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KR20020065830A - 위치 계산 방법 및 위치 산출 장치 - Google Patents

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KR20020065830A
KR20020065830A KR1020010046943A KR20010046943A KR20020065830A KR 20020065830 A KR20020065830 A KR 20020065830A KR 1020010046943 A KR1020010046943 A KR 1020010046943A KR 20010046943 A KR20010046943 A KR 20010046943A KR 20020065830 A KR20020065830 A KR 20020065830A
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calculation
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 대칭의 분포로 되지 않은 경우에도 적절한 위치를 구할 수 있는 위치 계산 방법을 제공한다. 수신한 신호의 전파 지연 시간을 이용하여, 단말 장치의 위치를 계산하는 위치 계산 방법에 있어서, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 단말 장치와 복수의 안테나 사이의 거리와, 단말 장치와 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하고, 계산상 가정된 단말 장치의 위치와 복수의 안테나 사이의 거리와, 계산상 가정된 단말 장치의 위치와 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하고, 단말 장치의 위치의 가능 추정치(尤度)를 계산하고, 이들 단계를 반복하여 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 최대 가능 추정치 지점을 단말 장치의 위치로 하는 단계를 포함한다.

Description

위치 계산 방법 및 위치 산출 장치{LOCATION CALCULATING METHOD AND LOCATION ESTIMATING APPARATUS}
본 발명은 무선에 있어서 특정 송신 장치 또는 수신 장치와 단말 장치의 사이의 거리를 측정하고, 그 거리 측정 결과로부터 단말 장치의 위치를 계산하는 방법에 관한 것으로, 특히 무선 기지국으로부터 단말 장치 (또는, 단말 장치로부터 무선 기지국)로의 전파 지연 시간을 이용하여 단말 장치의 위치를 계산하는 방법에 관한 것이다.
이동 통신 시스템에 있어서, 기지국으로부터 송신되는 신호를 이용하여 단말기의 위치를 검출하는 기술이 제안되어 있다. 예를 들면, 일본국 특허 공개 평성 제7-181242호 공보에는, 부호 분할 다원 접속(CDMA:Code Division Multiple Access) 시스템에 있어서, 각 기지국의 위치와, 각 기지국으로부터 단말기로 송신되는 신호의 전파 시간을 이용하여, 각 기지국의 PN 부호의 송신시의 시간 차를 얻어, 단말기의 위치를 측정하는 기술이 제안되어 있다.
이와 같이 복수의 거리 측정 결과로부터 단말 장치의 위치를 측정하는 경우, 거리 측정 오차가 가우스 분포에 따른다고 가정하고, 최소 제곱법을 이용하여 단말 장치의 위치를 산출하는 경우가 많았다. 또한, 단말 장치의 측위 정밀도를 높이기 위해서, 복수회 거리를 측정하여 단말 장치의 위치를 계산하고, 계산된 복수 지점의 위치 데이터를 평균화함으로써, 그 복수 지점의 중심을 측위 결과로 하는 위치 산출 방법이 이용되는 경우도 있었다.
상기한 종래의 위치 산출 방법에서는, 거리 측정에 기초하는 위치 데이터가 가우스 분포로서 변동된다고 가정하고, 최소 제곱법을 이용하여 단말 장치의 위치를 산출하고 있다. 이것은 플러스와 마이너스의 거리 측정 오차가 균등하게 생기는 것, 즉 단말 장치로부터 기지국으로의 신호에 지연과 빠름이 동일한 확률로 발생한다고 하는 가정에 기초하는 것이다.
이 거리 측정 오차는 주로 노이즈와, 반사물 등에 의한 멀티 패스의 두 가지 원인에 의해 발생한다. 노이즈는 주로 수신한 신호의 S/N이 낮은 경우에 영향이 생긴다. 오차의 원인으로서 노이즈가 지배적이고 멀티 패스가 거의 생기지 않을 때는, 최소 제곱법은 최대 가능 추정치(Maximum Likelihood Estimate)를 도출한다.
한편, 멀티 패스에 의한 영향은 S/N에 관계없이 발생하여, 신호 강도가 강한(S/N이 양호함) 경우에도 심각한 영향을 가져온다. 이 멀티 패스의 영향에 의한 수신 신호의 지연 프로파일은 가우스 분포로 되는 것에 한하지 않고, 플러스와 마이너스 비대칭의 분포로 되는 경우도 있다. 따라서, S/N이 양호한 조건에서 측정한 경우에는, 최소 제곱법을 이용하여 위치를 계산해도 최대 가능 추정치를 도출할 수는 없다.
또한, 정밀도를 향상시키기 위한 방법으로서, 복수회의 측정을 하고, 이 측정 결과를 이용하여 위치 계산을 하여, 계산된 복수 지점의 중심(복수 지점의 좌표의 산술 평균치)을 위치의 측정 결과로 하는 방법이 알려져 있다. 이 산술 평균치에서는 측위 결과의 분포에 의해 적절한 위치가 얻어지지 않은 경우가 있다.
본 발명은 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 대칭의 분포로 되지 않은 경우에도, 적절한 위치를 구할 수 있는 위치 계산 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명의 위치 산출 방법은, 장소가 기지인 서로 다른 장소에 설치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나로부터 송신되는 신호를 단말 장치에서 수신하고, 또는 단말 장치로부터 송신되는 신호를, 장소가 기지인 서로 다른 장소에 배치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나에서 수신하여, 무선 신호의 전파 지연 시간을 이용하여 상기 단말 장치의 위치를 계산하는 위치 계산 방법에 있어서, 상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 상기 단말 장치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하는 제1 단계와; 상기 복수의 안테나에 대하여, 각각 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하는 제2 단계와; 상기 복수의 안테나에 대하여, 각각 상기 제1 거리와 상기 제2 거리와의 차인 거리 측정 오차를 계산하는 제3 단계와; 상기 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 상기 제2 단계에서 가정된 상기 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 제4 단계와; 상기 제2 내지 제4 단계를 반복하여 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 최대 가능 추정치 지점을 상기 단말 장치의 위치로 하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 위치 산출 장치는, 장소가 기지인 서로 다른 장소에 설치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하는 수신 장치와, 상기 수신 장치에서 수신한 신호의 지연 프로파일 해석을 행하는 지연 프로파일 해석 장치와, 상기 지연 프로파일 해석 장치에 의한 지연 프로파일 해석 결과로부터, 무선 신호의 전파 지연 시간을 이용하여 자신의 위치를 계산하는 계산 수단을 포함하는 위치 산출 장치에 있어서,
상기 계산 수단은, 상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 상기 단말 장치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하는 제1 거리 산출 수단과; 상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하는 제2 거리 산출 수단과; 상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 상기 제1 거리와, 상기 제2 거리와의 차인 거리 측정 오차를 계산하는 거리 측정 오차 산출 수단과; 상기 거리 측정 오차 산출 수단에서 계산된 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 가능 추정치 산출 수단과; 상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 가능 추정치가 최대인 지점을 상기 단말 장치의 위치로 하는 단말 위치 검색 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 단말 장치의 블록도.
도 2는 가우스 분포를 나타내는 분포도.
도 3은 측위 오차의 실측치를 나타내는 분포도.
도 4는 제1 실시 형태의 단말 장치 에 의해 최대 가능 추정치를 구하는 플로우차트.
도 5는 제1 실시 형태의 단말 장치에 의해 최대 가능 추정치를 구하는 다른 플로우차트.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태의 위치 산출 시스템의 블록도.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태의 위치 검출 시스템의 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>
1 : 안테나
2 : 수신 장치
3 : 지연 프로파일 해석 장치
4 : 계산 수단
5 : 송신 수단
6 : 기지국 장치
7 : 계산 수단(센터 장치)
다음에, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 단말 장치의 주된 구성을 나타내는 블록도이다.
단말 장치는 안테나(1)가 수집한 신호를 수신하는 수신 장치(2)와, 지연 프로파일 해석 장치(3)와, 계산 수단(4)을 포함한다.
수신 장치(2)는 수신한 신호의 주파수를 변환하여, 기저 대역(baseband) 신호로 변환한다. 지연 프로파일 해석 장치(3)는 매칭 필터를 사용하여 기지국으로부터 송신되고 있는 기지의 신호와의 슬라이딩 상관 연산을 행하고, 수신 신호의 타이밍을 검출하여, 수신 신호의 수신 타이밍을 계산한다. 기지국의 송신 타이밍은 기지국마다 정해져 있는 기지의 정보이며, 기지국 장치를 통해 접속되어 있는 센터 장치(도시 생략)로부터 기지국의 정보로서 얻는다든가, 단말 장치에 기지국 ID에 대응한 정보로서 기억된 데이터 베이스에 의해 얻을 수 있다.
또한, 지연 프로파일 해석 장치(3)는 계산한 수신 타이밍과 기지국의 송신타이밍의 차로부터 전파에 필요한 지연 시간을 계산하고, 이 전파 지연 시간에 전파의 전파 속도(광속)를 곱함으로써 전파 거리를 추정한다. 지연 프로파일 해석 장치(3)는 이렇게 해서 의사 측정 거리를 계산한다.
여기서, 지연 프로파일 해석 장치(3)에서 산출되는 「의사 거리」란, 가정된 단말 장치의 위치와 기지국에 설치된 안테나 사이의 거리와, 그 단말 장치의 위치와 기준이 되는 기지국에 설치된 안테나 사이의 거리와의 차이다 (수학식 7 참조). 「가정된 단말 장치의 위치」란, 계산상 가정되는 단말 장치의 위치이다 (수학식 4 참조). 후술하는 계산 방법에서는 단말 장치의 위치를 차례로 바꾸면서, 최대 가능 추정치(Maximum Likelihood Estimate)가 높아지는 단말 장치의 위치를 탐색한다. 또한, 「의사 측정 거리」란, 전파 지연 시간에 기초하여 계산된 단말 장치와 기지국에 설치된 안테나 사이의 거리와, 전파 지연 시간에 기초하여 계산된 단말 장치와 기준이 되는 기지국에 설치된 안테나 사이의 거리와의 차이다 (수학식 3 참조). 또한, 「거리 측정 오차」란, 의사 측정 거리로부터 의사 거리를 감한 것이다 (수학식 11 참조).
이상, 「의사(擬似)」가 첨부되어 있는 값은 기준 기지국과의 차를 나타내고 있다. 또한 「측정」이 첨부되어 있는 값은 무선 전파의 전파 지연 시간에 의해서 거리를 측정한 것을, 「측정」을 포함하지 않은 용어는 가정된 단말 장치의 위치와 기지국의 위치로부터 계산한 지도상에서의 직선 거리를 나타내고 있다.
계산 수단(4)은 DSP(Digital Signal Proccessor)나 CPU에 의해 실현된다. 계산 수단(4)에는 후술하는 위치 산출 방법이 프로그램으로서 저장되어 있고, 지연프로파일 해석 장치(3)가 해석한 복수의 기지국에 관한 의사 측정 거리를 이용하여 단말 장치의 위치를 계산한다.
또한, 이 계산 수단(4)은 수신 장치(1)에 설치한 바와 같이 구성해도 좋다. 예를 들면, 기억 수단(메모리)에 기억·보유된 프로그램을, 기저 대역 처리를 행하는 B/B-LSI가 판독하여 실행한다. 또한, 수신 장치의 동작을 제어하는 제어부(CPU)가 기억 수단(메모리)에 기억·보유된 프로그램을 판독하여 실행하도록 구성해도 좋다.
다음에, 측위 오차의 분포에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 가우스 분포를 나타내는 분포도로서, 종래 측위 오차가 분포한다고 가정되고 있었던 것이다. 또한, 도 3은 측위 오차의 실측치를 나타내는 분포도이다. 양 도면 모두 횡축에 거리 측정 오차를, 종축에 확률 밀도를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 노이즈가 전파 경로(전파 지연 시간)의 검출 오차의 주된 원인인 경우에는, 노이즈는 가우스 분포에 따라 발생하기 때문에, 거리 측정 오차(전파 지연 시간의 검출 오차)는 도 2에 나타내는 가우스 분포에 따라 분포한다. 따라서, 최소 제곱법은 거리의 최대 가능 추정치를 제공한다.
그러나, 수신한 신호의 S/N이 양호한 경우에, 전파 지연 시간의 검출 오차의 주된 원인은 노이즈가 아니라, 멀티 패스에 의한 간섭(자기 간섭)이다. 멀티 패스에 의한 반사파는 직접파보다 반드시 지연되어 도달하기 때문에, 도 3에 도시한 바와 같이 거리 측정 오차의 실측치의 분포는, 마이너스의 오차(빠름)와 플러스의 오차(지연)이 대칭으로 분포하고 있지 않음을 알 수 있다. 따라서, 이 경우, 오차의분포를 가우스 분포로 가정하여 최소 제곱법에 의해 전파 거리를 추정해도, 최대 가능 추정치를 얻을 수는 없다. 최대 가능 추정치를 얻기 위해서는, 실측치(도 3)에 적합한 플러스와 마이너스 비대칭인 분포 함수를 이용하여 전파 거리를 측정해서 위치 계산을 할 필요가 있다.
이하, 본 발명의 위치 계산 방법의 원리를, 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포로 되는 경우로 설명한다. 이하의 설명에서, 관측되는 기지국의 수를 M으로 하고, m번째의 기지국과 단말 장치 사이의 거리의 측정 결과를
으로 하고, 가장 신호 강도가 강한 기지국(SYNC 기지국)과 단말 장치 사이의 거리의 측정 결과를
로 한다. 단말 장치와 기지국은 완전히 동기하기가 곤란하고, 지연 시간 측정에 이용하는 시계는 정확하지 않기 때문에, 기지국의 송신 타이밍을 정확하게 파악하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 기지국과 단말 장치 사이의 절대적인 거리를 측정하는 것이 아니라, 특정한 기지국을 기준으로 한 상대적인 거리를 측정하고 있다. 도 4에 나타내는 최대 가능 추정치 산출 방법에서는, 가장 신호 강도가 강한 기지국(SYNC 기지국)의 거리의 측정 결과와의 차분에 의해서, 의사 측정 거리를
로 나타낸다.
또한, 단말 장치의 추정 위치를
로 한다. m번째의 기지국의 위치를
로 하고, SYNC 기지국의 위치를
로 한다. 추정된 단말 장치의 위치를 이용한 의사 거리도, 마찬가지로 SYNC 기지국에의 거리와의 차분에 의해서
로 나타낸다. 여기서, m번째의 기지국의 위치와 추정된 단말 장치의 위치 사이의 거리는
이고, SYNC 기지국의 위치와 추정된 단말 장치의 위치 사이의 거리는
이다.
또한, 거리 측정 오차 Δ의 확률 분포 함수를
로 한다. 의사 측정 거리의 측정에 있어서, S/N이 높은 경우에는, 기지국으로부터의 신호의 지연 시간이, 직접파의 지연 시간(진짜 지연 시간)보다 빠르게 되는 일은 있을 수 없고, 항상 지연만이 발생한다고 생각된다. 또한, 지연 시간이 클 수록 지연의 발생 확률은 작아지기 때문에, 플러스의 오차(지연측의 오차)의 확률 분포는 단조 감소 함수로 된다. 이것은 거리 측정 오차의 실측치(도 3)와도 정합된다. 따라서, 오차가 최소로 된 거리의 측정 결과의 오차는 0에 가까운 것이라고 생각되며, 거리 측정 오차의 최소치를 거리 측정 오차=0으로 가정할 수 있다. 따라서, 거리 측정 오차가 최소로 되는 기지국을 탐색하여, 이 기지국을 기준 기지국으로 한다. 단말 장치의 거리 측정 오차는 의사 측정 거리(rdiff, m, 기지국 m으로부터의 신호를 수신하여 구한 거리)와 의사 거리(ddiff, m, 단말 장치의 위치를 가정하여 구한, 기지국 m으로부터의 거리)의 차에 의해,
로 나타내어진다. 따라서, 이 Δm이 최소로 되는 기지국을 찾으면 된다. 이 최소치를
로 한다. 이 때, 가능 추정치는
로 계산된다. 이 가능 추정치가 최대로 되는 것이 최대 가능 추정치가 된다.
상기한 최대 가능 추정치의 계산 방법은 임의의 확률 분포에 대응 가능하다. 그러나, 현실의 거리 측정 오차는 지수 함수에 가까운 형태로 분포하고 있다 (도 3 참조). 이하, 거리 측정 오차가 지수 함수적으로 분포하고 있다고 가정한 최대 가능 추정치의 계산 방법을 설명한다. 이와 같이 가정하면 간단히 계산할 수 있다.
확률 분포 함수로서 지수 함수를 가정하는 경우, 가능 추정치는
로 계산된다. 여기서, 계산을 간략화하기 위해서, 양변의 대수를 취한다.
대수는 단조 증가 함수이므로, 이 대수치가 최대로 되는 것이 최대 가능 추정치가다. 이 수학식 15에 있어서, β=1이라고 가정하면 지수 함수 등의 복잡한 연산이 없이, 가감산만으로 계산을 할수 있기 때문에 연산량을 대폭 삭감할 수 있다.
또한, 단말 장치의 추정 위치(xCAND, yCAND)를 변경하여 가능 추정치가 최대로 되는 해를 찾는다. 얻어진 가능 추정치의 최대 지점이 단말 장치의 위치의 추정 지점이 된다.
이상의 계산 원리를 바탕으로, 본 발명의 제1 실시 형태의 단말 장치에 의해 최대 가능 추정치를 구하는 동작에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 단말 장치에 의해 최대 가능 추정치를 구하는 위치 계산 방법을 나타내는 플로우차트이다.
수신 장치(2)가 기지국으로부터의 신호를 수신하고, 지연 프로파일 해석 장치(3)가 지연 프로파일을 산출하여 구한 전파 지연 시간의 계산 결과로부터, 수학식 3을 이용하여, 임의의 기지국 m과 단말 장치 사이의 거리와, 기준이 되는 기지국(SYNC 기지국)과 단말 장치 사이의 거리와의 차를 수학식 3을 이용하여 계산해서, 의사 측정 거리 rdiff,m을 구한다 (단계 S1O1). 다음에, 단말 장치의 위치를 가정하여, 기지국 m과 가정된 단말 장치의 위치 사이의 거리와, 기준이 되는 기지국(SYNC 기지국)과 가정된 단말 장치의 위치 사이의 거리와의 차를 수학식 7을 이용하여 계산해서, 의사 거리 ddiff,m을 구한다 (단계 S102). 또한, 단계 S101에서 구한 의사 측정 거리 rdiff,m과 단계 S1O2에서 구한 의사 거리 ddiff,m의 차를 수학식 11을 이용하여 계산해서, 단말 장치의 거리 측정 오차 Δm을 구한다 (단계 S103). 그리고, 단계 S103에서 얻어진 단말 장치의 거리 측정 오차 Δm에서 최소의 것 Δmin을 찾는다 (단계 S104).
그리고, 단계 S103에서 얻어진 단말 장치의 거리 측정 오차 Δm과, 단계 S104에서 얻어진 단말 장치의 거리 측정 오차의 최소치인 Δmin의 차를 구하고(단계 S105), 각 기지국에 있어서의 이 차를 가산하여, 가산 결과의 부호를 반전시킨다 (단계 S106). 이것은 수학식 15의 연산에 상당하며, 얻어진 값은 단말 장치의 그 추정 위치에서의 가능 추정치로 된다.
그 다음, 단계 S106에서 얻어진 가능 추정치가 최대로 되는 최대 가능 추정치를, 최급 강하법(最急降下法) 등을 이용하여 구한다 (단계 S107). 즉, 단계 S106에서 얻어진 가능 추정치가 최대가 아니면(단계 S107에서 "No"), 단계 S108에서 단말 장치의 추정 위치(xCAND, yCAND)를 갱신하여 의사 거리 ddiff,m을 산출한다. 이와 같이, 가능 추정치가 최대로 되는 단말 장치의 위치의 추정 지점을 찾아냄으로써 단말 장치의 위치의 해가 얻어진다. 이 해는 오차가 지수 분포에 따르는 경우의 최대 가능 추정치이다.
그런데, 수학식 15에 있어서 β=1로 하여 이 계산을 행하면, 큰 오차가 발생하는 경우가 있다. 그 원인으로서, 거리 측정 오차 분포가 지수 분포보다도 빠르게 감소하여, 빠르게 0에 근접하는 경우가 있다. 이러한 경우에 본 발명을 적용하기 위해서는, 수학식 14에 도시한 바와 같이, 지수 함수의 내를 β승하여 분포 함수의 수속을 빠르게 하고, 지연에 대하여 보다 엄격한 조건을 부가하도록 최대 가능 추정치를 도출하면 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 확률 밀도 함수를 지수 함수로 가정하여 설명하고 있지만, 지수 함수에 한하지 않고 다른 함수이어도 좋다. 확률 밀도 함수가 지수 함수적으로 변화하지 않은 경우에도, 임의의 확률 분포에 수학식 13을 적용하여 가능 추정치의 계산을 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 특징은, 가장 거리 측정 오차가 작은 결과를 기준으로 하여 거리 측정 오차의 차분을 구하고, 이 차분을 사용하여 가능 추정치를 계산하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 확률 분포가 플러스와 마이너스 비대칭인 함수에 적용해도 단말 장치의 위치를 정밀도 좋게 특정할 수 있다.
또한, 거리 측정 오차의 실측치(도 3)로부터 알 수 있듯이, 마이너스의 거리 측정 오차가 생길 확률은 낮기 때문에, 마이너스의 거리 측정 오차를 무시하고, 플러스의 거리 측정 오차만을 단조 감소 함수로 하여 최대 가능 추정치를 구할 수도 있다. 예를 들면, 플러스의 거리 측정 오차의 확률 분포를 1차 함수
로서 계산한다.
다음에, 본 발명의 제1 실시 형태의 단말 장치에 의해 최대 가능 추정치를 구하는 다른 동작에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 계산 방법은, 상술한 최대 가능 추정치를 구하는 위치 계산 방법 (도 4)과 달리, 기지국으로부터의 신호를 복수회 측정하고, 복수의 전파 지연 시간 (전파 거리)의 측정 결과를 이용하여 위치 계산을 행하는 것이다. 이하의 설명에서는 확률 분포 함수의 일례로서 지수 함수를 이용하지만, 상술한 바와 같이 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
우선, 계산 원리에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서, 복수회의 측정 결과중 몇 회째의 측정 결과인지를 표현하기 위해서 첨자 n을 이용한다. 관측된 M대의 기지국 중 m번째의 기지국과 단말 장치 사이의 거리의 측정 결과를
으로 하고, 가장 신호 강도가 강한 기지국(SYNC 기지국)과 단말 장치 사이의 거리 측정 결과를
으로 한다. SYNC 기지국의 거리 측정 결과와의 차분인 의사 측정 거리를
으로 나타낸다.
또한, 단말 장치의 추정 위치를
로 한다. m번째의 기지국의 위치를
로 하고, SYNC 기지국의 위치를
로 한다. 추정된 단말 장치의 위치를 이용한 의사 거리도, 마찬가지로 SYNC 기지국에의 거리와의 차분에 의해서
로 나타낸다. 여기서, m번째의 기지국의 위치와 추정된 단말 장치의 위치 사이의 거리는
이고, SYNC 기지국의 위치와 추정된 단말 장치의 위치 사이의 거리는
이다.
여기서 거리 측정 오차가 최소로 되는 기지국을 찾는다. 단말 장치의 거리 측정 오차는
으로 나타내어지기 때문에, 이 Δmin,n이 최소로 되는 기지국을 찾으면 된다. 이 최소치를
로 한다. 확률 분포 함수로서 지수 함수를 가정하는 경우, 가능 추정치는
로 계산된다. 여기서 계산을 간략화하기 위해서, 양변의 대수를 취한다.
대수는 단조 증가 함수이므로, 이 대수치가 최대로 되는 것이 최대 가능 추정치가다. 실제 측정에서는 복수회의 측정 중, 관측할 수 있기도 하고 관측할 수 없기도 하는 기지국도 있다. 이것을 가중치 부여에 의해 수학식 29에 반영시킨다. 즉, 가중치를 Wm,n으로 하고, 가산하는 값에 곱한다.
또한, 기지국이 관측되지 않은 경우에는 가중치를 O로 하여
로 한다. 또한, 복수의 측정으로 관측된 기지국의 가중치는
으로 한다. 여기서 M(m)은 m번째의 기지국이 복수회의 측정 중에서 관측된 횟수를 나타내고 있다. 이 가중치 부여 처리에 의해 복수회 측정된 기지국의 가중치를 떨어뜨려, 여러번 발견되는 기지국의 영향이 너무 커지지 않도록 조정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태의 단말 장치에 의해 최대 가능 추정치를 구하는 다른 위치 계산 방법을 나타내는 플로우차트이다.
수신 장치(2)가 기지국으로부터의 신호를 수신하고, 지연 프로파일 해석 장치(3)가 지연 프로파일을 산출하여 구한 전파 지연 시간의 계산 결과로부터, 수학식 3을 이용하여, 임의의 기지국 m과 단말 장치 사이의 거리와, 기준이 되는 기지국(SYNC 기지국)과 단말 장치 사이의 거리와의 차를 수학식 19를 이용하여 산출해서, 의사 측정 거리 rdiff,m,n을 구한다 (단계 S111). 다음에, 각 기지국이 몇 회 측정되었는지를 조사하여, 수학식 31, 수학식 32에 의해 가중치를 결정한다 (단계 S112). 다음에, 단말 장치의 위치를 가정하여, 기지국 m과 가정된 단말 장치의 위치 사이의 거리와, 기준이 되는 기지국(SYNC 기지국)과 가정된 단말 장치의 위치 사이의 거리와의 차를 수학식 23을 이용하여 산출해서, 의사 거리 ddiff,m을 구한다 (단계 S113). 또한, 단계 S111에서 구한 의사 측정 거리 rdiff,m,n과 단계 S113에서 구한 의사 거리 ddiff,m과의 차를 수학식 26을 이용하여 계산하여, 단말 장치의 거리 측정 오차 Δm,n을 구한다 (단계 S114). 그리고, 단계 S114에서 얻어진 단말 장치의 거리 측정 오차 Δm,n에서 최소의 것 Δmin,n을 찾는다 (단계 S115).
그리고, 단계 S114에서 얻어진 단말 장치의 거리 측정 오차 Δm,n과, 단계 S115에서 얻어진 단말 장치의 거리 측정 오차의 최소치 Δmin,n과의 차를 구하고 (단계 S1l6), 이 차를 각 기지국 m과 측정 횟수 n에 있어서 가산하여, 가산 결과의 부호를 반전시킨다 (단계 S117). 이것은 수학식 30의 연산에 상당하며, 얻어진 값은 단말 장치의 그 추정 위치에서의 가능 추정치가 된다.
그 후, 단계 S117에서 얻어진 가능 추정치가 최대로 되는 최대 가능 추정치를 최급 강하법 등을 이용하여 구한다 (단계 S118). 즉, 단계 S117에서 얻어진 가능 추정치가 최대가 아니면 (Sl18에서 "No"), 단계 S119에서 단말 장치의 추정 위치(xCAND, yCAND)를 갱신하여, 의사 거리 ddiff,m을 산출한다. 이와 같이, 가능 추정치가 최대로 되는 단말 장치의 위치의 추정 지점을 찾아냄으로써 단말 장치의 위치의 해가 얻어진다. 이 해는 복수의 거리의 측정 결과에 의한, 오차가 지수 분포에 따르는 경우의 최대 가능 추정치가다.
이상 설명한 위치 측정 방법은, 복수의 기지국으로부터 발신되는 신호를 단말 장치에서 수신하고, 단말 장치와 기지국 사이의 거리를 측정하여, 단말 장치의 위치를 계산하는 것이지만, 단말 장치로부터 발신되는 신호를 복수의 기지국에서 수신하고, 각각의 기지국이 단말 장치와 기지국 사이의 거리를 측정하여, 단말 장치의 위치를 계산하는 경우에도 적용할 수 있다.
이와 같이, 제1 실시 형태의 단말 장치는, 장소가 기지인 서로 다른 장소에 설치된, 복수의 기지국 및 기준이 되는 기지국으로부터 송신되는 신호를 수신하는 수신 장치(2)와, 수신 장치(2)에서 수신한 신호의 지연 프로파일 해석을 행하는 지연 프로파일 해석 장치(3)와, 지연 프로파일 해석 장치(3)에 의한 지연 프로 파일 해석 결과로부터, 무선 신호의 전파 지연 시간을 이용하여 자신의 위치를 계산하는 계산 수단(4)을 포함하고, 복수의 기지국에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 단말 장치와 상기 복수의 기지국 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 기지국과의 거리와의 차인 의사 측정 거리 rdiff,m을 계산하는 의사 측정 거리 산출 수단과, 단말 장치의 위치를 가정하여, 복수의 기지국에 대하여, 각각, 계산상 가정된 단말 장치의 위치와 기지인 상기 복수의 기지국의 위치 사이의 거리와, 계산상 가정된 단말 장치의 위치와 기준이 되는 기지국 사이의 거리와의 차인 의사 거리 ddiff,m을 계산하는 의사 거리 산출 수단과, 복수의 기지국에 대하여, 각각, 의사 측정 거리 산출 수단에서 계산한 의사 측정 거리 rdiff,m과, 의사 거리 산출 수단에서 계산한 의사 거리 ddiff,m과의 차인 거리 측정 오차 Δm을 계산하는 거리 측정 오차 산출 수단과, 거리 측정 오차 산출 수단에서 계산된 거리 측정 오차 Δm이 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 오차 분포와, 상기 복수의 기지국에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 가능 추정치 산출 수단과, 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 가능 추정치가 최대인 지점을 단말 장치의 위치로 하는 단말 위치 검색 수단을 포함한다.
따라서, 제1 실시 형태의 단말 장치에서는, 복수의 기지국에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 단말 장치와 상기 복수의 기지국 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 기지국과의 거리와의 차인 의사 측정 거리 rdiff,m을 계산하는 제1 단계와, 복수의 기지국 기지국에 대하여, 각각, 계산상 가정된 단말 장치의 위치와 기지인 상기 복수의 기지국의 위치 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 기지국 사이의 거리와의 차인 의사 거리 ddiff,m을 계산하는 제2 단계와,
상기 복수의 기지국에 대하여, 각각, 제1 단계로 계산한 의사 측정 거리 rdiff,m과, 제2 단계에서 계산한 의사 거리 ddiff,m과의 차인 거리 측정 오차 Δm을 계산하는 제3 단계와, 거리 측정 오차 Δm이 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 기지국에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 제2 단계에서 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 제4 단계와, 제2 내지 제4 단계를 반복하여, 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색해서, 검색된 최대 가능 추정치 지점을 단말 장치의 위치로 하기 때문에, 복수회의 측정 결과가 가우스 분포로 분포하지 않더라도, 실제 거리 측정 오차 분포에 가까운 함수에 의해 근사하여 가능 추정치를 계산하는 제5 단계를 포함하므로, 단말 장치의 위치를 정밀도 좋게 계산할 수 있다.
또한, 거리 측정 오차 분포는 거리 측정 오차가 플러스의 범위에서는 마이너스가 아닌 단조 감소 함수인 지수 함수로서 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하기 때문에, 복잡한 연산을 필요로 하지 않아, 연산량을 삭감할 수 있다.
또한, 제4 단계는 거리 측정 오차의 최소치를 찾는 제6 단계와, 제3 단계에서 구한 각 거리 측정 오차 Δm과 제6 단계에서 구한 최소 거리 측정 오차 Δmin과의 차로부터 보정 거리 측정 오차를 구하는 제7 단계와, 제7 단계에서 얻어진 보정 거리 측정 오차를 가산하고, 이 가산 결과에 기초하여 가능 추정치를 구하는 제8 단계를 포함하기 때문에, 보다 적절한 단말 장치의 위치를 구할 수 있다.
또한, 제8 단계는 보정된 측정 결과를 가산할 때에 β승하고 나서 가산하는 제9 단계가 포함되기 때문에, 오차 분포 함수를 빠르게 수속시키고, 지연에 대하여 엄격한 조건을 붙여, 단말 장치의 위치를 계산할 수 있다.
또한, 도 5에 나타내는 위치 계산 방법에서는, 의사 측정 거리 rdiff,m,n을 복수회 측정하고, 제4 단계에서 복수회의 의사 측정 거리 rdiff,m,n의 계산 결과를 이용하여 제2 단계에서 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하고, 의사 측정 거리 rdiff,m,n의 측정 횟수에 따라 가중치 부여(Wm,n)하여 가능 추정치를 계산하기 때문에, 복수회 측정된 기지국의 가중치에 의해, 여러번 검출되는 기지국의 영향이 지나치게 커지지 않도록 조정할 수 있어, 보다 적절한 단말 장치의 위치를 구할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태의 위치 산출 시스템의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
제1 실시 형태(도 1)에서는, 단말 장치는 수신 장치(2), 지연 프로파일 해석 장치(3), 계산 수단(4)으로 구성되어 있고, 단말 장치의 위치는 단말 장치에서 계산되고 있다. 그러나, 단말 장치의 위치는 센터 장치(계산 수단(7))에 있어서 계산할 수 있기 때문에, 센터 장치에 계산 기능을 갖게 한 것이다. 또, 제1 실시 형태(도 1)와 동일한 부호를 붙인 구성은 동일한 동작을 하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
제2 실시 형태에서는, 단말 장치는 수신 장치(2)와, 지연 프로파일 해석 장치(3)와, 송신 수단(5)을 포함한다. 송신 수단(5)은 지연 프로파일의 측정 결과로부터 얻어지는 복수의 기지국의 의사 측정 거리 rdiff,m을 기지국 장치(6)에 송신한다.
또한, 기지국 장치(6)에는 계산 수단(7)이 접속되어 있다. 송신 수단(5)으로부터 전송된 의사 측정 거리 rdiff,m은 기지국 장치(6)를 통해 센터 장치인 계산 수단(7)에 전송된다. 계산 수단(7)은 퍼스널 컴퓨터나 워크스테이션 등의 계산기로 구성되고, 도 4 또는 도 5에서 설명한 계산 방법을 실행하는 프로그램이 기억·유지되어 있다. 계산 수단(7)에서는 이 프로그램에 따라 단말 장치의 위치가 계산된다.
이와 같이, 제2 실시 형태의 위치 산출 시스템은, 장소가 기지인 서로 다른장소에 설치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하는 수신 장치(2)와, 수신 장치(2)에서 수신한 신호의 지연 프로파일 해석을 행하는 지연 프로파일 해석 장치(3)와, 지연 프로파일 해석 장치(3)에 의한 지연 프로파일 해석 결과를 센터 장치에 대하여 송신하는 송신 수단(5)을 포함하는 단말 장치와, 단말 장치에서의 지연 프로파일 해석 결과를 수신하는 기지국 장치(6)와, 지연 프로파일 해석 결과로부터 단말 장치의 위치를 계산하는 계산 수단(7)(센터 장치)에 의해 구성되고, 계산 수단(7)은 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 단말 장치와 상기 복수의 기지국 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나의 거리와의 차인 의사 측정 거리 rdiff,m을 계산하는 의사 측정 거리 산출 수단과, 단말 장치의 위치를 가정하여, 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 단말 장치의 위치와 기지인 복수의 기지국 장치의 위치 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 의사 거리 ddiff,m을 계산하는 의사 거리 산출 수단과, 복수의 안테나에 대하여, 각각, 의사 측정 거리 산출 수단에서 계산한 의사 측정 거리 rdiff,m과, 의사 거리 산출 수단으로 계산한 의사 거리 ddiff,m과의 차인 거리 측정 오차 Δm을 계산하는 거리 측정 오차 산출 수단과, 거리 측정 오차 산출 수단에서 계산된 거리 측정 오차 Δm이 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 가정된단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 가능 추정치 산출 수단과, 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하고, 검색된 가능 추정치가 최대인 지점을 단말 장치의 위치로 하는 단말 위치 검색 수단을 포함한다.
따라서, 기지국 장치(6)가 설치된 위치 등의 정보를 단말 장치에 전달할 필요가 없기 때문에, 기지국 장치(6)의 정보의 누설을 막을 수 있다. 또한, 센터 장치에서 단말 장치의 위치를 산출하기 때문에, 단말 장치에 연산 부담을 가하는 일이 없어, 단말 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한, 센터 장치에서 단말 장치의 위치를 산출하기 때문에, 연산 능력이 큰 컴퓨터를 이용하여 신속하게 단말 장치의 위치를 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태의 위치 검출 시스템의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
제1 또는 제2 실시 형태는 모두 단말 장치에서, 기지국 장치(6)로부터 송신된 신호의 지연 프로파일을 해석하여 단말 장치의 위치를 계산하는 것이지만, 단말 장치로부터 송신된 신호를 복수의 기지국 장치(6)에서 수신하여 해석하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 제1 또는 제2 실시 형태(도 1, 도 6)와 동일한 부호를 붙인 구성은 동일한 동작을 하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
제3 실시 형태에서는, 단말 장치는 특정한 신호를 송신하는 송신 수단(5)을 포함하고, 기지국 장치(6)는 그 신호를 수신하여, 지연 프로파일 해석 장치(3)에 송출해서 의사 측정 거리 rdiff,m을 산출한다. 얻어진 의사 측정 거리 rdiff,m은 계산수단(7)(센터 장치)에 보내어진다. 계산 수단(7)은 퍼스널 컴퓨터나 워크스테이션 등의 계산기로 구성되고, 도 4 또는 도 5에서 설명한 계산 방법을 실행하는 프로그램이 기억·유지되어 있다. 계산 수단(7)에서는 이 프로그램에 따라 단말 장치의 위치가 계산된다.
이와 같이, 제3 실시 형태의 위치 산출 장치는, 단말 장치로부터 송신되는 신호를 수신하는, 장소가 기지인 서로 다른 장소에 설치된 복수의 기지국 장치(6)(복수의 기지국 장치 및 기준이 되는 기지국 장치)와, 기지국 장치(6)에서 수신한 신호의 지연 프로파일 해석을 행하는 지연 프로파일 해석 장치(3)와, 지연 프로파일 해석 장치(3)에 의한 지연 프로파일 해석 결과로부터, 무선 신호의 전파 지연 시간을 이용하여 단말 장치의 위치를 계산하는 계산 수단(7)에 의해 구성되고, 계산 수단(7)은 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 단말 장치와 복수의 무선 장치 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나의 거리와의 차인 의사 측정 거리 rdiff,m을 계산하는 의사 측정 거리 산출 수단과, 단말 장치의 위치를 가정하여, 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 단말 장치의 위치와 기지인 무선 장치의 위치 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 의사 거리 ddiff,m을 계산하는 의사 거리 산출 수단과, 복수의 안테나에 대하여, 각각, 의사 측정 거리 산출 수단에서 계산한 의사 측정 거리 rdiff,m과, 의사 거리 산출 수단에서 계산한 의사거리 ddiff,m과의 차인 거리 측정 오차 Δm을 계산하는 거리 측정 오차 산출 수단과, 거리 측정 오차 산출 수단에서 계산된 거리 측정 오차 Δm이 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 가능 추정치 산출 수단과, 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 가능 추정치가 최대인 지점을 단말 장치의 위치로 하는 단말 위치 검색 수단을 포함한다. 따라서, 센터 장치에서 단말 장치의 위치를 알 수 있다. 또한, 단말 장치에서 위치 산출 연산을 하지 않기 때문에, 단말 장치가 간단한 구성으로 끝남과 동시에, 단말 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수회의 측정 결과를 사용하여, 확률 분포 함수를 고려해서 최대 가능 추정치를 계산하기 때문에, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하는 거리 측정의 결과를 이용하여 단말 장치의 위치를 계산하는 경우, 신호 강도가 강하고, 멀티 패스가 오차의 주된 원인일 때에도, 단말 장치의 위치를 정밀도 좋게 계산할 수 있다. 즉, 거리 측정 오차가, 가우스 분포가 아니라, 실제 거리 측정 오차 분포에 가까운 함수에 의해 근사하여 가능 추정치 계산이 행하여지기 때문에, 적절한 최대 가능 추정치가 도출된다.

Claims (14)

  1. 장소가 기지인 서로 다른 장소에 설치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나로부터 송신되는 신호를 단말 장치에서 수신하고, 또는 단말 장치로부터 송신되는 신호를, 장소가 기지인 서로 다른 장소에 배치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나에서 수신하여, 무선 신호의 전파 지연 시간을 이용하여 상기 단말 장치의 위치를 계산하는 위치 계산 방법에 있어서,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 상기 단말 장치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하는 제1 단계와,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하는 제2 단계와,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리와의 차인 거리 측정 오차를 계산하는 제3 단계와,
    상기 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 상기 가정된 상기 단말 장치의 위치의 가능 추정치(estimate)를 계산하는 제4단계와,
    상기 제2 내지 제4 단계를 반복하여 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 최대 가능 추정치 지점을 상기 단말 장치의 위치로 하는 제5 단계
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 계산 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계에 있어서, 상기 거리 측정 오차 분포는, 거리 측정 오차가 플러스의 범위에서는 마이너스가 아닌 단조 감소 함수인 것으로 하여 상기 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 것을 특징으로 하는 위치 계산 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계에 있어서, 상기 거리 측정 오차 분포는, 거리 측정 오차가 플러스의 범위에서는 지수 함수라고 하여 상기 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 것을 특징으로 하는 위치 계산 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제4 단계는,
    거리 측정 오차의 최소치를 찾는 제6 단계와,
    상기 제3 단계에서 구한 각 거리 측정 오차와 상기 제6 단계에서 구한 최소 거리 측정 오차와의 차로부터 보정 거리 측정 오차를 구하는 제7 단계와,
    상기 제7 단계에서 얻어진 보정 거리 측정 오차를 가산한 결과에 기초하여 가능 추정치를 구하는 제8 단계
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 계산 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제8 단계는, 보정된 거리 측정 오차를 가산할 때에 n승하고 나서 가산하는 제9 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 계산 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 거리를 복수회 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 제4 단계는, 상기 복수회의 제1 거리의 계산 결과를 이용하여 상기 제2 단계에서 가정된 상기 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 것을 특징으로 하는 위치 계산 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제4 단계는, 상기 제1 거리의 계산 횟수에 따라 가중치 부여하여 가능 추정치의 계산을 행하는 것을 특징으로 하는 위치 계산 방법.
  8. 장소가 기지인 서로 다른 장소에 설치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하는 수신 장치와, 상기 수신 장치에서 수신한 신호의 지연 프로파일 해석을 행하는 지연 프로파일 해석 장치와, 상기 지연 프로파일 해석 장치에 의한 지연 프로파일 해석 결과로부터, 무선 신호의 전파 지연 시간을 이용하여 자신의 위치를 계산하는 계산 수단을 포함하는 위치 산출 장치에 있어서,
    상기 계산 수단은,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 상기 단말 장치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하는 제1 거리 산출 수단과,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하는 제2 거리 산출 수단과,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리의 차인 거리 측정 오차를 계산하는 거리 측정 오차 산출 수단과,
    상기 거리 측정 오차 산출 수단에서 계산된 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 가능 추정치 산출 수단과,
    상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 가능 추정치가 최대인 지점을 상기 단말 장치의 위치로 하는 단말 위치 검색 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 산출 장치.
  9. 장소가 기지인 서로 다른 장소에 설치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하는 수신 장치, 상기 수신 장치에서 수신한 신호의 지연 프로파일 해석을 행하는 지연 프로파일 해석 장치 및 상기 지연 프로파일 해석 장치에 의한 지연 프로파일 해석 결과를 송신하는 송신 수단을 포함하는 위치 산출 장치와,
    상기 위치 산출 장치로부터의 지연 프로파일 해석 결과를 수신하는 무선 장치와,
    상기 수신한 지연 프로파일 해석 결과로부터, 무선 신호의 전파 지연 시간을 이용하여 위치 산출 장치의 위치를 계산하는 계산 수단에 의해 구성되는 위치 산출 시스템에 있어서,
    상기 계산 수단은,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 상기 단말 장치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하는 제1 거리 산출 수단과,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하는 제2 거리 산출 수단과,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리와의 차인 거리 측정 오차를 계산하는 거리 측정 오차 산출 수단과,
    상기 거리 측정 오차 산출 수단에서 계산된 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 가능 추정치 산출 수단과,
    상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 가능 추정치가 최대인 지점을 상기 단말 장치의 위치로 하는 단말 위치 검색 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 산출 시스템.
  10. 단말 장치로부터 송신되는 신호를 수신하는, 장소가 기지인 서로 다른 장소에 설치된 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나와, 상기 안테나에서 수신한 신호의 지연 프로파일 해석을 행하는 지연 프로파일 해석 장치와, 상기 지연 프로파일 해석 장치에 의한 지연 프로파일 해석 결과로부터, 무선 신호의 전파 지연 시간을 이용하여 상기 단말 장치의 위치를 계산하는 계산 수단을 포함하는 위치 산출 장치에 있어서,
    상기 계산 수단은,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 상기 단말 장치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하는 제1 거리 산출 수단과,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하는 제2 거리 산출 수단과,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리와의 차인 거리 측정 오차를 계산하는 거리 측정 오차 산출 수단과,
    상기 거리 측정 오차 산출 수단에서 계산된 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 가능 추정치 산출 수단과,
    상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 가능 추정치가 최대인 지점을 상기 단말 장치의 위치로 하는 단말 위치 검색 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 산출 장치.
  11. 프로그램을 기억 가능한 메모리와, CPU를 구비한 반도체 장치에 있어서,
    상기 메모리에는,
    상기 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나로부터 송신된 신호를 수신하여, 상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 상기 단말 장치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하는 제1 단계와,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하는 제2 단계와,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리와의 차인 거리 측정 오차를 계산하는 제3 단계와,
    상기 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 상기 제2 단계에서 가정된 상기 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 제4 단계와,
    상기 제2 내지 제4 단계를 반복하여 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 최대 가능 추정치 지점을 상기 단말 장치의 위치로 하는 제5 단계를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램이 기억되고,
    상기 CPU는 상기 메모리에 기억 보유된 상기 프로그램을 실행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  12. 프로그램을 기억 가능한 메모리와, CPU를 구비한 반도체 장치에 있어서,
    상기 메모리에는,
    상기 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나로부터 송신된 신호를 수신하여, 상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 상기 단말 장치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하는 제1 거리 산출 수단과,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하는 제2 거리 산출 수단과,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리와의 차인 거리 측정 오차를 계산하는 거리 측정 오차 산출 수단과,
    상기 거리 측정 오차 산출 수단에서 계산된 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 가능 추정치 산출 수단과,
    상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 가능 추정치가 최대인 지점을 상기 단말 장치의 위치로 하는 단말 위치 검색 수단을, 컴퓨터에 기능시키는 프로그램이 기억되고,
    상기 CPU는 상기 메모리에 기억 보유된 상기 프로그램을 실행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  13. 장소가 기지인 서로 다른 장소에 설치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나로부터 송신되는 신호를 단말 장치에서 수신하고, 또는 단말 장치로부터 송신되는 신호를, 장소가 기지인 서로 다른 장소에 배치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나에서 수신하여, 무선 신호의 전파 지연 시간을 이용하여 상기 단말 장치의 위치를 계산하는 위치 계산 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램에 있어서,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 상기 단말 장치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나와의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하는 제1 단계와,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하는 제2 단계와,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리와의 차인 거리 측정 오차를 계산하는 제3 단계와,
    상기 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 상기 제2 단계에서 가정된 상기 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 제4 단계와,
    상기 제2 내지 제4 단계를 반복하여 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 최대 가능 추정치 상기 단말 장치의 위치로 하는 제5 단계를 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
  14. 장소가 기지인 서로 다른 장소에 설치된, 복수의 안테나 및 기준이 되는 안테나로부터 송신되는 신호를 수신하고, 무선 신호의 전파 지연 시간을 이용하여 위치를 계산하는 위치 산출 장치로서 컴퓨터를 기능시키는 프로그램에 있어서,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는, 상기 단말 장치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 무선 신호의 전파 지연 시간에 기초하여 계산되는 상기 단말 장치와 상기 기준이 되는 안테나의 거리와의 차인 제1 거리를 계산하는 제1 거리 산출 수단과,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 복수의 안테나 사이의 거리와, 상기 계산상 가정된 상기 단말 장치의 위치와 상기 기준이 되는 안테나 사이의 거리와의 차인 제2 거리를 계산하는 제2 거리 산출 수단과,
    상기 복수의 안테나에 대하여, 각각, 상기 제1 거리와 상기 제2 거리와의 차인 거리 측정 오차를 계산하는 거리 측정 오차 산출 수단과,
    상기 거리 측정 오차 산출 수단에서 계산된 거리 측정 오차가 플러스와 마이너스 비대칭인 분포인 것으로 하여, 상기 분포와, 상기 복수의 안테나에 대하여 각각 구한 상기 거리 측정 오차를 이용하여, 상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치를 계산하는 가능 추정치 산출 수단과,
    상기 가정된 단말 장치의 위치의 가능 추정치가 최대로 되는 지점을 검색하여, 검색된 가능 추정치가 최대인 지점을 상기 단말 장치의 위치로 하는 단말 위치 검색 수단을 컴퓨터에 기능시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
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