JP7433546B2 - Terminal position estimation device, terminal position estimation method, and vehicle radio device - Google Patents
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Description
本開示は、固定機と端末との無線通信における端末の位置を推定する端末位置推定装置及び端末位置推定方法、並びに車両無線装置に関する。 The present disclosure relates to a terminal position estimating device and a terminal position estimating method for estimating the position of a terminal in wireless communication between a fixed device and a terminal, and a vehicle wireless device.
固定機と端末とが無線通信するシステムでは、端末の位置を推定する技術が用いられる。端末の位置を推定する手段として、固定機から端末までの距離を測定する測距と固定機から見た端末の方向を測定する測角とがある。 A system in which a fixed device and a terminal communicate wirelessly uses technology to estimate the location of the terminal. As means for estimating the position of a terminal, there are distance measurement, which measures the distance from a fixed device to the terminal, and angle measurement, which measures the direction of the terminal as seen from the fixed device.
測距の例として、端末と固定機の間で電波を送受信し、その伝搬時間から距離を計算する方法がある。測距を行う通信方式の一例として、GHz帯のUWB(Ultra Wide Band)である。
測角の例として、固定機に複数の受信アンテナを配置し、端末からの電波を固定機に配置された複数の受信アンテナにより受信し、受信された到来波による位相差から端末の方向を求める方法がある。
このような電波の到来方向推定法として、非特許文献1に様々な測角アルゴリズムが示されている。
An example of distance measurement is a method of transmitting and receiving radio waves between a terminal and a fixed device and calculating the distance from the propagation time. An example of a communication method for distance measurement is UWB (Ultra Wide Band) in the GHz band.
As an example of angle measurement, multiple receiving antennas are placed on a fixed device, radio waves from a terminal are received by the multiple receiving antennas placed on the fixed device, and the direction of the terminal is determined from the phase difference between the received incoming waves. There is a way.
As a method for estimating the arrival direction of such radio waves, various angle measurement algorithms are shown in
端末の位置の推定は、固定機により測距と測角を行うことにより求めることができる。
また、複数の位置それぞれに固定機を設置し、それぞれの固定機により端末までの距離を推定し、多辺測量により端末の位置を求めることができる。
あるいは、複数の位置それぞれに固定機を設置し、それぞれの固定機により端末の方向を推定し、三角測量により端末の位置を求めることができる。
The position of the terminal can be estimated by performing distance measurement and angle measurement using a fixed device.
Furthermore, it is possible to install a fixed device at each of a plurality of locations, estimate the distance to the terminal using each fixed device, and determine the location of the terminal by multilateration.
Alternatively, fixed devices may be installed at each of a plurality of locations, the direction of the terminal may be estimated by each fixed device, and the location of the terminal may be determined by triangulation.
しかるに、固定機に配置された複数の受信アンテナそれぞれにより得られた到来波の位相を用いて測角を行う場合、到来波に基づいた受信信号の位相に誤差が生じていると測角を誤る。
特に、複数のアンテナの間の位相差が180°を超える場合、又は-180°を下回る場合、複数のアンテナにより受信した受信信号の位相差が折り返し、端末の位置の推定結果が端末の実際の位置と大きく乖離する。
However, when angle measurement is performed using the phase of the arriving wave obtained by each of the multiple receiving antennas placed on a fixed device, if there is an error in the phase of the received signal based on the arriving wave, the angle measurement may be incorrect. .
In particular, when the phase difference between multiple antennas exceeds 180° or is less than -180°, the phase difference of the received signals received by the multiple antennas is folded back, and the result of estimating the location of the terminal is different from the actual location of the terminal. There is a large deviation from the position.
また、固定機に配置された複数の受信アンテナの間隔が到来波の半波長よりも大きい場合、到来波に基づいた受信信号の位相に誤差がない場合でも、複数の受信アンテナによる受信信号の位相差と到来波における到来角度との関係に折り返しが生じる。
位相差と到来角度との関係に折り返しが生ずると、位相差に対応する到来角度の値が複数生じ、端末の方向が一意に定まらなくなり、測角を誤る。
In addition, if the interval between multiple receiving antennas placed on a fixed device is larger than half the wavelength of the arriving wave, even if there is no error in the phase of the received signal based on the arriving wave, the position of the received signal due to the multiple receiving antennas will be A aliasing occurs in the relationship between the phase difference and the angle of arrival of the arriving wave.
If a alias occurs in the relationship between the phase difference and the angle of arrival, multiple values of the angle of arrival will occur corresponding to the phase difference, and the direction of the terminal will not be uniquely determined, leading to incorrect angle measurements.
本開示は上記した点に鑑みてなされたものであり、到来波に基づいた受信信号の位相に誤差が生じて測角に誤差が生じていたとしても、端末の位置の推定精度を向上させた端末位置推定装置を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above points, and even if an error occurs in the phase of the received signal based on the incoming wave and an error occurs in the angle measurement, the accuracy of estimating the position of the terminal is improved. The purpose is to obtain a terminal position estimation device.
本開示に係る端末位置推定装置は、異なる位置に配置される複数の固定機と端末位置推定部とを備え、複数の固定機それぞれが、端末までの距離を推定する測距機能と、複数のアンテナを用いて受信された端末からの電波による受信信号の位相差により端末からの電波の到来角度を推定する測角機能を有し、測距機能による推定した距離と測角機能による推定した到来角度による端末の推定位置を示す推定位置情報を得、複数の固定機の内の少なくとも1台の固定機が、測距機能による推定した距離と測角機能による複数の推定した到来角度それぞれによる端末の推定位置を示す複数の推定位置情報を得、端末位置推定部が、互いに異なった位置に配置された複数の固定機における推定位置情報を互いに組み合わせ、組み合わせた推定位置情報が示す推定位置の間の距離を求め、当該求めた距離が最小となる組み合わせの推定位置情報を得る。 A terminal position estimating device according to the present disclosure includes a plurality of fixed devices and a terminal position estimating unit arranged at different positions, and each of the plurality of fixed devices has a ranging function for estimating the distance to the terminal, and a plurality of fixed devices for estimating the distance to the terminal. It has an angle measurement function that estimates the arrival angle of radio waves from a terminal based on the phase difference of the received signal due to the radio waves received from the terminal using an antenna . Estimated position information indicating the estimated position of the terminal based on angle is obtained, and at least one of the plurality of fixed devices detects the terminal based on the distance estimated by the distance measurement function and the arrival angle estimated by the angle measurement function. The terminal position estimator obtains a plurality of pieces of estimated position information indicating the estimated positions of , and obtain the estimated position information of the combination that minimizes the distance.
本開示によれば、例え、固定機の複数のアンテナが受信した端末からの到来波による受信信号の位相差に誤差が生じていたとしても、端末の位置を精度高く推定できる。 According to the present disclosure, the position of a terminal can be estimated with high accuracy even if an error occurs in the phase difference of a received signal due to an incoming wave from a terminal received by a plurality of antennas of a fixed device.
実施の形態1.
実施の形態1に係る端末位置推定装置1を図1から図8に従い説明する。
無線通信システムは端末位置推定装置1と端末20を備える。
端末位置推定装置1は、複数の固定機、この例では第1の固定機10Aと第2の固定機10Bと、端末位置推定部30を備える。
端末20はアンテナ21と送受信部22を備える。
第1の固定機10A及び第2の固定機10Bそれぞれと端末20とは無線通信を行う。
A terminal
The wireless communication system includes a terminal
The terminal
The
Each of the first
なお、固定機として第1の固定機10Aと第2の固定機10Bとしているが、2台に限られるものではなく、3台以上の複数でも良い。3台以上の複数でも各固定機は同様の構成であり、同様の動作を行う。
また、第1の固定機10A及び第2の固定機10Bは、煩雑さを避けるため、個別に説明する必要がある場合を除き、固定機10として説明する。
Note that although the
Further, in order to avoid complexity, the
本開示の無線通信システムの用途を移動通信システムとした場合、複数の固定機10は基地局であり、端末20は移動通信端末である。
また、本開示の無線通信システムの用途を自動車等の車両のキーレスシステムとした場合、複数の固定機10は車両に搭載される通信装置であり、端末20はキーレスシステムのキーレス携帯機である。
When the wireless communication system of the present disclosure is used as a mobile communication system, the plurality of fixed devices 10 are base stations, and the
Further, when the wireless communication system of the present disclosure is used as a keyless system for a vehicle such as an automobile, the plurality of fixed devices 10 are communication devices mounted on the vehicle, and the
端末20としての移動通信端末又はキーレスシステムのキーレス携帯機は一般に知られているものであり、単に、アンテナ21と送受信部22を備えるとして、詳細な説明は省略する。
アンテナ21は1つに限るものではなく、複数であってもよい。
以下は、単に、固定機10及び端末20として説明する。
A mobile communication terminal or a keyless portable device of a keyless system as the
The number of
The following explanation will be given simply as the fixed device 10 and the terminal 20.
複数の固定機10それぞれは、端末20までの距離を推定する測距機能と、端末20への方向、つまり、端末20からの電波の到来角度を設定測定時間内に複数回推定する測角機能を有し、推定した距離と複数の推定した到来角度による端末20の推定位置を示す複数の推定位置情報を得る。複数の推定位置情報は端末位置推定部30に出力される。
複数の固定機10はそれぞれ異なる位置に配置される。
Each of the plurality of fixed devices 10 has a distance measurement function that estimates the distance to the terminal 20, and an angle measurement function that estimates the direction to the terminal 20, that is, the angle of arrival of radio waves from the terminal 20 multiple times within a set measurement time. and obtains a plurality of pieces of estimated position information indicating the estimated position of the terminal 20 based on the estimated distance and the plurality of estimated angles of arrival. The plural pieces of estimated position information are output to the terminal
The plurality of fixing machines 10 are arranged at different positions.
なお、複数の固定機10すべてが複数の推定位置情報を出力するとは限らず、複数の推定位置情報を発生する余地がない場合、複数の推定位置情報を出力しない固定機10が存在する場合もある。
しかし、複数の固定機10の内の少なくとも1台の固定機10が、複数の推定位置情報を出力すると、実施の形態1に係る端末位置推定装置1は有効に機能する。
以下の説明では、煩雑さを避けるため、複数の固定機10すべてが複数の推定位置情報を出力するとして説明する。
Note that not all of the plurality of fixed devices 10 output plural pieces of estimated position information, and if there is no room to generate plural pieces of estimated position information, there may be cases where there are fixed devices 10 that do not output plural pieces of estimated position information. be.
However, when at least one of the plurality of fixed devices 10 outputs a plurality of pieces of estimated position information, the terminal
In the following description, in order to avoid complexity, it will be assumed that all of the plurality of fixed devices 10 output a plurality of pieces of estimated position information.
各固定機10は、複数のアンテナ、この例では第1の固定機10A、10Bが第1のアンテナ11A、11Bと第2のアンテナ12A、12Bと、送受信部13A、13Bを備える。
なお、アンテナとして、第1の固定機10A、10Bそれぞれに第1のアンテナ11A、11Bと第2のアンテナ12A、12Bの2つとしているが、3つ以上の複数でも良い。つまり、アンテナの数は複数であればよい。
以下、煩雑さを避けるため、第1の固定機10Aと第2の固定機10Bを個別に説明する必要がある場合を除き、第1のアンテナ11、第2のアンテナ12、送受信部13として説明する。
Each fixed device 10 includes a plurality of antennas; in this example, the first
Note that although there are two antennas, the
Hereinafter, in order to avoid complexity, the first
第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12を、この例では送受信アンテナとしているが、第1のアンテナ11を送受信アンテナ、第2のアンテナ12を受信アンテナとしてもよく、また、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12を受信アンテナとし、他に送信アンテナを配置したものでも良い。
Although the
第1のアンテナ11は空間に電波を放射し、空間からの電波を到来波として受け取り、到来波に基づいた受信信号を出力する。
第2のアンテナ12は、空間からの電波を到来波として受け取り、到来波に基づいた受信信号を出力する。
The
The
送受信部13は、図2に示すように、第1のアンテナ11に送信信号を出力する送信信号処理部131と、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12からの受信信号を処理して推定位置情報を出力する受信信号処理部132を有する。
As shown in FIG. 2, the transmitter/receiver 13 includes a transmit
送受信部13の受信信号処理部132は、測距機能部1321と測角機能部1322と推定位置出力部1323を有する。
測距機能部1321と測角機能部1322と推定位置出力部1323は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read only memory)により構成され、ROMに格納されたプログラムをRAMにロードし、CPUがRAMにロードされたプログラムに基づき各種処理を実行することにより、以下に示す処理が実行される。測角機能部1322と測角機能部1322と推定位置出力部1323は汎用的なOS(Operating System)で駆動される。
The received
The distance
測距機能部1321は、第1のアンテナ11に出力された送信信号と、端末20のアンテナ21から放射された返信波を受信した第1のアンテナ11から出力された受信信号が入力され、入力された送信信号と受信信号により、端末20までの距離を推定する。
The ranging
測角機能部1322は、端末20のアンテナ21から放射された返信波を受信した第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12から出力された受信信号が入力され、入力された第1のアンテナ11から出力された受信信号と第2のアンテナ12から出力された受信信号により、端末20のアンテナ21から放射された返信波の到来角度を、設定測定時間内に複数回推定する。
The angle
推定位置出力部1323は、測距機能部1321により得られた推定距離情報と測角機能部1322により得られた複数の推定到来角度情報それぞれとによる端末の推定位置を示す複数の推定位置情報を端末位置推定部30に出力する。
推定位置情報は、推定距離情報による距離と推定到来角度情報による到来角度との対を空間上の座標に換算して得た推定位置を示す情報である。
推定位置情報は、3次元の座標情報であり、例えば、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12の配列方向をx軸、鉛直方向をy軸、x軸とy軸に直交する方向をz軸とした、x座標、y座標、z座標によって現わされる。
The estimated
The estimated position information is information indicating an estimated position obtained by converting a pair of a distance based on estimated distance information and an angle of arrival based on estimated angle of arrival information into spatial coordinates.
The estimated position information is three-dimensional coordinate information, for example, the arrangement direction of the
受信信号処理部132の測距機能部1321は次のように動作し、端末20までの距離を推定する。
測距機能部1321は、通信による伝搬時間を用いる方法を用いて端末20までの距離を推定する。
The distance
The distance measuring
送受信部13の送信信号処理部131から出力された送信信号に基づき、第1のアンテナ11が電波からなる送信波を空間に向けて放射する。
第1のアンテナ11から放射された送信波は、端末20のアンテナ21に受信され、端末20の送受信部22に受信信号として入力される。
端末20の送受信部22は、入力された受信信号により返信のための返信信号をアンテナ21に出力し、アンテナ21から電波による返信波が空間に向けて放射される。
Based on the transmission signal output from the transmission
The transmission wave radiated from the
The transmitting/receiving
固定機10の第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12は、端末20のアンテナ21からの返信波を到来波として受け、送受信部13の受信信号処理部132に受信信号として出力する。
受信信号処理部132の測距機能部1321は、送信信号処理部131が送信信号を第1のアンテナ11に出力した時刻から第1のアンテナ11が端末20からの返信波を受けて受信信号を受信信号処理部132に出力した時刻までの時間を計測する。
The
The ranging
測距機能部1321は、計測した時間から、送受信部13の信号処理に要する時間及び端末20の送受信部22の信号処理に要する時間を差し引いた時間を往復の伝搬時間として得る。
測距機能部1321は、往復の伝搬時間の1/2を片道の伝搬時間とし、片道の伝搬時間に光速を乗算することにより、固定機10から端末20までの推定距離を示す推定距離情報を得る。
The ranging
The distance
受信信号処理部132の測角機能部1322は、端末20のアンテナ21からの返信波を到来波として受けた固定機10の第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間における位相差Pから端末20の方向、つまり到来角度を推定し、端末20のアンテナ21からの到来波の推定到来角度を示す推定到来角度情報を得る。
測角機能部1322は、設定測定時間内に、到来波の推定到来角度情報を複数回得る。
The angle
The angle
今、図4に示すように、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12との配置間隔をdとする。第1のアンテナ11と第2のアンテナ12はx軸(x方向)に沿って直線上に配置されているとする。
第1のアンテナ11と第2のアンテナ12に、端末20のアンテナ21からの返信波である平面波が、到来波としてx軸と直交するy軸(y方向、鉛直方向)とのなす角度θにて到来したとする。
Now, as shown in FIG. 4, the arrangement interval between the
A plane wave, which is a return wave from the
この時、端末20から第1のアンテナ11までの光路と端末20から第2のアンテナ12までの光路との光路長差Dは次式(1)により現わせる。
D=dsinθ ・・・(1)
At this time, the optical path length difference D between the optical path from the terminal 20 to the
D=dsinθ...(1)
第1のアンテナ11が受信した到来波と第2のアンテナ12が受信した到来波との位相差Pは次式(2)により現わせる。
P=k・D=k・dsinθ ・・・(2)
kは波数であり、次式(3)により現わせる。
k=2π/λ ・・・(3)
λはアンテナ21からの返信波である電波の波長であり、次式(4)により現わせる。
λ=C/f ・・・(4)
但し、Cは光速、fは周波数である。
The phase difference P between the arriving wave received by the
P=k・D=k・dsinθ...(2)
k is a wave number, expressed by the following equation (3).
k=2π/λ...(3)
λ is the wavelength of the radio wave that is the return wave from the
λ=C/f...(4)
However, C is the speed of light and f is the frequency.
位相差Pは、上式(4)を上式(3)に代入し、上式(2)に代入することにより、次式(5)が得られる。
P=k・dsinθ=(2π/λ)・dsinθ=(2π/(C/f))・dsinθ
=(2πf/C)・dsinθ ・・・(5)
For the phase difference P, the following equation (5) is obtained by substituting the above equation (4) into the above equation (3) and substituting into the above equation (2).
P=k・dsinθ=(2π/λ)・dsinθ=(2π/(C/f))・dsinθ
=(2πf/C)・dsinθ...(5)
位相差Pは、光速C、周波数fが既知であり、配置間隔dが設定した値であるので、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12からの返信波の到来角度θは位相差Pを知ることにより、上式(5)により、求めることができる。
Since the speed of light C and the frequency f are known and the arrangement interval d is a set value, the arrival angle θ of the return waves from the
図4において、到来波を第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12の配列方向、つまりx軸を軸として回転した場合でも光路長差及び位相差Pは同じになる。
ここでは簡単のため、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12の配列方向と到来波の方向がx-y平面上にあるものとして説明する。
In FIG. 4, the optical path length difference and the phase difference P are the same even when the arriving wave is rotated around the arrangement direction of the
Here, for the sake of simplicity, the explanation will be made assuming that the arrangement direction of the
また、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12の配列方向と到来波の方向がx-y平面上にあるものとした場合も、到来波における到来角度はθの場合と(180°-θ)の場合とで、光路長差及び位相差Pは同じになる。
第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12の指向性により、-y方向からの電波、すなわち到来波の方向が(180°-θ)の電波は受信されない場合は、到来波の方向は1つに定まる。
Furthermore, even when it is assumed that the arrangement direction of the
Due to the directivity of the
第1のアンテナ11と第2のアンテナ12との配置間隔dをλ/2とすると、上式(5)による位相差Pと到来角度θとの関係は図5に示すように一意的に決まる。
図5は、縦軸の位相差Pから横軸の到来角度θが一意的に決まることを示している。
従って、受信信号処理部132の測角機能部1322は、端末20のアンテナ21からの返信波を到来波として受けた固定機10の第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12それぞれからの受信信号における位相差Pを求めることにより、アンテナ21からの到来波の到来角度θを求めることができる。
If the arrangement interval d between the
FIG. 5 shows that the arrival angle θ on the horizontal axis is uniquely determined from the phase difference P on the vertical axis.
Therefore, the angle
以上に示したように、測距機能部1321により端末までの距離が得られ、測角機能部1322により端末20からの到来波における到来角度が得られる。
その結果、推定位置出力部1323は、測距機能部1321により得られた推定距離情報と測角機能部1322により得られた推定到来角度情報とにより、端末の推定位置を示す推定位置情報として端末位置推定部30に出力する。
As described above, the distance
As a result, the estimated
ところで、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12との間の相互結合、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12の構造自体からの回折、送受信部13で生じる雑音等に起因し、受信信号処理部132の測角機能部1322により得られた第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間の位相差Pに誤差が生ずることがある。
By the way, due to mutual coupling between the
図6に、理想的な位相差Pと到来角度θの関係を実線Tにより示し、上記した起因により位相差に誤差が生じた位相差Pと到来角度θの関係を破線Fで示す。
実線Tは、上式(5)により位相差Pに誤差がないとして得た理想値であり、図5に示した実線Tと同じである。
破線Fは、誤差を有する位相差Pと到来角度θとの関係を示し、位相差Pの誤差として+60°加わった場合を仮定している。
つまり、破線Fは、到来角度θに対して、位相差Pが理想の位相差Pに対して+60°のずれを生じていることを示している。
なお、+60°の誤差は説明のために大きい誤差を与えた一例である。
In FIG. 6, a solid line T shows the ideal relationship between the phase difference P and the angle of arrival θ, and a broken line F shows the relationship between the phase difference P and the angle of arrival θ in which an error occurs in the phase difference due to the above-mentioned causes.
The solid line T is an ideal value obtained from the above equation (5) assuming that there is no error in the phase difference P, and is the same as the solid line T shown in FIG.
A broken line F indicates the relationship between the phase difference P having an error and the angle of arrival θ, and assumes that +60° is added as an error to the phase difference P.
In other words, the broken line F indicates that, with respect to the arrival angle θ, the phase difference P is shifted by +60° from the ideal phase difference P.
Note that the +60° error is an example in which a large error is given for the sake of explanation.
例えば、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12への到来波の到来角度θが0°と仮定する。
この場合、上式(5)により、第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間の位相差Pは、図6に星印で示すように、理想的には0°である。
For example, it is assumed that the arrival angle θ of the arriving waves to the
In this case, according to the above equation (5), the phase difference P between the received signal from the
誤差として位相差Pに+60°加わっていると仮定した場合、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12への到来波の到来角度θが0°を示す第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間の位相差Pは、図6に黒丸で示す60°となる。
位相差Pが60°であると、測角機能部1322は、上式(5)により、推定到来角度θを20°とする。
すなわち、測角機能部1322は、真の到来角度θとの間に差がある推定到来角度θを得ていることになる。
Assuming that +60° is added to the phase difference P as an error, the received signal from the
When the phase difference P is 60°, the angle
That is, the angle
また、時間変動する誤差要因が存在し、端末20が動いていない場合でも、受信信号処理部132の測角機能部1322により推定到来角度を得る毎に、測角機能部1322により得られた第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間の位相差Pが異なる場合がある。
Furthermore, even if there is a time-varying error factor and the terminal 20 is not moving, each time the angle
今、異なる時刻に到来角度を求めた場合に、誤差が無い場合と、位相差Pの誤差として+60°加わった場合とを仮定する。
第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12への到来波の到来角度θが0°と仮定した場合、図6を用いて説明したように、誤差が無い場合、測角機能部1322により得られた第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間の位相差Pが0°、上式(5)により求められた到来角度θは0°であり、測角機能部1322により得られた推定到来角度θは真の到来角度θと一致している。
Now, when the arrival angles are determined at different times, it is assumed that there is no error and that +60° is added as an error to the phase difference P.
Assuming that the arrival angle θ of the incoming waves to the
一方、位相差Pの誤差として+60°加わった場合、測角機能部1322により得られた位相差Pが60°、上式(5)により求められた到来角度θは20°であり、測角機能部1322により得られた推定到来角度θは真の到来角度θとの間に差がある。
つまり、端末20が動いていないにも関わらず、時刻によって、測角機能部1322により得られた推定到来角度θは、0°と20°との2値をとる。
On the other hand, when +60° is added as an error to the phase difference P, the phase difference P obtained by the angle
That is, even though the terminal 20 is not moving, the estimated arrival angle θ obtained by the angle
また、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12への到来波の到来角度θが60°と仮定した場合について、図7を用いて説明する。
図7において、実線Tと破線Fは、図6において示した実線Tと破線Fと同じである。
この場合、上式(5)により、第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間の位相差Pは、図7に星印で示すように、理想的に155°である。
Further, a case will be described using FIG. 7 assuming that the arrival angle θ of the arriving waves to the
In FIG. 7, the solid line T and the broken line F are the same as the solid line T and the broken line F shown in FIG.
In this case, according to the above equation (5), the phase difference P between the received signal from the
誤差として位相差Pに+60°加わっていると仮定した場合、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12への到来波の到来角度θが60°を示す第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間の位相差Pは、215°(=155+60)になる。
位相は360°で一周するので、+180°を超えるあるいは-180°を下回る位相差Pは±180°以内の位相差Pと判別がつかない。すなわち、位相値に360°の整数倍の値を加減算しても元の位相値と同義になる。この例では、位相差215°は-145°(=215-360)と同義になる。
位相差Pが-145°を図7に黒丸で示す。
Assuming that +60° is added to the phase difference P as an error, the received signal from the
Since the phase rotates in 360°, a phase difference P exceeding +180° or less than −180° cannot be distinguished from a phase difference P within ±180°. That is, even if a value that is an integer multiple of 360° is added or subtracted from the phase value, it becomes the same as the original phase value. In this example, the phase difference of 215° is synonymous with -145° (=215-360).
The phase difference P of −145° is shown in FIG. 7 by a black circle.
位相差Pが-145°であると、測角機能部1322は、上式(5)により、推定到来角度θを-54°とする。
すなわち、測角機能部1322は、真の到来角度θとの間に差がある推定到来角度θを得ていることになる。この場合、位相差Pの符号が反転したことに伴って、推定到来角度θに極端なずれが生じる。
このように、端末20が動いていないにも関わらず、時刻によって、測角機能部1322により得られた推定到来角度θは、60°と-54°との2値をとる。
When the phase difference P is −145°, the angle
That is, the angle
In this way, although the terminal 20 is not moving, the estimated arrival angle θ obtained by the angle
従って、測距機能部1321により得られた推定距離情報と測角機能部1322により得られた推定到来角度情報とにより、推定位置出力部1323が出力する端末20の推定位置を示す推定位置情報は、端末20が動いていないにも関わらず、時刻によって、異なった値をとる場合がある。
また、第1の固定機10Aによる端末20の推定位置情報が示す位置と第2の固定機10Bによる同時刻における端末20の推定位置情報が示す位置が異なる場合がある。
Therefore, based on the estimated distance information obtained by the ranging
Further, the position indicated by the estimated position information of the terminal 20 by the first
よって、実施の形態1に係る端末位置推定装置1において、送受信部13における受信信号処理部132の測角機能部1322は、設定測定時間内に、入力された第1のアンテナ11から出力された受信信号と第2のアンテナ12から出力された受信信号により、端末20のアンテナ21から放射された返信波の到来角度を複数回、少なくとも2回推定する。
その結果、推定位置出力部1323からも、複数、少なくとも2つの推定位置情報が端末位置推定部30に出力される。
Therefore, in the terminal
As a result, the estimated
第1の固定機10A及び第2の固定機10Bそれぞれに、誤差要因が生じ、第1の固定機10Aにおける推定位置出力部1323から異なった位置を示す2つの推定位置情報が出力され、第2の固定機10Bにおける推定位置出力部1323から、第1の固定機10Aから出力された推定位置情報とは異なった位置を示し、互いに異なった位置を示す2つの推定位置情報が端末位置推定部30に出力された場合について、以下に説明する。
An error factor occurs in each of the first
なお、第1の固定機10A及び第2の固定機10Bともに、誤差要因がなく、位相差Pに誤差が生じなかった場合は、第1の固定機10Aから出力される推定位置情報が示す推定位置と第2の固定機10Bから出力される推定位置情報が示す推定位置とは一致する。
また、説明の簡単化のために、固定機10として2台、各固定機10から出力される推定位置情報を2つ得た場合について説明するが、固定機10として3台以上の複数、各固定機10から出力される推定位置情報を3つ以上得る場合についても、同様に考えられる。
Note that in both the first
In order to simplify the explanation, a case will be described in which two fixed devices 10 are used and two pieces of estimated position information output from each fixed device 10 are obtained. The same can be considered in the case where three or more pieces of estimated position information are obtained from the fixed device 10.
固定機10として2台、設定測定時間内に、各固定機10から出力される推定位置情報を2つ得た場合について、推定位置情報による推定位置を一例として図1に示す。
図1において、PA1、PA2が第1の固定機10Aにおける送受信部13Aの受信信号処理部132により得た推定位置を示し、PB1、PB2が第2の固定機10Bにおける送受信部13Bの受信信号処理部132により得た推定位置を示す。
FIG. 1 shows an example of an estimated position based on the estimated position information in a case where two fixed devices 10 are used and two pieces of estimated position information output from each fixed device 10 are obtained within a set measurement time.
In FIG. 1, PA1 and PA2 indicate estimated positions obtained by the received
端末位置推定部30は、第1の固定機10Aにおける送受信部13Aの受信信号処理部132により得た複数の推定位置を示す推定位置情報、この例においては推定位置PA1を示す推定位置情報と推定位置PA2を示す推定位置情報と、第2の固定機10Bにおける送受信部13Bの受信信号処理部132により得た複数の推定位置情報、この例においては推定位置PB1を示す推定位置情報と推定位置PB2を示す推定位置情報とにより、第1の固定機10Aにおける各推定位置情報と第2の固定機10Bにおける各推定位置情報に基づく推定位置間の距離が最小とする組み合わせを求め、求めた組み合わせの推定位置情報を表示器40に出力する。
The terminal
すなわち、この例においては、推定位置PA1と推定位置PB1の間の距離d11、推定位置PA1と推定位置PB2の間の距離d12、推定位置PA2と推定位置PB1の間の距離d21、及び推定位置PA2と推定位置PB2の間の距離d22を算出し、最小の距離d21を示す推定位置の組み合わせ、つまり、推定位置PA2と推定位置PB1の組み合わせを端末20に対する確からしい位置を示す組として選定する。
That is, in this example, the distance d11 between the estimated position PA1 and the estimated position PB1, the distance d12 between the estimated position PA1 and the estimated position PB2, the distance d21 between the estimated position PA2 and the estimated position PB1, and the estimated position PA2. and estimated position PB2, and selects the combination of estimated positions showing the minimum distance d21, that is, the combination of estimated position PA2 and estimated position PB1, as a set showing a likely position for
その結果、第1の固定機10Aにおいて、推定位置を示す推定位置情報は、推定位置PA2を示す推定位置情報が推定位置PA1を示す推定位置情報より確からしく、第2の固定機10Bにおいて、推定位置を示す推定位置情報は、推定位置PB1を示す推定位置情報が推定位置PB2を示す推定位置情報より確からしいことが判別できる。
As a result, in the first
従って、各固定機10において、出力される複数の推定位置情報から選定された、より確からしい推定位置情報が表示器40に表示される。
特に、上記でも説明したように、位相差Pに+180°を超えるあるいは-180°を下回る位相差が生じて位相差に折り返しが生じても、複数の推定位置を示す推定位置情報から確からしい位置を示す推定位置情報を判別することができる。
Therefore, in each fixed device 10, more likely estimated position information selected from a plurality of pieces of output estimated position information is displayed on the
In particular, as explained above, even if the phase difference P exceeds +180° or falls below -180° and the phase difference is aliased, a probable position can be determined from the estimated position information indicating multiple estimated positions. It is possible to determine the estimated position information indicating the location.
なお、端末位置推定部30は、確からしい位置を示す組を選定して組み合わせの推定位置情報を表示器40に出力するものとしたが、選定した確からしい位置を示す組み合わせの推定位置情報における推定位置の中間の位置を示す推定位置情報を表示器40に出力するものとしてもよい。
また、端末位置推定部30は、確からしい位置を示す組み合わせの推定位置情報において、測距機能部1321により得られた推定距離情報により示される距離が短い方の推定位置情報を表示器40に出力するものとしてもよい。
Note that the terminal
Furthermore, among the combinations of estimated position information indicating likely positions, the terminal
さらに、端末位置推定部30は、確からしい位置を示す組み合わせの推定位置情報において、受信信号の電力が高い方の推定位置情報を表示器40に出力するものとしてもよい。
要するに、端末位置推定部30は、確からしい位置を示す組み合わせの推定位置情報を出力する、もしくは確からしい位置を示す組み合わせの推定位置情報に対して選定基準に基づいて選択したいずれか一方の推定位置情報を表示器40に出力する。
Further, the terminal
In short, the terminal
端末位置推定部30は、図3に示すように、入力インタフェース31と、記憶部32と、2点間距離算出部33と、選定部34と、出力インタフェース35を備える。
端末位置推定部30は、CPUと、RAMと、ROMにより構成され、ROMに格納されたプログラムをRAMにロードし、CPUがRAMにロードされたプログラムに基づき各種処理を実行することにより、以下に示す処理が実行される。端末位置推定部30は汎用的なOSで駆動される。
As shown in FIG. 3, the terminal
The terminal
入力インタフェース31は、第1の固定機10Aからの端末20の推定位置を示す複数の推定位置情報と第2の固定機10Bからの端末20の推定位置を示す複数の推定位置情報が入力され、第1の固定機10Aと第1の固定機10Aから出力された複数の推定位置情報を紐づけして記憶部32に出力し、第2の固定機10Bと第2の固定機10Bから出力された複数の推定位置情報を紐づけして記憶部32に出力する。
The
記憶部32は、第1の固定機10Aに紐づけされた複数の推定位置情報と第2の固定機10Bに紐づけされた複数の推定位置情報を記憶する。
2点間距離算出部33は、記憶部32から第1の固定機10Aに紐づけされた複数の推定位置情報と第2の固定機10Bに紐づけされた複数の推定位置情報を読み出し、第1の固定機10Aに紐づけされた複数の推定位置情報と第2の固定機10Bに紐づけされた複数の推定位置情報をそれぞれ互いに組み合わせ、組み合わせた推定位置情報が示す推定位置の間の距離を算出し、算出した結果を第1の固定機10Aからの推定位置情報及び第1の固定機10Aからの推定位置情報に紐づけして組み合わせ推定位置情報として記憶部32に出力する。
The
The two-point
すなわち、2点間距離算出部33は、第1の固定機10Aに紐づけされた複数の推定位置情報の一つの推定位置情報を選択し、選択した推定位置情報と第2の固定機10Bに紐づけされた複数の推定位置情報それぞれとの距離を求め、求めた距離と距離を求めた第1の固定機10Aにおける推定位置情報及び第2の固定機10Bにおける推定位置情報を紐づけして組み合わせ推定位置情報として記憶部32に記憶させる。
That is, the two-point
同様にして、2点間距離算出部33は、第1の固定機10Aに紐づけされた複数の推定位置情報の残りの推定位置情報に対しても1つずつ第2の固定機10Bに紐づけされた複数の推定位置情報それぞれとの距離を求め、求めた距離と距離を求めた第1の固定機10Aにおける推定位置情報及び第2の固定機10Bにおける推定位置情報を紐づけして組み合わせ推定位置情報として記憶部32に記憶させる。
Similarly, the two-point
例えば、2点間距離算出部33は、図1に示した例では、推定位置PA1と推定位置PB1の間の距離d11を算出し、距離d11と第1の固定機10Aにおける推定位置PA1を示す推定位置情報及び第2の固定機10Bにおける推定位置PB1を示す推定位置情報を紐づけし、組み合わせ推定位置情報(PA1-PB1-d11)として記憶部32に記憶させる。
For example, in the example shown in FIG. 1, the two-point
同様に、2点間距離算出部33は、推定位置PA1と推定位置PB2の間の距離d12に対する組み合わせ推定位置情報(PA1-PB2-d12)、推定位置PA2と推定位置PB1の間の距離d21に対する組み合わせ推定位置情報(PA2-PB1-d21)、及び、推定位置PA2と推定位置PB2の間の距離d22に対する組み合わせ推定位置情報(PA2-PB2-d22)として記憶部32に記憶させる。
Similarly, the two-point
選定部34は、記憶部32に記憶された複数の組み合わせ推定位置情報を読み出し、組み合わせ推定位置情報における距離情報が最小となる組み合わせ推定位置情報を得、最小の組み合わせ推定位置情報に基づき、第1の固定機10Aによる推定位置情報及び第2の固定機10Bによる推定位置情報とそれらの間の距離情報を含む組み合わせの推定位置情報を、出力インタフェース35を介して表示器40に出力する。
The
例えば、選定部34は、図1に示した例では、記憶部32から読み出された組み合わせ推定位置情報における距離情報が距離d11、距離d12、距離d21、及び距離d22であり、最小の距離がd21であるので、距離d21に対する組み合わせ推定位置情報(PA2-PB1-d21)を選定し、第1の固定機10Aによる推定位置PA2を示す推定位置情報及び第2の固定機10Bによる推定位置PB1を示す推定位置情報と距離d21を示す距離情報を含む組み合わせの推定位置情報(PA2-PB1-d21)を、出力インタフェース35を介して表示器40に出力する。
For example, in the example shown in FIG. 1, the
この時、選定部34は、組み合わせの推定位置情報(PA2-PB1-d21)の代わりに、推定位置PA2と推定位置PB1の中間の値である中間推定位置PABを示す推定位置情報を表示器40に出力するものでもよい。
また、選定部34は、組み合わせの推定位置情報(PA2-PB1-d21)の代わりに、上記した選定基準に基づいて、第1の固定機10Aによる推定位置PA2を示す推定位置情報又は第2の固定機10Bによる推定位置PB1を示す推定位置情報のいずれか一方を選択して、選択した推定位置情報を表示器40に出力するものでもよい。
At this time, the
Furthermore, instead of the combination of estimated position information (PA2-PB1-d21), the
次に、実施の形態1に係る端末位置推定装置1の動作を図8に示すフローチャートを用いて説明する。
説明の煩雑さを避けるため、複数の固定機10は第1の固定機10Aと第2の固定機10Bとし、各固定機10において、複数のアンテナは第1のアンテナ11と第2のアンテナ12とし、図1に示す関係にあるものとして説明する。
Next, the operation of the terminal
To avoid complication of explanation, the plurality of fixed devices 10 are referred to as a first
ステップST1は送信波を放射するステップである。
ステップST1において、各固定機10は、送受信部13の送信信号処理部131からの送信信号を受けた第1のアンテナ11から空間に電波からなる送信波が放射される。
第1のアンテナ11から放射された送信波は、端末20のアンテナ21に受信され、端末20の送受信部22に受信信号として入力される。
Step ST1 is a step of emitting a transmission wave.
In step ST1, each fixed device 10 radiates a transmission wave consisting of a radio wave into space from the
The transmission wave radiated from the
端末20は、送受信部22からの返信信号を受けたアンテナ21から空間に電波からなる返信波を放射する。
ステップST2は、端末20からの返信波を到来波として受信するステップである。
ステップST2において、各固定機10の第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12は、端末20のアンテナ21からの返信波を到来波として受け、送受信部13の受信信号処理部132に受信信号として出力する。
The terminal 20 radiates a reply wave made of radio waves into space from the
Step ST2 is a step of receiving a return wave from the terminal 20 as an arriving wave.
In step ST2, the
ステップST3は、各固定機10から端末20までの距離を推定する測距ステップである。
ステップST3において、各固定機10における受信信号処理部132の測距機能部1321は、送信信号処理部131が送信信号を第1のアンテナ11に出力した時刻から第1のアンテナ11が端末20からの返信波を受けて受信信号を受信信号処理部132に出力した時刻までの時間を計測し、各固定機10から端末20までの距離を推定し、推定距離を示す推定距離情報を得る。
Step ST3 is a distance measuring step for estimating the distance from each fixed device 10 to the terminal 20.
In step ST3, the ranging
ステップST4は端末20からの返信波の到来角度を複数推定する測角ステップである。
ステップST4において、各固定機10における受信信号処理部132の測角機能部1322は、端末20のアンテナ21からの返信波を受けた固定機10の第1のアンテナ11と第2のアンテナ12からの受信信号との間における位相差Pから端末20のアンテナ21からの到来波の到来角度を推定し、推定到来角度を示す推定到来角度情報を得る。
Step ST4 is an angle measurement step in which a plurality of arrival angles of return waves from the terminal 20 are estimated.
In step ST4, the angle
測角機能部1322は、第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間における位相差Pを求め、求めた位相差Pから、上式(5)により、到来角度θを求める。
測角機能部1322は、設定測定時間内にアンテナ21からの到来波の推定到来角度情報を複数得る。
The angle
The angle
ステップST5は、端末20の推定位置を得る位置推定ステップである。
ステップST5において、各固定機10における受信信号処理部132の推定位置出力部1323は、ステップST2により得られた推定距離情報とステップST3により得られた複数の到来角度情報それぞれによる端末20の推定位置を示す複数の推定位置情報を得る。
Step ST5 is a position estimation step for obtaining the estimated position of the terminal 20.
In step ST5, the estimated
第1の固定機10Aにおいて得た推定位置情報は、この例において、推定位置PA1を示す推定位置情報と推定位置PA2を示す推定位置情報である。
第2の固定機10Bにおいて得た推定位置情報は、この例において、推定位置PB1を示す推定位置情報と推定位置PB2を示す推定位置情報である。
なお、ステップST3からステップST5までの処理は、受信信号処理部132を構成するROMに、それぞれのステップを手順とするプログラムとして格納されている。
In this example, the estimated position information obtained by the first
In this example, the estimated position information obtained by the second
Note that the processing from step ST3 to step ST5 is stored in the ROM constituting the received
端末位置推定部30における記憶部32は、入力インタフェース31を介して複数の固定機10からの複数の推定位置情報を、各固定機10に紐づけして記憶する。
ステップST6は、複数の固定機10からの推定位置情報を組み合わせる組み合わせステップである。
ステップST6において、端末位置推定部30における2点間距離算出部33は、記憶部32に記憶された、第1の固定機10Aに紐づけされた複数の推定位置情報と第2の固定機10Bに紐づけされた複数の推定位置情報をそれぞれ互いに組み合わせ、組み合わせた推定位置情報が示す推定位置の間の距離を算出する。
2点間距離算出部33は、算出した結果を第1の固定機10Aからの推定位置情報及び第2の固定機10Bからの推定位置情報に紐づけして組み合わせ推定位置情報として記憶部32に出力する。
The
Step ST6 is a combination step that combines estimated position information from a plurality of fixed devices 10.
In step ST6, the two-point
The two-point
2点間距離算出部33は、推定位置PA1と推定位置PB1の間の距離d11に対する組み合わせ推定位置情報(PA1-PB1-d11)、推定位置PA1と推定位置PB2の間の距離d12に対する組み合わせ推定位置情報(PA1-PB2-d12)、推定位置PA2と推定位置PB1の間の距離d21に対する組み合わせ推定位置情報(PA2-PB1-d21)、及び、推定位置PA2と推定位置PB2の間の距離d22に対する組み合わせ推定位置情報(PA2-PB2-d22)を得る。
The two-point
ステップST7は、最適な組み合わせの推定位置情報を得る選定ステップである。
ステップST7において、端末位置推定部30における選定部34は、記憶部32に記憶された複数の組み合わせ推定位置情報における距離情報が最小となる組み合わせ推定位置情報を得る。
選定部34は、例えば、最小のd21に対する組み合わせ推定位置情報(PA2-PB1-d21)を得る。
ステップST6とステップST7により、複数の固定機10からの推定位置情報を組み合わせ、最適な組み合わせの推定位置を得る組み合わせ位置推定ステップを構成する。
Step ST7 is a selection step for obtaining the optimum combination of estimated position information.
In step ST7, the
The
Steps ST6 and ST7 constitute a combined position estimating step in which estimated position information from a plurality of fixed devices 10 is combined to obtain an optimal combination of estimated positions.
ステップST8は、最適な組み合わせの推定位置を出力するステップである。
ステップST8において、選定部34は、得た最小となる組み合わせ推定位置情報に基づいた推定位置情報を、出力インタフェース35を介して表示器40に出力する。
選定部34から出力される推定位置情報は、例えば、第1の固定機10Aによる推定位置PA2を示す推定位置情報及び第2の固定機10Bによる推定位置PB1を示す推定位置情報とそれらの間の距離情報を含む組み合わせの推定位置情報、推定位置PA2と推定位置PB1の中間の値である中間推定位置PABを示す推定位置情報、あるいは、選定基準に基づいて、第1の固定機10Aによる推定位置PA2を示す推定位置情報又は第2の固定機10Bによる推定位置PB1を示す推定位置情報のいずれか一方を選択した推定位置情報である。
Step ST8 is a step of outputting the estimated position of the optimal combination.
In step ST8, the
The estimated position information output from the
なお、上記した実施の形態1に係る端末位置推定装置1では、第1の固定機10A及び第2の固定機10Bそれぞれに、誤差要因が生じ、第1の固定機10Aにおける推定位置出力部1323から異なった位置を示す、推定位置PA1を示す推定位置情報と推定位置PA2を示す推定位置情報の2つの推定位置情報が出力され、第2の固定機10Bにおける推定位置出力部1323から、第1の固定機10Aから出力された推定位置情報とは異なった位置を示し、互いに異なった位置を示す、推定位置PB1を示す推定位置情報と推定位置PB2を示す推定位置情報の2つの推定位置情報が端末位置推定部30に出力された場合を想定して説明した。
In the terminal
しかし、上記した例に限られるものではなく、第1の固定機10Aに誤差要因が生じて、第1の固定機10Aにおける推定位置出力部1323から異なった位置を示す、推定位置PA1を示す推定位置情報と推定位置PA2を示す推定位置情報の2つの異なった推定位置情報が出力されるが、第2の固定機10Bに誤差要因などが生じておらず、もしくは異なる2つの推定位置情報を発生する余地がなく、その結果、異なった2つの推定位置情報が出力されず、ただ一つの推定位置PBを示す推定位置情報が端末位置推定部30に出力された場合も、上記した実施の形態1に係る端末位置推定装置1は有効に機能する。
However, the example is not limited to the above example, and an error factor occurs in the first
すなわち、端末位置推定部30は、この例において、第1の固定機10Aにおける送受信部13Aの受信信号処理部132により得た推定位置PA1を示す推定位置情報及び推定位置PA2を示す推定位置情報と、第2の固定機10Bにおける送受信部13Bの受信信号処理部132により得た推定位置PBを示す推定位置情報とにより、推定位置PA1と推定位置PBの間の距離と、推定位置PA2と推定位置PBの間の距離を算出し、最小の距離を示す推定位置の組み合わせを端末20に対する確からしい位置を示す組として選定し、選定した組み合わせの推定位置情報を表示器40に出力する。
That is, in this example, the terminal
以上のように、実施の形態1に係る端末位置推定装置1は、互いに異なった位置に配置された複数の固定機10において、複数の固定機の内の少なくとも1台の固定機が、推定した距離と推定した到来角度の複数のそれぞれによる端末の推定位置を示す複数の異なる推定位置情報を得、互いに異なった位置に配置された複数の固定機10における推定位置情報を互いに組み合わせ、組み合わせた推定位置情報が示す推定位置の間の距離を求め、当該求めた距離が最小となる組み合わせの推定位置情報を得て、端末20の位置を推定しているので、例え、固定機10の複数のアンテナ11、12が受信した端末20からの到来波による受信信号の位相差Pに誤差が生じていたとしても、端末20の位置を精度高く推定できる。
As described above, in the terminal
実施の形態2.
実施の形態2に係る端末位置推定装置1を図9及び図10に従い説明する。
実施の形態2に係る端末位置推定装置1は、実施の形態1に係る端末位置推定装置1に対して複数の固定機10の内の少なくとも1台の固定機10における測角機能部1322に位相差を変化させる機能、つまり、図9に示すように、位相差変化部1322aを追加した点が相違し、その他の点については同じである。
Embodiment 2.
A terminal
The terminal
すなわち、実施の形態1に係る端末位置推定装置1において、1つの例として示した、複数の固定機10を第1の固定機10Aと第2の固定機10Bとした場合、第1の固定機10Aにおける測角機能部1322に位相差変化部1322aを追加したものである。
第2の固定機10Bは、実施の形態1に係る端末位置推定装置1における第2の固定機10Bと同じである。
That is, in the terminal
The second
また、第1の固定機10Aは、送受信部13Aにおいて測角機能部1322以外、つまり、送信信号処理部131と測距機能部1321と推定位置出力部1323は、実施の形態1に係る端末位置推定装置1における送信信号処理部131と測距機能部1321と推定位置出力部1323と同じである。
従って、以下、第1の固定機10Aにおける送受信部13Aの測角機能部1322を中心に説明する。
なお、図9及び図10中、図1から図8に付した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
In addition, in the first
Therefore, the following description will focus on the angle
Note that in FIGS. 9 and 10, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 8 indicate the same or corresponding parts.
第1の固定機10Aにおいて、送受信部13Aにおける受信信号処理部132の測角機能部1322は、端末20のアンテナ21からの返信波を到来波として受けた第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号との間における位相差Pを求め、求めた位相差Pから到来角度を推定し、端末20のアンテナ21からの到来波の推定到来角度情報を得る。
In the first
測角機能部1322は、第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号との間における求めた位相差Pに対してあらかじめ定めた位相差変化範囲で位相差の値を変化させる位相差変化部1322aを有し、つまり、位相差変化機能を持たせ、位相差変化範囲で位相差が+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返した場合に位相差の変化量が最も小さい場合の位相差変化後の位相差、つまり、位相差の変化量が最も小さい折り返し後の位相差に対応する到来角度を追加の推定到来角度情報として得る。
The angle
推定位置出力部1323は、測角機能部1322により得られた追加の推定到来角度情報に対しても測距機能部1321により得られた推定距離情報とにより、端末20の推定位置を示す推定位置情報を得て端末位置推定部30に出力する。
The estimated
次に、測角機能部1322の動作を、一例をもって説明する。
今、第1のアンテナ11A及び第2のアンテナ12Aへの到来波の到来角度θが60°と仮定する。
この場合、上式(5)により、第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号との間の位相差Pは、図10に星印で示すように、理想的に+155°である。
Next, the operation of the angle
Now, it is assumed that the arrival angle θ of the arriving waves to the
In this case, according to the above equation (5), the phase difference P between the received signal from the
上記した位相差Pに対する誤差要因が加わり、測角機能部1322により得られた第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号との間の位相差Pが-175°であったとする。図10において、位相差Pが-175°の位置を黒丸で示す。
位相差Pが-175°であると、測角機能部1322は、上式(5)により、推定到来角度θを-77°とする。
すなわち、位相差Pが-175°であることは理想的な位相差+155°に対して+180°により折り返した値であり、本来の位相差Pと得られた位相差Pとの間に折り返しが生じていることに起因し、測角機能部1322は、真の到来角度θとの間に差がある推定到来角度θを得ていることになる。
Adding the error factor to the phase difference P described above, the phase difference P between the received signal from the
When the phase difference P is −175°, the angle
In other words, the fact that the phase difference P is -175° means that the ideal phase difference +155° is folded back by +180°, and there is no folding between the original phase difference P and the obtained phase difference P. Due to this, the angle
このように、位相差Pに折り返しが生じている場合、得られた位相差Pには誤差が加わっているものと仮定し、本来の位相差Pとして取りうる範囲で位相差の値を変化させる。
位相差の変化は、測角機能部1322における位相差変化部1322aがあらかじめ定めた位相差変化範囲で位相差の値を変化させることにより行う。
位相差変化範囲は、第1の固定機10Aにおける測角機能部1322の位相検出の安定度から変動値を求める、もしくは実施の形態2に係る端末位置推定装置1を使用環境において使用し、実験的に定めることにより、設定する。
In this way, when aliasing occurs in the phase difference P, it is assumed that an error has been added to the obtained phase difference P, and the value of the phase difference is changed within the range that can be taken as the original phase difference P. .
The phase difference is changed by a phase
The phase difference change range can be determined by calculating a variation value from the stability of phase detection of the angle
実施の形態2において、位相差変化範囲は±45°に設定する。
従って、測角機能部1322により得られた位相差Pが-175°の場合、位相差変化部1322aにより行われる位相差は-130°(=-175°+45°)から-180°、押し返して+180°から+140°(=-175°-45°)の範囲となる。
この場合、-130°から-180°の範囲は折り返しが生じない。+180°から+140°の範囲は折り返し後に相当する。
In the second embodiment, the phase difference change range is set to ±45°.
Therefore, when the phase difference P obtained by the angle
In this case, folding does not occur in the range of -130° to -180°. The range from +180° to +140° corresponds to after folding.
従って、折り返し後について、位相差の変化量が最も小さい場合は+180°である。
言い換えれば、位相差変化範囲で位相差が+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返した場合に位相差の変化量が最も小さい場合の位相差変化後の位相差Pが+180°である。
これを図10に白丸で示す。
ゆえに、位相差変化部1322aは位相差Pとして+180°を追加する。
Therefore, after turning back, the smallest change in phase difference is +180°.
In other words, when the phase difference exceeds +180° or falls below -180° in the phase difference change range, the phase difference P after the phase difference change is +180° when the amount of change in the phase difference is the smallest.
This is shown in FIG. 10 by white circles.
Therefore, the phase
測角機能部1322は、位相差変化部1322aにより追加された位相差Pが+180°に対して、上式(5)により、+90°を追加の推定到来角度θとする。
この場合、位相差の折り返しが解消され、測角機能部1322は、真の到来角度θとの間との誤差を低減した推定到来角度θを得ていることになる。
なお、-180°と+180°とは同義であるが、説明の都合上、-180°よりもわずかに大きい場合(-179°側)を-180°、+180°よりもわずかに小さい場合(+179°側)を+180°と記載する。
When the phase difference P added by the phase
In this case, the aliasing of the phase difference is eliminated, and the angle
Note that -180° and +180° are synonymous, but for the sake of explanation, -180° is slightly larger than -180° (-179° side), and -180° is slightly smaller than +180° (+179°). ° side) is written as +180°.
推定位置出力部1323は、測角機能部1322により得られた位相差Pが-175°に対応する-77°と、位相差変化部1322aにより追加された位相差+180°に対応する+90°の両者をそれぞれ推定到来角度θとして測距機能部1321により得られた推定距離情報とにより、端末の推定位置を示す推定位置情報を得て端末位置推定部30に出力する。
端末位置推定部30は、実施の形態1に係る端末位置推定装置1における端末位置推定部30と同じであるので説明を省略する。
The estimated
The terminal
なお、第2の固定機10Bにおいても、第1の固定機10Aと同様に測角機能部1322に位相差変化部1322aを追加したものであってもよい。
複数の固定機10すべてにおいて、第1の固定機10Aと同様に測角機能部1322に位相差変化部1322aを追加したものであってもよい。
Note that the second
In all of the plurality of fixed devices 10, a phase
以上のように、実施の形態2に係る端末位置推定装置1は、固定機10における測角機能に、端末20からの電波による受信信号の位相差Pに対して位相差変化範囲で位相差の値を変化させる位相差変化機能を持たせ、位相差変化範囲で位相差が+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返した場合に位相差の変化量が最も小さい場合の位相差変化後の位相差に対応する到来角度を推定した到来角度として追加するので、例え、固定機10の複数のアンテナ11、12が受信した端末20からの到来波による受信信号の位相差に誤差が生じていたとしても、端末20の位置をより精度高く推定できる。
As described above, the terminal
実施の形態3.
実施の形態3に係る端末位置推定装置1を図11及び図12に従い説明する。
実施の形態3に係る端末位置推定装置1は、実施の形態1に係る端末位置推定装置1に対して各固定機10における測角機能部1322に対して複数の推定位置情報を得る測角機能、つまり、図11に示すように、測角機能部1322-1が相違し、その他の点については同じである。
Embodiment 3.
A terminal
The terminal
複数の固定機10の内少なくとも1台の固定機10が測角機能部1322-1であればよいが、以下の説明においては複数の固定機10が測角機能部1322-1であるとして説明する。
なお、図11及び図12中、図1から図8に付した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
It suffices if at least one of the plurality of fixed devices 10 is the angle measurement function section 1322-1, but in the following explanation, the plurality of fixed devices 10 will be explained as the angle measurement function section 1322-1. do.
Note that in FIGS. 11 and 12, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 8 indicate the same or equivalent parts.
図12は、位相差Pと到来角度θとの関係を示す図である。
図12に実線T1により一例を示すように、第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間における位相差Pと端末20からの電波の到来角度θとの関係において、位相差Pが+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返し、位相差Pに対応する複数の到来角度が存在する。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the phase difference P and the angle of arrival θ.
As an example is shown by the solid line T1 in FIG. 12, the phase difference P between the received signal from the
この一例は、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12との配置間隔dを0.75λにした例である。λは端末20からの電波の波長である。
この一例において、位相差Pが+90°~+180°の範囲及び-90°~-180°の範囲において、測角機能部1322-1は複数の到来角度θを推定する。
This example is an example in which the arrangement interval d between the
In this example, the angle measurement function unit 1322-1 estimates a plurality of angles of arrival θ in the range of the phase difference P from +90° to +180° and from −90° to −180°.
なお、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12との配置間隔dは0.75λに限られるものではなく、配置間隔dを端末20からの電波の波長λの1/2を超える値であればよい。配置間隔dを波長λの1/2を超える値にすると、到来角度θとの関係において位相差Pに折り返しが生じ、位相差Pに対応する複数の到来角度θが存在する。
また、配置間隔dがλの1/2以下であっても、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12との間の電磁結合等によって、到来角度θとの関係において位相差Pの折り返しが生じ、この場合も位相差Pに対応する複数の到来角度が存在する。
Note that the arrangement interval d between the
Furthermore, even if the arrangement interval d is 1/2 or less of λ, the phase difference P may be folded back in relation to the arrival angle θ due to electromagnetic coupling between the
以下に、実施の形態1に係る端末位置推定装置1が第1のアンテナ11と第2のアンテナ12との配置間隔dが0.5λであるのに対して、実施の形態3に係る端末位置推定装置1が配置間隔dが0.75λである場合を例にとって説明する。
実施の形態1に係る端末位置推定装置1と配置間隔dが異なることにより、固定機10における測角機能部1322-1の動作が実施の形態1に係る端末位置推定装置1における測角機能部1322の動作と主として相違するが、その他の点は同じであるので、測角機能部1322-1を中心に説明する。
Below, while the terminal
Since the arrangement interval d is different from that of the terminal
送受信部13における受信信号処理部132の測角機能部1322-1は、端末20のアンテナ21からの返信波を到来波として受けた第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間における位相差Pを求め、求めた位相差Pから到来角度θを推定し、端末20のアンテナ21からの到来波の推定到来角度情報を得る。
The angle measurement function section 1322-1 of the received
この時、測角機能部1322-1が入力する第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号は、両者の受信信号の位相差Pと端末20からの電波の到来角度θの関係において、位相差Pが+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返しており、いずれかの位相差Pでは、当該位相差Pに対応する複数の到来角度θが存在する。
At this time, the received signal from the
測角機能部1322-1は、位相差Pに対して上記(5)式により求めた到来角度θが複数求まると、複数の到来角度θそれぞれに対応した複数の推定到来角度情報を得る。
推定位置出力部1323は、測角機能部1322-1により得られた複数の推定到来角度情報に対して測距機能部1321により得られた推定距離情報とにより、端末の推定位置を示す複数の推定位置情報を得て端末位置推定部30に出力する。
When the angle-of-arrival function unit 1322-1 determines a plurality of angles of arrival θ calculated from the above equation (5) for the phase difference P, it obtains a plurality of pieces of estimated angle of arrival information corresponding to each of the plurality of angles of arrival θ.
The estimated
次に、測角機能部1322-1の動作を、一例をもって説明する。
今、第1のアンテナ11及び第2のアンテナ12への到来波の到来角度θが-30°と仮定する。
この場合、上式(5)により、第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間の位相差Pは、図12に黒丸で示すように、理想的に-135°である。
Next, the operation of the angle measurement function section 1322-1 will be explained using an example.
Now, it is assumed that the arrival angle θ of the arriving waves to the
In this case, according to the above equation (5), the phase difference P between the received signal from the
測角機能部1322-1により得られた第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間の位相差Pが理想的に135°であったとする。
位相差Pが135°であると、測角機能部1322-1は、上式(5)により、-30°と57度を推定到来角度θとする。図12において、推定到来角度θは黒丸で示す-30°と、矢印により示す57°の2つを得る。
Assume that the phase difference P between the received signal from the
When the phase difference P is 135°, the angle measurement function unit 1322-1 sets -30° and 57° as the estimated angle of arrival θ using the above equation (5). In FIG. 12, two estimated angles of arrival θ are obtained: −30° indicated by a black circle and 57° indicated by an arrow.
このように、位相差Pと到来角度θの関係において、位相差Pが+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返していると、図12からも理解されるように、位相差Pの変化に対して到来角度θの変化が少なく、測角の精度が向上する。 In this way, in the relationship between the phase difference P and the angle of arrival θ, if the phase difference P exceeds +180° or returns below -180°, as can be understood from FIG. There is little change in the angle of arrival θ relative to the angle of arrival, and the accuracy of angle measurement is improved.
また、位相差Pに対応する到来角度θが複数存在すると、測角機能部1322-1は複数の到来角度θそれぞれに対応した複数の推定到来角度情報を得る。
そして、推定位置出力部1323が、測角機能部1322-1により得られた複数の推定到来角度情報に対して測距機能部1321により得られた推定距離情報とにより、端末の推定位置を示す複数の推定位置情報を得て端末位置推定部30に出力する。
Furthermore, if there are a plurality of arrival angles θ corresponding to the phase difference P, the angle measurement function unit 1322-1 obtains a plurality of pieces of estimated arrival angle information corresponding to each of the plurality of arrival angles θ.
Then, the estimated
その結果、位相差Pに対応する到来角度θが複数存在していたとしても、端末位置推定部30は確からしい端末の推定位置を得られる。
端末位置推定部30は、実施の形態1に係る端末位置推定装置1における端末位置推定部30と同じであるので説明を省略する。
As a result, even if there are a plurality of angles of arrival θ corresponding to the phase difference P, the terminal
The terminal
以上のように、実施の形態3に係る端末位置推定装置1は、測角機能部1322-1が、位相差Pと到来角度θの関係において、位相差Pが+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返している関係の、第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号とを受けると、位相差Pに対応した到来角度θが1つであると、測角の精度が向上した推定到来角度情報を得、位相差Pに対応した到来角度θが複数存在すると複数の到来角度θそれぞれに対応した複数の推定到来角度情報を得るので、端末20の位置をより精度高く推定できる。
As described above, in the terminal
実施の形態4.
実施の形態4に係る端末位置推定装置1を図13及び図14に従い説明する。
実施の形態4に係る端末位置推定装置1は、実施の形態3に係る端末位置推定装置1に対して複数の固定機10の内の少なくとも1台の固定機10における測角機能部1322-1に位相差を変化させる機能、つまり、図13に示すように、位相差変化部1322aを追加した点が相違し、その他の点については同じである。
Embodiment 4.
A terminal
The terminal
すなわち、実施の形態4に係る端末位置推定装置1において、1つの例として示した、複数の固定機10を第1の固定機10Aと第2の固定機10Bとした場合、第1の固定機10Aにおける測角機能部1322-1に位相差変化部1322aを追加したものである。
第2の固定機10Bは、実施の形態3に係る端末位置推定装置1における第2の固定機10Bと同じである。
第2の固定機10Bも第1の固定機10Aと同様に測角機能部1322-1に位相差を変化させる機能、つまり、位相差変化部1322aを追加したものであってもよい。
なお、図13及び図14中、図11及び図12に付した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
That is, in the terminal
The second
The second
Note that in FIGS. 13 and 14, the same reference numerals as those shown in FIGS. 11 and 12 indicate the same or corresponding parts.
図14は、位相差Pと到来角度θとの関係を示す図である。
図14に実線T1により一例を示すように、第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号との間における位相差Pと端末20からの電波の到来角度θとの関係において、位相差Pが+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返し、位相差Pに対応する複数の到来角度θが存在する。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the phase difference P and the angle of arrival θ.
As an example is shown by the solid line T1 in FIG. 14, the phase difference P between the received signal from the
この一例は、第1のアンテナ11と第2のアンテナ12との配置間隔dを0.75λにした例である。λは端末20からの電波の波長である。
この一例において、位相差Pが+90°~+180°の範囲及び-90°~-180°の範囲において、測角機能部1322-1は複数の到来角度θを推定する。
This example is an example in which the arrangement interval d between the
In this example, the angle measurement function unit 1322-1 estimates a plurality of angles of arrival θ in the range of the phase difference P from +90° to +180° and from −90° to −180°.
実施の形態4に係る端末位置推定装置1は配置間隔dが0.75λである場合を例にとって説明する。
第1の固定機10Aにおいて、送受信部13Aにおける受信信号処理部132の測角機能部1322-1は、端末20のアンテナ21からの返信波を到来波として受けた第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号との間における位相差Pを求め、求めた位相差Pから到来角度θを推定し、端末20のアンテナ21からの到来波の推定到来角度情報を得る。
The terminal
In the first
この時、測角機能部1322-1が入力する第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号は、両者の受信信号の位相差Pと端末20からの電波の到来角度θの関係において、位相差Pが+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返していると、いずれかの位相差Pでは、当該位相差Pに対応する複数の到来角度θが存在する。
At this time, the received signal from the
測角機能部1322-1は、位相差Pに対して上記(5)式により求めた到来角度θが複数求まると、複数の到来角度θそれぞれに対応した複数の推定到来角度情報を得る。
測角機能部1322-1は、位相差Pと到来角度θとの関係において、第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号との間における求めた位相差Pに対して折り返し後の到来角度θが存在すると、求めた位相差Pに対してあらかじめ定めた位相差変化範囲で位相差の値を変化させる位相差変化部1322aを有し、つまり、位相差変化機能を持たせ、位相差変化範囲で変化させた位相差に対応する、位相差の変化量が最も小さい場合の位相差変化後であり、かつ、折り返し後の位相差に対応する到来角度を追加の推定到来角度情報として得る。
When the angle-of-arrival function unit 1322-1 determines a plurality of angles of arrival θ calculated from the above equation (5) for the phase difference P, it obtains a plurality of pieces of estimated angle of arrival information corresponding to each of the plurality of angles of arrival θ.
The angle measurement function unit 1322-1 calculates the obtained phase difference P between the received signal from the
推定位置出力部1323は、測角機能部1322-1により得られた複数の推定到来角度情報に対して測距機能部1321により得られた推定距離情報とにより、端末の推定位置を示す複数の推定位置情報を得るとともに、測角機能部1322-1により得られた追加の推定到来角度情報に対しても測距機能部1321により得られた推定距離情報とにより、端末20の推定位置を示す推定位置情報を得て端末位置推定部30に出力する。
The estimated
次に、測角機能部1322-1の動作を、一例をもって説明する。
今、第1のアンテナ11A及び第2のアンテナ12Aへの到来波の到来角度θが60°と仮定する。
この場合、上式(5)により、第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号との間の位相差Pは、図14に星印で示すように、理想的に-127°である。到来角度θが42°より大きい60°に対する-127°の位相差Pは折り返しが生じている。
すなわち、到来角度θが60°は、位相差Pと到来角度θとの関係において、折り返し後の到来角度である。
Next, the operation of the angle measurement function section 1322-1 will be explained using an example.
Now, it is assumed that the arrival angle θ of the arriving waves to the
In this case, according to the above equation (5), the phase difference P between the received signal from the
That is, the arrival angle θ of 60° is the arrival angle after turning in the relationship between the phase difference P and the arrival angle θ.
上記した位相差Pに対する誤差要因が加わり、測角機能部1322-1により得られた第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号との間の位相差Pが-80°であったとする。図14において、位相差Pが-80°の位置を黒丸で示す。
位相差Pが-80°であると、測角機能部1322-1は、上式(5)により、推定到来角度θを-17°とする。
Adding the error factor to the phase difference P described above, the phase difference P between the received signal from the
When the phase difference P is −80°, the angle measurement function unit 1322-1 sets the estimated angle of arrival θ to −17° using the above equation (5).
すなわち、位相差Pが-80°に対する到来角度θが-17°は到来角度θが60°に対する理想的な位相差-127°に対して折り返し前の値であり、得られた位相差Pに折り返しが生じていないことに起因し、測角機能部1322-1は、真の到来角度θとの間に差がある推定到来角度θを得ていることになる。 In other words, the arrival angle θ of -17° for the phase difference P of -80° is the value before turning back from the ideal phase difference of -127° for the arrival angle θ of 60°, and the obtained phase difference P Because no aliasing occurs, the angle measurement function unit 1322-1 obtains an estimated angle of arrival θ that is different from the true angle of arrival θ.
このように、第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号から得た位相差Pに折り返しが生じていない場合、得られた位相差Pには誤差が加わっているものと仮定、つまり、受信信号から得た位相差Pに対して折り返し後の到来角度が存在すると仮定して、本来の位相差Pとして取りうる範囲で位相差の値を変化させる。
位相差の変化は、測角機能部1322における位相差変化部1322aがあらかじめ定めた位相差変化範囲で位相差の値を変化させることにより行う。
位相差変化範囲は、第1の固定機10Aにおける測角機能部1322の位相検出の安定度から変動値を求める、もしくは実施の形態4に係る端末位置推定装置1を使用環境において使用し、実験的に定めることにより、設定する。
In this way, if there is no aliasing in the phase difference P obtained from the received signal from the
The phase difference is changed by a phase
The phase difference change range can be determined by calculating a variation value from the stability of the phase detection of the angle
実施の形態4において、位相差変化範囲は±45°に設定する。
従って、測角機能部1322-1により、得られた位相差Pが-80°の場合、位相差変化部1322aにより行われる位相差の変化範囲は-35°(=-80°+45°)から-125°(=-80°-45°)の範囲となる。
-35°から-125°の範囲は折り返しが生じていない。
In the fourth embodiment, the phase difference change range is set to ±45°.
Therefore, if the phase difference P obtained by the angle measurement function unit 1322-1 is -80°, the range of phase difference change performed by the phase
No folding occurs in the range from -35° to -125°.
一方、位相差Pと到来角度θとの関係は到来角度θが+42°以降で折り返す。得られた位相差Pから、最も小さい位相差の変化量で折り返し後の位相差と到来角との関係が得られるのは、位相差の変化量を-10°とした、位相差Pが-90°の場合である。これを図中の白丸で示す。
従って、位相差変化部1322aは位相差Pとして-90°を追加する。
測角機能部1322-1は、推定した到来角度θが-17°に加えて、位相差Pが-90°に対して上記(5)式に求めた値、図14に矢印により示す到来角度θが+90°を推定した到来角度θとして追加する。
On the other hand, the relationship between the phase difference P and the angle of arrival θ turns around after the angle of arrival θ is +42°. From the obtained phase difference P, the relationship between the phase difference after aliasing and the angle of arrival can be obtained with the smallest amount of change in the phase difference if the amount of change in the phase difference is -10° and the phase difference P is - This is the case of 90°. This is shown by the white circle in the figure.
Therefore, the phase
The angle measurement function unit 1322-1 calculates the value obtained from equation (5) above for the estimated arrival angle θ of -17° and the phase difference P of -90°, and the arrival angle shown by the arrow in FIG. θ is added as the estimated arrival angle θ of +90°.
追加した到来角度θが+90°は、折り返し後の位相差Pと到来角度θとの関係を用いており、得られた位相差Pが-80°に対応した推定した到来角度θが-17°より、真の到来角度θが60°との間との誤差を低減した到来角度θを得ていることになる。 The added arrival angle θ of +90° uses the relationship between the phase difference P after aliasing and the arrival angle θ, and the estimated arrival angle θ corresponding to the obtained phase difference P of -80° is -17°. Therefore, the arrival angle θ is obtained with a reduced error from the true arrival angle θ of 60°.
推定位置出力部1323は、測角機能部1322-1により得られた位相差Pが-80°に対応する-17°と、位相差変化部1322aにより追加された位相差-90°に対応する+90°の両者をそれぞれ到来角度θとした推定到来角度情報と測距機能部1321により得られた推定距離情報とにより、端末の推定位置を示す推定位置情報を得て端末位置推定部30に出力する。
端末位置推定部30は、実施の形態3に係る端末位置推定装置1、つまり、実施の形態1に係る端末位置推定装置1における端末位置推定部30と同じであるので説明を省略する。
The estimated
The terminal
なお、位相差Pと到来角度θとの関係において、得られた位相差Pに対応する複数の到来角度が存在する場合、測角機能部1322-1は、実施の形態3に係る端末位置推定装置1における測角機能部1322-1と同様に、得られた位相差Pに対応する複数の到来角度θそれぞれに対応した複数の推定到来角度情報を得る。
Note that in the relationship between the phase difference P and the angle of arrival θ, if there are multiple angles of arrival corresponding to the obtained phase difference P, the angle measurement function unit 1322-1 performs the terminal position estimation according to the third embodiment. Similar to the angle measurement function unit 1322-1 in the
以上のように、実施の形態4に係る端末位置推定装置1は、測角機能部1322-1が、位相差Pと到来角度θの関係において、位相差Pが+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返している関係の、第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号とを受けると、位相差Pに対応した到来角度θが1つであると、測角の精度が向上した推定到来角度情報を得、位相差Pに対応した到来角度θが複数存在すると複数の到来角度θそれぞれに対応した複数の推定到来角度情報を得るので、端末20の位置をより精度高く推定できる。
As described above, in the terminal
さらに、位相差Pと到来角度θとの関係において、得られた受信信号の位相差Pに対して折り返し後の到来角度が存在するとして、位相差変化範囲で変化させた位相差に対応する、位相差の変化量が最も小さい場合の位相差変化後であり、かつ、折り返し後の位相差に対応する到来角度を推定した到来角度として追加するので、例え、固定機10の複数のアンテナ11、12が受信した端末20からの到来波による受信信号の位相差に誤差が生じていたとしても、端末20の位置をより精度高く推定できる。
Further, in the relationship between the phase difference P and the angle of arrival θ, assuming that there is an angle of arrival after aliasing with respect to the phase difference P of the obtained received signal, corresponding to the phase difference changed in the phase difference change range, Since the arrival angle that corresponds to the phase difference after the change in phase difference and after turning back when the amount of change in the phase difference is the smallest is added as the estimated arrival angle, for example, the
実施の形態5.
実施の形態5に係る端末位置推定装置1を図15及び図16に従い説明する。
実施の形態5に係る端末位置推定装置1は、実施の形態1に係る端末位置推定装置1における複数の固定機10それぞれが、測距機能と測角機能を有し、端末の推定位置を示す複数の推定位置情報を得ているのに対して、複数の固定機10の少なくとも一つは、測角機能を有さず、測距機能により推定距離情報を得ている点で相違し、その結果、端末位置推定部30の動作が相違するものの、その他の点については同じである。
Embodiment 5.
A terminal
In the terminal
すなわち、実施の形態5に係る端末位置推定装置1は、複数の固定機10を第1のGと第2のGに分け、第1のGの固定機10は測距機能と測角機能を有し、端末の推定位置を示す複数の推定位置情報を得ており、第2のGの固定機10は測距機能により推定距離情報を得ている。
第1のGの固定機10は複数台が好ましく、1台でもよく、第2のGの固定機10は1台でもよく、複数台でもよい。
That is, the terminal
It is preferable to have a plurality of first G fixing devices 10, and may be one, and the second G fixing device 10 may be one or more.
実施の形態5に係る端末位置推定装置1は、実施の形態1に係る端末位置推定装置1において、1つの例として示した、複数台の固定機10を第1の固定機10Aと第2の固定機10Bとした場合、第1の固定機10Aが実施の形態1に係る端末位置推定装置1における固定機10と同じであり、第2の固定機10Bは受信信号処理部132に測角機能を有していない。
The terminal
従って、第2の固定機10Bにおける受信信号処理部132Bと、端末位置推定部30を中心に説明する。第1の固定機10Aの説明は省略する。
なお、図15及び図16中、図1から図8に付した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
Therefore, the received signal processing section 132B and the terminal
Note that in FIGS. 15 and 16, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 8 indicate the same or equivalent parts.
以下、第2の固定機10Bについて説明する。
第2の固定機10Bは、図16に示すように、送受信アンテナ11Bと送受信部13Bを備える。
送受信部13Bは、送受信アンテナ11Bに送信信号を出力する送信信号処理部131Bと、送受信アンテナ11Bからの受信信号を処理して推定距離情報を出力する測距機能部1321Bを有する受信信号処理部132Bを備える。
送受信アンテナ11Bは、送信信号処理部131からの送信信号を受けて空間に電波からなる送信波を放射し、端末20のアンテナ21からの返信波を到来波として受け取り、到来波に基づいた受信信号を出力する。
The
As shown in FIG. 16, the second
The transmitting/receiving
The transmitting/receiving
測距機能部1321Bは、送受信アンテナ11Bに出力された送信信号と、端末20のアンテナ21から放射された返信波を受信した送受信アンテナ11Bから出力された受信信号が入力され、入力された送信信号と受信信号により、端末20までの距離を推定し、推定距離情報として端末位置推定部30に出力する。
The ranging
端末位置推定部30は第1の固定機10Aにおける複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と、それぞれが複数の推定位置情報に対応し、第2の固定機10Bにおける推定距離情報が示す第2の固定機10Bを中心とした円周上の推定位置とを組み合わせ、組み合わせた推定位置と円周上の推定位置との間の最短距離を求め、当該求めた最短距離が最小となる第1の固定機10Aにおける推定位置情報を得、得た推定位置情報を表示器40に出力する。
The terminal
端末位置推定部30は、図15に示した例において、第1の固定機10Aにおける推定位置情報が示す推定位置PA1と、第2の固定機10Bにおける推定距離情報が示す推定位置PA1と第2の固定機10Bのアンテナ11Bを含む平面における円周上の推定位置との間の最短距離d1、及び、第1の固定機10Aにおける推定位置情報が示す推定位置PA2と、第2の固定機10Bにおける推定距離情報が示す推定位置PA2と第2の固定機10Bのアンテナ11Bを含む平面における円周上の推定位置との間の最短距離d2を算出し、最小の最短距離d2を示す推定位置PA2を端末20に対する確からしい位置として選定する。
In the example shown in FIG. 15, the terminal
従って、第1の固定機10Aから出力される複数の推定位置情報から選定された、より確からしい推定位置情報、この例においては推定位置PA2を示す推定位置情報が表示器40に表示される。
Therefore, more probable estimated position information selected from a plurality of pieces of estimated position information outputted from the first
なお、端末位置推定部30は、確からしい位置を示す位置情報として、最短距離が最小となる第1の固定機10Aにおける推定位置情報が示す位置情報と第2の固定機10Bのアンテナ11Bを含む平面における円周上の推定位置の中間の位置を示す推定位置情報を表示器40に出力するものとしてもよい。
Note that the terminal
また、第1のGの固定機10である第1の固定機10Aを、実施の形態1に示した固定機10としたが、次のようなものでもよい。
すなわち、第1の固定機10Aは、実施の形態2に示した第1の固定機10Aと同様に、測角機能部1322が、第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号との間における求めた位相差Pに対してあらかじめ定めた位相差変化範囲で位相差の値を変化させる位相差変化部1322aを有し、つまり、位相差変化機能を持たせ、位相差変化範囲で位相差が+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返した場合に位相差の変化量が最も小さい場合の位相差変化後の位相差、つまり、位相差の変化量が最も小さい折り返し後の位相差に対応する到来角度を追加の推定到来角度情報として得るものとする。
Further, the
That is, in the first
第1の固定機10Aは、実施の形態3に示した第1の固定機10Aと同様に、測角機能部1322が、位相差Pと到来角度θの関係において、位相差Pが+180°を超えるあるいは-180°を下回って折り返している関係の、第1のアンテナ11からの受信信号と第2のアンテナ12からの受信信号とを受けると、位相差Pに対応した到来角度θが1つであると、測角の精度が向上した推定到来角度情報を得、位相差Pに対応した到来角度θが複数存在すると複数の到来角度θそれぞれに対応した複数の推定到来角度情報を得るものとする。
In the first
第1の固定機10Aは、実施の形態4に示した第1の固定機10Aと同様に、測角機能部1322が、位相差Pと到来角度θとの関係において、第1のアンテナ11Aからの受信信号と第2のアンテナ12Aからの受信信号との間における求めた位相差Pに対して折り返し後の到来角度θが存在すると、求めた位相差Pに対してあらかじめ定めた位相差変化範囲で位相差の値を変化させる位相差変化部1322aを有し、つまり、位相差変化機能を持たせ、位相差変化範囲で変化させた位相差に対応する、位相差の変化量が最も小さい場合の位相差変化後であり、かつ、折り返し後の位相差に対応する到来角度を追加の推定到来角度情報として得るものとする。
In the first
以上のように、実施の形態5に係る端末位置推定装置1は、第1の固定機10Aにおける複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と、それぞれが複数の推定位置情報に対応し、第2の固定機10Bにおける推定距離情報が示す第2の固定機10Bを中心とした円周上の推定位置とを組み合わせ、当該組み合わせた推定位置と円周上の推定位置との間の最短距離を求め、当該求めた最短距離が最小となる組み合わせの推定位置と円周上の推定位置を組み合わせの推定位置情報として得て、端末20の位置を推定しているので、例え、第1の固定機10Aの複数のアンテナが受信した端末20からの到来波による受信信号の位相差Pに誤差が生じていたとしても、端末20の位置を精度高く推定できる。
As described above, the terminal
実施の形態6.
実施の形態6に係る車両無線装置を図17及び図18に従い説明する。
車両のキーレスシステムである車両無線通信システムは、車両無線装置と端末20とを備える。
実施の形態6に係る車両無線装置は、実施の形態1から実施の形態5に示した端末位置推定装置1のいずれかに相当する。
端末20は、アンテナ21と送受信部22を備えるキーレスシステムのキーレス携帯機である。
Embodiment 6.
A vehicle wireless device according to Embodiment 6 will be described with reference to FIGS. 17 and 18.
A vehicle wireless communication system, which is a keyless system for a vehicle, includes a vehicle wireless device and a terminal 20.
The vehicle wireless device according to the sixth embodiment corresponds to any of the terminal
The terminal 20 is a keyless portable device of a keyless system that includes an
車両無線装置は、車両100の車室101の内部に複数、一例として、車室101の4辺、つまり、左側辺、右側辺、前辺、後辺の近傍に搭載された4台の通信装置である固定機10A~10Dと、車両100内に搭載される端末位置推定部30を備える。
固定機10A~10Dは、実施の形態1から実施の形態5に示したいずれかの固定機10に相当する。
A plurality of vehicle wireless devices are installed inside the
第1の固定機10Aは車室101内の左側辺近傍に配置され、第2の固定機10Bは車室101内の右側辺近傍に配置され、第3の固定機10Cは車室101内の前辺近傍に配置され、第4の固定機10Dは車室101内の後ろ辺近傍に配置される。
第1の固定機10Aから第4の固定機10Dの第1のアンテナ11A~11D及び第2のアンテナ12A~12Dは、鉛直方向に立設される。
The
The
第1のアンテナ11A~11Dと第2のアンテナ12A~12Dの配列方向は、水平面において、車室101の辺と垂直となる向きである。
すなわち、水平面において、第1のアンテナ11Aと第2のアンテナ12Aの配列方向は車室101の左辺と垂直となる向き、第1のアンテナ11Bと第2のアンテナ12Bの配列方向は車室101の右辺と垂直となる向き、第1のアンテナ11Cと第2のアンテナ12Cの配列方向は車室101の前辺と垂直となる向き、第1のアンテナ11Dと第2のアンテナ12Dの配列方向は車室101の後辺と垂直となる向きである。
The arrangement direction of the
That is, in the horizontal plane, the arrangement direction of the
第1のアンテナ11A~11Dと第2のアンテナ12A~12Dの配列方向は、水平面において、車室101の辺と垂直となる向きにすることにより、第1の固定機10Aから第4の固定機10Dそれぞれは、端末20に対する到来角度θを得ることにより、端末20が車室101内に存在するか車室101外に存在するかを判定できる。
The arrangement direction of the
第1のアンテナ11A~11Dは、全方位に送信波を放射でき、全方位からの到来波を受信できる。
第2のアンテナ12A~12Dは、全方位からの到来波を受信できる。
The
The
第1の固定機10Aから第4の固定機10Dは、図18に示すように、実施の形態1から実施の形態4に示した第1の固定機10Aのいずれかと同じ構成である。
また、第1の固定機10Aから第4の固定機10Dは、3つの固定機が実施の形態5に示した第1の固定機10Aと同じ構成であり、残りの1台の固定機が第2の固定機10Bと同じ構成であってもよい。
従って、第1の固定機10Aから第4の固定機10Dに関する説明は省略する。
As shown in FIG. 18, the
Further, in the
Therefore, explanations regarding the first
端末位置推定部30は、図18に示すように、入力インタフェース31と、記憶部32と、2点間距離算出部33と、選定部34と、出力インタフェース35を備える。
端末位置推定部30は、CPUと、RAMと、ROMにより構成され、ROMに格納されたプログラムをRAMにロードし、CPUがRAMにロードされたプログラムに基づき各種処理を実行することにより、以下に示す処理が実行される。端末位置推定部30は汎用的なOSで駆動される。
なお、第1の固定機10Aから第4の固定機10Dにおける受信信号処理部132も、端末位置推定部30と一緒にCPUとRAMとROMにより構成されるハードウェアに組み込まれても良い。
As shown in FIG. 18, the terminal
The terminal
Note that the received
端末位置推定部30は、実施の形態1から実施の形態5に示された端末位置推定部30と同様に動作する。
すなわち、端末位置推定部30は、第1の固定機10Aからの複数の推定位置情報と、第2の固定機10Bからの複数の推定位置情報と、第3の固定機10Cからの複数の推定位置情報と、第4の固定機10Dからの複数の推定位置情報とを受け、各固定機10の各推定位置情報を互いに組み合わせ、組み合わせた推定位置情報が示す推定位置の間の距離又は最短距離を求め、当該求めた距離が最小となる組み合わせの推定位置情報を得る。
Terminal
That is, the terminal
特に、2点間距離算出部33が、第1の固定機10Aからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と第2の固定機10Bからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置の間の距離、第1の固定機10Aからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と第3の固定機10Cからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置の間の距離、第1の固定機10Aからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と第4の固定機10Dからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置の間の距離、第2の固定機10Bからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と第3の固定機10Cからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置の間の距離、第2の固定機10Bからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と第4の固定機10Dからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置の間の距離、及び、第3の固定機10Cからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と第4の固定機10Dからの複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置の間の距離を算出し、算出した結果を2つの固定機10からの推定位置情報それぞれに紐づけして組み合わせ推定位置情報として記憶部32に出力する。
In particular, the two-point
選定部34は、記憶部32に記憶された複数の組み合わせ推定位置情報を読み出し、組み合わせ推定位置情報における距離情報が最小となる組み合わせ推定位置情報を得、最小の組み合わせ推定位置情報に基づき、第1の固定機10Aによる推定位置情報及び第2の固定機10Bによる推定位置情報とそれらの間の距離情報を含む組み合わせの推定位置情報を、出力インタフェース35を介して表示器40に出力する。
The
なお、端末位置推定部30は、第1の固定機10Aから第4の固定機10Dからの各推定位置情報を互いに組み合わせ、組み合わせた推定位置情報が示す推定位置の間の距離又は最短距離を求め、当該求めた距離が最小となる組み合わせの推定位置情報を得ているが、第1の固定機10Aから第4の固定機10Dの内、2台もしくは3台の固定機10からの推定位置情報により、組み合わせの推定位置情報を得たものでも良い。
2台もしくは3台の固定機10の選択は、受信信号の電力が高い固定機10を順に選択するのが好ましい。
Note that the terminal
When selecting two or three fixed devices 10, it is preferable to select the fixed devices 10 whose received signal power is higher in order.
以上のように、実施の形態6に係る車両無線装置は、実施の形態1から実施の形態5において説明したことから明らかなように、キーレスシステムのキーレス携帯機である端末20の位置を精度高く推定できる。 As described above, the vehicle wireless device according to the sixth embodiment can accurately determine the position of the terminal 20, which is a keyless portable device of the keyless system, as is clear from the descriptions of the first to fifth embodiments. It can be estimated.
なお、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。 Note that it is possible to freely combine each embodiment, to modify any component of each embodiment, or to omit any component in each embodiment.
本開示に係る端末位置推定装置は、固定機と端末との無線通信における端末の位置を推定する装置に適用され、移動通信システム又は車両無線装置、特に、車両無線装置であるキーレスシステムに適用するのが好適である。 The terminal position estimating device according to the present disclosure is applied to a device that estimates the position of a terminal in wireless communication between a fixed device and a terminal, and is applied to a mobile communication system or a vehicle wireless device, particularly a keyless system that is a vehicle wireless device. is preferable.
1 端末位置推定装置、10、10A~10D 固定機、11、11A~11D 第1のアンテナ、12、12A~12D 第2のアンテナ、13、13A~13D 送受信部、131 送信信号処理部、132 受信信号処理部、1321 測距機能部、1322、1322-1 測角機能部、1322a 位相差変化部、1323 推定位置出力部、20 端末、21 アンテナ、22 送受信部、30 端末位置推定部、33 2点間距離算出部、34 選定部。 1 Terminal position estimation device, 10, 10A to 10D Fixed device, 11, 11A to 11D First antenna, 12, 12A to 12D Second antenna, 13, 13A to 13D Transmission/reception section, 131 Transmission signal processing section, 132 Reception Signal processing unit, 1321 Distance measurement function unit, 1322, 1322-1 Angle measurement function unit, 1322a Phase difference change unit, 1323 Estimated position output unit, 20 Terminal, 21 Antenna, 22 Transmission/reception unit, 30 Terminal position estimation unit, 33 2 Point-to-point distance calculation section, 34 Selection section.
Claims (26)
前記複数の固定機それぞれが、端末までの距離を推定する測距機能と、複数のアンテナを用いて受信された前記端末からの電波による受信信号の位相差により前記端末からの電波の到来角度を推定する測角機能を有し、前記測距機能による推定した距離と前記測角機能による推定した到来角度による前記端末の推定位置を示す推定位置情報を得、
前記複数の固定機の内の少なくとも1台の固定機が、前記測距機能による推定した距離と前記測角機能による推定した到来角度の複数のそれぞれによる前記端末の推定位置を示す複数の異なる推定位置情報を得、
前記端末位置推定部が、互いに異なった位置に配置された前記複数の固定機における推定位置情報を互いに組み合わせ、組み合わせた推定位置情報が示す推定位置の間の距離を求め、当該求めた距離が最小となる組み合わせの推定位置情報を得る、
端末位置推定装置。 Comprising a plurality of fixed devices placed at different positions and a terminal position estimator,
Each of the plurality of fixed devices has a ranging function that estimates the distance to the terminal, and determines the arrival angle of the radio wave from the terminal based on the phase difference of the received signal of radio waves from the terminal received using a plurality of antennas. has an angle measurement function to estimate, and obtains estimated position information indicating the estimated position of the terminal based on the distance estimated by the distance measurement function and the angle of arrival estimated by the angle measurement function,
At least one of the plurality of fixed devices performs a plurality of different estimates indicating the estimated position of the terminal based on each of a plurality of distances estimated by the distance measurement function and angles of arrival estimated by the angle measurement function. Get location information,
The terminal position estimating unit combines the estimated position information of the plurality of fixed devices located at different positions, calculates the distance between the estimated positions indicated by the combined estimated position information, and determines the distance between the estimated positions indicated by the combined estimated position information, and determines the distance between the estimated positions indicated by the combined estimated position information. Obtain the estimated position information of the combination,
Terminal position estimation device.
前記複数の固定機の内の少なくとも1台の固定機における測角機能は、前記端末からの電波による受信信号の位相差に対して位相差変化範囲で位相差の値を変化させる位相差変化機能を持たせ、
前記位相差と前記到来角度との関係において、前記受信信号の位相差に対して折り返し後の到来角度が存在するとして、前記位相差変化範囲で変化させた位相差に対応する、位相差の変化量が最も小さい場合の位相差変化後であり、かつ、折り返し後の位相差に対応する到来角度を推定した到来角度として追加する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の端末位置推定装置。 The plurality of estimated angles of arrival at at least one of the plurality of fixed devices are determined by the phase difference between the received signal due to radio waves from the terminal received using the plurality of antennas and the radio waves from the terminal. When the phase difference exceeds +180° or falls below -180°, the relationship between the angle of arrival of is an angle,
The angle measurement function of at least one of the plurality of fixed devices is a phase difference changing function that changes the value of the phase difference within a phase difference changing range with respect to the phase difference of the received signal by radio waves from the terminal. have
In the relationship between the phase difference and the arrival angle, assuming that there is an arrival angle after aliasing with respect to the phase difference of the received signal, a change in the phase difference corresponding to the phase difference changed in the phase difference change range. The terminal position according to any one of claims 1 to 4, wherein the arrival angle corresponding to the phase difference after the change in phase difference when the amount is the smallest and after aliasing is added as the estimated arrival angle. Estimation device.
前記第1の固定機と異なった位置に配置され、前記端末までの距離を推定する測距機能を有し、推定した距離を推定距離情報として得る第2の固定機と、
前記第1の固定機における複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と、それぞれが複数の推定位置情報に対応し、前記第2の固定機における推定距離情報が示す前記第2の固定機を中心とした円周上の推定位置とを組み合わせ、当該組み合わせた推定位置と円周上の推定位置との間の最短距離を求め、当該求めた最短距離が最小となる組み合わせの推定位置と円周上の推定位置を組み合わせの推定位置情報として得る端末位置推定部と、
を備えた端末位置推定装置。 It has a distance measurement function that estimates the distance to the terminal, and an angle measurement function that estimates the arrival angle of the radio waves from the terminal based on the phase difference of the received signal of radio waves from the terminal received using multiple antennas. , a first fixed device that obtains a plurality of estimated position information indicating the estimated position of the terminal based on the estimated distance and each of the plurality of estimated angles of arrival;
a second fixed device that is disposed at a different location from the first fixed device, has a ranging function for estimating the distance to the terminal, and obtains the estimated distance as estimated distance information;
an estimated position indicated by each of a plurality of pieces of estimated position information on the first fixed device, and an estimated position corresponding to a plurality of pieces of estimated position information, and centered around the second fixed device indicated by estimated distance information on the second fixed device; and the estimated position on the circumference, find the shortest distance between the combined estimated position and the estimated position on the circumference, and then combine the estimated position on the circumference with the combination where the shortest distance obtained is the minimum. a terminal position estimation unit that obtains the estimated position of the combination as estimated position information;
A terminal position estimation device equipped with
前記第1の固定機における測角機能は、前記端末からの電波による受信信号の位相差に対して位相差変化範囲で位相差の値を変化させる位相差変化機能を持たせ、
前記位相差と前記到来角度との関係において、前記受信信号の位相差に対して折り返し後の到来角度が存在するとして、前記位相差変化範囲で変化させた位相差に対応する、位相差の変化量が最も小さい場合の位相差変化後であり、かつ、折り返し後の位相差に対応する到来角度を推定した到来角度として追加する請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の端末位置推定装置。 The plurality of estimated angles of arrival at the first fixed device are based on the relationship between the phase difference of the received signal of radio waves from the terminal received using the plurality of antennas and the angle of arrival of the radio waves from the terminal. The phase difference is greater than +180° or less than -180° and turns back, and for any phase difference, the angle of arrival is estimated based on the existence of a plurality of the angles of arrival corresponding to the phase difference,
The angle measurement function in the first fixed device has a phase difference changing function that changes the value of the phase difference in a phase difference changing range with respect to the phase difference of the received signal by radio waves from the terminal,
In the relationship between the phase difference and the arrival angle, assuming that there is an arrival angle after aliasing with respect to the phase difference of the received signal, a change in the phase difference corresponding to the phase difference changed in the phase difference change range. The terminal position according to any one of claims 11 to 13, wherein an angle of arrival corresponding to a phase difference after a change in phase difference when the amount is the smallest and which corresponds to a phase difference after aliasing is added as the estimated angle of arrival. Estimation device.
前記複数の固定機それぞれが、複数のアンテナを用いて受信された前記端末からの電波による受信信号の位相差により前記端末からの電波の到来角度を推定する測角ステップと、
前記複数の固定機それぞれが、推定した距離と推定した到来角度による前記端末の推定位置を示す推定位置情報を得る位置推定ステップと、
前記複数の固定機の内の少なくとも1台の固定機が、前記推定した距離と前記推定した到来角度の複数のそれぞれによる前記端末の推定位置を示す複数の推定位置情報を得、端末位置推定部が、互いに異なった位置に配置された前記複数の固定機における推定位置情報を互いに組み合わせ、組み合わせた推定位置情報が示す推定位置の間の距離を求め、当該求めた距離が最小となる組み合わせの推定位置情報を得る組み合わせ位置推定ステップと、
を備えた端末位置推定方法。 a ranging step in which each of the plurality of fixed devices placed at different positions estimates the distance to the terminal;
an angle measuring step in which each of the plurality of fixed devices estimates the arrival angle of the radio wave from the terminal based on the phase difference of a received signal of radio waves from the terminal received using a plurality of antennas;
a position estimating step in which each of the plurality of fixed devices obtains estimated position information indicating the estimated position of the terminal based on the estimated distance and the estimated angle of arrival;
At least one of the plurality of fixed devices obtains a plurality of estimated position information indicating the estimated position of the terminal based on each of the estimated distance and the estimated angle of arrival, and a terminal position estimation unit is to combine the estimated position information of the plurality of fixed devices placed at different positions, calculate the distance between the estimated positions indicated by the combined estimated position information, and estimate the combination that minimizes the calculated distance. a combined position estimation step for obtaining position information;
A device position estimation method with
前記位相差と前記到来角度との関係において、前記受信信号の位相差に対して折り返し後の到来角度が存在するとして、位相差変化範囲で変化させた位相差に対応する、位相差の変化量が最も小さい場合の位相差変化後であり、かつ、折り返し後の位相差に対応する到来角度を推定した到来角度を推定するステップを有する請求項20に記載の端末位置推定方法。 In the angle measuring step, the relationship between the phase difference of the received signal due to the radio waves from the terminal and the arrival angle of the radio waves from the terminal is such that the phase difference exceeds +180° or falls back below -180°, and either With a phase difference of
In the relationship between the phase difference and the arrival angle, assuming that there is an arrival angle after aliasing with respect to the phase difference of the received signal, the amount of change in the phase difference corresponding to the phase difference changed in the phase difference change range. 21. The terminal position estimating method according to claim 20, further comprising the step of estimating an arrival angle that is obtained by estimating an arrival angle that corresponds to a phase difference after a change in phase difference when is the smallest and that corresponds to a phase difference after aliasing.
前記第1の固定機が、複数のアンテナを用いて受信された前記端末からの電波による受信信号の位相差により前記端末からの電波の到来角度を複数推定する測角ステップと、
前記第1の固定機が、推定した距離と複数の推定した到来角度それぞれによる前記端末の推定位置を示す複数の推定位置情報を得る位置推定ステップと、
第2の固定機が、端末までの距離を推定する測距ステップと、
端末位置推定部が、前記第1の固定機における複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と、それぞれが複数の推定位置情報に対応し、前記第2の固定機における推定距離情報が示す前記第2の固定機を中心とした円周上の推定位置とを組み合わせ、当該組み合わせた推定位置と円周上の推定位置との間の最短距離を求め、当該求めた最短距離が最小となる組み合わせの推定位置と円周上の推定位置を組み合わせの推定位置情報として得る組み合わせ位置推定ステップと、
を備えた端末位置推定方法。 a distance measuring step in which the first fixed device estimates the distance to the terminal;
an angle measuring step in which the first fixed device estimates a plurality of arrival angles of radio waves from the terminal based on phase differences of received signals of radio waves from the terminal received using a plurality of antennas;
a position estimating step in which the first fixed device obtains a plurality of pieces of estimated position information indicating the estimated position of the terminal based on the estimated distance and each of the plurality of estimated angles of arrival;
a distance measuring step in which the second fixed device estimates the distance to the terminal;
The terminal position estimating unit includes an estimated position indicated by each of the plurality of pieces of estimated position information on the first fixed device, and an estimated position corresponding to the plurality of pieces of estimated position information, and the estimated position indicated by the estimated distance information on the second fixed device. Combine the estimated positions on the circumference centered on the fixed machine in 2, find the shortest distance between the combined estimated position and the estimated position on the circumference, and find the combination that minimizes the shortest distance. a combined position estimation step of obtaining the estimated position and the estimated position on the circumference as combined estimated position information;
A device position estimation method with
車両における車室の内部に搭載される複数の通信装置と、前記車両内に搭載される端末位置推定部とを備え、
前記複数の通信装置は、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の端末位置推定装置における複数の固定機により構成され、
前記端末位置推定部は、前記複数の通信装置における複数の推定位置情報をそれぞれ互いに組み合わせ、組み合わせた推定位置情報が示す推定位置の間の距離を求め、当該求めた距離が最小となる組み合わせの推定位置情報を得る
車両無線装置。 A vehicle wireless device that performs wireless communication with a keyless portable device as a terminal ,
comprising a plurality of communication devices installed inside a vehicle interior of a vehicle, and a terminal position estimating unit installed inside the vehicle,
The plurality of communication devices are constituted by a plurality of fixed devices in the terminal position estimating device according to any one of claims 1 to 10 ,
The terminal position estimating unit combines a plurality of pieces of estimated position information of the plurality of communication devices, calculates a distance between estimated positions indicated by the combined estimated position information, and estimates a combination that minimizes the calculated distance. Vehicle radio equipment that obtains location information.
車両における車室の内部に搭載される複数の通信装置と、前記車両内に搭載される端末位置推定部とを備え、
前記複数の通信装置は、請求項11から請求項19のいずれか1項に記載の端末位置推定装置における第1の固定機と第2の固定機により構成され、
前記端末位置推定部は、
前記第1の固定機における複数の推定位置情報それぞれが示す推定位置と、それぞれが複数の推定位置情報に対応し、前記第2の固定機における推定距離情報が示す前記第2の固定機を中心とした円周上の推定位置とを組み合わせ、当該組み合わせた推定位置と円周上の推定位置との間の最短距離を求め、当該求めた最短距離が最小となる組み合わせの推定位置と円周上の推定位置を組み合わせの推定位置情報として得る
車両無線装置。 A vehicle wireless device that performs wireless communication with a keyless portable device as a terminal ,
comprising a plurality of communication devices installed inside a vehicle interior of a vehicle, and a terminal position estimating unit installed inside the vehicle,
The plurality of communication devices are configured by a first fixed device and a second fixed device in the terminal position estimating device according to any one of claims 11 to 19 ,
The terminal position estimating unit includes:
an estimated position indicated by each of a plurality of pieces of estimated position information on the first fixed device , and an estimated position corresponding to a plurality of pieces of estimated position information, and centered around the second fixed device indicated by estimated distance information on the second fixed device; and the estimated position on the circumference , find the shortest distance between the combined estimated position and the estimated position on the circumference , and then combine the estimated position on the circumference with the combination where the shortest distance obtained is the minimum. A vehicle wireless device that obtains the estimated position of the vehicle as combined estimated position information.
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