ローカル測位用の改良レーダシステム
本発明の測位システムは、１又は複数の能動ランドマーク及びデバイスを備える。デバイスは、偏波を有する電磁パルスを送信し、或る期間にわたってリターン信号を受信する。デバイスは、偏波を有するリターン信号を優先的に受信することができる。リターン信号は、少なくとも１つの能動ランドマークからの少なくとも１つのリターン被変調パルスを含む。デバイスは、リターン信号からリターン被変調パルスを分離して、デバイスから能動ランドマークまでの距離を求めるように、リターン信号を処理する。デバイスは、オプションとして、リターン信号を受信している間、特定の方向に移動し、リターン信号のリターン被変調パルス部分におけるドップラーシフトを検出し、特定の方向と、デバイスと能動ランドマークとの間の直線との間の角度を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、測位システムに関し、より具体的には、コヒーレント無線周波数測距技法を介して、複数の能動ランドマークを基準とした移動デバイスの位置を求めるためのシステム及び方法に関する。
なお、本願は、２００３年７月３日に出願された係属中の米国特許出願第１０／６１４，０９７号の一部継続出願である。米国特許出願第１０／６１４，０９７号は、その全内容が参照により本明細書に援用されている。
【背景技術】
【０００２】
ローカル測位システムは、特に、自律走行車（自動車）の用途及び精密施工ツールの用途で、ナビゲーション能力を必要とする移動デバイスを実現するために重要な存在となってきている。ＧＰＳ等のグローバル測位システムは、通常、１０ｃｍ程である中程度の精度の位置情報しか提供せず、水平線近くまで空の澄んだ視界を必要とする。能動コンポーネント又は受動コンポーネントのいずれかが作業範囲に分散されているローカル測位システムは、はるかに高い精度（＜１ｃｍ）の測位を可能にすることができ、最も複雑な閉鎖形状（enclosed geometry）であっても、必要に応じてユーザによるシステムの拡張を可能にする。
【０００３】
従来のローカル測位システムは、アコースティック（音波）測距システム及びレーザ測距システムを含む。アコースティックシステムは、通常、トランスポンダビーコンを使用して、デバイスのネットワーク内における距離を測定する。それらのデバイスのいくつかは、固定されてローカル座標系を形成する。しかしながら、アコースティックシステムは、空気中の音波伝播特性のために、１ｃｍ以上の精度までの距離しか測定することができず、比較的短い間隔にわたってしか測定することができない。レーザに基づくローカル測位システムは、デバイスとプリズム等の１又は複数の反射物体との間の角度及び距離の双方の測定値を利用して、デバイスの位置を三角測量又は三辺測量（trilateralate）する。しかしながら、レーザシステムは、現在、システムコストが３万ドル以上となってしまうことがある高価な指示メカニズム（pointing mechanism）を使用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２次元（２Ｄ）又は３次元（３Ｄ）の位置を数ミリメートルの精度まで求めることができる比較的低コスト（≦２０００ドル）のローカル測位システムは、屋内での精密施工及び屋外での精密施工、採鉱、精密農業、並びにスタジアムフィールドの草刈り及び処置のような応用分野に適用可能な、多大な可能性を与える製品となる。本発明の目的は、従来のローカル測位システムのコストの限界及び制度の限界を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
低コストで、さらに高い精度のローカル測位システムにおいて、電磁パルスが、距離、及び、オプションとしてデバイスと複数の能動ランドマークとの間の角度を求めるのに使用される。電磁パルスの伝播速度は、アコースティック信号の伝播速度ほどには、環境条件と共に強く変化せず、測距においてすぐれた精度を提供する。電磁パルスを送信するのに使用されるアンテナの空間帯域幅は、レーザの空間帯域幅よりもかなり広く、多大なコストを要するポインティングメカニズムの必要性がなくなる。能動ランドマークを使用することによって、ランドマークそれぞれの異なる特性（シグネチャ）を求めることができるようなパルスの変調が可能になる。
【０００６】
一実施の形態では、１又は複数の能動ランドマークを基準としたデバイスの位置は、偏波及び第１の搬送波信号周波数を有するパルスをデバイスから送信し、偏波を有するリターン信号を優先的に受信することを含めて、或る期間にわたりリターン信号を受信することによって求められる。リターン信号は、少なくとも１つの能動ランドマークからのリターン被変調パルス(return modulated pulse)を含む。リターン信号は処理されて、該リターン信号からリターン被変調パルスが分離され、リターン被変調パルスの到達時間に基づき、デバイスから少なくとも１つの能動ランドマークまでの距離が求められる。
【０００７】
リターン被変調パルスは、振幅変調又は周波数変調を使用して変調される。いくつかの実施の形態では、方形波が、リターン被変調パルスの周波数変調に使用される。方形波は、リターン被変調パルスの到達時間の不明確さを取り除くように符号化することができる。また、方形波は、送信パルスの繰り返し周期の倍数であるラウンドトリップ経路を区別するように周期的に符号化することもできる。加えて、２つ以上の能動ランドマークを有する実施の形態では、各能動ランドマークからのリターン被変調パルスの変調は、他のすべての能動ランドマークによって使用される変調と異なるものとすることができる。
【０００８】
いくつかの実施の形態では、デバイス又は各能動ランドマークは、受信を行っている間、特定の方向に既知の速度で移動している。デバイスは、リターン信号のリターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出し、特定の方向と、デバイスと各能動ランドマークとの間の直線との間の角度を、検出されたドップラーシフトの関数として求める。いくつかの実施の形態では、この方法は、第２のデバイスによるレーダ間測距を使用して、デバイスの位置を求めることを含む。
いくつかの実施の形態では、デバイスは、送信アンテナ及び受信アンテナを別々に備え、また、送信アンテナと受信アンテナとの間のクロストークを低減するデコヒーレンスプレートも備える。
いくつかの実施の形態では、デバイスは、少なくとも各能動ランドマークの少なくとも較正された遅延を記憶するようにさらに構成され、デバイスから能動ランドマークまでの距離は、較正された遅延を使用して求められる。
【０００９】
いくつかの実施の形態では、能動ランドマークは、送信された電磁パルスに対応する受信信号を受信するための受信アンテナと、受信信号を増幅するための増幅器と、変調(modulating)信号を生成するための信号ジェネレータと、変調信号で受信信号を変調して送信被変調(modulated)信号を生成するためのミキサと、送信被変調信号に対応するリターン電磁被変調パルスを送信するための送信アンテナとを含む。送信アンテナ及び受信アンテナは、共通アンテナとして一体化することができる。加えて、能動ランドマークを受動反射構造体に近接させて、能動ランドマークのレーダ断面積を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図面中、同様の参照符号は、図面のいくつかの図を通じて対応する部分を示している。
本発明の実施形態を詳細に説明する。実施形態の例は、添付図面に示されている。以下の詳細な説明では、本発明の徹底した理解を提供するために、多数の詳細な具体例を説明している。しかしながら、本発明は、これらの詳細な具体的例がなくても実施できることは、当業者には明らかであろう。それ以外の場合には、本発明の態様を不必要に分かりにくくしないようにするために、既知の方法、手順、コンポーネント、及び回路を詳細には説明しない。
【００１１】
図１を参照すると、ローカル測位システム１００は、デバイス１１０及び複数の能動ランドマーク１１２を含む。能動ランドマーク１１２の位置は固定されているか、又は、その平均位置が固定されている。能動ランドマーク１１２は、測量されたロケーションに配置することができる。或いは、能動ランドマーク１１２は、初期システム自己較正手順の期間中に自動的に求められた任意の位置に、配置することもできる。いずれの場合も、各距離がデバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１等の能動ランドマークとの間の間隔に関係する１又は複数の距離を求めることによって、デバイス１１０の位置が、能動ランドマーク１１２の１又は複数の位置を基準として求められる。
【００１２】
デバイス１１０は、少なくとも１つの電磁パルス１１４を複数の方向１１６に送信するように構成されている。いくつかの実施形態では、デバイス１１０は、パルス１１４等の複数の電磁パルスを複数の方向１１６に送信するように構成されている。例示的な一実施形態では、電磁パルス１１４は、継続時間が約１ナノ秒（ｎｓ）であり、約６ギガヘルツ（ＧＨｚ）の搬送波信号周波数を有する。パルス１１４の通常の繰り返し周期は、約１マイクロ秒である。他の実施形態は、パルス継続時間及び搬送波信号周波数の組み合わせとして、１ｎｓ及び２４ＧＨｚ；５ｎｓ及び６ＧＨｚ；並びに１ｎｓ及び７７ＧＨｚの組み合わせを使用することができる。パルス継続時間を短くし且つ搬送波信号周波数を高くすることによって、距離概算値の精度を増大させることができるが、これは、いくつかの実施形態では、関連する回路部のコスト及び複雑さの増大を犠牲にして得られる。
【００１３】
さらに、デバイス１１０は、或る期間にわたってリターン信号１１８を受信するようにも構成されている。リターン信号１１８は、１又は複数の能動ランドマーク１１２からのリターン被変調電磁パルスを含む。リターン信号は、複数の受信方向１１８からの信号から成る。いくつかの受信方向１１８は、リターン被変調パルスを戻す能動ランドマーク１１２以外の物体である「クラッタ」からの反射パルスを含む。たとえば、木の葉１２０は、方向１１６＿２に沿って送信された電磁パルスにより照射されると、方向１１８＿２に沿って電磁パルスを反射する。同様に、建物１２２は、方向１１６＿３に沿って送信された電磁パルスにより照射されると、方向１１８＿３に沿って電磁パルスを反射する。
【００１４】
デバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１等の能動ランドマークとの間の各距離を求めるために、デバイス１１０は、少なくとも或るリターン信号から少なくとも或るリターン被変調パルスを分離する必要がある。リターン信号は、クラッタからの反射パルスも含む場合がある。能動ランドマーク１１２＿１からのリターン被変調パルスの分離を容易にするために、能動ランドマーク１１２＿１は、リターン被変調パルスを変調する。いくつかの実施形態では、デバイス１１０は、能動ランドマークがリターン被変調パルスを生成するのに使用する信号のレプリカを使用してリターン信号を復調することにより、リターン信号からリターン被変調パルスを分離する。
いくつかの実施形態では、能動ランドマークがリターン被変調パルスを生成するのに使用する変調は、単側波帯変調、両側波帯変調、又は両側波帯搬送波抑圧変調等の振幅変調である。
【００１５】
図３Ａの周波数スペクトル３００は、周波数３１２の関数としての振幅３１０を示すものであり、１未満の変調深さを有する正弦波を使用する能動ランドマークによるリターンパルスの振幅変調を示している。側波帯周波数３１６を有する側波帯を伴った搬送波信号周波数３１４が存在する。この例では、側波帯周波数３１６は、搬送波信号周波数３１４に対して正弦波周波数３１８だけシフトされている。この周波数シフトは、デバイス１１０（図１）及びデバイス１１０のレーダ検出エリア内にある物体の相対運動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域３２０の幅よりも大きい。
他の実施形態では、変調は、狭帯域周波数変調及び広帯域周波数変調を含む周波数変調である。図２は、周波数変調を使用する一実施形態を示している。周波数変調によって、デバイス１１０は、木の葉１２０からの反射パルスを含むリターン信号からリターン被変調パルス１２４を分離することが可能になる。
【００１６】
図３Ｂの周波数スペクトル３２２は、リターン被変調パルス１２４（図２）が基本周波数３２６を有する方形波を使用して周波数変調されている、例示的な一実施形態を示している。正弦波等の他の変調信号を使用する周波数変調では、変調は、中心周波数によって特徴付けられる。図３Ｂに示す例では、（変調に使用される）方形波の基本周波数３２６は、主リターンパルス信号の搬送波信号周波数３１４よりもはるかに小さく、その結果、変調指数は小さくなる。結果として、周波数スペクトル３２２では、一次単側波帯しか示されていない。しかしながら、方形波変調を使用する結果、複数の側波帯が生じる。これらの側波帯は、側波帯周波数３１６及び３２４を有する方形波の基本調波及び第３高調波に対応し、図３Ｂに示されている。この例では、側波帯周波数３１６及び３２４は、搬送波信号周波数３１４に対して、基本周波数３２６及び第３高調波周波数３２８だけシフトされている。基本周波数３２６及び第３高調波周波数３２８の双方は、デバイス１１０及びデバイス１１０のレーダ検出エリア内における物体の相対運動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域３２０よりも大きい。例示的な一実施形態では、基本周波数３２６は数百ヘルツである。
【００１７】
図１を再び参照すると、複数の能動ランドマーク１１２を含む実施形態では、能動ランドマーク１１２＿１等の或る能動ランドマークからのリターン被変調パルスは、他のすべての能動ランドマーク１１２によって使用されるリターン被変調パルスと異なるものとすることができる。たとえば、方形波変調の場合、能動ランドマーク１１２はそれぞれ、異なる基本周波数３２６（図３Ｂ）を有することができる。正弦波等の他の変調信号の場合、能動ランドマーク１１２はそれぞれ、異なる中心周波数を有することができる。若しくは、複数の能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルスは、互いに異なるものとすることもできる。この場合、これらのリターン被変調パルスは、互いに異なる基本周波数又は異なる中心周波数を有することができる。周波数分割多重接続に加えて、他の実施形態では、時間分割多重接続又は符号分割多重接続を使用することによって、複数の能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルスを互いに区別することができる。
【００１８】
リターン被変調パルスとクラッタからの反射パルスとをさらに弁別するために、いくつかの実施形態では、デバイス１１０は、偏波(polarization)を有するパルス１１４を送信する。能動ランドマーク１１２によって生成されたリターン被変調パルスも、同じ偏波を有する。偏波として、直線偏波、楕円偏波、右旋楕円偏波、左旋楕円偏波、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）、及び左旋円偏波（ＬＨＣＰ）が適している。右旋楕円偏波、左旋楕円偏波、ＲＨＣＰ、及びＬＨＣＰは、特に好都合である。一例として、ＲＨＣＰを想定して説明する。ただし、説明は、他の右旋偏波及び左旋偏波にも関連する。
【００１９】
デバイス１１０が、ＲＨＣＰを有するパルス１１４を送信すると、クラッタ、たとえば木の葉１２０は、殆ど反転した円偏波、すなわちＬＨＣＰ、を有する電磁パルスを受信方向１１８＿２に沿って反射する。同様に、建物１２２からの単純反射（single-bounce reflection）の結果、反射パルスは、受信方向１１８＿３に沿ってＬＨＣＰ偏波を有する。一方、能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルスはＲＨＣＰを有する。したがって、デバイス１１０は、送信された電磁パルス１１４と同じ偏波を有する信号を優先的に受信するように構成されている受信機を使用することにより、能動ランドマーク１１２＿１によって送信されたリターン被変調パルス等のリターン被変調パルスをさらに分離することができる。リターン被変調パルスの分離を改良することに加えて、これらの実施形態では、送信パルス及びリターン被変調パルスの共通の偏波によって、デバイス１１０及び能動ランドマーク１１２は、送信用及び受信用に単一のアンテナを使用することが可能になる。
【００２０】
能動ランドマーク１１２＿１等の能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルス１２４等のリターン被変調パルスが、デバイス１１０によって受信されたリターン信号から分離されると、デバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１との間の距離が求められる。パルスは直線で進むものと仮定し、且つ、マルチパス伝播はないものと仮定して、デバイス１１０によって送信されて、デバイス１１０から或る間隔ｒ離れた物体により反射されたパルス１１４は、到達時間（ＴｏＡ）
ＴｏＡ＝２ｒ／ｃ （式１）
でデバイス１１０に到達する。ここで、ｃは、電磁信号の伝播速度である。電磁信号の伝播速度ｃは、真空では約３．０＊１０８ｍ／ｓであることが分かっている。通常の大気条件では、電磁信号の伝播速度は、この値から３００ｐｐｍ（百万分の１）未満の値だけずれる。高度及び他の環境因子についての情報を使用することによって、測位システムの環境における電磁信号の伝播速度を１００ｐｐｍ以内まで求めることができる。能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルスの場合、送信パルス１１４に対応する受信信号の受信、受信信号を変調信号で変調して送信被変調信号を生成すること、及び能動ランドマーク１１２の送信被変調信号に対応するリターン被変調パルスの送信に関連する付加的遅延Δが存在し得る。到達時間の修正式は、
ＴｏＡ＝２ｒ／ｃ＋Δ （式２）
となる。遅延Δは、各能動ランドマーク１２２について同じではない場合がある。しかしながら、各能動ランドマークの遅延Δは、較正手順（たとえば、システム自己較正手順）の期間中に較正することができ、リターン被変調パルスの到達時間は、その後の測定中に訂正することができる。したがって、１又は複数のリターン被変調パルスに対応する到達時間を求めることは、デバイス１１０と１又は複数の能動ランドマーク１１２との間の距離を正確に求めるのに使用することができる。
【００２１】
図１は、２つの能動ランドマーク１１２しか示していないが、他の実施形態では、これよりも多くの能動ランドマーク１１２又はこれよりも少ない能動ランドマーク１１２が存在する場合がある。いくつかの実施形態では、使用される能動ランドマーク１１２の個数は、位置がすでに測量されている能動ランドマーク１１２を基準としたデバイス１１０の位置を明確に求めるのに十分なものである。たとえば、同一直線上にない３つの能動ランドマーク１１２の位置が、たとえばそれらの位置を前もって測量することにより知られており、且つ、デバイス１１０及び能動ランドマーク１１２がほぼ２次元平面内に位置している場合、デバイス１１０から能動ランドマーク１１２のそれぞれまでの距離の情報から、デバイス１１０の位置を明確に求めることが可能である。或いは、能動ランドマーク１１２及びデバイス１１０がほぼ同一平面上に存在しない場合、位置が知られている４つの能動ランドマーク１１２を使用することによって、デバイス１１０から能動ランドマーク１１２のそれぞれまでの距離の情報から、デバイス１１０の位置を明確に求めることが可能になる。１又は複数の距離に基づいて位置を求めるためのアルゴリズムは、当業者に既知である。これについては、たとえば、The Proceedings of the 32nd Annual Symposium on Foundations of Computer Science (1991, San Juan, Puerto Rico)第４４１〜４２３ページのH. Edelsbruneer及びT. S. Tan著「Quadratic time algorithm for the minmax length triangulation」を参照されたい。この文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。
【００２２】
図４Ａを参照すると、デバイス１１０から、能動ランドマーク１１２＿１等の１つ又は２つ以上の能動ランドマーク１１２までの距離を求めることに加えて、ローカル測位システム４００等のいくつかの実施形態では、デバイス１１０は、パルス１１４（図１）を送信している間、特定の方向４１２に速度ｖ４１０で移動する。デバイス１１０は、或る期間にわたってリターン信号を受信する。デバイス１１０によって受信される、能動ランドマーク１１２＿１からのリターン被変調パルスは、周波数が、
ｆ＝ｆｃ（１＋ｖ・ｃｏｓθ／ｃ） （式３）
に従ったドップラーシフトを受けることになる。ここで、ｆｃは、搬送波信号周波数３１４（図３）であり、ｆは、デバイス１１０によって受信されたリターン被変調パルスの受信搬送波信号周波数であり、ｃは、デバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１との間の空間を満たす大気における電磁信号の伝播速度であり、θは、デバイスの移動方向４１２と、デバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１との間の直線４１６との間の角度４１４である。したがって、１又は複数のリターン被変調パルスの受信搬送波信号周波数から、デバイス１１０は、角度θ４１４を求めることができる。しかしながら、各受信搬送波信号周波数ｆについて、式３を満たす少なくとも２つの角度が存在することに留意されたい。このように２つの角度が存在する理由は、式３の解となる任意の角度θ０についても、角度−θ０も式３の解となるからである。図４Ａでは、これら２つの角度は、角度θ４１４及び角度−θ４２０に対応する。角度θ４１４は、方向４１２と、デバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１との間の線４１６との間の角度であり、角度−θ４２０は、方向４１２と線４１８との間の角度である。図４Ｂに示すように、実施形態４２２等のいくつかの実施形態では、能動ランドマーク１１２＿１は、移動の結果生じるドップラーシフトから角度θ４１４を求めることを可能にする平均固定位置の周囲を特定の方向４１２に速度ｖ４２４で移動する。これらの実施形態では、ドップラーシフトは、角度θ４１４の余角についての情報を提供することに留意されたい。
【００２３】
距離情報と、必要ならば、デバイス１１０と能動ランドマーク１１２との間の角度情報とを組み合わせることによって、デバイス１１０の位置を求めることが可能になる。通常、ローカル測位システムは、１ｃｍの分解能又はこれよりも良好な分解能で能動ランドマーク１１２＿１等の能動ランドマークの位置を特定すなわち求めることができる。この状態を、図５のローカル測位システム５００に関連して説明する。能動デバイス１１２（図１）は、（リターン被変調パルスの到達時間から求められた）距離ｒ１、ｒ２、ｒ３、及びｒ４によって規定される距離ビン５１０並びに角度５１２、５１４、５１６、及び５１８によって規定される角度ビン５２０に存在する。例示的な一実施形態では、１ｃｍの精度又はそれよりも良好な精度でデバイス１１０の位置を求めることができる。
【００２４】
方形波等の単純な変調信号を使用してリターン被変調信号を変調することは、ローカル測位システムのコストを最小にすることを促進するのに好都合である。デバイス１１０（図１）の距離、したがって、位置を、リターン被変調パルスの到達時間からどのように求めるかの前記説明を考慮すると、方形波変調の使用は、さらに別の課題も提示する。詳細には、方形波は、反転操作及び位相シフト操作の下で同一である。これによって、搬送波信号の位相の不明確さの解決、したがって、リターン被変調パルスの到着時間の不明確さの解決がより難しくなる。これは、変調信号の位相がデバイス１１０（図１）による復調中に失われることから、搬送波信号の位相を１周期の半分以内でしか知ることができないためである。いくつかの実施形態では、この不明確さは、方形波信号がどの位相シフトで反転されても同一でないように方形波信号を符号化することにより、低減することができる。能動ランドマークが使用できる符号化技法には、オンオフキーイング、直交振幅変調、周波数シフトキーイング、連続位相周波数シフトキーイング、位相シフトキーイング、差動位相シフトキーイング、直交位相シフトキーイング、最小シフトキーイング、ガウス型最小シフトキーイング、パルス位置変調、パルス振幅変調、及びパルス幅変調が含まれる。
【００２５】
１つの可能な符号化パターンは、周期的なバイナリ位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）波形＋＋−である。ここで、＋は、正の振幅を有するパルスを示し、−は、負の振幅を有するパルスを示し、ＢＰＳＫ波形のビットセルに対応するチップレートは、方形波のチップレートと同じである。しかしながら、ゼロ周波数でエネルギを有する波形は、クラッタに関連する信号と相互作用するので、ＤＣフリー波形を有することも望ましい。ゼロ平均の周期的なＢＰＳＫ波形の例は、＋＋−−＋−及び＋＋＋＋−−−＋−−である。これらの波形は、一定包絡線を有する符号化技法以外の符号か技法、例えば位相変調と共に使用することができる。位相変調は、多くの場合、ほとんどの他の符号化技法よりも実施が容易であり、且つ、コストがかからない。
【００２６】
ＢＰＳＫ波形は、上記した正弦曲線の位相変調を有する方形波の例等の複素位相を有することに加えて、異なる振幅列で実施することもできる。適している振幅列には、擬似ランダム雑音列、ウォルシュ符号、ゴールド符号、バーカー符号、並びに、ゼロ時間オフセットでほぼ１に近い値を有し、非ゼロ時間オフセットでほぼ０に近い値を有する（到達時間の不明確さを低減又は除去する）自己相関及び／又は（デバイス１１０及び／又は複数の能動ランドマーク１１２等の複数のデバイスを有する実施形態用の）相互相関を有するＤＣフリー符号等の符号が含まれる。
【００２７】
ローカル測位システムで一定の繰り返し周期を使用することも、課題を提示する。詳細には、システムは、リターン信号の強度の解析及びランドマークの既知のレーダ断面積の使用によることを除いて、到達時間の点で、繰り返し時間の倍数分、分離された物体を区別できない場合がある。これは、能動ランドマーク１１２（図１）からのリターン被変調パルスがすべて互いに異なるとは限らない場合に、特に問題である。たとえば、ナノ秒の継続時間のパルスが、１マイクロ秒毎にデバイス１１０（図１）によって送信される場合、１１００ｎｓの到達時間を有する物体からのリターン信号は、１００ｎｓの到達時間を有する物体からのリターン信号と部分的に重なることになる。ゼロ時間遅延で１の自己相関及び非ゼロ時間遅延でほぼ０に近い自己相関を有する列からの連続ビットで送信パルスを周期的に符号化することは、この不明確さを取り除く１つの方法である。理想的には、非ゼロ時間遅延における列の自己相関は０である。適している列は、ウォルシュ関数によって提供される。たとえば、連続パルスが、ＢＰＳＫ符号化列＋＋＋−（４パルス毎に繰り返す符号化）の連続ビットを使用して変調される場合、０ｎｓ〜１０００ｎｓ、１０００ｎｓ〜２０００ｎｓ、２０００ｎｓ〜３０００ｎｓ、及び３０００ｎｓ〜４０００ｎｓの到達時間を有する物体からのリターン信号を区別することができる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、各パルス１１４の送信後、リターン信号には、符号化列の現在のビットが乗算されて、０ｎｓ〜１０００ｎｓの到達時間を有するリターン信号を検出することが可能になる。或いは、各パルス１１４の送信後、リターン信号には、符号化列の前のビットが乗算されて、１０００ｎｓ〜２０００ｎｓの到達時間を有するリターン信号を検出することが可能になる。同様に、リターン信号に、符号化列の前のビットよりもさらにシフトされたビットを乗算することによって、他の到達時間を有するリターン信号を検出することが可能になる。この技法は、符号化列のビット数を増加させることによって、より長い到達時間に拡張することができ、したがって、より長い距離に拡張することができる。
【００２９】
図１１を参照して、ローカル測位システム１１００の第１のデバイス１１１０の位置は、少なくとも第２のデバイス１１１２とのレーダ間測距（radar-to-radar ranging）を使用して求めることもできる。第１のデバイス１１１０と第２のデバイス１１１２との間で交換される信号１１１４は、レーダ間測距に必要とされるデータ情報を符号化する。レーダ間測距は、受動ランドマークを使用するローカル測位システムにおいて、長距離Ｒにおける信号損失を克服するのに役立つことから好都合である。長距離Ｒにおける信号損失はＲ４に比例する。図１を参照すると、能動ランドマーク１１２の使用も、この問題を克服するのに役立つが、レーダ間測距は能動ランドマーク１１２と共に使用することができ、それによって、特に、能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルスの送信電力に制約がある場合、たとえば、能動ランドマーク１１２がバッテリによって電力供給を受けている場合に、しきい値よりも大きな距離について、デバイス１１０の位置を求めることが可能になる。いくつかの実施形態では、このしきい値は、５０ｍ、１００ｍ、２５０ｍ、５００ｍ、１０００ｍ、５０００ｍ、又は１００００ｍとすることができる。レーダ間測距は、２００３年７月３日に出願された「Two-Way RF Ranging System and Method for Local Positioning」という発明の名称の米国特許出願第１０／６１４，０９８号にさらに記載されている。この米国特許出願の内容は、参照により援用される。
【００３０】
図６を参照すると、ローカル測位システム６００の一実施形態におけるデバイス６１０は、以下のコンポーネントの少なくともサブセットを備える。
・少なくとも電磁パルスを送信するためのアンテナ６１２；
・リターン信号を受信するためのオプションのアンテナ６４４；
・オプションの送受信アイソレータ６４６；
・無線周波数（ＲＦ）トランシーバ６１４；
・デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器６１６；
・信号ジェネレータ６１８；
・オプションの通信集積回路（ＩＣ）６２０；
・プロセッサ６２２；
・オプションの電気機械インターフェース回路６４０；
・デバイス６１０を特定の方向に或る速度で移動させるためのオプションの移動メカニズム６４２；
・メモリ６２４
メモリ６２４は、高速ランダムアクセスメモリを含むことができ、また、１又は複数の磁気ストレージデバイス等の不揮発性メモリも含むことができる。メモリ６２４は、以下のモジュール、命令、及びデータの少なくとも１つのサブセットを記憶するのに使用することができる。
・オペレーティングシステム６２６；
・マップデータ６２８；
・較正データ６３０；
・プロセッサ６２２によって実行される少なくとも１つのプログラムモジュール６３２であって、ドップラー計算６３４用の命令、距離計算６３６用の命令、及び遅延較正６３８用の命令を含むプログラムモジュール６３２
【００３１】
いくつかの実施形態では、プログラムモジュール６３２は、デバイス６１０が静止している間、デバイス６１０の第１の位置において既知の時刻にパルス１１４（図１）等のパルスを送信するための命令を含む。これらの命令に従って、プロセッサ６２２は、デジタル信号を生成する通信ＩＣ６２０へ信号を送信する。代替的な実施形態では、通信ＩＣ６２０の機能は、プロセッサ６２２によって実行され、通信ＩＣ６２０は、デバイス６１０に含まれない。Ｄ／Ａ変換器６１６は、ＲＦトランシーバ６１４が搬送波信号周波数を有する搬送波信号を変調するのに使用するパルスを生成する。次に、被変調パルスがアンテナ６１２によって送信される。いくつかの実施形態では、送信パルスは偏波を有する。
【００３２】
プログラムモジュール６３２は、電磁パルスを送信する命令に加えて、或る期間にわたりリターン信号を受信するための命令も含む。受信アンテナ６４４は、１又は複数のリターン被変調パルスを含むリターン信号を受信する。いくつかの実施形態では、アンテナ６４４は、パルス１１４（図１）等の送信パルスと同じ偏波を有するリターン信号を優先的に受信する。デバイス６１０は、送受信スイッチ等のオプションの送受信アイソレータ６４６も備えることができる。他の実施形態では、受信アンテナ６４４は、デバイス６００に備えられず、その代わり、送信アンテナ６１２が、送信及び受信の双方に使用される。さらに他の実施形態では、デバイス６１０は、アンテナ６１２と受信アンテナ６４４との間のクロストークを低減する接地面（図示せず）をさらに備える。図１２を参照して、デバイス１２００は、接地面の代わりに、送信アンテナ１２１０と受信アンテナ１２１２との間のクロストークを低減するデコヒーレンスプレート１２１４をさらに備えることができる。この場合、送信アンテナ１２１０から受信アンテナ１２１２への一連の経路中の複数の経路について、デコヒーレンスプレート１２１４は、経路１２１６及び１２１８等、１８０度逆位相の対応する経路を実質的に規定する。デコヒーレンスプレート１２１４は、アルミニウム、銅、他の金属等の導体を含む材料から作製することができるが、材料はこれらに限定されるものではない。
【００３３】
図６を参照する。例示的な一実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、円偏波及び楕円偏波を含む特定の右旋偏波又は左旋偏波を有する電磁パルスを送信し且つ／又は受信するように構成されている。いくつかの実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、能動ランドマーク１１２（図１）及びデバイス６１０を含む平面内で等方的に放射を行う。平面内でほぼ等方的に放射を行い、特定の円偏波を有する電磁パルスを送信するアンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナの一例は、背中合わせに配置される２つのキャビティバック型スパイラルアンテナ（cavity-backed spiral antenna）から形成されるアンテナである。このようなアンテナの一例は、Proceedings of the 2001 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 4の第１２４〜１２７ページのAfsar他著「A new wideband cavity-backed spiral antenna」に記載されている。この文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。いくつかの実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、機械的な方位角アクチュエータを有する指向性ホーンアンテナである。他の実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、たとえばロスマンレンズ（Rothman lens）を使用するビーム切り替え型構成を含む。他の実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、電子的操縦可能フェーズドアレイを含む。さらに他の実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、直線偏波アンテナ、双円錐アンテナ、接地面を有する双円錐アンテナ、ヘリカルアンテナ、水平無指向性アンテナ、無指向性アンテナ、半指向性アンテナ、又は等方性アンテナである。
【００３４】
リターン信号は、ＲＦトランシーバ６１４で受信される。ＲＦトランシーバ６１４において、リターン信号は、搬送波信号周波数に対してベースバンドにダウン変換される。いくつかの実施形態では、ＲＦトランシーバ６１４は、ベースバンドへの直交位相保存ダウン変換（quadrature phase-preserving down conversion）を使用する。次に、ダウン変換の同相成分、直交成分、又は双方の成分は、Ａ／Ｄ変換器６１６に渡される。Ａ／Ｄ変換器６１６において、それらの成分はサンプリングされる。次に、リターン信号は、リターン信号からリターン被変調パルスを分離するように、通信ＩＣ６２０において、信号ジェネレータ６１８により生成された変調信号を使用して復調される。この変調信号は、能動ランドマーク１１２（図１）の１又は複数でリターン被変調パルスを生成するのに使用された変調信号に対応する。他の実施形態では、復調は、リターン信号をベースバンドにダウン変換する前に行われる。さらに他の実施形態では、通信ＩＣ６２０はデバイス６１０に備えられず、復調はプロセッサ６２２において行われる。リターン被変調パルスは、リターン信号の復調によって分離され、プロセッサ６２２によって処理される。いくつかの実施形態では、プロセッサ６２２は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、若しくは他の中央処理装置である（又は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、もしくは他の中央処理装置を含む）。他の実施形態では、プロセッサ６２２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。プロセッサ６２２は、リターン被変調パルスを処理して、デバイス６１０から能動ランドマーク１１２＿１（図１）等の能動ランドマークまでの距離を求める。
【００３５】
いくつかの実施形態では、プロセッサ６２２は、距離較正命令６３６を実行することによって距離を求める。プロセッサ６２２は、較正データ６３０を使用して、能動ランドマーク１１２＿１（図１）等の各能動ランドマークに関連する遅延Δについて、計算された距離を訂正する。較正データ６３０は、遅延較正命令６３８を使用して生成することもできるし、能動ランドマーク用の較正データ６３０は、デバイスには含まれない機器及びプロセスを使用して生成することもできる。他の実施形態では、プロセッサ６２２は、たとえば、アーキテクチャプラン（architectural plan）又は特定の能動ランドマークのロケーション又は向き等のマップデータ６２８を介してデバイス６１０に提供される情報を使用して、距離を求めることができる。他の実施形態では、プロセッサ６２２は、１又は複数の送信パルスに対応する距離計算の結果をメモリ６２４に記憶することができる。デバイス６１０の位置は、追加された送信パルス、及び／又は、リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトの検出に基づくデバイス６１０と１もしくは複数の能動ランドマーク１１２（図１）との間の角度の測定に基づいて、その後の距離の測定で精緻化することができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、プログラムモジュール６３２は、第２の位置へデバイス６１０を移動させるための命令を含む。第２の位置は、第１の位置から所定の間隔にあるものとすることができる。プロセッサ６２２は、シグナリングインターフェース６４０によってこの命令を実行する。シグナリングインターフェース６４０は、次に、移動メカニズム６４２を起動する。いくつかの実施形態では、メカニズム６４２は電気モータを含み、その速度は、インターフェース６４０によって提供されるＤＣ電圧のレベルによって制御される。他の実施形態では、インターフェース６４０及び／又はメカニズム６４２は、プログラムモジュール６３２によって求められた位置を車両（図示せず）のコンピュータへブロードキャストする。その後、車両のコンピュータは、位置が求められたことに部分的に基づいて、デバイス６１０の移動について決定を行う。たとえば、いくつかの実施形態では、車両のコンピュータは、グローバル測位システム（ＧＰＳ）を含むいくつかの測位システムからの情報を組み合わせる。プログラムモジュール６３２は、デバイス６１０の第２の位置におけるパルス１１４（図１）等のパルスを送信するための命令、及び、デバイス６１０から１つ又は２つ以上の能動ランドマーク１１２（図１）までの第２の距離を受信リターン信号から求めるための命令をさらに含む。最後に、プログラムモジュール６３２は、第１の距離及び第２の距離を処理して、少なくとも１つの見込みのある能動ランドマークと一致する改善された距離を生成するための命令を含む。一実施形態では、プログラムモジュール６３２は、追加される位置においてこれらのステップを実行するための命令を含む。追加される位置すなわちロケーションは、それぞれ、前の各位置から所定の間隔だけ隔てたものとすることができる。
【００３７】
リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを角度方向に関係付けるために、デバイス６１０の速度又はデバイス６１０の速度の少なくとも大きさを知らなければならない。いくつかの実施形態では、移動メカニズム６４２は、インターフェース６４０を通じて周波数情報をプロセッサ６２２に供給する光電センサを含む。移動メカニズム６４２についての情報と共に、プロセッサ６２２は、この情報をデバイス６１０の速度の見積もりに変換する。他の実施形態では、クラッタからのリターン信号は、プラットフォーム速度（すなわち、デバイスの速度）を測定する方法を提供する。十分なクラッタにより、リターン信号電力スペクトルは、最大ドップラーシフトの２倍に等しい帯域幅を有する。最大ドップラーシフトは、計算上、デバイス速度を搬送波信号の波長で割ったものに等しい。デバイス速度のこのタイプの測定値は、いくつかの状況下では、移動メカニズム６４２から入手可能な測定値よりも正確である。これらの実施形態では、プログラムモジュール６３２は、プロセッサがリターン信号の電力スペクトルを計算できるように、通信ＩＣ６２０が、クラッタに対応する必要なリターン信号をプロセッサ６２２に提供するための命令を含む。さらに他の実施形態では、差分方位（differential bearing）及び絶対方位（absolute bearing）の双方についての情報も、リターン信号におけるドップラーシフトから入手可能である。デバイス速度の方向に小さな変更が行われた場合、クラッタからの反射パルス及び能動ランドマーク１１２（図１）からのリターン被変調パルスの双方の到来角がシフトする。したがって、経時的な角度の相互相関を使用して、統合される方向変化を見積もることができる。
【００３８】
クラッタに対応するリターン信号及び／又はリターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出するために、プログラム変調６３２は、プロセッサ６２２によって実行されるドップラー計算命令６３４を含む。また、プログラム変調６３２は、デバイス６１０の特定の運動方向と、デバイス６１０と能動ランドマーク１１２＿１（図１）等の能動ランドマークとの間の直線との間の角度を求めるための命令も含む。いくつかの実施形態では、プロセッサ６２２は、ドップラー計算６３４に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用する。この技法は、デバイス６１０が、１又は複数のリターン信号を受信している間、一定方向に一定速度で移動する場合に最も正確である。リターン信号を受信している間にデバイス６１０が加速を受ける場合、事前補正ＦＦＴ（pre-corrected FFT）を使用して、リターン信号及び／又はリターン被変調パルスにおけるドップラーシフトをより正確に求めることができる。このような事前補正ＦＦＴの係数は、いくつかの実施形態では、デバイスの速度及び方向の慣性センサ（図示せず）から求められる。
【００３９】
図７を参照すると、ローカル測位システム７００の一実施形態における能動ランドマーク７１０は、以下の構成を備えている。
・電磁パルスを受信し、且つ、リターン被変調パルスを送信するためのアンテナ７１２；
・送受信アイソレータ７１４；
・オプションの帯域通過フィルタ７１６；
・増幅器７１８；
・ミキサ等の変調器７２０；
・信号ジェネレータ７２２；
・オプションの遅延線７２４；
・制御ロジック７２６；
・オプションの電気機械インターフェース回路７２８；
・特定の方向に或る速度で能動ランドマーク７１０を移動させるためのオプションの移動メカニズム７３０
【００４０】
いくつかの実施形態では、能動ランドマーク７１０は静止している。デバイス６１０（図６）によって送信されたパルスに対応する受信信号は、アンテナ７１２を使用して受信される。デバイス６１０（図６）によって送信されたパルスが偏波を有する場合、アンテナ７１２は、この偏波を有する信号を優先的に受信するように構成することができる。受信信号は、送受信回路部を分離する送受信アイソレータ７１４、受信信号を帯域制限するオプションの帯域通過フィルタ７１６、及び受信信号を増幅する増幅器７１８を通過する。受信信号は、変調器７２０において、信号ジェネレータ７２２により生成された変調信号で変調され、送信被変調信号が生成される。変調は、上述したように、振幅変調又は周波数変調とすることができる。例示的な一実施形態では、変調信号は、数百ヘルツの基本周波数を有する方形波である。送信被変調信号は、オプションの遅延線７２４及び送受信アイソレータ７１４を通ってアンテナ７１２に渡される。アンテナ７１２は、送信被変調信号に対応するリターン電磁被変調パルスを送信する。遅延線７２４が含まれる場合、遅延線７２４の目的は、受信信号及び送信被変調信号の大幅な重なり合いが存在しないことを確実にすることである。
【００４１】
いくつかの実施形態では、送受信アイソレータ７１４は送受信スイッチである。他の実施形態では、送受信アイソレータ７１４は回折格子であり、遅延線７２４は、回折格子が送信被変調信号をアンテナ７１２へ送るように送信被変調信号の位相を変更する。他の実施形態では、能動ランドマーク７１０は、バッテリ（図示せず）等の着脱可能なエネルギ源又は再充電可能なエネルギ源を含む。
【００４２】
例示的な一実施形態では、アンテナ７１２は、円偏波若しくは楕円偏波等の特定の右旋偏波又は左旋偏波を有する電磁パルスを受信及び送信するように構成されている。いくつかの実施形態では、アンテナ７１２は、デバイス６１０（図６）及び能動ランドマーク７１０を含む平面内で等方的に放射を行う。平面内でほぼ等方的に放射を行い、特定の円偏波を有する電磁パルスを送受信するアンテナ７１２の一例は、背中合わせに配置されている２つのキャビティバック型スパイラルアンテナから形成されるアンテナ７１２である。このようなアンテナの一例は、Proceedings of the 2001 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 4の第１２４〜１２７ページのAfsar他著「A new wideband cavity-backed spiral antenna」に記載されている。この文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。いくつかの実施形態では、アンテナ７１２は、機械的な方位角アクチュエータを有する指向性ホーンアンテナである。他の実施形態では、アンテナ７１２は、たとえばロスマンレンズを使用するビーム切り替え型構成を含む。他の実施形態では、アンテナ７１２は、電子的操縦可能フェーズドアレイを含む。さらに他の実施形態では、アンテナ７１２は、直線偏波アンテナ、双円錐アンテナ、接地面を有する双円錐アンテナ、ヘリカルアンテナ、水平無指向性アンテナ、無指向性アンテナ、半指向性アンテナ、及び等方性アンテナである。
【００４３】
他の実施形態では、能動ランドマーク７１０は、受信アンテナ及び送信アンテナを別々に有し、各アンテナは、デバイス６１０（図６）によって送信されたパルスの偏波を有し、送受信アイソレータ７１４及び遅延線７２４は備えられていない。
【００４４】
いくつかの実施形態では、信号ジェネレータ７２２によって生成される変調信号をプログラミングすることができ、それによって、制御デバイスは、方形波の基本周波数若しくは方形波の符号化等、変調信号又は変調信号の符号化を変更することが可能になる。信号ジェネレータの変更に対応する制御情報を、デバイス６１０（図６）によって送信されたパルスに符号化することができる。或いは、制御情報を、デバイス６１０（図６）と能動ランドマーク７１０との間の別個の無線信号で送信することもできる。制御ロジック７２６は、この制御情報を識別して、これらの命令に基づき信号ジェネレータ７２２の設定を変更する。いくつかの実施形態では、制御情報は、デバイス６１０とは別個のデバイス、たとえば制御及び較正デバイス、によって提供される。
【００４５】
いくつかの実施形態では、別個の無線リンクを使用して、能動ランドマーク７１０の節電モードを可能にすることができる。これは、能動ランドマークが着脱可能エネルギ源又は再充電可能エネルギ源を備える実施形態で特に有益である。着脱可能エネルギ源又は再充電可能エネルギ源を制約して使用する場合、能動ランドマーク７１０のメンテナンスは削減される。例示的な一実施形態では、増幅器７１８は節電モードに設定される。デバイス６１０（図６）がパルスを送信する前に、増幅器の電力を増加させる同期信号等のコマンド命令を含む無線信号が、能動ランドマーク７１０へ送信される。制御ロジック７２６は、この制御情報を識別して、増幅器７１８の電力を上げる。所定の時間の後、デバイス６１０（図６）によるパルスの送信を分類し、制御ロジック７２６は、増幅器７１８の電力を下げることができる。或いは、増幅器の電力を減少させるコマンド命令を含む第２の無線信号が、デバイス６１０（図６）によって能動ランドマーク７１０へ送信される。制御ロジック７２６は、この制御情報を識別し、増幅器７１８の電力を下げる。別の実施形態では、デバイス６１０（図６）及び能動ランドマーク７１０は、同期クロックを有する。パルスが既知の時刻に送信され、送信を分類する時間の期間中、増幅器７１８の電力がそれぞれ上下される。これらの手法によって、増幅器７１８への電力をデバイス６１０（図６）からの送信パルスと同期させることが可能になる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、能動ランドマーク７１０は、平均固定ロケーションの周囲を移動可能である。制御ロジック７２６は、シグナリングインターフェース７２８によってこの能力を実施する。シグナリングインターフェース７２８は、次に、移動メカニズム７３０を起動する。いくつかの実施形態では、メカニズム７３０は、電子モータを含み、その速度は、インターフェース７２８によって提供されるＤＣ電圧のレベルによって制御される。いくつかの実施形態では、制御ロジック７２６が、デバイス６１０（図６）からの送信パルス又は別個の無線リンクに符号化されている、デバイス６１０（図６）からのコマンド信号に応答してこの機能を実行する。デバイス６１０（図６）が、移動の結果生じたリターン被変調パルスにおけるドップラーシフトから角度情報を求めるために、デバイス６１０（図６）は、能動ランドマーク７１０が移動している方向４１２（図４Ｂ）を知る必要がある。
【００４７】
能動ランドマーク１１２（図１）の代替的なものが存在する。いくつかの実施形態では、能動ランドマーク１１２（図１）は、蛍光灯とすることができる。デバイス６１０（図６）から送信されたパルスは、蛍光灯から反射される。これらの反射パルスは変調され、それによって、リターン被変調パルスに対応する。蛍光灯からのリターン被変調パルスは、蛍光灯の交流周波数の２倍の中心周波数で周波数変調されている。この変調は、蛍光灯を行き来するプラズマ波の反射特性の対称性の結果である。蛍光灯の交流周波数を調整することによって、各蛍光灯は、異なる変調を有することができる。これらの実施形態は、蛍光灯が天井にすでに設置されて能動ランドマークとして機能できる倉庫環境で有益な場合がある。このような実施形態では、アンテナ６１２（図６）は等方的とすることができる。
【００４８】
他の実施形態では、能動ランドマーク１１２（図１）は、リターン被変調パルスを振幅変調する、時間的及び空間的に変化する表面反射率を有する。図８は、能動ランドマーク１１２（図１）のこのような実施形態８００を示している。機械的に回転するホイール８１０は、ホイール８１０の回転率に対応する振幅変調を生成するためのものである。図９は、セル９１０の反射率を選択的に変更することによるさらに別のこのような実施形態９００を示している。セル９１０は、セル９１０に電圧を印加することによって反射率が調整される液晶リフレクタとすることができる。
【００４９】
能動ランドマーク７１０等の能動ランドマーク１１２（図１）によって、デバイス６１０（図６）は、リターン信号から１又は複数のリターン被変調パルスを分離することが可能になる。しかしながら、蛍光灯等の能動ランドマーク１１２（図１）は、限られたレーダ断面積を有する場合がある。この断面積を増加させるために、いくつかの実施形態では、受動リフレクタ構造体が、能動ランドマーク１１２（図１）に近接して配置される。図１０を参照すると、組み合わせランドマーク１０００は、変調器を有する能動ランドマーク１０１４、電磁パルスを反射するための第１の受動リフレクタ１０１０、電磁パルスを反射するための第２の受動リフレクタ１０１２、及び第１の受動リフレクタ１０１０に対して角度１０１６で第２の受動リフレクタを静的に位置付けるように構成されている静的構造体（図示しないが、場合によっては、能動ランドマークのハウジングコンポーネント又は構造コンポーネントから形成される）を含む。電磁パルスを反射する受動リフレクタ１０１０及び１０１２を製造するのに使用できる材料の例には、アルミニウム、銅、他の金属等の導体が含まれるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態における受動リフレクタの形状は、図１０に示すものの形状と異なり、たとえば、人を傷つける可能性の少ない丸みを帯びたコーナを有するか、又は、プラスチック球体等の保護コンテナ内により簡単に嵌合するように設計されている。
【００５０】
組み合わせランドマーク１０００の機能の一例示として、第１の円偏波（ＲＨＣＰ又はＬＨＣＰ）を有する電磁パルスが、第１の受動リフレクタ１０１０に入射する場合、その電磁パルスは、第２の円偏波（それぞれＬＨＣＰ又はＲＨＣＰ）で反射される。その後、第１の受動リフレクタ１０１０によって反射されたパルスは、第２の受動リフレクタ１０１２によって、第１の円偏波（それぞれＲＨＣＰ又はＬＨＣＰ）で反射される。第２の受動リフレクタ１０１２によって反射されたパルスが、元の入射パルスの方向と逆の方向に進んで、最終的に、元のパルスを送信したデバイス６１０（図６）に到達するように、角度１０１６は約９０度である。組み合わせランドマーク１０００として配備されると、トレランス（製造公差）及び機械的ディスターバンスのために、角度１０１６は正確に９０度となることが可能でない場合がある。また、リフレクタは有限の長さであり、搬送波信号波長の数倍の長さしかない場合があるので、再放射パターンは、例示の実施形態では、数度にわたって強くなる。いくつかの実施形態では、デバイス６１０（図６）は、２つ以上の方向にパルスを送信し、２つ以上の方向からのリターン信号に反応し、したがって、角度１０１６は、９０度±３度を含むことができる。他の実施形態では、有用な角度１０１６として９０度±１０度を採用することができる。
【００５１】
組み合わせランドマーク１０００からのリターン信号は、リターン被変調パルスに加えて反射パルスも含む。デバイス６１０（図６）によって送信されたパルスが偏波されている実施形態では、組み合わせランドマーク１０００からのリターン被変調パルス及び反射パルスの双方が同じ偏波を有する。リターン被変調パルスは、各組み合わせランドマーク１０００を区別して識別するのに使用でき、反射パルスは、断面積を増加させることによって、デバイス６１０（図６）におけるリターン信号の全体的な信号対雑音を増加させることができる。
【００５２】
上述の例示では、第１の受動リフレクタ１０１０又は第２の受動リフレクタ１０１２のエッジに入射した円偏波されている電磁パルスは、第２の受動リフレクタ１０１２又は第１の受動リフレクタ１０１０によって１度しか反射されず、したがって、入射したものとは異なる円偏波で反射される。この場合、デバイス６１０（図６）は、組み合わせランドマーク１０００からの反射パルスを、環境における他の物体によって反射されたパルスから分離することができない。この問題を改善するために、いくつかの実施形態では、組み合わせランドマーク１０００は、第３の受動リフレクタ１０１８及び第４の受動リフレクタ１０２０をさらに含む。静的構造体は、リフレクタ１０２０に対して約９０度の角度（図示せず）でリフレクタ１０１８を静的に位置付けるようにさらに構成される。静的構造体は、リフレクタ１０１０に対して０以外の角度（図示せず）でリフレクタ１０１８を静的に位置付けるようにさらに構成される。リフレクタ１０１０及び１０１８の間の角度は、約４５度とすることができる。例示的な一実施形態では、リフレクタ１０１０及び１０１８の間の角度は、３０度〜６０度の間である。他の例示の実施形態では、リフレクタ１０１０及び１０１８の間の角度は、１度〜８９度の間である。リフレクタ１０１０及び１０１８は、第１のダイヘデラル（二面）対（dihedral pair）を形成する。同様に、リフレクタ１０１８及び１０２０は、第２のダイヘデラル対を形成する。リフレクタ１０１０に対して０以外の角度でリフレクタ１０１８を位置付けることによって、円偏波された電磁パルスが第１のダイヘデラル対のリフレクタの一方のエッジに入射した場合に、そのパルスは、第２のダイヘデラル対のリフレクタのいずれのエッジにも入射しない。同様に、第２のダイヘデラル対のリフレクタの一方のエッジに入射したパルスは、第１のダイヘデラル対のリフレクタのいずれのエッジにも入射しない。したがって、組み合わせランドマーク１０００に入射するどの円偏波パルスも、同じ円偏波を有する少なくとも１つの反射パルスを生成する。他の実施形態では、組み合わせランドマーク１０００は、別名「コーナキューブ」リフレクタとして知られているトリヘデラル（三面）リフレクタを含むことができる。さらに他の実施形態では、組み合わせランドマーク１０００は、ルーネンバーグレンズ（Lunenburg lens）を含むことができる。
【００５３】
上記の説明は、説明のためのものであり、具体的な用語を使用して本発明の徹底した理解を提供している。しかしながら、これらの具体的な詳細は、本発明を実施するために必要とされないことが当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及びその実用的な用途を最も良く説明し、それによって、他の当業者が、本発明及びさまざまな変更を有するさまざまな実施形態を、検討した特定の使用に適するように最も良く利用することを可能にするために選ばれて説明されたものである。したがって、上記開示は、網羅的であることを目的とするものでもなければ、開示した正確な形に本発明を限定することを目的とするものでもない。多くの変更及び変形が、上記教示を考慮すると可能である。
本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】デバイス、複数の能動ランドマーク、及びさまざまなクラッタ物体を含む測位システムを示す図であり、デバイスは、パルスを送信し、能動ランドマークから、リターン被変調パルスを含むリターン信号を受信する。
【図２】測位システムにおける能動ランドマークからのリターン被変調電磁パルスを示す図である。
【図３Ａ】正弦波によるリターン被変調パルスの振幅変調を示す図である。
【図３Ｂ】方形波によるリターン被変調パルスの周波数変調を示す図である。
【図４Ａ】特定の速度で移動し、その結果、リターン信号のリターン被変調パルスがドップラーシフトを含むことになる、デバイスを示す図である。
【図４Ｂ】特定の速度で移動し、その結果、リターン信号のリターン被変調パルスがドップラーシフトを含むことになる、能動ランドマークを示す図である。
【図５】能動ランドマークを基準としたデバイスの位置に対応する距離ビン及び角度ビンを示す図である。
【図６】測位システムで使用される通常のデバイスのコンポーネントを示すブロック図である。
【図７】測位システムで使用される能動ランドマークの一実施形態のコンポーネントを示すブロック図である。
【図８】リターン被変調パルスの振幅変調用の機械的変調器の図である。
【図９】リターン被変調パルスの振幅変調用の時間的及び空間的に変化する表面反射率を有することができる能動ランドマークの図である。
【図１０】第１の受動反射面、第２の受動反射面、及び第１の面に対して或る角度で第２の面を位置付けるための構造体を備える受動反射構造体に近接している能動ランドマークの図である。
【図１１】デバイスと第２のデバイスとの間のレーダ間測距を示す図である。
【図１２】デバイスの送信アンテナと受信アンテナとの間のクロストークを低減するデコヒーレンスプレートの図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、測位システムに関し、より具体的には、コヒーレント無線周波数測距技法を介して、複数の能動ランドマークを基準とした移動デバイスの位置を求めるためのシステム及び方法に関する。
なお、本願は、２００３年７月３日に出願された係属中の米国特許出願第１０／６１４，０９７号の一部継続出願である。米国特許出願第１０／６１４，０９７号は、その全内容が参照により本明細書に援用されている。
【背景技術】
【０００２】
ローカル測位システムは、特に、自律走行車（自動車）の用途及び精密施工ツールの用途で、ナビゲーション能力を必要とする移動デバイスを実現するために重要な存在となってきている。ＧＰＳ等のグローバル測位システムは、通常、１０ｃｍ程である中程度の精度の位置情報しか提供せず、水平線近くまで空の澄んだ視界を必要とする。能動コンポーネント又は受動コンポーネントのいずれかが作業範囲に分散されているローカル測位システムは、はるかに高い精度（＜１ｃｍ）の測位を可能にすることができ、最も複雑な閉鎖形状（enclosed geometry）であっても、必要に応じてユーザによるシステムの拡張を可能にする。
【０００３】
従来のローカル測位システムは、アコースティック（音波）測距システム及びレーザ測距システムを含む。アコースティックシステムは、通常、トランスポンダビーコンを使用して、デバイスのネットワーク内における距離を測定する。それらのデバイスのいくつかは、固定されてローカル座標系を形成する。しかしながら、アコースティックシステムは、空気中の音波伝播特性のために、１ｃｍ以上の精度までの距離しか測定することができず、比較的短い間隔にわたってしか測定することができない。レーザに基づくローカル測位システムは、デバイスとプリズム等の１又は複数の反射物体との間の角度及び距離の双方の測定値を利用して、デバイスの位置を三角測量又は三辺測量（trilateralate）する。しかしながら、レーザシステムは、現在、システムコストが３万ドル以上となってしまうことがある高価な指示メカニズム（pointing mechanism）を使用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２次元（２Ｄ）又は３次元（３Ｄ）の位置を数ミリメートルの精度まで求めることができる比較的低コスト（≦２０００ドル）のローカル測位システムは、屋内での精密施工及び屋外での精密施工、採鉱、精密農業、並びにスタジアムフィールドの草刈り及び処置のような応用分野に適用可能な、多大な可能性を与える製品となる。本発明の目的は、従来のローカル測位システムのコストの限界及び制度の限界を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
低コストで、さらに高い精度のローカル測位システムにおいて、電磁パルスが、距離、及び、オプションとしてデバイスと複数の能動ランドマークとの間の角度を求めるのに使用される。電磁パルスの伝播速度は、アコースティック信号の伝播速度ほどには、環境条件と共に強く変化せず、測距においてすぐれた精度を提供する。電磁パルスを送信するのに使用されるアンテナの空間帯域幅は、レーザの空間帯域幅よりもかなり広く、多大なコストを要するポインティングメカニズムの必要性がなくなる。能動ランドマークを使用することによって、ランドマークそれぞれの異なる特性（シグネチャ）を求めることができるようなパルスの変調が可能になる。
【０００６】
一実施の形態では、１又は複数の能動ランドマークを基準としたデバイスの位置は、偏波及び第１の搬送波信号周波数を有するパルスをデバイスから送信し、偏波を有するリターン信号を優先的に受信することを含めて、或る期間にわたりリターン信号を受信することによって求められる。リターン信号は、少なくとも１つの能動ランドマークからのリターン被変調パルス(return modulated pulse)を含む。リターン信号は処理されて、該リターン信号からリターン被変調パルスが分離され、リターン被変調パルスの到達時間に基づき、デバイスから少なくとも１つの能動ランドマークまでの距離が求められる。
【０００７】
リターン被変調パルスは、振幅変調又は周波数変調を使用して変調される。いくつかの実施の形態では、方形波が、リターン被変調パルスの周波数変調に使用される。方形波は、リターン被変調パルスの到達時間の不明確さを取り除くように符号化することができる。また、方形波は、送信パルスの繰り返し周期の倍数であるラウンドトリップ経路を区別するように周期的に符号化することもできる。加えて、２つ以上の能動ランドマークを有する実施の形態では、各能動ランドマークからのリターン被変調パルスの変調は、他のすべての能動ランドマークによって使用される変調と異なるものとすることができる。
【０００８】
いくつかの実施の形態では、デバイス又は各能動ランドマークは、受信を行っている間、特定の方向に既知の速度で移動している。デバイスは、リターン信号のリターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出し、特定の方向と、デバイスと各能動ランドマークとの間の直線との間の角度を、検出されたドップラーシフトの関数として求める。いくつかの実施の形態では、この方法は、第２のデバイスによるレーダ間測距を使用して、デバイスの位置を求めることを含む。
いくつかの実施の形態では、デバイスは、送信アンテナ及び受信アンテナを別々に備え、また、送信アンテナと受信アンテナとの間のクロストークを低減するデコヒーレンスプレートも備える。
いくつかの実施の形態では、デバイスは、少なくとも各能動ランドマークの少なくとも較正された遅延を記憶するようにさらに構成され、デバイスから能動ランドマークまでの距離は、較正された遅延を使用して求められる。
【０００９】
いくつかの実施の形態では、能動ランドマークは、送信された電磁パルスに対応する受信信号を受信するための受信アンテナと、受信信号を増幅するための増幅器と、変調(modulating)信号を生成するための信号ジェネレータと、変調信号で受信信号を変調して送信被変調(modulated)信号を生成するためのミキサと、送信被変調信号に対応するリターン電磁被変調パルスを送信するための送信アンテナとを含む。送信アンテナ及び受信アンテナは、共通アンテナとして一体化することができる。加えて、能動ランドマークを受動反射構造体に近接させて、能動ランドマークのレーダ断面積を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図面中、同様の参照符号は、図面のいくつかの図を通じて対応する部分を示している。
本発明の実施形態を詳細に説明する。実施形態の例は、添付図面に示されている。以下の詳細な説明では、本発明の徹底した理解を提供するために、多数の詳細な具体例を説明している。しかしながら、本発明は、これらの詳細な具体的例がなくても実施できることは、当業者には明らかであろう。それ以外の場合には、本発明の態様を不必要に分かりにくくしないようにするために、既知の方法、手順、コンポーネント、及び回路を詳細には説明しない。
【００１１】
図１を参照すると、ローカル測位システム１００は、デバイス１１０及び複数の能動ランドマーク１１２を含む。能動ランドマーク１１２の位置は固定されているか、又は、その平均位置が固定されている。能動ランドマーク１１２は、測量されたロケーションに配置することができる。或いは、能動ランドマーク１１２は、初期システム自己較正手順の期間中に自動的に求められた任意の位置に、配置することもできる。いずれの場合も、各距離がデバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１等の能動ランドマークとの間の間隔に関係する１又は複数の距離を求めることによって、デバイス１１０の位置が、能動ランドマーク１１２の１又は複数の位置を基準として求められる。
【００１２】
デバイス１１０は、少なくとも１つの電磁パルス１１４を複数の方向１１６に送信するように構成されている。いくつかの実施形態では、デバイス１１０は、パルス１１４等の複数の電磁パルスを複数の方向１１６に送信するように構成されている。例示的な一実施形態では、電磁パルス１１４は、継続時間が約１ナノ秒（ｎｓ）であり、約６ギガヘルツ（ＧＨｚ）の搬送波信号周波数を有する。パルス１１４の通常の繰り返し周期は、約１マイクロ秒である。他の実施形態は、パルス継続時間及び搬送波信号周波数の組み合わせとして、１ｎｓ及び２４ＧＨｚ；５ｎｓ及び６ＧＨｚ；並びに１ｎｓ及び７７ＧＨｚの組み合わせを使用することができる。パルス継続時間を短くし且つ搬送波信号周波数を高くすることによって、距離概算値の精度を増大させることができるが、これは、いくつかの実施形態では、関連する回路部のコスト及び複雑さの増大を犠牲にして得られる。
【００１３】
さらに、デバイス１１０は、或る期間にわたってリターン信号１１８を受信するようにも構成されている。リターン信号１１８は、１又は複数の能動ランドマーク１１２からのリターン被変調電磁パルスを含む。リターン信号は、複数の受信方向１１８からの信号から成る。いくつかの受信方向１１８は、リターン被変調パルスを戻す能動ランドマーク１１２以外の物体である「クラッタ」からの反射パルスを含む。たとえば、木の葉１２０は、方向１１６＿２に沿って送信された電磁パルスにより照射されると、方向１１８＿２に沿って電磁パルスを反射する。同様に、建物１２２は、方向１１６＿３に沿って送信された電磁パルスにより照射されると、方向１１８＿３に沿って電磁パルスを反射する。
【００１４】
デバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１等の能動ランドマークとの間の各距離を求めるために、デバイス１１０は、少なくとも或るリターン信号から少なくとも或るリターン被変調パルスを分離する必要がある。リターン信号は、クラッタからの反射パルスも含む場合がある。能動ランドマーク１１２＿１からのリターン被変調パルスの分離を容易にするために、能動ランドマーク１１２＿１は、リターン被変調パルスを変調する。いくつかの実施形態では、デバイス１１０は、能動ランドマークがリターン被変調パルスを生成するのに使用する信号のレプリカを使用してリターン信号を復調することにより、リターン信号からリターン被変調パルスを分離する。
いくつかの実施形態では、能動ランドマークがリターン被変調パルスを生成するのに使用する変調は、単側波帯変調、両側波帯変調、又は両側波帯搬送波抑圧変調等の振幅変調である。
【００１５】
図３Ａの周波数スペクトル３００は、周波数３１２の関数としての振幅３１０を示すものであり、１未満の変調深さを有する正弦波を使用する能動ランドマークによるリターンパルスの振幅変調を示している。側波帯周波数３１６を有する側波帯を伴った搬送波信号周波数３１４が存在する。この例では、側波帯周波数３１６は、搬送波信号周波数３１４に対して正弦波周波数３１８だけシフトされている。この周波数シフトは、デバイス１１０（図１）及びデバイス１１０のレーダ検出エリア内にある物体の相対運動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域３２０の幅よりも大きい。
他の実施形態では、変調は、狭帯域周波数変調及び広帯域周波数変調を含む周波数変調である。図２は、周波数変調を使用する一実施形態を示している。周波数変調によって、デバイス１１０は、木の葉１２０からの反射パルスを含むリターン信号からリターン被変調パルス１２４を分離することが可能になる。
【００１６】
図３Ｂの周波数スペクトル３２２は、リターン被変調パルス１２４（図２）が基本周波数３２６を有する方形波を使用して周波数変調されている、例示的な一実施形態を示している。正弦波等の他の変調信号を使用する周波数変調では、変調は、中心周波数によって特徴付けられる。図３Ｂに示す例では、（変調に使用される）方形波の基本周波数３２６は、主リターンパルス信号の搬送波信号周波数３１４よりもはるかに小さく、その結果、変調指数は小さくなる。結果として、周波数スペクトル３２２では、一次単側波帯しか示されていない。しかしながら、方形波変調を使用する結果、複数の側波帯が生じる。これらの側波帯は、側波帯周波数３１６及び３２４を有する方形波の基本調波及び第３高調波に対応し、図３Ｂに示されている。この例では、側波帯周波数３１６及び３２４は、搬送波信号周波数３１４に対して、基本周波数３２６及び第３高調波周波数３２８だけシフトされている。基本周波数３２６及び第３高調波周波数３２８の双方は、デバイス１１０及びデバイス１１０のレーダ検出エリア内における物体の相対運動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域３２０よりも大きい。例示的な一実施形態では、基本周波数３２６は数百ヘルツである。
【００１７】
図１を再び参照すると、複数の能動ランドマーク１１２を含む実施形態では、能動ランドマーク１１２＿１等の或る能動ランドマークからのリターン被変調パルスは、他のすべての能動ランドマーク１１２によって使用されるリターン被変調パルスと異なるものとすることができる。たとえば、方形波変調の場合、能動ランドマーク１１２はそれぞれ、異なる基本周波数３２６（図３Ｂ）を有することができる。正弦波等の他の変調信号の場合、能動ランドマーク１１２はそれぞれ、異なる中心周波数を有することができる。若しくは、複数の能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルスは、互いに異なるものとすることもできる。この場合、これらのリターン被変調パルスは、互いに異なる基本周波数又は異なる中心周波数を有することができる。周波数分割多重接続に加えて、他の実施形態では、時間分割多重接続又は符号分割多重接続を使用することによって、複数の能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルスを互いに区別することができる。
【００１８】
リターン被変調パルスとクラッタからの反射パルスとをさらに弁別するために、いくつかの実施形態では、デバイス１１０は、偏波(polarization)を有するパルス１１４を送信する。能動ランドマーク１１２によって生成されたリターン被変調パルスも、同じ偏波を有する。偏波として、直線偏波、楕円偏波、右旋楕円偏波、左旋楕円偏波、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）、及び左旋円偏波（ＬＨＣＰ）が適している。右旋楕円偏波、左旋楕円偏波、ＲＨＣＰ、及びＬＨＣＰは、特に好都合である。一例として、ＲＨＣＰを想定して説明する。ただし、説明は、他の右旋偏波及び左旋偏波にも関連する。
【００１９】
デバイス１１０が、ＲＨＣＰを有するパルス１１４を送信すると、クラッタ、たとえば木の葉１２０は、殆ど反転した円偏波、すなわちＬＨＣＰ、を有する電磁パルスを受信方向１１８＿２に沿って反射する。同様に、建物１２２からの単純反射（single-bounce reflection）の結果、反射パルスは、受信方向１１８＿３に沿ってＬＨＣＰ偏波を有する。一方、能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルスはＲＨＣＰを有する。したがって、デバイス１１０は、送信された電磁パルス１１４と同じ偏波を有する信号を優先的に受信するように構成されている受信機を使用することにより、能動ランドマーク１１２＿１によって送信されたリターン被変調パルス等のリターン被変調パルスをさらに分離することができる。リターン被変調パルスの分離を改良することに加えて、これらの実施形態では、送信パルス及びリターン被変調パルスの共通の偏波によって、デバイス１１０及び能動ランドマーク１１２は、送信用及び受信用に単一のアンテナを使用することが可能になる。
【００２０】
能動ランドマーク１１２＿１等の能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルス１２４等のリターン被変調パルスが、デバイス１１０によって受信されたリターン信号から分離されると、デバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１との間の距離が求められる。パルスは直線で進むものと仮定し、且つ、マルチパス伝播はないものと仮定して、デバイス１１０によって送信されて、デバイス１１０から或る間隔ｒ離れた物体により反射されたパルス１１４は、到達時間（ＴｏＡ）
ＴｏＡ＝２ｒ／ｃ （式１）
でデバイス１１０に到達する。ここで、ｃは、電磁信号の伝播速度である。電磁信号の伝播速度ｃは、真空では約３．０＊１０８ｍ／ｓであることが分かっている。通常の大気条件では、電磁信号の伝播速度は、この値から３００ｐｐｍ（百万分の１）未満の値だけずれる。高度及び他の環境因子についての情報を使用することによって、測位システムの環境における電磁信号の伝播速度を１００ｐｐｍ以内まで求めることができる。能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルスの場合、送信パルス１１４に対応する受信信号の受信、受信信号を変調信号で変調して送信被変調信号を生成すること、及び能動ランドマーク１１２の送信被変調信号に対応するリターン被変調パルスの送信に関連する付加的遅延Δが存在し得る。到達時間の修正式は、
ＴｏＡ＝２ｒ／ｃ＋Δ （式２）
となる。遅延Δは、各能動ランドマーク１２２について同じではない場合がある。しかしながら、各能動ランドマークの遅延Δは、較正手順（たとえば、システム自己較正手順）の期間中に較正することができ、リターン被変調パルスの到達時間は、その後の測定中に訂正することができる。したがって、１又は複数のリターン被変調パルスに対応する到達時間を求めることは、デバイス１１０と１又は複数の能動ランドマーク１１２との間の距離を正確に求めるのに使用することができる。
【００２１】
図１は、２つの能動ランドマーク１１２しか示していないが、他の実施形態では、これよりも多くの能動ランドマーク１１２又はこれよりも少ない能動ランドマーク１１２が存在する場合がある。いくつかの実施形態では、使用される能動ランドマーク１１２の個数は、位置がすでに測量されている能動ランドマーク１１２を基準としたデバイス１１０の位置を明確に求めるのに十分なものである。たとえば、同一直線上にない３つの能動ランドマーク１１２の位置が、たとえばそれらの位置を前もって測量することにより知られており、且つ、デバイス１１０及び能動ランドマーク１１２がほぼ２次元平面内に位置している場合、デバイス１１０から能動ランドマーク１１２のそれぞれまでの距離の情報から、デバイス１１０の位置を明確に求めることが可能である。或いは、能動ランドマーク１１２及びデバイス１１０がほぼ同一平面上に存在しない場合、位置が知られている４つの能動ランドマーク１１２を使用することによって、デバイス１１０から能動ランドマーク１１２のそれぞれまでの距離の情報から、デバイス１１０の位置を明確に求めることが可能になる。１又は複数の距離に基づいて位置を求めるためのアルゴリズムは、当業者に既知である。これについては、たとえば、The Proceedings of the 32nd Annual Symposium on Foundations of Computer Science (1991, San Juan, Puerto Rico)第４４１〜４２３ページのH. Edelsbruneer及びT. S. Tan著「Quadratic time algorithm for the minmax length triangulation」を参照されたい。この文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。
【００２２】
図４Ａを参照すると、デバイス１１０から、能動ランドマーク１１２＿１等の１つ又は２つ以上の能動ランドマーク１１２までの距離を求めることに加えて、ローカル測位システム４００等のいくつかの実施形態では、デバイス１１０は、パルス１１４（図１）を送信している間、特定の方向４１２に速度ｖ４１０で移動する。デバイス１１０は、或る期間にわたってリターン信号を受信する。デバイス１１０によって受信される、能動ランドマーク１１２＿１からのリターン被変調パルスは、周波数が、
ｆ＝ｆｃ（１＋ｖ・ｃｏｓθ／ｃ） （式３）
に従ったドップラーシフトを受けることになる。ここで、ｆｃは、搬送波信号周波数３１４（図３）であり、ｆは、デバイス１１０によって受信されたリターン被変調パルスの受信搬送波信号周波数であり、ｃは、デバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１との間の空間を満たす大気における電磁信号の伝播速度であり、θは、デバイスの移動方向４１２と、デバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１との間の直線４１６との間の角度４１４である。したがって、１又は複数のリターン被変調パルスの受信搬送波信号周波数から、デバイス１１０は、角度θ４１４を求めることができる。しかしながら、各受信搬送波信号周波数ｆについて、式３を満たす少なくとも２つの角度が存在することに留意されたい。このように２つの角度が存在する理由は、式３の解となる任意の角度θ０についても、角度−θ０も式３の解となるからである。図４Ａでは、これら２つの角度は、角度θ４１４及び角度−θ４２０に対応する。角度θ４１４は、方向４１２と、デバイス１１０と能動ランドマーク１１２＿１との間の線４１６との間の角度であり、角度−θ４２０は、方向４１２と線４１８との間の角度である。図４Ｂに示すように、実施形態４２２等のいくつかの実施形態では、能動ランドマーク１１２＿１は、移動の結果生じるドップラーシフトから角度θ４１４を求めることを可能にする平均固定位置の周囲を特定の方向４１２に速度ｖ４２４で移動する。これらの実施形態では、ドップラーシフトは、角度θ４１４の余角についての情報を提供することに留意されたい。
【００２３】
距離情報と、必要ならば、デバイス１１０と能動ランドマーク１１２との間の角度情報とを組み合わせることによって、デバイス１１０の位置を求めることが可能になる。通常、ローカル測位システムは、１ｃｍの分解能又はこれよりも良好な分解能で能動ランドマーク１１２＿１等の能動ランドマークの位置を特定すなわち求めることができる。この状態を、図５のローカル測位システム５００に関連して説明する。能動デバイス１１２（図１）は、（リターン被変調パルスの到達時間から求められた）距離ｒ１、ｒ２、ｒ３、及びｒ４によって規定される距離ビン５１０並びに角度５１２、５１４、５１６、及び５１８によって規定される角度ビン５２０に存在する。例示的な一実施形態では、１ｃｍの精度又はそれよりも良好な精度でデバイス１１０の位置を求めることができる。
【００２４】
方形波等の単純な変調信号を使用してリターン被変調信号を変調することは、ローカル測位システムのコストを最小にすることを促進するのに好都合である。デバイス１１０（図１）の距離、したがって、位置を、リターン被変調パルスの到達時間からどのように求めるかの前記説明を考慮すると、方形波変調の使用は、さらに別の課題も提示する。詳細には、方形波は、反転操作及び位相シフト操作の下で同一である。これによって、搬送波信号の位相の不明確さの解決、したがって、リターン被変調パルスの到着時間の不明確さの解決がより難しくなる。これは、変調信号の位相がデバイス１１０（図１）による復調中に失われることから、搬送波信号の位相を１周期の半分以内でしか知ることができないためである。いくつかの実施形態では、この不明確さは、方形波信号がどの位相シフトで反転されても同一でないように方形波信号を符号化することにより、低減することができる。能動ランドマークが使用できる符号化技法には、オンオフキーイング、直交振幅変調、周波数シフトキーイング、連続位相周波数シフトキーイング、位相シフトキーイング、差動位相シフトキーイング、直交位相シフトキーイング、最小シフトキーイング、ガウス型最小シフトキーイング、パルス位置変調、パルス振幅変調、及びパルス幅変調が含まれる。
【００２５】
１つの可能な符号化パターンは、周期的なバイナリ位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）波形＋＋−である。ここで、＋は、正の振幅を有するパルスを示し、−は、負の振幅を有するパルスを示し、ＢＰＳＫ波形のビットセルに対応するチップレートは、方形波のチップレートと同じである。しかしながら、ゼロ周波数でエネルギを有する波形は、クラッタに関連する信号と相互作用するので、ＤＣフリー波形を有することも望ましい。ゼロ平均の周期的なＢＰＳＫ波形の例は、＋＋−−＋−及び＋＋＋＋−−−＋−−である。これらの波形は、一定包絡線を有する符号化技法以外の符号か技法、例えば位相変調と共に使用することができる。位相変調は、多くの場合、ほとんどの他の符号化技法よりも実施が容易であり、且つ、コストがかからない。
【００２６】
ＢＰＳＫ波形は、上記した正弦曲線の位相変調を有する方形波の例等の複素位相を有することに加えて、異なる振幅列で実施することもできる。適している振幅列には、擬似ランダム雑音列、ウォルシュ符号、ゴールド符号、バーカー符号、並びに、ゼロ時間オフセットでほぼ１に近い値を有し、非ゼロ時間オフセットでほぼ０に近い値を有する（到達時間の不明確さを低減又は除去する）自己相関及び／又は（デバイス１１０及び／又は複数の能動ランドマーク１１２等の複数のデバイスを有する実施形態用の）相互相関を有するＤＣフリー符号等の符号が含まれる。
【００２７】
ローカル測位システムで一定の繰り返し周期を使用することも、課題を提示する。詳細には、システムは、リターン信号の強度の解析及びランドマークの既知のレーダ断面積の使用によることを除いて、到達時間の点で、繰り返し時間の倍数分、分離された物体を区別できない場合がある。これは、能動ランドマーク１１２（図１）からのリターン被変調パルスがすべて互いに異なるとは限らない場合に、特に問題である。たとえば、ナノ秒の継続時間のパルスが、１マイクロ秒毎にデバイス１１０（図１）によって送信される場合、１１００ｎｓの到達時間を有する物体からのリターン信号は、１００ｎｓの到達時間を有する物体からのリターン信号と部分的に重なることになる。ゼロ時間遅延で１の自己相関及び非ゼロ時間遅延でほぼ０に近い自己相関を有する列からの連続ビットで送信パルスを周期的に符号化することは、この不明確さを取り除く１つの方法である。理想的には、非ゼロ時間遅延における列の自己相関は０である。適している列は、ウォルシュ関数によって提供される。たとえば、連続パルスが、ＢＰＳＫ符号化列＋＋＋−（４パルス毎に繰り返す符号化）の連続ビットを使用して変調される場合、０ｎｓ〜１０００ｎｓ、１０００ｎｓ〜２０００ｎｓ、２０００ｎｓ〜３０００ｎｓ、及び３０００ｎｓ〜４０００ｎｓの到達時間を有する物体からのリターン信号を区別することができる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、各パルス１１４の送信後、リターン信号には、符号化列の現在のビットが乗算されて、０ｎｓ〜１０００ｎｓの到達時間を有するリターン信号を検出することが可能になる。或いは、各パルス１１４の送信後、リターン信号には、符号化列の前のビットが乗算されて、１０００ｎｓ〜２０００ｎｓの到達時間を有するリターン信号を検出することが可能になる。同様に、リターン信号に、符号化列の前のビットよりもさらにシフトされたビットを乗算することによって、他の到達時間を有するリターン信号を検出することが可能になる。この技法は、符号化列のビット数を増加させることによって、より長い到達時間に拡張することができ、したがって、より長い距離に拡張することができる。
【００２９】
図１１を参照して、ローカル測位システム１１００の第１のデバイス１１１０の位置は、少なくとも第２のデバイス１１１２とのレーダ間測距（radar-to-radar ranging）を使用して求めることもできる。第１のデバイス１１１０と第２のデバイス１１１２との間で交換される信号１１１４は、レーダ間測距に必要とされるデータ情報を符号化する。レーダ間測距は、受動ランドマークを使用するローカル測位システムにおいて、長距離Ｒにおける信号損失を克服するのに役立つことから好都合である。長距離Ｒにおける信号損失はＲ４に比例する。図１を参照すると、能動ランドマーク１１２の使用も、この問題を克服するのに役立つが、レーダ間測距は能動ランドマーク１１２と共に使用することができ、それによって、特に、能動ランドマーク１１２からのリターン被変調パルスの送信電力に制約がある場合、たとえば、能動ランドマーク１１２がバッテリによって電力供給を受けている場合に、しきい値よりも大きな距離について、デバイス１１０の位置を求めることが可能になる。いくつかの実施形態では、このしきい値は、５０ｍ、１００ｍ、２５０ｍ、５００ｍ、１０００ｍ、５０００ｍ、又は１００００ｍとすることができる。レーダ間測距は、２００３年７月３日に出願された「Two-Way RF Ranging System and Method for Local Positioning」という発明の名称の米国特許出願第１０／６１４，０９８号にさらに記載されている。この米国特許出願の内容は、参照により援用される。
【００３０】
図６を参照すると、ローカル測位システム６００の一実施形態におけるデバイス６１０は、以下のコンポーネントの少なくともサブセットを備える。
・少なくとも電磁パルスを送信するためのアンテナ６１２；
・リターン信号を受信するためのオプションのアンテナ６４４；
・オプションの送受信アイソレータ６４６；
・無線周波数（ＲＦ）トランシーバ６１４；
・デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器６１６；
・信号ジェネレータ６１８；
・オプションの通信集積回路（ＩＣ）６２０；
・プロセッサ６２２；
・オプションの電気機械インターフェース回路６４０；
・デバイス６１０を特定の方向に或る速度で移動させるためのオプションの移動メカニズム６４２；
・メモリ６２４
メモリ６２４は、高速ランダムアクセスメモリを含むことができ、また、１又は複数の磁気ストレージデバイス等の不揮発性メモリも含むことができる。メモリ６２４は、以下のモジュール、命令、及びデータの少なくとも１つのサブセットを記憶するのに使用することができる。
・オペレーティングシステム６２６；
・マップデータ６２８；
・較正データ６３０；
・プロセッサ６２２によって実行される少なくとも１つのプログラムモジュール６３２であって、ドップラー計算６３４用の命令、距離計算６３６用の命令、及び遅延較正６３８用の命令を含むプログラムモジュール６３２
【００３１】
いくつかの実施形態では、プログラムモジュール６３２は、デバイス６１０が静止している間、デバイス６１０の第１の位置において既知の時刻にパルス１１４（図１）等のパルスを送信するための命令を含む。これらの命令に従って、プロセッサ６２２は、デジタル信号を生成する通信ＩＣ６２０へ信号を送信する。代替的な実施形態では、通信ＩＣ６２０の機能は、プロセッサ６２２によって実行され、通信ＩＣ６２０は、デバイス６１０に含まれない。Ｄ／Ａ変換器６１６は、ＲＦトランシーバ６１４が搬送波信号周波数を有する搬送波信号を変調するのに使用するパルスを生成する。次に、被変調パルスがアンテナ６１２によって送信される。いくつかの実施形態では、送信パルスは偏波を有する。
【００３２】
プログラムモジュール６３２は、電磁パルスを送信する命令に加えて、或る期間にわたりリターン信号を受信するための命令も含む。受信アンテナ６４４は、１又は複数のリターン被変調パルスを含むリターン信号を受信する。いくつかの実施形態では、アンテナ６４４は、パルス１１４（図１）等の送信パルスと同じ偏波を有するリターン信号を優先的に受信する。デバイス６１０は、送受信スイッチ等のオプションの送受信アイソレータ６４６も備えることができる。他の実施形態では、受信アンテナ６４４は、デバイス６００に備えられず、その代わり、送信アンテナ６１２が、送信及び受信の双方に使用される。さらに他の実施形態では、デバイス６１０は、アンテナ６１２と受信アンテナ６４４との間のクロストークを低減する接地面（図示せず）をさらに備える。図１２を参照して、デバイス１２００は、接地面の代わりに、送信アンテナ１２１０と受信アンテナ１２１２との間のクロストークを低減するデコヒーレンスプレート１２１４をさらに備えることができる。この場合、送信アンテナ１２１０から受信アンテナ１２１２への一連の経路中の複数の経路について、デコヒーレンスプレート１２１４は、経路１２１６及び１２１８等、１８０度逆位相の対応する経路を実質的に規定する。デコヒーレンスプレート１２１４は、アルミニウム、銅、他の金属等の導体を含む材料から作製することができるが、材料はこれらに限定されるものではない。
【００３３】
図６を参照する。例示的な一実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、円偏波及び楕円偏波を含む特定の右旋偏波又は左旋偏波を有する電磁パルスを送信し且つ／又は受信するように構成されている。いくつかの実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、能動ランドマーク１１２（図１）及びデバイス６１０を含む平面内で等方的に放射を行う。平面内でほぼ等方的に放射を行い、特定の円偏波を有する電磁パルスを送信するアンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナの一例は、背中合わせに配置される２つのキャビティバック型スパイラルアンテナ（cavity-backed spiral antenna）から形成されるアンテナである。このようなアンテナの一例は、Proceedings of the 2001 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 4の第１２４〜１２７ページのAfsar他著「A new wideband cavity-backed spiral antenna」に記載されている。この文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。いくつかの実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、機械的な方位角アクチュエータを有する指向性ホーンアンテナである。他の実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、たとえばロスマンレンズ（Rothman lens）を使用するビーム切り替え型構成を含む。他の実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、電子的操縦可能フェーズドアレイを含む。さらに他の実施形態では、アンテナ６１２、アンテナ６４４、又は共通アンテナはそれぞれ、直線偏波アンテナ、双円錐アンテナ、接地面を有する双円錐アンテナ、ヘリカルアンテナ、水平無指向性アンテナ、無指向性アンテナ、半指向性アンテナ、又は等方性アンテナである。
【００３４】
リターン信号は、ＲＦトランシーバ６１４で受信される。ＲＦトランシーバ６１４において、リターン信号は、搬送波信号周波数に対してベースバンドにダウン変換される。いくつかの実施形態では、ＲＦトランシーバ６１４は、ベースバンドへの直交位相保存ダウン変換（quadrature phase-preserving down conversion）を使用する。次に、ダウン変換の同相成分、直交成分、又は双方の成分は、Ａ／Ｄ変換器６１６に渡される。Ａ／Ｄ変換器６１６において、それらの成分はサンプリングされる。次に、リターン信号は、リターン信号からリターン被変調パルスを分離するように、通信ＩＣ６２０において、信号ジェネレータ６１８により生成された変調信号を使用して復調される。この変調信号は、能動ランドマーク１１２（図１）の１又は複数でリターン被変調パルスを生成するのに使用された変調信号に対応する。他の実施形態では、復調は、リターン信号をベースバンドにダウン変換する前に行われる。さらに他の実施形態では、通信ＩＣ６２０はデバイス６１０に備えられず、復調はプロセッサ６２２において行われる。リターン被変調パルスは、リターン信号の復調によって分離され、プロセッサ６２２によって処理される。いくつかの実施形態では、プロセッサ６２２は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、若しくは他の中央処理装置である（又は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、もしくは他の中央処理装置を含む）。他の実施形態では、プロセッサ６２２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。プロセッサ６２２は、リターン被変調パルスを処理して、デバイス６１０から能動ランドマーク１１２＿１（図１）等の能動ランドマークまでの距離を求める。
【００３５】
いくつかの実施形態では、プロセッサ６２２は、距離較正命令６３６を実行することによって距離を求める。プロセッサ６２２は、較正データ６３０を使用して、能動ランドマーク１１２＿１（図１）等の各能動ランドマークに関連する遅延Δについて、計算された距離を訂正する。較正データ６３０は、遅延較正命令６３８を使用して生成することもできるし、能動ランドマーク用の較正データ６３０は、デバイスには含まれない機器及びプロセスを使用して生成することもできる。他の実施形態では、プロセッサ６２２は、たとえば、アーキテクチャプラン（architectural plan）又は特定の能動ランドマークのロケーション又は向き等のマップデータ６２８を介してデバイス６１０に提供される情報を使用して、距離を求めることができる。他の実施形態では、プロセッサ６２２は、１又は複数の送信パルスに対応する距離計算の結果をメモリ６２４に記憶することができる。デバイス６１０の位置は、追加された送信パルス、及び／又は、リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトの検出に基づくデバイス６１０と１もしくは複数の能動ランドマーク１１２（図１）との間の角度の測定に基づいて、その後の距離の測定で精緻化することができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、プログラムモジュール６３２は、第２の位置へデバイス６１０を移動させるための命令を含む。第２の位置は、第１の位置から所定の間隔にあるものとすることができる。プロセッサ６２２は、シグナリングインターフェース６４０によってこの命令を実行する。シグナリングインターフェース６４０は、次に、移動メカニズム６４２を起動する。いくつかの実施形態では、メカニズム６４２は電気モータを含み、その速度は、インターフェース６４０によって提供されるＤＣ電圧のレベルによって制御される。他の実施形態では、インターフェース６４０及び／又はメカニズム６４２は、プログラムモジュール６３２によって求められた位置を車両（図示せず）のコンピュータへブロードキャストする。その後、車両のコンピュータは、位置が求められたことに部分的に基づいて、デバイス６１０の移動について決定を行う。たとえば、いくつかの実施形態では、車両のコンピュータは、グローバル測位システム（ＧＰＳ）を含むいくつかの測位システムからの情報を組み合わせる。プログラムモジュール６３２は、デバイス６１０の第２の位置におけるパルス１１４（図１）等のパルスを送信するための命令、及び、デバイス６１０から１つ又は２つ以上の能動ランドマーク１１２（図１）までの第２の距離を受信リターン信号から求めるための命令をさらに含む。最後に、プログラムモジュール６３２は、第１の距離及び第２の距離を処理して、少なくとも１つの見込みのある能動ランドマークと一致する改善された距離を生成するための命令を含む。一実施形態では、プログラムモジュール６３２は、追加される位置においてこれらのステップを実行するための命令を含む。追加される位置すなわちロケーションは、それぞれ、前の各位置から所定の間隔だけ隔てたものとすることができる。
【００３７】
リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを角度方向に関係付けるために、デバイス６１０の速度又はデバイス６１０の速度の少なくとも大きさを知らなければならない。いくつかの実施形態では、移動メカニズム６４２は、インターフェース６４０を通じて周波数情報をプロセッサ６２２に供給する光電センサを含む。移動メカニズム６４２についての情報と共に、プロセッサ６２２は、この情報をデバイス６１０の速度の見積もりに変換する。他の実施形態では、クラッタからのリターン信号は、プラットフォーム速度（すなわち、デバイスの速度）を測定する方法を提供する。十分なクラッタにより、リターン信号電力スペクトルは、最大ドップラーシフトの２倍に等しい帯域幅を有する。最大ドップラーシフトは、計算上、デバイス速度を搬送波信号の波長で割ったものに等しい。デバイス速度のこのタイプの測定値は、いくつかの状況下では、移動メカニズム６４２から入手可能な測定値よりも正確である。これらの実施形態では、プログラムモジュール６３２は、プロセッサがリターン信号の電力スペクトルを計算できるように、通信ＩＣ６２０が、クラッタに対応する必要なリターン信号をプロセッサ６２２に提供するための命令を含む。さらに他の実施形態では、差分方位（differential bearing）及び絶対方位（absolute bearing）の双方についての情報も、リターン信号におけるドップラーシフトから入手可能である。デバイス速度の方向に小さな変更が行われた場合、クラッタからの反射パルス及び能動ランドマーク１１２（図１）からのリターン被変調パルスの双方の到来角がシフトする。したがって、経時的な角度の相互相関を使用して、統合される方向変化を見積もることができる。
【００３８】
クラッタに対応するリターン信号及び／又はリターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出するために、プログラム変調６３２は、プロセッサ６２２によって実行されるドップラー計算命令６３４を含む。また、プログラム変調６３２は、デバイス６１０の特定の運動方向と、デバイス６１０と能動ランドマーク１１２＿１（図１）等の能動ランドマークとの間の直線との間の角度を求めるための命令も含む。いくつかの実施形態では、プロセッサ６２２は、ドップラー計算６３４に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用する。この技法は、デバイス６１０が、１又は複数のリターン信号を受信している間、一定方向に一定速度で移動する場合に最も正確である。リターン信号を受信している間にデバイス６１０が加速を受ける場合、事前補正ＦＦＴ（pre-corrected FFT）を使用して、リターン信号及び／又はリターン被変調パルスにおけるドップラーシフトをより正確に求めることができる。このような事前補正ＦＦＴの係数は、いくつかの実施形態では、デバイスの速度及び方向の慣性センサ（図示せず）から求められる。
【００３９】
図７を参照すると、ローカル測位システム７００の一実施形態における能動ランドマーク７１０は、以下の構成を備えている。
・電磁パルスを受信し、且つ、リターン被変調パルスを送信するためのアンテナ７１２；
・送受信アイソレータ７１４；
・オプションの帯域通過フィルタ７１６；
・増幅器７１８；
・ミキサ等の変調器７２０；
・信号ジェネレータ７２２；
・オプションの遅延線７２４；
・制御ロジック７２６；
・オプションの電気機械インターフェース回路７２８；
・特定の方向に或る速度で能動ランドマーク７１０を移動させるためのオプションの移動メカニズム７３０
【００４０】
いくつかの実施形態では、能動ランドマーク７１０は静止している。デバイス６１０（図６）によって送信されたパルスに対応する受信信号は、アンテナ７１２を使用して受信される。デバイス６１０（図６）によって送信されたパルスが偏波を有する場合、アンテナ７１２は、この偏波を有する信号を優先的に受信するように構成することができる。受信信号は、送受信回路部を分離する送受信アイソレータ７１４、受信信号を帯域制限するオプションの帯域通過フィルタ７１６、及び受信信号を増幅する増幅器７１８を通過する。受信信号は、変調器７２０において、信号ジェネレータ７２２により生成された変調信号で変調され、送信被変調信号が生成される。変調は、上述したように、振幅変調又は周波数変調とすることができる。例示的な一実施形態では、変調信号は、数百ヘルツの基本周波数を有する方形波である。送信被変調信号は、オプションの遅延線７２４及び送受信アイソレータ７１４を通ってアンテナ７１２に渡される。アンテナ７１２は、送信被変調信号に対応するリターン電磁被変調パルスを送信する。遅延線７２４が含まれる場合、遅延線７２４の目的は、受信信号及び送信被変調信号の大幅な重なり合いが存在しないことを確実にすることである。
【００４１】
いくつかの実施形態では、送受信アイソレータ７１４は送受信スイッチである。他の実施形態では、送受信アイソレータ７１４は回折格子であり、遅延線７２４は、回折格子が送信被変調信号をアンテナ７１２へ送るように送信被変調信号の位相を変更する。他の実施形態では、能動ランドマーク７１０は、バッテリ（図示せず）等の着脱可能なエネルギ源又は再充電可能なエネルギ源を含む。
【００４２】
例示的な一実施形態では、アンテナ７１２は、円偏波若しくは楕円偏波等の特定の右旋偏波又は左旋偏波を有する電磁パルスを受信及び送信するように構成されている。いくつかの実施形態では、アンテナ７１２は、デバイス６１０（図６）及び能動ランドマーク７１０を含む平面内で等方的に放射を行う。平面内でほぼ等方的に放射を行い、特定の円偏波を有する電磁パルスを送受信するアンテナ７１２の一例は、背中合わせに配置されている２つのキャビティバック型スパイラルアンテナから形成されるアンテナ７１２である。このようなアンテナの一例は、Proceedings of the 2001 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 4の第１２４〜１２７ページのAfsar他著「A new wideband cavity-backed spiral antenna」に記載されている。この文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。いくつかの実施形態では、アンテナ７１２は、機械的な方位角アクチュエータを有する指向性ホーンアンテナである。他の実施形態では、アンテナ７１２は、たとえばロスマンレンズを使用するビーム切り替え型構成を含む。他の実施形態では、アンテナ７１２は、電子的操縦可能フェーズドアレイを含む。さらに他の実施形態では、アンテナ７１２は、直線偏波アンテナ、双円錐アンテナ、接地面を有する双円錐アンテナ、ヘリカルアンテナ、水平無指向性アンテナ、無指向性アンテナ、半指向性アンテナ、及び等方性アンテナである。
【００４３】
他の実施形態では、能動ランドマーク７１０は、受信アンテナ及び送信アンテナを別々に有し、各アンテナは、デバイス６１０（図６）によって送信されたパルスの偏波を有し、送受信アイソレータ７１４及び遅延線７２４は備えられていない。
【００４４】
いくつかの実施形態では、信号ジェネレータ７２２によって生成される変調信号をプログラミングすることができ、それによって、制御デバイスは、方形波の基本周波数若しくは方形波の符号化等、変調信号又は変調信号の符号化を変更することが可能になる。信号ジェネレータの変更に対応する制御情報を、デバイス６１０（図６）によって送信されたパルスに符号化することができる。或いは、制御情報を、デバイス６１０（図６）と能動ランドマーク７１０との間の別個の無線信号で送信することもできる。制御ロジック７２６は、この制御情報を識別して、これらの命令に基づき信号ジェネレータ７２２の設定を変更する。いくつかの実施形態では、制御情報は、デバイス６１０とは別個のデバイス、たとえば制御及び較正デバイス、によって提供される。
【００４５】
いくつかの実施形態では、別個の無線リンクを使用して、能動ランドマーク７１０の節電モードを可能にすることができる。これは、能動ランドマークが着脱可能エネルギ源又は再充電可能エネルギ源を備える実施形態で特に有益である。着脱可能エネルギ源又は再充電可能エネルギ源を制約して使用する場合、能動ランドマーク７１０のメンテナンスは削減される。例示的な一実施形態では、増幅器７１８は節電モードに設定される。デバイス６１０（図６）がパルスを送信する前に、増幅器の電力を増加させる同期信号等のコマンド命令を含む無線信号が、能動ランドマーク７１０へ送信される。制御ロジック７２６は、この制御情報を識別して、増幅器７１８の電力を上げる。所定の時間の後、デバイス６１０（図６）によるパルスの送信を分類し、制御ロジック７２６は、増幅器７１８の電力を下げることができる。或いは、増幅器の電力を減少させるコマンド命令を含む第２の無線信号が、デバイス６１０（図６）によって能動ランドマーク７１０へ送信される。制御ロジック７２６は、この制御情報を識別し、増幅器７１８の電力を下げる。別の実施形態では、デバイス６１０（図６）及び能動ランドマーク７１０は、同期クロックを有する。パルスが既知の時刻に送信され、送信を分類する時間の期間中、増幅器７１８の電力がそれぞれ上下される。これらの手法によって、増幅器７１８への電力をデバイス６１０（図６）からの送信パルスと同期させることが可能になる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、能動ランドマーク７１０は、平均固定ロケーションの周囲を移動可能である。制御ロジック７２６は、シグナリングインターフェース７２８によってこの能力を実施する。シグナリングインターフェース７２８は、次に、移動メカニズム７３０を起動する。いくつかの実施形態では、メカニズム７３０は、電子モータを含み、その速度は、インターフェース７２８によって提供されるＤＣ電圧のレベルによって制御される。いくつかの実施形態では、制御ロジック７２６が、デバイス６１０（図６）からの送信パルス又は別個の無線リンクに符号化されている、デバイス６１０（図６）からのコマンド信号に応答してこの機能を実行する。デバイス６１０（図６）が、移動の結果生じたリターン被変調パルスにおけるドップラーシフトから角度情報を求めるために、デバイス６１０（図６）は、能動ランドマーク７１０が移動している方向４１２（図４Ｂ）を知る必要がある。
【００４７】
能動ランドマーク１１２（図１）の代替的なものが存在する。いくつかの実施形態では、能動ランドマーク１１２（図１）は、蛍光灯とすることができる。デバイス６１０（図６）から送信されたパルスは、蛍光灯から反射される。これらの反射パルスは変調され、それによって、リターン被変調パルスに対応する。蛍光灯からのリターン被変調パルスは、蛍光灯の交流周波数の２倍の中心周波数で周波数変調されている。この変調は、蛍光灯を行き来するプラズマ波の反射特性の対称性の結果である。蛍光灯の交流周波数を調整することによって、各蛍光灯は、異なる変調を有することができる。これらの実施形態は、蛍光灯が天井にすでに設置されて能動ランドマークとして機能できる倉庫環境で有益な場合がある。このような実施形態では、アンテナ６１２（図６）は等方的とすることができる。
【００４８】
他の実施形態では、能動ランドマーク１１２（図１）は、リターン被変調パルスを振幅変調する、時間的及び空間的に変化する表面反射率を有する。図８は、能動ランドマーク１１２（図１）のこのような実施形態８００を示している。機械的に回転するホイール８１０は、ホイール８１０の回転率に対応する振幅変調を生成するためのものである。図９は、セル９１０の反射率を選択的に変更することによるさらに別のこのような実施形態９００を示している。セル９１０は、セル９１０に電圧を印加することによって反射率が調整される液晶リフレクタとすることができる。
【００４９】
能動ランドマーク７１０等の能動ランドマーク１１２（図１）によって、デバイス６１０（図６）は、リターン信号から１又は複数のリターン被変調パルスを分離することが可能になる。しかしながら、蛍光灯等の能動ランドマーク１１２（図１）は、限られたレーダ断面積を有する場合がある。この断面積を増加させるために、いくつかの実施形態では、受動リフレクタ構造体が、能動ランドマーク１１２（図１）に近接して配置される。図１０を参照すると、組み合わせランドマーク１０００は、変調器を有する能動ランドマーク１０１４、電磁パルスを反射するための第１の受動リフレクタ１０１０、電磁パルスを反射するための第２の受動リフレクタ１０１２、及び第１の受動リフレクタ１０１０に対して角度１０１６で第２の受動リフレクタを静的に位置付けるように構成されている静的構造体（図示しないが、場合によっては、能動ランドマークのハウジングコンポーネント又は構造コンポーネントから形成される）を含む。電磁パルスを反射する受動リフレクタ１０１０及び１０１２を製造するのに使用できる材料の例には、アルミニウム、銅、他の金属等の導体が含まれるが、これらに限定されるものではない。いくつかの実施形態における受動リフレクタの形状は、図１０に示すものの形状と異なり、たとえば、人を傷つける可能性の少ない丸みを帯びたコーナを有するか、又は、プラスチック球体等の保護コンテナ内により簡単に嵌合するように設計されている。
【００５０】
組み合わせランドマーク１０００の機能の一例示として、第１の円偏波（ＲＨＣＰ又はＬＨＣＰ）を有する電磁パルスが、第１の受動リフレクタ１０１０に入射する場合、その電磁パルスは、第２の円偏波（それぞれＬＨＣＰ又はＲＨＣＰ）で反射される。その後、第１の受動リフレクタ１０１０によって反射されたパルスは、第２の受動リフレクタ１０１２によって、第１の円偏波（それぞれＲＨＣＰ又はＬＨＣＰ）で反射される。第２の受動リフレクタ１０１２によって反射されたパルスが、元の入射パルスの方向と逆の方向に進んで、最終的に、元のパルスを送信したデバイス６１０（図６）に到達するように、角度１０１６は約９０度である。組み合わせランドマーク１０００として配備されると、トレランス（製造公差）及び機械的ディスターバンスのために、角度１０１６は正確に９０度となることが可能でない場合がある。また、リフレクタは有限の長さであり、搬送波信号波長の数倍の長さしかない場合があるので、再放射パターンは、例示の実施形態では、数度にわたって強くなる。いくつかの実施形態では、デバイス６１０（図６）は、２つ以上の方向にパルスを送信し、２つ以上の方向からのリターン信号に反応し、したがって、角度１０１６は、９０度±３度を含むことができる。他の実施形態では、有用な角度１０１６として９０度±１０度を採用することができる。
【００５１】
組み合わせランドマーク１０００からのリターン信号は、リターン被変調パルスに加えて反射パルスも含む。デバイス６１０（図６）によって送信されたパルスが偏波されている実施形態では、組み合わせランドマーク１０００からのリターン被変調パルス及び反射パルスの双方が同じ偏波を有する。リターン被変調パルスは、各組み合わせランドマーク１０００を区別して識別するのに使用でき、反射パルスは、断面積を増加させることによって、デバイス６１０（図６）におけるリターン信号の全体的な信号対雑音を増加させることができる。
【００５２】
上述の例示では、第１の受動リフレクタ１０１０又は第２の受動リフレクタ１０１２のエッジに入射した円偏波されている電磁パルスは、第２の受動リフレクタ１０１２又は第１の受動リフレクタ１０１０によって１度しか反射されず、したがって、入射したものとは異なる円偏波で反射される。この場合、デバイス６１０（図６）は、組み合わせランドマーク１０００からの反射パルスを、環境における他の物体によって反射されたパルスから分離することができない。この問題を改善するために、いくつかの実施形態では、組み合わせランドマーク１０００は、第３の受動リフレクタ１０１８及び第４の受動リフレクタ１０２０をさらに含む。静的構造体は、リフレクタ１０２０に対して約９０度の角度（図示せず）でリフレクタ１０１８を静的に位置付けるようにさらに構成される。静的構造体は、リフレクタ１０１０に対して０以外の角度（図示せず）でリフレクタ１０１８を静的に位置付けるようにさらに構成される。リフレクタ１０１０及び１０１８の間の角度は、約４５度とすることができる。例示的な一実施形態では、リフレクタ１０１０及び１０１８の間の角度は、３０度〜６０度の間である。他の例示の実施形態では、リフレクタ１０１０及び１０１８の間の角度は、１度〜８９度の間である。リフレクタ１０１０及び１０１８は、第１のダイヘデラル（二面）対（dihedral pair）を形成する。同様に、リフレクタ１０１８及び１０２０は、第２のダイヘデラル対を形成する。リフレクタ１０１０に対して０以外の角度でリフレクタ１０１８を位置付けることによって、円偏波された電磁パルスが第１のダイヘデラル対のリフレクタの一方のエッジに入射した場合に、そのパルスは、第２のダイヘデラル対のリフレクタのいずれのエッジにも入射しない。同様に、第２のダイヘデラル対のリフレクタの一方のエッジに入射したパルスは、第１のダイヘデラル対のリフレクタのいずれのエッジにも入射しない。したがって、組み合わせランドマーク１０００に入射するどの円偏波パルスも、同じ円偏波を有する少なくとも１つの反射パルスを生成する。他の実施形態では、組み合わせランドマーク１０００は、別名「コーナキューブ」リフレクタとして知られているトリヘデラル（三面）リフレクタを含むことができる。さらに他の実施形態では、組み合わせランドマーク１０００は、ルーネンバーグレンズ（Lunenburg lens）を含むことができる。
【００５３】
上記の説明は、説明のためのものであり、具体的な用語を使用して本発明の徹底した理解を提供している。しかしながら、これらの具体的な詳細は、本発明を実施するために必要とされないことが当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及びその実用的な用途を最も良く説明し、それによって、他の当業者が、本発明及びさまざまな変更を有するさまざまな実施形態を、検討した特定の使用に適するように最も良く利用することを可能にするために選ばれて説明されたものである。したがって、上記開示は、網羅的であることを目的とするものでもなければ、開示した正確な形に本発明を限定することを目的とするものでもない。多くの変更及び変形が、上記教示を考慮すると可能である。
本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】デバイス、複数の能動ランドマーク、及びさまざまなクラッタ物体を含む測位システムを示す図であり、デバイスは、パルスを送信し、能動ランドマークから、リターン被変調パルスを含むリターン信号を受信する。
【図２】測位システムにおける能動ランドマークからのリターン被変調電磁パルスを示す図である。
【図３Ａ】正弦波によるリターン被変調パルスの振幅変調を示す図である。
【図３Ｂ】方形波によるリターン被変調パルスの周波数変調を示す図である。
【図４Ａ】特定の速度で移動し、その結果、リターン信号のリターン被変調パルスがドップラーシフトを含むことになる、デバイスを示す図である。
【図４Ｂ】特定の速度で移動し、その結果、リターン信号のリターン被変調パルスがドップラーシフトを含むことになる、能動ランドマークを示す図である。
【図５】能動ランドマークを基準としたデバイスの位置に対応する距離ビン及び角度ビンを示す図である。
【図６】測位システムで使用される通常のデバイスのコンポーネントを示すブロック図である。
【図７】測位システムで使用される能動ランドマークの一実施形態のコンポーネントを示すブロック図である。
【図８】リターン被変調パルスの振幅変調用の機械的変調器の図である。
【図９】リターン被変調パルスの振幅変調用の時間的及び空間的に変化する表面反射率を有することができる能動ランドマークの図である。
【図１０】第１の受動反射面、第２の受動反射面、及び第１の面に対して或る角度で第２の面を位置付けるための構造体を備える受動反射構造体に近接している能動ランドマークの図である。
【図１１】デバイスと第２のデバイスとの間のレーダ間測距を示す図である。
【図１２】デバイスの送信アンテナと受信アンテナとの間のクロストークを低減するデコヒーレンスプレートの図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
能動ランドマークを基準としたデバイスの位置を決定するための方法であって、
偏波及び第１の搬送波信号周波数を有するパルスを前記デバイスから送信する送信ステップと、
ある期間にわたって、前記能動ランドマークからのリターン被変調(modulated)パルスを含むリターン信号を受信するステップであって、前記偏波を有するリターン信号を優先的に受信する受信ステップと、
前記リターン信号から前記リターン被変調パルスを分離して、前記デバイスから前記能動ランドマークまでの距離を求めるように前記リターン信号を処理する処理ステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記偏波は、直線偏波、楕円偏波、右旋楕円偏波、左旋楕円偏波、右旋円偏波、及び左旋円偏波から成る群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、前記送信ステップ及び前記受信ステップの双方において、好適な偏波の少なくとも１つのアンテナを使用するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記リターン被変調パルスは振幅変調されていることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記リターン被変調パルスは、周波数変調されるとともに、少なくとも第２の搬送波信号周波数を有し、前記リターン被変調パルスの変調は、前記第１の搬送波信号周波数を基準として、前記第２の搬送波信号周波数を、前記デバイス及び該デバイスのレーダ検出エリア内の物体の相対移動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域よりも大きく周波数シフトさせることによって実行されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、前記リターン被変調パルスの前記変調は、中心周波数によって特徴付けられることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５記載の方法において、前記リターン被変調パルスの前記変調は、基本周波数を有する方形波によって行われることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、前記方形波は、前記リターン被変調パルスの到達時間の不明確さを取り除くように符号化されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、前記方形波は、オンオフキーイング、直交振幅変調、連続位相周波数シフトキーイング、周波数シフトキーイング、位相シフトキーイング、差動位相シフトキーイング、直交位相シフトキーイング、最小シフトキーイング、ガウス型最小シフトキーイング、パルス位置変調、パルス振幅変調、パルス幅変調、ウォルシュ符号変調、ゴールド符号変調、バーカー符号変調、擬似ランダム雑音列変調、及び、ゼロの時間オフセットで１の自己相関を有し、非ゼロの時間オフセットでほぼ０に近い自己相関を有するＤＣフリー符号から成る群から選択される技法を使用して符号化されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８記載の方法において、前記方形波は、前記送信されたパルスの繰り返し周期の倍数であるラウンドトリップ経路を区別することができるように、周期的に符号化されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、
前記リターン信号における、複数の能動ランドマークに対応する複数のリターン被変調パルスを受信するステップと、
各リターン被変調パルスを前記リターン信号から分離して、前記デバイスから各能動ランドマークまでの距離を求めるように前記リターン信号を処理するステップと
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスの変調は、少なくとも複数の他の能動ランドマークによって使用される変調とは異なっていることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、周波数変調されるとともに、少なくとも第２の搬送波信号周波数を有し、前記リターン被変調パルスの変調は、前記第１の搬送波信号周波数を基準として、前記第２の搬送波信号周波数を、前記デバイス及び該デバイスのレーダ検出エリア内の物体の相対運動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域よりも大きく周波数シフトさせることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、前記リターン被変調パルスの前記変調は、基本周波数を有する方形波であり、前記複数の能動ランドマークは、それぞれの異なる基本周波数を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の方法において、前記リターン被変調パルスの前記変調は、中心周波数によって特徴付けられ、前記複数の能動ランドマークは、それぞれの異なる中心周波数を有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１２記載の方法において、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、振幅変調されていることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、
前記受信ステップの間、特定の方向に或る速度で前記デバイスを移動させるステップと、
前記リターン信号の前記リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出するステップと、
前記特定の方向と、前記デバイスと前記能動ランドマークとの間の直線との間の角度を、前記検出されたドップラーシフトの関数として求めるステップと
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、
前記受信ステップの間、特定の方向に或る速度で前記能動ランドマークを移動させるステップと、
前記リターン信号の前記リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出するステップと、
前記特定の方向と、前記デバイスと前記能動ランドマークとの間の直線との間の角度を、前記検出されたドップラーシフトの関数として求めるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、第２のデバイスとのレーダ間測距を使用して、しきい値よりも大きな間隔にわたって前記デバイスの前記位置を求めるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、該方法はさらに、前記デバイスと前記第２のデバイスとによって交換される信号における、レーダ間測距で使用されるデータ情報を符号化するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
測位システムであって、
変調器を含む能動ランドマークと、
偏波及び第１の搬送波信号周波数を有する電磁パルスを送信し、或る期間にわたって前記能動ランドマークから、リターン被変調パルスを含むリターン信号を受信し、且つ、前記リターン信号から前記リターン被変調パルスを分離して、前記デバイスから前記能動ランドマークまでの距離を求めるように、前記リターン信号を処理するように構成されているデバイスと
を備え、前記デバイスは、前記偏波を有するリターン信号を優先的に受信することを特徴とする測位システム。
【請求項２２】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記偏波は、直線偏波、楕円偏波、右旋楕円偏波、左旋楕円偏波、右旋円偏波、及び左旋円偏波から成る群から選択されることを特徴とする測位システム。
【請求項２３】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、前記偏波を有する前記信号を優先的に受信するように構成されている少なくとも１つのアンテナをさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２４】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、前記偏波を有する前記パルスを優先的に送信すること及び前記偏波を有する前記信号を優先的に受信することの双方を行うように構成されている少なくとも１つのアンテナをさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２５】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、直線偏波アンテナ及び円偏波アンテナから成る群から選択されるアンテナをさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２６】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、双円錐アンテナ、接地面を有する双円錐アンテナ、ヘリカルアンテナ、水平無指向性アンテナ、無指向性アンテナ、半指向性（hemi-directional）アンテナ、及び等方性アンテナから成る群から選択されるアンテナをさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２７】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、送信アンテナと受信アンテナとの間のクロストークを低減するデコヒーレンスプレート（de-coherence plate）をさらに備え、前記送信アンテナから前記受信アンテナへの一連の経路中の複数の経路について、前記デコヒーレンスプレートは、１８０度逆位相の対応する経路を実質的に規定することを特徴とする測位システム。
【請求項２８】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、送信アンテナと受信アンテナとの間のクロストークを低減する接地面をさらに含むことを特徴とする測位システム。
【請求項２９】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークに近接している受動反射構造体をさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項３０】
請求項２９記載の測位システムにおいて、前記受動反射構造体は、二面角及びコーナキューブリフレクタから成る群から選択されることを特徴とする測位システム。
【請求項３１】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスはさらに、
該デバイスを特定の方向に或る速度で移動させるための車両移動メカニズムと、
データプロセッサと、
前記データプロセッサによって実行される少なくとも１つのプログラムモジュールであって、
前記リターン信号の前記リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出するためのインストラクションと、
前記特定の方向と、前記デバイスと前記能動ランドマークとの間の直線との間の角度を求めるためのインストラクションと
を含む少なくとも１つのプログラムモジュールと
を備えることを特徴とする測位システム。
【請求項３２】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、該能動ランドマークを特定の方向に或る速度で移動させるためのメカニズムをさらに含み、
前記デバイスは、
データプロセッサと、
前記データプロセッサによって実行される少なくとも１つのプログラムモジュールであって、
前記リターン信号の前記リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出するためのインストラクションと、
前記特定の方向と、前記デバイスと前記能動ランドマークとの間の直線との間の角度を求めるためのインストラクションと
を含む少なくとも１つのプログラムモジュールと
をさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項３３】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、前記リターン被変調パルスを前記リターン信号から分離するために、前記リターン被変調パルスを生成するのに使用された変調信号で前記リターン信号を変調することを特徴とする測位システム。
【請求項３４】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記リターン被変調パルスは振幅変調されていることを特徴とする測位システム。
【請求項３５】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記リターン被変調パルスは、周波数変調されるとともに、少なくとも第２の搬送波信号周波数を有し、前記第２の搬送波信号周波数は、前記第１の搬送波信号周波数を基準として、前記デバイス及び該デバイスのレーダ検出エリア内の物体の相対運動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域よりも大きく周波数シフトされることを特徴とする測位システム。
【請求項３６】
請求項３５記載の測位システムにおいて、前記リターン被変調パルスは、中心周波数によって特徴付けられる変調を有することを特徴とする測位システム。
【請求項３７】
請求項３７記載の測位システムにおいて、前記リターン被変調パルスは、基本周波数を有する方形波変調を有することを特徴とする測位システム。
【請求項３８】
請求項３７記載の測位システムにおいて、前記方形波は、前記リターン被変調パルスの到達時間の不明確さを取り除くように符号化されることを特徴とする測位システム。
【請求項３９】
請求項３９記載の測位システムにおいて、前記方形波は、オンオフキーイング、直交振幅変調、連続位相周波数シフトキーイング、周波数シフトキーイング、位相シフトキーイング、差動位相シフトキーイング、直交位相シフトキーイング、最小シフトキーイング、ガウス型最小シフトキーイング、パルス位置変調、パルス振幅変調、パルス幅変調、ウォルシュ符号変調、ゴールド符号変調、バーカー符号変調、擬似ランダム雑音列変調、及び、ゼロの時間オフセットで１の自己相関を有し、非ゼロの時間オフセットでほぼ０に近い自己相関を有するＤＣフリー符号から成る群から選択される技法を使用して符号化されることを特徴とする測位システム。
【請求項４０】
請求項３８記載の測位システムにおいて、前記方形波は、周期的に符号化され、それによって、前記送信されたパルスの繰り返し周期の倍数であるラウンドトリップ経路を区別することを特徴とする測位システム。
【請求項４１】
請求項３８記載の測位システムにおいて、該システムはさらに、
複数の能動ランドマークであって、前記リターン信号は該複数の能動ランドマークに対応する複数のリターン被変調パルスを含む、複数の能動ランドマークと、
デバイスであって、各リターン被変調パルスを前記リターン信号から分離して、該デバイスから各能動ランドマークまでの距離を求めるように前記リターン信号を処理するように構成されているデバイスと
を備えることを特徴とする測位システム。
【請求項４２】
請求項４１記載の測位システムにおいて、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、少なくとも複数の他の能動ランドマークによって使用される変調とは異なる変調を有することを特徴とする測位システム。
【請求項４３】
請求項４２記載の測位システムにおいて、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、周波数変調されるとともに、少なくとも第２の搬送波信号周波数を有し、該第２の搬送波信号周波数は、前記第１の搬送波信号周波数を基準として、前記デバイス及び該デバイスのレーダ検出エリア内の物体の相対運動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域よりも大きく周波数シフトさせることを特徴とする測位システム。
【請求項４４】
請求項４３記載の測位システムにおいて、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、基本周波数を有する方形波変調を有し、前記複数の能動ランドマークは、それぞれの異なる基本周波数を有することを特徴とする測位システム。
【請求項４５】
請求項４３記載の測位システムにおいて、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、中心周波数によって特徴付けられる変調を有し、前記複数の能動ランドマークは、それぞれの異なる中心周波数を有することを特徴とする測位システム。
【請求項４６】
請求項４２記載の測位システムにおいて、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、振幅変調されていることを特徴とする測位システム。
【請求項４７】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、
前記送信された電磁パルスに対応する受信信号を受信するための受信アンテナと、
前記受信信号を増幅するための増幅器と、
変調信号を生成するための信号ジェネレータと、
前記変調信号で前記受信信号を変調して送信被変調信号を生成するためのミキサと、
前記送信被変調信号に対応するリターン電磁被変調パルスを送信するための送信アンテナと
をさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項４８】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、前記受信信号を帯域制限するための帯域通過フィルタをさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項４９】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、着脱可能エネルギ源をさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項５０】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記信号ジェネレータは、該信号ジェネレータによって生成される前記変調信号を変更するためのインストラクションと、それによって、前記送信被変調パルスの変調を変更するためのインストラクションとを含み、該インストラクションを実行するようにプログラム可能であることを特徴とする測位システム。
【請求項５１】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記信号ジェネレータは、該信号ジェネレータによって生成される前記変調信号を変更するためのインストラクションと、それによって、前記送信被変調パルスの符号化を変更するためのインストラクションとを含み、該インストラクションを実行するようにプログラム可能であることを特徴とする測位システム。
【請求項５２】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、共通アンテナとして結合され、前記能動ランドマークは、時分割信号の送受信分離のための遅延線及び送受信回折格子をさらに含むことを特徴とする測位システム。
【請求項５３】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、共通アンテナとして結合され、前記能動ランドマークは、時分割信号の送受信分離のための送受信スイッチをさらに含むことを特徴とする測位システム。
【請求項５４】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記受信アンテナ及び前記送信アンテナは、直線偏波アンテナ及び円偏波アンテナから選択されることを特徴とする測位システム。
【請求項５５】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記受信アンテナ及び前記送信アンテナは、それぞれ、双円錐アンテナ、接地面を有する双円錐アンテナ、ヘリカルアンテナ、水平無指向性アンテナ、無指向性アンテナ、半指向性アンテナ、及び等方性アンテナから成る群から選択されることを特徴とする測位システム。
【請求項５６】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、少なくとも各能動ランドマークの少なくとも較正された遅延を記憶するようにさらに構成され、前記デバイスから前記能動ランドマークまでの前記距離は、前記較正された遅延を使用して求められることを特徴とする測位システム。
【請求項５７】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、前記能動ランドマークへ無線同期信号を送信するように構成され、該同期信号は、前記能動ランドマークの増幅器への電力を前記送信されたパルスと同期されることを特徴とする測位システム。
【請求項５８】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは蛍光灯であり、前記リターン被変調パルスは、前記蛍光灯の交流周波数の２倍の中心周波数を特徴として周波数変調されていることを特徴とする測位システム。
【請求項５９】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、前記リターン被変調パルスの振幅変調を決定する、時間変化し且つ空間変化する表面反射率を有することを特徴とする測位システム。
【請求項６０】
請求項５９記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、機械的に回転するホイールをさらに含むことを特徴とする測位システム。
【請求項６１】
請求項５９記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、液晶リフレクタをさらに含むことを特徴とする測位システム。
【請求項６２】
請求項２１記載の測位システムにおいて、第２のデバイスをさらに備え、しきい値よりも大きな間隔のデバイスの位置は、該デバイスと前記第２のデバイスとの間のレーダ間測距を使用して求められることを特徴とする測位システム。
【請求項６３】
請求項６２記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、変調器及び復調器をさらに含み、前記変調器及び前記復調器は、前記デバイス及び前記第２のデバイスによって交換される信号における、前記レーダ間測距で使用されるデータ情報の符号化及び復号に使用されることを特徴とする測位システム。
【請求項１】
能動ランドマークを基準としたデバイスの位置を決定するための方法であって、
偏波及び第１の搬送波信号周波数を有するパルスを前記デバイスから送信する送信ステップと、
ある期間にわたって、前記能動ランドマークからのリターン被変調(modulated)パルスを含むリターン信号を受信するステップであって、前記偏波を有するリターン信号を優先的に受信する受信ステップと、
前記リターン信号から前記リターン被変調パルスを分離して、前記デバイスから前記能動ランドマークまでの距離を求めるように前記リターン信号を処理する処理ステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記偏波は、直線偏波、楕円偏波、右旋楕円偏波、左旋楕円偏波、右旋円偏波、及び左旋円偏波から成る群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、前記送信ステップ及び前記受信ステップの双方において、好適な偏波の少なくとも１つのアンテナを使用するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記リターン被変調パルスは振幅変調されていることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記リターン被変調パルスは、周波数変調されるとともに、少なくとも第２の搬送波信号周波数を有し、前記リターン被変調パルスの変調は、前記第１の搬送波信号周波数を基準として、前記第２の搬送波信号周波数を、前記デバイス及び該デバイスのレーダ検出エリア内の物体の相対移動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域よりも大きく周波数シフトさせることによって実行されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、前記リターン被変調パルスの前記変調は、中心周波数によって特徴付けられることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５記載の方法において、前記リターン被変調パルスの前記変調は、基本周波数を有する方形波によって行われることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、前記方形波は、前記リターン被変調パルスの到達時間の不明確さを取り除くように符号化されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、前記方形波は、オンオフキーイング、直交振幅変調、連続位相周波数シフトキーイング、周波数シフトキーイング、位相シフトキーイング、差動位相シフトキーイング、直交位相シフトキーイング、最小シフトキーイング、ガウス型最小シフトキーイング、パルス位置変調、パルス振幅変調、パルス幅変調、ウォルシュ符号変調、ゴールド符号変調、バーカー符号変調、擬似ランダム雑音列変調、及び、ゼロの時間オフセットで１の自己相関を有し、非ゼロの時間オフセットでほぼ０に近い自己相関を有するＤＣフリー符号から成る群から選択される技法を使用して符号化されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８記載の方法において、前記方形波は、前記送信されたパルスの繰り返し周期の倍数であるラウンドトリップ経路を区別することができるように、周期的に符号化されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、
前記リターン信号における、複数の能動ランドマークに対応する複数のリターン被変調パルスを受信するステップと、
各リターン被変調パルスを前記リターン信号から分離して、前記デバイスから各能動ランドマークまでの距離を求めるように前記リターン信号を処理するステップと
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスの変調は、少なくとも複数の他の能動ランドマークによって使用される変調とは異なっていることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、周波数変調されるとともに、少なくとも第２の搬送波信号周波数を有し、前記リターン被変調パルスの変調は、前記第１の搬送波信号周波数を基準として、前記第２の搬送波信号周波数を、前記デバイス及び該デバイスのレーダ検出エリア内の物体の相対運動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域よりも大きく周波数シフトさせることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、前記リターン被変調パルスの前記変調は、基本周波数を有する方形波であり、前記複数の能動ランドマークは、それぞれの異なる基本周波数を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の方法において、前記リターン被変調パルスの前記変調は、中心周波数によって特徴付けられ、前記複数の能動ランドマークは、それぞれの異なる中心周波数を有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１２記載の方法において、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、振幅変調されていることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、
前記受信ステップの間、特定の方向に或る速度で前記デバイスを移動させるステップと、
前記リターン信号の前記リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出するステップと、
前記特定の方向と、前記デバイスと前記能動ランドマークとの間の直線との間の角度を、前記検出されたドップラーシフトの関数として求めるステップと
をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、
前記受信ステップの間、特定の方向に或る速度で前記能動ランドマークを移動させるステップと、
前記リターン信号の前記リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出するステップと、
前記特定の方向と、前記デバイスと前記能動ランドマークとの間の直線との間の角度を、前記検出されたドップラーシフトの関数として求めるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１記載の方法において、該方法はさらに、第２のデバイスとのレーダ間測距を使用して、しきい値よりも大きな間隔にわたって前記デバイスの前記位置を求めるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、該方法はさらに、前記デバイスと前記第２のデバイスとによって交換される信号における、レーダ間測距で使用されるデータ情報を符号化するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
測位システムであって、
変調器を含む能動ランドマークと、
偏波及び第１の搬送波信号周波数を有する電磁パルスを送信し、或る期間にわたって前記能動ランドマークから、リターン被変調パルスを含むリターン信号を受信し、且つ、前記リターン信号から前記リターン被変調パルスを分離して、前記デバイスから前記能動ランドマークまでの距離を求めるように、前記リターン信号を処理するように構成されているデバイスと
を備え、前記デバイスは、前記偏波を有するリターン信号を優先的に受信することを特徴とする測位システム。
【請求項２２】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記偏波は、直線偏波、楕円偏波、右旋楕円偏波、左旋楕円偏波、右旋円偏波、及び左旋円偏波から成る群から選択されることを特徴とする測位システム。
【請求項２３】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、前記偏波を有する前記信号を優先的に受信するように構成されている少なくとも１つのアンテナをさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２４】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、前記偏波を有する前記パルスを優先的に送信すること及び前記偏波を有する前記信号を優先的に受信することの双方を行うように構成されている少なくとも１つのアンテナをさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２５】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、直線偏波アンテナ及び円偏波アンテナから成る群から選択されるアンテナをさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２６】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、双円錐アンテナ、接地面を有する双円錐アンテナ、ヘリカルアンテナ、水平無指向性アンテナ、無指向性アンテナ、半指向性（hemi-directional）アンテナ、及び等方性アンテナから成る群から選択されるアンテナをさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２７】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、送信アンテナと受信アンテナとの間のクロストークを低減するデコヒーレンスプレート（de-coherence plate）をさらに備え、前記送信アンテナから前記受信アンテナへの一連の経路中の複数の経路について、前記デコヒーレンスプレートは、１８０度逆位相の対応する経路を実質的に規定することを特徴とする測位システム。
【請求項２８】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、送信アンテナと受信アンテナとの間のクロストークを低減する接地面をさらに含むことを特徴とする測位システム。
【請求項２９】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークに近接している受動反射構造体をさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項３０】
請求項２９記載の測位システムにおいて、前記受動反射構造体は、二面角及びコーナキューブリフレクタから成る群から選択されることを特徴とする測位システム。
【請求項３１】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスはさらに、
該デバイスを特定の方向に或る速度で移動させるための車両移動メカニズムと、
データプロセッサと、
前記データプロセッサによって実行される少なくとも１つのプログラムモジュールであって、
前記リターン信号の前記リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出するためのインストラクションと、
前記特定の方向と、前記デバイスと前記能動ランドマークとの間の直線との間の角度を求めるためのインストラクションと
を含む少なくとも１つのプログラムモジュールと
を備えることを特徴とする測位システム。
【請求項３２】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、該能動ランドマークを特定の方向に或る速度で移動させるためのメカニズムをさらに含み、
前記デバイスは、
データプロセッサと、
前記データプロセッサによって実行される少なくとも１つのプログラムモジュールであって、
前記リターン信号の前記リターン被変調パルスにおけるドップラーシフトを検出するためのインストラクションと、
前記特定の方向と、前記デバイスと前記能動ランドマークとの間の直線との間の角度を求めるためのインストラクションと
を含む少なくとも１つのプログラムモジュールと
をさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項３３】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、前記リターン被変調パルスを前記リターン信号から分離するために、前記リターン被変調パルスを生成するのに使用された変調信号で前記リターン信号を変調することを特徴とする測位システム。
【請求項３４】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記リターン被変調パルスは振幅変調されていることを特徴とする測位システム。
【請求項３５】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記リターン被変調パルスは、周波数変調されるとともに、少なくとも第２の搬送波信号周波数を有し、前記第２の搬送波信号周波数は、前記第１の搬送波信号周波数を基準として、前記デバイス及び該デバイスのレーダ検出エリア内の物体の相対運動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域よりも大きく周波数シフトされることを特徴とする測位システム。
【請求項３６】
請求項３５記載の測位システムにおいて、前記リターン被変調パルスは、中心周波数によって特徴付けられる変調を有することを特徴とする測位システム。
【請求項３７】
請求項３７記載の測位システムにおいて、前記リターン被変調パルスは、基本周波数を有する方形波変調を有することを特徴とする測位システム。
【請求項３８】
請求項３７記載の測位システムにおいて、前記方形波は、前記リターン被変調パルスの到達時間の不明確さを取り除くように符号化されることを特徴とする測位システム。
【請求項３９】
請求項３９記載の測位システムにおいて、前記方形波は、オンオフキーイング、直交振幅変調、連続位相周波数シフトキーイング、周波数シフトキーイング、位相シフトキーイング、差動位相シフトキーイング、直交位相シフトキーイング、最小シフトキーイング、ガウス型最小シフトキーイング、パルス位置変調、パルス振幅変調、パルス幅変調、ウォルシュ符号変調、ゴールド符号変調、バーカー符号変調、擬似ランダム雑音列変調、及び、ゼロの時間オフセットで１の自己相関を有し、非ゼロの時間オフセットでほぼ０に近い自己相関を有するＤＣフリー符号から成る群から選択される技法を使用して符号化されることを特徴とする測位システム。
【請求項４０】
請求項３８記載の測位システムにおいて、前記方形波は、周期的に符号化され、それによって、前記送信されたパルスの繰り返し周期の倍数であるラウンドトリップ経路を区別することを特徴とする測位システム。
【請求項４１】
請求項３８記載の測位システムにおいて、該システムはさらに、
複数の能動ランドマークであって、前記リターン信号は該複数の能動ランドマークに対応する複数のリターン被変調パルスを含む、複数の能動ランドマークと、
デバイスであって、各リターン被変調パルスを前記リターン信号から分離して、該デバイスから各能動ランドマークまでの距離を求めるように前記リターン信号を処理するように構成されているデバイスと
を備えることを特徴とする測位システム。
【請求項４２】
請求項４１記載の測位システムにおいて、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、少なくとも複数の他の能動ランドマークによって使用される変調とは異なる変調を有することを特徴とする測位システム。
【請求項４３】
請求項４２記載の測位システムにおいて、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、周波数変調されるとともに、少なくとも第２の搬送波信号周波数を有し、該第２の搬送波信号周波数は、前記第１の搬送波信号周波数を基準として、前記デバイス及び該デバイスのレーダ検出エリア内の物体の相対運動に関連するドップラーシフトに対応する周波数の帯域よりも大きく周波数シフトさせることを特徴とする測位システム。
【請求項４４】
請求項４３記載の測位システムにおいて、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、基本周波数を有する方形波変調を有し、前記複数の能動ランドマークは、それぞれの異なる基本周波数を有することを特徴とする測位システム。
【請求項４５】
請求項４３記載の測位システムにおいて、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、中心周波数によって特徴付けられる変調を有し、前記複数の能動ランドマークは、それぞれの異なる中心周波数を有することを特徴とする測位システム。
【請求項４６】
請求項４２記載の測位システムにおいて、各能動ランドマークからの前記リターン被変調パルスは、振幅変調されていることを特徴とする測位システム。
【請求項４７】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、
前記送信された電磁パルスに対応する受信信号を受信するための受信アンテナと、
前記受信信号を増幅するための増幅器と、
変調信号を生成するための信号ジェネレータと、
前記変調信号で前記受信信号を変調して送信被変調信号を生成するためのミキサと、
前記送信被変調信号に対応するリターン電磁被変調パルスを送信するための送信アンテナと
をさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項４８】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、前記受信信号を帯域制限するための帯域通過フィルタをさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項４９】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、着脱可能エネルギ源をさらに備えることを特徴とする測位システム。
【請求項５０】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記信号ジェネレータは、該信号ジェネレータによって生成される前記変調信号を変更するためのインストラクションと、それによって、前記送信被変調パルスの変調を変更するためのインストラクションとを含み、該インストラクションを実行するようにプログラム可能であることを特徴とする測位システム。
【請求項５１】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記信号ジェネレータは、該信号ジェネレータによって生成される前記変調信号を変更するためのインストラクションと、それによって、前記送信被変調パルスの符号化を変更するためのインストラクションとを含み、該インストラクションを実行するようにプログラム可能であることを特徴とする測位システム。
【請求項５２】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、共通アンテナとして結合され、前記能動ランドマークは、時分割信号の送受信分離のための遅延線及び送受信回折格子をさらに含むことを特徴とする測位システム。
【請求項５３】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナは、共通アンテナとして結合され、前記能動ランドマークは、時分割信号の送受信分離のための送受信スイッチをさらに含むことを特徴とする測位システム。
【請求項５４】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記受信アンテナ及び前記送信アンテナは、直線偏波アンテナ及び円偏波アンテナから選択されることを特徴とする測位システム。
【請求項５５】
請求項４７記載の測位システムにおいて、前記受信アンテナ及び前記送信アンテナは、それぞれ、双円錐アンテナ、接地面を有する双円錐アンテナ、ヘリカルアンテナ、水平無指向性アンテナ、無指向性アンテナ、半指向性アンテナ、及び等方性アンテナから成る群から選択されることを特徴とする測位システム。
【請求項５６】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、少なくとも各能動ランドマークの少なくとも較正された遅延を記憶するようにさらに構成され、前記デバイスから前記能動ランドマークまでの前記距離は、前記較正された遅延を使用して求められることを特徴とする測位システム。
【請求項５７】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、前記能動ランドマークへ無線同期信号を送信するように構成され、該同期信号は、前記能動ランドマークの増幅器への電力を前記送信されたパルスと同期されることを特徴とする測位システム。
【請求項５８】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは蛍光灯であり、前記リターン被変調パルスは、前記蛍光灯の交流周波数の２倍の中心周波数を特徴として周波数変調されていることを特徴とする測位システム。
【請求項５９】
請求項２１記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、前記リターン被変調パルスの振幅変調を決定する、時間変化し且つ空間変化する表面反射率を有することを特徴とする測位システム。
【請求項６０】
請求項５９記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、機械的に回転するホイールをさらに含むことを特徴とする測位システム。
【請求項６１】
請求項５９記載の測位システムにおいて、前記能動ランドマークは、液晶リフレクタをさらに含むことを特徴とする測位システム。
【請求項６２】
請求項２１記載の測位システムにおいて、第２のデバイスをさらに備え、しきい値よりも大きな間隔のデバイスの位置は、該デバイスと前記第２のデバイスとの間のレーダ間測距を使用して求められることを特徴とする測位システム。
【請求項６３】
請求項６２記載の測位システムにおいて、前記デバイスは、変調器及び復調器をさらに含み、前記変調器及び前記復調器は、前記デバイス及び前記第２のデバイスによって交換される信号における、前記レーダ間測距で使用されるデータ情報の符号化及び復号に使用されることを特徴とする測位システム。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２００８−５３６１２１（Ｐ２００８−５３６１２１Ａ）
【公表日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０５３３４（Ｐ２００８−５０５３３４）
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００９８３５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１１０２６３
【国際公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【出願人】（５０４２７８１２３）ナヴコム テクノロジー インコーポレイテッド (28)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１４日（２００６．３．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００９８３５
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１１０２６３
【国際公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【出願人】（５０４２７８１２３）ナヴコム テクノロジー インコーポレイテッド (28)
【Ｆターム（参考）】
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