JP6503994B2 - 無線測位装置および無線測位システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信により測位を行う無線測位装置および無線測位システムに関する。

特許文献１のように、基準局付近の道路上を移動する移動体に搭載された無線通信装置（以下、移動体通信装置という）が、基準局から定期的に送信される無線ビーコンを受信したときの受信信号強度を検出することにより、移動体通信装置の現在位置を計測する技術が知られている。

特開２０１３−２５７３０６号公報

しかし、基準局が送信電力制御を行うことにより無線ビーコンの送信電力が変化すると、移動体通信装置で受信した無線ビーコンの受信電力の変化が、送信電力の変化によるものであるのか、移動体の移動によるものであるのかを移動体通信装置側で区別することができない。このため、無線ビーコンの受信信号強度に基づいて現在位置を計測することができなくなるおそれがあった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、送信電力が変化しても測位を可能とする技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた第１発明は、移動体に搭載される無線測位装置であって、無線受信部と、特性算出部と、傾斜情報取得部と、基準情報記憶部と、位置決定部とを備える。

無線受信部は、データを無線送信する無線通信機から送信される電波を受信する。
特性算出部は、電波を無線受信部で受信した場合における伝搬路特性を算出する。なお、第１発明の伝搬路特性とは、電波を無線受信部で受信した場合における伝搬路の特性を示すものであり、例えば、伝搬路の伝達関数の周波数特性または時間特性、送信信号に伝搬路の伝達関数が乗算された受信信号の周波数特性または畳み込み積分された時間特性が挙げられる。

傾斜情報取得部は、特性算出部が算出した伝搬路特性における傾きに関する情報である特性傾斜情報を取得する。
基準情報記憶部は、伝搬路特性の特性傾斜情報と、無線測位装置の位置に関連する情報である位置関連情報との対応関係が予め設定された測位基準情報を記憶する。

位置決定部は、基準情報記憶部により記憶された測位基準情報において、傾斜情報取得部で取得された特性傾斜情報と一致する一致部位があるか否かを判断し、一致部位があると判断された場合に、測位基準情報において一致部位に対応する位置関連情報に基づいて、無線測位装置の現在の位置を決定する。

このように構成された第１発明の無線測位装置は、測位基準情報に対応する１機の無線通信機と無線通信を行うことにより、当該無線通信装置の現在の位置を決定することができる。

そして、第１発明の無線測位装置は、測位基準情報において、伝搬路特性の特性傾斜情報と一致する一致部位に対応する位置関連情報に基づいて、無線測位装置の現在の位置を決定する。

無線通信機から送信される電波の送信電力が変化しても伝搬路は変化せず、伝搬路特性は、その値が、その値に依存せず且つ送信電力の変化に応じた一定の大きさで増減する。すなわち、無線通信機から送信される電波の送信電力が変化しても、伝搬路特性における傾きは変化しない。

これにより、第１発明の無線測位装置は、無線通信機から送信される電波の送信電力が変化しても測位基準情報を用いて測位を行うことができる。
上記目的を達成するためになされた第２発明は、上記の無線通信機と、第１発明の無線測位装置とを備える無線測位システムである。

このように構成された第２発明の無線測位システムは、第１発明の無線測位装置を備えたものであり、第１発明の無線測位装置と同様の効果を得ることができる。

無線測位システム１の構成を示す図である。 サーバ２の構成を示すブロック図である。 移動端末３の構成を示すブロック図である。 測定端末４の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の位置推定処理を示すフローチャートである。 先行波ＰＷと遅延波ＤＷを説明する図である。 送信局から送信される電波の送信電力と、受信局での周波数特性と、微分値の周波数特性を示す図である。 測定処理を示すフローチャートである。 第１実施形態の軌跡更新処理を示すフローチャートである。 第１実施形態における位置推定の具体例を示す図である。 ディップと基準ディップマップを示す図である。 第２実施形態の位置推定処理を示すフローチャートである。 第２実施形態におけるディップの検出方法を示す図である。 第２実施形態のディップ検出処理を示すフローチャートである。 第３実施形態におけるディップの検出方法を示す図である。 第３実施形態のディップ検出処理を示すフローチャートである。 基準軌跡における伝搬路特性と、移動端末３により取得される伝搬路特性と、基準軌跡における変換後の伝搬路特性を示す図である。 第４実施形態の位置推定処理を示すフローチャートである。 第５実施形態の位置推定処理を示すフローチャートである。 第５実施形態の軌跡更新処理を示すフローチャートである。 送信局から送信される電波の送信電力と、受信局でのインパルス応答と、微分値の時間特性を示す図である。

（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の無線測位システム１は、図１に示すように、ＧＰＳ（Global Positioning System）圏外領域に分散して設置されて路車間通信を行う複数のサーバ２と、自動車に搭載されて路車間通信を行う複数の移動端末３と、自動車に搭載されて路車間通信を行う複数の測定端末４とを備える。なお図１は、１台のサーバ２と１台の移動端末３と１台の測定端末４を示している。

サーバ２は、図２に示すように、路車間通信装置１１、データ記憶装置１２および制御部１３を備える。
路車間通信装置１１は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送方式を用いて、移動端末３および測定端末４との間で無線通信を行う。データ記憶装置１２は、後述の基準軌跡を示す基準軌跡情報を記憶する。

制御部１３は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２およびＲＡＭ２３を備える。制御部１３は、ＲＯＭ２２が記憶するプログラムに基づく処理をＣＰＵ２１が実行することにより、路車間通信装置１１とデータ記憶装置１２を制御する。

サーバ２は、サーバ２自身の識別情報を含む無線ビーコンを、路車間通信により、周囲の自動車へ定期的に送信する。
移動端末３は、図３に示すように、位置検出器３１、路車間通信装置３２および制御部３３を備える。

位置検出器３１は、ＧＰＳ衛星からの衛星信号を受信するＧＰＳ受信機、車輪の回転から自車の走行距離を検出する距離センサ、および自車の方位を検出する方位センサ等を備え、これらから得られる信号に基づき、自車の位置および進行方位を検出する。位置検出器３１の検出結果は制御部３３へ入力される。

路車間通信装置３２は、ＯＦＤＭ伝送方式を用いてサーバ２との間で無線通信を行う装置であり、ＯＦＤＭ送信装置４１とＯＦＤＭ受信装置４２を備える。
ＯＦＤＭ送信装置４１は、制御部３３から入力されるデータをＯＦＤＭ変調方式で変調することによりＯＦＤＭ信号を生成し、生成したＯＦＤＭ信号を無線送信する。

ＯＦＤＭ受信装置４２は、アンテナ５１、ＲＦ（Radio Frequency）部５２、直交復調部５３、アナログデジタル変換部５４、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部５５、伝搬路推定部５６、伝搬路補償部５７、位相誤差補正部５８およびサブキャリア復調部５９を備える。

アンテナ５１は、サーバ２により無線送信されて伝搬路を伝搬してきたＯＦＤＭ信号を受信する。
ＲＦ部５２は、アンテナ５１が受信したＯＦＤＭ信号を、信号処理に適した周波数帯の受信信号にダウンコンバートする。

直交復調部５３は、ＲＦ部５２がダウンコンバートした受信信号から、Ｉ成分およびＱ成分を表す二つのベースバンド信号を生成する。
アナログデジタル変換部５４は、直交復調部５３が生成した二つのベースバンド信号をそれぞれサンプリングして、Ｉ成分およびＱ成分を表す二つのデータ列を生成する。

ＦＦＴ部５５は、アナログデジタル変換部５４が生成した二つのデータ列について高速フーリエ変換処理を行い、ＯＦＤＭ信号のサブキャリアを含む周波数領域の信号（以下、周波数領域信号という）に変換する。

伝搬路推定部５６は、ＦＦＴ部５５によって変換された周波数領域信号から、送受信側の双方で既知となっている既知信号（例えば、パイロットシンボル）を抽出し、抽出した既知信号を用いて伝搬路特性を推定する。

伝搬路補償部５７は、伝搬路推定部５６で推定された伝搬路特性を用いて、伝搬路に起因した周波数領域信号の歪みを補償する。
位相誤差補正部５８は、伝搬路補償部５７で補償された信号の位相を補正する。

サブキャリア復調部５９は、位相誤差補正部５８から出力された信号をサブキャリア毎に復調してデータ列を生成する。
制御部３３は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２およびＲＡＭ６３を備える。制御部３３は、ＲＯＭ６２が記憶するプログラムに基づく処理をＣＰＵ６１が実行することにより、路車間通信装置３２を制御する。

測定端末４は、図４に示すように、位置検出器７１、路車間通信装置７２および制御部７３を備える。
位置検出器７１は、位置検出器３１と同様にして、自車の位置および進行方位を検出する。位置検出器７１の検出結果は制御部７３へ入力される。

路車間通信装置７２は、ＯＦＤＭ伝送方式を用いてサーバ２との間で無線通信を行う装置であり、ＯＦＤＭ送信装置８１とＯＦＤＭ受信装置８２を備える。
ＯＦＤＭ送信装置８１は、制御部７３から入力されるデータをＯＦＤＭ変調方式で変調することによりＯＦＤＭ信号を生成し、生成したＯＦＤＭ信号を無線送信する。

ＯＦＤＭ受信装置８２は、ＯＦＤＭ受信装置４２と同様に、アンテナ９１、ＲＦ部９２、直交復調部９３、アナログデジタル変換部９４、ＦＦＴ部９５、伝搬路推定部９６、伝搬路補償部９７、位相誤差補正部９８およびサブキャリア復調部９９を備え、ＯＦＤＭ受信装置４２と同様に動作する。

制御部７３は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２およびＲＡＭ１０３を備える。制御部７３は、ＲＯＭ１０２が記憶するプログラムに基づく処理をＣＰＵ１０１が実行することにより、路車間通信装置７２を制御する。

このように構成された無線測位システム１において、移動端末３は、後述する位置推定処理を実行する。測定端末４は、後述する測定処理を実行する。サーバ２は、後述する軌跡更新処理を実行する。

まず、移動端末３のＣＰＵ６１が実行する位置推定処理の手順を説明する。この位置推定処理は、ＣＰＵ６１の動作中において繰り返し実行される処理である。
この位置推定処理が実行されると、ＣＰＵ６１は、図５に示すように、まずＳ１０にて、無線ビーコンを検出したか否かを判断する。ここで、無線ビーコンを検出していない場合には、Ｓ９０に移行する。一方、無線ビーコンを検出した場合には、Ｓ２０にて、検出した無線ビーコンに含まれる識別情報により特定されるサーバ２が、移動端末３が基準軌跡を取得しているサーバであるか否かを判断する。ここで、既に基準軌跡を取得しているサーバである場合には、Ｓ４０に移行する。

一方、基準軌跡を取得していないサーバである場合には、Ｓ３０にて、基準軌跡情報の送信を要求する基準軌跡要求指令を、検出した無線ビーコンに対応するサーバ２へ送信し、Ｓ４０に移行する。

そしてＳ４０に移行すると、路車間通信装置３２の伝搬路補償部５７から伝搬路特性を取得する。
ここで、伝搬路特性について説明する。図６に示すように、送信局ＴＳから電波を送信する場合に、受信局ＲＳは、送信局ＴＳから受信局ＲＳへ直接到達する先行波ＰＷと、建物ＢＬ等で反射した後に受信局ＲＳへ到達する遅延波ＤＷを受信する。

Ｓ４０で取得する伝搬路特性は、図７（Ａ）のグラフＧ２で示すように、送信局ＴＳ（すなわち、サーバ２）から送信された電波を受信局ＲＳ（すなわち、移動端末３）で受信した場合における伝搬路の伝達関数の周波数特性である。

そしてＳ４０の処理が終了すると、図５に示すように、Ｓ５０にて、Ｓ４０で取得された伝搬路特性について周波数方向における微分を行い、微分値の周波数特性を作成する。図７（Ａ）のグラフＧ３は、微分値の周波数特性を示す。

そしてＳ６０にて、検出した無線ビーコンに対応する基準軌跡情報を既に取得している場合に、この基準軌跡情報で示される基準軌跡（図１０の基準軌跡ＴＲを参照）上に、Ｓ５０で作成した周波数特性を重ね合わせて（図１０の微分値周波数特性ＤＦを参照）、一致している部位があるか否かを判断する。基準軌跡は、サーバ２付近の道路上でサーバ２から最も近い地点を基点としてこの道路上を走行した距離（以下、基準移動距離という）と、微分値の周波数特性との対応関係を示すものである（図１０の基準軌跡ＴＲを参照）。なおＳ６０では、検出した無線ビーコンに対応する基準軌跡情報が取得されていない場合には、一致している部位がないと判断される。

ここで、一致している部位がある場合には、Ｓ７０にて、一致している部位に対応する基準移動距離（図１０の現時点移動距離ＤＮ１を参照）に基づいて、走行している道路上における自車両の現在位置を算出し、Ｓ９０に移行する。一方、一致している部位がない場合には、Ｓ８０にて、位置検出器３１の検出結果に基づいて自車両の現在位置を算出し、Ｓ９０に移行する。

そしてＳ９０に移行すると、検出した無線ビーコンに対応するサーバ２から基準軌跡情報を受信したか否かを判断する。ここで、基準軌跡情報を受信していない場合には、位置推定処理を一旦終了する。一方、基準軌跡情報を受信した場合には、Ｓ１００にて、受信した基準軌跡情報をＲＡＭ６３に記憶し、位置推定処理を一旦終了する。

次に、測定端末４のＣＰＵ１０１が実行する測定処理の手順を説明する。この測定処理は、ＣＰＵ１０１の動作中において繰り返し実行される処理である。
この測定処理が実行されると、ＣＰＵ１０１は、図８に示すように、まずＳ２１０にて、無線ビーコンを検出したか否かを判断する。ここで、無線ビーコンを検出していない場合には、測定処理を一旦終了する。一方、無線ビーコンを検出した場合には、Ｓ２２０にて、Ｓ４０と同様にして、ＯＦＤＭ受信装置８２の伝搬路補償部９７から伝搬路特性を取得する。

さらにＳ２３０にて、Ｓ５０と同様にして、Ｓ２２０で取得された伝搬路特性について周波数方向における微分を行い、微分値の周波数特性を作成する。またＳ２４０にて、位置検出器７１の検出結果に基づいて自車両の現在位置を算出する。

そしてＳ２５０にて、Ｓ２３０で作成された微分値の周波数特性を示す情報に、Ｓ２４０で算出された現在位置を示す位置情報を付加した軌跡作成用情報を作成する。その後Ｓ２６０にて、Ｓ２５０で作成された軌跡作成用情報を、路車間通信によりサーバ２へ送信し、測定処理を一旦終了する。

次に、サーバ２のＣＰＵ２１が実行する軌跡更新処理の手順を説明する。この軌跡更新処理は、ＣＰＵ２１の動作中において繰り返し実行される処理である。
この軌跡更新処理が実行されると、ＣＰＵ２１は、図９に示すように、まずＳ３１０にて、移動端末３から基準軌跡要求指令を受信したか否かを判断する。ここで、基準軌跡要求指令を受信していない場合には、Ｓ３３０に移行する。一方、基準軌跡要求指令を受信した場合には、Ｓ３２０にて、データ記憶装置１２に記憶されている基準軌跡情報を、路車間通信により移動端末３へ送信し、Ｓ３３０に移行する。

そしてＳ３３０に移行すると、測定端末４から軌跡作成用情報を受信したか否かを判断する。ここで、軌跡作成用情報を受信していない場合には、軌跡更新処理を一旦終了する。一方、軌跡作成用情報を受信した場合には、Ｓ３４０にて、受信した軌跡作成用情報に基づいて、データ記憶装置１２に記憶されている基準軌跡情報を更新し、軌跡更新処理を一旦終了する。具体的には、Ｓ３４０では、まず、受信した軌跡作成用情報に付加されている位置情報が示す位置に基づいて、この位置に対応する基準移動距離を特定する。位置と基準移動距離との対応関係を示す情報は、予めデータ記憶装置１２に記憶されている。そしてＳ３４０では、特定された基準移動距離に対応する微分値の周波数特性を、受信した軌跡作成用情報が示す微分値の周波数特性に置換することにより、基準軌跡情報を更新する。

このように構成された移動端末３は、自動車に搭載される無線測位装置であって、ＯＦＤＭ受信装置４２を備える。
ＯＦＤＭ受信装置４２は、データを無線送信するサーバ２から送信される電波を受信する。

ＯＦＤＭ受信装置４２の伝搬路推定部５６は、伝搬路特性を算出する。この伝搬路特性は、電波をＯＦＤＭ受信装置４２で受信した場合における伝搬路の伝達関数の周波数特性である。

移動端末３の制御部３３は、伝搬路特性について周波数方向における微分を行い、微分値の周波数特性を取得する（Ｓ５０）。
移動端末３の制御部３３は、伝搬路特性における微分値の周波数特性と、基準移動距離との対応関係が予め設定された基準軌跡情報を記憶する（Ｓ１００）。

移動端末３の制御部３３は、記憶された基準軌跡情報において取得された微分値の周波数特性と一致する一致部位があるか否かを判断し、一致部位があると判断された場合に、基準軌跡情報において一致部位に対応する基準移動距離に基づいて、移動端末３の現在の位置を決定する（Ｓ６０，Ｓ７０）。

このように移動端末３は、基準軌跡情報に対応する１機のサーバ２と無線通信を行うことにより、移動端末３の現在の位置を決定することができる。
そして移動端末３は、基準軌跡情報において、伝搬路特性における微分値の周波数特性と一致する一致部位に対応する基準移動距離に基づいて、移動端末３の現在の位置を決定する。

サーバ２から送信される電波の送信電力が変化しても伝搬路は変化せず、伝搬路特性は、その値（すなわち、伝達関数の強度）が、その値に依存せず且つ送信電力の変化に応じた一定の大きさで増減する。すなわち、サーバ２から送信される電波の送信電力が変化しても、伝搬路特性について周波数方向における傾きは変化しない。

図７（Ｂ）のグラフＧ１１で示すように、送信局ＴＳ（すなわち、サーバ２）から送信された電波の送信電力が小さくなった場合には、図７（Ｂ）のグラフＧ１２で示すように、受信局ＲＳ（すなわち、移動端末３）で受信した場合における伝搬路特性は、形状は変化せずにレベルが全体的に低くなる（矢印ＡＬ１を参照）。このため、図７（Ａ）のグラフＧ３と図７（Ｂ）のグラフＧ１３で示すように、送信電力が変化しても、微分値の周波数特性は変化しない。図７（Ｂ）のグラフＧ１３は、送信電力が小さくなった場合における微分値の周波数特性を示す。

これにより、移動端末３は、サーバ２から送信される電波の送信電力が変化しても基準軌跡情報を用いて測位を行うことができる。
またサーバ２は、予め設定された設置位置に固定して設置されている。そして、基準軌跡情報における基準移動距離は、サーバ２の付近に敷設されている道路上の位置を示す情報である。これにより、測位を行う領域を道路上に限定することができ、移動端末３の測位に必要な基準軌跡情報の情報量を低減することができる。なお、「道路上の位置を示す情報」とは、道路上における移動端末３の位置を特定可能な情報をいう。

以上説明した実施形態において、移動端末３は本発明における無線測位装置、サーバ２は本発明における無線通信機、ＯＦＤＭ受信装置４２は本発明における無線受信部、伝搬路推定部５６は本発明における特性算出部である。

また、Ｓ５０の処理は本発明における傾斜情報取得部、Ｓ１００の処理は本発明における基準情報記憶部、Ｓ６０，Ｓ７０の処理は本発明における位置決定部である。
また、伝搬路特性について周波数方向における微分値は本発明における特性傾斜情報、基準軌跡情報は本発明における測位基準情報、基準移動距離は本発明における位置関連情報である。

（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態を図面とともに説明する。なお第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。

第２実施形態の無線測位システム１は、サーバ２のデータ記憶装置１２が、基準軌跡を示す基準軌跡情報を記憶する代わりに、基準ディップマップを示す基準マップ情報を記憶する点が第１実施形態と異なる。

ディップは、図１１（Ａ）に示すように、伝搬路特性において、深くて鋭いレベルの落ち込みが生じている部分である（ディップＤＰ１，ＤＰ２を参照）。
基準ディップマップは、図１１（Ｂ）に示すように、サーバ２付近の道路上でサーバ２から最も近い地点を基点としてこの道路上を走行した距離（基準移動距離）と、ディップが生じている周波数との対応関係を示すものである。

また、第２実施形態の位置推定処理、測定処理および軌跡更新処理が第１実施形態と異なる。
まず、第２実施形態の移動端末３のＣＰＵ６１が実行する位置推定処理の手順を説明する。

この位置推定処理が実行されると、ＣＰＵ６１は、図１２に示すように、まずＳ４１０にて、無線ビーコンを検出したか否かを判断する。ここで、無線ビーコンを検出していない場合には、Ｓ５１０に移行する。一方、無線ビーコンを検出した場合には、Ｓ４２０にて、検出した無線ビーコンに含まれる識別情報により特定されるサーバ２は、移動端末３が基準ディップマップを取得しているサーバであるか否かを判断する。ここで、既に基準ディップマップを取得しているサーバである場合には、Ｓ４４０に移行する。

一方、基準ディップマップを取得していないサーバである場合には、Ｓ４３０にて、基準マップ情報の送信を要求する基準マップ要求指令を、検出した無線ビーコンに対応するサーバ２へ送信し、Ｓ４４０に移行する。

そしてＳ４４０に移行すると、第１実施形態のＳ４０と同様に、伝搬路特性を取得する。さらにＳ４５０にて、後述のディップ検出処理を実行し、Ｓ４４０で取得された伝搬路特性の中からディップを検出する。

そしてＳ４６０にて、検出した無線ビーコンに対応する基準マップ情報を既に取得している場合に、この基準マップ情報で示される基準ディップマップ（図１１（Ｂ）の基準ディップマップＤＭを参照）上に、Ｓ４５０で検出したディップを重ね合わせて（図１１（Ｂ）の検出ディップＤＤ１，ＤＤ２，ＤＤ３を参照）、一致している部位があるか否かを判断する。

ここで、一致している部位がある場合には、Ｓ４７０にて、基準ディップマップ上に、現時点より前に検出したディップ（図１１（Ｂ）の検出ディップＤＤ１１，ＤＤ１２を参照）を重ね合わせて一致している部位があるか否かを判断する。なお、現時点より前に検出したディップに対応する基準移動距離は、位置検出器３１の検出結果に基づいて特定することができる。

ここで、一致している部位がある場合には、Ｓ４８０にて、Ｓ４６０において判断した一致部位に対応する基準移動距離（図１１（Ｂ）の現時点移動距離ＤＮ２を参照）に基づいて、走行している道路上における自車両の現在位置を算出する。さらにＳ４８０では、算出した現在位置に対して、「高」の信頼度を設定し、Ｓ５１０に移行する。信頼度は、高いことを示す「高」と、低いことを示す「低」の２種類が設けられている。

一方、一致している部位がない場合には、Ｓ４９０にて、Ｓ４６０において判断した一致部位に対応する基準移動距離（図１１（Ｂ）の現時点移動距離ＤＮ２を参照）に基づいて、走行している道路上における自車両の現在位置を算出する。さらにＳ４９０では、算出した現在位置に対して、「低」の信頼度を設定し、Ｓ５１０に移行する。

またＳ４６０にて、一致している部位がない場合には、Ｓ５００にて、位置検出器３１の検出結果に基づいて自車両の現在位置を算出する。さらにＳ５００では、算出した現在位置に対して、「低」の信頼度を設定し、Ｓ５１０に移行する。

そしてＳ５１０に移行すると、検出した無線ビーコンに対応するサーバ２から基準マップ情報を受信したか否かを判断する。ここで、基準マップ情報を受信していない場合には、位置推定処理を一旦終了する。一方、基準マップ情報を受信した場合には、Ｓ５２０にて、受信した基準マップ情報をＲＡＭ６３に記憶し、位置推定処理を一旦終了する。

次に、Ｓ４５０で実行されるディップ検出処理の手順を説明する。
このディップ検出処理は、図１３に示すように、伝搬路特性において、伝達関数の値（以下、伝達関数値という）が判定値Ｉｔｈを下回る減少側周波数ｆ１と、伝達関数値が判定値Ｉｔｈを上回る増加側周波数ｆ２を検出することにより、ディップが生じる周波数を検出する。

このディップ検出処理が実行されると、ＣＰＵ６１は、図１４に示すように、まずＳ６１０にて、検出周波数Ｆｄを予め設定された検出開始周波数ｆｓに設定する。そしてＳ６２０にて、伝搬路特性について、検出周波数Ｆｄでの伝達関数値が予め設定された判定値Ｉｔｈ未満であるか否かを判断する。ここで、検出周波数Ｆｄでの伝達関数値が判定値Ｉｔｈ以上である場合には、Ｓ６３０にて、検出周波数Ｆｄに予め設定された周波数増加量Δｆを加算した加算値を新たな検出周波数Ｆｄとして設定し、Ｓ６２０に移行する。一方、検出周波数Ｆｄでの伝達関数値が判定値Ｉｔｈ未満である場合には、Ｓ６４０にて、減少側周波数ｆ１を検出周波数Ｆｄに設定する。

そしてＳ６５０にて、検出周波数Ｆｄに周波数増加量Δｆを加算した加算値を新たな検出周波数Ｆｄとして設定する。その後Ｓ６６０にて、伝搬路特性について、検出周波数Ｆｄでの伝達関数値が判定値Ｉｔｈを超えているか否かを判断する。ここで、検出周波数Ｆｄでの伝達関数値が判定値Ｉｔｈ以下である場合には、Ｓ６５０に移行する。

一方、検出周波数Ｆｄでの伝達関数値が判定値Ｉｔｈを超えている場合には、Ｓ６７０にて、増加側周波数ｆ２を検出周波数Ｆｄに設定する。そしてＳ６８０にて、減少側周波数ｆ１と増加側周波数ｆ２との平均値を算出し、Ｓ６９０にて、Ｓ６８０で算出された平均値をディップ周波数として記憶する。

次にＳ７００にて、検出周波数Ｆｄが予め設定された検出終了周波数ｆｅ以上であるか否かを判断する。ここで、検出周波数Ｆｄが検出終了周波数ｆｅ未満である場合には、Ｓ７１０にて、検出周波数Ｆｄに周波数増加量Δｆを加算した加算値を新たな検出周波数Ｆｄとして設定し、Ｓ６２０に移行する。一方、検出周波数Ｆｄが検出終了周波数ｆｅ以上である場合には、ディップ検出処理を終了する。

また、第２実施形態の測定処理および軌跡更新処理は、微分値の周波数特性の代わりに、ディップを用いる点が第１実施形態と異なる。
このように構成された移動端末３の制御部３３は、伝搬路特性についてディップが生じる周波数を検出し、ディップの周波数特性を取得する（Ｓ４５０）。

移動端末３の制御部３３は、伝搬路特性におけるディップの周波数特性と、基準移動距離との対応関係が予め設定された基準マップ情報を記憶する（Ｓ５２０）。
移動端末３の制御部３３は、記憶された基準軌跡情報において取得されたディップの周波数特性と一致する一致部位があるか否かを判断し、一致部位があると判断された場合に、基準マップ情報において一致部位に対応する基準移動距離に基づいて、移動端末３の現在の位置を決定する（Ｓ４６０〜Ｓ４９０）。

このように移動端末３は、伝搬路特性において極小値となる周波数を用いて、測位を行う。これにより、検出されたディップの周波数と、基準マップ情報において設定されているディップの周波数とが一致しているか否かという簡便な方法で、一致部位があるか否かを判断することができ、制御部３３の処理負荷を低減することができる。

以上説明した実施形態において、Ｓ４５０の処理は本発明における傾斜情報取得部、Ｓ５２０の処理は本発明における基準情報記憶部、Ｓ４６０〜Ｓ４９０の処理は本発明における位置決定部である。

また、ディップは本発明における周波数傾斜情報および特性傾斜情報、基準マップ情報は本発明における測位基準情報、ディップの周波数は本発明における極小値となる周波数である。

（第３実施形態）
以下に本発明の第３実施形態を図面とともに説明する。なお第３実施形態では、第２実施形態と異なる部分を説明する。

第３実施形態の無線測位システム１は、ディップ検出処理が変更された点が第２実施形態と異なる。
次に、第３実施形態のディップ検出処理の手順を説明する。

このディップ検出処理は、図１５に示すように、まず、伝搬路特性（グラフＧ２１を参照）について周波数方向における微分を行い、微分値の周波数特性（グラフＧ２２を参照）を作成する。

そしてディップ検出処理は、微分値の周波数特性について、極小値となる極小周波数ｆ１１と、極大値となる極大周波数ｆ１２を検出する。さらにディップ検出処理は、極小値と極大値との差ΔＤが予め設定されたディップ判定値Ｄｔｈを超えている場合に、極小周波数ｆ１１と極大周波数ｆ１２との中間の周波数を、ディップが生じる周波数として検出する。

このディップ検出処理が実行されると、ＣＰＵ６１は、図１６に示すように、まずＳ８１０にて、Ｓ５０と同様にして、Ｓ４４０で取得された伝搬路特性について周波数方向における微分を行い、微分値の周波数特性を作成する。

またＳ８２０にて、検出周波数Ｆｄを予め設定された検出開始周波数ｆｓに設定する。そしてＳ８３０にて、微分値の周波数特性について、検出周波数Ｆｄでの微分値が極小値であるか否かを判断する。ここで、検出周波数Ｆｄでの微分値が極小値でない場合には、Ｓ８４０にて、検出周波数Ｆｄに予め設定された周波数増加量Δｆを加算した加算値を新たな検出周波数Ｆｄとして設定し、Ｓ８４０に移行する。

一方、検出周波数Ｆｄでの微分値が極小値である場合には、Ｓ８５０にて、極小周波数ｆ１１を検出周波数Ｆｄに設定する。さらにＳ８６０にて、極小値ｄ１を検出周波数Ｆｄでの微分値に設定する。

そしてＳ８７０にて、検出周波数Ｆｄに周波数増加量Δｆを加算した加算値を新たな検出周波数Ｆｄとして設定する。その後Ｓ８８０にて、検出周波数Ｆｄでの微分値が極大値であるか否かを判断する。ここで、検出周波数Ｆｄでの微分値が極大値でない場合には、Ｓ８７０に移行する。

一方、検出周波数Ｆｄでの微分値が極大値である場合には、Ｓ８９０にて、極大周波数ｆ１２を検出周波数Ｆｄに設定する。さらにＳ９００にて、極大値ｄ２を検出周波数Ｆｄでの微分値に設定する。

そしてＳ９１０にて、極大値ｄ２から極小値ｄ１を減算した減算値を差ΔＤとして設定する。次にＳ９２０にて、差ΔＤが予め設定されたディップ判定値Ｄｔｈを超えているか否かを判断する。ここで、差ΔＤがディップ判定値Ｄｔｈ以下である場合には、Ｓ９３０にて、検出周波数Ｆｄに周波数増加量Δｆを加算した加算値を新たな検出周波数Ｆｄとして設定し、Ｓ８３０に移行する。

一方、差ΔＤがディップ判定値Ｄｔｈを超えている場合には、Ｓ９４０にて、極小周波数ｆ１１と極大周波数ｆ１２との平均値を算出し、Ｓ９５０にて、Ｓ９４０で算出された平均値をディップ周波数として記憶する。

次にＳ９６０にて、検出周波数Ｆｄが予め設定された検出終了周波数ｆｅ以上であるか否かを判断する。ここで、検出周波数Ｆｄが検出終了周波数ｆｅ未満である場合には、Ｓ９３０に移行する。一方、検出周波数Ｆｄが検出終了周波数ｆｅ以上である場合には、ディップ検出処理を終了する。

このように構成された移動端末３の制御部３３は、極大値ｄ２から極小値ｄ１を減算した差ΔＤが予め設定されたディップ判定値Ｄｔｈを超えている場合に、極小周波数ｆ１１と極大周波数ｆ１２との平均値をディップ周波数とする。これにより、急傾斜で減少から増加に変化する箇所をディップとして検出することができる。

以上説明した実施形態において、Ｓ９２０の判断条件は本発明における急傾斜判定条件である。
（第４実施形態）
以下に本発明の第４実施形態を図面とともに説明する。なお第４実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。

第４実施形態の無線測位システム１では、図１７（Ａ）と図１７（Ｂ）に示すように、基準軌跡における微分値の周波数特性と、移動端末３により取得される微分値の周波数特性との間で、帯域と、周波数分解サンプル数と、分解能帯域幅（ＲＢＷ：resolution bandwidth）とが異なる。

基準軌跡における微分値の周波数特性は、図１７（Ａ）に示すように、帯域が１０ＭＨｚ、周波数分解サンプル数が８１９２ポンント、ＲＢＷが１２２０．７Ｈｚである。
移動端末３により取得される微分値の周波数特性は、図１７（Ｂ）に示すように、帯域が５ＭＨｚ、周波数分解サンプル数が１０２４ポンント、ＲＢＷが４８８２．８Ｈｚである。

軌跡変換処理は、図１７（Ｃ）に示すように、基準軌跡における微分値の周波数特性のＲＢＷを、移動端末３により取得される微分値の周波数特性のＲＢＷと一致するように変換する。

第４実施形態の無線測位システム１は、位置推定処理が変更された点が第１実施形態と異なる。
第４実施形態の位置推定処理は、Ｓ９２，Ｓ９４，Ｓ９６の処理が追加された点と、Ｓ１００の処理が省略された点が第１実施形態と異なる。

すなわち、図１８に示すように、Ｓ９０にて、基準軌跡情報を受信した場合には、Ｓ９２にて、変換パラメータを算出する。具体的には、まず、移動端末３により取得される微分値の周波数特性の帯域を周波数分解サンプル数で除算した値を変換後ＲＢＷとして算出する。なお、上記の微分値の周波数特性の帯域と周波数分解サンプル数は、移動端末３内に予め設定されている。例えば、移動端末３により取得される微分値の周波数特性の帯域が５ＭＨｚであり、周波数分解サンプル数が１０２４ポンントである場合には、変換後ＲＢＷは４８８２．８Ｈｚである。そして、変換後ＲＢＷを、基準軌跡における微分値の周波数特性のＲＢＷで除算し、この除算値を変換パラメータとして算出する。なお、基準軌跡における微分値の周波数特性のＲＢＷを示すＲＢＷ情報は、基準軌跡情報に付加されており、受信した基準軌跡情報から取得することができる。例えば、ＲＢＷ情報が示すＲＢＷが１２２０．７Ｈｚである場合には、変換パラメータは４ポイントである。

そしてＳ９４にて、基準軌跡情報が示す基準軌跡において、変換パラメータが示すポイント分を１ポイント分にまとめる変換を行う（図１７（Ｃ）を参照）。さらにＳ９６にて、変換後の基準軌跡を示す情報を変換後の基準軌跡情報としてＲＡＭ６３に記憶し、位置推定処理を一旦終了する。

このように構成された移動端末３のＯＦＤＭ受信装置４２は、サーバ２から送信される基準軌跡情報を受信する。
移動端末３の制御部３３は、記憶する基準軌跡情報の分解能帯域幅と一致するように、ＯＦＤＭ受信装置４２で受信した基準軌跡情報の分解能帯域幅を変換する（Ｓ９２，Ｓ９４）。

移動端末３の制御部３３は、分解能帯域幅が変換された後の基準軌跡情報を記憶する（Ｓ９６）。
これにより移動端末３は、サーバ２から送信される基準軌跡情報の分解能帯域幅と、伝搬路推定部５６が伝搬路特性を算出するときの分解能帯域幅とが異なる場合であっても、両者の分解能帯域幅を一致させた状態で、一致部位があるか否かを判断することができる。

以上説明した実施形態において、Ｓ９２，Ｓ９４の処理は本発明における測位側変換部、Ｓ９６の処理は本発明における基準情報記憶部である。
（第５実施形態）
以下に本発明の第５実施形態を図面とともに説明する。なお第５実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。

第５実施形態の無線測位システム１は、移動端末３が実行する位置推定処理と、サーバ２が実行する軌跡更新処理が変更された点が第１実施形態と異なる。
まず、第５実施形態の位置推定処理の手順を説明する。

第５実施形態の位置推定処理は、図１９に示すように、Ｓ３０の代わりにＳ３５の処理を実行する点が第１実施形態と異なる。
すなわち、Ｓ２０にて、基準軌跡を取得していないサーバである場合には、Ｓ３５にて、基準軌跡要求指令と軌跡変換用情報を、検出した無線ビーコンに対応するサーバ２へ送信し、Ｓ４０に移行する。軌跡変換用情報は、移動端末３により取得される微分値の周波数特性の帯域を示す帯域情報と、周波数分解サンプル数を示すサンプル数情報とを含む。

次に、第５実施形態の軌跡更新処理の手順を説明する。
第５実施形態の軌跡更新処理は、図２０に示すように、Ｓ３２０の代わりにＳ３１２，Ｓ３１４，Ｓ３１６の処理を実行する点が第１実施形態と異なる。

すなわち、Ｓ３１０にて、基準軌跡要求指令を受信した場合には、Ｓ３１２にて、変換パラメータを算出する。具体的には、まず、基準軌跡要求指令とともに受信した軌跡変換用情報に含まれる帯域情報とサンプル数情報を用いて、第４実施形態のＳ９２と同様にして、変換後ＲＢＷを算出する。そして、変換後ＲＢＷを、基準軌跡における微分値の周波数特性のＲＢＷで除算し、この除算値を変換パラメータとして算出する。なお、基準軌跡における微分値の周波数特性のＲＢＷを示すＲＢＷ情報は、サーバ２内に予め設定されている。

そしてＳ３１４にて、第４実施形態のＳ９４と同様にして、データ記憶装置１２に記憶されている基準軌跡情報が示す基準軌跡において、変換パラメータが示すポイント分を１ポイント分にまとめる変換を行う。その後Ｓ３１６にて、変換後の基準軌跡を示す基準軌跡情報を、路車間通信により移動端末３へ送信し、Ｓ３３０に移行する。

このように構成された移動端末３のＯＦＤＭ受信装置４２は、サーバ２から送信される基準軌跡情報を受信する。
移動端末３の制御部３３は、ＯＦＤＭ受信装置４２で受信した基準軌跡情報を記憶する（Ｓ１００）。

移動端末３の制御部３３は、記憶する基準軌跡情報の分解能帯域幅を特定可能な軌跡変換用情報をサーバ２へ送信する（Ｓ３５）。
サーバ２は、移動端末３から受信した軌跡変換用情報を用いて、軌跡変換用情報により特定される分解能帯域幅と一致するように、サーバ２に記憶されている基準軌跡情報の分解能帯域幅を変換する（Ｓ３１２，Ｓ３１４）。そしてサーバ２は、分解能帯域幅が変換された後の軌跡変換用情報を移動端末３へ送信する（Ｓ３１６）。

これにより移動端末３は、移動端末３が軌跡変換用情報の分解能帯域幅を変換する処理を省略することができ、移動端末３の処理負荷を低減することができる。
以上説明した実施形態において、Ｓ３５の処理は本発明における変換用情報送信部、Ｓ３１２，Ｓ３１４の処理は本発明における送信側変換部である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
（変形例１）
例えば上記実施形態では、伝搬路の伝達関数の周波数特性を伝搬路特性として取得するものを示した。しかし、図２１（Ａ）のグラフＧ４で示すように、伝搬路の伝達関数の強度と、送信信号が伝搬路を伝搬することにより遅延する伝搬遅延時間との関係を示すインパルス応答を、伝搬路特性として取得するようにしてもよい。図２１（Ａ）および図２１（Ｂ）に示すように、送信局ＴＳ（すなわち、サーバ２）から送信された電波の送信電力が小さくなった場合には（グラフＧ１とグラフＧ１１を参照）、受信局ＲＳ（すなわち、移動端末３）で受信した場合におけるインパルス応答は、形状は変化せずにレベルが全体的に低くなる（グラフＧ４およびグラフＧ１４と矢印ＡＬ２を参照）。このため、グラフＧ５とグラフＧ１５で示すように、送信電力が変化しても、微分値の時間特性は変化しない。なお、インパルス応答について時間方向における微分値は本発明における特性傾斜情報である。

またインパルス応答は、遅延波が少ないと情報量が少なくなるため、遅延波が少ない場合に、上記の位置推定処理および測定処理における処理負荷を低減することができる。
（変形例２）
また上記実施形態では、無線測位システム１がＯＦＤＭ伝送方式を用いて無線通信を行うものを示した。しかし、無線測位システム１が、パルス幅が非常に短い信号を繰り返し送信するウルトラワイドバンド（Ultra Wide Band）伝送方式で無線通信を行う場合には、上記の位置推定処理および測定処理においてインパルス応答を用いるとよい。ウルトラワイドバンド伝送方式では、サーバ２が、インパルスと呼ばれる非常に短い信号を用いて無線ビーコンを送信することになるからである。

（変形例３）
また上記実施形態では、伝搬路の伝達関数の周波数特性を伝搬路特性として取得し、この伝搬路特性の微分値の周波数特性を作成するものを示した。しかし、路車間通信装置３２で受信した受信信号について高速フーリエ変換処理とＩＱ信号二乗和による電力値算出を行うことにより、受信信号の電力値の周波数特性を取得し、この受信信号の電力値の周波数特性について周波数方向における微分を行い、微分値の周波数特性を作成するようにしてもよい。なお、受信信号の電力値の周波数特性は、本発明における受信電力周波数特性である。

（変形例４）
また、上記のインパルス応答の代わりに、受信信号の電力値と伝搬遅延時間との関係を示す受信信号の電力値の時間特性を取得し、この受信信号の電力値の時間特性について時間方向における微分を行い、微分値の時間特性を作成するようにしてもよい。

（変形例５）
また上記実施形態では、伝搬路の伝達関数の周波数特性を用いて無線測位を行うものを示した。しかし、伝搬路の伝達関数の周波数特性と、伝搬路の伝達関数の時間特性と、受信信号の電力値の周波数特性と、受信信号の電力値の時間特性の少なくとも２つを用いて無線測位を行うようにしてもよい。

（変形例６）
また上記実施形態では、移動端末３が、移動する物体（すなわち、移動体）のうち自動車に搭載されるものを示したが、自動車に限定されるものではなく、例えば二輪車および歩行者等に搭載されるようにしてもよい。

（変形例７）
また上記実施形態では、「道路上の位置を示す情報」として基準移動距離を用いたものを示したが、緯度および経度、または、２次元座標を用いるようにしてもよい。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

上述した移動端末３の他、当該移動端末３を構成要素とするシステム、当該移動端末３としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、無線測位方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

１…無線測位システム、２…サーバ、３…移動端末、３２…路車間通信装置、３３…制御部、４２…ＯＦＤＭ受信装置、５６…伝搬路推定部、

Claims (9)

1. 移動体に搭載される無線測位装置（３）であって、
   データを無線送信する無線通信機（２）から送信される電波を受信する無線受信部（４２）と、
   前記電波を前記無線受信部で受信した場合における伝搬路特性を算出する特性算出部（５６）と、
   前記特性算出部が算出した前記伝搬路特性における傾きに関する情報である特性傾斜情報を取得する傾斜情報取得部（Ｓ５０，Ｓ４５０）と、
   前記伝搬路特性の前記特性傾斜情報と、前記無線測位装置の位置に関連する情報である位置関連情報との対応関係が予め設定された測位基準情報を記憶する基準情報記憶部（Ｓ９６，Ｓ１００，Ｓ５２０）と、
   前記基準情報記憶部により記憶された前記測位基準情報において、前記傾斜情報取得部で取得された前記特性傾斜情報と一致する一致部位があるか否かを判断し、前記一致部位があると判断された場合に、前記測位基準情報において前記一致部位に対応する前記位置関連情報に基づいて、前記無線測位装置の現在の位置を決定する位置決定部（Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ４６０〜Ｓ４９０）と
   を備える無線測位装置。
2. 前記無線通信機は、予め設定された設置位置に固定して設置されており、
   前記測位基準情報における前記位置関連情報は、前記無線通信機の付近に敷設されている道路上の位置を示す情報である
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線測位装置。
3. 前記特性傾斜情報は、前記伝搬路特性が周波数特性である場合には、周波数方向における微分を行うことにより算出される微分値であり、前記伝搬路特性が時間特性である場合には、時間方向における微分を行うことにより算出される微分値である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線測位装置。
4. 前記特性傾斜情報は、前記伝搬路特性が周波数特性である場合には、前記伝搬路特性において極小値となる周波数であり、前記伝搬路特性が時間特性である場合には、前記伝搬路特性において極小値となる時間である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線測位装置。
5. 前記伝搬路特性において極小値となる周波数と、前記伝搬路特性において極小値となる時間は、予め設定された急傾斜判定条件を満たす急傾斜で減少から増加に変化する箇所である
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線測位装置。
6. 前記伝搬路特性は時間特性であり、
   前記無線受信部は、前記無線通信機からウルトラワイドバンド伝送方式で送信される電波を受信する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の無線測位装置。
7. 前記無線受信部は、前記無線通信機から送信される前記測位基準情報を受信し、
   前記基準情報記憶部が記憶する前記測位基準情報の分解能帯域幅と一致するように、前記無線受信部で受信した前記測位基準情報の前記分解能帯域幅を変換する測位側変換部（Ｓ９２，Ｓ９４）とを備え、
   前記基準情報記憶部（Ｓ９６）は、前記測位側変換部により前記分解能帯域幅が変換された後の前記測位基準情報を記憶する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の無線測位装置。
8. 前記無線受信部は、前記無線通信機から送信される前記測位基準情報を受信し、
   前記基準情報記憶部は、前記無線受信部で受信した前記測位基準情報を記憶し、
   前記基準情報記憶部が記憶する前記測位基準情報の分解能帯域幅を特定可能な変換用情報を前記無線通信機へ送信する変換用情報送信部（Ｓ３５）を備え、
   前記無線通信機は、前記変換用情報送信部から受信した前記変換用情報を用いて、前記変換用情報により特定される前記分解能帯域幅と一致するように、前記無線通信機に記憶されている前記測位基準情報の前記分解能帯域幅を変換する送信側変換部（Ｓ３１２，Ｓ３１４）を備え、前記送信側変換部により前記分解能帯域幅が変換された後の前記測位基準情報を前記無線測位装置へ送信する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の無線測位装置。
9. 請求項１に記載の前記無線通信機と、請求項１に記載の前記無線測位装置とを備える無線測位システム（１）。