专利名称：位置信息发送机、通信终端及测位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及位置信息发送机、通信终端及测位系统，尤其涉及在不能捕捉来自人造卫星的电波的室内等取得通信终端的当前位置的技术。
背景技术：
作为利用从GPS (Global Positioning System 全球定位系统)卫星等人造卫星发送来的无线信号(以下，称为“卫星测位信号”)进行测位的系统，若GPS接收机等通信终端进入室内或地下街等不能接收卫星测位信号的区域，则测位精度下降，或者不能测位。作为其解决对策，例如，专利文献1中公开了如下技术，即在室内或地下街等不能接收卫星测位信号的区域内，设置以与GPS中使用的频率(例如，中心频率1.57542GHz)、 调制方式(具体而言，BPSK (Binary Phase-Shift Keying 双相相移键控))、多元连接方式(具体而言，直接频谱(Direct Spectrum)扩散方式的 CDMA (Code Division Multiple Access 码分多址))等具有互换性的信号(以下，称为“位置信息信号”)发送表示位置的信息即位置信息的位置信息发送机(室内发送机)，由便携电话等通信终端根据接收到的位置信息信号取得自身的当前位置。此外，在专利文献2及非专利文献1中公开了缩短取得位置信息为止所需要的时间的技术。在如上所述的利用位置信息信号的测位中，与基于卫星测位信号进行的测位不同，通信终端不进行复杂的测位计算，而是将接收到的位置信息信号中包含的位置原样作为自身的当前位置。因此，将位置信息发送机以与需要的测位精度对应的间隔设置，进行输出的调整，以使从离得较远的场所不能检测出发送的位置信息信号。例如，在将位置信息发送机以IOm间隔设置的情况下，输出被调整为位置信息信号的检测范围成为半径10 15m 以内，但根据接收机的灵敏度等，也有时在其以上的距离检测出信号。这样，在使用位置信息信号的测位中，由于多个位置信息发送机被接近地设置，因此为了避免位置信息信号间的干扰，优选设为在接近的位置信息发送机之间，选择在频谱扩展中使用的码型的PRN(Pseudc) Random Noise:伪随机噪声)号码不重叠，但可在室内利用的PRN号码的数量限制在10个左右。专利文献1 特开2007-278756号公报专利文献2 特开2009-133731号公报非专利文献1 准天顶卫星系统用户界面规格书(IS-QZSS) 1. 0版附录地面补充信号(IMES)发明公开发明要解决的问题但是，例如在利用以人的胸部左右的高度保持的便携通信终端接收从设置在室内或地下街的天花板上的位置信息发送机发送的位置信息信号的情况下，由于来自地面等的反射波的影响，产生接收信号极端地变弱的无效点。图2是假设与GPS的卫星测位信号具有互换性的位置信息信号的电波(1. 57M2GHz带)从天花板的1个位置发送并被地面全反射的情况下的、相对于发送源的距离与接收电力的关系的曲线的一例，横轴表示相对于发送源的距离(m)，纵轴表示接收电力 (dBm)。另外，图2的曲线是设发送电力为_65dBm、发送源的高度为3m、接收侧的高度为Im 来估计而得到的。从图2的曲线可知，随着相对于发送源的距离变大，接收电力变�。�15m附近、 IOm附近、7m附近存在宽度比较大的无效点，例如，若将通信终端准确接收信号而需要的接收电力设为-130daii，则无效点的宽度在15m附近为超过lm，在IOm附近为约30cm，在7m附近为约10cm。另外，实际上，无效点因被各种物体的反射，其位置或宽度变化，也有时在反射波的影响下信号的强度增大。这样，在现有技术中存在以下问题在无效点的影响下，尽管有较近的位置信息发送机，但来自较远的位置信息发送机的信号被接收，测位误差变大。此外，在为了提高测位精度而以高密度(例如，5m间隔)设置了位置信息发送机的情况下，存在以下问题发生最近的位置信息发送机与使用相同的PRN号码的其他位置信息发送机之间的信号的干扰，不能接收来自最近的位置信息发送机的位置信息信号。如果 PRN号码的数量足够多，则能够对每个位置信息发送机分配不同的PRN号码，但根据非专利文献1，能够在室内利用的PRN号码的数量在规格上限制在10个左右，因此现实中难以实现该方法。进而，存在如下问题，即在无效点附近或发生信号干扰的地点，不能捕捉位置信息信号，或者即使能够捕捉也由于比特错误率高而不能取得位置信息，测位时间增大。
发明内容
本发明用于解决上述问题，目的是在室外、室内双方取得当前位置的测位系统中防止测位误差的扩大和测位时间的增大。用于解决问题的手段解决上述问题的本发明的位置信息发送机，其特征在于，具有无线发送部，该无线发送部经由天线反复发送位置信息信号，该位置信息信号是与卫星测位信号具有互换性、 并且包含表示指定位置的位置数据的无线信号，该卫星测位信号是从人造卫星发送的用于测位的无线信号；向接收到上述位置信息信号的通信终端通知由上述位置数据确定的位置；具备相互分离的多个上述天线；上述无线发送部将包含相同位置数据的上述位置信息信号，按每个上述天线用分别不同的通道并列发送，或者用任意的通道以上述天线为单位分时发送。发明效果根据本发明，在室外、室内双方取得当前位置的测位系统中能够防止测位误差的扩大和测位时间的增大。
图1是表示本发明的位置信息发送机的动作原理的说明图。图2是表示假设位置信息信号的电波(1. 57542GHz带)从天花板的1个位置发送并被地面全反射的情况下的、相对于发送源的距离与接收电力的关系的曲线的一例。
图3是包括本发明的位置信息发送机而构成的测位系统的示意图。图4是第一实施方式的位置信息发送机的功能框图。图5是位置信息表的数据结构例。图6是从位置信息发送机发送的位置信息消息的数据结构例。图7是位置信息发送程序的处理流程图。图8是表示第二实施方式的无线发送部的结构例的功能框图。图9是接收位置信息信号并进行测位的通信终端的功能框图。图10是动作模式设定程序的处理流程图。图11是各动作模式下的相关器的设定例。图12是测位处理程序的处理流程图。图13是基于位置信息信号进行的测位处理的处理流程图。图14是基于位置信息信号进行的位置决定处理的处理流程图。图15是基于卫星测位信号进行的测位处理的处理流程图。图16是变形例中的各动作模式下的相关器的设定例。图17是动作模式设定处理的变形例的处理流程图。
具体实施例方式以下，参照附图详细说明用于实施本发明的方式。图1是表示本发明的位置信息发送机的动作原理的说明图。在不能接收卫星测位信号的室内等的天花板面，以与需要的测位精度对应的间隔设置多个位置信息发送机2。各个位置信息发送机2具备至少2个以上的天线28，从各天线28发送位置信息信号，该位置信息信号包含表示该位置信息发送机2的设置位置的位置数据，与卫星测位信号具有互换性。此时，从相邻设置的位置信息发送机2a和2b的各天线28发送的位置信息信号PS 1、PS2、PS3、PS4分别通过互不相同的PRN号码的码型被频谱扩展，调制到规定频带的载波上并被发送。例如，从位置信息发送机2a的两个天线28，发送分别用PRN号码173和174 的码型被频谱扩展(编码)、且包含表示经度、纬度、高度的同一位置数据(xl，yl，zl)的两个位置信息信号PSl和PS2。同样，从位置信息发送机2b的两个天线28发送分别使用PRN 号码175和176来编码的、包含相同的位置数据(x2，y2, z2)的两个位置信息信号PS3和 PS4。被发送的这些位置信息信号分别使用不同的PRN号码、即通过不同的码型被编码，因此不会发生信号间的干扰。因此，在通信终端3存在于位置信息发送机2a和2b双方的电波传输范围内的情况下，若没有上述无效点的影响等，则通信终端3将这些4个位置信息信号PS1、PS2、PS3、PS4全部接收。此时，基本上，相对于发送源的距离越近则信号的接收强度越大，因此通信终端3 仅选择接收到的所有位置信息信号之中具有最大的接收强度的一个位置信息信号，并根据选择到的位置信息信号中包含的位置数据，测出自位置为(x2，y2，z2)。这里，即使如图1的“ X ”标记所示，因为无效点的影响而不能接收位置信息信号 PS4，也能够将从离开该无效点的宽度以上的另一个天线28发送的位置信息信号PS3以比其他位置信息信号PS 1或PS2更大的接收强度接收。因此，通信终端3能够测出自位置为 (x2, y2, z2)。另外，为了避免无效点的影响，同一位置信息发送机2所具备的天线28的数量相比于2个，更优选为3个以上。此外，在将天线观的数量设为3个以上的情况下，不仅可以将它们配置为直线状，也可以为例如三角形或十字形等的平面的配置。图3是包括本发明的位置信息发送机而构成的测位系统的示意图。如图3所示， 测位系统S包括将用于测位的无线信号(卫星测位信号)向地上发送的多个人造卫星1、发送包含地面(包括室内或地下街等。)的1个位置的位置数据的测位信号即位置信息信号的多个位置信息发送机2、根据来自人造卫星1及位置信息发送机2的测位信号测量自身的当前位置的通信终端3、以及卫星测位信号难以到达的建筑物或地下街等构造物4而构成。人造卫星1例如是GPS、伽利略测位系统(Galileo Positioning System)， 全球导航卫星系统(GLONASS :Global Navigation Satellite System)，准天顶卫星 (Quazi-Zenith Satellites)系统等测位系统中的人造卫星。另外，在以下的说明中，设人造卫星1为GPS卫星，从人造卫星1发送的卫星测位信号例如是Ll信号(1575. 42MHz)或 L2信号(1227. 6MHz)等的GPS信号。从人造卫星1发送来的卫星测位信号中包含所谓的导航消息。导航消息例如整体包含25个�。髦“�5个子帧，各子帧由10个字构成，1个字由30比特构成。各子帧例如包含卫星时钟的修正信息、精密轨道信息(天文历表)、概略轨道信息(历书)、电离层修正信息、UTC (Coordinated Universal Time 协调世界时)修正信息、人造卫星的健康信息寸。这些导航消息用对每个人造卫星1分配的固有码型被频谱扩展为伪随机噪声码 (Pseudo Random Noise Code)，BPSK调制到规定的频带的载波上。将对用于生成该伪随机噪声码的各个码型附加的号码叫作PRN号码，各个人造卫星1被分配各不相同的PRN号码， 因此该PRN号码被利用为用于识别人造卫星或识别测位信号的发送通道的号码。即，通过频谱扩展，构成多个独立的通道(信道)。从位置信息发送机2发送的位置信息信号与从人造卫星1向地面发送的卫星测位信号具有互换性，通过与卫星测位信号相同的调制方式具有相同的帧结构的数据作为无线信号而被发送。但是，尽管多个位置信息发送机2设置在相同的区域内，但位置信息发送机 2能够使用的PRN号码的数量最多只有10个左右，因此在信号不发生干扰的范围内由多个位置信息发送机2共用同一 PRN号码。通信终端3例如是GPS便携电话或PND (Personal Navigation Device 个人导航设备)等接收人造卫星1或位置信息发送机2的测位信号并测出自身的当前位置的便携通信终端。<第一实施方式>图4是表示本发明的第一实施方式的位置信息发送机的结构例的功能框图。如图4所示，位置信息发送机2具备数据生成部21、时钟部22、操作部23、显示部 24、通信I/F(接口)部25、电源部沈、无线发送部(1) 27a、无线发送部O) 27b以及两个天线而构成。时钟部 22 例如是 TCXO(Temperature Compensated crystalOscillator 温度补偿型水晶振荡器)或OCXO(Oven Controlled crystal Oscillator 恒温槽型水晶振荡器) 等振荡器，生成用于使数据生成部21动作的时钟信号(例如20MHz)。操作部23是用于对位置信息发送机2进行操作输入的用户界面，例如是操作按钮或开关。显示部24是用于显示位置信息发送机2的操作输入或动作状态的确认等中需要的各种信息的用户界面，例如是液晶监视器或 LED (Light Emitting Diode)。通信I/F部25是用于将位置信息发送机2连接在其他计算机等外部装置上的通信接口。通信 I/F 部 25 例如是 RS-232C、UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter 通用异步收发器)、开集(Open Collector), TTL(Transistor-Transistor Logic 电晶体-电晶体逻辑)，并行 I/F、USB (Universal Serial Bus)、IEEE8022. 15. 4 或蓝牙(BLUETOOTH)无线等。通过经由该通信I/F部25连接的未图示的计算机，进行向位置信息表214的数据的登记或维护。电源部26向位置信息发送机2的各部供给驱动电力。数据生成部21具备CPU211和存储部212，存储部212中保存有位置信息发送程序 213和位置信息表214，位置信息发送程序213通过由CPU211向未图示的存储器装载并执行，实现后述的位置信息发送功能。图5是位置信息表214的数据结构例。如图5所示，位置信息表214中登记了边界标志501、PRN号码(1)502、PRN号码(2) 503、纬度504、经度505以及高度506。边界标志501中设定“1 :0N(启用)”或“0 :0FF(禁用)”。边界标志501是表示位置信息发送机2设置于室外与室内的边界附近的信息(边界区域信息)，用于通信终端 3设定使后述的自身的各个相关器接收卫星测位信号和位置信息信号中的哪一方(动作模式)。作为边界标志501的值，例如对于在图3中的构造物4的出入口 41附近设置的位置信息发送机2设定“1 启用”，对于构造物4内的其他位置信息发送机2设定“0 禁用”。对PRN号码(1) 502和PRN号码⑵503，设定分别分配给对应的两个无线发送部 (l)27a和无线发送部(2)27b的PRN号码(还对应于发送通道号码)。例如，在非专利文献 1中记载的IMES (Indoor MEssaging System，室内通信系统)中，可以利用173 182的10 个号码(通道)，从其中选择并设定两个号码(例如，173和174)，以避免与接近的其他位置信息发送机2发生信号的干扰。此外，对于纬度504、经度505以及高度506，设定构成该位置信息发送机2所发送的位置数据的纬度(例如，北纬35. 1234度)、经度(例如，东经139. 3456度)以及高度 (例如30m)。通过由数据生成部21执行位置信息发送程序213而实现的位置信息发送功能为 根据登记在位置信息表214中的边界标志501、纬度504、经度505以及高度506，生成应从该位置信息发送机2发送的位置信息消息，将其变换为导航消息的帧结构，通过与对应于各个无线发送部的两个PRN号码(1)502和PRN号码(2) 503相应的码型进行频谱扩展，从而生成2种发送比特串，将生成的2种发送比特串向分别对应的无线发送部(1) 27a和无线发送部(2) 27b的发送比特串存储部271各保存一种。图6是从位置信息发送机2发送的位置信息消息的数据结构例。如图6所示，位置信息消息215由作为边界区域信息的边界标志601、作为位置数据的纬度602、经度603 以及高度604构成。这些通过从位置信息表214读出分别对应的数据来生成。以下，将该位置信息消息215中包含的数据整体统称为“位置信息”。
由于无线发送部(l)27a和无线发送部O) 27b具有相同的功能和结构，因此以下作为代表说明无线发送部(l)27a。无线发送部(1) 27a具备发送比特串存储部271、调制用时钟生成部272、发送定时控制部273、载波生成部274以及BPSK (双相相移键控)调制部 275而构成。发送比特串存储部271存储由数据生成部21生成的发送比特串。调制用时钟生成部272例如包括TCXO (温度补偿型水晶振荡器)或OCXO (恒温槽型水晶振荡器)等振荡器，生成用于由发送定时控制部273读出在发送比特串存储部271中存储的发送比特串的时钟信号(例如，1. 023MHz士0. Ippm以下)。发送定时控制部273与该时钟信号同步地将存储在发送比特串存储部271中的发送比特串逐一比特地读出，由此向BPSK调制部275输入发送比特流信号。载波生成部274例如包括TCXO(温度补偿型水晶振荡器)或OCXO(恒温槽型水晶振荡器)等振荡器和PLUPhaseLocked Loop 锁相环)合成器，生成卫星测位信号所利用的规定频带(例如，中心频率1575. 42MHz)的载波。BPSK调制部275按照从发送定时控制部273输入的发送比特流信号，执行将该载波的相位切换的BPSK调制，并将调制结果的信号输出给天线^a。图7是由数据生成部211执行的位置信息发送程序213的处理流程图。另外，在以下的说明中，在符号前附加的“S”的字符表示步骤。如图7所示，数据生成部211首先从位置信息表214取得位置信息信号中包含的位置信息(S711)。接着，数据生成部211生成包含取得的位置信息的位置信息消息(S712)， 将生成的位置信息消息保存在子帧中(S713)。接着，数据生成部211通过与登记在位置信息表214中的各个PRN号码相应的码型，对由保存了位置信息消息的子帧构成的导航消息进行频谱扩展，从而生成应发送的各个发送比特串(S714)，将生成的发送比特串保存在各个无线发送部27的发送比特串存储部271 (S715)，启动各无线发送部27。由此，各个无线发送部27通过由根据保存在发送比特串存储部271中的发送比特串生成的发送比特流信号进行相位调制后的载波，从对应的各个天线观以规定的周期反复发送使用不同的PRN号码而被编码、并包含同一位置信息的位置信息信号。通信终端 3只要接收从这些多个天线观发送的某一个位置信息信号即可，因此能够基本解决因无效点的影响而不能接收位置信息的问题。<第二实施方式>图8是表示本发明的第二实施方式的位置信息发送机的无线发送部的结构例的功能框图。图8所示的无线发送部27a以外的功能及结构与第一实施方式的位置信息发送机相同，因此省略反复的部分的说明。如图8所示，无线发送部(1) 27a具备发送比特串存储部271、调制用时钟生成部 272a、两个发送定时控制部273、载波生成部27 、两个BPSK调制部275以及混合器276而构成。其构成为将上述第一实施方式(参照图4)的发送定时控制部273和BPSK调制部 275增加到两个系统，将这两个系统的信号通过混合器276进行混合。该第二实施方式的调制用时钟生成部27 包括例如TCXO (温度保证型水晶振荡器)或OCXO(恒温槽型水晶振荡器)等振荡器，生成规定如下采样周期的同一频带的两个时钟信号(例如，1. 023Mhz+0. Ippm和1. 023Mhz-0. lppm)，上述采样周期用于两个系统的发送定时控制部273读出发送比特串存储部271中存储的发送比特串。两个发送定时控制部 273与该两个时钟信号同步地将各个发送比特串存储部271中存储的发送比特串逐一比特地读出，由此在规定的数据传输率的范围内向两个BPSK调制部275输入数据传输率稍微不同的两个发送比特流信号。载波生成部274a生成卫星测位信号所利用的规定频带的两个载波(例如， 1575. 42MHz+5. 2ppm和1575. 42MHz_5. 2ppm)。两个BPSK调制部275按照从各个发送定时控制部273输入的发送比特流信号，分别执行将该两个载波的相位切换的BPSK调制，并向混合器276输入。然后，混合器276对从两个BPSK调制部275输入的2个系统的调制结果的信号进行混合，并向天线28a输出。在该第二实施方式的无线发送部27中，通过与不同的两个时钟信号同步的发送比特流信号将载波调制，因此只要是能够从混合这两个信号后的载波分离两个信号的接收机，就能够将接收的发送比特流信号的频率搜索时间缩短为约2分之1。此外，能够将使用相同的PRN号码而被编码的包含相同的位置信息的位置信息信号从不同的两个天线28同时发送，因此能够将位置信息发送机2实质上可利用的PRN号码的总数增加到以往的2倍即20个左右。进而，在该第二实施方式的无线发送部27中，通过频率不同的两个载波发送位置信息信号，因此只要是能够从混合了这些两个信号后的载波分离两个信号的接收机，就能够将载波的频率搜索时间缩短为约2分之1。此外，若与上述两个时钟信号组合，则能够将位置信息发送机2可利用的PRN号码的总数实质上增加到以往的4倍即40个左右。因此， 在相互相邻的位置信息发送机2之间，能够不用同一通道地发送位置信息信号，因此能够防止由信号的干扰引起的测位误差的增大或测位时间的增加。接着，详细说明接收从本发明的位置信息发送机2发送的位置信息信号并测出自身的当前位置的通信终端3。图9是接收从本发明的位置信息发送机发送的位置信息信号并进行测位的通信终端的功能框图。如图9所示，通信终端3具备基带处理部31、无线接收部32、操作部33、 显示部34、通信I/F部35、电场强度测定部36、时钟部37以及电源部38而构成。通信终端 3例如是GPS接收装置或搭载了 GPS测位功能的便携电话机等便携通信终端。基带处理部31具备CPU311和存储部312。CPU311通过向未图示存储器装载存储部312中保存的各种程序并执行，实现通信终端3的各种功能。存储部 312 例如是 RAM (Random Access Memory)、ROM (Read Only Memory)、闪存存储器等非易失性存储器。存储部312中保存了使基带处理部31执行设定通信终端3的动作模式的动作模式设定功能的动作模式设定程序313、执行取得本机的当前位置的测位处理功能的测位处理程序314、执行修正本机的当前位置的修正处理功能的位置修正程序 315。无线接收部32具备相关部321、A/D变换部322、解调部323以及天线39。其中解调部323通过从时钟部37输入的时钟信号，生成对由天线39捕捉的载波的模拟信号进行解调(BPSK解调)而得到的信号(以下，称为“接收信号”。)，将生成的接收信号向A/D变换部322输入。A/D变换部322将从解调部323输入的接收信号变换为数字信号(接收比特流信号)。
相关部321具备能够并列动作(能够同时跟踪与不同的PRN号码对应的多个通道)的未图示多个相关器。对各相关器能够单独设定各自解调的通道即PRN号码。各相关器通过复制型(根据PRN号码生成的用于解码的码型)，对从A/D变换部322输入的接收比特流信号进行解码，并将解码结果的数字数据向基带处理部31输入。时钟部37生成用于使CPU311动作的时钟信号(例如24MHz)、解调部323的解调动作中需要的时钟信号(例如1.023MHz)。时钟部37包括例如TCXO(温度补偿型水晶振荡器)或OCXO (恒温槽型水晶振荡器)等振荡器和PLL合成器。操作部33是用于对通信终端3进行操作输入的用户界面，是操作按钮或操作盘等。显示部34是显示各种信息的用户界面，是液晶监视器或有机EL面板等。通信I/F部 35是用于将通信终端3与外部装置连接的通信接口，例如是RS-232C、UART、开集、TTL、并行 I/F、USB 等。电场强度测定部 36 例如由 RSSI (Received Signal Strength hdicator 接收信号强度指示)电路或SNiUsignal-noise ratio:信号噪声比)电路构成，将表示接收到的无线信号的电场强度的信号向基带处理部31输入。此外，电源部38向通信终端3的各部供给驱动电力。图10是由基带处理部31执行的动作模式设定程序313的处理流程图。另外，图 10所示的处理例如在通信终端3的电源接通时或用户进行了规定的设定操作时自动或通过手动开始。如图10所示，首先，基带处理部31从通信终端3的未图示的非易失性存储器等取得当前设定的动作模式，判断取得的动作模式(S911)。接着，基带处理部31根据取得的动作模式，设定相关部321的各相关器应捕捉的无线信号(卫星测位信号或位置信息信号) 的通道(各相关器的PRN号码)和中心频率(S912，S913)。中心频率在例如Ll信号的情况下为1575. 42MHz。另外，中心频率并不一定需要与该频率完全一致，也可以故意设定为稍微偏离的频率(例如，1575. 42MHz+5. 2ppm 和 1575. 42MHz_5. 2ppm)。图11是相关器为5个的情况下的各动作模式下的相关器的设定例。如图11所示， 在动作模式设定在“室内·室外兼用”的情况下(S911中“室内·室外兼用”)，基带处理部 31将4个相关器(1) (4)设定为卫星测位信号的通道(8油、11吐、15(^、20吐)，将其他1 个相关器(5)设定为IMES的位置信息信号的通道(ISOch)。此外，在动作模式为“室内”的情况下(S911中“室内”)，基带处理部31仅将1个相关器(1)设定为卫星测位信号的通道(8ch)，将其他4个相关器(2) (5)设定为IMES 的位置信息信号的通道(17kh、175ch、179ch、180ch)。这里，在任何动作模式下，对至少1个相关器(图11中相关器( )，设定为指定的位置信息信号的通道(ISOch)。这是因为，如后所述，在通信终端3接收到边界标志设定为 “1”的位置信息的情况下，自动进行动作模式的设定。另外，以上以相关部321具备5个相关器的情况为例进行了说明，但相关部321所具备的相关器的数量不限于此。例如，在相关部321具备16个相关器的情况下，若动作模式为“室外·室内兼用”，则将14个相关器设定为卫星测位信号的通道，将其他2个设定为位置信息信号的通道，若动作模式为“室内”，则将2个相关器设定为卫星测位信号的通道， 将其他14个设定为位置信息信号的通道。
图12是由基带处理部31实行的测位处理程序314的处理流程图。如图12所示，基带处理部31基于从无线接收部32输入的信号，实时监视是否存在接收到无线信号(卫星测位信号或位置信息信号)的相关器(Sllll)，若存在接收到无线信号的相关器(S1111中“是”)，则取得该相关器接收到的无线信号中包含的导航消息
(51112)。接着，基带处理部31通过检查对接收到无线信号的相关器设定的通道包含于人造卫星的通道和位置信息发送机的通道中的哪一方，判断接收到的无线信号的种类
(51113)，在接收到的无线信号为位置信息信号的情况下(S1113中“位置信息信号”)，基于位置信息信号执行测位处理(S1114)。另一方面，在接收到的无线信号为卫星测位信号的情况下(Si 113中“卫星测位信号”)，基于卫星测位信号执行测位处理(Si 115)。图13是基于位置信息信号进行的测位处理(图12的S1114)的处理流程图。如图13所示，基带处理部31首先从导航消息中包含的位置信息消息215 (参照图6)取得位置信息(边界标志601、纬度602、经度603、高度604) (S1211)。接着，基带处理部31检查所取得的边界标志601的内容(S1212)。在边界标志为 “启用”的情况下(S1212中“启用”)，进入S1213。在边界标志为“0 禁用”的情况下(S1212 中“禁用”)，进入S1216。在S1213中，基带处理部31检查对通信终端3设定的当前的动作模式，在当前的动作模式设定为“室内·室外兼用模式”的情况下(S1213中“室内·室外兼用”)，将通信终端3的动作模式设定为“室内模式”(S1214)。另一方面，在当前的动作模式为“室内模式”的情况下(S1213中“室内”)，将通信终端3的动作模式设定为“室内·室外兼用模式”(S1215)。最后，在S1216中，基带处理部31基于位置信息信号执行位置决定处理(S1216)。另外，在S1213中，当前的动作模式为“室内 室外兼用模式”的情况例如是在图3 中位于构造物4之外的通信终端3的用户接近构造物4的出入口 41，并接收到设置在其附近的位置信息发送机2的位置信息信号的情况。此外，在S1213中，当前的动作模式为“室内模式”的情况例如是在图3中通信终端3的用户通过构造物4的出入口 41进入构造物4之中，从而在通过了出入口 41时接收边界标志被设定为“1 启用”的位置信息信号、并且动作模式被设定为“室内模式”，然后，为了再次移出构造物4之外，用户接近出入口 41并从设置在其附近的位置信息发送机2再次接收边界标志为“1 启用”的位置信息信号的情况。这样，通信终端3的动作模式通过由通信终端3接收边界标志设定为“1 启用” 的来自位置信息发送机2的位置信息信号，自动设定为适合取得自身的当前位置的动作模式。因此，例如能够自动进行如下设定，即在通信终端3位于室内时，使接收位置信息信号的相关器的比例增加，相反，在室外时，使接收卫星测位信号的相关器的比例增加。并且， 通过像这样适当进行动作模式的设定，能够缩短通信终端3不能确定自身的当前位置的期间，通信终端3能够稳定且可靠地取得自身的当前位置。图14是基于位置信息信号进行的位置决定处理(图13的S1216)的处理流程图。 在该位置决定处理中，首先，基带处理部31判断通信终端3是否接收多个位置信息信号 (S1311)。通信终端3接收多个位置信息信号的情况例如是位于多个位置信息发送机2的设置位置的中间附近的情况、或与来自通信终端3附近的位置信息发送机2的位置信息信号一起接收来自设置在远离的场所中的位置信息发送机2的位置信息信号的情况(还有透过壁、地、窗等而到达的情况)。在S1311中判断为通信终端3接收多个位置信息信号的情况下(S1311中“是”)，进入S1312。另一方面，在判断为没有接收多个位置信息信号的情况下(S1311 中“否”)，进入 S1313。在S1312中，基带处理部31根据接收到的多个位置信息信号的电波的强度，决定为了求出自身的当前位置而采用的位置信息信号。例如，比较从电场强度测定部36取得的各位置信息信号各自的电场强度，采用电场强度最强的位置信息信号。此外，例如，也可以从具有规定值以上的电场强度的多个位置信息信号之中，选择包括同一位置信息的信号。在S1313中，基带处理部31基于接收到的位置信息信号(在接收多个位置信息信号的情况下，S1312中决定的位置信息信号)中包含的位置信息，求出自身的当前位置。 例如，若为包含如图6所示的位置信息的位置信息信号，则将自身的当前位置设为北纬 35. 1234 度、东经 139. 3456 度、高度 30m。此外，也可以是，基带处理部31通过执行位置修正程序315，基于位置信息信号中包含的基准传感器信息和从未图示的传感器部取得的传感器信息，对当前位置进行修正。 例如，检测位置信息发送机2与通信终端3的气压差，对基于气压与高度的关系式(或表示气压与高度的关系的表)对取得的高度进行修正等。这样，通信终端3通过比较从接收到的位置信息信号取得的基准传感器信息与从自身的传感器部取得的值，自动修正从位置信息信号取得的位置数据，并将修正后的值作为自身的当前位置。由此，通信终端3能够更加准确地测出自身的当前位置。另外，在通信终端3为便携电话机的情况等、预先知道位置信息发送机2的设置高度和通信终端3的高度(用户携带着通信终端3的高度)的情况下，也可以将该高度的差量从根据位置信息信号取得的高度中减去，来修正当前位置的高度。图15是基于卫星测位信号进行的测位处理(图12的S1115)的处理流程图。如图15所示，基带处理部31首先从接收到的卫星测位信号取得导航消息(S1511)，接着基于取得的导航消息，计算发送了该卫星测位信号的人造卫星的位置(S1512)。S卩，基带处理部 31基于来自人造卫星1的电波的传输时间，求出从通信终端3到该人造卫星1的距离(虚拟距离)，根据导航消息中包含的精密轨道信息(天文历表)，计算该人造卫星1的坐标。接着，基带处理部31判断计算出位置的人造卫星1的数量是否为4以上(S1513)， 若计算出位置的人造卫星1的数量为4以上(S1513中“4以上”)，则进入S1514，若计算出位置的人造卫星1的数量小于4 (S1513中“小于4”)，则结束处理。在S1514中，基带处理部31从计算出位置的人造卫星1之中选择最新的4个卫星， 根据这4个卫星的位置，计算自身的当前位置(纬度、经度、高度)(S1514)。另外，在上述说明中，叙述了动作模式为2个(“室内·室外兼用”和“室内”)的情况(参照图10、图11)，但动作模式的数量并不一定限于2个。例如，如图16所示，也能够将动作模式设为3个(“室外”、“室内·室外兼用”、“室内”)。图17是图10所示的动作模式设定处理的变形例，是动作模式为3个的情况下的动作模式设定处理的处理流程图。如图17所示，基带处理部31首先取得对通信终端3当前设定的动作模式，判断所取得的动作模式(S1711)。接着，基带处理部31根据取得的动作模式，设定相关部321的各相关器应捕捉的无线信号(卫星测位信号或位置信息信号)的通道以及中心频率(S1712、S1713、S1714)。这里，如图16所示，在动作模式设定为“室外”的情况下(S1711中“室外”)，将4 个相关器(1) (4)设定为卫星测位信号的通道(8油、11(^、15(^、20(^)，将其他1个相关器(5)设定为位置信息信号的通道(ISOch)。此外，在动作模式设定为“室内·室外兼用”的情况下(S1711中“室内·室外兼用”)，将2个相关器(1)，(2)设定为卫星测位信号的通道(8ch、llch)，将其他3个相关器 (3) (5)设定为IMES的位置信息信号的通道(175chU79chU80ch)o此外，在动作模式设定为“室内”的情况下(S1711中“室内”)，仅将1个相关器(1) 设定为卫星测位信号的通道(8ch)，其他4个相关器(2) (5)设定为IMES的位置信息信号的通道(174ch、175ch、179ch、180ch)。这里，与图11所示的例同样，在任何动作模式下，至少一个相关器(该图中为相关器(5))被设定为指定的位置信息信号的通道(ISOch)。另外，在动作模式为3个的情况下，也与图11的情况同样，相关器的数量不限于5 个。例如，在相关部321具备16个相关器的情况下，若动作模式为“室外”，则将14个相关器设定为卫星测位信号的通道，将其他2个设定为位置信息信号的通道。此外，若动作模式为“室外 室内兼用”，则将7个相关器设定为卫星测位信号的通道，将其他9个设定为位置信息信号的通道。此外，若动作模式为“室内”，则将2个相关器设定为卫星测位信号的通道，将其他14个设定为位置信息信号的通道。以上，结束了用于实施本发明的方式的说明，但上述的说明只是为了容易理解本发明，而不是限定本发明的。本发明不脱离其主旨而能够进行适当变更、改良，并且本发明中当然包括其等效物。例如，在以上说明中，通信终端3对自身的各相关器分配不同的通道，但也可以设定为自身的多个相关器的一部分分别接收相同的通道的位置信息信号，被设定为接收相同的通道的位置信息信号的各相关器在与设定的通道对应的应搜索的频率范围内分别搜索不同的频率范围。具体而言，例如，在与设定的通道对应的应搜索的频率范围为频率Π f3的情况下，第一相关器设定为搜索频率π f2 (Π <f2< f3)，第二相关器设定为搜索频率f2 f3。由此，多个相关器分担并同时并行地进行该通道的搜索，各个相关器应搜索的频率范围变窄，因此能够缩短搜索时间。结果，缩短通信终端3取得自身的当前位置而需要的时间。 另外，第一相关器搜索的频率范围和第二相关器搜索的频率范围优选设定为相互反复的范围尽可能小。此外，例如，也可以是，从某位置信息发送机2发送的位置信息信号之中包含与该位置信息发送机2相邻的其他位置信息发送机2的通道号码，接收到它的通信终端3将自身的相关器自动设定为接收该通道号码的通道。由此，例如缩短通信终端3移动时的、从存在于移动目的地的位置信息发送机2发送的位置信息信号的通道搜索所需要的时间，结果，能够缩短通信终端3取得自身的当前位置而需要的时间。此外，在上述第二实施方式中，对于混合器276说明了将根据同一 PRN号码生成的位置信息信号进行混合的例，但也可以通过使各无线发送部具备2个发送比特串存储部271，将根据多个通道的不同的PRN号码生成的所有位置信息信号之中的任意2个进行混
I=I O此外，上述第一实施方式、第二实施方式都是从多个天线观并列发送位置信息信号，但也可以以各天线观为单位分时发送位置信息信号。在该情况下，不会发生从各天线 28发送的位置信息信号间的干扰，因此能够从所有的天线观用任意的通道发送位置信息信号。此外，从人造卫星1或位置信息发送机2发送的无线信号的种类不限于电波。例如，无线信号也可以是利用光或红外线等的信号。附图标记说明S测位系统1人造卫星2位置信息发送机21数据生成部211 CPU212 存储部213位置信息发送程序214位置信息表215位置信息消息22 时钟部23操作部24 显示部25 通信 I/F 部26 电源部27无线发送部271发送比特串存储部272调制用时钟生成部273发送定时控制部274载波生成部275 BPSK (双相相移键控)调制部276混合器28 天线3 通信终端(便携通信终端)31 基带处理部311 CPU312 存储部313动作模式设定程序314测位处理程序315位置修正程序32无线接收部
321 相关部322 A/D 变换部323 解调部33 操作部34 显示部35 通信 I/F 部36 电场强度测定部37 时钟部38 电源部39 天线4 构造物41 出入口601边界标志(边界区域信息)602纬度(位置数据)603经度(位置数据)604高度(位置数据)
权利要求
1.一种位置信息发送机，其特征在于，该位置信息发送机具有无线发送部，该无线发送部经由天线反复发送位置信息信号， 该位置信息信号是与卫星测位信号具有互换性、并且包含表示指定位置的位置数据的无线信号，该卫星测位信号是从人造卫星发送的用于测位的无线信号；该位置信息发送机向接收到上述位置信息信号的通信终端通知由上述位置数据确定的位置；该位置信息发送机具备相互分离的多个上述天线；上述无线发送部按每个上述天线用分别不同的通道并列发送包含相同位置数据的上述位置信息信号，或者用任意的通道以上述天线为单位分时发送包含相同位置数据的上述位置信息信号。
2.如权利要求1所述的位置信息发送机，其特征在于，上述无线发送部具备与各个上述天线一一对应的多个混合器；上述混合器将如下两个信号混合，由此生成从对应的上述天线发送的上述位置信息信号，该两个信号为包含上述位置数据的发送比特串被以不同的两个采样周期采样、并分别被调制至规定频带的载波而得到的两个信号。
3.如权利要求1所述的位置信息发送机，其特征在于，上述无线发送部具备与各个上述天线一一对应的多个混合器；上述混合器将如下两个信号混合，由此生成从对应的上述天线发送的上述位置信息信号，该两个信号为一个或多个上述通道的包含上述位置数据的发送比特串中的各个发送比特串被以不同的两个采样周期采样、并分别被调制至规定频带的载波而得到的所有信号之中的任意的两个信号。
4.如权利要求2或3所述的位置信息发送机，其特征在于，上述两个采样周期是分别生成如下两个数据传输率的信号的周期，该两个数据传输率包含在上述通信终端能够接收的规定的数据传输率范围中，并具有规定值以上的差量。
5.如权利要求2或3所述的位置信息发送机，其特征在于，由上述混合器混合的上述两个信号的载波的频率包含在上述卫星测位信号的规定频带中，相对于该频带的中心频率，一方在正侧具有规定值以上的差量，另一方在负侧具有规定值以上的差量。
6.如权利要求1至3中任一项所述的位置信息发送机，其特征在于，上述位置信息信号还包含边界区域信息，该边界区域信息表示该位置信息发送机设置在室外与室内的边界附近。
7.如权利要求1至3中任一项所述的位置信息发送机，其特征在于，上述位置信息信号还包含基准传感器信息，该基准传感器信息作为用于修正上述位置数据的基准。
8.如权利要求1至3中任一项所述的位置信息发送机，其特征在于，上述位置信息信号与从GPS卫星发送的卫星测位信号具有互换性；基于与分配给上述GPS卫星的码型群不同的规定的码型群进行频谱扩展，由此构成多个上述通道。
9.一种通信终端，其特征在于，该通信终端接收卫星测位信号和位置信息信号，该卫星测位信号是从人造卫星发送的用于测位的无线信号，该位置信息信号是与上述卫星测位信号具有互换性、并且包含表示指定位置的位置数据的无线信号；该通信终端基于接收到的卫星测位信号和位置信息信号，测出自身的当前位置； 该通信终端具备多个相关器，该多个相关器对接收到的位置信息信号按每个通道并列进行搜索；该通信终端对于应该针对同一上述通道搜索的规定的整个频率范围，由两个以上的相关器分担各自不同的频率范围来进行搜索。
10.如权利要求9所述的通信终端，其特征在于，该通信终端具备传感器，该传感器取得用于修正上述位置数据的传感器信息； 该通信终端从上述位置信息信号取得基准传感器信息，该基准传感器信息作为用于修正上述位置数据的基准；该通信终端通过比较从上述传感器取得的传感器信息与上述基准传感器信息，对上述位置数据进行修正来测出自身的当前位置。
11.一种测位系统，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的位置信息发送机，设置在与需要的测位精度对应的各个单位区域中；以及通信终端，接收上述卫星测位信号和上述位置信息信号，并基于接收到的上述卫星测位信号和上述位置信息信号，测出自身的当前位置；在相互相邻的上述位置信息发送机之间，不使用同一通道地发送上述位置信息信号。
12.一种位置信息发送机，发送GPS信号，其特征在于，具备 GSP信号生成部，生成包含位置信息的GPS信号；以及第一天线及第二天线，发送包含上述位置信息的GPS信号； 上述第一天线与上述第二天线相互分离；上述第一天线利用以第一伪随机噪声号码编码的GPS信号，发送位置信息； 上述第二天线利用以与上述第一伪随机噪声号码不同的第二伪随机噪声号码编码的 GPS信号，发送与上述第一天线相同的位置信息。
全文摘要
在室外、室内双方取得当前位置的测位系统中，克服设置在室内的位置信息发送机的无效点或信号的干扰的问题，使得测位误差不变大，并且防止测位时间的增大。一种位置信息发送机(2)，具有无线发送部，该无线发送部经由天线反复发送位置信息信号，该位置信息信号是与从人造卫星发送的卫星测位信号具有互换性、并且包含表示指定位置的位置数据的无线信号；该位置信息发送机(2)具备相互分离的多个天线(28)；上述无线发送部将包含相同位置数据的上述位置信息信号，按每个天线(28)用分别不同的通道并列发送，或者用任意的通道以天线(28)为单位分时发送。
文档编号G01S5/14GK102472812SQ20108003233
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月13日 优先权日2009年9月28日
发明者川口贵正, 江端智一, 藤冈孝芳 申请人:株式会社日立制作所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
