JP2008002888A - Wireless positioning system - Google Patents
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Abstract
【課題】 無線測位システムにおいて,メイン局の時計合わせ用の電波を直接受信できない基地局の時計を補正できるようにする。
【解決手段】 無線測位システムの複数の基地局として,各基地局S2,S3の時計を合わせるために時計合わせ用の同期信号を送信する一つのメイン局Mと,メイン局Mまたは他の基地局が発信した同期信号を受信し,かつ,他の基地局S2,S3へ同期信号を送信する一または複数の中継局Rと,メイン局Mまたは中継局Rが発信した同期信号を受信する基地局S2,S3とを備えて,無線測位システムの測位サーバにおいて,同期信号をもとに各基地局S2,S3の時計をメイン局Mの時計に合わせるための補正処理を行う。そして,移動端末Pからの電波の受信時刻を補正し,この補正された時刻によってTDOAにより移動端末Pの位置を算出する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To correct a clock of a base station which cannot directly receive a radio wave for clock adjustment of a main station in a radio positioning system.
As a plurality of base stations of a radio positioning system, one main station M that transmits a clock synchronization signal to synchronize the clock of each base station S2, S3, and the main station M or another base station One or a plurality of relay stations R that receive the synchronization signal transmitted from the main station M and transmit the synchronization signal to the other base stations S2 and S3, and the base station that receives the synchronization signal transmitted from the main station M or the relay station R In the positioning server of the wireless positioning system, correction processing for adjusting the clocks of the base stations S2 and S3 to the clock of the main station M is performed based on the synchronization signal. Then, the reception time of the radio wave from the mobile terminal P is corrected, and the position of the mobile terminal P is calculated by TDOA based on the corrected time.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は,移動端末から発信した電波が複数の基地局まで到達する時間差(TDOA: Time Difference of Arrival)を利用して移動端末の位置を求める無線測位システムであって,複数の基地局の時間情報を補正して測位処理を行うものに関する。 The present invention is a wireless positioning system that determines the position of a mobile terminal using time differences of arrival (TDOA: Time Difference of Arrival) when radio waves transmitted from the mobile terminal arrive at a plurality of base stations. The present invention relates to a device that performs positioning processing by correcting information.
図10は,TDOAの原理を示す図である。TDOAの原理により,移動端末Pから発信した電波が複数の基地局B1,B2,B3まで到達する時間差を利用して移動端末Pの位置を求めることができる。このとき,移動端末Pが発信した電波の各基地局への到達時間差を求めるためには,測位に必要な時間精度と同等以上の精度で基地局間の時計(タイマ)を合わせておく必要がある。例えば,30cm単位で測位するためには,1ナノ秒(ns)単位の精度による時計合わせが必要である。 FIG. 10 is a diagram illustrating the principle of TDOA. According to the principle of TDOA, the position of the mobile terminal P can be obtained by using the time difference when the radio wave transmitted from the mobile terminal P reaches the plurality of base stations B1, B2, B3. At this time, in order to obtain the difference in arrival time of radio waves transmitted from the mobile terminal P to each base station, it is necessary to set a clock (timer) between the base stations with an accuracy equal to or higher than the time accuracy required for positioning. is there. For example, in order to measure in units of 30 cm, it is necessary to set the clock with an accuracy of 1 nanosecond (ns).
無線測位システムを構成する各基地局の時計をひとつのクロックによって動作させるようにすれば良いが,遅延保証された同軸ケーブルを用いて各基地局を接続することは,設置が煩雑となり,好ましくない。 Although it is only necessary to operate the clock of each base station constituting the wireless positioning system with one clock, it is not preferable to connect each base station using a coaxial cable with a guaranteed delay because installation becomes complicated. .
また,携帯電話の位置を知るために携帯基地局間で時間同期させる場合に,特許文献1のように,汎地球測位システム(GPS)の電波を受信して,携帯基地局の時刻をGPSに同期させることが行われている。しかし,GPSからの電波が受信できない屋内では使用できないうえ,GPSのクロック精度は,数10nsのため,1mよりも高精度で測位する場合には,精度が足りない。
In addition, when time synchronization is performed between mobile base stations in order to know the position of the mobile phone, as in
そこで,特許文献2のように,図11に示すような状況の場合に,特定の基地局(メイン局)Mから同期用の電波を(同期信号)送信し,他の基地局(サブ局)S1,S2では,それぞれ,メイン局Mから送信された同期信号を受信して自局の時計(タイマ)Ts1,Ts2をメイン局Mの時計(Tm)に補正する方法がある。
Therefore, as in
しかし,図12に示すように障害物があるような場合や,測位範囲が電波の到達範囲よりも広いような場合には,必ずしもメイン局Mからの同期信号が全てのサブ局Sで受信できるとは限らず,そのため,同期信号が受信できないサブ局Sの時計は補正できないという問題があった。
本発明は,電波を送信する移動端末と,前記移動端末からの電波を受信する位置が既知である複数の基地局と,前記移動端末から前記各基地局へ電波が到達する時間差を利用して当該移動端末の位置を算出する測位サーバとを備える無線測位システムにおいて,前記複数の基地局として,各基地局の時計を合わせるための同期信号を送信する一つのメインの基地局(メイン局)と,メイン局または他の基地局が発信した前記同期信号を受信し,かつ,他の基地局へ同期信号を送信する一または複数の中継用の基地局(中継局)と,メイン局または中継局が発信した同期信号を受信する基地局(サブ局)とを備え,前記測位サーバに,前記同期信号をもとに前記各基地局の時計をメイン局の時計に合わせるための補正処理を行う補正手段と,前記補正手段の処理結果を用いて,前記移動端末の位置を算出する測位手段とを備えることを特徴とする。 The present invention uses a mobile terminal that transmits radio waves, a plurality of base stations whose positions for receiving radio waves from the mobile terminal are known, and a time difference in which the radio waves reach each base station from the mobile terminal. In a wireless positioning system including a positioning server that calculates the position of the mobile terminal, as the plurality of base stations, one main base station (main station) that transmits a synchronization signal for adjusting the clock of each base station; One or a plurality of relay base stations (relay stations) that receive the synchronization signal transmitted from the main station or another base station and transmit the synchronization signal to the other base station, and the main station or relay station And a base station (sub station) that receives a synchronization signal transmitted from the base station, and performs correction processing in the positioning server for adjusting the clock of each base station to the clock of the main station based on the synchronization signal Means and before Using the processing result of the correction means, characterized in that it comprises a positioning means for calculating the position of the mobile terminal.
また,前記補正手段は,メイン局からの同期信号を受信できる基地局について,メイン局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行い,メイン局からの同期信号を受信できない基地局について,中継局からの同期信号を受信して,メイン局をもとに補正処理が行われた中継局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行うようにしてもよい。 The correction means performs a clock adjustment correction process based on the clock of the main station for the base station that can receive the synchronization signal from the main station, and relays the base station that cannot receive the synchronization signal from the main station. A clock synchronization correction process may be performed based on the clock of the relay station that has received the synchronization signal from the station and has been corrected based on the main station.
また,前記補正手段は,メイン局の同期信号を受信できない基地局について,当該基地局からメイン局までの間で中継する中継局の数が最小となる中継局を,補正処理に用いる中継用の基地局として選択するようにしてもよい。 In addition, the correction means uses a relay station that has the smallest number of relay stations to relay between the base station and the main station for the base station that cannot receive the synchronization signal of the main station. You may make it select as a base station.
また,前記測位サーバは,移動端末が発信した電波を受信できる基地局を選択してグループを設定し,このグループに含まれるメイン局または中継局のいずれか一つの基地局を補正処理に使用する基地局として選択する組合せ決定手段を備えるとともに,前記補正手段は,各グループの基地局について,前記組合せ決定手段によって選択された基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行うようにしてもよい。 The positioning server selects a base station that can receive radio waves transmitted by the mobile terminal, sets a group, and uses any one of the main stations or relay stations included in the group for correction processing. A combination determining means for selecting as a base station, and the correcting means for each group of base stations performing a clock adjustment correction process based on the clock of the base station selected by the combination determining means. Also good.
また,前記組合せ決定手段は,グループ内から中継局を選択する場合に,その中継局が発信した同期信号が受信できるグループ内の基地局の数が最大である中継局を選択するようにしてもよい。 The combination determining means may select the relay station having the maximum number of base stations in the group that can receive the synchronization signal transmitted from the relay station when selecting the relay station from the group. Good.
図1は,本発明の原理を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the principle of the present invention.
本発明では,図1に示すように,無線測位システムを構成する基地局として,時計合わせ用の同期信号を送信するメイン局Mと,メイン局Mの電波が届く基地局の中に同期信号の中継局R1を設ける。そして,メイン局Mの電波が届かない中継局R1からの電波が届く他の基地局であるサブ局(遠方局)S3は,中継局R1の時計(タイマ)Tr1に合わせるようにする。中継局R1ではメイン局Mの電波が届くために,中継局R1のタイマTr1は,メイン局のタイマTmに合わせて補正することができる。そこで,遠方局S3のタイマTs3を中継局R1のタイマTr1に換算後,さらに,メイン局MのタイマTmに再換算する。 In the present invention, as shown in FIG. 1, as a base station constituting a wireless positioning system, a synchronization signal is transmitted between a main station M that transmits a synchronization signal for clock adjustment and a base station that receives radio waves from the main station M. A relay station R1 is provided. Then, the sub-station (distant station) S3, which is another base station from which the radio wave from the relay station R1 does not reach the radio wave of the main station M, is set to the clock (timer) Tr1 of the relay station R1. Since the relay station R1 receives radio waves from the main station M, the timer Tr1 of the relay station R1 can be corrected in accordance with the timer Tm of the main station. Therefore, after converting the timer Ts3 of the remote station S3 to the timer Tr1 of the relay station R1, it is converted again to the timer Tm of the main station M.
また,図2に示すように,無線測位システム内の基地局として複数の中継局Rを備えるようにして,メイン局Mの同期信号をサブ局に再中継することによって,いくらでも測位エリアを拡げることができる。 Also, as shown in FIG. 2, the positioning area can be expanded as much as possible by providing a plurality of relay stations R as base stations in the wireless positioning system and re-relaying the synchronization signal of the main station M to the sub-stations. Can do.
ただし,同期信号を中継するたびに時計合わせの精度が劣化する。移動端末の測位計算のためには,その移動端末から電波が届く範囲内の基地局同士で時計が同期していればよく,必ずしも無線測位システム内の全基地局の時計が同期している必要がない。そこで,移動端末から電波が届く基地局同士でのみ時計合わせをするようにする。そのためには,ひとつの移動端末から電波が届く基地局同士は,極力,ひとつの中継局R(メイン局Mも含む)からの同期信号で時計合わせをするようにする。 However, the accuracy of clock adjustment deteriorates every time the sync signal is relayed. In order to calculate the positioning of a mobile terminal, it is only necessary that the clocks are synchronized between base stations within the range where radio waves can reach from the mobile terminal, and the clocks of all base stations in the wireless positioning system are not necessarily synchronized. There is no. Therefore, the clock is adjusted only between base stations that receive radio waves from mobile terminals. For this purpose, the base stations that receive radio waves from one mobile terminal are set as much as possible by synchronizing signals from one relay station R (including the main station M) as much as possible.
例えば,図2で移動端末P1の位置では,移動端末P1からの電波は中継局R2,中継局R3,サブ局S3,S4,S5に届く。一方,サブ局S3,S4は,中継局R1からの同期信号と中継局R2からの同期信号の両方が届く。このような場合に,移動端末P1の位置を測位計算する場合に,サブ局S3,S4は,中継局R1に時計合わせをするのではなく,中継局R2に時計合わせをするようにする。同様にサブ局S5は,中継局R2からの同期信号と中継局R3からの同期信号の両方が届くが,サブ局S5は,中継局R3に時計合わせをするのではなく,中継局R2に時計合わせをするようにする。 For example, at the position of the mobile terminal P1 in FIG. 2, the radio wave from the mobile terminal P1 reaches the relay station R2, the relay station R3, the substations S3, S4, and S5. On the other hand, the sub-stations S3 and S4 receive both the synchronization signal from the relay station R1 and the synchronization signal from the relay station R2. In such a case, when the position of the mobile terminal P1 is calculated, the sub-stations S3 and S4 do not set the clock to the relay station R1, but set the clock to the relay station R2. Similarly, the sub-station S5 receives both the synchronization signal from the relay station R2 and the synchronization signal from the relay station R3. However, the sub-station S5 does not set the clock to the relay station R3, but the clock to the relay station R2. Try to match.
このように使用する同期信号を選択することによって,移動端末P1からの電波が届く基地局R2,R3,S3,S4,S5は,全て,中継局R2に時計合わせをすることができる。また,移動端末P2の位置では,移動端末P2からの電波は中継局R3,サブ局S5,S6,S7に届く。この場合には,サブ局S5は,中継局R2に時計合わせをするのではなく,中継局R3に時計合わせをするようにする。このように,同じサブ局S5の時計合わせであっても,移動端末Pの位置によって,時計合わせに利用する中継局が変わることが本発明の特徴である。 By selecting the synchronization signal to be used in this way, all the base stations R2, R3, S3, S4, and S5 that receive the radio wave from the mobile terminal P1 can set the clock to the relay station R2. Further, at the position of the mobile terminal P2, the radio wave from the mobile terminal P2 reaches the relay station R3, the substations S5, S6, and S7. In this case, the sub station S5 does not set the clock to the relay station R2, but sets the clock to the relay station R3. As described above, it is a feature of the present invention that the relay station used for clock adjustment changes depending on the position of the mobile terminal P even when the same sub-station S5 is clock-adjusted.
さらに,図3に示すように,ひとつの中継局Rからの同期信号のみでは測位できない場合もある。移動端末P1の位置では,移動端末P1からの電波は中継局R3,サブ局S4,S5,S6に届く。しかし,これらの基地局は,ひとつの中継局からの同期信号を受けることができない。具体的には,サブ局S5,S6は,中継局R3からの同期信号を受けることができるが,中継局R1,R2からの同期信号のみを受けることができない。サブ局S4は,中継局R1,R2からの同期信号のみを受けることができ,中継局R3からの同期信号を受けることができない。そこで,サブ局S4のみ,一度,中継局R2の時計に合わせ,さらに,中継局R2は中継局R3の同期信号が届くので,さらに,中継局R3の時計に再換算する。サブ局S4を中継局R1に合わせ,次に,中継局R2に合わせ,さらに,中継局R3に合わせることもできるが,このようにすると再換算の処理回数が増えてしまうため,先ず,中継局R2に合わせるようにする。 Furthermore, as shown in FIG. 3, there are cases where positioning cannot be performed with only a synchronization signal from one relay station R. At the position of the mobile terminal P1, the radio wave from the mobile terminal P1 reaches the relay station R3, the substations S4, S5, and S6. However, these base stations cannot receive a synchronization signal from one relay station. Specifically, the substations S5 and S6 can receive the synchronization signal from the relay station R3, but cannot receive only the synchronization signal from the relay stations R1 and R2. The sub station S4 can receive only the synchronization signal from the relay stations R1 and R2, and cannot receive the synchronization signal from the relay station R3. Therefore, only the sub station S4 is set to the clock of the relay station R2 once, and further, since the synchronization signal of the relay station R3 arrives at the relay station R2, it is further converted into the clock of the relay station R3. The substation S4 can be matched to the relay station R1, then to the relay station R2, and further to the relay station R3. However, since this increases the number of re-conversion processes, first the relay station Match to R2.
本発明によれば,無線測位システムにおけるひとつのメイン局から全ての基地局に同期信号が届かなくても,メイン局からの電波を受けることができる中継局を経由することで,測位計算上で必要な基地局間の時計合わせを実現することができる。 According to the present invention, even if a synchronization signal does not reach all base stations from one main station in a wireless positioning system, it passes through a relay station that can receive radio waves from the main station. It is possible to realize clock adjustment between necessary base stations.
また,GPSの電波を利用することなく,より高精度に時計合わせを行うことができるため,屋内で30cm単位の高精度な測位を実現することができる。 In addition, since the clock can be set with higher accuracy without using GPS radio waves, high-accuracy positioning in units of 30 cm can be realized indoors.
よって,複雑な障害物があったり,障害物の位置が変わったりするような屋内での高精度な無線測位システムを実現することができる。 Therefore, it is possible to realize a high-accuracy indoor radio positioning system in which there are complicated obstacles or the positions of the obstacles change.
以下に,本発明の最良の実施の形態としていくつかの実施例を示す。 Several examples will be described below as the best mode of the present invention.
本発明の無線測位システムは,測位サーバ1,および位置情報が既知である複数の基地局2で構成される。
The wireless positioning system of the present invention includes a
測位サーバ1は,各基地局2から測位用の電波(測位信号)の受信時刻を取得してTDOAにより移動端末Pの位置を計算する。また,各基地局2間で送受信される時計合わせ用の電波(同期信号)の送信時刻,受信時刻をもとに各基地局の時計合わせを行う。測位サーバ1は,各基地局2からの同期信号の送信/受信時刻の情報を有線または無線の回線を用いて取得する。本実施の形態では,測位サーバ1と各基地局2とは,例えばイーサネット(商標登録)などのネットワークで接続されている。
The
基地局2は,移動端末Pが送信する測位信号を受信し,測位サーバ1へ,受信した移動端末Pの識別情報および測位信号の受信時刻を送信する。基地局2は,メイン局M,中継局R,および,これら以外の基地局であるサブ局Sとして構成される。
The
メイン局Mは,各基地局2の時計合わせのための同期信号を送信することができる基地局である。中継局Rは,メイン局Mあるいはその他の中継局Rから同期信号を受信でき,かつ他の基地局2に同期信号を送信できる基地局である。サブ局は,メイン局M,中継局Rから同期信号を受信する基地局である。
〔第1の実施例〕
第1の実施例では,無線測位システムを構成する基地局の時計を,最終的に全てメイン局Mの時計に合わせる。メイン局Mから電波が届かないサブ局Sの時計は,中継局Rを経由してメイン局Mに合わせるようにする。
The main station M is a base station that can transmit a synchronization signal for clock adjustment of each
[First embodiment]
In the first embodiment, all the clocks of the base stations constituting the wireless positioning system are finally set to the clocks of the main station M. The clock of the sub station S that does not receive radio waves from the main station M is set to the main station M via the relay station R.
図2を用いて,第1の実施例における各基地局の時計合わせの処理をより具体的に説明する。メイン局Mから同期信号が届くサブ局S1,S2と中継局R1はメイン局Mに合わせる。中継局R2,サブ局S3,S4は中継局R1に合わせ,さらに,中継局R1の補正を用いてメイン局Mに合わせる。中継局R3,サブ局S5は中継局R2に合わせ,さらに中継局R1に合わせ,そして,メイン局Mに合わせる。サブ局S6,S7は中継局R3に合わせ,さらに中継局R2に合わせ,さらに中継局R1に合わせ,そして,メイン局Mに合わせる。サブ局S5は,一度,中継局R3に合わせてから,中継局R2,R1と経由させることも可能であるが,メイン局Mまで中継する中継局の数が少ない方が時計合わせの精度が劣化しないため,中継局R3を経由せずに,中継局R2に合わせる。同様に,サブ局S3,S4も中継局R2には合わせずに中継局R1に合わせるようにする。 With reference to FIG. 2, the clock adjustment processing of each base station in the first embodiment will be described more specifically. The sub-stations S1 and S2 and the relay station R1 that receive the synchronization signal from the main station M are set to the main station M. The relay station R2, the sub-stations S3 and S4 are adjusted to the relay station R1, and further to the main station M using the correction of the relay station R1. The relay station R3 and the substation S5 are matched with the relay station R2, further matched with the relay station R1, and then matched with the main station M. The sub-stations S6 and S7 are matched with the relay station R3, further matched with the relay station R2, further matched with the relay station R1, and matched with the main station M. The substation S5 can be adjusted to the relay station R3 and then routed to the relay stations R2 and R1. However, the accuracy of clock adjustment deteriorates when the number of relay stations that relay to the main station M is small. Therefore, it is adjusted to the relay station R2 without going through the relay station R3. Similarly, the sub-stations S3 and S4 are adjusted not to the relay station R2 but to the relay station R1.
図4に,第1実施例における無線測位システム構成例を示す。 FIG. 4 shows a configuration example of the wireless positioning system in the first embodiment.
メイン局Mは,同期信号生成部21,送信部22,同期送信時刻保持部23,受信部24および端末受信時刻保持部26を備える。メイン局Mは,同期信号生成部21によって同期信号を生成し,送信部22を介してアンテナから送信するとともに,同期信号を送信した時刻(同期送信時刻)を同期送信時刻保持部23に保持する。また,移動端末Pが送信した測位信号を受信部24で受信し,測位信号を受信した時刻(端末受信時刻)を端末受信時刻保持部26に保持する。そして,同期送信時刻保持部23に保持された同期送信時刻,および端末受信時刻保持部26に保持された移動端末Pの端末受信時刻は,測位サーバ1へ送信される。
The main station M includes a synchronization
中継局R1,…,Rnは,同期信号生成部31,送信部32,同期送信時刻保持部33,受信部24,同期受信時刻保持部35および端末受信時刻保持部36を備える。中継局R1,…,Rnは,同期信号生成部31によって同期信号を生成し,送信部32を介してアンテナから送信するとともに,同期信号を送信した時刻(同期送信時刻)を同期送信時刻保持部33に保持する。また,メイン局Mや他の中継局Rから送信された同期信号を受信部34で受信し,同期信号を受信した時刻(同期受信時刻)を同期受信時刻保持部35で保持する。さらに,移動端末Pから測位信号を受信した時刻(端末受信時刻)を端末受信時刻保持部36に保持する。そして,同期送信時刻保持部33に保持された同期送信時刻,同期受信時刻保持部35に保持された同期受信時刻,および端末受信時刻保持部36に保持された移動端末Pの端末受信時刻は,測位サーバ1へ送信される。
The relay stations R1,..., Rn include a synchronization
サブ局S1,…,Snは,受信部44,同期受信時刻保持部45,および端末受信時刻保持部46を備える。サブ局S1,…,Snは,受信部44によって,メイン局Mや中継局R1,…,Rnから同期信号を受信し,同期信号を受信した時刻(同期受信時刻)を同期受信時刻保持部45で保持する。また,移動端末Pから測位信号を受信した時刻(端末受信時刻)を端末受信時刻保持部46に保持する。そして,同期受信時刻保持部45に保持された同期受信時刻,および端末受信時刻保持部46に保持された移動端末Pの端末受信時刻は,測位サーバ1へ送信される。
The sub stations S1,..., Sn include a receiving
測位サーバ1は,補正係数作成部11,端末受信時刻補正部12,および測位計算部13を備える。
The
補正係数作成部11は,基地局2(メイン局M,中継局R1,…,Rn,サブ局S1,…,Sn)のそれぞれから,同期送信時刻,同期受信時刻を取得する。そして,同期送信時刻保持部23と同期受信時刻保持部35に保持された同期信号の送信時刻(同期送信時刻)とその受信時刻(同期受信時刻)を用いて,時計合わせのための補正係数を補正係数作成部11で作成する。
The correction coefficient creation unit 11 acquires the synchronous transmission time and the synchronous reception time from each of the base stations 2 (main station M, relay stations R1,..., Rn, substations S1,..., Sn). Then, using the transmission time (synchronous transmission time) of the synchronization signal held in the synchronous transmission
端末受信時刻補正部12は,補正係数作成部11で計算された補正係数を用いて,各基地局2の端末受信時刻保持部26,36,46で保持された端末受信時刻を補正する。
The terminal reception
測位計算部13は,端末受信時刻補正部12によって補正された結果を用いて,各移動端末Pの位置を計算する。
The
本実施例では,同期信号としてインパルス電波を用いる。これによって,受信時刻を正確に求めることができる。図5にこの場合の基地局2のブロック構成例を,図6に送信データのフォーマット例を示す。
In this embodiment, an impulse radio wave is used as the synchronization signal. As a result, the reception time can be accurately obtained. FIG. 5 shows a block configuration example of the
図5に示すように,各基地局2は,基本的には同一構成であり,送信ブロック100,複数の受信ブロック200,タイマ300,バンドパスフィルタ部(BPF)400,パワーアンプ部(PA)410,アンテナ部420,低雑音アンプ部(LNA)430,パルス検出部440,MPU500で構成される。
As shown in FIG. 5, each
送信ブロック100は,同期用PN系列発生部101,PPMデータ変調部103,インパルス生成部105,および送信時刻保持部107で構成される。受信ブロック200は,相関器201,PN系列発生部203,PPMデータ復調部205,および受信時刻保持部207で構成される。
The
メイン局Mは,他の基地局2からの同期信号は受信しないので,同期信号を受信する受信ブロック200を備える必要がなく,複数の移動端末P1,…,Pnからの測位信号を受信する複数の受信ブロック200−1,…,200−Lを備える。
Since the main station M does not receive the synchronization signal from the
中継局Rは,メイン局Mあるいは他の中継局2からの同期信号を受信する1個の受信ブロック200−1と,複数の移動端末Pからの測位信号を受信する複数の受信ブロック200−2,…,200−Lを備える。
The relay station R has one reception block 200-1 for receiving a synchronization signal from the main station M or another
サブ局Sは,同期信号を送信しないので,送信ブロック100を備える必要がなく,同期信号用の1個の受信ブロック200−1と移動端末Pからの測位信号を受信する複数の受信ブロック200−2,…,200−Lを備える。
Since the sub-station S does not transmit a synchronization signal, there is no need to provide the
図6に示すように,送信データは,PN系列の一種である8値のリードソロモンRS系列でタイムホッピング(TH)されており,さらに,パルス位置変調でデータ変調されている。1チップが100nsの場合に,RS系列として“5763421”を使用すると,1μsのパルス区間の内,最初のパルスは500nsの位置に,次のパルスは700nsの位置にタイムホッピングされている。同期用のデータ無変調のプリアンブル部は,7パルス7μsであり,その後にデータ部がくるように構成される。データ部も同じRS系列でタイムホッピングされているが,さらに,データが1のときには,1チップパルス位置がずれるパルス位置変調(PPM)されている。例えば,“0110”のデータの場合に,“5763…”のRS系列は,“5873…”と変調され,500ns,800ns,700ns,300nsの位置にパルスがホッピングされる。
As shown in FIG. 6, the transmission data is time-hopped (TH) with an 8-value Reed-Solomon RS sequence, which is a kind of PN sequence, and further data-modulated with pulse position modulation. When one chip is 100 ns and “5763421” is used as the RS sequence, the first pulse is time-hopped to the position of 500 ns and the next pulse is time-hopped to the position of 700 ns in the 1 μs pulse section. The data unmodulated preamble part for synchronization is 7
図5に示す構成の場合では,送信側の基地局2では,同期用PN系列発生部101によって,RS系列を発生する。PPMデータ変調部103によって,MPU500から渡された送信データの1,0に従ってPPMデータ変調を行い,インパルス生成部105にパルスが送られる。インパルス生成部105は,ステップリカバリダイオードによって,パルスの立ち上がり部で非常に細いインパルスを生成する。生成したインパルスは非常に広い帯域を有しているが,例えば,電波法のマスクに適合するように,3.1GHz〜5GHzのバンドパスフィルタリングを行うBPF400を通すことで,不要な3.1GHz以下の成分と5GHz以上の成分を除去する。インパルス電波は,BPF400の通過後,PA410で増幅され,アンテナ420によって放射される。送信時刻保持部107では,データ送信時にプリアンブル後の最初のパルスを発生する時刻が同期送信時刻として保存される。
In the case of the configuration shown in FIG. 5, the
一方,受信側の基地局2では,アンテナ420から受信されたインパルス電波は,BPF400で不要な周波数成分が除去された後,LNA430で増幅され,パルス検出部440でパルスの有無が検出される。パルス検出部440は,公知のダイオードによる包絡線検波回路とコンパレータなどで実現される。検出されたパルスは,PN系列発生部203で発生されたRS系列と,デジタルマッチドフィルタによる相関器201において比較される。相関器201によってプリアンブル部が検出されたならば,同期が確立されたとして,PPMデータ復調部205で,次に続くデータ部のPPMを復調し,受信データを生成する。また,受信時刻保持部207では,データ部の最初のパルスを検出したならば,その時刻を同期受信時刻として保持される。
On the other hand, in the
図7に,移動端末Pの装置構成例を示す。移動端末Pは,MPU610,測位用PN系列発生部621,PPMデータ変調部623,インパルス生成部625,バンドパスフィルタ部(BPF)630,パワーアンプ部(PA)640,およびアンテナ部650を備える。移動端末Pは,送信機能のみ有し,基地局2の送信ブロック100と同様に,TH/PPMによってインパルス電波を生成し,送信する。
FIG. 7 shows a device configuration example of the mobile terminal P. The mobile terminal P includes an
次に,各基地局の時計合わせの処理について,より詳細に説明する。 Next, the clock setting process of each base station will be described in more detail.
例えば,図2で,サブ局S1の時計は,メイン局Mの時計に合わせる。サブ局S1の時計Ts1はメイン局Mとはオフセット(時間原点)やスケール(時計の進み方、時計クロック周波数)がずれているため,以下の1次式(1)で補正するものとする。 For example, in FIG. 2, the clock of the sub station S1 is set to the clock of the main station M. The clock Ts1 of the sub station S1 is corrected by the following primary equation (1) because the offset (time origin) and scale (clock advancement, clock clock frequency) are shifted from the main station M.
Tms1=Ams1・Ts1+Bms1 (1)
メイン局Mが同期信号を送信した時刻をTm,メイン局Mからサブ局S1までの電波の伝播遅延時間をDms1,メイン局Mの時計で見たサブ局S1が同期信号を受信した時刻をTms1,サブ局S1の時計で見た同期信号の受信時刻をTs1とすると,
Tm+Dms1=Tms1=Ams1・Ts1+Bms1 (2)
となる。そして,式(2)から,
Tm=Ams1・Ts1+Bms1−Dms1 (3)
伝播遅延時間Dms1は既知であると仮定すると,式(3)で未知数はAms1とBms1の2個であるから,2回の同期信号によりAms1とBms1とを解くことができる。実際には,誤差が含まれるため,例えば,連続したq回の同期信号から最小二乗法により求めることで補正係数の精度を向上させる。すなわち,メイン局MからTm(1),Tm(2),…,Tm(q)の時刻に同期信号を送信し,サブ局S1の自局の時計でTs1(1),Ts1(2),…,Ts1(q)に同期信号を受信したとすると,式(3)は,
Tm(1)=Ams1・Ts1(1)+Bms1−Dms1,
Tm(2)=Ams1・Ts1(2)+Bms1−Dms1,
…,
Tm(q)=Ams1・Ts1(q)+Bms1−Dms1 (4)
となる。そこで,最小二乗法により,補正係数は,
Ams1=(ΣTs1(k)ΣTm(k)−qΣTm(k)Ts1(k))/
((ΣTs1(k))2−qΣTs1(k)2)
Bms1=(ΣTs1(k)ΣTm(k)Ts1(k)−ΣTm(k)ΣTs1(k)2)/
((ΣTs1(k))2−qΣTs1(k)2)+Dms1 (5)
となる。また,最初にq個の同期信号で補正係数を求めるが,次に,1個の同期信号がくるたびに,最新のq個を用いて逐次更新するようにする。
Tms1 = Ams1 ・ Ts1 + Bms1 (1)
The time when the main station M transmits the synchronization signal is Tm, the propagation delay time of the radio wave from the main station M to the substation S1 is Dms1, and the time when the substation S1 viewed from the clock of the main station M receives the synchronization signal is Tms1. , When the reception time of the synchronization signal as seen on the clock of the sub station S1 is Ts1,
Tm + Dms1 = Tms1 = Ams1 · Ts1 + Bms1 (2)
It becomes. And from equation (2),
Tm = Ams1, Ts1 + Bms1-Dms1 (3)
Assuming that the propagation delay time Dms1 is known, the unknowns are two in the equation (3), Ams1 and Bms1, and therefore, Ams1 and Bms1 can be solved by two synchronization signals. Actually, since an error is included, the accuracy of the correction coefficient is improved by, for example, obtaining from the continuous q number of synchronization signals by the least square method. That is, a synchronization signal is transmitted from the main station M at times Tm (1) , Tm (2) ,..., Tm (q) , and Ts1 (1) , Ts1 (2) , ..., assuming that a synchronization signal is received at Ts1 (q) ,
Tm (1) = Ams1 · Ts1 (1) + Bms1-Dms1,
Tm (2) = Ams1 · Ts1 (2) + Bms1-Dms1,
…,
Tm (q) = Ams1 · Ts1 (q) + Bms1-Dms1 (4)
It becomes. Therefore, by the least square method, the correction coefficient is
Ams1 = (ΣTs1 (k) ΣTm (k) −qΣTm (k) Ts1 (k) ) /
((ΣTs1 (k) ) 2 −qΣTs1 (k) 2 )
Bms1 = (ΣTs1 (k) ΣTm (k) Ts1 (k) −ΣTm (k) ΣTs1 (k) 2 ) /
((ΣTs1 (k) ) 2 −qΣTs1 (k) 2 ) + Dms1 (5)
It becomes. In addition, the correction coefficient is first obtained with q synchronization signals. Next, every time one synchronization signal comes, the latest q values are sequentially updated.
同様の方法で,中継局R1の時計Tr1は補正係数Amr1,Bmr1を用いて,
Tmr1=Amr1・Tr1+Bmr1 (6)
一方,サブ局S3は,先ず中継局R1に合わせるため,
Tr1s1=Ar1s3・Ts3+Br1s3 (7)
となり,式(6),式(7)から,
Tms3=Amr1・Ar1s3・Ts3+Amr1・Br1s3+Bmr1 (8)
としてメイン局Mの時計に合わせることができる。同様にすれば,全ての基地局2の時計をメイン局Mの時計に合わせることができる。
In the same way, the clock Tr1 of the relay station R1 uses the correction coefficients Amr1 and Bmr1,
Tmr1 = Amr1 ・ Tr1 + Bmr1 (6)
On the other hand, the sub station S3 first matches the relay station R1,
Tr1s1 = Ar1s3 · Ts3 + Br1s3 (7)
From Equation (6) and Equation (7),
Tms3 = Amr1, Ar1s3, Ts3 + Amr1, Br1s3 + Bmr1 (8)
Can be set to the clock of the main station M. In the same manner, the clocks of all
なお,ここでは,1次式で時計を補正しているが,それに限定するものではなく,2次式やそれ以上の高次の式で補正してもよい。 Here, the timepiece is corrected by the primary expression, but the present invention is not limited to this, and it may be corrected by a secondary expression or a higher order expression.
次に,測位計算について示す。 Next, positioning calculation is shown.
移動端末P1から送信された測位信号は,n個の基地局2で受信される。測位サーバ1では,各基地局に電波が到達する時間差を用いてTDOA方式によって移動端末P1の位置を求める。
The positioning signal transmitted from the mobile terminal P1 is received by the
各基地局2で受信した移動端末Pの測位信号の受信時刻は,測位サーバ1で時間補正され,メイン局Mの時計に合わせられる。移動端末Pの未知の座標を(X,Y),各基地局2の既知の座標を(X1,X2),…,(Xn,Yn)としたとき,i番目の基地局とj番目の基地局での受信時刻差をTij,光速をCとすると,
The reception time of the positioning signal of the mobile terminal P received at each
となるので,上記の連立方程式をX,Yについて解けばよい。 Therefore, the above simultaneous equations should be solved for X and Y.
一般には,最小二乗法を用いてニュートン法による繰り返し計算で解くので,それについて説明する。 In general, the least squares method is used for the iterative calculation by Newton's method.
移動端末Pの位置の推定初期値として(X0,Y0)とすると測定した受信時刻差と推定した端末座標に基づいて求めた受信時刻差との差分からなる残差行列は, If the estimated initial value of the position of the mobile terminal P is (X0, Y0), a residual matrix consisting of the difference between the measured reception time difference and the reception time difference obtained based on the estimated terminal coordinates is
となるので初期値の補正項は, Therefore, the initial correction term is
補正項ΔX,ΔYが所定値以下になるまで,推定値X0,Y0にΔX,ΔYを加えて推定値を補正し、式(10),式(11)を繰り返せばよい。
〔第2の実施例〕
次に,第2の実施例を示す。第1の実施例では,全ての基地局2の時計をメイン局Mに合わせるが,第2実施例では,移動端末Pから電波を受信できる複数の基地局2をひとつのグループとし,このグループ内の基地局2を極力,ひとつの中継局R(メイン局Mを含む)に時計合わせする。第1の実施例で,同期信号を中継するたびに時計合わせの精度が劣化するため,全ての基地局2の時計をひとつに合わせるのではなく,グループごとに局所的に時計合わせを行うものである。
The estimated values are corrected by adding ΔX and ΔY to the estimated values X0 and Y0 until the correction terms ΔX and ΔY are equal to or less than the predetermined values, and the equations (10) and (11) are repeated.
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment is shown. In the first embodiment, the clocks of all the
図2において,移動端末P1から電波が届く範囲内にある中継局R2,R3,サブ局S3,S4,S5をひとつのグループとする。そして,グループ内のそれぞれの基地局2の時計を中継局R2に合わせる。一方,移動端末P2から電波が届く範囲内にある中継局R3,サブ局S5,S6,S7をひとつのグループとし,それぞれの基地局2の時計は中継局R3に合わせる。中継局R3やサブ局S5は移動端末P1の測位計算をする時と移動端末P2の測位計算をする時とでは異なるグループ,すなわち,異なる中継局Rの時計に合わせる。
In FIG. 2, relay stations R2, R3, substations S3, S4, and S5 that are within a range where radio waves reach from the mobile terminal P1 are set as one group. Then, the clock of each
さらに,図3に示すように,移動端末P1から電波が届く範囲内にある中継局R3,サブ局S4,S5,S6をひとつのグループとするが,必ずしもひとつの中継局Rに時計合わせできない。そこで,中継局R3の電波が届くサブ局S5,S6は中継局R3に合わせ,サブ局S4は一度,中継局R2に合わせ,さらに,中継局R3に合わせる。複数の中継局Rを経由して時計合わせをする方法は第1実施例における処理と同様である。 Further, as shown in FIG. 3, the relay station R3 and the substations S4, S5, and S6 that are within the range where radio waves reach from the mobile terminal P1 are set as one group, but the clock cannot always be set to one relay station R. Therefore, the substations S5 and S6 to which the radio waves of the relay station R3 reach are set to the relay station R3, and the substation S4 is set to the relay station R2 once and further to the relay station R3. The method for setting the clock via a plurality of relay stations R is the same as the processing in the first embodiment.
図8に,第2の実施例におけるシステム構成例を示す。第2の実施例において,メイン局Mと中継局Rは同じ扱いであるため,以下では,全て中継局Rとして説明する。 FIG. 8 shows an example of a system configuration in the second embodiment. In the second embodiment, since the main station M and the relay station R are handled in the same manner, the following description will be made as the relay station R.
中継局Rおよびサブ局Sは,それぞれ第1の実施例と同様に構成される。中継局Rは同期信号を送信する時刻(同期送信時刻)と他の基地局2からの同期信号を受信した時刻(同期受信時刻)とを保持する。サブ局は,同期信号を受信した時刻を保持する。
The relay station R and the substation S are configured in the same manner as in the first embodiment. The relay station R holds the time when the synchronization signal is transmitted (synchronization transmission time) and the time when the synchronization signal from the
測位サーバ1は,第1の実施例における構成に加えて,グループを決める機能を付加し,補正係数作成部11,端末受信時刻補正部12,測位計算部13,補正表作成部15,補正表16および組合せ決定部17を備える。
The
補正表作成部15は,測位に先立って,各中継局Rから電波が届く基地局2を求めておき,補正表16を作成する。補正表16の作成は,所定の期間または契機によって行う。
Prior to positioning, the correction table creation unit 15 obtains the
図9に補正表の例を示す。補正表16の各行は各基地局を示し,各列は中継局Rを示す。そして,その行の基地局がその列の中継局Rから電波受信が可能な場合には,その行列位置に「受信可(○)」を設定する。 FIG. 9 shows an example of the correction table. Each row of the correction table 16 indicates each base station, and each column indicates the relay station R. When the base station in the row can receive radio waves from the relay station R in the column, “reception is possible (◯)” is set in the matrix position.
例えば,図9(A)の補正表16は,図2において各中継局Rから電波受信可能な基地局を示す。図9(A)では,メイン局Mからは,M列を見ることによって,メイン局M(自分自身も含める),中継局R1,サブ局S1,S2の各基地局2に電波が届くことが分かる。中継局R1からは,R1列を見ることで,メイン局M,中継局R1,R2,サブ局S2,S3,S4に電波が届くことが分かる。また,サブ局S3は,S3行を見ることによって,中継局R1とR2からの同期信号を受けられることが分かる。
For example, the correction table 16 in FIG. 9A shows base stations that can receive radio waves from each relay station R in FIG. In FIG. 9A, the main station M may receive radio waves from the main station M to the
そして,補正計数作成部11は,補正表16に「受信可(○)」が設定されている位置について,その中継局Rからの同期信号により基地局2の時計を合わせるための補正係数を計算し,補正表16に保持しておく。補正係数の求め方や補正式は,第1の実施例と同様である。
Then, the correction count generation unit 11 calculates a correction coefficient for setting the clock of the
次に,測位計算する場合に,移動端末P1からは,中継局R2,R3,サブ局S3,S4,S5に電波が届くため,組合せ決定部17は,補正表16で移動端末P1の列を作成して,電波が届く基地局の行の位置にフラグ(/)を設定する。この時,移動端末P1の列のフラグ(/)位置と「受信可(○)」の位置とがより多く一致している列を探す。ここでは,中継局R2の列が一致していることが分かる。そこで,移動端末P1の測位計算をする場合には,中継局R2の時計に合わせることが決定される。同様に,移動端末P2の測位計算では,移動端末P2の列のフラグ(/)は中継局R3の列の「受信可(○)」に含まれるため,中継局R3の時計に合わせることが決定される。 Next, when the positioning calculation is performed, radio waves arrive from the mobile terminal P1 to the relay stations R2, R3, the substations S3, S4, and S5. Therefore, the combination determination unit 17 sets the column of the mobile terminal P1 in the correction table 16. Create and set a flag (/) at the position of the row of the base station where the radio wave reaches. At this time, a search is made for a column in which the flag (/) position of the column of the mobile terminal P1 and the position of “reception ready (◯)” are more consistent. Here, it can be seen that the columns of the relay station R2 match. Therefore, when the positioning calculation of the mobile terminal P1 is performed, it is determined to match the clock of the relay station R2. Similarly, in the positioning calculation of the mobile terminal P2, since the flag (/) in the column of the mobile terminal P2 is included in “Receivable (O)” in the column of the relay station R3, it is determined to match the clock of the relay station R3. Is done.
一方,図9(B)の補正表16は,図3において各中継局Rから電波受信可能な基地局を示す。図9(B)では,移動端末P1の位置では,中継局R2,R3,サブ局S4,S5,S6の行にフラグ(/)が設定されているが,これらと「受信可(○)」とが一致する列が補正表16の中にない。そこで,より多く一致する列を探すと,中継局R3の列となる。ただし,サブ局S4の行には「受信可(○)」がないため,サブ局S4は,中継局R3の同期信号が届かないことが分かる。さらに,サブ局S4の行を見ると,中継局R1,R2の列に「受信可(○)」がある。そこで,中継局R1,R2の行を見ると,中継局R2の行は中継局R3の列に「受信可(○)」があるため,中継局R2は中継局R3に時計合わせできることが分かる。すなわち,サブ局S4は中継局R2に合わせ,さらに,中継局R3に合わせることが決定される。このようにして,組合せ決定部17は,以上の組み合わせを決定する。この決定に従って,補正表16から,補正係数を求め,端末受信時刻を補正して測位計算を行う。時刻補正方法や測位計算方法は,第1の実施例と同様である。 On the other hand, the correction table 16 in FIG. 9B shows base stations that can receive radio waves from each relay station R in FIG. In FIG. 9B, at the position of the mobile terminal P1, flags (/) are set in the rows of the relay stations R2, R3, sub stations S4, S5, S6. There is no column in the correction table 16 that matches. Therefore, when a matching column is searched for more, it becomes the column of the relay station R3. However, since there is no “Receivable (O)” in the row of the sub station S4, it can be seen that the sub station S4 does not receive the synchronization signal of the relay station R3. Further, looking at the row of the sub-station S4, there is “Receivable (O)” in the columns of the relay stations R1 and R2. Thus, looking at the rows of the relay stations R1 and R2, it can be seen that the relay station R2 can be synchronized with the relay station R3 because the row of the relay station R2 has “Receivable (O)” in the column of the relay station R3. That is, it is determined that the sub station S4 is matched with the relay station R2 and further matched with the relay station R3. Thus, the combination determination part 17 determines the above combination. According to this determination, a correction coefficient is obtained from the correction table 16, and the terminal reception time is corrected to perform positioning calculation. The time correction method and the positioning calculation method are the same as in the first embodiment.
第2の実施例の別な処理例として,測位計算に用いるグループの基地局2の中で,ひとつの中継局Rからの電波が届かない基地局2は,測位計算に使用しないようにすることもできる。例えば,図9(B)において,サブ局S4は中継局R3からの電波が届かない。しかし,2次元において測位計算する場合には,最低3個の基地局2に電波が届けば測位計算を行うことができる。この移動端末P1では,5個の基地局2に電波が届く状況であって,測位計算上2個が冗長なため,サブ局S4は使用しないで測位計算するようにしてもよい。
As another processing example of the second embodiment, among
さらに,別の処理例として,上記した処理例のようにサブ局S4を測位計算に全く使わないのではなく,測位計算において各基地局の重み付けを行い,サブ局S4への重みを減らして測位計算に使用することもできる。式(11)の最小二乗法で,ひとつの中継局Rから電波が届かない基地局2については,重みを他の基地局の1/wと設定し,式(11)を重み付きの最小二乗法の式(12)と変形してもよい。
Furthermore, as another processing example, the sub station S4 is not used at all for the positioning calculation as in the above processing example, but the base station is weighted in the positioning calculation, and the weight to the sub station S4 is reduced to perform positioning. It can also be used for calculations. For the
以上,本発明をその実施の形態により説明したが,本発明はその主旨の範囲において種々の変形が可能であることは当然である。 While the present invention has been described above with reference to the embodiments, it is obvious that the present invention can be variously modified within the scope of the gist thereof.
また,本発明は,コンピュータにより読み取られ実行される処理プログラムとして実施するものとして説明したが,本発明を実現する処理プログラムは,コンピュータが読み取り可能な,可搬媒体メモリ,半導体メモリ,ハードディスクなどの適当な記録媒体に格納することができ,これらの記録媒体に記録して提供され,または,通信インタフェースを介して種々の通信網を利用した送受信により提供されるものである。 Although the present invention has been described as being implemented as a processing program that is read and executed by a computer, the processing program that implements the present invention includes a portable medium memory, a semiconductor memory, a hard disk, and the like that can be read by a computer. It can be stored in an appropriate recording medium, provided by being recorded on these recording media, or provided by transmission / reception using various communication networks via a communication interface.
本発明の形態および実施例の特徴を列記すると以下のとおりである。 The features of the embodiments and examples of the present invention are listed as follows.
(付記1)
電波を送信する移動端末と,前記移動端末からの電波を受信する位置が既知である複数の基地局と,前記移動端末から前記各基地局へ電波が到達する時間差を利用して当該移動端末の位置を算出する測位サーバとを備える無線測位システムにおいて,
前記複数の基地局として,
各基地局各々の時計を合わせるために時計合わせ用の同期信号を送信する一つのメインの基地局と,
前記メインの基地局または他の基地局が発信した前記同期信号を受信し,かつ,前記他の基地局へ前記同期信号を送信する一または複数の中継用の基地局と,
前記メインの基地局または前記中継用の基地局が発信した前記同期信号を受信する基地局とを備え,
前記測位サーバは,前記同期信号をもとに前記各基地局の時計を前記メインの基地局の時計に合わせるための補正処理を行う補正手段と,
前記補正手段の処理結果を用いて,前記移動端末の位置を算出する測位手段とを備える
ことを特徴とする無線測位システム。
(Appendix 1)
A mobile terminal that transmits radio waves, a plurality of base stations whose positions for receiving radio waves from the mobile terminal are known, and a time difference in which the radio waves reach each base station from the mobile terminal In a wireless positioning system comprising a positioning server for calculating a position,
As the plurality of base stations,
One main base station that transmits a clock synchronization signal to set the clock of each base station;
One or a plurality of relay base stations that receive the synchronization signal transmitted from the main base station or another base station and transmit the synchronization signal to the other base station;
A base station that receives the synchronization signal transmitted from the main base station or the relay base station;
The positioning server includes a correction unit that performs a correction process for adjusting the clock of each base station to the clock of the main base station based on the synchronization signal;
A wireless positioning system comprising: positioning means for calculating the position of the mobile terminal using the processing result of the correcting means.
(付記2)
前記補正手段は,前記メインの基地局からの同期信号を受信できる基地局について,前記メインの基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行い,前記メインの基地局からの同期信号を受信できない基地局について,前記中継用の基地局からの同期信号を受信して,前記メインの基地局をもとに補正処理が行われた前記中継用の基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行う
ことを特徴とする前記付記1に記載の無線測位システム。
(Appendix 2)
The correction means performs a clock adjustment correction process on the base station capable of receiving a synchronization signal from the main base station based on the clock of the main base station, and outputs the synchronization signal from the main base station. For a base station that cannot be received, a synchronization signal from the relay base station is received, and the clock is set based on the clock of the relay base station that has been corrected based on the main base station. The wireless positioning system according to
(付記3)
前記補正手段は,前記メインの基地局の同期信号を受信できない基地局について,当該基地局から前記メインの基地局までの間で中継する中継用の基地局の数が最小となる中継用の基地局を,前記補正処理に用いる中継用の基地局として選択する
ことを特徴とする前記付記2に記載の無線測位システム。
(Appendix 3)
The correction means includes a relay base that minimizes the number of relay base stations that relay between the base station and the main base station for a base station that cannot receive the synchronization signal of the main base station. The radio positioning system according to
(付記4)
前記測位サーバは,前記移動端末が発信した電波を受信できる基地局を選択してグループを設定し,当該グループに含まれるメインの基地局または中継用の基地局のいずれか一つの基地局を前記補正処理に使用する基地局として選択する組合せ決定手段を備え,
前記補正手段は,前記各グループの基地局について,前記組合せ決定手段によって選択された基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行う
ことを特徴とする前記付記1に記載の無線測位システム。
(Appendix 4)
The positioning server selects a base station that can receive radio waves transmitted by the mobile terminal, sets a group, and selects any one of a main base station and a relay base station included in the group as the base station. A combination determining means for selecting a base station to be used for the correction process;
The wireless positioning system according to
(付記5)
前記組合せ決定手段は,前記グループ内から中継用の基地局を選択する場合に,その中継用の基地局が発信した前記同期信号が受信できるグループ内の基地局の数が最大である中継用の基地局を選択する
ことを特徴とする前記付記4に記載の無線測位システム。
(Appendix 5)
When the combination determining means selects a base station for relaying from the group, the combination determining means is used for relaying that has the maximum number of base stations in the group that can receive the synchronization signal transmitted by the base station for relaying. The base station is selected. The wireless positioning system according to
(付記6)
前記補正手段は,前記グループ内の前記選択された中継用の基地局が発信した前記同期信号を受信できない基地局について,前記選択された中継用の基地局の時計を用いて時計合わせの補正処理が行われた他の中継用の基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行う
ことを特徴とする前記付記4に記載の無線測位システム。
(Appendix 6)
The correction means uses a clock of the selected relay base station for a base station that cannot receive the synchronization signal transmitted by the selected relay base station in the group. 5. The wireless positioning system according to
(付記7)
前記測位手段は,前記グループの基地局をもとに前記移動端末の位置を算出する場合に,前記グループ内で前記選択された中継用の基地局が発信した前記同期信号を受信できない基地局を除いた残りの基地局をもとに当該移動端末の位置を算出する
ことを特徴とする前記付記4に記載の無線測位システム。
(Appendix 7)
The positioning means, when calculating the position of the mobile terminal based on the base station of the group, a base station that cannot receive the synchronization signal transmitted by the selected relay base station in the group The wireless positioning system according to
(付記8)
前記測位手段は,前記グループの基地局をもとに前記移動端末の位置を算出する場合に,前記移動端末の位置算出において,前記グループ内で前記選択された中継用の基地局が発信した前記同期信号を受信できない基地局に対する重み付けを他の基地局に対する重み付けより軽くした算出式により計算を行う
ことを特徴とする前記付記4に記載の無線測位システム。
(Appendix 8)
When the positioning means calculates the position of the mobile terminal based on the base station of the group, in the calculation of the position of the mobile terminal, the base station for relay selected in the group transmits the position The wireless positioning system according to
(付記9)
前記補正手段は,前記基地局の時計合わせを行う場合に,前記メインの基地局または前記中継用の基地局が発信した同期信号を複数回受信し,前記同期信号の送信時刻および受信時刻,ならびに前記基地局間の伝播遅延時間をもとに,当該基地局の時計合わせのための補正処理を行う
ことを特徴とする前記付記1〜付記8のいずれか一項に記載の無線測位システム。
(Appendix 9)
The correction means receives a synchronization signal transmitted from the main base station or the relay base station a plurality of times when performing clock adjustment of the base station, and transmits and receives the synchronization signal, and The wireless positioning system according to any one of
(付記10)
前記補正手段は,前記メインの基地局または前記中継用の基地局から受信した複数の同期信号のうち,最新の所定の個数の同期信号を使用して,逐次的に補正処理を行う
ことを特徴とする前記付記9に記載の無線測位システム。
(Appendix 10)
The correction means sequentially performs correction processing using the latest predetermined number of synchronization signals among a plurality of synchronization signals received from the main base station or the relay base station. The wireless positioning system according to Appendix 9.
(付記11)
前記補正手段は,前記補正処理において,一次式の補正式を用いて処理を行う
ことを特徴とする前記付記9に記載の無線測位システム。
(Appendix 11)
The wireless positioning system according to claim 9, wherein the correction unit performs processing using a linear correction formula in the correction processing.
(付記12)
前記移動端末から送信する電波と同期信号は,インパルス電波である
ことを特徴とする前記付記1〜付記11のいずれか一項に記載の無線測位システム。
(Appendix 12)
The radio positioning system according to any one of
1 測位サーバ
11 補正係数作成部
12 端末受信時刻補正部
13 測位計算部
15 補正表作成部
16 補正表
17 組合せ決定部
M メイン局
R1,…,Rn 中継局
S1,…,Sn サブ局
P 移動端末
21,31 同期信号生成部
22,32, 送信部
23,33, 同期送信時刻保持部
24,34,44 受信部
35,45, 同期受信時刻保持部
26,36,46 端末受信時刻保持部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数の基地局として,
各基地局各々の時計を合わせるために時計合わせ用の同期信号を送信する一つのメインの基地局と,
前記メインの基地局または他の基地局が発信した前記同期信号を受信し,かつ,前記他の基地局へ前記同期信号を送信する一または複数の中継用の基地局と,
前記メインの基地局または前記中継用の基地局が発信した前記同期信号を受信する基地局とを備え,
前記測位サーバは,前記同期信号をもとに前記各基地局の時計を前記メインの基地局の時計に合わせるための補正処理を行う補正手段と,
前記補正手段の処理結果を用いて,前記移動端末の位置を算出する測位手段とを備える
ことを特徴とする無線測位システム。 A mobile terminal that transmits radio waves, a plurality of base stations whose positions for receiving radio waves from the mobile terminal are known, and a time difference in which the radio waves reach each base station from the mobile terminal In a wireless positioning system comprising a positioning server for calculating a position,
As the plurality of base stations,
One main base station that transmits a clock synchronization signal to set the clock of each base station;
One or a plurality of relay base stations that receive the synchronization signal transmitted from the main base station or another base station and transmit the synchronization signal to the other base station;
A base station that receives the synchronization signal transmitted from the main base station or the relay base station;
The positioning server includes a correction unit that performs a correction process for adjusting the clock of each base station to the clock of the main base station based on the synchronization signal;
A wireless positioning system comprising: positioning means for calculating the position of the mobile terminal using the processing result of the correcting means.
ことを特徴とする請求項1に記載の無線測位システム。 The correction means performs a clock adjustment correction process on the base station capable of receiving a synchronization signal from the main base station based on the clock of the main base station, and outputs the synchronization signal from the main base station. For a base station that cannot be received, a synchronization signal from the relay base station is received, and the clock is set based on the clock of the relay base station that has been corrected based on the main base station. The wireless positioning system according to claim 1, wherein correction processing is performed.
ことを特徴とする請求項2に記載の無線測位システム。 The correction means includes a relay base that minimizes the number of relay base stations that relay between the base station and the main base station for a base station that cannot receive the synchronization signal of the main base station. The radio positioning system according to claim 2, wherein a station is selected as a relay base station used for the correction processing.
前記補正手段は,前記各グループの基地局について,前記組合せ決定手段によって選択された基地局の時計をもとに時計合わせの補正処理を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の無線測位システム。 The positioning server selects a base station that can receive radio waves transmitted by the mobile terminal, sets a group, and selects any one of a main base station and a relay base station included in the group as the base station. A combination determining means for selecting a base station to be used for the correction process;
2. The radio positioning system according to claim 1, wherein the correction unit performs a clock adjustment correction process on the base stations of each group based on a clock of the base station selected by the combination determination unit. 3. .
ことを特徴とする請求項4に記載の無線測位システム。 When the combination determining means selects a base station for relaying from the group, the combination determining means is used for relaying that has the maximum number of base stations in the group that can receive the synchronization signal transmitted by the base station for relaying. The base station is selected. The wireless positioning system according to claim 4, wherein the base station is selected.
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