測位システム、基地局、及び移動局
【課題】ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上する。
【解決手段】測位システム８は、測距用電波信号を複数回送信する移動局１０と、送信された測距用電波信号を受信する基地局１２Ａ〜Ｄと、予め算出された、受信信号の時間分散と受信信号強度との相関を格納保持した記憶部４５とを有し、複数回の測距用電波信号の送信時に、各回の測距用電波信号が相関上において互いに異なる測定点となるように異点化処理し、基地局１２Ａ〜Ｄで複数回受信した測距用電波信号のうち、記憶部４５に記憶された相関に応じて選択された測距用電波信号に基づき、移動局１０から基地局１２Ａ〜Ｄまでの測距処理を行う。
【解決手段】測位システム８は、測距用電波信号を複数回送信する移動局１０と、送信された測距用電波信号を受信する基地局１２Ａ〜Ｄと、予め算出された、受信信号の時間分散と受信信号強度との相関を格納保持した記憶部４５とを有し、複数回の測距用電波信号の送信時に、各回の測距用電波信号が相関上において互いに異なる測定点となるように異点化処理し、基地局１２Ａ〜Ｄで複数回受信した測距用電波信号のうち、記憶部４５に記憶された相関に応じて選択された測距用電波信号に基づき、移動局１０から基地局１２Ａ〜Ｄまでの測距処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局と基地局との間で行われる無線通信の結果に基づき、それらの間の距離の算出可能な測位システム、その測位システムに備えられる基地局又は移動局に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動局と基地局との間の無線通信の結果に基づいて、移動局の位置の算出（移動局までの距離の算出）を行うシステムが既に提唱されている。移動局と基地局との間の距離を算出する（＝測距）手法としては、例えば、ＴＯＡ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式や、ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式等がある。ＴＯＡ方式は、ある移動局における電波の送信時刻と基地局における電波の受信時刻とに基づいて算出した、電波の伝搬時間に基づいて移動局と基地局との間の距離を算出する方式である。ＴＤＯＡ方式は、各基地局の受信時刻の相対受信時刻を用いて、移動局と基地局との間の距離を算出する方式である。
【０００３】
このようなシステムの例としては、例えば、特許文献１記載のものがある。この従来技術では、移動局（被測定体）からの送信信号を、異なる位置に配置された複数の基地局（受信局）で受信する。そして、各基地局での受信信号の到達時間差を検出することにより、移動局までの距離を算出するようになっている（ＴＤＯＡ方式）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３３０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電波は光速ｃ（＝約３．０×１０８ｍ／ｓ）の速度で進むことが知られている。この結果、仮に移動局の有する時計と基地局の有する時計とが１μ（１０−６）秒だけずれているとすると、移動局と基地局との距離に約３００ｍの誤差が生じる。したがって、上記のように電波の受信時刻に基づいて電波の伝搬時間を算出するＴＯＡ方式では、移動局の有する時計と基地局の有する時計とが正確に一致している必要がある。同様に、電波の受信時刻の相対的な時間差を算出するＴＤＯＡ方式では、各基地局の有する時計がそれぞれ正確に一致している必要がある。
【０００６】
しかしながら、このように時計どうしが正確に一致していたとしても、さらに以下のような誤差要因がある。
【０００７】
すなわち、一般に、無線通信における電波信号の送受信においては、信号波形の揺らぎによる信号の時間軸方向の揺れが避けられない。上記のようなシステムにおいても、移動局からの信号を基地局で受信する際、時間分散（いわゆるジッタ）が生じる場合がある。上記と同様、このジッタによって、受信信号の信号波形が本来の信号波形とずれると、検出した距離に大きな誤差が生じる。上記特許文献１においては、このようなジッタによる受信信号の検出精度の低下を配慮してしない。このため、測距精度を向上させることが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上できる測位システム、これに備えられる基地局及び移動局を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明は、測距用電波信号を複数回送信する送信部を備えた移動局と、前記送信部から送信された前記測距用電波信号を受信する受信部を備えた基地局と、前記受信部で受信した前記測距用電波信号に基づき、前記移動局から前記基地局までの測距処理を行う測距処理手段とを有する測位システムであって、予め算出された、受信信号の時間分散と受信信号強度との相関を格納保持した相関記憶手段と、前記送信部による前記複数回の測距用電波信号の送信時に、各回の測距用電波信号が前記相関上において互いに異なる測定点となるように異点化処理する異点化処理手段とを有し、前記測距処理手段は、前記送信部から複数回送信された前記測距用電波信号のうち、前記相関記憶手段に記憶された前記相関に応じて選択された測距用電波信号に係わる前記測距処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
移動局の送信部から測距用電波信号が送信されると、その信号が基地局の受信部にて受信される。そして、その受信された信号に基づき、測距処理手段が、移動局から基地局までの距離を算出する測距処理を行う。
【００１１】
ここで、無線通信における電波信号の送受信においては信号の時間軸方向の揺れが不可避であり、このため上記の基地局での測距用電波信号の受信時に、時間分散（いわゆるジッタ）が生じる。このジッタは、受信信号強度の相関として表すことができる。すなわち、受信信号強度が減少すると共にジッタは減少していき、ある受信信号強度でジッタは極小値となり、これを超えると受信信号強度の減少と共にジッタが増加する挙動となる。
【００１２】
本願第１発明においては、予め上記のジッタと受信信号強度との相関を相関記憶手段に格納保持しておく。測距時には移動局の送信部から測距用電波信号が複数回送信されるが、異点化処理手段により、それら複数回送信される測距用電波信号が上記相関において互いに異なる測定点となるように制御される。この結果、上記のようなジッタの挙動に応じ、複数回の測距用電波信号のそれぞれはジッタの大きさに大小の差が生じる。これにより、測距処理手段で、それら複数回の測距用電波信号のうち、ジッタが小さいほうの信号に係わる測距処理を行うことが可能となる。この結果、上記ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上することができる。
【００１３】
第２発明は、上記第１発明において、前記異点化処理手段は、前記移動局に備えられ、複数回のそれぞれで互いに出力強度が異なる前記測距用電波信号を送信するように、前記送信部を制御する送信制御手段であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、測距時に移動局の送信部から複数回送信される測距用電波信号は、互いに異なる出力強度となるように制御される。この結果、複数回の測距用電波信号のそれぞれにおいてジッタの大きさに大小の差を生じさせることができる。
【００１５】
第３発明は、上記第２発明において、前記送信制御手段は、前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに一定の出力差で順次異なるように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００１６】
これにより、測距時において、移動局は、一定の出力差で複数回の測距用電波信号を順次出力することができる。
【００１７】
第４発明は、上記第２発明において、前記送信制御手段は、前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに前回の出力の所定の比で順次異なるように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００１８】
ジッタと受信信号強度との相関を表す場合、横軸の受信信号強度を対数軸で表すと、受信信号強度の減少にしたがって、ジッタ減少→極小値→ジッタ増加という、いわゆるバスタブ型の曲線として表すことができる。そこで、移動局からの測距用電波信号の出力強度を前回の出力の所定の比で順次異ならせることにより、上記曲線上において略等間隔にて複数個の測定点をとることができる。
【００１９】
第５発明は、上記第２乃至第４発明のいずれかにおいて、前記送信制御手段は、互いに出力強度が異なる前記測距用電波信号を３回送信するように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００２０】
これにより、ジッタと受信信号強度との相関上において、受信信号強度大、受信信号強度中、受信信号強度小の３個の測定点をとることができる。上記相関は、受信信号強度の減少にしたがって、ジッタ減少→極小値→ジッタ増加という、下に凸の曲線状に表されるが、上記のように３個の測定点をとることにより、各測定点が上記曲線のどの領域に属するか（極小値となる前の右下がり領域か、極小値を挟む領域か、極小値以降の右上がり領域か）を確実に推定することができる。また、何らかの支障により１回の測距用電波信号の受信が不調に終わった場合でも、２回の測距用電波信号の受信は確保することができるので、測距信頼性を向上することができる。
【００２１】
第６発明は、上記第２乃至第５発明のいずれかにおいて、前記送信制御手段は、前記測距用電波信号を所定の時間間隔で複数回順次出力するように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００２２】
一定時間間隔で順次出力される複数回の測距用電波信号のそれぞれにおいてジッタの大きさに大小の差を生じさせることができる。また移動局側から一定時間間隔で送信を行うことにより、基地局における受信制御（復調や拡散符号を用いる場合の逆拡散等）をより容易かつ円滑に行うことが可能となる。
【００２３】
第７発明は、上記第３乃至第６発明のいずれかにおいて、前記送信制御手段は、前記複数回送信される前記測距用電波信号のそれぞれに、互いを識別するための識別子が含まれるように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００２４】
これにより、移動局から順次出力される複数回の測距用電波信号を、基地局でそれぞれ識別しつつ受信することができる。この結果、受信制御をより容易かつ円滑に行うことが可能となる。
【００２５】
第８発明は、上記第７発明において、前記送信部は、拡散符号を含む前記測距用電波信号を送信し、前記送信制御手段は、前記複数回の測距用電波信号に含まれる前記拡散符号が、前記識別子として各回ごとに異なるように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００２６】
測距用電波信号に拡散符号を含ませ、本来よりも広い帯域にスペクトラム拡散して送信することにより、高い通信品質や高い秘匿性を容易に確保することができる。また符号分割多重通信を行うことも可能である。そして、各回の測距用電波信号の拡散符号を異ならせることで、移動局から順次出力される測距用電波信号を基地局で拡散符号によって識別しつつ受信することができる。この結果、受信制御を容易かつ円滑に行うことができる。
【００２７】
第９発明は、上記第１乃至第８発明のいずれかにおいて、前記基地局の前記受信部は、前記受信アンテナを介して受信した前記測距用電波信号を減衰させる可変減衰手段を備え、前記異点化処理手段は、前記基地局に備えられ、前記移動局から送信される前記複数回の測距用電波信号のそれぞれごとに、前記可変減衰手段の減衰量を変化させる減衰制御手段であることを特徴とする。
【００２８】
これにより、測距時において移動局から同一出力強度の測距用電波信号が複数回送信されたとしても、減衰制御手段を介した受信信号強度を各回の測距用電波信号で互いに異ならせることが可能となる。この結果、それら複数回の測距用電波信号のそれぞれにおいてジッタの大きさに大小の差を生じさせることができる。
【００２９】
上記目的を達成するために、第１０発明は、予め算出された受信信号の時間分散と受信信号強度との相関を格納保持した相関記憶手段と、所定の移動可能領域を移動可能な移動局から送信され、互いに出力強度が異なる複数回の測距用電波信号を、受信アンテナを介し受信する受信部と、前記受信部で受信した前記測距用電波信号の到来時刻を検出する到来時刻検出部と、前記到来時刻検出部で検出された複数回の前記測距用電波信号の前記到来時刻のうち、前記受信信号の時間分散が最も小さい前記測距用電波信号に対応するものを前記相関に基づき選択する信号選択手段とを有する。
【００３０】
本願第１０発明の基地局においては、移動局からの信号を受信アンテナを介し受信部で受信し、到来時刻検出部でそのときの到来時刻を検出する。これにより、この検出した到来時刻に基づき、移動局までの距離を算出することが可能となる。
【００３１】
一方、予めジッタと受信信号強度との相関を相関記憶手段に格納保持しておく。測距時には移動局から測距用電波信号が複数回送信されるが、それら複数回送信される測距用電波信号は互いに出力強度が異なっている。この結果、各信号はジッタの大きさに大小の差が生じる。これに応じて、信号選択手段は、上記複数回受信した測距用電波信号のうち、ジッタが最小の測距用電波信号に対応した到来時刻を選択する。これにより、上記ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上することができる。
【００３２】
上記目的を達成するために、第１１発明は、予め算出された受信信号の時間分散と受信信号強度との相関に基づく選択候補とするために、複数回の測距用電波信号を送信アンテナを介して移動局へ送信する送信部と、前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに一定の出力差で順次異なるように、前記送信部を制御する送信制御部とを有することを特徴とする。
【００３３】
本願第１１発明の移動局においては、送信部から送信アンテナを介し測距用電波信号を出力する。これにより、この測距用電波信号を基地局で受信することで、そのときの到来時刻に基づき、移動局から基地局までの距離を算出することが可能となる。
【００３４】
一方、測距時には送信部から測距用電波信号を複数回送信するが、それら複数回送信される測距用電波信号は送信制御部によって互いに出力強度が異なるよう制御される。この結果、基地局側で受信するときに各信号はジッタの大きさに大小の差が生じる。したがって、各回の測距用電波信号を受信した基地局では、複数回受信した測距用電波信号のうちジッタが最小の測距用電波信号に対応した到来時刻を選択し、これを用いて移動局から基地局までの距離を算出することが可能となる。これにより、上記ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、この実施形態では、前述のＴＤＯＡ方式により測距を行う場合を例にとって説明する。
【００３７】
（Ａ）測位システムの基本構成
図１は、本実施形態の測位システム８の構成の一例を表す説明図である。
【００３８】
図１において、平面上の任意の形状（この例では一辺３０（ｍ）の正方形状）を備えた移動可能領域５０が設けられる。この移動可能領域５０には、３つの移動局１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、４つの基地局１２（第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、第４基地局１２Ｄ）と、測位サーバ１４（測距サーバ）とが設けられている。
【００３９】
移動局１０Ａ〜１０Ｃは、移動可能領域５０内を移動可能に配置されている。第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、及び第４基地局１２Ｄは、正方形の移動可能領域５０の既知の位置に（この例では４隅それぞれに１つずつ）固定的に配置されている。
【００４０】
測位サーバ１４は、例えば有線ケーブル５２により各基地局１２Ａ〜１２Ｄと接続され、互いに情報通信可能となっている。そして、測位サーバ１４は、移動局１０によって送信された電波（＝測距用電波信号；詳細は後述）が上記基地局１２Ａ〜１２Ｄによって受信されるときの受信時刻情報に基づき（詳細には後述のように各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける測距用電波信号の受信時刻の時間差に基づき）、移動可能領域５０内における基地局１０の位置を算出する（＝測位）。
【００４１】
図２は、上記位置算出のために、移動可能領域５０において便宜上設定される座標系を表す説明図である。
【００４２】
図２において、ｘ軸およびｙ軸を備えた座標系が定義されており、移動可能領域５０上の点はこれらｘｙ座標系において座標が規定される。この例では、（理解の容易のため）ｘ座標ｙ座標の値は、原点（０，０）からの距離［ｍ］に対応させてある。すなわち、第１基地局１２Ａは座標（０，０）に配置され、第２基地局１２Ｂは座標（０，３０）に配置され、第３基地局１２Ｃは座標（３０，３０）に配置され、第４基地局１２Ｄは座標（３０，０）に配置されている。
【００４３】
図３は、移動局１０の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【００４４】
図３において、移動局１０は、電波を送受信するために用いるアンテナ部２０（送信アンテナ兼受信アンテナ。基地局からの送信命令を受け取る機能を備える）と、平衡不平衡変換器２２と、送受信切換部２４と、送信アンプ部２６と、無線部２８と、制御部３２と、電源部４０と、コントローラ４０１と、増幅率一定の低雑音増幅器２７とを有する。なお、時計４１についてはＴＤＯＡ方式を行う本実施形態では必ずしも必要ない（後述の（５）の変形例を参照）。
【００４５】
平衡不平衡変換器２２は、例えばバラン（Ｂａｌｕｎ）で構成される。この平衡不平衡変換器２２は、送受信切換部２４の不平衡線路をアンテナ部２０に適合するように平衡線路に変換する。
【００４６】
送受信切換部２４は、移動局１０の送信状態と受信状態とを切り換える。すなわち、送受信切換部２４が移動局１０を送信状態に切り換えると、移動局１０は送信機として機能し、送受信切換部２４が移動局１０を受信状態に切り換えると、移動局１０は受信機として機能する。
【００４７】
コントローラ４０１は、周知のマイコン及びその周辺回路からなる制御回路であり、送受信切換部２４を制御して移動局１０の動作を制御する。
【００４８】
無線部２８は、移動局１０が送信機として機能する場合には、制御部３２によって生成される信号を無線通信を行うための形式に変換する。移動局１０が受信機として機能する場合には、アンテナ部２０によって受信された受信波から制御部３２によって処理されるための信号に変換する。この無線部２８は、この例では、ＰＬＬ回路（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋ ｌｏｏｐ）回路２９、ＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路３１、及びデジタル変調復調部３０などを備えたＩＣ等によって実装される。
【００４９】
ＰＬＬ回路２９は、コントローラ４０１からの指令により所定の周波数の搬送波を発生させるものである。デジタル変調復調部３０は、制御部３２によって生成される信号をデジタル変調する。またデジタル変調復調部３０は、受信された受信信号の復調を行い、生成されたデジタルデータを制御部３２に出力する。これにより、移動局１０と基地局１２との間の無線通信がデジタル通信によって実行される。
【００５０】
送信アンプ部２６は、移動局１０が送信機として機能する場合に、上記無線部２８によって生成された信号波を増幅する。
【００５１】
制御部３２は、スペクトラム拡散部３４と、逆拡散処理部３４１と、ベースバンド信号生成復元部３６と、拡散符号発生部３８とを有する。この制御部３２は、例えば、これら各機能部を制御し拡散符号を発生する機能を有するゲートアレイやマイコンなどによって実装される。
【００５２】
ベースバンド信号生成復元部３６は、移動局１０が送信機として機能する場合には、伝送したい情報を符号化しベースバンド信号を生成する。またベースバンド信号生成復元部３６は、移動局１０が受信機として機能する場合には、逆拡散処理部３４１によって復号されたベースバンド信号から、伝送された情報を取りだす。
【００５３】
拡散符号発生部３８は、スペクトラム拡散部３４によってスペクトラム拡散を行うための拡散符号を発生させる。この発生させる拡散符号の第１条件は、自己相関関数に高いピークを持つ符号であることである。すなわち、位相差がゼロである場合において自己相関が大きな値となる一方、位相差がゼロでない場合には自己相関が十分に小さいような符号が用いられる。発生させる拡散符号の第２条件は、相互相関が小さい符号であることである。すなわち、符号間における相関が全ての位相差において十分小さい符号列が用いられる。これら２つの条件を満たす符号としては、例えば、Ｍ系列符号や、ＧＰＳにおいても使用されているＧｏｌｄ系列符号等を用いることができる。このＧｏｌｄ系列符号は疑似雑音符号（ｐｓｅｕｄｏ−ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ；ＰＮ信号）とも呼ばれる。
【００５４】
スペクトラム拡散部３４は、移動局１０が送信機として機能する場合に、ベースバンド信号生成復元部３６が生成したベースバンド信号を、拡散符号発生部３８が発生した拡散符号を用いてスペクトラム拡散を行い、送信のための信号を生成する。具体的には、例えば、上記ベースバンド信号と上記拡散符号との排他的論理和を用いる直接拡散（ｄｉｒｅｃｔ ｓｐｒｅａｄ）方式が用いられる。
【００５５】
逆拡散処理部３４１は、移動局１０が受信機として機能する場合に、上記デジタル変調復調部３０によって復調された受信波に対し、上記拡散符号を用いてスペクトラム逆拡散を行い、ベースバンド信号を取りだす。この受信の場合も、上記送信の場合と同じ拡散符号が用いられる。
【００５６】
このようなスペクトラム拡散を利用し本来よりも広い帯域に拡散して送受信することで、正確な受信タイミングの検出が可能になり、時計と合わせて受信時刻の判定を行うことができるのである。
【００５７】
電源部４０は、上述した送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２、時計４１等の各機能部に対し、必要な電力を供給する。
【００５８】
なお、上記アンテナ部２０、平衡不平衡切換器２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２等の、電波の送信及び受信のための機能部が各請求項記載の送信部及び受信部に相当する。
【００５９】
図４は、基地局１２Ａ〜１２Ｄの機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。図３と同等の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【００６０】
図４において、基地局１２Ａ〜１２Ｄは、移動局１０に備えられたものと共通の機能である、アンテナ部２０（受信アンテナ）、平衡不平衡変換器２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、低雑音増幅器２７、制御部３２、時計４１、電源部４０等を有する。すなわち、基地局１２Ａ〜１２Ｄも、上述の移動局１０と同様、送信機（送信部）及び受信機（受信部）としての両方の機能を有する。
【００６１】
時計４１は、制御部３２ほかの各機能部の動作時や、電波の送信・受信時において参照可能な時刻情報を供給する。この時計４１は、例えばリファレンスクロック等により構成される。
【００６２】
また基地局１２Ａ〜１２Ｄは、上記以外に、到来時刻検出部４２と、測位サーバ１４との通信を行うための有線通信部４３と、記憶部（メモリ）４５とを有する。
【００６３】
到来時刻検出部４２は、移動局１０から送信された上記電波（測距用電波信号）が基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信された時刻を検出する。なお、本実施形態では、後述のように移動局１０からは複数回（例えば３回）測距用電波信号が送信され、到来時刻検出部４２では、各回ごとに測距用電波信号の受信時刻を検出する。この到来時刻検出部４２は例えばマッチドフィルタを含んで構成され、この例では、レプリカ符号発生部４４と、遅延回路４６と、相関計算部５０と、ＲＳＳＩ部４７と、信号選択部４８（信号選択手段）とを備えている。
【００６４】
レプリカ符号発生部４４は、レプリカ符号を発生する。このレプリカ符号は、移動局１０の拡散符号発生部３８により発生されスペクトラム拡散部３４で用いられた拡散符号と同一の符号である。
【００６５】
遅延回路４６は、例えば周知のシフトレジスタにより構成される。この遅延回路４６は、移動局１０から送信され基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信された電波に含まれる信号波を入力し、その信号波を予め定められた所定の時間間隔ごとにサンプリングして遅延させる。
【００６６】
相関計算部５０は、遅延回路４６によって遅延された受信波とレプリカ符号との相関値を算出する。そして、算出された相関値が最大となった際の時刻を、移動局１０からの電波（測距用電波信号）の到来時刻（＝受信時刻）とする。
【００６７】
なお、ＲＳＳＩ部４７及び信号選択部４８については、後述する。
【００６８】
有線通信部４３は、例えばＬＡＮケーブルなどの有線ケーブル５２によって測位サーバ１４と接続されている。これにより、基地局１２は、有線通信部４３を介し、到来時刻検出部４２によって測定された上記測距用電波信号の受信時刻情報や、基地局１２各部の動作に関する情報などを、測距サーバ１４と送受信可能となっている。
【００６９】
図５は、測位サーバ１４の機能的構成を表す機能ブロック図である。
【００７０】
測位サーバ１４は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えたいわゆるコンピュータにより構成されている。これにより、測位サーバ１４は、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムにしたがって信号処理を行い、移動局１０の位置の算出（＝測位）を実行する。この測位サーバ１４は、機能的構成として、インターフェース部８２と、測位部８４と、記憶部８６とを備えている。
【００７１】
インターフェース部８２は、通信ケーブル５２を介し接続された基地局１２との間で必要となる情報を入出力する。例えば測位サーバ１４は、基地局１２の作動を指令するコマンド等を上記インターフェース部８２を介し出力し、基地局１２の到来時刻検出部４２で検出された上記受信時刻情報をインターフェース部８２を介し入力する。
【００７２】
記憶部８６は、いわゆるメモリなどの記憶手段であり、測位部８４等を実行する際に必要となる情報や、インターフェース部８２を介して基地局１２などから得られた情報を読み出し可能に記憶する。例えば、基地局１２の位置に関する情報や、基地局１２から取得した受信時刻情報等が記憶される。
【００７３】
測位部８４は、各基地局１２で取得した前述の受信時刻情報に基づき、移動可能領域５０中の移動局１０と各基地局１２との距離を算出（＝測距）する。
【００７４】
なお、図５においては、本実施形態の測位に関する制御作動に直接関係のない機能についてはその記載が省略されている。例えばサーバ１４には、図示しない電源が設けられ、各機能部に対して必要となる電力が供給されている。
【００７５】
図６は、上記測位部８４による測距原理の手法を説明するための説明図である。この例では第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃの３つを用いる場合を例にとって説明する。
【００７６】
すなわち、例えば座標（ｘ1，ｙ1）に位置する第１基地局１２Ａと座標（ｘ，ｙ）に位置する移動局１０との距離をｒ１、座標（ｘ2，ｙ2）に位置する第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離をｒ２、座標（ｘ3，ｙ3）に位置する第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離をｒ３とする。また、第１〜第３基地局１２Ａ〜１２Ｃの時計がそれぞれ有する時刻のずれに基づく誤差ｓとする。そして、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃそれぞれにおいて、移動局１０から時刻Ｔ０で送信された測距用電波信号を受信した受信時刻をＴ１，Ｔ２，Ｔ３とする。
【００７７】
以上のような条件においては、図６において、
ｒ１＋ｓ＝√｛（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２｝ ・・（１Ａ）
ｒ２＋ｓ＝√｛（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２｝ ・・（１Ｂ）
ｒ３＋ｓ＝√｛（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２｝ ・・（１Ｃ）
が成り立つ。
【００７８】
すると、式（１Ａ）から式（１Ｂ）を減じることで、
｜ｒ１-ｒ２｜＝ｃ×｜Ｔ１-Ｔ２｜ …（１Ｄ）
また、式（１Ａ）から式（１Ｃ）を減じることで、
｜ｒ１-ｒ３｜＝ｃ×｜Ｔ１-Ｔ３｜ …（１Ｅ）
で表される関係が成り立つ。なお、ｃは電波速度（光速＝２．９９７×１０8［ｍ／ｓ］）である。
【００７９】
このとき、（受信時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は測定値として既知であり）変数はｒ１，ｒ２，ｒ３の３つのみであるから、上記（１Ｄ）（１Ｅ）の２つの式を例えばニュートンラプソン法などにより解くことにより、移動局１０の位置のｘ座標、ｙ座標を特定することができる。
【００８０】
なお、基地局１２が４つ以上存在する場合には、算出における誤差を最小化する最小二乗法等を用いることで、より精度のよい移動局１０の位置の算出が可能である。
【００８１】
（Ｂ）ジッタの影響、及びジッタ回避の手法原理
ところで、一般に、無線通信における電波信号の送受信においては、信号波形の揺らぎによる信号の時間軸方向の揺れが避けられない。上記測位システム８においても、移動局１０からの信号（上記測距用電波信号等）を基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信する際、時間分散（いわゆるジッタ）が生じる場合がある。
【００８２】
図７は、このようなジッタの挙動を説明するための説明図である。この例では、横軸に時間をとったパルス波形の例を示している。図７において、破線で表す本来の波形が、上記ジッタの影響により、（ジッタを含む）実線で示す波形となった場合を表している。電波は光速ｃ（＝約３．０×１０８ｍ／ｓ）の速度で進むため、仮に上記２つの波形（本来の波形とジッタを含む波形）のずれ△ｔが１μ（１０−６）秒だけずれていても測距において約３００ｍの誤差が生じる。
【００８３】
ここで、上記の時間分散（ジッタ）の発生原因としては種々の原因が考えられ、それらが複合的に作用している。例えば比較的強度が大きい信号の場合、信号の増幅時において、入力信号の増幅以外にひずみ成分やノイズの増幅が行われたことが考えられる。また比較的強度が小さい信号の場合、信号対ノイズ比（ＳＮ比）が小さく信号波形にノイズ成分が重畳しやすいため、必要な信号にノイズが混入してジッタが大きくなる傾向となる。
【００８４】
図８は、発明者が実験により求めた受信信号強度とジッタとの相関関係を表す図である。横軸に受信信号強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を（対数軸で）とっており、図示左側ほど受信信号強度が大きく、図示右側ほど受信信号強度が弱くなっている。縦軸にはジッタの大きさをとっている。図８において、図示左端の受信信号強度が大きくジッタの値も大きい状態から、受信信号強度が小さくになるにつれて、ジッタの値も右下がりに減少する。そのジッタの減少度合いは受信信号強度が小さくなるほど徐々に小さくなり（右下がりが緩やかになり）、ある信号強度Ｓｏで下げ止まってジッタは極小値Ｚｍｉｎとなる。この状態の後は、受信信号強度が小さくになるにつれて、ジッタの値は右上がりに増大する。そして、このジッタの増加度合いは受信信号強度が大きくなるほど徐々に大きくなる（右上がりが急になる）。
【００８５】
（Ｃ）本発明に関わる要部構成
本実施形態においては、上記のような受信信号強度の大きさによって変化するジッタの特性に基づき、ジッタがなるべく小さな値となるような信号強度において、通信を行うものである。
【００８６】
具体的には、移動局１０が、送信出力を変えて複数回（この例では３回）の測距用電波信号の送信を所定の時間間隔で行い（＝本実施形態での異点化処理。後述の図１１及び図１３参照）、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおいて３回の測距用電波信号が受信される（後述の図１１及び図１２参照）。この結果、基地局１２においては、それら３つの測距用電波信号の受信信号強度が互いに異なることとなる。これに対応して、本実施形態では、上記図４で前述したように、基地局１２に、ＲＳＳＩ部（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）４７が設けられている。ＲＳＳＩ部４７では、上記各回の受信ごとに受信信号強度を検出する。
【００８７】
このとき、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの記憶部４５では、上記図８で示したようなジッタと受信信号強度との相関を格納保持している（＝相関記憶手段）。そして、基地局１２Ａ〜１２Ｄにはこの相関を利用して信号選択を行う信号選択部４８が設けられている。信号選択部４８は、記憶部４５の上記相関を参照しつつ、上記３つの測距用電波信号のうちジッタが最も少なくなるものを選択する。図９はこのような信号選択の一例を表す説明図であり、図８に対応する図である。
【００８８】
図９の例では、３回の測距用電波信号が受信されたとき、それぞれの受信信号強度が、図中の「ア」、「イ」、「ウ」の互いに異なる３つの測定点で表されている。そして、図示のように、ジッタが最も小さくなるのは図中「ウ」で表される測定点である。したがって、信号選択部４８は、この「ウ」で表される測距用電波信号（例えば１回目の信号）を、（その受信時刻情報をサーバ１４へ出力するべき信号として）選択する。なお、３回の測距用電波信号の受信時に、各信号の受信時刻と何回目の測距用電波信号かという情報はその都度記憶部４５に記憶されている。上記のようにして信号選択部４８で信号が選択されると、その信号についての受信時刻情報が記憶部４５から読み出され、選択された信号が何回目かに基づいて時間間隔を補正されて有線通信部４３及び有線ケーブル５２を介しサーバ１４へと出力される。
【００８９】
次に、上記の動作を実行するための制御内容を、図１０〜図１４により説明する。
【００９０】
図１０は、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄで移動局１０からの測距用電波信号を受信するに先立ち、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの時計４１を同期させる際の通信の流れを表すタイムチャートである。縦線で表された第１〜第４基地局１２Ａ〜１２Ｄと測位サーバ１４との間を横方向に結ぶ矢印が、各基地局１２Ａ〜１２Ｄと測位サーバ１４との間の通信の挙動を示す。矢印の向きは通信方向を示しており、矢印の先が向いている機器が受信側である。また、波線で表された矢印は無線による通信を表している。また、図中下向きに時間軸がとられており、下へ行くほど長い時間が経過したことを表す。
【００９１】
図１０において、まず時刻ｔ１で、測位サーバ１４の上記測位部８４が、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対し、無線通信における空きチャンネルの探索命令をインターフェース部８２を介し出力する。これに対応して、第１基地局１２Ａでは、制御部３２がチャンネルスキャンを実行し、発見した空きチャンネルについての情報を時刻ｔ２において測位サーバ１４へ有線通信部４３を介し出力する。
【００９２】
その後、時刻ｔ３で、測位サーバ１４の上記測位部８４が、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対し、時刻情報を無線で送信させるための送信命令をインターフェース部８２を介し出力する。そして、時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６で、測位サーバ１４の上記測位部８４が、上記１つの基地局以外の基地局（この例では第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄ）のそれぞれに対し、時刻情報を無線を介し受信させるための受信命令をインターフェース部８２を介して出力する。
【００９３】
そして、時刻ｔ７で、第１基地局１２Ａの制御部３２が、無線部２８を介し、時計４１の時刻情報を無線により送信し、第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄがその送信された時刻情報を受信する。
【００９４】
その後、時刻ｔ８，ｔ９，ｔ１０で、第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄの制御部３２が、受信した時刻情報（すなわち第１基地局１２Ａによって送信された電波を第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄのそれぞれで受信した時刻）を、有線通信部４３を介し測位サーバ１４に対し順次出力する。
【００９５】
ここで、各基地局１２の位置は既知であることから、上記第１基地局１２Ａから送信された（時計４１の時刻情報を含む）電波が第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄのそれぞれへ到達するのに要する伝搬時間は予め算出することができる。したがって、第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄのそれぞれについて、上記受信時刻と第１基地局１２Ａからの送信時刻との時間差から上記伝搬時間を引いたものが、第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄの時計４１と第１基地局１２Ａの時計４１との時間ずれとなる。
【００９６】
図１１は、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄが移動局１０からの測距用電波信号を受信し、対応する受信時刻情報を測位サーバ１４へ出力する際の通信の流れを表すタイムチャートである。上記図１０と同様、縦線で表された第１〜第４基地局１２Ａ〜１２Ｄと測位サーバ１４と移動局１０との間を横方向に結ぶ矢印が、各基地局１２、測位サーバ１４、及び移動局１０の間の通信の挙動を示す。
【００９７】
図１１において、まず時刻ｔ２１で、測位サーバ１４が、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対し、無線通信における空きチャンネルの探索命令をインターフェース部８２を介し出力する。これに対応して、第１基地局１２Ａでは、制御部３２がチャンネルスキャンを実行し、発見した空きチャンネルについての情報を時刻ｔ２２において測位サーバ１４に対し有線通信部４３を介し出力する。
【００９８】
その後、時刻ｔ２３で、測位サーバ１４の上記測位部８４が、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対し、上記測距用電波信号を移動局１０から無線送信させるための情報送信命令をインターフェース部８２を介し出力する。これに対応し、時刻ｔ２４で、第１基地局１２Ａの制御部３２が、無線部２８を介し、移動局１０に対し、上記測距用電波信号を無線を介し送信させる情報送信命令を送信する。
【００９９】
そして、時刻ｔ２５，ｔ２６，ｔ２７，ｔ２８において、測位サーバ１４の上記測位部８４が、全ての基地局（第１〜第４基地局１２Ａ〜１２Ｄ）のそれぞれに対し、時刻情報を無線を介し受信させるための情報受信命令をインターフェース部８２を介し出力する。
【０１００】
その後、時刻ｔ２９，ｔ３０，ｔ３１で、移動局１０の制御部３２が、無線部２８を介し、測距用電波信号を無線を介し送信する。その後第１〜第４基地局１２Ａ〜１２Ｄがその送信された測距用電波信号を受信する。このように送信及び受信を複数回（この例では３回）行う。なお、本実施形態では先に説明したようにこの複数回の間隔を所定の等時隔で行う。すなわち、ｔ３１−ｔ３０＝ｔ３０−ｔ２９（＝△ｔｏ；後述の図１３のステップＳ４０参照）である。基地局１２Ａが受信した３回の受信時刻をｔ１２１，ｔ１２２，ｔ１２３とし、それぞれの受信信号強度が上記図９に示した「ア」、「イ」、「ウ」であったとすると、３回目の「ウ」の信号がジッタが最も少ない。
【０１０１】
その後、第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄの制御部３２が、上記３回の中から前述のようにして選択した１回の信号に係わる受信時刻情報を、測位サーバ１４へ有線通信部４３を介し出力する。
【０１０２】
図１２は、上記測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのそれぞれの制御部３２が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【０１０３】
まず、ステップＳ１１０において、各基地局１２同士の時計４１の時刻合わせ処理を行う。具体的には、図１０を用いて前述したように、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）については、チャンネルスキャンを実行し（図１０の時刻ｔ２参照）、無線部２８を介して時計４１の時刻情報を無線により送信する（時刻ｔ７参照）。上記１つの基地局以外の基地局（この例では第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄ）については、サーバ１４からの受信命令（時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６参照）に対応して、第１基地局１２Ａからの時計４１の時刻情報を受信する（時刻ｔ７参照）。その後、第１基地局１２Ａから受信した時刻情報を測位測位サーバ１４に対し出力する（時刻ｔ８，ｔ９，ｔ１０参照）。
【０１０４】
その後、ステップＳ１２０に移り、受信回数Ｎをカウントする変数Ｎ＝１とする。
【０１０５】
そして、ステップＳ１３０において、到来時刻検出部４２に制御信号を出力し、移動局１０からの測距用電波信号が、アンテナ部２０を介し無線部２８で受信されたかどうか（図１０の時刻ｔ２９参照）を判定する。このときの判定は、前述したように、相関計算部５０が算出した、遅延回路４６で遅延された受信波とレプリカ符号発生部４４のレプリカ符号との相関値に基づいて行う。測距用電波信号が受信されるまでステップＳ１３０の判定が満たされずループ待機し、測距用電波信号が受信されたら判定が満たされて、ステップＳ１４０に移る。
【０１０６】
ステップＳ１４０では、上記測距用電波信号受信時の時計４１による時刻（受信時刻）を、受信時刻として検出する。そして、検出された受信時刻を記憶部４５に記憶させる。その後、ステップＳ１５０に移る。
【０１０７】
ステップＳ１５０では、到来時刻検出部４２に制御信号を出力し、ＲＳＳＩ部４７において、上記ステップＳ１３０で受信した測距用電波信号の信号強度を測定する。そして、測定された信号強度を記憶部４５に記憶させる。
【０１０８】
そして、ステップＳ１６０において、予め定められた送信回数Ｎｍａｘ（この例では前述したようにＮｍａｘ＝３）にＮが等しくなったかどうかを判定する。Ｎｍａｘより小さい場合（この例ではＮ＝１又は２であった場合）は判定が満たされず、ステップＳ１６５に移る。
【０１０９】
ステップＳ１６５では、Ｎの値に１を加え、ステップＳ１３０に戻り、以降、同様の手順を繰り返す。これにより、ステップＳ１３０で測距用電波信号を受信する都度、ステップＳ１４０での受信時刻の検出・記憶、ステップＳ１５０での受信信号強度の検出・記憶を繰り返す（上記図１１の時刻ｔ３０，ｔ３１参照）。そして、Ｎ＝Ｎｍａｘとなったら（この例では３回目の送信が終わったら）ステップＳ１６０の判定が満たされ、ステップＳ１７０へ移る。
【０１１０】
ステップＳ１７０では、到来時刻検出部４２に制御信号を出力し、信号選択部４８に対し信号強度に基づく前述の信号選択処理を行わせる。すなわち、信号選択部４８は、記憶部４５に記憶された（図８に一例を示した）信号強度とジッタとの相関を参照しつつ、記憶部４５に記憶された各回の受信信号強度に基づき、Ｎｍａｘ回（この例では３回）だけ受信した上記３つの測距用電波信号のうちジッタが最も少なくなるものを選択する。その後、ステップＳ１８０に移る。
【０１１１】
ステップＳ１８０では、上記ステップＳ１７０で選択された測距用電波信号に対応した受信時刻を記憶部４５から読み出し、時刻補正処理を行う。この補正処理は、測距のための前述の式（１Ａ）〜（１Ｃ）を適用するにあたって必要に応じて行うものである。すなわち、複数回（前述の例では３回）のうちの最初の回を基準として、それよりも（上記時隔△ｔｏだけ経過した）１回あとの測距用電波信号が信号選択部４８で選択された場合には、その信号に対応した受信時刻から上記△ｔｏを差し引く補正を行う。同様に基準より２回後の信号であれば２×△ｔｏを受信時刻より差し引く。一般的には最もジッタの少ない受信回をｉ（ｉは１，２，３のいずれか）、基地局をｎとした場合、受信時刻情報は「ｔｎｉ−Δｔｏ×(ｉ−１）」となる。このような時刻補正を行うことにより、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４８で複数回のいずれの回の信号が選択されたとしても、測位サーバ１４が、全基地局１２Ａ〜１２Ｄからの４つの受信時刻情報に対して一括して式（１Ａ）〜（１Ｃ）を適用することができる。
【０１１２】
そして、ステップＳ１９０で、上記ステップＳ１８０で（必要に応じて）補正処理が行われた受信時刻情報を測位サーバ１４へ出力し（上記図１１の時刻ｔ３２，ｔ３３，ｔ３４，ｔ３５参照）、このフローを終了する。
【０１１３】
図１３は、上記測距用電波信号の送信時において、移動局１０の制御部３２が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【０１１４】
まず、ステップＳ５において、無線部２８を介しアンテナ部２０から送信するときの送信出力の値Ｐを、予め定められた所定の値Ｐｏとする。その後、ステップＳ１０において、送信回数（前述の基地局１２での受信回数と同じ）をカウントする変数Ｎ＝１とする。
【０１１５】
そして、ステップＳ２０に移り、送信出力の値Ｐに上記Ｎの値を乗じ、これを新たな送信出力の値Ｐとする。その後、ステップＳ３０において、ステップＳ２０で設定した出力値Ｐで無線部２８を介しアンテナ部２０から測距用電波信号を送信する（上記図１１の時刻ｔ２９参照）。なおこれらステップＳ２０及びステップＳ３０が、各請求項記載の送信制御手段や送信制御部を構成すると共に、異点化処理手段をも構成する。
【０１１６】
その後、ステップＳ４０に移り、予め定められた複数回送信の送信間隔△ｔｏが経過したかを判定する。△ｔｏが経過するまでステップＳ４０の判定が満たされずループ待機し、△ｔｏが経過したら判定が満たされて、ステップＳ５０に移る。
【０１１７】
そして、ステップＳ５０において、予め定められた送信回数Ｎｍａｘ（この例では前述したようにＮｍａｘ＝３）にＮが等しくなったかどうかを判定する。Ｎｍａｘより小さい場合（この例ではＮ＝１又は２であった場合）は判定が満たされず、ステップＳ６０に移る。
【０１１８】
ステップＳ６０では、Ｎの値に１を加え、ステップＳ２０に戻り、以降、同様の手順を繰り返す。これにより、ステップＳ２０でその都度送信出力Ｐを等比級数的に２倍、３倍、…としながらＮ＝Ｎｍａｘとなる回数までステップＳ３０で送信を繰り返す（上記図１１の時刻ｔ３０，ｔ３１参照）。なお、このような等比級数的な順序ではなく、例えば送信出力Ｐを１倍、３倍、２倍の順で切り替えるような、順不同の態様であってもよい。すなわち、各回ごとに前回の出力の所定の比で順次異なるようにすれば足りる。そして、Ｎ＝Ｎｍａｘとなったら（この例では３回目の送信が終わったら）ステップＳ５０の判定が満たされ、このフローを終了する。なお、ステップＳ２０においてＰをＮ倍することで等比級数的に送信出力Ｐを等比級数的に２倍、３倍、…とするのに限られない。例えば、ステップＳ２０において、Ｐに一定値（＝出力差ピッチ）Ｘを加え、Ｐ＝Ｐ＋Ｘとするようにしてもよい。この場合、送信出力Ｐは等差数列的に増大することとなる。
【０１１９】
図１４は、上記測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、測位サーバ１４の測位部８４が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【０１２０】
まず、ステップＳ２１０において、前述した各基地局１２同士の時計４１の時刻合わせを行わせる時計合わせ指示処理を行う。具体的には、図１０を用いて前述したように、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対しては、チャンネルスキャン命令を出力し（図１０の時刻ｔ１参照）、その応答が入力されたら、当該基地局１２Ａに対し時刻情報送信命令を出力する（時刻ｔ３参照）。上記１つの基地局以外の基地局（この例では第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄ）に対しては、時刻情報受信命令を出力（時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６参照）した後、これに応じた、各基地局１２Ｂ〜１２Ｄからの時刻情報を入力する（時刻ｔ８，ｔ９，ｔ１０参照）。
【０１２１】
その後、ステップＳ２２０に移り、上述したようにして移動局１０から各基地局１２Ａ〜１２Ｄへ測距用電波信号を送信させ、対応する受信時刻情報を取得する受信時刻情報取得処理を行う。具体的には、図１１を用いて前述したように、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対しては、チャンネルスキャン命令を出力し（図１１の時刻ｔ２１参照）、その応答が入力されたら、当該基地局１２Ａに対し移動局１０からの測距用電波信号の送信を促す情報送信命令を出力する（時刻ｔ２３参照）。その後、全基地局１２Ａ〜１２Ｄに対して上記移動局１０からの測距用電波信号の受信待機状態を促す情報受信命令を出力し（時刻ｔ２５，ｔ２６，ｔ２７，ｔ２８参照）、受信後の各基地局１２Ａ〜１２Ｄからの受信時刻情報を入力する。
【０１２２】
そして、ステップＳ２３０において、上記ステップＳ２２０で取得した全基地局１２Ａ〜１２Ｄからの受信時刻情報（必要に応じて前述の補正済）に対し、式（１Ａ）（１Ｂ）（１Ｃ）や図６を用いて説明した手法を適用し、各基地局１２Ａ〜１２Ｄから移動局１０までの距離を算出する（＝測距処理手段）。全基地局１２Ａ〜１２Ｄの位置は既知であり、例えば図２に示した座標系における各基地局１２Ａ〜１２Ｄのｘ座標ｙ座標を適用することで、移動局１０の当該座標系における位置、すなわち座標（ｘ，ｙ）を算出することができる（＝測位処理手段）。
【０１２３】
以上説明したように、本実施形態においては、予めジッタと受信信号強度との相関（図８参照）を各基地局１２Ａ〜１２Ｄの記憶部４５に格納保持しておく。測距時には移動局１０から測距用電波信号が複数回送信されるが、このとき各回において出力が異なるよう制御されることで、各回の測距用電波信号が上記ジッタと受信信号強度の相関において互いに異なる測定点となる。そして、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４２がそれら複数回の測距用電波信号のうち、ジッタが小さい信号を選択し、それに係わる受信時刻情報を測距サーバ１４へ出力する。これにより、測距サーバ１４では、各基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれにおいてジッタの影響が最も小さく精度が高かった受信時刻情報を元に、測距処理を行うことができる。この結果、測距精度を向上することができる。
【０１２４】
また、図８に示したように、ジッタと受信信号強度との相関を、横軸の受信信号強度を対数軸で表した場合、受信信号強度の減少にしたがって、ジッタ減少→極小値→ジッタ増加という、バスタブ型曲線として表される。本実施形態では特に、移動局１０からの複数回送信時の送信出力制御の際、送信出力を等比級数的に変化させる（図１３のステップＳ２０参照）ことにより、上記（横軸を対数軸で表した）曲線上において、略等間隔にて複数個の測定点をとることができる。
【０１２５】
またこのとき、本実施形態では特に、上記のように固定局１０から３回の送信を行うことで、上記相関曲線状で３個の測定点をとることができる。これにより、各測定点が上記曲線のどの領域に属するか（例えば図８における、極小値となる前の上記右下がり領域Ｓ１か、上記極小値を挟む領域Ｓ２か、極小値以降の上記右上がり領域Ｓ３か）を確実に推定することができる。また、何らかの支障により１回の測距用電波信号の受信が不調に終わった場合でも、２回の測距用電波信号の受信は確保することができるので、測距信頼性を向上することができる。
【０１２６】
さらに、本実施形態では特に、複数回の測距用電波信号の送信時に、移動局１０側から一定時間間隔△ｔｏで送信を行う。これにより、各基地局１２Ａ〜１２ｄにおける受信制御（復調や拡散符号の逆拡散等）をより容易かつ円滑に行うことができる。
【０１２７】
なお、本発明は上記実施形態に限られず、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【０１２８】
（１）各送信信号に識別符号を含ませる場合
すなわち、移動局１０から複数回（例えば３回）送信される測距用電波信号のそれぞれについて、互いを識別するための識別子が含まれるようにしてもよい。この場合、上記図１３における上記ステップＳ５０→ステップＳ６０→ステップＳ２０→…のループにおいてステップＳ３０が繰り返されるたびに測距用送信を行うとき、その都度、信号に含まれる識別子を変えるように制御部３２が制御を行う。識別子の例としては、例えば上記拡散符号発生部３８で発生する（スペクトラム拡散のための）拡散符号を用いることができる。この場合、制御部３２の拡散符号発生部３８が、複数回送信される測距用電波信号の各回ごとに、拡散符号が異なるように制御する。これにより、基地局１２Ａ〜１２Ｄでは、移動局１０から順次出力される測距用電波信号を、含まれる拡散符号によって識別しつつ受信することができる。この結果、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおいて受信制御を容易かつ円滑に行える効果がある。
【０１２９】
また、上記以外に、移動局１０の制御部３２での測距用電波信号の生成において副搬送波を用いる場合（←１つの電波信号に多くのデータを一度に付加して送信することができる）には、その副搬送波を上記識別子として用いることもできる。この場合、上記同様、基地局１２Ａ〜１２Ｄでは、移動局１０から順次出力される測距用電波信号を、含まれる副搬送波によって識別しつつ受信することができ、受信制御を容易かつ円滑に行うことができる。
【０１３０】
（２）受信時刻の選択をサーバで行う場合
上記実施形態及び（１）の変形例においては、基地局１２Ａ〜１２Ｄの記憶部４５に格納保持したジッタと受信信号強度との相関に基づき、基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４２で測距用電波信号の選択を行った。しかしながらこれに限られず、そのような信号選択を測距サーバ１４で行う（信号選択部４２の機能を測距サーバ１４へ移す）ようにしてもよい。この場合、各基地局１２Ａ〜１２Ｄは、移動局１０から受信した複数回の測距用電波信号のそれぞれを、ＲＳＳＩ部４７で検出した受信信号強度と対応させる形で測距サーバ１４で出力する。測距サーバ１４は、予め（記憶部４５に代わって）上記ジッタと受信信号強度との相関を格納保持しておき、その相関に基づき、各基地局１２ごとに、ジッタが小さく精度が高い受信時刻情報を選択する。そして、各基地局１２ごとに選択した信号を元に測距処理を行う。
【０１３１】
本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
なお、上記のように測距サーバ１４側で測距用電波信号の選択を行う場合、上記のように各基地局１２ごとに個別に選択を行う以外に、さらに以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）に示すようなバリエーションも考えられる。
【０１３３】
（ｉ）移動局１０が測距用電波信号を送信したとき、基地局１２Ａ〜１２Ｄでの受信信号強度が、それぞれ、ある（少なくとも１つの、以下同様）基地局１２では図８の右下がり領域Ｓ１に位置し、別の基地局１２では極小値を挟む領域Ｓ２に位置し、さらに別の基地局では右上がり領域Ｓ３に位置する、というように各基地局１２ごとにばらつくような場合があり得る。このような場合には、全基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける複数回（この例では３回）の全測距用電波信号を鑑みて、受信信号強度が領域Ｓ２に位置する基地局１２の数が最大となる（領域Ｓ１や領域Ｓ３に位置する基地局１２の数よりも多くなる）ような、測距用電波信号を選択するようにしてもよい。
【０１３４】
（ｉｉ）ある基地局１２では図８の右下がり領域Ｓ１に受信信号強度が位置し、別の基地局１２では右上がり領域Ｓ３に受信信号強度がばらついた場合（領域Ｓ２に受信信号強度が位置する基地局１２はなかった場合）は、それらのうち最大ジッタを与えている基地局１２に着目し、当該基地局１２のジッタを最小としている送信出力値の測距用電波信号を選択する。さらにこの場合で、もし領域Ｓ１に係る基地局１２と領域Ｓ３に係る基地局とで最大ジッタが同程度であったときには、領域Ｓ１に係る基地局の数が多い測距用電波信号を選択する(受信信号強度の誤差があると、領域Ｓ３のほうが急に悪化するため悪影響が出やすいため)ようにしてもよい。
【０１３５】
（ｉｉｉ）どの基地局１２Ａ〜Ｄにおける受信信号強度も領域Ｓ１か領域Ｓ２にある（領域Ｓ３には存在しない）ような送信出力値の測距用電波信号を選ぶ。この際、領域Ｓ１に受信信号強度が位置するような基地局１２に関しては、後述の（４）の変形例の手法で基地局１２側の受信感度を落とすことにより、受信信号強度が領域Ｓ２に位置するようにしてもよい。この際、基地局１２側で受信感度を調整しても領域Ｓ２に入らなければ、その旨（誤差が過大である）を測距サーバ１４に報知するようにしてもよい。
【０１３６】
なお、上記実施形態や（１）の変形例において、この（２）の変形例と同様に測距サーバ１４側にジッタと受信信号強度との相関を記憶させておくことも可能である（＝相関記憶手段としての機能）。この場合、信号選択を行う各基地局１２Ａ〜１２Ｄは、信号選択を行うにあたり、上記ジッタと受信信号強度との相関を測距サーバ１４から取得し、その取得した相関に基づき信号選択部４２で選択を行うようにすればよい（信号選択機能は基地局１２に残し、相関の記憶機能のみを測距サーバ１４へ移す）。この場合、上記相関のデータが適宜最新のものに更新されうる場合に、測距サーバ１４に格納された相関データのみを一括して更新するだけで足りるという効果がある。
【０１３７】
あるいは、各基地局１２Ａ〜１２Ｄが、ＲＳＳＩ部４７で検出した各測距用電波信号の受信信号強度情報のみを測距サーバ１４へ出力するようにしてもよい。この場合、測距サーバ１４が、自ら記憶保持した上記ジッタと受信信号強度との相関に基づき（各基地局１２ごとに）最適な測距用電波信号を選択してその選択指示情報を各基地局１２へ返す。各基地局１２では、その選択指示に応じて、信号選択部４２が測距用電波信号を選択し、対応する受信時刻情報を選択する。そして、この選択された受信時刻情報が各基地局１２から測距サーバ１４へ出力され、測距サーバ１４で測距処理が行われる。
【０１３８】
上記２つの例によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
（３）距離データ化を各基地局で行う場合
以上においては、基地局１２Ａ〜１２Ｄから取得した受信時刻情報に基づき、測距サーバ１４が上記式（１Ａ）〜（１Ｃ）を適用して各基地局１２Ａ〜１２Ｄから移動局１０までの距離を算出する測距処理（距離データ化）を行ったが、これに限られない。すなわち、基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれが、受信時刻情報に基づき前述の式（１Ａ）〜（１Ｃ）を適用し、距離データ化を行うようにしてもよい（測距処理手段としての機能）。この場合、ＴＤＯＡ方式では各基地局１２は自らの受信時刻情報以外に他の基地局１２の受信時刻情報も必要であるが、基地局１２どうしでそのための通信を行うか、測距サーバ１４を介して情報送受を行うようにすれば足りる（ＴＯＡ方式ではこのような通信は不要。後述する（５）の変形例参照）。測距サーバ１４は、前述と同様、各基地局１２Ａ〜１２Ｄで算出した各基地局１２Ａ〜１２Ｄから移動局１０までの距離に対し、各基地局１２Ａ〜１２Ｄのｘ座標ｙ座標を適用して、移動局１０の座標（ｘ，ｙ）を算出する（測位処理手段としての機能）。
【０１４０】
なお、この場合も、既に上述した各例と同様、ジッタと受信信号強度との相関を基地局１２Ａ〜１２Ｄの記憶部４５に格納保持しておいてもよいし、測距サーバ１４側で格納保持しておくようにしてもよい。また複数回の測距用電波信号からの信号選択についても、基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４２で行うようにしてもよいし、測距サーバ１４で行うようにしてもよい。さらに各基地局１２は複数回の受信信号強度の報告のみを行って、測距サーバ１４でこれに対応した上記選択指示情報を返すようにしてもよい。
【０１４１】
本変形例によっても、前述と同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
（４）基地局側で異点化処理を行う場合
以上においては、（各回の測距用電波信号がジッタと受信信号強度との相関上において互いに異なる測定点となる）異点化処理として、移動局１０が、送信出力を変えて複数回（この例では３回）の測距用電波信号の送信を行うようにした。しかしながら、これに限られず、他の手法でもよい。例えば、移動局１０側からの送信出力は略同一としつつ、基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける受信感度を各回で変える（＝本変形例での異点化処理）ことにより、各回の測距用電波信号が上記相関上において互いに異なる測定点となるようにしてもよい（なお移動局１０からの送信出力も併せて可変としてもよい）。
【０１４３】
図１５は、そのような変形例における基地局１２Ａ〜１２Ｄの機能的構成の概略を表す機能ブロック図であり、上記実施形態の図４に相当する図である。図４と同等の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【０１４４】
図１５において、送受信切換部２４と無線部２８との間に、可変減衰手段としての可変減衰器（アッテネータ）２５が新たに設けられている。
【０１４５】
可変減衰器２５の減衰率は、制御部３２によって可変に制御される。移動局１０側が略同一の送信出力で複数回の測距用電波信号を送信するとき、制御部３２が可変減衰器２５の減衰率を各回で変えることにより、各測距用電波信号の受信信号強度を変化させることができる。この結果、上記実施形態と同様、複数回の測距用電波信号それぞれが、ジッタと受信信号強度との上記相関上において互いに異なる測定点となるようにすることができる。
【０１４６】
図１６は、本変形例において、移動局１０の制御部３２が測距用電波信号の送信時に実行する制御手順の要部を表すフローチャートであり、上記図１３に相当する図である。図１６において、図１３のフローにおけるステップＳ２０が省略され、送信出力Ｐ＝Ｐｏで一定化されている。その他は図１３のフローと同様であり、説明を省略する。
【０１４７】
図１７は、測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのそれぞれの制御部３２が実行する制御手順の要部を表すフローチャートであり、上記図１２に相当する図である。
【０１４８】
図１７において、ステップＳ１６０とステップＳ１６５との間に、新たにステップＳ１６２が設けられている。ステップＳ１６０でＮ＜Ｎｍａｘとなり判定が満たされない場合、ステップＳ１６２に移る。ステップＳ１６２では、上記可変減衰器２５に制御信号を出力し、減衰量（減衰率）を変化させる（＝減衰制御手段、異点化処理手段）。これによって、上述したように基地局１２の受信感度を変更し、各測距用電波信号の受信信号強度を変化させる。ステップＳ１６２が終了したら、ステップＳ１６５へ移る。その他の手順は図１２のフローと同様であり、説明を省略する。
【０１４９】
本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得る。すなわち、測距時には移動局１０から測距用電波信号が出力一定で複数回送信されるが、このとき各回において基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信感度が異なるよう制御されることで、各回の測距用電波信号が上記ジッタと受信信号強度の相関において互いに異なる測定点となる。そして、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４２がそれら複数回の測距用電波信号のうち、ジッタが小さい信号を選択し、それに係わる受信時刻情報を測距サーバ１４へ出力する。これにより、測距サーバ１４では、各基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれにおいてジッタの影響が最も小さく精度が高かった受信時刻情報を元に、測距処理を行うことができる。この結果、測距精度を向上することができる。
【０１５０】
なお、上記においては、基地局１２Ａ〜１２Ｄに設けた可変減衰器２５の減衰率を制御することにより上記異点化処理を実行したが、これに限られない。すなわち、複数回の測距用電波信号の受信時において、受信アンテナとしてのアンテナ部２０（可変減衰手段）のアンテナ感度を各回ごとに変化させるようにしてもよい（＝減衰制御手段、異点化処理手段）。この場合も、同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
（５）ＴＯＡ方式で測距を行う場合
以上においては、同一の測距用電波信号に対する各基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信時刻の比較により測距処理を行ういわゆるＴＤＯＡ方式を例にとって説明したが、これに限られず、本発明に対しＴＯＡ方式を適用することもできる。
【０１５２】
図１８は、ＴＯＡ方式を行う本変形例における上記測位部８４による測距原理の手法を説明するための説明図であり、上記図６に対応する図である。図６と同様、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃの３つを用いる場合を例にとって説明する。
【０１５３】
図１８において、前述の図６と同様、座標（ｘ1，ｙ1）に位置する第１基地局１２Ａと座標（ｘ，ｙ）に位置する移動局１０との距離をｒ１、座標（ｘ2，ｙ2）に位置する第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離をｒ２、座標（ｘ3，ｙ3）に位置する第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離をｒ３とし、第１〜第３基地局１２Ａ〜１２Ｃの時計がそれぞれ有する時刻のずれに基づく誤差ｓ（前述と同様、各基地局１２Ａ〜１２Ｃの時計４１は同期されて誤差ｓは各基地局に共通）とすると、下記の式（２）で表される関係が成り立つ。
（ｘ−ｘ1）2＋（ｙ−ｙ1）2＝（ｒ1＋ｓ）2
（ｘ−ｘ2）2＋（ｙ−ｙ2）2＝（ｒ2＋ｓ）2
（ｘ−ｘ3）2＋（ｙ−ｙ3）2＝（ｒ3＋ｓ）2 …（２）
【０１５４】
上記３つの式を例えばニュートンラプソン法などにより解くことにより、ｘ，ｙ，ｓの値を算出し、移動局１０の位置のｘ座標、ｙ座標を特定することができる。
【０１５５】
なお、各基地局１２Ａ〜１２Ｃの測距部４２が測定した各基地局１２Ａ〜１２Ｃと移動局１０との距離ｒ1，ｒ2，ｒ3はそれぞれ、移動局１０と基地局１２とがそれぞれ有する時計４１の時刻のずれに基づく誤差ｓが考慮されていない、いわゆる疑似距離と呼ばれるものである。そこで、これらに代えて、距離ｒ1，ｒ2，ｒ3として、上記時計のずれに基づく誤差ｓが補正された正確な距離を用いるようにしてもよい。
【０１５６】
前述の図３において、本変形例では、図３に示した移動局１０の時計４１が必須の構成となる。この移動局１０の時計４１と各基地局１２Ａ〜１２Ｄの時計４１との時刻合わせが行われる。そして、本変形例では、基地局１２Ａ〜１２Ｄに備えられた到来時刻検出部４２（図３参照）が、移動局１０から測距用電波信号が送信された時刻と、その測距用電波信号が基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信された時刻とを検出する。移動局１０からの測距用電波信号の送信時刻は、例えば、制御部３２に備えられたベースバンド信号生成復元部３６が測距用電波信号に含まれるベースバンド信号を復元することによって取得することができる。なお、例えば移動局１０と各基地局１２Ａ〜１２Ｄとで、予め所定の時隔で移動局１０から送信する旨の事前設定をしておき、これに基づき基地局１２Ａ〜１２Ｄ側で移動局１０からの送信時刻を決定する等、他の手法でもよい。このようにして得られた移動局１０の送信時刻と各基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信時刻とが測距サーバ１４へ出力される（このとき、前述と同様にして、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４２が、複数回の測距用電波信号のうちジッタが小さい信号を選択し、それに係わる送信時刻情報及び受信時刻情報を測距サーバ１４へ出力する）。測距サーバ１４は、その送信時刻と受信時刻との差で測距用電波信号の伝搬時間を求める。そして、この伝搬時間に前述の電波速度（光速）ｃ（＝２．９９７×１０8［ｍ／ｓ］）を乗じることで、移動局１０と各基地局１２Ａ〜１２Ｄとの距離を算出することができる。なお、前述と同様、上記伝搬時間の算出や距離算出を基地局１２Ａ〜１２Ｄ側で実行するようにしてもよい。
【０１５７】
本変形例によっても、上記実施形態や各変形例と同様の効果を得る。
【０１５８】
（６）その他
上記においては、被測位局として移動可能な移動局が設けられる場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、上記基地局１２のように固定的に配置されるものに対し無線通信を介して測位を行う場合であっても、本発明を適用することができる。この場合も、上記同様、ジッタの影響を低減して測距精度を向上することができる。
【０１５９】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【０１６０】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の一実施形態の測位システムの構成の一例を表す説明図である。
【図２】位置算出のために、移動可能領域において便宜上設定される座標系を表す説明図である。
【図３】移動局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【図４】基地局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【図５】測位サーバの機能的構成を表す機能ブロック図である。
【図６】測距部による測距原理の手法を説明するための説明図である。
【図７】ジッタの挙動を説明するための説明図である。
【図８】信号強度とジッタとの相関関係を表す図である。
【図９】信号選択の一例を表す説明図である。
【図１０】基地局で移動局からの測距用電波信号を受信するに先立ち、各基地局の時計を同期させる際の通信の流れを表すタイムチャートである。
【図１１】基地局が移動局からの測距用電波信号を受信し、対応する受信時刻情報を測位サーバへ出力する際の通信の流れを表すタイムチャートである。
【図１２】測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、基地局のそれぞれの制御部が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【図１３】測距用電波信号の送信時において、移動局の制御部が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【図１４】上記測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、測位サーバの測距部が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【図１５】基地局側で異点化処理を行う変形例における基地局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【図１６】移動局の制御部が測距用電波信号の送信時に実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【図１７】測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、基地局のそれぞれの制御部が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【図１８】ＴＯＡ方式を行う変形例における上記測距部による測距原理の手法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１６２】
８ 測位システム
１０ 移動局（被測位局）
１２Ａ〜Ｄ 基地局（測位局）
１４ 測位サーバ（測距サーバ）
２５ 可変減衰器（可変減衰手段）
４２ 到来時刻検出部
４５ 記憶部（相関記憶手段）
４８ 信号選択部（信号選択手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局と基地局との間で行われる無線通信の結果に基づき、それらの間の距離の算出可能な測位システム、その測位システムに備えられる基地局又は移動局に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動局と基地局との間の無線通信の結果に基づいて、移動局の位置の算出（移動局までの距離の算出）を行うシステムが既に提唱されている。移動局と基地局との間の距離を算出する（＝測距）手法としては、例えば、ＴＯＡ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式や、ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式等がある。ＴＯＡ方式は、ある移動局における電波の送信時刻と基地局における電波の受信時刻とに基づいて算出した、電波の伝搬時間に基づいて移動局と基地局との間の距離を算出する方式である。ＴＤＯＡ方式は、各基地局の受信時刻の相対受信時刻を用いて、移動局と基地局との間の距離を算出する方式である。
【０００３】
このようなシステムの例としては、例えば、特許文献１記載のものがある。この従来技術では、移動局（被測定体）からの送信信号を、異なる位置に配置された複数の基地局（受信局）で受信する。そして、各基地局での受信信号の到達時間差を検出することにより、移動局までの距離を算出するようになっている（ＴＤＯＡ方式）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３３０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電波は光速ｃ（＝約３．０×１０８ｍ／ｓ）の速度で進むことが知られている。この結果、仮に移動局の有する時計と基地局の有する時計とが１μ（１０−６）秒だけずれているとすると、移動局と基地局との距離に約３００ｍの誤差が生じる。したがって、上記のように電波の受信時刻に基づいて電波の伝搬時間を算出するＴＯＡ方式では、移動局の有する時計と基地局の有する時計とが正確に一致している必要がある。同様に、電波の受信時刻の相対的な時間差を算出するＴＤＯＡ方式では、各基地局の有する時計がそれぞれ正確に一致している必要がある。
【０００６】
しかしながら、このように時計どうしが正確に一致していたとしても、さらに以下のような誤差要因がある。
【０００７】
すなわち、一般に、無線通信における電波信号の送受信においては、信号波形の揺らぎによる信号の時間軸方向の揺れが避けられない。上記のようなシステムにおいても、移動局からの信号を基地局で受信する際、時間分散（いわゆるジッタ）が生じる場合がある。上記と同様、このジッタによって、受信信号の信号波形が本来の信号波形とずれると、検出した距離に大きな誤差が生じる。上記特許文献１においては、このようなジッタによる受信信号の検出精度の低下を配慮してしない。このため、測距精度を向上させることが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上できる測位システム、これに備えられる基地局及び移動局を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、第１の発明は、測距用電波信号を複数回送信する送信部を備えた移動局と、前記送信部から送信された前記測距用電波信号を受信する受信部を備えた基地局と、前記受信部で受信した前記測距用電波信号に基づき、前記移動局から前記基地局までの測距処理を行う測距処理手段とを有する測位システムであって、予め算出された、受信信号の時間分散と受信信号強度との相関を格納保持した相関記憶手段と、前記送信部による前記複数回の測距用電波信号の送信時に、各回の測距用電波信号が前記相関上において互いに異なる測定点となるように異点化処理する異点化処理手段とを有し、前記測距処理手段は、前記送信部から複数回送信された前記測距用電波信号のうち、前記相関記憶手段に記憶された前記相関に応じて選択された測距用電波信号に係わる前記測距処理を行うことを特徴とする。
【００１０】
移動局の送信部から測距用電波信号が送信されると、その信号が基地局の受信部にて受信される。そして、その受信された信号に基づき、測距処理手段が、移動局から基地局までの距離を算出する測距処理を行う。
【００１１】
ここで、無線通信における電波信号の送受信においては信号の時間軸方向の揺れが不可避であり、このため上記の基地局での測距用電波信号の受信時に、時間分散（いわゆるジッタ）が生じる。このジッタは、受信信号強度の相関として表すことができる。すなわち、受信信号強度が減少すると共にジッタは減少していき、ある受信信号強度でジッタは極小値となり、これを超えると受信信号強度の減少と共にジッタが増加する挙動となる。
【００１２】
本願第１発明においては、予め上記のジッタと受信信号強度との相関を相関記憶手段に格納保持しておく。測距時には移動局の送信部から測距用電波信号が複数回送信されるが、異点化処理手段により、それら複数回送信される測距用電波信号が上記相関において互いに異なる測定点となるように制御される。この結果、上記のようなジッタの挙動に応じ、複数回の測距用電波信号のそれぞれはジッタの大きさに大小の差が生じる。これにより、測距処理手段で、それら複数回の測距用電波信号のうち、ジッタが小さいほうの信号に係わる測距処理を行うことが可能となる。この結果、上記ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上することができる。
【００１３】
第２発明は、上記第１発明において、前記異点化処理手段は、前記移動局に備えられ、複数回のそれぞれで互いに出力強度が異なる前記測距用電波信号を送信するように、前記送信部を制御する送信制御手段であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、測距時に移動局の送信部から複数回送信される測距用電波信号は、互いに異なる出力強度となるように制御される。この結果、複数回の測距用電波信号のそれぞれにおいてジッタの大きさに大小の差を生じさせることができる。
【００１５】
第３発明は、上記第２発明において、前記送信制御手段は、前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに一定の出力差で順次異なるように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００１６】
これにより、測距時において、移動局は、一定の出力差で複数回の測距用電波信号を順次出力することができる。
【００１７】
第４発明は、上記第２発明において、前記送信制御手段は、前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに前回の出力の所定の比で順次異なるように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００１８】
ジッタと受信信号強度との相関を表す場合、横軸の受信信号強度を対数軸で表すと、受信信号強度の減少にしたがって、ジッタ減少→極小値→ジッタ増加という、いわゆるバスタブ型の曲線として表すことができる。そこで、移動局からの測距用電波信号の出力強度を前回の出力の所定の比で順次異ならせることにより、上記曲線上において略等間隔にて複数個の測定点をとることができる。
【００１９】
第５発明は、上記第２乃至第４発明のいずれかにおいて、前記送信制御手段は、互いに出力強度が異なる前記測距用電波信号を３回送信するように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００２０】
これにより、ジッタと受信信号強度との相関上において、受信信号強度大、受信信号強度中、受信信号強度小の３個の測定点をとることができる。上記相関は、受信信号強度の減少にしたがって、ジッタ減少→極小値→ジッタ増加という、下に凸の曲線状に表されるが、上記のように３個の測定点をとることにより、各測定点が上記曲線のどの領域に属するか（極小値となる前の右下がり領域か、極小値を挟む領域か、極小値以降の右上がり領域か）を確実に推定することができる。また、何らかの支障により１回の測距用電波信号の受信が不調に終わった場合でも、２回の測距用電波信号の受信は確保することができるので、測距信頼性を向上することができる。
【００２１】
第６発明は、上記第２乃至第５発明のいずれかにおいて、前記送信制御手段は、前記測距用電波信号を所定の時間間隔で複数回順次出力するように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００２２】
一定時間間隔で順次出力される複数回の測距用電波信号のそれぞれにおいてジッタの大きさに大小の差を生じさせることができる。また移動局側から一定時間間隔で送信を行うことにより、基地局における受信制御（復調や拡散符号を用いる場合の逆拡散等）をより容易かつ円滑に行うことが可能となる。
【００２３】
第７発明は、上記第３乃至第６発明のいずれかにおいて、前記送信制御手段は、前記複数回送信される前記測距用電波信号のそれぞれに、互いを識別するための識別子が含まれるように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００２４】
これにより、移動局から順次出力される複数回の測距用電波信号を、基地局でそれぞれ識別しつつ受信することができる。この結果、受信制御をより容易かつ円滑に行うことが可能となる。
【００２５】
第８発明は、上記第７発明において、前記送信部は、拡散符号を含む前記測距用電波信号を送信し、前記送信制御手段は、前記複数回の測距用電波信号に含まれる前記拡散符号が、前記識別子として各回ごとに異なるように、前記送信部を制御することを特徴とする。
【００２６】
測距用電波信号に拡散符号を含ませ、本来よりも広い帯域にスペクトラム拡散して送信することにより、高い通信品質や高い秘匿性を容易に確保することができる。また符号分割多重通信を行うことも可能である。そして、各回の測距用電波信号の拡散符号を異ならせることで、移動局から順次出力される測距用電波信号を基地局で拡散符号によって識別しつつ受信することができる。この結果、受信制御を容易かつ円滑に行うことができる。
【００２７】
第９発明は、上記第１乃至第８発明のいずれかにおいて、前記基地局の前記受信部は、前記受信アンテナを介して受信した前記測距用電波信号を減衰させる可変減衰手段を備え、前記異点化処理手段は、前記基地局に備えられ、前記移動局から送信される前記複数回の測距用電波信号のそれぞれごとに、前記可変減衰手段の減衰量を変化させる減衰制御手段であることを特徴とする。
【００２８】
これにより、測距時において移動局から同一出力強度の測距用電波信号が複数回送信されたとしても、減衰制御手段を介した受信信号強度を各回の測距用電波信号で互いに異ならせることが可能となる。この結果、それら複数回の測距用電波信号のそれぞれにおいてジッタの大きさに大小の差を生じさせることができる。
【００２９】
上記目的を達成するために、第１０発明は、予め算出された受信信号の時間分散と受信信号強度との相関を格納保持した相関記憶手段と、所定の移動可能領域を移動可能な移動局から送信され、互いに出力強度が異なる複数回の測距用電波信号を、受信アンテナを介し受信する受信部と、前記受信部で受信した前記測距用電波信号の到来時刻を検出する到来時刻検出部と、前記到来時刻検出部で検出された複数回の前記測距用電波信号の前記到来時刻のうち、前記受信信号の時間分散が最も小さい前記測距用電波信号に対応するものを前記相関に基づき選択する信号選択手段とを有する。
【００３０】
本願第１０発明の基地局においては、移動局からの信号を受信アンテナを介し受信部で受信し、到来時刻検出部でそのときの到来時刻を検出する。これにより、この検出した到来時刻に基づき、移動局までの距離を算出することが可能となる。
【００３１】
一方、予めジッタと受信信号強度との相関を相関記憶手段に格納保持しておく。測距時には移動局から測距用電波信号が複数回送信されるが、それら複数回送信される測距用電波信号は互いに出力強度が異なっている。この結果、各信号はジッタの大きさに大小の差が生じる。これに応じて、信号選択手段は、上記複数回受信した測距用電波信号のうち、ジッタが最小の測距用電波信号に対応した到来時刻を選択する。これにより、上記ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上することができる。
【００３２】
上記目的を達成するために、第１１発明は、予め算出された受信信号の時間分散と受信信号強度との相関に基づく選択候補とするために、複数回の測距用電波信号を送信アンテナを介して移動局へ送信する送信部と、前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに一定の出力差で順次異なるように、前記送信部を制御する送信制御部とを有することを特徴とする。
【００３３】
本願第１１発明の移動局においては、送信部から送信アンテナを介し測距用電波信号を出力する。これにより、この測距用電波信号を基地局で受信することで、そのときの到来時刻に基づき、移動局から基地局までの距離を算出することが可能となる。
【００３４】
一方、測距時には送信部から測距用電波信号を複数回送信するが、それら複数回送信される測距用電波信号は送信制御部によって互いに出力強度が異なるよう制御される。この結果、基地局側で受信するときに各信号はジッタの大きさに大小の差が生じる。したがって、各回の測距用電波信号を受信した基地局では、複数回受信した測距用電波信号のうちジッタが最小の測距用電波信号に対応した到来時刻を選択し、これを用いて移動局から基地局までの距離を算出することが可能となる。これにより、上記ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、ジッタによる測距への影響を低減し、測距精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、この実施形態では、前述のＴＤＯＡ方式により測距を行う場合を例にとって説明する。
【００３７】
（Ａ）測位システムの基本構成
図１は、本実施形態の測位システム８の構成の一例を表す説明図である。
【００３８】
図１において、平面上の任意の形状（この例では一辺３０（ｍ）の正方形状）を備えた移動可能領域５０が設けられる。この移動可能領域５０には、３つの移動局１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、４つの基地局１２（第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、第４基地局１２Ｄ）と、測位サーバ１４（測距サーバ）とが設けられている。
【００３９】
移動局１０Ａ〜１０Ｃは、移動可能領域５０内を移動可能に配置されている。第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、及び第４基地局１２Ｄは、正方形の移動可能領域５０の既知の位置に（この例では４隅それぞれに１つずつ）固定的に配置されている。
【００４０】
測位サーバ１４は、例えば有線ケーブル５２により各基地局１２Ａ〜１２Ｄと接続され、互いに情報通信可能となっている。そして、測位サーバ１４は、移動局１０によって送信された電波（＝測距用電波信号；詳細は後述）が上記基地局１２Ａ〜１２Ｄによって受信されるときの受信時刻情報に基づき（詳細には後述のように各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける測距用電波信号の受信時刻の時間差に基づき）、移動可能領域５０内における基地局１０の位置を算出する（＝測位）。
【００４１】
図２は、上記位置算出のために、移動可能領域５０において便宜上設定される座標系を表す説明図である。
【００４２】
図２において、ｘ軸およびｙ軸を備えた座標系が定義されており、移動可能領域５０上の点はこれらｘｙ座標系において座標が規定される。この例では、（理解の容易のため）ｘ座標ｙ座標の値は、原点（０，０）からの距離［ｍ］に対応させてある。すなわち、第１基地局１２Ａは座標（０，０）に配置され、第２基地局１２Ｂは座標（０，３０）に配置され、第３基地局１２Ｃは座標（３０，３０）に配置され、第４基地局１２Ｄは座標（３０，０）に配置されている。
【００４３】
図３は、移動局１０の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【００４４】
図３において、移動局１０は、電波を送受信するために用いるアンテナ部２０（送信アンテナ兼受信アンテナ。基地局からの送信命令を受け取る機能を備える）と、平衡不平衡変換器２２と、送受信切換部２４と、送信アンプ部２６と、無線部２８と、制御部３２と、電源部４０と、コントローラ４０１と、増幅率一定の低雑音増幅器２７とを有する。なお、時計４１についてはＴＤＯＡ方式を行う本実施形態では必ずしも必要ない（後述の（５）の変形例を参照）。
【００４５】
平衡不平衡変換器２２は、例えばバラン（Ｂａｌｕｎ）で構成される。この平衡不平衡変換器２２は、送受信切換部２４の不平衡線路をアンテナ部２０に適合するように平衡線路に変換する。
【００４６】
送受信切換部２４は、移動局１０の送信状態と受信状態とを切り換える。すなわち、送受信切換部２４が移動局１０を送信状態に切り換えると、移動局１０は送信機として機能し、送受信切換部２４が移動局１０を受信状態に切り換えると、移動局１０は受信機として機能する。
【００４７】
コントローラ４０１は、周知のマイコン及びその周辺回路からなる制御回路であり、送受信切換部２４を制御して移動局１０の動作を制御する。
【００４８】
無線部２８は、移動局１０が送信機として機能する場合には、制御部３２によって生成される信号を無線通信を行うための形式に変換する。移動局１０が受信機として機能する場合には、アンテナ部２０によって受信された受信波から制御部３２によって処理されるための信号に変換する。この無線部２８は、この例では、ＰＬＬ回路（ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋ ｌｏｏｐ）回路２９、ＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路３１、及びデジタル変調復調部３０などを備えたＩＣ等によって実装される。
【００４９】
ＰＬＬ回路２９は、コントローラ４０１からの指令により所定の周波数の搬送波を発生させるものである。デジタル変調復調部３０は、制御部３２によって生成される信号をデジタル変調する。またデジタル変調復調部３０は、受信された受信信号の復調を行い、生成されたデジタルデータを制御部３２に出力する。これにより、移動局１０と基地局１２との間の無線通信がデジタル通信によって実行される。
【００５０】
送信アンプ部２６は、移動局１０が送信機として機能する場合に、上記無線部２８によって生成された信号波を増幅する。
【００５１】
制御部３２は、スペクトラム拡散部３４と、逆拡散処理部３４１と、ベースバンド信号生成復元部３６と、拡散符号発生部３８とを有する。この制御部３２は、例えば、これら各機能部を制御し拡散符号を発生する機能を有するゲートアレイやマイコンなどによって実装される。
【００５２】
ベースバンド信号生成復元部３６は、移動局１０が送信機として機能する場合には、伝送したい情報を符号化しベースバンド信号を生成する。またベースバンド信号生成復元部３６は、移動局１０が受信機として機能する場合には、逆拡散処理部３４１によって復号されたベースバンド信号から、伝送された情報を取りだす。
【００５３】
拡散符号発生部３８は、スペクトラム拡散部３４によってスペクトラム拡散を行うための拡散符号を発生させる。この発生させる拡散符号の第１条件は、自己相関関数に高いピークを持つ符号であることである。すなわち、位相差がゼロである場合において自己相関が大きな値となる一方、位相差がゼロでない場合には自己相関が十分に小さいような符号が用いられる。発生させる拡散符号の第２条件は、相互相関が小さい符号であることである。すなわち、符号間における相関が全ての位相差において十分小さい符号列が用いられる。これら２つの条件を満たす符号としては、例えば、Ｍ系列符号や、ＧＰＳにおいても使用されているＧｏｌｄ系列符号等を用いることができる。このＧｏｌｄ系列符号は疑似雑音符号（ｐｓｅｕｄｏ−ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ；ＰＮ信号）とも呼ばれる。
【００５４】
スペクトラム拡散部３４は、移動局１０が送信機として機能する場合に、ベースバンド信号生成復元部３６が生成したベースバンド信号を、拡散符号発生部３８が発生した拡散符号を用いてスペクトラム拡散を行い、送信のための信号を生成する。具体的には、例えば、上記ベースバンド信号と上記拡散符号との排他的論理和を用いる直接拡散（ｄｉｒｅｃｔ ｓｐｒｅａｄ）方式が用いられる。
【００５５】
逆拡散処理部３４１は、移動局１０が受信機として機能する場合に、上記デジタル変調復調部３０によって復調された受信波に対し、上記拡散符号を用いてスペクトラム逆拡散を行い、ベースバンド信号を取りだす。この受信の場合も、上記送信の場合と同じ拡散符号が用いられる。
【００５６】
このようなスペクトラム拡散を利用し本来よりも広い帯域に拡散して送受信することで、正確な受信タイミングの検出が可能になり、時計と合わせて受信時刻の判定を行うことができるのである。
【００５７】
電源部４０は、上述した送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２、時計４１等の各機能部に対し、必要な電力を供給する。
【００５８】
なお、上記アンテナ部２０、平衡不平衡切換器２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２等の、電波の送信及び受信のための機能部が各請求項記載の送信部及び受信部に相当する。
【００５９】
図４は、基地局１２Ａ〜１２Ｄの機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。図３と同等の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【００６０】
図４において、基地局１２Ａ〜１２Ｄは、移動局１０に備えられたものと共通の機能である、アンテナ部２０（受信アンテナ）、平衡不平衡変換器２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、低雑音増幅器２７、制御部３２、時計４１、電源部４０等を有する。すなわち、基地局１２Ａ〜１２Ｄも、上述の移動局１０と同様、送信機（送信部）及び受信機（受信部）としての両方の機能を有する。
【００６１】
時計４１は、制御部３２ほかの各機能部の動作時や、電波の送信・受信時において参照可能な時刻情報を供給する。この時計４１は、例えばリファレンスクロック等により構成される。
【００６２】
また基地局１２Ａ〜１２Ｄは、上記以外に、到来時刻検出部４２と、測位サーバ１４との通信を行うための有線通信部４３と、記憶部（メモリ）４５とを有する。
【００６３】
到来時刻検出部４２は、移動局１０から送信された上記電波（測距用電波信号）が基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信された時刻を検出する。なお、本実施形態では、後述のように移動局１０からは複数回（例えば３回）測距用電波信号が送信され、到来時刻検出部４２では、各回ごとに測距用電波信号の受信時刻を検出する。この到来時刻検出部４２は例えばマッチドフィルタを含んで構成され、この例では、レプリカ符号発生部４４と、遅延回路４６と、相関計算部５０と、ＲＳＳＩ部４７と、信号選択部４８（信号選択手段）とを備えている。
【００６４】
レプリカ符号発生部４４は、レプリカ符号を発生する。このレプリカ符号は、移動局１０の拡散符号発生部３８により発生されスペクトラム拡散部３４で用いられた拡散符号と同一の符号である。
【００６５】
遅延回路４６は、例えば周知のシフトレジスタにより構成される。この遅延回路４６は、移動局１０から送信され基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信された電波に含まれる信号波を入力し、その信号波を予め定められた所定の時間間隔ごとにサンプリングして遅延させる。
【００６６】
相関計算部５０は、遅延回路４６によって遅延された受信波とレプリカ符号との相関値を算出する。そして、算出された相関値が最大となった際の時刻を、移動局１０からの電波（測距用電波信号）の到来時刻（＝受信時刻）とする。
【００６７】
なお、ＲＳＳＩ部４７及び信号選択部４８については、後述する。
【００６８】
有線通信部４３は、例えばＬＡＮケーブルなどの有線ケーブル５２によって測位サーバ１４と接続されている。これにより、基地局１２は、有線通信部４３を介し、到来時刻検出部４２によって測定された上記測距用電波信号の受信時刻情報や、基地局１２各部の動作に関する情報などを、測距サーバ１４と送受信可能となっている。
【００６９】
図５は、測位サーバ１４の機能的構成を表す機能ブロック図である。
【００７０】
測位サーバ１４は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えたいわゆるコンピュータにより構成されている。これにより、測位サーバ１４は、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムにしたがって信号処理を行い、移動局１０の位置の算出（＝測位）を実行する。この測位サーバ１４は、機能的構成として、インターフェース部８２と、測位部８４と、記憶部８６とを備えている。
【００７１】
インターフェース部８２は、通信ケーブル５２を介し接続された基地局１２との間で必要となる情報を入出力する。例えば測位サーバ１４は、基地局１２の作動を指令するコマンド等を上記インターフェース部８２を介し出力し、基地局１２の到来時刻検出部４２で検出された上記受信時刻情報をインターフェース部８２を介し入力する。
【００７２】
記憶部８６は、いわゆるメモリなどの記憶手段であり、測位部８４等を実行する際に必要となる情報や、インターフェース部８２を介して基地局１２などから得られた情報を読み出し可能に記憶する。例えば、基地局１２の位置に関する情報や、基地局１２から取得した受信時刻情報等が記憶される。
【００７３】
測位部８４は、各基地局１２で取得した前述の受信時刻情報に基づき、移動可能領域５０中の移動局１０と各基地局１２との距離を算出（＝測距）する。
【００７４】
なお、図５においては、本実施形態の測位に関する制御作動に直接関係のない機能についてはその記載が省略されている。例えばサーバ１４には、図示しない電源が設けられ、各機能部に対して必要となる電力が供給されている。
【００７５】
図６は、上記測位部８４による測距原理の手法を説明するための説明図である。この例では第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃの３つを用いる場合を例にとって説明する。
【００７６】
すなわち、例えば座標（ｘ1，ｙ1）に位置する第１基地局１２Ａと座標（ｘ，ｙ）に位置する移動局１０との距離をｒ１、座標（ｘ2，ｙ2）に位置する第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離をｒ２、座標（ｘ3，ｙ3）に位置する第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離をｒ３とする。また、第１〜第３基地局１２Ａ〜１２Ｃの時計がそれぞれ有する時刻のずれに基づく誤差ｓとする。そして、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃそれぞれにおいて、移動局１０から時刻Ｔ０で送信された測距用電波信号を受信した受信時刻をＴ１，Ｔ２，Ｔ３とする。
【００７７】
以上のような条件においては、図６において、
ｒ１＋ｓ＝√｛（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２｝ ・・（１Ａ）
ｒ２＋ｓ＝√｛（ｘ−ｘ２）２＋（ｙ−ｙ２）２｝ ・・（１Ｂ）
ｒ３＋ｓ＝√｛（ｘ−ｘ３）２＋（ｙ−ｙ３）２｝ ・・（１Ｃ）
が成り立つ。
【００７８】
すると、式（１Ａ）から式（１Ｂ）を減じることで、
｜ｒ１-ｒ２｜＝ｃ×｜Ｔ１-Ｔ２｜ …（１Ｄ）
また、式（１Ａ）から式（１Ｃ）を減じることで、
｜ｒ１-ｒ３｜＝ｃ×｜Ｔ１-Ｔ３｜ …（１Ｅ）
で表される関係が成り立つ。なお、ｃは電波速度（光速＝２．９９７×１０8［ｍ／ｓ］）である。
【００７９】
このとき、（受信時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は測定値として既知であり）変数はｒ１，ｒ２，ｒ３の３つのみであるから、上記（１Ｄ）（１Ｅ）の２つの式を例えばニュートンラプソン法などにより解くことにより、移動局１０の位置のｘ座標、ｙ座標を特定することができる。
【００８０】
なお、基地局１２が４つ以上存在する場合には、算出における誤差を最小化する最小二乗法等を用いることで、より精度のよい移動局１０の位置の算出が可能である。
【００８１】
（Ｂ）ジッタの影響、及びジッタ回避の手法原理
ところで、一般に、無線通信における電波信号の送受信においては、信号波形の揺らぎによる信号の時間軸方向の揺れが避けられない。上記測位システム８においても、移動局１０からの信号（上記測距用電波信号等）を基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信する際、時間分散（いわゆるジッタ）が生じる場合がある。
【００８２】
図７は、このようなジッタの挙動を説明するための説明図である。この例では、横軸に時間をとったパルス波形の例を示している。図７において、破線で表す本来の波形が、上記ジッタの影響により、（ジッタを含む）実線で示す波形となった場合を表している。電波は光速ｃ（＝約３．０×１０８ｍ／ｓ）の速度で進むため、仮に上記２つの波形（本来の波形とジッタを含む波形）のずれ△ｔが１μ（１０−６）秒だけずれていても測距において約３００ｍの誤差が生じる。
【００８３】
ここで、上記の時間分散（ジッタ）の発生原因としては種々の原因が考えられ、それらが複合的に作用している。例えば比較的強度が大きい信号の場合、信号の増幅時において、入力信号の増幅以外にひずみ成分やノイズの増幅が行われたことが考えられる。また比較的強度が小さい信号の場合、信号対ノイズ比（ＳＮ比）が小さく信号波形にノイズ成分が重畳しやすいため、必要な信号にノイズが混入してジッタが大きくなる傾向となる。
【００８４】
図８は、発明者が実験により求めた受信信号強度とジッタとの相関関係を表す図である。横軸に受信信号強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を（対数軸で）とっており、図示左側ほど受信信号強度が大きく、図示右側ほど受信信号強度が弱くなっている。縦軸にはジッタの大きさをとっている。図８において、図示左端の受信信号強度が大きくジッタの値も大きい状態から、受信信号強度が小さくになるにつれて、ジッタの値も右下がりに減少する。そのジッタの減少度合いは受信信号強度が小さくなるほど徐々に小さくなり（右下がりが緩やかになり）、ある信号強度Ｓｏで下げ止まってジッタは極小値Ｚｍｉｎとなる。この状態の後は、受信信号強度が小さくになるにつれて、ジッタの値は右上がりに増大する。そして、このジッタの増加度合いは受信信号強度が大きくなるほど徐々に大きくなる（右上がりが急になる）。
【００８５】
（Ｃ）本発明に関わる要部構成
本実施形態においては、上記のような受信信号強度の大きさによって変化するジッタの特性に基づき、ジッタがなるべく小さな値となるような信号強度において、通信を行うものである。
【００８６】
具体的には、移動局１０が、送信出力を変えて複数回（この例では３回）の測距用電波信号の送信を所定の時間間隔で行い（＝本実施形態での異点化処理。後述の図１１及び図１３参照）、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおいて３回の測距用電波信号が受信される（後述の図１１及び図１２参照）。この結果、基地局１２においては、それら３つの測距用電波信号の受信信号強度が互いに異なることとなる。これに対応して、本実施形態では、上記図４で前述したように、基地局１２に、ＲＳＳＩ部（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）４７が設けられている。ＲＳＳＩ部４７では、上記各回の受信ごとに受信信号強度を検出する。
【００８７】
このとき、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの記憶部４５では、上記図８で示したようなジッタと受信信号強度との相関を格納保持している（＝相関記憶手段）。そして、基地局１２Ａ〜１２Ｄにはこの相関を利用して信号選択を行う信号選択部４８が設けられている。信号選択部４８は、記憶部４５の上記相関を参照しつつ、上記３つの測距用電波信号のうちジッタが最も少なくなるものを選択する。図９はこのような信号選択の一例を表す説明図であり、図８に対応する図である。
【００８８】
図９の例では、３回の測距用電波信号が受信されたとき、それぞれの受信信号強度が、図中の「ア」、「イ」、「ウ」の互いに異なる３つの測定点で表されている。そして、図示のように、ジッタが最も小さくなるのは図中「ウ」で表される測定点である。したがって、信号選択部４８は、この「ウ」で表される測距用電波信号（例えば１回目の信号）を、（その受信時刻情報をサーバ１４へ出力するべき信号として）選択する。なお、３回の測距用電波信号の受信時に、各信号の受信時刻と何回目の測距用電波信号かという情報はその都度記憶部４５に記憶されている。上記のようにして信号選択部４８で信号が選択されると、その信号についての受信時刻情報が記憶部４５から読み出され、選択された信号が何回目かに基づいて時間間隔を補正されて有線通信部４３及び有線ケーブル５２を介しサーバ１４へと出力される。
【００８９】
次に、上記の動作を実行するための制御内容を、図１０〜図１４により説明する。
【００９０】
図１０は、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄで移動局１０からの測距用電波信号を受信するに先立ち、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの時計４１を同期させる際の通信の流れを表すタイムチャートである。縦線で表された第１〜第４基地局１２Ａ〜１２Ｄと測位サーバ１４との間を横方向に結ぶ矢印が、各基地局１２Ａ〜１２Ｄと測位サーバ１４との間の通信の挙動を示す。矢印の向きは通信方向を示しており、矢印の先が向いている機器が受信側である。また、波線で表された矢印は無線による通信を表している。また、図中下向きに時間軸がとられており、下へ行くほど長い時間が経過したことを表す。
【００９１】
図１０において、まず時刻ｔ１で、測位サーバ１４の上記測位部８４が、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対し、無線通信における空きチャンネルの探索命令をインターフェース部８２を介し出力する。これに対応して、第１基地局１２Ａでは、制御部３２がチャンネルスキャンを実行し、発見した空きチャンネルについての情報を時刻ｔ２において測位サーバ１４へ有線通信部４３を介し出力する。
【００９２】
その後、時刻ｔ３で、測位サーバ１４の上記測位部８４が、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対し、時刻情報を無線で送信させるための送信命令をインターフェース部８２を介し出力する。そして、時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６で、測位サーバ１４の上記測位部８４が、上記１つの基地局以外の基地局（この例では第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄ）のそれぞれに対し、時刻情報を無線を介し受信させるための受信命令をインターフェース部８２を介して出力する。
【００９３】
そして、時刻ｔ７で、第１基地局１２Ａの制御部３２が、無線部２８を介し、時計４１の時刻情報を無線により送信し、第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄがその送信された時刻情報を受信する。
【００９４】
その後、時刻ｔ８，ｔ９，ｔ１０で、第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄの制御部３２が、受信した時刻情報（すなわち第１基地局１２Ａによって送信された電波を第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄのそれぞれで受信した時刻）を、有線通信部４３を介し測位サーバ１４に対し順次出力する。
【００９５】
ここで、各基地局１２の位置は既知であることから、上記第１基地局１２Ａから送信された（時計４１の時刻情報を含む）電波が第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄのそれぞれへ到達するのに要する伝搬時間は予め算出することができる。したがって、第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄのそれぞれについて、上記受信時刻と第１基地局１２Ａからの送信時刻との時間差から上記伝搬時間を引いたものが、第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄの時計４１と第１基地局１２Ａの時計４１との時間ずれとなる。
【００９６】
図１１は、４つの基地局１２Ａ〜１２Ｄが移動局１０からの測距用電波信号を受信し、対応する受信時刻情報を測位サーバ１４へ出力する際の通信の流れを表すタイムチャートである。上記図１０と同様、縦線で表された第１〜第４基地局１２Ａ〜１２Ｄと測位サーバ１４と移動局１０との間を横方向に結ぶ矢印が、各基地局１２、測位サーバ１４、及び移動局１０の間の通信の挙動を示す。
【００９７】
図１１において、まず時刻ｔ２１で、測位サーバ１４が、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対し、無線通信における空きチャンネルの探索命令をインターフェース部８２を介し出力する。これに対応して、第１基地局１２Ａでは、制御部３２がチャンネルスキャンを実行し、発見した空きチャンネルについての情報を時刻ｔ２２において測位サーバ１４に対し有線通信部４３を介し出力する。
【００９８】
その後、時刻ｔ２３で、測位サーバ１４の上記測位部８４が、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対し、上記測距用電波信号を移動局１０から無線送信させるための情報送信命令をインターフェース部８２を介し出力する。これに対応し、時刻ｔ２４で、第１基地局１２Ａの制御部３２が、無線部２８を介し、移動局１０に対し、上記測距用電波信号を無線を介し送信させる情報送信命令を送信する。
【００９９】
そして、時刻ｔ２５，ｔ２６，ｔ２７，ｔ２８において、測位サーバ１４の上記測位部８４が、全ての基地局（第１〜第４基地局１２Ａ〜１２Ｄ）のそれぞれに対し、時刻情報を無線を介し受信させるための情報受信命令をインターフェース部８２を介し出力する。
【０１００】
その後、時刻ｔ２９，ｔ３０，ｔ３１で、移動局１０の制御部３２が、無線部２８を介し、測距用電波信号を無線を介し送信する。その後第１〜第４基地局１２Ａ〜１２Ｄがその送信された測距用電波信号を受信する。このように送信及び受信を複数回（この例では３回）行う。なお、本実施形態では先に説明したようにこの複数回の間隔を所定の等時隔で行う。すなわち、ｔ３１−ｔ３０＝ｔ３０−ｔ２９（＝△ｔｏ；後述の図１３のステップＳ４０参照）である。基地局１２Ａが受信した３回の受信時刻をｔ１２１，ｔ１２２，ｔ１２３とし、それぞれの受信信号強度が上記図９に示した「ア」、「イ」、「ウ」であったとすると、３回目の「ウ」の信号がジッタが最も少ない。
【０１０１】
その後、第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄの制御部３２が、上記３回の中から前述のようにして選択した１回の信号に係わる受信時刻情報を、測位サーバ１４へ有線通信部４３を介し出力する。
【０１０２】
図１２は、上記測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのそれぞれの制御部３２が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【０１０３】
まず、ステップＳ１１０において、各基地局１２同士の時計４１の時刻合わせ処理を行う。具体的には、図１０を用いて前述したように、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）については、チャンネルスキャンを実行し（図１０の時刻ｔ２参照）、無線部２８を介して時計４１の時刻情報を無線により送信する（時刻ｔ７参照）。上記１つの基地局以外の基地局（この例では第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄ）については、サーバ１４からの受信命令（時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６参照）に対応して、第１基地局１２Ａからの時計４１の時刻情報を受信する（時刻ｔ７参照）。その後、第１基地局１２Ａから受信した時刻情報を測位測位サーバ１４に対し出力する（時刻ｔ８，ｔ９，ｔ１０参照）。
【０１０４】
その後、ステップＳ１２０に移り、受信回数Ｎをカウントする変数Ｎ＝１とする。
【０１０５】
そして、ステップＳ１３０において、到来時刻検出部４２に制御信号を出力し、移動局１０からの測距用電波信号が、アンテナ部２０を介し無線部２８で受信されたかどうか（図１０の時刻ｔ２９参照）を判定する。このときの判定は、前述したように、相関計算部５０が算出した、遅延回路４６で遅延された受信波とレプリカ符号発生部４４のレプリカ符号との相関値に基づいて行う。測距用電波信号が受信されるまでステップＳ１３０の判定が満たされずループ待機し、測距用電波信号が受信されたら判定が満たされて、ステップＳ１４０に移る。
【０１０６】
ステップＳ１４０では、上記測距用電波信号受信時の時計４１による時刻（受信時刻）を、受信時刻として検出する。そして、検出された受信時刻を記憶部４５に記憶させる。その後、ステップＳ１５０に移る。
【０１０７】
ステップＳ１５０では、到来時刻検出部４２に制御信号を出力し、ＲＳＳＩ部４７において、上記ステップＳ１３０で受信した測距用電波信号の信号強度を測定する。そして、測定された信号強度を記憶部４５に記憶させる。
【０１０８】
そして、ステップＳ１６０において、予め定められた送信回数Ｎｍａｘ（この例では前述したようにＮｍａｘ＝３）にＮが等しくなったかどうかを判定する。Ｎｍａｘより小さい場合（この例ではＮ＝１又は２であった場合）は判定が満たされず、ステップＳ１６５に移る。
【０１０９】
ステップＳ１６５では、Ｎの値に１を加え、ステップＳ１３０に戻り、以降、同様の手順を繰り返す。これにより、ステップＳ１３０で測距用電波信号を受信する都度、ステップＳ１４０での受信時刻の検出・記憶、ステップＳ１５０での受信信号強度の検出・記憶を繰り返す（上記図１１の時刻ｔ３０，ｔ３１参照）。そして、Ｎ＝Ｎｍａｘとなったら（この例では３回目の送信が終わったら）ステップＳ１６０の判定が満たされ、ステップＳ１７０へ移る。
【０１１０】
ステップＳ１７０では、到来時刻検出部４２に制御信号を出力し、信号選択部４８に対し信号強度に基づく前述の信号選択処理を行わせる。すなわち、信号選択部４８は、記憶部４５に記憶された（図８に一例を示した）信号強度とジッタとの相関を参照しつつ、記憶部４５に記憶された各回の受信信号強度に基づき、Ｎｍａｘ回（この例では３回）だけ受信した上記３つの測距用電波信号のうちジッタが最も少なくなるものを選択する。その後、ステップＳ１８０に移る。
【０１１１】
ステップＳ１８０では、上記ステップＳ１７０で選択された測距用電波信号に対応した受信時刻を記憶部４５から読み出し、時刻補正処理を行う。この補正処理は、測距のための前述の式（１Ａ）〜（１Ｃ）を適用するにあたって必要に応じて行うものである。すなわち、複数回（前述の例では３回）のうちの最初の回を基準として、それよりも（上記時隔△ｔｏだけ経過した）１回あとの測距用電波信号が信号選択部４８で選択された場合には、その信号に対応した受信時刻から上記△ｔｏを差し引く補正を行う。同様に基準より２回後の信号であれば２×△ｔｏを受信時刻より差し引く。一般的には最もジッタの少ない受信回をｉ（ｉは１，２，３のいずれか）、基地局をｎとした場合、受信時刻情報は「ｔｎｉ−Δｔｏ×(ｉ−１）」となる。このような時刻補正を行うことにより、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４８で複数回のいずれの回の信号が選択されたとしても、測位サーバ１４が、全基地局１２Ａ〜１２Ｄからの４つの受信時刻情報に対して一括して式（１Ａ）〜（１Ｃ）を適用することができる。
【０１１２】
そして、ステップＳ１９０で、上記ステップＳ１８０で（必要に応じて）補正処理が行われた受信時刻情報を測位サーバ１４へ出力し（上記図１１の時刻ｔ３２，ｔ３３，ｔ３４，ｔ３５参照）、このフローを終了する。
【０１１３】
図１３は、上記測距用電波信号の送信時において、移動局１０の制御部３２が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【０１１４】
まず、ステップＳ５において、無線部２８を介しアンテナ部２０から送信するときの送信出力の値Ｐを、予め定められた所定の値Ｐｏとする。その後、ステップＳ１０において、送信回数（前述の基地局１２での受信回数と同じ）をカウントする変数Ｎ＝１とする。
【０１１５】
そして、ステップＳ２０に移り、送信出力の値Ｐに上記Ｎの値を乗じ、これを新たな送信出力の値Ｐとする。その後、ステップＳ３０において、ステップＳ２０で設定した出力値Ｐで無線部２８を介しアンテナ部２０から測距用電波信号を送信する（上記図１１の時刻ｔ２９参照）。なおこれらステップＳ２０及びステップＳ３０が、各請求項記載の送信制御手段や送信制御部を構成すると共に、異点化処理手段をも構成する。
【０１１６】
その後、ステップＳ４０に移り、予め定められた複数回送信の送信間隔△ｔｏが経過したかを判定する。△ｔｏが経過するまでステップＳ４０の判定が満たされずループ待機し、△ｔｏが経過したら判定が満たされて、ステップＳ５０に移る。
【０１１７】
そして、ステップＳ５０において、予め定められた送信回数Ｎｍａｘ（この例では前述したようにＮｍａｘ＝３）にＮが等しくなったかどうかを判定する。Ｎｍａｘより小さい場合（この例ではＮ＝１又は２であった場合）は判定が満たされず、ステップＳ６０に移る。
【０１１８】
ステップＳ６０では、Ｎの値に１を加え、ステップＳ２０に戻り、以降、同様の手順を繰り返す。これにより、ステップＳ２０でその都度送信出力Ｐを等比級数的に２倍、３倍、…としながらＮ＝Ｎｍａｘとなる回数までステップＳ３０で送信を繰り返す（上記図１１の時刻ｔ３０，ｔ３１参照）。なお、このような等比級数的な順序ではなく、例えば送信出力Ｐを１倍、３倍、２倍の順で切り替えるような、順不同の態様であってもよい。すなわち、各回ごとに前回の出力の所定の比で順次異なるようにすれば足りる。そして、Ｎ＝Ｎｍａｘとなったら（この例では３回目の送信が終わったら）ステップＳ５０の判定が満たされ、このフローを終了する。なお、ステップＳ２０においてＰをＮ倍することで等比級数的に送信出力Ｐを等比級数的に２倍、３倍、…とするのに限られない。例えば、ステップＳ２０において、Ｐに一定値（＝出力差ピッチ）Ｘを加え、Ｐ＝Ｐ＋Ｘとするようにしてもよい。この場合、送信出力Ｐは等差数列的に増大することとなる。
【０１１９】
図１４は、上記測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、測位サーバ１４の測位部８４が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【０１２０】
まず、ステップＳ２１０において、前述した各基地局１２同士の時計４１の時刻合わせを行わせる時計合わせ指示処理を行う。具体的には、図１０を用いて前述したように、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対しては、チャンネルスキャン命令を出力し（図１０の時刻ｔ１参照）、その応答が入力されたら、当該基地局１２Ａに対し時刻情報送信命令を出力する（時刻ｔ３参照）。上記１つの基地局以外の基地局（この例では第２〜第４基地局１２Ｂ〜１２Ｄ）に対しては、時刻情報受信命令を出力（時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６参照）した後、これに応じた、各基地局１２Ｂ〜１２Ｄからの時刻情報を入力する（時刻ｔ８，ｔ９，ｔ１０参照）。
【０１２１】
その後、ステップＳ２２０に移り、上述したようにして移動局１０から各基地局１２Ａ〜１２Ｄへ測距用電波信号を送信させ、対応する受信時刻情報を取得する受信時刻情報取得処理を行う。具体的には、図１１を用いて前述したように、任意の１つの基地局１２（この例では第１基地局１２Ａ）に対しては、チャンネルスキャン命令を出力し（図１１の時刻ｔ２１参照）、その応答が入力されたら、当該基地局１２Ａに対し移動局１０からの測距用電波信号の送信を促す情報送信命令を出力する（時刻ｔ２３参照）。その後、全基地局１２Ａ〜１２Ｄに対して上記移動局１０からの測距用電波信号の受信待機状態を促す情報受信命令を出力し（時刻ｔ２５，ｔ２６，ｔ２７，ｔ２８参照）、受信後の各基地局１２Ａ〜１２Ｄからの受信時刻情報を入力する。
【０１２２】
そして、ステップＳ２３０において、上記ステップＳ２２０で取得した全基地局１２Ａ〜１２Ｄからの受信時刻情報（必要に応じて前述の補正済）に対し、式（１Ａ）（１Ｂ）（１Ｃ）や図６を用いて説明した手法を適用し、各基地局１２Ａ〜１２Ｄから移動局１０までの距離を算出する（＝測距処理手段）。全基地局１２Ａ〜１２Ｄの位置は既知であり、例えば図２に示した座標系における各基地局１２Ａ〜１２Ｄのｘ座標ｙ座標を適用することで、移動局１０の当該座標系における位置、すなわち座標（ｘ，ｙ）を算出することができる（＝測位処理手段）。
【０１２３】
以上説明したように、本実施形態においては、予めジッタと受信信号強度との相関（図８参照）を各基地局１２Ａ〜１２Ｄの記憶部４５に格納保持しておく。測距時には移動局１０から測距用電波信号が複数回送信されるが、このとき各回において出力が異なるよう制御されることで、各回の測距用電波信号が上記ジッタと受信信号強度の相関において互いに異なる測定点となる。そして、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４２がそれら複数回の測距用電波信号のうち、ジッタが小さい信号を選択し、それに係わる受信時刻情報を測距サーバ１４へ出力する。これにより、測距サーバ１４では、各基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれにおいてジッタの影響が最も小さく精度が高かった受信時刻情報を元に、測距処理を行うことができる。この結果、測距精度を向上することができる。
【０１２４】
また、図８に示したように、ジッタと受信信号強度との相関を、横軸の受信信号強度を対数軸で表した場合、受信信号強度の減少にしたがって、ジッタ減少→極小値→ジッタ増加という、バスタブ型曲線として表される。本実施形態では特に、移動局１０からの複数回送信時の送信出力制御の際、送信出力を等比級数的に変化させる（図１３のステップＳ２０参照）ことにより、上記（横軸を対数軸で表した）曲線上において、略等間隔にて複数個の測定点をとることができる。
【０１２５】
またこのとき、本実施形態では特に、上記のように固定局１０から３回の送信を行うことで、上記相関曲線状で３個の測定点をとることができる。これにより、各測定点が上記曲線のどの領域に属するか（例えば図８における、極小値となる前の上記右下がり領域Ｓ１か、上記極小値を挟む領域Ｓ２か、極小値以降の上記右上がり領域Ｓ３か）を確実に推定することができる。また、何らかの支障により１回の測距用電波信号の受信が不調に終わった場合でも、２回の測距用電波信号の受信は確保することができるので、測距信頼性を向上することができる。
【０１２６】
さらに、本実施形態では特に、複数回の測距用電波信号の送信時に、移動局１０側から一定時間間隔△ｔｏで送信を行う。これにより、各基地局１２Ａ〜１２ｄにおける受信制御（復調や拡散符号の逆拡散等）をより容易かつ円滑に行うことができる。
【０１２７】
なお、本発明は上記実施形態に限られず、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順を追って説明する。
【０１２８】
（１）各送信信号に識別符号を含ませる場合
すなわち、移動局１０から複数回（例えば３回）送信される測距用電波信号のそれぞれについて、互いを識別するための識別子が含まれるようにしてもよい。この場合、上記図１３における上記ステップＳ５０→ステップＳ６０→ステップＳ２０→…のループにおいてステップＳ３０が繰り返されるたびに測距用送信を行うとき、その都度、信号に含まれる識別子を変えるように制御部３２が制御を行う。識別子の例としては、例えば上記拡散符号発生部３８で発生する（スペクトラム拡散のための）拡散符号を用いることができる。この場合、制御部３２の拡散符号発生部３８が、複数回送信される測距用電波信号の各回ごとに、拡散符号が異なるように制御する。これにより、基地局１２Ａ〜１２Ｄでは、移動局１０から順次出力される測距用電波信号を、含まれる拡散符号によって識別しつつ受信することができる。この結果、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおいて受信制御を容易かつ円滑に行える効果がある。
【０１２９】
また、上記以外に、移動局１０の制御部３２での測距用電波信号の生成において副搬送波を用いる場合（←１つの電波信号に多くのデータを一度に付加して送信することができる）には、その副搬送波を上記識別子として用いることもできる。この場合、上記同様、基地局１２Ａ〜１２Ｄでは、移動局１０から順次出力される測距用電波信号を、含まれる副搬送波によって識別しつつ受信することができ、受信制御を容易かつ円滑に行うことができる。
【０１３０】
（２）受信時刻の選択をサーバで行う場合
上記実施形態及び（１）の変形例においては、基地局１２Ａ〜１２Ｄの記憶部４５に格納保持したジッタと受信信号強度との相関に基づき、基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４２で測距用電波信号の選択を行った。しかしながらこれに限られず、そのような信号選択を測距サーバ１４で行う（信号選択部４２の機能を測距サーバ１４へ移す）ようにしてもよい。この場合、各基地局１２Ａ〜１２Ｄは、移動局１０から受信した複数回の測距用電波信号のそれぞれを、ＲＳＳＩ部４７で検出した受信信号強度と対応させる形で測距サーバ１４で出力する。測距サーバ１４は、予め（記憶部４５に代わって）上記ジッタと受信信号強度との相関を格納保持しておき、その相関に基づき、各基地局１２ごとに、ジッタが小さく精度が高い受信時刻情報を選択する。そして、各基地局１２ごとに選択した信号を元に測距処理を行う。
【０１３１】
本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
なお、上記のように測距サーバ１４側で測距用電波信号の選択を行う場合、上記のように各基地局１２ごとに個別に選択を行う以外に、さらに以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）に示すようなバリエーションも考えられる。
【０１３３】
（ｉ）移動局１０が測距用電波信号を送信したとき、基地局１２Ａ〜１２Ｄでの受信信号強度が、それぞれ、ある（少なくとも１つの、以下同様）基地局１２では図８の右下がり領域Ｓ１に位置し、別の基地局１２では極小値を挟む領域Ｓ２に位置し、さらに別の基地局では右上がり領域Ｓ３に位置する、というように各基地局１２ごとにばらつくような場合があり得る。このような場合には、全基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける複数回（この例では３回）の全測距用電波信号を鑑みて、受信信号強度が領域Ｓ２に位置する基地局１２の数が最大となる（領域Ｓ１や領域Ｓ３に位置する基地局１２の数よりも多くなる）ような、測距用電波信号を選択するようにしてもよい。
【０１３４】
（ｉｉ）ある基地局１２では図８の右下がり領域Ｓ１に受信信号強度が位置し、別の基地局１２では右上がり領域Ｓ３に受信信号強度がばらついた場合（領域Ｓ２に受信信号強度が位置する基地局１２はなかった場合）は、それらのうち最大ジッタを与えている基地局１２に着目し、当該基地局１２のジッタを最小としている送信出力値の測距用電波信号を選択する。さらにこの場合で、もし領域Ｓ１に係る基地局１２と領域Ｓ３に係る基地局とで最大ジッタが同程度であったときには、領域Ｓ１に係る基地局の数が多い測距用電波信号を選択する(受信信号強度の誤差があると、領域Ｓ３のほうが急に悪化するため悪影響が出やすいため)ようにしてもよい。
【０１３５】
（ｉｉｉ）どの基地局１２Ａ〜Ｄにおける受信信号強度も領域Ｓ１か領域Ｓ２にある（領域Ｓ３には存在しない）ような送信出力値の測距用電波信号を選ぶ。この際、領域Ｓ１に受信信号強度が位置するような基地局１２に関しては、後述の（４）の変形例の手法で基地局１２側の受信感度を落とすことにより、受信信号強度が領域Ｓ２に位置するようにしてもよい。この際、基地局１２側で受信感度を調整しても領域Ｓ２に入らなければ、その旨（誤差が過大である）を測距サーバ１４に報知するようにしてもよい。
【０１３６】
なお、上記実施形態や（１）の変形例において、この（２）の変形例と同様に測距サーバ１４側にジッタと受信信号強度との相関を記憶させておくことも可能である（＝相関記憶手段としての機能）。この場合、信号選択を行う各基地局１２Ａ〜１２Ｄは、信号選択を行うにあたり、上記ジッタと受信信号強度との相関を測距サーバ１４から取得し、その取得した相関に基づき信号選択部４２で選択を行うようにすればよい（信号選択機能は基地局１２に残し、相関の記憶機能のみを測距サーバ１４へ移す）。この場合、上記相関のデータが適宜最新のものに更新されうる場合に、測距サーバ１４に格納された相関データのみを一括して更新するだけで足りるという効果がある。
【０１３７】
あるいは、各基地局１２Ａ〜１２Ｄが、ＲＳＳＩ部４７で検出した各測距用電波信号の受信信号強度情報のみを測距サーバ１４へ出力するようにしてもよい。この場合、測距サーバ１４が、自ら記憶保持した上記ジッタと受信信号強度との相関に基づき（各基地局１２ごとに）最適な測距用電波信号を選択してその選択指示情報を各基地局１２へ返す。各基地局１２では、その選択指示に応じて、信号選択部４２が測距用電波信号を選択し、対応する受信時刻情報を選択する。そして、この選択された受信時刻情報が各基地局１２から測距サーバ１４へ出力され、測距サーバ１４で測距処理が行われる。
【０１３８】
上記２つの例によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
（３）距離データ化を各基地局で行う場合
以上においては、基地局１２Ａ〜１２Ｄから取得した受信時刻情報に基づき、測距サーバ１４が上記式（１Ａ）〜（１Ｃ）を適用して各基地局１２Ａ〜１２Ｄから移動局１０までの距離を算出する測距処理（距離データ化）を行ったが、これに限られない。すなわち、基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれが、受信時刻情報に基づき前述の式（１Ａ）〜（１Ｃ）を適用し、距離データ化を行うようにしてもよい（測距処理手段としての機能）。この場合、ＴＤＯＡ方式では各基地局１２は自らの受信時刻情報以外に他の基地局１２の受信時刻情報も必要であるが、基地局１２どうしでそのための通信を行うか、測距サーバ１４を介して情報送受を行うようにすれば足りる（ＴＯＡ方式ではこのような通信は不要。後述する（５）の変形例参照）。測距サーバ１４は、前述と同様、各基地局１２Ａ〜１２Ｄで算出した各基地局１２Ａ〜１２Ｄから移動局１０までの距離に対し、各基地局１２Ａ〜１２Ｄのｘ座標ｙ座標を適用して、移動局１０の座標（ｘ，ｙ）を算出する（測位処理手段としての機能）。
【０１４０】
なお、この場合も、既に上述した各例と同様、ジッタと受信信号強度との相関を基地局１２Ａ〜１２Ｄの記憶部４５に格納保持しておいてもよいし、測距サーバ１４側で格納保持しておくようにしてもよい。また複数回の測距用電波信号からの信号選択についても、基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４２で行うようにしてもよいし、測距サーバ１４で行うようにしてもよい。さらに各基地局１２は複数回の受信信号強度の報告のみを行って、測距サーバ１４でこれに対応した上記選択指示情報を返すようにしてもよい。
【０１４１】
本変形例によっても、前述と同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
（４）基地局側で異点化処理を行う場合
以上においては、（各回の測距用電波信号がジッタと受信信号強度との相関上において互いに異なる測定点となる）異点化処理として、移動局１０が、送信出力を変えて複数回（この例では３回）の測距用電波信号の送信を行うようにした。しかしながら、これに限られず、他の手法でもよい。例えば、移動局１０側からの送信出力は略同一としつつ、基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける受信感度を各回で変える（＝本変形例での異点化処理）ことにより、各回の測距用電波信号が上記相関上において互いに異なる測定点となるようにしてもよい（なお移動局１０からの送信出力も併せて可変としてもよい）。
【０１４３】
図１５は、そのような変形例における基地局１２Ａ〜１２Ｄの機能的構成の概略を表す機能ブロック図であり、上記実施形態の図４に相当する図である。図４と同等の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。
【０１４４】
図１５において、送受信切換部２４と無線部２８との間に、可変減衰手段としての可変減衰器（アッテネータ）２５が新たに設けられている。
【０１４５】
可変減衰器２５の減衰率は、制御部３２によって可変に制御される。移動局１０側が略同一の送信出力で複数回の測距用電波信号を送信するとき、制御部３２が可変減衰器２５の減衰率を各回で変えることにより、各測距用電波信号の受信信号強度を変化させることができる。この結果、上記実施形態と同様、複数回の測距用電波信号それぞれが、ジッタと受信信号強度との上記相関上において互いに異なる測定点となるようにすることができる。
【０１４６】
図１６は、本変形例において、移動局１０の制御部３２が測距用電波信号の送信時に実行する制御手順の要部を表すフローチャートであり、上記図１３に相当する図である。図１６において、図１３のフローにおけるステップＳ２０が省略され、送信出力Ｐ＝Ｐｏで一定化されている。その他は図１３のフローと同様であり、説明を省略する。
【０１４７】
図１７は、測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄのそれぞれの制御部３２が実行する制御手順の要部を表すフローチャートであり、上記図１２に相当する図である。
【０１４８】
図１７において、ステップＳ１６０とステップＳ１６５との間に、新たにステップＳ１６２が設けられている。ステップＳ１６０でＮ＜Ｎｍａｘとなり判定が満たされない場合、ステップＳ１６２に移る。ステップＳ１６２では、上記可変減衰器２５に制御信号を出力し、減衰量（減衰率）を変化させる（＝減衰制御手段、異点化処理手段）。これによって、上述したように基地局１２の受信感度を変更し、各測距用電波信号の受信信号強度を変化させる。ステップＳ１６２が終了したら、ステップＳ１６５へ移る。その他の手順は図１２のフローと同様であり、説明を省略する。
【０１４９】
本変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得る。すなわち、測距時には移動局１０から測距用電波信号が出力一定で複数回送信されるが、このとき各回において基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信感度が異なるよう制御されることで、各回の測距用電波信号が上記ジッタと受信信号強度の相関において互いに異なる測定点となる。そして、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４２がそれら複数回の測距用電波信号のうち、ジッタが小さい信号を選択し、それに係わる受信時刻情報を測距サーバ１４へ出力する。これにより、測距サーバ１４では、各基地局１２Ａ〜１２Ｄそれぞれにおいてジッタの影響が最も小さく精度が高かった受信時刻情報を元に、測距処理を行うことができる。この結果、測距精度を向上することができる。
【０１５０】
なお、上記においては、基地局１２Ａ〜１２Ｄに設けた可変減衰器２５の減衰率を制御することにより上記異点化処理を実行したが、これに限られない。すなわち、複数回の測距用電波信号の受信時において、受信アンテナとしてのアンテナ部２０（可変減衰手段）のアンテナ感度を各回ごとに変化させるようにしてもよい（＝減衰制御手段、異点化処理手段）。この場合も、同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
（５）ＴＯＡ方式で測距を行う場合
以上においては、同一の測距用電波信号に対する各基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信時刻の比較により測距処理を行ういわゆるＴＤＯＡ方式を例にとって説明したが、これに限られず、本発明に対しＴＯＡ方式を適用することもできる。
【０１５２】
図１８は、ＴＯＡ方式を行う本変形例における上記測位部８４による測距原理の手法を説明するための説明図であり、上記図６に対応する図である。図６と同様、第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃの３つを用いる場合を例にとって説明する。
【０１５３】
図１８において、前述の図６と同様、座標（ｘ1，ｙ1）に位置する第１基地局１２Ａと座標（ｘ，ｙ）に位置する移動局１０との距離をｒ１、座標（ｘ2，ｙ2）に位置する第２基地局１２Ｂと移動局１０との距離をｒ２、座標（ｘ3，ｙ3）に位置する第３基地局１２Ｃと移動局１０との距離をｒ３とし、第１〜第３基地局１２Ａ〜１２Ｃの時計がそれぞれ有する時刻のずれに基づく誤差ｓ（前述と同様、各基地局１２Ａ〜１２Ｃの時計４１は同期されて誤差ｓは各基地局に共通）とすると、下記の式（２）で表される関係が成り立つ。
（ｘ−ｘ1）2＋（ｙ−ｙ1）2＝（ｒ1＋ｓ）2
（ｘ−ｘ2）2＋（ｙ−ｙ2）2＝（ｒ2＋ｓ）2
（ｘ−ｘ3）2＋（ｙ−ｙ3）2＝（ｒ3＋ｓ）2 …（２）
【０１５４】
上記３つの式を例えばニュートンラプソン法などにより解くことにより、ｘ，ｙ，ｓの値を算出し、移動局１０の位置のｘ座標、ｙ座標を特定することができる。
【０１５５】
なお、各基地局１２Ａ〜１２Ｃの測距部４２が測定した各基地局１２Ａ〜１２Ｃと移動局１０との距離ｒ1，ｒ2，ｒ3はそれぞれ、移動局１０と基地局１２とがそれぞれ有する時計４１の時刻のずれに基づく誤差ｓが考慮されていない、いわゆる疑似距離と呼ばれるものである。そこで、これらに代えて、距離ｒ1，ｒ2，ｒ3として、上記時計のずれに基づく誤差ｓが補正された正確な距離を用いるようにしてもよい。
【０１５６】
前述の図３において、本変形例では、図３に示した移動局１０の時計４１が必須の構成となる。この移動局１０の時計４１と各基地局１２Ａ〜１２Ｄの時計４１との時刻合わせが行われる。そして、本変形例では、基地局１２Ａ〜１２Ｄに備えられた到来時刻検出部４２（図３参照）が、移動局１０から測距用電波信号が送信された時刻と、その測距用電波信号が基地局１２Ａ〜１２Ｄで受信された時刻とを検出する。移動局１０からの測距用電波信号の送信時刻は、例えば、制御部３２に備えられたベースバンド信号生成復元部３６が測距用電波信号に含まれるベースバンド信号を復元することによって取得することができる。なお、例えば移動局１０と各基地局１２Ａ〜１２Ｄとで、予め所定の時隔で移動局１０から送信する旨の事前設定をしておき、これに基づき基地局１２Ａ〜１２Ｄ側で移動局１０からの送信時刻を決定する等、他の手法でもよい。このようにして得られた移動局１０の送信時刻と各基地局１２Ａ〜１２Ｄの受信時刻とが測距サーバ１４へ出力される（このとき、前述と同様にして、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの信号選択部４２が、複数回の測距用電波信号のうちジッタが小さい信号を選択し、それに係わる送信時刻情報及び受信時刻情報を測距サーバ１４へ出力する）。測距サーバ１４は、その送信時刻と受信時刻との差で測距用電波信号の伝搬時間を求める。そして、この伝搬時間に前述の電波速度（光速）ｃ（＝２．９９７×１０8［ｍ／ｓ］）を乗じることで、移動局１０と各基地局１２Ａ〜１２Ｄとの距離を算出することができる。なお、前述と同様、上記伝搬時間の算出や距離算出を基地局１２Ａ〜１２Ｄ側で実行するようにしてもよい。
【０１５７】
本変形例によっても、上記実施形態や各変形例と同様の効果を得る。
【０１５８】
（６）その他
上記においては、被測位局として移動可能な移動局が設けられる場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、上記基地局１２のように固定的に配置されるものに対し無線通信を介して測位を行う場合であっても、本発明を適用することができる。この場合も、上記同様、ジッタの影響を低減して測距精度を向上することができる。
【０１５９】
また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
【０１６０】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明の一実施形態の測位システムの構成の一例を表す説明図である。
【図２】位置算出のために、移動可能領域において便宜上設定される座標系を表す説明図である。
【図３】移動局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【図４】基地局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【図５】測位サーバの機能的構成を表す機能ブロック図である。
【図６】測距部による測距原理の手法を説明するための説明図である。
【図７】ジッタの挙動を説明するための説明図である。
【図８】信号強度とジッタとの相関関係を表す図である。
【図９】信号選択の一例を表す説明図である。
【図１０】基地局で移動局からの測距用電波信号を受信するに先立ち、各基地局の時計を同期させる際の通信の流れを表すタイムチャートである。
【図１１】基地局が移動局からの測距用電波信号を受信し、対応する受信時刻情報を測位サーバへ出力する際の通信の流れを表すタイムチャートである。
【図１２】測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、基地局のそれぞれの制御部が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【図１３】測距用電波信号の送信時において、移動局の制御部が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【図１４】上記測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、測位サーバの測距部が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【図１５】基地局側で異点化処理を行う変形例における基地局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。
【図１６】移動局の制御部が測距用電波信号の送信時に実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【図１７】測距用電波信号の送信及びそれに先立つ時計合わせ時において、基地局のそれぞれの制御部が実行する制御手順の要部を表すフローチャートである。
【図１８】ＴＯＡ方式を行う変形例における上記測距部による測距原理の手法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１６２】
８ 測位システム
１０ 移動局（被測位局）
１２Ａ〜Ｄ 基地局（測位局）
１４ 測位サーバ（測距サーバ）
２５ 可変減衰器（可変減衰手段）
４２ 到来時刻検出部
４５ 記憶部（相関記憶手段）
４８ 信号選択部（信号選択手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距用電波信号を複数回送信する送信部を備えた移動局と、
前記送信部から送信された前記測距用電波信号を受信する受信部を備えた基地局と、
前記受信部で受信した前記測距用電波信号に基づき、前記移動局から前記基地局までの測距処理を行う測距処理手段と
を有する測位システムであって、
予め算出された、受信信号の時間分散と受信信号強度との相関を格納保持した相関記憶手段と、
前記送信部による前記複数回の測距用電波信号の送信時に、各回の測距用電波信号が前記相関上において互いに異なる測定点となるように異点化処理する異点化処理手段とを有し、
前記測距処理手段は、
前記送信部から複数回送信された前記測距用電波信号のうち、前記相関記憶手段に記憶された前記相関に応じて選択された測距用電波信号に係わる前記測距処理を行う
ことを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記異点化処理手段は、
前記移動局に備えられ、
複数回のそれぞれで互いに出力強度が異なる前記測距用電波信号を送信するように、前記送信部を制御する送信制御手段である
ことを特徴とする請求項１記載の測位システム。
【請求項３】
前記送信制御手段は、
前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに一定の出力差で順次異なるように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項２記載の測位システム。
【請求項４】
前記送信制御手段は、
前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに前回の出力の所定の比で順次異なるように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項２記載の測位システム。
【請求項５】
前記送信制御手段は、
互いに出力強度が異なる前記測距用電波信号を３回送信するように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の測位システム。
【請求項６】
前記送信制御手段は、
前記測距用電波信号を所定の時間間隔で複数回順次出力するように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項記載の測位システム。
【請求項７】
前記送信制御手段は、
前記複数回送信される前記測距用電波信号のそれぞれに、それぞれを識別するための識別子が含まれるように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項記載の測位システム。
【請求項８】
前記送信部は、
拡散符号を含む前記測距用電波信号を送信し、
前記送信制御手段は、
前記複数回の測距用電波信号に含まれる前記拡散符号が、前記識別子として各回ごとに異なるように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項７記載の測位システム。
【請求項９】
前記基地局の前記受信部は、
前記受信アンテナを介して受信した前記測距用電波信号を減衰させる可変減衰手段を備え、
前記異点化処理手段は、前記基地局に備えられ、前記移動局から送信される前記複数回の測距用電波信号のそれぞれごとに、前記可変減衰手段の減衰量を変化させる減衰制御手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の測位システム。
【請求項１０】
予め算出された受信信号の時間分散と受信信号強度との相関を格納保持した相関記憶手段と、
所定の移動可能領域を移動可能な移動局から送信され、互いに出力強度が異なる複数回の測距用電波信号を、受信アンテナを介し受信する受信部と、
前記受信部で受信した前記測距用電波信号の到来時刻を検出する到来時刻検出部と、
前記到来時刻検出部で検出された複数回の前記測距用電波信号の前記到来時刻のうち、前記受信信号の時間分散が最も小さい前記測距用電波信号に対応するものを前記相関に基づき選択する信号選択手段と
を有することを特徴とする基地局。
【請求項１１】
予め算出された受信信号の時間分散と受信信号強度との相関に基づく選択候補とするために、複数回の測距用電波信号を送信アンテナを介して移動局へ送信する送信部と、
前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに一定の出力差で順次異なるように、前記送信部を制御する送信制御部と
を有することを特徴とする移動局。
【請求項１】
測距用電波信号を複数回送信する送信部を備えた移動局と、
前記送信部から送信された前記測距用電波信号を受信する受信部を備えた基地局と、
前記受信部で受信した前記測距用電波信号に基づき、前記移動局から前記基地局までの測距処理を行う測距処理手段と
を有する測位システムであって、
予め算出された、受信信号の時間分散と受信信号強度との相関を格納保持した相関記憶手段と、
前記送信部による前記複数回の測距用電波信号の送信時に、各回の測距用電波信号が前記相関上において互いに異なる測定点となるように異点化処理する異点化処理手段とを有し、
前記測距処理手段は、
前記送信部から複数回送信された前記測距用電波信号のうち、前記相関記憶手段に記憶された前記相関に応じて選択された測距用電波信号に係わる前記測距処理を行う
ことを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記異点化処理手段は、
前記移動局に備えられ、
複数回のそれぞれで互いに出力強度が異なる前記測距用電波信号を送信するように、前記送信部を制御する送信制御手段である
ことを特徴とする請求項１記載の測位システム。
【請求項３】
前記送信制御手段は、
前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに一定の出力差で順次異なるように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項２記載の測位システム。
【請求項４】
前記送信制御手段は、
前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに前回の出力の所定の比で順次異なるように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項２記載の測位システム。
【請求項５】
前記送信制御手段は、
互いに出力強度が異なる前記測距用電波信号を３回送信するように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の測位システム。
【請求項６】
前記送信制御手段は、
前記測距用電波信号を所定の時間間隔で複数回順次出力するように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項記載の測位システム。
【請求項７】
前記送信制御手段は、
前記複数回送信される前記測距用電波信号のそれぞれに、それぞれを識別するための識別子が含まれるように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項記載の測位システム。
【請求項８】
前記送信部は、
拡散符号を含む前記測距用電波信号を送信し、
前記送信制御手段は、
前記複数回の測距用電波信号に含まれる前記拡散符号が、前記識別子として各回ごとに異なるように、前記送信部を制御する
ことを特徴とする請求項７記載の測位システム。
【請求項９】
前記基地局の前記受信部は、
前記受信アンテナを介して受信した前記測距用電波信号を減衰させる可変減衰手段を備え、
前記異点化処理手段は、前記基地局に備えられ、前記移動局から送信される前記複数回の測距用電波信号のそれぞれごとに、前記可変減衰手段の減衰量を変化させる減衰制御手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の測位システム。
【請求項１０】
予め算出された受信信号の時間分散と受信信号強度との相関を格納保持した相関記憶手段と、
所定の移動可能領域を移動可能な移動局から送信され、互いに出力強度が異なる複数回の測距用電波信号を、受信アンテナを介し受信する受信部と、
前記受信部で受信した前記測距用電波信号の到来時刻を検出する到来時刻検出部と、
前記到来時刻検出部で検出された複数回の前記測距用電波信号の前記到来時刻のうち、前記受信信号の時間分散が最も小さい前記測距用電波信号に対応するものを前記相関に基づき選択する信号選択手段と
を有することを特徴とする基地局。
【請求項１１】
予め算出された受信信号の時間分散と受信信号強度との相関に基づく選択候補とするために、複数回の測距用電波信号を送信アンテナを介して移動局へ送信する送信部と、
前記複数回の測距用電波信号の出力強度の大きさが、各回ごとに一定の出力差で順次異なるように、前記送信部を制御する送信制御部と
を有することを特徴とする移動局。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−２４４２４２（Ｐ２００９−２４４２４２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９４５５５（Ｐ２００８−９４５５５）
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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