(57)【要約】【課題】  電波の発信源から移動通信端末に到達する電波に遅延波が含まれる環境であっても、移動通信端末の測位を正確に行う。【解決手段】  セルラ端末２０の位置を推定する測位システムを構成する測位サーバ１０は、複数のセルラ基地局３０とセルラ端末２０との間で送受信された電波に基づいて算出される距離を示す情報を取得する距離情報取得部１３と、セルラ端末２０に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得部１４と、複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、セルラ基地局３０からセルラ端末２０への方向の範囲をセルラ基地局３０毎に算出する仮想セクタ算出部１５と、距離及び方向の範囲に基づいてセルラ端末２０の位置を算出する位置算出部１６と、を備える。【選択図】  図１
2008233066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信端末の位置を推定する測位システムであって、
１以上の電波の発信源と前記移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記電波の発信源から送信されて前記移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得手段と、
前記方向情報取得手段により取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、前記電波の発信源から前記移動通信端末への方向の範囲を前記発信源毎に算出する方向範囲算出手段と、
前記距離情報取得手段により取得された前記距離、及び前記方向範囲算出手段により算出された前記方向の範囲に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出手段と、
を備える測位システム。
【請求項２】
移動通信端末の位置を推定する測位システムであって、
複数の電波の発信源と前記移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、
前記電波の発信源から送信されて前記移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得手段と、
前記方向情報取得手段により取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、前記電波の発信源から前記移動通信端末への方向の範囲を前記発信源毎に算出する方向範囲算出手段と、
前記距離情報取得手段により取得された前記距離、及び前記方向範囲算出手段により算出された前記方向の範囲に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出手段と、
を備える測位システム。
【請求項３】
前記方向範囲算出手段は、前記移動通信端末によって受信された前記発信源毎の電波の回数にも基づいて、前記方向の範囲を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の測位システム。
【請求項４】
前記位置算出手段は、
前記距離情報取得手段により取得された前記距離、及び前記方向範囲算出手段により算出された前記方向の範囲から、予め記憶された信頼度算出ルールに基づいて、前記移動通信端末の測位に対しての電波の信頼度を発信源毎に評価する信頼度評価手段と、
前記信頼度評価手段により評価された信頼度に基づいて、前記移動通信端末の位置の算出に用いる情報に係る前記発信源を決定する決定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の測位システム。
【請求項５】
前記位置算出手段は、前記決定手段により決定された前記発信源と前記移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて、当該発信源から前記移動通信端末への方向、及び当該発信源と前記移動通信端末との間の距離を算出して、当該方向及び距離から前記移動通信端末の位置を算出することを特徴とする請求項４に記載の測位システム。
【請求項６】
前記位置算出手段は、前記決定手段により決定された発信源から前記移動通信端末への方向を、当該発信源から当該移動通信端末への方向の範囲の中心として算出することを特徴とする請求項５に記載の測位システム。
【請求項７】
前記位置算出手段は、前記決定手段により決定された発信源から前記移動通信端末への方向を、当該発信源から送信されて前記移動通信端末に受信された電波の方向の平均値として算出することを特徴とする請求項５に記載の測位システム。
【請求項８】
前記位置算出手段は、前記決定手段により決定された発信源から前記移動通信端末への方向を、当該発信源から送信されて前記移動通信端末に受信された電波の方向のうち、当該電波に基づいて算出される当該発信源と前記移動通信端末との間の距離が最も小さい方向として算出することを特徴とする請求項５に記載の測位システム。
【請求項９】
前記位置算出手段は、前記決定手段により決定された発信源と前記移動通信端末との間の距離を、当該発信源と当該移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される前記距離の何れかとして算出することを特徴とする請求項５に記載の測位システム。
【請求項１０】
前記位置算出手段は、前記決定手段により決定された発信源と前記移動通信端末との間の距離を、当該発信源と当該移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される前記距離のうち最も小さい距離として算出することを特徴とする請求項９に記載の測位システム。
【請求項１１】
前記位置算出手段は、前記決定手段により決定された発信源と前記移動通信端末との間の距離を、当該発信源と当該移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される前記距離の平均値として算出することを特徴とする請求項５に記載の測位システム。
【請求項１２】
前記位置算出手段は、前記決定手段により決定された発信源と前記移動通信端末との間の距離を、当該発信源と当該移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される前記距離を距離の範囲毎にクラスタリングして算出することを特徴とする請求項５に記載の測位システム。
【請求項１３】
前記距離情報取得手段により取得される距離を算出するために用いられると共に前記方向情報取得手段により方向が取得される電波として、測位用信号を前記発信源から前記移動通信端末に対して送信させる制御を行う送信制御手段を更に備える請求項１〜１２の何れか一項に記載の測位システム。
【請求項１４】
前記距離情報取得手段は、前記送信制御手段によって制御されて発信源から送信された測位用信号を受信した前記移動通信端末から、当該受信に応じて送信されて当該発信源によって受信された応答信号の伝搬遅延又は強度の減衰量に基づいて、前記距離を算出することを特徴とする請求項１３に記載の測位システム。
【請求項１５】
前記方向情報取得手段は、前記移動通信端末に受信された電波のセクタに基づく方向の情報を当該電波の方向を示す情報として取得することを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の測位システム。
【請求項１６】
移動通信端末の位置を推定する測位方法であって、
１以上の電波の発信源と前記移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、
前記電波の発信源から送信されて前記移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得ステップと、
前記方向情報取得ステップにおいて取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、前記電波の発信源から前記移動通信端末への方向の範囲を前記発信源毎に算出する方向範囲算出ステップと、
前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記距離、及び前記方向範囲算出ステップにおいて算出された前記方向の範囲に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出ステップと、
を含む測位方法。
【請求項１７】
移動通信端末の位置を推定する測位方法であって、
複数の電波の発信源と前記移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、
前記電波の発信源から送信されて前記移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得ステップと、
前記方向情報取得ステップにおいて取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、前記電波の発信源から前記移動通信端末への方向の範囲を前記発信源毎に算出する方向範囲算出ステップと、
前記距離情報取得ステップにおいて取得された前記距離、及び前記方向範囲算出ステップにおいて算出された前記方向の範囲に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出ステップと、
を含む測位方法。
【請求項１８】
コンピュータに移動通信端末の位置を推定させる測位プログラムであって、
１以上の電波の発信源と前記移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、
前記電波の発信源から送信されて前記移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得機能と、
前記方向情報取得機能により取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、前記電波の発信源から前記移動通信端末への方向の範囲を前記発信源毎に算出する方向範囲算出機能と、
前記距離情報取得機能により取得された前記距離、及び前記方向範囲算出機能により算出された前記方向の範囲に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出機能と、
をコンピュータに実行させる測位プログラム。
【請求項１９】
コンピュータに移動通信端末の位置を推定させる測位プログラムであって、
複数の電波の発信源と前記移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、
前記電波の発信源から送信されて前記移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得機能と、
前記方向情報取得機能により取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、前記電波の発信源から前記移動通信端末への方向の範囲を前記発信源毎に算出する方向範囲算出機能と、
前記距離情報取得機能により取得された前記距離、及び前記方向範囲算出機能により算出された前記方向の範囲に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出機能と、
をコンピュータに実行させる測位プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信端末の位置を推定する測位システム、測位方法及び測位プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無線信号である電波を用いて、当該電波を受信する移動通信端末の位置を推定する方法が知られている。例えば、電波の発信源の数が３以上ある場合、移動通信端末から発信源までの距離を算出し、それぞれの発信源の位置を円の中心として算出された距離を半径としたそれぞれの円の交点を求め、当該交点を受信端末の位置とする方法がある。このようなシステムとして、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＡＦＬＴ（Advanced Forward Link Trilateration）等が知られている。
【０００３】
また、時間同期のずれや、電波の伝搬路による影響等、推定する未知数の数によって発信源の数を増やす必要がある。電波の発信源の数が３未満の場合、上記の位置推定方法が使用できなくなる。このような場合における移動通信端末の位置推定方法として、様々な測位方式が提案されている。その一つとして、電波の発信源から端末までの距離及び電波の方向を推定して、端末の位置を推定する方法がある。そのような方法としては例えば、セルラシステムを例とした場合、電波の発信源である基地局がセクタ化されていればセクタ測位が用いられる。セクタ測位では、図１２（ａ）に示すように、端末が在圏しているセクタ（在圏セクタ）５０の重心等のセクタ５０内の所定の位置を、移動通信端末５１の位置（図中において点ａで示す、以下同様）と推定する。更に、送受信される電波の伝送遅延（例えばＲＴＴ：Round Trip Time）や強度の減衰量等が測定可能なシステムでは、図１２（ｂ）に示すように、高精度セクタ測位を用いることができる。高精度セクタ測位は、測定されたＲＴＴ等に基づいて基地局５２と端末５１との間の距離を測定することができるため、基地局５２からセクタの角度を等分した方向である在圏セクタ方向Ｄを信号方法と近似して推定位置を計算するもの（ＲＴＴを用いる場合、ＲＴＴ測位と呼ぶ）である。
【０００４】
更に、図１２（ｃ）に示すように、ＲＴＴに基づく異なる２つの基地局５２からの距離とセクタの位置とに基づいて、ＲＴＴ測位を行うこともできる。この方法では、基地局５２の位置を中心として基地局と端末との間の距離を半径とした２つの円の交点を算出して、在圏セクタ５０に含まれる交点を端末５１の位置と推定する。また、図１２（ｄ）に示すように、上記の方法の一方の基地局５２をＧＰＳ衛星５３と置き換えたハイブリッド測位のようなものもある。上述した各測位方法は、例えば、非特許文献１及び２に記載されている。
【非特許文献１】Yulin Zhao，“Standardization ofMobile Phone Positioning for 3G Systems”，IEEE Communications Magazine，p.p.108-116，July2002．
【非特許文献２】Samir S.Soliman and Charles E.Wheatley，“Geolocation technologies and applicatons for third generationwireless”，Wireless Communications and Mobile Computing，vol.2，p.p.229-251，2002．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した測位方法において、測位精度は、電波の発信源と端末との間の距離の測定精度、及び端末がどのセルやセクタに在圏しているかという在圏情報の精度等に大きな影響を受ける。電波による距離の測定精度や在圏情報の測定精度を低下させる主な原因として、電波の遅延波の影響が考えられる。遅延波は、反射、回折及び散乱して端末に到達する電波であり、直接到達する電波（直接波）より遅く受信される。
【０００６】
遅延波の影響を、図１３を用いて説明する。図１３（ａ）に示すように、基地局５２から端末５１に反射、回折及び散乱せずに直接、電波が到達した場合は、比較的正確に基地局５２と端末５１との間の距離を導出できる。また、電波の到来方向も、基地局５２から端末５１に向かう方向となり、端末５１が位置するセクタ５０ａの電波を受信することができる。これにより、端末５１は基地局５２からの方向を比較的正確に把握することができる。このように直接波を用いると、正確な測位が可能になる。
【０００７】
一方、図１３（ｂ）に示すように、端末５１に到達する電波が遅延波である場合には、伝搬経路が直接波よりも長くなるため、当該遅延波に基づいて算出される基地局５２からの端末までの距離が実際よりも大きなものとなってしまう。また、遅延波では、電波の到来方向が基地局５２から端末５１に向かう方向と異なるものとなったり、端末が位置するセクタ５０ａ以外の電波が受信されたりする。これにより、端末５１は基地局５２からの方向を誤って把握してしまうこととなる。このように遅延波を用いると、正確な測位ができない。セルラシステム等では、通常、直接波は殆ど受信できず、このような遅延波が多く受信されるため、端末の正確な測位が難しくなっていた。
【０００８】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、１以上あるいは複数の電波の発信源から移動通信端末に到達する電波に遅延波が含まれる環境であっても、移動通信端末の測位を正確に行うことを可能にする測位システム、測位方法及び測位プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る測位システムは、移動通信端末の位置を推定する測位システムであって、１以上の電波の発信源と移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、電波の発信源から送信されて移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得手段と、方向情報取得手段により取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、電波の発信源から移動通信端末への方向の範囲を発信源毎に算出する方向範囲算出手段と、距離情報取得手段により取得された距離、及び方向範囲算出手段により算出された方向の範囲に基づいて、移動通信端末の位置を算出する位置算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る測位システムは、移動通信端末の位置を推定する測位システムであって、複数の電波の発信源と移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得手段と、電波の発信源から送信されて移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得手段と、方向情報取得手段により取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、電波の発信源から移動通信端末への方向の範囲を発信源毎に算出する方向範囲算出手段と、距離情報取得手段により取得された距離、及び方向範囲算出手段により算出された方向の範囲に基づいて、移動通信端末の位置を算出する位置算出手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る測位システムでは、移動通信端末によって１以上あるいは複数の電波の発信源からの電波が複数、受信される。続いて、測位システムでは、当該電波の方向を示す情報が取得されて、当該情報から発信源から移動通信端末への方向の範囲が発信源毎に算出される。一方で、測位システムでは、発信源と移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて、発信源と移動通信端末との間の距離を示す情報が取得される。測位システムでは、距離及び方向の範囲の情報に基づいて、移動通信端末の位置が算出される。このように、本発明に係る測位システムでは、１以上あるいは電波の発信源から移動通信端末への方向の範囲に基づいて測位を行うため、移動通信端末に受信される、１以上あるいは複数の電波の発信源からの電波に遅延波が含まれていたとしても、当該発信源からの電波に直接波等の正確に測位を行うことができる電波が含まれていればそれが考慮される。従って、本発明の本発明に係る測位システムによれば、１以上あるいは複数の電波の発信源から移動通信端末に到達する電波に遅延波が含まれる環境であっても、移動通信端末の測位を正確に行うことができる。
【００１２】
方向範囲算出手段は、移動通信端末によって受信された発信源毎の電波の回数にも基づいて、方向の範囲を算出することが望ましい。この構成によれば、より多く電波が受信されている発信源からの電波を重視することができる等により、より正確に測位を行うことができる。
【００１３】
位置算出手段は、距離情報取得手段により取得された距離、及び方向範囲算出手段により算出された方向の範囲から、予め記憶された信頼度算出ルールに基づいて、移動通信端末の測位に対しての電波の信頼度を発信源毎に評価する信頼度評価手段と、信頼度評価手段により評価された信頼度に基づいて、移動通信端末の位置の算出に用いる情報に係る発信源を決定する決定手段と、を備えることが望ましい。この構成によれば、測位を行うのに適切な発信源からの電波から測位を行うことができるので、更に正確に測位を行うことができる。
【００１４】
位置算出手段は、決定手段により決定された発信源と移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて、当該発信源から移動通信端末への方向、及び当該発信源と移動通信端末との間の距離を算出して、当該方向及び距離から移動通信端末の位置を算出することが望ましい。この構成によれば、確実に移動通信端末の位置を算出することができる。
【００１５】
具体的には、位置算出手段は、決定手段により決定された発信源から移動通信端末への方向を、当該発信源から当該移動通信端末への方向の範囲の中心として算出することが望ましい。また、位置算出手段は、決定手段により決定された発信源から移動通信端末への方向を、当該発信源から送信されて移動通信端末に受信された電波の方向の平均値として算出することが望ましい。また、位置算出手段は、決定手段により決定された発信源から移動通信端末への方向を、当該発信源から送信されて移動通信端末に受信された電波の方向のうち、当該電波に基づいて算出される当該発信源と移動通信端末との間の距離が最も小さい方向として算出することが望ましい。
【００１６】
具体的には、位置算出手段は、決定手段により決定された発信源と移動通信端末との間の距離を、当該発信源と当該移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される距離の何れかとして算出することが望ましい。また、位置算出手段は、決定手段により決定された発信源と移動通信端末との間の距離を、当該発信源と当該移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される距離のうち最も小さい距離として算出することが望ましい。また、位置算出手段は、決定手段により決定された発信源と移動通信端末との間の距離を、当該発信源と当該移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される距離の平均値として算出することが望ましい。また、位置算出手段は、決定手段により決定された発信源と移動通信端末との間の距離を、当該発信源と当該移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される距離を距離の範囲毎にクラスタリングして算出することが望ましい。
【００１７】
本発明に係る測位システムは、距離情報取得手段により取得される距離を算出するために用いられると共に方向情報取得手段により方向が取得される電波として、測位用信号を発信源から移動通信端末に対して送信させる制御を行う送信制御手段を更に備えることが望ましい。この構成によれば、電波の発信源から確実に電波を発信させることができると共に測位に用いる電波を明確にできるので、確実に本発明を実施することができる。
【００１８】
距離情報取得手段は、送信制御手段によって制御されて発信源から送信された測位用信号を受信した移動通信端末から、当該受信に応じて送信されて当該発信源によって受信された応答信号の伝搬遅延又は強度の減衰量に基づいて、距離を算出することが望ましい。この構成によれば、発信源と移動通信端末との間の距離を確実に取得できるので、確実に本発明を実施することができる。
【００１９】
方向情報取得手段は、移動通信端末に受信された電波のセクタに基づく方向の情報を当該電波の方向を示す情報として取得することが望ましい。この構成によれば、電波の方向を示す情報を確実に取得できるので、確実に本発明を実施することができる。
【００２０】
ところで、本発明は、上記のように測位システムの発明として記述できる他に、以下のように測位方法及び測位プログラムの発明としても記述することができる。これはカテゴリ等が異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【００２１】
即ち、本発明に係る測位方法は、移動通信端末の位置を推定する測位方法であって、１以上の電波の発信源と移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、電波の発信源から送信されて移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得ステップと、方向情報取得ステップにおいて取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、電波の発信源から移動通信端末への方向の範囲を発信源毎に算出する方向範囲算出ステップと、距離情報取得ステップにおいて取得された距離、及び方向範囲算出ステップにおいて算出された方向の範囲に基づいて、移動通信端末の位置を算出する位置算出ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る測位方法は、移動通信端末の位置を推定する測位方法であって、複数の電波の発信源と移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得ステップと、電波の発信源から送信されて移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得ステップと、方向情報取得ステップにおいて取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、電波の発信源から移動通信端末への方向の範囲を発信源毎に算出する方向範囲算出ステップと、距離情報取得ステップにおいて取得された距離、及び方向範囲算出ステップにおいて算出された方向の範囲に基づいて、移動通信端末の位置を算出する位置算出ステップと、を含むことを特徴とする。
【００２３】
即ち、本発明に係る測位プログラムは、コンピュータに移動通信端末の位置を推定させる測位プログラムであって、１以上の電波の発信源と移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、電波の発信源から送信されて移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得機能と、方向情報取得機能により取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、電波の発信源から移動通信端末への方向の範囲を発信源毎に算出する方向範囲算出機能と、距離情報取得機能により取得された距離、及び方向範囲算出機能により算出された方向の範囲に基づいて、移動通信端末の位置を算出する位置算出機能と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２４】
即ち、本発明に係る測位プログラムは、コンピュータに移動通信端末の位置を推定させる測位プログラムであって、複数の電波の発信源と移動通信端末との間で送受信された電波に基づいて算出される当該発信源と当該移動通信端末との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得機能と、電波の発信源から送信されて移動通信端末に受信された電波の方向を示す情報を複数、取得する方向情報取得機能と、方向情報取得機能により取得された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、電波の発信源から移動通信端末への方向の範囲を発信源毎に算出する方向範囲算出機能と、距離情報取得機能により取得された距離、及び方向範囲算出機能により算出された方向の範囲に基づいて、移動通信端末の位置を算出する位置算出機能と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、電波の発信源から移動通信端末への電波の方向の範囲に基づいて測位が行われるため、移動通信端末に受信される電波に遅延波が含まれていたとしても、当該電波に直接波等の正確に測位を行うことができる電波が含まれていればそれが考慮される。従って、本発明によれば、１以上あるいは複数の電波の発信源から移動通信端末に到達する電波に遅延波が含まれる環境であっても、移動通信端末の測位を正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面とともに本発明に係る測位システム及び測位方法の、セルラシステムにおける好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２７】
図１に本実施形態に係る測位システムである測位サーバ１０を示す。測位サーバ１０は、セルラシステムに含まれる移動通信端末であるセルラ端末２０の位置を推定する装置である。測位サーバ１０によるセルラ端末２０の測位は、移動通信システムであるセルラシステムの枠組みを用いて行われる。即ち、図１に示すように、セルラ端末２０が、移動体通信網に含まれる複数のセルラ基地局３０の何れかと無線通信することにより移動体通信を行うことを利用して測位が行われる。測位サーバ１０は、複数のセルラ基地局３０と接続されており、各セルラ基地局３０との間で情報を送受信することができ、当該情報に基づいて測位を行う。なお、測位サーバ１０は、移動体通信網に含まれていてもよい。
【００２８】
セルラ端末２０は、移動体通信を行うことができる移動通信端末である。セルラ端末２０は、セルラ基地局３０から送信されるパイロット信号（報知信号）を受信し、当該パイロット信号に基づいて何れかのセルラ基地局３０に対して位置登録を行うことによって、セルラ基地局３０との間の無線通信を行う。即ち、セルラ端末２０は、セルラ基地局３０との間の無線通信を行う際に、セルラ基地局３０に係るセルに在圏する（セルラ端末２０が在圏しているセルを在圏セルと呼ぶ）。セルラ端末２０は、セルラ基地局３０から、測位サーバ１０による測位に用いられる測位用信号である電波を受信して、それに対する応答信号である電波をセルラ基地局３０に送信する。セルラ端末２０は、電話番号等の自身を一意に特定する情報が設定されており、測位サーバ１０及びセルラ基地局３０は当該情報に基づいてセルラ端末２０を特定することができる。なお、セルラ端末２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ及び無線通信モジュール等のハードウェアを備えて構成されている。
【００２９】
各セルラ基地局３０は、移動体通信網における構成要素ある一方で、測位を行うための電波を発信する電波の発信源であり、それぞれ予め位置が決められて設置されている。また、各セルラ基地局３０には、基地局ＩＤや基地局の位置情報等、セルラ基地局３０を一意に特定するための情報が設定されており、測位サーバ１０及びセルラ端末２０は当該情報に基づいてセルラ端末２０を特定することができる。また、各セルラ基地局３０は、セクタ化されており、電波を送信する方向毎に複数のセクタが設定されている。セクタは、例えば、図２に示すように１つのセルラ基地局３０に対して６つ設定される。この場合、１つのセクタのセルラ基地局３０からの角度はπ／３（弧度法表記、以下同様）となる。なお、セルラ端末２０が通信を行うために受信するパイロット信号に、セクタＩＤ等、セクタを特定する情報であるセクタＩＤが含まれており、セルラ端末２０が通信する際にはセクタも特定される（そのセクタを在圏セクタと呼ぶ）。
【００３０】
また、セルラ基地局３０は、後述するように測位サーバ１０からの制御を受けて、測位用信号をセルラ端末２０に送信する。また、測位用信号を受信したセルラ端末２０から送信される応答信号を受信し、応答信号に含まれるセルラ端末２０の在圏セル及び在圏セクタを示す情報である基地局ＩＤ及びセクタＩＤを測位サーバ１０に通知する。また、セルラ基地局３０は、測位用信号及び応答信号の折り返し伝搬時間（ＲＴＴ）や、応答信号の信号強度等の、セルラ基地局３０とセルラ端末２０との間の距離を算出するための測定を行う。セルラ基地局３０によるＲＴＴの測定は、測位用信号の送信タイミングと当該測位用信号に対応する応答信号の受信タイミングとから行われる。ＲＴＴの測定は、セルラ端末２０における処理遅延等を考慮した、既存の方法を用いることができる。セルラ基地局３０は、この測定結果についても、測位サーバ１０に通知する。なお、セルラ基地局３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ及び無線通信モジュール等のハードウェアを備えて構成されている。
【００３１】
ここで、本実施形態に係る測位サーバ１０における測位方法の概要を示す。本方法では、セルラ基地局３０からセルラ端末２０が受信した測位用信号に基づいて、測位用信号（電波）が受信された方向と、セルラ基地局３０とセルラ端末２０との間の距離との情報を取得する。本実施形態では、測位用信号が受信された方向として、セクタ方向が用いられる。本方法では、セルラ端末２０による複数の受信結果から、複数の電波に係る情報を取得する。例えば、図２に示すように、３つのセルラ基地局３０（それぞれ、基地局ＩＤが“ＢＴＳ−１”、“ＢＴＳ−２”、“ＢＴＳ−３”である）から、合計６つの情報が取得される。
【００３２】
このように得られた距離及び電波の方向から、予め設定されたルールに基づいて、各セルラ基地局３０に対して、図３に示すような仮想的なセクタ（仮想セクタ）３２を生成する。仮想セクタ３２は、セルラ端末２０が存在しうる場所の範囲をセクタ３１に準じて示したものである。仮想セクタ３２は、半径（セルラ基地局３０からの距離）と、方向と、角度広がり（方向の範囲）とによって特定される。本方法では、この仮想セクタ３２に基づいて、セルラ端末２０の位置を推定する。
【００３３】
以下に、測位サーバ１０の機能的な構成を説明する。図１に示すように、測位サーバ１０は、送受信部１１と、送信制御部１２と、距離情報取得部１３と、方向情報取得部１４と、仮想セクタ算出部１５と、位置算出部１６とを備えて構成される。
【００３４】
送受信部１１は、セルラ基地局３０との間で情報の送受信を行う手段である。送受信部１１は、セルラ基地局３０から受信した情報を、情報に応じて距離情報取得部１３又は方向情報取得部１４に出力する。
【００３５】
送信制御部１２は、測位を行うための電波として測位用信号をセルラ基地局３０からセルラ端末２０に対して送信させる制御を行う送信制御手段である。送信制御部１２は、当該制御を行う信号を、送受信部１１を介してセルラ基地局３０に送信する。
【００３６】
当該制御を受けたセルラ基地局３０は、測位用信号をセルラ端末２０に送信する。セルラ端末２０は測位用信号を受信すると、当該測位用信号にそれに対する応答信号である電波をセルラ基地局３０に送信する。上述したように応答信号を受信したセルラ基地局３０から測位サーバ１０に、在圏セルを示す基地局ＩＤ及び在圏セクタを示すセクタＩＤと、ＲＴＴ等の距離を算出するための情報とが送信される。これらの情報は、上述のように送受信部１１によって受信される。
【００３７】
距離情報取得部１３は、１以上あるいは複数のセルラ基地局３０とセルラ端末２０との間で送受信された電波に基づいて算出されるセルラ基地局３０とセルラ端末２０との間の距離を示す情報を取得する距離情報取得手段である。具体的には、距離情報取得部１３は、セルラ基地局３０から測位サーバ１０に送信されたＲＴＴを示す情報の入力を送受信部１１から受け付けて、当該情報に基づいて距離を算出することによって距離を示す情報を取得する。即ち、距離情報取得部１３は、電波の伝搬遅延に基づいて、距離を算出して取得する。ＲＴＴからの距離の算出は、既存の方法を用いることができる。なお、距離の算出は、上記のようにＲＴＴを用いるものではなく、セルラ基地局３０によって電波の強度の減衰量を測定して、当該減衰量に基づいて行われてもよい。なお、上記の距離の算出には、既存の方法を用いることができる。距離情報取得部１３は、取得した距離の情報を、セルラ端末２０及びセルラ基地局３０を特定する情報と合わせて仮想セクタ算出部１５に出力する。
【００３８】
方向情報取得部１４は、１以上あるいは複数のセルラ基地局３０から送信されてセルラ端末２０に受信された電波の方向を示す情報を取得する方向情報取得手段である。電波の方向を示す情報は、具体的には、在圏セクタのセクタＩＤである。測位サーバ１０では、各セルラ基地局３０のセクタの構成等、セクタに関する情報をデータベース等で保持しており、当該情報が参照されることによりセクタＩＤに係るセクタがどの方向に向いているかが把握される。方向情報取得部１４は、取得した方向の情報を、セルラ端末２０及びセルラ基地局３０を特定する情報と合わせて仮想セクタ算出部１５に出力する。
【００３９】
仮想セクタ算出部１５は、距離情報取得部１３から入力された距離の情報、及び方向情報取得部１４から入力された電波の方向の情報から、セルラ基地局３０毎に上述した仮想セクタを算出する手段である。具体的には、仮想セクタ算出部１５は、仮想セクタの半径（セルラ端末２０からセルラ基地局３０までの距離の推定値）、仮想セクタの（指向）方向（セルラ基地局３０からセルラ端末２０へ向かう方向の推定値）、及び当該方向の角度広がり（方向の範囲）を算出する。これらの算出は、仮想セクタ算出部１５に予め記憶された仮想セクタの算出ルールに基づいて行われる。即ち、仮想セクタ算出部１５は、方向情報取得部１４から入力された複数の電波の方向を示す情報から、予め記憶された範囲算出ルールに基づいて、セルラ基地局３０からセルラ端末２０への方向の範囲（方向の広がり）をセルラ基地局３０毎に算出する方向範囲算出手段である。具体的に、どのように仮想セクタを算出するか、即ち、仮想セクタの算出ルールがどのようなものであるかは、後述する。仮想セクタ算出部１５は、算出した仮想セクタを示す情報を位置算出部１６に出力する。
【００４０】
位置算出部１６は、仮想セクタ算出部１５から入力された仮想セクタを示す情報に基づいて、セルラ端末２０の位置を算出する位置算出手段である。セルラ端末２０の位置の算出方法は、位置算出部１６に予め記憶された位置算出ルールに従って行われる。図１に示すように、位置算出部１６は、信頼度評価部１６ａと、決定部１６ｂとを含んで構成されている。
【００４１】
信頼度評価部１６ａは、仮想セクタ算出部１５から入力された仮想セクタを示す情報から、予め記憶された信頼度評価ルールに基づいて、仮想セクタの信頼度を評価する信頼度評価手段である。仮想セクタの信頼度の評価は、セルラ端末２０の測位に対して、セルラ基地局３０からの電波がどの程度信頼できるかという電波の信頼度をセルラ基地局３０毎に評価することに相当する。信頼度評価部１６ａは、評価した仮想セクタの信頼度を示す情報を決定部１６ｂに出力する。
【００４２】
決定部１６ｂは、信頼度評価部１６ａにより評価された信頼度に基づいて、セルラ端末２０の位置の算出に用いる情報に係る仮想セクタを決定する決定手段である。仮想セクタの決定は、セルラ端末２０の位置の算出に用いる情報に係るセルラ基地局３０を決定することに相当する。例えば、位置算出ルールにおいて、１つのセルラ基地局３０からの電波を用いたＲＴＴ測位を行うとされている場合には、最も信頼度が高い仮想セクタが、位置の算出に用いる情報に係る仮想セクタとして決定される。
【００４３】
位置算出部１６は、決定部１６ｂにより決定した仮想セクタの情報を用いて、セルラ端末２０の位置を、例えば、緯度及び経度を示す情報として算出する。即ち、位置算出部１６は、決定部１６ｂにより決定された仮想セクタの電波に基づいて、当該仮想セクタに係る基地局３０からセルラ端末２０への方向、及び当該基地局３０とセルラ端末２０との間の距離を算出して、当該方向及び距離から移動通信端末２０の位置を算出する。この構成によれば、確実にセルラ端末２０の位置を算出することができる。
【００４４】
より詳細には後述するが、具体的には、位置算出部１６は、決定部１６ｂにより決定された仮想セクタに係る基地局３０からセルラ端末２０への方向を、仮想セクタの方向の範囲の中心として算出することが望ましい。また、位置算出部１６は、決定部１６ｂにより決定された仮想セクタに係る基地局３０からセルラ端末２０への方向を、当該基地局３０から送信されてセルラ端末２０に受信された電波の方向の平均値として算出することが望ましい。また、位置算出部１６は、決定部１６ｂにより決定された仮想セクタに係る基地局３０からセルラ端末２０への方向を、当該基地局３０から送信されてセルラ端末２０に受信された電波の方向のうち、当該電波に基づいて算出される当該基地局３０とセルラ端末２０との間の距離が最も小さい方向として算出することが望ましい。
【００４５】
また、具体的には、位置算出部１６は、決定部１６ｂにより決定された仮想セクタに係る基地局３０とセルラ端末２０との間の距離を、当該基地局３０と当該セルラ端末２０との間で送受信された電波に基づいて算出される距離の何れかとして算出することが望ましい。また、位置算出部１６は、決定部１６ｂにより決定された仮想セクタに係る基地局３０とセルラ端末２０との間の距離を、当該基地局３０と当該セルラ端末２０との間で送受信された電波に基づいて算出される距離のうち最も小さい距離として算出することが望ましい。また、位置算出部１６は、決定部１６ｂにより決定された仮想セクタに係る基地局３０とセルラ端末２０との間の距離を、当該基地局３０と当該セルラ端末２０との間で送受信された電波に基づいて算出される距離の平均値として算出することが望ましい。また、位置算出部１６は、決定部１６ｂにより決定された仮想セクタに係る基地局３０とセルラ端末２０との間の距離を、当該基地局３０と当該セルラ端末２０との間で送受信された電波に基づいて算出される距離を距離の範囲毎にクラスタリングして算出することが望ましい。
【００４６】
なお、測位サーバ１０では、各セルラ基地局３０の位置を示す情報（例えば、セルラ基地局３０の緯度及び経度を示す情報）をデータベース等で保持しており、セルラ端末２０の位置の算出にはこれらの情報が用いられる。位置算出部１６は、算出したセルラ端末２０の位置を示す情報を必要に応じて出力する。信頼度評価部１６ａ及び決定部１６ｂによる処理を含む、位置算出部１６による位置算出の処理については、より詳細に後述する。
【００４７】
図４に測位サーバ１０のハードウェア構成を示す。図４に示すように測位サーバ１０は、ＣＰＵ１０１、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）１０２及びＲＯＭ(Read Only Memory)１０３、通信を行うための通信モジュール１０４、並びにハードディスク等の補助記憶装置１０５等のハードウェアを備えるコンピュータを含むものとして構成される。これらの構成要素がプログラム等に
より動作することにより、上述した測位サーバ１０の機能が発揮される。
【００４８】
引き続いて、図５のフローチャートを用いて、本実施形態に係る測位サーバ１０、セルラ端末２０及びセルラ基地局３０で実行される処理（測位方法）を説明する。この処理は、例えば、測位サーバ１０によって、セルラ端末２０から移動体通信網を介して測位要求が受信されることによって開始される。なお、上記以外をトリガとして測位処理が開始されてもよい。
【００４９】
まず、測位サーバ１０では、送信制御部１２から各セルラ基地局３０に対して、測位用信号をセルラ端末２０に送信させる制御が行われる（Ｓ０１、送信制御ステップ）。当該制御により、セルラ基地局３０からセルラ端末２０に対して、測位用信号が送信される。セルラ基地局３０から送信される測位用信号は、例えば、例えば数百μｓ毎の一定間隔で継続的に行われる。
【００５０】
セルラ端末２０は、セルラ基地局３０から送信されるパイロット信号を受信して、当該パイロット信号に基づいて位置登録を行い、当該位置登録に係る（在圏セルの）セルラ基地局３０との間で無線通信を行っている。また、セルラ端末２０は、パイロット信号に含まれる情報に基づいて、セクタを特定した上で無線通信を行う。セルラ端末２０では、在圏セルの基地局ＩＤ及び在圏セクタのセクタＩＤが記憶される。セルラ端末２０は、測位用信号を受信すると、測位用信号に対する応答信号を生成して、在圏セルのセルラ基地局３０に送信する。応答信号には、セルラ端末２０を特定する情報及び在圏セクタのセクタＩＤが含められる。
【００５１】
在圏セルのセルラ基地局３０は、セルラ端末２０から応答信号を受信すると、当該信号に含まれるセルラ端末２０を特定する情報及び在圏セクタのセクタＩＤ、並びに在圏セルの基地局ＩＤである自身の基地局ＩＤを測位サーバ１０に送信する。また、セルラ基地局３０は、ＲＴＴ等の距離を測定するための情報を測定して、その情報を測位サーバ１０に送信する。測位サーバ１０では、送受信部１１によって、上記の送信された情報が受信される（Ｓ０２）。以降、測位サーバ１０では、これらの情報は１つの測位用信号に対応する情報として管理される。測位サーバ１０において、送受信部１１によって受信された上記の各情報は、情報に応じて、距離情報取得部１３及び方向情報取得部１４に出力される。
【００５２】
なお、この情報の受信は、予め定められた回数ｎに到達するまで繰り返し行われる。即ち、セルラ端末２０が測位用信号をｎ回受信し、当該受信毎の情報が測位サーバ１０により取得される。この回数ｎは、例えば、測位サーバ１０の送受信部１１に記憶されている。セルラ端末２０に係る受信回数がｎ回に到達したら、送信制御部１２にその旨を通知して、セルラ基地局３０からの測位用信号の送信の制御を止めるようにしてもよい。ｎは２以上の数であり（即ち、複数の情報が取得される）、例えば、１桁の後半〜２桁程度の数が設定される。また、ｎの数が大きいほど正確な測位が行える可能性が高まる。ｎ個の情報の取得は、数秒で行われるようにする。
【００５３】
続いて、測位サーバ１０では、距離情報取得部１３によって、測位用信号毎に、ＲＴＴ等の距離を測定するための情報に基づいて、セルラ端末２０と（在圏セルの）セルラ基地局３０との間の距離が算出される（Ｓ０３、距離情報取得ステップ）。即ち、ｎ個の距離を示す情報が算出される。距離の情報は、例えば、メートル単位の数値である。算出された距離の情報は、仮想セクタ算出部１５に入力される。
【００５４】
続いて、測位サーバ１０では、方向情報取得部１４によって、測位用信号毎に、在圏セクタのセクタＩＤに基づいて、測位用信号である電波の方向を特定する（Ｓ０４、方向情報取得ステップ）。例えば、電波の方向は、セクタＩＤによって特定されるセクタ３１の中心角を２等分する方向とする。各セクタ３１がどの方向に向いているかは、セクタの構成を記憶したデータベースを参照して把握される。電波の方向（セクタ３１の指向方向）は、例えば、図６に示すように、基準方向を決めておき（図６では、紙面の上方向）、基準方向との（右回りでの）角度で表すことができる。図６では、例えば、セクタ３１ａでは電波の方向はθ１＝０となり、セクタ３１ｂでは電波の方向はθ２＝π／３となり、セクタ３１ｃでは電波の方向はθ３＝２π／３となる。特定された電波の方向の情報は、仮想セクタ算出部１５に入力される。
【００５５】
この時点で、仮想セクタ算出部１５には、セルラ端末２０の位置を測定するための情報として、測位用信号毎に、基地局ＩＤ、電波の方向及び距離の情報（測定結果）が入力されている。ここで、ｎ個の測定結果を、
Ｂｉ：基地局ＩＤ
θｉ：電波の方向（セクタ指向方向）
Ｒｉ：セルラ端末２０とセルラ基地局３０との間の距離
とする。ここでｉは１つの情報（１回の測定：１回の測位用信号の受信）に対応するインデックスであり１〜ｎの整数である。例えば、得られた情報が６つであるとすると、図７（ａ）のように整理される。
【００５６】
ここで、仮想セクタ算出部１５では、上記の情報に基づいて、仮想セクタが算出される（Ｓ０５、方向範囲算出ステップ）。以下に仮想セクタの算出処理を説明する。
【００５７】
まず、全測定結果｛Ｂｉ，θｉ，Ｒｉ｜１≦ｉ≦ｎ｝に対して、クラスタリングを実施する。即ち、
１．基地局ＩＤであるＢｉが同じである測定結果をまとめ、Ｂ´ｊとする。その数（基地局ＩＤの数）をｂとする。上記でｊは、基地局ＩＤのインデックスである。
２．更に基地局ＩＤがＢ´ｊである測定結果に対して、θｉが同じである測定結果をまとめ、θｊ，ｋとする。その数（基地局ＩＤ毎の電波の方向の数）をｐｊとする。ここで、ｋは、電波の方向のインデックスである。
３．更に基地局ＩＤがＢ´ｊかつθｉが同じである測定結果をまとめ、Ｒｊ，ｋ，ｌとして、その数（基地局ＩＤ及び電波の方向毎の距離の数）をｍｊ、ｋとする。ここで、ｌは距離のインデックスである。
【００５８】
図７（ａ）の測定結果に対して、上記のクラスタリングを行った結果を図７（ｂ）に示す。この例では、各パラメータは、
ｂ＝３
ｐ１＝２，ｐ２＝１，ｐ３＝１
ｍ１，１＝２，ｍ１，２＝１，ｍ２，１＝２，ｍ３，１＝１
となる。
【００５９】
そして、クラスタリング後の測定結果を用いて、各Ｂ´ｊ（セルラ基地局３０）に対して、図８に示すような仮想セクタ３２のパラメータである仮想セクタ３２の角度広がりαｊ、仮想セクタの指向方向θ´ｊ及び仮想セクタの半径Ｒ´ｊをそれぞれ算出する。
【００６０】
以下に、仮想セクタＢ´ｊの算出法を示す。
［仮想セクタの角度広がりαｊの算出］
なお、以下の算出は、仮想セクタ算出手段１５により記憶された範囲算出ルールに基づいて行われる。Ｂ´ｊにおいて、仮想セクタの角度広がりαｊは各セクタ３１の指向方向θｊ、ｋの関数Ｆとして算出する。
【００６１】
θｊ、ｋの数ｐｊ＞１の場合：
仮想セクタの角度広がりを算出する関数Ｆの例として、全指向方向を含む最小の扇形の角度を算出する関数を用いる。具体的な方法として、全指向方向θｊ、ｋに対し、昇順にソートを行い、その結果をθ´ｊ、ｋとする。そして、θ´ｊ、ｋに対し、隣接同士の指向方向差Δαｋ＝θ´ｊ、ｋ＋１−θ´ｊ、ｋを算出する。このとき、最先頭の角度と最後尾の角度を隣接同士と見なす。また、角度差がΔαｋ＜０であれば、Δαｋ＝２π＋Δαｋとする。そして、最大となるＭＡＸ［Δαｋ］に対し、２π−ＭＡＸ［Δαｋ］を仮想セクタ３２の角度広がりとする。つまり、
【数１】
2008233066.tif 000003
とする。上記のように求められる仮想セクタ３２の角度広がりは、当該仮想セクタ３２に係るセクタ指向方向θｉを含むようにするものである。
【００６２】
または、受信信号の数に応じて、仮想セクタの信頼度を向上させるように、θｊ、ｋ内のＲｊ，ｋ，ｌの数ｍｊ，ｋに応じて、仮想セクタ３２の角度広がりを狭くする関数を用いる。つまり、ｍｊ，ｋに対する減少関数を用いる。上述した関数をベースの例として、
【数２】
2008233066.tif 000004
又は、
【数３】
2008233066.tif 000005
などのような関数が考えられる。
【００６３】
θｊ、ｋの数ｐｊ＝１の場合：
仮想セクタの角度広がり算出関数の例として、αｊを［０，２π］の定数とする。つまり、
【数４】
2008233066.tif 000006
とする。例として、本実施形態のようなセルラシステムの場合、φの値をπ等、１セクタの角度広がりよりも大きい値を用いると、有効である。
【００６４】
または、そのθｊ、ｋにおけるＲｊ，ｋ，ｌの数ｍｊ，ｋに応じて、仮想セクタの角度広がりを狭くする関数を用いる。例として、
【数５】
2008233066.tif 000007
又は、
【数６】
2008233066.tif 000008
などのような関数が考えられる。
【００６５】
上述したように仮想セクタ３２は、セルラ端末２０が存在しうる範囲を示すものであるので、セルラ端末２０によって受信されたセルラ基地局３０毎の測位用信号の回数（ｍｊ，ｋ）にも基づいて、角度広がりを狭くするように算出することが望ましい。上記の式における係数γは、上記の観点から適宜定められるのが好ましい。
【００６６】
［仮想セクタの指向方向θ´ｊの算出］
Ｂ´ｊにおいて、仮想セクタ３２の指向方向θ´ｊは、各セクタ３１の指向方向θｊ，ｋ、又はセルラ基地局３０とセルラ端末２０との間の距離Ｒｊ，ｋ，ｌとθｊ，ｋの関数Ｇとして算出する。
【００６７】
θｊ、ｋの数ｐｊ＞１の場合：
θ´ｊの算出関数の例として、仮想セクタ３２の中心角の２等分線の指向方向を用いる。つまり、仮想セクタ３２の角度広がりを成す２つの指向方向θ１，θ２（θ１＞θ２）を求め、その中間の角度の方向（θ１−θ２）／２をθ´ｊとする。但し、θ１，θ２の角度差がπより大きい場合はθ´ｊ−πを指向方向とする。つまり
【数７】
2008233066.tif 000009
である。
【００６８】
また、θ´ｊの算出関数の例として、全θｊ，ｋの平均値を用いることもできる。つまり、
【数８】
2008233066.tif 000010
とすることもできる。また、θ´ｊの算出関数の例として、最も小さいＲｊ，ｋ，ｌにおける指向方向をθ´ｊとすることもできる。つまり
【数９】
2008233066.tif 000011
とすることもできる。また、θ´ｊの算出関数の例として、Ｒｊ，ｋ，ｌの数を考えた全θｊ，ｋの平均値を用いることもできる。つまり、
【数１０】
2008233066.tif 000012
等のような関数を用いることができる。
【００６９】
θｊ、ｋの数ｐｊ＝１の場合：
θ´ｊの算出関数の例として、θｊ，ｋをθ´ｊとして用いる。つまり、
【数１１】
2008233066.tif 000013
とすることができる。
【００７０】
［仮想セクタの半径Ｒ´ｊの算出］
Ｂ´ｊにおいて、仮想セクタ３２の半径Ｒ´ｊは、Ｂ´ｊにおけるセルラ基地局３０とセルラ端末２０との間の距離Ｒｊ，ｋ，ｌの関数Ｈとして算出する。
【００７１】
Ｒｊ，ｋ，ｌの総数Σｍｊ，ｋ＞１の場合：
Ｒ´ｊの算出関数の例として、Ｒｊ，ｋ，ｌの任意の値をＲ´ｊとして用いることができる。つまり、
【数１２】
2008233066.tif 000014
また、Ｒ´ｊの算出関数の例として、Ｒｊ，ｋ，ｌの最小値をＲ´ｊとして用いることができる。つまり、
【数１３】
2008233066.tif 000015
とすることができる。また、Ｒ´ｊの算出関数の例として、Ｒｊ，ｋ，ｌの平均値をＲ´ｊとして用いる。つまり、
【数１４】
2008233066.tif 000016
とすることができる。また、Ｒ´ｊの算出関数の例として、Ｒｊ，ｋ，ｌに対しクラスタリングを行い、各クラスタ内の個数によってＲ´ｊを決めることができる。
【００７２】
Ｒｊ，ｋ，ｌの総数Σｍｊ，ｋ＝１の場合：
Ｒｊ，ｋ，ｌをＲ´ｊとして用いる。つまり、
【数１５】
2008233066.tif 000017
とすることができる。
【００７３】
上述の方法で求められる仮想セクタ３２の一例を、図９に示す。この例では、セクタ半径Ｒ´１＝Ｒ１，３，１、角度広がりα１＝｜θ１，３−θ１，１｜、指向方向θ´１（θ１，３−θ１，１）／２とする。
【００７４】
上記のように仮想セクタ算出部１５により算出された仮想セクタ３２を示す情報は、位置算出部１６に出力される。
【００７５】
引き続いて、測位サーバ１０では、位置算出部１６の信頼度評価部１６ａによって、仮想セクタ３２の信頼度が評価される（Ｓ０６、信頼度評価ステップ、位置算出ステップ）。仮想セクタ３２は、その大きさが小さい方が、セルラ端末２０の位置がより絞られていると考えられる。信頼度は、上記の考え方に基づいて算出される。信頼度εｊは、仮想セクタＢ´ｊのセクタ半径Ｒ´ｊ及び角度広がりαｊの関数Ｅによって算出する。信頼度εｊの値が小さいほど、仮想セクタＢ´ｊの信頼度は高いものとする。
【００７６】
仮想セクタの評価関数Ｅの例として、以下のものを用いることができる。
仮想セクタの角度広がりが０≦αｊ≦πの場合：
［０，π］の領域において、仮想セクタのセクタ半径Ｒ´ｊ及び角度広がりαｊに関する増加関数が信頼度関数として用いられる。関数として以下の何れかを用いることができる。
【００７７】
（１）仮想セクタの面積を用いる。つまり、
【数１６】
2008233066.tif 000018
とする。
（２）仮想セクタの弧上における端点から弧の中点までの距離を用いる。つまり、
【数１７】
2008233066.tif 000019
とする。
（３）仮想セクタの弧上における端点から仮想セクタの重心までの距離を用いる。つまり、
【数１８】
2008233066.tif 000020
とする。
【００７８】
（４）仮想セクタの弧の中点を仮想セクタの弧上にある点の推定位置とした場合における、平均推定誤差を用いる。つまり、図１０に示すように、任意の点３２ａから弧の中点３２ｂまでの距離をｒとすると、
【数１９】
2008233066.tif 000021
とする。
（５）仮想セクタの円弧上における両端点から円弧の中点までの距離和を用いる。つまり、
【数２０】
2008233066.tif 000022
とする。
（６）仮想セクタの弦の長さ（円弧上における一方の端点からもう一方の端点までの距離）を用いる。つまり、
【数２１】
2008233066.tif 000023
とする。
【００７９】
仮想セクタの角度広がりがπ＜αｊ＜２πの場合：
（π，２π）の領域において、仮想セクタのセクタ半径Ｒ´ｊ及び角度広がりαｊに関する増加関数が信頼度関数として用いられる。関数としては、例えば、図１１に示すような、仮想セクタの円弧の両端点３２ｃから円弧の中点３２ｂまでの距離の和等、上記の０≦αｊ≦πの場合における（１），（２），（４），（５）の何れかを用いることができる。［０，２π）においては、上記の［０，π］及び（π，２π）の２種類の関数を組み合わせて用いることができる。
【００８０】
上述のように信頼度評価部１６ａによって各セルラ基地局３０に係る仮想セクタ３２の信頼度εｊが評価されると、続いて、決定部１６ｂによって、当該信頼度に基づいて、セルラ端末２０の位置の算出に用いる仮想セクタ３２が決定される（Ｓ０７、決定ステップ、位置算出ステップ）。例えば、１つの仮想セクタ３２からセルラ端末２０の位置を算出するものと位置算出ルールに設定されている場合は、最も信頼度εｊが高いことを示す値（本実施形態では最も数値が小さい値）を有する仮想セクタ３２が位置の算出に用いる仮想セクタとして決定される。２つの仮想セクタ３２から位置を算出すると決められている場合は、上記と同様に２つの仮想セクタ３２が決定される。また、各仮想セクタ３２の信頼度εｊの値に基づいて、位置の算出に１つの仮想セクタを用いるのか２つの仮想セクタを用いるのかを決定してもよい（例えば、信頼度が高い仮想セクタが２つ以上ある場合には２つの仮想セクタを用いる等）。
【００８１】
引き続いて、測位サーバ１０では、位置算出部１６によって、決定された仮想セクタ３２から、セルラ端末２０の位置が算出される（Ｓ０８、位置算出ステップ）。位置の算出に、仮想セクタ３２の情報を用いて、上述したＲＴＴ測位と同様の方法を用いることができる。即ち、セルラ端末２０は、決定された仮想セクタ３２に係るセルラ基地局３０から、仮想セクタの方向θｉの仮想セクタ３２におけるセルラ端末２０とセルラ基地局３０との間の距離Ｒｉの位置に、位置しているものとして算出される。位置の算出には、測位サーバ１０のデータベースに格納されているセルラ基地局３０の位置の情報が用いられる。２つの仮想セクタを用いる場合も同様である（図１２（ｃ）に示す方向）。
【００８２】
算出されたセルラ端末２０の位置の情報は、例えば測位要求を行ったセルラ端末２０に送信する等、必要に応じて出力される。以上が、本実施形態に係る測位サーバ１０、セルラ端末２０及びセルラ基地局３０で実行される処理である。
【００８３】
上述したように本実施形態では、複数の電波（測位用信号）の送受信によって、角度広がり（方向の範囲）を有する仮想セクタが算出され、当該仮想セクタに基づいてセルラ端末２０の位置の算出が行われる。
【００８４】
通常、セルラ端末２０が移動したり、周囲の環境が変化したりすることによって、電波の伝搬環境は変動する。このような環境では、直接波や反射波は確率的に受信することによって、よい伝搬環境による電波、即ち直接波に近い信号を受信する可能性が高くなる。本実施形態では、このように「複数の電波」に基づく距離及び方向を考慮した仮想セクタに基づいて位置を算出することによって、直接波に近い信号に基づいた測位を行うことが可能となる。これにより本実施形態によれば、セルラ基地局３０からセルラ端末２０に到達する電波に遅延波が含まれる環境であっても、セルラ端末２０の測位を正確に行うことができる。
【００８５】
また、本実施形態のように、セルラ端末２０によって受信されたセルラ基地局３０毎の測位用信号の回数にも基づいて、仮想セクタの角度広がりを算出することが望ましい。この構成によれば、より多く測位用信号が受信されているセルラ基地局３０の仮想セクタをより信頼度を高くして、当該セルラ基地局３０からの電波を重視することができる等により、より正確に測位を行うことができる。
【００８６】
また、本実施形態のように、仮想セクタの信頼度を算出して信頼度に基づいて位置の算出に用いる仮想セクタを決定して、位置を算出することとすれば、測位を行うのに適切なセルラ基地局３０からの電波から測位を行うことができるので、更に正確に測位を行うことができる。
【００８７】
また、本実施形態のように測位用信号を送信することとすれば、セルラ基地局３０からから確実に電波を発信させることができると共に測位に用いる電波を明確にできるので、確実に本発明を実施することができる。但し、既存の電波を利用できる場合等には、必ずしも測位用信号を送信する必要はない。
【００８８】
また、本実施形態のように、各電波からの距離の算出に、電波の伝搬遅延又は強度の減衰量を用いることとすれば確実に本発明を実施することができる。また、各電波の方向をセルラ基地局３０のセクタに基づいて算出することとすれば、確実に本発明を実施することができる。但し、セルラ端末２０において、電波の指向性を検出できる機構を備えている場合等には、必ずしも上記の構成とする必要はない。また、セルラ基地局３０において、セルラ端末２０からの電波の指向性を検出できる機構を備えている場合等には、必ずしも上記の構成とする必要はない。
【００８９】
また、本実施形態では、図２に示すように複数の電波の発信源がある場合を例に説明したが、１つの電波の発信源から複数の電波に係る情報を取得する場合でも、本発明の適用が可能である。例えば、図１５に示すように、セルラ端末２０による受信結果が、１つのセルラ基地局３０のみからの電波に係わる情報であった場合でも、本実施形態と同様に、図１６に示す仮想セクタを算出し、仮想セクタを示す情報に基づいてセルラ端末２０の位置を算出することができる。この場合には、信頼度評価部１６ａにより当該仮想セクタの信頼度εｊを評価し、決定部１６ｂにより信頼度εｊがあらかじめ設定した閾値より大きいと判断した場合にのみ、セルラ端末２０の位置の算出を行なってもよい。
【００９０】
また、本実施形態ではセルラシステムを例に説明したが、それ以外のシステムでも電波の信号源から移動通信端末までの距離と方向とを算出する、移動通信端末の位置を推定する測位システムであれば本発明の適用が可能である。また、本実施形態では、測位システムに係る機能は測位サーバ１０として実現されていたが、測位対象の移動通信端末自体が当該機能を有していてもよい。
【００９１】
引き続いて、上述した一連の移動通信端末の測位を行う処理をコンピュータに実行させるための測位プログラムを説明する。図１４に示すように、測位プログラム８１は、コンピュータが備える記録媒体８０に形成されたプログラム格納領域８０ａ内に格納されている。
【００９２】
測位プログラム８１は、手術支援情報の表示処理を統括的に制御するメインモジュール８１ａと、送受信モジュール８１ｂと、送信制御モジュール８１ｃと、距離情報取得モジュール８１ｄと、方向情報取得モジュール８１ｅと、仮想セクタ算出モジュール８１ｆと、信頼度評価モジュール８１ｈ及び決定モジュール８１ｉを含む位置算出モジュール８１ｇとを備えて構成される。送受信モジュール８１ｂ、送信制御モジュール８１ｃ、距離情報取得モジュール８１ｄ、方向情報取得モジュール８１ｅ、仮想セクタ算出モジュール８１ｆ、位置算出モジュール８１ｇ、信頼度評価モジュール８１ｈ及び決定モジュール８１ｉを実行させることにより実現される機能は、上述した測位サーバ１０の送受信部１１、送信制御部１２、距離情報取得部１３、方向情報取得部１４、仮想セクタ算出部１５、位置算出部１６、信頼度評価部１６ａ及び決定部１６ｂの機能とそれぞれ同様である。
【００９３】
なお、測位プログラム８１は、その一部若しくは全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、他の機器により受信されて記録（インストールを含む）される構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施形態に係る測位システムである測位サーバの機能構成を示す図である。
【図２】セルラ基地局毎の測位用信号による測定結果の複数の例を示す図である。
【図３】セルラ基地局毎の仮想セクタを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る測位サーバのハードウェア構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る測位サーバで実行される処理（測位方法）を示すフローチャートである。
【図６】セルラ基地局のセクタとセクタに対応する指向方向を示す図である。
【図７】測位用信号による測定結果を示すテーブルである。
【図８】仮想セクタを示す図である。
【図９】仮想セクタの具体例を示す図である。
【図１０】信頼度を求める際の仮想セクタを示す図である。
【図１１】信頼度を求める際の仮想セクタを示す図である。
【図１２】従来の測位方法を模式的に示す図である。
【図１３】セルラ基地局からセルラ端末への電波の伝搬の仕方を示す図である。
【図１４】本発明に係る測位プログラムの構成を示す図である。
【図１５】１つのセルラ基地局の測位用信号による測定結果の複数の例を示す図である。
【図１６】１つのセルラ基地局の仮想セクタを示す図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０…測位サーバ、１１…送受信部、１２…送信制御部、１３…距離情報取得部、１４…方向情報取得部、１５…仮想セクタ算出部、１６…位置算出部、１６ａ…信頼度評価部、１６ｂ…決定部、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＡＭ、１０３…ＲＯＭ、１０４…通信モジュール、１０５…補助記憶装置、２０…セルラ端末、３０…セルラ基地局、３１…セクタ、３２…仮想セクタ、８０…記録媒体、８０ａ…プログラム格納領域、８１…測位プログラム、８１ａ…メインモジュール、８１ｂ…送受信モジュール、８１ｃ…送信制御モジュール、８１ｄ…距離情報取得モジュール、８１ｅ…方向情報取得モジュール、８１ｆ…仮想セクタ算出モジュール、８１ｇ…位置算出モジュール、８１ｈ…信頼度算出モジュール、８１ｉ…決定モジュール。
【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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