端末位置決め方法、装置、およびシステム

本願は、発明の名称を「端末の位置を決定するための方法、装置、およびシステム」とした、2012年4月27日に中国国家知識産権局に出願された中国特許出願第CN201210128609.8に対する優先権を主張し、その全体を引用により本明細書に取り込む。

本発明は、通信技術に関し、特に、端末の位置を決定するための方法、装置およびシステムに関する。

位置決め技術は、端末の地理的位置を決定するための技術であり、端末の位置情報を、無線通信のネットワーク・リソースを介して直接的または間接的に取得することができる。例えば、ロング・ターム・エボリューション(Long Term Evolution、略してLTE)における一般的な位置決め方法には、グローバル・ナビゲーション衛星システム(Global Navigation Satellite System、略してGNSS)位置決め、観測時間到着差分(Observed Time Difference of Arrival、略してOTDOA)位置決め、およびe−Cell識別(e−Cell Identification、略してe−CID)位置決めが含まれる。以上の位置決め方法では、端末の二次元の位置情報のみが取得される。経済と社会の発展とともに、端末の位置をより正確に決定して様々なアプリケーションを実現するために、端末の三次元位置情報がますます多くの状況で必要とされている。

しかし、従来の位置決め方法では三次元の位置決めを実現することができない。

本発明により、端末の位置を決定するための方法、装置およびシステムを提供し、端末の三次元位置決めを実現する。

本発明の第1の態様では、端末が送信した三次元位置決め測定情報を受信するステップと、当該三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出するステップとを含む、端末の位置を決定するための方法を提供する。

本発明の別の態様では、端末により、位置決め測定を実施して三次元位置決め測定情報を取得するステップと、端末により、当該三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに送信して、位置決めサーバが端末の三次元位置情報を当該三次元位置決め測定情報に基づいて導出するようにするステップとを含む、端末の位置を決定するための方法を提供する。

本発明の別の態様では、端末が送信した三次元位置決め測定情報を受信するように構成された受信ユニットと、当該受信ユニットが受信した当該三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出するように構成された処理ユニットとを備える、位置決めサーバを提供する。

本発明の別の態様では、位置決め測定を実施して三次元位置決め測定情報を取得するように構成された位置決め測定ユニットと、当該位置決め測定ユニットが取得した当該三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに送信して、位置決めサーバが端末の三次元位置情報を当該三次元位置決め測定情報に基づいて導出するようにするように構成された報告ユニットとを備える、端末を提供する。

本発明の別の態様では、本発明の上述した位置決めサーバおよび端末を備えた端末の位置を決定するためのシステムを提供する。

本発明に従って提供する端末の位置を決定するための方法、装置およびシステムによれば、端末が三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに報告し、位置決めサーバが当該三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を計算する。このように、端末の二次元の位置情報しか取得できないという従来の技術における問題が解決され、端末の位置決めがより正確になる。

本発明の1実施形態に従って提供された端末の位置を決定するための方法の略流れ図である。

本発明の別の実施形態に従って提供された端末の位置を決定するための方法の略流れ図である。

本発明の別の実施形態に従って提供された端末の位置を決定するための方法のシグナリングの略図である。

本発明の別の実施形態に従って提供された端末の位置を決定するための方法の位置決め測定状態の略図である。

本発明の1実施形態に従って提供された位置決めサーバの略構造図である。

本発明の1実施形態に従って提供された端末の略構造図である。

第1の実施形態 図1は本発明の1実施形態に従って提供された端末の位置を決定するための方法の略流れ図である。当該実施形態の位置決め方法は、例えば、位置決めサーバにより実施される。図1に示すように、当該方法は以下のようにステップ101と102を含んでもよい。

ステップ101では、位置決めサーバが、端末が送信した三次元位置決め測定情報を受信する。

位置決めサーバが、例えば、LTEの高度サービング・モバイル位置センタ(Serving Mobile Location Center、略してe−SMLC)であってもよい。端末が、例えば、携帯電話のようなモバイル装置であってもよい。

当該三次元位置決め測定情報とは、端末の三次元位置情報を駆動する際に位置決めサーバを支援するために端末により測定される位置決め情報である。

例えば、位置決めサーバがGNSSのような一般的な位置決め方法により端末の二次元の位置情報を取得できる場合には、端末が端末自体の高度値のみを測定して、位置決めサーバが当該二次元の位置情報および当該高度値に基づいて端末の三次元位置情報を導出できるようにしてもよい。この場合、当該高度値が三次元位置決め測定情報であってもよい。別の例として、位置決めサーバが端末の二次元の位置情報を取得できない場合には、端末が、最後の有効位置決め点に対するその相対的な三次元変位情報、即ち、三次元変位情報を測定して、位置決めサーバが当該相対的な三次元変位情報を最後の有効位置決め点の位置と結合することによって端末の三次元位置情報を導出できるようにしてもよい。この場合、当該相対的な三次元変位情報が三次元位置決め測定情報であってもよい。

ステップ102では、位置決めサーバが、当該三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出する。

例として、ステップ101では、位置決めサーバが、端末により報告された三次元位置決め測定情報および他の補助情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出してもよい。

当該実施形態に従って提供した端末の位置を決定するための方法では、位置決めサーバが、端末により報告された三次元位置決め測定情報を受信し、当該三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を計算する。このように、端末の二次元の位置情報しか取得できないという従来の技術における問題が解決され、端末の位置決めがより正確になる。

第2の実施形態 図2は、本発明の別の実施形態に従って提供された端末の位置を決定するための方法の略流れ図である。当該実施形態の位置決め方法は、例えば、端末によって実施される。図2に示すように、当該方法が以下のようにステップ201と202を含んでもよい。

ステップ201で、端末が、位置決め測定を実施して三次元位置決め測定情報を取得する。実装の際は、端末が三次元位置決め測定情報を取得する複数の方法がある。例えば、当該三次元位置決め測定情報が端末の高度値である場合には、端末が、重力計によって重力値を取得し、重力と高度の対応に基づいて当該高度値を取得してもよい。または、端末が、気圧計によって気圧値を取得し、気圧と高度の対応に基づいて当該高度値を取得してもよい。別の例として、当該三次元位置決め測定情報が最後の有効位置決め点に対する端末の相対的な三次元変位情報である場合には、端末が、ジャイロスコープおよび加速度計によって三次元空間内の端末の完全な移動軌跡を追跡し捕捉して、当該相対的な三次元変位情報を取得してもよい。

ステップ202では、端末が当該三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに送信する。端末は、ステップ201で取得した当該三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに報告し、位置決めサーバが当該三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出することができる。

当該実施形態に従って提供した端末の位置を決定するための方法では、端末が三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに報告し、位置決めサーバが当該三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を計算する。このように、端末の二次元の位置情報しか取得できないという従来の技術における問題が解決され、端末の位置決めがより正確になる。

第3の実施形態 図3は、本発明の別の実施形態に従って提供された端末の位置を決定するための方法のシグナリングの略図である。当該実施形態では、端末の位置を決定するための方法を、端末と位置決めサーバの両方の観点から説明する。図3に示すように、当該方法が以下のようにステップ301乃至308を含んでもよい。

ステップ301では、位置決めサーバが当該位置決め端末のトリガ・メッセージを受信する。当該位置決め端末の当該トリガ・メッセージは、端末の位置を決定するように位置決めサーバに知らせるための指示メッセージである。位置決めサーバをトリガするためのエンティティが、例えば、端末、可動性管理エンティティ(Mobility Management Entity、略してMME)、位置決めサーバ自体、即ち、e−SMLC、またはネットワーク側の他のエンティティであってもよい。

ステップ302では、位置決めサーバが、端末の三次元位置決め能力要求情報を含む能力要求メッセージを端末に送信する。

位置決めサーバから端末に送信される能力要求メッセージが、LTE位置決めプロトコル(LTE Positioning Protocol、略してLPP)における((端末の)能力を要求する)「request capabilities」であってもよく、LPPにおける当該「request capabilities」は、位置決めサーバe−SMLCが端末に端末能力情報を報告するシグナリングである。その結果、位置決めサーバが端末能力情報に基づいて適切な位置決め計算方法を選択することができる。「request capabilities」の構造を以下に示す。

-- ASN1START RequestCapabilities ::= SEQUENCE { criticalExtensions CHOICE { c1 CHOICE { requestCapabilities-r9 RequestCapabilities-r9-IEs, requestCapabilities-r12 RequestCapabilities-r12-IEs, spare3 NULL, spare2 NULL, spare1 NULL }, criticalExtensionsFuture SEQUENCE {} } } RequestCapabilities-r9-IEs ::= SEQUENCE { commonIEsRequestCapabilities CommonIEsRequestCapabilities OPTIONAL, -- Need ON a-gnss-RequestCapabilities A-GNSS-RequestCapabilities OPTIONAL, -- Need ON otdoa-RequestCapabilities OTDOA-RequestCapabilities OPTIONAL, -- Need ON ecid-RequestCapabilities ECID-RequestCapabilities OPTIONAL, -- Need ON epdu-RequestCapabilities EPDU-Sequence OPTIONAL, -- Need ON ... } RequestCapabilities-r12-IEs :: SEQUENCE { commonIEsRequestCapabilities CommonIEsRequestCapabilities OPTIONAL, -- Need ON a-gnss-RequestCapabilities A-GNSS-RequestCapabilities OPTIONAL, -- Need ON otdoa-RequestCapabilities OTDOA-RequestCapabilities OPTIONAL, -- Need ON ecid-RequestCapabilities ECID-RequestCapabilities OPTIONAL, -- Need ON epdu-RequestCapabilities EPDU-Sequence OPTIONAL, -- Need ON 3dPositioning-ReuqestCapabilities 3DPositioning-ReuqestCapabilities OPTIONAL, -- Need ON ... } -- ASN1STOP

上記の能力要求メッセージの構造、即ち、「request capabilities」を参照すると、当該実施形態の端末の三次元位置決め能力要求情報は、上述の「requestcapabilities-r12-IEs :: SEQUENCE {......}」における((端末の)三次元位置決め能力を要求する)「3d positioning-request capabilities」である。「3d positioning-request capabilities」の構造を以下に示す。

-- ASN1START 3DPositioning-ReuqestCapabilities ::= SEQUENCE { ... } -- ASN1STOP

即ち、位置決めサーバは、上述の「3d positioning-request capabilities」を介して、端末がサポートする測定能力を端末に問い合わせる。

ステップ303では、端末が、当該端末の三次元位置決め能力情報を含む能力報告メッセージを位置決めサーバに返す。

端末により位置決めサーバに返された能力報告メッセージが、LPPにおける((端末の)能力を提供する)「provide capabilities」であってもよい。「provide capabilities」とは、端末がその測定能力を位置決めサーバに報告するシグナリングである。「provide capabilities」の構造を以下に示す。

-- ASN1START ProvideCapabilities ::= SEQUENCE { criticalExtensions CHOICE { c1 CHOICE { provideCapabilities-r9 ProvideCapabilities-r9-IEs, provideCapabilities-r12 ProvideCapabilities-r12-IEs, spare3 NULL, spare2 NULL, spare1 NULL }, criticalExtensionsFuture SEQUENCE {} } } ProvideCapabilities-r9-IEs ::= SEQUENCE { commonIEsProvideCapabilities CommonIEsProvideCapabilities OPTIONAL, a-gnss-ProvideCapabilities A-GNSS-ProvideCapabilities OPTIONAL, otdoa-ProvideCapabilities OTDOA-ProvideCapabilities OPTIONAL, ecid-ProvideCapabilities ECID-ProvideCapabilities OPTIONAL, epdu-ProvideCapabilities EPDU-Sequence OPTIONAL, ... } ProvideCapabilities-r12-IEs ::= SEQUENCE { commonIEsProvideCapabilities CommonIEsProvideCapabilities OPTIONAL, a-gnss-ProvideCapabilities A-GNSS-ProvideCapabilities OPTIONAL, otdoa-ProvideCapabilities OTDOA-ProvideCapabilities OPTIONAL, ecid-ProvideCapabilities ECID-ProvideCapabilities OPTIONAL, epdu-ProvideCapabilities EPDU-Sequence OPTIONAL, 3dPositioning-ProvideCapabilities 3DPositioning-ProvideCapabilities OPTIONAL, ... } -- ASN1STOP

能力報告メッセージ、即ち、「provide capabilities」シグナリングに含まれる端末の三次元位置決め能力情報は、((端末の)三次元位置決めを提供する)「3d positioning-provide capabilities」である。「3d positioning-provide capabilities」の例示的な構造を以下に示す。

-- ASN1START 3DPositioning-ProvideCapabilities ::= SEQUENCE { 3DPositioning-Mode BIT STRING { HeightMeaSup (0) VerticalMovMeaSup (1) AngleMeaSup (2) VelocityMeaSup (3) } (SIZE (1..x)), ..., } -- ASN1STOP

以上の「3D positioning-mode」(3D位置決めモード)は、当該モードを用いて端末が端末自体によりサポートされる三次元位置決めモードを示すビット・ストリームである。当該ビット・ストリームは、x個のビット(複数可)を含み、各ビットは、高度測定値または水平変位測定値のような、端末によりサポートされる1つの測定能力を表す。xの値が、将来の端末能力の発展により決まるものであってもよい。即ち、xの値は、端末が将来ますます多くの測定能力をサポートできる場合に増大し、それに応じて、当該ビット・ストリームのビット数が増大する。

「3d positioning-provide capabilities」の以上の例示的な構造を例としてとる。例示的な構造では、x=4、即ち、当該ビット・ストリームは4つのビットを含み、当該ビット・ストリームの長さは4である。上記の構造において「(0)、(1)、(2)および(3)」は、ビットの数、即ち、ゼロ番目のビット、1番目のビット等である。各ビットは、端末によりサポートされる三次元位置決め測定モードを表す。例えば、ゼロ番目のビット「Height Mea Sup」は高度測定値を表し、第1のビット「Vertical Mov Mea Sup」は水平変位測定値を表し、2番目のビット「Angle Mea Sup」は端末の角度変位測定値を表し、3番目のビット「Velocity Mea Sup」は速度測定値を表す。各ビットは「0」または「1」に設定され、対応する測定モードがサポートされるかどうかを示す。「1」を使用して測定モードがサポートされることを表してもよく、「0」を使用して、測定モードがサポートされないことを表してもよい。例えば、1000は高度測定値がサポートされることを表し、0100は水平変位測定値がサポートされることを表し、0010は端末の角度変位測定値がサポートされることを表し、0001は速度測定値がサポートされることを表す。1100は高度測定値と水平変位測定値の両方がサポートされることを表し、0000はどの測定モードもサポートされないことを表す。端末が、独自の条件に基づいてその測定能力を報告してもよい。端末が三次元位置決め測定能力を有さない場合には、当該ビット・ストリームの全てのビットが0に設定される。

ステップ304では、位置決めサーバが位置情報要求メッセージを端末に送信する。位置決めサーバが、端末がサポートする測定能力を取得した後に、端末の測定能力に基づいて適切な位置決めモードを選択してもよい。例えば、端末が高度測定値をサポートする場合には、位置決めサーバが、共通の二次元の位置決め方法(例えば、GNSS、OTDOA)により端末の二次元の位置情報を取得し当該二次元の位置情報と高度情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出する位置決めモードを選択してもよい。端末が三次元変位測定値をサポートする場合には、位置決めサーバは、特定の参照点に対する相対的な三次元変位を取得するように端末に通知し当該参照点の位置情報と当該相対的な三次元変位に基づいて位置決めサーバにより端末の三次元位置情報を導出する、位置決めモードを選択してもよい。

位置決めサーバは、位置決めモードを決定した後に位置情報要求メッセージを端末に送信する。当該位置情報要求メッセージは、((端末の)位置情報を要求する)「request location information」である。LPPの「request location information」は、位置決めサーバが端末の三次元位置決め能力情報を取得した後に、当該三次元位置決め能力情報に対応する三次元位置決め測定情報を取得するように端末に指示するように構成される。位置決めサーバは、位置決めに必要な三次元位置決め測定情報の測定を支援するように端末に要求する。さらに、位置決めサーバが、「request location information」内のパラメータを付加することで端末の補助的測定に必要なパラメータを送信してもよい。例えば、端末が参照点に対する相対的な三次元位置決め測定情報を測定する必要がある場合には、位置決めサーバが「request location information」を介して当該参照点情報を端末に通知してもよい。「request location information」の構造を以下に示す。

-- ASN1START RequestLocationInformation ::= SEQUENCE { criticalExtensions CHOICE { c1 CHOICE { requestLocationInformation-r9 RequestLocationInformation-r9-IEs, requestLocationInformation-r12 RequestLocationInformation-r12-IEs, spare3 NULL, spare2 NULL, spare1 NULL }, criticalExtensionsFuture SEQUENCE {} } } RequestLocationInformation-r9-IEs ::= SEQUENCE { commonIEsRequestLocationInformation CommonIEsRequestLocationInformation OPTIONAL, -- Need ON a-gnss-RequestLocationInformation A-GNSS-RequestLocationInformation OPTIONAL, -- Need ON otdoa-RequestLocationInformation OTDOA-RequestLocationInformation OPTIONAL, -- Need ON ecid-RequestLocationInformation ECID-RequestLocationInformation OPTIONAL, -- Need ON epdu-RequestLocationInformation EPDU-Sequence OPTIONAL, -- Need ON ... } RequestLocationInformation-r12-IEs ::= SEQUENCE { commonIEsRequestLocationInformation CommonIEsRequestLocationInformation OPTIONAL, -- Need ON a-gnss-RequestLocationInformation A-GNSS-RequestLocationInformation OPTIONAL, -- Need ON otdoa-RequestLocationInformation OTDOA-RequestLocationInformation OPTIONAL, -- Need ON ecid-RequestLocationInformation ECID-RequestLocationInformation OPTIONAL, -- Need ON epdu-RequestLocationInformation EPDU-Sequence OPTIONAL, -- Need ON 3dPositioning-RequestLocationInformation 3DPositioning-RequestLocationInformation OPTIONAL, -- Need ON ... } -- ASN1STOP

「request position information」内の((端末の)三次元位置情報を要求する)「3d positioning-request position information」の構造を以下に示す。

-- ASN1START 3DPositioning-RequestLocationInformation ::= SEQUENCE { lppPositioningID LPPPositioningID OPTIONAL, ... } -- ASN1STOP

位置決めサーバが端末に通知する必要がある参照点情報は、((端末の)三次元位置情報を要求する)上述の「3d positioning-request positioning information」における「LPP positioning ID」(LPP位置決めID)である。「LPP positioning ID」は各位置決めプロセスの識別子である。位置決めサーバが端末の位置を決定するたびに、端末および位置決めサーバが、現在の位置決めプロセスを特定するための識別子、即ち、IDを記録する。したがって、端末と位置決めサーバの両方が当該IDに基づいて各位置決めプロセスの位置決め情報を見つけることができる。位置決めの後、現在の位置決めプロセスの位置決め情報を位置決めサーバ側に格納してもよく、位置決めサーバが当該位置決め情報を端末に送信してもよく、現在の位置決めプロセスの位置決め情報を端末側に格納してもよい。上述のように、位置決めサーバは端末に「LPP positioning ID」を通知し、端末が当該IDに基づいて対応する位置決め情報を発見、即ち、参照点を発見してもよい。

ステップ305では、端末が位置決め測定を実施して三次元位置決め測定情報を取得する。当該ステップでは、端末が高度参照情報を測定して、例えば当該高度参照情報に基づいて端末の高度値を取得してもよい。当該高度参照情報が、例えば、重力情報、気圧情報、または高度値であってもよい。あるいは、端末が三次元変位情報を測定してもよい。当該三次元変位情報はX軸、Y軸およびZ軸の変位を含み、これは、端末の空間移動情報を表す。

場合によっては、端末により測定した上述の三次元位置決め測定情報(例えば、高度参照情報、三次元変位情報)が絶対測定結果または特定の参照点に対する相対測定結果であってもよい。例えば、当該高度参照情報の上述の高度値が端末により測定した絶対高度値、または、端末により測定した特定の参照点に対する相対的な高度値であってもよい。別の例として、当該三次元変位情報におけるX軸、Y軸およびZ軸の上述の変位が、端末により測定した絶対変位値または端末により測定した特定の参照点に対する相対的な三次元変位値であってもよい。例えば、端末が、参照点に対するX軸の相対変位Δx、端末のY軸の絶対変位Δy、端末のZ軸の絶対変位Δzを取得してもよい。または、端末が、参照点に対するX軸の相対変位Δx、参照点に対するY軸の相対変位Δy、および端末のZ軸の絶対変位Δzを取得してもよい。実装の際は、端末の測定と報告を実際の条件に基づいて決定してもよく、その詳細な説明はここでは省略する。

上述の相対的測定と絶対的測定の方法を以下で説明する。三次元位置決め測定情報が参照点に対する相対測定結果である場合には、端末は、参照点情報に基づいて当該参照点に対する三次元位置決め測定情報を取得する。例えば、位置決めサーバは、上述の「LPP positioning ID」のような、((端末の)位置情報を要求する)「request positioning information」により当該参照点情報を端末に通知してもよい。あるいは、当該参照点情報を端末により端末自体から取得してもよい。当該参照点情報が端末により端末自体から取得される場合には、端末が例えば累積的測定を端末側で実施してもよい。特に、例として、端末が、端末により設定された記録期間に従って記録点を自分自身で設定してもよい。この場合、効果的に位置決めされ端末の過去の位置情報と均等な位置決め点Aおよび位置決め点Bのような、効果的に位置決めされた幾つかの位置決め点の位置決め情報が端末側に格納される場合には、端末が、記録期間をTとして設定し、上述の位置決め点の各々に対して周期的な位置決め測定を実施してもよい。特に、例として、端末が、1つの期間Tの後の位置決め点Aに対する相対変位情報S1、2つの期間Tの後の位置決め点Aに対する相対変位情報S2、1つの期間Tの後のS1に対する相対変位情報S3(S3+S1=S2)、または、1つの期間Tの後の位置決め点Bに対する相対変位情報S4を測定してもよい。上述の位置決め点A、位置決め点BおよびS1を記録点と称してもよい。位置決めサーバが、位置決め点Aが参照点であると端末に通知する場合には、S2を端末が位置決め点Aに対する測定情報として報告してもよい。S2を、2つの期間Tの後の位置決め点Aに対する相対変位情報を端末により直接測定することによって取得してもよく、または、S3+S1=S2の反復動作によって取得してもよい。上述の相対変位情報が三軸の三次元相対変位であってもよく、または、二軸の二次元の相対変位であってもよく、または、一軸の一次元相対変位であてもよい。あるいは、端末が、S1に対応する位置を参照点としてもよい。即ち、参照点は端末自体により選択される。この場合、位置決めサーバが参照点情報を取得して後の計算を実施するように、端末が当該参照点情報を位置決めサーバに送信する必要がある。例えば、端末が、当該参照点情報と三次元位置決め測定情報を一緒に位置決めサーバに報告してもよい。

重力計の累積的測定を例としてとる。特定の位置の記録された重力情報が

であり、位置を決定すべき点で測定される重力情報が

であり、F1とF2が異なる位置での端末の万有引力を表し、m1とm2がそれぞれ端末の質量と地球の質量を表し、R1とR2が端末と地球の中心の間の距離を表し、Gが重力定数を表す場合、

が得られる。2つの位置の相対的な高度比に関する情報を、重力計により測定した万有引力の比に基づいて決定してもよく、位置決め点での端末の高度を計算してもよい。重力計の累積的測定に関して、最後の記録点に対する相対的な高度比を測定してもよく、または、当該参照点の位置に対する相対的な高度比を測定してもよい。その原理は上述の説明と同様であり、その詳細な説明はここでは省略する。

相対的測定において、端末は一般に参照点情報を取得し、参照点に対する相対的な測定情報を取得する必要がある。端末により測定基準点を参照点として設定するプロセスが、端末の再設定または較正を参照してもよい。即ち、当該再設定または較正では、端末が当該参照点を現在の測定の相対基準点として設定する。

当該三次元位置決め測定情報が絶対測定結果である場合には、当該測定は累積的プロセスではなく、当該参照点は必要ではない。例えば、重力計に関して、任意の位置での高度を重力方程式で取得してもよい。上述の重力計の累積的測定で示した式として、F1を重力計で測定することができ、G、m1およびm2を取得することができ、したがって、R1を端末の高度として計算することができる。別の例として、気圧計に関し、任意の位置での高度を気圧と高度の対応に基づいて取得してもよい。一般に、気圧は高度が12m増加すると1mmHg(水銀柱1ミリメートル)だけ減少する。または、気圧は高度が9m増加すると100Paだけ減少する。したがって、端末の高度情報を端末の気圧計測定値により取得してもよい。上述の測定では、最後の記録点に基づいて取得した相対変位ではなく、絶対測定結果(例えば、高度)を取得する。

ステップ306では、端末は、端末により取得された三次元位置決め測定情報を含む位置情報報告メッセージを位置決めサーバに送信する。

当該測定の後、端末は位置情報報告メッセージを位置決めサーバに送信して、取得した三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに報告する。当該位置情報報告メッセージは、((端末の)位置情報を提供する)「provide location information」である。端末は、LPPの「provide location information」を介して当該位置決め測定情報を位置決めサーバに送信する。「provide location information」の構造を以下に示す。

-- ASN1START ProvideLocationInformation ::= SEQUENCE { criticalExtensions CHOICE { c1 CHOICE { provideLocationInformation-r9 ProvideLocationInformation-r9-IEs, provideLocationInformation-r12 ProvideLocationInformation-r12-IEs, spare3 NULL, spare2 NULL, spare1 NULL }, criticalExtensionsFuture SEQUENCE {} } } ProvideLocationInformation-r9-IEs ::= SEQUENCE { commonIEsProvideLocationInformation CommonIEsProvideLocationInformation OPTIONAL, a-gnss-ProvideLocationInformation A-GNSS-ProvideLocationInformation OPTIONAL, otdoa-ProvideLocationInformation OTDOA-ProvideLocationInformation OPTIONAL, ecid-ProvideLocationInformation ECID-ProvideLocationInformation OPTIONAL, epdu-ProvideLocationInformation EPDU-Sequence OPTIONAL, ... } ProvideLocationInformation-r12-IEs ::= SEQUENCE { commonIEsProvideLocationInformation CommonIEsProvideLocationInformation OPTIONAL, a-gnss-ProvideLocationInformation A-GNSS-ProvideLocationInformation OPTIONAL, otdoa-ProvideLocationInformation OTDOA-ProvideLocationInformation OPTIONAL, ecid-ProvideLocationInformation ECID-ProvideLocationInformation OPTIONAL, epdu-ProvideLocationInformation EPDU-Sequence OPTIONAL, 3dPositioning-ProvideLocationInformation 3DPositioning-ProvideLocationInformation OPTIONAL, } -- ASN1STOP

端末により報告された三次元位置決め測定情報は「provide location information」の((端末の)三次元位置情報を提供する)「3d positioning-provide position information」内にある。「3d positioning-provide position information」の構造を以下に示す。

-- ASN1START ECID-ProvideLocationInformation ::= SEQUENCE { 3dPositioning-MeasurementInformation 3DPositioning-MeasurementInformation OPTIONAL, 3dPositioning-Error 3DPositioning-Error OPTIONAL, ... } -- ASN1STOP

上述の「3D positioning-measurement information」(三次元位置決め測定情報)は端末により報告された三次元位置決め測定情報である。異なる位置決めモードで取得した三次元位置決め測定情報は異なる。例えば、当該三次元位置決め測定情報が重力情報、気圧情報または三次元変位情報であってもよい。「3D positioning-measurement information」の構造を以下の実施形態で説明する。

場合によっては、端末が位置決め測定に失敗し三次元位置決め測定情報の取得に失敗した場合には、三次元位置決め測定失敗情報、即ち、3D位置決めエラー(三次元位置決めエラー)を端末により上述の「3d positioning-provide position information」で運搬してもよい。「3D位置決めエラー」の原因が、例えば異常な位置決めであってもよい。

場合によっては、端末が、イベントをトリガすることによって三次元位置決め測定情報を報告してもよい。例えば、端末が、位置決めサーバが送信した報告命令を受信したときに当該三次元位置決め測定情報を報告してもよい。あるいは、端末が当該三次元位置決め測定情報を定期的に報告してもよい。例えば、端末が、報告期間に従って当該三次元位置決め測定情報を測定し報告してもよい(端末が、当該報告期間を位置決めサーバの要件として設定してもよい)。端末が当該三次元位置決め測定情報を時点T0、T1およびT2に測定し報告する場合には、当該報告期間はΔT=T2−T1=T1−T0である。

ステップ307で、位置決めサーバが端末の三次元位置情報を当該三次元位置決め測定情報に基づいて導出する。位置決めサーバが、ステップ303で当該端末の三次元位置決め能力情報を取得した後に適切な位置決め計算方法を決定してもよい。例えば、位置決めサーバが、端末の二次元の位置情報を取得し、当該二次元の位置情報と端末により測定した高度参照情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出してもよい。あるいは、位置決めサーバが、端末により測定した参照点情報および相対的な三次元変位情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出してもよい。

位置決めサーバが、一般的な測定方法により端末の二次元の位置情報を取得してもよい。例えば、端末が、端末がGPS信号を取得できるかどうかを、「provide capability」を介して位置決めサーバに通知してもよく、端末がGPS信号を取得できる場合に、位置決めサーバがGPS位置決めにより端末の位置を決定してもよい。位置決めサーバが、GPS位置決めで必要なパラメータの測定を支援するように端末に通知してもよい。あるいは、端末がGPS信号を取得できない場合に、位置決めサーバがOTDOAまたはe−CIDにより端末の位置を決定してもよい。

さらに、各位置決めプロセスにおいて、位置決めサーバが、当該位置決めプロセスに対応する位置決め識別子、即ち、位置決めIDを記録してもよい。その結果、当該位置決めプロセスの情報を、後続のプロセスにおけるIDに基づいて発見することができる。

ステップ308では、位置決めサーバが位置情報を端末に返す。位置決めサーバが、位置決め結果、即ち、位置決めの後の端末の三次元位置情報を端末に通知してもよい。さらに、位置決めサーバがさらに、現在の位置決めプロセスに対応するIDを端末に通知してもよい。その結果、端末が、当該位置決めプロセスに対応する位置決め情報を後続のプロセスにおけるIDに基づいて発見することができる。

当該実施形態に従って提供した端末の位置を決定するための方法では、端末が三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに報告し、その結果、位置決めサーバが、報告された三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を計算する。このように、端末の二次元の位置情報しか取得できないという従来の技術における問題が解決され、端末の位置決めがより正確になる。

上述の端末の位置を決定するための方法に基づいて、端末の三次元位置決めの例を以下の第4乃至第7の実施形態で説明する。これらの例では全て、第3の実施形態で説明した端末の位置を決定するための方法を使用しており、位置決めモードが異なりしたがって端末が使用する測定方法と端末が取得する三次元位置決め測定情報が異なることを除いては、プロセスは基本的に同じである。以下の例では、相違なるプロセスに着目し、同一のプロセスの説明は省略する。それについては第3の実施形態を参照されたい。

第4の実施形態 当該実施形態では、端末内で加速度計を提供し、相対的な高度測定結果を加速度計により取得する。端末は、加速度計の測定結果に基づいて対応する測定結果を報告する。特に、端末はLPPの「provide location information」を介して当該対応する測定結果を報告し、当該相対的な高度測定値情報は「3D positioning-measurement information」で運搬される。3D positioning-measurement information」の構造を以下に示す。

-- ASN1START 3DPositioning-MeasurementInformation ::= SEQUENCE { measuredResultsList MeasuredResultsList, ... } MeasuredResultsList ::= SEQUENCE (SIZE(1..y)) OF MeasuredResultsElement MeasuredResultsElement ::= SEQUENCE { physCellId INTEGER (0..503), cellGlobalId CellGlobalIdEUTRA-AndUTRA OPTIONAL, arfcnEUTRA ARFCN-ValueEUTRA, systemFrameNumber BIT STRING (SIZE (10)) OPTIONAL, lppPositioningID LPPPositioningID OPTIONAL, deltaX-Axis DeltaX-Axis OPTIONAL, deltaY-Axis DeltaY-Axis OPTIONAL, deltaZ-Axis DeltaZ-Axis OPTIONAL, ... } -- ASN1STOP

「phys Cell Id」は物理セルの識別子を表し、「cell Global Id」はグローバルな端末の識別子を表し、「arfcnEUTRA」は絶対周波数点を表し、「System Frame Number」は無線フレーム番号を表し、これらの全ては補助パラメータである。「LPP positioning ID」は、加速度計が相対的な高度値の参照点を測定する位置決めプロセスのIDを表す。「Delta X-Axis」は、端末により測定した、「LPP positioning ID」に対応する位置決めプロセスの参照点に対するX軸の相対変位を表す。X軸が東または南の方向であってもよく、三次元空間ではY軸とZ軸に垂直でなければならない。「Delta Y-Axis」は、端末により測定した、「LPP positioning ID」に対応する位置決めプロセス参照点に対するY軸の相対変位を表す。「Delta Z-Axis」は、端末により測定した、「LPP positioning ID」に対応する位置決めプロセスの参照点に対するZ軸の相対変位を表す。

さらに、「LPP positioning ID」が空であるということは、相対的な測定値が(例えば、重力計、気圧計で測定した)絶対測定結果であることを示す。「Measured Result List」は、測定結果のリストを表し、(異なる位置決め参照点に対応する)異なる位置決めプロセスのIDに対する現在の端末位置の相対変位の測定結果を列挙する。当該リストの長さyを、端末とネットワーク側の性能要件に基づいて、即ち、位置決め計算の実際の要件に基づいて決定してもよく、当該実施形態は本明細書では限定されない。

端末が高度測定値情報のみを提供できる場合には、2つのネットワーク要素「Delta X-Axis」と「Delta Y-Axis」を空に設定してもよい。したがって、当該実施形態で報告される情報は相対的な高度値である。ここで、当該2つのネットワーク要素「Delta X-Axis」と「Delta Y-Axis」は空に設定される。

端末の水平移動速度と垂直移動速度を、TS36.355の元のIE、即ち、「Horizontal Velocity」と「Horizontal With Vertical Velocity」を介して報告してもよい。

位置決めサーバが、端末が報告した測定結果に基づいて対応する位置決め参照点を発見してもよい。特に、位置決めサーバが、「LPP positioning ID」に基づいて対応する位置決め参照点の位置情報を発見する。ここで、当該位置情報が、位置決めサーバが以前に測定した参照点の高度値であってもよく、位置決めサーバは次いで、報告された相対的な高度値に基づいて端末の現在の実際の高度値(即ち、絶対高度)を取得する。位置決めサーバが、一般的な位置決め方法により端末の現在の二次元の位置情報を測定し、当該二次元の位置情報と実際の高度値に基づいて端末の現在の三次元位置情報を導出してもよい。

第5の実施形態 当該実施形態では、端末内で重力計を提供し、端末の重力値を重力計により取得する。端末はLPP内の「provide location information」を介して重力参照情報を報告する。当該重力参照情報は「3D positioning-measurement information」で運搬される。「3D positioning-measurement information」の構造を以下に示す。

-- ASN1START 3DPositioning-MeasurementInformation ::= SEQUENCE { measuredResultsList MeasuredResultsList, ... } MeasuredResultsList ::= SEQUENCE (SIZE(1..y)) OF MeasuredResultsElement MeasuredResultsElement ::= SEQUENCE { physCellId INTEGER (0..503), cellGlobalId CellGlobalIdEUTRA-AndUTRA OPTIONAL, arfcnEUTRA ARFCN-ValueEUTRA, systemFrameNumber BIT STRING (SIZE (10)) OPTIONAL, lppPositioningID LPPPositioningID OPTIONAL, deltaX-Axis DeltaX-Axis OPTIONAL, deltaY-Axis DeltaY-Axis OPTIONAL, deltaZ-Axis DeltaZ-Axis OPTIONAL, gravMeasurementResult GravMeasurementResult OPTIONAL, ... } -- ASN1STOP

当該重力参照情報は、端末が重力計により測定した重力参照情報を表す上述の「grav measurement result」である。当該重力参照情報が、端末が重力計で測定した重力および重力と高度の対応に基づいて端末が取得した絶対高度値であってもよい。あるいは、当該重力参照情報が、端末が直接報告した、重力情報、即ち、端末が重力計で測定した重力であってもよく、位置決めサーバが、当該重力情報が位置決めサーバに報告された後に、重力と高度の対応に基づいて端末の絶対高度値を取得する。

位置決めサーバは、端末が報告した重力参照情報に基づいて端末の絶対高度値を取得する。位置決めサーバはさらに、一般的な位置決め方法を用いて端末の現在の二次元の位置情報を測定する。位置決めサーバは次いで、端末の二次元の位置情報と絶対高度値に基づいて端末の三次元位置情報を導出する。

第6の実施形態 当該実施形態では、端末内で気圧計を提供し、端末の位置での気圧値を気圧計により取得する。端末はLLP内の「provide location information」を介して気圧参照情報を報告する。気圧参照情報は「3D positioning-measurement information」で運搬される。「3D positioning-measurement information」の構造を以下に示す。

-- ASN1START 3DPositioning-MeasurementInformation ::= SEQUENCE { measuredResultsList MeasuredResultsList, ... } MeasuredResultsList ::= SEQUENCE (SIZE(1..y)) OF MeasuredResultsElement MeasuredResultsElement ::= SEQUENCE { physCellId INTEGER (0..503), cellGlobalId CellGlobalIdEUTRA-AndUTRA OPTIONAL, arfcnEUTRA ARFCN-ValueEUTRA, systemFrameNumber BIT STRING (SIZE (10)) OPTIONAL, lppPositioningID LPPPositioningID OPTIONAL, deltaX-Axis DeltaX-Axis OPTIONAL, deltaY-Axis DeltaY-Axis OPTIONAL, deltaZ-Axis DeltaZ-Axis OPTIONAL, variometerMeasurementResult VariometerMeasurementResult OPTIONAL, ... } -- ASN1STOP

気圧参照情報は、端末が気圧計により測定した気圧参照情報を表す上述の「variometer measurement result」である。当該気圧参照情報が、気圧計で測定した気圧および気圧と高度の対応に基づいて端末が取得した絶対高度値であってもよい。あるいは、当該気圧参照情報が、端末が直接報告した気圧情報、即ち、端末が気圧計で測定した気圧であってもよく、位置決めサーバが、気圧が位置決めサーバに報告された後に、気圧と高度の対応に基づいて端末の絶対高度値を取得する。

位置決めサーバは、端末が報告した気圧参照情報に基づいて端末の絶対高度値を取得する。位置決めサーバはさらに、一般的な位置決め方法を用いて端末の現在の二次元の位置情報を取得する。位置決めサーバは次いで、端末の二次元の位置情報と絶対高度値に基づいて端末の三次元位置情報を導出する。

第7の実施形態 当該実施形態では、端末内でジャイロスコープと加速度計を提供し、三次元空間での端末の完全な動きをジャイロスコープと加速度計で追跡し捕捉する。図4は、本発明の別の実施形態に従って提供された端末の位置を決定するための方法における位置決め測定状態の略図である。図4に示すように、端末は参照点に対する位置決め点の三次元変位情報、即ち、Δx、ΔyおよびΔzを測定してもよい。(Δx、Δy、Δz)は参照点に対する全体的な変位である。当該実施形態では、端末が報告した「provide location information」における「3D positioning-measurement information」の構造を以下に示す。

- ASN1START 3DPositioning-MeasurementInformation ::= SEQUENCE { measuredResultsList MeasuredResultsList, ... } MeasuredResultsList ::= SEQUENCE (SIZE(1..y)) OF MeasuredResultsElement MeasuredResultsElement ::= SEQUENCE { physCellId INTEGER (0..503), cellGlobalId CellGlobalIdEUTRA-AndUTRA OPTIONAL, arfcnEUTRA ARFCN-ValueEUTRA, systemFrameNumber BIT STRING (SIZE (10)) OPTIONAL, lppPositioningID LPPPositioningID OPTIONAL, deltaX-Axis DeltaX-Axis OPTIONAL, deltaY-Axis DeltaY-Axis OPTIONAL, deltaZ-Axis DeltaZ-Axis OPTIONAL, ... } -- ASN1STOP

上述の「LPP positioning ID」は、参照点に対応する位置決めプロセスのIDである。当該実施形態では、「Delta X-Axis」は、端末により測定した、「LPP positioning ID」に対応する位置決めプロセスの参照点に対するX軸の相対変位、即ち、Δxである。「Delta Y-Axis」は、端末により測定した、「LPP positioning ID」に対応する位置決めプロセスの参照点に対するY軸の相対変位、即ち、Δyである。「Delta Z-Axis」は、端末により測定した、「LPP positioning ID」に対応する位置決めプロセス参照点に対するZ軸の相対変位、即ち、Δzである。

位置決めサーバは、端末が報告した測定結果に基づいて対応する位置決め参照点を発見することができる。特に、位置決めサーバは、「LPP positioning ID」に基づいて対応する位置決め参照点の位置情報を発見する。ここで、当該位置情報が、位置決めサーバが過去に測定した参照点の三次元位置情報であってもよい。位置決めサーバは次いで、報告された三次元相対変位(Δx、Δy、Δz)に基づいて端末の現在の三次元位置情報を導出する。

第8の実施形態 図5は、本発明の1実施形態に従って提供された位置決めサーバの略構造図である。位置決めサーバは、本発明の任意の実施形態に従って提供した端末の位置を決定するための方法を実装してもよい。当該実施形態では位置決めサーバの構造のみを説明する。その動作原理については本発明の方法の諸実施形態を参照されたい。

図5に示すように、当該実施形態の位置決めサーバが、受信ユニット51と処理ユニット52を含んでもよい。受信ユニット51は端末が送信した三次元位置決め測定情報を受信するように構成され、処理ユニット52は、受信ユニット51が受信した三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出するように構成される

さらに、位置決めサーバは、三次元位置決め能力要求情報を端末に送信するように構成された送信ユニット53を備える。受信ユニット51はさらに、当該三次元位置決め能力要求情報に基づいて端末が返した端末の三次元位置決め能力情報を受信するように構成される。それに応じて、処理ユニット52はさらに、受信ユニット51が受信した三次元位置決め能力情報に基づいて、当該三次元位置決め能力情報に対応する三次元位置決め測定情報を取得するための命令を端末に送信するように送信ユニット53に指示するように構成される。

さらに、受信ユニット51は、端末により取得され端末により送信される、端末の高度値を取得するための高度参照情報を受信するように構成される。それに応じて、処理ユニット52は、端末の二次元の位置情報を取得し、受信ユニット51が受信した当該二次元の位置情報と当該高度参照情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出するように構成される。

さらに、受信ユニット51は、端末が送信した端末の三次元変位情報を受信するように構成される。それに応じて、処理ユニット52は、受信ユニット51が受信した端末の三次元変位情報に基づいて端末の三次元位置情報を導出するように構成される。

さらに、位置決めサーバの送信ユニット53は、三次元位置決め測定情報が参照点に対する相対測定結果である場合に、参照点情報を端末に送信して、端末が当該三次元位置決め測定情報を当該参照点情報に基づいて取得するようにするように構成される。

当該実施形態の位置決めサーバは、端末により報告された三次元位置決め測定情報を受信し、当該三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を計算する。このように、端末の二次元の位置情報しか取得できないという従来の技術における問題が解決され、端末の位置決めがより正確になる。

第9の実施形態 図6は、本発明の1実施形態に従って提供された端末の略構造図である。端末が、本発明の任意の実施形態に従って提供した端末の位置を決定するための方法を実装してもよい。当該実施形態では端末の構造のみを説明する。その動作原理については本発明の方法の諸実施形態を参照されたい。

図6に示すように、当該実施形態の端末は位置決め測定ユニット61と報告ユニット62を含んでもよい。位置決め測定ユニット61は、位置決め測定を実施して三次元位置決め測定情報を取得するように構成される。報告ユニット62は、位置決めサーバが端末の三次元位置情報を三次元位置決め測定情報に基づいて導出するように、位置決め測定ユニット61が取得した三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに送信するように構成される。

さらに、端末が、位置決めサーバが送信した三次元位置決め能力要求情報を受信するように構成された受信ユニット63を備えてもよい。報告ユニット62はさらに、受信ユニット63が受信した当該三次元位置決め能力要求情報に基づいて当該端末の三次元位置決め能力情報を位置決めサーバに送信するように構成される。受信ユニット63はさらに、当該三次元位置決め能力情報に基づいて位置決めサーバにより端末に送信された当該三次元位置決め能力情報に対応する三次元位置決め測定情報を取得するための命令を受信して、当該命令に基づいて位置決め測定を実施するように位置決め測定ユニット61に通知するように構成される。

さらに、端末内の受信ユニット63は参照点情報を取得するように構成される。それに応じて、位置決め測定ユニット61は、当該参照点情報に基づいて参照点に対する三次元位置決め測定情報を取得するように構成される。

さらに、受信ユニット63は、位置決めサーバが送信した参照点情報を受信するか、または、当該参照点情報を端末自体から取得するように構成される。報告ユニット62はさらに、当該受信ユニットが当該参照点情報を端末自体から受信した場合に当該参照点情報を位置決めサーバに送信するように構成される。

さらに、当該端末内の報告ユニット62は、位置決めサーバが送信した三次元位置決め測定情報を取得するための命令を受信ユニット63が受信したときに当該三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに送信するか、または、事前設定された報告期間に従って当該三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに送信するように構成される。

さらに、端末内の報告ユニット62はさらに、位置決め測定ユニット61が三次元位置決め測定情報の取得に失敗した場合に、三次元位置決め測定失敗情報を位置決めサーバに送信するように構成される。

当該実施形態に従って提供した端末は三次元位置決め測定情報を位置決めサーバに報告し、位置決めサーバは報告された三次元位置決め測定情報に基づいて端末の三次元位置情報を計算する。このように、端末の二次元の位置情報しか取得できないという従来の技術における問題が解決され、端末の位置決めがより正確になる。

第10の実施形態 端末の位置を決定するためのシステムを本発明の当該実施形態に従って提供する。当該システムは、本発明の任意の実施形態に従って提供した位置決めサーバと本発明の任意の実施形態に従って提供した端末を備える。位置決めサーバと端末の構造と動作原理については装置の実施形態と方法の実施形態を参照されたい。当該システムは、端末の三次元位置情報を決定することができ、端末の位置をより正確に決定することができる。

方法の実施形態を実装するための手続きの一部または全部を、プログラム命令に関連するハードウェアで実現してもよいことは当業者には理解される。当該プログラムをコンピュータ可読記憶媒体に格納してもよい。上述の方法実施形態の手続きは、当該プログラムが実行されたときに実施される。上述の記憶媒体が、ROM、RAM、ディスク、または光ディスクのようなプログラム・コードを格納できる媒体であってもよい。

上述の実施形態は本発明の技術的解決策を説明するために使用されるにすぎず、本発明を限定するものではないことに留意されたい。以上の諸実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、以上の諸実施形態で説明した技術的解決策に修正を加え、または、当該技術的解決策の技術的特徴の一部または全部に均等な置換えを行ってもよく、これらの修正や均等な置換えによっては当該技術的解決策の本質が本発明の保護範囲から逸脱しないことは当業者には理解される。

51 受信ユニット 52 処理ユニット 53 送信ユニット 61 位置決め測定ユニット 62 報告ユニット 63 受信ユニット