(57)【要約】    【目的】この発明は、周期的に切替えられる複数のアンテナから発信される高周波信号を携帯端末により受信して相対位相を算出し携帯端末の位置あるいは相互間の距離あるいは相互間の方向を高精度で検知するための装置およびプログラムに関するものである。    【構成】基地局１において、複数の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの間隔を１波長以下として周期的に切替えながら高周波信号を発信し、前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの指向性の方向を斜め下方に向けて角度を持たせて設置し、携帯端末２により受信される高周波信号の位相差を測定して携帯端末２の相対的な位置関係を高精度で検知するための計算式を開示する。  【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を利用した位置検知システムにおいて、
搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはデジタル符号あるいはこれらの組合わせにより構成される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を複数のアンテナあるいは複数の送受波器を周期的に切替えながら発信しおよび／あるいは受信するための基地局と、前記基地局から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を受信しおよび／あるいは前記基地局に向けて超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を発信するための携帯端末から構成され、
前記基地局の複数のアンテナあるいは複数の送受波器が、前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の１波長以下の間隔で配置され、前記基地局の真下方向あるいは真下方向から任意の角度で傾斜して設置されており、
前記基地局および／あるいは携帯端末において、前記複数のアンテナあるいは複数の送受波器に対応して前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の位相差を測定することにより前記基地局と携帯端末相互間の方向を算出し、
前記相互間の方向の算出結果から前記基地局と携帯端末との相互間の位置関係を計算する際に、前記超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号の伝搬路長を所与の計算式により求め、前記線路長と前記方向の算出結果とから、前記基地局と携帯端末相互間の相対的な位置関係を求めることを特徴とする位置検知装置および位置検知プログラム
【請求項２】
前記線路長を求める所与の計算式が[(H−h)／Cos{α(Y)＋ΔΦ(Y)}]あるいは[(H−h)／Cos{α(X)＋ΔΦ(X)}]であり、
前記基地局と前記携帯端末との間の相対的な位置関係を、
Δd(X)＝[(H−h)／Cos{α(Y)＋ΔΦ(Y)}]×Tan{α(X)＋ΔΦ(X)}
Δd(Y)＝(H−h)×Tan{α(Y)＋ΔΦ(Y)}
あるいは
Δd(X)＝(H−h)×Tan{α(X)＋ΔΦ(X)}
Δd(Y)＝[(H−h)／Cos{α(X)＋ΔΦ(X)}]×Tan{α(Y)＋ΔΦ(Y)}
により求めることを特徴とする請求項第１項に記載の位置検知装置および位置検知プログラム
【請求項３】
前記線路長を求める所与の計算式が[(H−h)／√{1−sin2(α(X)＋ΔΦ(X))−sin2(α(Y)＋ΔΦ(Y))}]であり、
前記基地局と前記携帯端末との間の相対的な位置関係を、
Δd(X)＝[(H−h)／√{1−sin2(α(X)＋ΔΦ(X))−sin2(α(Y)＋ΔΦ(Y))}]×sin(α(X)＋ΔΦ(X))
Δd(Y)＝[(H−h)／√{1−sin2(α(X)＋ΔΦ(X))−sin2(α(Y)＋ΔΦ(Y))}]×sin(α(Y)＋ΔΦ(Y))
により求めることを特徴とする請求項第１項に記載の位置検知装置および位置検知プログラム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基地局と携帯端末の間で超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を送受信することによって、当該基地局と携帯端末間の相対的な位置関係を検知するための位置検知装置および位置検知プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、特許文献１に記載されている従来の無線マーカの実施例である。図１において、１は基地局、２は携帯端末、１１ａ〜１１ｄは指向性アンテナ、４１は基地局１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの角度、４２は携帯端末２が位置する方向、４３は基地局の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの高さ、４４は携帯端末２のアンテナの高さ、４５は基地局１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの距離、４６は基地局１の真下の位置(X0)、(Y0)である。
前記基地局１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄは、発信する高周波信号の１波長以下の間隔で設置され、周期的に切替えられながら高周波信号を発信しているものとする。
前記携帯端末２が前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下から角度４２の方向に存在するとすると、Δd(X)＝(H−h)×Tan{ΔΦ(X)}、Δd(Y)＝(H−h)×Tan{ΔΦ(Y)}となる。
ここで、Δd(X)、Δd(Y)は前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの距離４５、Ｈは前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの高さ４３、ｈは前記携帯端末２のアンテナの高さ４４、ΔΦ(X)、ΔΦ(Y)は前記携帯端末２が位置する方向４２である。
前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下の位置を（X0，Y0）とすると、前記携帯端末２の位置（Xx，Yy）は、Xx＝X0＋Δd(X)、Yy＝Y0＋Δd(Y)から計算できるとしている。
しかしながら、従来の位置検知の計算式では、前記携帯端末２の位置が正確に計算できない問題点があった。
【特許文献１】特願２００５−３６３１７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、基地局と携帯端末の間の位置関係を高い精度で検知するための位置検知装置および位置検知プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明に係わる位置検知装置および位置検知プログラムは、基地局に接続する複数のアンテナあるいは複数の送受波器の任意の組合わせの間隔を１波長以下とし周期的に切替えながら超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号を発信しおよび／あるいは受信することによって、携帯端末との間の位置関係を検知するための計算式に関するものである。
【発明の効果】
【０００５】
従来の位置検知装置あるいは位置検知プログラムで用いられる計算式では、基地局の複数のアンテナあるいは複数の送受波器が傾斜して設置される場合に誤差を生じる問題点がある。本発明の位置検知装置および位置検知プログラムで用いられる計算式では、基地局の複数のアンテナあるいは複数の送受波器が傾斜して設置される場合に位置検知誤差を縮減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明に係わる位置検知装置および位置検知プログラムは、図１に示すように、基地局１と携帯端末２から構成され、基地局１には、複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄの任意の組合わせが１波長以下の間隔で配置されており、当該複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄが周期的に切替えられて高周波信号を発信しあるいは受信し、前記高周波信号の位相差を測定し、前記基地局１と携帯端末２相互間の方向を算出している。
ここで、携帯端末２には少なくとも１基のアンテナが接続されているものとする。
【０００７】
上記の図１に示すように、前記複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄが前記基地局の真下方向あるいは真下方向から傾斜して設置された場合に、前記基地局１と前記携帯端末２の間の相対的な位置関係を求めるために、まず、前記高周波信号の伝搬路長を所与の計算式により求め、前記線路長と前記方向の算出結果とから、前記基地局１と携帯端末２の間の相対的な位置関係を求める。
前記基地局１と携帯端末２の間の伝搬路長を求める計算式を[(H−h)／Cos{α(Y)＋ΔΦ(Y)}]あるいは[(H−h)／Cos{α(X)＋ΔΦ(X)}]とし、前記基地局１と携帯端末２の間の相対的な位置関係を、
Δd(X)＝[(H−h)／Cos{α(Y)＋ΔΦ(Y)}]×Tan{α(X)＋ΔΦ(X)}
Δd(Y)＝(H−h)×Tan{α(Y)＋ΔΦ(Y)}
あるいは
Δd(X)＝(H−h)×Tan{α(X)＋ΔΦ(X)}
Δd(Y)＝[(H−h)／Cos{α(X)＋ΔΦ(X)}]×Tan{α(Y)＋ΔΦ(Y)}
により求める。
あるいは、前記基地局１と携帯端末２の間の伝搬路長を求める計算式を[(H−h)／√{1−sin2(α(X)＋ΔΦ(X))−sin2(α(Y)＋ΔΦ(Y))}]とし、前記基地局１と携帯端末２の間の相対的な位置関係を、
Δd(X)＝[(H−h)／√{1−sin2(α(X)＋ΔΦ(X))−sin2(α(Y)＋ΔΦ(Y))}]×sin(α(X)＋ΔΦ(X))
Δd(Y)＝[(H−h)／√{1−sin2(α(X)＋ΔΦ(X))−sin2(α(Y)＋ΔΦ(Y))}]×sin(α(Y)＋ΔΦ(Y))
により求める。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の一実施例を示す概念図である。図１において、１は基地局、２は携帯端末、１１ａ〜１１ｄは指向性アンテナ、４１は基地局１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの角度、４２は携帯端末２が位置する方向、４３は基地局１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの高さ、４４は携帯端末２のアンテナの高さ、４５は基地局１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの距離、４６は基地局１の真下の位置(X１)、(Y1)である。
前記基地局１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄは、発信する高周波信号の１波長以下の間隔で設置され、周期的に切替えながら高周波信号を発信し、携帯端末２において前記複数の指向性アンテナに対応して受信した高周波信号の位相差を測定することによって、前記基地局１と携帯端末２の相対的な方向を算出しているものとする。
【０００９】
前記携帯端末２が前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下から角度４２の方向に存在するとすると、前記基地局１と携帯端末２の間の伝搬路長は計算式[(H−h)／Cos{α(Y)＋ΔΦ(Y)}]あるいは[(H−h)／Cos{α(X)＋ΔΦ(X)}]によって求めると、前記基地局１と携帯端末２の間の相対的な位置関係は、
Δd(X)＝[(H−h)／Cos{α(Y)＋ΔΦ(Y)}]×Tan{α(X)＋ΔΦ(X)}
Δd(Y)＝(H−h)×Tan{α(Y)＋ΔΦ(Y)}
あるいは
Δd(X)＝(H−h)×Tan{α(X)＋ΔΦ(X)}
Δd(Y)＝[(H−h)／Cos{α(X)＋ΔΦ(X)}]×Tan{α(Y)＋ΔΦ(Y)}
となる。
なお、前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下の位置を（X0，Y0）とすると、前記携帯端末２の位置（Xx，Yy）は、Xx＝X0＋Δd(X)、Yy＝Y0＋Δd(Y)から求められる。
【００１０】
ここで、Δd(X)、Δd(Y)は前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの距離４５、Ｈは前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの高さ４３、ｈは前記携帯端末２のアンテナの高さ４４、{α(X)＋ΔΦ(X)}と{α(Y)＋ΔΦ(Y)}は前記携帯端末が位置する方向４２、[(H−h)／Cos{α(Y)＋ΔΦ(Y)}]と[(H−h)／Cos{α(X)＋ΔΦ(X)}]は前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄと携帯端末２を結ぶ高周波信号の伝搬路の長さである。
【００１１】
あるいは、、前記基地局１と携帯端末２の間の伝搬路長は計算式[(H−h)／√{1−sin2(α(X)＋ΔΦ(X))−sin2(α(Y)＋ΔΦ(Y))}]によって求めると、前記基地局１と携帯端末２の間の相対的な位置関係は、
Δd(X)＝[(H−h)／√{1−sin2(α(X)＋ΔΦ(X))−sin2(α(Y)＋ΔΦ(Y))}]×sin(α(X)＋ΔΦ(X))
Δd(Y)＝[(H−h)／√{1−sin2(α(X)＋ΔΦ(X))−sin2(α(Y)＋ΔΦ(Y))}]×sin(α(Y)＋ΔΦ(Y))
となる。
【００１２】
ここで、Δd(X)、Δd(Y)は前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの距離４５、Ｈは前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの高さ４３、ｈは前記携帯端末２のアンテナの高さ４４、{α(X)＋ΔΦ(X)}と{α(Y)＋ΔΦ(Y)}は前記携帯端末が位置する方向４２、[(H−h)／√{1−sin2(α(X)＋ΔΦ(X))−sin2(α(Y)＋ΔΦ(Y))}]は前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄと携帯端末２を結ぶ高周波信号の伝搬路の長さである。
また、上記以外に、前記指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄと携帯端末２を結ぶ高周波信号の伝搬路の長さを求めることが可能であり、求められた伝送路のｘ軸成分とｙ軸成分を計算することで、携帯端末の位置が高精度で検知できる。
【００１３】
以上の説明では、基地局からは高周波信号を発信しおよび／あるいは受信するとしているが、超音波トランスデューサーあるいは超音波送波器を用いて超音波信号を発信しおよび／あるいは受信し、携帯端末において超音波トランスデューサーあるいは超音波受波器を用いて超音波信号を受信しおよび／あるいは受信しても同様な効果が得られる。なお、本出願では、超音波トランスデューサーあるいは超音波送受波器と発光ダイオードあるいはレーザーダイオードあるいはホトダイオードを総称して送受波器と呼称するものとする。また、送受波器の送波器あるいは受波器のみを用いる場合でも送受波器として記載している。
また、基地局が別の基地局あるいは携帯端末からの信号を受信して再発信する中継局の役割を果たす場合にも本発明を適用することができる。
また、基地局から信号を発信し、携帯端末で受信する場合についても同様に本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明は、上記のように構成されているため、携帯端末の位置あるいは距離あるいは方向あるいはこれらの組合わせが高精度で検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の実施例および本発明の一実施例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００１６】
１                                  基地局
２                                  携帯端末
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ      指向性アンテナ
４１                                基地局のアンテナの垂直面からの角度
４２                                携帯端末が位置する方向
４３                                基地局のアンテナの高さ
４４                                携帯端末のアンテナの高さ
４５                                基地局のアンテナの真下からの距離
４６                                基地局のアンテナの真下の位置
【図１】
2009047538.tif 000003