位置測定装置および位置測定方法
【課題】 電波の到達時間差および到来方位の情報を使用しないで発射源位置の測定が可能な位置測定装置の提供。
【解決手段】 位置測定装置は同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源２０からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部１ａ，１ｂと、複数の移動体受信部１ａ，１ｂが受信する受信信号および自己位置情報を複数の移動体受信部１ａ，１ｂから取得する基地局通信部２と、基地局通信部２から受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき電波発射源２０の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の位置曲線の交点から電波発射源の位置を測定する電波発射源位置測定部１０とを含む。
【解決手段】 位置測定装置は同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源２０からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部１ａ，１ｂと、複数の移動体受信部１ａ，１ｂが受信する受信信号および自己位置情報を複数の移動体受信部１ａ，１ｂから取得する基地局通信部２と、基地局通信部２から受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき電波発射源２０の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の位置曲線の交点から電波発射源の位置を測定する電波発射源位置測定部１０とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置測定装置および位置測定方法に関し、特に電波監視等の目的で、位置が不明な電波発射源の位置を測定する位置測定装置および位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する位置測定装置は、複数の移動体受信部で受信した受信信号間の周波数差および到達時間差を同時に測定することにより発射源位置を測定している（たとえば、特許文献１〜４参照）。または、複数の異なる位置で電波の到来方位を測定し、その方位測定結果を示す方位線の交点から発射源位置を求めている（たとえば、特許文献５〜６参照）。
【０００３】
図１２は本発明に関連する位置測定装置の一例の構成図である。同図に示す位置測定装置は周波数差および到達時間差を用いて位置を測定する。同図を参照すると、関連する位置測定装置の一例は、２つの移動体受信部１０１ａ，１０１ｂと、基地局通信部１０２と、周波数差検出部１０３と、位置情報処理部１０４と、位置曲線演算部１０５と、発射源位置演算部１０６と、時間差検出部１０７と、双曲線演算部１０８とを含んで構成される。
【０００４】
移動体受信部１０１ａ，１０１ｂの受信信号および位置情報から位置曲線を求めるのは後述する本発明と同様である。一方、この関連技術ではその他に２つの受信信号間の到達時間差を計算することにより、発射源位置を示す双曲線の計算を行う。そして、周波数差から得られる位置曲線と到達時間差から得られる双曲線との交点から発射源位置を測定する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４９４７０号公報
【特許文献２】特開２００１−１１６８１９号公報
【特許文献３】特開２００３−１６７０４１号公報
【特許文献４】特開平０９−３２９６６２号公報
【特許文献５】特開２００２−０６２３４６号公報
【特許文献６】特開２００２−２６７７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、周波数差および到達時間差を同時に測定する関連技術では、到達時間差を測定するために受信信号の帯域幅が必要であり、帯域幅が狭いと誤差が大きくなり、無変調の搬送波だけの場合は全く測定できないため、狭帯域の通信信号等は正確に測定できないという欠点がある。
【０００７】
一方、電波の到来方位を測定する関連技術では、電波の到来方位を測定するためには複数のアンテナおよび受信機が必要であり、さらに誤差を小さくするためには多数のアンテナを配置する必要が生じ、回路規模および寸法が大きくなるという欠点がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、電波の到達時間差および到来方位の情報を使用しないで発射源位置の測定が可能な位置測定装置および位置測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明による位置測定装置は、同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部と、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する基地局通信部と、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する電波発射源位置測定部とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による他の位置測定装置は、異なる経路を異なる速度かつ異なる間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部と、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する基地局通信部と、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの信信号および情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する電波発射源位置測定部とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による位置測定方法は、複数の移動体受信部により実行され、同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する電波受信ステップと、基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による他の位置測定方法は、複数の移動体受信部により実行され、異なる経路を異なる速度かつ異なる間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する電波受信ステップと、基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるプログラムは、同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部を含む位置測定装置における位置測定方法のプログラムであって、コンピュータに、基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを実行させるためのプログラムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電波の到達時間差および到来方位の情報を使用しないで発射源位置の測定を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態の説明に入る前に、まず本発明の動作原理について説明しておく。図１は本発明に係る位置測定装置の動作原理を説明するための位置測定装置の一例の構成図である。同図を参照すると、本発明に係る位置測定装置は、比較的高速で移動する複数（一例として２つ）の移動体受信部１ａ，１ｂと、基地局通信部２と、電波発射源位置測定部１０とを含んでいる。
【００１６】
複数の移動体受信部１ａ，１ｂが受信した情報が基地局通信部２へ送信され、さらにその情報は基地局通信部２から電波発射源位置測定部１０へ送信される。電波発射源位置測定部１０は、その情報を基に電波発射源の位置を測定する。
【００１７】
次に、本発明に係る位置測定装置の動作の一例について説明する。図２は本発明に係る位置測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。まず、複数の移動体受信部１ａ，１ｂは同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する（ステップＳ１）。次に、基地局通信部２が移動体受信部１ａ，１ｂから受信信号および自己位置情報を取得する（ステップＳ２）。
【００１８】
次に、電波発射源位置測定部１０が基地局通信部２から受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の位置曲線の交点から電波発射源の位置を測定する（ステップＳ３）。
【００１９】
以上説明したように、本発明は複数の移動体受信部が受信した受信信号および自己位置情報に基づき電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の位置曲線の交点から電波発射源の位置を測定する構成であるため、電波の到達時間差および到来方位の情報を使用しないで発射源位置の測定を行うことが可能となる。
【００２０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。まず、第１実施形態について説明する。図３は本発明に係る位置測定装置の第１実施形態の構成図である。なお、同図において図１と同様の構成部分には同様の番号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
同図を参照すると、本発明に係る位置測定装置の第１実施形態は比較的高速で移動する複数（一例として２つ）の移動体受信部１ａ，１ｂと、基地局通信部２と、電波発射源位置測定部１０と、制御部７と、プログラム格納部８とを含んでいる。さらに電波発射源位置測定部１０は、周波数差検出部３と、位置情報処理部４と、位置曲線演算部５と、発射源位置演算部６とを含んでいる。
【００２２】
制御部７は基地局通信部２、周波数差検出部３、位置情報処理部４、位置曲線演算部５および発射源位置演算部６を制御する。プログラム格納部８には位置測定方法のプログラムが格納されているが、プログラム格納部８については後述する。
【００２３】
次に、第１実施形態の動作について説明する。図４は第１実施形態の動作を示すフローチャートである。移動体受信部１ａ，１ｂは同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する（ステップＳ１１）。移動体受信部１ａ，１ｂは自己位置情報をＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等により取得する。
【００２４】
基地局通信部２は移動体受信部１ａ，１ｂが受信する受信信号および自己位置情報を移動体受信部１ａ，１ｂから取得する（ステップＳ１２）。また、周波数差検出部３は基地局通信部２から２つの受信信号を取得し、２つの受信信号間の周波数差を検出する（ステップＳ１３）。
【００２５】
位置情報処理部４は基地局通信部２から２つの自己位置情報を取得し、２つの移動体受信部１ａ，１ｂの位置情報の時間変化から信号受信時の移動体受信部１ａ，１ｂの位置情報および速度情報を算出する（ステップＳ１４）。位置曲線演算部５は、周波数差検出部３で検出される周波数差と、位置情報処理部４で検出される位置情報および速度情報とに基づき電波発射源の位置曲線を演算する（ステップＳ１５）。発射源位置演算部６は、複数の位置曲線の交点から電波発射源の位置を演算する（ステップＳ１６）。
【００２６】
次に、第１実施形態の動作を詳細に説明する。図５は本発明に係る位置測定装置における移動体受信部と電波発射源との位置関係の一例を示す図である。同図に示すように、２つの移動体受信部１ａ，１ｂはｘ軸上を距離ｄの間隔を置いて速度ｖで移動しており、位置（Ｘ，Ｙ）にある電波発射源２０からの電波を受信しているものとする。
【００２７】
このとき、電波発射源２０と移動体受信部１ａとの距離をＲ１、電波発射源２０と移動体受信部１ｂとの距離をＲ２とすると、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ次の式で表される。
【００２８】
【数１】
【００２９】
【数２】
【００３０】
距離Ｒ１、Ｒ２の時間変化は、式（１）および式（２）を微分することにより、次式で得られる。
【００３１】
【数３】
【００３２】
【数４】
【００３３】
式（３）および式（４）を、受信した電波の波長λで除算したものがドップラー周波数となるので、２つの移動体受信部１ａ，１ｂ間の周波数差Δｆは次式で得られる。
【００３４】
【数５】
【００３５】
【数６】
【００３６】
なお、式（６）は式（５）に式（３）および式（４）を代入することにより得られる。また、周波数差検出部３で検出した２つの受信信号間の周波数差は、式（６）のΔｆを表している。式（６）の波長λは受信周波数によって決まり、移動体受信部１ａ，１ｂ間の間隔ｄは既知であり、速度ｖ、位置情報ｖｔは位置情報処理部４からの速度情報および位置情報から得られるため、発射源位置、Ｘ，Ｙだけが未知の値である。
【００３７】
位置曲線演算部５では、周波数差検出部３で検出した周波数差Δｆ、ならびに位置情報処理部４で検出した速度情報ｖおよび位置情報ｖｔから式（６）で表される位置曲線を演算する。位置曲線演算部５は、異なる時刻で測定された受信信号から、複数の位置曲線を演算する。発射源位置演算部６は、複数の位置曲線の交点から発射源位置（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。
【００３８】
図６は本発明に係る位置測定装置の移動体受信部１ａ，１ｂの一例の構成図である。なお、移動体受信部１ａと１ｂの構成は同様である。同図を参照すると、移動体受信部１ａおよび１ｂの一例は、受信アンテナ３１と、受信部３２と、位置取得部３３と、移動体通信部３４とを含んで構成される。
【００３９】
次に、移動体受信部１ａおよび１ｂの動作の一例について説明する。受信アンテナ３１で受信された電波は受信部３２で中間周波信号の受信信号に変換され、移動体通信部３４へ出力される。
【００４０】
一方、位置取得部３３ではＧＰＳ等を使用して、自移動体受信部の位置が取得され、その位置情報は移動体通信部３４へ出力される。また、移動体通信部３４では無線回線等により基地局通信部２（図３参照）と通信が行われ、受信信号および位置情報が移動体通信部３４から基地局通信部２へ送信される。
【００４１】
図７は本発明に係る位置測定装置の周波数差検出部３の一例の構成図である。同図を参照すると、周波数差検出部３の一例は、乗算部４１と、信号検出部４２とを含んで構成される。
【００４２】
次に、周波数差検出部３の動作の一例について説明する。乗算部４１では２つの受信信号間の乗算が行われる。このとき、２つの受信信号を、Ａ１ｃｏｓ（ω１ｔ＋φ１）およびＡ２ｃｏｓ（ω２ｔ＋φ２）とすると、乗算部４１出力の乗算結果は次式に示すようになる。すなわち、乗算結果は２つの受信信号間の周波数差（ω１―ω２）の成分と周波数和（ω１＋ω２）の成分とを有する信号となる。
【００４３】
【数７】
【００４４】
信号検出部４２では式（７）で示される乗算結果に対し、ローパスフィルタまたはフ―リェ変換等の処理が行われ、周波数差（ω１―ω２）の成分だけが検出され、受信信号間の周波数差（Δｆ＝（１／２π）・（ω１―ω２））が出力される。
【００４５】
図８は本発明に係る位置測定装置で得られる位置曲線の計算の一例を示す図である。同図は受信信号間の周波数差Δｆが得られたときの式（６）で表される位置曲線の計算の一例を示している。移動体受信部１ａ、１ｂがｘ軸上を速度ｖで移動しているとき、位置曲線は同図に示すような楕円状の曲線となる。
【００４６】
図９は本発明に係る位置測定装置で得られる位置曲線の計算の他の一例を示す図である。同図は異なる時刻で複数回受信信号間の周波数差Δｆを測定したときの位置曲線の計算の一例を示している。移動体受信部１ａ、１ｂが移動しているため、異なる時刻の測定結果は移動体受信部１ａ、１ｂの異なる位置での測定結果となる。
【００４７】
同図は、最初の周波数差Δｆの測定時に移動体受信部１ａ１、１ｂ１で測定した周波数差Δｆから得られる位置曲線を位置曲線１、２番目の周波数差Δｆの測定時に移動体受信部１ａ２、１ｂ２で測定した周波数差Δｆから得られる位置曲線を位置曲線２、３番目の周波数差Δｆの測定時に移動体受信部１ａ３、１ｂ３で測定した周波数差Δｆから得られる位置曲線を位置曲線３で示している。
【００４８】
このとき、受信した電波発信源２０は同一のものなので３つの位置曲線の交点から電波発信源２０の位置を得ることが可能となる。ただし、３つの位置曲線の交点は必須ではなく、次のような場合は２つの位置曲線の交点から電波発信源２０の位置を得ることが可能となる。
【００４９】
すなわち、移動体受信部１ａ、１ｂの移動距離が短く、移動体受信部１ａ、１ｂに近いほうの交点が結ばれない場合、および地上の電波発信源２０を航空機または衛星等で受信しているときで、受信部に近いほうの交点が地上に届かない場合は２つの位置曲線の交点から電波発信源２０の位置を得ることが可能となる。なお、第１実施形態では地上の電波発信源２０を想定したが、航空機または人工衛星等に搭載することにより実現することも可能である。
【００５０】
以上説明したように本発明の第１実施形態によれば、２つの移動体受信部１ａ，１ｂで受信した受信信号から受信信号間の周波数差を検出することにより、電波の発射源位置を測定する構成であるため、電波発射源位置の測定に電波の到達時間差の情報を使用する必要がない。したがって、本発明によれば、到達時間差を測定するために必要な受信信号の帯域幅に影響されず、狭帯域信号に対しても精度を劣化させることなく電波発射源の位置を測定することが可能となる。
【００５１】
また、本発明は到来方位の情報を使用する必要もない。したがって、到来方位測定のために必要な複数のアンテナおよび受信機を必要とせず、よって単一のアンテナおよび受信機で構成が可能であるため、関連技術よりも回路規模を大幅に削減することが可能となる。
【００５２】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３に示す第１実施形態は、移動体受信部が２つの場合であるが、移動体受信部が３つ以上の場合も本発明の適用が可能である。
【００５３】
なお、第２実施形態の構成は、図３において移動体受信部の数が２つから３つ以上になるだけであり、その他は図３と同様である。また、第２実施形態の動作は、３つ以上の移動体受信部のうちの任意の２つの移動体受信部が受信した受信信号の周波数差を周波数差検出部が検出する点だけが第１実施形態の動作と異なり、その他は第１実施形態と同様である。したがって、第２実施形態の構成および動作の説明は省略する。
【００５４】
以上説明したように本発明の第２実施形態によれば、移動体受信部の数が２つから３つ以上に変更されるため、その増加分だけ回路規模が増大するが、１回の測定で複数の位置曲線を同時に得ることが可能となる。このため、１回の測定結果だけで発射源位置を測定することが可能となる。
【００５５】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０は本発明の第３実施形態の構成図である。同図は周波数差検出部３の構成の一例を示す。同図を参照すると、周波数差検出部３はＦＭ検波部５１ａ，５１ｂと、減算部５２とを含んで構成される。
【００５６】
次に、第３実施形態の動作について説明する。２つの移動体受信部からの受信信号の一方がＦＭ検波部５１ａでＦＭ検波され、他方がＦＭ検波部５１ｂでＦＭ検波され、それぞれの周波数情報が出力される。これらの周波数情報は減算部５２へ入力され、減算部５２にてこれらの周波数情報の差分が検出される。この差分が２つの受信信号間の周波数差となる。
【００５７】
以上説明したように本発明の第３実施形態によれば、受信信号をＦＭ検波することにより２つの受信信号間の周波数差を検出することが可能となる。
【００５８】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１１は本発明の第４実施形態の構成図である。同図は周波数差検出部３の構成の他の一例を示す。同図を参照すると、周波数差検出部３はＩＱ検波部６１ａ，６１ｂと、共役演算部６２と、乗算部６３と、信号検出部６４とを含んで構成される。
【００５９】
次に、第４実施形態の動作について説明する。２つの移動体受信部からの受信信号の一方がＩＱ検波部６１ａでＩＱ検波され、他方がＩＱ検波部６１ｂでＩＱ検波され、それぞれの受信信号が複素受信信号に変換される。ＩＱ検波部６１ｂから出力された複素受信信号は共役演算部６２で複素共役受信信号に変換される。乗算部６３ではＩＱ検波部６１ａからの複素受信信号と、共役演算部６２からの複素共役受信信号とが乗算される。これにより、乗算部６３から受信信号間の位相差を示す信号が出力される。
【００６０】
次に、第４実施形態の動作を詳細に説明する。ＩＱ検波部６１ａにＡ１・ｃｏｓ（ω１・ｔ＋φ１）を入力すると、Ａ１・ｅj(ω1t+φ1) が出力され、ＩＱ検波部６１ｂにＡ２・ｃｏｓ（ω２・ｔ＋φ２）を入力すると、Ａ２・ｅj(ω2t+φ2) が出力される。
【００６１】
共役演算部６２にＩＱ検波部６１ｂの出力を入力すると、複素共役な信号Ａ２・ｅ-j(ω2t+φ2)が出力される。ＩＱ検波部６１ａの出力と共役演算部６２の出力とを乗算部６３へ入力すると、Ａ１・Ａ２・ｅj((ω1-ω2)t+(φ1-φ2)) が出力され、２つの受信信号間の周波数差（ω１−ω２）を表す複素信号が得られる。
【００６２】
この複素信号を信号検出部６４でフーリェ変換等を行い周波数を測定することにより、２つの受信信号間の周波数差Δｆ＝（１／２π）・（ω１−ω２）が検出される。
【００６３】
以上説明したように本発明の第４実施形態によれば、受信信号をＩＱ検波することにより２つの受信信号間の周波数差を検出することが可能となる。
【００６４】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。前述の第１〜第４実施形態では２つの移動体受信部が、同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動する場合について記述したが、異なる経路を異なる速度かつ異なる間隔を置いて移動する場合も本発明の適用が可能である。
【００６５】
その場合は、２つの移動体受信部が同一の発射源を同時に受信できる位置まで接近した場合に測定が可能となる。また、移動体受信部間距離ｄは２つの移動体受信部が取得した自己位置情報から換算が可能であり、また２つの移動体受信部の速度も異なる時刻における自己位置情報から換算が可能である。したがって、電波発射源位置の測定に前述の第１〜第４実施形態における方法を適用することが可能となる。
【００６６】
以上説明したように本発明の第５実施形態によれば、２つの移動体受信部を同一経路で同一速度かつ一定の間隔を置いて移動させる必要がなくなるため、そのための制御に要する費用の削減が可能となる。
【００６７】
次に、本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態は位置測定方法のプログラムに関するものである。前述したように、本発明に係る位置測定装置はプログラム格納部８を含んでいる（図３参照）。プログラム格納部８には図２および図４にフローチャートで示す位置測定方法のプログラムが格納されている。
【００６８】
制御部７はプログラム格納部８からそのプログラムを読み出し、そのプログラムにしたがって基地局通信部２、周波数差検出部３、位置情報処理部４、位置曲線演算部５および発射源位置演算部６を制御する。その制御の内容については既に述べたのでここでの説明は省略する。
【００６９】
以上説明したように本発明の第６実施形態によれば、電波の到達時間差および到来方位の情報を使用しないで発射源位置の測定を行うことが可能なプログラムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る位置測定装置の動作原理を説明するための位置測定装置の一例の構成図である。
【図２】本発明に係る位置測定装置の動作原理を説明するための位置測定装置の一例の構成図である。
【図３】本発明に係る位置測定装置の第１実施形態の構成図である。
【図４】第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る位置測定装置における移動体受信部と電波発射源との位置関係の一例を示す図である。
【図６】本発明に係る位置測定装置の移動体受信部１ａ，１ｂの一例の構成図である。
【図７】本発明に係る位置測定装置の周波数差検出部３の一例の構成図である。
【図８】本発明に係る位置測定装置で得られる位置曲線の計算の一例を示す図である。
【図９】本発明に係る位置測定装置で得られる位置曲線の計算の他の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の構成図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の構成図である。
【図１２】本発明に関連する位置測定装置の一例の構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ａ，１ｂ 移動体受信部
２ 基地局通信部
３ 周波数差検出部
４ 位置情報処理部
５ 位置曲線演算部
６ 発射源位置演算部
７ 制御部
８ プログラム格納部
１０ 電波発射源位置測定部
２０ 電波発射源
３１ 受信アンテナ
３２ 受信部
３３ 位置取得部
３４ 移動体通信部
４１ 乗算部
４２ 信号検出部
５１ａ，５１ｂ ＦＭ検波部
５２ 減算部
６１ａ，６１ｂ ＩＱ検波部
６２ 共役演算部
６３ 乗算部
６４ 信号検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置測定装置および位置測定方法に関し、特に電波監視等の目的で、位置が不明な電波発射源の位置を測定する位置測定装置および位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連する位置測定装置は、複数の移動体受信部で受信した受信信号間の周波数差および到達時間差を同時に測定することにより発射源位置を測定している（たとえば、特許文献１〜４参照）。または、複数の異なる位置で電波の到来方位を測定し、その方位測定結果を示す方位線の交点から発射源位置を求めている（たとえば、特許文献５〜６参照）。
【０００３】
図１２は本発明に関連する位置測定装置の一例の構成図である。同図に示す位置測定装置は周波数差および到達時間差を用いて位置を測定する。同図を参照すると、関連する位置測定装置の一例は、２つの移動体受信部１０１ａ，１０１ｂと、基地局通信部１０２と、周波数差検出部１０３と、位置情報処理部１０４と、位置曲線演算部１０５と、発射源位置演算部１０６と、時間差検出部１０７と、双曲線演算部１０８とを含んで構成される。
【０００４】
移動体受信部１０１ａ，１０１ｂの受信信号および位置情報から位置曲線を求めるのは後述する本発明と同様である。一方、この関連技術ではその他に２つの受信信号間の到達時間差を計算することにより、発射源位置を示す双曲線の計算を行う。そして、周波数差から得られる位置曲線と到達時間差から得られる双曲線との交点から発射源位置を測定する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４９４７０号公報
【特許文献２】特開２００１−１１６８１９号公報
【特許文献３】特開２００３−１６７０４１号公報
【特許文献４】特開平０９−３２９６６２号公報
【特許文献５】特開２００２−０６２３４６号公報
【特許文献６】特開２００２−２６７７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、周波数差および到達時間差を同時に測定する関連技術では、到達時間差を測定するために受信信号の帯域幅が必要であり、帯域幅が狭いと誤差が大きくなり、無変調の搬送波だけの場合は全く測定できないため、狭帯域の通信信号等は正確に測定できないという欠点がある。
【０００７】
一方、電波の到来方位を測定する関連技術では、電波の到来方位を測定するためには複数のアンテナおよび受信機が必要であり、さらに誤差を小さくするためには多数のアンテナを配置する必要が生じ、回路規模および寸法が大きくなるという欠点がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、電波の到達時間差および到来方位の情報を使用しないで発射源位置の測定が可能な位置測定装置および位置測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明による位置測定装置は、同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部と、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する基地局通信部と、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する電波発射源位置測定部とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による他の位置測定装置は、異なる経路を異なる速度かつ異なる間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部と、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する基地局通信部と、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの信信号および情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する電波発射源位置測定部とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による位置測定方法は、複数の移動体受信部により実行され、同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する電波受信ステップと、基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による他の位置測定方法は、複数の移動体受信部により実行され、異なる経路を異なる速度かつ異なる間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する電波受信ステップと、基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によるプログラムは、同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部を含む位置測定装置における位置測定方法のプログラムであって、コンピュータに、基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを実行させるためのプログラムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電波の到達時間差および到来方位の情報を使用しないで発射源位置の測定を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態の説明に入る前に、まず本発明の動作原理について説明しておく。図１は本発明に係る位置測定装置の動作原理を説明するための位置測定装置の一例の構成図である。同図を参照すると、本発明に係る位置測定装置は、比較的高速で移動する複数（一例として２つ）の移動体受信部１ａ，１ｂと、基地局通信部２と、電波発射源位置測定部１０とを含んでいる。
【００１６】
複数の移動体受信部１ａ，１ｂが受信した情報が基地局通信部２へ送信され、さらにその情報は基地局通信部２から電波発射源位置測定部１０へ送信される。電波発射源位置測定部１０は、その情報を基に電波発射源の位置を測定する。
【００１７】
次に、本発明に係る位置測定装置の動作の一例について説明する。図２は本発明に係る位置測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。まず、複数の移動体受信部１ａ，１ｂは同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する（ステップＳ１）。次に、基地局通信部２が移動体受信部１ａ，１ｂから受信信号および自己位置情報を取得する（ステップＳ２）。
【００１８】
次に、電波発射源位置測定部１０が基地局通信部２から受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の位置曲線の交点から電波発射源の位置を測定する（ステップＳ３）。
【００１９】
以上説明したように、本発明は複数の移動体受信部が受信した受信信号および自己位置情報に基づき電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の位置曲線の交点から電波発射源の位置を測定する構成であるため、電波の到達時間差および到来方位の情報を使用しないで発射源位置の測定を行うことが可能となる。
【００２０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。まず、第１実施形態について説明する。図３は本発明に係る位置測定装置の第１実施形態の構成図である。なお、同図において図１と同様の構成部分には同様の番号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
同図を参照すると、本発明に係る位置測定装置の第１実施形態は比較的高速で移動する複数（一例として２つ）の移動体受信部１ａ，１ｂと、基地局通信部２と、電波発射源位置測定部１０と、制御部７と、プログラム格納部８とを含んでいる。さらに電波発射源位置測定部１０は、周波数差検出部３と、位置情報処理部４と、位置曲線演算部５と、発射源位置演算部６とを含んでいる。
【００２２】
制御部７は基地局通信部２、周波数差検出部３、位置情報処理部４、位置曲線演算部５および発射源位置演算部６を制御する。プログラム格納部８には位置測定方法のプログラムが格納されているが、プログラム格納部８については後述する。
【００２３】
次に、第１実施形態の動作について説明する。図４は第１実施形態の動作を示すフローチャートである。移動体受信部１ａ，１ｂは同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する（ステップＳ１１）。移動体受信部１ａ，１ｂは自己位置情報をＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等により取得する。
【００２４】
基地局通信部２は移動体受信部１ａ，１ｂが受信する受信信号および自己位置情報を移動体受信部１ａ，１ｂから取得する（ステップＳ１２）。また、周波数差検出部３は基地局通信部２から２つの受信信号を取得し、２つの受信信号間の周波数差を検出する（ステップＳ１３）。
【００２５】
位置情報処理部４は基地局通信部２から２つの自己位置情報を取得し、２つの移動体受信部１ａ，１ｂの位置情報の時間変化から信号受信時の移動体受信部１ａ，１ｂの位置情報および速度情報を算出する（ステップＳ１４）。位置曲線演算部５は、周波数差検出部３で検出される周波数差と、位置情報処理部４で検出される位置情報および速度情報とに基づき電波発射源の位置曲線を演算する（ステップＳ１５）。発射源位置演算部６は、複数の位置曲線の交点から電波発射源の位置を演算する（ステップＳ１６）。
【００２６】
次に、第１実施形態の動作を詳細に説明する。図５は本発明に係る位置測定装置における移動体受信部と電波発射源との位置関係の一例を示す図である。同図に示すように、２つの移動体受信部１ａ，１ｂはｘ軸上を距離ｄの間隔を置いて速度ｖで移動しており、位置（Ｘ，Ｙ）にある電波発射源２０からの電波を受信しているものとする。
【００２７】
このとき、電波発射源２０と移動体受信部１ａとの距離をＲ１、電波発射源２０と移動体受信部１ｂとの距離をＲ２とすると、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ次の式で表される。
【００２８】
【数１】
【００２９】
【数２】
【００３０】
距離Ｒ１、Ｒ２の時間変化は、式（１）および式（２）を微分することにより、次式で得られる。
【００３１】
【数３】
【００３２】
【数４】
【００３３】
式（３）および式（４）を、受信した電波の波長λで除算したものがドップラー周波数となるので、２つの移動体受信部１ａ，１ｂ間の周波数差Δｆは次式で得られる。
【００３４】
【数５】
【００３５】
【数６】
【００３６】
なお、式（６）は式（５）に式（３）および式（４）を代入することにより得られる。また、周波数差検出部３で検出した２つの受信信号間の周波数差は、式（６）のΔｆを表している。式（６）の波長λは受信周波数によって決まり、移動体受信部１ａ，１ｂ間の間隔ｄは既知であり、速度ｖ、位置情報ｖｔは位置情報処理部４からの速度情報および位置情報から得られるため、発射源位置、Ｘ，Ｙだけが未知の値である。
【００３７】
位置曲線演算部５では、周波数差検出部３で検出した周波数差Δｆ、ならびに位置情報処理部４で検出した速度情報ｖおよび位置情報ｖｔから式（６）で表される位置曲線を演算する。位置曲線演算部５は、異なる時刻で測定された受信信号から、複数の位置曲線を演算する。発射源位置演算部６は、複数の位置曲線の交点から発射源位置（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。
【００３８】
図６は本発明に係る位置測定装置の移動体受信部１ａ，１ｂの一例の構成図である。なお、移動体受信部１ａと１ｂの構成は同様である。同図を参照すると、移動体受信部１ａおよび１ｂの一例は、受信アンテナ３１と、受信部３２と、位置取得部３３と、移動体通信部３４とを含んで構成される。
【００３９】
次に、移動体受信部１ａおよび１ｂの動作の一例について説明する。受信アンテナ３１で受信された電波は受信部３２で中間周波信号の受信信号に変換され、移動体通信部３４へ出力される。
【００４０】
一方、位置取得部３３ではＧＰＳ等を使用して、自移動体受信部の位置が取得され、その位置情報は移動体通信部３４へ出力される。また、移動体通信部３４では無線回線等により基地局通信部２（図３参照）と通信が行われ、受信信号および位置情報が移動体通信部３４から基地局通信部２へ送信される。
【００４１】
図７は本発明に係る位置測定装置の周波数差検出部３の一例の構成図である。同図を参照すると、周波数差検出部３の一例は、乗算部４１と、信号検出部４２とを含んで構成される。
【００４２】
次に、周波数差検出部３の動作の一例について説明する。乗算部４１では２つの受信信号間の乗算が行われる。このとき、２つの受信信号を、Ａ１ｃｏｓ（ω１ｔ＋φ１）およびＡ２ｃｏｓ（ω２ｔ＋φ２）とすると、乗算部４１出力の乗算結果は次式に示すようになる。すなわち、乗算結果は２つの受信信号間の周波数差（ω１―ω２）の成分と周波数和（ω１＋ω２）の成分とを有する信号となる。
【００４３】
【数７】
【００４４】
信号検出部４２では式（７）で示される乗算結果に対し、ローパスフィルタまたはフ―リェ変換等の処理が行われ、周波数差（ω１―ω２）の成分だけが検出され、受信信号間の周波数差（Δｆ＝（１／２π）・（ω１―ω２））が出力される。
【００４５】
図８は本発明に係る位置測定装置で得られる位置曲線の計算の一例を示す図である。同図は受信信号間の周波数差Δｆが得られたときの式（６）で表される位置曲線の計算の一例を示している。移動体受信部１ａ、１ｂがｘ軸上を速度ｖで移動しているとき、位置曲線は同図に示すような楕円状の曲線となる。
【００４６】
図９は本発明に係る位置測定装置で得られる位置曲線の計算の他の一例を示す図である。同図は異なる時刻で複数回受信信号間の周波数差Δｆを測定したときの位置曲線の計算の一例を示している。移動体受信部１ａ、１ｂが移動しているため、異なる時刻の測定結果は移動体受信部１ａ、１ｂの異なる位置での測定結果となる。
【００４７】
同図は、最初の周波数差Δｆの測定時に移動体受信部１ａ１、１ｂ１で測定した周波数差Δｆから得られる位置曲線を位置曲線１、２番目の周波数差Δｆの測定時に移動体受信部１ａ２、１ｂ２で測定した周波数差Δｆから得られる位置曲線を位置曲線２、３番目の周波数差Δｆの測定時に移動体受信部１ａ３、１ｂ３で測定した周波数差Δｆから得られる位置曲線を位置曲線３で示している。
【００４８】
このとき、受信した電波発信源２０は同一のものなので３つの位置曲線の交点から電波発信源２０の位置を得ることが可能となる。ただし、３つの位置曲線の交点は必須ではなく、次のような場合は２つの位置曲線の交点から電波発信源２０の位置を得ることが可能となる。
【００４９】
すなわち、移動体受信部１ａ、１ｂの移動距離が短く、移動体受信部１ａ、１ｂに近いほうの交点が結ばれない場合、および地上の電波発信源２０を航空機または衛星等で受信しているときで、受信部に近いほうの交点が地上に届かない場合は２つの位置曲線の交点から電波発信源２０の位置を得ることが可能となる。なお、第１実施形態では地上の電波発信源２０を想定したが、航空機または人工衛星等に搭載することにより実現することも可能である。
【００５０】
以上説明したように本発明の第１実施形態によれば、２つの移動体受信部１ａ，１ｂで受信した受信信号から受信信号間の周波数差を検出することにより、電波の発射源位置を測定する構成であるため、電波発射源位置の測定に電波の到達時間差の情報を使用する必要がない。したがって、本発明によれば、到達時間差を測定するために必要な受信信号の帯域幅に影響されず、狭帯域信号に対しても精度を劣化させることなく電波発射源の位置を測定することが可能となる。
【００５１】
また、本発明は到来方位の情報を使用する必要もない。したがって、到来方位測定のために必要な複数のアンテナおよび受信機を必要とせず、よって単一のアンテナおよび受信機で構成が可能であるため、関連技術よりも回路規模を大幅に削減することが可能となる。
【００５２】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図３に示す第１実施形態は、移動体受信部が２つの場合であるが、移動体受信部が３つ以上の場合も本発明の適用が可能である。
【００５３】
なお、第２実施形態の構成は、図３において移動体受信部の数が２つから３つ以上になるだけであり、その他は図３と同様である。また、第２実施形態の動作は、３つ以上の移動体受信部のうちの任意の２つの移動体受信部が受信した受信信号の周波数差を周波数差検出部が検出する点だけが第１実施形態の動作と異なり、その他は第１実施形態と同様である。したがって、第２実施形態の構成および動作の説明は省略する。
【００５４】
以上説明したように本発明の第２実施形態によれば、移動体受信部の数が２つから３つ以上に変更されるため、その増加分だけ回路規模が増大するが、１回の測定で複数の位置曲線を同時に得ることが可能となる。このため、１回の測定結果だけで発射源位置を測定することが可能となる。
【００５５】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０は本発明の第３実施形態の構成図である。同図は周波数差検出部３の構成の一例を示す。同図を参照すると、周波数差検出部３はＦＭ検波部５１ａ，５１ｂと、減算部５２とを含んで構成される。
【００５６】
次に、第３実施形態の動作について説明する。２つの移動体受信部からの受信信号の一方がＦＭ検波部５１ａでＦＭ検波され、他方がＦＭ検波部５１ｂでＦＭ検波され、それぞれの周波数情報が出力される。これらの周波数情報は減算部５２へ入力され、減算部５２にてこれらの周波数情報の差分が検出される。この差分が２つの受信信号間の周波数差となる。
【００５７】
以上説明したように本発明の第３実施形態によれば、受信信号をＦＭ検波することにより２つの受信信号間の周波数差を検出することが可能となる。
【００５８】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１１は本発明の第４実施形態の構成図である。同図は周波数差検出部３の構成の他の一例を示す。同図を参照すると、周波数差検出部３はＩＱ検波部６１ａ，６１ｂと、共役演算部６２と、乗算部６３と、信号検出部６４とを含んで構成される。
【００５９】
次に、第４実施形態の動作について説明する。２つの移動体受信部からの受信信号の一方がＩＱ検波部６１ａでＩＱ検波され、他方がＩＱ検波部６１ｂでＩＱ検波され、それぞれの受信信号が複素受信信号に変換される。ＩＱ検波部６１ｂから出力された複素受信信号は共役演算部６２で複素共役受信信号に変換される。乗算部６３ではＩＱ検波部６１ａからの複素受信信号と、共役演算部６２からの複素共役受信信号とが乗算される。これにより、乗算部６３から受信信号間の位相差を示す信号が出力される。
【００６０】
次に、第４実施形態の動作を詳細に説明する。ＩＱ検波部６１ａにＡ１・ｃｏｓ（ω１・ｔ＋φ１）を入力すると、Ａ１・ｅj(ω1t+φ1) が出力され、ＩＱ検波部６１ｂにＡ２・ｃｏｓ（ω２・ｔ＋φ２）を入力すると、Ａ２・ｅj(ω2t+φ2) が出力される。
【００６１】
共役演算部６２にＩＱ検波部６１ｂの出力を入力すると、複素共役な信号Ａ２・ｅ-j(ω2t+φ2)が出力される。ＩＱ検波部６１ａの出力と共役演算部６２の出力とを乗算部６３へ入力すると、Ａ１・Ａ２・ｅj((ω1-ω2)t+(φ1-φ2)) が出力され、２つの受信信号間の周波数差（ω１−ω２）を表す複素信号が得られる。
【００６２】
この複素信号を信号検出部６４でフーリェ変換等を行い周波数を測定することにより、２つの受信信号間の周波数差Δｆ＝（１／２π）・（ω１−ω２）が検出される。
【００６３】
以上説明したように本発明の第４実施形態によれば、受信信号をＩＱ検波することにより２つの受信信号間の周波数差を検出することが可能となる。
【００６４】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。前述の第１〜第４実施形態では２つの移動体受信部が、同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動する場合について記述したが、異なる経路を異なる速度かつ異なる間隔を置いて移動する場合も本発明の適用が可能である。
【００６５】
その場合は、２つの移動体受信部が同一の発射源を同時に受信できる位置まで接近した場合に測定が可能となる。また、移動体受信部間距離ｄは２つの移動体受信部が取得した自己位置情報から換算が可能であり、また２つの移動体受信部の速度も異なる時刻における自己位置情報から換算が可能である。したがって、電波発射源位置の測定に前述の第１〜第４実施形態における方法を適用することが可能となる。
【００６６】
以上説明したように本発明の第５実施形態によれば、２つの移動体受信部を同一経路で同一速度かつ一定の間隔を置いて移動させる必要がなくなるため、そのための制御に要する費用の削減が可能となる。
【００６７】
次に、本発明の第６実施形態について説明する。第６実施形態は位置測定方法のプログラムに関するものである。前述したように、本発明に係る位置測定装置はプログラム格納部８を含んでいる（図３参照）。プログラム格納部８には図２および図４にフローチャートで示す位置測定方法のプログラムが格納されている。
【００６８】
制御部７はプログラム格納部８からそのプログラムを読み出し、そのプログラムにしたがって基地局通信部２、周波数差検出部３、位置情報処理部４、位置曲線演算部５および発射源位置演算部６を制御する。その制御の内容については既に述べたのでここでの説明は省略する。
【００６９】
以上説明したように本発明の第６実施形態によれば、電波の到達時間差および到来方位の情報を使用しないで発射源位置の測定を行うことが可能なプログラムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る位置測定装置の動作原理を説明するための位置測定装置の一例の構成図である。
【図２】本発明に係る位置測定装置の動作原理を説明するための位置測定装置の一例の構成図である。
【図３】本発明に係る位置測定装置の第１実施形態の構成図である。
【図４】第１実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る位置測定装置における移動体受信部と電波発射源との位置関係の一例を示す図である。
【図６】本発明に係る位置測定装置の移動体受信部１ａ，１ｂの一例の構成図である。
【図７】本発明に係る位置測定装置の周波数差検出部３の一例の構成図である。
【図８】本発明に係る位置測定装置で得られる位置曲線の計算の一例を示す図である。
【図９】本発明に係る位置測定装置で得られる位置曲線の計算の他の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の構成図である。
【図１１】本発明の第４実施形態の構成図である。
【図１２】本発明に関連する位置測定装置の一例の構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ａ，１ｂ 移動体受信部
２ 基地局通信部
３ 周波数差検出部
４ 位置情報処理部
５ 位置曲線演算部
６ 発射源位置演算部
７ 制御部
８ プログラム格納部
１０ 電波発射源位置測定部
２０ 電波発射源
３１ 受信アンテナ
３２ 受信部
３３ 位置取得部
３４ 移動体通信部
４１ 乗算部
４２ 信号検出部
５１ａ，５１ｂ ＦＭ検波部
５２ 減算部
６１ａ，６１ｂ ＩＱ検波部
６２ 共役演算部
６３ 乗算部
６４ 信号検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部と、
前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する基地局通信部と、
前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する電波発射源位置測定部とを含むことを特徴とする位置測定装置。
【請求項２】
前記電波発射源位置測定部は、前記基地局通信部から２つの前記受信信号を取得し、２つの前記受信信号間の周波数差を検出する周波数差検出部と、
前記基地局通信部から２つの自己位置情報を取得し、２つの前記移動体受信部の位置情報の時間変化から信号受信時の前記移動体受信部の位置情報および速度情報を算出する位置情報処理部と、
前記周波数差検出部で検出される周波数差と、前記位置情報処理部で検出される位置情報および速度情報とに基づき前記電波発射源の位置曲線を演算する位置曲線演算部と、
複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を演算する発射源位置演算部とを含むことを特徴とする請求項１記載の位置測定装置。
【請求項３】
前記周波数差検出部は、２つの受信信号をＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）検波し、差分をとることにより２つの前記受信信号間の周波数差を検出することを特徴とする請求項２記載の位置測定装置。
【請求項４】
前記周波数差検出部は、２つの受信信号をＩＱ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ）検波して複素受信信号に変換し、２つの信号間を乗算して受信信号間の位相差を求め、その位相差に基づき２つの前記受信信号間の周波数差を検出すること特徴とする請求項２記載の位置測定装置。
【請求項５】
異なる経路を異なる速度かつ異なる間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部と、
前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する基地局通信部と、
前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する電波発射源位置測定部とを含むことを特徴とする位置測定装置。
【請求項６】
複数の移動体受信部により実行され、同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する電波受信ステップと、
基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、
電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを含むことを特徴とする位置測定方法。
【請求項７】
前記位置測定ステップは、前記基地局通信部から２つの前記受信信号を取得し、２つの前記受信信号間の周波数差を検出する周波数差検出ステップと、
前記基地局通信部から２つの自己位置情報を取得し、２つの前記移動体受信部の位置情報の時間変化から信号受信時の前記移動体受信部の位置情報および速度情報を算出する位置情報処理ステップと、
前記周波数差検出ステップで検出される周波数差と、前記位置情報処理ステップで検出される位置情報および速度情報とに基づき前記電波発射源の位置曲線を演算する位置曲線演算ステップと、
複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を演算する発射源位置演算ステップとを含むことを特徴とする請求項６記載の位置測定方法。
【請求項８】
前記周波数差検出ステップは、２つの受信信号をＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）検波し、差分をとることにより２つの前記受信信号間の周波数差を検出する特徴とする請求項７記載の位置測定方法。
【請求項９】
前記周波数差検出ステップは、２つの受信信号をＩＱ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ）検波して複素受信信号に変換し、２つの信号間を乗算して受信信号間の位相差を求め、その位相差に基づき２つの前記受信信号間の周波数差を検出すること特徴とする請求項７記載の位置測定方法。
【請求項１０】
複数の移動体受信部により実行され、異なる経路を異なる速度かつ異なる間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する電波受信ステップと、
基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、
電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを含むことを特徴とする位置測定方法。
【請求項１１】
同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部を含む位置測定装置における位置測定方法のプログラムであって、
コンピュータに、基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、
電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを実行させるためのプログラム。
【請求項１】
同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部と、
前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する基地局通信部と、
前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する電波発射源位置測定部とを含むことを特徴とする位置測定装置。
【請求項２】
前記電波発射源位置測定部は、前記基地局通信部から２つの前記受信信号を取得し、２つの前記受信信号間の周波数差を検出する周波数差検出部と、
前記基地局通信部から２つの自己位置情報を取得し、２つの前記移動体受信部の位置情報の時間変化から信号受信時の前記移動体受信部の位置情報および速度情報を算出する位置情報処理部と、
前記周波数差検出部で検出される周波数差と、前記位置情報処理部で検出される位置情報および速度情報とに基づき前記電波発射源の位置曲線を演算する位置曲線演算部と、
複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を演算する発射源位置演算部とを含むことを特徴とする請求項１記載の位置測定装置。
【請求項３】
前記周波数差検出部は、２つの受信信号をＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）検波し、差分をとることにより２つの前記受信信号間の周波数差を検出することを特徴とする請求項２記載の位置測定装置。
【請求項４】
前記周波数差検出部は、２つの受信信号をＩＱ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ）検波して複素受信信号に変換し、２つの信号間を乗算して受信信号間の位相差を求め、その位相差に基づき２つの前記受信信号間の周波数差を検出すること特徴とする請求項２記載の位置測定装置。
【請求項５】
異なる経路を異なる速度かつ異なる間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部と、
前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する基地局通信部と、
前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する電波発射源位置測定部とを含むことを特徴とする位置測定装置。
【請求項６】
複数の移動体受信部により実行され、同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する電波受信ステップと、
基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、
電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを含むことを特徴とする位置測定方法。
【請求項７】
前記位置測定ステップは、前記基地局通信部から２つの前記受信信号を取得し、２つの前記受信信号間の周波数差を検出する周波数差検出ステップと、
前記基地局通信部から２つの自己位置情報を取得し、２つの前記移動体受信部の位置情報の時間変化から信号受信時の前記移動体受信部の位置情報および速度情報を算出する位置情報処理ステップと、
前記周波数差検出ステップで検出される周波数差と、前記位置情報処理ステップで検出される位置情報および速度情報とに基づき前記電波発射源の位置曲線を演算する位置曲線演算ステップと、
複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を演算する発射源位置演算ステップとを含むことを特徴とする請求項６記載の位置測定方法。
【請求項８】
前記周波数差検出ステップは、２つの受信信号をＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）検波し、差分をとることにより２つの前記受信信号間の周波数差を検出する特徴とする請求項７記載の位置測定方法。
【請求項９】
前記周波数差検出ステップは、２つの受信信号をＩＱ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ）検波して複素受信信号に変換し、２つの信号間を乗算して受信信号間の位相差を求め、その位相差に基づき２つの前記受信信号間の周波数差を検出すること特徴とする請求項７記載の位置測定方法。
【請求項１０】
複数の移動体受信部により実行され、異なる経路を異なる速度かつ異なる間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する電波受信ステップと、
基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、
電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを含むことを特徴とする位置測定方法。
【請求項１１】
同一経路を同一速度かつ一定の間隔を置いて移動しながら電波発射源からの電波を受信しかつ自己位置情報を取得する複数の移動体受信部を含む位置測定装置における位置測定方法のプログラムであって、
コンピュータに、基地局通信部により実行され、前記複数の移動体受信部が受信する受信信号および自己位置情報を前記複数の移動体受信部から取得する情報取得ステップと、
電波発射源位置測定部により実行され、前記基地局通信部から前記受信信号および自己位置情報を取得し、それらの受信信号および自己位置情報に基づき前記電波発射源の位置曲線を演算し、異なる時刻における複数の前記位置曲線の交点から前記電波発射源の位置を測定する位置測定ステップとを実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−３２３９７（Ｐ２０１０−３２３９７Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９５５５９（Ｐ２００８−１９５５５９）
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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