JP4093792B2 - 移動無線局の位置を決定する測位システム、プログラムおよび位置決定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動無線端末の測位に関し、特に、例えば博物館、遊園地のような入場者が中を移動する場所および施設における彼らの携帯する移動無線端末の位置の決定に関する。
【０００２】
【発明の背景】
アクセス・ポイント（基地局）によって移動電話機の位置を決定してその電話機にその電話機の位置を伝えることは既知である。移動電話およびＰＨＳで用いられている方法では、その電話機に最も近いアクセス・ポイントの位置によってその電話機の位置が決定される。その測位の精度または分解能は、ＰＨＳでは約１００ｍ〜約２００ｍであり、移動電話では約８００ｍ以上である。
【０００３】
ＰＨＳで用いられている別の方法では、複数のアクセス・ポイントによって、移動電話機からの受信ＲＦ信号強度に従ってその電話機の位置が決定される。その測位精度は、約４０ｍ〜約７０ｍである。
【０００４】
三角測量法に基づいて複数のアクセス・ポイントから移動無線端末までのＲＦ信号の伝播時間に従ってその端末の位置を決定することは知られている。その測位精度は約１０ｍ〜約２０ｍである。
【０００５】
しかし、ＲＦ信号の強度および伝送時間から位置を決定するそのような方法は、障害物のない小さな領域では有効であろうが、一般的には、ビルや壁によるマルチパス等の影響で電波環境が変化しやすく、機器および端末に応じた検出のばらつきが大きいので測位精度が低い。
【０００６】
ＧＰＳ（global positioning system、汎地球測位システム）を利用して移動無線端末の位置を決定することは既知である。ＧＰＳのみを利用する方法では、測位精度は約３０ｍ〜約１００ｍである。補助システムとともにＧＰＳを利用する別の方法では、基準局で測定された位置情報に従ってＧＰＳによるその移動無線端末の推定位置が補正される。その測位精度は約５ｍ〜約５０ｍである。これらの方法は、信号処理が複雑であり、ＧＰＳ衛星の運用組織の意向によって任意の時点で精度が低下させられる可能性がある。また、ＧＰＳは、屋内およびビルの間において測位の精度が低い。
【０００７】
ゲルナーによって１９９５年２月１６日付けで公開されたＰＣＴ出願公開公報ＷＯ９５／０４９４３号には、自走車両の追跡のためのモノパルス方位レーダ・システムが記載されている。このシステムは、自走車両に対する先行車の距離と角度から先行車の位置を決定する。このシステムは、移動端末の位置を決定するものではない。
【０００８】
加後によって１９９６年４月２日付けで公開された日本の特開平８−８６８６４号公報（Ａ）には、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection）システムにおいて、１レーンを４つのエリアに分け、異なる指向性の４つのアンテナからの受信信号を合成して、各エリアにおける進入車両の有無を検出することが記載されている。このシステムは、より広い範囲を高い精度でカバーするためには多数の小さなエリアと多数のそれぞれのアンテナが必要である。
【０００９】
玉置、他によって１９９４年８月１２日付けで公開された日本の特開平６−２２２１２４号公報（Ａ）には、指向性アンテナを用いて、移動体から送信されたＲＦ信号の実際の受信強度パターンを予め求めてある受信強度パターンとマッチングさせてその移動体の位置を決定することが記載されている。そのアンテナのサイズは比較的大きく、そのアンテナの指向性の制御には大きな装置が必要である。
【００１０】
本発明の目的は、比較的狭い領域において移動無線端末の位置をより正確に決定することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、移動無線端末の位置を決定するためのより簡単でより小さな構成を実現することである。
【００１２】
【発明の概要】
本発明の１つの特徴によれば、移動無線局の位置を決定する測位システムは、それぞれの位置が既知である少なくとも第１および第２の基準無線局と、前記移動無線局の位置を決定する機能を有する処理装置と、を含み、前記少なくとも第１および第２の基準無線局の各々は、２つのアンテナと、前記２つのアンテナによって受信したＲＦ信号の位相差を検出する検出手段と、前記受信したＲＦ信号の前記位相差を変換して互いに独立したそれぞれの任意の基準方向に対する前記受信したＲＦ信号の入射の角度方向を測定する測定手段と、前記受信したＲＦ信号に含まれる送信データから送信元識別情報を抽出する抽出手段と、を有する。前記処理装置は、前記第１の基準無線局の既知の位置を表す第１のデータおよび前記第２の基準無線局の既知の位置を表す第２のデータを格納する記憶手段と、前記第１の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された第１の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第１の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第３のデータ、前記第１の基準無線局において前記第２の基準無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向に対する前記第２の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第２の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第４のデータ、前記第２の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された第２の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第３の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第５のデータ、および前記第２の基準無線局において前記第１の基準無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第２の任意の基準方向に対する前記第１の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第４の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第６のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前記第１および第２の基準無線局の前記第１および第２のデータを決定し、前記記憶手段に格納された前記第１、第２、第３、第４、第５および第６のデータを、前記移動無線局、第１の基準無線局および第２の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記第２の角度から前記第１の角度を減じて第５の角度を求め前記第４の角度から前記第３の角度を減じて第６の角度を求め、前記第１の基準無線局の位置における前記第２の基準無線局の角度方向に対する前記第５の角度と前記第２の基準無線局の位置における前記第１の基準無線局の角度方向に対する前記第６の角度とに基づいて前記移動無線局の位置を決定する処理手段と、を具えている。
【００１３】
本発明の別の特徴によれば、前記移動無線局は前記処理装置を具えている。
【００１４】
本発明のさらに別の特徴によれば、前記少なくとも第１と第２の基準無線局のうちの少なくとも１つは前記処理装置を具えている。
【００１５】
本発明のさらに別の特徴によれば、第１の基準無線局の既知の位置を表す第１のデータおよび第２の基準無線局の既知の位置を表す第２のデータを格納する記憶手段と、処理手段とを有する情報処理装置に用いられる、少なくとも第１および第２の基準無線局における移動無線局の角度方向に基づいて前記移動無線局の位置を決定するためのプログラムは、前記第１の基準無線局において前記移動無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによってそのＲＦ信号の入射角度方向を測定する測定手段によって測定された第１の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第１の角度を表す情報および識別情報抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第３のデータ、前記第１の基準無線局において前記第２の基準無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによって前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向に対する前記第２の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第２の角度を表す情報および前記抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第４のデータ、前記第２の基準無線局において前記移動無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによってそのＲＦ信号の入射角度方向を測定する測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向とは独立の第２の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第３の角度を表す情報および識別情報抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第５のデータ、および前記第２の基準無線局において前記第１の基準無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第２の任意の基準方向に対する前記第１の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第４の角度を表す情報およびその前記抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第６のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前記第１および第２の基準無線局の前記第１および第２のデータを決定するステップと、前記記憶手段に格納された前記第１、第２、第３、第４、第５および第６のデータを、前記移動無線局、第１の基準無線局および第２の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記第２の角度から前記第１の角度を減じて第５の角度を求め前記第４の角度から前記第３の角度を減じて第６の角度を求め、前記第１の基準無線局の位置における前記第２の基準無線局の角度方向に対する前記第５の角度と前記第２の基準無線局の位置における前記第１の基準無線局の角度方向に対する前記第６の角度とに基づいて前記移動無線局の位置を決定するステップと、を実行させるよう動作可能である。
【００１６】
本発明のさらに別の特徴によれば、２つのアンテナと、前記２つのアンテナによって受信したＲＦ信号の位相差を検出する検出手段と、前記受信したＲＦ信号の前記位相差を変換して互いに独立したそれぞれの任意の基準方向に対する前記受信したＲＦ信号の入射の角度方向を測定する測定手段と、前記受信したＲＦ信号に含まれる送信データから送信元識別情報を抽出する抽出手段と、を有しそれぞれの位置が既知である少なくとも第１および第２の基準無線局と、処理手段および前記第１の基準無線局の既知の位置を表す第１のデータおよび前記第２の基準無線局の既知の位置を表す第２のデータを格納する記憶手段を有する処理装置と、を含む測位システムにおける前記処理装置において、移動無線局の位置を決定する位置決定方法は、前記処理手段を用いて、前記第１の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された第１の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第１の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第３のデータ、前記第１の基準無線局において前記第２の基準無線局からＲＦ信号を受信することによって前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向に対する前記第２の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第２の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第４のデータ、前記第２の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向とは独立の第２の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第３の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第５のデータ、および前記第２の基準無線局において前記第１の基準無線局からＲＦ信号を受信することによって前記測定手段によって測定された前記第２の任意の基準方向に対する前記第１の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第４の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第６のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前記第１および第２の基準無線局の前記第１および第２のデータを決定する工程と、前記処理手段を用いて、前記記憶手段に格納された前記第１、第２、第３、第４、第５および第６のデータを、前記移動無線局、第１の基準無線局および第２の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記第２の角度から前記第１の角度を減じて第５の角度を求め前記第４の角度から前記第３の角度を減じて第６の角度を求め、前記第１の基準無線局の位置における前記第２の基準無線局の角度方向に対する前記第５の角度と前記第２の基準無線局の位置における前記第１の基準無線局の角度方向に対する前記第６の角度とに基づいて前記移動無線局の位置を決定する工程と、を含んでいる。
【００１７】
本発明によれば、比較的狭い領域において移動無線端末の位置をより正確に決定でき、移動無線端末の位置を決定するためのより簡単でより小さな構成を実現できる。
【００１８】
図面において同じ要素には同じ参照番号が付されている。
【００１９】
【発明の好ましい実施形態】
図１は、本発明による、例えば博物館、遊園地のような入場者が中を移動する場所および施設において、屋内および／または屋外の複数のエリア６２および６４等において彼らが携帯する移動無線端末または局２６０および２８０の位置を決定するシステムの概略的構成を示している。各エリアの移動無線端末に情報を提供しその端末から情報を収集するサーバ１１０と、各エリア内の移動無線端末の位置を決定する位置決定装置１２０と、位置が固定されたアクセス・ポイント（基地局）２００とが、有線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）５０を介して接続されている。アクセス・ポイント２００は、位置基準としての基準無線局でもある。サーバ１１０、位置決定装置１２０およびアクセス・ポイント２００等は、地理的に互いに離して配置されていてもよく、公衆電話網または専用回線等を介して互いに接続されていてもよい。
【００２０】
サーバ１１０はプロセッサ１１２および記憶装置１１４を有する。プロセッサ１１２は記憶装置１１４に格納されているサーバ機能用のアプリケーション・プログラムに従って動作する。代替構成として、そのサーバ機能はプロセッサ１１２においてハードウェアの形態で実装されていてもよい。位置決定装置１２０はプロセッサ１２２および記憶装置１２４を有する。プロセッサ１２２は、記憶装置１２４に格納されている位置決定機能用のアプリケーション・プログラムに従って動作する。代替構成として、その位置決定機能はプロセッサ１２２においてハードウェアの形態で実装されていてもよい。但し、位置決定装置１２０を設けることなく、後で説明するように、その位置決定機能をサーバ１１０、アクセス・ポイント、他の基準無線局または移動無線端末のような別の装置で実行してもよい。
【００２１】
入場者は、移動無線端末２６０および２８０等を携帯して、屋内および／または屋外にあるエリア６２およびエリア６４に入りその中を移動しそこから出る。従って、移動無線端末２６０および２８０は、エリア６２およびエリア６４を含む屋内および／または屋外の領域を移動する。移動無線端末２６０および２８０の各々は、アクセス・ポイント２００を介してサーバ１１０と通信してサーバ１１０から現在のその端末の位置に適する案内情報を受信してそれを視覚的にまたは音響的に表示する。
【００２２】
アクセス・ポイント２００と、基準無線局２２０、２３０および２４０とが、エリア６２およびエリア６４をカバーする。基準無線局２２０、２３０および２４０は、無線でアクセス・ポイント２００と通信しアクセス・ポイント２００を介して互いに通信してもよい。代替構成として、基準無線局２２０、２３０および２４０は有線でＬＡＮ５０に接続されていてもよい。その場所または施設における基準無線局２００、２２０、２３０および２４０の位置Ａ（ｘ１，ｙ１）、Ｂ（ｘ２，ｙ２）、Ｃ（ｘ３，ｙ３）およびＤ（ｘ４，ｙ４）は既知であるものとする。基準無線局２２０、２３０および２４０はその位置が固定されていることが好ましいが、その基準無線局は測位に影響を与えないときに位置が移動されるものであってもよい。
【００２３】
基準無線局２００、２２０、２３０および２４０の各々は測位のための少なくとも１つのアンテナを有する。移動無線端末２６０および２８０の各々は測位のための少なくとも２つのアンテナを有する。基準無線局２００、２２０、２３０および２４０および移動無線端末２６０および２８０は通信ノードである。基準無線局２００、２２０、２３０および２４０の各々は移動無線端末２６０および２８０にその端末の位置（ｘ，ｙ）を決定するためのＲＦ信号（電波）を送信する。その端末の位置（ｘ，ｙ）は、後で説明するように、移動無線端末２６０および２８０の各々によって受信されたそれらのＲＦ信号に従って決定または検出される。
【００２４】
図２は、図１のシステムの変形であって、本発明による、屋内または屋外の複数のエリア６２および６４等において移動無線端末２６２および２８２の位置を決定する別のシステムの概略的構成を示している。サーバ１１０と、位置決定装置１２０と、位置が固定されたアクセス・ポイント２０２とが有線ＬＡＮ５０を介して接続されている。アクセス・ポイント２０２は基準無線局でもある。
【００２５】
移動無線端末２６２および２８２は、エリア６２およびエリア６４を含む屋内および／または屋外の領域を移動する。移動無線端末２６２および２８２の各々は、アクセス・ポイント２０２を介してサーバ１１０と通信してサーバ１１０から現在のその端末の位置に適する案内情報を受信してそれを視覚的にまたは音響的に表示する。
【００２６】
アクセス・ポイント２０２と、基準無線局２２２、２３２および２４２とが、エリア６２およびエリア６４をカバーする。基準無線局２２２、２３２および２４２は、無線でアクセス・ポイント２０２と通信しアクセス・ポイント２０２を介して互いに通信してもよい。基準無線局２２２、２３２および２４２は有線でＬＡＮ５０に接続されていてもよい。その場所または施設における基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２の位置Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは既知であるものとする。基準無線局２２２、２３２および２４２はその位置が固定されていることが好ましいが、その基準無線局は測位に影響を与えないときに位置が移動されるものであってもよい。
【００２７】
基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２の各々は測位のための少なくとも２つのアンテナを有する。移動無線端末２６２および２８２の各々は測位のための少なくとも１つのアンテナを有する。基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２および移動無線端末２６２および２８２は通信ノードである。移動無線端末２６２および２８２の各々は基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２にその端末の位置（ｘ，ｙ）を決定するためのＲＦ信号を送信する。その端末の位置（ｘ，ｙ）は、後で説明するように、基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２によって受信されたそのＲＦ信号に従って決定される。
【００２８】
図３は、図１に示されている少なくとも１つのアンテナを有する基準無線局２００、２２０、２３０および２４０、および図２に示されている少なくとも１つのアンテナを有する移動無線端末２６２および２８２を表す通信ノード３００の概略的な装置構成を示している。ノード３００は、アンテナ３５１、アンテナ３５１に結合された周波数変換器３５３、周波数変換器３５３に結合された変復調器３５５、変復調器３５５に結合された信号処理器３７０、およびＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むメモリ３７２を有する。メモリ３７２は、処理器３７０用のプログラムおよびデータを格納する。
【００２９】
図１のアクセス・ポイント２００の信号処理器３７０はＬＡＮ５０に接続されている。基準無線局２２０、２３０および２４０の信号処理器３７０は、無線でアクセス・ポイント２００の信号処理器３７０と通信しアクセス・ポイント２００を介して互いに通信してもよい。代替構成として、基準無線局２２０、２３０および２４０の信号処理器３７０は有線でＬＡＮ５０に接続されていてもよい。図２の移動無線局２６２および２８２の信号処理器３７０は無線でアクセス・ポイント２００と通信する。
【００３０】
信号処理器３７０は、送信データと通信のための制御信号とを変復調器３５５に供給し、受信データと通信のための制御信号とをそれから受け取る。それらの制御信号は、信号処理器３７０を介して、サーバ１１０または位置決定装置１２０に送信されまたはそれから受信されるものであってもよい。送信データは送信元ＩＤ（識別子）を含んでいる。変復調器３５５によって送信データで変調されたキャリア信号は周波数変換器３５３でアップコンバートされてアンテナ３５１を介してＲＦ信号として送信される。一方、アンテナ３５１によって受信されたＲＦ信号は周波数変換器３５３で中間周波数（ＩＦ）にダウンコンバートされて変復調器３５５に供給され、そのダウンコンバートされた信号が変復調器３５５で復調されて受信データが生成され、その受信データが信号処理器３７０に供給される。
【００３１】
図４は、図１に示されている少なくとも２つのアンテナを有する移動無線端末２６０および２８０、および図２に示されている少なくとも２つのアンテナを有する基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２を表す通信ノード４００の概略的な装置構成を示している。ノード４００は、２つのアンテナ４１１および４５１、アンテナ４１１および４５１にそれぞれ結合された周波数変換器４１３および４５３、周波数変換器４１３および４５３に結合された位相差検出器４１５、周波数変換器４１３および４５３に結合された変復調器４５５、変復調器４５５に結合されたＩＤ検出器４５７、信号処理器４７０、およびＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むメモリ４７２を有する。信号処理器４７０は、位相差検出器４１５、変復調器４５５およびＩＤ検出器４５７に結合されている。メモリ４７２は、処理器４７０用のプログラムおよびデータを格納する。代替構成として、ＩＤ検出器４５７を設けることなく、検出器４５７のＩＤ検出機能を信号処理器４７０で行ってもよい。
【００３２】
図１の移動無線局２６０および２８０の信号処理器４７０は無線でアクセス・ポイント２００と通信する。図２の基準無線局２２２、２３２および２４２の信号処理器４７０は、無線でアクセス・ポイント２０２の信号処理器４７０と通信しアクセス・ポイント２０２を介して互いに通信する。代替構成として、基準無線局２２２、２３２および２４２の信号処理器３７０は有線でＬＡＮ５０に接続されていてもよい。
【００３３】
図４のノード４００は、測位のために、図３のノード３００からの送信ＲＦ信号をアンテナ４１１および４５１を介して受信する。ノード４００としての図１の移動無線端末２６０および２８０の各々は、ノード３００としての図１の基準無線局２００、２２０、２３０および２４０からの異なる送信ＲＦ信号をぞれぞれ受信する。ノード４００としての図２の基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２は、ノード３００としての図２の移動無線端末２６２および２８２からの異なる送信ＲＦ信号を受信する。
【００３４】
信号処理器４７０によって生成された送信データは変復調器４５５に供給され、変復調器４５５によって送信データで変調されたキャリアの信号は、周波数変換器４１３または４５３によってアップコンバートされて、アンテナ４１１または４５１を介してＲＦ信号としてノード３００に送信される。
【００３５】
アンテナ４１１および４５１を介して受信されたノード３００からのＲＦ信号はそれぞれの周波数変換器４１３および４５３で中間周波数（ＩＦ）にダウンコンバートされ、そのダウンコンバートされた受信信号は共に位相差検出器４１５に供給される。代替構成として、それぞれの周波数変換器４１３および４５３におけるダウンコンバート前の受信ＲＦ信号が共に位相差検出器４１５に供給されてもよい。周波数変換器４１３および４５３からのそのダウンコンバートされた両受信信号の一方または双方が変復調器４５５にも供給される。その両信号が変復調器４５５に供給されたときは、変復調器４５５によってその一方の信号上の受信データが選択されるかまたは良好な復調が行えるように双方が合成されるようにする。
【００３６】
図５は、ＩＤ検出器４５７によって検出された送信元ＩＤとノード４００の位相差検出器４１５によって検出された受信ＲＦ信号の位相差とに従って移動無線端末の位置を決定するためのフロー図を示している。その位置の決定は、対応する記憶装置１２４、１１４、４７２または３７２に格納されたプログラムに従って、位置決定装置１２０、サーバ１１０、ノード４００またはノード３００のプロセッサ１２２、１１２、４７０または３７０によって実行される。
【００３７】
図５のステップ５０１において、そのプロセッサ１２２、１１２、４７０または３７０は、送信元ＩＤと受信ＲＦ信号の位相差を取得する。ステップ５０３において、その処理器は、その送信元ＩＤと位相差から移動無線端末と基準ノードの間の相対的角度方向を求める。ステップ５０５において、処理器は、基準ノードの既知の位置、その送信元ＩＤおよびその相対的角度方向からその移動無線端末の位置を決定する。
【００３８】
図６Ａ〜６Ｄは、変復調器４５５によって復調された受信データＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２およびＤＡＴＡ３、位相差検出器４１５によって検出された位相差ＰＤΔφ１、Δφ２およびΔφ３、位置決定用の角度方向データのフレーム、および決定された移動無線端末ＩＤＴ１の位置データ（ｘ，ｙ）の関係を示している。
【００３９】
図４をも参照すると、変復調器４５５によって生成された図６Ａの受信データＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２およびＤＡＴＡ３は信号処理器４７０に供給される。各ノード３００からのその受信データはそのノード３００の送信元ＩＤを含んでいる。その受信データＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２およびＤＡＴＡ３は、図１の基準無線局２００、２２０、２３０および２４０または図２の移動無線端末２６２および２８２等の送信元ＩＤ ＩＤ１、ＩＤ２およびＩＤ３をそれぞれ含んでいる。その受信データＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２およびＤＡＴＡ３はＩＤ検出器４５７にも供給され、ＩＤ検出器４５７はその受信データ中の送信元ＩＤ ＩＤ１、ＩＤ２およびＩＤ３を検出し抽出して信号処理器４７０に供給する。後で説明するような形で位相差検出器４１５によって検出された図６Ｂの位相差ＰＤΔφ１、Δφ２およびΔφ３は信号処理器４７０に供給される。
【００４０】
通信ノード４００の信号処理器４７０は、位相差ＰＤに基づいて移動無線端末２６０および２８０の角度方向を求め、その求めた角度方向を送信元ＩＤと組み合わせて別のノードまたは装置に送信する。位相差からの角度方向の計算は、後で説明するような形態で位相差検出器４１５によって行われてもよい。図６Ｄに示されているように、図６Ｃの送信元ＩＤと角度方向の組のフレームに従って、後で説明するようにして移動無線端末（ＩＤＴ１）の位置（ｘ，ｙ）が決定される。送信元ＩＤと角度方向の組（ＩＤ１，θ１）、（ＩＤ２，θ２）および（ＩＤ３，θ３）は、図６Ｄに示された移動無線端末の位置の決定のために、他の装置に、好ましくは位置決定装置１２０に送信される。その決定された位置は、その移動無線端末における利用のためにその移動無線端末に送信されてもよい。代替構成として、図１の移動無線端末２６０または２８０において、それらの角度方向の組を別の装置に送信せずに、その移動無線端末の位置を自己の信号処理器４７０で決定してもよい。
【００４１】
上述のように、ノード４００の信号処理器４７０は図６Ｃの送信元ＩＤと角度方向のフレームを別のノードに送信し、図６Ｄに示された位置の決定はその別のノードまたは装置で実行すればよい。例えば、信号処理器４７０が、そのフレームをアクセス・ポイント２００または２０２およびＬＡＮ５０を介して位置決定装置１２０に送信し、位置決定装置１２０がそれらのフレームに基づいてその位置を決定してもよい。例えば、信号処理器４７０が、そのフレームをアクセス・ポイント２００または２０２およびＬＡＮ５０を介してサーバ１１０に送信し、サーバ１１０はそれらの受信フレームに基づいてその位置を決定してもよい。例えば、信号処理器４７０が、そのフレームを１つの通信ノード３００に送信し、通信ノード３００の信号処理器３７０はその受信フレームに基づいてその位置を決定してもよい。例えば、アクセス・ポイント２００または２０２の信号処理器３７０または４７０が、それらのフレームを他のノードから収集してそれらの受信フレームに基づいてその位置を決定してもよい。その位置の決定を移動無線端末２４０、２６０、２４２および２６２以外の装置で実行すれば、その移動無線端末における処理負荷を軽減できる。
【００４２】
代替構成として、ノード４００の信号処理器４７０は、送信元ＩＤと位相差ＰＤの組（ＩＤ１，Δφ１）、（ＩＤ２，Δφ２）および（ＩＤ３，Δφ３）をそれぞれ含むフレーム（図示せず）をそれぞれ生成してその別のノードに送信してもよい。その角度方向および位置は、その別のノードまたは装置において、その受信した送信元ＩＤと位相差ＰＤに従って決定される。
【００４３】
基準無線局と移動無線端末の間の通信、従って通信ノード３００および４００の通信ユニットは、典型的には近距離無線通信規格、例えばブルートゥース規格または無線ＬＡＮ規格に従う。ブルートゥース規格では、ＩＳＭ帯と呼ばれる２．４ＧＨｚ帯域（２．４０２〜２．４８０ＧＨｚ）が使用され、パワー・クラス１〜３（１ｍＷ、２．５ｍＷ、１００ｍＷ）が規定されており、そのクラスに応じて約１０ｍ〜約１００ｍの範囲の近距離通信が可能である。その規格ではＧＦＳＫ変調および周波数ホッピング方式が使用される。例えばＩＥＥＥ８０２．１１による無線ＬＡＮ規格では、使用周波数２．４ＧＨｚ帯（２．４０〜２．４９７ＧＨｚ）において、スペクトラム直接拡散方式およびＤＢＰＳＫ変調またはＤＱＰＳＫ変調で、または周波数ホッピング方式およびＧＦＳＫ変調で通信を行う。
【００４４】
図７Ａは、図１のシステムにおける各エリア内の１つの移動無線端末Ｔに対する３つの基準ノードまたは基準無線局Ａ、ＢおよびＣのそれぞれの求められた角度方向θ１、θ２およびθ３に従ってその端末Ｔの位置（ｘ，ｙ）を決定する方法を説明するのに役立つ。３つの基準ノードＡ、ＢおよびＣの位置は既知である。
【００４５】
図７Ａにおいて、移動無線端末Ｔが、後で説明するようにして決定された基準角度方向（角度の基準方向）または方位ＲＴを持っているものとする。移動無線端末Ｔにおけるその基準方向ＲＴと３つの基準ノードＡ、ＢおよびＣとの間のそれぞれの求めた角度方向をそれぞれθ１、θ２およびθ３とする。３つの基準通信ノードＡ、ＢおよびＣは図１の基準無線局２００〜２４０のうちの３つである。基準ノードＡおよびＢの位置を結ぶ直線と基準ノードＢおよびＣの位置を結ぶ直線とがエリアの外に位置するように３つの基準ノードＡ、ＢおよびＣを配置しておけば、基準ノードＡ、ＢおよびＣの位置が既知であるから、求めた角度方向θ１、θ２およびθ３から移動無線端末Ｔの位置は一意的に決定できる。
【００４６】
但し、基準角度方向ＲＴが何らかの手段で地理的に常に同じ方位を示すようにし、２つの基準ノードＡおよびＢの位置を結ぶ直線がエリアの外に位置するように基準ノードＡおよびＢを配置しておけば、端末Ｔにおける基準方向ＲＴに対する２つの基準ノードの角度方向、例えばＡおよびＢの角度方向θ１およびθ２から、移動無線端末Ｔの位置は一意的に決定できる。
【００４７】
図７Ｂは、図２のシステムにおける２つの基準ノードＡおよびＢに対する各エリア内の１つの移動無線端末Ｔのそれぞれの求められた角度方向θ１およびθ２に従ってその端末Ｔの位置（ｘ，ｙ）を決定する方法を説明するのに役立つ。少なくとも２つの移動無線端末Ｔの求めた角度方向から、その移動無線端末Ｔの位置が決定される。２つの基準ノードＡおよびＢの位置は既知である。
【００４８】
図７Ｂにおいて、２つの基準通信ノードＡおよびＢがそれぞれの基準角度方向ＲＡおよびＲＢを持っているものとする。２つの基準通信ノードＡおよびＢにおけるそれぞれの基準方向ＲＡおよびＲＢと移動無線端末Ｔとの間のそれぞれの求めた角度方向をθ１およびθ２とする。２つの基準通信ノードＡおよびＢは図２の基準無線局２０２〜２４２のうちの２つである。
【００４９】
２つの基準通信ノードＡおよびＢの基準角度方向ＲＡおよびＲＢが互いに独立に（無関係に）決定されているときは、一方の基準通信ノードＡにおけるその基準方向ＲＡと他方のノードＢの間の角度方向θ１２と、他方の基準通信ノードＢにおけるその基準方向ＲＢと他方のノードＡの間の角度方向θ２１とが求められて、２つの基準通信ノードＡおよびＢの既知の位置と求めた角度方向θ１２、θ２１、θ１およびθ２（即ち（θ１２−θ１）および（θ２１−θ２））とから移動無線端末Ｔの位置が一意的に決定できる。その角度方向θ１２およびθ２１を求めるために、図４のノード４００の形態の基準通信ノードＡおよびＢの各々は、図３のノード３００からのＲＦ信号と同様の、他方の基準通信ノード（４００）ＢまたはＡからその一方のアンテナ４１１または４５１を介して送信された送信元ＩＤを含むＲＦ信号を受信する。
【００５０】
一方、２つの基準通信ノードＡおよびＢの位置におけるそれぞれの基準角度方向または方位ＲＡとＲＢの相対的関係が既知とし、基準ノードＡおよびＢの位置を結ぶ直線がエリアの外に位置するように基準ノードＡおよびＢを配置しておけば、２つの基準通信ノードＡおよびＢの位置が既知であるから、その既知の位置と基準方向ＲＡおよびＲＢに対する求めた角度方向θ１およびθ２から移動無線端末Ｔの位置は一意的に決定できる。
【００５１】
図８は、図４の通信ノード４００の２つのアンテナＡＮＴ１（４１１）およびＡＮＴ２（４５１）によって受信されたＲＦ信号またはそのＲＦ信号上のＩＦ信号の位相差に従ってＲＦ信号の入射角度方向を求める手法を説明するのに役立つ。ＲＦ信号は、波長λ、例えば２．５ＧＨｚ付近では約１２ｃｍを有する。アンテナＡＮＴ１およびＡＮＴ２は、水平な線上にあって、距離ｄ（＜λ／２）だけ離れており、例えば約３ｃｍ離れている。アンテナＡＮＴ１およびＡＮＴ２の双方の位置を含む直線をアンテナ基準線とする。アンテナ基準線に垂直な水平平面上の方向を基準角度方向Ｒとする。この基準方向Ｒを、図７Ａおよび７Ｂにおける基準角度方向ＲＴ、ＲＡおよびＲＢとして用いると有利である。
【００５２】
図８において、通信ノード４００の基準方向Ｒに対して水平に角度θで入射するＲＦ信号は、アンテナＡＮＴ１およびＡＮＴ２によって受信されたときの行路差がｄ・ｓｉｎθとなる。２つのアンテナＡＮＴ１およびＡＮＴ２の間の位相差は、Δφ＝２π（ｄ・ｓｉｎθ）／λとなる。従って、基準方向Ｒに対するＲＦ信号の入射角度方向はθ＝Ｓｉｎ−１（（λ／２πｄ）Δφ）となる。
【００５３】
図７Ａに関連して説明したように移動無線端末Ｔの基準角度方向ＲＴを地理的に常に同じ方位、例えばＮ極方向とする場合には、移動無線端末Ｔに設けることができるジャイロスコープ、コンパス等を用いて求められる基準角度方向ＲＴに対する図８の基準角度方向Ｒの差によって、それぞれの求めた角度方向の値を補正すればよい。
【００５４】
図９は、受信ＲＦ信号に従って移動無線端末の角度方向θを求めるための処理のブロック図を示している。図９はその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。アンテナＡＮＴ１ ４１１によって受信されたＲＦ信号は周波数変換器４１３でダウンコンバートされて中間周波数の信号Ａ１ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）が生成される。ここで、Ａ１は振幅、ωは角速度、φ１は初期位相を表す。アンテナＡＮＴ２ ４５１によって受信されたＲＦ信号は周波数変換器４５３でダウンコンバートされて信号Ａ２ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）が生成される。ここで、Ａ２は振幅、ωは角速度、φ２は初期位相を表す。中間周波数は例えば５０ＭＨｚである。代替構成として、前述のように、信号Ａ１ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）およびＡ２ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）はダウンコンバート前のＲＦ信号であってもよい。信号Ａ１ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）およびＡ２ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）は位相差検出器４１５に供給される。
【００５５】
位相差検出器４１５において、信号Ａ１ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）およびＡ２ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）は、それぞれリミッタ・アンプで形成された振幅補正器４１７および４５７によってそれぞれ振幅が補正されて正規化され、信号ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）およびｃｏｓ（ωｔ＋φ２）が生成される。
【００５６】
正規化された信号ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）とｃｏｓ（ωｔ＋φ２）の双方は、加算器４１９と減算器４５９に供給される。加算器４１９は両信号の和ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）＋ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）＝ｃｏｓ（（φ１−φ２）／２）ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）を生成する。減算器４５９は両信号の差ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）−ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）＝−ｓｉｎ（（φ１−φ２）／２）ｓｉｎ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）を表す信号を生成する。
【００５７】
その和および差の信号は２乗検波器４２２および４６２においてそれぞれ２乗され、レベル検出器４２４および４６４においてその和の２乗およびその差の２乗のレベル（大きさ）ｃｏｓ２（（φ１−φ２）／２）およびｓｉｎ２（（φ１−φ２）／２）が求められて、除算器４２６に供給される。除算器４２６において、そのレベルに従って、ｓｉｎ２（（φ１−φ２）／２）／ｃｏｓ２（（φ１−φ２）／２）＝ｔａｎ２（（φ１−φ２）／２）が求められ、その平方根｜ｔａｎ（（φ１−φ２）／２）｜＝ｔａｎ（｜φ１−φ２｜／２）が求められて、位相差の絶対値｜Δφ｜＝｜φ１−φ２｜が生成される。その位相差の絶対値｜Δφ｜が入射方向決定器４８０に供給される。レベル検出器４２４および４６４は、好ましくはＡ／Ｄ変換器を含んでいてディジタル信号を出力として供給する。
【００５８】
一方、その和の信号は、リミッタ・アンプで形成された振幅補正器４３４にも供給されて、その振幅が補正されて正規化されて信号ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２））が生成される。その差の信号は、また、遅延素子４２２でπ／２の遅延を受け（ｓｉｎ（（φ１−φ２）／２）ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２））、それがリミッタ・アンプで形成された振幅補正器４４４に供給されて、その振幅が補正されて正規化されて信号ｓｇｎ（φ１−φ２）ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）が得られる。ここで、ｘ＞０についてｓｇｎ（ｘ）＝＋１であり、ｘ＜０についてｓｇｎ（ｘ）＝−１である。
【００５９】
振幅補正器４３４からの信号ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）と振幅補正器４４４からの信号ｓｇｎ（φ１−φ２）ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）は加算器４４２で加算される。加算器４４２は、位相差φ１−φ２＞０（ゼロ）（正）に対して値２を生成し、位相差φ１−φ２＜０（ゼロ）に対して値０（ゼロ）（負）を生成する。加算器４４２の出力は、符号判定器４４４によって閾値処理されてそれが正（＋）かまたは負（−）かが判定される。その正負の符号が、位相差（φ１−φ２）の符号として入射方向決定器４８０に供給される。
【００６０】
入射方向決定器４８０は、図８に関連して説明したような形態で、絶対位相差｜Δφ｜＝｜φ１−φ２｜とその位相差の符号（＋または−）とアンテナ間の距離ｄとからＲＦ信号の入射角度方向θを求める。
【００６１】
代替構成として、入射方向決定器４８０の入射角度方向の決定の機能、または除算器４２６および入射方向決定器４８０の入射角度方向の決定の機能は、位相差検出器４１５ではなくて、ノード４００の信号処理器４７０、別のノードまたは別の装置等で行ってもよい。その機能が別のノードまたは装置で行われる場合、図９においてレベル検出器４２４および４６４から除算器４２６へそれぞれ供給される２つのレベル信号と、符号判定器４４４から入射方向決定器４８０へ供給される符号信号とを、送信元ＩＤと組み合わせてその別のノードまたは装置に送信し、例えばアクセス・ポイント２００または２０２およびＬＡＮ５０を介して位置決定装置１２０に送信するとよい。
【００６２】
図１０は、図９のブロック図の変形であり、受信ＲＦ信号に従って移動無線端末の角度方向θを求めるための別の処理のブロック図を示している。図１０もその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。図１０の処理では、図９の除算器４２６および入射方向決定器４８０の代わりに入射方向決定用のＲＯＭテーブル４８２が設けられている。ＲＯＭテーブル４８２は、レベル検出器４２４および４６４からのその和の２乗およびその差の２乗のレベルｃｏｓ２（（φ１−φ２）／２）およびｓｉｎ２（（φ１−φ２）／２）と符号判定器４４４からの符号とをインデックスとして、ＲＦ信号の対応する入射方向θの値を出力として供給する。ＲＯＭテーブル４８２において、図８に関連して説明した式に従って、それらのインデックスと入射角度方向θの値とを関係付ける表が設けられている。
【００６３】
図１１は、図１０のブロック図の変形であり、受信ＲＦ信号から移動無線端末の角度方向θを求めるためのさらに別の処理のブロック図を示している。図１１もその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。図１１の処理では、図１０の２乗検波器４２２および４６２およびレベル検出器４２４および４６４の代わりに、スイッチ４２０および４３０の間に２乗検波器４２３およびレベル検出器４２５が設けられている。スイッチ４２０は、切換制御信号で同期的に切り換えられて加算器４１９からの和ｃｏｓ（（φ１−φ２）／２）ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）と、差−ｓｉｎ（（φ１−φ２）／２）ｓｉｎ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）とを交互に２乗検波器４２３およびレベル検出器４２５に供給する。スイッチ４３０は、その和の２乗とその差の２乗のレベルｃｏｓ２（（φ１−φ２）／２）およびｓｉｎ２（（φ１−φ２）／２）を交互にＲＯＭテーブル４８２に供給する。ＲＯＭテーブル４８２は、前述したのと同様に、ＲＦ信号の対応する入射角度方向θの値を出力として供給する。
【００６４】
代替構成として、図１０および１１において、ＲＯＭテーブル４８２を、位相差検出器４１５ではなくて、ノード４００の信号処理器４７０、別のノードまたは別の装置等に設けて、そこで入射角度方向を決定してもよい。その入射角度方向の決定が別のノードまたは装置で行われる場合、レベル検出器４２４および４６４からまたはスイッチ４３０を介してレベル検出器４２５からＲＯＭテーブル４８２へ供給されるレベル信号と、符号判定器４４４からＲＯＭテーブル４８２へ供給される符号信号とを、送信元ＩＤと組み合わせてその別のノードまたは装置に送信し、例えばアクセス・ポイント２００または２０２およびＬＡＮ５０を介して位置決定装置１２０に送信するとよい。
【００６５】
図１２は、図９〜１１の処理の代替構成として、受信ＲＦ信号から移動無線端末の方向を求めるための論理的処理のブロック図を示している。図１２もその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。
【００６６】
図１３Ａ〜１３Ｃは、絶対位相差を求めるための図１２の諸信号の論理レベルを示している。図１４Ａおよび１４Ｂは、位相差の符号を求めるための図１２の諸信号の論理レベルを示している。
【００６７】
図１２において、図４の周波数変換器４１３からの信号は２値化素子４６７に供給され、２値化素子４６７において閾値で処理されて２値信号Ａが生成され、図４の周波数変換器４５３からの信号は２値化素子４７７に供給され、２値化素子４７７において閾値で処理されて２値信号Ｂが生成される。
【００６８】
２値化素子４６７からの信号Ａは、排他的論理和ＥＸＯＲ４６９の一方の入力に供給される。２値化素子４７７からの信号Ｂは、ＥＸＯＲ４６９の他方の入力に供給される。ＥＸＯＲ４６９は信号Ａと信号Ｂの排他的論理和をとってＥＸＯＲ出力を供給する。図１３Ａおよび１３Ｂは、信号Ａの位相が信号Ｂの位相より進んでいるときの諸信号の関係を示している。図１３Ｃは、信号Ａの位相が信号Ｂの位相より遅れているときの諸信号の関係を示している。図１３Ａ〜１３Ｃに示されているように、信号Ａと信号Ｂの絶対位相差｜Δφ｜が大きくなるにしたがって、ＥＸＯＲ出力の各パルスの幅が大きくなる。ＥＸＯＲ出力の各パルスの幅は絶対位相差を表す。
【００６９】
ＥＸＯＲ４６９の出力は低域濾波器（ＬＰＦ）４７２に供給され、ＬＰＦ４７２によって濾波されて位相差がアナログ・レベルに変換される。ＬＰＦ４７２からのアナログ信号はレベル検出器４７４によってそのアナログ・レベルがディジタル値として検出され、絶対位相差｜Δφ｜=｜φ１−φ２｜が生成される。絶対位相差｜Δφ｜は入射方向判定器４８６に供給される。
【００７０】
図１２において、２値化素子４７７からの信号Ｂは、ラッチ素子４３７にも供給され、ラッチ素子４３７において２値化素子４６７からの信号Ａの立ち上がりでラッチされる。
【００７１】
図１４Ａに示されているように、信号Ａの位相が信号Ｂの位相より進んでいるときは、ラッチ素子４３７の出力は常にＬレベルとなる。図１４Ｂに示されているように、信号Ａの位相が信号Ｂの位相より遅れているときは、ラッチ素子４３７の出力は常にＨレベルとなる。ラッチ素子４３７からのＨまたはＬレベルを表す信号は符号判定器４４５に供給され、符号判定器４４５は、その信号がＨレベルのときは正（＋）の符号を入射方向判定器４８６に供給し、その信号がＬレベルのときは負（−）の符号を入射方向決定器４８６に供給する。
【００７２】
入射方向決定器４８６は、図８に関連して説明したような形態で、絶対位相差｜Δφ｜＝｜φ１−φ２｜とその位相差の符号（＋または−）とアンテナ間の距離ｄとからＲＦ信号の入射角度方向θを求める。入射方向決定器４８０は、図１０と同様の、絶対位相差と符号とをインデックスとするＲＯＭテーブルを含んでいてもよい。
【００７３】
代替構成として、入射方向決定器４８６の入射角度方向の決定の機能は、位相差検出器４１５ではなくて、ノード４００の信号処理器４７０、別のノードまたは別の装置等で行ってもよい。その機能が別のノードまたは装置で行われる場合、図１２においてレベル検出器４７４から入射方向決定器４８６へ供給されるレベル信号と、符号判定器４４５から入射方向決定器４８６へ供給される符号信号とを、送信元ＩＤと組み合わせてその別のノードまたは装置に送信し、例えばアクセス・ポイント２００または２０２およびＬＡＮ５０を介して位置決定装置１２０に送信するとよい。
【００７４】
図１５Ａおよび１５Ｂは、複数の基準通信ノードを用いて異なる方法で端末の位置を決定する方法を説明するのに役立つ。図１５Ａおよび１５Ｂにおいて、基準ノードＡに対する端末Ｔの角度方向ＤＡと基準ノードＢに対する端末Ｔの角度方向ＤＢの間の求められた角度をθＡＢとし、基準ノードＢに対する端末Ｔの角度方向ＤＢと基準ノードＣに対する端末Ｔの角度方向ＤＣの間の求められた角度をθＢＣとし、基準ノードＣに対する端末Ｔの角度方向ＤＣと基準ノードＡに対する端末Ｔの角度方向ＤＡの間の求められた角度をθＣＡとする。
【００７５】
図１および２の位置決定装置１２０、図１および２のサーバ１１０、図４のノード４００の信号処理器４７０、または図３のノード３００の信号処理器３７０は、前述したように、送信元ＩＤと角度方向の組（ＩＤ１，θ１）、（ＩＤ２，θ２）および（ＩＤ３，θ３）を取得して、移動無線端末Ｔの位置（ｘ，ｙ）を求める。
【００７６】
図７Ａから、図１のシステムでは、３つより多い基準無線局を用いて移動無線端末の位置を決定する場合、角度方向の測定誤差によって基準無線局の異なる組み合わせに対して異なる複数の端末位置が得られることがあることが分かるであろう。図７Ｂから、図２のシステムでは、２つより多い基準無線局を用いて移動無線端末の位置を決定する場合、基準無線局の異なる組み合わせに対して異なる複数の端末位置が得られることがあることがわかるであろう。
【００７７】
図１５Ａにおいて、基準ノードＡに対する端末Ｔの角度方向ＤＡと基準ノードＢに対する端末Ｔの角度方向ＤＢに従って求めた端末Ｔの仮の位置と、基準ノードＢに対する端末Ｔの角度方向ＤＢと基準ノードＣに対する端末Ｔの角度方向ＤＣに従って求めた端末Ｔの仮の位置と、基準ノードＣに対する端末Ｔの角度方向ＤＣと基準ノードＡに対する端末Ｔの角度方向ＤＡに従って求めた端末Ｔの仮の位置とが一致しないときは、位置決定装置１２０、サーバ１１０または信号処理器４７０または３７０は、それらの求めた仮の位置の直交座標系（ｘ，ｙ）での平均を端末Ｔの適切な位置と決定する。代替構成として、それらの仮の位置を頂点とする多角形の重心を端末Ｔの適切な位置と決定してもよい。
【００７８】
図１５Ｂにおいて、角度方向ＤＡと角度方向ＤＢに従って求めた端末Ｔの仮の位置と、角度方向ＤＢと角度方向ＤＣに従って求めた端末Ｔの仮の位置と、角度方向ＤＣと角度方向ＤＡに従って求めた端末Ｔの仮の位置とが一致しないときは、それらの求めた角度θＡＢ、θＢＣおよびθＣＡの中の最も直角に近い１つの角度を有する仮の位置を端末Ｔの適切な位置と決定する。代替構成として、それらの角度θＡＢ、θＢＣおよびθＣＡの中の最も直角に近い数個の角度を抽出し、その抽出された角度を有する仮の位置の平均を端末Ｔの適切な位置と決定してもよい。代替構成として、それらの角度の中の４５度〜１３５度の範囲内のものを抽出し、その抽出された角度を有する仮の位置の平均を端末Ｔの適切な位置と決定してもよい。
【００７９】
図１６は、図１における移動無線端末２６０および２８０の各々における２つのアンテナａ１およびａ２の配置の例を示している。図１６において、アンテナａ１およびａ２は、移動無線端末２６０および２８０の上面に距離ｄを隔てて配置されている。アンテナａ１およびａ２の各々は、一辺が約１ｃｍ以内のチップアンテナかまたは平面アンテナであることが好ましい。アンテナａ１およびａ２の受信および送信ＲＦ信号強度パターンは水平の全ての方向にほぼ均一であり、アンテナａ１およびａ２は、任意の方向の基準ノードのアンテナからのＲＦ信号を受信できる。アンテナａ１およびａ２は、好ましくは端末の内部に配置されており、外部に露出している必要はない。
【００８０】
図１７Ａおよび１７Ｂは、図１における移動無線端末２６０および２８０における２つのアンテナの配置の別の例およびその受信ＲＦ信号強度パターンをそれぞれ示している。図１７Ａにおいて、１対のアンテナａ１１およびａ１２は、移動無線端末２６０および２８０の正面に距離ｄを隔てて配置されている。別の１対のアンテナａ２１およびａ２２は、移動無線端末２６０および２８０の背面に距離ｄを隔てて配置されている。アンテナａ１１、ａ１２、ａ２１およびａ２２の各々は、一辺が約１ｃｍ以内のチップアンテナかまたは平面アンテナであることが好ましい。１対のアンテナａ１１およびａ１２と別の１対のアンテナａ２１およびａ２２は、それぞれの面側により高い指向性を有し、受信および送信ＲＦ信号強度パターンはそれぞれの面側がより強い。アンテナａ１１およびａ１２およびアンテナａ２１およびａ２２は、好ましくは端末の内部に配置されており、外部に露出している必要はない。このように高い指向性の２対のアンテナを設けたことによって、移動無線端末２６０および２８０は任意の方向の基準ノードからのＲＦ信号を受信でき、その入射方向が正面側であるかまたは背面側であるかを、エリアの配置を考慮することなく確定できる。
【００８１】
図２における基準無線局２０２、２２２および２４２は、図１６または１７と同様のアンテナの配置を持っていればよい。基準無線局２０２、２２２および２４２は、測位エリア６２および６４に向けられた指向性の高い１対のアンテナを用いればよく、それによってマルチパスの影響を低減できる。基準無線局２０２、２２２および２４２は、装置のサイズがもっと大きくてもよい場合は平行な２本のロッドアンテナを持っていてもよい。
【００８２】
以上の説明では、移動無線端末２６０〜２８２および基準無線局２００〜２４２は概ね同じ水平面上にあり、それらのアンテナの間の高さの差と水平平面に対するその端末のアンテナ基準線の傾斜とが無視できるまたは誤差の範囲内のものと仮定して説明した。基準無線局２００〜２４２の間の距離は例えば約５ｍ〜約１０ｍとする。基準無線局２００〜２４２のアンテナの高さは例えば約１．５ｍ〜約２ｍの範囲の値とする。移動無線端末２６０〜２８２のアンテナの高さは例えば約１ｍ〜約１．５ｍの範囲とする。この場合の移動無線端末の測位の精度または分解能は約１ｍ以内と期待される。
【００８３】
しかし、それらのアンテナの高さの差およびそのアンテナ基準線の傾斜が無視できないときは、基準無線局２００〜２４２のアンテナの既知の高さおよびエリアの既知の地形に従って、方向および位置の３次元的な修正を行って移動無線端末２６０〜２８２の位置を求めればよい。
【００８４】
図４の通信ノード４００において２つのアンテナａ１およびａ２で受信したＲＦ信号を処理する場合、位相差Δφは通信ノード４００内の経路の回路の相違による誤差ｅを含むことがある。図１８は、そのような経路の相違による誤差を補正するための２つのアンテナと２つの経路の間の接続を切り換えるためのスイッチＳＷを含む構成を示している。
【００８５】
まず、スイッチＳＷを第１の位置に置いて、アンテナａ１を介して受信したＲＦ信号を図４における周波数変換器４１３を含む経路１に供給し、アンテナａ２を介して受信したＲＦ信号を周波数変換器４５３を含む経路２に供給する。このときの位相差検出器４１５の出力に位相誤差ｅが存在するとする。検出された位相差はΔφ＋ｅとなる。次に、スイッチＳＷを第２の位置に置いて、アンテナａ１を介して受信したＲＦ信号を周波数変換器４５３を含む経路２に供給し、アンテナａ２を介して受信したＲＦ信号を周波数変換器４１３を含む経路１に供給する。検出された位相差は−Δφ＋ｅとなる。この誤差ｅを補正するために、２つの位相差の差をとると、誤差ｅが相殺されて２Δφが得られる。これを２で除算すると、補正されたΔφが得られる。
【００８６】
以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。
【００８７】
（付記１） 移動無線局の位置を決定する装置であって、
第１の基準無線局の位置、第２の基準無線局の位置、前記移動無線局と前記第１の基準無線局の間の第１の相対的角度方向、および前記移動無線局と前記第２の基準無線局の間の第２の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定する手段を具える装置。
（付記２） 前記第１および第２の相対的角度方向は前記移動無線局の基準角度方向に対する前記第１および第２の基準無線局の角度方向である、付記１に記載の装置。
（付記３） 前記第１の相対的角度方向は、前記移動無線局によって受信された前記第１の基準無線局からの第１のＲＦ信号に関連する第１の位相差から求められ、
前記第２の相対的角度方向は、前記移動無線局によって受信された前記第２の基準無線局からの第２のＲＦ信号に関連する第２の位相差から求められるものである、付記１に記載の装置。
（付記４） 前記第１の相対的角度方向は前記第１の基準無線局の基準角度方向に対する前記移動無線局の角度方向であり、前記第２の相対的角度方向は前記第２の基準無線局の基準角度方向に対する前記移動無線局の角度方向である、付記１に記載の装置。
（付記５） 前記移動無線局の位置は、さらに前記第１の基準無線局と前記第２の基準無線局の間の第３の相対的角度方向に基づいて求められるものである、付記１に記載の装置。
（付記６） 前記第１の相対的角度方向は、前記第１の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第１の位相差から求められ、
前記第２の相対的角度方向は、前記第２の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第２の位相差から求められるものである、付記１に記載の装置。
（付記７） 前記位置を決定する手段は、前記第１と第２の基準無線局の位置、前記第１および第２の相対的角度方向、第３の基準無線局の位置、および前記移動無線局と前記第３の基準無線局の間の第３の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定するものである、付記１に記載の装置。
（付記８） 前記移動無線局の位置は、前記第１、第２および第３の相対的角度方向の間の３つの角度の中の少なくとも２つに従って求められるものである、付記７に記載の装置。
（付記９） 前記移動無線局である付記１に記載の装置。
（付記１０） 前記第１または第２の基準無線局である付記１に記載の装置。
（付記１１） 前記第１の基準無線局にローカル・エリア・ネットワークを介して接続された付記１に記載の装置。
（付記１２） 無線局の角度方向を求める装置であって、
受信ＲＦ信号に関連する位相差から基準角度方向に対する前記無線局の角度方向を求める手段を具える装置。
（付記１３） 前記ＲＦ信号は前記無線局から受信されたものである、付記１２に記載の装置。
（付記１４） 前記ＲＦ信号は前記無線局によって受信されたものである、付記１２に記載の装置。
（付記１５） 前記位相差は２つのアンテナの間での前記受信ＲＦ信号に関連する位相差である、付記１２に記載の装置。
（付記１６） 前記無線局である付記１２に記載の装置。
（付記１７） 前記無線局から前記ＲＦ信号を受信する付記１２に記載の装置。
（付記１８） 前記位相差を受信する付記１２に記載の装置。
（付記１９） さらに、前記求めた角度方向から前記無線局の位置を決定する手段を具える、付記１２に記載の装置。
（付記２０） ＲＦ信号を受信する所定の距離隔てられた第１と第２のアンテナと、
前記第１と第２のアンテナの間での前記受信されたＲＦ信号に関連する位相差を検出する手段と、
を具える無線機器。
（付記２１） さらに、前記受信されたＲＦ信号に含まれている送信元識別を検出する手段を具える、付記２０に記載の無線機器。
（付記２２） 情報処理装置用の記憶媒体に格納されたプログラムであって、
移動無線局と前記第１の基準無線局の間の第１の相対的角度方向を取得するステップと、
前記移動無線局と第２の基準無線局の間の第２の相対的角度方向を取得するステップと、
第１の基準無線局の位置、第２の基準無線局の位置、前記第１の相対的角度方向および前記第２の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定するステップと、
を実行させるよう動作可能なプログラム。
（付記２３） 前記移動無線局によって受信された前記第１の基準無線局からの第１のＲＦ信号に関連する第１の位相差から、前記第１の相対的角度方向を求めるステップと、
前記移動無線局によって受信された前記第２の基準無線局からの第２のＲＦ信号に関連する第２の位相差から、前記第２の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに実行させるよう動作可能な、付記２２に記載のプログラム。
（付記２４） 前記位置を決定するステップは、さらに前記第１の基準無線局と前記第２の基準無線局の間の第３の相対的角度方向に基づいて、前記移動無線局の位置を決定するものである、付記２２に記載のプログラム。
（付記２５） 前記第１の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第１の位相差から、前記第１の相対的角度方向を求めるステップと、
前記第２の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第２の位相差から、前記第２の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに実行させるよう動作可能な、付記２２に記載のプログラム。
（付記２６） 位置を決定する前記ステップは、前記第１と第２の基準無線局の前記位置、前記第１および第２の相対的角度方向、第３の基準無線局の位置、および前記移動無線局と前記第３の基準無線局の間の第３の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定することを含むものである、付記２２に記載のプログラム。
（付記２７） 情報処理装置用の記憶媒体に格納されたプログラムであって、
受信ＲＦ信号に関連する位相差を取得するステップと、
前記位相差から基準角度方向に対する無線局の角度方向を求めるステップと、を実行させるよう動作可能なプログラム。
（付記２８） 前記求めた角度方向から前記無線局の位置を決定するステップをさらに実行させるよう動作可能な、付記２７に記載のプログラム。
（付記２９） 移動無線局の位置を決定する方法であって、
前記移動無線局と前記第１の基準無線局の間の第１の相対的角度方向を取得するステップと、
前記移動無線局と第２の基準無線局の間の第２の相対的角度方向を取得するステップと、
第１の基準無線局の位置、第２の基準無線局の位置、前記第１の相対的角度方向および前記第２の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定するステップと、
を含む、方法。
（付記３０） 前記移動無線局によって受信された前記第１の基準無線局からの第１のＲＦ信号に関連する第１の位相差から、前記第１の相対的角度方向を求めるステップと、
前記移動無線局によって受信された前記第２の基準無線局からの第２のＲＦ信号に関連する第２の位相差から、前記第２の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに含む、付記２９に記載の方法。
（付記３１） 前記位置を決定するステップは、さらに前記第１の基準無線局と前記第２の基準無線局の間の第３の相対的角度方向に基づいて、前記移動無線局の位置を決定するものである、付記２９に記載の方法。
（付記３２） 前記第１の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第１の位相差から、前記第１の相対的角度方向を求めるステップと、
前記第２の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第２の位相差から、前記第２の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに含む、付記２９に記載の方法。
（付記３３） 位置を決定する前記ステップは、前記第１と第２の基準無線局の前記位置、前記第１および第２の相対的角度方向、第３の基準無線局の位置、および前記移動無線局と前記第３の基準無線局の間の第３の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定することを含むものである、付記２９に記載の方法。
（付記３４） 無線局の角度方向を求める方法であって、
受信ＲＦ信号に関連する位相差を取得するステップと、
前記位相差から基準角度方向に対する前記無線局の角度方向を求めるステップと、
を含む、方法。
（付記３５） 前記求めた角度方向から前記無線局の位置を決定するステップをさらに含む、付記３４に記載の方法。
【００８８】
【発明の効果】
本発明は、前述の特徴によって、比較的狭い領域において移動無線端末の位置をより正確に決定でき、移動無線端末の位置を決定するためのより簡単でより小さな構成を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による、屋内または屋外の複数のエリアにおいて移動無線端末の位置を決定するシステムの概略的構成を示している。
【図２】図２は、本発明による、屋内または屋外の複数のエリアにおいて移動無線端末の位置を決定する別のシステムの概略的構成を示している。
【図３】図３は、図１に示されている１つのアンテナを有する基準無線局、および図２に示されている１つのアンテナを有する移動無線端末を表す通信ノードの概略的な装置構成を示している。
【図４】図４は、図１に示されている２つのアンテナを有する移動無線端末、および図２に示されている２のアンテナを有する基準無線局を表す通信ノードの概略的な装置構成を示している。
【図５】図５は、処理器によって実行される、送信元ＩＤと受信ＲＦ信号の位相差とに従って移動無線端末の位置を決定するためのフロー図を示している。
【図６】図６Ａ〜６Ｄは、変復調器によって復調された受信データ、位相差検出器によって検出された位相差、位置決定用のデータ・フレーム、および決定された移動無線端末の位置データの関係を示している。
【図７】図７Ａは、図１のシステムにおける各エリア内の１つの移動無線端末に対する３つの基準ノードのそれぞれの求められた角度方向に従ってその端末Ｔの位置を決定する方法、を説明するのに役立つ。図７Ｂは、図１のシステムにおける２つの基準ノードに対する各エリア内の１つの移動無線端末Ｔのそれぞれの求められた角度方向に従ってその端末の位置を決定する方法を説明するのに役立つ。
【図８】図８は、図４の通信ノードの２つのアンテナによって受信されたＲＦ信号の位相差に従ってＲＦ信号の入射角度方向を求める方法を説明するのに役立つ。
【図９】図９は、受信ＲＦ信号に従って移動無線端末の角度方向を求めるための処理のブロック図を示している。
【図１０】図１０は、受信ＲＦ信号に従って移動無線端末の角度方向を求めるための別の処理のブロック図を示している。
【図１１】図１１は、受信ＲＦ信号に従って移動無線端末の角度方向を求めるためのさらに別の処理のブロック図を示している。
【図１２】図１２は、受信ＲＦ信号から移動無線端末の角度方向を求めるための論理的処理のブロック図を示している。
【図１３】図１３Ａ〜１３Ｃは、絶対位相差を求めるための図１２の諸信号の論理レベルを示している。
【図１４】図１４Ａおよび１４Ｂは、位相差の符号を求めるための図１２の諸信号の論理レベルを示している。
【図１５】図１５Ａおよび１５Ｂは、複数の基準通信ノードを用いて端末の位置を決定する方法を説明するのに役立つ。
【図１６】図１６は、図１における移動無線端末における２つのアンテナの配置の例を示している。
【図１７】図１７Ａおよび１７Ｂは、図１における移動無線端末における２つのアンテナの配置の別の例およびその受信ＲＦ信号強度パターンをそれぞれ示している。
【図１８】図１８は、経路の相違による位相差誤差を補正するためのスイッチを含む構成を示している。
【符号の説明】
５０ ＬＡＮ
６２、６４ エリア
１１０ サーバ
１２０ 位置決定装置
２００ アクセス・ポイントおよび基準無線局
２２０、２３０、２４０ 基準無線局
２６０、２８０ 移動無線端末
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動無線端末の測位に関し、特に、例えば博物館、遊園地のような入場者が中を移動する場所および施設における彼らの携帯する移動無線端末の位置の決定に関する。
【０００２】
【発明の背景】
アクセス・ポイント（基地局）によって移動電話機の位置を決定してその電話機にその電話機の位置を伝えることは既知である。移動電話およびＰＨＳで用いられている方法では、その電話機に最も近いアクセス・ポイントの位置によってその電話機の位置が決定される。その測位の精度または分解能は、ＰＨＳでは約１００ｍ〜約２００ｍであり、移動電話では約８００ｍ以上である。
【０００３】
ＰＨＳで用いられている別の方法では、複数のアクセス・ポイントによって、移動電話機からの受信ＲＦ信号強度に従ってその電話機の位置が決定される。その測位精度は、約４０ｍ〜約７０ｍである。
【０００４】
三角測量法に基づいて複数のアクセス・ポイントから移動無線端末までのＲＦ信号の伝播時間に従ってその端末の位置を決定することは知られている。その測位精度は約１０ｍ〜約２０ｍである。
【０００５】
しかし、ＲＦ信号の強度および伝送時間から位置を決定するそのような方法は、障害物のない小さな領域では有効であろうが、一般的には、ビルや壁によるマルチパス等の影響で電波環境が変化しやすく、機器および端末に応じた検出のばらつきが大きいので測位精度が低い。
【０００６】
ＧＰＳ（global positioning system、汎地球測位システム）を利用して移動無線端末の位置を決定することは既知である。ＧＰＳのみを利用する方法では、測位精度は約３０ｍ〜約１００ｍである。補助システムとともにＧＰＳを利用する別の方法では、基準局で測定された位置情報に従ってＧＰＳによるその移動無線端末の推定位置が補正される。その測位精度は約５ｍ〜約５０ｍである。これらの方法は、信号処理が複雑であり、ＧＰＳ衛星の運用組織の意向によって任意の時点で精度が低下させられる可能性がある。また、ＧＰＳは、屋内およびビルの間において測位の精度が低い。
【０００７】
ゲルナーによって１９９５年２月１６日付けで公開されたＰＣＴ出願公開公報ＷＯ９５／０４９４３号には、自走車両の追跡のためのモノパルス方位レーダ・システムが記載されている。このシステムは、自走車両に対する先行車の距離と角度から先行車の位置を決定する。このシステムは、移動端末の位置を決定するものではない。
【０００８】
加後によって１９９６年４月２日付けで公開された日本の特開平８−８６８６４号公報（Ａ）には、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection）システムにおいて、１レーンを４つのエリアに分け、異なる指向性の４つのアンテナからの受信信号を合成して、各エリアにおける進入車両の有無を検出することが記載されている。このシステムは、より広い範囲を高い精度でカバーするためには多数の小さなエリアと多数のそれぞれのアンテナが必要である。
【０００９】
玉置、他によって１９９４年８月１２日付けで公開された日本の特開平６−２２２１２４号公報（Ａ）には、指向性アンテナを用いて、移動体から送信されたＲＦ信号の実際の受信強度パターンを予め求めてある受信強度パターンとマッチングさせてその移動体の位置を決定することが記載されている。そのアンテナのサイズは比較的大きく、そのアンテナの指向性の制御には大きな装置が必要である。
【００１０】
本発明の目的は、比較的狭い領域において移動無線端末の位置をより正確に決定することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、移動無線端末の位置を決定するためのより簡単でより小さな構成を実現することである。
【００１２】
【発明の概要】
本発明の１つの特徴によれば、移動無線局の位置を決定する測位システムは、それぞれの位置が既知である少なくとも第１および第２の基準無線局と、前記移動無線局の位置を決定する機能を有する処理装置と、を含み、前記少なくとも第１および第２の基準無線局の各々は、２つのアンテナと、前記２つのアンテナによって受信したＲＦ信号の位相差を検出する検出手段と、前記受信したＲＦ信号の前記位相差を変換して互いに独立したそれぞれの任意の基準方向に対する前記受信したＲＦ信号の入射の角度方向を測定する測定手段と、前記受信したＲＦ信号に含まれる送信データから送信元識別情報を抽出する抽出手段と、を有する。前記処理装置は、前記第１の基準無線局の既知の位置を表す第１のデータおよび前記第２の基準無線局の既知の位置を表す第２のデータを格納する記憶手段と、前記第１の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された第１の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第１の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第３のデータ、前記第１の基準無線局において前記第２の基準無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向に対する前記第２の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第２の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第４のデータ、前記第２の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された第２の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第３の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第５のデータ、および前記第２の基準無線局において前記第１の基準無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第２の任意の基準方向に対する前記第１の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第４の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第６のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前記第１および第２の基準無線局の前記第１および第２のデータを決定し、前記記憶手段に格納された前記第１、第２、第３、第４、第５および第６のデータを、前記移動無線局、第１の基準無線局および第２の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記第２の角度から前記第１の角度を減じて第５の角度を求め前記第４の角度から前記第３の角度を減じて第６の角度を求め、前記第１の基準無線局の位置における前記第２の基準無線局の角度方向に対する前記第５の角度と前記第２の基準無線局の位置における前記第１の基準無線局の角度方向に対する前記第６の角度とに基づいて前記移動無線局の位置を決定する処理手段と、を具えている。
【００１３】
本発明の別の特徴によれば、前記移動無線局は前記処理装置を具えている。
【００１４】
本発明のさらに別の特徴によれば、前記少なくとも第１と第２の基準無線局のうちの少なくとも１つは前記処理装置を具えている。
【００１５】
本発明のさらに別の特徴によれば、第１の基準無線局の既知の位置を表す第１のデータおよび第２の基準無線局の既知の位置を表す第２のデータを格納する記憶手段と、処理手段とを有する情報処理装置に用いられる、少なくとも第１および第２の基準無線局における移動無線局の角度方向に基づいて前記移動無線局の位置を決定するためのプログラムは、前記第１の基準無線局において前記移動無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによってそのＲＦ信号の入射角度方向を測定する測定手段によって測定された第１の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第１の角度を表す情報および識別情報抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第３のデータ、前記第１の基準無線局において前記第２の基準無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによって前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向に対する前記第２の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第２の角度を表す情報および前記抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第４のデータ、前記第２の基準無線局において前記移動無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによってそのＲＦ信号の入射角度方向を測定する測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向とは独立の第２の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第３の角度を表す情報および識別情報抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第５のデータ、および前記第２の基準無線局において前記第１の基準無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第２の任意の基準方向に対する前記第１の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第４の角度を表す情報およびその前記抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第６のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前記第１および第２の基準無線局の前記第１および第２のデータを決定するステップと、前記記憶手段に格納された前記第１、第２、第３、第４、第５および第６のデータを、前記移動無線局、第１の基準無線局および第２の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記第２の角度から前記第１の角度を減じて第５の角度を求め前記第４の角度から前記第３の角度を減じて第６の角度を求め、前記第１の基準無線局の位置における前記第２の基準無線局の角度方向に対する前記第５の角度と前記第２の基準無線局の位置における前記第１の基準無線局の角度方向に対する前記第６の角度とに基づいて前記移動無線局の位置を決定するステップと、を実行させるよう動作可能である。
【００１６】
本発明のさらに別の特徴によれば、２つのアンテナと、前記２つのアンテナによって受信したＲＦ信号の位相差を検出する検出手段と、前記受信したＲＦ信号の前記位相差を変換して互いに独立したそれぞれの任意の基準方向に対する前記受信したＲＦ信号の入射の角度方向を測定する測定手段と、前記受信したＲＦ信号に含まれる送信データから送信元識別情報を抽出する抽出手段と、を有しそれぞれの位置が既知である少なくとも第１および第２の基準無線局と、処理手段および前記第１の基準無線局の既知の位置を表す第１のデータおよび前記第２の基準無線局の既知の位置を表す第２のデータを格納する記憶手段を有する処理装置と、を含む測位システムにおける前記処理装置において、移動無線局の位置を決定する位置決定方法は、前記処理手段を用いて、前記第１の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された第１の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第１の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第３のデータ、前記第１の基準無線局において前記第２の基準無線局からＲＦ信号を受信することによって前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向に対する前記第２の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第２の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第４のデータ、前記第２の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向とは独立の第２の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第３の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第５のデータ、および前記第２の基準無線局において前記第１の基準無線局からＲＦ信号を受信することによって前記測定手段によって測定された前記第２の任意の基準方向に対する前記第１の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第４の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第６のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前記第１および第２の基準無線局の前記第１および第２のデータを決定する工程と、前記処理手段を用いて、前記記憶手段に格納された前記第１、第２、第３、第４、第５および第６のデータを、前記移動無線局、第１の基準無線局および第２の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記第２の角度から前記第１の角度を減じて第５の角度を求め前記第４の角度から前記第３の角度を減じて第６の角度を求め、前記第１の基準無線局の位置における前記第２の基準無線局の角度方向に対する前記第５の角度と前記第２の基準無線局の位置における前記第１の基準無線局の角度方向に対する前記第６の角度とに基づいて前記移動無線局の位置を決定する工程と、を含んでいる。
【００１７】
本発明によれば、比較的狭い領域において移動無線端末の位置をより正確に決定でき、移動無線端末の位置を決定するためのより簡単でより小さな構成を実現できる。
【００１８】
図面において同じ要素には同じ参照番号が付されている。
【００１９】
【発明の好ましい実施形態】
図１は、本発明による、例えば博物館、遊園地のような入場者が中を移動する場所および施設において、屋内および／または屋外の複数のエリア６２および６４等において彼らが携帯する移動無線端末または局２６０および２８０の位置を決定するシステムの概略的構成を示している。各エリアの移動無線端末に情報を提供しその端末から情報を収集するサーバ１１０と、各エリア内の移動無線端末の位置を決定する位置決定装置１２０と、位置が固定されたアクセス・ポイント（基地局）２００とが、有線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）５０を介して接続されている。アクセス・ポイント２００は、位置基準としての基準無線局でもある。サーバ１１０、位置決定装置１２０およびアクセス・ポイント２００等は、地理的に互いに離して配置されていてもよく、公衆電話網または専用回線等を介して互いに接続されていてもよい。
【００２０】
サーバ１１０はプロセッサ１１２および記憶装置１１４を有する。プロセッサ１１２は記憶装置１１４に格納されているサーバ機能用のアプリケーション・プログラムに従って動作する。代替構成として、そのサーバ機能はプロセッサ１１２においてハードウェアの形態で実装されていてもよい。位置決定装置１２０はプロセッサ１２２および記憶装置１２４を有する。プロセッサ１２２は、記憶装置１２４に格納されている位置決定機能用のアプリケーション・プログラムに従って動作する。代替構成として、その位置決定機能はプロセッサ１２２においてハードウェアの形態で実装されていてもよい。但し、位置決定装置１２０を設けることなく、後で説明するように、その位置決定機能をサーバ１１０、アクセス・ポイント、他の基準無線局または移動無線端末のような別の装置で実行してもよい。
【００２１】
入場者は、移動無線端末２６０および２８０等を携帯して、屋内および／または屋外にあるエリア６２およびエリア６４に入りその中を移動しそこから出る。従って、移動無線端末２６０および２８０は、エリア６２およびエリア６４を含む屋内および／または屋外の領域を移動する。移動無線端末２６０および２８０の各々は、アクセス・ポイント２００を介してサーバ１１０と通信してサーバ１１０から現在のその端末の位置に適する案内情報を受信してそれを視覚的にまたは音響的に表示する。
【００２２】
アクセス・ポイント２００と、基準無線局２２０、２３０および２４０とが、エリア６２およびエリア６４をカバーする。基準無線局２２０、２３０および２４０は、無線でアクセス・ポイント２００と通信しアクセス・ポイント２００を介して互いに通信してもよい。代替構成として、基準無線局２２０、２３０および２４０は有線でＬＡＮ５０に接続されていてもよい。その場所または施設における基準無線局２００、２２０、２３０および２４０の位置Ａ（ｘ１，ｙ１）、Ｂ（ｘ２，ｙ２）、Ｃ（ｘ３，ｙ３）およびＤ（ｘ４，ｙ４）は既知であるものとする。基準無線局２２０、２３０および２４０はその位置が固定されていることが好ましいが、その基準無線局は測位に影響を与えないときに位置が移動されるものであってもよい。
【００２３】
基準無線局２００、２２０、２３０および２４０の各々は測位のための少なくとも１つのアンテナを有する。移動無線端末２６０および２８０の各々は測位のための少なくとも２つのアンテナを有する。基準無線局２００、２２０、２３０および２４０および移動無線端末２６０および２８０は通信ノードである。基準無線局２００、２２０、２３０および２４０の各々は移動無線端末２６０および２８０にその端末の位置（ｘ，ｙ）を決定するためのＲＦ信号（電波）を送信する。その端末の位置（ｘ，ｙ）は、後で説明するように、移動無線端末２６０および２８０の各々によって受信されたそれらのＲＦ信号に従って決定または検出される。
【００２４】
図２は、図１のシステムの変形であって、本発明による、屋内または屋外の複数のエリア６２および６４等において移動無線端末２６２および２８２の位置を決定する別のシステムの概略的構成を示している。サーバ１１０と、位置決定装置１２０と、位置が固定されたアクセス・ポイント２０２とが有線ＬＡＮ５０を介して接続されている。アクセス・ポイント２０２は基準無線局でもある。
【００２５】
移動無線端末２６２および２８２は、エリア６２およびエリア６４を含む屋内および／または屋外の領域を移動する。移動無線端末２６２および２８２の各々は、アクセス・ポイント２０２を介してサーバ１１０と通信してサーバ１１０から現在のその端末の位置に適する案内情報を受信してそれを視覚的にまたは音響的に表示する。
【００２６】
アクセス・ポイント２０２と、基準無線局２２２、２３２および２４２とが、エリア６２およびエリア６４をカバーする。基準無線局２２２、２３２および２４２は、無線でアクセス・ポイント２０２と通信しアクセス・ポイント２０２を介して互いに通信してもよい。基準無線局２２２、２３２および２４２は有線でＬＡＮ５０に接続されていてもよい。その場所または施設における基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２の位置Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは既知であるものとする。基準無線局２２２、２３２および２４２はその位置が固定されていることが好ましいが、その基準無線局は測位に影響を与えないときに位置が移動されるものであってもよい。
【００２７】
基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２の各々は測位のための少なくとも２つのアンテナを有する。移動無線端末２６２および２８２の各々は測位のための少なくとも１つのアンテナを有する。基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２および移動無線端末２６２および２８２は通信ノードである。移動無線端末２６２および２８２の各々は基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２にその端末の位置（ｘ，ｙ）を決定するためのＲＦ信号を送信する。その端末の位置（ｘ，ｙ）は、後で説明するように、基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２によって受信されたそのＲＦ信号に従って決定される。
【００２８】
図３は、図１に示されている少なくとも１つのアンテナを有する基準無線局２００、２２０、２３０および２４０、および図２に示されている少なくとも１つのアンテナを有する移動無線端末２６２および２８２を表す通信ノード３００の概略的な装置構成を示している。ノード３００は、アンテナ３５１、アンテナ３５１に結合された周波数変換器３５３、周波数変換器３５３に結合された変復調器３５５、変復調器３５５に結合された信号処理器３７０、およびＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むメモリ３７２を有する。メモリ３７２は、処理器３７０用のプログラムおよびデータを格納する。
【００２９】
図１のアクセス・ポイント２００の信号処理器３７０はＬＡＮ５０に接続されている。基準無線局２２０、２３０および２４０の信号処理器３７０は、無線でアクセス・ポイント２００の信号処理器３７０と通信しアクセス・ポイント２００を介して互いに通信してもよい。代替構成として、基準無線局２２０、２３０および２４０の信号処理器３７０は有線でＬＡＮ５０に接続されていてもよい。図２の移動無線局２６２および２８２の信号処理器３７０は無線でアクセス・ポイント２００と通信する。
【００３０】
信号処理器３７０は、送信データと通信のための制御信号とを変復調器３５５に供給し、受信データと通信のための制御信号とをそれから受け取る。それらの制御信号は、信号処理器３７０を介して、サーバ１１０または位置決定装置１２０に送信されまたはそれから受信されるものであってもよい。送信データは送信元ＩＤ（識別子）を含んでいる。変復調器３５５によって送信データで変調されたキャリア信号は周波数変換器３５３でアップコンバートされてアンテナ３５１を介してＲＦ信号として送信される。一方、アンテナ３５１によって受信されたＲＦ信号は周波数変換器３５３で中間周波数（ＩＦ）にダウンコンバートされて変復調器３５５に供給され、そのダウンコンバートされた信号が変復調器３５５で復調されて受信データが生成され、その受信データが信号処理器３７０に供給される。
【００３１】
図４は、図１に示されている少なくとも２つのアンテナを有する移動無線端末２６０および２８０、および図２に示されている少なくとも２つのアンテナを有する基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２を表す通信ノード４００の概略的な装置構成を示している。ノード４００は、２つのアンテナ４１１および４５１、アンテナ４１１および４５１にそれぞれ結合された周波数変換器４１３および４５３、周波数変換器４１３および４５３に結合された位相差検出器４１５、周波数変換器４１３および４５３に結合された変復調器４５５、変復調器４５５に結合されたＩＤ検出器４５７、信号処理器４７０、およびＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むメモリ４７２を有する。信号処理器４７０は、位相差検出器４１５、変復調器４５５およびＩＤ検出器４５７に結合されている。メモリ４７２は、処理器４７０用のプログラムおよびデータを格納する。代替構成として、ＩＤ検出器４５７を設けることなく、検出器４５７のＩＤ検出機能を信号処理器４７０で行ってもよい。
【００３２】
図１の移動無線局２６０および２８０の信号処理器４７０は無線でアクセス・ポイント２００と通信する。図２の基準無線局２２２、２３２および２４２の信号処理器４７０は、無線でアクセス・ポイント２０２の信号処理器４７０と通信しアクセス・ポイント２０２を介して互いに通信する。代替構成として、基準無線局２２２、２３２および２４２の信号処理器３７０は有線でＬＡＮ５０に接続されていてもよい。
【００３３】
図４のノード４００は、測位のために、図３のノード３００からの送信ＲＦ信号をアンテナ４１１および４５１を介して受信する。ノード４００としての図１の移動無線端末２６０および２８０の各々は、ノード３００としての図１の基準無線局２００、２２０、２３０および２４０からの異なる送信ＲＦ信号をぞれぞれ受信する。ノード４００としての図２の基準無線局２０２、２２２、２３２および２４２は、ノード３００としての図２の移動無線端末２６２および２８２からの異なる送信ＲＦ信号を受信する。
【００３４】
信号処理器４７０によって生成された送信データは変復調器４５５に供給され、変復調器４５５によって送信データで変調されたキャリアの信号は、周波数変換器４１３または４５３によってアップコンバートされて、アンテナ４１１または４５１を介してＲＦ信号としてノード３００に送信される。
【００３５】
アンテナ４１１および４５１を介して受信されたノード３００からのＲＦ信号はそれぞれの周波数変換器４１３および４５３で中間周波数（ＩＦ）にダウンコンバートされ、そのダウンコンバートされた受信信号は共に位相差検出器４１５に供給される。代替構成として、それぞれの周波数変換器４１３および４５３におけるダウンコンバート前の受信ＲＦ信号が共に位相差検出器４１５に供給されてもよい。周波数変換器４１３および４５３からのそのダウンコンバートされた両受信信号の一方または双方が変復調器４５５にも供給される。その両信号が変復調器４５５に供給されたときは、変復調器４５５によってその一方の信号上の受信データが選択されるかまたは良好な復調が行えるように双方が合成されるようにする。
【００３６】
図５は、ＩＤ検出器４５７によって検出された送信元ＩＤとノード４００の位相差検出器４１５によって検出された受信ＲＦ信号の位相差とに従って移動無線端末の位置を決定するためのフロー図を示している。その位置の決定は、対応する記憶装置１２４、１１４、４７２または３７２に格納されたプログラムに従って、位置決定装置１２０、サーバ１１０、ノード４００またはノード３００のプロセッサ１２２、１１２、４７０または３７０によって実行される。
【００３７】
図５のステップ５０１において、そのプロセッサ１２２、１１２、４７０または３７０は、送信元ＩＤと受信ＲＦ信号の位相差を取得する。ステップ５０３において、その処理器は、その送信元ＩＤと位相差から移動無線端末と基準ノードの間の相対的角度方向を求める。ステップ５０５において、処理器は、基準ノードの既知の位置、その送信元ＩＤおよびその相対的角度方向からその移動無線端末の位置を決定する。
【００３８】
図６Ａ〜６Ｄは、変復調器４５５によって復調された受信データＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２およびＤＡＴＡ３、位相差検出器４１５によって検出された位相差ＰＤΔφ１、Δφ２およびΔφ３、位置決定用の角度方向データのフレーム、および決定された移動無線端末ＩＤＴ１の位置データ（ｘ，ｙ）の関係を示している。
【００３９】
図４をも参照すると、変復調器４５５によって生成された図６Ａの受信データＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２およびＤＡＴＡ３は信号処理器４７０に供給される。各ノード３００からのその受信データはそのノード３００の送信元ＩＤを含んでいる。その受信データＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２およびＤＡＴＡ３は、図１の基準無線局２００、２２０、２３０および２４０または図２の移動無線端末２６２および２８２等の送信元ＩＤ ＩＤ１、ＩＤ２およびＩＤ３をそれぞれ含んでいる。その受信データＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２およびＤＡＴＡ３はＩＤ検出器４５７にも供給され、ＩＤ検出器４５７はその受信データ中の送信元ＩＤ ＩＤ１、ＩＤ２およびＩＤ３を検出し抽出して信号処理器４７０に供給する。後で説明するような形で位相差検出器４１５によって検出された図６Ｂの位相差ＰＤΔφ１、Δφ２およびΔφ３は信号処理器４７０に供給される。
【００４０】
通信ノード４００の信号処理器４７０は、位相差ＰＤに基づいて移動無線端末２６０および２８０の角度方向を求め、その求めた角度方向を送信元ＩＤと組み合わせて別のノードまたは装置に送信する。位相差からの角度方向の計算は、後で説明するような形態で位相差検出器４１５によって行われてもよい。図６Ｄに示されているように、図６Ｃの送信元ＩＤと角度方向の組のフレームに従って、後で説明するようにして移動無線端末（ＩＤＴ１）の位置（ｘ，ｙ）が決定される。送信元ＩＤと角度方向の組（ＩＤ１，θ１）、（ＩＤ２，θ２）および（ＩＤ３，θ３）は、図６Ｄに示された移動無線端末の位置の決定のために、他の装置に、好ましくは位置決定装置１２０に送信される。その決定された位置は、その移動無線端末における利用のためにその移動無線端末に送信されてもよい。代替構成として、図１の移動無線端末２６０または２８０において、それらの角度方向の組を別の装置に送信せずに、その移動無線端末の位置を自己の信号処理器４７０で決定してもよい。
【００４１】
上述のように、ノード４００の信号処理器４７０は図６Ｃの送信元ＩＤと角度方向のフレームを別のノードに送信し、図６Ｄに示された位置の決定はその別のノードまたは装置で実行すればよい。例えば、信号処理器４７０が、そのフレームをアクセス・ポイント２００または２０２およびＬＡＮ５０を介して位置決定装置１２０に送信し、位置決定装置１２０がそれらのフレームに基づいてその位置を決定してもよい。例えば、信号処理器４７０が、そのフレームをアクセス・ポイント２００または２０２およびＬＡＮ５０を介してサーバ１１０に送信し、サーバ１１０はそれらの受信フレームに基づいてその位置を決定してもよい。例えば、信号処理器４７０が、そのフレームを１つの通信ノード３００に送信し、通信ノード３００の信号処理器３７０はその受信フレームに基づいてその位置を決定してもよい。例えば、アクセス・ポイント２００または２０２の信号処理器３７０または４７０が、それらのフレームを他のノードから収集してそれらの受信フレームに基づいてその位置を決定してもよい。その位置の決定を移動無線端末２４０、２６０、２４２および２６２以外の装置で実行すれば、その移動無線端末における処理負荷を軽減できる。
【００４２】
代替構成として、ノード４００の信号処理器４７０は、送信元ＩＤと位相差ＰＤの組（ＩＤ１，Δφ１）、（ＩＤ２，Δφ２）および（ＩＤ３，Δφ３）をそれぞれ含むフレーム（図示せず）をそれぞれ生成してその別のノードに送信してもよい。その角度方向および位置は、その別のノードまたは装置において、その受信した送信元ＩＤと位相差ＰＤに従って決定される。
【００４３】
基準無線局と移動無線端末の間の通信、従って通信ノード３００および４００の通信ユニットは、典型的には近距離無線通信規格、例えばブルートゥース規格または無線ＬＡＮ規格に従う。ブルートゥース規格では、ＩＳＭ帯と呼ばれる２．４ＧＨｚ帯域（２．４０２〜２．４８０ＧＨｚ）が使用され、パワー・クラス１〜３（１ｍＷ、２．５ｍＷ、１００ｍＷ）が規定されており、そのクラスに応じて約１０ｍ〜約１００ｍの範囲の近距離通信が可能である。その規格ではＧＦＳＫ変調および周波数ホッピング方式が使用される。例えばＩＥＥＥ８０２．１１による無線ＬＡＮ規格では、使用周波数２．４ＧＨｚ帯（２．４０〜２．４９７ＧＨｚ）において、スペクトラム直接拡散方式およびＤＢＰＳＫ変調またはＤＱＰＳＫ変調で、または周波数ホッピング方式およびＧＦＳＫ変調で通信を行う。
【００４４】
図７Ａは、図１のシステムにおける各エリア内の１つの移動無線端末Ｔに対する３つの基準ノードまたは基準無線局Ａ、ＢおよびＣのそれぞれの求められた角度方向θ１、θ２およびθ３に従ってその端末Ｔの位置（ｘ，ｙ）を決定する方法を説明するのに役立つ。３つの基準ノードＡ、ＢおよびＣの位置は既知である。
【００４５】
図７Ａにおいて、移動無線端末Ｔが、後で説明するようにして決定された基準角度方向（角度の基準方向）または方位ＲＴを持っているものとする。移動無線端末Ｔにおけるその基準方向ＲＴと３つの基準ノードＡ、ＢおよびＣとの間のそれぞれの求めた角度方向をそれぞれθ１、θ２およびθ３とする。３つの基準通信ノードＡ、ＢおよびＣは図１の基準無線局２００〜２４０のうちの３つである。基準ノードＡおよびＢの位置を結ぶ直線と基準ノードＢおよびＣの位置を結ぶ直線とがエリアの外に位置するように３つの基準ノードＡ、ＢおよびＣを配置しておけば、基準ノードＡ、ＢおよびＣの位置が既知であるから、求めた角度方向θ１、θ２およびθ３から移動無線端末Ｔの位置は一意的に決定できる。
【００４６】
但し、基準角度方向ＲＴが何らかの手段で地理的に常に同じ方位を示すようにし、２つの基準ノードＡおよびＢの位置を結ぶ直線がエリアの外に位置するように基準ノードＡおよびＢを配置しておけば、端末Ｔにおける基準方向ＲＴに対する２つの基準ノードの角度方向、例えばＡおよびＢの角度方向θ１およびθ２から、移動無線端末Ｔの位置は一意的に決定できる。
【００４７】
図７Ｂは、図２のシステムにおける２つの基準ノードＡおよびＢに対する各エリア内の１つの移動無線端末Ｔのそれぞれの求められた角度方向θ１およびθ２に従ってその端末Ｔの位置（ｘ，ｙ）を決定する方法を説明するのに役立つ。少なくとも２つの移動無線端末Ｔの求めた角度方向から、その移動無線端末Ｔの位置が決定される。２つの基準ノードＡおよびＢの位置は既知である。
【００４８】
図７Ｂにおいて、２つの基準通信ノードＡおよびＢがそれぞれの基準角度方向ＲＡおよびＲＢを持っているものとする。２つの基準通信ノードＡおよびＢにおけるそれぞれの基準方向ＲＡおよびＲＢと移動無線端末Ｔとの間のそれぞれの求めた角度方向をθ１およびθ２とする。２つの基準通信ノードＡおよびＢは図２の基準無線局２０２〜２４２のうちの２つである。
【００４９】
２つの基準通信ノードＡおよびＢの基準角度方向ＲＡおよびＲＢが互いに独立に（無関係に）決定されているときは、一方の基準通信ノードＡにおけるその基準方向ＲＡと他方のノードＢの間の角度方向θ１２と、他方の基準通信ノードＢにおけるその基準方向ＲＢと他方のノードＡの間の角度方向θ２１とが求められて、２つの基準通信ノードＡおよびＢの既知の位置と求めた角度方向θ１２、θ２１、θ１およびθ２（即ち（θ１２−θ１）および（θ２１−θ２））とから移動無線端末Ｔの位置が一意的に決定できる。その角度方向θ１２およびθ２１を求めるために、図４のノード４００の形態の基準通信ノードＡおよびＢの各々は、図３のノード３００からのＲＦ信号と同様の、他方の基準通信ノード（４００）ＢまたはＡからその一方のアンテナ４１１または４５１を介して送信された送信元ＩＤを含むＲＦ信号を受信する。
【００５０】
一方、２つの基準通信ノードＡおよびＢの位置におけるそれぞれの基準角度方向または方位ＲＡとＲＢの相対的関係が既知とし、基準ノードＡおよびＢの位置を結ぶ直線がエリアの外に位置するように基準ノードＡおよびＢを配置しておけば、２つの基準通信ノードＡおよびＢの位置が既知であるから、その既知の位置と基準方向ＲＡおよびＲＢに対する求めた角度方向θ１およびθ２から移動無線端末Ｔの位置は一意的に決定できる。
【００５１】
図８は、図４の通信ノード４００の２つのアンテナＡＮＴ１（４１１）およびＡＮＴ２（４５１）によって受信されたＲＦ信号またはそのＲＦ信号上のＩＦ信号の位相差に従ってＲＦ信号の入射角度方向を求める手法を説明するのに役立つ。ＲＦ信号は、波長λ、例えば２．５ＧＨｚ付近では約１２ｃｍを有する。アンテナＡＮＴ１およびＡＮＴ２は、水平な線上にあって、距離ｄ（＜λ／２）だけ離れており、例えば約３ｃｍ離れている。アンテナＡＮＴ１およびＡＮＴ２の双方の位置を含む直線をアンテナ基準線とする。アンテナ基準線に垂直な水平平面上の方向を基準角度方向Ｒとする。この基準方向Ｒを、図７Ａおよび７Ｂにおける基準角度方向ＲＴ、ＲＡおよびＲＢとして用いると有利である。
【００５２】
図８において、通信ノード４００の基準方向Ｒに対して水平に角度θで入射するＲＦ信号は、アンテナＡＮＴ１およびＡＮＴ２によって受信されたときの行路差がｄ・ｓｉｎθとなる。２つのアンテナＡＮＴ１およびＡＮＴ２の間の位相差は、Δφ＝２π（ｄ・ｓｉｎθ）／λとなる。従って、基準方向Ｒに対するＲＦ信号の入射角度方向はθ＝Ｓｉｎ−１（（λ／２πｄ）Δφ）となる。
【００５３】
図７Ａに関連して説明したように移動無線端末Ｔの基準角度方向ＲＴを地理的に常に同じ方位、例えばＮ極方向とする場合には、移動無線端末Ｔに設けることができるジャイロスコープ、コンパス等を用いて求められる基準角度方向ＲＴに対する図８の基準角度方向Ｒの差によって、それぞれの求めた角度方向の値を補正すればよい。
【００５４】
図９は、受信ＲＦ信号に従って移動無線端末の角度方向θを求めるための処理のブロック図を示している。図９はその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。アンテナＡＮＴ１ ４１１によって受信されたＲＦ信号は周波数変換器４１３でダウンコンバートされて中間周波数の信号Ａ１ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）が生成される。ここで、Ａ１は振幅、ωは角速度、φ１は初期位相を表す。アンテナＡＮＴ２ ４５１によって受信されたＲＦ信号は周波数変換器４５３でダウンコンバートされて信号Ａ２ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）が生成される。ここで、Ａ２は振幅、ωは角速度、φ２は初期位相を表す。中間周波数は例えば５０ＭＨｚである。代替構成として、前述のように、信号Ａ１ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）およびＡ２ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）はダウンコンバート前のＲＦ信号であってもよい。信号Ａ１ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）およびＡ２ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）は位相差検出器４１５に供給される。
【００５５】
位相差検出器４１５において、信号Ａ１ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）およびＡ２ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）は、それぞれリミッタ・アンプで形成された振幅補正器４１７および４５７によってそれぞれ振幅が補正されて正規化され、信号ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）およびｃｏｓ（ωｔ＋φ２）が生成される。
【００５６】
正規化された信号ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）とｃｏｓ（ωｔ＋φ２）の双方は、加算器４１９と減算器４５９に供給される。加算器４１９は両信号の和ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）＋ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）＝ｃｏｓ（（φ１−φ２）／２）ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）を生成する。減算器４５９は両信号の差ｃｏｓ（ωｔ＋φ１）−ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）＝−ｓｉｎ（（φ１−φ２）／２）ｓｉｎ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）を表す信号を生成する。
【００５７】
その和および差の信号は２乗検波器４２２および４６２においてそれぞれ２乗され、レベル検出器４２４および４６４においてその和の２乗およびその差の２乗のレベル（大きさ）ｃｏｓ２（（φ１−φ２）／２）およびｓｉｎ２（（φ１−φ２）／２）が求められて、除算器４２６に供給される。除算器４２６において、そのレベルに従って、ｓｉｎ２（（φ１−φ２）／２）／ｃｏｓ２（（φ１−φ２）／２）＝ｔａｎ２（（φ１−φ２）／２）が求められ、その平方根｜ｔａｎ（（φ１−φ２）／２）｜＝ｔａｎ（｜φ１−φ２｜／２）が求められて、位相差の絶対値｜Δφ｜＝｜φ１−φ２｜が生成される。その位相差の絶対値｜Δφ｜が入射方向決定器４８０に供給される。レベル検出器４２４および４６４は、好ましくはＡ／Ｄ変換器を含んでいてディジタル信号を出力として供給する。
【００５８】
一方、その和の信号は、リミッタ・アンプで形成された振幅補正器４３４にも供給されて、その振幅が補正されて正規化されて信号ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２））が生成される。その差の信号は、また、遅延素子４２２でπ／２の遅延を受け（ｓｉｎ（（φ１−φ２）／２）ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２））、それがリミッタ・アンプで形成された振幅補正器４４４に供給されて、その振幅が補正されて正規化されて信号ｓｇｎ（φ１−φ２）ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）が得られる。ここで、ｘ＞０についてｓｇｎ（ｘ）＝＋１であり、ｘ＜０についてｓｇｎ（ｘ）＝−１である。
【００５９】
振幅補正器４３４からの信号ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）と振幅補正器４４４からの信号ｓｇｎ（φ１−φ２）ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）は加算器４４２で加算される。加算器４４２は、位相差φ１−φ２＞０（ゼロ）（正）に対して値２を生成し、位相差φ１−φ２＜０（ゼロ）に対して値０（ゼロ）（負）を生成する。加算器４４２の出力は、符号判定器４４４によって閾値処理されてそれが正（＋）かまたは負（−）かが判定される。その正負の符号が、位相差（φ１−φ２）の符号として入射方向決定器４８０に供給される。
【００６０】
入射方向決定器４８０は、図８に関連して説明したような形態で、絶対位相差｜Δφ｜＝｜φ１−φ２｜とその位相差の符号（＋または−）とアンテナ間の距離ｄとからＲＦ信号の入射角度方向θを求める。
【００６１】
代替構成として、入射方向決定器４８０の入射角度方向の決定の機能、または除算器４２６および入射方向決定器４８０の入射角度方向の決定の機能は、位相差検出器４１５ではなくて、ノード４００の信号処理器４７０、別のノードまたは別の装置等で行ってもよい。その機能が別のノードまたは装置で行われる場合、図９においてレベル検出器４２４および４６４から除算器４２６へそれぞれ供給される２つのレベル信号と、符号判定器４４４から入射方向決定器４８０へ供給される符号信号とを、送信元ＩＤと組み合わせてその別のノードまたは装置に送信し、例えばアクセス・ポイント２００または２０２およびＬＡＮ５０を介して位置決定装置１２０に送信するとよい。
【００６２】
図１０は、図９のブロック図の変形であり、受信ＲＦ信号に従って移動無線端末の角度方向θを求めるための別の処理のブロック図を示している。図１０もその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。図１０の処理では、図９の除算器４２６および入射方向決定器４８０の代わりに入射方向決定用のＲＯＭテーブル４８２が設けられている。ＲＯＭテーブル４８２は、レベル検出器４２４および４６４からのその和の２乗およびその差の２乗のレベルｃｏｓ２（（φ１−φ２）／２）およびｓｉｎ２（（φ１−φ２）／２）と符号判定器４４４からの符号とをインデックスとして、ＲＦ信号の対応する入射方向θの値を出力として供給する。ＲＯＭテーブル４８２において、図８に関連して説明した式に従って、それらのインデックスと入射角度方向θの値とを関係付ける表が設けられている。
【００６３】
図１１は、図１０のブロック図の変形であり、受信ＲＦ信号から移動無線端末の角度方向θを求めるためのさらに別の処理のブロック図を示している。図１１もその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。図１１の処理では、図１０の２乗検波器４２２および４６２およびレベル検出器４２４および４６４の代わりに、スイッチ４２０および４３０の間に２乗検波器４２３およびレベル検出器４２５が設けられている。スイッチ４２０は、切換制御信号で同期的に切り換えられて加算器４１９からの和ｃｏｓ（（φ１−φ２）／２）ｃｏｓ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）と、差−ｓｉｎ（（φ１−φ２）／２）ｓｉｎ（ωｔ＋（φ１＋φ２）／２）とを交互に２乗検波器４２３およびレベル検出器４２５に供給する。スイッチ４３０は、その和の２乗とその差の２乗のレベルｃｏｓ２（（φ１−φ２）／２）およびｓｉｎ２（（φ１−φ２）／２）を交互にＲＯＭテーブル４８２に供給する。ＲＯＭテーブル４８２は、前述したのと同様に、ＲＦ信号の対応する入射角度方向θの値を出力として供給する。
【００６４】
代替構成として、図１０および１１において、ＲＯＭテーブル４８２を、位相差検出器４１５ではなくて、ノード４００の信号処理器４７０、別のノードまたは別の装置等に設けて、そこで入射角度方向を決定してもよい。その入射角度方向の決定が別のノードまたは装置で行われる場合、レベル検出器４２４および４６４からまたはスイッチ４３０を介してレベル検出器４２５からＲＯＭテーブル４８２へ供給されるレベル信号と、符号判定器４４４からＲＯＭテーブル４８２へ供給される符号信号とを、送信元ＩＤと組み合わせてその別のノードまたは装置に送信し、例えばアクセス・ポイント２００または２０２およびＬＡＮ５０を介して位置決定装置１２０に送信するとよい。
【００６５】
図１２は、図９〜１１の処理の代替構成として、受信ＲＦ信号から移動無線端末の方向を求めるための論理的処理のブロック図を示している。図１２もその方向を求めるための処理のフロー図として見ることもできる。
【００６６】
図１３Ａ〜１３Ｃは、絶対位相差を求めるための図１２の諸信号の論理レベルを示している。図１４Ａおよび１４Ｂは、位相差の符号を求めるための図１２の諸信号の論理レベルを示している。
【００６７】
図１２において、図４の周波数変換器４１３からの信号は２値化素子４６７に供給され、２値化素子４６７において閾値で処理されて２値信号Ａが生成され、図４の周波数変換器４５３からの信号は２値化素子４７７に供給され、２値化素子４７７において閾値で処理されて２値信号Ｂが生成される。
【００６８】
２値化素子４６７からの信号Ａは、排他的論理和ＥＸＯＲ４６９の一方の入力に供給される。２値化素子４７７からの信号Ｂは、ＥＸＯＲ４６９の他方の入力に供給される。ＥＸＯＲ４６９は信号Ａと信号Ｂの排他的論理和をとってＥＸＯＲ出力を供給する。図１３Ａおよび１３Ｂは、信号Ａの位相が信号Ｂの位相より進んでいるときの諸信号の関係を示している。図１３Ｃは、信号Ａの位相が信号Ｂの位相より遅れているときの諸信号の関係を示している。図１３Ａ〜１３Ｃに示されているように、信号Ａと信号Ｂの絶対位相差｜Δφ｜が大きくなるにしたがって、ＥＸＯＲ出力の各パルスの幅が大きくなる。ＥＸＯＲ出力の各パルスの幅は絶対位相差を表す。
【００６９】
ＥＸＯＲ４６９の出力は低域濾波器（ＬＰＦ）４７２に供給され、ＬＰＦ４７２によって濾波されて位相差がアナログ・レベルに変換される。ＬＰＦ４７２からのアナログ信号はレベル検出器４７４によってそのアナログ・レベルがディジタル値として検出され、絶対位相差｜Δφ｜=｜φ１−φ２｜が生成される。絶対位相差｜Δφ｜は入射方向判定器４８６に供給される。
【００７０】
図１２において、２値化素子４７７からの信号Ｂは、ラッチ素子４３７にも供給され、ラッチ素子４３７において２値化素子４６７からの信号Ａの立ち上がりでラッチされる。
【００７１】
図１４Ａに示されているように、信号Ａの位相が信号Ｂの位相より進んでいるときは、ラッチ素子４３７の出力は常にＬレベルとなる。図１４Ｂに示されているように、信号Ａの位相が信号Ｂの位相より遅れているときは、ラッチ素子４３７の出力は常にＨレベルとなる。ラッチ素子４３７からのＨまたはＬレベルを表す信号は符号判定器４４５に供給され、符号判定器４４５は、その信号がＨレベルのときは正（＋）の符号を入射方向判定器４８６に供給し、その信号がＬレベルのときは負（−）の符号を入射方向決定器４８６に供給する。
【００７２】
入射方向決定器４８６は、図８に関連して説明したような形態で、絶対位相差｜Δφ｜＝｜φ１−φ２｜とその位相差の符号（＋または−）とアンテナ間の距離ｄとからＲＦ信号の入射角度方向θを求める。入射方向決定器４８０は、図１０と同様の、絶対位相差と符号とをインデックスとするＲＯＭテーブルを含んでいてもよい。
【００７３】
代替構成として、入射方向決定器４８６の入射角度方向の決定の機能は、位相差検出器４１５ではなくて、ノード４００の信号処理器４７０、別のノードまたは別の装置等で行ってもよい。その機能が別のノードまたは装置で行われる場合、図１２においてレベル検出器４７４から入射方向決定器４８６へ供給されるレベル信号と、符号判定器４４５から入射方向決定器４８６へ供給される符号信号とを、送信元ＩＤと組み合わせてその別のノードまたは装置に送信し、例えばアクセス・ポイント２００または２０２およびＬＡＮ５０を介して位置決定装置１２０に送信するとよい。
【００７４】
図１５Ａおよび１５Ｂは、複数の基準通信ノードを用いて異なる方法で端末の位置を決定する方法を説明するのに役立つ。図１５Ａおよび１５Ｂにおいて、基準ノードＡに対する端末Ｔの角度方向ＤＡと基準ノードＢに対する端末Ｔの角度方向ＤＢの間の求められた角度をθＡＢとし、基準ノードＢに対する端末Ｔの角度方向ＤＢと基準ノードＣに対する端末Ｔの角度方向ＤＣの間の求められた角度をθＢＣとし、基準ノードＣに対する端末Ｔの角度方向ＤＣと基準ノードＡに対する端末Ｔの角度方向ＤＡの間の求められた角度をθＣＡとする。
【００７５】
図１および２の位置決定装置１２０、図１および２のサーバ１１０、図４のノード４００の信号処理器４７０、または図３のノード３００の信号処理器３７０は、前述したように、送信元ＩＤと角度方向の組（ＩＤ１，θ１）、（ＩＤ２，θ２）および（ＩＤ３，θ３）を取得して、移動無線端末Ｔの位置（ｘ，ｙ）を求める。
【００７６】
図７Ａから、図１のシステムでは、３つより多い基準無線局を用いて移動無線端末の位置を決定する場合、角度方向の測定誤差によって基準無線局の異なる組み合わせに対して異なる複数の端末位置が得られることがあることが分かるであろう。図７Ｂから、図２のシステムでは、２つより多い基準無線局を用いて移動無線端末の位置を決定する場合、基準無線局の異なる組み合わせに対して異なる複数の端末位置が得られることがあることがわかるであろう。
【００７７】
図１５Ａにおいて、基準ノードＡに対する端末Ｔの角度方向ＤＡと基準ノードＢに対する端末Ｔの角度方向ＤＢに従って求めた端末Ｔの仮の位置と、基準ノードＢに対する端末Ｔの角度方向ＤＢと基準ノードＣに対する端末Ｔの角度方向ＤＣに従って求めた端末Ｔの仮の位置と、基準ノードＣに対する端末Ｔの角度方向ＤＣと基準ノードＡに対する端末Ｔの角度方向ＤＡに従って求めた端末Ｔの仮の位置とが一致しないときは、位置決定装置１２０、サーバ１１０または信号処理器４７０または３７０は、それらの求めた仮の位置の直交座標系（ｘ，ｙ）での平均を端末Ｔの適切な位置と決定する。代替構成として、それらの仮の位置を頂点とする多角形の重心を端末Ｔの適切な位置と決定してもよい。
【００７８】
図１５Ｂにおいて、角度方向ＤＡと角度方向ＤＢに従って求めた端末Ｔの仮の位置と、角度方向ＤＢと角度方向ＤＣに従って求めた端末Ｔの仮の位置と、角度方向ＤＣと角度方向ＤＡに従って求めた端末Ｔの仮の位置とが一致しないときは、それらの求めた角度θＡＢ、θＢＣおよびθＣＡの中の最も直角に近い１つの角度を有する仮の位置を端末Ｔの適切な位置と決定する。代替構成として、それらの角度θＡＢ、θＢＣおよびθＣＡの中の最も直角に近い数個の角度を抽出し、その抽出された角度を有する仮の位置の平均を端末Ｔの適切な位置と決定してもよい。代替構成として、それらの角度の中の４５度〜１３５度の範囲内のものを抽出し、その抽出された角度を有する仮の位置の平均を端末Ｔの適切な位置と決定してもよい。
【００７９】
図１６は、図１における移動無線端末２６０および２８０の各々における２つのアンテナａ１およびａ２の配置の例を示している。図１６において、アンテナａ１およびａ２は、移動無線端末２６０および２８０の上面に距離ｄを隔てて配置されている。アンテナａ１およびａ２の各々は、一辺が約１ｃｍ以内のチップアンテナかまたは平面アンテナであることが好ましい。アンテナａ１およびａ２の受信および送信ＲＦ信号強度パターンは水平の全ての方向にほぼ均一であり、アンテナａ１およびａ２は、任意の方向の基準ノードのアンテナからのＲＦ信号を受信できる。アンテナａ１およびａ２は、好ましくは端末の内部に配置されており、外部に露出している必要はない。
【００８０】
図１７Ａおよび１７Ｂは、図１における移動無線端末２６０および２８０における２つのアンテナの配置の別の例およびその受信ＲＦ信号強度パターンをそれぞれ示している。図１７Ａにおいて、１対のアンテナａ１１およびａ１２は、移動無線端末２６０および２８０の正面に距離ｄを隔てて配置されている。別の１対のアンテナａ２１およびａ２２は、移動無線端末２６０および２８０の背面に距離ｄを隔てて配置されている。アンテナａ１１、ａ１２、ａ２１およびａ２２の各々は、一辺が約１ｃｍ以内のチップアンテナかまたは平面アンテナであることが好ましい。１対のアンテナａ１１およびａ１２と別の１対のアンテナａ２１およびａ２２は、それぞれの面側により高い指向性を有し、受信および送信ＲＦ信号強度パターンはそれぞれの面側がより強い。アンテナａ１１およびａ１２およびアンテナａ２１およびａ２２は、好ましくは端末の内部に配置されており、外部に露出している必要はない。このように高い指向性の２対のアンテナを設けたことによって、移動無線端末２６０および２８０は任意の方向の基準ノードからのＲＦ信号を受信でき、その入射方向が正面側であるかまたは背面側であるかを、エリアの配置を考慮することなく確定できる。
【００８１】
図２における基準無線局２０２、２２２および２４２は、図１６または１７と同様のアンテナの配置を持っていればよい。基準無線局２０２、２２２および２４２は、測位エリア６２および６４に向けられた指向性の高い１対のアンテナを用いればよく、それによってマルチパスの影響を低減できる。基準無線局２０２、２２２および２４２は、装置のサイズがもっと大きくてもよい場合は平行な２本のロッドアンテナを持っていてもよい。
【００８２】
以上の説明では、移動無線端末２６０〜２８２および基準無線局２００〜２４２は概ね同じ水平面上にあり、それらのアンテナの間の高さの差と水平平面に対するその端末のアンテナ基準線の傾斜とが無視できるまたは誤差の範囲内のものと仮定して説明した。基準無線局２００〜２４２の間の距離は例えば約５ｍ〜約１０ｍとする。基準無線局２００〜２４２のアンテナの高さは例えば約１．５ｍ〜約２ｍの範囲の値とする。移動無線端末２６０〜２８２のアンテナの高さは例えば約１ｍ〜約１．５ｍの範囲とする。この場合の移動無線端末の測位の精度または分解能は約１ｍ以内と期待される。
【００８３】
しかし、それらのアンテナの高さの差およびそのアンテナ基準線の傾斜が無視できないときは、基準無線局２００〜２４２のアンテナの既知の高さおよびエリアの既知の地形に従って、方向および位置の３次元的な修正を行って移動無線端末２６０〜２８２の位置を求めればよい。
【００８４】
図４の通信ノード４００において２つのアンテナａ１およびａ２で受信したＲＦ信号を処理する場合、位相差Δφは通信ノード４００内の経路の回路の相違による誤差ｅを含むことがある。図１８は、そのような経路の相違による誤差を補正するための２つのアンテナと２つの経路の間の接続を切り換えるためのスイッチＳＷを含む構成を示している。
【００８５】
まず、スイッチＳＷを第１の位置に置いて、アンテナａ１を介して受信したＲＦ信号を図４における周波数変換器４１３を含む経路１に供給し、アンテナａ２を介して受信したＲＦ信号を周波数変換器４５３を含む経路２に供給する。このときの位相差検出器４１５の出力に位相誤差ｅが存在するとする。検出された位相差はΔφ＋ｅとなる。次に、スイッチＳＷを第２の位置に置いて、アンテナａ１を介して受信したＲＦ信号を周波数変換器４５３を含む経路２に供給し、アンテナａ２を介して受信したＲＦ信号を周波数変換器４１３を含む経路１に供給する。検出された位相差は−Δφ＋ｅとなる。この誤差ｅを補正するために、２つの位相差の差をとると、誤差ｅが相殺されて２Δφが得られる。これを２で除算すると、補正されたΔφが得られる。
【００８６】
以上説明した実施形態は典型例として挙げたに過ぎず、その変形およびバリエーションは当業者にとって明らかであり、当業者であれば本発明の原理および請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく上述の実施形態の種々の変形を行えることは明らかである。
【００８７】
（付記１） 移動無線局の位置を決定する装置であって、
第１の基準無線局の位置、第２の基準無線局の位置、前記移動無線局と前記第１の基準無線局の間の第１の相対的角度方向、および前記移動無線局と前記第２の基準無線局の間の第２の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定する手段を具える装置。
（付記２） 前記第１および第２の相対的角度方向は前記移動無線局の基準角度方向に対する前記第１および第２の基準無線局の角度方向である、付記１に記載の装置。
（付記３） 前記第１の相対的角度方向は、前記移動無線局によって受信された前記第１の基準無線局からの第１のＲＦ信号に関連する第１の位相差から求められ、
前記第２の相対的角度方向は、前記移動無線局によって受信された前記第２の基準無線局からの第２のＲＦ信号に関連する第２の位相差から求められるものである、付記１に記載の装置。
（付記４） 前記第１の相対的角度方向は前記第１の基準無線局の基準角度方向に対する前記移動無線局の角度方向であり、前記第２の相対的角度方向は前記第２の基準無線局の基準角度方向に対する前記移動無線局の角度方向である、付記１に記載の装置。
（付記５） 前記移動無線局の位置は、さらに前記第１の基準無線局と前記第２の基準無線局の間の第３の相対的角度方向に基づいて求められるものである、付記１に記載の装置。
（付記６） 前記第１の相対的角度方向は、前記第１の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第１の位相差から求められ、
前記第２の相対的角度方向は、前記第２の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第２の位相差から求められるものである、付記１に記載の装置。
（付記７） 前記位置を決定する手段は、前記第１と第２の基準無線局の位置、前記第１および第２の相対的角度方向、第３の基準無線局の位置、および前記移動無線局と前記第３の基準無線局の間の第３の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定するものである、付記１に記載の装置。
（付記８） 前記移動無線局の位置は、前記第１、第２および第３の相対的角度方向の間の３つの角度の中の少なくとも２つに従って求められるものである、付記７に記載の装置。
（付記９） 前記移動無線局である付記１に記載の装置。
（付記１０） 前記第１または第２の基準無線局である付記１に記載の装置。
（付記１１） 前記第１の基準無線局にローカル・エリア・ネットワークを介して接続された付記１に記載の装置。
（付記１２） 無線局の角度方向を求める装置であって、
受信ＲＦ信号に関連する位相差から基準角度方向に対する前記無線局の角度方向を求める手段を具える装置。
（付記１３） 前記ＲＦ信号は前記無線局から受信されたものである、付記１２に記載の装置。
（付記１４） 前記ＲＦ信号は前記無線局によって受信されたものである、付記１２に記載の装置。
（付記１５） 前記位相差は２つのアンテナの間での前記受信ＲＦ信号に関連する位相差である、付記１２に記載の装置。
（付記１６） 前記無線局である付記１２に記載の装置。
（付記１７） 前記無線局から前記ＲＦ信号を受信する付記１２に記載の装置。
（付記１８） 前記位相差を受信する付記１２に記載の装置。
（付記１９） さらに、前記求めた角度方向から前記無線局の位置を決定する手段を具える、付記１２に記載の装置。
（付記２０） ＲＦ信号を受信する所定の距離隔てられた第１と第２のアンテナと、
前記第１と第２のアンテナの間での前記受信されたＲＦ信号に関連する位相差を検出する手段と、
を具える無線機器。
（付記２１） さらに、前記受信されたＲＦ信号に含まれている送信元識別を検出する手段を具える、付記２０に記載の無線機器。
（付記２２） 情報処理装置用の記憶媒体に格納されたプログラムであって、
移動無線局と前記第１の基準無線局の間の第１の相対的角度方向を取得するステップと、
前記移動無線局と第２の基準無線局の間の第２の相対的角度方向を取得するステップと、
第１の基準無線局の位置、第２の基準無線局の位置、前記第１の相対的角度方向および前記第２の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定するステップと、
を実行させるよう動作可能なプログラム。
（付記２３） 前記移動無線局によって受信された前記第１の基準無線局からの第１のＲＦ信号に関連する第１の位相差から、前記第１の相対的角度方向を求めるステップと、
前記移動無線局によって受信された前記第２の基準無線局からの第２のＲＦ信号に関連する第２の位相差から、前記第２の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに実行させるよう動作可能な、付記２２に記載のプログラム。
（付記２４） 前記位置を決定するステップは、さらに前記第１の基準無線局と前記第２の基準無線局の間の第３の相対的角度方向に基づいて、前記移動無線局の位置を決定するものである、付記２２に記載のプログラム。
（付記２５） 前記第１の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第１の位相差から、前記第１の相対的角度方向を求めるステップと、
前記第２の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第２の位相差から、前記第２の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに実行させるよう動作可能な、付記２２に記載のプログラム。
（付記２６） 位置を決定する前記ステップは、前記第１と第２の基準無線局の前記位置、前記第１および第２の相対的角度方向、第３の基準無線局の位置、および前記移動無線局と前記第３の基準無線局の間の第３の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定することを含むものである、付記２２に記載のプログラム。
（付記２７） 情報処理装置用の記憶媒体に格納されたプログラムであって、
受信ＲＦ信号に関連する位相差を取得するステップと、
前記位相差から基準角度方向に対する無線局の角度方向を求めるステップと、を実行させるよう動作可能なプログラム。
（付記２８） 前記求めた角度方向から前記無線局の位置を決定するステップをさらに実行させるよう動作可能な、付記２７に記載のプログラム。
（付記２９） 移動無線局の位置を決定する方法であって、
前記移動無線局と前記第１の基準無線局の間の第１の相対的角度方向を取得するステップと、
前記移動無線局と第２の基準無線局の間の第２の相対的角度方向を取得するステップと、
第１の基準無線局の位置、第２の基準無線局の位置、前記第１の相対的角度方向および前記第２の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定するステップと、
を含む、方法。
（付記３０） 前記移動無線局によって受信された前記第１の基準無線局からの第１のＲＦ信号に関連する第１の位相差から、前記第１の相対的角度方向を求めるステップと、
前記移動無線局によって受信された前記第２の基準無線局からの第２のＲＦ信号に関連する第２の位相差から、前記第２の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに含む、付記２９に記載の方法。
（付記３１） 前記位置を決定するステップは、さらに前記第１の基準無線局と前記第２の基準無線局の間の第３の相対的角度方向に基づいて、前記移動無線局の位置を決定するものである、付記２９に記載の方法。
（付記３２） 前記第１の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第１の位相差から、前記第１の相対的角度方向を求めるステップと、
前記第２の基準無線局によって受信された前記移動無線局からのＲＦ信号に関連する第２の位相差から、前記第２の相対的角度方向を求めるステップと、
をさらに含む、付記２９に記載の方法。
（付記３３） 位置を決定する前記ステップは、前記第１と第２の基準無線局の前記位置、前記第１および第２の相対的角度方向、第３の基準無線局の位置、および前記移動無線局と前記第３の基準無線局の間の第３の相対的角度方向から、前記移動無線局の位置を決定することを含むものである、付記２９に記載の方法。
（付記３４） 無線局の角度方向を求める方法であって、
受信ＲＦ信号に関連する位相差を取得するステップと、
前記位相差から基準角度方向に対する前記無線局の角度方向を求めるステップと、
を含む、方法。
（付記３５） 前記求めた角度方向から前記無線局の位置を決定するステップをさらに含む、付記３４に記載の方法。
【００８８】
【発明の効果】
本発明は、前述の特徴によって、比較的狭い領域において移動無線端末の位置をより正確に決定でき、移動無線端末の位置を決定するためのより簡単でより小さな構成を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による、屋内または屋外の複数のエリアにおいて移動無線端末の位置を決定するシステムの概略的構成を示している。
【図２】図２は、本発明による、屋内または屋外の複数のエリアにおいて移動無線端末の位置を決定する別のシステムの概略的構成を示している。
【図３】図３は、図１に示されている１つのアンテナを有する基準無線局、および図２に示されている１つのアンテナを有する移動無線端末を表す通信ノードの概略的な装置構成を示している。
【図４】図４は、図１に示されている２つのアンテナを有する移動無線端末、および図２に示されている２のアンテナを有する基準無線局を表す通信ノードの概略的な装置構成を示している。
【図５】図５は、処理器によって実行される、送信元ＩＤと受信ＲＦ信号の位相差とに従って移動無線端末の位置を決定するためのフロー図を示している。
【図６】図６Ａ〜６Ｄは、変復調器によって復調された受信データ、位相差検出器によって検出された位相差、位置決定用のデータ・フレーム、および決定された移動無線端末の位置データの関係を示している。
【図７】図７Ａは、図１のシステムにおける各エリア内の１つの移動無線端末に対する３つの基準ノードのそれぞれの求められた角度方向に従ってその端末Ｔの位置を決定する方法、を説明するのに役立つ。図７Ｂは、図１のシステムにおける２つの基準ノードに対する各エリア内の１つの移動無線端末Ｔのそれぞれの求められた角度方向に従ってその端末の位置を決定する方法を説明するのに役立つ。
【図８】図８は、図４の通信ノードの２つのアンテナによって受信されたＲＦ信号の位相差に従ってＲＦ信号の入射角度方向を求める方法を説明するのに役立つ。
【図９】図９は、受信ＲＦ信号に従って移動無線端末の角度方向を求めるための処理のブロック図を示している。
【図１０】図１０は、受信ＲＦ信号に従って移動無線端末の角度方向を求めるための別の処理のブロック図を示している。
【図１１】図１１は、受信ＲＦ信号に従って移動無線端末の角度方向を求めるためのさらに別の処理のブロック図を示している。
【図１２】図１２は、受信ＲＦ信号から移動無線端末の角度方向を求めるための論理的処理のブロック図を示している。
【図１３】図１３Ａ〜１３Ｃは、絶対位相差を求めるための図１２の諸信号の論理レベルを示している。
【図１４】図１４Ａおよび１４Ｂは、位相差の符号を求めるための図１２の諸信号の論理レベルを示している。
【図１５】図１５Ａおよび１５Ｂは、複数の基準通信ノードを用いて端末の位置を決定する方法を説明するのに役立つ。
【図１６】図１６は、図１における移動無線端末における２つのアンテナの配置の例を示している。
【図１７】図１７Ａおよび１７Ｂは、図１における移動無線端末における２つのアンテナの配置の別の例およびその受信ＲＦ信号強度パターンをそれぞれ示している。
【図１８】図１８は、経路の相違による位相差誤差を補正するためのスイッチを含む構成を示している。
【符号の説明】
５０ ＬＡＮ
６２、６４ エリア
１１０ サーバ
１２０ 位置決定装置
２００ アクセス・ポイントおよび基準無線局
２２０、２３０、２４０ 基準無線局
２６０、２８０ 移動無線端末
Claims (5)
- 移動無線局の位置を決定する測位システムであって、
前記システムは、それぞれの位置が既知である少なくとも第１および第２の基準無線局と、前記移動無線局の位置を決定する機能を有する処理装置と、を含み、
前記少なくとも第１および第２の基準無線局の各々は、２つのアンテナと、前記２つのアンテナによって受信したＲＦ信号の位相差を検出する検出手段と、前記受信したＲＦ信号の前記位相差を変換して互いに独立したそれぞれの任意の基準方向に対する前記受信したＲＦ信号の入射の角度方向を測定する測定手段と、前記受信したＲＦ信号に含まれる送信データから送信元識別情報を抽出する抽出手段と、を有し、
前記処理装置は、
前記第１の基準無線局の既知の位置を表す第１のデータおよび前記第２の基準無線局の既知の位置を表す第２のデータを格納する記憶手段と、
前記第１の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された第１の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第１の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第３のデータ、前記第１の基準無線局において前記第２の基準無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向に対する前記第２の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第２の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第４のデータ、前記第２の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向とは独立の第２の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第３の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第５のデータ、および前記第２の基準無線局において前記第１の基準無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第２の任意の基準方向に対する前記第１の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第４の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第６のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前記第１および第２の基準無線局の前記第１および第２のデータを決定し、前記記憶手段に格納された前記第１、第２、第３、第４、第５および第６のデータを、前記移動無線局、第１の基準無線局および第２の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記第２の角度から前記第１の角度を減じて第５の角度を求め前記第４の角度から前記第３の角度を減じて第６の角度を求め、前記第１の基準無線局の位置における前記第２の基準無線局の角度方向に対する前記第５の角度と前記第２の基準無線局の位置における前記第１の基準無線局の角度方向に対する前記第６の角度とに基づいて前記移動無線局の位置を決定する処理手段と、
を具えるものであることを特徴とする、
測位システム。 - 前記移動無線局が前記処理装置を具えることを特徴とする、請求項１に記載の測位システム。
- 前記少なくとも第１および第２の基準無線局のうちの少なくとも１つが前記処理装置を具えることを特徴とする、請求項１に記載の測位システム。
- 記憶手段と、処理手段とを有する情報処理装置に用いられる、少なくとも第１および第２の基準無線局における移動無線局の角度方向に基づいて前記移動無線局の位置を決定するためのプログラムであって、
前記記憶手段は、前記第１の基準無線局の既知の位置を表す第１のデータおよび前記第２の基準無線局の既知の位置を表す第２のデータを格納し、
前記第１の基準無線局において前記移動無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによってそのＲＦ信号の入射角度方向を測定する測定手段によって測定された第１の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第１ の角度を表す情報および識別情報抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第３のデータ、前記第１の基準無線局において前記第２の基準無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによって前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向に対する前記第２の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第２の角度を表す情報および前記抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第４のデータ、前記第２の基準無線局において前記移動無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによってそのＲＦ信号の入射角度方向を測定する測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向とは独立の第２の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第３の角度を表す情報および識別情報抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第５のデータ、および前記第２の基準無線局において前記第１の基準無線局から送信データを含むＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第２の任意の基準方向に対する前記第１の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第４の角度を表す情報およびその前記抽出手段によってその送信データから抽出された送信元識別情報の組を含む第６のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前記第１および第２の基準無線局の前記第１および第２のデータを決定するステップと、
前記記憶手段に格納された前記第１、第２、第３、第４、第５および第６のデータを、前記移動無線局、第１の基準無線局および第２の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記第２の角度から前記第１の角度を減じて第５の角度を求め前記第４の角度から前記第３の角度を減じて第６の角度を求め、前記第１の基準無線局の位置における前記第２の基準無線局の角度方向に対する前記第５の角度と前記第２の基準無線局の位置における前記第１の基準無線局の角度方向に対する前記第６の角度とに基づいて前記移動無線局の位置を決定するステップと、
を実行させるよう動作可能なプログラム。 - それぞれの位置が既知である少なくとも第１および第２の基準無線局と、処理手段および記憶手段を有する処理装置と、を含む測位システムにおける前記処理装置において、移動無線局の位置を決定する位置決定方法であって、
前記少なくとも第１および第２の基準無線局の各々は、２つのアンテナと、前記２つのアンテナによって受信したＲＦ信号の位相差を検出する検出手段と、前記受信したＲＦ信号の前記位相差を変換して互いに独立したそれぞれの任意の基準方向に対する前記受信したＲＦ信号の入射の角度方向を測定する測定手段と、前記受信したＲＦ信号に含まれる送信データから送信元識別情報を抽出する抽出手段と、を有し、
前記記憶手段は、前記第１の基準無線局の既知の位置を表す第１のデータおよび前記第２の基準無線局の既知の位置を表す第２のデータを格納し、
前記処理手段を用いて、前記第１の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された第１の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第１の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第３のデータ、前記第１の基準無線局において前記第２の基準無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向に対する前記第２の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第２の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第４のデータ、前記第２の基準無線局において前記移動無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第１の任意の基準方向とは独立の第２の任意の基準方向に対する前記移動無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第３の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第５のデータ、および前記第２の基準無線局において前記第１の基準無線局からＲＦ信号を受信することによってその前記測定手段によって測定された前記第２の任意の基準方向に対する前記第１の基準無線局から受信したＲＦ信号の入射の角度方向の第４の角度を表す情報およびその前記抽出手段によって抽出された送信元識別情報の組を含む第６のデータを取得して前記記憶手段に格納し、前 記第１および第２の基準無線局の前記第１および第２のデータを決定する工程と、
前記処理手段を用いて、前記記憶手段に格納された前記第１、第２、第３、第４、第５および第６のデータを、前記移動無線局、第１の基準無線局および第２の基準無線局のそれぞれの位置の幾何学的関係に基づいて処理し、前記第２の角度から前記第１の角度を減じて第５の角度を求め前記第４の角度から前記第３の角度を減じて第６の角度を求め、前記第１の基準無線局の位置における前記第２の基準無線局の角度方向に対する前記第５の角度と前記第２の基準無線局の位置における前記第１の基準無線局の角度方向に対する前記第６の角度とに基づいて前記移動無線局の位置を決定する工程と、
を含む位置決定方法。
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