(57)【要約】【課題】設置コストを抑えた測位システム、及び測位方法を提供することを課題としている。【解決手段】測位信号ｓ１を送信するターゲット・ノード１と、測位信号を受信した後、基準信号ｓ２を送信する少なくとも１つ以上の第１のリファレンス・ノード２ａと、測位信号および基準信号を受信し、測位信号の受信時刻と基準信号の受信時刻とを測定し、測定した測位信号の受信時刻と基準信号の受信時刻とに関する情報を測位サーバに各々送信する少なくとも２つの第２のリファレンス・ノード（２ｂ，２ｃ）と、複数の第２のリファレンス・ノードから送信された各々の測位信号の受信時刻と基準信号の受信時刻と、第１と第２のリファレンス・ノードの各々の位置情報と、第１のリファレンス・ノードのタイムラグとに基づきターゲット・ノードの位置を推定する測位サーバ４とを備える。【選択図】図１
2012098071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位信号を送信するターゲット・ノードと、
前記測位信号を受信した後、基準信号を送信する少なくとも１つ以上の第１のリファレンス・ノードと、
前記測位信号および前記基準信号を受信し、前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とを測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とに関する情報を前記測位サーバに各々送信する少なくとも２つの第２のリファレンス・ノードと、
複数の前記第２のリファレンス・ノードから送信された各々の前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻と、前記第１と第２のリファレンス・ノードの各々の位置情報と、前記第１のリファレンス・ノードのタイムラグとに基づきターゲット・ノードの位置を推定する測位サーバと、
を備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記基準信号を受信した少なくとも２つの前記第２のリファレンス・ノードは、
測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差を測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差に関する情報を前記測位サーバに各々送信し、
前記測位サーバは、
複数の前記第２のリファレンス・ノードから送信された各々の前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差と、前記リファレンス・ノードの各々の前記位置情報と、タイムラグとに基づきターゲット・ノードの位置を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の測位システム。
【請求項３】
前記測位信号を受信した複数の前記第２のリファレンス・ノードは、
順次、前記基準信号を送信し、順次、自装置以外の前記第１または第２のリファレンス・ノードが送信した基準信号を受信し、前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とを測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とに関する情報を前記測位サーバに各々送信する
ことを特徴とする請求項１または請求項２の記載の測位システム。
【請求項４】
前記測位信号を受信した複数の前記第２のリファレンス・ノードは、
隣接し合う前記第１または第２のリファレンス・ノードは互いに異なる順番で前記基準信号を送信し、
前記測位サーバは、
前記第１と第２のリファレンス・ノードの各々の位置情報と、前記第１および前記第２の各々のリファレンス・ノードのタイムラグを用いてターゲット・ノードの位置を推定する
ことを特徴とする請求項３に記載の測位システム。
【請求項５】
前記測位信号または前記基準信号がＵＷＢ−ＩＲ信号である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の測位システム。
【請求項６】
ターゲット・ノードが、測位信号を送信する送信工程と、
少なくとも１つ以上の第１のリファレンス・ノードが、前記測位信号を受信した後、基準信号を送信する送信工程と、
少なくとも２つの第２のリファレンス・ノードが、前記測位信号および前記基準信号を受信し、前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とを測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とに関する情報を前記測位サーバに各々送信する送信工程と、
を備えることを特徴とする測位方法。
【請求項７】
前記基準信号を受信した少なくとも２つの前記第２のリファレンス・ノードが、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差を測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差に関する情報を前記測位サーバに各々送信する送信工程と、
前記測位サーバが、複数の前記第２のリファレンス・ノードから送信された各々の前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差と、前記１と第２のリファレンス・ノードの各々の位置情報と、前記１のリファレンス・ノードのタイムラグとに基づきターゲット・ノードの位置を推定する工程と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の測位方法。
【請求項８】
前記測位信号を受信した複数の前記第２のリファレンス・ノードが、順次、前記基準信号を送信し、順次、自装置以外の前記第１または第２のリファレンス・ノードが送信した基準信号を受信し、前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とを測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とに関する情報を前記測位サーバに各々送信する送信工程
を備えることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測位システム、及び測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測位技術の一つとして、ＵＷＢ−ＩＲ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄｅ−Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒａｄｉｏ；超広帯域パルス無線）を用いた測位（以下、ＵＷＢ測位という）が、よく知られている（例えば、非特許文献１参照）。ＵＷＢ測位では、位置推定のために参照されるパラメータとして、無線信号の到来時間、到来時間差（Ｔｉｍｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ；ＴＤＯＡ）、到来角、信号強度、等が利用されている。この中で、ＴＤＯＡによるＵＷＢ測位は、比較的簡易なハードウェア構成で精度の高い測位結果を得ることが出来るため、広く用いられている。このＴＤＯＡによるＵＷＢ測位を行う場合、ＵＷＢ信号を受信する複数の基地局の時刻は、高精度に同期させておく必要がある。
【０００３】
基地局の時刻同期を実現するため、ノードが位置測位用の信号を送信し、送信された位置測位用の信号を３つの基地局と１つの基準局とが受信する。位置測位用の信号の受信後、基準局は、基準信号を送信し、送信された基準信号を３つの基地局がそれぞれ受信する。そして、各基地局は、位置測位用の信号を受信した時刻と、基準信号を受信した時刻とをそれぞれ測定する。そして、各基地局で測定された位置測位用の信号を受信した時刻と、基準信号を受信した時刻と、各基地局の位置情報を用いてノードの位置を計算している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４０６１７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Sinan Gezici, H. Vincent, ”Position Estimation via Ultra-Wide-Band Signals”, IEEE Proceedings of the IEEE, February 2009, Vol. 97, No. 2, pp. 386-403, 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術は、ノードの位置を測定したい領域に３つの基地局に加え、基準局を新たに設置する必要があるので、設置コストが上昇するという問題点があった。また、特許文献１に記載の従来技術は、基準局を新たに設置するための場所を確保する必要があるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、設置コストを抑えた測位システム、及び測位方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る測位システムは、測位信号を送信するターゲット・ノードと、前記測位信号を受信した後、基準信号を送信する少なくとも１つ以上の第１のリファレンス・ノードと、前記測位信号および前記基準信号を受信し、前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とを測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とに関する情報を前記測位サーバに各々送信する少なくとも２つの第２のリファレンス・ノードと、複数の前記第２のリファレンス・ノードから送信された各々の前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻と、前記第１と第２のリファレンス・ノードの各々の位置情報と、前記第１のリファレンス・ノードのタイムラグとに基づきターゲット・ノードの位置を推定する測位サーバと、を備えることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る測位システムにおいて、前記測位信号および前記基準信号を受信した少なくとも２つの前記第２のリファレンス・ノードは、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差を測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差に関する情報を前記測位サーバに各々送信し、前記測位サーバは、複数の前記第２のリファレンス・ノードから送信された各々の前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差と、前記リファレンス・ノードの各々の前記位置情報と、各々のタイムラグとに基づきターゲット・ノードの位置を推定するようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明に係る測位システムにおいて、前記測位信号を受信した複数の前記第２のリファレンス・ノードは、順次、前記基準信号を送信し、順次、自装置以外の前記第１または第２のリファレンス・ノードが送信した基準信号を受信し、前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とを測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とに関する情報を前記測位サーバに各々送信するようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る測位システムにおいて、前記基準信号を受信した複数の前記第２のリファレンス・ノードは、隣接し合う前記第１または第２のリファレンス・ノードは互いに異なる順番で前記基準信号を送信し、前記測位サーバは、前記第２の各々のリファレンス・ノードのタイムラグを用いてターゲット・ノードの位置を推定するようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る測位システムにおいて、前記測位信号または前記基準信号がＵＷＢ−ＩＲ信号であるようにしてもよい。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る測位方法は、ターゲット・ノードが、測位信号を送信する送信工程と、少なくとも１つ以上の第１のリファレンス・ノードが、前記測位信号を受信した後、基準信号を送信する送信工程と、少なくとも２つの第２のリファレンス・ノードが、前記測位信号および前記基準信号を受信し、前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とを測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とに関する情報を前記測位サーバに各々送信する送信工程と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係る測位方法において、前記基準信号を受信した少なくとも２つの前記第２のリファレンス・ノードが、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差を測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差に関する情報を前記測位サーバに各々送信する送信工程と、前記測位サーバが、複数の前記第２のリファレンス・ノードから送信された各々の前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻との差と、前記１と第２のリファレンス・ノードの各々の位置情報と、前記１のリファレンス・ノードのタイムラグとに基づきターゲット・ノードの位置を推定する工程と、を備えるようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る測位方法において、前記測位信号を受信した複数の前記第２のリファレンス・ノードが、順次、前記基準信号を送信し、順次、自装置以外の前記第１または第２のリファレンス・ノードが送信した基準信号を受信し、前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とを測定し、測定した前記測位信号の受信時刻と前記基準信号の受信時刻とに関する情報を前記測位サーバに各々送信する送信工程を備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、同期される測位信号を受信したリファレンス・ノード自身が基準局として働くため、リファレンス・ノード以外に専用の基準局を設ける必要が無く、ノードの設置コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る測位システムの構成図である。
【図２】同実施形態に係るターゲット・ノードの構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態に係るリファレンス・ノード２（２ｂ、２ｃ；基地局）の構成を示すブロック図である。
【図４】同実施形態に係るリファレンス・ノード２ａ（基地局）の構成を示すブロック図である。
【図５】同実施形態に係る測位サーバの構成を示すブロック図である。
【図６】同実施形態に係る測位計算を説明する図である。
【図７】同実施形態に係る複数のＴＤＯＡ値を用いて幾何学的手法により測位座標を推定する手法を説明する図である。
【図８】同実施形態に係るリファレンス・ノード数が４つの場合の測位計算を説明する図である。
【図９】同実施形態に係るリファレンス・ノード数が３つの場合の送受信のシーケンス図である。
【図１０】同実施形態に係る測位の手順を示すフローチャートである。
【図１１】同実施形態に係るシミュレーションにおいて仮定した測位フィールドを示す図である。
【図１２】同実施形態に係る評価したエリア内における測位誤差の最大値のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】同実施形態に係る座標点（３，３）にターゲット・ノードを置いた際のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】同実施形態に係る座標点（５，５）にターゲット・ノードを置いた際のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】同実施形態に係る座標点（３，３）にターゲット・ノードを置いて測位を1１０００回行った際の測位結果の散布図である。
【図１６】同実施形態に係る座標点（５，５）にターゲット・ノードを置いて測位を1１０００回行った際の測位結果の散布図である。
【図１７】第２実施形態に係る測位システムの構成図である。
【図１８】同実施形態に係る測位の手順を示すフローチャートである。
【図１９】同実施形態に係るリファレンス・ノードの順位の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は係る実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。
【００１９】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る測位システムの構成図である。図１に示すように、測位システム１００は、ターゲット・ノード１、リファレンス・ノード２ａ、リファレンス・ノード２ｂ、リファレンス・ノード２ｃ、ネットワーク３、測位サーバ４を備えている。
【００２０】
ターゲット・ノード１は、端末装置であり、位置を計測するための無線信号ｓ２（以下、測位信号ｓ２という）を送信する機能を備えている。
リファレンス・ノード２ａ（第１のリファレンス・ノード）は、基準時間を確定するための無線信号ｓ２（以下、基準信号ｓ２という）を送信する基準局としての機能を備えている。なお、リファレンス・ノード２ａは、ネットワーク３に接続されていない。
リファレンス・ノード２ｂと２ｃは、ターゲット・ノード１から送信された測位信号ｓ１と、リファレンス・ノード２ａから送信された基準信号ｓ２とを受信する機能を備えている。リファレンス・ノード２ｂ、２ｃ（第２のリファレンス・ノード）は、数百ピコ秒〜数ナノ秒程度の幅を持つインパルス信号を捕捉できる高精度のクロック（不図示）を備えている。なお、リファレンス・ノード２ｂ、２ｃの各クロックは、例えば、定期的にキャリブレーションされて同期している。リファレンス・ノード２ｂ、２ｃは、測位信号ｓ１を受信した時刻（以下、測位信号ｓ１の受信時刻という）と基準信号ｓ２を受信した時刻（以下、基準信号ｓ２の受信時刻という）を測定する。リファレンス・ノード２ｂ、２ｃは、測定した測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻とをネットワーク３を介して測位サーバ４に送信する機能を備えている。なお、測位信号ｓ１および基準信号ｓ２は、例えばＵＷＢ−ＩＲ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄｅ−Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒａｄｉｏ；超広帯域パルス無線）信号である。
また、リファレンス・ノード２ａ、２ｃは、例えば、一辺が２０［ｍ］の正方形の異なる３つの頂点に配置されている。
【００２１】
ネットワーク３は、有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等により構築される。
測位サーバ４は、ネットワーク３を介して、リファレンス・ノード２ｂと２ｃから送信される測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻とを受信する。測位サーバ４は、受信した測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻と、リファレンス・ノード２ａと２ｂと２ｃの各位置情報と、リファレンス・ノード２ａのタイムラグとに基づいて、ターゲット・ノード１の位置を推定する。
【００２２】
次に、ターゲット・ノード１、リファレンス・ノード２ａ、２ｃ、測位サーバ４について、図２〜図５を用いて説明する。図２は、本実施形態に係るターゲット・ノードの構成を示すブロック図である。図３は、本実施形態に係るリファレンス・ノード２（２ｂ、２ｃ；基地局）の構成を示すブロック図である。図４は、本実施形態に係るリファレンス・ノード２ａ（基準局）の構成を示すブロック図である。図５は、本実施形態に係る測位サーバの構成を示すブロック図である。
【００２３】
図２に示すように、ターゲット・ノード１は、プロセッサ部１１、メモリ１２、ベースバンド部１３、送信ＲＦ部１４、アンテナ１５を備えている。
プロセッサ部１１は、ターゲット・ノード１の動作モード（測位信号ｓ１の送信モード、待機モード等）の切り替え制御を行う。プロセッサ部１１は、メモリ１２に記憶されているプログラムに基づき、測位信号ｓ１のパケットデータを生成し、生成した測位信号ｓ１のパケットデータをベースバンド部１３に出力する。測位信号ｓ１を送信するタイミングは、例えば予め定められている所定の周期、例えば、１０［ｍｓｅｃ］、または」５［ｍｉｎ］等の間隔である。
メモリ１２には、所定のプログラム・データ、動作パラメータの設定が記憶されている。
ベースバンド部１３は、測位信号ｓ１の送信動作の管理、動作パラメータの設定、送信パケットデータのベースバンド処理（拡散、符号化）等を行う。ベースバンド部１３は、メモリ１２に記憶されている動作パラメータの設定を読み出し、読み出した動作パラメータの設定を用いて、測位信号ｓ１のパケットデータのベースバンド処理を行う。ベースバンド部１３は、ベースバンド処理された測位信号ｓ１のデータを送信ＲＦ部１４に出力する。
送信ＲＦ部１４は、ベースバンド部１３より出力された測位信号ｓ１のデータを高周波帯域に変換し、変換したデータを、アンテナ１５を介して測位信号ｓ１として空間へ放射（送信）する。
なお、図２において、ターゲット・ノード１は、送信機能のみ備える構成の例を説明したが、受信機能も有するようにしてもよい。
【００２４】
図３に示すように、リファレンス・ノード２（２ｂ、２ｃ）は、それぞれアンテナ２１、受信ＲＦ部２２、ベースバンド部２３、プロセッサ部２４、メモリ２５、通信部２６を備えている。
受信ＲＦ部２２は、アンテナ２１を介して無線信号（測位信号ｓ１、基準信号ｓ２）を受信する。受信ＲＦ部２２は、受信した高周波帯の測位信号ｓ１をベースバンド帯へ周波数変換し、周波数変換した受信信号をベースバンド部２３へ出力する。
ベースバンド部２３は、無線信号の受信動作の管理、動作パラメータの設定、受信パケットデータのベースバンド処理（逆拡散、復号）等を行う。ベースバンド部２３は、メモリ２５に記憶されている動作パラメータの設定を読み出し、読み出した動作パラメータの設定を用いて、無線信号のベースバンド処理を行う。ベースバンド部２３は、ベースバンド処理された無線信号のデータをプロセッサ部２４に出力し、メモリ２５に書き込んで記憶させる。ベースバンド部２３は、不図示のクロックに基づき、測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻との測定を行う。ベースバンド部２３は、測定した測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻に関する情報をプロセッサ部２４に出力し、メモリ２５に書き込んで記憶させる。
プロセッサ部２４は、ベースバンド部２３から出力された測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻に関する情報を通信部２６に出力する。
メモリ２５には、所定のプログラム・データ、動作パラメータの設定が記憶されている。
通信部２６は、入力された測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻に関する情報を、ネットワーク３に合わせて変換し、変換した測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻に関する情報を、ネットワーク３を介して測位サーバ４に送信する。
【００２５】
図４に示すように、リファレンス・ノード２ａは、アンテナ２１、受信ＲＦ部２２、ベースバンド部２３ａ、プロセッサ部２４ａ、メモリ２５ａ、アンテナ２７、送信ＲＦ部２８を備えている。
受信ＲＦ部２２は、アンテナ２１を介して無線信号（測位信号ｓ１）を受信する。受信ＲＦ部２２は、受信した高周波帯の測位信号ｓ１をベースバンド帯へ周波数変換し、周波数変換した受信信号をベースバンド部２３ａへ出力する。
ベースバンド部２３ａは、無線信号の受信動作の管理、動作パラメータの設定、受信パケットデータのベースバンド処理（逆拡散、復号）等を行う。ベースバンド部２３ａは、メモリ２５ａに記憶されている動作パラメータの設定を読み出し、読み出した動作パラメータの設定を用いて、測位信号ｓ１のベースバンド処理を行う。ベースバンド部２３ａは、ベースバンド処理された無線信号のデータをプロセッサ部２４ａに出力し、メモリ２５ａに書き込んで記憶させる。ベースバンド部２３ａは、不図示のクロックに基づき、測位信号ｓ１の受信時刻の測定を行う。ベースバンド部２３ａは、測定した測位信号ｓ１の受信時刻に関する情報をプロセッサ部２４ａに出力し、メモリ２５ａに書き込んで記憶させる。ベースバンド部２３ａは、測位信号ｓ１を受信した後、基準信号ｓ２のデータを生成し、生成した基準信号ｓ２のデータのベースバンド処理（拡散、符号化）等を行う。ベースバンド部２３ａは、ベースバンド処理した基準信号ｓ２のデータを送信ＲＦ部２８に出力する。図４において、受信アンテナ２１と送信アンテナ２７は別々に書かれているが、送受切り替え器等を用いて同じアンテナを共用しても良い。
送信ＲＦ部２８は、入力された基準信号ｓ２のデータを高周波帯域に変換し、変換したデータを、アンテナ２７を介して基準信号ｓ２として空間へ放射（送信）する。
【００２６】
図５に示すように、測位サーバ４は、通信部４１、測位部４２、データベース４３を備えている。
通信部４１は、ネットワーク３を介して、リファレンス・ノード２（２ｂ、２ｃ）から送信された測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻に関する情報を受信する。通信部４１は、受信した測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻に関する情報を所定の信号フォーマットに変換して、変換した測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻に関する情報を測位部４２に出力する。
測位部４２は、データベース４３からリファレンス・ノード１および２（２ａ、２ｂ、２ｃ）の各位置情報と、リファレンス・ノード１（２ａ）のタイムラグに関する情報を読み出す。測位部４２は、後述するように、読み出した各位置情報と各タイムラグに関する情報と、入力された測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻に関する情報を用いて、ターゲット・ノード１の位置を推定する。
データベース４３には、リファレンス・ノード１および２（２ａ、２ｂ、２ｃ）の各位置情報と、リファレンス・ノード１（２ａ）の各タイムラグに関する情報とが保持されている。
【００２７】
次に、本実施形態に係る測位計算について、図１と図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る測位計算を説明する図である。図６（ａ）は、リファレンス・ノード２ｂ（基地局）が受信した無線信号Ｄ１を模式的に示した図である。図６（ｂ）は、リファレンス・ノード２ｃ（基地局）が受信した無線信号Ｄ３を模式的に示した図である。図６（ｃ）は、リファレンス・ノード２ａ（基準局）が受信および送信した無線信号Ｄ２を模式的に示した図である。図６において、横軸は時間を表し、縦軸は信号レベルを表している。
【００２８】
ターゲット・ノード１との距離は、リファレンス・ノード２ｂが一番近く、次にリファレンス・ノード２ｃが近く、リファレンス・ノード２ａが一番遠いとする。
まず、ターゲット・ノード１は、測位信号ｓ１を送信する。ターゲット・ノード１との距離に基づき、リファレンス・ノード２ｂは、時刻Ｔ１ａに測位信号ｓ１を受信する（図６（ａ）、波形２０１）。リファレンス・ノード２ａは、時刻Ｔ１ｂに測位信号ｓ１を受信する（図６（ｂ）、波形２１１）。同様に、リファレンス・ノード２ｃは、時刻Ｔ３に測位信号ｓ１（波形２２１）を受信する（図６（ｃ））。
【００２９】
リファレンス・ノード２ａは、測位信号ｓ１を受信した後、時刻Ｔ４の時、基準信号ｓ２（波形２２２）を送信する。時刻Ｔ３と時刻Ｔ４との時間差ＴＤ３は、リファレンス・ノード２ａの処理にかかる時間（以下、タイムラグ、プロセッシング・タイム、処理時間、ともいう）である。ここでタイムラグは、リファレンス・ノード２ａの回路内を信号が伝わる際の伝搬遅延、等である。このタイムラグは、予め測定され、または設計値から算出され、測位サーバ４のデータベース４３に記憶されている。または、タイムラグは、リファレンス・ノード２ａが送信する基準信号ｓ２のペイロード部に書き込まれることで、リファレンス・ノード２ｂ（基地局）または２ｃ（基地局）を介して測位サーバ４に送信するようにしてもよい。なお、ペイロード部とは、通信パケットのうちヘッダ部分を除いた転送したいデータ本体である。
【００３０】
リファレンス・ノード２ｃは、時刻Ｔ２ｂに基準信号ｓ２（波形２１２）を受信する（図６（ｂ））。同様に、リファレンス・ノード２ｂは、時刻Ｔ２ａに基準信号ｓ２（波形２０２）を受信する（図６（ａ））。
すなわち、時間差ＴＤ１ａは、リファレンス・ノード２ｂにおける測位信号ｓ１の受信時刻Ｔ１ａと基準信号ｓ２の受信時刻Ｔ２ａとの時間差を表す。時間差ＴＤ２ａは、リファレンス・ノード２ａ（基準局）とリファレンス・ノード２ｂ（基地局）とにて測定された各測位信号ｓ１のＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ；到来時間差）値である。また、時間差ＴＤ３は、リファレンス・ノード２ａ（基準局）が測位信号ｓ１の受信から基準信号ｓ２の送信までに要する処理時間を表す。時間差ＴＤ４ａは、リファレンス・ノード２ａ（基準局）からリファレンス・ノード２ｂ（基地局）までの基準信号ｓ２の時間差を表している。また、時間差ＴＤ１ｂは、リファレンス・ノード２ｃにおける測位信号ｓ１の受信時刻Ｔ１ｂと基準信号ｓ２の受信時刻Ｔ２ｂとの伝搬時間を表している。
【００３１】
時間差ＴＤ１ａは、リファレンス・ノード２ｂのクロックに基づいて測定される値である。時間差ＴＤ４ａは、リファレンス・ノード２ａ（基準局）とリファレンス・ノード２ｂ（基地局）の座標が既知であるため、リファレンス・ノード２ａ（基準局）とリファレンス・ノード２ｂ（基地局）との距離Ｌ１を、次式（１）のように光速ｃ（３×１０８［ｍ／ｓ］）で除算することで計算できる。
【００３２】
ＴＤ４ａ＝Ｌ１／ｃ  ・・・（１）
【００３３】
すなわち、時間差ＴＤ１ａとＴＤ４ａとが算出することができ、またはタイムラグＴＤ３が既知であるため、到来時間差ＴＤ２ａは、次式（２）を用いて算出できる。
【００３４】
ＴＤ２ａ＝ＴＤ１ａ−ＴＤ３−ＴＤ４ａ  ・・・（２）
【００３５】
同様に、リファレンス・ノード２ａ（基準局）とリファレンス・ノード２ｃ（基地局）にて測定された測位信号ｓ１の到来時間差ＴＤ２ｂも次式（３）のように算出できる。
【００３６】
ＴＤ２ｂ＝ＴＤ１ｂ−ＴＤ３−ＴＤ４ｂ  ・・・（３）
【００３７】
式（３）において、時間差ＴＤ４ｂは、リファレンス・ノード２ａ（基準局）からリファレンス・ノード２ｃ（基地局）までの基準信号ｓ２の伝搬時間を表している。
測位サーバ４は、式（２）と（３）の２つのＴＤＯＡ値を用いて、ターゲット・ノード１の位置を幾何学的手法もしくは統計学的手法により推定する。図７は、本実施形態に係る複数のＴＤＯＡ値を用いて幾何学的手法により測位座標を推定する手法を説明する図である。ここで幾何学的手法とは、図７に示すように、例えば、複数のＴＤＯＡ値によって決定される複数の双曲線２５１と双曲線２６１との交点２７１を測位座標とするような手法である。図７において、横軸は、ｘ方向［ｍ］であり、縦軸は、ｙ方向［ｍ］である。図７において、例えば、双曲線２５１が式（２）で算出された到来時間差ＴＤ２ａの推定値であり、双曲線２６１が式（３）で算出された到来時間差ＴＤ２ｂである。
また、統計学的手法とは、例えば、ＴＤＯＡ値の測定値と理論値の誤差によって定義される尤度関数の値が最小となる点を持って測位座標とするような手法である。
【００３８】
次に、測位サーバ４が統計学的手法により行う測位計算について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態に係るリファレンス・ノード数が４つの場合の測位計算を説明する図である。図８に示すように、ターゲット・ノード１の周辺に、４つのリファレンス・ノード１〜４が、各々、各座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）に配置されている。
図８において、リファレンス・ノード１を基準局とすると、尤度関数Ｐ（ｘ，ｙ）は、次式（４）のように定義できる。
【００３９】
【数１】
2012098071.tif 000003
【００４０】
式（４）において、ｖｃは光速、ｔａｂはリファレンス・ノードａとリファレンス・ノードｂとが、ターゲット・ノードからの測位信号ｓ１を受信した時刻のＴＤＯＡ値である。そして、測位サーバ４は、尤度関数Ｐ（ｘ，ｙ）が最小となる（ｘ，ｙ）の位置をターゲット・ノード１の座標の推定値とする。
【００４１】
次に、本実施形態に係る測位システム１００の送受信と測位推定について、図９と図１０を用いて説明する。図９は、本実施形態に係るリファレンス・ノード数が３つの場合の送受信のシーケンス図である。図１０は、本実施形態に係る測位の手順を示すフローチャートである。
まず、ターゲット・ノード１は、測位信号ｓ１を送信する（ステップＳ１）。
次に、各リファレンス・ノード２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれ時刻Ｔ１ａ、時刻Ｔ１ｂ、時刻Ｔ３の時、測位信号ｓ１を受信する。また、各リファレンス・ノード２ａ〜２ｃは、それぞれ測位信号ｓ１の受信時刻を測定する（ステップＳ２）。
【００４２】
次に、リファレンス・ノード２ａは、時刻Ｔ４の時、基準信号ｓ２を送信する（ステップＳ３）。
次に、リファレンス・ノード２ｂは、基準信号ｓ２を受信し、受信した基準信号ｓ２の受信時刻Ｔ２ａを測定する。リファレンス・ノード２ｂは、測定した測位信号ｓ１の受信時刻Ｔ１ａと基準信号ｓ２の受信時刻Ｔ２ａとを用いて時間差ＴＤ１ａを算出する。リファレンス・ノード２ｂは、算出した時間差ＴＤ１ａに関する情報を測位サーバ４にネットワーク３を介して送信する（ステップＳ４）。
次に、リファレンス・ノード２ｃは、基準信号ｓ２を受信し、受信した基準信号ｓ２の受信時刻Ｔ２ｂを測定する。リファレンス・ノード２ｃは、測定した測位信号ｓ１の受信時刻Ｔ１ｂと基準信号ｓ２の受信時刻Ｔ２ｂとを用いて到来時間差ＴＤ１ｂを算出する。リファレンス・ノード２ｃは、算出した到来時間差ＴＤ１ｂに関する情報を測位サーバ４にネットワーク３を介して送信する（ステップＳ５）。
【００４３】
次に、測位サーバ４は、ネットワーク３を介して、リファレンス・ノード２ｂと２ｃから到来時間差ＴＤ１ａに関する情報と到来時間差ＴＤ１ｂに関する情報とを受信する。測位サーバ４は、データベース４３に記憶されているリファレンス・ノード２ａと２ｂと２ｃの各位置情報と、タイムラグＴＤ３の情報とを読み出す。測位サーバ４は、読み出したリファレンス・ノード２ａの位置情報と、タイムラグＴＤ３の情報と、受信した到来時間差ＴＤ１ａと到来時間差ＴＤ１ｂに関する情報とに基づき、式（２）と式（３）を用いて、ターゲット・ノード１の位置を算出することで推定する（ステップＳ６）。
【００４４】
なお、本実施形態では、リファレンス・ノード２ｂが到来時間差ＴＤ１ａを算出して、算出した到来時間差ＴＤ１ａを測位サーバ４に送信する例を説明したが、測定した測位信号ｓ１の受信時刻Ｔ１ａに関する情報と基準信号ｓ２の受信時刻Ｔ２ａに関する情報とを測位サーバ４に送信するようにしてもよい。同様に、リファレンス・ノード２ｃは、測定した測位信号ｓ１の受信時刻Ｔ１ｂに関する情報と基準信号ｓ２の受信時刻Ｔ２ｂに関する情報とを測位サーバ４に送信するようにしてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、リファレンス・ノード２ａが基準局の機能を備える例を説明したが、リファレンス・ノード２ｂまたは２ｃが基準局でもよい。この場合、リファレンス・ノード２ａは基地局である。
また、リファレンス・ノードは、３つ以上であればよく、例えば４つでもよい。この場合、基準信号ｓ２を送信する基準局の機能を有するリファレンス・ノードは１つでなくともよく、少なくとも１つであればよい。
【００４６】
次に、本実施形態に係る測位方法の性能を評価するために、測位システムのシミュレーションを実施した結果について、図１１〜図１４を用いて説明する。
図１１は、本実施形態に係るシミュレーションにおいて仮定した測位フィールドを示す図である。図１１において、横軸はｘ方向の距離［ｍ］を表し、縦軸はｙ方向の距離［ｍ］を表している。図１１に示すように、基準局２ａ、基地局２ｂ、基地局２ｃはそれぞれ座標（０，０）、（０，６）、（６，０）に配置され、１≦ｘ≦５かつ１≦ｙ≦５のエリア内（図１１におけるハッチで示した領域３０１）における測位精度を評価した。なお、本シミュレーションにおいて、基地局２ｂおよび２ｃにて受信される測位信号ｓ１と基準信号ｓ２との時間差の測定誤差の幅は、±２ｎｓと仮定した。
【００４７】
図１２は、本実施形態に係る評価したエリア内における測位誤差の最大値のシミュレーション結果を示す図である。図１２に示すように、３つのリファレンス・ノード２ａ〜２ｃで作られる三角形の重心３１１において測位誤差の最大値は、最も小さく、０．３ｍ以下となっている。重心３１１から離れるにつれて、測位誤差の最大値は、徐々に大きくなっている。
【００４８】
図１３は、本実施形態に係る座標点（３，３）にターゲット・ノードを置いた際のシミュレーション結果を示す図である。図１４は、本実施形態に係る座標点（５，５）にターゲット・ノードを置いた際のシミュレーション結果を示す図である。なお、図１３、図１４において、リファレンス・ノード２ａ〜２ｃは、図１１と同様の位置に配置してシミュレーションを行っている。
図１３において円で示されている範囲３２１が測位誤差の範囲であり、点３２２で示されているのが測位信号ｓ１と基準信号ｓ２との時間差の測定誤差が０（ゼロ）のときの測位結果である。また、図１４において楕円３３１で示されているのが測位誤差の範囲であり、点３３２で示されているのが測位信号ｓ１と基準信号ｓ２との時間差の測定誤差が０（ゼロ）のときの測位結果である。図１３と図１４の双方において、測位信号ｓ１と基準信号ｓ２との時間差の測定誤差が０のとき、測位結果は正確に真の座標を示している。
図１３に示すように、ターゲット・ノードが３つのリファレンス・ノードが作る三角形の重心付近に置かれた場合、測位誤差の範囲３２１は真円となり、その半径は約０．３［ｍ］である。一方、図１４に示すように、ターゲット・ノードが３つのリファレンス・ノードが作る三角形の外側に置かれた場合、測位誤差の範囲３３１は楕円となり、その半径の最大値は約１［ｍ］である。
【００４９】
次に、本実施形態に係る測位方式の性能を評価するために、本願実施形態の測位システムについて実験により評価を行った。
図１５は、本実施形態に係る座標点（３，３）にターゲット・ノードを置いて測位を１０００回行った際の測位結果の散布図である。図１６は、本実施形態に係る座標点（５，５）にターゲット・ノードを置いて測位を１０００回行った際の測位結果の散布図である。
図１５および図１６において、それぞれ図１３および図１４の測位誤差の分布は、実験結果とシミュレーション結果とがよく一致している。このため、本実施形態に係る測位方法の測位誤差は、シミュレーション通りであり、高い測位精度が得られていることが確認できた。
【００５０】
以上のように、本実施形態では、３つのリファレンス・ノードのうち１つが基準信号ｓ２を送信する基準局になり、他のリファレンス・ノードが基地局になる。そして、測位サーバは、各基地局が測定した測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２の受信時刻との時間差、各基地局の位置、タイムラグを用いてターゲット・ノードの位置を推定するようにしたので、リファレンス・ノード自身が基準局として働くため、リファレンス・ノード以外に専用の基準局を設ける必要が無く、ノードの設置コストを低減できる。
【００５１】
［第２実施形態］
図１７は、第２実施形態に係る測位システムの構成図である。図１７に示すように、測位システム１００ａは、ターゲット・ノード１、リファレンス・ノード２ａ’、リファレンス・ノード２ｂ’、リファレンス・ノード２ｃ’、ネットワーク３、測位サーバ４’を備えている。ターゲット・ノード１の構成は、第１実施形態（図２）と同様であり、リファレンス・ノード２ａ’、２ｂ’、２ｃ’の構成は、図４と同様であり、測位サーバ４’の構成は、図５と同様である。
【００５２】
次に、本実施形態に係る測位システム１００ａの送受信と測位推定について、図１８を用いて説明する。図１８は、本実施形態に係る測位の手順を示すフローチャートである。
まず、ターゲット・ノード１は、測位信号ｓ１を送信する（ステップＳ１０１）。
次に、各リファレンス・ノード２ａ’、２ｂ’、２ｃ’は、それぞれ測位信号ｓ１を受信し、それぞれ測位信号ｓ１の受信時刻を測定する（ステップＳ１０２）。
【００５３】
次に、リファレンス・ノード２ｂ’は、測位信号ｓ１を受信後、基準信号ｓ２ｂを送信する（ステップＳ１０３）。
リファレンス・ノード２ｂ’は、リファレンス・ノード２ａ’から送信された基準信号ｓ２ａを受信し、基準信号ｓ２ａの受信時間を測定する。リファレンス・ノード２ｂ’は、測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２ａの受信時刻との到来時間差ＴＤＯＡ２ｂｓ１ｓ２ａを算出し、算出した到来時間差ＴＤＯＡ２ｂｓ１ｓ２ａに関する情報を測位サーバ４’にネットワーク３を介して送信する（ステップＳ１０４）。
リファレンス・ノード２ｂ’は、リファレンス・ノード２ｃ’から送信された基準信号ｓ２ｃを受信し、基準信号ｓ２ｃの受信時間を測定する。リファレンス・ノード２ｂ’は、測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２ｃの受信時刻との到来時間差ＴＤＯＡ２ｂｓ１ｓ２ｃを算出し、算出した到来時間差ＴＤＯＡ２ｂｓ１ｓ２ｃに関する情報を測位サーバ４’にネットワーク３を介して送信する（ステップＳ１０５）。
【００５４】
ステップＳ１０３と並行して、リファレンス・ノード２ｃ’は、測位信号ｓ１を受信後、基準信号ｓ２ｃを送信する（ステップＳ１０６）。
リファレンス・ノード２ｃ’は、リファレンス・ノード２ｂ’から送信された基準信号ｓ２ｂを受信し、基準信号ｓ２ｂの受信時間を測定する。リファレンス・ノード２ｃ’は、測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２ｂの受信時刻との到来時間差ＴＤＯＡ２ｃｓ１ｓ２ｂを算出し、算出した到来時間差ＴＤＯＡ２ｃｓ１ｓ２ｂに関する情報を測位サーバ４’にネットワーク３を介して送信する（ステップＳ１０７）。
リファレンス・ノード２ｃ’は、リファレンス・ノード２ａ’から送信された基準信号ｓ２ａを受信し、基準信号ｓ２ａの受信時間を測定する。リファレンス・ノード２ｃ’は、測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２ａの受信時刻との到来時間差ＴＤＯＡ２ｃｓ１ｓ２ａを算出し、算出した到来時間差ＴＤＯＡ２ｃｓ１ｓ２ａに関する情報を測位サーバ４’にネットワーク３を介して送信する（ステップＳ１０８）。
【００５５】
ステップＳ１０３と並行して、リファレンス・ノード２ａ’は、測位信号ｓ１を受信後、基準信号ｓ２ａを送信する（ステップＳ１０９）。
リファレンス・ノード２ａ’は、リファレンス・ノード２ｂ’から送信された基準信号ｓ２ｂを受信し、基準信号ｓ２ｂの受信時間を測定する。リファレンス・ノード２ａ’は、測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２ｂの受信時刻との到来時間差ＴＤＯＡ２ａｓ１ｓ２ｂを算出し、算出した到来時間差ＴＤＯＡ２ａｓ１ｓ２ｂに関する情報を測位サーバ４’にネットワーク３を介して送信する（ステップＳ１１０）。
リファレンス・ノード２ａ’は、リファレンス・ノード２ｃ’から送信された基準信号ｓ２ｃを受信し、基準信号ｓ２ｃの受信時間を測定する。リファレンス・ノード２ａ’は、測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号ｓ２ｃの受信時刻との到来時間差ＴＤＯＡ２ａｓ１ｓ２ｃを算出し、算出した到来時間差ＴＤＯＡ２ａｓ１ｓ２ｃに関する情報を測位サーバ４’にネットワーク３を介して送信する（ステップＳ１１１）。
【００５６】
次に、測位サーバ４’は、ネットワーク３を介して、リファレンス・ノード２ｂ’と２ｃ’から到来時間差ＴＤＯＡ２ｂｓ１ｓ２ａ、ＴＤＯＡ２ｂｓ１ｓ２ｃ、ＴＤＯＡ２ｃｓ１ｓ２ｂ、ＴＤＯＡ２ｃｓ１ｓ２ａ、ＴＤＯＡ２ａｓ１ｓ２ｂ、ＴＤＯＡ２ａｓ１ｓ２ｃに関する情報を受信する。測位サーバ４’は、データベース４３に記憶されているリファレンス・ノード２ａ’〜２ｃ’の各位置情報と、タイムラグＴＤ３の情報とを読み出す。ここで、タイムラグＴＤ３は各々のリファレンス・ノードで異なる値である場合は、それぞれ独立なものとして管理されている。測位サーバ４’は、読み出したリファレンス・ノード２ａ’〜２ｃ’の各位置情報と、タイムラグＴＤ３の情報と、受信した各到来時間差に関する情報とに基づき、ターゲット・ノード１の位置を算出することで推定する（ステップＳ１１２）。
【００５７】
次に、測位サーバ４‘が行う測位計算の例について説明する。ターゲット・ノードと４つのリファレンス・ノードは、図８のように配置されている。このため、各リファレンス・ノードが同時に基準局となった場合の尤度関数Ｐ（ｘ、ｙ）は、次式（５）のように定義できる。
【００５８】
【数２】
2012098071.tif 000004
【００５９】
式（５）において、ｖｃは光速、ｔａｂはリファレンス・ノードａとリファレンス・ノードｂとが、ターゲット・ノードからの測位信号ｓ１を受信した時刻のＴＤＯＡ値である。そして、測位サーバ４’は、尤度関数Ｐ（ｘ，ｙ）が最小となる（ｘ，ｙ）の位置をターゲット・ノード１の座標の推定値とする。
【００６０】
図１９は、本実施形態に係るリファレンス・ノードの順位の一例を説明する図である。測位したいターゲット・ノード１を囲む正方形の領域の各頂点に４つのリファレンス・ノードが配置されている場合において、リファレンス・ノードの順位決定の一例について説明する。
図１９に示すように、ターゲット・ノード５１１は、まず領域５０１内の座標（ｘ１１，ｙ１１）の位置にある。また、リファレンス・ノード５２１は座標（ｘ１，ｙ１）の位置に配置され、リファレンス・ノード５２２は座標（ｘ２，ｙ２）の位置に配置され、リファレンス・ノード５２３は座標（ｘ３，ｙ３）の位置に配置され、リファレンス・ノード５２４は座標（ｘ４，ｙ４）の位置に配置されている。この場合、測位システム１００ａの施工者は、各リファレンス・ノード５２１〜５２４に対して、リファレンス・ノード５２１の順位を１、リファレンス・ノード５２２の順位を２、リファレンス・ノード５２３の順位を３、リファレンス・ノード５２４の順位を４と予め定めておく。そして、測位システム１００ａの施工者は、各リファレンス・ノードの順位を各リファレンス・ノード５２１〜５２４の各メモリ２５ａに記憶させておく。
【００６１】
ターゲット・ノード５１１が、座標（ｘ１１，ｙ１１）で測位信号ｓ１を送信した場合、各リファレンス・ノード５２１〜５２４は、予め定められている順位に基づき、順次、基準信号を送信する。このように、予め基準信号を発生する順位を定めておくことで、各リファレンス・ノード５２１〜５２４の信号が同時に送信されることを防ぐことができる。
【００６２】
次に、ターゲット・ノード５１１が、領域５０２内の座標（ｘ１２，ｙ１２）の位置に移動する。そして、領域５０２の各頂点（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）、（ｘ５，ｙ５）、（ｘ６，ｙ６）の位置に各リファレンス・ノード５２３〜５２６が配置されている。この場合、順位は、領域５０１の順位を引き継ぎ、リファレンス・ノード５２３が順位３、リファレンス・ノード５２４が順位４に設定されている。このため、座標（ｘ５，ｙ５）、（ｘ６，ｙ６）の順位は、施工者により順位３と４以外である順位１と２に設定されている。すなわち、隣接するリファレンス・ノードに設定されている順位と重ならない順位が設定され、各リファレンス・ノードの各メモリ２５ａに記憶させておく。すなわち、図１９に示すように、各順位は、リファレンス・ノード５２５が順位１、リファレンス・ノード５２６が順位２に設定されている。
このように、予め基準信号を発生する順位を定めておくことで、ターゲット・ノードが他の領域に移動した場合においても、各リファレンス・ノード５２１〜５２４の信号が同時に送信されることを防ぐことができる。
【００６３】
また、本実施形態では、複数のリファレンス・ノードが基準局の役割をする順番を予め設定しておく例を説明したが、基準局になる順番はランダムでもよい。この場合、基準局となるリファレンス・ノードを固定しないことで、測位フィールド内に通信の死角となる場所が発生する可能性を低減する効果がある。例えば、ターゲット・ノード５１１が、１００［ｍ／ｓｅｃ］の速さで移動している場合、フィールド内にある障害物等により、特定の基地局のみが測位信号ｓ１を受信できない、すなわち通信の死角状態が発生する場合がある。このような場合、基準信号を送信する基準局を固定にしてしまうと、通信の死角になってしまい、測位を行えない。このため、リファレンス・ノードは、基準局の役割と基地局の役割とに、例えば、１００［ｍｓｅｃ］ごとに切り替えることで、通信の死角を減少させることができる。
【００６４】
また、測位計算の際に必要となる各リファレンス・ノードのタイムラグは、予め測定して測位サーバ４’のデータベース４３または不図示の記憶部に記憶しておいてもよい。また、各リファレンス・ノードのタイムラグは、測位前もしくは測位中に行われるキャリブレーション処理によって求めることができる。キャリブレーション処理とは、例えば、２つのリファレンス・ノード間で信号を送受信し、信号の往復に要した時間から既知であるリファレンス・ノード間の距離を信号が伝搬するために要する時間を引くことで、あるリファレンス・ノードにおけるタイムラグが見積もることができる。各リファレンス・ノードは、これらのタイムラグを測定し、測定した各タイムラグを測位サーバ４’に各々送信するようにしてもよい。
【００６５】
以上のように、本実施形態では、３つのリファレンス・ノードのうち１つが順次、基準信号を送信する基準局になり、他のリファレンス・ノードが基地局になる。そして、測位サーバは、各基地局が測定した測位信号ｓ１の受信時刻と基準信号の受信時刻との時間差、各基地局の位置、タイムラグを用いてターゲット・ノードの位置を推定するようにしたので、リファレンス・ノード自身が基準局として働くため、リファレンス・ノード以外に専用の基準局を設ける必要が無く、ノードの設置コストを低減できる。
【００６６】
なお、本実施形態では、３つのリファレンス・ノードのうち１つが順次、基準信号を送信する基準局になり、他のリファレンス・ノードが基地局になる例を説明したが、基準局の役割をするのは、例えば、ネットワーク３と接続できなくなったターゲット・ノードでもよい。図１７において、ターゲット・ノード２ａ’〜２ｃ’が初期状態でネットワーク３に接続されていたとする。そして、ターゲット・ノード１から測位信号を受信した時、リファレンス・ノード２ａ’がネットワーク３から切断されていた場合、リファレンス・ノード２ａ’は基準局になり、他のリファレンス・ノード２ｂ’、２ｃ’が基地局になるようにしてもよい。
【００６７】
なお、実施形態の図２〜図５の各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）  Ｉ／Ｆ（インタフェース）を介して接続されるＵＳＢメモリ、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、サーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【符号の説明】
【００６８】
１００、１００ａ・・・測位システム  
１、５１１・・・ターゲット・ノード
２ａ〜２ｃ、２ａ’〜２ｃ’・・・リファレンス・ノード（基準局、基地局）
３・・・ネットワーク
４、４’・・・測位サーバ
１１、２４、２４ａ・・・プロセッサ部
１２、２５、２５ａ・・・メモリ
１３、２３ａ・・・ベースバンド部
１４・・・送信ＲＦ部
１５、２１、２７・・・アンテナ
２２・・・受信ＲＦ部
２３・・・ベースバンド部
２６、４１・・・通信部
２８・・・送信ＲＦ部
４２・・・測位部
４３・・・データベース
ｓ１・・・測位信号
ｓ２・・・基準信号
【図１】
2012098071.tif 000005
【図２】
2012098071.tif 000006
【図３】
2012098071.tif 000007
【図４】
2012098071.tif 000008
【図５】
2012098071.tif 000009
【図６】
2012098071.tif 000010
【図７】
2012098071.tif 000011
【図８】
2012098071.tif 000012
【図９】
2012098071.tif 000013
【図１０】
2012098071.tif 000014
【図１１】
2012098071.tif 000015
【図１２】
2012098071.tif 000016
【図１３】
2012098071.tif 000017
【図１４】
2012098071.tif 000018
【図１５】
2012098071.tif 000019
【図１６】
2012098071.tif 000020
【図１７】
2012098071.tif 000021
【図１８】
2012098071.tif 000022
【図１９】
2012098071.tif 000023