JP4655802B2 - 移動端末 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等に利用される移動端末に関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星は、軌道高度約２万ｋｍ（周回周期１１時間５８分２秒）、軌道傾斜角５５度の地球周回衛星で、合計２４機以上打ち上げられており、地球上のあらゆる時刻、場所で必ず４機以上が観測可能であるが、ＧＰＳによる測位は、それらのうち観測可能な複数ＧＰＳ衛星までの距離を測定することにより、三角測量の原理によって行われる。

すなわち、空間上の１点は３つの独立変数によって決定できるため、必要な方程式も３つとなり、従って３つの衛星までの距離から計算できる。同様にして、時刻が未知の場合は４つの独立変数を求めればよく、従って４つ以上の衛星から４つ以上の方程式を用いて求めている。

そして、測定誤差の要因の補正としては、例えば衛星の移動によるドップラーシフト量を衛星軌道から予測したり、近隣基準局から衛星の移動によるドップラーシフト量の情報を得るなどで対応している。

また、衛星から送信された電波は、地上に辿り着くまでに対流圏や電離層を通るため伝播速度が変化し、測位精度に悪影響がでる。これらの影響は、ある程度モデル化されており、さらにその補正係数がＧＰＳ信号に重畳されているため、従来は、４つ以上の衛星の観測によるＧＰＳ信号を復調することによって補正している。

このようなＧＰＳ信号を受信する移動端末は、屋外で使用することを前提に設計されているが、屋内では、測定精度が悪くなるため、屋内などの弱電界強度地点においても測定精度が向上するように、複数の測位計算をして平均処理を行ない、その結果を位置データとする方式が行われている。 (特許文献１参照)。
特開２００５−１７１９８号公報（第１頁）

このような従来の移動端末は、屋外などで移動している場合にも、大半がＧＰＳ衛星からの電波を受信しやすい場所にもかかわらず、屋内などの弱電界強度地点を考慮した時間のかかる測位動作等を行っていた。移動速度に応じた測位アルゴリズムの自動切り替えが無いためであり、移動端末を持った人の移動速度情報を充分に利用していなかった。

移動端末の速度情報を使用せずにＧＰＳ測位動作を行う場合、せっかく移動端末単体で移動状態およびその速度を把握しうるにもかかわらず、ＧＰＳ単体の測位動作と同じアルゴリズムで測位を行い移動速度に応じた測位での測位時間の短縮や測位精度の向上を行う事が出来ない。その為に移動端末に搭載されたＧＰＳによるメリットが発揮されていなかった。

また、屋外であっても、ビル等建物の影響により観測可能な衛星数が少ない状況も発生し、測位精度が劣化することも考えられる。

本発明は、移動端末の通常使用状態で判断可能な受信電界強度のフェージングピッチ情報を元に、移動端末の移動状態を判断しその情報からＧＰＳ測位アルゴリズムの制御を行う移動端末の提供を行うことを目的とする。

本発明の移動端末は、衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信部および無線基地局との通信を行う無線処理部を備える移動端末であって、無線基地局から受信する電波の電界強度の変化を示すフェージングピッチを測定するフェージングピッチ測定手段と、測定されたフェージングピッチを判定するフェージングピッチ判定手段と、判定されたフェージングピッチからＧＰＳの測位モードを変更する測位モード変更手段と、を有する構成である。

この構成により、フェージングピッチを判定し、その判定結果により、測位モードを変更するので、ＧＰＳの測位モードに対応した測位アルゴリズムを使用することができるので、最適の測定ができる。

また、測位モード変更手段は、フェージングピッチ判定手段により、フェージングピッチが所定値より大きいと判定されたときに、ＧＰＳの測位モードを強電界測位モードに変更する強電界測位モード変更手段を有する構成である。

この構成により、移動端末が高速移動の可能な屋外にあるものとして識別する事が可能であり、高速移動時に最適なＧＰＳ測位モードに変更可能である。

また、強電界測位モード変更手段は、定期的に測位するタイミングを短くする測位モードに変更する構成である。

この構成により、屋外モードの場合には、強電界受信のため、測位するタイミングを短くすることで、測位データを高速に取得し、移動に対する追従性のある測位が可能となる。

また、測位モード変更手段は、フェージングピッチ判定手段により、フェージングピッチが所定値以下と判定されたときには、ＧＰＳの測位モードを弱電界測位モードに変更する弱電界測位モード変更手段を有する構成である。

この構成により、移動端末が、屋外での低速移動、一時停止や屋内などのほとんど移動しない場所にあるものとして識別する事が可能で、位置の移動のほとんどない場合に最適なＧＰＳ測位モードに変更するものである。

また、弱電界測位モード変更手段は、定期的に測位するタイミングを長くする測位モードに変更する構成である。

この構成により、弱電界受信のため、測位するタイミングを遅くして、測位データの精度を高く取得し、ＧＰＳ受信のトータルの消費電力を低減する。

本発明により、移動端末の通常使用状態で判断可能な受信電界強度のフェージングピッチ情報を元に、移動端末の移動状態を判断しその情報からＧＰＳ測位アルゴリズムの制御を行う事でＧＰＳ測位の最適化を可能にし、その移動状態で最短または、最良のＧＰＳ測位結果を算出する事ができる。

（実施例１）
図１に実施例の移動端末の構成図を示す。
移動端末１は、無線処理部２、ＧＰＳ受信部３、フェージングピッチ測定部４、フェージングピッチ判定部５、測位モード設定部６、測位処理部７を有する。
無線処理部２は、無線基地局から電波を受信し、電界強度の変化の検出等の受信制御や無線局へのデータ等の送信制御を行う。
ＧＰＳ受信部３は、衛星からの信号を受信制御する。

フェージングピッチ測定部４は、無線基地局からの電波について検出した電界強度の変化をもとに、フェージングピッチを測定する。フェージングピッチとは、フェージングが起こる平均頻度のことをいう。従って、フェージングピッチの測定によりフェージング周波数が求まる。フェージング周波数に無線波長を乗じたものが、移動端末の移動速度となりフェージング周波数と移動速度とは比例関係にある。

フェージングピッチ判定部５は、測定したフェージングピッチを所定値と比較する。フェージングピッチを周波数または移動速度で表して所定値と比較する。

測位モード設定部６は、フェージングピッチ判定部５が判定した結果に基づいて、測位モードを設定する。

フェージングピッチ判定部５が判定したフェージングピッチが所定値より大きい場合は、強電界測位モードに設定し、フェージングピッチが所定値以下の場合は、弱電界測位モードに設定する。

強電界測位モードは、高速移動が可能な屋外に存在するものとして識別する事が可能で、屋外で高速移動時の最適なＧＰＳ測位モードに変更するものである。このため、測位アルゴリズムを強電界測位アルゴリズムに設定する。

強電界測位アルゴリズムにより、屋外での高速移動の最適なＧＰＳ測位モードとして、ＧＰＳ波の受信を低感度受信とし、測位間隔を短くする。

また、どのような状況でＧＰＳ測位を行うか決められないＧＰＳ搭載の移動端末では前回の測位結果情報が重要となる。測位体が移動している場合ではなるべく間隔の開いていない前回の測位情報があれば測位性能を向上させる事が出来る。また、フェージングやハンドオーバーの多い都心部等ではビルが多い事が予想されＧＰＳ測位においても測位回数を増やす（測位間隔を短くする）ように制御する事で測位性能を向上させる事が可能である。

これは、フェージングピッチの情報から、建物の影響などを受けている可能性が高い状態の場合には、マルチパス波により、実際には移動していないのに、高速に移動しているように見える場合もあるため、測位性能を向上させるために、強電界測位アルゴリズムに変更するものである。

以上のように、高速移動の場合には、測位間隔を短くすることで、移動に対して追従した測定が可能となる。

一方、弱電界測位モードは、屋外での低速移動、一時停止や屋内などのほとんど移動しないものとして識別する事が可能で、位置の移動のほとんどない場合に最適なＧＰＳ測位モードに変更するものである。このため、測位アルゴリズムを弱電界測位アルゴリズムに設定する。

弱電界測位アルゴリズムにより、ＧＰＳ波の受信を高感度受信とし、測位間隔を長くする。受信レベルが低くなっているため、測位結果を収束させるのに、測位演算に時間がかかるためである。このときには、定期的に測位するタイミングを長くしている。これは、移動端末のあまり移動しない事を考慮しているので、追従性よりもＧＰＳ機能の低消費電力化を重視した測位モードである。

測位処理部７は、ＧＰＳ受信機からの電波を受信して、従来技術によりＧＰＳ測位処理を行なう。

図２にフェージングピッチの説明図を示す。
移動端末１の場合、基地局からの電波は、直接波や建物による反射波等各種経路の電波が受信される。それぞれの電波の経路は到達距離が異なるので、各位相は、ランダムな状態で入力される。そのため、位相が同相の場合は、受信電界は、重畳されて大きくなるが、逆相の場合は、相殺されて、受信電界が小さくなる。このような受信電界の変化が、一定の間隔で現れてくる。

そして、図２（ａ）に示すように、移動速度が速い場合には、フェージングピッチは、小さくなり、図２（ｂ）に示すように、移動速度が遅い場合には、フェージングピッチは、大きくなるというように、フェージングピッチの周波数は、移動速度と比例の関係にある。

図３に移動端末の処理の流れ図を示す。
移動端末１の無線処理部２が、無線基地局からの電波を受信する（Ｓ１ステップ）。
次に、その電波の電界強度を検出する（Ｓ２ステップ）。
次に、検出した電界強度についてのフェージングピッチを測定する。フェージングは、直接波以外に、建物による反射等によるマルチパスの発生等により生ずる（Ｓ３ステップ）。
測定したフェージングピッチと所定値とを比較する（Ｓ４ステップ）。
所定値より大きい場合には、強電界測位モードとする（Ｓ５ステップ）。
所定値以下の場合には、弱電界測位モードとする（Ｓ６ステップ）。

強電界測位モードの場合には、屋外の高速移動として受信感度を下げる強電界測位アルゴリズムを設定する。この結果、測位間隔を強電界測位モードの所定値に設定される。測位間隔は、弱電界測位モードより短くしている。

この場合は、人が移動しているものとして、移動体速度情報をもとに、測位間隔を短くし、移動に対する追従性をあげることで、測位精度を向上している。

弱電界測位モードの場合には、屋外、屋内と判定不可のため、屋内または、屋外での低速移動、一時停止の場合として、強電界測位モードに比べて受信感度を上げる弱電界測位アルゴリズムを設定する。この結果、測位間隔は、弱電界測位モードの所定値に設定される。測位間隔は、強電界測位モードより長くしている。この結果、ＧＰＳ機能の動作時間が少なくなり、低消費電力も図れる。
次に、設定された測位間隔で、移動端末１により測位行う（Ｓ７ステップ）。

このように、本発明は、移動端末の通常使用状態で判断可能な受信電界強度のフェージングピッチ情報を元に、移動端末の移動状態を判断しその情報からＧＰＳ測位アルゴリズムの制御を行う事でＧＰＳ測位の最適化を可能にし、その移動状態で最短または、最良のＧＰＳ測位結果を算出する事ができる。

以上の実施例１を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信部および無線基地局との通信を行う無線処理部を備える移動端末であって、無線基地局から受信する電波の電界強度の変化を示すフェージングピッチを測定するフェージングピッチ測定手段と、測定されたフェージングピッチを判定するフェージングピッチ判定手段と、判定されたフェージングピッチからＧＰＳの測位モードを変更する測位モード変更手段と、を有することを特徴とする移動端末。
（付記２）測位モード変更手段は、フェージングピッチ判定手段により、フェージングピッチが所定値より大きいと判定されたときに、ＧＰＳの測位モードを強電界測位モードに変更する強電界測位モード変更手段を有することを特徴とする付記１記載の移動端末。
（付記３）強電界測位モード変更手段は、定期的に測位するタイミングを短くする測位モードに変更することを特徴とする付記２記載の移動端末。
（付記４）測位モード変更手段は、フェージングピッチ判定手段により、フェージングピッチが所定値以下と判定されたときには、ＧＰＳの測位モードを弱電界測位モードに変更する弱電界測位モード変更手段を有することを特徴とする付記１記載の移動端末。
（付記５）弱電界測位モード変更手段は、定期的に測位するタイミングを長くする測位モードに変更することを特徴とする付記４記載の移動端末。
（付記６）衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信部および無線基地局との通信を行う無線処理部を備える移動端末であって、無線基地局から受信する電波の電界強度の変化を示すフェージングピッチを測定するフェージングピッチ測定手段と、測定されたフェージングピッチから移動速度を判定する移動速度判定手段と、判定された移動速度からＧＰＳの測位モードを変更する測位モード変更手段と、を有することを特徴とする移動端末。
（付記７）衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信部および無線基地局との通信を行う無線処理部を備える移動端末の測位方法であって、無線基地局から受信する電波の電界強度の変化を示すフェージングピッチを測定するフェージングピッチ測定ステップと、測定されたフェージングピッチを判定するフェージングピッチ判定ステップと、判定されたフェージングピッチからＧＰＳの測位モードを変更する測位モード変更ステップと、を有することを特徴とする移動端末の測位方法。
（付記８）測位モード変更ステップは、フェージングピッチ判定ステップにより、フェージングピッチが所定値より大きいと判定されたときに、ＧＰＳの測位モードを強電界測位モードに変更する強電界測位モード変更ステップを有することを特徴とする付記７記載の移動端末の測位方法。
（付記９）強電界測位モード変更ステップは、定期的に測位するタイミングを短くする測位モードに変更することを特徴とする付記８記載の移動端末の測位方法。
（付記１０）測位モード変更ステップは、フェージングピッチ判定ステップにより、フェージングピッチが所定値以下と判定されたときには、ＧＰＳの測位モードを弱電界測位モードに変更する弱電界測位モード変更ステップを有することを特徴とする付記７記載の移動端末の測位方法。
（付記１１）弱電界測位モード変更ステップは、定期的に測位するタイミングを長くする測位モードに変更することを特徴とする付記１０記載の移動端末の測位方法。

本発明により、移動端末の通常使用状態で判断可能な受信電界強度のフェージングピッチ情報を元に、移動端末の移動状態を判断しその情報からＧＰＳ測位アルゴリズムの制御を行う移動端末の提供をすることができる。

実施例の移動端末の構成図 フェージングピッチの説明図 実施例の移動端末の処理の流れ図

符号の説明

１ 移動端末
２ 無線処理部
３ ＧＰＳ受信部
４ フェージングピッチ測定部
５ フェージングピッチ判定部
６ 測位モード設定部
７ 測位処理部

Claims (1)

1. 衛星からの電波を受信するＧＰＳ受信部および無線基地局との通信を行う無線処理部を備える移動端末であって、
   無線基地局から受信する電波の電界強度の変化の度合いを示すフェージングピッチを測定するフェージングピッチ測定手段と、
   測定されたフェージングピッチとあらかじめ設定した所定値との大小関係を判定するフェージングピッチ判定手段と、
   該フェージングピッチ判定手段による判定結果に基づいて、該測定されたフェージングピッチが該所定値よりも大きいと判定した場合には該ＧＰＳ受信部の受信感度を第１の感度に設定すると共に該測位計算の間隔を第１測位間隔とし、該測定されたフェージングピッチが該所定値以下と判定した場合には該ＧＰＳ受信部の受信感度を該第１の感度よりも高い第２の感度にすると共に該測位計算の間隔を該第１測位間隔よりも長い第２測位間隔に設定する測位モード設定手段と
   を有することを特徴とする移動端末。

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