(57)【要約】【課題】  設置位置が既知の基地局と、設置位置が不明の基地局との間で電波が届かない場合でも、設置位置が不明の基地局の設置位置を測定することのできる位置測定方法を提供することを目的とする。【解決手段】  移動自在な移動局Ｐが位置Ｐ１，Ｐ２にあるときにそれぞれ実行される、設置位置が既知の基準局Ｒ１，Ｒ２および位置が不明の測定対象基地局Ｂ１のそれぞれと移動局Ｐとの間で無線測距信号を送受信し、基準局Ｒ１，Ｒ２と移動局Ｐとの間の複数の距離情報に基づいて移動局Ｐの位置を求めるとともに、測定対象基地局Ｂ１との間の距離を求める第１ステップと、上記第１ステップが複数回実行された後に実行される、複数回の第１ステップで求められた、移動局Ｐの複数の位置情報および移動局Ｐと測定対象基地局Ｂ１との間の複数の距離情報に基づいて測定対象基地局Ｂ１の設置位置を求める第２ステップとを有する。【選択図】        図３
2009052948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各設置位置に固定的に設置された複数の基地局と移動自在な移動局とを備え、
前記複数の基地局と前記移動局との間で、伝播所要時間の測定により互いの間の距離を測定する無線測距信号を送受信して該移動局の位置を測定する無線測位システムにおける、設置位置が不明の基地局である測定対象基地局の設置位置を測定する位置測定方法において、
前記移動局を移動させ該移動局が複数の各位置にあるときにそれぞれ実行される、前記複数の基地局のうちの設置位置が既知の複数の基準局および測定対象基地局のそれぞれと前記移動局との間で無線測距信号を送受信し、該複数の基準局と該移動局との間の複数の距離情報に基づいて該移動局の位置を求めるとともに、前記測定対象基地局との間の距離を求める第１ステップと、
前記第１ステップが複数回実行された後に実行される、複数回の第１ステップで求められた、前記移動局の複数の位置情報および該移動局と前記測定対象基地局との間の複数の距離情報に基づいて該測定対象基地局の設置位置を求める第２ステップとを有することを特徴とする位置測定方法。
【請求項２】
前記無線測位システムが、前記測定対象基地局の設置位置測定用に複数の移動局を用いるものであって、前記第１ステップを前記複数の移動局のそれぞれに少なくとも１回ずつ実行させ、
前記第２ステップは、前記複数の移動局についての複数回の第１ステップにより求めた複数の位置情報および複数の距離情報に基づいて前記測定対象基地局の設置位置を求めるものであることを特徴とする請求項１記載の位置測定方法。
【請求項３】
前記第２ステップで求められる前記測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしているか否かを判定する第３ステップを有し、
該第２ステップで求められる前記測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしていないと判定されたときに、前記移動局をさらに別の位置に移動させて前記第１ステップを実行してから再度第２ステップを実行することを特徴とする請求項１記載の位置測定方法。
【請求項４】
前記移動局を直線的に移動させて、前記第１ステップを繰り返し、
前記第３ステップは、前記第２ステップで求められた前記測定対象基地局の位置が前記第１ステップを繰り返す間の移動局の移動方向前方所定角度以内に存在するときに前記測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしていないと判定するものであって、該第３ステップで前記測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしていないと判定されたときに、前記移動局をこれまでの移動方向とは角度をなす方向に移動させて前記第１ステップおよび前記第２ステップを再度実行することを特徴とする請求項３記載の位置測定方法。
【請求項５】
各設置位置に固定的に設置された複数の基地局と移動自在な移動局とを備え、
前記複数の基地局と前記移動局との間で、伝播所要時間の測定により互いの間の距離を測定する無線測距信号を送受信して該移動局の位置を測定する無線測位システムにおける、設置位置が不明の基地局である測定対象基地局の設置位置を測定する位置測定方法において、
前記移動局は無線測距信号の送受信とは無関係に移動方向および移動距離を測定するセンサを備えたものであって、
前記複数の基地局と前記移動局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局の位置を測定する第１ステップと、
前記第１ステップ実行後、複数回実行される、前記センサを作用させながら前記移動局を移動させ、前記移動局と前記測定対象基地局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局と該測定対象基地局との間の距離を測定する第２ステップと、
前記第１ステップおよび前記第２ステップでの測定結果に基づいて、前記測定対象基地局の位置を求める第３ステップとを有することを特徴とする位置測定方法。
【請求項６】
各設置位置に固定的に設置された複数の基地局と移動自在な移動局とを備え、
前記複数の基地局と前記移動局との間で、伝播所要時間の測定により互いの間の距離を測定する無線測距信号を送受信して該移動局の位置を測定する無線測位システムにおける、設置位置が不明の基地局である測定対象基地局の設置位置を測定する位置測定方法において、
前記移動局は、等速直線運動を行うものであって、
前記移動局に等速直線運動をさせながら前記複数の基地局と前記移動局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局の位置を複数回測定することにより該移動局の位置、移動速度、および移動方向を求める第１ステップと、
該移動局に等速直線運動を継続させながら該移動局と前記測定対象基地局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局と該測定対象基地局との間の距離を複数回測定する第２ステップとを有することを特徴とする位置測定方法。
【請求項７】
前記無線測距信号としてインパルス信号を用いることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基地局と移動局との間で、伝播所要時間の測定により互いの間の距離を測定する無線測距信号を送受信して該移動局の位置を測定する無線測位システムにおいて、設置位置が不明の基地局の位置を測定する位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、設置位置が不明の基地局の位置を測定する方法として、例えば、位置不明局のアンテナから送信された電波を２つの無線方位測定局の指向性アンテナ（ループアンテナやアドコックアンテナ等）でそれぞれ受信し、受信した電波を２つの無線方位測定局の方向測定部に出力する。２つの方向測定部は、２つのアンテナで受信された電波の到来方向をそれぞれ測定し、その測定結果を連絡線を介して測位局に送出する。測位局では、２つの方向測定部から送られてきた電波到来方向の交点を求め、その交点を位置不明局の位置として特定する位置測定方法が開示されている（特許文献１参照）。この位置測定方法では、２つの電波到来方向が交点を結ばないために位置測定ができなかったり、あるいは大きな測定誤差が生じたりして精度よい位置測定ができないなどという問題がある。
【０００３】
また、上記のような、電波の到来方向から位置不明局の位置を測定する方法のほかに、次に示すように、基地局どうしの間で無線測距信号を送受信し、その往復の伝播所要時間から基地局どうしの間の距離を測定する無線測位システムも知られている。
【０００４】
図１４は、電波の往復時間から基地局間の距離を測定する無線測位システムの概要図である。
【０００５】
図１４に示すように、この無線測位システムは、位置が固定の複数の基地局Ｒと移動自在な移動局Ｐとの間で無線測距信号を送受信しその往復の伝播所要時間から基地局Ｒと移動局Ｐとの距離を測定し、この距離測定を複数の基地局Ｒと移動局Ｐとの間で行うことにより、移動局Ｐの位置を求める。
【０００６】
この無線測位システムでは、基地局Ｒｉの位置を（Ｘｉ，Ｙｉ）、移動局Ｐの位置を（ｘ，ｙ）、基地局ｉの数をｎ、基地局Ｒｉと移動局Ｐとの距離をＬｉとすると
（Ｘｉ−ｘ）2＋（Ｙｉ−ｙ）2＝Ｌｉ （ｉ＝１〜ｎ）  ・・・・・  （１）
なる連立方程式が得られる。ここで、ｎ＝２ならば厳密解、ｎ＞２ならば例えば最小二乗解を得ることができる。
【０００７】
２次元測位の場合には、ｎ＝２でも連立方程式を解くことは可能であるが、移動局が基地局からの電波が届かないほど遠く離れた場所に移動した場合や、移動局と基地局との間に電波を遮る障害物が存在する場合などには、基地局の数は２つでは不十分となることがある。従って、その無線測位システムのおかれた環境条件に必要な数の基地局の位置を測定し初期設定しておく必要がある。
【０００８】
しかし、初期設定しておくべき基地局の数が多ければ多いほど、それらの基地局の位置を測定するのは煩雑となる。そこで、次に示すような方法で位置不明の基地局の位置を初期設定することが考えられる。
【０００９】
図１５は、設置位置が不明の基地局の位置を初期設定する方法を示す図である。
【００１０】
図１５には、メジャー等の手段によってその位置が予め実測され、初期設定済みの２つの基準局Ｒ１，Ｒ２のほかに、設置位置が不明の基地局Ｂ１，Ｂ２の位置を測定して、合計４つの基地局の位置を初期設定しようとする場合の例が示されている。このような場合には、図１５に示すように、各基準局Ｒ１，Ｒ２および各基地局Ｂ１，Ｂ２どうしの間で無線測距信号を送受信し、その往復の伝播所要時間から各基準局および各基地局どうしの間の距離、すなわちＲ１−Ｂ１，Ｒ１−Ｂ２，Ｒ２−Ｂ１，Ｒ２−Ｂ２，Ｂ１−Ｂ２を測定することにより、基地局Ｂ１，Ｂ２の位置が求まり、初期設定することができる。
【００１１】
しかし、次に示すように、何らかの理由により基地局どうしの間で電波が届かない場合には、基地局の位置を初期設定することができない。
【００１２】
図１６は、設置位置が既知の基準局と設置位置が不明の基地局との間で電波が届かない状態を示す図である。
【００１３】
図１６（ａ）に示すように、設置位置が既知の基準局Ｒ１，Ｒ２と、設置位置が不明の基地局Ｂ１とが電波が届く範囲を越えて遠く離れている場合や、あるいは、図１６（ｂ）に示すように、途中に電波を遮る障碍物Ｈが存在する場合などには、基地局Ｂ１の位置を特定することができない。例えば、ロボットを、複数の部屋からなる建物内を自由に移動させて種々の処理を行わせるロボットシステムなどにおいて、電波を遮る障碍物Ｈのために、ロボットが基準局と交信できない場所へ移動したときには、ロボットの位置を特定することができなくなり、ロボットは制御不可能な状態に陥ってしまう。
【特許文献１】特開平０７−２８０９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記事情に鑑み、設置位置が既知の基地局と、設置位置が不明の基地局との間で電波が届かない場合でも、設置位置が不明の基地局の設置位置を測定することのできる位置測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成する本発明の第１の位置測定方法は、各設置位置に固定的に設置された複数の基地局と移動自在な移動局とを備え、上記複数の基地局と上記移動局との間で、伝播所要時間の測定により互いの間の距離を測定する無線測距信号を送受信して該移動局の位置を測定する無線測位システムにおける、設置位置が不明の基地局である測定対象基地局の設置位置を測定する位置測定方法において、上記移動局を移動させ該移動局が複数の各位置にあるときにそれぞれ実行される、上記複数の基地局のうちの設置位置が既知の複数の基準局および測定対象基地局のそれぞれと上記移動局との間で無線測距信号を送受信し、該複数の基準局と該移動局との間の複数の距離情報に基づいて該移動局の位置を求めるとともに、上記測定対象基地局との間の距離を求める第１ステップと、上記第１ステップが複数回実行された後に実行される、複数回の第１ステップで求められた、上記移動局の複数の位置情報および該移動局と上記測定対象基地局との間の複数の距離情報に基づいて該測定対象基地局の設置位置を求める第２ステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１の位置測定方法によれば、設置位置が既知の複数の基準局と測定対象基地局との間に移動局を介在させて該移動局の位置を測定するとともに該移動局から測定対象基地局までの距離を測定する操作を複数回繰り返すようにしているので、中間に移動局を介在させることにより測定対象基地局の設置位置を測定することができる。
【００１７】
ここで、上記無線測位システムが、上記測定対象基地局の設置位置測定用に複数の移動局を用いるものであって、上記第１ステップを上記複数の移動局のそれぞれに少なくとも１回ずつ実行させ、上記第２ステップは、上記複数の移動局についての複数回の第１ステップにより求めた複数の位置情報および複数の距離情報に基づいて上記測定対象基地局の設置位置を求めるものであってもよい。
【００１８】
本発明の第１の位置測定方法を上記のように構成した場合は、複数の移動局を用いて上記第１ステップおよび上記第２ステップを実行させるようにしているので、基準局と測定対象基地局との間で交信ができない場合でも、中間に複数の移動局を介在させることにより、より迅速に、あるいはより高精度に測定対象基地局の設置位置を測定することができる。
【００１９】
また、上記第２ステップで求められる上記測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしているか否かを判定する第３ステップを有し、該第２ステップで求められる上記測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしていないと判定されたときに、上記移動局をさらに別の位置に移動させて上記第１ステップを実行してから再度第２ステップを実行するようにしてもよい。
【００２０】
本発明の第１の位置測定方法を上記のように構成した場合は、所定の精度で位置測定できないときに、移動局を別の位置に移動させて第１ステップおよび第２ステップを実行するようにしているので、所定の精度で測定対象基地局の設置位置を測定することができる。
【００２１】
また、上記移動局を直線的に移動させて、上記第１ステップを繰り返し、上記第３ステップは、上記第２ステップで求められた上記測定対象基地局の位置が上記第１ステップを繰り返す間の移動局の移動方向前方所定角度以内に存在するときに上記測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしていないと判定するものであって、該第３ステップで上記測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしていないと判定されたときに、上記移動局をこれまでの移動方向とは角度をなす方向に移動させて上記第１ステップおよび上記第２ステップを再度実行するようにしてもよい。
【００２２】
本発明の第１の位置測定方法を上記のように構成した場合は、移動局を直線的に移動させて上記第１ステップを繰り返し、測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしていないと判定されたときには、移動局をこれまでの移動方向とは異なる角度の方向に移動させて上記第１ステップおよび上記第２ステップを再度実行するようにしているので、所定の精度で測定対象基地局の設置位置を測定することができる。
【００２３】
また、上記目的を達成する本発明の第２の位置測定方法は、各設置位置に固定的に設置された複数の基地局と移動自在な移動局とを備え、上記複数の基地局と上記移動局との間で、伝播所要時間の測定により互いの間の距離を測定する無線測距信号を送受信して該移動局の位置を測定する無線測位システムにおける、設置位置が不明の基地局である測定対象基地局の設置位置を測定する位置測定方法において、上記移動局は無線測距信号の送受信とは無関係に移動方向および移動距離を測定するセンサを備えたものであって、上記複数の基地局と上記移動局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局の位置を測定する第１ステップと、上記第１ステップ実行後、複数回実行される、上記センサを作用させながら上記移動局を移動させ、上記移動局と上記測定対象基地局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局と該測定対象基地局との間の距離を測定する第２ステップと、上記第１ステップおよび上記第２ステップでの測定結果に基づいて、上記測定対象基地局の位置を求める第３ステップとを有することを特徴とする。
【００２４】
本発明の第２の位置測定方法によれば、自律センサを備えた移動局を用いて測定対象基地局の設置位置を測定するようにしているので、基準局と測定対象基地局との間で交信ができない場合でも、中間に自律センサを備えた移動局を介在させることにより、迅速に測定対象基地局の設置位置を測定することができる。
【００２５】
また、上記目的を達成する本発明の第３の位置測定方法は、各設置位置に固定的に設置された複数の基地局と移動自在な移動局とを備え、上記複数の基地局と上記移動局との間で、伝播所要時間の測定により互いの間の距離を測定する無線測距信号を送受信して該移動局の位置を測定する無線測位システムにおける、設置位置が不明の基地局である測定対象基地局の設置位置を測定する位置測定方法において、上記移動局は、等速直線運動を行うものであって、上記移動局に等速直線運動をさせながら上記複数の基地局と上記移動局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局の位置を複数回測定することにより該移動局の位置、移動速度、および移動方向を求める第１ステップと、該移動局に等速直線運動を継続させながら該移動局と上記測定対象基地局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局と該測定対象基地局との間の距離を複数回測定する第２ステップとを有することを特徴とする。
【００２６】
本発明の第３の位置測定方法によれば、移動局に等速直線運動を行わせながら上記第１ステップおよび第２ステップにより測定対象基地局の設置位置を測定するようにしているので、精度よく、かつ、より迅速に測定対象基地局の設置位置を測定することができる。
【００２７】
また、上記無線測距信号としてインパルス信号を用いることが好ましい。
【００２８】
本発明の第１および第２の位置測定方法を上記のように構成した場合は、より高精度で測定対象基地局の設置位置を測定することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の位置測定方法によれば、設置位置が既知の基地局と、設置位置が不明の基地局との間で電波が届かない場合でも、設置位置が不明の基地局の位置を測定することのできる位置測定方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
図１は、本発明の位置測定方法の距離測定原理を示す図である。
【００３２】
図１に示すように、移動局Ｐは、基地局Ｒに無線測距信号１を送信し、無線測距信号１を受信した基地局Ｒから送信されてきた無線測距信号２を受信する。移動局Ｐは、無線測距信号１を送信してから無線測距信号２を受信するまでの往復時間を測定することにより、その往復時間から移動局Ｐと基地局Ｒの間の距離を求めることができる。
【００３３】
なお、移動局Ｐで距離を求める代わりに、基地局Ｒが移動局Ｐに無線測距信号を送信し、その無線測距信号を受信した移動局Ｐから送信されてきた無線測距信号を受信し、基地局Ｒで距離を求めるようにしてもよい。
【００３４】
通常、移動局Ｐと基地局Ｒとは時間同期されていない。そこで、例えば、時刻Ｔｔ１に移動局Ｐから基地局Ｒに無線測距信号１を送信し、時刻Ｔｒ１に基地局Ｒがその無線測距信号１を受信し、次に、時刻Ｔｔ２に基地局Ｒが移動局Ｐに無線測距信号２を送信し、時刻Ｔｒ２に移動局Ｐがその無線測距信号２を受信したとする。
【００３５】
ここで、移動局Ｐと基地局Ｒとの距離をＬ１、移動局Ｐと基地局ＲとのタイマのオフセットをＴ０、光速をＶｃとすると、
Ｔｒ１＋Ｔ０＝Ｔｔ１＋Ｌ１／Ｖｃ、
Ｔｒ２−Ｔ０＝Ｔｔ２＋Ｌ１／Ｖｃ  …  （１）
であるから、
Ｌ１＝Ｖｃ｛（Ｔｒ２−Ｔｔ１）−（Ｔｔ２−Ｔｒ１）｝／２  …  （２）
なる関係が成り立ち、この（２）式から、移動局Ｐと基地局Ｒとの間の距離Ｌ１が求められる。なお、この（２）式における（Ｔｔ２−Ｔｒ１）は、基地局Ｒにおける送信時刻Ｔｒ１から受信時刻Ｔｔ２までの時間差を表すものであり、移動局Ｐが、無線測距信号１を送信し、無線測距信号２を受信して（２）式の計算を行う場合には、基地局Ｒから送信する無線測距信号２に、上記の時間差データ（Ｔｔ２−Ｔｒ１）を加えたものを移動局Ｐに送るようにすればよい。
【００３６】
次に、第１の実施形態について説明する。
【００３７】
この第１の実施形態は、本発明の第１の位置測定方法の一例に相当するものである。
【００３８】
図２は、第１の実施形態における基地局および移動局の機器構成を示すブロック図である。
【００３９】
基地局と移動局は、基本的に同一の機器構成を有している。図２に示すように、この基地局および移動局には、装置１００全体の制御を司るＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、ＭＰＵ１０１から出力される送信データのパルス位置変調（ＰＰＭ）を行うＰＰＭデータ変調部１０２、ＰＰＭ変調されたパルス列から時間の短いインパルス列を生成するインパルス生成部１０３、インパルス生成部１０３で生成されたインパルス列に帯域制限をかける帯域通過フィルタ１０４、帯域通過フィルタ１０４を通過したインパルス列を電力増幅するパワーアンプ１０５、増幅された電波を空中に放出する送信アンテナ１０６、タイマ１０７、電波が送信された時の時刻を保持する送信時刻保持部１０８、他の基地局や移動局から送信されてきたインパルス電波を受信する受信アンテナ１１０、受信アンテナ１１０から入力されたインパルス列を濾波するバンドパスフィルタ１１１、インパルス列を電力増幅する低雑音アンプ１１２、パルスを検出する、ダイオードによる包絡線検波回路とコンパレータ等で構成されたパルス検出部１１３、ＰＮ（疑似ランダム信号）系列を発生させるＰＮ系列発生部１１４、パルス検出部１１３で検出されたパルスとＰＮ系列発生部１１４で発生させたＰＮ系列とのデジタルマッチドフィルタによる比較を行う相関器１１５、相関器１１５により正規のパルス列と判定されたものを受信データに復調してＭＰＵ１０１に入力するＰＰＭデータ復調部１１６が備えられている。また、電波の往復時間から距離を算出するために必要な、電波を受信した時の受信時刻を保持しておくための受信時刻保持部１１７も備えられている。
【００４０】
この第１の実施形態では、測定精度を上げるために、超広帯域（ＵＷＢ）のインパルス電波を使用している。しかし、本実施形態の位置測定方法はインパルス電波に限定するものではなく、無線ＬＡＮ等のスペクトル拡散信号を使用してもよい。
【００４１】
次に、上記の装置１００の動作について説明する。
【００４２】
ＭＰＵ１０１から出力された送信データはＰＰＭデータ変調部１０２に送られる。ＰＰＭデータ変調部１０２は、無線チャンネルごとに固有の疑似ランダム信号（ＰＮ）系列で送信データのパルス間隔を乱数化させ、さらに、データの１／０に応じてパルス位置を変えるパルス位置変調（ＰＰＭ）を行う。ＰＰＭ変調されたパルス列は、インパルス生成部１０３によって、ｎｓオーダの非常に短いインパルス列となり、さらに、帯域通過フィルタ１０４で濾波されて、電波法で定められた周波数とされた後、パワーアンプ１０５で電力増幅され、送信アンテナ１０６から電波として空中に放出される。また、パルス列が送信された時の送信時刻は、送信時刻保持部１０８に保持される。
【００４３】
一方、他の基地局又は移動局から送信されてきたインパルス電波は、受信アンテナ１１０で受信され、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１１で不要な周波数成分が除去された後、低雑音アンプ１１２で増幅され、パルス検出部１１３によりパルスが検出される。検出されたパルスは、相関器１１５でＰＮ系列発生部１１４で発生したＰＮ系列とのデジタルマッチドフィルタによる比較が行われ、相関器１１５により正規のパルス列と判定されたデータは、ＰＰＭデータ復調部１１６により受信データとして復調され、ＭＰＵ１０１に入力される。また、パルス列を受信した時の受信時刻は、受信時刻保持部１１７に保持される。
【００４４】
ＭＰＵ１０１は、送信時刻保持部１０８に保持された送信時刻と受信時刻保持部１１７に保持された受信時刻とに基づき、図１を参照して説明した距離測定原理により相手局との距離を算出する。
【００４５】
次に、本発明の第１の実施形態の位置測定方法について説明する。
【００４６】
図３は、本発明の第１の実施形態の位置測定方法を示す概要図である。
【００４７】
本実施形態の位置測定方法は、図３に示すように、各設置位置に固定的に設置された２つの基準局Ｒ１，Ｒ２と測定対象基地局Ｂ１とが互いに遠く離れていて直接測距できないような場合に用いられる。すなわち、移動自在な移動局Ｐを用いて、基準局Ｒ１，Ｒ２と移動局Ｐとの間で、伝播所要時間の測定により互いの間の距離を測定する無線測距信号を送受信して移動局Ｐの位置Ｐ１，Ｐ２を測定する無線測位システムによって、設置位置が不明の基地局である測定対象基地局Ｂ１の位置を測定するものであり、次の２つのステップから構成されている。
【００４８】
すなわち、第１ステップでは、移動局Ｐを移動させ、移動局Ｐが位置Ｐ１にあるときに、設置位置が既知の２つの基準局Ｒ１，Ｒ２および測定対象基地局Ｂ１のそれぞれと移動局Ｐとの間で無線測距信号を送受信し、２つの基準局Ｒ１，Ｒ２と移動局Ｐとの間の距離３，４に基づいて移動局Ｐの位置を求めるとともに、測定対象基地局Ｂ１との間の距離５を求める。次に、移動局Ｐを移動させ、移動局Ｐが位置Ｐ２にあるときに、設置位置が既知の２つの基準局Ｒ１，Ｒ２および測定対象基地局Ｂ１のそれぞれと移動局Ｐとの間で無線測距信号を送受信し、２つの基準局Ｒ１，Ｒ２と移動局Ｐとの間の距離６，７に基づいて移動局Ｐの位置を求めるとともに、測定対象基地局Ｂ１との間の距離８を求める。
【００４９】
第２ステップでは、第１ステップが２回実行された後に実行される、２回の第１ステップで求められた、移動局Ｐの位置Ｐ１および位置Ｐ２における位置情報および移動局Ｐと測定対象基地局Ｂ１との間の２つの距離情報５，８に基づいて測定対象基地局Ｂ１の設置位置を求める。
【００５０】
図３において、位置が既知の基準局Ｒ１、Ｒ２の座標を（Ｘｒ１，Ｙｒ１）、（Ｘｒ２，Ｙｒ２）、測定対象基地局Ｂ１の座標を（ｘｂ１，ｙｂ１）、移動局の位置Ｐ１、位置Ｐ２での座標を（ｘｐ１，ｙｐ１）、（ｘｐ２，ｙｐ２）とし、移動局の位置Ｐ１での基準局Ｒ１、Ｒ２、測定対象基地局Ｂ１との距離をＬｒｌＰ１、Ｌｒ２Ｐ１、Ｌｂｌｐ１、移動局の位置Ｐ２での基準局Ｒ１、Ｒ２、測定対象基地局Ｂ１との距離をＬｒｌｐ２、Ｌｒ２ｐ２、Ｌｂｌｐ２とすると、
（Ｘｒ１−ｘｐ１）2＋（Ｙｒ１−ｙｐ１）2＝Ｌｒｌｐ１2
（Ｘｒ２−ｘｐ１）2＋（Ｙｒ２−ｙｐ１）2＝Ｌｒ２ｐ１2
（ｘｂ１−ｘｐ１）2＋（ｙｂ１−ｙｐ１）2＝Ｌｂ１Ｐ１2
（Ｘｒ１−ｘｐ２）2＋（Ｙｒ１−ｙｐ２）2＝Ｌｒ１Ｐ２2
（Ｘｒ２−ｘｐ２）2＋（Ｙｒ２−ｙｐ２）2＝Ｌｒ２ｐ２2
（ｘｂ１−ｘｐ２）2＋（ｙｂ１−ｙｐ２）2＝Ｌｂ１Ｐ２2  …  （３）
なる連立方程式が得られる。
【００５１】
この（３）式は、未知数ｘｐ１，ｙｐ１，ｘｐ２，ｙｐ２，ｘｂ１，ｙｂ１が６個であり、式が６個であるため解くことができる。
【００５２】
この計算は移動局のＭＰＵ１０１（図２参照）で実行され、測定対象基地局Ｂ１の位置が、座標（ｘｂ１，ｙｂ１）として得られる。こうして位置が特定された測定対象基地局Ｂ１は、設置位置が既知である基地局の一つとして、その位置を初期設定することにより、位置が不明の他の基地局の位置測定のための基地局として使用できるようになる。
【００５３】
次に、第１の実施形態における測定対象基地局の初期設定手順について説明する。
【００５４】
図４は、第１の実施形態の位置測定法を用いて測定対象基地局の位置を初期設定する手順を示すフローチャートである。
【００５５】
図４に示すように、移動局Ｐが、基準局Ｒ１，Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｐ１に移動し（ステップＳ０１）、移動局Ｐが基準局Ｒ１との距離Ｌｒｌｐ１を測定し（ステップＳ０２）、続いて、移動局Ｐが基準局Ｒ２との距離Ｌｒ２ｐ１を測定する（ステップＳ０３）。次に、移動局Ｐが測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ１を測定する（ステップＳ０４）。次に、基準局Ｒ１，Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｐ１，Ｌｒ２ｐ１より移動局Ｐの位置Ｐ１における座標を計算する（ステップＳ０５）。
【００５６】
次に、移動局が基準局Ｒ１，Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｐ２に移動し（ステップＳ０６）、移動局Ｐが基準局Ｒ１との距離Ｌｒｌｐ２を測定し（ステップＳ０７）、続いて移動局Ｐが基準局Ｒ２との距離Ｌｒ２ｐ２を測定する（ステップＳ０８）。次に、移動局Ｐが測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ２を測定する（ステップＳ０９）。次に、基準局Ｒ１，Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｐ２，Ｌｒ２ｐ２より移動局Ｐの位置２における座標を計算する（ステップＳ１０）。
【００５７】
次に、移動局Ｐの位置Ｐ１における座標、位置Ｐ２における座標、および距離Ｌｂｌｐ１，Ｌｂ１ｐ２より測定対象基地局Ｂ１の座標を計算し（ステップＳ１１）、その座標を測定対象基地局Ｂ１の位置として初期設定する（ステップＳ１２）。
【００５８】
また、複数の測定対象基地局の座標を初期設定する場合には、図４のフローチャートによる処理を複数の測定対象基地局について繰り返し実行すればよいが、移動局Ｐが、位置Ｐ１（図３参照）において通信可能な全ての測定対象基地局と順次測距するようにしてもよい。
【００５９】
また、以上の説明では、平面上の２次元測位の場合について説明したが、３次元測位の場合にも同様にして高さ方向の座標を求めることができる。３次元測位の場合には、最低３個の基準局が必要であり、移動局が移動する位置も最低３個は必要となる。
【００６０】
また、上記第１の実施形態では、基準局Ｒ１，Ｒ２と測定対象基地局Ｂ１が離れていて直接測距できない場合の例について説明したが、２つの基準局のうち、測定対象基地局Ｂ１の測距が可能な基準局が１つでもある場合には、その測距可能な基準局から測定対象基地局までの距離を、移動局を介することなく直接測定し、他方の直接測定不可能な基準局から測定対象基地局までの距離を上記第１の実施形態で測定するようにしてもよい。
【００６１】
また、以上の説明では、基地局の初期設定時にこの位置測定方法を使用する例について説明したが、例えば、何らの理由で基地局の位置が変化するような場合もあるので、そのような事態の発生に対して定期的に、あるいは、異常を検出した時にその基地局の位置を初期設定するようにしてもよい。
【００６２】
次に、第２の実施形態について説明する。
【００６３】
この第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例に相当するものである。この第２の実施形態では、無線測位システムが、測定対象基地局の設置位置測定用に複数の移動局を用いるものであって、上記第１ステップを複数の移動局のそれぞれに少なくとも１回ずつ実行させ、上記第２ステップは、複数の移動局についての複数回の第１ステップにより求めた複数の位置情報および複数の距離情報に基づいて測定対象基地局の設置位置を求めるようにしている。
【００６４】
なお、この第２の実施形態では、図２を参照して説明した機器構成の基地局および移動局と同様のものが用いられる。
【００６５】
図５は、第２の実施形態における位置測定方法を示す概要図である。
【００６６】
図５に示すように、この第２の実施形態では、２つの移動局Ｐ，Ｑを使用し、各移動局Ｐ，Ｑが移動する移動先の位置はそれぞれ３つづつとなっている。また、移動局Ｐ，Ｑは同時並行的に動作するようになっている。
【００６７】
先ず、移動局Ｐおよび移動局Ｑがそれぞれ位置Ｐ１および位置Ｑ１において第１ステップを実行し、次に、移動局Ｐおよび移動局Ｑはそれぞれ位置Ｐ２および位置Ｑ２に移動して第１ステップを実行し、次に、移動局Ｐおよび移動局Ｑはそれぞれ位置Ｐ３および位置Ｑ３に移動して第１ステップを実行し、その後、第２ステップを実行する。
【００６８】
図５の例で、設置位置が既知の基準局Ｒ１、Ｒ２の座標を（Ｘｒ１，Ｙｒ１）、（Ｘｒ２，Ｙｒ２）、測定対象基地局Ｂ１の座標を（ｘｂ１，ｙｂ１）、移動局Ｐの位置Ｐｉ（ｉ＝１〜３）での座標を（ｘｐｉ，ｙｐｉ）、移動局Ｑの位置Ｑｉ（ｉ＝１〜３）での座標を（ｘｑｉ，ｙｑｉ）とし、移動局Ｐの位置Ｐｉでの基準局Ｒ１、Ｒ２、測定対象基地局Ｂ１との距離をＬｒｌｐｉ、Ｌｒ２ｐｉ、Ｌｂｌｐｉ、移動局Ｑの位置Ｑｉでの基準局Ｒ１、Ｒ２、測定対象基地局Ｂ１との距離をＬｒ１ｑｉ、Ｌｒ２ｑｉ、Ｌｂ１ｑｉとすると、
（Ｘｒ１−ｘｐｉ）2＋（Ｙｒ１−ｙｐｉ）2＝Ｌｒｌｐｉ2  （ｉ＝１〜３）
（Ｘｒ２−ｘｐｉ）2＋（Ｙｒ２−ｙｐｉ）2＝Ｌｒ２ｐｉ2
（Ｘｂ１−ｘｐｉ）2＋（Ｙｂ１−ｙｐｉ）2＝Ｌｒｌｑｉ2
（Ｘｒ１−ｘｑｉ）2＋（Ｙｒ１−ｙｑｉ）2＝Ｌｒ１ｑｉ2
（Ｘｒ２−ｘｑｉ）2＋（Ｙｒ２−ｙｑｉ）2＝Ｌｒ２ｑｉ2
（Ｘｂ１−ｘｑｉ）2＋（Ｙｂ１−ｙｑｉ）2＝Ｌｂｌｑｉ2  …  （４）
なる連立方程式が得られる。
【００６９】
この（４）式には、１４個の未知数ｘｐｉ，ｙｐｉ，ｘｑｉ，ｙｑｉ，ｘｂ１，ｙｂ１があり、１８個の式があるため冗長な式となっている。これは、実際の測距結果には誤差が含まれるため、この冗長な式を二乗誤差を最小とする最小二乗法を用いて解くことにより、測定対象基地局の位置測定誤差を低減させるためである。
【００７０】
なお、使用する移動局の数や、移動局が測距を行う位置の数はそれぞれ、２個、３個に限定されるものではなく、それらの数を多くすることにより、時間は長くはなるが、より高精度で基地局の位置を測定することができる。
【００７１】
図６は、第２の実施形態の位置測定法を用いて測定対象基地局の位置を初期設定する手順を示すフローチャートである。
【００７２】
図６に示すように、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｐ１に移動し（ステップＳ２１）、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒｌｐ１，Ｌｒ２ｐ１、および測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ１を測定し（ステップＳ２２）、次に、基準局Ｒ１、Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｐ１，Ｌｒ２ｐ１より移動局Ｐの位置Ｐ１における座標を計算する（ステップＳ２３）。
【００７３】
次に、移動局Ｐが基準局Ｒ１、Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｐ２に移動し（ステップＳ２４）、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒｌｐ２，Ｌｒ２ｐ２および測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ２を測定し（ステップＳ２５）、次に、基準局Ｒ１、Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｐ２，Ｌｒ２ｐ２より移動局Ｐの位置Ｐ２における座標を計算する（ステップＳ２６）。
【００７４】
次に、移動局Ｐが基準局Ｒ１、Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｐ３に移動し（ステップＳ２７）、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒｌｐ３，Ｌｒ２ｐ３および測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ３を測定し（ステップＳ２８）、次に、基準局Ｒ１、Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｐ３，Ｌｒ２ｐ３より移動局Ｐの位置Ｐ３における座標を計算する（ステップＳ２９）。
【００７５】
一方、移動局Ｑが基準局Ｒ１，Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｑ１に移動し（ステップＳ３１）、移動局Ｑが基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒｌｑ１，Ｌｒ２ｑ１および測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｑ１を測定し（ステップＳ３２）、次に、基準局Ｒ１、Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｑ１，Ｌｒ２ｑ１より移動局Ｑの位置Ｑ１における座標を計算する（ステップＳ３３）。
【００７６】
次に、移動局Ｑが基準局Ｒ１、Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｑ２に移動し（ステップＳ３４）、移動局Ｑが基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒｌｑ２，Ｌｒ２ｑ２および測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ２を測定し（ステップＳ３５）、次に、基準局Ｒ１、Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｑ２，Ｌｒ２ｑ２より移動局Ｑの位置Ｑ２における座標を計算する（ステップＳ３６）。
【００７７】
次に、移動局Ｑが基準局Ｒ１、Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｑ３に移動し（ステップＳ３７）、移動局Ｑが基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒｌｑ３，Ｌｒ２ｑ３および測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｑ３を測定し（ステップＳ３８）、次に、基準局Ｒ１、Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｑ３，Ｌｒ２ｑ３より移動局Ｑの位置Ｑ３における座標を計算する（ステップＳ３９）。
【００７８】
次に、位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の座標および距離Ｌｂｌｐ１，Ｌｂ１ｐ２，Ｌｂｌｐ３，Ｌｂｌｑ１，Ｌｂ１ｑ２，Ｌｂｌｑ３より測定対象基地局Ｂ１の座標を計算し、（ステップＳ４０）、その座標を測定対象基地局Ｂ１の位置として初期設定する（ステップＳ４１）。
【００７９】
このように、本実施形態によれば、複数の移動局を用いてそれぞれに少なくとも１回ずつ第１ステップを実行させ、さらに第２ステップにおいて、複数の移動局についての複数回の第１ステップで求めた複数の位置情報および複数の距離情報に基づいて測定対象基地局Ｂ１の設置位置を精度よく測定することができる。
【００８０】
次に、第３の実施形態について説明する。
【００８１】
この第３の実施形態は、第１の実施形態の変形例に相当するものである。この第３の実施形態では、上記第２ステップで求められる上記測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしているか否かを判定する第３ステップを有し、該第２ステップで求められる上記測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしていないと判定されたときに、上記移動局をさらに別の位置に移動させて上記第１ステップを実行してから再度第２ステップを実行するようにしている。
【００８２】
なお、この第３の実施形態では、図２を参照して説明した機器構成の基地局および移動局と同様のものが用いられる。
【００８３】
図７は、第３の実施形態における位置測定方法を示す概要図である。
【００８４】
この第３の実施形態では、移動局を任意に移動させるのではなく、位置測定誤差が小さくなる位置に移動させる。例えば、図７において、位置Ｐ１で移動局Ｐと測定対象基地局Ｂ１との距離を測定した後、位置Ｐ２に移動して位置Ｐ２で移動局Ｐと測定対象基地局Ｂ１との距離を測定したとする。この時、たまたま、測定対象基地局Ｂ１が位置Ｐ１と位置Ｐ２を結ぶ直線の延長線付近にあったとすると、測定誤差が大きくなり測定対象基地局Ｂ１の位置を精度よく測定できなくなることがある。
【００８５】
すなわち、位置Ｐ１における移動局Ｐと測定対象基地局Ｂ１との距離がｒ１として求まると、測定対象基地局Ｂ１は、位置Ｐ１を中心とする半径ｒ１の弧Ａ１上にあることが分かる。また、位置Ｐ２における移動局Ｐと測定対象基地局Ｂ１との距離がｒ２として求まると、測定対象基地局Ｂ１は位置Ｐ２を中心とする半径ｒ２の弧Ａ２上にあることが分かる。従って、これら２つの弧Ａ１，Ａ２の交点が測定対象基地局Ｂ１の位置として求まることになる。しかし、測距誤差があると弧は幅を持つようになり、２つの弧Ａ１，Ａ２は点とはならずに、広がりを持った領域となってしまう。
【００８６】
図８は、第３の実施形態の位置測定方法の効果を示す図である。
【００８７】
移動局Ｐの移動後の位置Ｐ１、位置Ｐ２、および測定対象基地局Ｂ１が、図７に示すようにほぼ一直線上に並んだ場合には、測距誤差のために、図８（ａ）に示すように、弧Ａ１は２本の弧１１，１２となり、弧Ａ２は２本の弧２１，２２となる。その結果、これら４つの弧１１，１２，２１，２２は細長い三日月状の領域Ｄを形成するようになる。この領域Ｄの長さが長ければ長いほど、測定対象基地局Ｂ１の位置を特定することが難しくなる。
【００８８】
そこで、このような場合には、第３ステップは、第２ステップで求められた測定対象基地局の位置が第１ステップを繰り返す間の移動局の移動方向前方所定角度以内に存在するときに測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしていないと判定するものであって、第３ステップで測定対象基地局の位置測定精度が所定の精度を満たしていないと判定されたときに、移動局をこれまでの移動方向とは角度をなす方向に移動させて第１ステップおよび第２ステップを再度実行するようにする。
【００８９】
この所定角度としては、例えば１５度程度に設定すればよい。測定対象基地局の位置がこの所定角度以内に存在するときには、図８（ａ）に示すように、領域Ｄの長さが長くなり、測定対象基地局の位置の特定が困難となるので、本実施形態では、この所定角度以内か否かの判定により測定対象基地局の位置測定精度を推定するようにしている。
【００９０】
この所定角度以内か否かの判定の結果、所定角度以内の場合には、位置Ｐ１で求めた距離ｒ１と位置Ｐ２で求めた距離ｒ２とによる測定対象基地局Ｂ１の位置測定を中止し、４つの弧で形成される領域Ｄの長さが短くなるように、移動局Ｐを位置Ｐ１から位置Ｐ２までの移動方向と直角をなす方向に移動させる。言い換えると、移動局Ｐを、弧Ａ１のＢ１における接線Ｇ１上の位置Ｐ３に移動させる。この位置Ｐ３において移動局Ｐと測定対象基地局Ｂ１との距離ｒ３を測定し、この距離ｒ３と、位置Ｐ１で求めた距離ｒ１とから測定対象基地局Ｂ１の位置を求めることができる。この場合には、図８（ｂ）に示すように、弧Ａ２，Ａ３同士がほぼ垂直に近い状態で交わるため、領域Ｄの長さは短くなり、測定対象基地局Ｂ１の位置測定のずれは、位置Ｐ２で測定した場合に比較して極めて小さいものとなる。
【００９１】
図９は、第３の実施形態の位置測定法を用いて測定対象基地局の位置を初期設定する手順を示すフローチャートである。
【００９２】
図９に示すように、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｐ１に移動し（ステップＳ５１）、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒｌｐ１，Ｌｒ２ｐ１、および測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ１を測定し（ステップＳ５２）、次に、基準局Ｒ１、Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｐ１，Ｌｒ２ｐ１より移動局Ｐの位置Ｐ１における座標を計算する（ステップＳ５３）。
【００９３】
次に、移動局Ｐが基準局Ｒ１、Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｐ２に移動し（ステップＳ５４）、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒｌｐ２，Ｌｒ２ｐ２および測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ２を測定し（ステップＳ５５）、次に、基準局Ｒ１、Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｐ２，Ｌｒ２ｐ２より移動局Ｐの位置Ｐ２における座標を計算する（ステップＳ５６）。次に、移動局Ｐの座標および距離Ｌｂｌｐ１，Ｌｂ１ｐ２より測定対象基地局Ｂ１の座標を計算する（ステップＳ５７）。
【００９４】
次に、上記の測定対象基地局Ｂ１の座標が、位置Ｐ１と位置Ｐ２とを結ぶ直線の延長線から所定の角度以内か否かを判定する（ステップＳ５８）。ここで、所定の角度としては、例えば１５度程度に設定すればよい。
【００９５】
ステップＳ５８における判定の結果、測定対象基地局Ｂ１の座標が、位置Ｐ１と位置Ｐ２とを結ぶ直線の近傍にある場合には移動局Ｐが基準局Ｒ１、Ｒ２からの電波到達範囲内の接線Ｇ１（図７参照）付近の位置Ｐ３に移動し（ステップＳ５９）、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒｌｐ３，Ｌｒ２ｐ３、および測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ３を測定し（ステップＳ６０）、次に、基準局Ｒ１、Ｒ２の座標および距離Ｌｒｌｐ３，Ｌｒ２ｐ３より移動局Ｐの位置Ｐ３における座標を計算する（ステップＳ６１）。次に、位置Ｐ２，Ｐ３の座標および距離Ｌｂｌｐ２，Ｌｂ１ｐ３より測定対象基地局Ｂ１の座標を計算し（ステップＳ６２）、次に、その座標を測定対象基地局Ｂ１の位置として初期設定し（ステップＳ６３）、すべての処理を終了する。
【００９６】
一方、ステップＳ５８における判定の結果、測定対象基地局Ｂ１の座標が、位置Ｐ１と位置Ｐ２とを結ぶ直線の近傍にない場合には、位置Ｐ１，Ｐ２の座標および距離Ｌｂｌｐ１，Ｌｂ１ｐ２より測定対象基地局Ｂ１の座標を計算し（ステップＳ６４）、次に、その座標を測定対象基地局Ｂ１位置として初期設定し（ステップＳ６３）、すべての処理を終了する。
【００９７】
こうして、測定対象基地局Ｂ１が、位置Ｐ１と位置Ｐ２を結ぶ直線の延長線付近にあるために測定誤差が大きく、測定対象基地局Ｂ１の位置を精度よく測定できない場合でも、本実施形態によれば、測定対象基地局Ｂ１の位置を精度よく測定することができる。
【００９８】
次に、第４の実施形態について説明する。
【００９９】
この第４の実施形態は、本発明の第２の位置測定方法の一例に相当するものである。
【０１００】
この第４の実施形態は、各設置位置に固定的に設置された複数の基地局と移動自在な移動局とを備え、上記複数の基地局と上記移動局との間で、伝播所要時間の測定により互いの間の距離を測定する無線測距信号を送受信して該移動局の位置を測定する無線測位システムにおける、設置位置が不明の基地局である測定対象基地局の設置位置を測定する位置測定方法において、移動局は無線測距信号の送受信とは無関係に移動方向および移動距離を測定するセンサを備えたものであって、複数の基地局と移動局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局の位置を測定する第１ステップと、第１ステップ実行後、複数回実行される、移動局と上記センサを作用させながら移動させ、移動局と測定対象基地局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局と該測定対象基地局との間の距離を測定する第２ステップと、第１ステップおよび第２ステップでの測定結果に基づいて、測定対象基地局の位置を求める第３ステップとを有している。
【０１０１】
なお、この第４の実施形態では、自律センサを備えた移動局を用いているが、それ以外は、図２を参照して説明した機器構成の基地局および移動局と同様のものが用いられる。
【０１０２】
図１０は、第４の実施形態における位置測定方法を示す概要図である。
【０１０３】
この第４の実施形態は、移動局Ｐが位置Ｐ１では測定対象基地局Ｂ１と通信できない場合に、ロボットや車等の移動体に備えられている自律センサを利用して位置測定を行うものである。自律センサとしては、車輪の回転数センサにより走行距離や走行速度を測定するセンサや自らの移動方向の変化を検出するジャイロセンサが広く用いられている。これらの自律センサを用いることによって、移動局Ｐは自らの位置の相対的移動量を得ることができる。
【０１０４】
そこで、図１０に示すように、移動局Ｐが、測定対象基地局Ｂ１まで電波が届かない位置Ｐ１にある場合に、先ず、基準局Ｒ１，Ｒ２と測距することにより位置Ｐ１を求め、次に、移動局Ｐは位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動する。その移動の間は自律センサにより、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの移動局Ｐの相対的移動量を求める。こうすることによって位置Ｐ２における移動局Ｐの座標が得られるので位置Ｐ２から測定対象基地局Ｂ１までの距離を測定する。次に、さらに、位置Ｐ３まで移動する。その移動の間は自律センサにより、位置Ｐ２から位置Ｐ３までの移動局Ｐの相対的移動量を求める。こうすることによって位置Ｐ３における移動局Ｐの座標が得られるので位置Ｐ３から測定対象基地局Ｂ１までの距離を測定する。こうして得られた位置Ｐ２および位置Ｐ３から測定対象基地局Ｂ１までの距離に基づいて測定対象基地局Ｂ１の位置を求め、その位置を初期設定することができる。
【０１０５】
なお、このとき、位置Ｐ２および位置Ｐ３として、ともに測定対象基地局Ｂ１との間に電波が届く場所を選ぶ必要がある。
【０１０６】
図１１は、第４の実施形態の位置測定法を用いて測定対象基地局の位置を初期設定する手順を示すフローチャートである。
【０１０７】
図１１に示すように、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２からの電波到達範囲内の任意の位置Ｐ１に移動し（ステップＳ７１）、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒ１ｐ１，Ｌｒ２ｐ１を測定し（ステップＳ７２）、基準局Ｒ１，Ｒ２の座標および距離Ｌｒ１ｐ１，Ｌｒ２ｐ１より移動局Ｐの位置Ｐ１の座標を計算する（ステップＳ７３）。
【０１０８】
次に、移動局Ｐが自律センサにより自ら測位しながら測定対象基地局Ｂ１との電波到達範囲内の位置Ｐ２に移動し（ステップＳ７４）、移動局Ｐが測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ２を測定する（ステップＳ７５）。
【０１０９】
次に、移動局Ｐが自律センサにより自ら測位しながら位置Ｐ２から、測定対象基地局Ｂ１の電波到達範囲内の位置Ｐ３に移動し（ステップＳ７６）、移動局Ｐが測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ３を測定する（ステップＳ７７）。
【０１１０】
次に、位置Ｐ２，Ｐ３の座標および距離Ｌｂｌｐ２，Ｌｂ１ｐ３より測定対象基地局Ｂ１の座標を計算し（ステップＳ７８）、次に、その座標を測定対象基地局Ｂ１の位置として初期設定し（ステップＳ７９）、すべての処理を終了する。
【０１１１】
このように、本実施形態によれば、、移動局Ｐが位置Ｐ１では測定対象基地局Ｂ１と通信できない場合でも、自律センサを備えている移動局Ｐを用いることにより、その自律センサを利用して測定対象基地局Ｂ１の位置測定を行うことができる。
【０１１２】
次に、第５の実施形態について説明する。
【０１１３】
この第５の実施形態は、本発明の第２の位置測定方法の一例に相当するものである。
【０１１４】
この第５の実施形態は、各設置位置に固定的に設置された複数の基地局と移動自在な移動局とを備え、上記複数の基地局と上記移動局との間で、伝播所要時間の測定により互いの間の距離を測定する無線測距信号を送受信して該移動局の位置を測定する無線測位システムにおける、設置位置が不明の基地局である測定対象基地局の設置位置を測定する位置測定方法において、上記移動局は、等速直線運動を行うものであって、上記移動局に等速直線運動をさせながら上記複数の基地局と上記移動局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局の位置を複数回測定することにより該移動局の位置、移動速度、および移動方向を求める第１ステップと、該移動局に等速直線運動を継続させながら該移動局と上記測定対象基地局との間で無線測距信号を送受信することにより該移動局と該測定対象基地局との間の距離を複数回測定する第２ステップとを有している。
【０１１５】
この第５の実施形態は、第４の実施形態の改良例ともいうべきものである。すなわち、第４の実施形態において用いられる、車輪の回転センサやジャイロなどの自律センサのなかには誤差が蓄積されやすいものがある。例えば、加減速や方向変化のような加速度が発生すると、車輪がスリップすることによって距離センサに誤差が生じ、そのため、自律センサで測定しながら長距離を走行すると、走行後の自律測位精度が低下することがある。
【０１１６】
そこで、この第５の実施形態では、上記のような第１ステップおよび第２ステップからなる位置測定を行うようにしている。
【０１１７】
なお、この第５の実施形態では、図２を参照して説明した機器構成の基地局および移動局と同様のものが用いられる。
【０１１８】
図１２は、第５の実施形態における位置測定方法を示す概要図である。
【０１１９】
図１２に示すように、この第５の実施形態では、移動体Ｐは、加速度を発生させないように等速直線運動を行う。先ず、基準局Ｒ１，Ｒ２の電波範囲内を通って測定対象基地局Ｂ１の電波の届く範囲に向かうように移動体Ｐは、等速直線運動を開始し、等速直線運動後、基準局Ｒ１，Ｒ２の電波範囲内の位置Ｐ１において基準局Ｒ１，Ｒ２との測距を行う。この場合、測定対象基地局Ｂ１のおおよその位置は分かっているものとする。
【０１２０】
時刻Ｔ１に位置Ｐ１において基準局Ｒ１，Ｒ２との距離を求めてから等速直線運動を継続し、次に、Ｔ２時刻に位置Ｐ２において基準局Ｒ１，Ｒ２との距離を求める。さらに、移動体Ｐが等速直線運動を継続して測定対象基地局Ｂ１の電波範囲内に入ったら、Ｔ３時刻に測定対象基地局Ｂ１との間の測距を行い、さらにＴ４時刻に測定対象基地局Ｂ１との間の測距を行う。位置Ｐ１、位置Ｐ２の座標が分かっており、移動体Ｐの速度ベクトルが分かっているため、時刻Ｔ３、時刻Ｔ４から、位置Ｐ３と位置Ｐ４が求まる。これによって、測定対象基地局Ｂ１の位置が求まる。
【０１２１】
図１３は、第５の実施形態の位置測定法を用いて測定対象基地局の位置を初期設定する手順を示すフローチャートである。
【０１２２】
図１３に示すように、移動局Ｐが等速直線運動を開始し（ステップＳ８１）、時刻Ｔ１に、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２からの電波到達範囲内の特定の位置Ｐ１において基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒ１ｐ１，Ｌｒ２ｐ１を測定し（ステップＳ８２）し、時刻Ｔ２に、移動局Ｐが基準局Ｒ１，Ｒ２からの電波到達範囲内の特定の位置Ｐ２において基準局Ｒ１，Ｒ２との距離Ｌｒ１ｐ２，Ｌｒ２ｐ２を測定し（ステップＳ８３）、時刻Ｔ３に、移動局Ｐが測定対象基地局Ｂ１からの電波到達範囲内の特定の位置Ｐ３において測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ３を測定し（ステップＳ８４）し、時刻Ｔ４に、移動局Ｐが測定対象基地局Ｂ１からの電波到達範囲内の特定の位置Ｐ４において測定対象基地局Ｂ１との距離Ｌｂ１ｐ４を測定する（ステップＳ８５）。
【０１２３】
次に、基準局Ｒ１，Ｒ２の座標および距離Ｌｒ１ｐ１，Ｌｒ２ｐ１，Ｌｒ１ｐ２，Ｌｒ２ｐ２より移動局Ｐの位置Ｐ１，Ｐ２の座標を計算する（ステップＳ８６）。
【０１２４】
次に、位置Ｐ１，Ｐ２の座標および時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４より移動局Ｐの位置Ｐ３，Ｐ４の座標を計算し（ステップＳ８７）、次に、位置Ｐ３，Ｐ４の座標および距離Ｌｂ１ｐ３，Ｌｂ１ｐ４より測定対象基地局Ｂ１の座標を計算し（ステップＳ８８）、次に、その座標を測定対象基地局Ｂ１の位置として初期設定し（ステップＳ８９）、すべての処理を終了する。
【０１２５】
このように、本実施形態によれば、移動局Ｐが、基準局Ｒ１，Ｒ２と同時に測定対象基地局Ｂ１と通信できない場合でも、移動局Ｐに等速直線運動を行わせながら第１ステップおよび第２ステップを実行させることにより高精度で測定対象基地局Ｂ１の位置測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明の位置測定方法の距離測定原理を示す図である。
【図２】第１の実施形態における基地局および移動局の機器構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の位置測定方法を示す概要図である。
【図４】第１の実施形態の位置測定法を用いて測定対象基地局の位置を初期設定する手順を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態における位置測定方法を示す概要図である。
【図６】第２の実施形態の位置測定法を用いて測定対象基地局の位置を初期設定する手順を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態における位置測定方法を示す概要図である。
【図８】第３の実施形態の位置測定方法の効果を示す図である。
【図９】第３の実施形態の位置測定法を用いて測定対象基地局の位置を初期設定する手順を示すフローチャートである。
【図１０】第４の実施形態における位置測定方法を示す概要図である。
【図１１】第４の実施形態の位置測定法を用いて測定対象基地局の位置を初期設定する手順を示すフローチャートである。
【図１２】第５の実施形態における位置測定方法を示す概要図である。
【図１３】第５の実施形態の位置測定法を用いて測定対象基地局の位置を初期設定する手順を示すフローチャートである。
【図１４】電波の往復時間から基地局間の距離を測定する無線測位システムの概要図である。
【図１５】設置位置が不明の基地局の位置を初期設定する方法を示す図である。
【図１６】設置位置が既知の基準局と設置位置が不明の基地局との間で電波が届かない状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
１，２    無線測距信号
３，４，５，６，７，８    距離
１１，１２，２１，２２，３１，３２    弧
１００    装置
１０１    ＭＰＵ
１０２    ＰＰＭデータ変調部
１０３    インパルス生成部
１０４    帯域通過フィルタ
１０５    パワーアンプ
１０６    送信アンテナ
１０７    タイマ
１０８    送信時刻保持部
１１０    受信アンテナ
１１１    バンドパスフィルタ
１１２    低雑音アンプ
１１３    パルス検出部
１１４    ＰＮ系列発生部
１１５    相関器
１１６    ＰＰＭデータ復調部
１１７    受信時刻保持部
【図１】
2009052948.tif 000003
【図２】
2009052948.tif 000004
【図３】
2009052948.tif 000005
【図４】
2009052948.tif 000006
【図５】
2009052948.tif 000007
【図６】
2009052948.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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