(57)【要約】【課題】本発明は擬似衛星を用いた測位システムに関し、初期位置を高速に特定する位置特定装置及び位置設定方法を提供する。【解決手段】上記課題は、擬似衛星から送信された測位信号を受信し、測位信号の搬送波の位相を検出する測位信号受信装置と、位置情報提供装置から送信された信号を受信する位置情報取得装置と、測位信号と、測位信号の搬送波の位相と、位置情報提供装置の位置情報をもとに位置特定装置の初期位置を計算する演算装置とを備えたことを特徴とする擬似衛星を用いた位置特定装置により解決される。【選択図】  図１
2004286494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置を測定する処理に使用可能な情報を含む測位信号を送信する擬似衛星、または
自身の位置情報を通知する位置情報提供装置からの情報を取得する位置特定装置において、
上記擬似衛星からの測位信号を受信する測位信号受信装置と、
上記位置情報提供装置からの位置情報を取得する位置情報取得装置と
上記測位信号受信装置、または上記位置情報取得装置からの信号、情報に基づき演算する演算装置とを備え、
少なくとも、上記測位信号受信装置が受信した測位信号と、
上記位置情報提供装置が取得した位置情報とに基づいて、上記位置特定装置の位置に関する情報を演算することを特徴とする位置特定装置。
【請求項２】
上記擬似衛星から送信される測位信号には、上記擬似衛星自身の位置情報と送信時刻とを含んでおり、当該測位信号を受信して、上記位置特定装置の位置に関する情報を演算することを特徴とする請求項１記載の位置特定装置。
【請求項３】
上記演算装置は、上記測位信号受信装置が受信した測位信号の搬送波の位相と、
上記位置情報提供装置が取得した位置情報とに基づいて、上記位置特定装置の位置に関する情報を演算することを特徴とする請求項１記載の位置特定装置。
【請求項４】
請求項１記載の位置特定装置において、
記憶装置を設け、
上記記憶装置に少なくとも１個以上の上記位置情報提供装置の位置情報を記憶することを特徴とする請求項１記載の位置特定装置。
【請求項５】
上記記憶装置に記憶された上記位置情報提供装置の位置情報が演算装置の処理に基づいて変更されることを特徴とする請求項４記載の位置特定装置。
【請求項６】
自身の位置情報を通知する位置情報提供装置であって、
上記位置情報提供装置の自身の位置情報を通知する信号を送信する送信装置を有することを特徴とする位置情報提供装置。
【請求項７】
請求項６記載の位置情報提供装置であって、
上記送信装置の送信信号の強度分布が大きい部分として取得出来る位置情報の範囲に
上記送信信号の通知する位置情報が含まれている送信信号を送信することを特徴とする位置情報提供装置。
【請求項８】
請求項１記載の位置特定装置であって、
上記位置情報取得装置が取得した送信信号の強度分布が大きい部分として取得出来る位置情報の範囲に
上記送信信号の通知する位置情報が含まれるものとして検出することを特徴とする位置情報提供装置。
【請求項９】
請求項６記載の位置情報提供装置であって、
レーザ照射装置を備え、
上記レーザ照射装置から照射されるレーザの示す位置と
上記送信信号の通知する位置情報との差が所定値以下であることを特徴とする位置情報提供装置。
【請求項１０】
請求項９記載の位置情報提供装置であって、
上記所定値の大きさがＧｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ（以下、ＧＰＳと略称する）信号を送信する信号波長の半分以下であることを特徴とする位置情報提供装置。
【請求項１１】
請求項１記載の位置特定装置であって、レーザ受光装置を備え、
上記レーザ受光装置が上記位置情報提供装置からのレーザを受光した位置を
上記送信信号の通知する位置情報の位置として検出することを特徴とする位置情報提供装置。
【請求項１２】
請求項１記載の位置特定装置であって、
バーコード読取装置を備え、
上記バーコード読取装置が取得したバーコードの所定位置を、
上記バーコード読取装置がバーコードから取得した信号の通知する位置情報の位置として検出することを特徴とする位置情報提供装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の位置特定装置であって、
上記所定位置をバーコードの最初の部分、またはバーコードが無くなる終端の部分として検出することを特徴とする位置情報提供装置。
【請求項１４】
ＧＰＳ衛星からの信号を受信する受信装置と、
上記受信装置にて受信した信号に基づき演算を行う演算装置と、
少なくとも上記演算装置で扱う情報を記憶する記憶装置と、
少なくとも上記演算装置が動作する際に参照する基準時刻信号を発生する時計装置と、
上記演算装置での演算に基づいて得られる測位信号を送信する測位信号送信装置と、
少なくとも上記演算装置に電力を供給する電源装置と
を有する擬似衛星において、
上記演算装置での演算に基づいて得られる擬似衛星自身の位置情報と、
上記測位信号送信装置から測位信号を送信する送信時刻と
を含む測位信号を生成し、上記測位信号送信装置から送信することを特徴とする擬似衛星。
【請求項１５】
ＧＰＳ衛星から受信した信号から得られる時刻情報と、上記受信した信号から演算によって求まる時刻情報との差の値から、時刻を補正する量を含む時刻補正信号を上記演算装置にて生成し、上記擬似衛星から上記時刻補正信号を送信することを特徴とする請求項１４記載の擬似衛星。
【請求項１６】
送信時刻と自身の位置の情報を含む測位信号を送信する擬似衛星において、
トンネル入口上部に設置し、トンネル内側に向けて電波を発信することを特徴とする擬似衛星。
【請求項１７】
送信時刻と自身の位置情報を含む測位信号を送信する擬似衛星が設置され、
自身の位置情報を有している位置情報提供装置が設置された屋内において、
擬似衛星から送信された測位信号を受信し、測位信号の搬送波の位相を検出する測位信号受信装置と、
位置情報提供装置の位置情報を検出する位置情報取得装置と、
測位信号と、測位信号の搬送波の位相と、位置情報提供装置の位置情報をもとに位置特定装置の初期位置を計算する演算装置とを備えたことを特徴とする擬似衛星を用いた位置特定装置。
【請求項１８】
自身の位置を特定する位置特定装置において、
屋内に設置された位置情報提供装置の位置情報を検出し、
屋内に設置された擬似衛星が送信した送信時刻と擬似衛星の位置情報を含む測位信号を受信し、測位信号の搬送波の位相を検出し、
測位信号と、測位信号の搬送波の位相と、位置情報提供装置の位置情報をもとに位置特定装置の初期位置を計算することを特徴とする擬似衛星を用いた位置設定方法。
【請求項１９】
送信時刻と自身の位置の情報を含む測位信号を送信する擬似衛星が設置され、
位置情報提供装置が設置された屋内において、
擬似衛星から送信された測位信号を受信し、測位信号の受信時刻と測位信号の搬送波の位相を検出する測位信号受信装置と、
位置情報提供装置を検出する位置情報取得装置と、
複数の位置情報提供装置の位置情報を記憶する記憶装置と、
測位信号と、測位信号の受信時刻をもとに位置特定装置の位置を計算し、
位置特定装置の位置をもとに検出した位置情報提供装置を特定し、
測位信号と、測位信号の搬送波の位相と、特定した位置情報提供装置の位置情報をもとに位置特定装置の初期位置を計算する演算装置とを備えたことを特徴とする擬似衛星を用いた位置特定装置。
【請求項２０】
請求項１記載の位置特定装置を備えた自走装置であって、
自らを移動させる移動装置と、
作業を実施する作業装置と、
少なくとも上記位置特定装置に電力を供給する電源装置と、
上記移動装置、または作業装置を駆動する駆動力を発生、伝達する駆動力発生伝達装置と
を有し、
上記位置特定装置による位置の特定処理に基づいて移動することを特徴とする自走装置。
【請求項２１】
自身の位置情報を通知する位置情報提供装置であって、
ＧＰＳ信号が届かなくなる境界付近に設置されたことを特徴とする位置情報提供装置。
【請求項２２】
位置を測定する処理に使用可能な情報を含む測位信号を送信する擬似衛星において、
ＧＰＳ信号が届かなくなる境界付近に設置されたことを特徴とする擬似衛星。
【請求項２３】
自身の位置を特定する位置特定装置において、
屋内に設置された位置情報提供装置を検出し、
屋内に設置された擬似衛星が送信した送信時刻と擬似衛星の位置情報を含む測位信号を受信し、測位信号の受信時刻と搬送波の位相を検出し、
測位信号と、測位信号の受信時刻をもとに位置特定装置の位置を計算し、
記憶装置が記憶している複数の位置情報提供装置の位置情報の中から位置特定装置の位置をもとに受信した位置情報提供装置を特定し、
測位信号と、測位信号の搬送波の位相と、特定した位置情報提供装置の位置情報をもとに位置特定装置の初期位置を計算することを特徴とする擬似衛星を用いた位置設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電波で送信された信号をもとに自身の位置を特定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の位置特定装置及び初期位置の設定方法は、位置特定装置を移動させて、擬似衛星から送信された測位信号の搬送波の位相を変えていき、この間得られた測位信号と、変わりゆく搬送波の位相をもとに位置特定装置の位置を計算している。（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
従来の擬似衛星は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号を受信し、この情報をもとにクロックの修正データを計算し、クロックを修正して、この修正したクロックをもとに信号を送信している。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
従来のトンネルでの擬似衛星の配置は、トンネル壁面などの電波反射物に囲まれた領域においてマルチパスの影響のないように擬似衛星の送信アンテナを対向配置したものである。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ  Ａｌｍａｙｅｒ著「Ｐｓｕｄｏｌｉｔｅｓ  −  Ａ  Ｍｅａｎｓ  ｔｏ  Ｅｎｈａｎｃｅ  ｔｈｅ  Ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ＧＮＳＳ  ｔｏ  Ｍｕｌｔｉｃｉｐａｌ  Ａｒｅａｓ」Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ．  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｖｏｌ．５５ｔｈ出版、１９９９年６月２８日、ｐ．５１５−５２４
【特許文献１】
特開２０００−１８０５２７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
非特許文献１の従来技術では、擬似衛星から送信された測位信号のみで位置特定装置の初期位置を計算するとき、受信した搬送波の位相がどの波の位相かを特定するために、位置特定装置を移動させ、受信した搬送波の位相を変化させる必要があり、位置特定装置の初期位置を特定するまでに時間を要する課題がある。
【０００７】
非特許文献１の従来技術では、精度の高い時刻情報を提供するためには、ＧＰＳ信号を用いて計算したクロックの修正データをもとにクロックを高精度に修正する必要があった。このため、分解能が高いクロックを発信する時計装置を要し、装置コストが高くなる課題がある。
【０００８】
特許文献１の従来技術は、トンネルの壁面に擬似衛星を対向させて設置させるため、多くの擬似衛星を設置する必要があり、擬似衛星の設置コストが高くなる課題がある。
【０００９】
本発明の第一の目的は、擬似衛星を用いた測位において初期位置を特定するのに要する時間を従来に比較して短縮化を図る位置特定装置及び位置設定方法を提供することである。
【００１０】
本発明の第二の目的は、従来と比較して、クロックの分解能が高い時計装置を用いずに、従来と比較して精度の高い時刻情報を提供する擬似衛星を提供することである。
【００１１】
本発明の第三の目的は、従来と比較して少ない数の擬似衛星でトンネル内で測位ができる擬似衛星を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の第一の目的は、
送信時刻と自身の位置の情報を含む測位信号を送信する擬似衛星が設置され、
自身の位置の情報を送信する位置情報提供装置が設置された屋内において、
擬似衛星から送信された測位信号を受信し、測位信号の搬送波の位相を検出する測位信号受信装置と、
位置情報提供装置から送信された信号を受信する位置情報取得装置と、
測位信号と、測位信号の搬送波の位相と、位置情報提供装置の位置情報をもとに位置特定装置の初期位置を計算する演算装置とを備えたことを特徴とする擬似衛星を用いた位置特定装置により達成される。
【００１３】
また、上記の第一の目的は、
自身の位置を特定する位置特定装置において、
屋内に設置された位置情報提供装置から送信された位置情報を検出し、
屋内に設置された擬似衛星が送信した送信時刻と擬似衛星の位置情報を含む測位信号を受信し、測位信号の搬送波の位相を検出し、
測位信号と、測位信号の搬送波の位相と、位置情報提供装置の位置情報をもとに位置特定装置の初期位置を計算することを特徴とする擬似衛星を用いた位置設定方法により達成される。
【００１４】
また、上記の第一の目的は、
送信時刻と自身の位置の情報を含む測位信号を送信する擬似衛星が設置され、
自身の存在を知らせる信号を送信する位置情報提供装置が設置された屋内において、
擬似衛星から送信された測位信号を受信し、測位信号の受信時刻と測位信号の搬送波の位相を検出する測位信号受信装置と、
位置情報提供装置から送信された信号を受信する位置情報取得装置と、
複数の位置情報提供装置の位置情報を記憶する記憶装置と、
測位信号と、測位信号の受信時刻をもとに位置特定装置の位置を計算し、
位置特定装置の位置をもとに受信した位置情報提供装置を特定し、
測位信号と、測位信号の搬送波の位相と、特定した位置情報提供装置の位置情報をもとに位置特定装置の初期位置を計算する演算装置とを備えたことを特徴とする擬似衛星を用いた位置特定装置により達成される。
【００１５】
また、上記の第一の目的は、
自身の位置を特定する位置特定装置において、
屋内に設置された位置情報提供装置から送信された信号を検出し、
屋内に設置された擬似衛星が送信した送信時刻と擬似衛星の位置情報を含む測位信号を受信し、測位信号の受信時刻と搬送波の位相を検出し、
測位信号と、測位信号の受信時刻をもとに位置特定装置の位置を計算し、
記憶装置が記憶している複数の位置情報提供装置の位置情報の中から位置特定装置の位置をもとに受信した位置情報提供装置を特定し、
測位信号と、測位信号の搬送波の位相と、特定した位置情報提供装置の位置情報をもとに位置特定装置の初期位置を計算することを特徴とする擬似衛星を用いた位置設定方法により達成される。
【００１６】
また、上記の第二の目的は、
クロックを発生し、時刻を出力する時計装置を有し、送信時刻と自身の位置の情報を含む測位信号を送信する擬似衛星において、
ＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号をもとに時計装置の誤差を計算し、
この誤差情報を時刻補正情報として測位信号に含ませて、送信することを特徴する擬似衛星により達成される。
【００１７】
また、上記の第三の目的は、
送信時刻と自身の位置の情報を含む測位信号を送信する擬似衛星において、
トンネル入口上部に設置し、トンネル内側に向けて電波を発信することを特徴とする擬似衛星により達成される。
【００１８】
また、上記擬似衛星は、ＧＰＳ信号を受信出来ない場所では、擬似衛星から本来のＧＰＳ信号に代わる測位信号を送信するものである。よって、位置特定については、ＧＰＳ衛星、または擬似衛星の何れかに基づいて、位置特定処理を実施する事を可能とするものである。これは、ＧＰＳ衛星からの信号を受信していた状態から、擬似衛星からの信号を受信する状態となっても、位置特定については、その処理の実行にあたり、測位出来ていない期間が生じたとしても、その期間の長さを従来よりも小さくするものである。その為に上記擬似衛星や上記位置情報提供装置が設定される位置を上記ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の受信が出来ない、若しくは受信困難となる境界付近に設けることによって、実現するものである。
【００１９】
また、上記位置情報提供装置から位置情報を取得することによって、位置特定の初期位置を特定、計算が従来よりも速く出来るようにする、若しくは、上記測位出来ていない期間の長さを従来よりも小さくするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の位置特定システムの一実施例の構成を示す。
本発明の一実施例は、リピータＲと、擬似衛星Ｐ１〜Ｐ４と、位置特定装置Ｕと、タグ（位置情報提供装置）Ｔ１〜Ｔ３を備えている。
アンテナ、増幅器などを備えているリピータＲは、地上３１に設置され、ＧＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ４から送信されるＧＰＳ信号を受信、増幅して擬似衛星Ｐ１〜Ｐ４に送信する。
擬似衛星Ｐ１〜Ｐ４は、ＧＰＳ信号受信装置１１と、演算装置１２と、記憶装置１３と、時計装置１４と、測位信号送信装置１５と、電源装置１６とを備えており、遮蔽空間３２に設置されている。
ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ、直交検波回路、逆拡散回路、相関値計算回路などから構成されるＧＰＳ信号受信装置１１は、ＧＰＳ信号を受信する。
ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）などの演算装置１２は、ＧＰＳ信号とリピータＲの位置情報、電波の伝送速度、リピータＲから擬似衛星Ｐまでの伝送時間をもとに時計装置１４の時刻補正量３０４を計算し、測位信号を生成する。
ハードディスクやメモリなどの記憶装置１３は、電波の伝送速度、リピータＲの位置情報、リピータＲの処理時間、リピータＲと擬似衛星Ｐをつなぐ電線における長さあたりの電送遅延時間、リピータＲと擬似衛星Ｐをつなぐ電線の長さ、擬似衛星Ｐの位置情報を格納している。
【００２１】
上記擬似衛星において、演算処理を行ったり、ＧＰＳ信号の受信や、測位信号の送信、上記擬似衛星での信号処理、制御を行うにあたっての基準時刻信号、基準クロックを発生するクロック回路などを含む時計装置１４は、時刻信号であるクロック信号を発生する。
アンテナ、Ｄ／Ａ（ｄｉｇｉｔａｌ／ａｎａｌｏｇ）コンバータ、増幅器、拡散変調回路などから構成される測位信号送信装置１５は、測位信号を１５７５ＭＨｚ（１５７５．４２±１２ＭＨｚの範囲の周波数）の電波として送信する。
電源装置１６は、ＧＰＳ信号受信装置１１と、演算装置１２と、記憶装置１３と、時計装置１４と、測位信号送信装置１５に電力を供給する。
位置特定装置Ｕは、測位信号受信装置２１と、タグ読取装置２２（位置情報取得装置）と、演算装置２３と、記憶装置２４と、電源装置２５とを備えている。
アンテナ、ＲＦ、Ａ／Ｄコンバータ、直交検波回路、逆拡散回路、相関値計算回路などから構成される測位信号受信装置２１は、擬似衛星Ｐ１〜Ｐ４から送信された測位信号を受信し、受信したときの電波の位相を検出する。
タグリーダなどのタグ読取装置２２は、タグＴに電力となる電波を送信し、タグＴから送られてきたタグ信号を受信する。
ＣＰＵなどの演算装置２３は、測位信号、受信したときの電波の位相とタグ信号（タグＴの位置情報、演算初期位置情報）をもとに現在位置を計算する。
ハードディスクやメモリなどの記憶手段は、電波の波長を記憶している。
電源装置２５は、測位信号受信装置２１と、タグ読取装置２２と、演算装置２３と、記憶装置２４に電力を供給する。
【００２２】
アンテナやＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ、集積回路）などを備えているタグＴ１〜Ｔ３は、床などに埋め込まれている。タグＴの位置情報を記憶しており、タグリーダから電力となる電波を受信し、タグＴの位置情報（タグ信号）を送信する。タグＴの位置情報は、経度の位置情報を３２ビット、緯度の位置情報を３１ビット、高度の位置情報を２０ビットで表わす。これにより、１ｃｍオーダの位置を表現することができる。ここで、高度は１万ｍ分の情報を表わす。
【００２３】
図１に示す本発明の位置特定システムの一実施例の擬似衛星Ｐ１〜Ｐ４の動作手順を図２を用いて説明する。
ステップ２０１：ＧＰＳ信号受信装置１１は、リピータＲから送られてくる各ＧＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ４からの各ＧＰＳ信号を受信し、そのときの受信時刻を時計装置１４からの時刻信号をもとに求め、各ＧＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ４からの各ＧＰＳ信号と時計装置１４で測定した受信時刻を演算装置１２に送る。
ステップ２０２：演算装置１２は、各ＧＰＳ信号に記載されているＧＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ４から送信された時刻Ｔｇと位置（Ｘｇ、Ｙｇ、Ｚｇ）、記憶装置１３に記憶されている電波の伝送速度ｃとリピータＲの位置（Ｘｒ、Ｙｒ、Ｚｒ）をもとに式１を用いて、各ＧＰＳ信号に関するリピータＲの受信時刻Ｔｒを計算する。ここで、ｋはＧＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ４の番号（１〜４）である。
【００２４】
【数１】
2004286494.tif 000003
【００２５】
ステップ２０３：演算装置１２は、記憶装置１３に記憶されているリピータＲの処理時間ｔｒ、リピータＲと擬似衛星Ｐをつなぐ電線における長さあたりの電送遅延時間ｔｗ、リピータＲと擬似衛星Ｐをつなぐ電線の長さＬｒｐをもとに式２を用いて、各ＧＰＳ信号に関する擬似衛星Ｐの受信時刻Ｔｐを計算する。
【００２６】
【数２】
2004286494.tif 000004
【００２７】
ステップ２０４：演算装置１２は、各ＧＰＳ信号ごとに、ＧＰＳ信号受信装置１１で測定した受信時刻Ｔｐ’と各ＧＰＳ信号をもとに計算した受信時刻Ｔｐの差ｔｅを式３を用いて計算する。この計算をＣ／Ａコードごと（１ｍ秒）あるいはナビゲーションデータごと（２０ｍ秒）ごとに行い、この差の平均を時刻補正量３０４とする。
【００２８】
【数３】
2004286494.tif 000005
【００２９】
但し、時刻補正量３０４がクロックよりも大きい場合、時計装置１４の時刻を修正し、また、時刻補正量３０４も時計装置１４の時刻を修正した分小さくする。ステップ２０５：演算装置１２は、計算した情報、記憶装置１３に記憶されている情報と時計装置１４の時刻情報をもとに図３に示す測位信号を作成し、測位信号を測位信号送信装置１５に送る。図３に示す測位信号はＧＰＳ信号のサブフレームの形式にのっとっており、コードの始まりを表わす情報３０１（８ビット（図３では、ビットをｂにて略記する））、週の始まりを０としたときの送信時刻３０２（１７ビット、分解能６秒、サブフレームの送信間隔が６秒であるため）、１９８０年１月６日からの週の番号３０３（１０ビット）、時刻補正量３０４（２０ビット）、擬似衛星Ｐの経度３０５（３２ビット：図３ではデータ形式に則って経度の３２ビットを２４ｂと８ｂに分けて表示。）、擬似衛星Ｐの緯度３０６（３１ビット：図３ではデータ形式に則って緯度の３１ビットを１６ｂと１５ｂに分けて表示。）、擬似衛星Ｐの高度３０７（２０ビット）、また、１０箇所に設けたパリティ３０８（６ビット  但し、パリティの値は、各々のパリティの関る情報に依存するので、必ずしも同じ値となる訳ではない。）からなる（全体で、３００ビットを一つの単位とする。この単位で繰り返し）。時刻補正量３０４は２の−３１乗を掛け合わせ、ＧＰＳ信号の時刻情報と同じオーダの０．５ｎ秒の分解能を表わしている。擬似衛星Ｐの位置情報は分解能１ｃｍを表わしている。
ステップ２０６：測位信号送信装置１５は擬似雑音符号で信号を拡散変調し、測位信号を送信する。
【００３０】
上記測位信号を受信することで、例えば、屋内等のＧＰＳ信号が受信出来ない場所であっても、上記測位信号に基づき、測位可能となる。
【００３１】
図１に示す本発明の位置特定システムの一実施例の位置特定装置Ｕにおける初期位置設定の動作手順を図４を用いて説明する。
ステップ４０１：タグ読取装置２２は、タグＴの電力となる電波を送信する。タグＴは電力となる電波を受信し、その電力でＩＣを駆動して、タグＴの位置情報を送信する。タグ読取装置２２は、タグＴから送信されたタグＴの位置情報を受信し、タグＴの位置情報を演算装置２３に送る。
ステップ４０２：測位信号受信装置２１は、各擬似衛星Ｐ１〜Ｐ４から送信された測位信号を受信する。測位信号受信装置２１の直交検波回路で搬送波の位相を求め、演算装置２３に各擬似衛星Ｐの測位信号と搬送波の位相を送る。
ステップ４０３：演算装置２３は、各擬似衛星Ｐからの測位信号に含まれている擬似衛星Ｐの位置情報とタグＴの位置情報をもとにタグＴと各擬似衛星Ｐとの距離Ｌを計算する。
ステップ４０４：位相から求めた擬似距離ρは式４のようになる。ここで、ｋは擬似衛星Ｐの番号（図１では、１〜４）、λは電波の波長、Ｎは擬似衛星Ｐから位置特定装置Ｕまでの電波の波の数、φは受信した搬送波の位相である。
【００３２】
【数４】
2004286494.tif 000006
【００３３】
位相から求めた擬似距離ρが距離Ｌに最も近い波の数Ｎを求める。図５において位置特定装置Ｕの位置の候補５０１〜５０４の中から点５０２を選び、擬似衛星Ｐから点５０２までの波の数を求めることになる。これにより擬似距離ρを求めることができる。
ステップ４０５：位相から求めた擬似距離ρｋと、各擬似衛星Ｐの位置（Ｘｋ、Ｙｋ、Ｚｋ）と位置特定装置Ｕの位置（Ｘｕ、Ｙｕ、Ｚｕ）の関係は式５で表わすことができる。
【００３４】
【数５】
2004286494.tif 000007
【００３５】
そこで、未知数である位置特定装置Ｕの位置を下記に示す繰り返し計算により求める。搬送波の位相から求めた擬似距離ρｋと、各擬似衛星Ｐと位置特定装置Ｕとの距離の差が小さくなるように、式１２のνがある閾値よりも小さくなるまで、式５〜式１５を繰り返し計算して、位置特定装置Ｕの初期位置を求める。ここで、δρｋは位相から求めた擬似距離ρｋと、各擬似衛星Ｐと位置特定装置Ｕの位置から求めた擬似距離との差である。擬似衛星Ｐの数が４以上の場合αとδρの行が増える。
【００３６】
【数６】
2004286494.tif 000008
【００３７】
【数７】
2004286494.tif 000009
【００３８】
【数８】
2004286494.tif 000010
【００３９】
【数９】
2004286494.tif 000011
【００４０】
【数１０】
2004286494.tif 000012
【００４１】
【数１１】
2004286494.tif 000013
【００４２】
【数１２】
2004286494.tif 000014
【００４３】
【数１３】
2004286494.tif 000015
【００４４】
【数１４】
2004286494.tif 000016
【００４５】
【数１５】
2004286494.tif 000017
【００４６】
【数１６】
2004286494.tif 000018
【００４７】
図１に示す本発明の測位特定システムの一実施例の位置特定装置Ｕにおける位置特定の動作手順を説明する。測位信号受信装置２１は擬似衛星Ｐ１〜Ｐ４からの測位信号を受信し、その搬送波の位相を求め、演算装置２３に送る。演算装置２３は、図４に示す動作手順で設定した位置特定装置Ｕの初期位置６０１から擬似距離が短いか、あるいは長い方向に移動したものとして、図６に示す二つの擬似距離６０２、６０３（位置特定装置Ｕの位置の候補６０４、６０５に各々対応）を擬似距離の候補としてあげる。このため、４つの擬似衛星Ｐがある場合、１６通り（２の４乗）の組み合わせがあり、それぞれに対して図４のステップ４０３の計算を行ない、各擬似衛星Ｐ１〜Ｐ４と位置特定装置Ｕの位置から求めた擬似距離と、位相から求めた擬似距離との差の二乗の和が最も小さいときの位置特定装置Ｕの位置を採用する。次に、前回の位相をもとに求めた位置特定装置Ｕの位置６０１及び受信した測位信号と位相から前述した手順（上記３つの文）で位置特定装置Ｕの位置を求め、この手順を繰り返すことにより、連続的に位置特定装置Ｕの位置を求め続ける。
【００４８】
従来、擬似衛星Ｐは、時刻に関して高精度に測位信号を送信する必要があり、１ＧＨｚオーダのクロックが必要である。しかし、１ＧＨｚオーダのクロックを発生させると、クロック発生に伴って、ノイズも発生し、電子回路で電磁波ノイズの問題などを解決する構成が必要となり、装置コストが高くなる。図１に示す本発明の擬似衛星Ｐの一実施例において、クロックの誤差を統計的に求めることにより高精度に時刻補正量３０４を求めることができる。そこで、時刻補正量３０４を測位信号にのせていることにより、時計装置１４のクロックよりも高い分解能の時刻情報を位置特定装置Ｕに与えることができ、位置特定で高精度な測位が実現できる。これにより、高価な時計装置１４を使わない分、装置コストを低減できる。また、前述したようなノイズの影響も小さくすることが可能となり、電子回路で電磁波ノイズの問題などを解決する構成が必ずしも必要でなくなり、装置コストが高くなるのを抑えられる。
【００４９】
図１に示す本発明の位置特定装置Ｕの一実施例において、位相を用いて位置を計算するため、計算において得られる位置の値は、搬送波の波長２０ｃｍよりも高い精度が得られる。このため、測位信号のコード情報のみで位置を計算する単独測位の精度５〜１０ｍに比べて、精度を数ｃｍまで向上させることができる。このように数ｃｍオーダの精度の位置を求めることができれば、ロボットなどの移動機械や測量に適用できる。例えば、屋内において、人間の代わりに物品を輸送したり、清掃を行う等のように作業、処理をロボット等の自分で自動的に移動する装置に実施させることが考えられる（この装置を自走装置と称しても良い）。当該装置においては、単純に壁や、障害物を回避して上記作業、処理を実施させることでも、自分で自動的に移動することが可能である。しかしながら、屋内の位置、そして、自らの位置を特定出来るようにすることで、移動出来る範囲を広げたり、移動するコースを自由に設定することが可能となる。例えば、目標位置への移動距離を最小とするコース、作業、処理をするにあたって最適のコースを演算、選択をしたり、複数の目標ポイントを順次経由して移動すること等が可能となる。これらのコースの演算、選択は、単に障害物を回避することを条件として、移動する場合には、必ずしも実現が容易とはならない。上述の様に数ｃｍオーダの精度の位置を求めることができれば、装置内に設けた建物の内部の地図等の情報を参照して、自らの位置の移動を取得しながら、上記地図等に基づいて、移動することが可能となる。
【００５０】
従来、搬送波の位相をもとに高精度に測位する装置では、擬似衛星Ｐを捕捉するには擬似衛星Ｐの何番目の波の位相であるかを特定するために装置を移動させて、搬送波の位相を変化させたデータが必要であった。一方、図１に示す本発明の位置特定装置Ｕの一実施例において、タグＴの位置情報（演算初期位置情報）をもとに擬似衛星Ｐの何番目の波の位相かを特定することを可能とするものである。従って、図１に示す本発明の位置特定装置Ｕの一実施例では、従来のように、擬似衛星Ｐを捕捉するまで移動し続けなくても済むので、初期位置の特定に要する処理を高速化できる。
【００５１】
搬送波の位相をもとに高精度に測位する装置をロボットなどの移動機械に組み込むと、初期位置を設定するために、移動機械の位置が分からない状態で移動させる必要があり、衝突や走行不能な領域への進入などの危険が発生する。一方、図１に示す本発明の位置特定装置Ｕの一実施例を移動機械に組み込むと、静止した状態で初期位置を設定できるため、従来のように移動機械の位置が分からない状態で移動させる危険を冒さなくても良くなる。
【００５２】
図１に示す本発明の位置特定システムの一実施例において、位置特定装置ＵではＧＰＳ衛星からの電波と同じ周波数・同じデータ形式であるため、測位信号受信装置２１でＧＰＳ衛星Ｇ１〜Ｇ４からのＧＰＳ信号を受信でき、演算装置２３で受信時刻とＧＰＳ信号をもとに位置特定装置Ｕの位置を求めると、擬似衛星が設置された場所だけでなく、ＧＰＳ衛星の信号を受信できる場所でも測位でき、より広範囲の領域で位置特定装置Ｕの位置を求めることができる。
【００５３】
図１に示す本発明の位置特定システムの一実施例において、タグＴ３を入口３３に設置することにより、室内に入ったときに位相を用いた高精度な測位が可能になる。これにより屋外から屋内へシームレスに測位が可能となる。また、遮蔽物などによりＧＰＳ信号が届かなくなる境界付近、若しくはＧＰＳ信号が受信し難くなる境界付に擬似衛星ＰまたはタグＴを設置することにより、屋内外問わずシームレスに測位が可能となる。
【００５４】
ここで、「シームレス」とは、ＧＰＳ衛星からの信号を受信している場合と擬似衛星からの信号を受信している場合との受信状態の違いがあっても、上記測位に関する処理が問題無く実施されることを表現するものである。上記「問題無く実施」とは、上記受信状態の違いがあっても、上記測位に関する処理が連続して処理されるもの（即ち、不連続とならない）であっても良い。しかしながら、これに限定されるものではなく、例えば、上記測位に関する処理が不連続に処理されるものであっても、その不連続の処理によって、測位出来ていない期間の時間の長さが実用上問題の無い時間の長さである、若しくは実用上問題の無い時間の長さよりも小さいものであれば良いとするものである。
【００５５】
なお、上記「測位出来ていない期間の時間の長さ」として許容される長さは、実際の実施形態に応じてその長さは変わるものであって、必ずしも一定の所定の時間の長さに特定する必要はない（勿論、或る所定値を設け、その所定値の時間を基準とするものであっても良い）。但し、傾向としては、測位するものが移動する場合において、その移動速度が大きいものと移動速度がより小さいものの各々に対応する「測位出来ていない期間の時間の長さ」を比較するならば、移動速度が大きいものの方が、移動速度の小さいものよりも、「測位出来ていない期間の時間の長さ」として許容される長さが小さくなる傾向のあるものと言える。
【００５６】
従って、上記実施例の位置特定システムにおいてシームレスに測位可能にするとして、タグや擬似衛星が例えば「境界付近」に設置される場合の「境界付近」とは、上述の様な実施形態の違い等を考慮して、位置を選択することが出来るし、または、「境界付近」として配置される位置を選択、考慮される必要がある。
【００５７】
図１に示す本発明の位置特定システムの一実施例において、擬似衛星Ｐが送信する電波の周波数と位置特定装置Ｕが受信する電波の周波数を１５７５ＭＨｚ以外に設定しても位置を特定することができる。但し、電波の周波数を２．４ＧＨｚ、５ＧＨｚに設定し、データ形式を無線ＬＡＮのデータ形式にすると、無線ＬＡＮの送受信の機能を持つ携帯電話や携帯情報端末、計算機にタグ読取装置だけを組み込むことにより、携帯電話や携帯情報端末、計算機を位置特定装置Ｕに適用できる。また、電波の周波数を１５７５ＭＨｚ以外に設定し、ＧＰＳ信号の受信装置を付け加えると、擬似衛星とＧＰＳ衛星の信号が併用して送られてくる場所で干渉などの影響による測位不能や精度の低下を防ぐことができる。
【００５８】
擬似衛星の搬送波の波長が２０ｃｍであるため、タグＴから得る位置情報は、１０ｃｍ以下の精度を要すると推定される。従って、電波で位置情報を発信する場合には、タグＴから発信される信号をロボット等が受信した時点（位置）の何処の位置が発信信号の示す位置情報であるのかを精度よく取得する必要がある。
【００５９】
何故ならば、タグＴから発信される信号は、受信可能とする範囲にある程度の広がりを持つ場合が想定される。この発信される信号、若しくは電波が、ある程度の広がりを持つのは、電波の特性に基づいて広がりを持つ場合もあるし、ロボット等がタグＴから発信される信号の受信範囲を広くする為の場合等がある。
【００６０】
しかしながら、発信される信号、若しくは電波が、ある程度の広がりを持つと、ロボット等が、受信したとしても、受信した何処の位置が発信信号の示す位置情報であるのかを判別することが出来ないという問題が生ずる。上述したが、発信信号の示す位置情報にて特定される位置が１０ｃｍ以下の精度にて、ロボット等が判別出来る必要があるので、この問題は解決する必要がある。
【００６１】
この問題を解決する手段を図７を用いて説明する。図１に示す本発明の位置特定装置Ｕの一実施例において、タグＴ付近を一定方向に移動させ、タグ信号の電波強度（相関値計算回路で計算する相関値に相当する）が最大になった位置７０１をタグＴの位置と判定させ（図７）、タグＴの中心位置を特定することにより、よりタグＴの位置を精度よく検出することができる。
【００６２】
上記タグ信号においての電波強度が最大になった位置７０１を受信する受信位置とタグ信号が示す位置情報とを精度高く近づける、若しくは一致させることが望ましい。完全に一致させることが困難としても、上記タグから送信されるタグ信号の強度分布の最大（若しくは、大きいもの）となる部分として受信、取得出来る位置情報の範囲内に、上記タグ信号の通知する位置情報が少なくとも含まれるようにする必要がある。
【００６３】
図１に示すタグＴから送信される信号の電波強度の分布を非常に狭域にすると（即ち、図７よりも電波強度の分布の変化を急峻な立上りとする）、受信位置と、タグ信号が示す位置情報がより近くなるため、タグＴの位置を精度よく検出することができる。
【００６４】
図１に示す本発明の位置特定システムの一実施例において、トンネルの内部の進行方向に対して電波を送信するようにする構成とする事が出来る。例えば、トンネルの入口、若しくは入口の上部天井に擬似衛星Ｐを設置し、トンネルの内側に向けて電波を送信すると、直線のトンネルの場合トンネルのどの位置にいても擬似衛星Ｐから送信される測位信号を受信でき、設置する擬似衛星Ｐの個数を低減できる。
【００６５】
図１に示す本発明の位置特定システムの一実施例において、タグＴをバーコード（位置情報提供装置）に代え、タグ読取装置２２をバーコード読取装置（位置情報取得装置）に代えても測位の初期位置を設定することができる。この一実施例を図８を用いて、説明する。
【００６６】
バーコードは、図８に示すようにコードの始まりを表わすコード８０１とバーコードの位置情報を表わすコード８０２からなる。このとき、コードの始まりを表わすコード８０１の先頭部をバーコードの位置８０３とする。従って、バーコード読取装置を備えた装置の移動に伴い、バーコード読取装置によって取得できたバーコードの位置８０３の先頭（コード８０１の刻印の最初の部分）がコード８０２の示す位置であると判別するように出来る。但し、バーコード読取装置が突然にバーコードに位置８０３に遭遇すると、バーコードの読取りや、その際の処理の同期引き込み処理の遅れ等から、正確にバーコードの位置８０３を取得できない可能性もある。よって、そのような問題を解決する為に、コード８０２の示す位置を上記のようなバーコード先頭の位置８０３に対応させるのではなく、コード８０２の終了位置（バーコードの刻印が無くなる終端の部分）とするものでもよい。コード８０２の終了位置を取得させるのであれば、例えば、コード８０２の長さを予め決めておくことで、前述の同期引き込み処理の遅れ等のような影響を小さくすることが可能となる。逆の見方をすれば、上述のようなバーコードの先頭、若しくは終了位置に限らず、バーコード読取装置が取得できる位置の中で所定の位置を予め決めておくことでも良い。なお、図８では、次のバーコード８０４の間にはコードを記載していない。
バーコード・リーダなどのバーコード読取装置は、バーコードを読み取り、演算装置２３にバーコードの位置情報を送る。
【００６７】
図１に示す本発明の位置特定システムの一実施例において、タグＴを磁気カード（磁気マーカ、位置情報提供装置）に代え、タグ読取装置２２を磁気カード読取装置（磁気マーカ読取装置、位置情報取得装置）に代えても、磁気カードに記載されている磁気カードの位置情報を読み取ることにより測位の初期位置を設定することができる。
【００６８】
図１に示す本発明の位置特定システムの一実施例において、タグＴを送信機と電源装置（位置情報提供装置）に代え、タグ読取装置２２を受信機（位置情報取得装置）に代えても、位置特定装置Ｕの受信機で送信機から送られる送信機の位置情報を受信し、図２のステップ４０２〜ステップ４０５（但し、タブＴを送信機に代える。）を行なうことにより測位の初期位置を設定することができる。
【００６９】
図１に示す本発明の位置特定装置Ｕの一実施例をロボットなどの移動機械に組み込むことにより、移動機械の位置を精度よく特定でき、自動制御を行なうことができる。
【００７０】
図１に示す本発明の位置特定装置Ｕの一実施例に通信機を取り付けた装置をトラックのコンテナに組み込み、擬似衛星ＰとタグＴをトンネルに設置すると、トンネル内でもコンテナの位置を特定でき、通信機から送信されるコンテナの位置情報を受信することにより、コンテナの監視ができる。
【００７１】
図１に示す本発明の位置特定装置Ｕの一実施例を自動車に組み込み、擬似衛星ＰとタグＴをトンネルに設置すると、トンネル内で自動車は、ＧＰＳ衛星からの電波が届いていなくても位置を特定できる。
【００７２】
図１に示す本発明の位置特定装置Ｕの一実施例に携帯電話などの通信機を取り付けた装置を消防士に持たせ、擬似衛星ＰとタグＴを地下街に設置することにより、通信機から送られる消防士の位置情報を受信し、地下街での消防士の位置を把握することができる。これにより、消防士が煙にまかれるなどして消防士の救出が必要な場合、消防士の位置が明確なため、消防士の位置まで救出に行く時間を短縮できる。また、消防士も自分の位置を特定出来るので、例えば、その特定した自分の位置情報とその周辺の位置情報等を元に出口へ誘導するような装置を構成することも出来る。従って、この装置を消防士が携帯することで、自らの位置を特定、確認して消火活動をしながら、迷うことなく出口へ向かうことが可能となる。
【００７３】
図９に本発明の位置特定装置Ｕの一実施例の構成を示す。測位信号受信装置２１と、タグ読取装置２２と、演算装置２３と、電源装置２５は図１に示すものと同じである。
ハードディスクやメモリなどの記憶装置２４には、少なくとも１個以上のタグＴの識別子（図９では、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３…）に対応させて、当該タグＴの位置情報をテーブル９０１に記憶させている（図９参照）。
タグＴは、タグ読取装置２２等からの電力となる電波を受信し、その電力をもとに存在を知らせるだけの信号を送信する。位置特定装置Ｕは、タグＴからの存在を知らせるだけの信号を受信後、上記テーブル９０１を参照することによって、例えばタグＴ１〜Ｔ３の内で、どのタグＴであったのかを判別するように出来る。
【００７４】
図９に示す本発明の位置特定装置Ｕの一実施例のタグ読取の動作手順を図１０を用いて説明する。
ステップ１００１：タグ読取装置２２は、電力となる電波を送信する。タグＴはその電波を受信し、その電力をもとに存在を知らせる信号（Ｎｏ．１のタグＴの場合は、例えば、「１」であることを示す信号など、）を送信する。タグ読取装置２２は、当該タグ信号を受信し、演算装置２３にタグＴ（例えば、タグＴ１）を検出したという情報を送る。
ステップ１００２：測位信号受信装置２１は、各擬似衛星Ｐ１〜Ｐ４からの測位信号を受信し、受信時刻と搬送波の位相を検出し、受信時刻、搬送波の位相と測位信号を演算装置２３に送る。
ステップ１００３：演算装置２３は、各擬似衛星Ｐからの測位信号と受信時刻をもとに以下のように位置特定装置Ｕの位置を計算する。各擬似衛星Ｐと位置特定装置Ｕとの距離（擬似距離）は式１７で表わすことができる。式１７の左辺は座標を用いて、右辺は時間を用いて表わしている。ここで、Ｔｕは位置特定装置Ｕでの受信時刻、ｂは位置特定装置Ｕの時刻誤差、Ｔｔは擬似衛星Ｐでの送信時刻３０２である。この擬似衛星Ｐの送信時刻３０２は時刻補正量３０４を用いて求めたものである。
【００７５】
【数１７】
2004286494.tif 000019
【００７６】
式１７で未知数Ｘｕ、Ｙｕ、Ｚｕ、ｂを図４のステップ４０５のような繰り返し計算で求める。但し、ここで求めた位置特定装置Ｕの位置は、測位信号のコードのみを使用して求めたため、精度は数十ｃｍから数ｍである。
演算装置２３は、求めた位置特定装置Ｕの位置をもとに、記憶装置２４に記憶されているタグＴの位置情報テーブル９０１から、どのタグＴであるかを特定し、その位置情報を参照する。
以上のようにして得られたタグＴの位置情報、各擬似衛星Ｐの測位信号と搬送波の位相をもとに図４のステップ４０３〜ステップ４０５を行なうことにより、数ｃｍオーダの精度を持つ位置特定装置Ｕの位置を計算する。
【００７７】
擬似衛星Ｐで時刻を１ＧＨｚのクロックで発生させようとすると、電子回路で電磁波ノイズの問題が発生する。例えば、擬似衛星Ｐからクロック１００ＭＨｚの分解能で測位信号が送信された場合、距離にすると３ｍの分解能になり、位置特定装置Ｕでは高精度な測位ができない。そこで、統計的に求められた精度の高い時刻補正量３０４で時刻情報を修正することにより高精度な位置を求めることができる。
【００７８】
図９の一実施例では、タグＴ自体は、自らがタグＴ１〜Ｔ３の何れであるかを識別できる信号を送信するだけで良い。即ち、タグＴからは、タグＴの実際の位置情報を送信しなくても良い。その代わりに、位置特定装置Ｕの内部に少なくとも１個以上のタグＴの位置情報を参照できるテーブル等を設けるものである。従って、この場合には、例えば、以下のような利点がある。
（１）タグＴは、自分の位置情報を送信しないので、必ずしも位置情報をタグＴ内部に記憶する必要がない。
（２）タグＴが自分の位置情報を送信しない分、情報信号の送信に必要とする時間を短縮化出来る。
（３）タグＴの位置が移動した場合は、位置特定装置Ｕの内部の上記テーブル等の位置情報を修正することで対応出来る。
【００７９】
なお、上記（３）における上記テーブル等の位置情報の修正は、位置特定装置Ｕが各々のタグＴの位置情報を特定した時等に修正することも出来る。しかしながら、このタイミングでのみ修正することに限定されるものでなく、位置特定装置Ｕが処理可能である場合に、適宜修正されるものであって良い。
【００８０】
図１１に本発明の位置特定装置１１１０とタグ１１２０の一実施例を示す。
【００８１】
本発明の位置特定装置１１１０の一実施例は、図１に示す位置特定装置１１１０にレーザ受光装置１１１１を追加したものである。なお、上記一実施例では、タグ読取装置２２は、必ずしも必要ではない。
レーザ受光装置１１１１は、レーザ１１３０を受光する。
【００８２】
本発明のタグ１１２０の一実施例は、レーザ照射装置１１２１と、送受信装置１１２２と、制御装置１１２３と、記憶装置１１２４と、電源装置１１２５と、リレー装置１１２６を備えている。
レーザ照射装置１１２１は、レーザ１１３０を照射する。
アンテナなどの送受信装置１１２２は、電力となる電波を受信し、電力を発生し、制御装置１１２３、記憶装置１１２４とリレー装置１１２６を駆動する。また、タグ１１２０の位置情報を電波で送信する。
ＣＰＵやＩＣなどの制御装置１１２３は、情報や装置の制御を行なう。
メモリなどの記憶装置１１２４は、タグ１１２０の位置情報を記憶している。
電源装置１１２５は、レーザ照射装置１１２１に電源を供給する。
リレーなどのリレー装置１１２６は、リレーに電流が流れると、電源装置１１２５とレーザ照射装置１１２１の間の配線をつなぐ。
【００８３】
図１１に示す本発明のタグ１１２０の一実施例の動作手順を説明する。送受信装置１１２２は、電力となる電波を受信し、制御装置１１２３、記憶装置１１２４とリレー装置１１２６を駆動する。制御装置１１２３は、記憶装置１１２４に記憶されているタグ１１２０の位置情報を送受信装置１１２２に送る。リレー装置１１２６は、電流が流れ、駆動すると、レーザ照射装置１１２１と電源装置１１２５をつなぐ。送受信装置１１２２は、タグ１１２０の位置情報を電波で送信する。レーザ照射装置１１２１は電源装置１１２５から供給された電力によりレーザ１１３０を照射する。上記送受信装置１１２２は、送信装置と受信装置を一緒の構成として説明していたが、送信装置と受信装置とを別々の装置として構成するものであっても良い。
【００８４】
図１１に示す本発明の位置特定装置１１１０の一実施例の動作手順を説明する。図４のステップ４０１においてレーザ受光装置１１１１がレーザ１１３０を受光したときのタグ信号を検出し、そのタグ１１２０の位置情報をもとにステップ４０２〜ステップ４０５を行う。
【００８５】
図１１に示す本発明の位置特定装置１１１０とタグ１１２０の一実施例において、レーザ照射装置１１２１から照射されるレーザ１１３０の示す位置は、上述した１０ｃｍと比較しても充分に小さい精度でもって位置を特定可能とするものである。更に、レーザ受光装置１１１１は当該レーザ１１３０を狭域で受光するため、位置特定装置１１１０の受光位置とタグ１１２０の送信する情報位置情報との誤差がより小さくなるため、タグ１１２０の位置を精度よく検出することができる。
【００８６】
しかしながら、上記レーザ１１３０の示す位置とタグ１１２０から送信された信号の位置情報とを一致させることが困難である場合は、その両者の差は、ＧＰＳ信号を送信する信号波長の半分以下の値（この値を所定値と称することとする）にすることが必要である。このことは、上記図７で説明した場合での電波強度の最大となる位置７０１とタグ信号が示す位置情報とを精度高く近づける、若しくは一致させよとする場合においても、上記所定値が目安にされるべきである。また、図８におけるバーコードを用いる場合も同様に所定値を目安にされてよい。
【００８７】
図１１では、レーザ１１３０によって、タグ１１２０の位置を特定可能とし、送信される位置情報は、上記送受信装置１１２２から送信するものとして説明した。しかしながら、上記レーザ１１３０のレーザ光自身の発光の仕方を変えて、例えば、レーザ光を変調して上記位置情報を重畳等して送信するようにするものであっても良い。但し、その場合には、位置特定装置１１１０の内部のレーザ受光装置１１１１は、上記変調されたレーザ光から位置情報を取得する処理も行うものとなる。
【００８８】
図１２に本発明の位置情報書込装置１２１０とタグＴの一実施例を示す。
位置情報書込装置１２１０は、図１に示す位置特定装置Ｕでタグ読取装置２２の代わりにタグ書込装置１２１１を備えた装置である。
タグライターなどのタグ書込装置１２１１は、タグＴに電波を送信し、タグＴの位置情報を送信する。
タグＴは、アンテナ１２２１と、受信装置１２２２と、制御装置１１２３と、記憶装置１１２４と、送信装置１２２３とを備えている。
アンテナ１２２１は、タグ書込装置１２１１から送信された電波をとらえる。また、送信装置１２２３から送られる信号を電波として送信する。
コイルや受信回路などから構成される受信装置１２２２は、アンテナ１２２１から送られてきた信号をもとに電磁誘導作用により電流を発生させ、その電流で受信回路を駆動し、電波の信号を検出する。
ＣＰＵやＩＣなどの制御装置１１２３は、受信したタグＴの位置情報を記憶装置１１２４に書き込む。
メモリなどの記憶装置１１２４は、タグＴの位置情報を記憶する。
送信回路などから構成される送信装置１２２３は、タグＴの位置情報をアンテナに送ることで、上記位置特定装置Ｕ等に位置情報を送信する。
【００８９】
図１２に示す位置情報書込装置１２１０の一実施例の動作手順を説明する。図１に示す本発明の測位特定システムの一実施例の位置特定装置Ｕにおける位置特定の動作手順を行い、タグＴの位置を高精度に計算する。計算したタグＴの位置情報をタグ書込装置１２１１に送り、タグ書込装置１２１１はタグＴの位置情報をタグＴに送信する。
【００９０】
図１２に示すタグＴの一実施例の動作手順を説明する。アンテナ１２２１はタグ書込装置１２１１から送信された電波をとらえる。受信装置１２２２は、アンテナ１２２１からから送られてきた信号を受信し、電磁誘導作用により電流を発生させ、制御装置１１２３、記憶装置１１２４、送信装置１２２３を駆動させる。受信装置１２２２は、タグの位置情報を表わす信号を受信し、制御装置１１２３に送る。制御装置１１２３は、受信装置１２２２から送られたタグＴの位置情報を記憶装置１１２４に送り、書換える。
【００９１】
図１２に示す位置情報書込装置１２１０の位置実施例において、高精度に測位したタグＴの位置情報をタグＴに書きこむことにより、タグＴの設置工事での設置位置の精度を高める必要がない。
【００９２】
上記の一実施例は、例えば、野球やサッカーのスタジアム等の芝を自動的に刈取るような装置の位置特定装置に用いたり、トンネルを通行する際のトラック等の位置特定をさせたり、駅ホームを通行する際の列車の位置特定をさせたり、高い建物がある市街地や山間部などのＧＰＳ衛星からの信号を受信しにくい場所での測量機やナビゲーションとして用いることに適用可能である。
【００９３】
また、上記の一実施例で上記擬似衛星は、ＧＰＳ衛星のＧＰＳ信号を受信出来ない場所では、擬似衛星から本来のＧＰＳ信号に代わる測位信号を送信するので、例えば、屋外・屋内を問わず、位置特定処理を連続して実施する事を可能とするものである。逆に言えば、上述した様にシームレスに測位出来る様に擬似衛星やタグ等を設置ものであり、これによって、測位出来ていない期間の時間の長さが、実施形態に応じて実用上問題の無い時間の長さとするものである。
【００９４】
従って、上記一実施例では、例えば、屋外で受取った荷物を輸送して、屋内に入って、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信困難な状態となっても、擬似衛星からの測位信号を受信することで、そのまま輸送処理等を継続出来るようになる。
【００９５】
また、上記一実施例では、上記位置情報提供装置から位置情報を取得することによって、屋外から屋内に入っても、位置特定の初期位置を特定、計算する処理が従来よりも速く出来るようにするから、屋内に入ったからといって、位置特定に時間を要して、輸送処理等に支障を来たすような事態を回避可能とするものである。
【００９６】
なお、上述の実施例を適用した装置としては、例えば、図９に示すような装置が挙げられる。図９に示す構成を元にして、自らが自分で移動しながら、所望の作業を実施する装置（例えば、自走装置と称するものとする）を提供可能である。
【００９７】
図９に示すのは、主に位置特定装置Ｕを説明する図であるが、この図９に対して、図示していないが、自らを移動させる移動装置と、所望の作業を実施する作業装置と、上記移動装置、または作業装置を駆動する駆動力を発生、伝達する駆動力発生伝達装置とを設けることで、上述の自走装置を構成することが可能となる。
【００９８】
上記自走装置の実施例では、上記位置特定装置による位置の特定処理に基づいて、自らが、例えば無人であっても目的地へ移動することができ、所望の作業としては、荷物を移動したり、スタジアム等の芝を自動的に刈取ったり、清掃を実施したりすることが可能となるものである（この自走装置をロボットと称しても良い）。
【００９９】
また、上記実施例では、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の信号の搬送波、データ形式等に準拠して、上記測位信号を上記擬似衛星から送信するものであるから、上記測位信号の受信、処理にあたっては、屋外・屋内を問わず、継続して実施可能である。従って、ＧＰＳ信号の受信が困難である場所と受信出来る場所との間（例えば、屋外・屋内）での移動において、上記一実施例は位置特定を従来よりも改善するものであり、その他の一実施例として、遊園地やテーマパーク等で乗客を乗せた輸送装置を屋外・屋内との間であっても所定の軌道、ルート等に基づいて、移動させるものが実施可能である。また、その他の一実施例として、工場等での生産設備、生産過程等において、作業対象物等を乗せた輸送装置（単に輸送だけでなく、輸送装置自身に上記作業対象物に対する作業装置を有するものであっても良い）を屋外・屋内との間で所定の軌道、ルート等に基づいて、移動させるものが実施可能である。この場合は、複数の生産設備があって、その何れかにＧＰＳ信号の受信困難な設備を有していても、継続して、輸送、作業を実施する事が可能となる（例えば、トラックから受渡された物品を搭載する自走式装置に対して輸送、作業を繰返す等で生産、製造して、その際も屋外、屋内の出入りを行い、倉庫の所定位置に上記物品を置く、若しくは、また輸送用トラックに積込ませる等の実施をするものであっても良い）。
【０１００】
また、上記適用形態においては、上述の実施例における初期位置の特定を従来よりも速く出来るようにするものであるから、上記適用形態において、初期位置が特定出来ないことによる問題の発生を従来よりも回避出来るようにするものであり、更に適用形態を広くすることも可能となる。
【０１０１】
なお、上記一実施例は、上述の説明した分野への適用に限定されるものではなく、擬似衛星を用いた測位をするものにおいて有効である。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、擬似衛星を用いた測位において初期位置を特定するのに要する時間を従来に比較して短縮化を図ることが可能となる。
【０１０３】
また、従来と比較して、クロックの分解能が高い時計装置を用いずに、従来と比較して精度の高い時刻情報を提供する擬似衛星を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置特定システムの一実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の擬似衛星の一実施例の動作を示す図である。
【図３】本発明の擬似衛星の一実施例が送信する信号の構成を示す図である。
【図４】本発明の位置特定装置の一実施例の動作を示す図である。
【図５】本発明の擬似衛星が送信する搬送波を示す図である。
【図６】本発明の擬似衛星が送信する搬送波を示す図である。
【図７】本発明の位置特定装置の一実施例で測定した電波強度と位置の関係を示す図である。
【図８】本発明の位置特定システムの一実施例のバーコードの構成を示す図である。
【図９】本発明の位置特定装置とタグの一実施例の動作を示す図である。
【図１０】本発明の位置特定装置の一実施例の動作を示す図である。
【図１１】本発明の位置特定装置とタグの一実施例の動作を示す図である。
【図１２】本発明の位置情報書込装置とタグの一実施例の動作を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ１〜Ｇ４…ＧＰＳ衛星、Ｒ…リピータ、Ｐ１〜Ｐ４…擬似衛星、Ｐ…擬似衛星、Ｕ…位置特定装置、Ｔ１〜Ｔ３…タグ、Ｔ…タグ、１１…ＧＰＳ信号受信装置、１２…演算装置、１３…記憶装置、１４…時計装置、１５…測位信号送信装置、１６…電源装置、２１…測位信号受信装置、２２…タグ読取装置、２３…演算装置、２４…記憶装置、２５…電源装置、３１…地上、３２…遮蔽空間、３３…入口、３０１…コードの始まりを表わす情報、３０２…送信時刻、３０３…週の番号、３０４…時刻補正量、３０５…擬似衛星の経度、３０６…擬似衛星の緯度、３０７…擬似衛星の高度、３０８…パリティ、５０１〜５０４…位置特定装置の位置の候補、６０１…位置特定装置の初期位置あるいは前回の位相をもとに求めた位置特定装置の位置、６０２〜６０３…擬似距離の候補、６０４〜６０５…位置特定装置の位置の候補、７０１…電波強度が最大になった位置、８０１…コードの始まりを表わすコード、８０２…バーコードの位置情報を表わすコード、８０３…バーコードの位置、８０４…次のバーコード、９０１…タグの位置情報のテーブル、１１１０…位置特定装置、１１１１…レーザ受光装置、１１２０…タグ、１１２１…レーザ照射装置、１１２２…送受信装置、１１２３…制御装置、１１２４…記憶装置、１１２５…電源装置、１１２６…リレー装置、１１３０…レーザ、１２１０…位置情報書込装置、１２１１…タグ書込装置、１２２１…アンテナ、１２２２…受信装置、１２２３…送信装置。
【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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