(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムであって、
前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の１つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を行う時間基準制御手段と、
それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻を取得する補正時刻取得手段と、
前記補正時刻取得手段が取得した前記時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を計算し、前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記移動端末の位置を計算する測位計算手段とを備え、
ｎ≧１として、前記時間基準制御手段が、前記契機の後に（ｎ＋１）回以上、前記時間基準信号を送信する制御をし、
前記補正時刻取得手段は、（ｎ＋１）組の、前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻との組に基づいて補正された時刻を取得し、
（ｎ＋１）個の前記時間基準信号を受信する前に前記基地局が前記測位信号を受信した時の前記局所時刻を保存する保存手段をさらに備え、
前記基地局が（ｎ＋１）個目の前記時間基準信号を受信した後に、前記保存手段が保存する前記局所時刻が補正されて前記補正時刻取得手段に取得され、前記測位計算手段が前記移動端末の位置を計算し、
前記測位信号を受信したという通知が、予め決められた長さの期間に渡って、複数の前記基地局のいずれからも受信されない場合、前記時間基準制御手段は前記時間基準信号の送信を停止する制御を行う、
ことを特徴とする無線測位システム。
【請求項２】
前記移動端末は複数回前記測位信号を送信し、
前記時間基準制御手段は、（ｎ＋１）個の前記時間基準信号の送信間隔を、前記測位信号の送信間隔に基づいて設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線測位システム。
【請求項３】
前記時間基準制御手段は、前記測位信号の前記送信間隔に基づいて設定した前記送信間隔で（ｎ＋１）個の前記時間基準信号を送信する制御をした後、設定した前記送信間隔よりも長い送信間隔で、（ｎ＋２）個目以降の前記時間基準信号の送信を続ける制御を行う、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線測位システム。
【請求項４】
前記時間基準信号の送信を開始する契機をもたらした第１の測位信号と、該第１の測位信号の次に送信される第２の測位信号との送信間隔以下の時間で、（ｎ＋１）回の前記時間基準信号の送信が終了するように、前記時間基準制御手段は（ｎ＋１）個の前記時間基準信号の送信間隔を設定する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の無線測位システム。
【請求項５】
前記測位信号は、複数回送信される前記測位信号同士の送信間隔に関する間隔情報を含み、
前記時間基準制御手段は、前記複数の基地局のうちの１つである時間基準局に備えられ、該時間基準局が受信した前記測位信号に含まれる前記間隔情報に基づいて、（ｎ＋１）個の前記時間基準信号の送信間隔を設定する、
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の無線測位システム。
【請求項６】
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムにおいて、前記複数の基地局と接続された無線測位装置であって、
ｎ≧１として、前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の１つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により（ｎ＋１）回以上、前記複数の基地局に送信する制御を行う時間基準制御手段と、
それぞれの前記基地局において（ｎ＋１）個の前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、（ｎ＋１）個の前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を計算し、前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記移動端末の位置を計算する測位計算手段と、
を備え、
前記基地局が（ｎ＋１）個の前記時間基準信号を受信する前に受信した前記測位信号に関しての前記補正された時刻は、当該測位信号を前記基地局が受信した時の前記局所時刻であって（ｎ＋１）個目の前記時間基準信号の受信まで保存されていた時刻が、（ｎ＋１）個目の前記時間基準信号の受信後に読み出されて補正された時刻であり、
前記測位信号を受信したという通知が、予め決められた長さの期間に渡って、複数の前記基地局のいずれからも受信されない場合、前記時間基準制御手段は前記時間基準信号の送信を停止する制御を行う、
ことを特徴とする無線測位装置。
【請求項７】
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムにおいて、
ｎ≧１として、前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の１つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により（ｎ＋１）回以上、前記複数の基地局に送信する制御を、時間基準制御手段が行い、
前記基地局が（ｎ＋１）個の前記時間基準信号を受信する前に前記測位信号を受信した時の前記局所時刻を、保存手段が保存し、
それぞれの前記基地局において（ｎ＋１）個の前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、（ｎ＋１）個の前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を、測位計算手段が計算し、
前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記測位計算手段が前記移動端末の位置を計算し、
前記測位信号を受信したという通知が、予め決められた長さの期間に渡って、複数の前記基地局のいずれからも受信されない場合、前記時間基準制御手段は前記時間基準信号の送信を停止する制御を行う、
ことを特徴とし、さらに、
前記基地局が（ｎ＋１）個の前記時間基準信号を受信する前に前記測位信号を受信した時の前記局所時刻は、前記基地局における（ｎ＋１）個目の前記時間基準信号の受信後に、前記保存手段から読み出されて前記基準時刻に補正され、前記測位計算手段により前記伝搬時間差の計算に用いられる、
ことを特徴とする無線測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を用いて移動端末の位置を計測する測位技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な分野において、移動端末の位置を求める、すなわち移動端末の位置を測位することが求められている。また、測位方式としては、既知の位置にある複数の基地局が移動端末からの電波を受信し、例えば計算用サーバが、各基地局における電波の受信時刻から基地局間の伝搬時間差（Time Difference Of Arrival：ＴＤＯＡ。到着時間差や到来時間差ともいう）を算出し、算出したＴＤＯＡを用いて移動端末の位置を計測する方式が知られている。
【０００３】
測位の対象となる移動端末は、例えば、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）端末、電池を内蔵し無線送信機能を備えたアクティブ式のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグなど、様々である。また、屋外と屋内のいずれで測位が行われるか、測位にどの程度の精度が求められるか、測位にどの種類の電波が用いられるか、といったことも、利用分野によって様々である。
【０００４】
図１２を参照して、ＴＤＯＡ方式の測位システムの原理を説明する。
図１２の無線測位システム１０００では、位置が未知である移動端末１００１が、図１２に白抜き矢印で示した電波を送信する。以下の説明では、この電波がパルス波である場合を例とし、そのパルス波を測位パルスと呼んで説明する。
【０００５】
位置が既知である複数の基地局１００３ａ〜１００３ｅはそれぞれ、送信された測位パルスを受信し、測位パルスの受信時刻を測定し、ネットワークを介して受信時刻を計算サーバ１００４に送信する。計算サーバ１００４は、測定された受信時刻同士の差であるＴＤＯＡに基づいて移動端末１００１の位置を算出する。
【０００６】
例えば、２次元の位置を測定する場合なら、最低３個の基地局が必要である。しかし、移動端末１００１の位置によっては、遮蔽物に遮られて移動端末１００１からの電波を受信することができない基地局があるかもしれない。よって、現実的には、より多くの基地局を測定範囲内に配置することが好ましい。図１２は、５つの基地局１００３ａ〜１００３ｅが配置されている例である。
【０００７】
ここで、２点からの距離の差が一定の値となる点の軌跡は双曲線を描くことに注目する。すると、原理的には、計算サーバ１００４が、複数組の２つの基地局の組についてそれぞれ２つの基地局間の受信時刻の時間差（すなわちＴＤＯＡ）を計算し、複数の双曲線を求め、それら複数の双曲線の交点を算出すれば、算出された交点は、測位パルスを送信した移動端末１００１の位置である。
【０００８】
このような測位計算においては、各基地局の時刻が正確に一致している必要がある。なぜなら、基地局間の受信時刻の差であるＴＤＯＡを使うので、もし基地局間の時刻が一致していないと、時間差が正確に求まらず、正しく測位計算を行うことができなくなるからである。
【０００９】
例えば、屋内での物品管理といった用途では、誤差を数十ｃｍ程度に抑えることが求められる。電波が１ｎｓに進む距離は約３０ｃｍなので、基地局間の時刻は高精度で一致している必要があり、例えば差を１ｎｓ未満とすることが求められる。しかし、基地局は通
常、各々が独立した水晶などのクロック（すなわち時間基準）を持っているため、時刻はばらばらである。
【００１０】
そこで、例えば基地局のうちの一局を時間基準局とし、時間基準局から時刻合わせを行うためのパルス波（以下、時間基準パルスという）を送信する、という手法が取られる。図１２では、基地局１００３ａが時間基準局１００２を兼ねており、時間基準パルスが破線矢印で図示されている。計算サーバ１００４は、時間基準パルスによる時刻合わせをして補正した受信時刻に基づき、移動端末１００１の位置を計算する。
【００１１】
時刻合わせを含めた、測位の具体的な方法には様々なものがある。
例えば、特許文献１に記載の測位システムでは、次のようにして無線送信機能を持つノードの位置が測定される。まず、ノードが、位置を測定するための測位信号を送信する。基準局は、測位信号を受信した後、基準時刻を確定するための基準信号を送信する。複数のアクセスポイント（ＡＰ）は、測位信号の受信時刻Ｔｘ１と基準信号の受信時刻Ｔｘ２を測定し、位置計算サーバに送信する（ｘは各ＡＰに対応し、ｘ＝ａ，ｂ，……である）。
【００１２】
位置計算サーバは、各ＡＰの座標および各ＡＰから基準局までの距離の情報を含むデータベースを備える。位置計算サーバは、各ＡＰと基準局との距離を光速で除して、基準局から各ＡＰまでの信号伝搬遅延時間Ｔｘ３を算出する。基準局が基準信号を送信した時刻Ｔｘ４（＝Ｔｘ２−Ｔｘ３）は同時刻を表すので、時刻Ｔｘ４を基準として、ＡＰの時刻を同期させることができる。
【００１３】
例えば、ＡＰ１とＡＰ２はそれぞれｘ＝ａとｘ＝ｂに対応し、位置計算サーバは、時刻Ｔａ４およびＴｂ４を基準として、測位信号受信時刻Ｔａ１とＴｂ１の差を求める。すなわち、位置計算サーバは（Ｔａ４−Ｔａ１）と（Ｔｂ４−Ｔｂ１）との差を求める。位置計算サーバは、こうして求めた差と、ＡＰ１およびＡＰ２の座標とを用いて、ノードの位置を算出する。
【００１４】
特許文献２にも、特許文献１と同様の方法でノードの位置を測定する測位システムが開示されている。また、特許文献２にはＵＷＢ（Ultra Wideband；超広帯域無線）のパルス方式を適用することが開示されている。
【００１５】
特許文献３には、基地局が測位信号を受信してから基準信号を受信するまでの時間を用いて、ノードの位置を測定する測位測距システムが開示されている。特許文献３では数式の表現の仕方が多少異なるが、本質的には特許文献１および２と同様の方法でノードの位置が測定される。また、特許文献３には、サンプリングクロックの周期が一定時間（例えば０．５ｎｓ）長くあるいは短くシフトすることによって、比較的低速の発振器（例えば約３２ＭＨｚ）と低速のカウンタを使用して、高精度な時間差計測を行う方法も開示されている。
【００１６】
図１３は、上記の特許文献１〜３に記載の無線測位システムの概略を示す図である。図１３（ａ）は無線測位システムの構成を示し、図１３（ｂ）はタイミングチャートである。
【００１７】
特許文献１〜３の無線測位システムでは、図１３（ａ）の（１）に示すように、測位すべき移動端末１００１から測位信号が送信される。また、基地局１００３ａ〜１００３ｃのうち、基地局１００３ａが時間基準局１００２（特許文献１〜３では単に基準局と呼ばれる）を兼ねている。時間基準局１００２は、移動端末１００１から送信された測位信号を受信した後で基準信号を送信する。基地局１００３ｂと１００３ｃは測位信号と基準信
号を受信する。
【００１８】
基地局１００３ｂと１００３ｃにおける、測位信号と基準信号の受信時刻の差は、それぞれ、図１３（ｂ）に示すＴ１とＴ２である。また、時間基準局１００２と基地局１００３ｂとの距離、および時間基準局１００２と基地局１００３ｃとの距離は既知なので、距離を光速で除すことにより、基準信号の伝搬時間が算出可能である。よって、特許文献３の式（２）に示されるように、基準信号の伝搬時間の差からＴ１とＴ２との差を減ずることで、測位信号の基地局１００３ｂと１００３ｃそれぞれへの測位信号の伝搬時間の差が得られる。
【００１９】
しかしながら、特許文献１〜３の無線測位システムでは、基地局のクロック同士のスケールの違い、すなわち単位時間当たりに時刻が進む割合の違いについて考慮されていないという問題がある。一般には、クロック自体のばらつきが原因で、複数の基地局それぞれのクロックのスケールは異なる。つまり、一般には、複数の基地局それぞれのクロックは、位相が一致していないことがあるだけではなく、周波数も一致していないことがあり、そのため時刻の進み具合が基地局間で異なることがある。
【００２０】
したがって、基地局間の時刻を一致させるには、単に時間原点を基地局間で合わせるだけでなく、クロックのスケールも基地局間で合わせる必要がある。しかし、図１３（ｂ）に示す時間差Ｔ１とＴ２はいずれも、スケールが調整されていない状態の２つの時刻の差である。Ｔ１は、基地局１００３ｂのクロックにより測定され、一方Ｔ２は、基地局１００３Ｃのクロックにより測定される。各基地局のクロックはそれぞれ独立しており、スケール差がある。その結果、最終的に測位される移動端末１００１の位置も、クロックのスケールの違いに起因する誤差を含んでしまう。
【００２１】
そこで、特許文献１〜３の無線測位システムとは異なる仕組みの無線測位システムが考えられる。次に、その具体的な動作について、図１２〜図１５を参照して説明する。
例えば「１０回」など所定の数の時間基準パルスを図１２の時間基準局１００２が送信し、各基地局１００３ｂ〜１００３ｅでは、個々の時間基準パルスに対応する受信時刻を測定する。時間基準局１００２における時間基準パルスの送信時刻と、各基地局１００３ｂ〜１００３ｅにおける受信時刻と、時間基準局１００２と各基地局１００３ｂ〜１００３ｅとの距離とを用いた計算により、時刻合わせが可能となる。
【００２２】
以下では、基準となる時刻を「基準時刻」といい、各基地局における時刻をそれぞれ当該基地局の「局所時刻」といい、時間基準局１００２の局所時刻を基準時刻として用いる場合を例として時刻合わせについて説明する。
【００２３】
図１４は、直線近似による時刻合わせを説明するグラフである。図１４は、ある１つの基地局（例えば、以下の説明では図１２の基地局１００３ｂとする）に注目して、その特定の基地局１００３ｂの局所時刻Ｔを時間基準局１００２における基準時刻に補正する時刻合わせの方法を示している。図１４のグラフの縦軸は時間基準局１００２における基準時刻ｓであり、横軸は時刻合わせの対象である基地局１００３ｂにおける局所時刻ｔである。
【００２４】
時間基準局１００２は、（ｎ＋１）回という所定の回数、時間基準パルスを送信する。これら（ｎ＋１）個の時間基準パルスを送信した時の時間基準局１００２における基準時刻は、それぞれ、
Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，……，Ｓｎ−２，Ｓｎ−１，Ｓｎ
である。また、基地局１００３ｂがこれら（ｎ＋１）個の時間基準パルスをそれぞれ受信した時の、基地局１００３ｂにおける局所時刻は、
Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，……，Ｔｎ−２，Ｔｎ−１，Ｔｎ
である。
【００２５】
図１４は、０≦ｊ≦ｎなる各ｊについて（ｓ，ｔ）＝（Ｓｊ，Ｔｊ）なる点をプロットしたグラフである。計算サーバ１００４は、これら（ｎ＋１）個の点の座標から、最小２乗法を用いて、
ｓ＝ａｔ＋ｂ
なる近似直線の係数ａとｂを算出することができる。すなわち、もし時間基準局１００２と基地局１００３ｂのクロック同士の原点とスケールが等しければ、Ｌを時間基準局１００２と基地局１００３ｂとの既知の距離、ｃを光速として、
ｓ＝ｔ＋Ｌ／ｃ
となることを利用して、計算サーバ１００４は、誤差の２乗和が最小となるようなａとｂの値を算出する。このようにして算出された係数ａとｂを用いれば、時間原点、スケールの双方のずれを考慮に入れた時刻合わせが可能となる。もちろん、直線に近似する以外にも、２次曲線に近似するなど、他の方法も可能であるが、簡単のため、直線に近似する場合を例とする。
【００２６】
ここで、図１２の無線測位システム１０００が、恒常的に移動端末１００１の測位を続けるものである場合、時間基準局１００２は、時刻Ｓｎの（ｎ＋１）回目の時間基準パルスを送信した後にも、さらに時間基準パルスの送信を続ける。図１４にはそのうち、（ｎ＋２）回目の時間基準パルスの送信時刻Ｓｎ＋１と受信時刻Ｔｎ＋１とが示してある。
【００２７】
図１４に示すように、基地局１００３ｂにおける時刻Ｔｎから時刻Ｔｎ＋１までの区間（ただし時刻Ｔｎ＋１を除く）を「区間Ａ」ということにする。区間Ａ内のある時刻Ｔに、基地局１００３ｂが移動端末１００１からの測位パルスを受信したとすると、その受信時刻Ｔは、計算サーバ１００４に送られた後で、計算サーバ１００４により時刻Ｓに補正される。つまり、計算サーバ１００４は、直前に時刻Ｓ０〜Ｓｎおよび時刻Ｔ０〜Ｔｎから算出した係数ａとｂを用いて、
Ｓ＝ａＴ＋ｂ
なる、補正された時刻Ｓを算出する。
【００２８】
他方、計算サーバ１００４は、（ｎ＋２）回目の時間基準パルスの送信時刻Ｓｎ＋１と受信時刻Ｔｎ＋１を受け取ると、係数ａとｂを再計算する。すなわち、
Ｓ１，Ｓ２，……，Ｓｎ−２，Ｓｎ−１，Ｓｎ，Ｓｎ＋１
なる（ｎ＋１）個の送信時刻と、
Ｔ１，Ｔ２，……，Ｔｎ−２，Ｔｎ−１，Ｔｎ，Ｔｎ＋１
なる（ｎ＋１）個の受信時刻とから、計算サーバ１００４は上記と同様にして、係数ａとｂの値を計算しなおす。（ｎ＋３）個目以降の時間基準パルスについても同様である。
【００２９】
このように、計算サーバ１００４による移動端末の受信時刻の補正は、次の時間基準パルスが到着するまでの間、直前の（ｎ＋１）組の送信時刻と受信時刻の組から求めた係数ａとｂを使って行われる。補正に使われる係数ａとｂは、初回の算出以降、時間基準パルスの受信時刻を計算サーバ１００４が基地局１００３ｂから受け取るたびに、再計算され、更新される。
【００３０】
なお、上記の説明では時刻合わせの対象として基地局１００３ｂを取り上げたが、他の基地局１００３ｃ〜１００３ｅについても同様である。
図１５は、上記で説明した直線近似による時刻合わせの方法をまとめた図である。すなわち、図１５の左側には、時間基準パルスの送信時刻Ｓ０〜Ｓｎと、それに対応する受信時刻Ｔ０〜Ｔｎと、時間基準局と時刻合わせの対象の基地局との距離という３種類のデー
タが示されている。図１５の中央列と右列には、計算サーバ１００４が、これらのデータを用いて時刻合わせを行って補正に必要な係数を算出し、区間Ａに受信した移動端末からの測位パルスの受信時刻を補正することが示されている。
【特許文献１】特開２００５−１４０６１７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０８９１号公報
【特許文献３】特開２００７−７１８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
上記のように時間基準パルスを複数回送受信して時刻を補正すれば、クロック同士のスケールの違い、すなわち周波数の違いも考慮されるため、より測位の精度も高まると期待される。しかし、時間基準パルスを複数回送受信する方式には、必要以上に電波の送信が行われることがある、という問題がある。図１６はその問題を説明するタイミングチャートである。
【００３２】
図１６は、図１２のうちのある１つの基地局（例えば基地局１００３ｂであると仮定して説明する）において受信されるパルスを示すタイミングチャートである。図１６の上段（ａ）は、移動端末１００１から送信された測位パルスを示し、下段（ｂ）は時間基準局１００２から送信された時間基準パルスを示す。図１６（ａ）に示すように、測位パルスＰ０を受信するまでは、移動端末１００１から何も受信されない期間が続いている。この期間では、移動端末１００１が測定範囲内にないか、あるいは、測定範囲内にあっても測位パルスを送信していないために、移動端末１００１からの測位パルスが受信されない。そのため、図１６ではこの期間を「待機時間」と表現してある。
【００３３】
一方で、待機時間の間には、図１６（ｂ）に示すように、（ｎ＋１）個よりも多い時間基準パルスＱ０〜Ｑｍが受信されている。すなわち、待機時間においても無線測位システム１０００は稼動しており、時間基準局１００２による時間基準パルスの送信と計算サーバ１００４による時刻合わせの計算が行われている。
【００３４】
上記のように、移動端末１００１の位置を測定するため、つまり測位計算を行うためには、予め、時間基準局１００２から時間基準パルスを送信し、時刻合わせを完了させておく必要がある。例えば、図１４の区間Ａにおける測位計算のためには、予め、時間基準局１００２が時刻Ｓ０〜Ｓｎに（ｎ＋１）個の時間基準パルスを送信しておく必要がある。しかし、一般には、いつ移動端末１００１が測定範囲内で測位パルスを送信し始めるかということを予め知ることはできない。
【００３５】
そこで、図１６に示すように、移動端末１００１がいつ最初の測位パルスＰ０を送信してもかまわないように、時間基準局１００２は、事前に時間基準パルスの送信を開始する。結果的には、図１６の場合、時刻合わせに必要な（ｎ＋１）個の時間基準パルスＱ０〜Ｑｎが基地局１００３ｂに受信された後も、しばらく移動端末１００１からは何も受信されない状態が続く。その状態でも、やはり移動端末１００１からの最初の測位パルスＰ０がいつ受信されるかが不明なので、時間基準局１００２は時間基準パルスの送信を続ける。
【００３６】
結局、図１６の例では、基地局１００３ｂは、（ｍ＋１）個目のパルスＱｍを受信した直後に移動端末１００１からの測位パルスＰ０を受信する。よって、時刻合わせには時間基準パルスＱｍ−ｎ〜Ｑｍが使われ、時間基準パルスＱ０〜Ｑｍ−ｎ−１は結果的に使われず、無駄となる。
【００３７】
一般論として、電波は限られた資源であるため、電波の送信（すなわち電波の利用）は
、必要最低限にすることが望ましい。また、他の無線通信機器への与干渉を抑制するためにも、電波の無駄な送信は控えることが望ましい。よって、基地局間の時刻を精度よく補正することによって精度よく測位を行うために複数の時間基準信号（例えば時間基準パルス）を使った時刻の補正を行う場合にも、それらの時間基準信号の過剰な送信を避けることが望ましい。
【００３８】
そこで、本発明は、複数の時間基準信号をできるだけ効率的に送信し、無駄な送信を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明による無線測位システムは、複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムであって、時間基準制御手段と補正時刻取得手段と測位計算手段とを備える。
【００４０】
前記時間基準制御手段は、前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の１つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を行う。
【００４１】
前記補正時刻取得手段は、それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻を取得する。
【００４２】
前記測位計算手段は、前記補正時刻取得手段が取得した前記時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を計算し、前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記移動端末の位置を計算する。
【００４３】
本発明の別の態様によれば、複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムにおいて、前記複数の基地局と接続され、上記と同様の時間基準制御手段と測位計算手段とを備えた、無線測位装置が提供される。
【発明の効果】
【００４４】
上記のいずれの態様においても、本発明によれば、移動端末が測位信号を送信しない限り時間基準信号は送信されないので、時間基準信号の無駄な送信を防ぐことができ、効率的な送信が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、第１実施形態のシステム構成図である。図１の無線測位システム１００は、無線電波を送信する移動端末１０１の位置を測位するシステムであり、時間基準局１０２を兼ねた基地局１０３ａを含めて複数の基地局１０３ａ〜１０３ｄを備え、さらに計算サーバ１０４を備える。基地局１０３ａ〜１０３ｄ同士の相対的な位置関係は既知とする。各基地局の位置は、例えば事前にレーザ測長計などの別の手段により測定したり、予め決められた位置に各基地局を配置することで、既知となっているものとする。
【００４６】
また、各基地局１０３ａ〜１０３ｄと計算サーバ１０４は、ネットワークで接続されている。本実施形態では、そのネットワークは有線ＬＡＮ（Local Area Network）であるが、他の実施形態では無線ＬＡＮなどの無線ネットワークであってもよい。
【００４７】
詳細は後述するが、本実施形態において移動端末１０１および時間基準局１０２が送信する電波はＵＷＢのパルス波であり、より詳細にはＵＷＢのインパルス電波である。以下、移動端末１０１が送信するパルス波を「測位パルス」といい、時間基準局１０２が送信するパルス波を「時間基準パルス」という。
【００４８】
無線測位システム１００が稼動を始めたとき、すべての基地局１０３ａ〜１０３ｄは受信待機状態にあり、移動端末１０１からの測位パルスの受信を待ち受けている。この時点では、時間基準局１０２はまだ時間基準パルスの送信を行わない。
【００４９】
図１の（１）に示したように、ある時点において、無線測位システム１００の測定範囲内に移動端末１０１が入ってきて、測位パルスの送信を開始する。すると、特に遮蔽物などがなければ、基地局１０３ａ〜１０３ｄがそれぞれ測位パルスを受信する。
【００５０】
続いて、基地局１０３ａ〜１０３ｄはそれぞれ、（２）に示したようにネットワークを介して、測位パルスの受信を計算サーバ１０４に通知する。計算サーバ１０４は、基地局１０３ａ〜１０３ｄからの通知のうち最初の１つを受信すると、時間基準パルスの送信が行われているか否かを判断する。もし時間基準パルスの送信が現在行われていなければ、この最初に受信した通知を契機として計算サーバ１０４は、（３）に示すように、時間基準パルスの送信をするよう、ネットワークを介して時間基準局１０２に命令を発行する。
【００５１】
そして、計算サーバ１０４からの命令にしたがって、時間基準局１０２は、（４）に示すように時間基準パルスの送信を開始する。
無線測位システム１００は以上のように動作するので、予め時間基準パルスを複数回送信したが結果的に無駄になるといった、図１６で説明した事態は生じない。すなわち、上記の方法により、無駄な時間基準パルスの送信を控えることができる。
【００５２】
また、移動端末１０１が測定範囲外に出ていった後、あるいは移動端末１０１が測位パルスの送信をやめた後には、基地局１０３ａ〜１０３ｄ間の時刻合わせをする必要がなくなる。よって、そのときにも、無駄な電波の送信をしないようにするため、時間基準パルスの送信を控えることが望ましい。
【００５３】
そこで、本実施形態の計算サーバ１０４は、基地局１０３ａ〜１０３ｄから測位パルスを受信したという通知を受けた直近の時刻を記憶する。以下、この記憶される時刻を「最終通知受信時刻」という。すなわち、移動端末１０１から測位パルスを受信したという通知を基地局１０３ａ〜１０３ｄのいずれかから受信するたびに、計算サーバ１０４は、最終通知受信時刻をその受信時刻に更新して、記憶する。
【００５４】
計算サーバ１０４は、例えば所定の間隔で、現在時刻と最終通知受信時刻とを比較する。その比較によって、計算サーバ１０４は、移動端末１０１からの測位パルスを受信したという通知がどの基地局１０３ａ〜１３０ｄからも送信されてこない状態がどれほど続いているかを確認する。
【００５５】
測位パルスは、常にすべての基地局１０３ａ〜１０３ｄで受信可能であるとは限らないが、送信されれば少なくとも１つの基地局では受信可能であることがほとんどである。よって、測位パルスの受信通知がどの基地局１０３ａ〜１３０ｄからも送信されてこない状態とは、移動端末１０１が測位パルスを送信していない状態であると見なすことができる。
【００５６】
確認の結果、予め決められた閾値よりも長い時間に渡ってそのような状態が続いている
と判明すると、すなわち、現在時刻と最終通知受信時刻との差が閾値以上であると判明すると、計算サーバ１０４は、時間基準パルスの送信を中止すべきことを決定する。したがって、もし、その時点において時間基準局１０２が時間基準パルスの送信を続けていれば、計算サーバ１０４は時間基準局１０２に時間基準パルスの送信中止を命令する。
【００５７】
上記のように時間基準パルスの送信の開始と中止を計算サーバ１０４が制御することにより、図１の無線測位システム１００においては、無駄な電波の送信が抑制される。なお、計算サーバ１０４は、時間基準局１０２に対して命令した最新の命令が、時間基準パルスの送信開始命令と送信中止命令のいずれであるかを記憶しているので、時間基準パルスの送信が現在行われているか否かを判断することができる。
【００５８】
しかし、このようにして時間基準パルスの無駄な送信を控えるだけでは、時間基準パルスの送信開始の契機を作った移動端末１０１からの測位パルスによる測位が行えず、測位パルスが無駄になってしまう。
【００５９】
なぜなら、契機を作った最初の測位パルスを受信した時点では、時間基準パルスが送信されていないため、基地局１０３ａ〜１０３ｄ間の時刻合わせに必要な情報が存在しないからである。つまり、時刻合わせができないので、最初の測位パルスを使った測位もできない。そこで、測位パルスも無駄にしないように無線測位システム１００を構成することが望ましい。
【００６０】
以下では、図１４や図１６と同様に第１実施形態においても、時刻合わせには、時間基準パルスの送信時刻と受信時刻の組が（ｎ＋１）組必要であるとする。この場合、（ｎ＋１）個の時間基準パルスが送信されて、時刻合わせに必要な情報が揃い、時刻合わせが完了するまでの間に各基地局１０３ａ〜１０３ｄで受信した移動端末１０１からの測位パルスの受信時刻を無駄にしないための仕組みを備えることが望ましい。
【００６１】
そこで本実施形態では、時刻合わせが完了するまでの間に基地局１０３ａ〜１０３ｄが受信した測位パルスの受信時刻を計算サーバ１０４がバッファリングする、すなわちメモリ等に保存する。それにより、時刻合わせが完了してから、バッファリングされた測位パルスの受信時刻を補正し、過去の移動端末１０１の位置を測位することが可能となるので、測位パルスが無駄にならない。つまり、本実施形態によれば、時間基準パルスも測位パルスも、ともに無駄な送信がなく、電波が有効に利用される。
【００６２】
次に、時間基準パルスの送信の開始・停止（中止）に関する上記の制御と、測位パルスの受信時刻のバッファリングとを含めて、測位の全体的な流れの概要を説明する。
無線測位システム１００が稼動を開始した時点では、時間基準パルスは送信されていない。その状態で、移動端末１０１が無線測位システム１００の測定範囲内に入ってきて最初の測位パルスを送信すると、上記で説明したとおり、時間基準局１０２が時間基準パルスを送信し始める。それと並行して、ネットワークを介して各基地局１０３ａ〜１０３ｄが、測位パルスの受信時刻を計算サーバ１０４に送信し、計算サーバ１０４はそれらの受信時刻のデータをバッファリングする。ここでバッファリングされる時刻は局所時刻で表されている。
【００６３】
また、時間基準パルスの送信開始後、時間基準局１０２は、時間基準パルスの送信時刻のデータを計算サーバ１０４に送信する。そして、時間基準局１０２以外の各基地局１０３ｂ〜１０３ｄは、時間基準パルスを受信し、その受信時刻を記録し、計算サーバ１０４に受信時刻のデータを送信する。したがって、計算サーバ１０４には、基準時刻で表された時間基準パルスの送信時刻と、各基地局１０３ｂ〜１０３ｄの局所時刻で表された時間基準パルスの受信時刻とのデータが蓄積される。
【００６４】
計算サーバ１０４は、時間基準パルスの送信時刻のデータが（ｎ＋１）個揃い、基地局１０３ｂにおける時間基準パルスの受信時刻のデータが（ｎ＋１）個揃った後で、時間基準局１０２と基地局１０３ｂとの既知の距離と、（ｎ＋１）組の送信時刻と受信時刻との組から、図１４で説明したのと同様の方法で、時刻合わせを行う。すなわち、計算サーバ１０４は、基地局１０３ｂの局所時刻を基準時刻に補正するための係数を算出する。同様にして、計算サーバ１０４は、他の基地局１０３ｃ〜１０３ｄについても、局所時刻を基準時刻に補正するための係数を算出する。
【００６５】
計算サーバ１０４は、基地局１０３ｂが測位パルスを受信した受信時刻をバッファから読み出し、基地局１０３ｂ用に算出した係数を用いて読み出した基地局１０３ｂの局所時刻を基準時刻に補正する。同様に、基地局１０３ｃと１０３ｄにおける測位パルスの受信時刻も、計算サーバ１０４により基準時刻に補正される。また、基地局１０３ａは時間基準局１０２であるから、基地局１０３ａにおける測位パルスの受信時刻は、もともと基準時刻で表されている。
【００６６】
すなわち、時間基準パルスの送信開始の契機を作った最初の測位パルスの各基地局１０３ａ〜１０３ｄにおける受信時刻を基準時刻で表した時刻を、（ｎ＋１）個の時間基準パルスが送信された後で、計算サーバ１０４が取得する。計算サーバ１０４は、基準時刻で表されたそれら４つの受信時刻から、２つの基地局のすべての組み合わせについて、当該２つの基地局間での測位パルスのＴＤＯＡを計算する。図１の無線測位システム１００の例では、４つの基地局があるので、２つの基地局の組み合わせは
４Ｃ２＝６通り
である。つまり、計算サーバ１０４は６つのＴＤＯＡを計算する。
【００６７】
算出された６つのＴＤＯＡから移動端末１０１の位置を計算する方法は、様々な方法が知られており、そのうちの１つについては後で詳しく説明するので、ここでは説明を省略する。理論的には、６つのＴＤＯＡに対応する６つの双曲線は、１点で交わり、その交点こそが、測位パルスを送信した時の移動端末１０１の位置である。しかし、実際には様々な要因による誤差があるため、６つの双曲線が１点で交わらないことがほとんどである。
【００６８】
こうして最初の測位パルスを送信した時点での移動端末１０１の位置が計算された後も、本実施形態では、上記で説明した制御によって明示的に停止が命令されない限り、時間基準局１０２が時間基準パルスを送信し続けている。それにともない、時間基準局１０２は時間基準パルスの送信時刻のデータを計算サーバ１０４に送信し、その他の基地局１０３ｂ〜１０３ｄは時間基準パルスの受信時刻のデータを計算サーバ１０４に送信するという動作も続行する。
【００６９】
したがって、現在時刻と最終通知受信時刻との差が閾値に達しないうちに再度移動端末１０１が測位パルスを送信すると、直近の（ｎ＋１）組の時間基準パルスの送信時刻と受信時刻の組から得られた係数を使って、計算サーバ１０４が、基地局１０３ｂ〜１０３ｄにおける測位パルスの受信時刻を補正し、１回目の測位パルスの場合と同様にして、移動端末１０１の位置を計算する。
【００７０】
次に、図２を参照して、第１実施形態の無線測位システム１００の動作と図１３の従来例とを比較する。図２は、図１３と同様の形式により第１実施形態の無線測位システムの動作の概略を示す図である。
【００７１】
図２（ａ）は、図１のシステム構成を簡略化して示した図である。２次元の測位を行うためには最低限３つの基地局が必要なので、図２（ａ）では図１３と同様に３つの基地局
のみを図示し、基地局１０３ｄと計算サーバ１０４の図示を省略して、図を簡略化してある。図２（ａ）には、上記で説明したように、移動端末１０１が送信した測位パルスが基地局１０３ａ〜１０３ｃで受信されることと、基地局１０３ａでもある時間基準局１０２が送信した時間基準パルスが他の基地局１０３ｂと１０３ｃで受信されることが示されている。
【００７２】
上記で説明したように、第１実施形態では、バッファリングされたデータを使って、時刻合わせの完了後に測位が行われる。すなわち、図２（ｂ）に示すように、基準時刻で表された各基地局１０３ａ〜１０３ｃにおける測位パルスの受信時刻から、基地局１０３ａと１０３ｂとの間の伝搬時間差（ＴＤＯＡ）Ｔａと、基地局１０３ｂと１０３ｃとの間の伝搬時間差Ｔｂと、基地局１０３ａと基地局１０３ｃとの間の伝搬時間差（Ｔａ＋Ｔｂ）が算出される。
【００７３】
図２（ｂ）を図１３（ｂ）と比較すると、図１３（ｂ）では、基地局間のクロックのスケールの違い、すなわちクロックの周波数のばらつきに起因する時刻の進み具合の違いが補正される前の、各基地局における２つの局所時刻の差が測位に用いられるのに対し、図２（ｂ）ではスケールの違いも含めて補正された後の、各基地局における測位パルスの受信時刻が測位に用いられる。よって、図１３に示した従来の方法に比べ、本実施形態では、より高い精度での測位が可能になると期待される。
【００７４】
次に、測位パルスの送信が繰り返される場合の無線測位システム１００の動作を、図３を参照して説明する。図３は、第１実施形態における測位パルスの送受信シーケンスおよび時間基準パルスの送信シーケンスを示したタイミングチャートである。
【００７５】
図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、移動端末１０１による測位パルスの送信シーケンス、ある１つの基地局（例えば基地局１０３ｂ）による測位パルスの受信シーケンス、時間基準局１０２による時間基準パルスの送信シーケンスを示す。図３におけるこれらのタイムシーケンスは、ある特定の局所時刻によってではなく、実際の絶対的な時刻によって図示されている。
【００７６】
図３（ａ）の例では、移動端末１０１が複数の測位パルスＰ０〜Ｐａ＋１を送信している。測位パルス同士の間隔は一定でも一定でなくてもかまわない。以下、図３（ｂ）の基地局が基地局１０３ｂである場合を例にして説明する。
【００７７】
移動端末１０１から送信された複数の測位パルスはそれぞれ、（１）に示した伝搬時間後に、図３（ｂ）に示すように、基地局１０３ｂで受信される。
ところが、上記のとおり、最初の測位パルスＰ０がいずれかの基地局１０３ａ〜１０３ｄで受信され、その受信通知が計算サーバ１０４に届き、計算サーバ１０４が時間基準局１０２に時間基準パルスの送信開始を命令するまでは、図３（ｃ）に示すように、時間基準パルスの送信は行われていない。したがって、基地局１０３ｂが測位パルスＰ０を受信した時点では、その受信時刻を局所時刻から基準時刻に補正することができない。そこで、基地局１０３ｂは、基地局１０３ｂの局所時刻で表した測位パルスＰ０の受信時刻のデータを、計算サーバ１０４へ送る。計算サーバ１０４は、受け取ったデータをバッファリングする。
【００７８】
それと並行して、基地局１０３ａ〜１０３ｄのいずれかから、最も早く届いた測位パルスの受信通知を契機として、計算サーバ１０４は時間基準局１０２に時間基準パルスの送信開始を命令する。そして、時間基準局１０２が時間基準パルスの送信を開始する。
【００７９】
時刻合わせに求められる精度によって、実験などにより予め、時刻合わせに必要な時間
基準パルスの個数すなわち（ｎ＋１）が決められている。よって、時間基準局１０２は、時間基準パルスＱ０の送信に続いて、適当な間隔で時間基準パルスＱ１〜Ｑｎの送信を続ける。また、第１実施形態では、時間基準局１０２は、明示的に計算サーバ１０４から停止を命令されない限り、時間基準パルスの送信をさらに続ける。
【００８０】
その一方で、図３（ａ）に示すように、移動端末１０１は測位パルスの送信を継続する。よって、図３（ｂ）のとおり、２個目以降の測位パルスＰ１〜Ｐａ＋１も基地局１０３ｂで次々に受信される。
【００８１】
図３には時間基準パルスの受信シーケンスを示さなかったが、基地局１０３ｂにおいて、測位パルスＰａの受信以後、測位パルスＰａ＋１の受信よりも前に、時刻合わせに必要な（ｎ＋１）個の時間基準パルスＱ０〜Ｑｎを受信し終えたとする。この場合、時刻合わせに必要な時間基準パルスの受信時刻のデータが揃うよりも前に受信した測位パルスＰ０〜Ｐａの受信時刻は計算サーバ１０４にバッファリングされる。そして、基地局１０３ｂが時間基準パルスＱｎを受信して時刻合わせが完了し、他の基地局に関しても同様に時刻合わせが完了してから、測位パルスＰ０〜Ｐａを送信した時点での移動端末１０１の位置の測位計算が行われる。
【００８２】
その後、各基地局で継続的に受信される測位パルスに関しては、測位パルスの送信間隔が空きすぎて明示的に時間基準パルスの停止が命令されない限り、特にバッファリングを必要とせずに、直近の（ｎ＋１）個の時間基準パルスを使った時刻補正と測位計算が順次行われる。
【００８３】
次に、図１の無線測位システム１００のより詳細な構成について、図４を参照して説明する。図４は、第１実施形態における移動端末と基地局と計算サーバの機能ブロック図である。
【００８４】
図４には、図１に示した無線測位システム１００の構成要素のうち、移動端末１０１と、時間基準局１０２を兼ねる基地局１０３ａと、計算サーバ１０４の機能構成を図示した。なお、本実施形態において複数の基地局１０３ａ〜１０３ｄはいずれも同じ構成であるため、図４では、基地局１０３ａ〜１０３ｄのうち基地局１０３ａのみ機能構成を示した。
【００８５】
図４に示すとおり、移動端末１０１は、測位パルスタイミング生成部２０１と送信部２０２と送信アンテナ２０３とを備える。第１実施形態における移動端末１０１は、アクティブ式のＲＦＩＤタグであり、受信機能に係る各種ハードウェアを搭載しないことにより、製造コストを抑えたものである。このようなＲＦＩＤタグは、倉庫等の屋内での物品の追跡管理用に好適である。なお、ここで「タグ」という用語を用いているが、形状や大きさを限定する趣旨ではない。例えば、移動端末１０１は、カードのような薄い平面的な形状でもよく、より厚みをもった形状でもよい。
【００８６】
ここで、移動端末１０１の動作を説明するために、本実施形態で用いられる無線通信の方式について説明する。
前述のとおり、第１実施形態で利用される電波はＵＷＢのインパルス電波（ＵＷＢ−ＩＲ：UWB Impulse Radio）である。ＵＷＢの定義はいくつかあるが、ここでは、５００ＭＨｚ前後の帯域幅を有する無線通信、または、中心周波数に対する帯域幅の比である比帯域幅が２０％以上の無線通信を指すものとする。インパルスの時間幅は、例えば、２〜３ｎｓ程度のものが使われる。また、第１実施形態における無線通信の変調方式はＰＰＭ（Pulse-Position Modulation；パルス位置変調）である。
【００８７】
インパルス電波は、時間幅が非常に短く、波形の立ち上がりと立ち下がりが非常に急峻なので、受信時刻の時間分解能が高い。すなわち、受信時刻の精度が高い。そのため、ＵＷＢ−ＩＲは、受信時刻を正確に求めるのに適した種類の電波であり、数十ｃｍ程度の精度を求められる無線測位システムに好適である。例えば、ＵＷＢ−ＩＲは、屋内での物品の追跡管理を対象とした無線測位システムに好適である。
【００８８】
ところで、例えば図３（ａ）では、個々の測位パルスを１つの矩形パルスのように図示しているが、これは説明の便宜上、模式化して図示したものである。他の図においても同様であり、時間基準パルスに関しても同様である。以下に、移動端末１０１の動作とあわせて、実際に移動端末１０１から送信されるインパルス電波と模式化された図３（ａ）の測位パルスとの関係を説明する。
【００８９】
移動端末１０１が無線通信によって何らかのデジタルデータを送信するときの動作は次のとおりである。
測位パルスタイミング生成部２０１は、ＰＰＭ変調による送信パルス列を作成するためのタイミングパルスを生成し、送信部２０２に出力する。測位パルスタイミング生成部２０１は、タイミングパルスの生成のために、例えばＰＮ（Pseudorandom Noise；擬似ランダム雑音）系列の符号列を生成してもよい。
【００９０】
送信部２０２は、ある特定の固定パターンのインパルス列をプリアンブルとして生成し、プリアンブルに続けて、送信対象のデジタルデータを表すインパルス列を生成する。送信対象のデジタルデータを表すインパルス列は、送信対象のデジタルデータの０と１の並びに対応したデータパルス列を、測位パルスタイミング生成部２０１から入力されたタイミングパルスを使ってＰＰＭ変調することにより、生成される。送信部２０２は、例えばステップリカバリダイオードによってインパルス電波を生成してもよい。
【００９１】
生成されたインパルス列は、送信部２０２内部で、バンドパスフィルタにより許容帯域外のスペクトラム成分が除去された後に増幅されてから、送信アンテナ２０３に出力される。送信アンテナ２０３は送信部２０２からの入力にしたがい、ＵＷＢインパルス電波を放射する。以上の動作によって、移動端末１０１からのデジタルデータの無線送信が実現される。
【００９２】
こうして移動端末１０１から送信されるデジタルデータの送信時刻は、例えば、プリアンブル内の特定の位置のパルスの、生成時刻もしくは送信アンテナ２０３からの送信時刻であると定義されてもよい。あるいは、プリアンブル後の最初のパルスの生成時刻もしくは送信アンテナ２０３からの送信時刻が、デジタルデータの送信時刻として定義されてもよい。
【００９３】
移動端末１０１は測位のために、所定の形式のデジタルデータを無線送信する。このデジタルデータを以下では「測位データ」ということにする。測位データを表す無線信号は、上記測位信号の一例である。
【００９４】
例えば、測位データの送信回数を表し、測位データを識別する番号（以下、「送信ＩＤ」という）と、移動端末１０１を識別するためのＩＤとが、所定のデリミタで区切られて並べられた形式を、測位データの形式として採用することができる。この場合の測位データは、送信ＩＤとデリミタと移動端末１０１のＩＤとからなる。もちろん、チェックサムなど他のデータをさらに含む形式を採用することもできるし、送信ＩＤと移動端末１０１のＩＤがそれぞれ固定桁数で表される場合にはデリミタがなくてもよい。
【００９５】
図３（ａ）は、測位データを無線送信するための一連のインパルス列のうち、送信時刻
を規定する特定の位置の１つのインパルス、すなわち測位パルスのみを抜粋して、矩形形状で模式的に図示したものである。つまり、測位データの１回の送信に対応するパルス群を代表する１つのパルスとして、測位パルスのみを抜粋したのが図３（ａ）である。
【００９６】
例えば、図３（ａ）の測位パルスＰ０は、移動端末１０１が測位データを最初に無線送信するときの、一連のインパルス列のうち、送信時刻を規定する特定の位置のインパルスに対応する。同様に、測位パルスＰ１は、移動端末１０１が測位データを２回目に無線送信するときの、一連のインパルス列のうち、送信時刻を規定する特定の位置のインパルスに対応する。
【００９７】
以下では、特にデータの内容等に注目する場合でなければ、「測位パルスを送信／受信する」等の表現をすることがあるが、「測位パルスの送信／受信」は「測位データの送信／受信」を含意する。
【００９８】
移動端末１０１は、例えば予め決められた一定の周期で測位データを無線送信してもよい。すなわち、移動端末１０１は一定の周期で測位パルスを送信してもよい。例えば、屋内での物品の追跡管理の用途に無線測位システム１００が使われる場合、物品に取り付けられた移動端末１０１は、例えば１０Ｈｚなどの所定の頻度で定期的に、測位データを無線送信する制御を行う。その制御のもと、測位パルスを含む一連のインパルスが、上記のようにして移動端末１０１から送信される。
【００９９】
続いて、図４を参照して基地局１０３ａの構成および機能について説明する。基地局１０３ａは、受信アンテナ２１１、受信部２１２、タイマ２１３、受信時刻測定部２１４、移動端末受信時刻保持部２１５、時間基準パルス受信時刻保持部２１６、時間基準パルスタイミング生成部２１９、送信部２２０、送信アンテナ２２１を備える。
【０１００】
また、各基地局には、それぞれ一意なＩＤが予め割り当てられており、個別に認識可能である。各基地局は不図示の設定情報格納部に自分のＩＤを格納しており、自分のＩＤを認識することができる。さらに、上記不図示の設定情報格納部は、自基地局が時間基準局１０２であるか否かを示す設定情報も格納しており、各基地局は、設定情報を参照することによって自基地局が時間基準局１０２であるか否かを認識することができる。
【０１０１】
受信アンテナ２１１は、ＵＷＢのインパルス電波を受信する。受信されたインパルス電波は、受信部２１２において、バンドパスフィルタにより不要な周波数成分が除去され、低雑音増幅され、デジタル化される。
【０１０２】
タイマ２１３は、例えば水晶振動子によってクロック信号を発生させるとともに、発生させたクロック信号の数をカウンタで計数し、基地局１０３ａ内部の局所時刻を管理する。基地局１０３ａは時間基準局１０２を兼ねるので、基地局１０３ａの局所時刻は基準時刻でもある。一般には、各基地局１０３ａ〜１０３ｄにおけるタイマ２１３でそれぞれ管理されるそれぞれの局所時刻は、進み方の度合い（すなわちスケール）も異なり、時刻の原点も異なる。
【０１０３】
タイマ２１３は、必要に応じてクロック信号を基地局１０３ａの各部に供給する。
受信時刻測定部２１４は、受信部２１２でデジタル化された受信パルス列と、タイマ２１３で管理される局所時刻とに基づいて、タイミング同期を取り、受信時刻を決定し、データを復調する。
【０１０４】
第１実施形態において基地局１０３ａが無線通信により受信するデータの１つは、移動端末１０１が送信する前述の測位データである。
また、基地局１０３ａは時間基準局１０２を兼ねるので時間基準パルスを送信する側だが、他の基地局１０３ｂ〜１０３ｄは時間基準パルスを受信する側である。そして、前記のように第１実施形態では、すべての基地局１０３ａ〜１０３ｄが同一構成なので、基地局１０３ａも時間基準パルスを受信するための構成を備える。
【０１０５】
測位データを表す一連のパルス列のうち特定の位置のパルスが測位パルスとして定義されるのと同様に、時間基準パルスも、時刻合わせ用のデータ（以下「時間基準データ」という）を表す一連のパルス列のうち特定の位置のパルスとして定義されている。時間基準データを表す無線信号は上記時間基準信号の一例である。
【０１０６】
本実施形態における時間基準データは、何回目に送信される時間基準データであるかを示す番号を含む。この番号を以下では「送信ＩＤ」という。
したがって、本実施形態において受信時刻測定部２１４が処理すべきデータには、少なくとも、測位データと、時間基準データとがある。データの種類は、例えば無線送信の際に付けられるプリアンブルのパルス列のパターンの違いにより表してもよい。あるいは、送信されるデータ自体が、データの種類を表すＩＤ等の項目を含んでもよい。
【０１０７】
以下では、測位データと、時間基準データが送信されるときのプリアンブルのパターンがそれぞれ異なるものとして説明する。また、本実施形態では、ＵＷＢ−ＩＲによる無線通信における変復調方式は、データの種類によらずＰＰＭである。
【０１０８】
すなわち、受信時刻測定部２１４は、データの種類に応じて予め決められているプリアンブルのパルス列のパターンと、受信部２１２から出力され、複数のパルスで構成された受信パルス列のパターンとの間で、例えばスライディング相関方式によって、時間的な相関をとる。それにより、受信時刻測定部２１４は、タイミング同期を取るとともに、受信パルス列が表すデータの種類を判別することができる。
【０１０９】
さらに、受信時刻測定部２１４は、受信パルス列が測位データを表す場合には、受信した一連のパルス群である受信パルス列内の所定のタイミングのパルス、すなわち測位パルスとして定義された位置のパルスの受信時刻を、測位パルスの受信時刻として検出する。ここで検出される受信時刻は、タイマ２１３による基地局１０３ａの局所時刻で表されている。また、受信時刻測定部２１４は、測位データの復調も行う。前記のとおり、測位データはＰＰＭ変調されて送信されているので、受信時刻測定部２１４における復調方式もＰＰＭである。
【０１１０】
同様に、受信時刻測定部２１４は、受信パルス列が時間基準データを表す場合には、時間基準パルスとして定義された位置にあるパルスの受信時刻を、時間基準パルスの受信時刻として検出し、受信時間基準データを復調する。
【０１１１】
受信時刻測定部２１４は、受信したパルス列の種類すなわちデータの種類に応じて、検出した受信時刻をそれぞれの受信時刻の保持部に出力する。また、受信時刻以外にも、復調されたデータから得られた情報を、受信時刻測定部２１４は各保持部に出力する。
【０１１２】
すなわち、受信したものが測位パルスだった場合、受信時刻測定部２１４は、検出した受信時刻と、復調した測位データに含まれる送信ＩＤおよび移動端末１０１の移動端末ＩＤとを移動端末受信時刻保持部２１５に出力する。
【０１１３】
また、受信したものが時間基準パルスだった場合、受信時刻測定部２１４は、検出した受信時刻と、復調した時間基準データに含まれる送信ＩＤとを時間基準パルス受信時刻保持部２１６に出力する。
【０１１４】
移動端末受信時刻保持部２１５と時間基準パルス受信時刻保持部２１６は、それぞれ、受信時刻測定部２１４から出力されたデータを保持する。また、保持しているデータを、ネットワークを介して計算サーバ１０４に送信する。計算サーバ１０４へのデータ送信に際しては、移動端末受信時刻保持部２１５、時間基準パルス受信時刻保持部２１６は、データの送信元である基地局１０３ａの基地局ＩＤを付加するなどのデータの加工も行う。
【０１１５】
また、上記のとおり本実施形態ではすべての基地局が同一構成であるから、上記で受信について説明した時間基準パルスを送信するための構成も、基地局１０３ａは備えている。
【０１１６】
計算サーバ１０４が基地局１０３ａを時間基準局１０２として設定した場合、時間基準パルスタイミング生成部２１９は、計算サーバ１０４からの指示にしたがって時間基準パルスを送信するためのタイミングの制御を行う。計算サーバ１０４から時間基準局１０２に指示されるのは、時間基準パルスの送信開始、送信停止、送信間隔などである。
【０１１７】
よって、時間基準パルスタイミング生成部２１９は、計算サーバ１０４からの指示にしたがって時間基準パルスを送信すべく、タイマ２１３から供給されるクロック信号を参照しながら、送信タイミングを制御する。
【０１１８】
また、時間基準パルスタイミング生成部２１９は、時間基準局１０２の基地局ＩＤと送信ＩＤとを含む時間基準データのデータパルス列も生成する。さらに、移動端末１０１の測位パルスタイミング生成部２０１と同様に、時間基準パルスタイミング生成部２１９は、ＰＰＭ変調のためのタイミングパルスも生成し、送信部２２０に出力する。さらに、移動端末受信時刻保持部２１５などと同様に、生成した時間基準パルスの送信時刻や基地局ＩＤを付加するなどのデータの加工を行い、ネットワークを介して計算サーバ１０４に送信する。時間基準パルスタイミング生成部２１９の以上の動作によって、計算サーバ１０４からの指示に応じて時間基準パルスを送信する機能が実現される。
【０１１９】
送信部２２０は、移動端末１０１の送信部２０２と同様に、時間基準パルスタイミング生成部２１９から出力される時間基準データのデータパルス列を、上記タイミングパルスを用いてＰＰＭ変調し、プリアンブルを含むインパルス列を生成し、許容帯域外のスペクトラム成分の除去と増幅を行ってから送信アンテナ２２１に出力する。送信アンテナ２２１は、送信部２２０からの入力にしたがい、ＵＷＢインパルス電波を放射する。
【０１２０】
続いて、図４を参照して計算サーバ１０４の構成および機能について説明する。
計算サーバ１０４は、測位計算部２３１、時間基準局制御部２３２、時刻補正部２３３、移動端末受信時刻バッファ２３４を備える。また、本実施形態の計算サーバ１０４は、有線ＬＡＮによってすべての基地局１０３ａ〜１０３ｄと接続されており、有線ＬＡＮを介して各基地局１０３ａ〜１０３ｄとデータ通信を行うことが可能である。
【０１２１】
計算サーバ１０４は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリと、ワーキングエリアとして使われるＲＡＭ（Random Access Memory）と、ハードディスク装置等の外部記憶装置と、有線ＬＡＮインターフェイスとを備え、これらがバスで相互に接続されたコンピュータである。
【０１２２】
図４に示した計算サーバ１０４の構成要素のうち、時刻補正部２３３の一部（図８に示す時間基準パルス送信時刻バッファ２３６と時間基準パルス受信時刻バッファ２３７）と移動端末受信時刻保存部２３４は、例えば、ＲＡＭまたは外部記憶装置などにより実現される。それ以外の構成要素は、ＲＯＭ、ハードディスク装置、またはコンピュータ読み取
り可能な可搬型記憶媒体等に格納されたプログラムを、計算サーバ１０４のＣＰＵがＲＡＭにロードして実行することにより、実現される。
【０１２３】
測位計算部２３１は、各基地局１０３ａ〜１０３ｄから送られてくる測位パルスの受信時刻のデータに基づき、移動端末１０１の位置を測位するための測位計算を行う。測位計算のためには、まず、各基地局１０３ａ〜１０３ｄの局所時刻で表されている測位パルスの受信時刻を基準時刻に補正することが必要だが、その補正は時刻補正部２３３が行う。つまり、測位計算部２３１は、時刻補正部２３３によって補正された測位パルスの受信時刻を用いて、移動端末１０１の位置を算出する。
【０１２４】
測位計算部２３１が行う具体的な計算の例は、図５〜図８を参照してデータ形式について説明してから説明する。
時間基準局制御部２３２は、無線測位システム１００に含まれる複数の基地局１０３ａ〜１０３ｄの中から時間基準局１０２として基地局１０３ａを選択し、選択した基地局１０３ａを時間基準局１０２として動作させるための制御を行う。
【０１２５】
時間基準局制御部２３２は、例えば、基地局１０３ａ〜１０３ｄ同士の相対的な位置関係に基づいて、時間基準局１０２を選択してもよい。時間基準パルスは他のすべての基地局で受信される必要があるので、時間基準局制御部２３２は、遮蔽物の有無や他の基地局との距離を考慮して、他のどの基地局でも一定以上の受信品質が保たれるような基地局を時間基準局１０２として選択する。
【０１２６】
そして、時間基準局制御部２３２は、時間基準局１０２として選択した基地局１０３ａに対して、時間基準局１０２として動作するようにネットワークを介して命令する。
時刻補正部２３３は、時間基準局１０２が時間基準パルスを送信した時の送信時刻と、時間基準局１０２である基地局１０３ａ以外の基地局１０３ｂ〜１０３ｄが時間基準パルスを受信した時の受信時刻とに基づいて、時間基準局１０２以外の基地局ごとに、それぞれ時刻の補正計算を行う。
【０１２７】
ここで、時間基準局１０２による時間基準パルスの送信時刻は基準時刻により表された時刻であり、ある特定の基地局における時間基準パルスの受信時刻は当該基地局の局所時刻により表された時刻である。時刻補正部２３３による時刻の補正計算とは、当該基地局の局所時刻により表された時刻を基準時刻に換算することである。その換算に必要な係数を求めることが、時刻合わせであり、本実施形態では時刻補正部２３３が時刻合わせの計算も行っている。
【０１２８】
時刻補正部２３３が行う具体的な計算の例は、図５〜図８を参照してデータ形式について説明してから説明する。
移動端末受信時刻保存部２３４は、移動端末１０１から各基地局１０３ａ〜１０３ｄが受信した測位パルスの受信時刻を保存する（すなわちバッファリングする）。移動端末受信時刻保存部２３４に保存されるデータの具体例は図８に示す。
【０１２９】
移動端末受信時刻保存部２３４に保存されている受信時刻のデータは、時刻補正部２３３による時刻合わせが完了した後に、時刻補正部２３３により読み出されて基準時刻に補正され、測位計算部２３１へ出力され、移動端末１０１の位置の測位計算に用いられる。
【０１３０】
次に、図５〜図８を参照して、計算サーバ１０４におけるデータのバッファリングについて詳細に説明する。
図５は、時間基準パルスの送信通知のデータ形式の一例である。つまり、時間基準局１０２が、時間基準パルスを送信すると計算サーバ１０４にネットワークを介して送るデー
タの形式を、図５は表している。図５の例では、時間基準パルスの送信通知は、「基地局ＩＤ」、「種類」、「送信／受信時刻」、「送信ＩＤ」、および「移動端末ＩＤ」という項目からなる。
【０１３１】
「基地局ＩＤ」は、時間基準局１０２である基地局１０３ａのＩＤを示し、この例では「００１」なる値である。
「種類」は、計算サーバ１０４が受け取った通知の種類を識別するための項目である。図５は時間基準パルスの送信通知のデータ形式の例であるから、「種類」は、時間基準パルスの送信通知であることを示すＩＤである。図５では、図を分かりやすくするために、実際のＩＤの代わりに「時間基準パルス送信」という文字列で「種類」を表した。
【０１３２】
時間基準パルスの送信通知における「送信／受信時刻」は、時間基準パルスの送信時刻を示す。この送信時刻は時間基準局１０２の基準時刻で表されている。
また、「送信ＩＤ」は、何回目に送信された時間基準パルスについての送信通知なのかを示す。
【０１３３】
「移動端末ＩＤ」は、時間基準パルスの送信通知では実際には使われず無効な項目であるが、本実施形態では、各種の通知のデータ形式を揃えるために設けられた項目である。
図６は、測位パルスの受信通知のデータ形式の一例である。つまり、各基地局１０３ａ〜１０３ｄが、測位パルスを受信するとそれぞれにネットワークを介して計算サーバ１０４に送るデータの形式を、図６は表している。図６の例では、測位パルスの受信通知は図５と同じく、「基地局ＩＤ」、「種類」、「送信／受信時刻」、「送信ＩＤ」、および「移動端末ＩＤ」という項目からなる。
【０１３４】
「基地局ＩＤ」は、測位パルスを受信して、この測位パルスの受信通知を計算サーバ１０４に送信した基地局のＩＤである。
「種類」はデータの種類を示す。図６は測位パルスの受信通知のデータ形式の例であるから、「種類」は、測位パルスの受信通知であることを示すＩＤである。図６では、図を分かりやすくするために、実際のＩＤの代わりに「測位パルス受信」という文字列で「種類」を表した。
【０１３５】
測位パルスの受信通知における「送信／受信時刻」は、測位パルスの受信時刻を示す。
図４に関して移動端末１０１の動作の詳細を説明したときに述べたように、本実施形態では、移動端末１０１が測位データを送信する際のインパルス列のうち特定の位置のインパルスが測位パルスである。測位パルスの受信時刻は、受信時刻測定部２１４により検出され、移動端末受信時刻保持部２１５に保持されている。
【０１３６】
そして、測位データの送信回数を表す番号である送信ＩＤと、移動端末１０１のＩＤとが測位データには含まれている。図６の「送信ＩＤ」は、移動端末１０１から無線送信された測位データから、それを受信した基地局が読み取った送信ＩＤを示す。同様に、図６の「移動端末ＩＤ」は、測位データを受信した基地局が測位データから読み取った移動端末１０１のＩＤを示す。
【０１３７】
図４に示すように、基地局が受信した測位データを受信時刻測定部２１４がＰＰＭ復調することで、送信ＩＤと移動端末ＩＤは読み取られ、測位パルスの受信時刻とともに移動端末受信時刻保持部２１５に保持されている。移動端末受信時刻保持部２１５は、保持しているこれらのデータの形式を図６のように整えて、計算サーバ１０４へ測位パルスの受信通知を送信する。
【０１３８】
なお、図示は省略するが、時間基準局１０２以外の基地局が時間基準パルスを受信した
とき、その受信時刻を計算サーバ１０４に通知する時間基準パルスの受信通知も、図５や図６と類似の形式である。すなわち、本実施形態では時間基準パルスの受信通知も、「基地局ＩＤ」、「種類」、「送信／受信時刻」、「送信ＩＤ」、および「移動端末ＩＤ」という項目からなる。
【０１３９】
「基地局ＩＤ」は時間基準パルスを受信した基地局のＩＤである。「種類」は時間基準パルスの受信通知であることを示す。また、「送信／受信時刻」は時間基準パルスの受信時刻を示す。「送信ＩＤ」は、受信された時間基準パルスが何回目のものなのかを示し、受信された時間基準データから読み取られた値である。「移動端末ＩＤ」は実際には無効な項目である。
【０１４０】
図７は、計算サーバに送信されるデータ形式の一例である。図５と図６を使って説明したとおり、本実施形態における時間基準パルスの送信通知と受信通知、および測位パルスの受信通知は、いずれも「基地局ＩＤ」、「種類」、「送信／受信時刻」、「送信ＩＤ」、および「移動端末ＩＤ」という項目からなり、共通の形式を有する。
【０１４１】
図７は、異なる種類の通知の形式が共通であることを示す。図７の１行目のデータは時間基準パルスの送信通知であり、「種類」の「００」なるＩＤは時間基準パルスの送信通知を表す。２行目のデータは測位パルスの受信通知である。「種類」の「０１」なるＩＤは測位パルスの受信通知を表す。図示は省略したが、同様に、「種類」が「０２」であれば、そのデータは時間基準パルスの受信通知のデータである。
【０１４２】
図８は、計算サーバにおけるデータのバッファリングを例示する図である。
図５〜図７に関して説明したように、ネットワークを介して計算サーバ１０４に送られてくる各種の通知は、本実施形態においては共通の形式である。この共通の形式が、データ３０１の各項目として図９にも表されている。
【０１４３】
図１では基地局の数が４の場合を例示したが、図９に示すように、一般には基地局の数は任意である。計算サーバ１０４は、時間基準局１０２を兼ねる基地局１０３ａを含め、複数の基地局１０３ａ〜１０３ｘからそれぞれネットワークを介して各種の通知を受け取る。
【０１４４】
本実施形態の計算サーバ１０４は、通知の種別ごとに専用のバッファを有している。これらのバッファは、物理的に異なる複数のハードウェアにより実現してもよく、物理的には単一のＲＡＭを論理的に複数のセグメントに分割することにより実現してもよい。計算サーバ１０４は、いずれかの基地局から何らかの通知を受信すると、その通知の種別に応じて、その種別のデータを適切なバッファに振り分けてバッファリングする（すなわち格納する）。
【０１４５】
具体的には、計算サーバ１０４は、時刻補正部２３３の構成要素として、図８に示した時間基準パルス送信時刻バッファ２３６、基地局１０３ｂ用の時間基準パルス受信時刻バッファ２３７ｂ、基地局１０３ｃ用の時間基準パルス受信時刻バッファ２３７ｃを備える。さらに、図８では図示を省略したが、無線測位システム１００に含まれる基地局の数に応じて、基地局１０３ｄ用の時間基準パルス受信時刻バッファ２３７ｄ、……、基地局１０３ｘ用の時間基準パルス受信時刻バッファ２３７ｘなどの不図示のバッファも、計算サーバ１０４は備えている。以下、これらの時間基準パルス受信時刻バッファの総称として「２３７」なる符号を用いることがある。
【０１４６】
なお、図４で説明したように、複数の基地局のうちのいずれが時間基準局１０２として動作するかは、計算サーバ１０４の時間基準局制御部２３２が制御している。したがって
、計算サーバ１０４は、どの基地局に対応して時間基準パルス受信時刻バッファ２３７を設けるべきかを認識することができ、その認識にしたがって、バッファを実現するＲＡＭ等のハードウェアを、それぞれの基地局に対応する時間基準パルス受信時刻バッファ２３７として予め割り当てる。
【０１４７】
時間基準パルス送信時刻バッファ２３６は、「送信時刻」と「送信ＩＤ」という２項目に対応する格納領域を有する。各基地局１０３ｂ〜１０３ｘ用の各時間基準パルス受信時刻バッファ２３７ｂ〜２３７ｘはいずれも、「受信時刻」と「送信ＩＤ」という２項目に対応する格納領域を有する。
【０１４８】
図８の移動端末受信時刻バッファ２３４は、図４の移動端末受信時刻保存部２３４に相当し、「送信ＩＤ」、「基地局ＩＤ」、「受信時刻」、「移動端末ＩＤ」という４項目に対応する格納領域を有する。
【０１４９】
計算サーバ１０４の振り分け動作は次のとおりである。
いずれかの基地局からデータ３０１を受信すると、計算サーバ１０４は、データ３０１の「種類」という項目の値を調べる。
【０１５０】
もし、受信したデータ３０１の「種類」が時間基準パルスの送信通知を表していれば、計算サーバ１０４は、データ３０１の「送信／受信時刻」の値と「送信ＩＤ」の値を、時間基準パルス送信時刻バッファ２３６の「送信時刻」と「送信ＩＤ」の格納領域にそれぞれ格納する。
【０１５１】
もし、受信したデータ３０１の「種類」が時間基準パルスの受信通知を表していれば、計算サーバ１０４は、次に、データ３０１の「基地局ＩＤ」の値を調べる。
そして、計算サーバ１０４は、「基地局ＩＤ」の値に応じて、いずれかの時間基準パルス受信時刻バッファ２３７に、データ３０１を割り振る。すなわち、データ３０１の「送信／受信時刻」の値と「送信ＩＤ」の値を、データ３０１の送信元に基地局に対応する時間基準パルス受信時刻バッファ２３７の「受信時刻」と「送信ＩＤ」の格納領域にそれぞれ格納する。
【０１５２】
例えば、受信したデータ３０１の「種類」が時間基準パルスの受信通知を表し、基地局１０３ｃの基地局ＩＤが「００３」であり、データ３０１の「基地局ＩＤ」の値が「００３」であれば、計算サーバ１０４は、受信したデータ３０１を基地局１０３ｃ用の時間基準パルス受信時刻バッファ２３７ｃに振り分ける。
【０１５３】
また、もし受信したデータ３０１の「種類」が測位パルスの受信通知を表していれば、計算サーバ１０４は、データ３０１の「送信ＩＤ」、「基地局ＩＤ」、「送信／受信時刻」、「移動端末ＩＤ」の値をそれぞれ、移動端末受信時刻バッファ２３４の「送信ＩＤ」、「基地局ＩＤ」、「受信時刻」、「移動端末ＩＤ」の格納領域に格納する。
【０１５４】
次に、図５〜図８で説明したデータを使った時刻合わせと基準時刻への補正について、具体的な計算方法の例を説明する。
本実施形態において、図４の時刻補正部２３３が基地局１０３ｂの局所時刻を基準時刻に補正するための係数を算出する時刻合わせは、次のように行われる。
【０１５５】
前記のとおり、時刻合わせに必要な時間基準パルスの数（ｎ＋１）は予め決められている。時間基準局１０２から送信された、（ｎ＋１）個の時間基準パルスの送信時刻を
Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，……，Ｓｎ
とする。これらの送信時刻は基準時刻により表されている。
【０１５６】
また、その（ｎ＋１）個の時間基準パルスの基地局１０３ｂにおける受信時刻を
Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，……，Ｔｎ
とする。これらの受信時刻は基地局１０３ｂの局所時刻により表されている。
【０１５７】
図５や図８に示した「送信ＩＤ」により、どの送信時刻とどの受信時刻が同じ１つの時間基準パルスに対応するのかということが判別可能である。
時刻補正部２３３は、時間基準パルス送信時刻バッファ２３６に蓄積された直近の（ｎ＋１）個の時間基準パルスの送信時刻を、
Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，……，Ｓｎ
として読み出す。
【０１５８】
また、時刻補正部２３３は、０≦ｉ≦ｎなる各ｉについて、送信時刻Ｓｉに対応して時間基準パルス送信時刻バッファ２３６に格納されている送信ＩＤと同じ送信ＩＤを持ち、時間基準パルス受信時刻バッファ２３７ｂに格納されている受信時刻を、受信時刻Ｔｉとして読み出す。
【０１５９】
また、時間基準局１０２と、時刻を補正する対象の基地局１０３ｂとの距離Ｌは既知である。既知の距離Ｌは、例えば、事前にハードディスク装置などに記憶されているので、時刻補正部２３３は距離Ｌの値を読み出すことができる。また、光速をＣとする。
【０１６０】
基地局１０３ｂの局所時刻から基準時刻への補正とは、式（１）が成立するような関数Ｆ（Ｔ）を定め、その関数Ｆ（Ｔ）を用いて、基地局１０３ｂの局所時刻Ｔから基準時刻Ｆ（Ｔ）を計算することである。なお、式（１）におけるＳは基準時刻で表された時間基準パルスの送信時刻であり、Ｔは基地局１０３ｂの局所時刻で表された当該時間基準パルスの受信時刻である。
【０１６１】
Ｆ（Ｔ）＝Ｓ＋Ｌ／Ｃ            （１）
つまり、関数Ｆ（Ｔ）は、基地局１０３ｂの局所時刻により表されている時刻Ｔが、時間基準局１０２の局所時刻でもある基準時刻で表すといつになるか、という計算を行うための関数である。関数Ｆ（Ｔ）は、例えばＴの１次関数でもよく、２次関数など他の関数でもよい。第１実施形態では、式（２）のように仮定する。
【０１６２】
Ｆ（Ｔ）＝ａＴ＋ｂ            （２）
一般的には、各種の誤差の影響で式（１）の等号は成立しない。そこで、時刻補正部２３３は最小２乗法を使って、式（３）のＥが最小となるような式（２）のａとｂの値を計算する。
【０１６３】
【数１】
0004973467.tif 000002
式（３）における関数Ｆ（Ｔ）は式（２）であるから、式（４）とおいて式を変形すると、ａとｂに関する連立１次方程式が得られる。
【０１６４】
【数２】
0004973467.tif 000003
時刻補正部２３３はその連立１次方程式を解いて、式（３）のＥを最小とするａとｂの値を計算する。式（２）のとおり、ａとｂは補正に必要な係数である。したがって、時刻補正部２３３は求めたａとｂを式（２）に代入して関数Ｆ（Ｔ）を定め、基地局１０３ｂの局所時刻Ｔを基準時刻Ｆ（Ｔ）に補正する。
【０１６５】
補正すべき基地局１０３ｂの局所時刻Ｔは、本実施形態では測位計算部２３１によって、基地局１０３ｂの基地局ＩＤとともに時刻補正部２３３に指定される。時刻補正部２３３は、どの時間基準パルス受信時刻バッファ２３７のデータを用いて時刻合わせと補正を行うべきかを、指定された基地局ＩＤから判断する。そして、時刻補正部２３３は、式（１）〜（４）を使って説明した上記の方法により時刻合わせを行い、指定された局所時刻を基準時刻に補正して、測位計算部２３１に返す。
【０１６６】
基地局１０３ｂ以外の基地局の局所時刻も、同様にして時刻補正部２３３によって基準時刻に補正される。
つまり、測位計算の対象である特定の移動端末１０１が送信した特定の測位パルスを使って、当該測位パルスの送信時の移動端末１０１の位置を計算する準備として、次の作業が行われる。まず、当該測位パルスを示す送信ＩＤと移動端末１０１の移動端末ＩＤとに関連づけられた、受信時刻および基地局ＩＤを、測位計算部２３１が移動端末受信時刻バッファ２３４から読み出す。そして、測位計算部２３１は、読み出した受信時刻を、基地局１０３ｂの基地局ＩＤとあわせて時刻補正部２３３に出力し、基準時刻に補正させる。測位計算部２３１は、こうして補正された時刻に基づいて、移動端末１０１の位置の測位計算を行う。
【０１６７】
次に、時刻補正部２３３により基準時刻に補正された測位パルスの受信時刻を用いて、測位計算部２３１が行う具体的な計算の例を説明する。以下では、説明の簡単化のため、２次元の位置を測位する場合を例とするが、３次元の場合でも、変数の数が増える以外は同様の計算により、測位計算部２３１が測位を行うことができる。
【０１６８】
本実施形態において、測位計算部２３１は、ガウス・ニュートン法による繰り返し計算により、移動端末１０１の位置を計算する。
以下、測位の対象は、ある特定の送信ＩＤにより表される特定の測位パルスを送信した時点での移動端末１０１の位置であるとし、計算すべき当該時点での移動端末１０１の位置の座標を（Ｘ，Ｙ）とする。移動端末１０１は、特定の移動端末ＩＤにより識別される移動端末である。
【０１６９】
また、時間基準局１０２を含む各基地局の位置の座標を（Ｘｉ，Ｙｉ）とする。ここで、無線測位システム１００に含まれる基地局の数を（Ｎ＋１）とすると、添え字ｉは、０≦ｉ≦Ｎであり、各基地局に対応する。説明の便宜上、以下では添え字ｉに対応する基地局を符号「Ｂｉ」により参照する。
【０１７０】
測位計算部２３１は、測位の対象を規定する上記の特定の送信ＩＤと、測位の対象である移動端末１０１の移動端末ＩＤとに関連づけられて、図８の移動端末受信時刻バッファ２３４に保存されているデータを読み出す。読み出されたデータは、基地局ＩＤと受信時刻を含む。
【０１７１】
測位計算部２３１は、読み出した基地局ＩＤが時間基準局１０２以外のものであれば、読み出した基地局ＩＤと読み出した受信時刻とを時刻補正部２３３に対して指定し、局所時刻で表されたこの受信時刻を基準時刻に補正させ、補正された受信時刻を時刻補正部２３３から受け取る。もし、読み出した基地局ＩＤが時間基準局１０２ものであれば、読み出した受信時刻は基準時刻で表されているので補正は不要である。
【０１７２】
こうして基準時刻に補正されて時刻補正部２３３から出力された、あるいは、もともと基準時刻で表されていた、基地局Ｂｉにおける測位パルスの受信時刻を、Ｒｉとする。
ここで、移動端末１０１は座標（Ｘ，Ｙ）に位置し、基地局Ｂｉは座標（Ｘｉ，Ｙｉ）に位置し、基地局Ｂｊは座標（Ｘｊ，Ｙｊ）に位置する。よって、この位置関係から求められる基地局Ｂｉと基地局Ｂｊとの間の測位パルスの到達時間差（ＴＤＯＡ）であるｆｉｊ（Ｘ，Ｙ）は、光速をＣとすると、式（５）のとおりである。
【０１７３】
【数３】
0004973467.tif 000004
一方で、測位パルスの受信時刻から求められる基地局Ｂｉと基地局Ｂｊとの間の測位パルスの到達時間差であるＲｉｊは、式（６）のとおりである。
【０１７４】
Ｒｉｊ＝Ｒｉ−Ｒｊ            （６）
ガウス・ニュートン法では、測位計算部２３１が移動端末１０１の座標を繰り返し改良しながら推定する。誤差を含む推定値である移動端末１０１の座標を（Ｘe，Ｙe）とすると、この推定値を使って式（５）から得られる計算値と式（６）に示される観測値との残差が、式（７）のように定義される。
【０１７５】
ΔＲｉｊ＝Ｒｉｊ−ｆｉｊ（Ｘe，Ｙe）            （７）
また、ガウス・ニュートン法による反復計算での収束値は真値と見なすことができる。真値として得られる移動端末１０１の座標を（Ｘｒ，Ｙｒ）とすると、１回の反復計算でのＸ座標の修正値は式（８）であり、Ｙ座標の修正値は式（９）である。
【０１７６】
ΔＸ＝Ｘｒ−Ｘe            （８）
ΔＹ＝Ｙｒ−Ｙe            （９）
ここで、（Ｘe，Ｙe）のまわりでのテイラー展開から、式（５）の非線形な関数ｆｉｊ（Ｘ，Ｙ）を線形近似すると、式（７）のΔＲｉｊは、式（１０）のように近似される。
【０１７７】
【数４】
0004973467.tif 000005
また、互いに異なるｉとｊのすべての組み合わせについて、適当な順番でΔＲｉｊを縦に並べた列ベクトルをΔＲとする。列ベクトルΔＲの要素数をＭとすると、Ｍは式（１１）のとおりである。
【０１７８】
Ｍ＝（Ｎ＋１）Ｃ２＝（Ｎ＋１）・Ｎ／２            （１１）
ここで、行列Ａの型はＭ行２列であるとし、ΔＲｉｊがΔＲの第ｍ要素であるとき、行列Ａのｍ行１列の要素を式（１２）で定義し、ｍ行２列の要素を式（１３）で定義する。すなわち、行列Ａはヤコビアン行列である。
【０１７９】
【数５】
0004973467.tif 000006
【０１８０】
【数６】
0004973467.tif 000007
さらに、式（８）と式（９）から修正値ベクトルΔＰを式（１４）のとおり定義する。
【０１８１】
【数７】
0004973467.tif 000008
すると、互いに異なるｉとｊのすべての組み合わせについて、近似式（１０）をまとめて、式（１５）のように表現することができる。
【０１８２】
ΔＲ＝ＡΔＰ            （１５）
例えば、図１の無線測位システム１００には４つの基地局があるので、（Ｎ＋１）＝４である。この場合、列ベクトルΔＲと行列Ａは次の式（１６）と（１７）のとおりである。
【０１８３】
【数８】
0004973467.tif 000009
【０１８４】
【数９】
0004973467.tif 000010
式（１５）より、誤算の分散に関して適当な前提をおくことにより、最小２乗解として式（１８）が得られる。ただし、上付きの文字「Ｔ」は行列の転置を表す。
【０１８５】
ΔＰ＝（ＡＴＡ）−１ＡＴΔＲ            （１８）
したがって、測位計算部２３１は、まず、移動端末１０１の座標（Ｘ，Ｙ）として適当な初期値（Ｘ（０），Ｙ（０））を推定し、Ｘe＝Ｘ（０），Ｙe＝Ｙ（０）とおいて式（７）を使って列ベクトルΔＲを求める。また、測位計算部２３１は、初期値（Ｘ（０），Ｙ（０））のときの式（１２）と式（１３）の偏微分係数を計算することにより、行列Ａを求める。そして、測位計算部２３１は、求めた列ベクトルΔＲと行列Ａから、式（１８）を使って修正値ベクトルΔＰを算出する。
【０１８６】
得られた修正値ベクトルΔＰを用いて、式（１９）と（２０）により、測位計算部２３１は、初期値（Ｘ（０），Ｙ（０））を修正した１次推定値（Ｘ（１），Ｙ（１））を算出する。
【０１８７】
Ｘ（１）＝Ｘ（０）＋ΔＸ            （１９）
Ｙ（１）＝Ｙ（０）＋ΔＹ            （２０）
そして、測位計算部２３１は、次に、Ｘe＝Ｘ（１），Ｙe＝Ｙ（１）とおいて上記と同様に列ベクトルΔＲと行列Ａを求め、修正値ベクトルΔＰを求める。以後、修正値が十分に小さくなるまで、測位計算部２３１は、式（２１）と（２２）によって、ｋ次推定値から（ｋ＋１）次推定値を算出することを繰り返す。
【０１８８】
Ｘ（ｋ＋１）＝Ｘ（ｋ）＋ΔＸ            （２１）
Ｙ（ｋ＋１）＝Ｙ（ｋ）＋ΔＹ            （２２）
例えば、測位計算部２３１は、予め決められた正の閾値εを用いた式（２３）が成立すれば、修正値が十分に小さくなったと判断してもよい。
【０１８９】
ΔＸ２＋ΔＹ２≦ε            （２３）
なお、初期値（Ｘ（０），Ｙ（０））を測位計算部２３１が推定する方法は任意である。例えば、既知である複数の基地局の座標の重心（Ｘ、Ｙ座標の各平均値）とおけばよい
。
【０１９０】
以上のようにして、測位計算部２３１は、過去に基地局から受信してバッファリングしたデータが移動端末受信時刻バッファ２３４に残っていれば、移動端末ＩＤと送信ＩＤの組み合わせそれぞれに対して、移動端末受信時刻バッファ２３４からデータを取り出す。そして、時刻補正部２３３に時刻の補正をさせたうえで、当該移動端末ＩＤの移動端末が当該送信ＩＤの測位パルスを送信した時点での位置を計算する。
【０１９１】
次に、図９を参照して、上記で説明した無線測位システム１００における測位の動作についてまとめる。図９は、第１実施形態での無線測位システム１００の動作を示すフローチャートである。なお、時間基準局１０２の選定などは無線測位システム１００の運用開始前に予め行われる準備作業に当たるので、図９のフローチャートでは省略した。
【０１９２】
図１の無線測位システム１００の運用が開始された時点では、ステップＳ１０１に示すように、時間基準局１０２を含むすべての基地局１０３ａ〜１０３ｄは待受状態で動作している。すなわち、すべての基地局１０３ａ〜１０３ｄは、移動端末１０１からの測位パルスが受信されるのを待ち受けている。この時点では、時間基準パルスの送信は行われておらず、時刻合わせができていない状態である。
【０１９３】
ステップＳ１０１の待受状態が続いた後、ある移動端末１０１が測定範囲内で最初に測位パルスの送信を開始すると、ステップＳ１０２に移行し、その測位パルスが各基地局で受信される。測位パルスを受信した各基地局は、図６に示した測位パルスの受信通知を計算サーバ１０４に送信する。
【０１９４】
ただし、実際は、すべての基地局１０３ａ〜１０３ｄで測位パルスを受信することができるか否かは、測定環境の状況に依存する。例えばマルチパス波の影響で測位パルスを受信することができない基地局もあるかもしれない。しかし、測位パルスを受信可能な基地局が１つもないという場合はほとんどありえないので、無視することができる。つまり、少なくとも１つの基地局からは測位パルスの受信通知が計算サーバ１０４に送信される。
【０１９５】
計算サーバ１０４は、いずれかの基地局から何らかの受信通知を受け取ると、ステップＳ１０３に示すように、その受信通知が時間基準パルスの受信通知か否かを判断する。図７のデータ形式から分かるとおり、この判断は、計算サーバ１０４が受信した通知に含まれる「種類」という項目を参照することによって可能である。
【０１９６】
そして、計算サーバ１０４は、受け取った通知が測位パルスの受信通知であると判断した場合、時間基準局１０２にまだ時間基準パルスの送信を命令していなければ、時間基準パルスの送信を開始するよう時間基準局１０２に命令する。ネットワークを介してこの命令を受け取った時間基準局１０２は、時間基準パルスの送信を開始する。
【０１９７】
最初の測位パルスが基地局に受信され、その受信通知が計算サーバ１０４に届いた場合、時間基準パルスの受信通知ではないので、処理はステップＳ１０３からステップＳ１０４へ進む。
【０１９８】
ステップＳ１０４では計算サーバ１０４の時刻補正部２３３が、初回の時刻合わせが完了したか否かを判断する。ここで「初回」の意味は次のとおりである。
上記のとおり、本実施形態の時間基準局１０２は、時刻合わせに必要な（ｎ＋１）個の時間基準パルスを送信した後も、計算サーバ１０４から明示的に送信中止を命令されるまでは、時間基準パルスの送信を続ける。そして、その送信にあわせて、直近の（ｎ＋１）個の時間基準パルスの送信時刻と受信時刻の組による時刻合わせが、繰り返し行われる。
「初回」の時刻合わせとは、繰り返し行われる時刻合わせのうちの初回の時刻合わせことであり、図３（ｃ）の例では時間基準パルスＱ０〜Ｑｎを使った時刻合わせを指す。
【０１９９】
無線測位システム１００の運用開始後はじめてステップＳ１０４が実行される場合は、上記のとおり時間基準パルス自体がまだ送信されていないので、当然初回の時刻合わせも完了していない。よって、ステップＳ１０４からステップＳ１０５へと処理が進む。
【０２００】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３で時間基準パルスの受信通知ではないと判断された測位パルスの受信通知の内容を、移動端末受信時刻保存部２３４がバッファリングする。バッファリングされる内容には、測位パルスを受信した基地局における局所時刻で表された受信時刻のほかに、図８に示すように、送信ＩＤ、基地局ＩＤ、移動端末ＩＤがある。
【０２０１】
ステップＳ１０５の後、無線測位システム１００は、再びステップＳ１０１の待受状態に戻る。
その後は、最初の測位パルスを契機として既に時間基準パルスの送信が開始されているので、待受状態の基地局が時間基準パルスを受信することがある。時間基準パルスを受信した場合も、上記と同様にステップＳ１０１からステップＳ１０２へと処理が進む。そして、時間基準パルスを受信した基地局は、時間基準パルスの受信通知を計算サーバ１０４に送信する。
【０２０２】
続くステップＳ１０３では、計算サーバ１０４が、基地局から受信した通知が時間基準パルスの受信通知であると判断する。この場合、無線測位システム１００全体の動作としては、ステップＳ１０２で時間基準パルスを受信した基地局は再度ステップＳ１０１の待受状態へと戻り、それと並行して計算サーバ１０４は時刻合わせ処理を行う。
【０２０３】
つまり、計算サーバ１０４は、受信した時間基準パルスの受信通知を、基地局ＩＤに応じて図８の時間基準パルス受信時刻バッファ２３７のうちの１つに割り振り、そこに内容を保存する。そして、時刻合わせに必要な数である（ｎ＋１）個の受信時刻が割り振り先の時間基準パルス受信時刻バッファ２３７に既に蓄積されていれば、時間基準パルス送信時刻バッファ２３６の送信時刻のデータと合わせて、時刻補正部２３３が、式（１）〜（４）にしたがって時刻合わせを行い、式（２）のａとｂを計算する。もし（ｎ＋１）個の受信時刻がまだ蓄積されていなければ、まだ時刻合わせも行われない。
【０２０４】
以上説明した動作が繰り返されて、最初の測位パルスを契機として送信され出した時間基準パルスが（ｎ＋１）個以上送受信され、初回の時刻合わせが完了した後、移動端末１０１が測位パルスを送信したときの動作は、図９のステップＳ１０６〜Ｓ１０８に表されている。
【０２０５】
すなわち、ステップＳ１０１で待受状態の基地局が測位パルスを受信してステップＳ１０２に処理が移行し、基地局が測位パルスの受信通知を計算サーバ１０４へ送信する。そして、計算サーバ１０４がステップＳ１０３で、受信した通知が測位パルスの受信通知であると判断し、処理がステップＳ１０４に進む。この場合、ステップＳ１０４で、時刻補正部２３３により初回の時刻合わせが完了していると判断されるので、処理はステップＳ１０６に進む。
【０２０６】
ステップＳ１０６において、移動端末受信時刻保存部２３４にバッファリングされたデータがあるか否かを測位計算部２３１が判断し、あればステップＳ１０７へ、なければステップＳ１０８へ進む。
【０２０７】
ステップＳ１０７では、測位計算部２３１が、移動端末受信時刻保存部（移動端末受信時刻バッファ）２３４にバッファリングされたデータを使った測位計算を行う。この測位計算は、過去の移動端末１０１の位置を計算するものである。
【０２０８】
すなわち、測位計算部２３１は、図８の移動端末受信時刻バッファ２３４において、ある同じ送信ＩＤと移動端末ＩＤを持つすべての行のデータを用いて、その送信ＩＤの測位パルスを送信した時点におけるその移動端末ＩＤの移動端末の位置を計算する。
【０２０９】
より具体的には、測位計算部２３１は、基地局ＩＤに応じた値として既に算出済みの式（２）の係数ａとｂを用いて、移動端末受信時刻バッファ２３４にバッファリングされている受信時刻を補正するよう、時刻補正部２３３に命令する。そして、補正された複数の受信時刻から、測位計算部２３１は、式（５）〜（２３）で説明した方法によって、移動端末の位置を計算する。
【０２１０】
移動端末受信時刻保存部２３４にバッファリングされたデータにおける、送信ＩＤと移動端末ＩＤのすべての組み合わせについて、測位計算部２３１はこの測位計算を繰り返す。また、測位計算部２３１は、測位計算が終わると、その測位計算に使った分のデータを移動端末受信時刻バッファ２３４から消去する。つまり、測位計算部２３１はステップＳ１０７で移動端末受信時刻バッファ２３４をクリアする。そして、処理はステップＳ１０８に進む。
【０２１１】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０３で測位パルスの受信通知であると判断された通知のデータに含まれる基地局ＩＤに応じた補正係数ａとｂを用いて、時刻補正部２３３が、その測位パルスの受信通知に含まれる受信時刻を基準時刻に補正する。時刻補正部２３３は、補正した受信時刻を送信ＩＤ、基地局ＩＤ、移動端末ＩＤと対応づけて、例えばＲＡＭに保存する。
【０２１２】
ステップＳ１０８の後、無線測位システム１００全体の動作としては、ステップＳ１０２で測位パルスを受信した基地局は再度ステップＳ１０１の待受状態へと戻り、それと並行して計算サーバ１０４は測位計算処理を行う。
【０２１３】
すなわち、計算サーバ１０４の測位計算部２３１は、ステップＳ１０８で補正された受信時刻に対応する送信ＩＤおよび移動端末ＩＤと同じ送信ＩＤおよび移動端末ＩＤに対応づけられてＲＡＭに保存されている、他の補正済みの受信時刻を調べる。もし、そのような他の補正済みの受信時刻があって、すべての基地局に対応する補正済みの受信時刻が揃っていることが判明すれば、測位計算部２３１はそれらの補正済みの受信時刻を用いて測位計算を行う。
【０２１４】
すべての基地局に対応する補正済みの受信時刻が揃っていない場合、測位計算部２３１は、まだ測位計算を行わずにさらに他の基地局から測位パルスの受信通知が届くのを待つ場合と、現在ＲＡＭに保存されているデータのみから測位計算を行う場合とがある。
【０２１５】
例えば、偶然１つまたは複数の基地局において、ある測位パルスが正常に受信されないときには、すべての基地局から当該測位パルスの受信通知が届かないので、すべての基地局に対応する補正済みの受信時刻が揃うことはない。よって、測位計算部２３１は、例えば、送信ＩＤと移動端末ＩＤの１つの組み合わせに関して、一定時間内に受信された測位パルスの受信通知のみを使って測位計算を行ってもよい。
【０２１６】
そのために測位計算部２３１は、送信ＩＤと移動端末ＩＤの組み合わせごとに測位パルスの受信通知の受信時刻を監視してもよい。例えば、ある送信ＩＤと移動端末ＩＤの組み
合わせに関して１つ目の基地局から測位パルスの受信通知を受けた時点から所定の時間が経過した時点で測位計算を行うように、ステップＳ１０８の実行後、測位計算部２３１は割り込みの設定だけをするのでもよい。すると、仮にすべての基地局から測位パルスの受信通知が届くことがなくても、ある時点で割り込みが発生し、測位計算部２３１が、その時点でＲＡＭに揃っている補正済みの受信時刻だけを用いて測位計算を行うことができる。
【０２１７】
以上のとおり、図９のフローチャートにしたがった処理により、初回の時刻合わせが完了する前に受信された測位パルスを使った測位計算は初回の時刻合わせの完了後に行われ、初回の時刻合わせが完了してから受信された測位パルスを使った測位計算は、ほぼリアルタイムに行われる。
【０２１８】
測位結果は、例えば、計算サーバ１０４が備えるハードディスク装置等に、移動端末ＩＤおよび送信ＩＤと関連づけて保存してもよい。あるいは、移動端末ＩＤおよび送信ＩＤと関連づけた測位結果を、計算サーバ１０４が外部の装置に送信してもよい。測位結果の利用の仕方は任意である。測位結果を保存したり送信したりするための制御も、測位計算部２３１が行う。
【０２１９】
次に、図１０を参照して、時刻合わせと時刻の補正が繰り返し行われる場合を例に、時刻の補正の手順を説明する。図１０は、第１実施形態における時刻の補正を説明するタイミングチャートである。
【０２２０】
局所時刻から基準時刻への補正が必要なのは、時間基準局１０２以外の基地局なので、図１０ではそのうち基地局１０３ｂを例として、基地局１０３ｂに関する時刻の補正について説明する。つまり、図１０における時間軸は基地局１０３ｂの局所時刻である。
【０２２１】
図１０において、時間軸の下にある上向きの矢印は、移動端末１０１からの測位パルスの基地局１０３ｂにおける受信時刻を示す。時間軸の上にある下向きの矢印は、時間基準局１０２からの時間基準パルスの基地局１０３ｂにおける受信時刻を示す。
【０２２２】
また、測位パルスと時間基準パルスはいずれも複数あるので、各々のパルスを区別して説明するために、測位パルスにはＰ０〜Ｐａ＋２なる符号を、時間基準パルスにはＱ０〜Ｑｎ＋３なる符号を付した。図１０でも、上記と同様に、時刻合わせには（ｎ＋１）個の時間基準パルスが必要である。
【０２２３】
時間基準局１０２が時間基準パルスを送信していない状況で、移動端末１０１が測位パルスの送信を開始すると、最初の測位パルスＰ０を受信した各基地局１０３ａ〜１０３ｄからの通知のうち最も早い通知を契機として、計算サーバ１０４が時間基準局１０２に時間基準パルスの送信開始を命令する。
【０２２４】
図１０の例では、最初の時間基準パルスＱ０が基地局１０３ｂに受信されるのが、２番目の測位パルスＰ１の受信よりも後である。そして、初回の時刻合わせに必要な（ｎ＋１）個の時間基準パルスＱ０〜Ｑｎを基地局１０３ｂが受信し終わるのは、（ａ＋１）個の測位パルスＰ０〜Ｐａを受信し終えた後、（ａ＋２）個目の測位パルスＰａ＋１を受信する前というタイミングである。
【０２２５】
この場合、時刻合わせに必要な所定の数である（ｎ＋１）個の時間基準パルスの受信が済んでいない状態で受信した（ａ＋１）個の測位パルスＰ０〜Ｐａの受信時刻のデータは、計算サーバ１０４の移動端末受信時刻バッファ２３４にバッファリングされる。そして、（ｎ＋１）個の時間基準パルスの、時間基準局１０２における送信時刻と基地局１０３
ｂにおける受信時刻とのデータが計算サーバ１０４に揃った段階で、計算サーバ１０４の時刻補正部２３３が時刻合わせの計算を行い、補正係数として式（２）のａとｂを算出する。
【０２２６】
こうして初回の時刻合わせで得られた初回の係数ａとｂは、測位パルスＰ０〜Ｐａ＋１の基地局１０３ｂにおける受信時刻を基準時刻に補正するために使われる。このことを、図１０では「初回係数で時刻補正（１）」および「初回係数で時刻補正（２）」と表している。
【０２２７】
ここで、前述の図１２の移動端末１００１からの測位パルスの有無に係らず時間基準パルスを送信して、予め時刻合わせをしておく従来の方法を示した図１４と、図１０とを比較する。
【０２２８】
図１４では、１〜（ｎ＋１）個目の時間基準パルスの送信時刻Ｓ０〜Ｓｎと受信時刻Ｔ０〜Ｔｎから得た補正係数を用いて、（ｎ＋２）個目の時間基準パルスの受信が行われるまでの間（つまり図１４の区間Ａ）に移動端末１００１から受信した測位パルスの受信時刻の補正計算が行われる。すなわち、補正係数を得るのに使われた（ｎ＋１）個の時間基準パルスよりも未来に受信される測位パルスの受信時刻が補正されるので、未来の予測が行われている。
【０２２９】
図１０中で、この図１４における未来の予測に相当するのは、最初の（ｎ＋１）個の時間基準パルスＱ０〜Ｑｎの受信後、次の時間基準パルスＱｎ＋１の受信前に受信された、（ａ＋２）個目の測位パルスＰａ＋１の受信時刻の補正であり、「初回係数で時刻補正（２）」と示した部分である。
【０２３０】
初回の時刻合わせが終了した後の処理は、本実施形態による図１０の例でも従来の図１４と同様であり、時間基準パルスの送受信のたびに補正係数が再計算され、補正係数は未来の予測に用いられる。
【０２３１】
すなわち、図１０の例において時間基準局１０２は、計算サーバ１０４から中止を命令されない限り、時間基準パルスの送信を続ける。つまり、（ｎ＋１）個目の時間基準パルスＱｎの送信後も、時間基準パルスＱｎ＋１、Ｑｎ＋２、Ｑｎ＋３、……が送信される。よって、基地局１０３ｂが時間基準パルスを受信するたびに、時刻合わせの計算に用いるデータが１回分更新されて、計算サーバ１０４の時刻補正部２３３で再計算が行われる。
【０２３２】
例えば、２回目の時刻合わせとは、時間基準パルスＱ１〜Ｑｎ＋１の送信時刻および受信時刻を使って時刻補正部２３３が補正係数ａとｂを再計算して更新することであり、３回目の時刻合わせとは、時間基準パルスＱ２〜Ｑｎ＋２の送信時刻および受信時刻を使って時刻補正部２３３が補正係数ａとｂを再計算して更新することである。
【０２３３】
こうして時刻合わせが繰り返し行われている状況では、更新された最新の補正係数によって測位パルスの受信時刻が補正される。例えば、図１０に示すように、時間基準パルスＱｎ＋２とＱｎ＋３との間に受信した測位パルスＰａ＋２の受信時刻は、３回目に行われた時刻合わせで得られた最新の補正係数ａとｂによって補正される。
【０２３４】
なお、本実施形態では図１４と同様に直線近似を採用しているので、時刻補正部２３３が補正係数として算出するのは式（２）のａとｂであるが、他の実施形態では２次曲線近似など、他の近似方法を採用してもよい。
【０２３５】
以上のように、図１０は従来の図１４との共通点もあるが、図１４と大きく異なるのは
、図１０中に「初回係数で時刻補正（１）」と示した部分である。すなわち、移動端末受信時刻バッファ２３４にバッファリングしたデータを後から補正する点が、図１４にはなく、本実施形態に独自の点である。
【０２３６】
図１０に「初回係数で時刻補正（１）」と示した部分は、初回の時刻合わせに必要な時間基準パルスＱ０〜Ｑｎの受信が行われている期間中に受信されたか、あるいは初回の時刻合わせ用の最初の時間基準パルスよりも前に受信された測位パルスの受信時刻を、初回の時刻合わせで得られた補正係数ａとｂにより補正することを示す。
【０２３７】
上記のとおり、初回の時刻合わせが完了した後で受信される測位パルスの受信時刻の補正においては、補正係数の算出に用いられる時間基準パルスの受信時刻よりも補正対象の測位パルスの受信時刻の方が未来であって、補正計算は未来の予測に相当する。
【０２３８】
これに対し、移動端末受信時刻バッファ２３４にバッファリングされた受信時刻の補正においては、補正係数の算出に用いられる時間基準パルスの受信時刻（少なくともそのうち最後の時間基準パルスＱｎの受信時刻）よりも補正対象の測位パルスの受信時刻の方が過去であって、補正計算は過去の推測に相当する。特に、図１０の例では１個目と２個目の測位パルスＰ０とＰ１の受信時刻は、最初の時間基準パルスＱ０の受信時刻よりもさらに前であるから、測位パルスＰ０とＰ１の受信時刻の補正は、過去の推測という性質がより明らかである。
【０２３９】
このように、測位パルスの受信時刻を移動端末受信時刻バッファ２３４にバッファリングする本実施形態においては、初回の時刻合わせが完了する前後いずれで測位パルスが受信されたかによって、その測位パルスの受信時刻の補正が、過去の推測に当たるのか、それとも未来の予測に当たるのかが異なる。つまり、本実施形態には、同じ直線近似の式を適用する適用の仕方が、初回の時刻合わせの完了の前後で切り換えられるという特徴がある。
【０２４０】
なお、図１０のように繰り返し移動端末１０１が測位パルスを送信する実施形態は、移動端末１０１の移動に追従して移動端末１０１の位置を測位する必要がある場合等に好適である。例えば、移動端末１０１が測位パルスを送信する平均的な送信間隔と、時間基準局１０２が時間基準パルスを送信する平均的な送信間隔とが同程度の時間であってもよい。
【０２４１】
ある実施形態における測位パルスの送信間隔は、例えば１００ｍｓである。すなわち、測位パルスの送信頻度は１０Ｈｚである。もちろん、実施形態に応じて必要な測位のためのサンプリング間隔により、当然、測位パルスの送信間隔として異なる値が採用される。よって、必ずしも測位パルスの送信頻度は１０Ｈｚとは限らないが、１０Ｈｚ程度の送信頻度であれば、ある程度の移動を追従することができる。
【０２４２】
また、時間基準パルスの送信間隔は、測位パルスの送信間隔と同程度に設定されてもよいが、実際の環境・条件によっては、例えば、より狭い間隔あるいはより広い間隔に設定されてもよい。求められる測位精度に応じた十分な時刻補正の精度が得られるように、時間基準パルスの送信間隔および時刻合わせに必要な所定の数（ｎ＋１）は、実施形態に応じた値に適宜変更される。
【０２４３】
次に、図１１を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態では、時間基準パルスの送信間隔が調整される。その調整以外の点は、特に断らない限り第１実施形態と同様なので、適宜説明を省略する。特に、初回の時刻合わせが完了した以降の処理の流れは、第１実施形態とまったく同様である。
【０２４４】
図１１は、第２実施形態における測位パルスの送受信シーケンスおよび時間基準パルスの送信シーケンスを、図３と同様の形式によって示したタイミングチャートである。
第１実施形態の図３と同様に、図１１でも、移動端末１０１が最初の測位パルスＰ０を送信し、基地局１０３ａ〜１０３ｄがそれぞれ測位パルスＰ０を受信し、計算サーバ１０４へと受信通知をそれぞれ送信する。そして、それら受信通知のうち最も早く計算サーバ１０４に到着したものを契機として、計算サーバ１０４が時間基準パルスの送信開始を時間基準局１０２に命令し、時間基準局１０２が最初の時間基準パルスＱ０を送信する。
【０２４５】
ここまでの動作は、第２実施形態においても第１実施形態と同様である。また、第２実施形態においても、時刻合わせに必要な時間基準パルスの数は（ｎ＋１）であるとする。
第２実施形態において第１実施形態と異なる点は、図４の計算サーバ１０４の時間基準局制御部２３２と、時間基準局１０２である基地局１０３ａの時間基準パルスタイミング生成部２１９の動作である。本実施形態では、最初の測位パルスＰ０から次の測位パルスＰ１までの送信間隔が送信間隔Ｄ０であることを時間基準局制御部２３２が認識しており、時間基準局制御部２３２が指定する可変の送信間隔で、時間基準局１０２が時間基準パルスを送信する。
【０２４６】
例えば、移動端末１０１が定期的に平均送信間隔Ｄ０で測位パルスを送信することが無線測位システム１００の仕様として定められている場合には、不図示のハードディスク装置等から送信間隔Ｄ０の値を読み出すことで、時間基準局制御部２３２が、最初の測位パルスＰ０から次の測位パルスＰ１までの送信間隔Ｄ０を認識することができる。この場合、当然移動端末１０１にも、測位パルスの平均送信間隔Ｄ０が設定されている。
【０２４７】
あるいは、移動端末１０１から送信される通信データ、すなわち測位データに、送信間隔Ｄ０を表す項目が埋め込まれていてもよい。その場合、例えば、最初の測位パルスＰ０を含むパルス列を受信した基地局が、復調した測位データから送信間隔Ｄ０の値を読み取り、読み取った値を測位パルスの受信通知に含めて計算サーバ１０４に送信する。
【０２４８】
つまり、この場合の測位パルスの受信通知の形式は図６とは異なる。計算サーバ１０４の時間基準局制御部２３２は、受け取った受信通知から、最初の測位パルスＰ０から次の測位パルスＰ１までの送信間隔Ｄ０を認識することができる。この方法によれば、送信間隔Ｄ０が固定されていなくてもよい。
【０２４９】
いずれにしろ、第２実施形態の時間基準局制御部２３２は、時間基準局１０２に時間基準パルスの送信開始を命令する時点で、最初の測位パルスＰ０から次の測位パルスＰ１までの送信間隔が送信間隔Ｄ０であることを認識している。
【０２５０】
時間基準局制御部２３２は、時間基準局１０２に時間基準パルスの送信開始を命令する際に、１個目から（ｎ＋１）個目の時間基準パルスＱ０〜Ｑｎは送信間隔Ｄ１で送信するよう命令するとともに、（ｎ＋１）個目の時間基準パルスＱｎを送信した後は、送信間隔Ｄ１より長い送信間隔Ｄ２で時間基準パルスを送信するよう命令する。
【０２５１】
逆に言えば、送信間隔Ｄ２が通常の時間基準パルスの送信間隔であり、送信間隔Ｄ１は、移動端末１０１からの最初の測位パルスの受信後、初回の時刻合わせが完了するまでの間、一時的に短縮された送信間隔である。このように一時的に短い送信間隔Ｄ１を設定することにより、（ｎ＋１）個の時間基準パルスの送信が速められる。
【０２５２】
送信間隔Ｄ１は、初回の時刻合わせのための送信間隔であり、移動端末１０１が測位パルスを送信する送信間隔Ｄ０に基づいて、次回の測位パルスＰ１の送信前に基地局の時刻
合わせが完了するように定められる。送信間隔Ｄ２は２回目以降の時刻合わせのための送信間隔である。
【０２５３】
具体的には、送信間隔Ｄ１は、式（２４）を満たすように時間基準局制御部２３２が定める。
Ｄ１＜Ｄ０／ｎ            （２４）
例えば、実験等から予め定められた適切なマージンＤｍを用いて、式（２５）により送信間隔Ｄ１を時間基準局制御部２３２が計算して定めてもよい。
【０２５４】
Ｄ１＝（Ｄ０−Ｄｍ）／ｎ            （２５）
もし、送信間隔Ｄ０が予め固定されているなら、式（２５）により予め計算した送信間隔Ｄ１の値を不図示のハードディスク装置等に記憶しておき、時間基準局制御部２３２がその値を読み出して、時間基準局１０２に指示してもよい。あるいは、時間基準局１０２の時間基準パルスタイミング生成部２１９が、予め、定数である送信間隔Ｄ１とＤ２の値を記憶する構成を採用することもできる。
【０２５５】
逆に、送信間隔Ｄ０が固定されていない場合には、上記のように送信間隔Ｄ０を表す項目を含む測位データを移動端末１０１が送信することにより、動的に時間基準局制御部２３２が送信間隔Ｄ１とＤ２を決定することができる。
【０２５６】
送信間隔Ｄ２の長さは時間基準局制御部２３２が適当に決定してかまわない。
例えば、移動端末１０１が一定の送信間隔Ｄ０で測位パルスを送信する場合に、測位のたびに時刻の補正の仕方が最新の状態を反映したものとなるように、時間基準局制御部２３２は送信間隔Ｄ２を送信間隔Ｄ０以下の定数に設定してもよい。
【０２５７】
例えば、Ｄ２＝Ｄ０と設定された場合、１番目と２番目の測位パルスＰ０とＰ１の受信時刻は同じ時間基準パルスＱ０〜Ｑｎの組を使って補正されるものの、それ以降のｋ番目（ｋ≧３）の測位パルスＰｋ−１の受信時刻は、時間基準パルスＱｋ−２〜Ｑｎ＋ｋ−２の組を使って補正される。つまり、異なるｋに対しては（ｎ＋１）個のうち少なくとも１つは異なる時間基準パルスを使って、受信時刻が補正される。よって、測位のたびに時刻の補正の仕方が最新の状態を反映したものとなる。
【０２５８】
なお、仮に、計算サーバ１０４が移動端末受信時刻保存部２３４を備えないように第２実施形態を変形しても、時間基準パルスの送信間隔Ｄ１を調整するという時間基準局制御部２３２の動作から、測位に使われずに無駄になる測位パルスの数を低減するという効果は得られる。なぜなら、もし移動端末受信時刻保存部２３４を計算サーバ１０４が備えていなくても、２番目以降の測位パルスの受信時には既に初回の時刻合わせが完了しているので、測位が可能であり、測位に使われずに無駄になるのは測位パルスＰ０のみだからである。
【０２５９】
また、第２実施形態によれば、２個目以降の測位パルスの受信通知は、時刻合わせが完了した後で計算サーバ１０４に送信されるので、図４の移動端末受信時刻保存部２３４にバッファリングする必要がなくなる。つまり、バッファリングを続けるべき時間が短くなり、バッファリングの対象データも少なくなる。このことは、図１１を図３と比較すれば明らかである。
【０２６０】
よって、第２実施形態によれば、バッファリングの処理や、初回の時刻合わせが完了した後のバッファリングされたデータを使った測位計算の処理（図９のステップＳ１０７の処理）も、第１実施形態に比べて簡便になり、移動端末受信時刻保存部２３４に必要な容量も少なくなる。
【０２６１】
以上、２つの実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、様々に変形可能である。以下にその例をいくつか述べる。
移動端末１０１はＲＦＩＤタグでなくてもよく、例えば、携帯電話やパームトップ型のコンピュータ端末などでもよい。
【０２６２】
図４の時刻補正部２３３による時刻の補正と、測位計算部２３１による測位計算は、上記の計算例とは異なる方法であってもよく、様々な数値計算手法の中から適切なものを採用することができる。また、変復調方式はＰＰＭでなくてもよく、例えばＯＯＫ（On/Off
Keying）などでもよい。
【０２６３】
図４の説明においては、時間基準局１０２を含むすべての基地局が同一構成であることを前提としていたが、時間基準局１０２を兼ねる基地局のみが時間基準パルス受信時刻保持部２１６と時間基準パルスタイミング生成部２１９を備えることとしてもよい。
【０２６４】
また、図１１に示すように、第２実施形態では２個目の測位パルスＰ１の受信通知が届く前に時刻合わせが完了するように送信間隔Ｄ１が設定された。しかし、送信間隔Ｄ１の設定の仕方はこれに限らない。
【０２６５】
例えば、４個目の測位パルスＰ３の受信通知が届く前に時刻合わせが完了するように送信間隔Ｄ１を図４の時間基準局制御部２３２が設定してもよい。その場合でも、例えば第１実施形態の図３の例と比較して、図３の測位パルスの添え字ａの値が３以上であれば、移動端末受信時刻バッファ２３４の使用量を減らす効果が得られる。
【０２６６】
また、上記では簡単のため、測位パルスや時間基準パルスがどの基地局でも良好に受信される場合について主に説明した。しかし、実環境においては、いつもすべての基地局において測位パルスや時間基準パルスがうまく受信されるとは限らない。例えば、偶然に何らかの物体あるいは人間などが遮蔽物となり、測位パルスまたは時間基準パルスが受信不能となることもある。しかし、そのような受信不能の事態が起きても、支障なく測位を行うことが可能である。
【０２６７】
ＴＤＯＡ方式による２次元の位置の測位には、理論上、最低限３つの基地局が必要である。しかし、無線測位システムが４つ以上の基地局を備えた冗長構成をとることにより、測位パルスを受信することができない基地局があっても測位計算が可能となる。
【０２６８】
例えば、図１の無線測位システム１００は、４つの基地局１０３ａ〜１０３ｄを備えている。よって、移動端末１０１からのある特定の測位パルスを、例えば基地局１０３ｄが偶然受信することができない事態になっても、他の基地局１０３ａ〜１０３ｃでの受信時刻を使って、その特定の測位パルスを送信した時点での移動端末１０１の位置を計算サーバ１０４は計算することができる。
【０２６９】
また、偶然受信不能となった時間基準パルスがあっても、時間合わせを行うことは可能である。例えば、時刻合わせに必要な時間基準パルスの数が（ｎ＋１）＝１１であり、最初の測位パルスの受信を契機として、時間基準局１０２からは、送信ＩＤが
０，１，２，……
である時間基準データが順次送信されるとする。
【０２７０】
このとき、例えば基地局１０３ｄで、送信ＩＤが５の時間基準データを受信することができなかったとしても、時刻補正部２３３は、基地局１０３ｄに関する時刻合わせを正しく行うことができる。なぜなら、時刻補正部２３３は、時間基準パルスの送信時刻のうち
、
０，１，２，３，４，６，７，８，９，１０，１１
なる送信ＩＤと対応づけられて記憶されているものを時間基準パルス送信時刻バッファ２３６から読み出し、時間基準パルス受信時刻バッファ２３７ｄから、同じく
０，１，２，３，４，６，７，８，９，１０，１１
なる送信ＩＤと対応づけられて記憶されている受信時刻を読み出して、（ｎ＋１）＝１１組のデータに基づく時刻合わせの計算を行うからである。
【０２７１】
このように、たとえ受信することができない時間基準パルスがあったとしても、時間基準パルスの送信通知と受信通知がともに送信ＩＤを含むため、送信ＩＤが５の送信時刻に、間違えて送信ＩＤが６の受信時刻を対応させて時刻合わせの計算を行うような事態には陥らず、正しく時刻合わせを行うことができる。したがって、局所時刻から基準時刻への補正も適切に行われる。
【０２７２】
なお、上記の場合において、送信ＩＤが０〜１１の時間基準パルスが他の基地局１０３ｂと１０３ｃでは正常に受信可能であったとする。すると、基地局１０３ｂと基地局１０３ｃに関する初回の時刻合わせは、送信ＩＤが０〜１０の時間基準パルスによって行われるので、基地局１０３ｄに関する初回の時刻合わせよりも先に完了する。そのような場合に図９のステップＳ１０４が実行されると、時刻補正部２３３は、
・基地局１０３ａは時間基準局１０２なのでもともと時刻合わせの計算をする必要がなく、
・基地局１０３ｂと１０３ｃは初回の時刻合わせが完了しており、
・基地局１０３ｄだけ、初回の時刻合わせが完了していないので、
・無線測位システム１００全体としては、初回の時刻合わせが完了していない状態である、
と判断する。
【０２７３】
また、上記では簡単のため、１つの移動端末１０１のみが無線測位システム１００の測定範囲内に存在する場合を主に説明した。しかし、上記実施形態の構成によれば、複数の移動端末がそれぞれ独立に測位パルスを送信する場合でも、それぞれの移動端末について測位を行うことができる。
【０２７４】
例えば、第１実施形態において、移動端末ＩＤが１である第１の移動端末が測定範囲内で測位パルスを送信し始めてしばらくしてから、移動端末ＩＤが２である第２の移動端末が測定範囲内で最初の測位パルスを送信したとする。
【０２７５】
この場合、第１の移動端末からの最初の測位パルスを契機として時間基準パルスが送信され始めるので、第２の移動端末が最初の測位パルスを送信した時点では、時間基準パルスの送信が継続されている状態である。第２の移動端末が最初の測位パルスを送信するタイミングによって、第２の移動端末が最初の測位パルスを送信した時点で既に初回の時刻合わせが完了していることもあるし、そうでないこともある。
【０２７６】
上記のように、測位データには移動端末ＩＤが含まれるので、各基地局および計算サーバ１０４は、どの移動端末から測位パルスを受信したのかを判別することができる。また、測位計算部２３１は、移動端末ＩＤが１のデータのみを用いて第１の移動端末の測位計算を行い、移動端末ＩＤが２のデータのみを用いて第２の移動端末の測位計算を行う。よって、複数の移動端末が存在しても、それぞれの移動端末の位置の計算が可能である。
【０２７７】
また、上記の第１および第２実施形態では、計算サーバ１０４が基地局１０３ａ〜１０３ｄとは別に設けられていた。しかし、他の実施形態では、いずれか１つの基地局が計算
サーバ１０４を兼ねていてもよい。例えば、時間基準局１０２が計算サーバ１０４を兼ねてもよい。
【０２７８】
また、上記の第１および第２実施形態では、時間基準局１０２における時間基準パルスの送信時刻、各基地局における時間基準パルスの受信時刻、時間基準局１０２を含む各基地局における測位パルスの受信時刻は、すべて計算サーバ１０４に通知されている。すなわち、計算サーバ１０４にすべてのデータが集約されている。しかし、他の実施形態では、上記実施形態における計算サーバ１０４の機能が複数の基地局に分散されて実装されていてもよい。
【０２７９】
計算サーバ１０４へのデータの集約が行われる実施形態において、計算サーバ１０４は、時刻合わせに必要な所定の数である（ｎ＋１）回の時間基準パルスの送信および受信が行われたか否かを、送られてくる通知の数のモニタを行うことによって判断する。時刻合わせに必要な所定の数の時間基準パルスの送信通知および受信通知が揃う前に、各基地局から計算サーバ１０４が受信した測位パルスの受信通知の内容はすべて、図８に示すように移動端末受信時刻バッファ２３４にバッファリングされる。
【０２８０】
しかし、計算サーバ１０４の機能を物理的に分散して実装する実施形態では、例えば、各基地局がそれぞれ図４の時刻補正部２３３と移動端末受信時刻保存部２３４を備えていてもよい。
【０２８１】
その場合、時間基準パルスの送信通知を時間基準局１０２が他のすべての基地局にネットワークを介して送信する。そして、各基地局において、図４の時間基準パルス受信時刻保持部２１６は、時刻合わせに必要な（ｎ＋１）回の時間基準パルスの受信時刻を保持するように変形される。すると、各基地局は、自基地局の局所時刻の基準時刻への補正を、自基地局が備える時刻補正部２３３により行うことができる。
【０２８２】
また、この場合、各基地局において、図４の移動端末受信時刻保持部２１５は、当該基地局において（ｎ＋１）回の時間基準パルスの送信時刻と受信時刻のデータが揃う前に受信した測位データをすべて保持するように変形され、上記実施形態における図４の移動端末受信時刻保存部２３４の機能を果たす。
【０２８３】
ただし、こうして各基地局に機能が分散されたとしても、最終的には、基準時刻に補正された各基地局における測位パルスの受信時刻が、計算サーバ１０４あるいは基地局のうちの１つに備えられた測位計算部２３１に集約されて、測位計算が行われる。
【０２８４】
また、時刻補正部２３３や移動端末受信時刻保存部２３４とは異なり、時間基準局制御部２３２は複数に分散されることはないが、基地局とは異なる計算サーバ１０４に備えられてもよく、いずれか１つの基地局に備えられてもよい。
【０２８５】
例えば、時間基準局制御部２３２が時間基準局１０２に備えられていてもよい。その場合、時間基準局１０２以外の基地局は、測位パルスを受信すると、その受信通知を、時間基準局制御部２３２を備えた計算サーバ１０４あるいは基地局へと通知する。
【０２８６】
このように、図４の計算サーバ１０４の各機能は実施形態によって様々に変形されうる。
例えば、図４の時間基準局制御部２３２は、測位信号を受信したという通知を複数の基地局のうち任意の１つから受信したことを契機として、時間基準信号を無線通信により複数の基地局に送信することを開始する制御を行う時間基準制御手段の一例であるが、時間基準制御手段に相当する物理的実体は、基地局のうちの１つにあってもよく、基地局とは
別の計算サーバ１０４にあってもよい。
【０２８７】
また、図４の時刻補正部２３３は、それぞれの基地局において時間基準信号を受信した時の局所時刻と、複数の基地局の位置と、時間基準信号が送信された時の基準時刻とに基づいて基準時刻に補正された、複数の基地局それぞれにおいて測位信号を受信した時のそれぞれの時刻を取得する補正時刻取得手段の一例である。つまり、時刻補正部２３３は自ら計算を行うことにより、補正された時刻を取得している。しかし、上記のように、各基地局で分散して時刻の補正を行ってもよく、その場合、各基地局から送信される補正済みの時刻のデータを、ネットワークを介して収集することによって取得するという形態で、補正時刻取得手段が実現されてもよい。
【０２８８】
また、図４の時間基準局制御部２３２は、基地局からの測位パルスの受信通知を監視することによって、複数の基地局のうちのいずれかが測位信号を受信したことを認識する第１の認識機能と、予め決められた長さの期間に渡って測位信号が複数の基地局に受信されないことを認識する第２の認識機能とを実現している。そして、時間基準局制御部２３２は、時間基準パルスの送信を、第１の認識機能による認識を契機として開始し、第２の認識機能による認識を契機として停止するよう、時間基準パルスの送信装置としての時間基準局１０２を制御する機能も備えている。別の実施形態では、これらの機能を備えた、時間基準パルスの送信を制御するための単体の時間基準装置が、各基地局と接続されていてもよい。
【０２８９】
以上、様々な実施形態について説明したが、いずれの場合も、移動端末１０１からの測位パルスがいずれかの基地局で正常に受信されて初めて、時間基準局１０２が時間基準パルスの送信を開始する。よって、測定範囲内に移動端末１０１が存在しないときや、存在しても測位パルスが送信されていないときには時間基準パルスが送信されない。すなわち、上記の各実施形態によれば、無駄な時間基準パルスの送信を控えることが可能であり、無駄な電波の送信を防ぐことができるため、他の機器に対する与干渉を低減することができる。
【０２９０】
また、図４に示したように移動端末１０１が受信機能を備えておらず、例えば外部から命令を送信して移動端末１０１からの測位パルスの送信のタイミング等を制御することができないとしても、上記実施形態によれば、時間基準パルスも測位パルスも無駄にしないで済む。
【０２９１】
さらに、初回の時刻合わせが完了する前に移動端末１０１から基地局が受信した測位パルスの受信時刻を、無線測位システム１００内のどこかに集中または分散して設けられたバッファにバッファリングする実施形態においては、移動端末からの送信パルスを無駄なく利用して測位を行うこともできる。つまり、バッファリングした受信時刻を、初回の時刻合わせが完了した後で基準時刻に補正し、過去の移動端末１０１の位置を事後に測位計算することにより、時刻合わせができていない状態で受信された測位パルスも無駄なく利用されるようになる。
【０２９２】
また、初回の時刻合わせが完了するまでは一時的に時間基準パルスの送信間隔を短くすることによっても、測位パルスがなるべく無駄にされないようにするという効果が得られる。
【０２９３】
以上説明したことを概観すれば本発明は以下のような構成を備えるものである。
（付記１）
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムであって、
前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の１つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を行う時間基準制御手段と、
それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻を取得する補正時刻取得手段と、
前記補正時刻取得手段が取得した前記時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を計算し、前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記移動端末の位置を計算する測位計算手段とを備える、
ことを特徴とする無線測位システム。
（付記２）
ｎ≧１として、前記時間基準制御手段が、前記契機の後に（ｎ＋１）回以上、前記時間基準信号を送信する制御をし、
前記補正時刻取得手段は、（ｎ＋１）組の、前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻との組に基づいて補正された時刻を取得する、
ことを特徴とする付記１に記載の無線測位システム。
（付記３）
（ｎ＋１）個の前記時間基準信号を受信する前に前記基地局が前記測位信号を受信した時の前記局所時刻を保存する保存手段をさらに備え、
前記基地局が（ｎ＋１）個目の前記時間基準信号を受信した後に、前記保存手段が保存する前記局所時刻が補正されて前記補正時刻取得手段に取得され、前記測位計算手段が前記移動端末の位置を計算する、
ことを特徴とする付記２に記載の無線測位システム。
（付記４）
前記移動端末は複数回前記測位信号を送信し、
前記時間基準制御手段は、（ｎ＋１）個の前記時間基準信号の送信間隔を、前記測位信号の送信間隔に基づいて設定する、
ことを特徴とする付記２に記載の無線測位システム。
（付記５）
前記測位信号は、複数回送信される前記測位信号同士の送信間隔に関する間隔情報を含み、
前記時間基準制御手段は、前記複数の基地局のうちの１つである時間基準局に備えられ、該時間基準局が受信した前記測位信号に含まれる前記間隔情報に基づいて、（ｎ＋１）個の前記時間基準信号の送信間隔を設定する、
ことを特徴とする付記４に記載の無線測位システム。
（付記６）
前記時間基準信号の送信を開始する契機をもたらした第１の測位信号と、該第１の測位信号の次に送信される第２の測位信号との送信間隔以下の時間で、（ｎ＋１）回の前記時間基準信号の送信が終了するように、前記時間基準制御手段は（ｎ＋１）個の前記時間基準信号の送信間隔を設定する、
ことを特徴とする付記４に記載の無線測位システム。
（付記７）
前記時間基準制御手段は、前記測位信号の前記送信間隔に基づいて設定した前記送信間隔で（ｎ＋１）個の前記時間基準信号を送信する制御をした後、設定した前記送信間隔よりも長い送信間隔で、（ｎ＋２）個目以降の前記時間基準信号の送信を続ける制御を行う、
ことを特徴とする付記４に記載の無線測位システム。
（付記８）
前記時間基準制御手段は前記複数の基地局のうちの１つである時間基準局に備えられ、
前記時間基準局の前記局所時刻が前記基準時刻として使われる、
ことを特徴とする付記１に記載の無線測位システム。
（付記９）
前記測位信号を受信したという通知が、予め決められた長さの期間に渡って、複数の前記基地局のいずれからも受信されない場合、前記時間基準制御手段は前記時間基準信号の送信を停止する制御を行う、
ことを特徴とする付記１に記載の無線測位システム。
（付記１０）
前記測位信号は、超広帯域無線パルスを用いたものである、
ことを特徴とする付記１に記載の無線測位システム。
（付記１１）
前記基地局が、前記局所時刻から前記基準時刻への補正を行い、
前記補正時刻取得手段が、前記基準時刻に補正された前記時刻を前記基地局から受信する、
ことを特徴とする付記１に記載の無線測位システム。
（付記１２）
前記補正時刻取得手段は、前記基地局から前記局所時刻を受信し、受信した前記局所時刻を前記基準時刻に補正する計算を行う、
ことを特徴とする付記１に記載の無線測位システム。
（付記１３）
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムにおいて、前記複数の基地局と接続された無線測位装置であって、
前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の１つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を行う時間基準制御手段と、
それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を計算し、前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記移動端末の位置を計算する測位計算手段と、
を備える無線測位装置。
（付記１４）
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を、前記複数の基地局への前記測位信号の伝搬時間差に基づいて測位する無線測位システムにおいて前記複数の基地局それぞれの局所時刻を１つの基準時刻に補正するために用いられる時間基準装置であって、
前記複数の基地局のうちのいずれかが前記測位信号を受信したことを認識する第１の認識手段と、
予め決められた長さの期間に渡って前記測位信号が前記複数の基地局に受信されないことを認識する第２の認識手段と、
前記局所時刻を前記基準時刻に補正するための時間基準信号の送信を、前記第１の認識手段による認識を契機として開始し、前記第２の認識手段による認識を契機として停止するよう、前記時間基準信号を前記複数の基地局に送信する送信装置を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする時間基準装置。
（付記１５）
複数の基地局を備え、測位に用いられる無線信号である測位信号を送信する移動端末の位置を測位する無線測位システムにおいて、
前記測位信号を受信したという通知を前記複数の基地局のうち任意の１つから受信したことを契機として、前記複数の基地局それぞれの局所時刻を基準時刻に補正するための時間基準信号を無線通信により前記複数の基地局に送信することを開始する制御を、時間基準制御手段が行い、
それぞれの前記基地局において前記時間基準信号を受信した時の前記局所時刻と、前記複数の基地局の位置と、前記時間基準信号が送信された時の前記基準時刻とに基づいて前記基準時刻に補正された、前記複数の基地局それぞれにおいて前記測位信号を受信した時のそれぞれの時刻に基づいて、前記複数の基地局間における前記測位信号の伝搬時間差を、測位計算手段が計算し、
前記複数の基地局の位置と前記伝搬時間差とに基づいて、前記測位計算手段が前記移動端末の位置を計算する、
ことを特徴とする無線測位方法。
【図面の簡単な説明】
【０２９４】
【図１】第１実施形態のシステム構成図である。
【図２】第１実施形態の無線測位システムの動作の概略を示す図である。
【図３】第１実施形態における測位パルスの送受信シーケンスおよび時間基準パルスの送信シーケンスを示したタイミングチャートである。
【図４】第１実施形態における移動端末と基地局と計算サーバの機能ブロック図である。
【図５】時間基準パルスの送信通知のデータ形式の一例である。
【図６】測位パルスの受信通知のデータ形式の一例である。
【図７】計算サーバに送信されるデータ形式の一例である。
【図８】計算サーバにおけるデータのバッファリングを例示する図である。
【図９】第１実施形態での無線測位システムの動作を示すフローチャートである。
【図１０】第１実施形態における時刻の補正を説明するタイミングチャートである。
【図１１】第２実施形態における測位パルスの送受信シーケンスおよび時間基準パルスの送信シーケンスを示したタイミングチャートである。
【図１２】ＴＤＯＡ方式の測位システムの原理を説明する図である。
【図１３】特許文献１〜３に記載の無線測位システムの概略を示す図である。
【図１４】直線近似による時刻合わせを説明するグラフである。
【図１５】直線近似による時刻合わせの方法をまとめた図である。
【図１６】時間基準パルスを複数回送受信する方式における問題を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０２９５】
１００、１０００  無線測位システム
１０１、１００１  移動端末
１０２、１００２  時間基準局
１０３ａ〜１０３ｘ、１００３ａ〜１００３ｅ  基地局
１０４、１００４  計算サーバ
２０１  測位パルスタイミング生成部
２０２  送信部
２０３  送信アンテナ
２１１  受信アンテナ
２１２  受信部
２１３  タイマ
２１４  受信時刻測定部
２１５  移動端末受信時刻保持部
２１６  時間基準パルス受信時刻保持部
２１９  時間基準パルスタイミング生成部
２２０  送信部
２２１  送信アンテナ
２３１  測位計算部
２３２  時間基準局制御部
２３３  時刻補正部
２３４  移動端末受信時刻保存部、移動端末受信時刻バッファ
２３６  時間基準パルス送信時刻バッファ
２３７ｂ、２３７ｃ  時間基準パルス受信時刻バッファ
３０１  データ
【図１】
0004973467.tif 000011
【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】
0004973467.tif 000022
【図１３】
0004973467.tif 000023
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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