JP6320029B2 - Positioning device and positioning method - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、航空機などの観測対象物の位置を測位する測位装置及び測位方法に関するものである。 The present invention relates to a positioning device and a positioning method for positioning the position of an observation object such as an aircraft.
観測対象物の位置を測位する測位装置として、位置の座標が未知である観測対象物に搭載されている発信器から送信される変調信号が、位置の座標が既知である複数の受信アンテナから入射されると、その受信アンテナが接続されている受信機が当該変調信号を受信し、複数の受信機における変調信号の受信時刻(到来時刻)の差(TDOA:Time Difference of Arrival)を用いて、ガウス・ニュートン法に基づく非線形最小二乗法演算を実施することで、観測対象物の位置を測位する測位装置が知られている。 As a positioning device that measures the position of an observation object, modulated signals transmitted from a transmitter mounted on the observation object whose position coordinates are unknown are incident from multiple receiving antennas whose position coordinates are known. Then, the receiver to which the receiving antenna is connected receives the modulated signal, and using the difference (TDOA: Time Difference of Arrival) of the reception time (arrival time) of the modulated signal in a plurality of receivers, 2. Description of the Related Art Positioning devices that position the position of an observation object by performing nonlinear least square method computation based on the Gauss-Newton method are known.
このような測位装置の測位処理は、地表面に存在する観測対象物(Z座標=0の観測対象物)の位置を測位する二次元測位と、航空機のような高度を有する観測対象物(Z座標≠0の観測対象物)の位置を測位する三次元測位に大別される。
具体的なアプリケーション例を挙げると、二次元測位では、官民が運用する重要無線通信に干渉する不法電波局の監視・測位があり、三次元測位では、実際に飛行している航空機の航空管制などがある。
これらの例以外にも、測位装置の活躍現場は多岐に亘っており、測位装置を用いるシステムに要求される測位精度は、近年極めて過密化している電波環境における有効電波利用の観点や、管制システムにおける安全を確保する観点から、最優先の改善課題となっている。
The positioning processing of such a positioning device includes two-dimensional positioning for measuring the position of an observation object (observation object with Z coordinate = 0) existing on the ground surface, and an observation object (Z It is roughly divided into three-dimensional positioning for measuring the position of the observation object (coordinate ≠ 0).
As specific application examples, 2D positioning includes monitoring and positioning of illegal radio stations that interfere with important radio communications operated by the public and private sectors, and 3D positioning includes air traffic control of aircraft that are actually flying. There is.
In addition to these examples, there are a wide range of active locations for positioning devices, and the positioning accuracy required for systems that use positioning devices is the point of view of effective radio wave usage in the extremely crowded radio wave environment and control systems. From the viewpoint of ensuring safety in Japan, it is a top priority improvement issue.
測位装置における観測対象物の監視エリアは、アプリケーション毎に異なるが、近距離の場合には、測位装置を中心とする半径数kmの円内であり、遠距離の場合(例えば、航空機の航空管制の場合)には、測位装置を中心とする半径数十km〜100km程度である。
ここで重要なのは、測位装置が重要な機能を負いながらも、観測対象物が広大な監視エリアの何処にいても確実に測位可能でなければならないということである。それは、観測対象物が監視エリア内に既に存在している場合はもちろんのこと、新たに監視エリア内に進入してきた際の初期探知についても同様である。
The monitoring area of the observation object in the positioning device differs for each application, but in the case of a short distance, it is within a circle with a radius of several kilometers centered on the positioning device, and in the case of a long distance (for example, aircraft air traffic control In this case, the radius is about several tens km to 100 km centered on the positioning device.
What is important here is that the positioning device has an important function, but the object to be observed must be able to be positioned reliably anywhere in the vast monitoring area. The same applies to the initial detection when a new object enters the monitoring area as well as the observation object already exists in the monitoring area.
図16は従来の測位装置を示す構成図である。
観測対象物101は位置の座標(X,Y,Z)が未知の航空機であり、変調信号を送信する発信器を搭載している。
受信アンテナ102−1〜102−Nは設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)が既知であり、航空機101の発信器から送信された変調信号を入射する。
受信機103−1〜103−Nは受信アンテナ102−1〜102−Nにより入射された変調信号を受信して、その変調信号を受信した時刻である到来時刻t1〜tNを検出する処理を実施する。
FIG. 16 is a block diagram showing a conventional positioning device.
The
Reception antennas 102-1 to 102-N is the installation position coordinates (x 1, y 1, z 1) ~ (x N, y N, z N) are known, it modulated transmitted from the transmitter of the aircraft 101 A signal is incident.
The receivers 103-1 to 103 -N receive the modulated signals input by the receiving antennas 102-1 to 102 -N, and detect arrival times t 1 to t N that are times when the modulated signals are received. To implement.
センター受信局104は受信機103−1〜103−Nの中で、例えば、基準となる受信機が受信機103−Nである場合、受信機103−Nにより検出された到来時刻tNと、受信機103−1〜103−(N−1)により検出された到来時刻t1〜tN-1との差である到来時刻差τ1〜τN-1を算出する処理を実施する。
初期座標設定部105は測位演算処理部106が測位演算(ガウス・ニュートン法に基づく最小二乗法による測位演算)を実施する際に用いる観測対象物101の初期座標(x0,y0,z0)を設定する。
For example, when the reference receiver is the receiver 103-N among the receivers 103-1 to 103-N, the
The initial
測位演算処理部106は初期座標設定部105により設定された観測対象物101の初期座標(x0,y0,z0)、受信アンテナ102−1〜102−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局104により算出された到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物101が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を推定する処理を実施する。
測位結果表示部107は測位演算処理部106により推定された観測対象物101が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を表示する処理を実施する。
The positioning
The positioning
測位演算処理部106が実施する測位演算の詳細な手順は、下記の特許文献1に開示されているが、ガウス・ニュートン法に基づく最小二乗法による測位演算は、観測対象物101が存在すると思われる尤もらしい座標を初期座標として設定し、順次誤差を修正しながら、真の解に収束していく収束演算である。
ガウス・ニュートン法は、以下の非特許文献1に開示されているように、「真の解の近傍でテーラー展開する」過程が必要になる。
ここで重要なのは、例えば、測位装置の監視エリアが半径数十kmに及ぶ広大なものであり、観測対象物101の位置の座標(X,Y,Z)に関する事前知識がまったく無い状況下では、測位装置の測位精度は、設定する観測対象物101の初期座標(x0,y0,z0)に大きく依存するということである。
即ち、観測対象物101の初期座標(x0,y0,z0)が不適当である場合、測位演算処理部106の測位演算が収束せずに発散する状況や、真の解(Global Minimum)とは異なる局所解(Local Minimum)に陥る状況になり、正しい測位結果が得られなくなる。この問題は「初期値問題(Initial Value Problem)」として知られている。
The detailed procedure of the positioning calculation performed by the positioning
The Gauss-Newton method requires a process of “Taylor expansion near the true solution” as disclosed in
What is important here is that, for example, the monitoring area of the positioning device is vast with a radius of several tens of kilometers, and there is no prior knowledge about the coordinates (X, Y, Z) of the position of the
That is, when the initial coordinates (x 0 , y 0 , z 0 ) of the
TDOAを用いるガウス・ニュートン法に基づく非線形最小二乗法演算の初期値問題では、有効な解決方法が見つかっておらず、例えば、以下の特許文献2には、初期値の設定の仕方として、「例えば、経験則によるか、あるいは、地図データベースの地図情報から大まかな位置を設定するなど」と記載されている。
また、以下の特許文献3には、初期値の設定方法として、「本実施形態では、移動局の推定初期位置は、複数の基地局の重心位置であるが、これに限られず、複数の基地局から選択された一基地局から所定の範囲内(例えば、信頼性の高い基地局から1m以内)の任意の位置であってもよいし、複数の基地局に囲まれた範囲内の任意の位置であってもよい」と記載されている。
なお、特許文献1では、「適当な初期値x0およびy0を決定する」との記述に留まり、「適当な」に関する詳細な記述はなされていない。
以下の特許文献1〜3に代表されるように、初期座標の設定は、経験則や他の装置又はシステムによる先見情報といったあやふやな情報に依っている。
In the initial value problem of the nonlinear least square method calculation based on the Gauss-Newton method using TDOA, an effective solution has not been found. For example, in
Further, in
In
As represented by the following
従来の測位装置は以上のように構成されているので、観測対象物101の初期座標(x0,y0,z0)を必ずしも適正な値に設定することができず、適正な初期座標(x0,y0,z0)が設定されない場合には、観測対象物101の正確な位置を測位できないことがある課題があった。
Since the conventional positioning apparatus is configured as described above, the initial coordinates (x 0 , y 0 , z 0 ) of the
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、観測対象物の位置を高精度に測位することができる測位装置及び測位方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a positioning device and a positioning method capable of positioning the position of an observation object with high accuracy.
この発明に係る測位装置は、観測対象物から発信された変調信号を入射する複数の受信アンテナと、受信アンテナにより入射された変調信号を受信して、その変調信号を受信した時刻である到来時刻を検出する複数の受信機と、複数の受信機の中で、基準となる受信機により検出された到来時刻と、基準となる受信機以外の受信機により検出された到来時刻との差である到来時刻差を算出する到来時刻差算出手段と、受信機により受信された変調信号の信号強度を測定する複数の信号強度測定手段と、複数の信号強度測定手段により測定された変調信号の信号強度と受信アンテナの設置位置の座標を用いて、前記観測対象物が存在している位置の初期座標を設定する初期座標設定手段とを設け、測位手段が、初期座標設定手段により設定された観測対象物の初期座標、受信アンテナの設置位置の座標及び到来時刻差算出手段により算出された到来時刻差を用いる測位演算を実施することで、観測対象物が存在している位置を測位するようにしたものである。 The positioning device according to the present invention includes a plurality of receiving antennas that receive a modulated signal transmitted from an observation object, and an arrival time that is a time when the modulated signal received by the receiving antenna is received and received. And the difference between the arrival time detected by the reference receiver among the plurality of receivers and the arrival time detected by a receiver other than the reference receiver. An arrival time difference calculating means for calculating an arrival time difference, a plurality of signal strength measuring means for measuring the signal strength of the modulated signal received by the receiver, and a signal strength of the modulated signal measured by the plurality of signal strength measuring means And an initial coordinate setting means for setting an initial coordinate of the position where the observation object exists using the coordinates of the installation position of the receiving antenna, and the positioning means is set by the initial coordinate setting means. By performing a positioning operation using the initial coordinates of the observation object, the coordinates of the installation position of the receiving antenna, and the arrival time difference calculated by the arrival time difference calculation means, the position where the observation object exists is positioned. It is a thing.
この発明によれば、受信機により受信された変調信号の信号強度を測定する複数の信号強度測定手段と、複数の信号強度測定手段により測定された変調信号の信号強度と受信アンテナの設置位置の座標を用いて、観測対象物が存在している位置の初期座標を設定する初期座標設定手段とを設け、測位手段が、初期座標設定手段により設定された観測対象物の初期座標、受信アンテナの設置位置の座標及び到来時刻差算出手段により算出された到来時刻差を用いる測位演算を実施することで、観測対象物が存在している位置を測位するように構成したので、観測対象物の位置を高精度に測位することができる効果がある。 According to the present invention, the plurality of signal strength measuring means for measuring the signal strength of the modulated signal received by the receiver, the signal strength of the modulated signal measured by the plurality of signal strength measuring means and the installation position of the receiving antenna And an initial coordinate setting means for setting the initial coordinates of the position where the observation target exists using the coordinates, and the positioning means sets the initial coordinates of the observation target set by the initial coordinate setting means, the receiving antenna Since the position where the observation target exists is determined by performing positioning calculation using the coordinates of the installation position and the arrival time difference calculated by the arrival time difference calculation means, the position of the observation target It is possible to measure the position with high accuracy.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による測位装置を示す構成図である。
図1において、観測対象物1は位置の座標(X,Y,Z)が未知の航空機であり、変調信号を送信する発信器を搭載している。
受信アンテナ2−1〜2−Nは設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)が既知であり、観測対象物1の発信器から送信された変調信号を入射する。
受信機3−1〜3−Nは受信アンテナ2−1〜2−Nにより入射された変調信号を受信して、その変調信号を受信した時刻である到来時刻t1〜tNを検出する処理を実施する。
1 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
In FIG. 1, an
The receiving antennas 2-1 to 2-N have known coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ) to (x N , y N , z N ) of the installation position, and are transmitted from the transmitter of the
The receivers 3-1 to 3 -N receive the modulated signals incident by the receiving antennas 2-1 to 2 -N, and detect arrival times t 1 to t N that are times when the modulated signals are received. To implement.
センター受信局4は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、受信機3−1〜3−Nの中で、例えば、基準となる受信機が受信機3−Nである場合、受信機3−Nにより検出された到来時刻tNと、受信機3−1〜3−(N−1)により検出された到来時刻t1〜tN-1との差である到来時刻差τ1〜τN-1を算出する処理を実施する。なお、センター受信局4は到来時刻差算出手段を構成している。
信号強度測定部5−1〜5−Nは例えば振幅検波器などから構成されており、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の信号強度(例えば、電力)を測定する処理を実施する。この実施の形態1では、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の電力を測定するものを想定しているが、変調信号の信号強度が分かればよく、例えば、その変調信号の電界強度を測定するようにしてもよい。なお、信号強度測定部5−1〜5−Nは信号強度測定手段を構成している。
The center receiving station 4 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted, a one-chip microcomputer, or the like. Among the receivers 3-1 to 3 -N, for example, a reference receiver receives In the case of the machine 3-N, the arrival time t N detected by the receiver 3-N and the arrival times t 1 to t N-1 detected by the receivers 3-1 to 3- (N-1) The process of calculating the arrival time differences τ 1 to τ N-1 that are the differences between the two is performed. The center receiving station 4 constitutes arrival time difference calculating means.
The signal strength measuring units 5-1 to 5-N are configured from, for example, an amplitude detector, and the process of measuring the signal strength (for example, power) of the modulated signal received by the receivers 3-1 to 3-N. To implement. In the first embodiment, it is assumed that the power of the modulated signal received by the receivers 3-1 to 3-N is measured. However, it is sufficient that the signal strength of the modulated signal is known. The electric field strength may be measured. The signal strength measuring units 5-1 to 5-N constitute signal strength measuring means.
信号強度順並び換え部6は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された変調信号の信号強度を比較して、信号強度が強い順に受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号を並び換える処理を実施する。
最大受信アンテナ座標抽出部7は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号強度順並び換え部6の並び換え結果を参照して、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の中で、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された信号強度が最も強い変調信号を特定し、信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置の座標を初期座標設定部8に出力する処理を実施する。
The signal strength
The maximum receiving antenna coordinate
初期座標設定部8は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、最大受信アンテナ座標抽出部7から出力された受信アンテナ2の設置位置の座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定する処理を実施する。
なお、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7及び初期座標設定部8から初期座標設定手段が構成されている。
The initial coordinate setting
The signal intensity
測位演算処理部9は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)、受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を推定する処理を実施する。なお、測位演算処理部9は測位手段を構成している。
測位結果表示部10は例えばGPU(Graphics Processing Unit)や液晶ディスプレイなどから構成されており、測位演算処理部9により推定された観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を表示する処理を実施する。
The positioning
The positioning
図1の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1〜3−N、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、測位演算処理部9及び測位結果表示部10のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、測位演算処理部9及び測位結果表示部10)で構成する場合、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、測位演算処理部9及び測位結果表示部10の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図2はこの発明の実施の形態1による測位装置の処理内容(測位方法)を示すフローチャートである。
In the example of FIG. 1, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 to 3-N, the center receiving station 4, the signal strength measuring units 5-1 to 5-N, which are components of the positioning device, Assuming that each of signal strength
For example, a part of the positioning device is replaced with a computer (for example, the center receiving station 4, the signal strength
FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents (positioning method) of the positioning apparatus according to
次に動作について説明する。
受信アンテナ2−1〜2−Nは、観測対象物1に搭載されている発信器が変調信号を発信すると、その変調信号を入射する(ステップST1)。
受信機3−1〜3−Nは、受信アンテナ2−1〜2−Nが変調信号を入射すると、その変調信号を受信して、その変調信号を受信した時刻である到来時刻t1〜tNを検出し、その到来時刻t1〜tNをセンター受信局4に出力する(ステップST2)。
Next, the operation will be described.
Receiving antennas 2-1 to 2-N receive the modulated signal when the transmitter mounted on
Receiver 3-1 to 3-N, upon receiving antennas 2-1 to 2-N enters a modulation signal, receiving the modulated signal, the arrival time t 1 ~t a time of receiving the modulated signal N is detected, and the arrival times t 1 to t N are output to the center receiving station 4 (step ST2).
センター受信局4は、受信機3−1〜3−Nから到来時刻t1〜tNを受けると、受信機3−1〜3−Nの中で、例えば、基準となる受信機が受信機3−Nである場合、受信機3−Nにより検出された到来時刻tNと、受信機3−1〜3−(N−1)により検出された到来時刻t1〜tN-1との差である到来時刻差τ1〜τ-1を算出する(ステップST3)。
ここでは、基準となる受信機が受信機3−Nである例を示したが、例えば、基準となる受信機が受信機3−1である場合、受信機3−1により検出された到来時刻t1と、受信機3−2〜3−Nにより検出された到来時刻t2〜tNとの差である到来時刻差τ1〜τN-1を算出する。
Center receiving station 4 receives the arrival time t 1 ~t N from the receiver 3-1 to 3-N, in the receiver 3-1 to 3-N, for example, a primary receiver is the receiver 3-N when it, the arrival time t N detected by the receiver 3-N, the receiver 3-1~3- (N-1) of the arrival time t 1 ~t N-1 detected by The arrival time differences τ 1 to τ −1 which are the differences are calculated (step ST3).
Here, an example is shown in which the reference receiver is the receiver 3-N. However, for example, when the reference receiver is the receiver 3-1, the arrival time detected by the receiver 3-1. and t 1, and calculates the arrival time difference τ 1 ~τ N-1 which is a difference between the detected arrival time t 2 ~t N by the receiver 3-2 to 3-N.
信号強度測定部5−1〜5−Nは、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の信号強度を示す受信電力P1〜PNを測定する(ステップST4)。
ここで、観測対象物1が存在している位置の真の座標が(XT,YT,ZT)、受信アンテナ2−iが設置されている位置の座標が(xi,yi,zi)(i=1,2,・・・,N)であるとき、観測対象物1と受信アンテナ2−i間の直線距離Riは、下記の式(1)のように表される。
式(1)より、受信機3−iにおける受信電力Piは、下記の式(2)のように表される。
式(2)において、Ptは観測対象物1に搭載されている発信器が発信する変調信号の送信電力、Gtは観測対象物1に搭載されている発信器の送信アンテナのアンテナゲイン、Giは受信アンテナ2−iのアンテナゲインである。
The signal strength measuring units 5-1 to 5-N measure received powers P 1 to P N indicating the signal strengths of the modulated signals received by the receivers 3-1 to 3-N (step ST4).
Here, the true coordinates of the position where the
From the equation (1), the received power P i at the receiver 3-i is expressed as the following equation (2).
In Expression (2), P t is the transmission power of the modulation signal transmitted from the transmitter mounted on the
信号強度順並び換え部6は、信号強度測定部5−1〜5−Nが受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の信号強度を示す受信電力P1〜PNを測定すると、その受信電力P1〜PNを比較して、信号強度が強い順に受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号を並び換える処理を実施する。
最大受信アンテナ座標抽出部7は、事前に受信アンテナ2−1〜2−Nが設置されている位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)を記憶しており、信号強度順並び換え部6の並び換え結果を参照して、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の中で、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された信号強度が最も強い変調信号を特定し、信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置の座標を初期座標設定部8に出力する(ステップST5)。
例えば、下記の式(3)に示すように、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の中で、受信機3−2により受信された変調信号の受信電力P2が最も高い場合、受信アンテナ2−2の設置位置の座標(x2,y2,z2)を初期座標設定部8に出力する。
The signal strength
The maximum receiving antenna coordinate
For example, as shown in the following formula (3), among the modulated signals received by the receivers 3-1 to 3 -N, the received power P 2 of the modulated signal received by the receiver 3-2 is the highest. If it is higher, the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) of the installation position of the receiving antenna 2-2 are output to the initial coordinate setting
初期座標設定部8は、最大受信アンテナ座標抽出部7から受信アンテナ2の設置位置の座標を受けると、その受信アンテナ2の設置位置の座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定する(ステップST6)。
例えば、最大受信アンテナ座標抽出部7から受信アンテナ2−2の設置位置の座標(x2,y2,z2)が出力された場合、観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)として、受信アンテナ2−2の設置位置の座標(x2,y2,z2)を設定する。
When the initial coordinate setting
For example, when the coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ) of the installation position of the reception antenna 2-2 are output from the maximum reception antenna coordinate
測位演算処理部9は、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)、受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を推定する(ステップST7)。
測位演算処理部9が実施する測位演算の手順は、特許文献1に開示されているので詳細な説明を省略するが、この実施の形態1では、観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)が、経験則や他の装置又はシステムによる先見情報などのあやふやな情報に依らずに、観測対象物1から近い位置に設定されるので、最終的に安定した推定座標である測位座標(X’,Y’,Z’)を得ることができ、測位精度の向上につなげることができる。
測位結果表示部10は、測位演算処理部9により推定された観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)をディスプレイに表示する(ステップST8)。
The positioning
The procedure of the positioning calculation performed by the positioning
The positioning
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の中で、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された信号強度が最も強い変調信号を特定し、信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置の座標を出力する最大受信アンテナ座標抽出部7と、最大受信アンテナ座標抽出部7から出力された受信アンテナ2の設置位置の座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定する初期座標設定部8とを設けるように構成したので、観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)が適正な値に設定されるようになり、その結果、観測対象物1の位置(X’,Y’,Z’)を高精度に測位することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, among the modulated signals received by the receivers 3-1 to 3 -N, the signal strength measuring units 5-1 to 5 -N measured. A maximum receiving antenna coordinate extracting
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2による測位装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
平均座標算出部11は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号強度順並び換え部6の並び換え結果を参照して、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の中から、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された信号強度が強い上位M(1≦M≦N)個の変調信号を選択し、その選択した上位M個の変調信号を入射している上位M個の受信アンテナ2の設置位置の平均座標を初期座標設定部8に出力する処理を実施する。なお、M個は予め設定されている個数である。
3 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The average coordinate
初期座標設定部12は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、平均座標算出部11から出力された受信アンテナ2の設置位置の平均座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定する処理を実施する。
なお、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11及び初期座標設定部12から初期座標設定手段が構成されている。
The initial coordinate setting
The signal intensity
図3の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1〜3−N、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、初期座標設定部12、測位演算処理部9及び測位結果表示部10のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、初期座標設定部12、測位演算処理部9及び測位結果表示部10)で構成する場合、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、初期座標設定部12、測位演算処理部9及び測位結果表示部10の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図4はこの発明の実施の形態2による測位装置の処理内容(測位方法)を示すフローチャートである。
In the example of FIG. 3, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 to 3-N, the center receiving station 4, the signal strength measuring units 5-1 to 5-N, which are components of the positioning device, It is assumed that each of the signal intensity
For example, a part of the positioning device is a computer (for example, the center receiving station 4, the signal intensity
FIG. 4 is a flowchart showing the processing contents (positioning method) of the positioning device according to
次に動作について説明する。
上記実施の形態1では、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の中で、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された信号強度が最も強い変調信号を特定し、信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置の座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定するようにしている。
このため、観測対象物1が、受信機3−1〜3−Nにより囲まれるエリアの外側に存在する場合には非常に効果的である。
一方、観測対象物1が、受信機3−1〜3−Nにより囲まれるエリアの内側に存在する場合には、観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)は、エリアの内側の座標に設定する方が効果的である。
そこで、この実施の形態2では、観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)をエリアの内側の座標に設定する形態について説明する。
Next, the operation will be described.
In the first embodiment, the modulation signal having the strongest signal strength measured by the signal strength measurement units 5-1 to 5-N is identified from the modulation signals received by the receivers 3-1 to 3-N. Then, the coordinates of the installation position of the receiving
For this reason, it is very effective when the
On the other hand, when the
Therefore, in the second embodiment, a mode in which the initial coordinates (x 0 , y 0 , z 0 ) of the
信号強度測定部5−1〜5−Nは、上記実施の形態1と同様に、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の信号強度を示す受信電力P1〜PNを測定する(図4のステップST4)。
信号強度順並び換え部6は、信号強度測定部5−1〜5−Nが受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の信号強度を示す受信電力P1〜PNを測定すると、上記実施の形態1と同様に、その受信電力P1〜PNを比較して、信号強度が強い順に受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号を並び換える処理を実施する。
Similarly to the first embodiment, the signal strength measuring units 5-1 to 5 -N receive received powers P 1 to P N indicating the signal strengths of the modulated signals received by the receivers 3-1 to 3 -N . Measurement is performed (step ST4 in FIG. 4).
The signal strength
平均座標算出部11は、信号強度順並び換え部6が、信号強度が強い順に受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号を並び換えると、その並び換え結果を参照して、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の中から、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された信号強度が強い上位M(1≦M≦N)個の変調信号を選択する。
例えば、M=5であれば、受信機3−1〜3−Nにより受信された変調信号の中から、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された信号強度が強い上位5個の変調信号を選択する。
When the average coordinate
For example, if M = 5, the top five strong signal strengths measured by the signal strength measurement units 5-1 to 5-N among the modulated signals received by the receivers 3-1 to 3-N Select the modulation signal.
平均座標算出部11は、信号強度が強い上位M個の変調信号を選択すると、下記の式(4)に示すように、上位M個の変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置の平均座標を算出する。
When the average coordinate
ここでは、M個の値が予め設定されている固定値をあるものを想定しているが、例えば、M=5であるとき、下記の式(5)に示すように、受信電力P5と受信電力P3の間に大きな隔たりがある(例えば、予め設定された間隔値より大きな差がある)ような電力勾配であれば、受信電力P3,P1を除外して、上位3個の受信電力P4,P2,P5の変調信号を選択して、それらの変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置の平均座標を算出するようにしてもよい。
Here, it is assumed that M values have a preset fixed value. For example, when M = 5, as shown in the following equation (5), received power P 5 and If the power gradient is such that there is a large gap between the received powers P 3 (for example, there is a difference larger than a preset interval value), the received power P 3 and P 1 are excluded and the top three select a modulation signal of the received power P 4, P 2, P 5 , may be calculated the average coordinates of the installation position of the receiving
平均座標算出部11は、上位M個の変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置の平均座標を算出すると、その平均座標を初期座標設定部8に出力する(ステップST11)。
初期座標設定部12は、平均座標算出部11から受信アンテナ2の設置位置の平均座標を受けると、その設置位置の平均座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定する(ステップST12)。
When the average coordinate
When the initial coordinate setting
測位演算処理部9は、初期座標設定部12により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)、受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を推定するが(ステップST7)、信号強度が高く、信頼性が高い受信アンテナ2の設置位置に基づいて、観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)を設定しているので、例えば、受信機3−1〜3−Nの重心の位置に初期座標(x0,y0,z0)を設定するなどの方法を用いるよりも、初期座標(x0,y0,z0)の適正化を図ることができる。その結果、収束速度を高めることができるとともに、観測対象物1の位置(X’,Y’,Z’)の測位精度を高めることができる効果が得られる。
The positioning
実施の形態3.
図5はこの発明の実施の形態3による測位装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
測位座標記録部21は例えばRAMやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、測位演算処理部9により推定された観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を記録する。なお、測位座標記録部21は測位座標記録手段を構成している。
5 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The positioning coordinate
初期座標設定部22は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、観測対象物1に対する1回目の測位処理では、図1の初期座標設定部8と同様に、最大受信アンテナ座標抽出部7から出力された受信アンテナ2の設置位置の座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定する処理を実施する。
観測対象物1に対する2回目以降の測位処理では、前回の測位処理で測位座標記録部21に記録された測位位置の座標(X’,Y’,Z’)を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定する処理を実施する。
なお、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7及び初期座標設定部22から初期座標設定手段が構成されている。
The initial coordinate setting
In the second or subsequent positioning process for the
The signal intensity
図5の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1〜3−N、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、測位座標記録部21、初期座標設定部22、測位演算処理部9及び測位結果表示部10のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、測位座標記録部21、初期座標設定部22、測位演算処理部9及び測位結果表示部10)で構成する場合、測位座標記録部21をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部22、測位演算処理部9及び測位結果表示部10の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 5, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 to 3-N, the center receiving station 4, the signal strength measuring units 5-1 to 5-N, which are components of the positioning device, The signal strength
For example, a part of the positioning device is replaced with a computer (for example, center receiving station 4, signal strength
上記実施の形態1では、2回目以降の測位処理でも、初期座標設定部8が、最大受信アンテナ座標抽出部7から出力された受信アンテナ2の設置位置の座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定するが、測位演算処理部9により推定された観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)が真の座標に十分近ければ、その座標(X’,Y’,Z’)は、次の測位処理での真の座標にも十分近いことが期待される。
In the first embodiment, in the second and subsequent positioning processes, the initial coordinate setting
そこで、初期座標設定部22は、1回目の測位処理では、図1の初期座標設定部8と同様に、最大受信アンテナ座標抽出部7から出力された受信アンテナ2の設置位置の座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定するが、2回目以降の測位処理では、前回の測位処理で測位座標記録部21に記録された測位位置の座標(X’,Y’,Z’)を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定するようにする。
これにより、測位演算処理部9では、回帰的な演算を繰り返すことになるため、時系列的に連続した観測が可能になり、また、観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)の更なる適正化が図られる。このため、上記実施の形態1よりも、収束速度を高めることができるとともに、観測対象物1の位置(X’,Y’,Z’)の測位精度を高めることができる効果が得られる。
Therefore, in the first positioning process, the initial coordinate setting
As a result, the positioning
実施の形態4.
図6はこの発明の実施の形態4による測位装置を示す構成図であり、図において、図3及び図5と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
初期座標設定部23は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、観測対象物1に対する1回目の測位処理では、図3の初期座標設定部12と同様に、平均座標算出部11から出力された受信アンテナ2の設置位置の平均座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定する処理を実施する。
観測対象物1に対する2回目以降の測位処理では、前回の測位処理で測位座標記録部21に記録された測位位置の座標(X’,Y’,Z’)を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定する処理を実施する。
なお、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11及び初期座標設定部23から初期座標設定手段が構成されている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing a positioning apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS.
The initial coordinate setting
In the second or subsequent positioning process for the
The signal intensity
図6の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1〜3−N、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、測位座標記録部21、初期座標設定部23、測位演算処理部9及び測位結果表示部10のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、測位座標記録部21、初期座標設定部23、測位演算処理部9及び測位結果表示部10)で構成する場合、測位座標記録部21をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、初期座標設定部23、測位演算処理部9及び測位結果表示部10の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 6, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 to 3-N, the center receiving station 4, the signal strength measuring units 5-1 to 5-N, which are components of the positioning device, Each of the signal intensity
For example, a part of the positioning device is replaced with a computer (for example, the center receiving station 4, the signal intensity
上記実施の形態2では、2回目以降の測位処理でも、初期座標設定部12が、平均座標算出部11から出力された受信アンテナ2の設置位置の平均座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)を設定するが、測位演算処理部9により推定された観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)が真の座標に十分近ければ、その座標(X’,Y’,Z’)は、次の測位処理での真の座標にも十分近いことが期待される。
In the second embodiment, in the second and subsequent positioning processes, the initial coordinate setting
そこで、初期座標設定部23は、1回目の測位処理では、図3の初期座標設定部12と同様に、平均座標算出部11から出力された受信アンテナ2の設置位置の平均座標を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)を設定するが、2回目以降の測位処理では、前回の測位処理で測位座標記録部21に記録された測位位置の座標(X’,Y’,Z’)を観測対象物1が存在している位置の初期座標(x0,y0,z0)に設定するようにする。
これにより、測位演算処理部9では、回帰的な演算を繰り返すことになるため、時系列的に連続した観測が可能になり、また、観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)の更なる適正化が図られる。このため、上記実施の形態2よりも、収束速度を高めることができるとともに、観測対象物1の位置(X’,Y’,Z’)の測位精度を高めることができる効果が得られる。
Therefore, in the first positioning process, the initial coordinate setting
As a result, the positioning
実施の形態5.
図7はこの発明の実施の形態5による測位装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
重み算出部31は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、最大受信アンテナ座標抽出部7により特定された信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置を、他の受信アンテナ2の設置位置よりも優先する重みWを算出する処理を実施する。
FIG. 7 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The weight calculation unit 31 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit mounted with a CPU or a one-chip microcomputer, and receives a modulation signal having the strongest signal intensity specified by the maximum receiving antenna coordinate
測位演算処理部32は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、重み算出部31により算出された重みWを受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)に付加し、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)、重み付加後の受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を推定する処理を実施する。
なお、重み算出部31及び測位演算処理部32からは測位手段が構成されている。
The positioning
The weight calculation unit 31 and the positioning
図7の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1〜3−N、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、重み算出部31、測位演算処理部32及び測位結果表示部10のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、重み算出部31、測位演算処理部32及び測位結果表示部10)で構成する場合、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、重み算出部31、測位演算処理部32及び測位結果表示部10の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 7, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 to 3-N, the center receiving station 4, the signal strength measuring units 5-1 to 5-N, which are components of the positioning device, The signal strength
For example, a part of the positioning device is replaced with a computer (for example, center receiving station 4, signal strength
次に動作について説明する。
重み算出部31及び測位演算処理部32以外は、上記実施の形態1と同様であるため、ここでは、重み算出部31及び測位演算処理部32の処理内容だけを説明する。
重み算出部31は、最大受信アンテナ座標抽出部7が、信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナ2を特定すると、信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置を、他の受信アンテナ2の設置位置よりも優先する重みWを算出する。
Next, the operation will be described.
Since the components other than the weight calculation unit 31 and the positioning
When the maximum receiving antenna coordinate
例えば、受信アンテナ2の本数がN=5である場合、受信機3−1〜3−5により受信された変調信号の受信電力P1〜P5の中で、最も大きな受信電力をPmaxとすると、信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置を、他の受信アンテナ2の設置位置よりも優先する重みWは、下記の式(6)のように定義される。
式(6)において、diag(…)は…を対角要素にもつ正方行列(非対角要素はすべて0)を生成する操作を意味し、max(…)は…の中から最大値を抽出する操作を意味している。
For example, when the number of receiving
In equation (6), diag (...) means an operation to generate a square matrix (all off-diagonal elements are 0) having ... as diagonal elements, and max (...) extracts the maximum value from ... Means an operation to do.
測位演算処理部32は、重み算出部31が重みWを算出すると、その重みWを受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)に付加する。
そして、測位演算処理部32は、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)、重み付加後の受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を推定する。
When the weight calculation unit 31 calculates the weight W, the positioning
Then, the positioning
以上で明らかなように、この実施の形態5によれば、初期座標設定部8により特定された信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナの設置位置を、当該変調信号以外の変調信号を入射している受信アンテナの設置位置よりも大きな重みを付けた測位演算を実施するように構成したので、信号強度が強く、信頼性が高い受信アンテナ2の設置位置が測位演算で優先されるようになり、その結果、上記実施の形態1よりも更に、観測対象物1の位置(X’,Y’,Z’)の測位精度を高めることができる効果が得られる。
As is apparent from the above, according to the fifth embodiment, the installation position of the receiving antenna on which the modulation signal having the strongest signal intensity specified by the initial coordinate setting
実施の形態6.
図8はこの発明の実施の形態6による測位装置を示す構成図であり、図において、図3と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
重み算出部33は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号強度順並び換え部6の並び換え結果を参照して、信号強度が強い変調信号を入射している受信アンテナの設置位置ほど優先する重みW’を算出する処理を実施する。
8 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The weight calculation unit 33 is composed of, for example, a semiconductor integrated circuit on which a CPU is mounted, a one-chip microcomputer, or the like. Is performed to calculate a weight W ′ that gives priority to the installation position of the receiving antenna that is incident.
測位演算処理部34は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、重み算出部33により算出された重みW’を受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)に付加し、初期座標設定部12により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)、重み付加後の受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を推定する処理を実施する。
なお、重み算出部33及び測位演算処理部34からは測位手段が構成されている。
The positioning
The weight calculation unit 33 and the positioning
図8の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1〜3−N、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、初期座標設定部12、重み算出部33、測位演算処理部34及び測位結果表示部10のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、初期座標設定部12、重み算出部33、測位演算処理部34及び測位結果表示部10)で構成する場合、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、初期座標設定部12、重み算出部33、測位演算処理部34及び測位結果表示部10の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 8, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 to 3-N, the center receiving station 4, the signal strength measuring units 5-1 to 5-N, which are components of the positioning device, The signal strength
For example, a part of the positioning device may be a computer (for example, the center receiving station 4, the signal intensity
次に動作について説明する。
重み算出部33及び測位演算処理部34以外は、上記実施の形態2と同様であるため、ここでは、重み算出部33及び測位演算処理部34の処理内容だけを説明する。
重み算出部33は、信号強度順並び換え部6の並び換え結果を参照して、信号強度が強い変調信号を入射している受信アンテナの設置位置ほど優先する重みW’を算出する。
例えば、受信アンテナ2の本数がN=5である場合、信号強度が強い変調信号を入射している受信アンテナの設置位置ほど優先する重みW’は、下記の式(7)のように定義される。
Next, the operation will be described.
Since the components other than the weight calculation unit 33 and the positioning
The weight calculation unit 33 refers to the rearrangement result of the signal strength
For example, when the number of the receiving
測位演算処理部34は、重み算出部33が重みW’を算出すると、その重みW’を受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)に付加する。
そして、測位演算処理部34は、初期座標設定部12により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)、重み付加後の受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を推定する。
When the weight calculation unit 33 calculates the weight W ′, the positioning
Then, the positioning
以上で明らかなように、この実施の形態6によれば、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された信号強度が強い変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置ほど、大きな重みを付けた測位演算を実施するように構成したので、信号強度が強く、信頼性が高い受信アンテナ2の設置位置が測位演算で優先されるようになり、その結果、上記実施の形態2よりも更に、観測対象物1の位置(X’,Y’,Z’)の測位精度を高めることができる効果が得られる。
As apparent from the above, according to the sixth embodiment, the installation position of the receiving
実施の形態7.
上記実施の形態1〜6では、受信機3−1〜3−Nが受信アンテナ2−1〜2−Nにより入射された変調信号を受信した時刻である到来時刻t1〜tNを検出し、測位演算処理部9,32,34が、受信機3−1〜3−Nにより検出された到来時刻t1〜tNを用いて、測位演算を実施するものを示したが、受信機3−1〜3−Nが受信アンテナ2−1〜2−Nにより入射された変調信号を復号して、その復号結果であるデコードデータd1〜dNを出力し、測位演算処理部9,32,34が、受信機3−1〜3−Nから出力されたデコードデータd1〜dN、初期座標設定部8,12,22,23により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)、受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している位置の座標(X’,Y’,Z’)を推定するようにしてもよい。
In the first to sixth embodiments, the arrival times t 1 to t N that are the times when the receivers 3-1 to 3 -N receive the modulated signals incident by the reception antennas 2-1 to 2 -N are detected. , the positioning
受信機3−1〜3−Nによる変調信号の復号結果であるデコードデータd1〜dNには、観測対象物1の位置の真の座標に関する情報(例えば、3次元測位における高度情報)などが含まれていることがある。
観測対象物1の位置の真の座標に関する情報がデコードデータd1〜dNに含まれている場合、測位演算処理部9,32,34が、デコードデータd1〜dNを測位演算に用いれば、測位演算に用いる情報量が増えて、より高精度な位置を測位することができる。
具体的には、観測対象物1の高度(測位座標系におけるZの値)が事前に分かれば、測位演算における未知変数が1個減ることにつながり、測位演算を観測対象物1の高度(Z座標)におけるX−Yの2次元測位問題として簡略化することができる。
ただし、デコードデータd1〜dNに含まれている観測対象物1の高度(Z座標)の情報に大きな誤差が含まれている場合でも、初期座標設定部8,12等により設定される観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)は、デコードデータd1〜dNとは独立した情報であるため、デコードデータd1〜dNの誤差の影響を緩和する働きが生じ、総合的に測位精度の向上につながるという効果も有している。
In the decoded data d 1 to d N that are the decoding results of the modulated signals by the receivers 3-1 to 3 -N , information about the true coordinates of the position of the observation object 1 (for example, altitude information in three-dimensional positioning), etc. May be included.
When the information regarding the true coordinates of the position of the
Specifically, if the altitude (the value of Z in the positioning coordinate system) of the
However, even when a large error is included in the altitude (Z coordinate) information of the
実施の形態8.
図9はこの発明の実施の形態8による測位装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
受信機3−1’〜3−N’は受信アンテナ2−1〜2−Nにより入射された変調信号を受信して、その変調信号を受信した時刻である到来時刻t1〜tNを検出する処理を実施する。
また、受信機3−1’〜3−N’は受信アンテナ2−1〜2−Nにより入射された変調信号を復号して、その復号結果であるデコードデータd1〜dNを出力する処理を実施する。
FIG. 9 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The receivers 3-1 ′ to 3-N ′ receive the modulated signals incident by the receiving antennas 2-1 to 2- N and detect arrival times t 1 to t N that are times when the modulated signals are received. Perform the process.
Further, the receivers 3-1 ′ to 3-N ′ decode the modulated signals incident by the receiving antennas 2-1 to 2- N and output decoded data d 1 to d N as the decoding results. To implement.
他通信システム40a,40bは本測位装置とは完全に独立している管制装置や管制システムなどであり、例えば、空港に設置された空港監視レーダや監視衛星などが該当する。
他装置情報通信器41が他通信システム40a,40bにより観測された観測対象物1の方位や距離などから観測対象物1の3次元位置の座標を特定し、3次元位置の座標を示す観測情報を送信する処理を実施する。
The
Observation information indicating the coordinates of the three-dimensional position of the
初期座標補正部42は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、他装置情報通信器41から送信された観測情報が示す3次元位置の座標を用いて、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)を補正し、補正後の初期座標(x0’,y0’,z0’)を測位演算処理部9に出力する処理を実施する。
なお、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8及び初期座標補正部42から初期座標設定手段が構成されている。
The initial coordinate
The signal intensity
図9の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1’〜3−N’、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、初期座標補正部42、測位演算処理部9及び測位結果表示部10のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、初期座標補正部42、測位演算処理部9及び測位結果表示部10)で構成する場合、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、初期座標補正部42、測位演算処理部9及び測位結果表示部10の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 9, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 ′ to 3-N ′, the center receiving station 4, and the signal strength measuring units 5-1 to 5- N, signal strength
For example, a part of the positioning device is replaced with a computer (for example, center receiving station 4, signal strength
次に動作について説明する。
他装置情報通信器41は、本測位装置とは完全に独立している他通信システム40a,40bが、観測対象物1の方位や距離などを観測すると、観測対象物1の方位や距離などから観測対象物1の3次元位置の座標を特定し、3次元位置の座標を示す観測情報を送信する。
Next, the operation will be described.
When the
初期座標補正部42は、他装置情報通信器41から観測情報が送信されてこなければ、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)を測位演算処理部9に出力する。
初期座標補正部42は、他装置情報通信器41から観測情報が送信されてきた場合、その観測情報が示す3次元位置の座標を用いて、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)を補正し、補正後の初期座標(x0’,y0’,z0’)を測位演算処理部9に出力する。
例えば、他装置情報通信器41から送信された観測情報が示す3次元位置の座標(x”,y”,z”)の中から、観測対象物1のZの座標z”を抽出し、そのZの座標z”を初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)のZ座標と置き換える補正を行う。
補正後の初期座標(x0’,y0’,z0’)=(x0,y0,z”)
If the observation information is not transmitted from the other apparatus
When the observation information is transmitted from the other
For example, the Z coordinate z ″ of the
Initial coordinates after correction (x 0 ′, y 0 ′, z 0 ′) = (x 0 , y 0 , z ″)
ここでは、観測情報が示す3次元位置の座標のうち、Zの座標だけを置き換える例を示しているが、観測情報が示す3次元位置のXの座標やYの座標を置き換えるようにしてもよい。
また、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標のx0と、観測情報が示す3次元位置のXの座標x”との平均値を補正後の初期座標のx0’としてもよい。
同様に、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標のy0と、観測情報が示す3次元位置のYの座標y”との平均値を補正後の初期座標のy0’とし、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標のz0と、観測情報が示す3次元位置のZの座標z”との平均値を補正後の初期座標のz0’としてもよい。
Here, an example is shown in which only the Z coordinate is replaced among the coordinates of the three-dimensional position indicated by the observation information, but the X coordinate and the Y coordinate of the three-dimensional position indicated by the observation information may be replaced. .
Also, the initial coordinate setting
Similarly, the initial coordinate y 0 after correcting the average value of the initial coordinate y 0 of the
以上で明らかなように、この実施の形態8によれば、初期座標補正部42が、他装置情報通信器41から送信された観測情報が示す3次元位置の座標(x”,y”,z”)を用いて、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)を補正し、補正後の初期座標(x0’,y0’,z0’)を測位演算処理部9に出力するように構成したので、上記実施の形態1よりも更に、観測対象物1の初期座標の適正化が図られるようになり、その結果、上記実施の形態1よりも更に、観測対象物1の位置(X’,Y’,Z’)の測位精度を高めることができる効果を奏する。
また、本測位装置が担当する広大な監視エリアのどの地点からどのような高度で観測対象物1が進入してくるかまったく事前知識がない状態でも、測位成功率を高めることができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the eighth embodiment, the initial coordinate
In addition, the positioning success rate can be improved even when there is no prior knowledge at what altitude from which point in the vast monitoring area the positioning device is in charge and at what altitude. .
この実施の形態8では、初期座標補正部42が、他装置情報通信器41から送信された観測情報が示す3次元位置の座標(x”,y”,z”)を用いて、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)を補正するものを示したが、他装置情報通信器41から送信された観測情報が示す3次元位置の座標(x”,y”,z”)の代わりに、受信機3−1’〜3−N’から出力されたデコードデータd1〜dNに含まれている観測対象物1の3次元位置の座標を用いて、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)を補正するようにしてもよい。
観測対象物1の初期座標(x0,y0,z0)の補正方法は、他装置情報通信器41から送信された観測情報が示す3次元位置の座標(x”,y”,z”)を用いる場合と同様でよい。
In the eighth embodiment, the initial coordinate
The correction method of the initial coordinates (x 0 , y 0 , z 0 ) of the
また、この実施の形態8では、初期座標補正部42を図1の測位装置に適用する例を示したが、図10に示すように、初期座標補正部42を図3の測位装置に適用するようにしてもよい。
同様に、初期座標補正部42を図5〜図8の測位装置に適用するようにしてもよい。
Further, in the eighth embodiment, the example in which the initial coordinate
Similarly, you may make it apply the initial coordinate correction |
実施の形態9.
図11はこの発明の実施の形態9による測位装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
時系列演算座標記録部51は例えばRAMやハードディスクなどの記憶装置から構成されており、測位処理の時刻である観測時刻tに対応付けながら、初期座標設定部8により設定された観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))と、測位演算処理部9により推定された測位位置の座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))とを記録する。なお、時系列演算座標記録部51は時系列演算座標記録手段を構成している。
FIG. 11 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The time series calculation coordinate
図11の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1〜3−N、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、測位演算処理部9、測位結果表示部10及び時系列演算座標記録部51のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、測位演算処理部9、測位結果表示部10及び時系列演算座標記録部51)で構成する場合、時系列演算座標記録部51をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、測位演算処理部9及び測位結果表示部10の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 11, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 to 3-N, the center receiving station 4, the signal strength measuring units 5-1 to 5-N, which are components of the positioning device, Each of signal strength
For example, a part of the positioning device is replaced with a computer (for example, center receiving station 4, signal strength
時系列演算座標記録部51を搭載している点以外は、上記実施の形態1と同様である。
時系列演算座標記録部51は、初期座標設定部8により設定された観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))と、測位演算処理部9により推定された観測時刻tの測位位置の座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))とを記録する。
時系列演算座標記録部51が、観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))と、観測時刻tの測位位置の座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))とを記録することで、各観測時刻における観測対象物1が存在している位置の座標を時系列につないだ航跡情報を得ることができる。
この航跡情報は、例えば、外部の追尾平滑装置(図示なし)において、航跡(観測対象物1が存在している位置の座標)の一意性を評価する指標として用いることができる。
The second embodiment is the same as the first embodiment except that the time series calculation coordinate
The time series calculation coordinate
The time series calculation coordinate
This wake information can be used, for example, as an index for evaluating the uniqueness of the wake (the coordinates of the position where the
この、この実施の形態9では、時系列演算座標記録部51を図1の測位装置に適用する例を示したが、図12に示すように、時系列演算座標記録部51を図3の測位装置に適用するようにしてもよい。
同様に、時系列演算座標記録部51を図5〜図10の測位装置に適用するようにしてもよい。
In the ninth embodiment, an example in which the time series calculation coordinate
Similarly, the time series calculation coordinate
実施の形態10.
図13はこの発明の実施の形態10による測位装置を示す構成図であり、図において、図11と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
信号強度予測部52は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、時系列演算座標記録部51により前回の測位処理で記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))と、前回の測位処理で記録されている観測時刻t−1の測位位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))とを用いて、今回の測位処理における観測時刻tでの変調信号の信号強度P’(t)を予測する処理を実施する。
なお、信号強度予測部52は信号強度予測手段を構成している。
13 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The signal
The signal
信号強度比較部53は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号強度順並び換え部6の並び換え結果を参照して、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された観測時刻tの信号強度の中で、最も強い信号強度P(t)を特定し、最も強い信号強度P(t)と信号強度予測部52により予測された信号強度P’(t)との乖離ΔP(t)(信号強度P(t)と信号強度P’(t)の差分)を求め、その乖離ΔP(t)と予め設定された閾値Thを比較する処理を実施する。
また、信号強度比較部53は乖離ΔP(t)が閾値Thより大きい場合、時系列演算座標記録部51に記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))を破棄させるとともに、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))の再設定を初期座標設定部54に指示する処理を実施する。
The signal
Further, when the deviation ΔP (t) is larger than the threshold Th, the signal
初期座標設定部54は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号強度比較部53から再設定指示を受けていなければ、図11の初期座標設定部8と同様に、今回の測位処理で最大受信アンテナ座標抽出部7から出力された受信アンテナ2の設置位置の座標を観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))に設定する処理を実施する。
一方、信号強度比較部53から再設定指示を受けると、今回の測位処理で最大受信アンテナ座標抽出部7から出力された受信アンテナ2の設置位置の座標を観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))に再設定する処理を実施する。
なお、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、信号強度比較部53及び初期座標設定部54から初期座標設定手段が構成されている。
The initial coordinate setting
On the other hand, when a reset instruction is received from the signal
The signal strength
測位演算処理部55は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、図11の測位演算処理部9と同様に、初期座標設定部54により設定された観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))、受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された観測時刻tの到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している位置の座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))を推定する処理を実施する。
また、測位演算処理部55は初期座標設定部54により観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))が再設定された場合、初期座標設定部54により再設定された観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))、受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された観測時刻t−1の到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している観測時刻t−1の位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))を再度推定する処理を実施する。なお、測位演算処理部55は測位手段を構成している。
The positioning
Further, the positioning
図13の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1〜3−N、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部54、測位演算処理部55、測位結果表示部10、時系列演算座標記録部51、信号強度予測部52及び信号強度比較部53のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部54、測位演算処理部55、測位結果表示部10、時系列演算座標記録部51、信号強度予測部52及び信号強度比較部53)で構成する場合、時系列演算座標記録部51をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部54、測位演算処理部55、測位結果表示部10、信号強度予測部52及び信号強度比較部53の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 13, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 to 3-N, the center receiving station 4, the signal strength measuring units 5-1 to 5-N, which are components of the positioning device, Signal strength
For example, a part of the positioning device is replaced with a computer (for example, center receiving station 4, signal strength
次に動作について説明する。
信号強度予測部52は、時系列演算座標記録部51から前回の測位処理で記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))と、前回の測位処理で記録されている観測時刻t−1の測位位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))とを取得し、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))と、観測時刻t−1の測位位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))と用いて、今回の測位処理における観測時刻tでの変調信号の信号強度P’(t)を予測する。
Next, the operation will be described.
The signal
具体的には、以下のようにして、観測時刻tでの変調信号の信号強度P’(t)を予測する。
信号強度予測部52は、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))と、観測時刻t−1の測位位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))と用いて、観測時刻tの測位位置の座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))を予測する。
観測時刻tの測位位置の座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))を予測する処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
Specifically, the signal strength P ′ (t) of the modulation signal at the observation time t is predicted as follows.
The signal
Since the process for predicting the coordinates (X ′ (t), Y ′ (t), Z ′ (t)) of the positioning position at the observation time t is a known technique, detailed description thereof is omitted.
信号強度予測部52は、観測時刻tの測位位置の座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))を予測すると、本測位装置から予測した位置までの距離Lを算出する。本測位装置の位置は既知であるため、本測位装置から予測した位置までの距離Lは、容易に算出することができる。
観測時刻tでの変調信号の信号強度P’(t)は、本測位装置から予測した位置までの距離Lの二乗に反比例するので、例えば、距離Lの二乗の逆数に所定の比例定数を乗算することで、観測時刻tでの変調信号の信号強度P’(t)を算出する。
When the signal
Since the signal strength P ′ (t) of the modulated signal at the observation time t is inversely proportional to the square of the distance L from the positioning device to the predicted position, for example, the inverse of the square of the distance L is multiplied by a predetermined proportionality constant. As a result, the signal intensity P ′ (t) of the modulation signal at the observation time t is calculated.
信号強度比較部53は、信号強度順並び換え部6の並び換え結果を参照して、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された観測時刻tの信号強度の中で、最も強い信号強度P(t)を特定し、最も強い信号強度P(t)と信号強度予測部52により予測された信号強度P’(t)との乖離ΔP(t)(信号強度P(t)と信号強度P’(t)の差分)を求め、その乖離ΔP(t)と予め設定された閾値Thを比較する。
信号強度比較部53は、乖離ΔP(t)が閾値Thより大きい場合、前回の測位処理で設定された観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))が不適正であったものと判断し、時系列演算座標記録部51に記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))を破棄させる。
また、信号強度比較部53は、観測時刻t−1の観測対象物1の位置を再度測位するため、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))の再設定を初期座標設定部54に指示する。
The signal
When the deviation ΔP (t) is larger than the threshold Th, the signal
Further, the signal
初期座標設定部54は、信号強度比較部53から再設定指示を受けていなければ、図11の初期座標設定部8と同様に、今回の測位処理で最大受信アンテナ座標抽出部7から出力された受信アンテナ2の設置位置の座標(観測時刻tにおいて、信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置の座標)を観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))に設定する。
一方、信号強度比較部53から再設定指示を受けると、今回の測位処理で最大受信アンテナ座標抽出部7から出力された受信アンテナ2の設置位置の座標(観測時刻tにおいて、信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナ2の設置位置の座標)を観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))に再設定する。また、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1)を時系列演算座標記録部51に記録する。
If the initial coordinate setting
On the other hand, when a reset instruction is received from the signal
測位演算処理部55は、初期座標設定部54が観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))を設定すると、図11の測位演算処理部9と同様に、初期座標設定部54により設定された観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))、受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された観測時刻tの到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している観測時刻tの位置の座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))を推定し、その座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))を時系列演算座標記録部51に記録する。
When the initial coordinate setting
測位演算処理部55は、初期座標設定部54が観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))を再設定すると、初期座標設定部54により再設定された観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))、受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された観測時刻t−1の到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している観測時刻t−1の位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))を再推定し、その座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))を時系列演算座標記録部51に上書き記録する。
In the positioning
以上で明らかなように、この実施の形態10によれば、時系列演算座標記録部51により記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))と、観測時刻t−1の測位位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))とを用いて、観測時刻tでの変調信号の信号強度P’(t)を予測する信号強度予測部52と、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された観測時刻tの信号強度の中で、最も強い信号強度P(t)と信号強度予測部52により予測された信号強度P’(t)との乖離ΔP(t)が閾値Thより大きい場合、時系列演算座標記録部51に記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))を破棄させるとともに、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))の再設定を指示する信号強度比較部53と、信号強度比較部53から再設定指示を受けると、今回の測位処理で最大受信アンテナ座標抽出部7から出力された受信アンテナ2の設置位置の座標を観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))に再設定する初期座標設定部54とを備え、測位演算処理部55が、初期座標設定部54により再設定された観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))等を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している観測時刻t−1の位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))を再推定するように構成したので、観測対象物1が存在している位置の測位結果が滑らかな連続性をなしていなければ、観測対象物1が存在している位置の測位をやり直すことができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the tenth embodiment, the initial coordinates (x 0 (t−1), x 1 (t−1),) of the
実施の形態11.
図14はこの発明の実施の形態11による測位装置を示す構成図であり、図において、図12及び図13と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
信号強度比較部56は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号強度順並び換え部6の並び換え結果を参照して、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された観測時刻tの信号強度の中で、信号強度が強い上位M(1≦M≦N)個の信号強度を特定し、信号強度が強い上位M個の信号強度の平均と信号強度予測部52により予測された信号強度P’(t)との乖離ΔP(t)を求め、その乖離ΔP(t)と予め設定された閾値Thを比較する処理を実施する。
また、信号強度比較部56は乖離ΔP(t)が閾値Thより大きい場合、時系列演算座標記録部51に記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))を破棄させるとともに、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))の再設定を初期座標設定部57に指示する処理を実施する。
14 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The signal
Further, when the deviation ΔP (t) is larger than the threshold Th, the signal
初期座標設定部57は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号強度比較部56から再設定指示を受けていなければ、図12の初期座標設定部12と同様に、今回の測位処理で平均座標算出部11から出力された受信アンテナ2の設置位置の平均座標を観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))に設定する処理を実施する。
一方、信号強度比較部53から再設定指示を受けると、今回の測位処理で平均座標算出部11から出力された受信アンテナ2の設置位置の平均座標を観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))に再設定する処理を実施する。
なお、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、信号強度比較部56及び初期座標設定部57から初期座標設定手段が構成されている。
The initial coordinate setting
On the other hand, when a resetting instruction is received from the signal
The signal intensity
図14の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1〜3−N、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、初期座標設定部57、測位演算処理部55、測位結果表示部10、時系列演算座標記録部51、信号強度予測部52及び信号強度比較部56のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、初期座標設定部57、測位演算処理部55、測位結果表示部10、時系列演算座標記録部51、信号強度予測部52及び信号強度比較部56)で構成する場合、時系列演算座標記録部51をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、平均座標算出部11、初期座標設定部57、測位演算処理部55、測位結果表示部10、信号強度予測部52及び信号強度比較部56の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 14, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 to 3-N, the center receiving station 4, the signal strength measuring units 5-1 to 5-N, which are components of the positioning device, Signal strength
For example, a part of the positioning device is replaced with a computer (for example, center receiving station 4, signal strength
次に動作について説明する。
信号強度予測部52は、上記実施の形態10と同様に、時系列演算座標記録部51から前回の測位処理で記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))と、前回の測位処理で記録されている観測時刻t−1の測位位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))とを取得し、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))と、観測時刻t−1の測位位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))と用いて、今回の測位処理における観測時刻tでの変調信号の信号強度P’(t)を予測する。
Next, the operation will be described.
Similarly to the tenth embodiment, the signal
信号強度比較部56は、信号強度順並び換え部6の並び換え結果を参照して、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された観測時刻tの信号強度の中で、信号強度が強い上位M(1≦M≦N)個の信号強度を特定し、信号強度が強い上位M個の信号強度の平均と信号強度予測部52により予測された信号強度P’(t)との乖離ΔP(t)を求め、その乖離ΔP(t)と予め設定された閾値Thを比較する。
信号強度比較部56は、乖離ΔP(t)が閾値Thより大きい場合、前回の測位処理で設定された観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))が不適正であったものと判断し、時系列演算座標記録部51に記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))を破棄させる。
また、信号強度比較部56は、観測時刻t−1の観測対象物1の位置を再度測位するため、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))の再設定を初期座標設定部57に指示する。
The signal
When the deviation ΔP (t) is larger than the threshold Th, the signal
Further, the signal
初期座標設定部57は、信号強度比較部56から再設定指示を受けていなければ、図12の初期座標設定部12と同様に、今回の測位処理で平均座標算出部11から出力された受信アンテナ2の設置位置の平均座標を観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))に設定する。
一方、信号強度比較部56から再設定指示を受けると、今回の測位処理で平均座標算出部11から出力された受信アンテナ2の設置位置の平均座標を観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))に再設定する。また、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1)を時系列演算座標記録部51に記録する。
If no reset instruction is received from the signal
On the other hand, when a resetting instruction is received from the signal
測位演算処理部55は、初期座標設定部57が観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))を設定すると、上記実施の形態10と同様に、初期座標設定部57により設定された観測時刻tの観測対象物1の初期座標(x0(t),y0(t),z0(t))、受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された観測時刻tの到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している観測時刻tの位置の座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))を推定し、その座標(X’(t),Y’(t),Z’(t))を時系列演算座標記録部51に記録する。
When the initial coordinate setting
測位演算処理部55は、初期座標設定部57が観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))を再設定すると、初期座標設定部57により再設定された観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))、受信アンテナ2−1〜2−Nの設置位置の座標(x1,y1,z1)〜(xN,yN,zN)及びセンター受信局4により算出された観測時刻t−1の到来時刻差τ1〜τN-1を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している観測時刻t−1の位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))を再推定し、その座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))を時系列演算座標記録部51に上書き記録する。
In the positioning
以上で明らかなように、この実施の形態11によれば、時系列演算座標記録部51により記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))と、観測時刻t−1の測位位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))とを用いて、観測時刻tでの変調信号の信号強度P’(t)を予測する信号強度予測部52と、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された観測時刻tの信号強度の中で、信号強度が強い上位M個の信号強度を特定し、信号強度が強い上位M個の信号強度の平均と信号強度予測部52により予測された信号強度P’(t)との乖離ΔP(t)が閾値Thより大きい場合、時系列演算座標記録部51に記録されている観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))を破棄させるとともに、観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))の再設定を指示する信号強度比較部56と、信号強度比較部56から再設定指示を受けると、今回の測位処理で平均座標算出部11から出力された受信アンテナ2の設置位置の平均座標を観測時刻t−1の観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))に再設定する初期座標設定部57とを備え、測位演算処理部55が、初期座標設定部57により再設定された観測対象物1の初期座標(x0(t−1),y0(t−1),z0(t−1))等を用いる測位演算を実施することで、観測対象物1が存在している観測時刻t−1の位置の座標(X’(t−1),Y’(t−1),Z’(t−1))を再推定するように構成したので、観測対象物1が存在している位置の測位結果が滑らかな連続性をなしていなければ、観測対象物1が存在している位置の測位をやり直すことができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the eleventh embodiment, the initial coordinates (x 0 (t−1), x 1 (t−1),) of the
実施の形態12.
図15はこの発明の実施の形態12による測位装置を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
基準受信機選定部60は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された信号強度に基づいて、受信機3−1〜3−Nの中から、基準となる受信機を選定し、その選定結果をセンター受信局4に通知する処理を実施する。
なお、センター受信局4及び基準受信機選定部60から到来時刻差算出手段が構成されている。
図15は、基準受信機選定部60を上記実施の形態1の側位装置に適用する例を示しているが、基準受信機選定部60を上記実施の形態2〜11の側位装置に適用するようにしてもよい。
15 is a block diagram showing a positioning apparatus according to
The reference
The center reception station 4 and the reference
FIG. 15 shows an example in which the reference
図15の例では、測位装置の構成要素である受信アンテナ2−1〜2−N、受信機3−1〜3−N、基準受信機選定部60、センター受信局4、信号強度測定部5−1〜5−N、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、測位演算処理部9及び測位結果表示部10のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、測位装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、測位装置の一部をコンピュータ(例えば、基準受信機選定部60、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、測位演算処理部9及び測位結果表示部10)で構成する場合、基準受信機選定部60、センター受信局4、信号強度順並び換え部6、最大受信アンテナ座標抽出部7、初期座標設定部8、測位演算処理部9及び測位結果表示部10の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
In the example of FIG. 15, the receiving antennas 2-1 to 2-N, the receivers 3-1 to 3-N, the reference
For example, a part of the positioning device is a computer (for example, a reference
次に動作について説明する。
基準受信機選定部60を実装している点以外は、上記実施の形態1と同様であるため、ここでは、基準受信機選定部60の処理内容だけを説明する。
基準受信機選定部60は、信号強度順並び換え部6の並び換え結果を参照して、信号強度測定部5−1〜5−Nにより測定された信号強度の中で、信号強度が最も強い変調信号を特定し、その変調信号を受信している受信機3を基準となる受信機に選定する。
基準受信機選定部60は、基準となる受信機に選定すると、その選定結果をセンター受信局4に通知する。
Next, the operation will be described.
Since this embodiment is the same as
The reference
When the reference
信号強度が最も強い変調信号を受信している受信機3を基準受信機に選定している理由は、その受信機3に接続されている受信アンテナ2は、他の受信アンテナ2より観測対象物1までの距離が近いため、SN比(信号対雑音比)が最も良く、受信状態も良好であると考えられるからである。
なお、SN比が悪い受信機3の場合、変調信号がノイズの影響を受けて、その変調信号の到来時刻の検出が困難になる(特に変調信号の立ち上がり部分の検出が困難になる)。
そのため、SN比が悪い受信機3を基準受信機に選定すると、正確な到来時間差τを得ることができず、測位精度が悪化して、信頼度が低下するという問題が予測される。
The reason why the
Note that in the case of the
Therefore, if a
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 観測対象物、2−1〜2−N 受信アンテナ、3−1〜3−N,3−1’〜3−N’ 受信機、4 センター受信局(到来時刻差算出手段)、5−1〜5−N 信号強度測定部(信号強度測定手段)、6 信号強度順並び換え部(初期座標設定手段)、7 最大受信アンテナ座標抽出部(初期座標設定手段)、8 初期座標設定部(初期座標設定手段)、9 測位演算処理部(測位手段)、10 測位結果表示部、11 平均座標算出部(初期座標設定手段)、12 初期座標設定部(初期座標設定手段)、21 測位座標記録部(測位座標記録手段)、22,23 初期座標設定部(初期座標設定手段)、31,33 重み算出部(測位手段)、32,34 測位演算処理部(測位手段)、40a,40b 他通信システム、41 他装置情報通信器、42 初期座標補正部(初期座標設定手段)、51 時系列演算座標記録部(時系列演算座標記録手段)、52 信号強度予測部(信号強度予測手段)、53 信号強度比較部(初期座標設定手段)、54 初期座標設定部(初期座標設定手段)、55 測位演算処理部(測位手段)、56 信号強度比較部(初期座標設定手段)、57 初期座標設定部(初期座標設定手段)、60 基準受信機選定部(到来時刻差算出手段)、101 観測対象物、102−1〜102−N 受信アンテナ、103−1〜103−N 受信機、104 センター受信局、105 初期座標設定部、106 測位演算処理部、107 測位結果表示部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Observation object, 2-1 to 2-N receiving antenna, 3-1 to 3-N, 3-1 'to 3-N' receiver, 4 center receiving station (arrival time difference calculation means), 5-1 ˜5-N signal strength measuring unit (signal strength measuring unit), 6 signal strength order rearranging unit (initial coordinate setting unit), 7 maximum receiving antenna coordinate extracting unit (initial coordinate setting unit), 8 initial coordinate setting unit (initial (Coordinate setting means), 9 positioning calculation processing section (positioning means), 10 positioning result display section, 11 average coordinate calculating section (initial coordinate setting means), 12 initial coordinate setting section (initial coordinate setting means), 21 positioning coordinate recording section (Positioning coordinate recording means), 22, 23 Initial coordinate setting section (initial coordinate setting means), 31, 33 Weight calculation section (positioning means), 32, 34 Positioning calculation processing section (positioning means), 40a, 40b Other communication systems 41 Other device information communication 42 initial coordinate correction unit (initial coordinate setting unit), 51 time series calculation coordinate recording unit (time series calculation coordinate recording unit), 52 signal strength prediction unit (signal strength prediction unit), 53 signal strength comparison unit (initial coordinate setting) Means), 54 initial coordinate setting section (initial coordinate setting means), 55 positioning calculation processing section (positioning means), 56 signal intensity comparison section (initial coordinate setting means), 57 initial coordinate setting section (initial coordinate setting means), 60 Reference receiver selection unit (arrival time difference calculating means), 101 observation object, 102-1 to 102-N receiving antenna, 103-1 to 103-N receiver, 104 center receiving station, 105 initial coordinate setting unit, 106 Positioning calculation processing unit, 107 positioning result display unit.
Claims (19)
前記受信アンテナにより入射された変調信号を受信して、前記変調信号を受信した時刻である到来時刻を検出する複数の受信機と、
前記複数の受信機の中で、基準となる受信機により検出された到来時刻と、前記基準となる受信機以外の受信機により検出された到来時刻との差である到来時刻差を算出する到来時刻差算出手段と、
前記受信機により受信された変調信号の信号強度を測定する複数の信号強度測定手段と、
前記複数の信号強度測定手段により測定された変調信号の信号強度と前記受信アンテナの設置位置の座標を用いて、前記観測対象物が存在している位置の初期座標を設定する初期座標設定手段と、
前記初期座標設定手段により設定された観測対象物の初期座標、前記受信アンテナの設置位置の座標及び前記到来時刻差算出手段により算出された到来時刻差を用いる測位演算を実施することで、前記観測対象物が存在している位置を測位する測位手段と
を備えた測位装置。 A plurality of receiving antennas for receiving modulated signals transmitted from an observation object;
A plurality of receivers that receive a modulated signal incident by the receiving antenna and detect an arrival time that is a time when the modulated signal is received;
An arrival time which is a difference between an arrival time detected by a reference receiver among the plurality of receivers and an arrival time detected by a receiver other than the reference receiver. Time difference calculation means;
A plurality of signal strength measuring means for measuring the signal strength of the modulated signal received by the receiver;
Initial coordinate setting means for setting initial coordinates of the position where the observation object exists, using the signal strength of the modulation signal measured by the plurality of signal strength measuring means and the coordinates of the installation position of the receiving antenna; ,
By performing a positioning operation using the initial coordinates of the observation object set by the initial coordinate setting means, the coordinates of the installation position of the receiving antenna, and the arrival time difference calculated by the arrival time difference calculation means, the observation A positioning device comprising positioning means for positioning a position where an object exists.
前記初期座標設定手段は、
前記観測対象物に対する1回目の測位処理では、前記複数の受信機により受信された変調信号の中で、前記信号強度測定手段により測定された信号強度が最も強い変調信号を特定し、前記信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナの設置位置の座標を前記観測対象物が存在している位置の初期座標に設定し、
前記観測対象物に対する2回目以降の測位処理では、前回の測位処理で前記測位座標記録手段に記録された測位位置の座標を前記観測対象物が存在している位置の初期座標に設定することを特徴とする請求項1記載の測位装置。 Positioning coordinate recording means for recording the coordinates of the position measured by the positioning means,
The initial coordinate setting means includes
In the first positioning process for the observation object, the modulation signal having the strongest signal intensity measured by the signal intensity measurement unit is specified from the modulation signals received by the plurality of receivers, and the signal intensity Set the coordinates of the installation position of the receiving antenna where the strongest modulation signal is incident to the initial coordinates of the position where the observation object exists,
In the second or subsequent positioning process for the observation object, the coordinates of the positioning position recorded in the positioning coordinate recording means in the previous positioning process are set to the initial coordinates of the position where the observation object exists. The positioning device according to claim 1, wherein
前記初期座標設定手段は、
前記観測対象物に対する1回目の測位処理では、前記複数の受信機により受信された変調信号の中から、前記信号強度測定手段により測定された信号強度が強い上位指定数個の変調信号を選択し、その選択した上位指定数個の変調信号を入射している上位指定数個の受信アンテナの設置位置の平均座標を前記観測対象物が存在している位置の初期座標に設定し、
前記観測対象物に対する2回目以降の測位処理では、前回の測位処理で前記測位座標記録手段に記録された測位位置の座標を前記観測対象物が存在している位置の初期座標に設定することを特徴とする請求項1記載の測位装置。 Positioning coordinate recording means for recording the coordinates of the position measured by the positioning means,
The initial coordinate setting means includes
In the first positioning process for the observation object, a plurality of higher-order designated modulation signals having a strong signal strength measured by the signal strength measuring means are selected from the modulation signals received by the plurality of receivers. In addition, the average coordinates of the installation positions of the upper specified number of receiving antennas that are incident on the selected upper specified number of modulation signals are set as initial coordinates of the position where the observation object exists,
In the second or subsequent positioning process for the observation object, the coordinates of the positioning position recorded in the positioning coordinate recording means in the previous positioning process are set to the initial coordinates of the position where the observation object exists. The positioning device according to claim 1, wherein
前記測位手段は、前記複数の受信機から出力されたデコードデータ、前記初期座標設定手段により設定された観測対象物の初期座標、前記複数の受信アンテナの設置位置の座標及び前記到来時刻差算出手段により算出された到来時刻差を用いる測位演算を実施することで、前記観測対象物が存在している位置を測位することを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれか1項記載の測位装置。 The plurality of receivers decode the modulation signal incident by the receiving antenna, and output decoded data that is a decoding result thereof,
The positioning means includes decode data output from the plurality of receivers, initial coordinates of an observation object set by the initial coordinate setting means, coordinates of installation positions of the plurality of receiving antennas, and arrival time difference calculating means. The position at which the observation object exists is measured by performing a positioning calculation using the arrival time difference calculated according to any one of claims 1 to 7. Positioning device.
前記初期座標設定手段は、前記受信機から出力されたデコードデータに含まれている前記観測対象物の位置を示す座標を用いて、前記信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナの設置位置の座標を補正し、補正後の座標を前記観測対象物が存在している位置の初期座標に設定することを特徴とする請求項2または請求項4記載の測位装置。 The plurality of receivers decode the modulation signal incident by the receiving antenna, and output decoded data that is a decoding result thereof,
The initial coordinate setting means uses a coordinate indicating the position of the observation object included in the decoded data output from the receiver, and receives the modulation signal having the strongest signal intensity. 5. The positioning device according to claim 2, wherein the coordinates of the installation position are corrected, and the corrected coordinates are set as initial coordinates of the position where the observation object exists.
前記初期座標設定手段は、前記受信機から出力されたデコードデータに含まれている前記観測対象物の位置を示す座標を用いて、前記上位指定数個の受信アンテナの設置位置の平均座標を補正し、補正後の平均座標を前記観測対象物が存在している位置の初期座標に設定することを特徴とする請求項3または請求項5記載の測位装置。 The plurality of receivers decode the modulation signal incident by the receiving antenna, and output decoded data that is a decoding result thereof,
The initial coordinate setting means corrects the average coordinates of the installation positions of the upper specified number of receiving antennas using coordinates indicating the positions of the observation objects included in the decoded data output from the receiver. 6. The positioning apparatus according to claim 3, wherein the corrected average coordinates are set as initial coordinates of a position where the observation object is present.
前記初期座標設定手段は、今回の測位処理で前記複数の信号強度測定手段により測定された変調信号の信号強度の中で最も強い信号強度と、前記信号強度予測手段により予測された信号強度との乖離が予め設定された閾値より大きい場合、前回の測位処理で設定した前記観測対象物が存在している位置の初期座標を破棄するとともに、今回の測位処理で前記複数の受信機により受信された変調信号の中で、前記信号強度測定手段により測定された信号強度が最も強い変調信号を入射している受信アンテナの設置位置の座標を前記観測対象物が存在している位置の初期座標に再設定し、
前記測位手段は、前記初期座標設定手段により再設定された初期座標を用いて、前記観測対象物が存在している位置を再測位することを特徴とする請求項13記載の測位装置。 Using the coordinates of the installation position of the receiving antenna on which the modulation signal having the strongest signal intensity is recorded by the time series calculation coordinate recording means and the position measured by the positioning means is used. The signal strength prediction means for predicting the signal strength of the modulation signal in the current positioning process,
The initial coordinate setting means includes the strongest signal strength among the signal strengths of the modulation signals measured by the plurality of signal strength measurement means in the current positioning process, and the signal strength predicted by the signal strength prediction means. When the deviation is larger than a preset threshold, the initial coordinates of the position where the observation object set in the previous positioning process exists are discarded and received by the plurality of receivers in the current positioning process. Among the modulation signals, the coordinates of the installation position of the receiving antenna on which the modulation signal having the strongest signal intensity measured by the signal intensity measurement unit is incident are reset to the initial coordinates of the position where the observation object exists. Set,
14. The positioning device according to claim 13, wherein the positioning means repositions the position where the observation object exists using the initial coordinates reset by the initial coordinate setting means.
前記初期座標設定手段は、前記複数の信号強度測定手段により測定された信号強度の中で、信号強度が強い上位指定数個の信号強度の平均と、前記信号強度予測手段により予測された信号強度との乖離が予め設定された閾値より大きい場合、前回の測位処理で設定した前記観測対象物が存在している位置の初期座標を破棄するとともに、今回の測位処理で前記複数の受信機により受信された変調信号の中から、前記信号強度測定手段により測定された信号強度が強い上位指定数個の変調信号を選択し、その選択した上位指定数個の変調信号を入射している上位指定数個の受信アンテナの設置位置の平均座標を前記観測対象物が存在している位置の初期座標に再設定し、
前記測位手段は、前記初期座標設定手段により再設定された初期座標を用いて、前記観測対象物が存在している位置を再測位することを特徴とする請求項14記載の測位装置。 The current positioning process is performed using the average coordinates of the installation positions of the several higher-order specified receiving antennas recorded in the previous positioning process by the time series calculation coordinate recording means and the coordinates of the positions determined by the positioning means. Comprising signal strength predicting means for predicting the signal strength of the modulated signal at
The initial coordinate setting means includes an average of signal strengths of a plurality of upper designated signals having strong signal strengths among signal strengths measured by the plurality of signal strength measurement means, and signal strengths predicted by the signal strength prediction means. If the deviation from the point is larger than a preset threshold value, the initial coordinates of the position where the observation object set in the previous positioning process exists are discarded and received by the plurality of receivers in the current positioning process. From the modulated signals, the upper designated number of modulation signals having a strong signal strength measured by the signal strength measuring means are selected, and the selected upper designated number of modulation signals are incident. Reset the average coordinates of the installation positions of the receiving antennas to the initial coordinates of the position where the observation object exists,
15. The positioning device according to claim 14, wherein the positioning means repositions the position where the observation object exists using the initial coordinates reset by the initial coordinate setting means.
到来時刻差算出手段が、前記複数の受信機の中で、基準となる受信機により検出された到来時刻と、前記基準となる受信機以外の受信機により検出された到来時刻との差である到来時刻差を算出する到来時刻差算出処理ステップと、
複数の信号強度測定手段が、前記受信機により受信された変調信号の信号強度を測定する信号強度測定処理ステップと、
初期座標設定手段が、前記信号強度測定処理ステップで測定された変調信号の信号強度と前記受信アンテナの設置位置の座標を用いて、前記観測対象物が存在している位置の初期座標を設定する初期座標設定処理ステップと、
測位手段が、前記初期座標設定処理ステップで設定された観測対象物の初期座標、前記受信アンテナの設置位置の座標及び前記到来時刻差算出処理ステップで算出された到来時刻差を用いる測位演算を実施することで、前記観測対象物が存在している位置を測位する測位処理ステップと
を備えた測位方法。 When a modulated signal transmitted from an observation object is incident on a receiving antenna to which a plurality of receivers are connected, the receiver receives the modulated signal incident on the receiving antenna and receives the modulated signal. An arrival time detection processing step for detecting an arrival time which is a set time;
The arrival time difference calculating means is a difference between an arrival time detected by a reference receiver among the plurality of receivers and an arrival time detected by a receiver other than the reference receiver. An arrival time difference calculation processing step for calculating an arrival time difference;
A plurality of signal strength measuring means for measuring the signal strength of the modulated signal received by the receiver;
The initial coordinate setting means sets the initial coordinates of the position where the observation object exists using the signal intensity of the modulation signal measured in the signal intensity measurement processing step and the coordinates of the installation position of the receiving antenna. An initial coordinate setting process step;
The positioning means performs a positioning calculation using the initial coordinates of the observation object set in the initial coordinate setting processing step, the coordinates of the installation position of the receiving antenna, and the arrival time difference calculated in the arrival time difference calculation processing step. And a positioning processing step for positioning a position where the observation object is present.
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