(57)【要約】【課題】  非同期基地局を備える無線通信システムにおいて、携帯端末の位置を特定する。【解決手段】  非同期基地局はＧＰＳ受信器を備え、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づきＧＰＳ時刻を取得する。基地局は定期的にビーコン信号を送出する。ビーコン信号には取得したＧＰＳ時刻と、直近のＧＰＳ時刻からビーコン信号を送出するまでの時間遅れと、基地局のＩＤ番号と、基地局位置情報との情報がのせられる。ビーコン信号を受信した携帯端末は、ビーコン信号を受信した受信時刻と、ビーコン信号から取得した直近のＧＰＳ時刻と、直近のＧＰＳ時刻からこのビーコン信号を送出するまでの時間遅れとからビーコン信号の伝搬時間を算出する。伝搬時間の差し引きを行うことで、各基地局からの伝搬時間の差分を算出する。算出した伝搬時間の差分と基地局位置情報とから携帯端末の位置を算出するようにした。【選択図】  図１
2007192771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局間で時間同期が取られていない非同期基地局と、携帯端末とを備え、前記携帯端末の位置を特定する携帯端末の位置特定システムであって、
前記非同期基地局は、所定の周波数のビーコン信号を発信し、前記ビーコン信号にのせて、前記非同期基地局に備えられたＧＰＳ受信器がＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して取得したＧＰＳ時刻と、前記ＧＰＳ時刻を基準として前記ＧＰＳ時刻から前記ビーコン信号を送出するまでの間の時間情報と、前記非同期基地局の位置情報とからなるビーコン情報を送出し、
前記携帯端末は、前記ビーコン信号を受信した受信時刻と、前記ビーコン情報とに基づいて、前記非同期基地局から前記携帯端末までの電波伝搬時間を前記非同期基地局間で差し引きした電波伝搬時間の差分を算出し、少なくとも３局以上の前記非同期基地局からの前記電波伝搬時間を用いて算出した少なくとも２つ以上の前記電波伝搬時間の差分に基づいて、前記非同期基地局と前記携帯端末との距離を前記非同期基地局間で差し引きした距離の差分を算出し、前記距離の差分と前記非同期基地局の位置情報とにより前記携帯端末の位置を特定することを特徴とする携帯端末の位置特定システム。
【請求項２】
前記非同期基地局は周期的なパルス信号を発生するパルス発生器を備え、
前記非同期基地局は、前記ＧＰＳ時刻を基準として前記ＧＰＳ時刻から前記ビーコン信号を送出するまでの間に、前記パルス発生器が発生するパルス信号のパルス数を前記時間情報として送出し、
前記携帯端末は、前記パルス数に基づいて、前記ＧＰＳ時刻を基準とした前記ＧＰＳ時刻から前記ビーコン信号を送出するまでの時間を取得することを特徴とする請求項１記載の携帯端末の位置特定システム。
【請求項３】
前記携帯端末は前記ビーコン信号を複数回受信し、各々のビーコン信号について、前記ビーコン信号を受信した受信時刻と前記ビーコン情報とに基づいて前記非同期基地局から前記携帯端末までの電波伝搬時間を前記非同期基地局間で差し引きした電波伝搬時間の差分を算出し、各々のビーコン信号について算出した電波伝搬時間の差分を平均処理して前記携帯端末の位置を特定することを特徴とする請求項１記載の携帯端末の位置特定システム。
【請求項４】
前記携帯端末は、前記距離の差分と前記非同期基地局の位置情報とを用いて、双曲線測位方式により前記携帯端末の位置を特定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の携帯端末の位置特定システム。
【請求項５】
ビーコン信号を送出する非同期基地局と携帯端末とを備えた無線通信システムにおける携帯端末の位置特定方法であって、
前記非同期基地局が前記ビーコン信号にのせて、前記非同期基地局に備えられたＧＰＳ受信器により取得したＧＰＳ時刻と、前記ＧＰＳ時刻を基準として前記ＧＰＳ時刻から前記ビーコン信号を送出するまでの間の時間情報と、前記非同期基地局の位置情報とからなるビーコン情報を携帯端末に送出するステップと、
前記携帯端末が、前記ビーコン信号を受信した受信時刻と前記ビーコン情報とに基づいて、前記ビーコン信号が前記非同期基地局から前記携帯端末に到達するまでの電波伝搬時間を算出し、前記電波伝搬時間を前記非同期基地局の間で差し引きして電波伝搬時間の差分を算出するステップと、
前記携帯端末が、少なくとも３局以上の前記非同期基地局からの前記電波伝搬時間を用いて算出した少なくとも２つ以上の前記電波伝搬時間の差分に基づいて、前記非同期基地局と前記携帯端末との距離を前記非同期基地局間で差し引きした距離の差分を算出するステップと、
前記携帯端末が、前記距離の差分と前記非同期基地局の位置情報とに基づき前記携帯端末の位置を特定するステップと、を有することを特徴とする携帯端末の位置特定方法。
【請求項６】
ビーコン信号を送出する非同期基地局と携帯端末とを備えた無線通信システムに用いられ、前記非同期基地局と通信を行う通信部と、自己位置を演算する演算処理部と、時間情報を出力する時計とを備えた測位携帯端末であって、
前記通信部は前記非同期基地局が周期的に送出するビーコン信号を受信して、前記ビーコン信号と、前記時計が出力する時間情報であって前記ビーコン信号を受信した受信時刻とを前記演算処理部に出力し、
前記演算処理部は、前記ビーコン信号の送信情報であって、前記非同期基地局に備えらてたＧＰＳ受信器により取得したＧＰＳ時刻と、前記ＧＰＳ時刻を基準として前記ＧＰＳ時刻から前記ビーコン信号を送出するまでの間の時間情報と、前記非同期基地局の位置情報と、前記受信時刻とに基づいて、前記非同期基地局から前記携帯端末までの電波伝搬時間を、前記非同期基地局間で差し引きした伝搬時間の差分を算出し、少なくとも３局以上の前記非同期基地局からの前記電波伝搬時間を用いて算出した少なくとも２つ以上の前記電波伝搬時間の差分に基づいて、前記非同期基地局と前記携帯端末との距離を前記非同期基地局間で差し引きした距離の差分を算出し、前記距離の差分と前記非同期基地局の位置情報とにより携帯端末の位置を特定することを特徴とする測位携帯端末。
【請求項７】
基地局間で時間同期が取られていない非同期基地局と、警備員が携行する携帯端末とを備え、警備員が携行する前記携帯端末の位置を検出する携帯端末を利用したセキュリティシステムであって、
前記非同期基地局は、所定の周波数のビーコン信号を発信し、前記ビーコン信号にのせて、前記非同期基地局に備えられたＧＰＳ受信器がＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して取得したＧＰＳ時刻と、前記ＧＰＳ時刻を基準として前記ＧＰＳ時刻から前記ビーコン信号を送出するまでの間の時間情報と、前記非同期基地局の位置情報とからなるビーコン情報を送出し、
前記携帯端末は、前記ビーコン信号を受信した受信時刻と、前記ビーコン情報とに基づいて、前記非同期基地局から前記携帯端末までの電波伝搬時間を前記非同期基地局間で差し引きした電波伝搬時間の差分を算出し、少なくとも３局以上の前記非同期基地局からの前記電波伝搬時間を用いて算出した少なくとも２つ以上の前記電波伝搬時間の差分に基づいて、前記非同期基地局と前記携帯端末との距離を前記非同期基地局間で差し引きした距離の差分を算出し、前記距離の差分と前記非同期基地局の位置情報とにより前記携帯端末の位置を検出することで、前記警備員の位置を管理することを特徴とする携帯端末を利用したセキュリティシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測位携帯端末、携帯端末の位置特定方法、携帯端末の位置特定システム及び携帯端末を利用したセキュリティシステムに関するものである。詳しくは、基地局間で正確な時間同期が取られていな携帯端末用の非同期基地局から送信されるビーコン信号に基づき携帯端末の位置を特定する測位携帯端末、携帯端末の位置特定方法、携帯端末の位置特定システム及び携帯端末を利用したセキュリティシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、セルラー通信網内の移動体端末の位置を決定する方法として、異なる基地局から到着する特定信号の電波伝搬時間の時間差を測定することにより移動体端末の位置を測定するエンハンスト−オフセット・タイム・ディファレンシャル（Enhanced Offset Differential：E-OTD）の技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０４５７３号公報（第１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基地局間で同期調整を行なっている無線通信システムでは、複数の基地局が同じタイミングで発信する特定の信号を受信した時刻情報に基づいて、複数の基地局から到達する到達時刻の時間差を算出することで移動体の位置を算出することができる。例えばＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式では、基地局は世界協定時（UTC）に高精度に同期した信号を常時送信している。移動体の受信機はこの送信信号を受信し、送信信号から時刻情報を取出すことで、基地局と移動体間の電波伝搬時間を取得することができる。
しかしながら、基地局間で緩やかな時間同期は取れているが正確な時間同期は取っていない非同期無線通信システムでは、それぞれの基地局が発信する特定信号の間は正確な時間同期がとれていない。このため移動体は、各基地局が発信する電波の伝搬時間の正確な時間差を測定することができないため、E-OTD等の技術によって移動体位置を正確に測定することができないという課題があった。
【０００５】
この発明は係る課題を解決するためになされたもので、非同期基地局と携帯端末とを備える無線通信システムにおいて、各々の非同期基地局が発する特定信号が移動体に到着するまでの電波伝搬時間の基地局間の時間差を演算し、その時間差に基づいて移動体の位置を特定する携帯端末の位置特定システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る携帯端末の位置特定システムは、基地局間で正確な時間同期が取られていない非同期基地局と、携帯端末とを備え、前記携帯端末の位置を特定する携帯端末の位置特定システムであって、前記非同期基地局は、所定の周波数のビーコン信号を発信し、前記ビーコン信号にのせて、前記非同期基地局に備えられたＧＰＳ受信器がＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信して取得したＧＰＳ時刻と、前記ＧＰＳ時刻を基準として前記ＧＰＳ時刻から前記ビーコン信号を送出するまでの間の時間情報と、前記非同期基地局の位置情報とかななるビーコン情報を送出し、前記携帯端末は、前記ビーコン信号を受信した受信時刻と、前記ビーコン情報とに基づいて、前記非同期基地局から前記携帯端末までの電波伝搬時間を前記非同期基地局間で差し引きした電波伝搬時間の差分を算出し、少なくとも３局以上の前記非同期基地局からの前記電波伝搬時間を用いて算出した少なくとも２つ以上の前記電波伝搬時間の差分に基づいて、前記非同期基地局と前記携帯端末との距離を前記非同期基地局間で差し引きした距離の差分を算出し、前記距離の差分と前記非同期基地局の位置情報とにより前記携帯端末の位置を特定するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、非同期基地局と携帯端末とからなる無線通信システムにおいて、非同期基地局が送出する特定信号に、ＧＰＳ時刻とＧＰＳ時刻に対する時間遅れなどの最小限の情報を乗せて送出するようにすることで、特定信号を受信した携帯端末は自己の位置を測位することが可能となる。
また、既存の無線通信システムに若干の設備改修を加えることで、簡易に、携帯端末の位置特定システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る携帯端末の位置特定システムの構成図である。基地局間で緩やかな時間同期は取れているが正確な時間同期は取っていない非同期の移動体通信基地局（以下、基地局と称す）２０ａ〜２０ｄはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信器３０を備え、ＧＰＳ衛星５０からＧＰＳ時刻を含むＧＰＳ信号１１０を受信する。ＧＰＳ時刻はＵＴＣ（世界協定時＝Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＴｉｍｅＣｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ）とも呼ばれる。
【０００９】
基地局２０は定期的にビーコン信号４０と呼ばれるフレームを送出する。ビーコン信号４０は、例えば１秒に１０回以上の割合で定期的に送信され、携帯端末１０は基地局２０の存在をビーコン信号４０によって確認し、ビーコン信号４０で送出されたフレーム内の情報を取得する。周期的に発信されるビーコン信号４０には、ＧＰＳ衛星５０から受信したＧＰＳ信号で送信された直近のＧＰＳ時刻１０１と、直近のＧＰＳ時刻からビーコン信号が送出されるまでの間の時間遅れである時間遅れ情報１０２と、自己の基地局の基地局ＩＤ番号と、予め測定された自己の基地局の正確な位置情報とがフレームに乗せられ送出される。時間遅れ情報１０２については後ほど説明する。
【００１０】
ここで、実施の形態１に係る基地局２０ａ〜２０ｄは、基地局の間で同期調整を行っていないことに特徴がある。すなわち、実施の形態１に係る携帯端末の位置特定システムは、非同期の基地局と携帯端末とで構成される。各基地局が送出するビーコン信号４０ａ〜４０ｄのタイミングは相互に同期調整がなく、各々の基地局２０が独自のタイミングでビーコン信号４０ａ〜４０ｄを送出している。
【００１１】
図２は、基地局２０の構成を示すブロック図である。基地局２０は通信部２１、処理部２２、記憶部２３、ＧＰＳ受信部２４、時計２５を備える。ＧＰＳ受信部２４は、ＧＰＳ衛星５０からＧＰＳ信号１１０を受信して、受信したＧＰＳ信号１１０を処理部２２に出力する。処理部２２はＧＰＳ信号１１０を復調してＧＰＳ時刻を取得する。一方、時計２５は水晶振動子を備えて時間情報２６を処理部２２に出力する。処理部２２は、この時間情報２６に基づき例えば１０Ｈｚの周期で周期的にビーコン信号を送出する。処理部２２はビーコン信号を送出するタイミングになると、記憶部２３に予め記憶されている自局の基地局ＩＤ番号と自局の基地局位置情報を取出し、通信部２１を介して、自局の基地局ＩＤ番号と、自局の基地局位置情報と、直近のＧＰＳ時刻と、直近のＧＰＳ時刻を基準としたビーコン信号の送信時刻情報であって直近のＧＰＳ時刻からビーコン信号を送信するまでの間の時間遅れ情報と、を送出する。
【００１２】
図３は、携帯電話１０の構成を示すブロック図である。携帯電話１０は、通信部１１、演算処理部１２、時計１３、記憶部１４、表示部１５を備える。通信部１１は、基地局２０からビーコン信号４０を受信する。演算処理部１２は、ビーコン信号４０の情報と時計１３が出力する時刻でビーコン信号４０を受信した受信時刻とを一連のデータとして、記憶部１４に記憶する。演算処理部１２は、記憶部１４に記憶したデータに基づき自己の携帯電話の位置を演算し、演算結果を表示部１５に表示する。
【００１３】
次に、携帯電話の位置の演算方法について説明する。図４は、基地局２０と携帯電話１０とがビーコン信号４０を送受するタイムチャートの一例を示した図である。図４において、基地局Ａは、ＧＰＳ衛星５０からのＧＰＳ信号１１０から取得したＧＰＳ時刻ｔｇに対して時間ｔａの遅れでビーコン信号Ａを送信している。図４の時間ｔａを時間遅れ情報という。同様に、基地局ＢはＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号から取得したＧＰＳ時刻ｔｇに対して時間ｔｂの遅れでビーコン信号Ｂを送信している。また、基地局ＣはＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号から取得したＧＰＳ時刻ｔｇに対して時間ｔｃの遅れでビーコン信号Ｃを送信している。ｔｂ、ｔｃは、共に時間遅れ情報である。先に記載したように、ビーコン信号４０には、自局の基地局ＩＤ番号と、自局の基地局位置情報と、直近のＧＰＳ時刻と、直近のＧＰＳ時刻を基準としたビーコン信号の送信時刻情報であって直近のＧＰＳ時刻からビーコン信号を送信するまでの間の時間遅れ情報１０２が乗せられて送信される。
【００１４】
図４において、携帯電話１０は、基地局Ａ２０ａからビーコン信号Ａを、携帯電話１０の内部時計である時計１０が出力する時刻である時刻ｔｒａに受信する。そして、ビーコン信号Ａで送出された情報と受信時刻ｔｒａとを対応付けて記憶部１４に記憶する。同様に、携帯電話１０は、基地局Ｂ２０ｂからビーコン信号Ｂを受信時刻ｔｒｂに受信し、ビーコン信号Ｂで送出された情報と受信時刻ｔｒｂとを対応付けて記憶部１４に記憶する。また、携帯電話１０は、基地局Ｂ２０ｃからビーコン信号Ｃを受信時刻ｔｒｃに受信し、ビーコン信号Ｃの送信情報と受信時刻ｔｒｃとを対応付けて記憶部１４に記憶する。
【００１５】
図５に、記憶部１４に記憶された情報の一例を示す。記憶部１４には、ビーコン信号４０の送信情報である基地局ＩＤ番号、自己の基地局位置情報、ＧＰＳ時刻ｔｇ、時間遅れ情報ｔｄ、ビーコン信号４０を受信した受信時刻ｔｒが記憶される。
【００１６】
図６に、実施の形態１における携帯電話１０の演算処理部１２が自己位置を測定するフローチャートを示す。図６に基づき、携帯電話の測位方法を説明する。
【００１７】
（１）携帯電話１０の演算処理部１２は、異なった３つ以上の基地局から受信したビーコン信号の受信データがあることを確認する（ステップＳ１０１。以下Ｓ１０１と称す）。
【００１８】
（２）３つ以上の基地局からのビーコン信号の受信データが無い場合は、ビーコン信号の受信を継続する（Ｓ１０２）。
【００１９】
（３）３つ以上の基地局２０からのビーコン信号４０の受信があれば、演算処理部１２は、記憶部１４に記憶されたＧＰＳ時刻tgと時間遅れ情報tdと受信時刻trとから、基地局２０から携帯端末１０までのビーコン信号の電波伝搬時間ttを算出する（Ｓ１０３）。
伝搬時間tta = tra−（tga＋tda）＋e                   （式１）
伝搬時間ttb = trb−（tgb＋tdb）＋e                   （式２）
伝搬時間ttc = trc−（tgc＋tdc）＋e                    （式３）
ここで、伝搬時間ttaは、基地局Ａから携帯電話１０までのビーコン信号の伝搬時間であり、ttb、ttcは各々基地局Ｂ、Ｃから携帯電話１０までの電波の伝搬時間である。また、eは携帯電話１０に備えられた時計１３の時計誤差である。
【００２０】
このように、基地局２０は定期的に送出するビーコン信号４０に、ＧＰＳ時刻と、このＧＰＳ時刻からビーコン信号４０を発するまでの間の時間遅れ情報１０２をのせて送出する。携帯端末１０はビーコン信号４０を受信し、ビーコン信号４０にのせられたGPS時刻tgと時間遅れ情報tdと受信時刻trとから、ビーコン信号の伝搬時間ttを算出することができる。
【００２１】
（４）次に、演算処理部１２は、Ｓ１０３で求めた伝搬時間ttを用いて、基地局同士で、各基地局からの伝搬時間の差分を算出する（Ｓ１０４）。
Δtab ＝（tra−trb）−（tga−tgb）−（tda−tdb）      （式４）
Δtac ＝（tra−trc）−（tga−tgc）−（tda−tdc）       （式５）
Δtbc ＝（trb−trc）−（tgb−tgc）−（tdb−tdc）       （式６）
Δtabは、基地局Ａから携帯端末１０までのビーコン信号４０の伝搬時間と、基地局Ｂから携帯端末１０までのビーコン信号４０の伝搬時間との差分であり、Δtacは基地局Ａと基地局Ｃとの伝搬時間の差分であり、Δtbcは基地局Ｂと基地局Ｃとの伝搬時間の差分である。伝搬時間の差分を算出することにより、時計１３の時計誤差eは消去される。
【００２２】
（５）次に、演算処理部１２は、Ｓ１０４で算出した伝搬時間の差分に光速ｃを乗じ、３つ以上の基地局間同士の、各基地局と携帯端末１０との距離の差分Δｄを算出する。
Δdab ＝ ｃ・Δtab
Δdac ＝ ｃ・Δtac
Δdbc ＝ ｃ・Δtbc
Δdabは基地局A〜携帯端末間の距離と基地局B〜携帯端末間の距離との差分である。同様にΔdacは基地局A〜携帯端末間の距離と基地局C〜携帯端末間の距離との差分、Δdbcは基地局B〜携帯端末間の距離と基地局C〜携帯端末間の距離との差分である。
【００２３】
演算処理部１２は、算出した各基地局と携帯端末１０との距離の差分Δdab、Δdac、Δdbcの中の少なくとも２つの距離の差分と、ビーコン信号で送信された各基地局の基地局位置情報とを用いて、携帯端末１０の位置を算出する（Ｓ１０５）。位置の算出は、例えば、距離の差分と基地局の位置情報とから双曲線を作成し、各基地局で作成された複数の双曲線の交点を求める方法により、行うことができる（双曲線測位方式）。
【００２４】
図７に双曲線測位方式の測位概念図を示す。図７で、双曲線１は基地局Ａ２０ａと基地局Ｃ２０ｃとの距離が一定値（Δdac）となる双曲線であり、双曲線２は基地局Ｂ２０ｂと基地局Ｃ２０ｃとの距離が一定値（Δdbc）となる双曲線である。双曲線１と双曲線２の交点を求めることにより携帯端末の位置を求めることができる。ここでは２本の双曲線から位置を求めたが、基地局A２０ａと基地局B２０ｂとの距離が一定値（Δdab）となる双曲線を加えて３本の双曲線から位置を求めるようにしてもよい。
【００２５】
（６）携帯端末１０は、測位結果を表示部１５に表示する（Ｓ１０６）。
【００２６】
このように、実施の形態１に係る測位システムにおいて、基地局はＧＰＳ受信器を備え、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号からＧＰＳ時刻を取得する。基地局は定期的にビーコン信号を送出している。ビーコン信号には取得した直近のＧＰＳ時刻と、直近のＧＰＳ時刻からこのビーコン信号を送出するまでの時間遅れと、基地局のＩＤ番号と、自己の基地局位置情報との情報がのせられる。ビーコン信号を受信した携帯端末は、ビーコン信号を受信した受信時刻と、ビーコン信号から取得した直近のＧＰＳ時刻と、直近のＧＰＳ時刻からこのビーコン信号を送出するまでの時間遅れとを用いて、各基地局からのビーコン信号の伝搬時間を算出する。伝搬時間の引き算を行うことで、各基地局からの伝搬時間の差分を算出する。算出した伝搬時間の差分と基地局位置情報とから携帯端末の位置を算出するようにした。
【００２７】
これにより、実施の形態１に係る測位システムでは、既存のビーコン信号にＧＰＳ時刻と時間遅れなどの最小限の情報を乗せて送出するようにすることで携帯端末は自己の位置を測位することが可能となり、既存の設備を利用した上で最小の設備改変により、簡易に、携帯端末の位置特定システムを構築することができる。
また、実施の形態１に係る測位システムでは、基地局間の同期が不要で、携帯端末はＧＰＳ時刻と時間遅れの情報を入手することで、各基地局からの伝搬時間の差分を算出して、携帯端末の位置を正確に測位することができる。
【００２８】
なお、直近のＧＰＳ時刻からの時間遅れ情報１０２は、時計１３が出力する時間であってもよい。
【００２９】
また、基地局２０は周期的なパルス信号を発するパルス発生器２７を備え、時間遅れ情報１０２はこのパルス発生器２６からのパルス数を送出するものであってもよい。基地局は、直近のＧＰＳ時刻からビーコン信号を送出するまでのパルス数をカウントして携帯端末に送出し、携帯端末では、パルス数から時間換算することで、ビーコン信号の電波伝搬時間を算出するようにしてもよい。
【００３０】
また、基地局位置情報は基地局が送信してもよいし、携帯端末１０が基地局ＩＤ番号と基地局位置情報との対応表を備え、基地局から受信した基地局ＩＤ番号から、携帯端末１０が基地局の位置を取得するようにしてもよい。
【００３１】
実施の形態２
実施の形態１では、携帯端末１０の演算処理部１２は、各基地局２０からビーコン信号４０を１回受信し、１回の受信情報から測位演算を実施した。実施の形態２では、同一の基地局からビーコン信号４０を複数回受信し、複数回受信したビーコン信号からビーコン信号の伝搬時間の差分を算出するようにした。
図８は、実施の形態２における携帯電話１０の演算処理部１２が自己位置を測定するフローチャートである。実施の形態２における携帯端末の位置特定システムの構成は図１と同じである。実施の形態１と同様の機能をを有するものには同一番号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
図８を用いて、演算処理部１２の動作を説明する。
（１）ステップＳ２０１（以下、Ｓ２０１とする）において、ビーコン信号の受信回数Ｎを設定する。受信回数Ｎは、例えば、所望のＳ／Ｎ（Signal to Noise）が得られるように携帯電話内の演算処理部１２において自動で設定するようにしてもよいし、あるいは、外部からキー入力設定するようにしてもよい。
（２）演算処理部１２は、通信部１１が基地局２０からビーコン信号４０を受信する毎に、基地局から携帯端末１０までの伝搬時間及び、伝搬時間の差分を算出する（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）。
（３）演算処理部１２は、伝搬時間の差分において、伝搬時間の差分を算出した各基地局
ごとに、伝搬時間の差分の平均値を算出する（Ｓ２０５）。
（４）ビーコン信号の受信回数がＳ２０１で設定した受信回数Ｎに達すれば（Ｓ２０６）、各基地局の基地局位置情報と伝搬時間の差分（平均値）とに基づき、測位演算を行う（Ｓ２０７）。
【００３３】
このように、実施の形態２においては、既存の無線通信システムの基地局２０がビーコン信号を１秒間に１０回以上送出していることに着目し、ビーコン信号を複数回受信して、その結果を用いて位置の演算を行うようにした。これにより、Ｓ／Ｎが改善され、既存の設備を利用した上で最小の設備改変により、基地局間の同期が不要で、簡易に精度の高い、携帯端末の位置特定システムを構築することができる。
【００３４】
実施の形態３
実施の形態１、２では、基地局が送出するビーコン信号を受信して、携帯端末が自己の位置を測位していた。実施の形態３では、携帯端末はＧＰＳ受信器を備え、基地局が送出するビーコン信号とＧＰＳ衛星が送信するＧＰＳ信号とを受信して自己の位置を演算する。なお、実施の形態１、２と同様の機能を有するものには同一番号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
図９は、実施の形態３に係る携帯端末の位置特定システムの構成図である。図１と異なる点は、携帯端末１０はＧＰＳ受信器を備え、ＧＰＳ衛星５０が送出するＧＰＳ信号１１０を直接受信する点である。
【００３６】
携帯端末１０は、実施の形態１と同様に、基地局２０が送出するビーコン信号を受信すると共に、ＧＰＳ信号１１０を受信する。携帯端末１０の演算処理部１２は、ビーコン信号で送信された基地局のＩＤ番号、基地局位置情報、ＧＰＳ時刻、時間遅れ情報１０２と、ビーコン信号を受信した受信時刻とを関連付けて記憶部１４に記憶する。
【００３７】
また、演算処理部１２は、ＧＰＳ信号１１０を復調してＧＰＳ信号を送出したＧＰＳ衛星の衛星番号とＧＰＳ衛星の位置情報とＧＰＳ時刻と、ＧＰＳ信号を受信した受信時刻とを関連付けて記憶部１４に記憶する。衛星の位置情報は、ＧＰＳ信号で送られる航法メッセージを復調することにより取得する。
【００３８】
図１０に、記憶部１４に記憶された情報の一例を示す。図１０の例では、携帯端末１０は、２つの基地局Ａ、Ｂからビーコン信号４０を受信し、２機のＧＰＳ衛星ＡＡ、ＢＢとからＧＰＳ信号を受信している。このように携帯端末１０は、ビーコン信号及びＧＰＳ信号を問わずに受信可能なビーコン信号及びＧＰＳ信号を一旦収集する。
【００３９】
次に、携帯端末の演算処理部１２は、収集したビーコン信号とＧＰＳ信号の中から無作為に３つの信号を抽出する。そして、無作為に抽出した３つの信号に基いて、実施の形態１と同様に、基地局あるいはＧＰＳ衛星からの電波伝搬時間の差分を算出し、伝搬時間の差分と基地局あるいは衛星の位置情報とを用いて、携帯端末の位置を演算する。
【００４０】
このように実施の形態３によれば、携帯端末１０はＧＰＳ受信器を備え、基地局及びＧＰＳ衛星とを問わずに、受信可能なビーコン信号とＧＰＳ信号を収集し、収集した中から合計３つの基地局とＧＰＳ衛星との組みを抽出するようにした。基地局あるいはＧＰＳ衛星からの電波伝搬時間の差分と、基地局あるいはＧＰＳ衛星の位置情報とに基づき、実施の形態１と同様に携帯端末の位置を測位するようにした。
【００４１】
これにより、携帯端末１０は、基地局とＧＰＳ衛星とで合わせて３つ以上の基地局あるいはＧＰＳ衛星からの信号を受信可能であれば、自己の位置を測位することが可能となる。このように実施の形態３では、街中などにいて基地局やＧＰＳ衛星からの電波の受信が悪い状況であっても、３つ以上の基地局あるいはＧＰＳ衛星からの信号を受信可能であれば、携帯端末１０は自己位置を測位することができ、測位が不能となるエリアを低減することができる。
【００４２】
実施の形態４
実施の形態１〜３では、形態端末１０が演算処理部１２において自己の位置を演算するようにした。実施の形態４では、基地局から受信したビーコン信号の情報を管理センターである位置管理装置に送信し、位置管理装置において測位演算を行い、その結果を携帯端末に送信する。
【００４３】
図１１は、実施の形態４における携帯端末の位置特定システムの構成図である。図１１において、実施の形態１と同様の機能をを有するものには同一番号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
携帯端末１０は、実施の形態１と同様に、基地局２０からビーコン信号を受信し、ビーコン信号で送信された情報とビーコン信号の受信時刻とを記憶部１４に記憶する。携帯端末１０は、記憶部１４に記憶された情報を携帯端末位置管理装置９０に送信する。携帯端末位置管理装置９０は、受信した情報に基づき携帯端末１０の位置を演算し、その測位演算結果１１１を携帯端末１０に送信する。携帯端末１０は携帯端末位置管理装置９０からの情報を受信することで、自己位置を取得することができる。
【００４５】
このように実施の形態４では、携帯端末位置管理装置で測位演算を行うようにしたので携帯端末１０の演算負荷が低減し、携帯電話の構成を簡略化することができる。
【００４６】
実施の形態５
実施の形態５では、実施の形態１〜４で説明した携帯電話の位置表示の例、また、これらの携帯電話を適用したアプリケーションの例を示す。
【００４７】
図１２は、管理端末１０が特定した携帯電話の位置の表示の一例を示した図である。携帯電話の表示装置、あるいは、携帯電話の位置を管理する管理端末の表示装置には、屋外とともに屋内にもいる複数の携帯電話の位置が地図中に表示され、どの携帯電話がどの位置にいるかが、屋外、屋内を意識せずに把握することができる。
【００４８】
図１３は、携帯電話を警備用端末として使用したアプリケーションの一例を示した図である。異常を検知した警備員は携帯電話のカメラで現場写真を撮影する。その後、撮影した現場写真を管理端末である警備中央端末に送信する。警備中央端末は、異常発生の位置と現場写真を警備中の各警備用端末に配信することで、情報の共有化が図れる。ここで、本発明によれば異常発生の現場は屋外に限らず屋内であってもよく、位置の情報が共有化できる。
【００４９】
図１４は、携帯電話を防災用端末として使用したアプリケーションの一例である。工場や事務所で地震や火災などの災害が発生したとき、携帯電話を携帯している従業員は自分の位置と携帯電話のカメラで撮った災害状況を、管理端末である防災中央端末に送信する。防災中央端末では、災害状況や点呼結果を配信することで、災害状況の共有化が図れる。ここで本発明によれば、防災中央端末は屋内にいる従業員についても位置を把握できることから、災害防止に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る携帯端末の位置特定システムの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る基地局の構成を表すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る携帯端末の構成を表すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る基地局と携帯電話がビーコン信号を送受するタイムチャートを示した図の一例である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る記憶部１４に記憶された情報の一例を示す。
【図６】この発明の実施の形態１に係る携帯電話１０が自己位置を特定するフローチャート図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る双曲線測位方式の概念図を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る携帯電話１０が自己位置を特定するフローチャート図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る携帯端末の位置特定システムの構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る記憶部１４に記憶された情報の一例を示す。
【図１１】この発明の実施の形態４に係る携帯端末の位置特定システムの構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係る管理端末１０が特定した携帯電話の位置表示の一例を示した図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係る携帯電話を警備用端末として使用したアプリケーションの一例を示した図である。
【図１４】この発明の実施の形態５に係る携帯電話を防災用端末として使用したアプリケーションの一例を示した図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 携帯電話、１１ 通信部、１２ 演算処理部、１３ 時計、１４ 記憶部、１５ 表示部、２０ 基地局、２１ 通信部、２２ 処理部、２３記憶部、２４ ＧＰＳ受信部、２５時計、２７ パルス発生器、３０ ＧＰＳ受信器、４０ ビーコン信号、５０ ＧＰＳ衛星、９０ 携帯端末位置管理装置、１０１ ＧＰＳ時刻、１０２ 時間遅れ情報、１１０ ＧＰＳ信号、１１１ 測位演算結果。
【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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