対しては以下の表１に示す様な基地局組番号を付される。ここで基地局組とは基地局の組み合わせを表す。
［表１］
基地局組番号                      構成する基地局
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
１          第１基地局１２Ａ  第２基地局１２Ｂ  第３基地局１２Ｃ
２          第１基地局１２Ａ  第２基地局１２Ｂ  第４基地局１２Ｄ
３          第１基地局１２Ａ  第３基地局１２Ｃ  第４基地局１２Ｄ
４          第２基地局１２Ｂ  第３基地局１２Ｃ  第４基地局１２Ｄ
【００６５】
ＤＯＰマップ作成保持部１０２は、移動可能領域５０を区分するセル５４の中心位置にある移動局１０の位置を所定の基地局１２の組み合わせによって算出した際のＨＤＯＰを算出すると共に、算出されたＨＤＯＰを前記セル５４の位置および前記基地局１２の組み合わせに関連付けてマップもしくはテーブル状に保存する。また、測位結果出力部６０は測位結果すなわち算出された移動局１０の位置情報を例えば図示しないモニタ装置に出力したり、あるいは他のプログラムに伝達したりする。この各セル５４の中心位置が基準点に相当する。
【００６６】
図１０は、移動可能領域５０の各セル５４のそれぞれの中心にある移動局１０ついて、基地局組番号１の組み合わせにより測位を実行した場合のＤＯＰを示したものであって、精度劣化係数テーブルに相当する。同様に図１１は移動可能領域５０の各セル５４のそれぞれの中心にある移動局１０ついて、基地局組番号２の組み合わせにより測位を実行した場合のＤＯＰを示したものである。これを基地局組番号３および４の組み合わせについても実行し、得られた４つのマップをＤＯＰマップとして保存する。すなわち、ＤＯＰマップは、１の基地局の組み合わせに対するマップを基地局の組み合わせの数だけ集めたものである。
【００６７】
最適基地局組決定工程、基地局組照合工程、および選択基地局組変更工程あるいは最適基地局組決定手段、基地局組照合手段、および選択基地局組変更手段に対応する基地局組み合わせ判断部１０４は、位置計算部５６が移動局１０の位置の算出に用いた基地局１２の組み合わせが適当であったかを判断するとともに、適当でないと判断する場合には、何れの基地局１２の組み合わせによって移動局１０の位置の算出を行うべきかを判断する。具体的には、位置計算部５６が算出した移動局１０の位置を算出するのに最も適した基地局１２の組み合わせを表す最適基地局組番号と、実際に位置計算部５６が移動局１０の位置の算出に用いた基地局１２の組み合わせを表す基地局組番号とを比較し、これらが同一である場合には位置計算部５６が移動局１０の位置の算出に用いた移動局の組み合わせは適当であったと判断する。一方、これらが同一でない場合には位置計算部５６が移動局１０の位置の算出に用いた移動局の組み合わせは適当でなかったと判断し、前記最適基地局組番号に対応する組み合わせからなる基地局１２を用いて移動局１０の位置の算出を行うべきであると判断する。なお作動の詳細については、フローチャートを用いた説明を後述する。
【００６８】
また、基地局組み合わせ判断部１０４は最適基地局組マップ作成部１０５を有する。最適基地局組マップ作成部１０５は、ＤＯＰマップ作成保持部１０２によって作成されたＤＯＰマップに基づいて、最適基地局組マップを作成する。この最適基地局組マップが最適基地局組テーブルに相当する。そして、基地局組み合わせ判断部１０４は最適基地局組マップ作成部１０５によって作成された最適基地局組マップに基づいてこれらの判断を実行する。図１２は、この最適基地局組マップの一例であって、移動可能領域５０の各セル５４毎に、そのセル５４の中心にある移動局１０を測位するのに最も適した、すなわちＤＯＰが最小となる基地局組番号が記載されている。
【００６９】
図１３は本発明の移動局位置推定方法における制御作動の一例を表すフローチャートである。図１３におけるステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＡ１においては、図１４に示すＤＯＰマップおよび最適基地局組マップの作成のためのマップ作成ルーチンが実行される。そして、ＳＡ２においては、図１５に示す正確な測位のための測位ルーチンが実行される。
【００７０】
図１４は図１３のＳＡ１において実行されるマップ作成ルーチンである。ＳＢ１乃至ＳＢ６はＤＯＰマップ作成保持部１０２に対応する。ＳＢ１においては、存在する基地局１２の全数と、測位に使用することができる基地局の数とに基づいて、基地局の組み合わせが生成される。そして、ＳＢ２においては、前記基地局の組み合わせの個数が変数ＮｕｍＰｅｒｍに格納される。本実施例においては、全部で４つの基地局１２から３つの基地局を用いて測位を実行しようとしているので、前記表１に示すように４つの基地局の組み合わせが生成され、また、ＮｕｍＰｅｒｍ＝４とされる。一般には基地局の数をｎとしてｎから３の基地局を選ぶ組み合わせはｎＣ３で表される。
【００７１】
ＳＢ３においては、反復のための変数ｉが初期化され、ｉ＝１とされる。そして、ＳＢ４においては、例えば前記表１の１番上に記載されたすなわち基地局組番号が１の基地局の組み合わせによって、移動可能領域５０の全てのセル５４の中心にある移動局１０を測位した場合のＤＯＰ（ＨＤＯＰ）が算出され、算出されたＤＯＰが各セルの位置と対応づけられて図１０に示す様な一枚のマップとして保存される。
【００７２】
ＳＢ５においては、ＳＢ４を全ての基地局組に対して実行したかが判断される。全ての基地局組に対して実行した場合にはこれまでのＳＢ４で作成されたマップを全て集めたものをＤＯＰマップとして保存してＳＢ７に進む一方、全ての基地局組に対して実行していない場合には、ＳＢ６においてＳＢ４の実行した回数を表す変数ｉに１を加え、再度ＳＢ４が実行される。
【００７３】
最適基地局組マップ作成部１０５に対応するＳＢ７においては、作成されたＤＯＰマップに基づいて、移動可能領域５０の全てのセル５４について、ＤＯＰが最も小さくなる基地局組が探索され、その基地局組番号をセルの位置と関連付けて例えば図１２に示す様な最適基地局マップとして保存される。具体的には、ＤＯＰマップを構成する全てのマップのうち、あるセルについて、最もＤＯＰが小さいマップを選択し、そのマップに対応する基地局組番号を取りだすようにされる。
【００７４】
図１５は、図１３のＳＡ２において実行される測位ルーチンである。まず、基地局組み合わせ情報保持部１００に対応するＳＣ１においては、適当な基地局組である選択基地局組が選択され、例えば表１に示すようにその選択基地局組に対応する基地局組番号が変数ｃに格納される。このとき選択基地局組の選択は任意であり、例えば表１のように基地局組が列挙されている場合に、最も上に記載された基地局組としてもよいし、最適基地局組マップにおいて最も多くのセル５４で最適基地局組とされた基地局組としてもよい。
【００７５】
測距部４２および位置計算部５６に対応するＳＣ２においては、ＳＣ１で選択された選択基地局組の基地局１２を用いて測距を行い、選択基地局組のそれぞれの基地局１２と移動局１０とのそれぞれの距離が測距されるとともに、測距の結果に基づいて移動局１０の位置の算出すなわち測位が実行される。
【００７６】
続くＳＣ３乃至ＳＣ５は基地局組み合わせ判断部１０４に対応する。まずＳＣ３においては、ＳＡ１において作成された最適基地局組マップに基づいて、ＳＣ２において算出された移動局１０の位置に対応する最適基地局組の基地局組番号が読み出される。具体的にはＳＣ２において算出された移動局１０の位置が含まれるセル５４に対応する最適基地局組の基地局組番号が読み出される。
【００７７】
続いてＳＣ４においては、ＳＣ２における測位に用いた選択基地局組の基地局組番号と、ＳＣ３において読み出された最適基地局組の基地局組番号とが比較され、同一か否かが判断される。そして、これらが同一である場合には、ＳＣ２における測位の結果が最も精度のよいものであったとして、ＳＣ２の測位の結果を移動局１０の位置であるとして本フローチャートが終了される。一方、これらが同一でない場合にはＳＣ５が実行される。
【００７８】
ＳＣ５においては、ＳＣ３において読み出された最適基地局組が選択基地局組とされる。そして、測距部４２および位置計算部５６に対応するＳＣ６においては、ＳＣ５で新たに選択基地局組とされた基地局１２を用いて再度の測距および測位を実行する。そして、この結果得られた測位結果を移動局１０の位置であるとする。
【００７９】
上述の実施例によれば、最適基地局組マップ作成部１０５によって、移動局１０の移動可能領域５０における位置ごとに、精度劣化係数であるＤＯＰが最小となる基地局組である最適基地局組が決定され最適基地局組マップが作成され、基地局組み合わせ判断部１０４によって、位置計算部５６が用いた選択基地局組と、位置計算部５６によって算出された移動局１０の位置に対応して最適基地局組マップ作成部１０５によって作成されたマップから読み出される最適基地局組とが一致するか否かが判断され、基地局組み合わせ判断部１０４による判断において前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致しないと判断された場合には、基地局組み合わせ判断部１０４によって、位置計算部５６において用いる選択基地局組が前記最適基地局組に変更され、位置計算部５６によって、基地局組み合わせ判断部１０４によって変更された選択基地局組、すなわち、位置計算部５６によって算出された移動局１０の位置に対応する最適基地局組を用いて再度移動局１０の位置算出が実行されるので、精度の高い移動局１０の位置の推定が可能となる。
【００８０】
また、上述の実施例によれば、最適基地局組マップ作成部１０５は、移動可能領域５０内における座標に関連づけられた最適基地局組を最適基地局組テーブルとしての最適基地局組マップに保存するので、基地局組み合わせ判断部１０４は選択基地局組を用いて位置計算部５６によって算出された移動局位置に対応する最適基地局組を前記最適基地局組マップから読み出すことによって決定するので、迅速な演算が可能となる。
【００８１】
また、上述の実施例によれば、最適基地局組マップ作成部１０５は、複数の基地局から構成される全ての基地局組を算出し、移動可能領域５０内において予め設定された複数の基準点である各セル５４の中心のそれぞれにおいて、前記全ての基地局組のうちの一の基地局組を用いて移動局１０の位置の算出を行った場合の精度劣化係数であるＤＯＰを算出し、このＤＯＰを前記基準点の座標に対応づけて記憶する精度劣化係数テーブルとしてのＤＯＰマップを前記全ての基地局組に対して作成するとともに、前記基準点のそれぞれにおいて、前記全ての基地局組に対して作成された複数のＤＯＰマップのうち、各基準点におけるＤＯＰが最も小さくなるＤＯＰマップを作成する際に用いた基地局組を、基準点の座標に対応づけて最適基地局組マップに保存するので、基準点のそれぞれについてＤＯＰが最も小さくなる基地局組を表す最適基地局組マップを作成することができる。
【００８２】
また、上述の実施例によれば、最適基地局組マップ作成部１０５による最適基地局組マップの作成は、移動局１０の移動可能領域５０内に予め設定された複数の位置である各セル５４の中心について予め実行されるので、移動可能領域５０内の複数の位置について予め最適基地局組が決定されているため、位置計算部５６による初回の移動局１０の位置の算出の際においても、基地局組み合わせ判断部１０４により、その算出された移動局の位置に対応する最適基地局組が決定される。
【００８３】
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】
【００８４】
図１６は、図１３のＳＡ２において実行される測位ルーチンの別の例であって、図１５に対応するものである。図１６におけるＳＤ１乃至ＳＤ６はそれぞれ図１５におけるＳＣ１乃至ＳＣ６に対応し、それぞれのステップにおける作動は共通する。図１５と図１６との差異は次の点である。すなわち、図１５においては、ＳＣ６において再度の測距および測位が実行された場合、その測位の結果を移動局１０の位置であるとしてフローチャートが終了するのに対し、図１６においては、ＳＤ６においてＳＣ６と同様に再度の測距および測位が実行されたのち、ＳＤ３が再度実行される様にされている点である。このように、図１６においては、測距および測位に用いた選択基地局組の基地局組番号と、その測位の結果に対応する最適基地局組の基地局組番号とが一致した場合に最後に実行された測位の結果を移動局１０の位置であるとしてフローチャートが終了させられるようにされている。
【００８５】
上述の実施例によれば、位置計算部５６は、位置計算部５６において用いる基地局組み合わせ判断部１０４による選択基地局組の変更と、変更された他の選択基地局組を用いた位置計算部５６による再度の移動局の位置の算出とは、基地局組み合わせ判断部１０４において選択基地局組と最適基地局組とが一致すると判断されるまで反復して実行される。このようにすれば、位置計算部５６によって算出される移動局１０の位置と、移動局１０の位置に対応する最適基地局組が一致するので、より精度の高い移動局１０の位置の推定が可能となる。
【実施例３】
【００８６】
図１７は、図１５のフローチャートにおけるＳＣ３または図１６のフローチャートにおけるＳＤ３に代えて用いられるステップＳＥ３を表したものである。前述の実施例１および２においては、図１５および図１６のフローチャートは図１３のフローチャートのＳＡ２によって実行されるサブルーチンとされていたが、本実施例においてＳＥ３が用いられる場合には、図１５および図１６のフローチャートが単独で用いられ、それだけで本発明の移動局位置推定方法における制御作動の一例を表すフローチャートとなる。すなわち、図１３および図１４は不要となる。
【００８７】
具体的には、ＤＯＰマップ作成保持部１０２に対応するＳＥ３においては、ＳＣ２またはＳＤ２において選択基地局組に基づいて測位された結果、移動局１０の位置であるとされた位置に対し、前記選択基地局組を含む少なくとも２以上の基地局組によりＤＯＰが算出される。そして算出された複数のＤＯＰのうち最小となるＤＯＰを算出した際の基地局組が最適基地局組とされる。
【００８８】
上述の実施例によれば、基地局組み合わせ判断部１０４による最適基地局組の決定は、位置計算部５６によって移動局１０の位置が算出されるごとに、移動局１０の位置であると算出された箇所について実行されるので、事前に最適基地局組マップ作成部１０５による最適基地局組マップを作成しておく必要がない。
【実施例４】
【００８９】
図１８は、図１５のフローチャートにおけるＳＣ３または図１６のフローチャートにおけるＳＤ３に代えて用いられるステップＳＦ３を表したものであって、図１７のＳＥ３に対応するものである。前述の実施例１および２においては、図１５および図１６のフローチャートは図１３のフローチャートのＳＡ２によって実行されるサブルーチンとされていたが、本実施例においてＳＦ３が用いられる場合には、実施例３の場合と同様に、図１５および図１６のフローチャートが単独で用いられ、それだけで本発明の移動局位置推定方法における制御作動の一例を表すフローチャートとなる。すなわち、図１３および図１４は不要となる。
【００９０】
具体的には、ＤＯＰマップ作成保持部１０２に対応するＳＥ３においては、ＳＣ２またはＳＤ２において選択基地局組に基づいて測位された結果、移動局１０の位置であるとされた位置に対し、測距可能な基地局１２によって構成される、前記選択基地局組を含む少なくとも２以上の基地局組によりＤＯＰが算出される。そして算出された複数のＤＯＰのうち最小となるＤＯＰを算出した際の基地局組が最適基地局組とされる。ここで、測距可能な基地局１２とは、測距に用いることが可能な基地局を意味し、例えば前記図６に示した時計の同期の実行時に反応したか否かや、これまでに行われた測距において何らかの異常が発生したか否かによって判断される。そして、測距に用いることが可能でない基地局が存在した場合には、その基地局は測距に用いることができないとして、前記基地局組を構成する基地局としては用いないようにされる。
【００９１】
上述の実施例によれば、基地局組み合わせ判断部１０４によって決定される最適基地局組は、位置計算部５６において用いることができた基地局１２によって構成されるので、最適基地局組とされた基地局組が実際には使用できないといったことが生じない。
【実施例５】
【００９２】
図１９は、図１５または図１６のフローチャートの別の例であって、図１５または図１６において破線で囲まれた部分に挿入して用いられるステップである。このステップＳＧ７においては、ＳＣ３またはＳＤ３において選択基地局組を用いた測位結果に対する最適基地局組であるとされた基地局組の基地局組番号を保存しておき、次回図１５または図１６のフローチャートが実行される時のＳＣ１またはＳＤ１における選択基地局組を選択する際に前記保存された基地局組番号に対応する基地局組を選択基地局組とする。
【００９３】
なお、上述の説明においては、このＳＧ７は、実施例１および２のように図１５、図１６が図１３のサブルーチンとして用いられる場合について説明したが、図１５または図１６が実施例３および４のように単独で用いられる場合においても同様に適用することが可能である。この場合、ＳＧ７においては、選択基地局組を用いた測位結果に対し、ＳＥ３またはＳＦ３において、ＤＯＰが最小となる基地局組であるとして最適基地局組とされた基地局組の基地局組番号を保存しておき、次回図１５または図１６のフローチャートが実行される時のＳＥ１またはＳＦ１における選択基地局組を選択する際に前記保存された基地局組番号に対応する基地局組を選択基地局組とする。
【００９４】
上述の実施例によれば、本発明の移動局位置推定方法または本発明の位置推定装置による移動局１０の位置の推定が繰り返し実行される場合において、直前の前記移動局位置推定方法または位置推定装置の実行において用いられた最適基地局組が位置計算部５６において前記選択基地局組として用いられるので、移動局１０の移動速度が遅い等の場合には、本発明の移動局位置推定方法または本発明の位置推定装置を反復実行する場合において選択基地局組が反復実行時における最適基地局組となることにより、位置計算部５６による再度の位置の算出を実行する必要がなくなる場合があり、位置の推定に要する時間を短縮できる。
【実施例６】
【００９５】
図２０は、移動可能領域５０において２以上の複数の移動局１０が存在する場合における図１５または図１６のフローチャートの例であって、図１５または図１６において一点鎖線で囲まれた部分に挿入して用いられるステップである。このステップＳＨ０においては、前記複数の移動局１０に対して移動局番号が付されるとともに、測位の対象としたい移動局番号が選択される。そしてＳＣ１以降もしくはＳＤ１以降がＳＨ０によって選択された移動局について実行される。
【００９６】
なお、上述の説明においては、このＳＨ０は、実施例１および２のように図１５、図１６が図１３のサブルーチンとして用いられる場合であっても、図１５または図１６が実施例３および４のように単独で用いられる場合であっても適用することが可能である。また、実施例５のようにフローチャートの最下段にＳＧ７が設けられる場合には、次に示す表２のように移動局ごとに前回実行時のＳＣ３またはＳＤ３において選択基地局組を用いた測位結果に対する最適基地局組であるとされた基地局組の基地局組番号を保存しておき、次回実行時におけるＳＣ１またはＳＤ１においては、ＳＨ０において選択された移動局に対応する選択基地局番号をこの表２より読み出すことにより選択基地局が選択されればよい。
［表２］
移動局番号            次回実行時の選択基地局組番号
――――――――――――――――――――――――――――
１                                １
２                                ４
３                                ４
【００９７】
上述の実施例によれば、移動局は複数個の移動局である場合において、選択基地局組の選択および最適基地局組の決定は複数個の移動局の各移動局ごとに実行されるので、移動局１０が複数個の場合であっても、各移動局毎に順次位置の算出が実行される。
【実施例７】
【００９８】
基地局１２の一部が故障した場合において、故障した基地局が含まれる最適基地局組マップをそのまま使用すると、実際には故障して使用することのできないにも関わらず、その故障した基地局を含む最適基地局組に基づいて測位を実行しなければならないなどの実行し得ない事例が発生してしまうため、これを防止する必要がある。
【００９９】
図４の故障判定部６２は、故障判定工程あるいは故障判定手段に対応し、複数の基地局の一部が故障した場合において、故障した一部の基地局を除く正常な基地局によって移動局の位置の推定が可能であるか否かを判断する。
【０１００】
図２１は、基地局１２の一部が故障した場合においても測位を可能にするための最適基地局組マップを作成するためのフローチャートであって、図１４に対応するものである。
【０１０１】
まず、ＳＪ１においては、基地局１２のうち一部の基地局の故障が検出される。この故障の検出は、例えば、それまで通常に測位サーバ１４との通信が行われていた基地局１２との通信が２回連続して失敗したことや、基地局１２から明らかに誤った測距データが測位サーバ１４に送られてきたことなどに基づいて行われる。続くＳＪ２においては、基地局１２のうち、故障していない基地局の数が算出され、故障していない基地局の数が、最小限測位に必要な数に足りているかが判断される。上述の様に、移動局１０の移動可能領域５０が平面である場合には、最小限測位に必要な基地局１２の数は３つであるから、故障していない基地局１２の数が３以上であるかが判断される。本判断が肯定される場合には続くＳＪ３以降が実行される一方、本判断が否定される場合には測位を実行することができないとして本フローチャートは終了させられる。
【０１０２】
続くＳＪ３においては、故障した基地局を除いた基地局の数と、測位に使用することができる基地局の数とに基づいて、基地局の組み合わせが生成される。そして、ＳＪ４においては、前記基地局の組み合わせの個数が変数ＮｕｍＰｅｒｍに格納される。例えば全部で６つの基地局１２が存在し、その２つが故障した場合には、故障した基地局を除いた４つの基地局１２から３つの基地局を用いて測位を実行しようとしているので、４つの基地局の組み合わせが生成され、また、ＮｕｍＰｅｒｍ＝４とされる。
【０１０３】
続くＳＪ５乃至ＳＪ９は、図１４におけるＳＢ３乃至ＳＢ７に対応し、その作動は同一であるので説明を省略する。このようにして作成された最適基地局組マップは故障した基地局１２を含まないものであるので、図１５における測位ルーチンによって用いられることができる。
【０１０４】
上述の実施例によれば、複数の基地局の一部が故障した場合において、故障した一部の基地局を除く正常な基地局によって移動局の位置の推定が可能であるか否かを判断する故障判定部６２を有し、故障判定部６２によって移動局の位置の推定が可能であると判断された場合には、選択基地局組の選択および最適基地局組の決定は正常な基地局の中から行われるので、複数の基地局の一部が故障した場合であっても移動局１０の位置の推定を実行することができる。
【実施例８】
【０１０５】
本実施例は、上述の実施例７同様、基地局１２の一部が故障した場合に対応するものである。図２２は、図１４のマップ作成ルーチンに対応するフローチャートである。図２２においてＳＫ１乃至ＳＫ６は図１４のＳＢ１乃至ＳＢ６に対応し、各ステップにおける作動はそれぞれ同一であるので説明を省略する。続くＳＫ７乃至ＳＫ１０は最適基地局組マップ作成部１０５に対応する。本フローチャートにおいては、図２３に示す様な多層化された最適基地局組マップが作成される。まず、ＳＫ７においては、反復のための変数ｊが初期化されｊ＝１とされる。この変数ｊは、移動可能領域５０の各セル５４の中心にある移動局１０を測位した場合にＤＯＰが何番めに小さいかを表すものとして用いられる。
【０１０６】
続くＳＫ８においては、ＳＫ４乃至ＳＫ６によって作成されたＤＯＰマップを探索することにより、移動可能領域５０の全てのセル５４ごとに、その中心にある移動局１０を測位した場合のＤＯＰがｊ番めである基地局組を見つけ出し、対応するセルの位置と関連付けて、例えば図２３に示すようなＤＯＰマップのｊ番目の層のマップに保存される。すなわち、ＳＫ８の１回めの実行時には、各セル５４に対しＤＯＰを最も小さくする基地局組が発見され、この基地局組に対応する基地局組番号がセル５４の位置と関連付けて例えば図２３に示す多層化された最適基地局組マップの最上層のマップに保存される。
【０１０７】
ＳＫ９においては、ＳＫ８を全ての基地局組の個数だけ反復したかが判断される。本判断が否定される場合には、ＳＫ１０においてｊ＝ｊ＋１とされ、各セル５４に対して次にＤＯＰが小さくなる基地局組の探索が実行される。一方本ステップの判断が肯定される場合には、前記多層化された最適基地局マップが作成されたとして、本フローチャートが終了させられる。
【０１０８】
このようにして作成された多層化された最適基地局マップは、マップの各セル５４についてそれぞれ、最上層にＤＯＰを小さくする基地局組の基地局組番号すなわち最適基地局組の基地局組番号が記載され、次の層に各セル５４についてＤＯＰを２番目に小さくする基地局組の基地局組番号が記載され、以下ＤＯＰを小さくする順に基地局組番号が記載されている。
【０１０９】
図２４および図２５は、図２３がマップ作成ルーチンとして用いられた場合に対応する測位ルーチンであって、それぞれ図１５および図１６に対応するものである。図２４と図１５とを比べると、図１５におけるＳＣ３に代えてＳＬ３乃至ＳＬ６が設けられている点が異なる。一方、ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ７、ＳＬ８およびＳＬ９はそれぞれＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ４、ＳＣ５およびＳＣ６に対応するものであって、各ステップにおける作動もそれぞれ同一であるから説明を省略する。
【０１１０】
ＳＬ３においては、反復のための変数ｉが初期化されｉ＝１とされる。続いてＳＬ４においては、前記図２３のフローチャートにおいて作成された多層化された最適基地局マップのうち、ＳＬ２において選択基地局組に基づいて測位された移動局１０の位置とされた位置に対応するセルに対応するのｉ番目の層のマップに記載された基地局組番号が読み出される。これが最適基地局組の候補となる。すなわち、ＳＬ４の１回めの実行時には、前記多層化された最適基地局マップの最上層のマップにおいて、ＳＬ２において選択基地局組に基づいて測位された移動局１０の位置とされた位置に対応するセルに対応された記載された基地局組番号が読み出される。
【０１１１】
続いてＳＬ５においては、ＳＬ４において読み出された基地局組番号に対応する最適基地局組の候補を構成する基地局１２が、故障した基地局を含むか否かが判定される。そして、本判断が肯定される場合、すなわち最適基地局組の候補が故障した基地局を含むものであった場合にはＳＬ６において反復のための変数ｉがｉ＝ｉ＋１とされ、再度ＳＬ４が実行される。この結果、再度のＳＬ４の実行時には、前回の実行時のＤＯＰの次に小さいＤＯＰとなる基地局組が次の最適基地局組の候補とされる。すなわち、ＳＬ４の２回めの実行時（ｉ＝２）においては、あるセル５４についてＤＯＰを２番目に小さくする基地局組が最適基地局組の候補とされるのである。
【０１１２】
一方、図２５と図１６を比べると、図１６におけるＳＤ３に代えてＳＭ３乃至ＳＭ６が設けられている点が異なる。一方ＳＭ１、ＳＭ２、ＳＭ７、ＳＭ８およびＳＭ９はそれぞれＳＤ１、ＳＤ２、ＳＤ４、ＳＤ５およびＳＤ６に対応するものであって、各ステップにおける作動もそれぞれ同一であるから説明を省略する。またＳＭ３乃至ＳＭ６は図２４におけるＳＬ３乃至ＳＬ６と同様の作動をするものである。
【０１１３】
上述の実施例によれば、基地局組み合わせ判断部１０４は、選択基地局組の複数の組み合わせを、この選択基地局組を用いて位置計算部５６による移動局１０の位置の算出に用いた場合に精度劣化係数としてのＤＯＰが小さい順に順位づけるとともに、前記故障した一部の基地局１２を含まない選択基地局組のうち、順位が最も高いものを最適基地局組として決定するので、複数の基地局１２の一部が故障した場合であっても、故障した基地局を含まない選択基地局組のうち、最も順位が高い、すなわちＤＯＰが小さいものが最適基地局組とされるので、複数の基地局の一部が故障した場合であっても精度の良い位置の推定が可能となる。
【実施例９】
【０１１４】
図２６は、本実施例において用いられる測位サーバ１４の制御機能の概要を説明する機能ブロック線図である。本図においては、境界判定部１０６、測位誤差計算部１０８、および許容誤差算出保持部１１２などが加えて設けられている点、また基地局組み合わせ判断部１０４が境界時基地局組み合わせ判断部１１０を有する点において、図４と異なる。許容誤差算出保持部１１２は、本発明の移動局位置推定方法が移動局１０の位置の推定を行う際の測位誤差ｅを算出し、算出した値を保持する。
【０１１５】
境界判定工程および境界判定手段に対応する境界判定部１０６は、マスク設定部１１４、Ｌａｐ値算出部１１６、縁部処理部１１８などを有し、位置計算部５６によって算出された移動局１０の位置が、最適基準局組マップ作成部１０５において作成された最適基準局組マップにおける境界領域に含まれるか否かを判定する。ここで、境界領域とは最適基準局組マップにおいてあるセル５４に着目した場合にそのセル５４に対応する最適基準局組と、その着目したセル５４の近傍にあるセル５４に対応する最適基準局組とが異なっている領域をいう。具体的には、マスク設定部１１４によって設定されたマスクに対して、Ｌａｐ値算出部１１６によって算出されるＬａｐ値が０である場合には境界領域にないと判断され、Ｌａｐ値が０でない場合には境界領域にあると判断される。
【０１１６】
マスク設定部１１４は、位置計算部５６によって移動局１０の位置が算出された場合に、その位置を含むセル５４を中心とするマスクを設定する。このマスクの設定方法について説明する。図２７乃至図２９は、マスク設定部１１４によるマスクの設定を説明する図である。マスクは、許容誤差算出保持部１１２が算出し保持する測位誤差ｅに基づいてその大きさと形状とが決定される。具体的には例えば、位置計算部５６によって移動局１０の位置が算出された場合に、その位置を含むセル５４の中心として半径ｅの円を描いた場合に、その円が隠れる最小のセルがマスクとされる。本実施例においては、移動可能領域５０は一辺１ｍの正方形のセル５４に区切られているので、測位誤差ｅが  ｅ＜０．５ｍの場合には図２７に示す様に、移動局１０の位置として測位された位置含むセル１つがマスクとなる。また、測位誤差ｅが  ０．５≦ｅ＜√２／２である場合には図２８に示す様に、移動局１０の位置として測位された位置を含むセルとその上下左右１つづつのセルからなる合計５つのセルがマスクとなる。また、測位誤差ｅが  √２／２≦ｅ＜１．５である場合には図２９に示す様に、移動局１０の位置として測位された位置含むセルとそのそのセルに隣接する８つのセルからなる合計９つのセルがマスクとなる。測位誤差ｅが１．５以上である場合にも同様にマスクの大きさと形状とが決定される。
【０１１７】
Ｌａｐ値算出部１１６は、マスク設定部１１４において設定されたマスクにおけるＬａｐ値を算出する。このＬａｐ値は、マスクに含まれるセルに対応づけられた最適基地局組に関連する値である最適基地局組関連値を所定の数式により計算して得られるものである。具体的には例えば、前記最適基地局組関連値とは最適基地局組に対応する基地局組番号の値であって、また前記所定の数式は次の規則に基づいて決定される。すなわち、
（１）マスクの中心以外のセル５４に対応する最適基地局関連値を足し合わせる。
（２）マスクの中心となるセル５４に対応する最適基地局関連値にマスクの中心以外のセル５４の個数を乗ずる。
（３）（１）の結果より（２）の結果を減ずる。
である。この（３）の結果がＬａｐ値である。具体的には図２９の例でいえば、マスクの中心以外のセルであるセル５４ａ乃至セル５４ｈに対応する最適基地局関連値である基地局組番号を足し合わせた数から、マスクの中心であるセル５４ｉに対応する基地局番号にマスクの中心以外のセルの５４ａ乃至５４ｈの数である８を減じた数を引くことによって算出される。すなわち、図２７乃至図２９に示したマスクの例において、マスクを構成するセルに記載された値は、マスク値であって、そのマスク値とそのセルに対応した最適基地局関連値とを掛け合わせたものを全てのセルについて足し合わせることによりＬａｐ値となる様にされたものである。
【０１１８】
これを、具体的に最適基地局組マップに適用したのが図３０である。いま、測位誤差ｅが  √２／２≦ｅ＜１．５であり、図２９に示す様に、移動局１０の位置として測位された位置を含む９つのセルによってマスクが設定されるとする。位置計算部５６によって算出された移動局１０の位置がセル５４ｊに含まれる場合には、マスクは図３０の太線Ｒｊのように算出される。そしてこのときのＬａｐ値は、
４＋４＋４＋４＋４＋４＋４＋４−４×８＝０
であるので、この場合境界判定部１０６によりセル５４ｊは境界領域にないと判断される。一方、位置計算部５６によって算出された移動局１０の位置がセル５４ｋに含まれる場合には、マスクは図３０の太破線Ｒｋのように算出される。そしてこのときのＬａｐ値は、
４＋５＋３＋５＋３＋５＋５＋３−５×８＝−７
となりＬａｐ値が０ではないので、この場合境界判定部１０６によりセル５４ｋは境界領域にあると判断される。
【０１１９】
ところで、位置計算部５６によって移動局１０の位置と算出された位置が移動可能領域５０の端部であるような場合には、マスク設定部１１４によって設定されるマスクが移動可能領域５０に対応して作成された最適基地局組マップの内部と外部に跨がってしまう場合がある。例えば、図３１に示す様な場合である。図３１においては、位置計算部５６によって移動局１０の位置と算出された位置が図３１に示すセル５４ｍに含まれ、このときマスクは太線Ｒｍのように算出され、最適基地局組マップの内部と外部に跨がっている。このような場合において、そのままではＬａｐ値算出部１１６によるＬａｐ値の算出ができないため、縁部処理部１１８により、マスクを構成するセルに対応する前記マスク値を変更する処理がなされる。
【０１２０】
具体的には、縁部処理部１１８は、マスクを構成するセルのうち、最適基地局組マップの外部に存在するセルに対応するマスク値を０とするとともに、マスクの中心となるセル５４に対応するマスク値を、マスクの中心以外のセル５４のうち最適基地局マップの内側に存在するセル５４の数に−１を乗じたものとするようにマスク値を変更する。例えば、図３１の場合の太線Ｒｍで表されたマスクのマスク値は、図３２の様に表される。このように縁部処理部１１８によってマスク値が変更されるので、Ｌａｐ値算出部１１６によるＬａｐ値の算出は次の様に行われる。
（１’）マスクの中心以外のセル５４のうち、最適基地局組マップの内部に存在するセル５４に対応する最適基地局関連値を足し合わせる。
（２’）マスクの中心となるセル５４に対応する最適基地局関連値に、マスクの中心以外のセル５４のうち最適基地局組マップの内部に存在するセル５４の個数を乗ずる。
（３’）（１’）の結果より（２’）の結果を減ずる。
である。この（３’）の結果がＬａｐ値である。具体的には図３１の太線Ｒｍのように算出されマスクのＬａｐ値は、
０＋０＋０＋０＋４＋０＋４＋４−４×３＝０
であるので、この場合境界判定部１０６によりセル５４ｍは境界領域にないと判断される。
【０１２１】
測位誤差計算部１０８は、位置計算部５６によって算出された移動局１０の位置であるとされた位置が境界判定部１０６により境界領域にあると判断された場合において、最適基地局組マップにおいてマスク設定部１１４により設定されたマスクに含まれるセル５４に対応する全ての基地局組を用いて位置計算部５６により移動局１０の位置の算出すなわち測位を所定の回数だけ実行し、それぞれの基地局組を用いた場合における測位誤差を算出する。ここで前記測位誤差は例えば標準偏差であって、前記所定の回数とはこの標準偏差を算出することが可能な回数以上の回数として定められる。
【０１２２】
境界近傍移動局位置算出工程または境界近傍移動局位置算出手段に対応する境界時測位結果算出部１１０は、位置計算部５６によって算出された移動局１０の位置であるとされた位置が境界判定部１０６により境界領域にあると判断された場合において、測位誤差計算部１０８によって算出された測位誤差のうち最も小さい測位誤差であった場合の基地局組を選択する。そして選択された基地局組を用いて再度移動局１０の位置の算出を実行し、この結果を移動局１０の位置とする。
【０１２３】
具体的には、例えば図３０の太破線Ｒｋのように算出されたマスクであれば、測位誤差計算部１０８により、そのマスクのセルに対応する最適基地局組マップのセルに記載された基地局番号である３、４および５の基地局組を用いてそれぞれ位置計算部５６による移動局１０の測位が所定回数実行されるとともに、測位誤差がそれぞれ算出される。そして、境界時基地局組み合わせ判断部１１０はこれらの３つの基地局組に対応する測位誤差のうち、例えば基地局組番号３に対応する基地局組を用いた場合の測位誤差が最も小さい測位誤差となった場合には基地局組番号３に対応する基地局組を選択する。そしてこの基地局組番号３に対応する基地局組を用いて再度移動局１０の位置の算出を実行し、この結果を移動局１０の位置とする。
【０１２４】
図３３は、測位した移動局１０の位置が境界であるか否かを考慮した測位ルーチンの一部であって、図１５のＳＣ２とＳＣ３との間、または図１６のＳＤ２とＳＤ３との間に記載された二点鎖線の部分に挿入して実行されるものである。
【０１２５】
まず、境界判定部１０６に対応するＳＮ１においては、図３４の境界判定ルーチンが実行される。図３４のフローチャートはこの境界判定ルーチンを説明するものであり、まずマスク設定部１１４に対応するＳＰ１においては、ＳＣ２またはＳＤ２において算出された移動局１０の位置であるとされた位置を含むセルを中心としたマスクが設定される。なお、このとき、マスクが最適基地局組マップの外部に跨がって設定された場合には、上述した縁部処理部１１８によるマスク値の補正処理が実行される。
【０１２６】
Ｌａｐ値算出部１１６に対応するＳＰ２においては、ＳＰ１において設定されたマスクに対応するＬａｐ値が算出される。
【０１２７】
図３３に戻って、ＳＮ２においてはＳＮ１における境界判定ルーチンの実行の結果であるＬａｐ値が０であるか否かに基づいて、ＳＣ２またはＳＤ２において測位された移動局１０の位置が境界領域にあるか否かが判断される。本判断が肯定される場合、すなわちＬａｐ値が０であり、ＳＣ２またはＳＤ２において算出された移動局１０の位置であるとされた位置が境界領域にある場合には、図１５または図１６の場合と異なる処理が必要であるとして、ＳＮ３以降が実行される。一方、本判断が否定される場合、すなわちＬａｐ値が０であり、ＳＣ２またはＳＤ２において算出された移動局１０の位置であるとされた位置が境界領域にない場合には、図１５または図１６の処理が行われればよく、引き続きＳＣ３以降またはＳＤ３以降のステップが実行される。
【０１２８】
ＳＮ３およびＳＮ４は測位誤差計算部１０８に対応する。まず、ＳＮ３においては、ＳＰ１において設定されたマスクに対応する最適基地局組マップにおける基地局組番号に対応する複数の基地局組を用いて移動局１０の測位が実行される。この測位は各基地局組ごとにそれぞれ所定回数だけ実行される。この所定回数とは、続くＳＮ４において計算される測位誤差が十分な信頼性を有するのに十分な回数であって、計算に要する時間や測距に要する時間を考慮して決定される。
【０１２９】
ＳＮ４においては、ＳＮ３において実行された移動局１０の測位における測位誤差が、移動局組ごとにそれぞれ算出される。この測位誤差は例えば標準偏差である。この場合、ＳＮ３における所定回数とはこの標準偏差を算出し得るだけの測位結果が得られる回数となり、例えば１０回である。
【０１３０】
境界時測位結果算出部１１０に対応するＳＮ５においては、ＳＮ４において複数の基地局組について算出された測位誤差のうち、測位誤差が最も小さい場合の基地局組を選択するとともに、その選択された基地局組を用いて再度移動局１０の測位を実行し、この結果を移動局１０の位置であるとして、本フローチャートは終了される。
【０１３１】
上述の実施例によれば、位置計算部５６よって算出された移動局１０の位置が、移動局１０の位置に対して基地局組み合わせ判断部１０４によって決定される最適基地局組と、移動局１０の位置の近傍に対して基地局組み合わせ判断部１０４によって決定される前記最適基地局組とが異なる境界領域にあるか否かを判定する境界判定部１０６と、前記境界判定部１０６によって、移動局１０の位置が前記境界領域にあると判断された場合には、前記境界領域における最適基地局組を考慮して前記移動局の位置を算出する境界時測位結果算出部１１０とを有するので、位置計算部５６によって算出された移動局１０の位置が前記境界領域にある場合であっても、最適基地局組を決定することができる。
【０１３２】
また、上述の実施例によれば、最適基地局組マップ作成部１０５は、最適基地局組マップにおける最適基地局組ごとに、該最適基地局組に関連した最適基地局組関連値として基地局組番号を付するものであり、境界判定部１０６は、位置計算部５６により計算された移動局位置および前記近傍においてＬａｐ値算出部１１６により決定された前記最適基地局組に対応する前記最適基地局組関連値の重み付き平均であるＬａｐ値に基づいて前記移動局位置が境界にあるか否かを判断するので、前記境界領域において存在する複数の最適基地局組に対応する前記最適基地局組関連値の重み付き平均であるＬａｐ値に基づいて前記移動局位置が境界にあるか否かが判断される。
【０１３３】
また、上述の実施例によれば、マスク設定部１１４は、前記境界領域としてのマスクの大きさを、移動局１０と複数の基地局１２、および移動局位置推定方法の仕様上発生する移動局１０の測位の際に生ずる誤差ｅに基づいて決定するので、このようにすれば、前記誤差を考慮した前記境界領域の決定ができる。
【０１３４】
また、上述の実施例によれば、前記縁部処理部１１８は、前記境界領域としてのマスクが移動可能領域５０の内部と移動可能領域５０の外部との両方に跨がって存在する場合において、移動可能領域５０の外部における最適基地局組関連値を考慮しない重み付けを行うので、境界判定部１０６は、前記境界領域としてのマスクが移動可能領域５０の内部と移動可能領域５０の外部との両方に跨がって存在する場合においても、境界時測位結果算出部１１０によって移動局１０の位置を推定することができる。
【０１３５】
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。
【０１３６】
例えば、上述の実施例においては、移動局１０が移動しうる領域である移動可能領域５０は一辺３０ｍの正方形の平面として設けられたが、これに限られない。具体的には、移動可能領域５０が平面である場合にその形状が限定されることはなく、また移動可能領域５０が平面ではなく空間として設けられてもよく、その場合の形状も限定されない。なお、移動可能領域５０が空間として設けられる場合には、上述の様に測位に必要な基地局の個数は最低４個となる。
【０１３７】
上述の実施例においては、測位サーバ１４と各基地局１２とは有線ケーブル５２で接続されて通信を行ったが、測位サーバ１４と各基地局１２との間の通信は有線に限定されず、例えば電波や赤外線等によっても可能である。
【０１３８】
上述の実施例において、移動局１０および基地局１２に設けられた平衡不平衡変換部２２は、必ずしも必要ではなく、機器の構成状態によっては整合器としての機能のみを有すればよい場合がある。
【０１３９】
上述の実施例においては、スペクトラム拡散部３４の手法として直接拡散方式が採用されたがこれに限られず、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）などその他の方式が用いられても良い。
【０１４０】
上述の実施例においては、位置計算部５６においては、上記式（１）を連立方程式としてニュートンラフソン法などを用いて解くこととされたが、これに限られず、例えば測距結果と状態遷移に基づいて最適解を導出するようにしてもよい。
【０１４１】
上述の実施例においては、測距部４０は基地局１２の機能として設けられたが、これに限られず、例えば測位サーバ１４内に設けられても良い。この場合、基地局１２から測位サーバ１４へは、例えば、基地局１２が受信した信号波がそのまま送信される様にすればよい。
【０１４２】
上述の実施例１においては、マップ作成ルーチンが実行された後、測位ルーチンが実行される様にされたが、必ずしもこれに限られず、例えばこれらのルーチンが同時に並行して実行される様にしてもよい。
【０１４３】
また、上述の実施例においては、最適基地局組マップは一旦作成されるとその後は作成された最適基地局組マップがそのまま用いられるようにされたが、これに限られず、例えば以降の測位等に基づいて学習されたり更新されたりしてもよい。
【０１４４】
また、上述の実施例９において、境界時測位結果算出部１１０は、位置計算部５６によって算出された移動局１０の位置であるとされた位置が境界判定部１０６により境界領域にあると判断された場合において、測位誤差計算部１０８によって算出された測位誤差のうち最も小さい測位誤差であった場合の基地局組を選択し、その選択された基地局組を用いて再度移動局１０の位置の算出を実行するようにされたが、例えば前記選択された基地局組と位置計算部５６によって移動局１０の位置を算出した際の基地局組とが一致する場合には必ずしも再度の位置の算出は必要ではない。
【０１４５】
なお、上述の実施例においては、４つの基地局１２のうち３つの基地局１２を使用して測位を実行する際の例を示したが、これは一例に過ぎず、存在する基地局の合計に限定はなく、また、測位に用いる基地局も、前記少なくとも必要となる基地局の数以上の基地局であればよい。
【０１４６】
また、上述の実施例においては、前記最適基地局組決定工程あるいは最適基地局組決定手段としての基地局組み合わせ判断部１０４は、精度劣化係数としてのＨＤＯＰが最小となる基地局組を最適基地局組と決定したが、これに限られない。例えば、前記精度劣化係数が予め定められた所定値よりも小さい前記基地局組を前記最適基地局として決定してもよい。このようにすれば、前記精度劣化係数が所定値よりも小さい基地局組が最適基地局として決定されるので、全ての基地局組に対する精度劣化係数を算出し比較することなく最適基地局組が決定されることができ、最適基地局組に要する時間を短縮することができる。
【０１４７】
また、上述の実施例においては、前記最適基地局組決定工程あるいは最適基地局組決定手段としての基地局組み合わせ判断部１０４が決定する最適基地局組は、精度劣化係数としてのＨＤＯＰが最小となる１つの基地局組であるとされるとともに、前記基地局組照合工程あるいは基地局組照合手段は前記選択基地局組と前記最適基地局組とが一致するか否かを判断したが、これに限られない。例えば、上述のように、前記最適基地局組決定工程あるいは最適基地局組決定手段によって、前記精度劣化係数が予め定められた所定値よりも小さい前記基地局組が前記最適基地局として決定される場合などにおいては、複数の基地局組が最適基地局組とされてもよく、また、前記基地局組照合工程あるいは基地局組照合手段は前記選択基地局組と、前記最適基地局組を構成する複数の基地局組のいずれかとが一致するか否か、すなわち前記選択基地局組が前記最適基地局組を構成する複数の基地局組に含まれるか否かを判断してもよい。このようにすれば、複数の基地局組が最適基地局として決定される場合であっても、前記選択基地局組が前記複数の基地局組からなる最適基地局組を構成するいずれかの基地局組と一致するか否かの判断がされるので、前記精度劣化係数の最小値を含む前記所定の範囲に含まれる複数の基地局組が存在する場合において、これらの複数の基地局組が最適基地局組とされ、前記選択基地局変更工程による選択基地局が変更、および前記移動局位置算出工程による再度の移動局の位置の算出が行われる回数が少なくなり、移動局の位置の算出に要する時間が短縮される。
【０１４８】
また、上述の実施例においては、前記最適基地局決定工程あるいは最適基地局決定手段としての基地局組み合わせ判断部１０４は、各セル５４について一通りの最適基地局組を決定したが、これに限られない。例えば、前記移動局位置算出工程あるいは移動局位置算出手段において前記移動局が発信し前記基地局が受信することにより前記移動局の位置の算出に用いられる電波の周波数に応じて前記最適基地局を決定するようにしてもよい。このようにすれば、前記移動局位置算出工程あるいは移動局位置算出手段において前記移動局が発信し前記基地局が受信することにより前記移動局の位置の算出に用いられる際に複数の周波数の異なる電波が切り換えられて用いられる場合において、前記電波の周波数に応じてマルチパス等の影響が変化し、最適基地局組が変化する場合であっても、これを考慮した最適基地局の決定が行われる。また、予め前記複数の周波数の異なる電波に対して最適基地局組を決定しておき、これを各周波数の電波毎に保存しておく、すなわち、各周波数の電波毎に図１２に示すような最適基地局組マップを保存するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明が適用される測位システムの一例の概観を表した図である。
【図２】移動可能領域がセルで区分けされる様子を説明する図である。
【図３】移動局および基地局の機能の概要を表した機能ブロック線図である。
【図４】測位サーバの機能の概要を表した機能ブロック線図である。
【図５】測位サーバによる測位の原理を説明するための図である。
【図６】基地局の有する時計の同期を行う手順の一例を説明するタイムチャートである。
【図７】各基地局と移動局との距離を測定する手順の一例を説明するタイムチャートである。
【図８】移動可能領域において、領域によって最小のＤＯＰを与える基地局組が異なる様子を説明する図である。
【図９】移動可能領域が最小のＤＯＰを与える基地局組に応じて区分けされた様子を表す図であって、図８を移動可能領域に射影した図である。
【図１０】ＤＯＰマップの１枚めの例を表す図である。
【図１１】ＤＯＰマップの２枚めの例を表す図である。
【図１２】最適基地局組マップの一例を表す図である。
【図１３】本発明における移動局の位置の算出のためのフローチャートである。
【図１４】図１３における最適基地局組マップの作成のためのマップ作成ルーチンを説明するフローチャートである。
【図１５】図１３における移動局の位置の精度の良い算出のための測位ルーチンを説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の別の実施例による測位ルーチンを説明する図であって、図１５に対応する図である。
【図１７】本発明の別の実施例による測位ルーチンを説明する図であって、図１５または図１６の一部に代えて実行されるステップである。
【図１８】本発明の別の実施例による測位ルーチンを説明する図であって、図１５または図１６の一部に代えて実行されるステップである。
【図１９】本発明の別の実施例による測位ルーチンを説明する図であって、図１５または図１６に加えられて実行されるステップである。
【図２０】本発明の別の実施例による測位ルーチンを説明する図であって、図１５または図１６に加えられて実行されるステップである。
【図２１】本発明の別の実施例である、基地局の一部が故障した場合に対応するマップ作成ルーチンを説明する図であって、図１４に対応する図である。
【図２２】本発明の別の実施例である、基地局の一部が故障した場合に対応するマップ作成ルーチンを説明する図であって、図１４に対応する図である。
【図２３】本発明の別の実施例である、基地局の一部が故障した場合に対応するマップ作成ルーチンである図２２が実行された場合に作成される多層化された最適基地局組マップを説明する図であって、図１２に対応する図である。
【図２４】本発明の別の実施例である、基地局の一部が故障した場合に対応する測位ルーチンを説明する図であって、図１５に対応する図である。
【図２５】本発明の別の実施例である、基地局の一部が故障した場合に対応する測位ルーチンを説明する図であって、図１６に対応する図である。
【図２６】本発明の別の実施例における測位サーバの機能の概要を説明する機能ブロック線図である。
【図２７】測位における誤差とマスクの大きさの関係を示した図である。
【図２８】測位における誤差とマスクの大きさの関係を示した図である。
【図２９】測位における誤差とマスクの大きさの関係を示した図である。
【図３０】最適基地局組マップにマスク処理が行われる様子を説明する図である。
【図３１】マスクが最適基地局組マップの外部に跨がって設定される様子を説明する図である。
【図３２】マスクが最適基地局組マップの外部に跨がって設定される様子を説明する図である。
【図３３】マスクが最適基地局組マップの外部に跨がって設定される場合の測位ルーチンを説明する図であって、図１５または図１６に加えられて実行されるステップである。
【図３４】図３４の測位ルーチンにおける境界判定ルーチンを説明する図である。
【符号の説明】
【０１５０】
１０：移動局
１２：基地局
１４：測位サーバ
５６：位置計算部（移動局位置算出工程、移動局位置算出手段）
６０：測位結果出力部
６２：故障判定部（故障判定工程、故障判定手段）
１００：基地局組み合わせ情報保持部
１０２：ＤＯＰマップ作成保持部
１０４：基地局組み合わせ判断部（最適基地局組決定工程、基地局組照合工程、選択基地局組変更工程、最適基地局組決定手段、基地局組照合手段、選択基地局組変更手段）
１０５：最適基地局組マップ作成部
１０６：境界判定部（境界判定工程、境界判定手段）
１０８：測位誤差計算部
１１０：境界時測位結果算出部（境界近傍移動局位置算出工程、境界近傍移動局位置算出手段）
１１２：許容誤差保持部
１１４：マスク設定部
１１６：Ｌａｐ値算出部
１１８：縁部処理部
【図１】
2008249675.tif 000004
【図２】
2008249675.tif 000005
【図３】
2008249675.tif 000006
【図４】
2008249675.tif 000007
【図５】
2008249675.tif 000008
【図６】
2008249675.tif 000009
【図７】
2008249675.tif 000010
【図８】
2008249675.tif 000011
【図９】
2008249675.tif 000012
【図１０】
2008249675.tif 000013
【図１１】
2008249675.tif 000014
【図１２】
2008249675.tif 000015
【図１３】
2008249675.tif 000016
【図１４】
2008249675.tif 000017
【図１５】
2008249675.tif 000018
【図１６】
2008249675.tif 000019
【図１７】
2008249675.tif 000020
【図１８】
2008249675.tif 000021
【図１９】
2008249675.tif 000022
【図２０】
2008249675.tif 000023
【図２１】
2008249675.tif 000024
【図２２】
2008249675.tif 000025
【図２３】
2008249675.tif 000026
【図２４】
2008249675.tif 000027
【図２５】
2008249675.tif 000028
【図２６】
2008249675.tif 000029
【図２７】
2008249675.tif 000030
【図２８】
2008249675.tif 000031
【図２９】
2008249675.tif 000032
【図３０】
2008249675.tif 000033
【図３１】
2008249675.tif 000034
【図３２】
2008249675.tif 000035
【図３３】
2008249675.tif 000036
【図３４】
2008249675.tif 000037