(57)【要約】  測位システムは、測位用衛星からの測位用信号を受信し、搬送波位相情報を生成する受信機と、受信機から搬送波位相情報を受信する基地局と、基地局と無線通信を行う通信端末と、含む。基地局は、搬送波位相情報および受信機の位置情報を含む情報を搬送波測位用信号として通信端末に送信し、通信端末は、基地局が送信する搬送波測位用信号を用いて搬送波測位を行う。ここで、基地局は、送信される搬送波測位用信号中の受信機の位置情報を暗号化する。
2018123268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位用衛星からの測位用信号を受信し、搬送波位相情報を生成する受信機と、
前記受信機から前記搬送波位相情報を受信する基地局と、
前記基地局と無線通信を行う通信端末と、
を含む測位システムであって、
前記基地局は、前記搬送波位相情報および前記受信機の位置情報を含む情報を搬送波測位用信号として前記通信端末に送信し、
前記通信端末は、前記基地局が送信する搬送波測位用信号を用いて搬送波測位を行い、
前記基地局は、前記送信される搬送波測位用信号中の前記受信機の位置情報を暗号化する、
測位システム。
【請求項２】
請求項１に記載の測位システムであって、
前記基地局は、前記通信端末との無線通信における共通情報領域において、前記搬送波測位用信号を送信する、測位システム。
【請求項３】
請求項２に記載の測位システムであって、
前記基地局は、前記搬送波測位用信号を送信しない不送期間が所定の制限値に到達した時には、前記搬送波測位用信号を優先的に前記共通情報領域に割り当てる優先制御を行う、測位システム。
【請求項４】
請求項３に記載の測位システムであって、
前記基地局は、所定の条件に基づいて前記制限値を変更する、測位システム。
【請求項５】
請求項１に記載の測位システムであって、
前記基地局は、前記搬送波位相情報および前記受信機の位置情報の圧縮を行う、測位システム。
【請求項６】
受信機から測位用衛星からの測位用信号に基づいて生成された搬送波位相情報を受信し、
前記搬送波位相情報および前記受信機の位置情報を含む情報を搬送波測位用信号として通信端末に送信する基地局であって、
前記送信される搬送波測位用信号中の前記受信機の位置情報を暗号化する、基地局。
【請求項７】
請求項６に記載の基地局であって、
前記通信端末との無線通信における共通情報領域において、前記搬送波測位用信号を送信する、基地局。
【請求項８】
請求項７に記載の基地局であって、
前記搬送波測位用信号を送信しない不送期間が所定の制限値に到達した時には、前記搬送波測位用信号を優先的に前記共通情報領域に割り当てる優先制御を行う、基地局。
【請求項９】
請求項８に記載の基地局であって、
所定の条件に基づいて前記制限値を変更する、基地局。
【請求項１０】
請求項６に記載の基地局であって、
前記搬送波位相情報および前記受信機の位置情報の圧縮を行う、基地局。
【請求項１１】
受信機が測位用衛星からの測位用信号を受信して搬送波位相情報を生成し、
基地局が前記受信機から前記搬送波位相情報を受信し、
前記基地局が、前記搬送波位相情報および前記受信機の位置情報を含む情報を搬送波測位用信号として通信端末に送信し、
前記通信端末は、前記基地局が送信する搬送波測位用信号を用いて搬送波測位を行い、
ここで、前記基地局は、前記送信される搬送波測位用信号中の前記受信機の位置情報を暗号化する、
測位方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の測位方法であって、
前記基地局は、前記通信端末との無線通信における共通情報領域において、前記搬送波測位用信号を送信する、測位方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の測位方法であって、
前記基地局は、前記搬送波測位用信号を送信しない不送期間が所定の制限値に到達した時には、前記搬送波測位用信号を優先的に前記共通情報領域に割り当てる優先制御を行う、測位方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の測位方法であって、
前記基地局は、所定の条件に基づいて前記制限値を変更する、測位方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の測位方法であって、
前記基地局は、前記搬送波位相情報および前記受信機の位置情報の圧縮を行う、測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、測位システム、基地局および測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの無線基地局に電子基準点としての機能と位置補正情報の配信機能とを持たせることにより、広域にかつ安価に位置補正情報の配信を可能とし、しかもリアルタイムに高精度位置測位を実現するシステムが提案されている。このようなシステムは、既に整備されている無線基地局、特に全国に整備されている携帯基地局を基準点として利用することで、安価に位置補正情報を配信するインフラを実現することができる。【０００３】
特許文献１は、広域にかつ安価に位置補正情報の配信を可能とし、しかもリアルタイムに高精度位置測位を実現することを目的とした位置補正情報配信システムを開示している。このシステムでは、まず携帯基地局を基準点として利用する。携帯の基地局は基本的に通信環境が良い場所に設置されている場合が多く、その機能の性質から電源や通信網，廃熱環境が整っている。また、通信方式によっては携帯基地局にＧＰＳ（Global Positioning System；全地球測位システム）が搭載されている場合も多く、基地局を利用することで、一からインフラを整備するよりも安価にインフラ整備が行える。位置補正情報の提供方法は、携帯基地局が各移動端末が存在するセルを特定するのに利用している通信帯域若しくは移動局の通信帯域の一部を位置補正情報の提供用に固定的に割り当て、セルエリア内の移動局に対し放送型でデータを送信することによりデータ伝送の効率化を図るとともに、通信費用を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１９４４８号公報
【発明の概要】
【０００５】
特許文献１の技術によれば、位置補正情報により基地局と通信する通信端末の測位（位置測定）を行うことができるが、元となる基準局の位置情報を通信端末側に送信する必要がある。しかしながら、基準局の位置情報は、秘匿性の高い情報でなりうるため、現実の測位プロセスに応用するには問題がある。また、基地局と多数の通信端末の間で、データ通信量の増大に伴うトラフィック不足の問題が生じ得るが、このような問題に対処しつつ、測位プロセスに必要なデータの送信を確保する必要がある。
【０００６】
本開示は、基地局の位置情報を保護しつつ、円滑に通信端末の測位を行うための技術に関する。
【０００７】
本開示の測位システムは、測位用衛星からの測位用信号を受信し、搬送波位相情報を生成する受信機と、前記受信機から前記搬送波位相情報を受信する基地局と、前記基地局と無線通信を行う通信端末と、を含む測位システムであって、前記基地局は、前記搬送波位相情報および前記受信機の位置情報を含む情報を搬送波測位用信号として前記通信端末に送信し、前記通信端末は、前記基地局が送信する搬送波測位用信号を用いて搬送波測位を行い、前記基地局は、前記送信される搬送波測位用信号中の前記受信機の位置情報を暗号化する。
【０００８】
本開示の基地局は、受信機から測位用衛星からの測位用信号に基づいて生成された搬送波位相情報を受信し、前記搬送波位相情報および前記受信機の位置情報を含む情報を搬送波測位用信号として通信端末に送信する基地局であって、前記送信される搬送波測位用信号中の前記受信機の位置情報を暗号化する。
【０００９】
本開示の測位方法は、受信機が測位用衛星からの測位用信号を受信して搬送波位相情報を生成し、基地局が前記受信機から前記搬送波位相情報を受信し、前記基地局が、前記搬送波位相情報および前記受信機の位置情報を含む情報を搬送波測位用信号として通信端末に送信し、前記通信端末は、前記基地局が送信する搬送波測位用信号を用いて搬送波測位を行い、ここで、前記基地局は、前記送信される搬送波測位用信号中の前記受信機の位置情報を暗号化する。
【００１０】
本開示によれば、基地局と通信端末との無線通信において基準局の位置情報の保護を図ることができるとともに、円滑に測位用のデータを送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、測位システムの概念図である。
【図２Ａ】図２Ａは、測位システムを構成する基地局のブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、測位システムを構成する通信端末のブロック図である。
【図３】図３は、測位システムが実施する測位計算処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る測位システム、基地局および測位方法を具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１３】
以下、本開示を実施するための好適な本実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、測位用衛星から電波信号を受けて、通信端末の測位計算（位置測定）を行う測位システムの概念図である。測位システム１００は、受信機（基準局）４と、基地局１０と、通信端末２０とを含む。測位用衛星２からの時刻情報、衛星軌道情報等を含む電波信号である測位用信号を受信することにより通信端末２０は測位計算を行い、自身の位置を判定することができるのであり、いわゆるＧＰＳ（Global Positioning System；全地球測位システム）が実現される。なお、図１において測位用衛星２は１つのみが図示されているが複数の測位用衛星２が測位システム１００に適用されてもよい。また、本開示はＧＰＳを利用するものには限られずＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）全般を利用することができる。
【００１５】
受信機４は、基地局１０の付近に設置され、常時、測位用衛星２からの測位用信号（第１の測位用信号）を受信する。受信機４は具体的には、基地局１０に設置されている高精度クロック生成用の装置を用いて構成することが出来る。
【００１６】
基地局１０は、通信端末２０との無線通信（データ通信、音声通信を含む）を行う。一つの基地局１０が通信端末２０と通信できる電波エリアがセルであり、多数の基地局による多数のセルにより広域なエリアをカバーする無線通信網が構築される。
【００１７】
図２Ａに示すように、基地局１０は、制御部１１と、記憶部１２と、入力部１３と、出力部１４と、通信部１５とを備える。制御部１１は、基地局１０全体を統括制御するプロセッサであり、記憶部１２は、プログラムや必要な情報を記憶するメモリーである。入力部１３は、操作者が各種の情報を入力するスイッチ、ボタン、タッチパネル等であり、出力部１４は、各種の情報を出力するディスプレイ、スピーカ等である。通信部１５は、通信端末２０との無線通信をやり取りするデバイスである。さらに後述するように、基地局１０は、上述した受信機４と有線または無線にて接続されている。
【００１８】
通信端末２０は、携帯電話、スマートフォン、タブレット等の様なユーザーが持ち運ぶモバイル端末、自動車、船舶、航空機等に設置されたナビゲーションシステム等であるが特に限定はされない。図２Ｂに示すように、通信端末２０は、制御部２１と、記憶部２２と、入力部２３と、出力部２４と、通信部２５と、受信部（受信機）２６とを備える。制御部２１は、通信端末２０全体を統括制御するプロセッサであり、記憶部２２は、プログラムや必要な情報を記憶するメモリーである。入力部２３は、ユーザーが各種の情報を入力するスイッチ、ボタン、タッチパネル等であり、出力部２４は、各種の情報を出力するディスプレイ、スピーカ等である。通信部２５は、基地局１０との無線通信をやり取りするデバイスである。さらに受信部（受信機）２６は、測位用衛星２からの電波信号である測位用信号（第２の測位用信号）を受信する装置である。
【００１９】
本例では、基地局１０は、上述したように受信機４と接続されており、受信機４から測位用信号（第１の測位用信号）を受信する。基地局１０は既存の基準局受信機（国等の公共団体が設置する基準局受信機（＝電子基準局）を意味する）に比べて圧倒的に数多く全国に配置されており、広域な無線通信網をカバーする。本例では、基地局１０が、測位用信号（第１の測位用信号）に基づく情報を通信端末２０に送信することが可能となり、既存の基準局と同等の役割、すなわち既存の基準局としての役割を果たすことが可能となり、より広域な場所での通信端末２０の測位が可能となる。干渉測位方式においては、基準局と通信端末の距離は一般的に１０ｋｍ以内にあることが望ましいとされている。本例によれば、基地局１０に接続される受信機４の数が十分なものになるため、上記要件をより満たしやすくなる。
【００２０】
本例で用いられている測位方式は、受信機４（基地局１０）と、通信端末２０という複数の測位用信号を受信する受信装置が、各々で測位用衛星から電波信号の受信を行い、各々で電波信号から得られた位置情報に基づき、この情報が一定の距離関係以内の場合には同一の誤差を持つことを前提に、各種の誤差（測位用衛星の軌道情報の誤差、測位用衛星のクロック誤差、対流圏や電離層による電波遅延等）をキャンセルする相対測位方式と呼ばれるものである。更に本例では相対測位方式の中でも、測位用信号として電波の波の数を利用して測位用衛星と受信装置との間の距離を算出するいわゆる干渉測位方式を用いている。更に本例では、干渉測位方式の中でも、通信端末２０が移動しながらリアルタイムに測位を実現するＲＴＫ（Real Time Kinematic）測位方式が適用される。
【００２１】
ＲＴＫ測位方式では、測位用衛星２から、例えば１．５７５ＧＨｚの周波数を持つ搬送波を利用して、精度のよい測位を行う。
【００２２】
ＲＴＫ測位方式の概要について説明する。ＲＴＫ測位方式においては位置が既知であるとされている基準局が受信した（各々の測位用衛星からの）電波信号の位相を示す情報である搬送波位相情報が、基準局の位置とともに通信端末に送られる。通信端末は受信した基準局の位置と、搬送波位相情報と、自己の受信した電波信号の搬送波位相情報と、測位用衛星の軌道情報（電波信号に記載）と、測位用衛星の時刻情報（電波信号に記載）とから、（各々の測位衛星から発せられた電波信号Ｎ波長＋α位相で届いたものとして）Ｎの値を推定する。ここで推定されるＮの値は離散的なバイアスを持つため整数値バイアスまたは整数アンビギュイティと呼ばれる。このようにして、受信端末はおよそ電波信号の波長単位の誤差で自己の位置を精度良く推定することができる。
【００２３】
しかしながら、本例において基準局の位置は基地局１０（≒受信機４）の位置となる。受信機（基準局）４を含む携帯システムの基地局の座標（位置情報）は極めて秘匿性の高い情報であり、基地局１０と通信端末２０の無線通信網にて公開送信するのは問題がある。また、基地局１０と通信端末２０の間では測位用の情報以外にも様々なデータが送受信されている。本例においては、データ通信量の増大に伴うトラフィック不足の問題に対処しつつ、測位に必要なデータの送信容量を確保する必要がある。
【００２４】
図３は、本開示の測位システム１００が実施する測位計算処理の手順を示すフローチャートである。本開示の測位システム１００は上述した課題に対応したものである。
【００２５】
まず、受信機４が、測位用衛星２から測位用信号を受信し、搬送波位相情報を生成する（ステップＳ１）。次に基地局１０が受信機４から搬送波位相情報を受信する（ステップＳ２）。搬送波位相情報は、受信機４が受信した時点における測位用信号の搬送波の位相に関する情報であり、ＲＴＫ測位方式において一般的に利用される情報である。
【００２６】
ここで制御部１１は、従来の方式とは異なり、予め把握している受信機４の位置情報を所定の方式により暗号化する（ステップＳ３）。このような手順により、極めて秘匿性の高い受信機４の位置情報を第三者から保護することができる。
【００２７】
さらに制御部１１は、所定の方式により、暗号化された位置情報および搬送波位相情報を圧縮する（ステップＳ４）。位置情報および搬送波位相情報は、共通規格上は、テキストコードベースであることが主流であり、通常の圧縮技術にて、１／１０にまで圧縮できる可能性がある。位置情報および搬送波位相情報を、そのまま送信したのでは、携帯電話システム等によって重要な共通情報領域を使っての円滑な通信が困難となるおそれがあるが、この時点で圧縮処理を行うことにより、円滑な送信を行うことが可能となる。位置情報および搬送波位相情報を含む圧縮された情報は、通信端末２０が測位に用いる搬送波測位用信号となる。
【００２８】
さらに制御部１１は、通信端末２０との無線通信における、共通情報領域の１つである、制御チャネル（Control Channel；コントロールチャネル）において、予め予備として確保されている空き領域（空き時間）の有無を確認する（ステップＳ５）。制御チャネルはシグナリングチャネルなどとも呼ばれ、通信端末２０のユーザーが使用するユーザーチャネル以外のチャネルであり、例えばＳＭＳ（Short Message Service；ショートメッセージサービス）の送信等に利用される。また、空き領域は、天災の発生時の緊急速報等に利用される領域である。空き領域の確認処理は、例えば記憶部１２に記憶されたタイムスロットにおけるキューの蓄積量を確認することにより行う。本開示において共通情報領域とは上述した制御チャネルに限られない、基地局側から通信端末へ向けて行う一斉配信に用いられる領域は共通情報領域に含まれる。
【００２９】
制御チャネルに空き領域が存在する（他のデータの送信による制御チャネルの過剰な利用が実施されていない）場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、制御部１１は空き領域に位置情報および搬送波位相情報を含む搬送波測位用信号の送信を割り当てるよう割り当て処理を行い、後述するステップＳ８の処理（通信端末への送信）を行う。空き領域が存在しない場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、制御部１１は、別途基地局１０が内蔵する制限タイマーのカウントを確認し、最後に位置情報および搬送波位相情報を含む搬送波測位用信号を送信してからの経過時間（通信端末２０に搬送波測位用信号を送信していない時間）である不送期間をカウントして、当該不送期間が所定の制限値（制限時間）に到達したか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００３０】
不送期間の制限値は、例えば３０秒に設定することができるが、キューからのデータの送出状況などを監視して任意に決定することができる。また、制限値は季節や緯度、経度（位置情報）等の所定の条件に基づいて自由に変更するとしてもよい。制御部１１が日時情報や位置情報に基づき、記憶部１２に記憶された制限値を変更することにより、状況に応じて適切な制限値が設定可能である。
【００３１】
不送期間が制限値に到達していない場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、ステップＳ５の処理に戻り、制御部１１は再び空き領域の確認を開始する。一方、不送期間が制限値に到達した場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、制御部１１は、搬送波測位用信号を優先的に空き領域に割り当てる優先制御を行う（ステップＳ７）。この優先制御は、制御チャネルにおける他の処理のキューに対し、搬送波測位用信号の送信のキューが、当該他の処理のキューに先立って処理されるよう、割り込みがなされることにより行われる。なお、上述した不送期間を用いた制御はタイマーを用いた制御に限られない。不送期間を用いた制御の他の例として、送信キューに搬送配送信号が割り当てられたか否かを監視し、割り当てられていない期間が所定期間を超過した場合に、上述した優先制御を行うようにしてもよい。
【００３２】
そして、制御部１１は、ステップＳ５（Ｙｅｓ）における割り当て処理、またはステップＳ７における割り込み処理の後、通信部１５を介して圧縮された位置情報および搬送波位相情報を含む搬送波測位用信号を通信端末２０に送信する（ステップＳ８）。搬送波測位用信号を受信した通信端末２０の制御部２１は、搬送波測位用信号の位置情報および搬送波位相情報を解凍するとともに、暗号化された位置情報を復号する（ステップＳ９）。この復号処理は、ＳＭＳ等の別の通信により通信端末２０が受信した復号鍵や、通信端末２０の記憶部２２や、別途取り付けられたＳＩＭカード等に予め記憶された復号鍵を用いて行う。さらに制御部２１は、搬送波測位用信号（復号した受信機４の位置情報と搬送波位相情報）と受信部２６により受信した測位用信号（第２の測位用信号）を用いて、ＲＴＫ処理を実施し測位計算を行い、搬送波測位を行う。この結果、通信端末２０の位置が正確に判定される。
【００３３】
ステップＳ３における暗号化処理は、受信機４の位置情報以外の搬送波位相情報（その他、時刻情報等）は暗号化の対象とはしないことが好ましい。すなわち、受信機４の位置情報のみを暗号化することが好ましい。これにより、暗号化処理の負担を減らし、円滑な送信が可能となる。
【００３４】
尚、受信機４と基地局１０は一体型の装置でもよく、この場合は、受信機４の位置情報と基地局１０の位置情報が等しくなる。厳密には受信機４のアンテナの位置が、通信端末２０に送信されるべき位置情報である。また、通信端末２０の受信部２６は、必ずしも通信端末２０の内部に設けられている必要はなく、通信端末２０とは別体の受信機として提供されてもよい。
【００３５】
以上、図面を参照して本開示に係る測位システム、基地局および測位方法の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本開示の技術は、基地局と通信端末との無線通信において、基準局の位置情報の保護を図ることができるとともに、円滑に測位用のデータを送信することができるため、通信端末の位置を正確にかつ円滑に判定可能な測位技術の普及を図ることができる。
【符号の説明】
【００３７】
２      測位用衛星
４      受信機（基準局）
１０    基地局
２０    通信端末
１００  測位システム
【図１】
2018123268.tif 000003
【図２Ａ】
2018123268.tif 000004
【図２Ｂ】
2018123268.tif 000005
【図３】
2018123268.tif 000006
【国際調査報告】
2018123268.tif 000007
2018123268.tif 000008
2018123268.tif 000009