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公開番号2025165747
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2024070028
出願日2024-04-23
発明の名称位置推定システム及び位置推定方法
出願人東急建設株式会社,国立大学法人九州大学
代理人弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
主分類G01S 5/14 20060101AFI20251028BHJP(測定;試験)
要約【課題】普段移動せずに静止している対象物に移動局を設ける場合にも、安定した移動局の位置推定を行うことが可能な位置推定システム及び位置推定方法を提供する。
【解決手段】位置推定システム1は、領域AR内の所定の位置座標を中心に所定の半径で回転し、少なくとも3地点以上の各回転位置で電波を送受信する送受信アンテナ3aを有する4個以上の固定局3と、固定局3の送受信アンテナ3aに到達する電波を発信可能な移動局5と、固定局3から、基準電波強度、及び、移動局電波強度を取得する電波強度取得部7と、基準電波強度及び移動局電波強度に基づいて、移動局5の位置座標を推定する移動局位置推定部(制御部)17とを備える。移動局位置推定部17は、4個以上の固定局のそれぞれと移動局5の間の固定局・移動局間距離を算出する距離算出部17Aと、移動局5の領域AR内の位置座標を算出する位置算出部17Bを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
領域内の所定の位置座標を中心に所定の半径で回転し、少なくとも３地点以上の各回転位置で電波を送受信する送受信アンテナを有し、相互に電波を送受信可能な３個以上または４個以上の固定局と、
各前記固定局に設けられた前記送受信アンテナに到達する電波を発信可能な移動局と、
前記固定局のそれぞれに設けられた前記送受信アンテナが各前記地点で受信する、他の前記固定局に設けられた前記送受信アンテナの各前記地点から送信される電波の受信強度を平均した基準電波強度、及び、前記固定局のそれぞれに設けられた前記送受信アンテナが各前記地点で受信する、前記移動局から送信される電波の受信強度を平均した移動局電波強度を取得する電波強度取得部と、
前記電波強度取得部から取得した前記基準電波強度及び前記移動局電波強度に基づいて、前記移動局の前記領域内の位置座標を推定する移動局位置推定部とを備え、
前記移動局位置推定部は、
各前記固定局間の前記基準電波強度と各前記固定局及び前記移動局間の前記移動局電波強度との比に基づいて、前記３個以上または４個以上の固定局のそれぞれと前記移動局との間の固定局・移動局間距離を算出する距離算出部と、
３つ以上または４つ以上の前記固定局・移動局間距離に基づいて、前記移動局の領域内の位置座標を算出する位置算出部と、
を有する位置推定システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
各前記固定局は、各回転位置で電波を送受信する前記送受信アンテナに替えて、前記領域内の所定の位置座標を囲む三角形の各頂点に３本設けられる送受信アンテナを有することを特徴とする請求項１に記載の位置推定システム。
【請求項３】
各前記固定局は、各回転位置で電波を送受信する前記送受信アンテナに替えて、前記領域内の所定の位置座標を囲む四角形の各頂点に４本設けられる送受信アンテナを有することを特徴とする請求項１に記載の位置推定システム。
【請求項４】
各前記固定局は、各回転位置で電波を送受信する前記送受信アンテナに替えて、前記領域内の所定の位置座標を中心とする円周上に所定間隔で少なくとも３本以上配置される送受信アンテナを有することを特徴とする請求項１に記載の位置推定システム。
【請求項５】
領域内の所定の位置座標を中心に所定の半径で回転し、少なくとも３地点以上の各回転位置で電波を送受信する、３個以上または４個以上の各固定局に設けられた送受信アンテナのそれぞれに、前記送受信アンテナを回転させながら他の前記固定局に設けられた前記送受信アンテナの前記各回転位置から順次送信される電波を前記各回転位置で受信させることで、前記送受信アンテナの前記各回転位置に順次受信される電波の受信強度を平均した基準電波強度を各前記固定局間について取得する基準電波強度取得ステップと、
前記固定局に設けられた前記送受信アンテナを回転させながら、当該前記送受信アンテナに、移動局から送信される電波を前記各回転位置で受信させることで、当該前記送受信アンテナに前記各回転位置で順次受信される電波の受信強度を平均した移動局電波強度を各前記固定局と前記移動局との間について取得する移動局電波強度取得ステップと、
各前記固定局間の前記基準電波強度と各前記固定局及び前記移動局間の前記移動局電波強度との比に基づいて、前記３個以上または４個以上の固定局のそれぞれと前記移動局との間の固定局・移動局間距離を算出する距離算出ステップと、
３つ以上または４つ以上の前記固定局・移動局間距離に基づいて、前記移動局の領域内の位置座標を算出する位置算出ステップと、
を含む位置推定方法。
【請求項６】
領域内の所定の位置座標を囲む少なくとも３地点以上に配置されて同時に電波を送受信する、３個以上または４個以上の各固定局に少なくとも３本以上設けられた送受信アンテナのそれぞれに、他の前記固定局に設けられた前記送受信アンテナの各前記地点から同時に送信される電波を各前記地点で受信させることで、前記送受信アンテナの各前記地点に同時に受信される電波の受信強度を平均した基準電波強度を各前記固定局間について取得する基準電波強度取得ステップと、
前記固定局の各前記地点に設けられた前記送受信アンテナに移動局から送信される電波を受信させることで、当該前記送受信アンテナに各前記地点で同時に受信される電波の受信強度を平均した移動局電波強度を各前記固定局と前記移動局との間について取得する移動局電波強度取得ステップと、
各前記固定局間の前記基準電波強度と各前記固定局及び前記移動局間の前記移動局電波強度との比に基づいて、前記３個以上または４個以上の固定局のそれぞれと前記移動局との間の固定局・移動局間距離を算出する距離算出ステップと、
３つ以上または４つ以上の前記固定局・移動局間距離に基づいて、前記移動局の領域内の位置座標を算出する位置算出ステップと、
を含む位置推定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定局と移動局とが存在する領域内において移動局の位置を推定する位置推定システム及び位置推定方法に関するものである。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
領域内に複数の固定局を配置し、移動体に電波を発信する移動局を保持させ、領域内に存在する移動体の位置を推定する位置推定システム及び位置推定方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１や特許文献２に記載の発明における位置推定システムは、領域内の所定の位置座標に配置され、相互に電波を送受信可能な３個以上または４個以上の固定局と、固定局に到達する電波を発信可能な移動局と、固定局から、基準電波強度及び移動局電波強度を取得する電波強度取得部と、基準電波強度及び移動局電波強度に基づいて、移動局の領域内の位置座標を推定する移動局位置推定部とを備えている。移動局位置推定部は、距離算出部により、３個以上または４個以上の固定局のそれぞれと移動局の間の固定局・移動局間距離を算出する。位置算出部は、３つ以上または４つ以上の固定局・移動局間距離に基づいて、移動局の領域内の位置座標を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２４－３７３１１号公報
特開２０２４－３７３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
室内等の領域内における位置推定では、移動局から出射された電波が壁や床で反射することで、反射波と直接波、あるいは反射波同士がぶつかり合い、波の干渉を生じる現象（マルチパスフェージング）が起こる。このマルチパスフェージングにより、空間内の電波強度分布が乱れ、位置推定における測位誤差が大きくなってしまう。そのため、測位演算に移動平均などの数値処理を加えることで、推定位置を安定させる事が必要となる。しかしながら、建設現場の資機材のような対象物に移動局を設ける場合、対象物は普段移動せずに静止しているため、移動平均を取得できず、安定した位置推定を行うことが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
領域内の所定の位置座標を中心に所定の半径で回転し、少なくとも３地点以上の各回転位置で電波を送受信する送受信アンテナを有し、相互に電波を送受信可能な３個以上または４個以上の固定局と、
各固定局に設けられた送受信アンテナに到達する電波を発信可能な移動局と、
固定局のそれぞれに設けられた送受信アンテナが各地点で受信する、他の固定局に設けられた送受信アンテナの各地点から送信される電波の受信強度を平均した基準電波強度、及び、固定局のそれぞれに設けられた送受信アンテナが各地点で受信する、移動局から送信される電波の受信強度を平均した移動局電波強度を取得する電波強度取得部と、
電波強度取得部から取得した基準電波強度及び移動局電波強度に基づいて、移動局の領域内の位置座標を推定する移動局位置推定部とを備え、
移動局位置推定部が、
各固定局間の基準電波強度と各固定局及び移動局間の移動局電波強度との比に基づいて、３個以上または４個以上の固定局のそれぞれと移動局との間の固定局・移動局間距離を算出する距離算出部と、
３つ以上または４つ以上の固定局・移動局間距離に基づいて、移動局の領域内の位置座標を算出する位置算出部と、
を有する位置推定システムを構成した。
【０００７】
また、本発明は、
領域内の所定の位置座標を中心に所定の半径で回転し、少なくとも３地点以上の各回転位置で電波を送受信する、３個以上または４個以上の各固定局に設けられた送受信アンテナのそれぞれに、送受信アンテナを回転させながら他の固定局に設けられた送受信アンテナの各回転位置から順次送信される電波を各回転位置で受信させることで、送受信アンテナの各回転位置に順次受信される電波の受信強度を平均した基準電波強度を各固定局間について取得する基準電波強度取得ステップと、
固定局に設けられた送受信アンテナを回転させながら、当該送受信アンテナに、移動局から送信される電波を各回転位置で受信させることで、当該送受信アンテナに各回転位置で順次受信される電波の受信強度を平均した移動局電波強度を各固定局と移動局との間について取得する移動局電波強度取得ステップと、
各固定局間の基準電波強度と各固定局及び移動局間の移動局電波強度との比に基づいて、３個以上または４個以上の固定局のそれぞれと移動局との間の固定局・移動局間距離を算出する距離算出ステップと、
３つ以上または４つ以上の固定局・移動局間距離に基づいて、移動局の領域内の位置座標を算出する位置算出ステップと、
を含む位置推定方法を構成した。
【０００８】
これらの構成によれば、各固定局及び移動局間の移動局電波強度は、各固定局に設けられた送受信アンテナが領域内の所定の位置座標を中心に所定の半径で回転し、少なくとも３地点以上の各回転位置で移動局から受信する電波が平均されて、取得される。したがって、取得される移動局電波強度は、移動局が移動せずに静止していても、固定局の側の送受信アンテナが回転して移動することで、移動平均が取られたものとなる。
【０００９】
また、各固定局間の基準電波強度は、固定局のそれぞれに設けられた送受信アンテナが各地点で順次受信する、他の固定局に設けられた送受信アンテナの各地点から順次送信される電波の受信強度が平均されて、取得される。各固定局に設けられた送受信アンテナは、領域内の所定の位置座標を中心に所定の半径で回転し、送信側では、少なくとも３地点以上の各回転位置で他の固定局へ向けて順次電波が送信され、受信側では、少なくとも３地点以上の各回転位置で他の固定局から送信される電波が順次受信される。したがって、各固定局間の基準電波強度は、受信側の送受信アンテナの平均位置と送信側の送受信アンテナの平均位置との間の距離に対して対数領域において比例した安定したものとなる。
【００１０】
このため、固定局間の基準電波強度と各固定局及び移動局間の移動局電波強度との比に基づいて、距離算出部により算出される固定局・移動局間距離、及び、この固定局・移動局間距離に基づいて、位置算出部により算出される移動局の領域内の位置座標は、安定したものとなり、移動局の安定した位置推定を行えるようになる。
（【００１１】以降は省略されています）

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