JP2005321231A - Method for measuring position of mobile terminal and server for implementing the method - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、電波減衰を利用した移動端末の位置計測方法について、演算の収束時間を早くすると共に、位置精度を向上させることを目的とする。
【解決手段】 電波減衰を利用した移動端末Mの位置計測方法について、移動端末Mの位置を決定する際に、最急降下法に、各基地局Bjと移動端末M間の距離djに対して単調に減少する重み付け係数αjを適用して位置修正ベクトルΔを算定し、ループ演算により位置座標を移動端末Mの所在位置に収束させる。
【選択図】 図3
PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the position accuracy of a mobile terminal position measurement method using radio wave attenuation while increasing the calculation convergence time.
A method of measuring the position of a mobile terminal M using radio wave attenuation is determined monotonically with respect to a distance dj between each base station Bj and the mobile terminal M in a steepest descent method when determining the position of the mobile terminal M. The position correction vector Δ is calculated by applying a decreasing weighting coefficient αj to the position coordinate of the position of the mobile terminal M by loop calculation.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は移動端末の位置計測方法及びその方法を実施するためのサーバに関する。詳しくは電波減衰を利用した三点測量による位置計測方法において、演算の収束時間を早め、精度を向上するための位置計測方法及びその方法を実施するためのサーバに関する。 The present invention relates to a position measuring method for a mobile terminal and a server for carrying out the method. More particularly, the present invention relates to a position measurement method for improving the accuracy by increasing the convergence time of computation in a position measurement method using three-point survey using radio wave attenuation, and a server for implementing the method.
従来、電波減衰を利用した三点測量による移動端末の位置計測方法として、最小二乗法により移動端末の位置を求める方法、連立方程式により移動端末の位置を求める方法、最急降下法により移動端末の位置を求める方法などが用いられていた。 Conventionally, as a method for measuring the position of a mobile terminal by three-point survey using radio wave attenuation, the method of obtaining the position of the mobile terminal by the least square method, the method of obtaining the position of the mobile terminal by simultaneous equations, the position of the mobile terminal by the steepest descent method The method of calculating | requiring was used.
図8に最小二乗法により移動端末の位置を求めるアルゴリズムを示す。3つの基地局Bj(j=0,1,2)からの電波強度をサンプリング地点Pi(i=1,2,・・・)ごとに蓄積しておき、移動端末Mで測定した電波強度を各サンプリング地点Piでの電波強度と比較し、電波強度の測定により求めた各基地局Bjと移動端末M間の計測距離dj(j=0,1,2)と、各サンプリング地点Piにおける各基地局Bjと移動端末M間の距離lj(j=0,1,2)との差の二乗和を誤差量f(Pi)と定義し、誤差量f(Pi)が最小のサンプリング地点を移動端末Mの所在位置と決定するものである。 FIG. 8 shows an algorithm for obtaining the position of the mobile terminal by the method of least squares. The radio field intensities from the three base stations Bj (j = 0, 1, 2) are accumulated for each sampling point Pi (i = 1, 2,...), And the radio field intensities measured by the mobile terminal M are stored for each. The measured distance dj (j = 0, 1, 2) between each base station Bj and the mobile terminal M obtained by measuring the radio field intensity in comparison with the radio field intensity at the sampling point Pi, and each base station at each sampling point Pi The sum of squares of the difference between the distance lj (j = 0, 1, 2) between Bj and the mobile terminal M is defined as an error amount f (Pi), and the sampling point with the minimum error amount f (Pi) is defined as the mobile terminal M. Is determined to be the location of
図9に連立方程式により移動端末の位置を求めるアルゴリズムを示す。3つの基地局Bj(j=0,1,2)の位置座標を取得し、移動端末Mの初期位置(x0、y0)を決定し、移動端末Mで3つの基地局Bjから受信した電波強度から各基地局Bjと移動端末M間の計測距離dj(j=0,1,2)を取得した後に、ループ演算を行い、移動端末Mの位置を決定する。第k番目のループでは、移動端末Mの位置座標(x、y)が各基地局Bjを中心とする半径djの円上にあるとする3式からなる連立方程式を作成し、各方程式を微分演算してx方向の位置修正ベクトルΔxとy方向の位置修正ベクトルΔyと求め、第k−1番目のループの位置座標(x、y)に位置修正ベクトル(Δx、Δy)を加算して第k番目のループの移動端末の位置を算定する。ループ演算で得られた結果を移動端末Mの所在位置(x、y)と決定する。 FIG. 9 shows an algorithm for obtaining the position of the mobile terminal using simultaneous equations. The position coordinates of the three base stations Bj (j = 0, 1, 2) are acquired, the initial position (x 0 , y 0 ) of the mobile terminal M is determined, and the mobile terminal M receives from the three base stations Bj After obtaining the measurement distance dj (j = 0, 1, 2) between each base station Bj and the mobile terminal M from the radio wave intensity, a loop calculation is performed to determine the position of the mobile terminal M. In the k-th loop, a simultaneous equation consisting of three equations is created, assuming that the position coordinate (x, y) of the mobile terminal M is on a circle with a radius dj centered on each base station Bj, and each equation is differentiated. By calculating, the position correction vector Δx in the x direction and the position correction vector Δy in the y direction are obtained, and the position correction vector (Δx, Δy) is added to the position coordinates (x, y) of the (k−1) -th loop. Calculate the position of the mobile terminal of the k-th loop. The result obtained by the loop calculation is determined as the location (x, y) of the mobile terminal M.
図10に最急降下法により移動端末の位置を求めるアルゴリズムを示す。3つの基地局Bj(j=0,1,2)の位置座標を取得し(ステップS101)、次に、移動端末Mの初期位置P(0)を取得し(ステップS102)、次に、移動端末Mで3つの基地局Bjから受信した電波強度から各基地局Bjと移動端末M間の計測距離dj(j=0,1,2)を取得しする(ステップS103)。次に、ループ演算を行い、移動端末Mの位置を決定する。第k番目のループでは、位置修正ベクトルΔを、第j番目の基地局Bjから移動端末Mへの単位ベクトルをuj、第k−1番目のループで算定された第j番目の基地局Bjと移動端末M間の算定距離をlj、電波強度の測定で求められた第j番目の基地局Bjと移動端末M間の計測距離をdjとして、
しかしながら、最小二乗法により移動端末の位置を求めるアルゴリズムでは、測定精度を向上するには多数のサンプリング地点を必要とし、これら各サンプリング地点で比較を行うので、計算速度が遅くなるという問題があった。また、連立方程式により移動端末の位置を求めるアルゴリズムでは、計算が複雑なため、計算速度が遅く、位置精度が悪いという問題や、円が交点を持たない場合は解が求まらないという問題があった。また、最急降下法により移動端末の位置を求めるアルゴリズムでは、処理が比較的簡単なので、位置を得るための収束時間がかなり短縮されたが、依然として誤差量が大きいという問題があった。 However, the algorithm for determining the position of the mobile terminal by the least square method requires a large number of sampling points in order to improve the measurement accuracy, and the comparison is made at each sampling point. . In addition, the algorithm for finding the position of a mobile terminal using simultaneous equations has a problem that the calculation speed is slow and the position accuracy is poor because the calculation is complicated, and the problem that the solution cannot be obtained when the circle has no intersection. there were. In addition, the algorithm for obtaining the position of the mobile terminal by the steepest descent method is relatively simple, so the convergence time for obtaining the position is considerably shortened, but there is still a problem that the error amount is still large.
本発明は、電波減衰を利用した移動端末の位置計測方法について、演算の収束時間を早くすると共に、位置精度を向上させることを目的とする。また、かかる位置計測方法を実施するための制御を行なうサーバを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to improve the position accuracy of a mobile terminal position measurement method using radio wave attenuation while increasing the calculation convergence time. Moreover, it aims at providing the server which performs control for implementing this position measuring method.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の移動端末の位置計測方法は、例えば図3に示すように、少なくとも3つの基地局Bj(j=0,1,2)の位置を取得する工程(ステップS001)と、移動端末Mの初期位置P(0)を取得する工程(ステップS002)と、各基地局Bjと移動端末M間の計測距離djを受信電波の測定から取得する工程(ステップS003)と、計測距離djに対して単調に減少する重み付け係数αjを算定する工程(ステップS004)と、移動端末Mの算定位置Pをループ演算により算定する工程と、ループ演算により算定された算定位置Pを移動端末Mの所在位置として決定する工程(ステップS007)とを備え、ループ演算により算定する工程は、第k番目のループにおいて、計測距離djと重み付け係数αjとを用いて位置修正ベクトルΔを算定する工程(ステップS005)と、第k−1番目のループで算定された算定位置P(k−1)に位置修正ベクトルΔに比例するベクトルs×Δを加算して第k番目のループでの算定位置P(k)を算定する工程(ステップS006)とを有する。
In order to solve the above problem, the mobile terminal position measurement method according to
ここにsは収束の早さと精度に係るパラメータである。sが小さいほど収束が遅くなるが、精度が高くなる。このように構成すると、電波減衰を利用した移動端末の位置計測方法について、ループ演算の収束を速くでき、また、位置精度を飛躍的に向上させることができる。 Here, s is a parameter related to the speed of convergence and accuracy. The smaller s, the slower the convergence, but the higher the accuracy. If comprised in this way, about the position measuring method of the mobile terminal using electromagnetic wave attenuation, convergence of a loop calculation can be made quick, and position accuracy can be improved greatly.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の移動端末の位置計測方法において、例えば図2に示すように、位置修正ベクトルΔは、第j番目の基地局Bjから移動端末M方向への単位ベクトルをuj、第j番目の単位ベクトルに係る重み付け係数をαj、第k−1番目のループで算定された第j番目の基地局Bjと移動端末M間の算定距離をlj、受信電波の測定から求められた第j番目の基地局Bjと移動端末M間の計測距離をdj、基地局数をnとすると、
また、請求項3に記載のプログラムは、請求項又は請求項2に記載の位置計測方法をサーバに実行させるためのサーバ読み取り可能なプログラムである。 A program according to a third aspect is a server-readable program for causing a server to execute the position measuring method according to the second or second aspect.
また、請求項4に記載のサーバは、例えば図1に示すように、各基地局Bjと通信可能なサーバSであって、少なくとも3つの基地局Bjの位置及び移動端末Mの初期位置P(0)を取得する取得手段4と、移動端末Mの算定位置Pをループ演算により算定し、ループ演算により算定された算定位置Pを移動端末Mの所在位置として決定する演算手段5とを備え、演算手段5は、各基地局Bjと移動端末M間の計測距離djを受信電波の測定から取得し、計測距離djに対して単調に減少する重み付け係数αjを算定し、第k番目のループの演算において、計測距離djと重み付け係数αjとを用いて位置修正ベクトルΔを算定し、第k−1番目のループで算定された算定位置Pi(k−1)に位置修正ベクトルΔに比例するベクトルs×Δを加算して第k番目のループでの算定位置P(k)を算定する。
Further, the server according to
このように構成すると、電波減衰を利用した移動端末の位置計測方法を実施するための制御を行うサーバであって、ループ演算の収束を速くでき、また、位置精度を飛躍的に向上させることができるサーバを提供できる。 If comprised in this way, it is a server which performs the control for implementing the position measuring method of the mobile terminal using electromagnetic wave attenuation, Comprising: Loop convergence can be made quick, and position accuracy can be improved dramatically. Server that can be provided.
本発明によれば、電波減衰を利用した移動端末の位置計測方法について、演算の収束時間を早くすると共に、位置精度を向上させることができる。また、かかる位置計測方法を実施するための制御を行なうサーバを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, about the position measuring method of the mobile terminal using radio wave attenuation, while making the convergence time of a calculation quick, a positional accuracy can be improved. Moreover, the server which performs control for implementing this position measuring method can be provided.
以下に図面に基づき本発明の第1の実施の形態について説明する。第1の実施の形態は、各基地局Bjが送信した電波を移動端末Mで測定する例である。 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The first embodiment is an example in which the mobile terminal M measures the radio wave transmitted by each base station Bj.
図1に、本発明の実施の形態による移動端末位置計測システムの構成例を示す。なお、図8〜10と同じ機能を呈するものには同一の符号を用いて、説明を省略する。移動端末位置計測システムAは、計測対象である移動端末Mと3以上の基地局Bj(j=0,1,2,・・・,n−1)と移動端末位置計測を実施するための制御を行うサーバSから構成される。移動端末Mは、基地局Bjを介して通信を行なう通信部CMと、基地局Bjから送信される電波を受信し、受信電波を測定する電波測定部1と、基地局Bjとの通信の結果取得された情報などを表示する表示部2Mとを有し、各基地局Bjは電波を送信する電波送信部3j(j=0,1,2,・・・,n−1)と、移動端末M、サーバS及び他の基地局Bjと通信を行なう通信部Cjとを有し、サーバSは、基地局Bjと通信を行なう通信部CSと、各基地局Bjや移動端末Mに関するデータ(移動端末Mで測定された受信電波データを含む)を通信部CSを介して各基地局Bjから取得するデータ取得部4と、移動端末Mから取得した受信電波データから移動端末Mの各基地局Bjからの距離を演算する、距離データから移動端末Mの位置座標を演算するなどの演算を行なう演算部5と、取得されたデータや算定されたデータなどを記録するメモリ部6と、基地局Bjとの通信の結果取得された情報や演算部5で演算された結果などを表示する表示部2Sとを有する。
FIG. 1 shows a configuration example of a mobile terminal position measurement system according to an embodiment of the present invention. In addition, the thing which shows the same function as FIGS. 8-10 uses the same code | symbol, and abbreviate | omits description. The mobile terminal position measurement system A is a control for performing mobile terminal position measurement with the mobile terminal M to be measured and three or more base stations Bj (j = 0, 1, 2,..., N−1). It is comprised from the server S which performs. As a result of communication between the mobile station M and the base station Bj, the communication unit CM that performs communication via the base station Bj, the radio
図2に、本実施の形態による各基地局と移動端末の位置関係を示す。図2には基地局Bjが3局(j=0、1、2)の場合を示す。移動端末Mは所在位置Pで各基地局Bj(j=0、1、2)から受信した受信電力Pr(j)を測定する。移動端末Mが受信した受信電力Pr(j)データは、他の基地局からの受信電力データと区別されて、移動端末Mから当該基地局Bjに送信され、各基地局Bjで送信した送信電力Pt(j)データと共に各基地局BjからサーバSに送信される。サーバSは、各基地局Bjが送信した送信電力Pt(j)と移動端末Mが受信した受信電力Pr(j)の比から各基地局Bjと移動端末M間の計測距離djを算定する。 FIG. 2 shows the positional relationship between each base station and mobile terminal according to the present embodiment. FIG. 2 shows a case where the base station Bj is three stations (j = 0, 1, 2). The mobile terminal M measures the received power Pr (j) received from each base station Bj (j = 0, 1, 2) at the location P. The received power Pr (j) data received by the mobile terminal M is distinguished from the received power data from other base stations, transmitted from the mobile terminal M to the base station Bj, and transmitted by each base station Bj. The data is transmitted from each base station Bj to the server S together with the Pt (j) data. The server S calculates the measured distance dj between each base station Bj and the mobile terminal M from the ratio of the transmission power Pt (j) transmitted by each base station Bj and the received power Pr (j) received by the mobile terminal M.
図3に、本実施の形態による位置計測方法の処理フロー例を示す。本実施の形態は、最急降下法に重み付け係数αjを組み合わせた位置計測方法といえる。 FIG. 3 shows a processing flow example of the position measurement method according to the present embodiment. This embodiment can be said to be a position measurement method in which the weighting coefficient αj is combined with the steepest descent method.
まず、サーバSは、データ取得部2で各基地局Bjの位置座標を各基地局Bjとの通信などにより取得し、メモリ部6に記録する(ステップS001)。これら基地局Bjが固定局の場合は位置座標が既知である。移動局の場合には、計測距離djを測定するための電波送信時の位置座標を採用するが、取得前に位置座標を確定しておく必要がある。
First, the server S acquires the position coordinates of each base station Bj by the
次に、移動端末の初期位置P(0)を取得し、メモリ部6に記録する(ステップS002)。初期位置P(0)として、例えば移動端末位置計測に係る3以上の基地局座標の重心を用いても良く、前時刻での移動端末Mの収束位置を用いても良い。 Next, the initial position P (0) of the mobile terminal is acquired and recorded in the memory unit 6 (step S002). As the initial position P (0), for example, the center of gravity of three or more base station coordinates related to mobile terminal position measurement may be used, or the convergence position of the mobile terminal M at the previous time may be used.
次に、各基地局Bjと移動端末M間の計測距離djを受信電波の測定から取得する(ステップS003)。各基地局Bjは電波送信部3jから電波を送信し、移動端末Mは電波測定部1で各基地局Bjからの電波を受信し、受信電力Pr(j)を測定する。測定データは移動端末Mから各基地局Bjを介して、各基地局Bjからの送信電力Pt(j)データと共にサーバSに送信され、サーバSの演算部5で計測距離djが算定され、算定結果はメモリ部6に記録される。各基地局Bjは送信電力Pt(j)の電波を送信した場合に、基地局Bjと移動端末M間の計測距離djは、
により算定される。なお、a,bは電波環境、送信アンテナ、受信アンテナのゲインなどによるパラメータである。パラメータa,bは位置計測に先立って2地点での電波減衰を利用した計測を行い決定されるのが好ましい。
Next, the measurement distance dj between each base station Bj and the mobile terminal M is acquired from the measurement of the received radio wave (step S003). Each base station Bj transmits a radio wave from the radio wave transmission unit 3j, and the mobile terminal M receives a radio wave from each base station Bj by the radio
Calculated by Here, a and b are parameters based on the radio wave environment, the gain of the transmission antenna, the reception antenna, and the like. The parameters a and b are preferably determined by measurement using radio wave attenuation at two points prior to position measurement.
次に、重み付け係数をαj=1/djCとして算定する(ステップS004)。計測距離djに対して単調に減少する重み付け係数αjを用いることにより、近距離の基地局Bjからの情報の影響を大きくすることになり、この結果、測定精度を向上できる。算定は演算部5で行なわれ、算定結果はメモリ部6に記録される。パラメータcを大きくすれば近距離の基地局Bjからの影響が強くなる。 Next, the weighting coefficient is calculated as αj = 1 / dj C (step S004). By using the weighting coefficient αj that monotonously decreases with respect to the measurement distance dj, the influence of information from the short-range base station Bj is increased, and as a result, the measurement accuracy can be improved. The calculation is performed by the calculation unit 5, and the calculation result is recorded in the memory unit 6. Increasing the parameter c increases the influence from the short-range base station Bj.
次に、移動端末Mの所在位置Pをループ演算により求める。ループ演算は移動端末Mの位置を収束させ、位置精度を高めるために行う。 Next, the location P of the mobile terminal M is obtained by loop calculation. The loop calculation is performed to converge the position of the mobile terminal M and improve the position accuracy.
まず、計測距離djと重み付け係数αjとを用いて位置修正ベクトルΔを算定する(ステップS005)。第k番目のループにおいて、位置修正ベクトルΔは、重み付け係数をαj、第j番目の基地局Bjから移動端末M方向への単位ベクトルをuj、第k−1番目のループで算定された第j番目の基地局Bjと移動端末M間の算定距離をlj、受信電波の測定すなわち電波減衰量の測定で求められた第j番目の基地局Bjと移動端末M間の計測距離をdjとすると、
次に、第k−1番目のループで算定された移動端末Mの算定位置Pi(k−1)に位置修正ベクトルΔに比例するベクトルs×Δを加算して第k番目のループでの移動端末Mの算定位置P(k)を算定する(ステップS006)。すなわち、P(k)=P(k−1)+s×Δとして、移動端末Mの算定位置P(k)を算定する。ここにsは収束の早さと精度に係るパラメータであり、sが小さいほど収束が遅くなるが、精度が高くなる。なお、パラメータsを1としても良い。 Next, a vector s × Δ proportional to the position correction vector Δ is added to the calculated position Pi (k−1) of the mobile terminal M calculated in the k−1th loop to move in the kth loop. The calculation position P (k) of the terminal M is calculated (step S006). That is, the calculation position P (k) of the mobile terminal M is calculated as P (k) = P (k−1) + s × Δ. Here, s is a parameter relating to the speed and accuracy of convergence. The smaller s, the slower the convergence, but the higher the accuracy. The parameter s may be set to 1.
ステップS005〜ステップS006の工程を繰り返して、ループ演算する。ループ演算で算定された算定位置Pを移動端末Mの所在位置として決定する(ステップS007)。ループ演算は、メモリ部6に蓄積された基地局Bjの位置座標、初期位置P(0)、重み付け係数αj、計測距離をdj、算定距離をljを用いて演算部5で行なわれ、各ループでの演算結果は再度メモリ部6に記録される。ループ演算を繰り返し、最終ループで得られた算定位置P(N−1)を移動端末Mの所在位置Pとし、所在位置PはサーバSから移動端末Mの位置計測に係るいずれかの基地局Bj(例えばB0)を介して移動端末Mに送信され、移動端末Mの表示部2Mに表示される。また、所在位置PをサーバSの表示部2Mにも表示されるようにしても良い。 Steps S005 to S006 are repeated to perform a loop calculation. The calculated position P calculated by the loop calculation is determined as the location of the mobile terminal M (step S007). The loop calculation is performed by the calculation unit 5 using the position coordinates of the base station Bj stored in the memory unit 6, the initial position P (0), the weighting coefficient αj, the measurement distance dj, and the calculation distance lj. The calculation result is recorded in the memory unit 6 again. The loop calculation is repeated, and the calculated position P (N−1) obtained in the final loop is set as the location position P of the mobile terminal M. The location position P is one of the base stations Bj related to the location measurement of the mobile terminal M from the server S. Is transmitted to the mobile terminal M via (for example, B0) and displayed on the display unit 2M of the mobile terminal M. Further, the location P may be displayed on the display unit 2M of the server S.
図4に、誤差のシミュレーションを行う場合の基地局Bjと移動端末Mの配置例を示す。図4には基地局数が3の場合を示す。基地局B0,B1,B2の位置座標をm単位でそれぞれ(0,0)、(10,0)、(10,10)とし、移動端末Mの位置座標を(1,1)とする。仮誤差を図6(a)の誤差1〜誤差3のように設定する。図6(a)において誤差の大きさは基地局Bjから移動端末Mの方向にm単位で示されている。図4における誤差は基地局Bjに対応してβj(j=0,1,2)で示されている。
FIG. 4 shows an arrangement example of the base station Bj and the mobile terminal M when the error simulation is performed. FIG. 4 shows a case where the number of base stations is three. The position coordinates of the base stations B0, B1, B2 are (0, 0), (10, 0), (10, 10), respectively, in m units, and the position coordinates of the mobile terminal M are (1, 1). The temporary error is set as
図5に、本実施の形態による位置計測方法を用いた場合、重み付け係数、ループ演算の繰り返し回数Nと位置修正ベクトルΔの関係を示す。横軸に繰り返し回数Nを,縦軸に位置修正ベクトルΔ(m)をとり、パラメータc=1、2,3とした時のグラフが示されている。図5より、位置修正ベクトルΔの大きさは、重み付け係数、ループ演算の繰り返し回数Nに依存し、また、ループの繰り返し回数Nについては、条件によって適当な値が変わり得るので、ループ回数を十分大きくして算定位置を収束させるのが良く、例えば、位置修正ベクトルΔの大きさが所定回数継続して所定の閾値より小さくなったときまでなどとするのが好適である。この例では、c=1〜3、N≧3000で位置修正ベクトルΔは約5cm以下に収束し好適であり、N≧10000以上でΔは約1cm以下に収束し、さらに好適である。 FIG. 5 shows the relationship between the weighting coefficient, the loop operation repetition count N, and the position correction vector Δ when the position measurement method according to the present embodiment is used. The graph is shown when the horizontal axis indicates the number of repetitions N, the vertical axis indicates the position correction vector Δ (m), and the parameters c = 1, 2, and 3. As shown in FIG. 5, the magnitude of the position correction vector Δ depends on the weighting coefficient and the number of iterations N of the loop operation, and the loop iteration number N can vary depending on conditions, so that the number of loops is sufficient. It is preferable to make the calculated position converge by increasing it. For example, it is preferable that the position correction vector Δ is continued for a predetermined number of times until it becomes smaller than a predetermined threshold. In this example, when c = 1 to 3 and N ≧ 3000, the position correction vector Δ converges to about 5 cm or less, and when N ≧ 10000, Δ converges to about 1 cm or less.
図6に、本実施の形態及び従来例による位置計測方法を用いた場合の誤差の比較例を示す。図6(a)に表で、図6(b)に棒グラフで示す。最小二乗法(網目模様)、連立方程式(右下がり縞模様)、最急降下法(右上がり縞模様)、本実施の形態(無地)を比較した場合に、収束時間は最急降下法と本実施の形態が他に比してかなり速く収束し(7ms)、誤差は本実施の形態が断然小さいことがわかる。図6(a)には誤差1〜誤差3の設定値及び移動端末Mと各基地局Bj間の計測距離djを併せて示す。
FIG. 6 shows an error comparison example when the position measurement method according to the present embodiment and the conventional example is used. FIG. 6A shows a table, and FIG. 6B shows a bar graph. When the least squares method (mesh pattern), simultaneous equations (downward stripe pattern), steepest descent method (upward right stripe pattern), and this embodiment (plain) are compared, the convergence time is It can be seen that the form converges much faster than others (7 ms), and the error is extremely small in this embodiment. FIG. 6A shows the set values of
図7に、本発明の第2の実施形態による移動端末位置計測システムの構成例を示す。なお、図1と同じ機能を呈するするものには同一の符号を用いて、説明を省略する。第2の実施の形態は、移動端末Mが送信した電波を各基地局Bjで測定する例である。 FIG. 7 shows a configuration example of a mobile terminal position measurement system according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is used for what exhibits the same function as FIG. 1, and description is abbreviate | omitted. The second embodiment is an example in which radio waves transmitted from the mobile terminal M are measured at each base station Bj.
図1では、移動端末Mが電波測定部1を有し、各基地局Bjが電波送信部3jを有する代わりに、図7では、各基地局Bjが電波測定部1’jを有し、移動端末Mが電波送信部3’を有する。その他の構成は図1と同様である。図2の各基地局と移動端末の位置関係は、電波の流れを示す矢印の向きを逆にすれば、そのまま適用できるが、説明の内容は次のように変わる。移動端末Mは所在位置Pで電波を送信し、各基地局Bj(j=0、1、2)は移動端末Mから受信した受信電力Pr(j)を測定する。各基地局Bjが受信した受信電力Pr(j)データは当該基地局Bjから移動端末Mに送信され、移動端末Mで送信した送信電力Pt(j)データと共に、例えば1つの基地局B0を経由してまとめてサーバSに送信される。サーバSは、移動端末Mが送信した送信電力Pt(j)と各基地局Bjが受信した受信電力Pr(j)の比から各基地局Bjと移動端末M間の計測距離djを算定する。
In FIG. 1, instead of the mobile terminal M having the radio
図3の位置計測方法の処理フロー例もそのまま適用できる。処理フローの内容について変更のあるステップS003のみを説明する。ステップS003において、移動端末Mは電波送信部3’から電波を送信し、各基地局Bjは電波測定部1’jで移動端末Mからの電波を受信し、受信電力Pr(j)を測定する。測定データは各基地局Bjから移動端末Mに送信され、移動端末Mから、送信電力Pt(j)データと共に、例えば1つの基地局B0を経由してを介してサーバSに送信され、サーバSの演算部5で計測距離djが算定され、算定結果はメモリ部6に記録される。他のステップは第1の実施の形態と同様である。図4〜図6の誤差等に関する説明も第1の実施の形態と同様である。
The processing flow example of the position measurement method of FIG. 3 can also be applied as it is. Only step S003 in which the content of the processing flow is changed will be described. In step S003, the mobile terminal M transmits a radio wave from the radio wave transmission unit 3 ′, and each base station Bj receives the radio wave from the mobile terminal M by the radio
また、本発明は上述の位置計測方法をサーバSに実行させるためのサーバ読み取り可能なプログラムとしても実現可能である。プログラムはサーバS内蔵のプログラム部に記録されて使用されても良く、外付けの記録装置やCDROMに記録され、プログラム部に読み出されて使用されても良く、またインターネトからプログラム部にダウンロードされて使用されても良い。 The present invention can also be realized as a server-readable program for causing the server S to execute the position measurement method described above. The program may be recorded and used in the program unit built in the server S, recorded in an external recording device or CDROM, read out and used by the program unit, or downloaded from the Internet to the program unit. May be used.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態に種々変更を加えられることは明白である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious that various modifications can be made to the embodiments.
例えば、各基地局と移動端末間の計測距離を受信電波の測定から取得する工程において、受信電波の電力を測定する例を示したが、受信電波の電界を測定しても良い。また、本実施の形態では、サーバで計測距離やループ演算を行なう例を説明したが、移動端末でこれらの演算を行っても良く、いずれかの基地局に設置されたコンピュータでこれらの演算を行なっても良い。 For example, the example of measuring the power of the received radio wave in the step of acquiring the measurement distance between each base station and the mobile terminal from the measurement of the received radio wave has been shown, but the electric field of the received radio wave may be measured. In this embodiment, an example in which a measurement distance or loop calculation is performed by a server has been described. However, these calculations may be performed by a mobile terminal, and these calculations may be performed by a computer installed in any base station. You can do it.
また、第1の実施の形態では、移動端末Mが受信した受信電力Prデータは移動端末Mから各基地局Bjに送信され、各基地局Bjで送信した送信電力Ptデータと共に各基地局BjからサーバSに送信される例を説明したが、移動端末Mが受信した受信電力Prデータは移動端末Mから予め定められた例えば基地局B0に送信され、基地局B0でまとめてサーバSに送信しても良い。また、第2の実施の形態では、各基地局Bjが受信した受信電力Prデータは各基地局Bjから移動端末Mに送信され、移動端末Mで送信した送信電力Ptデータと共に1つの基地局B0を経由してまとめてサーバSに送信される例を説明したが、各基地局Bjは受信電力Pr計測の際に送信電力Ptデータを取得し、受信電力Prデータと送信電力Ptデータとを移動端末Mを介さずに直接サーバSに送信しても良く、又は1つの基地局B0を経由してまとめてサーバSに送信しても良い。 In the first embodiment, the received power Pr data received by the mobile terminal M is transmitted from the mobile terminal M to each base station Bj, and transmitted from each base station Bj together with the transmission power Pt data transmitted by each base station Bj. Although the example transmitted to the server S has been described, the received power Pr data received by the mobile terminal M is transmitted from the mobile terminal M to a predetermined base station B0, for example, and transmitted to the server S together by the base station B0. May be. Further, in the second embodiment, the received power Pr data received by each base station Bj is transmitted from each base station Bj to the mobile terminal M, and one base station B0 together with the transmission power Pt data transmitted by the mobile terminal M. In the above description, the base station Bj acquires the transmission power Pt data when measuring the reception power Pr, and moves the reception power Pr data and the transmission power Pt data. It may be transmitted directly to the server S without going through the terminal M, or may be transmitted to the server S collectively via one base station B0.
また、上記実施の形態では、サーバと移動端末は基地局を介して交信を行う例を示したが、サーバが基地局を兼ね、移動端末と直接交信しても良い。また、基地局は固定局に限られず移動局であっても良く、計測に係わる基地局数は3以上であれば良く、基地局数が増加すると測定精度も向上する。また、パラメータcや繰り返し回数Nは、固定されるものではなく、状況に応じて変更可能である。また、伝播減衰が所定の閾値より高い、急激に伝播減衰が変化したなど極端にデータの信頼性が低い場合には、重み付け係数αjを0として、測定データによる計算値を0とし、位置計測に反映させないようにしても良い。 Moreover, although the server and the mobile terminal showed the example which communicates via a base station in the said embodiment, the server may serve as a base station and may communicate directly with a mobile terminal. Further, the base station is not limited to a fixed station, and may be a mobile station. The number of base stations involved in the measurement may be three or more, and the measurement accuracy improves as the number of base stations increases. The parameter c and the number of repetitions N are not fixed and can be changed according to the situation. When the data attenuation is extremely low, such as when the propagation attenuation is higher than a predetermined threshold value or when the propagation attenuation is suddenly changed, the weighting coefficient αj is set to 0, the calculated value based on the measurement data is set to 0, and the position measurement is performed. You may make it not reflect.
本発明は、移動端末の位置計測に利用される。 The present invention is used for position measurement of a mobile terminal.
1、1’j 電波測定部
2M、2S 表示部
3j、3’ 電波送信部
4 データ取得部
5 演算部
6 メモリ部
7 表示部
A 移動端末位置計測システム
a,b,c パラメータ
Bj 基地局
Cj,CM,CS 通信部
dj 電波減衰から測定された基地局Bjと移動端末M間の計測距離
lj 基地局Bjと移動端末M間の算定距離
M 移動端末
N 繰り返し回数
n 基地局数
P 移動端末Mの所在位置
P(0) 移動端末Mの初期位置
P(k) 移動端末Mの第k番目のループでの算定位置
Pi サンプリング位置
Pr(j) 移動端末Mで基地局Bjから受信した受信電力
Pt(j) 基地局Bjから送信された送信電力
S サーバ
s パラメータ
uj 基地局Bjから移動端末M方向への単位ベクトル
αj 重み付け係数
βj 基地局Bjに関する誤差
Δ 位置修正ベクトル
1, 1′j radio wave measuring unit 2M, 2S display unit 3j, 3 ′ radio
Claims (4)
移動端末の初期位置を取得する工程と;
前記各基地局と前記移動端末間の計測距離を受信電波の測定から取得する工程と;
前記計測距離に対して単調に減少する重み付け係数を算定する工程と;
前記移動端末の算定位置をループ演算により算定する工程と;
前記ループ演算により算定された算定位置を前記移動端末の所在位置として決定する工程とを備え;
前記ループ演算により算定する工程は、第k番目のループにおいて、
前記計測距離と前記重み付け係数とを用いて位置修正ベクトルを算定する工程と;
第k−1番目のループで算定された算定位置に前記位置修正ベクトルに比例するベクトルを加算して第k番目のループでの算定位置を算定する工程とを有する;
移動端末の位置計測方法。 Obtaining the positions of at least three base stations;
Obtaining an initial position of the mobile terminal;
Obtaining a measurement distance between each base station and the mobile terminal from measurement of received radio waves;
Calculating a weighting factor that decreases monotonously with respect to the measured distance;
Calculating a calculation position of the mobile terminal by a loop calculation;
Determining a calculated position calculated by the loop calculation as a location of the mobile terminal;
The step of calculating by the loop calculation is performed in the k-th loop,
Calculating a position correction vector using the measured distance and the weighting factor;
Calculating a calculated position in the k-th loop by adding a vector proportional to the position correction vector to the calculated position calculated in the k-th loop;
A method for measuring the position of a mobile terminal.
前記位置修正ベクトルに比例するベクトルは、収束の早さと精度に係るパラメータを前記位置修正ベクトルに乗じて算定される;
請求項1に記載の移動端末の位置計測方法。 The position correction vector Δ is represented by uj as a unit vector from the jth base station toward the mobile terminal, αj as a weighting coefficient related to the jth unit vector, and jth calculated in the (k−1) th loop. If the calculated distance between the th-th base station and the mobile terminal is lj, the measured distance between the j-th base station and the mobile terminal obtained from the measurement of the received radio wave is dj, and the number of base stations is n,
A vector proportional to the position correction vector is calculated by multiplying the position correction vector by a parameter relating to the speed and accuracy of convergence;
The position measuring method of the mobile terminal according to claim 1.
少なくとも3つの基地局の位置及び移動端末の初期位置を取得する取得手段と;
前記移動端末の移動位置をループ演算により算定し、前記ループ演算により算定された算定位置を前記移動端末の所在位置として決定する演算手段とを備え;
前記演算手段は、前記各基地局と前記移動端末間の計測距離を受信電波の測定から取得し、前記計測距離に対して単調に減少する重み付け係数を算定し、第k番目のループの演算において、前記計測距離と前記重み付け係数とを用いて位置修正ベクトルを算定し、第k−1番目のループで算定された算定位置に前記位置修正ベクトルに比例するベクトルを加算して第k番目のループでの算定位置を算定する;
サーバ。
A server capable of communicating with each base station;
Obtaining means for obtaining the position of at least three base stations and the initial position of the mobile terminal;
Calculating means for calculating a moving position of the mobile terminal by a loop calculation and determining a calculated position calculated by the loop calculation as a location of the mobile terminal;
The calculation means obtains a measurement distance between each base station and the mobile terminal from measurement of received radio waves, calculates a weighting factor that monotonously decreases with respect to the measurement distance, and calculates the k-th loop. Then, a position correction vector is calculated using the measured distance and the weighting coefficient, and a vector proportional to the position correction vector is added to the calculated position calculated in the (k−1) th loop, to obtain a kth loop. To calculate the position at
server.
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