(57)【要約】【課題】災害時などに既存の通信システムが不通となった時に、移動通信端末の位置を正確に特定することができる移動通信端末の位置特定システムを提供する。【解決手段】複数の電波受信装置３０はそれぞれ、ＧＰＳ受信部３４によって検出した基点および前記電子方位磁針３５によって検出した始点で指向性アンテナ３２の指向方向を回転しつつ移動通信端末４０の送信電波を受信した電界強度に基づいて、移動通信端末４０の距離と方位を取得する。各電波受信装置３０は、取得した移動通信端末４０の電波受信装置３０からの距離および方位を位置分析サーバ１０に送信する。位置分析サーバ１０は、各電波受信装置３０から受信した移動通信端末４０からの距離および方位に基づいて、移動通信端末４０の位置を特定する。【選択図】図２
2013210219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯型通信機器または移動体に搭載された通信機器である移動通信端末を含む無線通信システムが不通となった際に前記移動通信端末の位置を特定する移動通信端末の位置特定システムであって、
前記移動通信端末の送信電波をそれぞれ受信する複数の電波受信装置と、位置分析サーバとを有し、
前記複数の電波受信装置はそれぞれ、
指向方向を全周回転可能な指向性アンテナと、
前記指向性アンテナによって前記移動通信端末の送信電波を受信する受信部と、
電波受信装置の位置を前記指向性アンテナの基点として検出するＧＰＳ受信部と、
前記指向性アンテナの方位の始点を検出する電子方位磁針と、
前記ＧＰＳ受信部によって検出した基点および前記電子方位磁針によって検出した始点で前記指向性アンテナの指向方向を回転しつつ前記移動通信端末の送信電波を前記受信部によって受信した電界強度に基づいて、前記移動通信端末の電波受信装置からの距離と方位を取得する演算部と、
前記演算部が取得した前記移動通信端末の電波受信装置からの距離および方位を前記位置分析サーバに送信する送信部とを備え、
前記位置分析サーバは、前記複数の電波受信装置から受信した前記移動通信端末の電波受信装置からの距離および方位に基づいて、前記移動通信端末の位置を特定することを特徴とする移動通信端末の位置特定システム。
【請求項２】
前記複数の電波受信装置は、自律分散型ネットワークを構成し、
前記複数の電波受信装置のそれぞれは、前記演算部が取得した前記移動通信端末の電波受信装置からの距離および方位を、前記自律分散型ネットワークにおける他の電波受信装置を介してリレー的に中継する請求項１に記載の移動通信端末の位置特定システム。
【請求項３】
前記複数の電波受信装置のそれぞれは、前記ＧＰＳ受信部によって検出した電波受信装置の位置を前記位置分析サーバに送信し、
前記位置分析サーバは、
前記複数の電波受信装置から受信した電波受信装置の位置に基づいて各電波受信装置を座標上にマッピングし、
前記複数の電波受信装置から受信した前記移動通信端末に対する距離が最も近い１台の前記電波受信装置を、マッピングした座標上から、至近の電波受信装置として抽出し、
前記至近の電波受信装置に対して前記指向性アンテナの受信可能範囲が重畳している電波受信装置を、マッピングした座標上から、隣接する電波受信装置として抽出し、さらに、
至近の電波受信装置ならびに隣接する電波受信装置それぞれの前記移動通信端末に対する距離および方位から成るベクトル相互の交点を、前記移動通信端末の位置として特定する請求項１または２に記載の移動通信端末の位置特定システム。
【請求項４】
前記複数の電波受信装置のそれぞれは、前記ＧＰＳ受信部によって検出した電波受信装置の位置を前記位置分析サーバに送信し、
前記位置分析サーバは、
前記複数の電波受信装置から受信した前記移動通信端末に対する距離が近い上位少なくとも２台の前記電波受信装置を抽出し、
抽出した少なくとも２台の電波受信装置それぞれの前記移動通信端末に対する距離および方位から成るベクトル相互の交点を、前記移動通信端末の位置として特定する請求項１または２に記載の移動通信端末の位置特定システム。
【請求項５】
前記複数の電波受信装置のうちの少なくとも１台の電波受信装置は、携帯型通信機器または移動体に搭載された通信機器である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の移動通信端末の位置特定システム。
【請求項６】
前記電波受信装置の前記指向性アンテナは、指向方向を電気的に全周回転可能である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の移動通信端末の位置特定システム。
【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特定する移動通信端末の位置特定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
災害時などに基地局と端末との間の既存の通信システムが不通となった時に、携帯電話機等の移動通信端末の位置、ひいては、移動通信端末近傍に居るユーザの所在地を特定し得る技術が望まれている。
【０００３】
移動通信端末の位置を特定する技術としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）人工衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信部を移動通信端末に具備させ、移動通信端末自体がＧＰＳを利用して取得した位置情報を基地局に送信することにより、移動通信端末の位置を特定する技術が実用化されている。
【０００４】
また、ＧＰＳ受信部を持たない移動通信端末（ＧＰＳ受信部を有していても、その機能が停止されている場合をも含む）については、複数の基地局に指向性アンテナを設け、この指向性アンテナで受信した移動通信端末からの送信電波に基づいて、移動通信端末の各基地局からの方位および距離から成るベクトルを取得し、各基地局からのベクトルの交点から移動通信端末の位置を特定する技術が提案されている。
【０００５】
しかし、上述したＧＰＳを利用する技術、ＧＰＳを利用しない技術のどちらも、移動通信端末と基地局との間の通信が実行されることを前提としており、災害時などに既存の通信システムが不通となった時には、移動通信端末以外の構成から位置を特定することができない。
【０００６】
ところで、無線通信システムの一種として、固定的に設置された基地局を用いずに、複数の移動通信端末等を中継局として代用した自律分散型ネットワークが提案されている。
【０００７】
このような自律分散型ネットワークを、災害時などに基地局と端末との間の既存の通信システムが不通となった時に移動通信端末の位置を測定するために利用することを想定すると、中継局が固定設置されていないため、位置特定対象である移動通信端末が中継局の受信可能エリアのどこかに位置するといった程度でしか、位置を認識できず、実用的ではない。
【０００８】
尚、移動体の位置を特定する技術は、例えば、特許文献１〜６に開示されている。このうちの特許文献１に開示された自律移動支援システムとその制御方法は、複数の所定位置に設置された無線マーカと、位置特定対象である移動端末とのそれぞれにおいて移動端末の位置を特定し、特定した位置情報を用いて移動体の自律的な移動を支援している。また、特許文献２に開示された緊急通報を発信した携帯端末の位置を特定する方法およびシステムは、携帯端末が緊急通報を発信した場合に、携帯端末と、所定間隔で設置された複数のセンサとの間の通信、ならびに、複数のセンサから成るセンサネットワークとデータセンタとの間の通信を行い、ＧＰＳを用いることなく、携帯端末の位置を特定している。また、特許文献６に開示された移動体測位方法とその移動体測位システムは、地上基地局から送信される位置特定用電波を受信して、移動中継局が、自らの位置を検出、認識し、位置を検出、認識した移動中継局からの位置特定用電波と、地上基地局から送信される位置特定用電波とを受信して、移動体が、相対的位相差を検出し、現在位置情報を取得することにより、ＧＰＳを用いることなく、移動体の位置を特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１０７１０２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３５７３５号公報
【特許文献３】特開２００７−１９２７７２号公報
【特許文献４】特開２００７−１３４８８１号公報
【特許文献５】特開２００３−３３９０７０号公報
【特許文献６】特開２０００−１８０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上説明したように、特許文献１〜６に開示された例をも含め、災害時などに基地局と端末との間の既存の通信システムが不通となった時に、移動通信端末の位置を正確に特定する技術は、現在のところ確立されていない。
【００１１】
それ故、本発明の課題は、災害時などに基地局と端末との間の既存の通信システムが不通となった時に、移動通信端末の位置を正確に特定することができる移動通信端末の位置特定システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、携帯型通信機器または移動体に搭載された通信機器である移動通信端末を含む無線通信システムが不通となった際に前記移動通信端末の位置を特定する移動通信端末の位置特定システムであって、前記移動通信端末の送信電波をそれぞれ受信する複数の電波受信装置と、位置分析サーバとを有し、前記複数の電波受信装置はそれぞれ、指向方向を全周回転可能な指向性アンテナと、前記指向性アンテナによって前記移動通信端末の送信電波を受信する受信部と、電波受信装置の位置を前記指向性アンテナの基点として検出するＧＰＳ受信部と、前記指向性アンテナの方位の始点を検出する電子方位磁針と、前記ＧＰＳ受信部によって検出した基点および前記電子方位磁針によって検出した始点で前記指向性アンテナの指向方向を回転しつつ前記移動通信端末の送信電波を前記受信部によって受信した電界強度に基づいて、前記移動通信端末の電波受信装置からの距離と方位を取得する演算部と、前記演算部が取得した前記移動通信端末の電波受信装置からの距離および方位を前記位置分析サーバに送信する送信部とを備え、前記位置分析サーバは、前記複数の電波受信装置から受信した前記移動通信端末の電波受信装置からの距離および方位に基づいて、前記移動通信端末の位置を特定することを特徴とする移動通信端末の位置特定システムが得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による移動通信端末の位置特定システムは、災害時などに既存の通信システムが不通となった時に、移動通信端末の位置を正確に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例による移動通信端末の位置特定システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示された移動通信端末の位置特定システムにおける電波受信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示された電波受信装置の動作を説明するためのフロー図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、図１に示された移動通信端末の位置特定システムにおける電波受信装置の動作を説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明による移動通信端末の位置特定システムは、基地局と、携帯型通信機器または移動体に搭載された通信機器である移動通信端末とを含む既存の無線通信システムが、災害などによって不通となった際に移動通信端末の位置を特定する移動通信端末の位置特定システムである。
【００１６】
特に、本位置特定システムは、移動通信端末の送信電波をそれぞれ受信する複数の電波受信装置と、位置分析サーバとを有している。
【００１７】
複数の電波受信装置はそれぞれ、指向方向を全周回転可能な指向性アンテナと、指向性アンテナによって移動通信端末の送信電波を受信する受信部と、電波受信装置の位置を指向性アンテナの基点として検出するＧＰＳ受信部と、指向性アンテナの方位の始点を検出する電子方位磁針と、ＧＰＳ受信部によって検出した基点および電子方位磁針によって検出した始点で指向性アンテナの指向方向を回転しつつ移動通信端末の送信電波を受信部によって受信した電界強度に基づいて、移動通信端末の電波受信装置からの距離と方位を取得する演算部と、演算部が取得した移動通信端末の電波受信装置からの距離および方位を前記位置分析サーバに送信する送信部とを備えている。
【００１８】
位置分析サーバは、複数の電波受信装置から受信した移動通信端末の電波受信装置からの距離および方位に基づいて、移動通信端末の位置を特定する。
【００１９】
上記構成により、本位置特定システムは、災害時などに既存の通信システムが不通となった時に、移動通信端末の位置を正確に特定することができる。これによって、災害時など携帯電話機と共に瓦礫の下に閉じ込められた被災者の迅速な救助が可能となる。
【実施例】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明による移動通信端末の位置特定システムのより具体的な実施例を説明する。
【００２１】
図１を参照すると、本発明の実施例による移動通信端末の位置特定システムは、図示しない基地局や中継局と、携帯型通信機器または移動体に搭載された通信機器である例えば携帯電話機等の移動通信端末４０を含む既存の無線通信システムが、災害などによって不通となった際に、例えば瓦礫の下に埋もれてしまったような移動通信端末４０の位置を特定する移動通信端末の位置特定システムである。
【００２２】
本位置特定システムは、移動通信端末４０の送信電波をそれぞれ受信する複数の電波受信装置３０（３０Ａ、３０Ｂ、・・・）と、位置分析サーバ１０とを有している。
【００２３】
さらに図２をも参照すると、特に、本位置特定システムにおいて、複数の電波受信装置３０はそれぞれ、災害時などに被災地域に搬送し、被災地域に例えば数十メートルから数百メートルの任意かつ個別の間隔で点在するように設置可能なサイズ、形状、重量を呈しており、指向性アンテナ３２と、受信部３３と、ＧＰＳ受信部３４と、電子方位磁針３５と、演算部３６と、送信部３７と、図示しないバッテリまたは自家発電部とを備えている。
【００２４】
指向性アンテナ３２は、全周回転可能なアンテナ部３２ａと、演算部３６からの指示に応じてアンテナ部３２ａを回転駆動する電気モータを含む駆動部３２ｂとを備え、アンテナ部３２ａの指向方向を全周回転可能である。ただし、本発明において、指向性アンテナの回転手段は、機械式でなくてもよく、例えば、複数方位を向いた複数の指向性アンテナ素子を電気的に切り替えるものや、指向方向を電気的に変化させるフェーズドアレイアンテナによって構成されてもよい。
【００２５】
受信部３３は、指向性アンテナ３２によって移動通信端末４０の送信電波を受信する。尚、受信部３３には、指向性アンテナ３２の他に無指向性アンテナをも備えておき、受信部３３と、移動通信端末４０、自律分散型ネットワーク２０における他の電波受信装置３０、位置分析サーバ１０との間で行う通常の通信については、無指向性アンテナを用いてもよい。受信部３３は、種々の無線通信システムに対応して、種々の周波数帯域ならびに変調方式の電波を受信可能な所謂ワイドバンドレシーバとなっている。
【００２６】
ＧＰＳ受信部３４は、図示しないＧＰＳアンテナによってＧＰＳ人工衛星５０の電波を受信し、電波受信装置３０の位置を指向性アンテナ３２の基点（基準点）として検出する。
【００２７】
電子方位磁針３５は、地磁気に基づいて、指向性アンテナ３２の方位の始点（基準角度、基準方位）を検出する。
【００２８】
演算部３６は、ＧＰＳ受信部３４によって検出した基点および電子方位磁針３５によって検出した始点で指向性アンテナの指向方向を回転しつつ移動通信端末４０の送信電波を受信部３３によって受信した電界強度に基づいて、移動通信端末４０の電波受信装置からの距離と方位を取得する。
【００２９】
送信部３７は、図示しない送信アンテナを備えており、位置分析サーバ１０に対し、演算部３６が取得した移動通信端末４０の電波受信装置からの距離と方位を送信する。ただし、後述するように、複数の電波受信装置３０は自律分散型ネットワーク２０を構成しており、位置分析サーバ１０への送信は自律分散型ネットワーク２０における他の電波受信装置３０を介して行われる。尚、送信アンテナとしては、無指向性アンテナでよく、受信部３３に無指向性アンテナを備える場合には、送受信アンテナの少なくとも一部を共通の構成としてもよい。
【００３０】
尚、複数の電波受信装置３０は、自律分散型ネットワーク２０を構成しており、複数の電波受信装置３０のそれぞれは、演算部３６が取得した移動通信端末４０の電波受信装置からの距離および方位を、自律分散型ネットワーク２０における他の電波受信装置を介してリレー的に中継する。
【００３１】
位置分析サーバ１０は、送受信アンテナを備えた送受信部と、演算部とを有しており、複数の電波受信装置３０から受信した移動通信端末４０の電波受信装置からの距離および方位に基づいて、移動通信端末４０の位置を特定する。位置分析サーバ１０は、電波受信装置３０と同様に被災地域に搬送可能ならびに設置され、個別の電源を備えたノートブック型コンピュータ等によって構成されるか、あるいは、複数の電波受信装置３０の少なくとも１台と通信可能距離内であれば、固定設置される形態であってもよい。
【００３２】
次に、図１〜図３を参照して、本移動通信端末の位置特定システムの動作のうち、特に、電波受信装置の動作を説明する。
【００３３】
ステップＳ３１において、複数の電波受信装置３０はそれぞれ、ＧＰＳ受信部３４からＧＰＳ電波を受信し、自らの現在位置を検出し、演算部３６に送出すると共に、送信部３７から自律分散型ネットワーク２０における他の電波受信装置３０を介して位置分析サーバ１０に位置情報を送信する。
【００３４】
尚、電波受信装置３０が自律分散型ネットワーク２０における他の電波受信装置３０を介して位置分析サーバ１０と通信する際は、次のように動作する。即ち、電波受信装置３０は、送信部３７から隣接する電波受信装置３０および位置分析サーバ１０との接続を試みる。次いで、隣接する電波受信装置３０の電波が検出できない場合は、検出できるまでサーチを繰り返す。隣接する電波受信装置３０の電波を検出した場合は、隣接する電波受信装置３０に対して接続する。
【００３５】
ステップＳ３２において、各電波受信装置３０の演算部３６は、ＧＰＳ受信部３４によって検出した電波受信装置３０の現在位置を基点（基準点）とし、かつ、電子方位磁針３５によって検出した例えば真北を始点始点（基準角度、基準方位、０度）とし、指向性アンテナ３２のアンテナ部３２ａの指向方向を駆動部３２ｂによって初期化設定する。
【００３６】
ステップＳ３３において、各電波受信装置３０の演算部３６は、指向性アンテナ３２のアンテナ部３２ａのアンテナ角ｎにて移動通信端末４０の送信波をスキャンする。
【００３７】
ステップＳ３４において、各電波受信装置３０の演算部３６は、のアンテナ角ｎをカウントアップし、移動通信端末４０の送信波をスキャンする。
【００３８】
ステップＳ３５において、各電波受信装置３０の演算部３６は、ＧＰＳ受信部３４によって検出した基点および電子方位磁針３５によって検出した始点で移動通信端末４０の送信電波を受信部３３によって受信した電界強度に基づいて、移動通信端末４０の電波受信装置３０からの距離と方位を取得する。
【００３９】
各電波受信装置３０の演算部３６は、アンテナ角ｎが３６０度となるまで受信部３３によって電界強度を受信し（ステップＳ３６において）、最も電界強度が高いときのアンテナ角ｎから、移動通信端末４０の電波受信装置３０からの距離と方位を決定し、自律分散型ネットワーク２０における他の電波受信装置３０を介して位置分析サーバ１０に移動通信端末４０の電波受信装置３０からの距離と方位の情報を送信する（ステップＳ３７）。
【００４０】
次に、図１、図２ならびに図４（ａ）〜（ｄ）を参照して、本移動通信端末の位置特定システムの動作のうち、主に、位置分析サーバの動作を説明する。
【００４１】
本実施例においては、前述のステップＳ３１のごとく、複数の電波受信装置３０のそれぞれは、ＧＰＳ受信部３４によって検出した電波受信装置の位置を、自律分散型ネットワーク２０における他の電波受信装置３０を介して位置分析サーバ１０に送信する。
【００４２】
一方、位置分析サーバは、図４（ａ）に示されるように、ステップＳ１１において、複数の電波受信装置３０から受信した電波受信装置の位置に基づいて各電波受信装置を座標上にマッピングする。
【００４３】
次に、図４（ｂ）に示されるように、複数の電波受信装置３０から受信した移動通信端末に対する距離が最も近い１台の電波受信装置、例えば電波受信装置３０Ａを、マッピングした座標上から、至近の電波受信装置として抽出し（ステップＳ１２）、至近の電波受信装置３０Ａに対して指向性アンテナ３２の受信可能範囲が重畳している電波受信装置３０（３０Ｂ、３０Ｃ）を、マッピングした座標上から、隣接する電波受信装置３０Ｂ、３０Ｃとして抽出する（ステップＳ１３）。
【００４４】
さらに、図４（ｃ）に示されるように、ステップＳ１４において、電波受信装置３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃそれぞれは、ＧＰＳ電波から算出した現在位置を基点とし、スキャン範囲が終点となる線分を、該当の電波受信装置から取得した電波受信角度（ｎ）方向に引く。
【００４５】
さらにまた、図４（ｄ）に示されるように、ステップＳ１５において、至近の電波受信装置３０Ａならびに隣接する電波受信装置３０Ｂ、３０Ｃそれぞれの移動通信端末に対する距離および方位から成るベクトル相互の交点を、移動通信端末の位置として特定する。尚、図示の例では交点は二点であり、２台の移動通信端末が存在している。
【００４６】
尚、以上説明した実施例においては、位置分析サーバが予め複数の電波受信装置をマッピングし、隣接するものを抽出してから交差判定を行っているが、本発明においては、位置分析サーバが、複数の電波受信装置から受信した移動通信端末に対する距離が近い上位少なくとも２台の電波受信装置を抽出し、抽出した少なくとも２台の電波受信装置の移動通信端末に対する距離および方位から成るベクトル相互の交点を、移動通信端末の位置として特定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上説明した実施例に限定されることなく、本発明は、特許請求の範囲に記載された技術範囲内であれば、種々の変形が可能であることは云うまでもない。
【符号の説明】
【００４８】
１０    位置分析サーバ
２０    自律分散型ネットワーク
３０、３０Ａ、３０Ｂ  電波受信装置
３２    指向性アンテナ
３２ａ  アンテナ部
３２ｂ  アンテナ駆動部
３３    受信部
３４    ＧＰＳ受信部
３５    電子方位磁針
３６    演算部
３７    送信部
４０    移動通信端末（携帯電話機）
５０    ＧＰＳ人工衛星
【図１】
2013210219.tif 000003
【図２】
2013210219.tif 000004
【図３】
2013210219.tif 000005
【図４】
2013210219.tif 000006