[发明专利]位置检测系统以及计算机程序

说明书

本发明提供一种能够以较高的精度检测移动站的位置的位置检测系统以及计算机程序。为此，输入从移动站(11)在每一更新周期发送并被设置位置已知的至少3个各固定站(1)、(2)、(3)接收的定位脉冲(P)的到达时刻(t)和载波相位(φ)。接下来，使用误差减少算法，使用定位脉冲(P)的载波相位差(Δφ)来预测上一更新周期中的定位脉冲(P)的到达时刻(t_k)至下一更新周期中的定位脉冲(P)的到达时刻(t_k+1)。接下来，使用预测的定位脉冲(P)的到达时刻(t)来运算移动站(11)的位置。将更新周期的时间间隔(dt)设定为因移动站(11)以假定的最大移动速度移动而在时间间隔(dt)内发生变化的载波相位差的差值(Δφ_nm)未达到180°以上的时间间隔。

技术领域

本发明涉及基于从移动站到达固定站的无线信号的到达时刻来检测移动站的位置的位置检测系统以及计算机程序。

背景技术

以往，作为这种位置检测系统，有实时检测移动站的位置的实时位置检测系统(RTLS：Real Time Location System)。作为该RTLS中的一般的技术，有使用到达时刻差(TDOA:Time Difference of Arrival)的信息的TDOA技术。在TDOA技术中，通过处于已知的位置的多个固定站和位置计算服务器，来计算移动站的位置。一般地，固定站采取时间同步，各个固定站接收由移动站发出的无线信号。无线信号使用脉冲或以其为标准的波形的信号。移动站的位置根据各固定站进行接收的时刻之差来计算。作为使用了这样的TDOA技术的RTLS，例如，有专利文献1所公开的位置通知系统。

另外，根据在各测定中接收的无线信号的载波相位的变化，来计算各测定之间的物体的移动量，换句话说物体位置的相对的变化量的基于相位的跟踪技术也被应用于位置检测。这样的位置检测技术例如被用于专利文献2所公开的判定摆动结构物的运动的系统。在该系统中，设置把握以及固定位置的至少3个基准发射器，并对摆动结构物安装接收器。这些基准发射器以规定的载波频率发送发送信号，接收器接收该发送信号。评价装置将由接收器接收到的各载波的相位与各基准发射器的相位进行比较，来判定相位差。而且，根据该相位差来计算摆动结构物的位置的变化。

专利文献1:日本特开2008－228163号公报

专利文献2:日本特表2012－506032号公报

在RTLS中的一般的TDOA技术中，为了提高测定脉冲信号的接收时刻的分辨率，希望脉冲信号的脉冲宽度尽可能短。但是，若缩短脉冲宽度，则信号的占用带宽变宽，从电波法等观点来看存在实际运用上的问题。在基于将依据IEEE Std 802.15.4-2011进行了标准化的研究的UWB(Ultra Wide Band)应用于基础设施(物理层)的高速传感器网络的TDOA中，带宽通常也为1GHz左右，距离分辨率也为30cm左右。但是，对于UWB来说，根据规定，各国对发送输出、户外使用等有限制，有不能应用的情况。另一方面，在不使用UWB，例如使用2.4GHz频段的ISM(Industry Science Medical)频段的情况下，带宽大致为80MHz左右，若用距离分辨率对其进行换算，则会产生数米左右的误差。

另外，在基于相位的跟踪技术中，也基于使用频率，但一般地根据载波的相位能够得到比根据脉冲信号的时刻高的分辨率。例如，在2.4GHz频段的ISM频段的情况下，波长大致为12cm左右，即使假设20°左右的测定误差，若用距离分辨率换算则也可得到1cm以下的精度。另一方面，相位每隔360°成为相同的状态。例如，在上述ISM频段的情况下，大致每隔12cm成为相同的状态。因此，无法得知处于其中的哪个位置以及绝对的位置。