(57)【要約】【課題】基地局数が増加しても演算量が増加したり、あるいは移動局の大型化や高コスト化を伴うことなく精度の高い移動局の測位を行なうことのできる移動局測位システムを提供する。【解決手段】複数の基地局１２が受信する電波に含まれる拡散符号とレプリカ符号との相関値の大きさを予め定められた関係に基づいて算出する相関演算部６４と、相関演算部６４によって算出された相関値の大きさに基づいて予め記憶された関係から移動局１０から各基地局１２への無線通信における通信誤差に関する誤差関連値を各基地局１２について算出する相関値誤差変換部６８と、誤差関連値に基づいて予め記憶された関係により測位における各基地局１２の重みを表す重み行列を決定する重み行列生成部７２と、複数の基地局１２のそれぞれにおける移動局１０から送信される電波の受信結果と重み行列とを用いて、移動局１０の位置を算出する測位部とを有する。【選択図】  図４
2009236781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局から送信される拡散符号を含んだ電波を複数の基地局によって受信し、該複数の基地局とデータ通信可能に接続された測位サーバにより、前記複数の基地局において受信した電波の受信結果に基づいて前記移動局の位置の算出を行なう移動局測位システムであって、
前記複数の基地局が受信する電波に含まれ、受信後に所定の振幅にされる拡散符号と、前記移動局が送信した電波に含まれる拡散符号と同一の予め記憶された拡散符号であるレプリカ符号との規格化相関値の大きさを、予め定められた関係に基づいて算出する相関演算部と、
前記規格化相関値の大きさと前記移動局と前記複数の基地局のそれぞれとの無線通信における通信誤差との予め記憶された関係から、該相関演算部によって算出された前記規格化相関値の大きさに基づいて、前記移動局から前記複数の基地局のそれぞれへの無線通信における通信誤差に関する誤差関連値を前記複数の基地局のそれぞれについて算出する相関値誤差変換部と、
前記相関値誤差変換部によって算出される、前記移動局から前記複数の基地局のそれぞれへの無線通信における前記誤差関連値に基づいて、予め記憶された関係により前記複数の基地局のそれぞれの測位における重みを表す重み行列を決定する重み行列生成部と、
前記移動局から送信される電波を前記複数の基地局が受信した際の該複数の基地局のそれぞれにおける受信結果と、該重み行列生成部により生成された重み行列とを用いて、予め記憶された関係により前記移動局の位置を算出する測位部と
を有することを特徴とする移動局測位システム。
【請求項２】
前記複数の基地局は、前記移動局の作動を制御するために該移動局との無線通信を実行可能な複数の制御基地局を含み、
該複数の制御基地局のうちから、前記移動局との無線通信が確立された制御基地局を該移動局の作動を制御する選択制御基地局として選択する制御基地局選択部と、
予め記憶された前記複数の制御基地局のそれぞれが前記選択制御基地局とされた場合に前記移動局の測位に用いられる基地局である選択基地局とされる基地局の組み合わせに関する情報に基づいて、前記制御基地局選択部により選択された選択制御基地局についての前記選択基地局の組み合わせを選択する基地局選択部と、を有し、
前記相関演算部は、前記基地局選択部によって選択された前記選択基地局が受信する電波に含まれ、受信後に所定の振幅にされる拡散符号と、前記レプリカ符号との規格化相関値の大きさを、予め記憶された関係に基づいて算出し、
前記相関値誤差変換部は、前記規格化相関値の大きさと前記移動局と前記選択基地局のそれぞれとの無線通信における通信誤差との予め記憶された関係から、該相関演算部によって算出された前記規格化相関値の大きさに基づいて、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における通信誤差に関する誤差関連値を前記選択基地局のそれぞれについて算出し、
前記重み行列生成部は、前記相関値誤差変換部によって算出される、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における前記誤差関連値に基づいて、予め記憶された関係により前記選択基地局のそれぞれの測位における重みを表す重み行列を決定し、
前記測位部は、前記移動局から送信される電波を前記選択基地局のそれぞれが受信した際の該選択基地局のそれぞれにおける受信結果と、該重み行列生成部により生成された重み行列とを用いて、予め記憶された関係により前記移動局の位置を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の移動局測位システム。
【請求項３】
前記複数の基地局のうちから、測位の対象とされた前記移動局からの電波を受信した全ての前記基地局を前記移動局の測位に用いる選択基地局として選択する基地局選択部を有し、
前記相関演算部は、前記基地局選択部によって選択された前記選択基地局が受信する電波に含まれ、受信後に所定の振幅にされる拡散符号と、前記レプリカ符号との規格化相関値の大きさを、予め記憶された関係に基づいて算出し、
前記相関値誤差変換部は、前記規格化相関値の大きさと前記移動局と前記選択基地局のそれぞれとの拡散符号の無線通信における通信誤差との予め記憶された関係から、該相関演算部によって算出された前記規格化相関値の大きさに基づいて、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における通信誤差に関する誤差関連値を前記選択基地局のそれぞれについて算出し、
前記重み行列生成部は、前記相関値誤差変換部によって算出される、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における前記誤差関連値に基づいて、予め記憶された関係により前記選択基地局のそれぞれの測位における重みを表す重み行列を決定し、
前記測位部は、前記移動局から送信される電波を前記選択基地局のそれぞれが受信した際の該選択基地局のそれぞれにおける受信結果と、該重み行列生成部により生成された重み行列とを用いて、予め記憶された関係により前記移動局の位置を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の移動局測位システム。
【請求項４】
前記基地局は、前記相関演算部によって算出される規格化相関値のピークを生じた時刻に基づいて電波の受信時刻を検出する受信時刻検出部を有し、
前記測位部は、前記複数の選択基地局のそれぞれの該受信時刻検出部によって検出された受信時刻に基づいて前記移動局の位置の算出を行なうこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【請求項５】
前記基地局は、移動局から送信された電波を受信した際の受信強度を検出する受信強度検出部を有し、
前記測位部は、前記移動局の測位に用いられる複数の前記基地局のそれぞれの該受信強度検出部によって検出された前記受信強度に基づいて前記移動局の位置の算出を行なうこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【請求項６】
前記基地局は、前記相関値誤差変換部を含んで構成されること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【請求項７】
前記測位サーバは、前記相関値誤差変換部を含んで構成されること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の移動局測位システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散符号を含む電波を送信する移動局の位置を、該移動局から送信される電波を複数の基地局により受信しその受信結果に基づいて算出（測位）する移動局測位システムに関するものであり、特に、移動局から送信される電波の各基地局における受信結果に基づいて移動局の測位に用いる基地局の重み付けを行なう重み行列を算出し、その重み行列を用いて移動局の測位を行なうことにより測位の精度を向上させることのできる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既知の位置にある無線局と位置が不明な無線局との間で電波の送受信を行い、その受信結果に基づいて前記位置が不明な無線局の位置を算出する技術が近年広く用いられている。例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる測位システムがそれである。このＧＰＳにおいては、所定の軌道上を所定の速度で周回する複数の衛星からの電波を移動端末が受信し、その受信結果に基づいてその移動端末の位置が算出される。また、移動可能な移動局送信した電波を既知の位置にある基地局によって受信し、その受信結果に基づいて前記移動局の位置の算出を行なうことも、原理的には同様の技術によって行なうことができる。
【０００３】
このような、電波の受信結果に基づいた測位を行なう場合には、電波の送受信が良好な環境で行なわれることが望ましい。しかしながら、電波の反射が発生し得る環境においては、マルチパスなどにより、直接波と反射波などが干渉することにより受信される信号は干渉波となり通信ひずみが発生する。かかる通信みずみは、例えば、電波の受信時刻の計測に影響し、誤差を発生させることになり、そのため、測位結果における誤差も増大する原因となる。
【０００４】
特許文献１には、測距結果と各基準局の位置とから、各測距結果が基準誤差に影響を及ぼしている誤差の量として、各測距結果に関する誤差劣化量を算出し、算出された誤差劣化量に基づいて各評価結果の重み付けを行なう重み付け係数を算出し、算出された重み付け係数などを用いて検出対象局の測位を行なう技術が開示されている。かかる技術によれば、基準局と検出対象局との距離の測定に含まれる誤差を予測し、位置算出に与える影響を制御することができ、位置算出結果に含まれる誤差を低減することができる。
【０００５】
また、特許文献２には、概算された測位衛星の仰角と、撮像機により生成された撮像データにより得られる地物の仰角とを比較することにより、測位衛星から到達した電波が直接波であるか反射波であるかを判断することのできる測位装置が開示されている。かかる技術によれば、精度の高い疑似距離を選択して測位をすることができ、マルチパス条件下において測位精度の劣化を防ぐことができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−９０９１３号公報
【特許文献２】特開２００７−９３４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば前記特許文献１および特許文献２に示すように、マルチパスが発生する環境において精度のよい測位を行なうための技術が提案されているが、依然としてその課題が十分には解決されたとはいえない。すなわち、特許文献１に開示の技術によれば、基準局の数が多くなると、誤差劣化量の算出のための演算量が増大するという問題がある。また、特許文献２に開示の技術によれば、撮像データを生成するための撮像機や、画像処理装置などを備える必要が有り、移動局側の機器が大きくなったり、あるいは高コスト化したりするという問題がある。
【０００８】
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、基地局に応じた重みを設定し、該重みを用いた移動局の位置の算出を行なう場合において、基地局数が増加しても演算量が増加したり、あるいは移動局の大型化や高コスト化を伴うことなく精度の高い移動局の測位を行なうことのできる移動局測位システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するための請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）移動局から送信される拡散符号を含んだ電波を複数の基地局によって受信し、該複数の基地局とデータ通信可能に接続された測位サーバにより、前記複数の基地局において受信した電波の受信結果に基づいて前記移動局の位置の算出を行なう移動局測位システムであって、（ｂ）前記複数の基地局が受信する電波に含まれ、受信後に所定の振幅にされる拡散符号と、前記移動局が送信した電波に含まれる拡散符号と同一の予め記憶された拡散符号であるレプリカ符号との規格化相関値の大きさを予め定められた関係に基づいて算出する相関演算部と、（ｃ）前記規格化相関値の大きさと前記移動局と前記複数の基地局のそれぞれとの無線通信における通信誤差との予め記憶された関係から、該相関演算部によって算出された前記規格化相関値の大きさに基づいて、前記移動局から前記複数の基地局のそれぞれへの無線通信における通信誤差に関する誤差関連値を前記複数の基地局のそれぞれについて算出する相関値誤差変換部と、（ｄ）前記相関値誤差変換部によって算出される、前記移動局から前記複数の基地局のそれぞれへの無線通信における前記誤差関連値に基づいて、予め記憶された関係により前記複数の基地局のそれぞれの測位における重みを表す重み行列を決定する重み行列生成部と、（ｅ）前記移動局から送信される電波を前記複数の基地局が受信した際の該複数の基地局のそれぞれにおける受信結果と、該重み行列生成部により生成された重み行列とを用いて、予め記憶された関係により前記移動局の位置を算出する測位部とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）前記複数の基地局は、前記移動局の作動を制御するために該移動局との無線通信を実行可能な複数の制御基地局を含み、（ｂ）該複数の制御基地局のうちから、前記移動局との無線通信が確立された制御基地局を該移動局の作動を制御する選択制御基地局として選択する制御基地局選択部と、（ｃ）予め記憶された前記複数の制御基地局のそれぞれが前記選択制御基地局とされた場合に前記移動局の測位に用いられる基地局である選択基地局とされる基地局の組み合わせに関する情報に基づいて、前記制御基地局選択部により選択された選択制御基地局についての前記選択基地局の組み合わせを選択する基地局選択部と、を有し、（ｄ）前記相関演算部は、前記基地局選択部によって選択された前記選択基地局が受信する電波に含まれ、受信後に所定の振幅にされる拡散符号と、前記レプリカ符号との規格化相関値の大きさを予め記憶された関係に基づいて算出し、（ｅ）前記相関値誤差変換部は、前記規格化相関値の大きさと前記移動局と前記選択基地局のそれぞれとの無線通信における通信誤差との予め記憶された関係から、該相関演算部によって算出された前記規格化相関値の大きさに基づいて、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における通信誤差に関する誤差関連値を前記選択基地局のそれぞれについて算出し、（ｆ）前記重み行列生成部は、前記相関値誤差変換部によって算出される、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における前記誤差関連値に基づいて、予め記憶された関係により前記選択基地局のそれぞれの測位における重みを表す重み行列を決定し、（ｇ）前記測位部は、前記移動局から送信される電波を前記選択基地局のそれぞれが受信した際の該選択基地局のそれぞれにおける受信結果と、該重み行列生成部により生成された重み行列とを用いて、予め記憶された関係により前記移動局の位置を算出することにある。
【００１１】
請求項３にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）前記複数の基地局のうちから、測位の対象とされた前記移動局からの電波を受信した全ての前記基地局を前記移動局の測位に用いる選択基地局として選択する基地局選択部を有し、（ｂ）前記相関演算部は、前記基地局選択部によって選択された前記選択基地局が受信する電波に含まれ、受信後に所定の振幅にされる拡散符号と、前記レプリカ符号との規格化相関値の大きさを予め記憶された関係に基づいて算出し、（ｃ）前記相関値誤差変換部は、前記規格化相関値の大きさと前記移動局と前記選択基地局のそれぞれとの無線通信における通信誤差との予め記憶された関係から、該相関演算部によって算出された前記規格化相関値の大きさに基づいて、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における通信誤差に関する誤差関連値を前記選択基地局のそれぞれについて算出し、（ｄ）前記重み行列生成部は、前記相関値誤差変換部によって算出される、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における前記誤差関連値に基づいて、予め記憶された関係により前記選択基地局のそれぞれの測位における重みを表す重み行列を決定し、（ｅ）前記測位部は、前記移動局から送信される電波を前記選択基地局のそれぞれが受信した際の該選択基地局のそれぞれにおける受信結果と、該重み行列生成部により生成された重み行列とを用いて、予め記憶された関係により前記移動局の位置を算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）前記基地局は、前記相関演算部によって算出される規格化相関値のピークを生じた時刻に基づいて電波の受信時刻を検出する受信時刻検出部を有し、（ｂ）前記測位部は、前記複数の選択基地局のそれぞれの該受信時刻検出部によって検出された受信時刻に基づいて前記移動局の位置の算出を行なうことを特徴とする。
【００１３】
請求項５にかかる発明の要旨とするところは、（ａ）前記基地局は、移動局から送信された電波を受信した際の受信強度を検出する受信強度検出部を有し、（ｂ）前記測位部は、前記移動局の測位に用いられる複数の前記基地局のそれぞれの該受信強度検出部によって検出された前記受信強度に基づいて前記移動局の位置の算出を行なうことにある。
【００１４】
好適には、請求項６にかかる発明の要旨とするところは、前記基地局は、前記相関値誤差変換部を含んで構成されることにある。
【００１５】
また、好適には、請求項７にかかる発明の要旨とするところは、前記測位サーバは、前記相関値誤差変換部を含んで構成されることにある。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１にかかる移動局測位システムによれば、前記相関演算部により、前記複数の基地局が受信する電波に含まれ、受信後に所定の振幅にされる拡散符号と、前記移動局が送信した電波に含まれる拡散符号と同一の予め記憶された拡散符号であるレプリカ符号との規格化相関値の大きさが予め定められた関係に基づいて算出され、前記相関値誤差変換部により、予め算出された規格化相関値の大きさと前記移動局から送信され前記複数の基地局のそれぞれによって受信される拡散符号の無線通信における通信誤差との予め記憶された関係から、前記相関演算部によって算出された前記規格化相関値の大きさに基づいて、前記移動局から前記複数の基地局のそれぞれへの無線通信における通信誤差に関する誤差関連値が前記複数の基地局のそれぞれについて算出され、前記重み行列生成部により、前記相関値誤差変換部によって算出される、前記移動局から前記複数の基地局のそれぞれへの無線通信における前記誤差関連値に基づいて、予め記憶された関係により前記複数の基地局のそれぞれの測位における重みを表す重み行列が決定され、前記測位部により、前記移動局から送信される電波を前記複数の基地局が受信した際の該複数の基地局のそれぞれにおける受信結果と、該重み行列生成部により生成された重み行列とを用いて、予め記憶された関係により前記移動局の位置が算出されるので、前記移動局から送信される拡散符号を含んだ電波を受信した複数の基地局のそれぞれについての重みを考慮した移動局の位置の算出が行なわれ、該重みを用いた移動局の位置の算出を行なう場合において、基地局数が増加しても演算量が増加したり、あるいは移動局の大型化や高コスト化を伴うことなく精度の高い移動局の測位を行なうことのできる移動局測位システムを提供することができる。
【００１７】
請求項２にかかる移動局測位システムによれば、前記複数の基地局は、前記移動局の作動を制御するために該移動局との無線通信を実行可能な複数の制御基地局を含み、前記制御基地局選択部により、該複数の制御基地局のうちから、前記移動局との無線通信が確立された制御基地局が該移動局の作動を制御する選択制御基地局として選択され、基地局選択部により、前記制御基地局選択部により選択された選択制御基地局についての情報と、予め記憶された前記複数の制御基地局のそれぞれが前記選択制御基地局とされた場合に前記移動局の測位に用いられる基地局である選択基地局とされる基地局の組み合わせに関する情報とに基づいて、前記制御基地局選択部により選択された選択制御基地局についての前記複数の基地局のうちから前記移動局の測位に用いる基地局である前記選択基地局の組み合わせが選択され、前記相関演算部は、前記基地局選択部によって選択された前記選択基地局が受信する電波に含まれ、受信後に所定の振幅にされる拡散符号と、前記レプリカ符号との規格化相関値の大きさを予め記憶された関係に基づいて算出し、前記相関値誤差変換部は、予め算出された規格化相関値の大きさと前記移動局から送信され前記選択基地局のそれぞれによって受信される拡散符号の無線通信における通信誤差との予め記憶された関係から、該相関演算部によって算出された前記規格化相関値の大きさに基づいて、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における通信誤差に関する誤差関連値を前記選択基地局のそれぞれについて算出し、前記重み行列生成部は、前記相関値誤差変換部によって算出される、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における前記誤差関連値に基づいて、予め記憶された関係により前記選択基地局のそれぞれの測位における重みを表す重み行列を決定し、前記測位部は、前記移動局から送信される電波を前記選択基地局のそれぞれが受信した際の該選択基地局のそれぞれにおける受信結果と、該重み行列生成部により生成された重み行列とを用いて、予め記憶された関係により前記移動局の位置を算出するので、例えば前記移動局との良好な通信を行なうことができるとして、前記基地局を制御するのに適した選択制御基地局と、該選択制御基地局との組み合わせとされた前記選択基地局とのそれぞれについて、前記移動局から送信される拡散符号を含んだ電波を受信した受信結果に基づいて基地局の重みが算出され、移動局の位置の算出が行なわれ、前記移動局との通信誤差が大きい基地局ほど重みが小さくされるので、基地局に応じた重みを用いた移動局の位置の算出を行なう場合において、基地局数が増加しても演算量が増加したり、あるいは移動局の大型化や高コスト化を伴うことなく精度の高い移動局の測位を行なうことのできる移動局測位システムを提供することができる。
【００１８】
請求項３にかかる移動局測位システムによれば、前記基地局選択部により、前記複数の基地局のうちから、測位の対象とされた前記移動局からの電波を受信した全ての前記基地局が前記移動局の測位に用いる選択基地局として選択され、前記相関演算部は、前記基地局選択部によって選択された前記選択基地局が受信する電波に含まれ、受信後に所定の振幅にされる拡散符号と、前記レプリカ符号との規格化相関値の大きさを予め記憶された関係に基づいて算出し、前記相関値誤差変換部は、予め算出された規格化相関値の大きさと前記移動局から送信され前記選択基地局のそれぞれによって受信される拡散符号の無線通信における通信誤差との予め記憶された関係から、該相関演算部によって算出された前記規格化相関値の大きさに基づいて、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における通信誤差に関する誤差関連値を前記選択基地局のそれぞれについて算出し、前記重み行列生成部は、前記相関値誤差変換部によって算出される、前記移動局から前記選択基地局のそれぞれへの無線通信における前記誤差関連値に基づいて、予め記憶された関係により前記選択基地局のそれぞれの測位における重みを表す重み行列を決定し、前記測位部は、前記移動局から送信される電波を前記選択基地局のそれぞれが受信した際の該選択基地局のそれぞれにおける受信結果と、該重み行列生成部により生成された重み行列とを用いて、予め記憶された関係により前記移動局の位置を算出するので、前記移動局から送信される拡散符号を含んだ電波を受信した全ての基地局のそれぞれについての重みを考慮した移動局の位置の算出が行なわれ、前記移動局との通信誤差が大きい基地局ほど重みが小さくされるので、基地局に応じた重みを用いた移動局の位置の算出を行なう場合において、基地局数が増加しても演算量が増加したり、あるいは移動局の大型化や高コスト化を伴うことなく精度の高い移動局の測位を行なうことのできる移動局測位システムを提供することができる。
【００１９】
請求項４にかかる移動局測位システムによれば、前記基地局は、前記相関演算部によって算出される規格化相関値のピークを生じた時刻に基づいて電波の受信時刻を検出する受信時刻検出部を有し、前記測位部は、前記複数の選択基地局のそれぞれの該受信時刻検出部によって検出された受信時刻に基づいて前記移動局の位置の算出を行なうので、前記相関演算部によって演算される前記規格化相関値の変化に基づいて、受信時刻の検出を精度よく行なうことができるとともに、基地局のそれぞれについての重みを考慮した移動局の位置の算出が行なわれ、前記移動局との通信誤差が大きい基地局ほど重みが小さくされるので、基地局に応じた重みを用いた移動局の位置の算出を行なう場合において、基地局数が増加しても演算量が増加したり、あるいは移動局の大型化や高コスト化を伴うことなく精度の高い移動局の測位を行なうことのできる移動局測位システムを提供することができる。
【００２０】
請求項５にかかる移動局測位システムによれば、前記基地局は、移動局から送信された電波を受信した際の受信強度を検出する受信強度検出部を有し、前記測位部は、前記移動局の測位に用いられる複数の前記基地局のそれぞれの該受信強度検出部によって検出された前記受信強度に基づいて前記移動局の位置の算出を行なうので、比較的容易に検出が可能な電波の受信強度に基づいて移動局の位置の算出を行なうことができるとともに、基地局のそれぞれについての重みを考慮した移動局の位置の算出が行なわれ、前記移動局との通信誤差が大きい基地局ほど重みが小さくされるので、基地局に応じた重みを用いた移動局の位置の算出を行なう場合において、基地局数が増加しても演算量が増加したり、あるいは移動局の大型化や高コスト化を伴うことなく精度の高い移動局の測位を行なうことのできる移動局測位システムを提供することができる。また、無線ＬＡＮなどのように、受信強度を検出することが予め前提として設計されている機器を基地局として用いる場合には、測位のための構成を簡略化することができる。
【００２１】
請求項６にかかる移動局測位システムによれば、前記基地局は、前記相関値誤差変換部を含んで構成されるので、前記各基地局において、検出された規格化相関値に基づいて前記誤差関連値を算出することができる。
【００２２】
請求項７にかかる移動局測位システムによれば、前記測位サーバは、前記相関値誤差変換部を含んで構成されるので、前記測位サーバに各基地局ごとの前記誤差関連値の算出に伴う演算を集約して実行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の移動局測位システム６の一例を説明する図である。図１に示す様に、本発明の移動局測位システム６は、予め規定された領域８を移動可能であって、測位のための信号を含む電波を送信可能な移動局１０と、その移動局１０から送信される電波を受信し所定の受信結果をそれぞれ算出する複数の基地局１２と、その複数の基地局１２によってそれぞれ算出された受信結果に基づいて前記移動局１０の位置を算出する測位サーバ１４を含んで構成されている。また、前記複数の基地局１２のそれぞれと前記測位サーバ１４とは通信ケーブル２０を介して情報交換可能に接続されている。なお、本実施例の移動局測位システム６が適用される領域８においては、例えば図１に示す様に座標系が定義され、この領域８における移動局１０や基地局１２の位置などは例えばこの図１に示す様な共通する座標を用いて表される。
【００２５】
なお、図１においては第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、および第４基地局１２Ｄの４つの基地局１２（本明細書において第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄを区別しない場合、基地局１２という。）が設けられているが、基地局の数は、後述する移動局の測位のために必要な最低数を上回る数であれば、４つに限定されない。前記領域８は基地局１２により移動局１０の位置を算出（測位）することができる領域でもある。また、図１においては、１つの移動局１０が設けられているが、移動局１０が送信する測位のための電波が相互に識別可能なものである場合には、移動局１０を複数設けることができる。
【００２６】
図２は移動局１０の有する機能の概要を説明するブロック図である。移動局１０は、アンテナ２６、移動局無線部２２、電子制御装置２３などを有して構成される。電子制御装置２３は例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行なうことにより、後述する移動局制御部２４における処理などを実行するようになっている。
【００２７】
移動局無線部２２は、いわゆる無線通信機能を実現するものであって、アンテナ２６を用いて電波の送受信を行なう。例えば移動局無線部２２は、前記基地局１２に対し相関値を算出するための拡散符号を含む電波を送信する。また、基地局１２より送信される、移動局１０の作動に関する指令を含む電波を受信する。移動局無線部２２は、所定の周波数の搬送波を発生する発振器、電波により送信する信号に基づいて前記搬送波を変調し、またデジタル変調などを行なう変調器、前記変調された搬送波を所定の出力に増幅する送信アンプなどを有する。さらに、移動局無線部２２は、アンテナ２６によって受信された受信波を増幅する受信アンプ、受信波から所定の周波数成分のみを取り出すフィルタ、デジタル復調や検波器などによる復調を行なう復調器などによって実現される受信機能を含む。このとき、移動局無線部２２が行なう無線通信は例えばいわゆるデジタル通信が好適に用いられるので、移動局無線部２２はそのデジタル通信に必要となる変調あるいは復調のための機構を含む。
【００２８】
ここで、移動局１０の移動局無線部２２が送信する電波は、例えば電波に含まれる信号波のヘッダ部分に個々の移動局１０を識別するための符号を含める、あるいは個々の移動局１０により異なる拡散符号を送信するなど、予め定めた方法により送信される。そのため、その電波を受信した移動局は前記予め定めた方法に従ってその受信した電波を解析することにより、受信した電波が何れの移動局１０から送信されたものであるかを識別することができる。
【００２９】
また、アンテナ２６は、前述の移動局無線部２２が電波を送受信する際に用いられるものであって、送受信する電波の周波数に適したものが用いられる。また、移動局１０からの距離が同じ場合にアンテナ２６からの距離が同じ基地局１２において移動局１０からの方向に関わらず電波を受信できるように、アンテナ２６は少なくとも電波の伝搬方向に関して無指向性であるアンテナが好適に用いられる。
【００３０】
移動局制御部２４は、前記電子制御装置２３により実現されるものであって、移動局無線部２２の制御を行なう。具体的には例えば、移動局制御部２４は移動局無線部２２に対して送信または受信の切り替え、搬送波周波数の設定、送信アンプにおける出力の設定を行なう。これらの制御における設定値の決定は基地局１２との通信の結果により、例えば、前記基地局１２から送信される指令に基づいて決定される。移動局制御部２４はまた、前記基地局１２からの移動局１０の制御作動に関する指令を、移動局無線部２２において受信され、復号された基地局１２からの電波の内容を解析することにより得る。また移動局制御部２４は、移動局１０が電波によって送信する拡散符号を、例えば図示しない記憶手段から記憶された拡散符号を読み出すことにより、あるいは所定の生成方法、例えば予め定められた原始多項式に基づいて生成することにより決定する。
【００３１】
図３は、基地局１２の有する機能の一例の概要を説明するブロック図である。基地局１２は、アンテナ３６、基地局無線部３２、電子制御装置３３、時計４０、通信インタフェース４２などを含んで構成される。また、電子制御装置３３は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インタフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行なうことにより、後述する基地局制御部６２などにおける処理を実行するようになっている。
【００３２】
基地局無線部３２は、いわゆる無線通信機能を実現するものであって、アンテナ３６を用いて電波の送受信を行なう。基地局無線部３２は、前記移動局１０の作動を制御する指令を含む電波を送信する。例えば、移動局１０に対し測位のための電波の送信を開始させるための指令を送信する。また、基地局無線部３２は、移動局１０によって送信される電波を受信し、その内容を必要に応じて後述する相関値演算部６４などに渡し処理を実行させる。すなわち、基地局無線部３２は、所定の周波数の搬送波を発生する発振器、電波により送信する信号に基づいて前記搬送波を変調し、またデジタル変調などを行なう変調器、前記変調された搬送波を所定の出力に増幅する送信アンプなどを有し、また、アンテナ３６によって受信された受信波を増幅する受信アンプ、受信波から所定の周波数成分のみを取り出すフィルタ、デジタル復調や検波器などによる復調を行なう復調器などによって実現される。このとき、基地局無線部３２が行なう無線通信は例えばいわゆるデジタル通信が好適に用いられるので、基地局無線部３２はそのデジタル通信に必要となる変調あるいは復調のための機構を含む。
【００３３】
また、基地局無線部３２および移動局無線部２２は、相互に無線通信を行なうのに先立って、両者の通信の確立を行なう。具体的には例えば、基地局無線部３２から移動局無線部２２に対し無線による呼びかけ信号の送信を行い、応答可能な移動局１０の移動局無線部２２はその呼びかけ信号に応答する応答信号を返信する。そして基地局無線部３２と移動局無線部２２との通信で用いる無線のチャンネル（周波数）や変調方式などを決定するなどの処理を行なう。
【００３４】
また、アンテナ３６は、前述の基地局無線部３２が電波を送受信する際に用いられるものであって、送受信する電波の周波数に適したものが用いられる。また、移動局１０の位置、すなわち基地局１２から見た移動局１０の方向に関わらず基地局１２からの距離が同じ位置に移動局１０が存在する場合には電波を受信できるように、アンテナ３６は少なくとも電波の伝搬方向に関して無指向性であるアンテナが好適に用いられる。
【００３５】
時計４０は、時刻を計測するものであって、例えばピーク時刻検出部７０が相関値がピークを生じた際の時刻を検出する際などに参照される。各基地局１２は各々の時計を有しており、それらの時刻は予め同期されている。
【００３６】
通信インタフェース４２は、通信ケーブル２０により接続された他の基地局１２と測位サーバ１４などとの情報通信を行なう。具体的には、基地局１２のピーク時刻検出部７０によって検出される電波の受信時刻や、相関値誤差変換部６８によって算出された誤差の標準偏差の値、あるいは移動局１０から送信される電波に含まれる情報が基地局１２から測位サーバ１４に送信されるほか、測位サーバ１４から送信される基地局１２の作動に関する指令などが受信される。
【００３７】
図４は、図３の基地局１２の電子制御部３３の有する制御機能の概要を説明する機能ブロック図である。
【００３８】
このうち、基地局制御部６２は前記基地局無線部３２の制御を行なう。具体的には例えば、基地局制御部６２は基地局無線部３２に対して送信または受信の切り替え、搬送波周波数の設定、送信アンプの出力の設定などを行なう。これらの制御における設定値の決定は後述の測位サーバ１４あるいは移動局１０との通信の結果により決定される。また基地局制御部６２は後述する相関値演算部６４、相関値誤差変換部６８、ピーク時刻検出部７０などの作動を制御する。また基地局制御部６２は、基地局無線部３２において受信され復号される、移動局１０により送信される電波の内容を解析する。同様に基地局制御部６２は、前記通信インタフェース４２において受信された測位サーバ１４からの送信内容を解析し、基地局１２の制御作動に関する指令を取り出す。さらに、基地局制御部６２は、通信インタフェース４２や基地局無線部３２を介して、他の機器に対し必要な情報を送信する。
【００３９】
相関値演算部６４は、移動局１０から送信される測位のための電波に含まれる符号と、その拡散符号のレプリカ符号との相関値を算出する。具体的には、予め移動局１０が送信する符号と同一のレプリカ符号を相関値演算部６４が有しておき、そのレプリカ符号と、受信された移動局１０からの電波から取り出された拡散符号（受信符号）とを公知のマッチドフィルタに入力することにより、両者の相関値を得ることができる。このマッチドフィルタは、例えばビットごとの論理和の合計を算出するものであって、相関値を演算するための予め定められた関係に対応する。ここで、移動局１０と基地局１２との間で送受信される前記拡散符号がデジタル変調による通信、すなわち、符号が１と−１、あるいは１と０からなるデータからなる場合には、基地局無線部６２により受信された符号がそのまま用いられる。一方、移動局１０と基地局１２との間で送受信される前記拡散符号がアナログ変調による通信である場合には、基地局無線部６２により受信された前記拡散符号は予め定められた振幅、例えば前記レプリカ符号と同一の振幅となるように増幅あるいは減衰させられた後に、前記レプリカ符号との相関値の算出が行なわれる。この場合、基地局無線部６２により受信された前記拡散符号は予め定められた振幅、例えば前記レプリカ符号と同一の振幅となるように振幅が調整されているので、相関値演算部６４によって算出される相関値は規格化された規格化相関値である。なお、以下の記載において、相関値とはこの規格化相関値を含む。
【００４０】
ここで相関値演算部６４は、基地局無線部３２が受信する移動局１０からの電波から取り出された信号について、前記レプリカ符号との相関値の算出を所定の間隔（クロック速度）で行なう。前述の様に、移動局１０から送信される電波に含まれる拡散符号は、自己相関が同位相の場合にのみ高くなる性質を有するので、相関値演算部６４によって算出される相関値は、基地局無線部３２が前記受信符号を受信した場合、すなわち受信符号とレプリカ符号とが同位相となった（同期した）場合にピークを生じる一方、その前後においては低い値となる。この相関値演算部６４が相関演算部に対応する。
【００４１】
また、ピーク時刻検出部７０は、前記相関値演算部６４によって算出される前記受信符号とレプリカ符号との相関値がピークを生じた際の時刻が、例えば前記時計４０を参照して検出される。前述の様に、前記受信符号とレプリカ符号との相関値がピークを生じた時刻を、前記受信符号を受信した受信時刻であるとして検出する。この受信時刻は、前記受信符号とレプリカ符号とが同期した時刻でもあるので、同期時刻ともいう。このピーク時刻検出部７０が受信時刻検出部に対応する。
【００４２】
関係記憶部６６は、前記相関値演算部６４によって算出される相関値のピーク値の大きさと、そのピーク値の大きさに対応する前記ピーク時刻検出部７０において検出される同期時刻の検出における誤差の標準偏差の値が関連付けられて記憶されている。この誤差の標準偏差の値が誤差関連値に対応する。一般に無線通信においては、ジッタ（ｊｉｔｔｅｒ）、すなわち通信伝送の中で現れる時間ゆらぎが発生する。このジッタは、信号波形の立ち上がり時刻やパケットの到着間隔に現れる。移動局１０から送信され、基地局１２において受信される前記拡散符号の送受信においてもこのジッタが発生することがありうる。かかる場合においては、基地局１２において受信した受信符号がジッタを含むものとなり、移動局１０が送信した拡散符号、また前記レプリカ符号と完全に同一の符号とはならないこととなる。この場合、前記相関値演算部６４によって算出される相関値のピークが鋭いものとならない。このため、前記ピーク時刻検出部７０によって検出される前記相関値がピークとなった時刻についても、誤差を生ずることとなる。
【００４３】
図５は、前述の移動局１０から基地局１２への拡散符号の送受信にジッタが発生した場合に、ジッタが及ぼす影響を図示したものである。図５において、楕円で囲まれた量（指標）は観測可能な量である一方、四角で囲まれた量（指標）は観測することが不可能な量であることを表わしている。図５に示す様に、ジッタが発生すると、ジッタの大きさと相関値のピーク値とは負の相関、すなわち、ジッタの大きさが大きくなると相関値のピーク値が小さくなる関係がある。一方、ジッタの大きさと同期時刻の検出における誤差（同期時刻検出誤差）とは、正の相関、すなわちジッタの大きさが大きくなると同期時刻検出誤差の大きさも大きくなる関係がある。また、同期時刻検出誤差と後述するＴＤＯＡ測位部７４によって算出される移動局１０の位置と真の移動局１０の位置との誤差（測位誤差）の大きさとは、正の相関、すなわち、同期時刻検出誤差が大きくなると測位誤差の大きさも大きくなる関係がある。なお、移動局１０から基地局１２へ送信される拡散符号の長さ（符号長の大きさ）と同期時刻検出誤差とは、負の相関、すなわち符号長の大きさを大きくすると同期時刻検出誤差は小さくなる関係がある。
【００４４】
また、図５に示す様に、ジッタの大きさは直接検出することができない一方、相関値のピーク値とは一定の関係を有するので、相関値のピーク値からジッタの大きさを推定することができる。
【００４５】
図６は、関係記憶部６６に記憶される情報の一例を説明する図である。図６には、前記相関値演算部６４によって算出される相関値のピーク値の大きさと、そのピーク値の大きさに対応するジッタの大きさの値が関連付けられて記憶されている。具体的には、これらの値は発明者が行なったシミュレーションにより、例えば相関値のピーク値の平均が図６の左側の欄に記された値となるように予め規定された回数だけ乱数的にジッタの量が決定され、その決定された前記予め規定された回数のジッタの量のその標準偏差を算出し、図６の右側の欄に記載されることにより得られたものである。
【００４６】
相関値誤差変換部６８は、関係記憶部６６に記憶された情報と、前記相関値演算部６４によって算出される相関値のピーク値についての情報とに基づいて、前記相関値のピーク値に対応する誤差の値を算出する。具体的には、前記関係記憶部６６に記憶される相関値のピーク値の大きさのそれぞれに対応するジッタの大きさの値についての情報から、前記相関値演算部６４によって算出された相関値のピーク値に対応するジッタの量の標準偏差の大きさの値が読み出される。この相関値誤差変換部６８が相関値誤差変換部に対応する。
【００４７】
図７は、測位サーバ１４の構成の概要を説明する図である。図７に示す様に、測位サーバ１４はＣＰＵに対応し、必要な演算処理を行なう電子制御装置４８、ＲＡＭ、ＲＯＭ、あるいはハードディスクなどに対応し、前記電子制御装置４８などの指示に応じて情報を読み出し可能に記憶する記憶装置５０、入出力インタフェース５２、およびその入出力インタフェース５２に接続され、測位サーバ１４に対するユーザからの入力操作を受け付けるキーボードやマウスなどの入力装置５３、測位サーバ１４による作動結果などを表示するためのディスプレイ表示装置などの表示を行なう出力装置５４、通信インタフェース４６等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行なうことができる。
【００４８】
通信インタフェース４６は、例えば通信ケーブル２０により他の基地局１２や他の測位サーバ１４、あるいは共有機器１６との情報通信を行なう。通信インタフェース４８は、例えば測位サーバ１４から基地局１２に対し、基地局１２の制御作動に関する指令や、後述するＴＤＯＡ測位部７４によって算出される移動局１０の位置に関する情報を送信し、また、基地局１２から送信される情報、例えば基地局１２における電波の受信時刻に関する情報を受信する。この基地局１２における電波の受信時刻は、移動局１０から送信される拡散符号の受信時刻として受信時刻検出部３８によって検出される。
【００４９】
図８は、測位サーバ１４の電子制御装置４８が有する機能の概要を説明する機能ブロック図である。これらの機能は例えば、前記図７の測位サーバ１４において所定のプログラムが実行されることにより実現される。このうち、基地局選択部８０は、後述するＴＤＯＡ測位部７４において移動局１０の測位に用いられる基地局１２が選択される。本実施例においては、基地局選択部８０は、前記移動局１０から送信された拡散符号を含む電波を受信した基地局１２、具体的には前記移動局１０から送信された拡散符号を含む電波の受信時刻を検出しサーバに送信し、その受信時刻が測位サーバ１４において送信された全ての基地局１２を測位に用いられる基地局として選択する。この基地局選択部８０が基地局選択部に対応する。
【００５０】
ＴＤＯＡ測位部７４は、４つの基地局１２において検出された移動局１０からの電波の受信時刻の時間差に基づいて移動局１０の位置の算出を行なう（ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）方式）。移動局の座標を（ｘ、ｙ）とし、第１基地局１２Ａの位置を表す座標が（ｘＢ１，ｙＢ１）、第２基地局１２Ｂの座標が（ｘＢ２，ｙＢ２）、第３基地局１２Ｃの座標が（ｘＢ３，ｙＢ３）、第４基地局１２Ｄの座標が（ｘＢ４，ｙＢ４）であるとき、移動局の位置は以下の（１）式により表される。ここで、これらの基地局１２や移動局１０の座標は、例えば図１に示す様に定義された座標系により表わされる。
(xB1−x)2＋(yB1−y)2={c×(Tr1−Ts)}2
(xB2−x)2＋(yB2−y)2={c×(Tr2−Ts)}2
(xB3−x)2＋(yB3−y)2={c×(Tr3−Ts)}2
(xB4−x)2＋(yB4−y)2={c×(Tr4−Ts)}2…(1)
ここで、Ｔｒ１乃至Ｔｒ４（ｓｅｃ）はそれぞれ、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄにおける電波の受信時刻、Ｔｓは移動局１０での電波の送信時刻であり、例えば移動局１０から基地局１２に対し電波により送信され、これを基地局１２が受信することにより得られる。すなわち、前記（１）式の各式の右辺における（Ｔｒｉ−Ｔｓ）（ｉ＝１，２，…）は、移動局１０から基地局１２ｉへの電波の伝搬時間を表しており、ｃ×（Ｔｒｉ−Ｔｓ）は、移動局１０と基地局１２ｉとの距離を表している。（１）式はｘ、ｙ、Ｔｓを未知数とした連立方程式となる。
【００５１】
ＴＤＯＡ測位部７４は、具体的には、以下のようにして、移動局１０の位置を算出する。まず、前記（１）式よりＴｓを消去し以下の（２）式を得る。具体的には、前記（１）式を構成するいずれか１つの式（本実施例においては第１式）を選択し、その両辺の平方根をとったものを、前記（１）式の残りの式（本実施例においては第２式乃至第４式）のそれぞれの両辺の平方根をとったものから減ずる。ここで、前記（１）式を構成する各式は、基地局選択部８０により選択された基地局１２のそれぞれに対応するものであるところ、好適には、前記選択される（１）式を構成するいずれか１つの式は、相関値誤差変換部６８によって得られる誤差、すなわちジッタの量の標準偏差の大きさの値がもっとも小さい基地局（以下「基準基地局」という。）に対応する式とされる。すなわち、本実施例においては、第１基地局１２Ａは、前記ジッタの量の標準偏差の大きさが前記第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄのうちで最も小さい基地局である。
【数１】
2009236781.tif 000003
ここで、（２）式において、Ｒ２１は、第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離と、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離との差を表わす。また、同様にＲ３１は、第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離と、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離との差を、Ｒ４１は、第４基地局１２Ｄと移動局１０との距離と、第１基地局１２Ａと移動局１０との距離との差をそれぞれ表わす。
【００５２】
図９は、前記（１）式の関係を図示したものである。なお、図９において、基地局１２の配置は説明のため図１における基地局１２の配置とは異なるものとされている。図９のｒ１乃至ｒ４は第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれと移動局１０との距離を表しており、前記（１）式の各式の右辺の平方根に対応するものである。すなわち、（１）式の解の算出は、図９における第１基地局１２Ａを中心とする半径ｒ１の円、第２基地局１２Ｂを中心とする半径ｒ２の円、第３基地局１２Ｃを中心とする半径ｒ３の円、第４基地局１２Ｄを中心とする半径ｒ４の円の交点を算出するものである。一方、前記（１）式が前記（２）式のように変形されることにより、（２）式はＴｓを含まないものとなるので、移動局１０での電波の送信時刻を必要とすることなく移動局１０の位置の算出を行なうことができ、そのため、移動局１０の時計の時刻と各基地局１２の時計の時刻との誤差を考慮する必要がなくなる。
【００５３】
ＴＤＯＡ測位部７４は、この（２）式を解くことにより未知数ｘ、ｙを得る。この（２）式は例えばニュートン法などの求解法を使用することにより解くことができる。なお、前記（１）式および（２）式に示す様に、移動局１０が２次元平面を移動する場合には、（２）式の解が得られるために少なくとも３局の基地局１２によって移動局１０からの電波を受信する必要がある。
【００５４】
このニュートン法においては、次の様な手順により（２）式の解が算出される。
（１）適当な初期値ｘ０およびｙ０を決定する。
（２）移動局１０の位置ｘ，ｙをその初期値ｘ０，ｙ０とした時の前記Ｒ２１、Ｒ３１、およびＲ４１に対応する値として、Ｒ２１０、Ｒ３１０、およびＲ４１０を、前記（２）式にｘ０，ｙ０を代入して算出する。
（３）実際に各基地局１２ｉにおいて検出された移動局からの電波の受信時刻Ｔｒｉに基づいて算出される実際の前記Ｒ２１、Ｒ３１、およびＲ４１の値と、前記（２）で算出されたＲ２１０、Ｒ３１０、およびＲ４１０の値のそれぞれに基づいて、残差ΔＲ２１、ΔＲ３１、およびΔＲ４１を、
ΔＲ２１＝Ｒ２１−Ｒ２１０
ΔＲ３１＝Ｒ３１−Ｒ３１０
ΔＲ４１＝Ｒ４１−Ｒ４１０
のように算出する。
（４）前記（１）で決定した初期値ｘ０およびｙ０を、（３）で算出した残差ΔＲ２１、ΔＲ３１、およびΔＲ４１に対応する量だけ修正する。ここで、ｘ０についての修正量をΔｘ、ｙ０についての修正量をΔｙとすると、
【数２】
2009236781.tif 000004
のように連立方程式が得られる。ここで、ΔＲ２１、ΔＲ３１、およびΔＲ４１は前記（３）で算出されており、また、（∂Ｒ２１／∂ｘ）、（∂Ｒ３１／∂ｘ）、（∂Ｒ４１／∂ｘ）、および（∂Ｒ２１／∂ｙ）、（∂Ｒ３１／∂ｙ）、（∂Ｒ４１／∂ｙ）はＲ２１、Ｒ３１、Ｒ４１をそれぞれｘおよびｙで偏微分することによって得られる。これをΔｘおよびΔｙについて解く。
（５）得られたΔｘおよびΔｙに基づいて初期値ｘ０およびｙ０を
ｘ１＝ｘ０＋Δｘ，ｙ１＝ｙ０＋Δｙ
のようにｘ１およびｙ１に更新する。
（６）前記（２）乃至（５）を新たな初期値により実行する。これを（４）において算出されるΔｘおよびΔｙの値が十分小さい値となるまで反復する。
【００５５】
ここで、
【数３】
2009236781.tif 000005
のようにベクトル表記を定義すると、前記式（３）は、
【数４】
2009236781.tif 000006
のように書き表される。ここで、行列Ｇは、
【数５】
2009236781.tif 000007
である。移動局１０の測位に用いられる基地局１２の数が、その測位に用いられる最小の基地局１２の数よりも多い場合には、一般的に前記式（４）の解を最小二乗法に得ることが行なわれる。すなわち、
【数６】
2009236781.tif 000008
として、ΔｘおよびΔｙを求めることができる。
【００５６】
重み行列生成部７２は、前記基地局選択部８０によって選択された測位に用いられる基地局の数が移動局１０の測位に必要な最小の数を上回る場合に、前記測位に用いられる基地局１２のそれぞれの重み付けを行なう重み行列Ｗを算出する。この重み行列Ｗは、前記ＴＤＯＡ測位部７４による移動局１０の位置の算出において用いられる。この重み行列Ｗは、前述の各基地局１２の相関値誤差変換部６８において算出される誤差であるジッタの量の標準偏差の値に基づいて算出される。重み行列Ｗは、移動局１０から基地局１２への無線通信に誤差が含まれる場合に、その誤差が大きい基地局１２における受信結果は移動局１０の位置の算出における重みを低くする一方、その誤差が小さい基地局１２における受信結果は移動局１０の位置の算出における重みを高くすることで、算出される移動局１０の位置の精度を向上させるものである。具体的には、重み行列Ｗは例えば次の様に定義される。
【数７】
2009236781.tif 000009
ここで、σｉ（ｉ＝１〜Ｎ）（Ｎは前記基地局選択部８０により選択された移動局１０の測位に用いられる基地局の数から１を引いた数。）は、各基地局１２のうち前記基準基地局以外における前記ジッタ量の標準偏差の値である。この重み行列生成部７２が重み行列生成部に対応する。具体的には、本実施例における重み行列Ｗは、
【数８】
2009236781.tif 000010
のようになる。
【００５７】
このように、前記重み行列生成部７２において重み行列Ｗが算出される場合、ＴＤＯＡ測位部７４はこの重み行列Ｗを考慮した移動局１０の位置の算出を行なう。前記重み行列Ｗを考慮して移動局１０の位置の算出を行なうことにより、前述の各基地局の相関値誤差変換部６８において算出される誤差であるジッタの量の標準偏差の値に基づいて、移動局１０から基地局１２への無線通信に含まれる誤差が大きい基地局１２における受信結果は移動局１０の位置の算出における重みを低くする一方、その誤差が小さい基地局１２における受信結果は移動局１０の位置の算出における重みを高くして移動局１０の位置の算出を行なうことができる。前記（５）式にこの重み行列Ｗを考慮すると、次式（６）のようになる。
【数９】
2009236781.tif 000011
これにより、前記複数の基地局１２のそれぞれの重みを考慮して、ΔｘおよびΔｙを求めることができる。
【００５８】
ＴＤＯＡ測位部７４は、以上のようにして移動局１０の位置の算出を行なう。なお、このＴＤＯＡ測位部７４が測位部に対応する。図１０は、移動局１２の相関値演算部６４における相関値のピーク値の大きさの算出と、移動局１２の相関値誤差変換部６８における誤差としてのジッタ量の標準偏差の算出と、前記重み行列生成部７２における重み行列Ｗの算出と、上述のＴＤＯＡ測位部７４における移動局１０の位置の算出との関係を説明したものである。図１０に示す様に、本実施例の移動局測位システムにおいては、検出可能な量である相関値のピーク値の大きさに基づいて、その相関値のピーク値の大きさと負の相関関係にあるジッタの量の標準偏差を予め得られた関係などに基づいて各基地局１２ごとに推定する。そして推定されたジッタの量の標準偏差を用いて各基地局１２の移動局１０の位置の算出における重みを定義する重み行列Ｗを算出し、算出された重み行列Ｗを用いて、移動局１０の位置の算出を行なう。
【００５９】
図１１は、本発明の移動局測位システム６の制御作動の一例を説明するフローチャートである。まず基地局無線部３２および移動局無線部２２などに対応するステップＳＡ１（以下「ステップ」を省略する。）においては、前記移動局１０と各基地局１２との間で行なわれる通信の確立が行なわれる。具体的には例えば、前記移動局１０および各基地局１２において通信に用いられるチャンネル（周波数）などが決定され、各基地局１２においては移動局１０から送信される電波の受信が開始される。
【００６０】
移動局１０の移動局無線部２２などに対応するＳＡ２においては、移動局１０から測位のための電波の送信が行なわれる。この測位のための電波には、受信時刻を検出するための拡散符号が含まれる。この移動局１０からの測位のための電波の送信は、例えば予め定められた時間間隔により定期的に行なわれても良いし、測位サーバ１４、あるいはいずれかの基地局１２から電波を送信するよう指令が行なわれた場合に行なわれてもよい。
【００６１】
各基地局１２の基地局無線部３２などに対応するＳＡ３においては、移動局１０から送信される測位のための電波の受信が開始され、受信された電波が復号されるなどして、受信された電波に含まれていた拡散符号が取り出される。この電波の受信は、例えば後述するＳＡ５における誤差の算出が行なわれるまで、各基地局１２において実行される。
【００６２】
基地局１２の相関値演算部６４およびピーク時刻検出部７０に対応するＳＡ４においては、ＳＡ３で受信が開始される移動局１０からの電波から取り出された符号と予め記憶されたレプリカ符号との相関値が算出される。このレプリカ符号は、ＳＡ２において移動局１０から送信される電波に含まれる拡散符号と同一の符号である。また、拡散符号は同位相となったときにのみその相関値が鋭いピークを生ずることから、前記レプリカ符号と前記ＳＡ３で受信が開始された電波から取り出された符号とが同位相となった、すなわち同期された場合に、相関値はピークを生ずる。本ステップＳＡ４においてはこのピークの値が検出されるとともに、移動局１２の時計４０を参照するなどして、そのピークの値が検出された時刻が同期時刻（受信時刻）として検出される。本ステップで算出された前記受信時刻についての情報は、例えば通信ケーブル２０を介して測位サーバ１４に送信される。
【００６３】
相関値誤差変換部６８に対応するＳＡ５においては、ＳＡ４において算出された相関値のピークの値の大きさが、対応する誤差としてのジッタの量の標準偏差の値に変換される。この変換は、例えば前記相関値のピークの値に対応するジッタの量の標準偏差の大きさについての情報を予め記憶する関係記憶部６６から、ＳＡ４において算出された相関値のピーク値の大きさに対応するジッタの量の標準偏差の値が読み出されることによって行なわれる。本ステップで算出されたジッタの量の標準偏差の大きさについての情報は、例えば通信ケーブル２０を介して測位サーバ１４に送信される。
【００６４】
ＳＡ６においては、ＳＡ２において移動局１０から送信された測位のための電波を受信した全ての基地局１２において、ＳＡ４における相関値のピークの値の算出と、ＳＡ５におけるジッタの量の標準偏差の算出とが行なわれたか否かが判断される。これらの値の算出が全ての基地局において行なわれていない場合には、本ステップの判断が否定され、いまだ値の算出が行なわれていない基地局について、ＳＡ４およびＳＡ５が実行される。一方、全ての基地局において値の算出が行なわれた場合には、本ステップの判断は肯定されて、ＳＡ７が実行される。
【００６５】
測位サーバ１４の基地局選択部８０および重み行列生成部７２に対応するＳＡ７においては、ＳＡ３において移動局１０から送信された測位のための電波の受信が開始された全ての基地局１２のうち、前記基準基地局以外の基地局についての前記ジッタの量の標準偏差に基づいて、それら基地局１２の測位における重みを決定する重み行列Ｗが算出される。
【００６６】
測位サーバ１４のＴＤＯＡ測位部７４に対応するＳＡ８においては、ＳＡ４で算出された各基地局１２における受信時刻、予め既知とされている各基地局１２の位置、ＳＡ７において生成された重み行列Ｗについての情報に基づいて、移動局１０の位置の算出が行なわれる。具体的には、前述の（２）式をニュートン法により解くことにより、その解として移動局１０の位置が得られる。
【００６７】
前述の実施例の移動局測位システム６によれば、前記相関値演算部６４（ＳＡ４）により、前記複数の基地局１２が受信する電波に含まれる拡散符号と、前記レプリカ符号との相関値の大きさが予め定められた関係に基づいて算出され、前記相関値誤差変換部６８（ＳＡ５）により、予め算出された相関値の大きさと前記移動局１０から送信され前記複数の基地局１２のそれぞれによって受信される拡散符号の無線通信における通信誤差に関する誤差関連値との予め関係記憶部６６に記憶された関係から、前記相関値演算部６４によって算出された前記相関値の大きさに基づいて、前記移動局１０から前記複数の基地局１２のそれぞれへの無線通信における通信誤差に関する誤差関連値が前記複数の基地局１２のそれぞれについて算出され、前記重み行列生成部７２（ＳＡ７）により、前記相関値誤差変換部６８によって算出される、前記移動局１０から前記複数の基地局１２のそれぞれへの無線通信における前記誤差関連値であるジッタの量の標準偏差に基づいて、予め記憶された関係により前記複数の基地局のそれぞれの測位における重みを表す重み行列Ｗが決定され、前記ＴＤＯＡ測位部７４により、前記移動局１０から送信される電波を前記複数の基地局１２が受信した際の該複数の基地局１２のそれぞれにおける受信結果と、これら基地局１２の位置と、該重み行列生成部７２により生成された重み行列Ｗとを用いて、予め記憶された関係である前記（２）式により前記移動局１０の位置が算出されるので、前記移動局１０から送信される拡散符号を含んだ電波を受信した複数の基地局１２のそれぞれについての重みを考慮した移動局１０の位置の算出が行なわれる。また、該重みを用いた移動局１０の位置の算出を行なう場合において、基地局１２の数が増加しても演算量が増加したり、あるいは移動局の大型化や高コスト化を伴うことなく精度の高い移動局１０の測位を行なうことのできる移動局測位システム６を提供することができる。
【００６８】
また、前述の実施例の移動局測位システム６によれば、前記基地局選択部８０により、前記複数の基地局のうちから、測位の対象とされた前記移動局１０からの電波を受信した全ての前記基地局１２が前記移動局１０の測位に用いられる選択基地局として選択され、選択された選択基地局における電波の受信結果、すなわち前記受信時刻および相関値のピークの値に対応するジッタの量の標準偏差などに基づいて移動局１０の位置の算出が行なわれるので、より多くの基地局１２における受信結果に基づいて移動局１０の位置の算出を算出することにより、算出される移動局１０の位置の精度を向上することができる。
【００６９】
また、前述の実施例の移動局測位システム６によれば、前記基地局１２は、前記相関値演算部６４によって算出される相関値のピークを生じた時刻に基づいて電波の受信時刻を検出するピーク時刻検出部７０を有し、前記ＴＤＯＡ測位部７４は、前記複数の選択基地局１２のそれぞれの該ピーク時刻検出部７０によって検出された受信時刻に基づいて前記移動局１０の位置の算出を行なうので、前記相関演算部６４によって演算される前記相関値の変化、すなわちピークの発生に基づいて、受信時刻の検出を精度よく行なうことができる。
【００７０】
また、前述の実施例の移動局測位システム６によれば、前記基地局１２は、前記相関値誤差変換部６８および前記関係記憶部６６を含んで構成されるので、前記各基地局において、相関値演算部６４によって算出された相関値に基づいて前記誤差関連値としてのジッタの量の標準偏差を算出することができる。
【実施例２】
【００７１】
続いて、本発明の別の実施例について説明する。なお実施例相互に共通する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７２】
本実施例は、基地局１２および測位サーバ１４の構成およびそれらの有する機能の変形例に関するものである。図１２は、基地局１２の電子制御装置３３の有する機能の概要を説明する図であって、前述の実施例１における図４に対応する図である。本図１２と図４とを比較すると、本実施例の基地局１２の電子制御装置３３には、相関値誤差変換部６８および関係記憶部６６を有さない点において異なる。
【００７３】
一方、図１３は、測位サーバ１４の電子制御装置４８の有する機能の概要を説明する図であって、前述の実施例１における図８に対応する図である。本図１３と図８とを比較すると、本実施例の測位サーバ１４の電子制御装置４８は、相関値誤差変換部１６８および関係記憶部１６６を有する点において異なる。
【００７４】
図１３において関係記憶部１６６は、前述の実施例１における関係記憶部６６が記憶していたのと同様の情報、すなわち、前記相関値演算部６４によって算出される相関値のピーク値の大きさと、そのピーク値の大きさに対応する前記ピーク時刻検出部７０において検出される同期時刻の検出における誤差の標準偏差の値として、ジッタの量の標準偏差の値が関連付けられて図６のように記憶する。
【００７５】
また、相関値誤差変換部１６８は、前述の実施例１における相関値誤差変換部６８と同様に、関係記憶部１６６に記憶された情報と、前記相関値演算部６４によって算出される相関値のピーク値についての情報とに基づいて、前記相関値のピーク値に対応する誤差の値であるジッタの量の標準偏差を算出する。この相関値誤差変換部６８が相関値誤差変換部に対応する。
【００７６】
このように、本実施例においては、前述の実施例において基地局１２の電子制御装置３３が有していた相関値誤差変換部６８および関係記憶部６６が、測位サーバ１４の電子制御装置４８によって同様の機能である相関値誤差変換部１６８および関係記憶部１６６として有されているものである。
【００７７】
以上のように基地局１２の電子制御装置３３および測位サーバ１４の電子制御装置４８が構成されるので、各基地局１２から測位サーバ１４へは、相関値演算部６４によって算出される相関値のピークの値についての情報、ピーク時刻検出部７０によって検出される受信時刻についての情報が送信される。
【００７８】
また、本実施例における移動局測位システム６においては、前述の実施例１と同様に例えば図１１のフローチャートに示す手順により作動が行なわれるが、相関値誤差変換部１６８に対応するＳＡ５の作動は測位サーバ１４によって行なわれる点が、前述の実施例における図１１のフローチャートと異なる。従って、ＳＡ６の全ての基地局について誤差、すなわちジッタの量の標準偏差が算出されたかの判断も測位サーバ１４において行なわれることとなる。
【００７９】
前述の実施例の移動局測位システム６によれば、前記測位サーバ１４は、前記相関値誤差変換部１１６および関係記憶部１６６を含んで構成されるので、前述の実施例１の効果に加えて、前記測位サーバ１４に各基地局１２ごとの前記誤関連値、すなわちジッタの量の標準偏差の算出に伴う演算を集約して実行させることができる。
【実施例３】
【００８０】
本実施例は、移動局１０の測位に用いる基地局の組み合わせを選択し、その選択された組み合わせを構成する基地局１２を用いて移動局１０の測位を行なうものである。図１４は、本実施例における移動局測位システム１６０を説明する図であって、移動局１０およびその移動局１０が移動可能とされた予め規定された領域８と、複数の基地局１０１乃至１３５の配置の一例を説明する図である。なお、図１４においては、測位サーバ１４および各基地局１０１乃至１３５と測位サーバ１４とを情報通信可能に接続する通信ケーブル２０の記載は省略されている。
【００８１】
移動局１０が移動可能な領域８が、移動局１０と基地局とが通信可能な距離、すなわち移動局１０から送信される電波の到達する領域を超える場合には、移動局１０から送信された測位のための電波が、少なくとも測位のために必要な最小の数の基地局によって受信されるように基地局を配置することが要求される。また、基地局からは移動局１０の作動を制御する指令を含む電波が移動局１０に向けて送信されるので、すなわち移動局１０から送信される電波の到達する領域を超える場合には、いずれかの基地局から移動局１０に送信される電波が、前記移動局１０が移動可能な領域８のどの位置に移動局１０が存在する場合であっても移動局１０によって受信されることができる様に基地局を配置することがが要求される。
【００８２】
図１４は、かかる要求を満たすための基地局の配置の一例を説明する図である。図１４においては、複数の基地局１０１乃至１３５のうち、これらの基地局１０１乃至１３５は、前述の実施例１において説明したのと同様に、例えば図３および図４に示す構成および機能を有する。すなわち、移動局１０から送信される測位のための電波を受信し、その受信結果としてピーク時刻検出部７０によって受信時刻を算出し、また相関値誤差変換部６８によってジッタの量の標準偏差を算出し、これらの算出された値についての情報を測位サーバ１４に送信する。また、前記複数の基地局１０１乃至１３５のうち制御基地局１０７、１０９、１１７、１１９、１２７、１２９は、これらの機能に加え、基地局制御部６２により移動局１０に対し移動局１０の作動を制御するための指令を含む電波を送信する作動を行なうようにされている。また、図１４において、円Ｒ１乃至Ｒ６は、制御基地局１０７、１０９、１１７、１１９、１２７、１２９のそれぞれから送信される電波の到達距離を表わしている。図１４に示すように、移動局１０が移動可能な領域８は、６つの制御基地局１０７、１０９、１１７、１１９、１２７、１２９のいずれかから送信される電波の到達する範囲の中に含まれており、移動局１０が移動可能な領域８の何れの位置にある場合であっても、少なくともいずれか１つの制御基地局１０７、１０９、１１７、１１９、１２７、１２９から送信される電波を受信することができる。
【００８３】
なお、本実施例においても移動局１０としては前述の実施例１などと同様、具体的には図２に示す様な構成および機能を有するものが用いられる。
【００８４】
図１５は、本実施例の移動局測位システム１６０を構成する測位サーバ１４の電子制御装置４８が有する機能を説明する機能ブロック図である。なお、測位サーバ１４の構成としては前述の実施例１と同様に、具体的には図７に示す構成が用いられる。
【００８５】
図１５において、基地局設定部１７６は、制御基地局選択部１７８および基地局選択部１８０を含み、ＴＤＯＡ測位部７４において移動局１０の位置の算出に用いられる基地局を設定する。
【００８６】
このうち、制御基地局選択部１７８は、前記制御基地局のうちから、移動局１０に対しその作動を制御する指令を行なうなどの移動局１０との通信を実際に行なう選択制御基地局を選択する。本実施例においては、前述の様に６つの制御基地局１０７、１０９、１１７、１１９、１２７、１２９が設けられており、これらのうちの１つの制御基地局が選択制御基地局として選択される。具体的には例えば、制御基地局選択部１７８は、前記６つの制御基地局から予め規定された順序により選択された１つの制御基地局に、移動局１０との通信の確立作動を実行させ、最初に移動局１０と通信の確立を成功した制御基地局を移動局１０との通信を行なう選択制御基地局とする。ここで、前記予め規定された順序とは、例えば前記制御基地局に付された符号が小さい順、すなわち、１０７、１０９、１１７、１１９、１２７、１２９の順などであればよい。
【００８７】
基地局情報記憶部１７７は、各制御基地局について予め設定された基地局の組み合わせについての情報を記憶する。この組み合わせは前記各制御基地局が選択制御基地局として選択された場合に、この選択制御基地局とともにＴＤＯＡ測位部７４によって移動局１０の位置の算出に用いられる基地局の組み合わせである。図１６は、この基地局情報記憶部１７７に記憶される情報の一例を説明する図であって、各制御基地局の符号に対し、この選択制御基地局とともにＴＤＯＡ測位部７４によって移動局１０の位置の算出に用いられる基地局の組み合わせである基地局群を構成する基地局の符号が記載されている。例えば、制御基地局１０７が選択制御基地局とされる場合には、基地局１０１、１０２、１０３、１０６、１０７、１０８、１１１、１１２、１１３からなる基地局の組み合わせ（基地局群）を用いて移動局１０の位置の算出を行なうように記憶されている。
【００８８】
本実施例の基地局選択部１８０は、前述の実施例１などにおける基地局８０とは異なる作動により、すなわち、前記制御基地局選択部１７８によって選択された選択制御基地局についての情報と、前記基地局情報記憶部１７７に記憶された情報とに基づいて、ＴＤＯＡ測位部７４において移動局１０の位置の算出に用いる基地局である選択基地局を選択する。具体的には、前記基地局情報記憶部１７７に記憶された、各制御基地局のそれぞれに対応する前記基地局群を構成する基地局についての情報から、前記制御基地局選択部１７８によって選択された選択制御基地局に対応する前記基地局群を構成する基地局についての情報を読み出すことによって、前記選択基地局を選択する。
【００８９】
また、重み行列生成部７２、およびＴＤＯＡ測位部７４については前述の実施例と同様の作動を行なうものであるので、説明を省略する。
【００９０】
図１７は、本実施例における基地局設定部１７６の制御作動の一例を説明するフローチャートである。このフローチャートは、例えば、前述の実施例１において説明した、移動局測位システム６の制御作動の一例を表わす図１１のフローチャートのＳＡ１に代えて実行される。
【００９１】
ＳＢ１乃至ＳＢ３は制御基地局選択部１７８に対応する。まず、ＳＢ１においては、予め規定された順序に従って、前記複数の制御基地局のうちの、１つの制御基地局ｉについて、その制御基地局と移動局１０との間で通信の確立のための作動が行なわれる。ここで、前述のとおり、前記予め規定された順序とは、例えば制御基地局に付された符号の小さい順であり、この場合、まず、制御基地局１０７について、移動局１０との通信の確立のための作動が行なわれる。
【００９２】
続くＳＢ２においては、ＳＢ１において行なわれた制御基地局ｉと移動局１０との間で通信が確立されたか否かが判断される。通信が確立された場合には、本ステップの判断が肯定され、ＳＢ３が実行される。一方、通信が確立されなかった場合には、移動局１０は前記制御基地局ｉの送信する電波の到達範囲にないとして、本ステップの判断が否定され、ＳＢ５が実行される。このＳＢ５においては、ｉの値に１が加えられＳＢ１以降が再度実行される。すなわち、別の制御基地局ｉ＋１について前記通信の確立が試行される。例えば、移動局１０が図１４に示す位置にある場合には、移動局１０は制御基地局１０７から送信される電波の到達範囲である円Ｒ１の内部にあるので、制御基地局１０７と移動局１０との通信は確立され、本ステップの判断が肯定される。
【００９３】
ＳＢ２の判断が肯定された場合に実行されるＳＢ３においては、ＳＢ２において前記ＳＢ２において移動局１０との通信の確立が行なわれたと判断された制御基地局が移動局１０との通信を実際に行なう選択制御基地局として選択される。例えば、ＳＢ２において制御基地局１０７と移動局１０との通信は確立されると、制御基地局１０７が選択制御基地局として選択される。
【００９４】
基地局選択部１８０に対応するＳＢ４においては、前記基地局情報記憶部１７７に記憶された各制御基地局のそれぞれに対応する前記基地局群を構成する基地局についての情報から、前記ＳＢ３において選択された選択制御基地局に対応する前記基地局群を構成する基地局についての情報が読み出され、この基地局群を構成する基地局が選択基地局として選択される。例えば、ＳＢ３において、制御基地局１０７が選択制御基地局として選択されると、例えば基地局情報記憶部１７７に記憶された情報（図１６参照）から、制御基地局１０７に対応して記憶された基地局群についての情報が読み出され、その基地局群を構成する基地局１０１、１０２、１０３、１０６、１０７、１０８、１１１、１１２、１１３が移動局１０の位置の算出に用いられる選択基地局として選択される。
【００９５】
図１７のフローチャートが実行された後、図１１のフローチャートのＳＡ２以降が行なわれ、移動局１０の測位のための制御作動が実行される。このうち、移動局１０の移動局無線部２２などに対応するＳＡ２においては、例えば前記ＳＢ３において選択制御基地局として選択された制御基地局から送信される指令に基づいて、移動局１０から測位のための電波の送信が行なわれる。この測位のための電波には、受信時刻を検出するための拡散符号が含まれる。
【００９６】
ＳＡ３以降のステップについては、前述の実施例と同様であるので、説明を省略する。なお、本実施例においては、ＳＡ３乃至ＳＡ６の作動は、前記ＳＢ４において測位に用いる基地局である選択基地局として選択された基地局についてのみ実行される点が、前述の実施例とは異なる。すなわち、ＳＢ４において選択された選択基地局以外の基地局においては、移動局１０からの電波の受信やその受信時刻の検出などの作動が行なわれる必要はない。したがって、ＳＢ７において算出される重み行列は、前記ＳＢ４において測位に用いる基地局である選択基地局として選択された基地局の重みであり、ＳＡ８における移動局１０の位置の算出は、前記ＳＢ４において選択された選択基地局のみを用いて行なわれる。
【００９７】
前述の実施例の移動局測位システム６によれば、前記複数の基地局１０１乃至１３５は、前記移動局１０の作動を制御するために該移動局との無線通信を実行可能な複数の制御基地局１０７、１０９、１１７、１１９、１２７、１２９を含み、前記制御基地局選択部１７８（ＳＢ１乃至ＳＢ３）により、該複数の制御基地局１０７、１０９、１１７、１１９、１２７、１２９のうちから、前記移動局１０との無線通信が確立された制御基地局が該移動局の作動を制御する選択制御基地局として選択され、基地局選択部１８０（ＳＢ４）により、前記制御基地局選択部１７８により選択された選択制御基地局についての情報と、予め前記基地局情報記憶部１７７に記憶された前記複数の制御基地局１０７、１０９、１１７、１１９、１２７、１２９のそれぞれが前記選択制御基地局とされた場合に前記移動局の測位に用いられる基地局である選択基地局とされる基地局の組み合わせ（基地局群）に関する情報とに基づいて、前記制御基地局選択部１７８により選択された選択制御基地局についての前記複数の基地局１０１乃至１３５のうちから前記移動局１０の測位に用いる基地局である前記選択基地局として選択される。このようにして選択された選択基地局を用いて移動局１０の位置の算出が行なわれるので、前述の実施例の効果に加え、移動局１０との距離が遠いなどにより移動局１０から送信される測位のための電波が良好に受信されない基地局の受信結果を用いて移動局１０の位置の算出を行なうことにより、算出される移動局１０の位置の精度が悪化することが防止できる。
【００９８】
また、移動局１０が複数存在する場合に、ある制御基地局とその制御基地局に対応する基地局群を用いて一の移動局１０の測位を行なうのと同時期に、その一の移動局の測位に用いられない他の制御基地局とその制御基地局に対応する基地局群を用いて別の移動局１０の測位を行なうことができる。
【実施例４】
【００９９】
本実施例は、移動局１０が送信した電波を複数の基地局１２が受信し、その受信強度を測定し、測定された受信強度に基づいて前記移動局１０と前記複数の基地局１２のそれぞれとの距離を算出し、算出された距離を用いて移動局１０の位置の算出を行なう測位の手法に関するものである。
【０１００】
前述の実施例においては、ＴＤＯＡ測位部７４は、複数の基地局１２のピーク時刻検出部７０によって検出される移動局１０から送信される電波の受信時刻と、これら複数の基地局１２の位置についての情報とに基づいて、前述の（１）式を解くことにより移動局１０の位置を算出した。かかる手法においては、各基地局１２はピーク時刻検出部７０を有し、移動局１０からの電波の受信時刻を検出する必要があるが、このピーク時刻検出部７０における演算を精度よく行なうためには、高クロックで作動する電子制御装置など、高性能なハードウェアを必要とする場合がある。
【０１０１】
ところで、所定の送信電力により送信された電波を受信した際の受信電力は、電波の伝搬距離と一定の関係を有することが知られている。すなわち、予め定められた送信電力により移動局１０から前記測位のための電波が送信されれば、この電波を受信した各基地局１２において受信電力を測定することにより、前記一定の関係に基づいて、移動局１０と各基地局１２との距離を推定することができる。このように、移動局１０と各基地局１２との距離が推定されれば、各基地局１２における移動局１０からの電波の受信時刻を検出することなく、前記（１）式に対応する式が導出され、これを解くことにより移動局１０の位置の算出を行なうことができる。
【０１０２】
本実施例において、移動局１０は前述の実施例と同様に、例えば図２に示す構成を有するものが用いられる。また、基地局１２は、前述の実施例と同様、例えば図３に示す構成を有する。
【０１０３】
図１８は、本実施例の基地局１２の電子制御装置３３が有する機能の概要を説明する機能ブロック図である。図１８に示す様に、電子制御装置３３は、基地局制御部３４、相関値演算部６４、受信強度検出部１７１、受信強度距離変換部１７２、受信強度距離関係記憶部１７３を有する。このうち、基地局制御部３４、および相関値演算部６４については前述の実施例と同様の作動をするものであるので、説明を省略する。
【０１０４】
受信強度検出部１７１は、基地局１２の基地局無線部３２において受信された移動局１０から送信された測位のための電波について、その受信強度を数値化した指標であるＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が検出される。このＲＳＳＩは、例えば電波の受信強度を例えば２５６段階で評価する指標であって、受信電力ＰＲと一対一の関係にある値である。この受信強度検出部１７１が受信強度検出部に対応する。
【０１０５】
受信強度距離関係記憶部１７３は、移動局１０が所定の出力で電波の送信を行なった場合における、基地局１２におけるＲＳＳＩと移動局１０および基地局１２の間の距離との関係を記憶する。一般に、送信電力ＰＴ（ｄＢｍ）と受信電力ＰＲ（ｄＢｍ）および電波の伝搬距離Ｄ（ｍ）には、
ＰＲ＝−２０ｌｏｇ（４πＤｆ／ｃ）＋ＧＴＡ＋ＧＲＡ＋ＰＴ  …（７）
の関係がある。ここで、ｆは電波の周波数（Ｈｚ）、ｃは電波の速度、ＧＴＡは送信アンテナゲイン（ｄＢｉ）、ＧＲＡは受信アンテナゲイン（ｄＢｉ）である。受信強度距離関係部１７３は、この（７）式を、前記送信電力ＰＴ、電波の周波数ｆ、電波の速度ｃ、送信アンテナゲインＧＴＡ、受信アンテナゲインＧＲＡのパラメータとともに記憶する。図１９は、この（７）式の関係の一例を図示したものであって、受信強度距離関係部１７３は、このような図示された関係をマップとして記憶していてもよい。
【０１０６】
受信強度距離変換部１７２は、前記受信強度検出部１７１において測定された受信強度としてのＲＳＳＩと、前記受信強度距離関係記憶部１７３に記憶された関係とに基づいて、前記受信強度検出部１７１において測定された受信強度としてのＲＳＳＩに対応する移動局１０と基地局１２との距離を算出する。具体的には、例えば、前記受信強度距離関係記憶部１７３に（７）式が前記パラメータととも記憶される場合には、前記受信強度検出部１７１において測定されたＲＳＳＩを受信電力ＰＲに変換し、その受信電力ＰＲを（７）式に代入し、電波の伝搬距離、すなわち移動局１０から基地局１２までの距離を算出する。あるいは、前記受信強度距離関係記憶部１７３に前記図１９に示すような関係がマップとして記憶される場合には、前記受信強度検出部１７１において測定されたＲＳＳＩに対応する電波の伝搬距離、すなわち移動局１０から基地局１２までの距離をその図１９の関係から抽出される。
【０１０７】
このようにして基地局１２において検出および算出された、相関値のピークの値および、移動局１０とその基地局１２との距離の値についての情報は、基地局制御部３４から通信インタフェース４６を介して測位サーバ１４に送信される。
【０１０８】
本実施例において、測位サーバ１４は、前述の実施例と同様に、例えば前述の図７に示す構成を有するものが用いられる。図２０は、測位サーバ１４の電子制御装置４８の有する機能の概要を説明する機能ブロック図である。図２０に示す様に、測位サーバ１４の電子制御装置４８は、相関値誤差変換部１６８、関係記憶部１６６、第２重み行列生成部７３、およびＲＳＳＩ測位部１７４を有する。
【０１０９】
このうち、相関値誤差変換部１６８および関係記憶部１６６は前述の実施例２において説明したものと同様の作動、すなわち各基地局１２の相関値演算部６４において算出された相関値のピーク値に基づいて、そのピーク値に対応するジッタの量の標準偏差を算出する作動を行なうものである。
【０１１０】
また、第２重み行列生成部７３は、相関値誤差変換部１６８において各基地局１２について算出されたジッタの量の標準偏差の値に基づいて、前述の実施例１において説明したものと同様の作動により各基地局１２のそれぞれの重み付けを行なう重み行列Ｗを算出するが、第２重み行列生成部７３は、測位に使用するすべての基地局を用いて重み行列を生成することが重み行列生成部７２とは異なる。この第２重み行列生成部７３によって生成される重み行列Ｗは、後述するＲＳＳＩ測位部１７４による移動局１０の位置の算出において用いられるものであって、前述の実施例１乃至３における重み行列Ｗと同様に算出される。すなわち、この重み行列Ｗは、移動局１０から基地局１２への無線通信に誤差が含まれる場合に、その誤差が大きい基地局１２における受信結果は移動局１０の位置の算出における重みを低くする一方、その誤差が小さい基地局１２における受信結果は移動局１０の位置の算出における重みを高くすることで、算出される移動局１０の位置の精度を向上させるものである。
【０１１１】
ＲＳＳＩ測位部１７４は、各基地局１２の前記受信強度距離変換部１７２において算出される各基地局１２のそれぞれと移動局１０との距離、また、予め既知とされている各基地局１２の位置についての情報、および前記重み行列生成部７２により生成される重み行列Ｗについての情報に基づいて、移動局１０の位置を算出する（ＲＳＳＩ方式）。移動局の座標を（ｘ、ｙ）とし、第１基地局１２Ａの位置を表す座標が（ｘＢ１，ｙＢ１）、第２基地局１２Ｂの座標が（ｘＢ２，ｙＢ２）、第３基地局１２Ｃの座標が（ｘＢ３，ｙＢ３）、第４基地局１２Ｄの座標が（ｘＢ４，ｙＢ４）であるとき、移動局の位置は以下の（８）式により表される。ここで、これらの基地局１２や移動局１０の座標は、例えば図１に示す様に定義された座標系により表わされる。
(xB1−x)2＋(yB1−y)2=D1
(xB2−x)2＋(yB2−y)2=D2
(xB3−x)2＋(yB3−y)2=D3
(xB4−x)2＋(yB4−y)2=D4  …(8)
ここで、Ｄ１乃至Ｄ４（ｍ）はそれぞれ、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれと移動局１０との距離であって、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄのそれぞれの受信強度距離変換部１７２によって算出される値である。
【０１１２】
ＲＳＳＩ測位部１７４は、前記ＴＤＯＡ測位部７４が前記（１）式を解いたのと同様に、前記（８）式をニュートン法などの求解法により解き、移動局１０の位置ｘ，ｙを得る。具体的な解法は前述の実施例１において前記ＴＤＯＡ測位部７４が前記（１）式を解いたのと同様であるので、説明を省略する。このＲＳＳＩ測位部１７４が測位部に対応する。
【０１１３】
図２１は、本実施例の移動局測位システム６の制御作動の一例を説明するフローチャートであって、前述の実施例の図１１のフローチャートに対応するものである。このうち、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＣ１乃至ＳＣ４は、前記図１１のステップＳＡ１乃至ＳＡ４に対応するものである。
【０１１４】
まず基地局無線部３２および移動局無線部２２などに対応するステップＳＣ１においては、前記移動局１０と各基地局１２との間で行なわれる通信の確立が行なわれる。具体的には例えば、前記移動局１０および各基地局１２において通信に用いられるチャンネル（周波数）などが決定され、各基地局１２においては移動局１０から送信される電波の受信が開始される。
【０１１５】
移動局１０の移動局無線部２２などに対応するＳＣ２においては、移動局１０から測位のための電波の送信が行なわれる。この測位のための電波には、受信時刻を検出するための拡散符号が含まれる。この移動局１０からの測位のための電波の送信は、例えば予め定められた時間間隔により定期的に行なわれても良いし、測位サーバ１４、あるいはいずれかの基地局１２から電波を送信するよう指令が行なわれた場合に行なわれてもよい。
【０１１６】
各基地局１２の基地局無線部３２などに対応するＳＣ３においては、移動局１０から送信される測位のための電波の受信が開始され、受信された電波が復号されるなどして、受信された電波に含まれていた拡散符号が取り出される。この電波の受信は、例えば後述するＳＣ５における誤差の算出が行なわれるまで、各基地局１２において実行される。
【０１１７】
基地局１２の相関値演算部６４に対応するＳＣ４においては、ＳＣ３で受信が開始される移動局１０からの電波から取り出された符号と予め記憶されたレプリカ符号との相関値が算出される。このレプリカ符号は、ＳＣ２において移動局１０から送信される電波に含まれる拡散符号と同一の符号である。また、拡散符号は同位相となったときにのみその相関値が鋭いピークを生ずることから、前記レプリカ符号と前記ＳＣ３で受信された電波から取り出された符号とが同位相となった、すなわち同期された場合に、相関値はピークを生ずる。本ステップＳＣ４においてはこのピークの値が検出され、例えば通信ケーブル２０を介して測位サーバ１４に送信される。
【０１１８】
受信強度検出部１７１および受信強度距離変換部１７２に対応するＳＣ５においては、ＳＣ３で受信が開始される電波の受信強度が測定され、その受信強度に対応する移動局１０と基地局１２との距離が算出される。この算出は、例えば受信強度距離関係記憶部１７３に記憶された前記受信強度と前記距離の関係を利用して行なわれる。
【０１１９】
測位サーバ１４の相関値誤差変換部１６８に対応するＳＣ６においては、ＳＣ４において算出された相関値のピークの値の大きさが、対応する誤差としてのジッタの量の標準偏差の値に変換される。この変換は、例えば前記相関値のピークの値に対応するジッタの量の標準偏差の大きさについての情報を予め記憶する関係記憶部１６６から、ＳＣ４において算出された相関値のピーク値の大きさに対応するジッタの量の標準偏差の値が読み出されることによって行なわれる。
【０１２０】
ＳＣ７においては、ＳＣ２において移動局１０から送信された測位のための電波を受信した全ての基地局１２において、ＳＣ４における相関値のピークの値の算出、ＳＣ５における受信強度の測定および距離の算出、および、ＳＣ６におけるジッタの量の標準偏差の算出とが行なわれたか否かが判断される。これらの値の算出が全ての基地局において行なわれていない場合には、本ステップの判断が否定され、いまだ値の算出が行なわれていない基地局について、ＳＣ４乃至ＳＣ６が実行される。一方、全ての基地局において値の算出が行なわれた場合には、本ステップの判断は肯定されて、ＳＣ８が実行される。
【０１２１】
測位サーバ１４の第２重み行列生成部７３に対応するＳＣ８においては、ＳＣ３において移動局１０から送信された測位のための電波の受信を開始した全ての基地局１２についての前記ジッタの量の標準偏差に基づいて、それら基地局１２の測位における重みを決定する重み行列Ｗが算出される。
【０１２２】
測位サーバ１４のＴＤＯＡ測位部７４に対応するＳＣ９においては、ＳＣ５で測定される各基地局１２における受信強度に基づいて算出される移動局１０と各基地局１２との距離、予め既知とされている各基地局１２の位置、ＳＣ８において生成された重み行列Ｗについての情報に基づいて、移動局１０の位置の算出が行なわれる。具体的には、前述の（１）式をニュートン法により解くことにより、その解として移動局１０の位置が得られる。
【０１２３】
前述の実施例の移動局測位システム６によれば、前記基地局１２は、移動局１０から送信された電波を受信した際の受信強度を検出する受信強度検出部１７１（ＳＣ５）を有し、前記ＲＳＳＩ測位部１７４（ＳＣ９）は、前記移動局１０の測位に用いられる複数の前記基地局１２のそれぞれの該受信強度検出部１７１によって検出された前記受信強度に基づいて前記移動局１０の位置の算出を行なうので、比較的容易に検出が可能な電波の受信強度（ＲＳＳＩ）に基づいて移動局１０の位置の算出を行なうことができるとともに、基地局１２のそれぞれについての重みを考慮した移動局１０の位置の算出が行なわれ、前記移動局１０との通信誤差が大きい基地局ほど重みが小さくされるので、基地局１２に応じた重みを用いた移動局１０の位置の算出を行なう場合において、基地局１２の数が増加しても演算量が増加したり、あるいは移動局１０の大型化や高コスト化を伴うことなく精度の高い移動局１０の測位を行なうことができる。また、無線ＬＡＮなどのように、通信に拡散符号を用いると共に、受信強度を検出することが予め前提として設計されている機器を基地局１２として用いる場合には、測位のための構成を簡略化することができる。すなわち、前記無線ＬＡＮのための構成をそのまま利用して移動局測位システム６を構成することができる。
【０１２４】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【０１２５】
前述の実施例においては、通信における誤差としてジッタの量の標準偏差が用いられたが、これに限られず、例えば前記ジッタの量の標準偏差と相関がある、すなわち一対一の関係にあるその他の量を用いてもよい。具体的には、受信時刻検出誤差の標準偏差や、移動局１０と基地局１２との距離の誤差の標準偏差が前記ジッタの量の標準偏差に代えて用いられてもよい。
【０１２６】
また、前述の実施例においては、基地局選択部８０、１８０は、移動局１０が送信した電波を受信した全ての基地局１２を移動局１０の位置の算出に用いる選択基地局として選択し、あるいは、制御基地局選択部１７８により選択された選択制御基地局に対応する基地局の組み合わせ（基地局群）を構成する基地局１２を選択基地局として選択した。しかしながら、このような態様に限られず、例えば、前記相関値のピークの値が予め定められた所定値より大きい基地局１２を選択基地局として選択したり、あるいは、前記受信強度（ＲＳＳＩ）が予め定められた所定値より大きい基地局１２を選択基地局として選択することも可能である。
【０１２７】
また、前述の実施例においては、制御基地局選択部１７８は、制御基地局から予め規定された順序により選択された１つの制御基地局に、移動局１０との通信の確立作動を実行させ、最初に移動局１０と通信の確立を成功した制御基地局を移動局１０との通信を行なう選択制御基地局とした。ここで、前記予め規定された順序とは、前述の実施例においては前記制御基地局に付された符号が小さい順とされたが、このような態様に限られない。例えば、前述の実施例における移動局測位システム６により例えば所定の間隔などにより反復的に移動局１０の位置の算出が行なわれる場合には、直前に算出された移動局１０の位置との距離が最も近い制御基地局から、前記距離が短い順序としてもよい。
【０１２８】
また、前述の実施例３の移動局測位システム６は実施例１に対して基地局設定部１７６がサーバに設けられるものであったが、実施例２の移動局測位システム６に対し基地局設定部１７６を適用することも当然可能である。
【０１２９】
また、前述の実施例においては、サーバ１４と基地局１２とは通信ケーブル２０によって情報通信可能に接続されたが、この通信は有線通信に限らず、無線通信であってもよい。
【０１３０】
また、前述の実施例１から３において、ＴＤＯＡ測位部７４により移動局１０の位置の算出を行なった際において、前記（１）式を構成する前記基準基地局、すなわちジッタの量の標準偏差の値が最も小さい基地局に対応する式（前述の実施例においては第１式の両辺の平方根をとったものを、前記（１）式の残りの式（前述の実施例においては第２式乃至第４式）のそれぞれの両辺の平方根をとったものから減ずることにより（１）式から（２）式を得た。また、重み行列生成部７２は、前記基地局選択部８０により選択された基地局１２のうち前記基準基地局以外の基地局についての重みを算出したが、このような態様に限られない。すなわち、前記基地局選択部８０により選択された基地局１２のうち、ジッタの量の標準偏差の値が最も小さい基地局以外の基地局を基準基地局とすることも可能である。
【０１３１】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の移動局測位システムの構成の一例を説明する図である。
【図２】図１の移動局測位システムにおける移動局の構成と機能をの一例を説明する図である。
【図３】図１の移動局測位システムにおける基地局の構成の一例を説明する図である。
【図４】図３の基地局の電子制御装置の有する機能の概要を説明する図である。
【図５】移動局の位置の算出における各指標の関係を説明する図である。
【図６】図４の基地局の関係記憶部に記憶される情報の一例を説明する図である。
【図７】図１の移動局測位システムにおける測位サーバの構成の一例を説明する図である。
【図８】図７の測位サーバの電子制御装置の有する機能の概要を説明する図である。
【図９】図８の測位サーバのＴＤＯＡ測位部による測位の原理を説明する図である。
【図１０】図１の移動局測位システムにおける重み行列の位置づけを説明する図である。
【図１１】図１の移動局測位システムの移動局の位置の算出における制御作動の一例を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の別の実施例における移動局測位システムを構成する基地局の電子制御装置の有する機能を説明する図であって、図４に対応する図である。
【図１３】本発明の別の実施例における移動局測位システムを構成する測位サーバの電子制御装置の有する機能を説明する図であって、図８に対応する図である。
【図１４】本発明の更に別の実施例における移動局測位システムの構成を説明する図である。
【図１５】本発明の更に別の実施例における移動局測位システムを構成する測位サーバの電子制御装置の有する機能を説明する図であって、図８に対応する図である。
【図１６】図１５の基地局情報記憶部１７７に記憶される情報の一例を説明する図である。
【図１７】図１５の基地局設定部による選択制御基地局および選択基地局の選択における作動の一例を説明するフローチャートである。
【図１８】本発明の別の実施例における移動局測位システムを構成する基地局の電子制御装置の有する機能を説明する図であって、図４に対応する図である。
【図１９】図１８の受信強度距離関係記憶部に記憶される情報の一例を説明する図である。
【図２０】本発明の別の実施例における移動局測位システムを構成する測位サーバの電子制御装置の有する機能を説明する図であって、図８に対応する図である。
【図２１】本発明の別の実施例における移動局測位システムの移動局の位置の算出における制御作動の一例を説明するフローチャートであって、図１１に対応する図である。
【符号の説明】
【０１３３】
６：移動局測位システム
１０：移動局
１２：基地局
１４：測位サーバ
６４：相関値演算部（相関演算部）
６８：相関値誤差変換部
７０：ピーク時刻検出部（受信時刻検出部）
７２：重み行列生成部
７４：ＴＤＯＡ測位部（測位部）
８０、１８０：基地局選択部
１７１：受信強度検出部
１７４：ＲＳＳＩ測位部（測位部）
１８７：制御基地局選択部
【図１】
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【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】
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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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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