測位システム、測位システムに適用可能な送信機および受信機
【課題】ノイズやマルチパスの影響下においても精度のよい測位システムを提供する。
【解決手段】移動局１０においては、符号発生部２８によって発生される第１符号と所定時間だけ遅れた第２符号とにより、変調部３４において第１搬送波と所定位相だけ遅らされた第２搬送波とがそれぞれ変調させられ、合成部４４により変調後の信号が合成され送信される。基地局１２においては、復調部７８により第１基準搬送波および所定位相だけ遅らされた第２基準搬送波に基づいて受信波が復調され、相関演算部８８により復調された２つの信号と対応する符号との相関値がそれぞれ算出され、差動アンプ９６により算出された２つの相関値の差分が算出され、受信時刻検出部７０により２つの相関値の差分に基づいて電波の受信時刻が算出される。また、測位部１００はその受信時刻に基づいて移動局１０の位置を算出する。
【解決手段】移動局１０においては、符号発生部２８によって発生される第１符号と所定時間だけ遅れた第２符号とにより、変調部３４において第１搬送波と所定位相だけ遅らされた第２搬送波とがそれぞれ変調させられ、合成部４４により変調後の信号が合成され送信される。基地局１２においては、復調部７８により第１基準搬送波および所定位相だけ遅らされた第２基準搬送波に基づいて受信波が復調され、相関演算部８８により復調された２つの信号と対応する符号との相関値がそれぞれ算出され、差動アンプ９６により算出された２つの相関値の差分が算出され、受信時刻検出部７０により２つの相関値の差分に基づいて電波の受信時刻が算出される。また、測位部１００はその受信時刻に基づいて移動局１０の位置を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機が発信する電波を受信機により受信し、その受信結果である受信時刻に基づいて前記送信機もしくは受信機の一方の位置の推定を行なう測位システム、および該測位システムに適用可能な送信機および受信機に関するものであり、特に、所定の位相偏移変換変調および復調を行なうことにより、受信時刻の測定を精度よく行なうことを可能にする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送信機が送信する電波を複数の受信機で受信し、これらの複数の受信機のそれぞれにおける受信時刻に基づいて前記送信機もしくは受信機の一方の位置の推定を行なう方法が提案されている。具体的には例えば、持ち運びされるなどによって位置が移動させられ、前記送信機もしくは受信機の一方として機能させられる移動局と、既知の位置に固定され、前記送信機もしくは受信機の他方として機能させられる複数の基地局との間で電波の送受信が行なわれる。そして、その受信結果である電波の受信時刻などに基づいて電波の伝搬距離を算出し、この伝搬距離を前記複数の基地局のそれぞれと移動局との距離として前記移動局の位置が算出される。
【０００３】
このとき、電波の受信時刻は、算出される移動局の位置に直接影響を及ぼすことから、この受信時刻の検出は精度よく行なわれることが望ましい。そのため、例えば送信機から送信される電波は拡散符号を含むものとされ、受信機においては受信した拡散符号とその拡散符号のレプリカ符号との相関値を算出し、その極大値の発生に基づいて受信時刻を検出する技術が提案されている。拡散符号は、位相が同期した場合に相関値が高いピークを生ずる性質を有することから、かかる技術によれば受信時刻を精度よく検出することが期待できる。
【０００４】
なお、特許文献１においては、符号分割多重アクセス通信方式（ＣＤＭＡ）を用いて複数の基地局と移動局の間で通信を行なう移動体通信システムにおける移動局の位置を測定する測位システムが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０１８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記送信機および受信機の周囲に配置された建物や壁、地物、金属性の什器などの影響により、送信機から送信された電波が反射や回折され、複数の異なる伝搬時間により受信機に到達するマルチパスが発生することがある。かかるマルチパスの影響下においては、相関値のピークが鈍ることがある。また、送信機および受信機の無線通信にノイズが生ずる場合にも、相関値のピークが鈍ることがある。このような場合には、前述の相関値のピークを生じた時刻を検出することによって、電波の受信時刻を制度よく検出することができない場合があるという問題があった。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、送信機から送信された電波を受信機が受信し、前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置を、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信機における受信時刻とに基づいて算出する測位システムにおいて、マルチパスの存在下など、受信機において相関値のピークが鈍るなどによりその相関値のピークに基づいて電波の受信時刻を精度よく検出することが困難な場合においても、該受信時刻を精度よく検出することが可能であり、該検出された受信時刻に基づいて位置の算出を行なうことの可能な測位システム、その測位システムに適用可能な移動局、および基地局を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明は、（ａ）送信機から送信された電波を受信機が受信し、前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置を、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信機における受信時刻とに基づいて算出する測位システムであって、（ｂ）前記送信機は、第１符号と、該第１符号より所定時間だけ遅らせて第２符号とを発生する符号発生部と、（ｃ）前記符号発生部により発生させられる前記第１符号で第１搬送波を変調し、前記符号発生部により発生させられる前記第２符号で該第１搬送波より所定位相だけ遅らされた第２搬送波を変調するとともに、変調後の該第１搬送波および第２搬送波を合成する変調部と、（ｄ）該変調部による出力を電波として送信する送信部と、を有し、（ｅ）前記受信機は、前記送信部により送信された電波を受信する受信部と、（ｆ）前記第１符号及び前記第２符号に対応した第１受信信号及び第２受信信号を得るために第１基準搬送波に基づいて該受信部により受信された受信波を復調し、該第１基準搬送波より前記所定位相だけ遅れた第２基準搬送波に基づいて前記受信波を復調する復調部と、（ｇ）前記復調部により前記第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号と前記第１符号との第１相関値と、前記復調部により前記第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と前記第２符号との第２相関値とを算出する相関演算部と、（ｈ）前記相関演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分を算出する差分演算部と、を有し、（ｉ）前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分に基づいて前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻を算出する受信時刻検出部と、（ｊ）前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置を、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信時刻検出部により検出される受信時刻とに基づいて算出する測位部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項８にかかる発明は、（ａ）第１符号と、該第１符号より所定時間遅らせて第２符号とを発生する符号発生部と、（ｂ）前記符号発生部により発生させられる前記第１符号で第１搬送波を変調し、前記第２符号発生部により発生させられる前記第２符号で該第１搬送波より所定位相だけ遅らされた第２搬送波を変調するとともに、変調後の該第１搬送波及び第２搬送波を合成する変調部と、（ｃ）該変調部による出力を無線により送信する送信部と、を有し、（ｄ）請求項１乃至７のいずれか１に記載の測位システムに適用可能であることを特徴とする送信機である。
【００１０】
また、請求項９にかかる発明は、（ａ）所定の電波を受信する受信部と、（ｂ）所定の第１基準搬送波に基づいて該受信部により受信された受信波を復調し、該第１基準搬送波より所定位相だけ遅れた第２基準搬送波に基づいて前記受信波を復調する復調部と、（ｃ）前記復調部により前記第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号と第１符号との第１相関値と、前記復調部により前記第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と第２符号との第２相関値とを算出する相関演算部と、（ｄ）前記相関演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分を算出する差分演算部と、を有し、（ｅ）請求項１乃至７のいずれか１に記載の測位システムに適用可能であることを特徴とする受信機である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の測位システムあるいは、請求項８の送信機および請求項９の受信機によれば、前記送信機においては、符号発生部により前記第１符号と、該第１符号より所定時間だけ遅らせて前記第２符号とが発生させられる。また、前記変調部により、前記第１符号で第１搬送波が変調させられ、前記第２符号で前記第１搬送波より所定位相だけ遅らされた第２搬送波が変調させられるとともに、変調後の該第１搬送波および第２搬送波が合成され、前記送信部により、変調部による出力が電波として送信される。一方、前記受信機においては、前記受信部により前記送信機の送信部により送信された電波が受信され、前記復調部により前記第１基準搬送波および該第１基準搬送波より前記所定位相だけ遅れた第２基準搬送波のそれぞれに基づいて前記受信波が復調される。また、前記相関演算部により、前記復調部により前記第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号と前記第１符号との第１相関値が算出され、前記復調部により前記第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と前記第２符号との第２相関値がそれぞれ算出され、前記差分演算部により前記第１相関値と前記第２相関値との差分が算出される。さらに、前記受信時刻検出部により前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分に基づいて前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻が算出され、前記測位部によって前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置が、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信時刻検出部により検出される受信時刻とに基づいて算出されるので、相関値のピークが鈍るなどによりその相関値のピークに基づいて電波の受信時刻を精度よく検出することが困難な場合においても、該受信時刻を精度よく検出することが可能であり、該検出された受信時刻に基づいて位置の算出を行なうことができる。また、前記第１相関値と前記第２相関値との差分を算出することから、信号線と接地間に存在するノイズ源によるノイズであるコモンモードノイズが発生する場合であっても、そのコモンモードノイズの影響を除去することができる。
【００１２】
好適には、前記符号発生部は、予め設定された複数の値から前記所定時間を選択的に設定する遅延時間設定部を有する。このようにすれば、前記遅延時間設定部により、目標とする位置の算出精度に応じて前記所定時間を変更することができる。また、このとき、前記所定時間を変更しても前記変調部における変調周波数を変更しないので、送信機での信号処理を高速にせず消費電力を増加させることなく位置の算出精度を向上させることができる。
【００１３】
また好適には、前記符号発生部は、前記所定時間として前記第２符号のチップ周期を任意の自然数で除した値の整数倍だけ前記第１符号よりも遅らせて前記第２符号を発生する。このようにすれば、共通のクロック信号を用いて目標とする位置の算出精度に合わせて適切な複数の前記所定時間を設定することができる。
【００１４】
さらに好適には、前記受信時刻検出部は、前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分が零となった時刻を前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻として算出する。このようにすれば、前記第１相関値と前記第２相関値との差分の値は零の前後を急峻に変化するため、前記第１相関値あるいは第２相関値の波形が鈍り、そのピークの時刻を精度よく検出できない場合であっても、前記受信時刻を前記第１相関値と前記第２相関値との差分が零となった時刻から精度よく検出することができる。
【００１５】
また、好適には、（ａ）前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分の微分値を算出する微分値算出部を有し、（ｂ）前記受信時刻検出部は、該微分値算出部によって算出される微分値が極大となった時刻に基づいて前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻を算出することを特徴とする。このようにすれば、前記コモンモードノイズの影響を除去することができるとともに、マルチパスの影響による反射波が、受信機において直接波の受信完了前に受信機に到達する場合であっても、前記受信時刻を精度よく算出することができる。
【００１６】
また好適には、前記符号発生部は、前記第１符号と同一の符号を前記所定時間だけずらすことにより前記第２符号を発生する。このようにすれば、同一の符号発生部と遅延回路を用いた簡易な構成により簡単に第１符号ならびに第２符号を発生させることができる。
【００１７】
また好適には、前記符号発生部は、前記第１符号と異なる符号を前記所定時間だけずらすことにより前記第２符号を発生する。このようにすれば、マルチパスの発生する環境においてマルチパスの影響を受けた場合、前記第１符号あるいは前記第２符号のいずれか一方が他方に混入しても、他方の相関値は混入の影響を受けないことにより、前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分におけるマルチパスの影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の一実施例である移動局測位システム８の構成の概要を説明する図である。図１に示すように、測位システム８は、予め設定される領域を移動可能な移動局１０、既知の位置に固定され、前記移動局１０と無線による通信を行なう機能を有する第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局１２（以下、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄを区別しない場合、基地局１２という。）、および例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されるサーバ１４を含んで構成される。なお、移動局１０の数は１個以上であればとくに限定されない。また、基地局１２とサーバ１４はＬＡＮにより通信可能とされている。このときＬＡＮが有線であれば図１に示すように通信ケーブル１８によって基地局１２はサーバ１４と接続される。なお、本実施例の移動局測位システム８においては、移動局１０から送信される電波を複数の基地局である第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局１２が受信し、その受信結果と予め既知とされた基地局１２の位置についての情報とに基づいて移動局１０の位置を算出する。従って、移動局１０が送信機に、基地局１２が受信機にそれぞれ対応する。また、移動局測位システム８が測位システムに対応する。
【００２０】
図２は、移動局１０の有する機能の要部を説明するための機能ブロック図である。符号発生部２８はＰＮ符号発生部３０と遅延回路３２とを含んで構成され、第１符号および第２符号を発生させる。ＰＮ符号発生部３０は、拡散符号の一種であるＰＮ（ｐｓｅｕｄｏ ｎｏｉｓｅ）符号を発生する。この符号は予めＰＮ符号発生部３０に記憶された符号である。また、遅延回路３２は、前記ＰＮ符号発生部３０によって発生されるＰＮ符号を所定時間だけ遅延させて出力する。この所定時間は、後述する遅延時間設定部５２により設定される遅延時間である。このようにして、符号発生部２８においては遅延がされていない符号である第１符号と、その符号と同一の符号であって所定時間だけ遅延された符号である第２符号との２つが出力される。
【００２１】
図３は、符号発生部２８によって発生させられる２つの出力の例を示したものである。図３におけるＩは第１符号、すなわちＰＮ符号発生部３０が発生する符号に対応し、Ｑは第２符号、すなわちＰＮ符号発生部３０が発生し、遅延回路３２が所定時間遅延させた符号に対応する。また、ΔＴが遅延回路３２における前記所定時間に対応する。このように、符号発生部２８は、第２符号を第１符号よりも所定時間ΔＴだけ遅延させて（ずらして）発生する。図３におけるＴはＰＮ符号発生部３０により発生させられるＰＮ符号のチップ幅である。
【００２２】
遅延時間設定部５２は前記遅延回路３２においてＰＮ符号を遅延させる時間である前記所定時間ΔＴの値を設定する。遅延時間設定部５２による所定時間の設定は、例えば基地局１２からの送信により決定される。前記所定時間ΔＴの値としては、例えばＰＮ符号発生部３０が発生するＰＮ符号のチップ幅Ｔの１／ｎ（ｎは自然数）の整数倍の値となるように設定される。
【００２３】
図４は、符号発生部２８の遅延回路３２における第２符号の生成を説明する図である。遅延回路３２は複数のシフトレジスタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、…（以下、これらを区別しない場合「シフトレジスタ３３」という。）を有している。図４には例として４つのシフトレジスタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが記載されている。このシフトレジスタ３３は、例えば入力されるクロック信号ＣＬ（シフトパルス）の立ち上がりに応じて、遅延回路３２に入力されるＰＮ符号ＳＩＮをシフトする。具体的には、シフトレジスタ３３ａへのＰＮ符号ＳＩＮは、クロック信号ＣＬの立ち上がりによりシフトレジスタ３３ａの出力、すなわち、遅延信号出力ＳＯＵＴａ、およびシフトレジスタ３３ｂへの入力信号となる。同様に、シフトレジスタ３３ｂへのＰＮ符号入力であるシフトレジスタ３３ａの出力ＳＯＵＴａは、クロック信号ＣＬの立ち上がりによりシフトレジスタ３３ｂの出力、すなわち、遅延信号出力ＳＯＵＴｂ、およびシフトレジスタ３３ｃへの入力信号となる。シフトレジスタ３３ｃ、シフトレジスタ３３ｄについても同様の作動により、遅延出力信号ＳＯＵＴｃ、ＳＯＵＴｄが得られる。
【００２４】
ここで、クロック信号ＣＬの周期がＴＣＬ、遅延回路３２に入力されるＰＮ符号ＳＩＮのチップ幅Ｔの１／ｎ（ｎは自然数）のように、すなわちＴＣＬ＝Ｔ／ｎのように設定されると、ＰＮ符号ＳＩＮはシフトレジスタ３３により１回シフトされるごとに、ＰＮ符号ＳＩＮのチップ幅Ｔの１／ｎずつ遅延される。すなわち、図４において遅延信号出力ＳＯＵＴａ、ＳＯＵＴｂ、ＳＯＵＴｃ、ＳＯＵＴｄはそれぞれＰＮ符号ＳＩＮのチップ幅Ｔの１／ｎずつ遅延されている。具体的には例えば、シフトレジスタ３３ｂから出力される遅延信号出力ＳＯＵＴｂの遅延時間ΔＴｂが、ΔＴｂ＝ＴＣＬ×ｍ （ｍは遅延信号出力ＳＯＵＴｂがシフトレジスタ３３によりシフトされた回数を表わす整数）である場合、シフトレジス３３ｂの出力ＳＯＵＴｂを入力とするシフトレジスタ３３ｃの遅延信号出力ＳＯＵＴｃの遅延時間ΔＴｃは、ΔＴｃ＝ＴＣＬ×（ｍ＋１）となる。前述のように、クロック信号ＣＬの周期がＴＣＬは、自然数ｎを用いてＴＣＬ＝Ｔ／ｎのように設定されるので、前記シフトレジスタ３３ｂの遅延信号出力の遅延時間ΔＴｂはΔＴｂ＝ＴＣＬ×ｍ＝Ｔ×ｍ／ｎのように、また、シフトレジスタ３３ｃの遅延信号出力の遅延時間ΔＴｃはΔＴｃ＝ＴＣＬ×（ｍ＋１）＝Ｔ×（ｍ＋１）／ｎのようにそれぞれ表わされる。
【００２５】
また、遅延回路３２は図４に示すようにセレクタ３１を有しており、前記複数のシフトレジスタ３３のそれぞれの出力ＳＯＵＴａ、ＳＯＵＴｂ、ＳＯＵＴｃ、ＳＯＵＴｄのいずれかを選択して遅延回路３２の出力とする。このようにすれば、遅延回路３２からは、複数の異なった数のシフトレジスタ３３によりそれぞれクロック信号ＣＬの周期ＴＣＬだけシフトされた遅延信号出力のうち、いずれかが選択されて出力される。言い換えれば、ＰＮ符合発生部３０が発生するＰＮ符号である入力信号に対し、クロック信号の周期ＴＣＬだけシフトを行なったシフトレジスタ３３の数ｍを乗じただけの遅延を簡単に生じさせることができる。
【００２６】
変調部３４は、入力される符号により搬送波を変調して出力するものであって、本実施例においては、２つの異なる入力のそれぞれにより異なる変調を行なうことができるようにされている。具体的には、変調部３４は搬送波生成部３６、第１変調部３８、移相部４０、第２変調部４２、合成部４４を含んで構成される。
【００２７】
搬送波生成部３６は、移動局１０と基地局１２との無線通信において用いるものとして予め定められた周波数の搬送波を生成する。搬送波生成部３６により生成された搬送波は第１変調部３８と移相部４０とにそれぞれ入力される。第１変調部３８は、符号発生部２８により発生された第１符号により搬送波生成部３６により生成された搬送波を位相変調する。
【００２８】
移相部４０は、搬送波生成部３６により生成された搬送波の位相を予め定められる所定位相、例えばπ／２だけ遅延させる。第２変調部４２は、符号発生部２８により発生された第２符号により移相部４０によって所定位相だけ遅らされた搬送波を位相変調する。なお、搬送波生成部３６から第１変調部３８に入力される搬送波が第１搬送波に対応し、搬送波生成部３６から移相部４０を介して第２変調部４２に入力される搬送波が第２搬送波に対応する。
【００２９】
合成部４４は、第１変調部３８によって変調された搬送波と第２変調部４２によって変調された搬送波とを合成して出力する。この出力が変調部３４の出力となる。前述のように、移相部４０は入力される搬送波をπ／２だけ遅らせて第２変調部４２に入力することから、合成部４４に入力される２つの入力である第１変調部３８からの入力と第２変調部４２からの入力とは、直交する関係にある。すなわち、変調部３４は直交変調を行なっている。
【００３０】
送信アンプ２４は、変調部３４の出力を所定の増幅率により増幅し、アンテナ２２により送信する。ここで、アンテナ２２は搬送波生成部３６で生成される搬送波の周波数に適したものが用いられる。また、移動局１０からの距離が同じ場合にアンテナ２２からの距離が同じ基地局１１、１２において移動局１０からの方向に関わらず同じ強さで電波を受信できるように、アンテナ２２は少なくとも電波の伝搬方向に関して無指向性であるアンテナが好適に用いられる。送信アンプ２４やアンテナ２２などが送信部に対応する。
【００３１】
送受信切換部２３は、移動局１０における電波の送信状態と受信状態とを切り換えるためのアンテナ共用装置である。具体的には移動局１０が送信状態とされる場合においては、送信アンプ２４の出力をアンテナ２２に接続することにより電波の送信を可能にする一方、移動局１０が受信状態とされる場合においては、アンテナ２２と後述する受信アンプ２６の入力とを接続することにより、アンテナ２２による電波の受信を可能にする。
【００３２】
受信アンプ２６は、アンテナ２２により受信された電波（受信波）を増幅するものであって、低雑音で増幅を行なうことのできるローノイズアンプなどが好適に用いられる。また、復調部４８は、搬送波３６により生成される所定の搬送波により受信アンプ２６により増幅された受信波の復調を行ない、信号波を取り出す。
【００３３】
コントローラ５０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ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従って信号処理を行うことにより、移動局１０の作動に関する制御などの処理を実行する。
【００３４】
図５は、基地局１２の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。このうち、送信アンプ６４、送受信切換部６３、アンテナ６２、受信アンプ６６は、それぞれ前述した移動局１０の送信アンプ２４、送受信切換部２３、アンテナ２２、受信アンプ２６と同様の機能を有するものである。受信アンプ６６、アンテナ６２などが受信部に対応する。
【００３５】
送信信号処理部７４は、基地局１２から送信する電波を生成する。具体的には後述するコントローラ７２によって生成される信号などで所定の周波数の搬送波を変調し送信波を生成する。送信信号処理部７４で生成された送信波は送信アンプ６４によって増幅され、アンテナ６２から送信される。
【００３６】
受信信号処理部６８は、アンテナ６２によって受信され受信アンプ６６によって所定の増幅が行なわれた受信波に対して復調処理を行ない、受信波に含まれている信号波を取り出す。取り出された信号波は後述するコントローラ７２や受信時刻算出部７０に送信される。
【００３７】
図６はこの受信信号処理部６８の有する機能をさらに詳しく説明する機能ブロック図である。受信信号処理部６８は復調部７８、相関演算部８８、差動アンプ９６を含んで構成される。
【００３８】
復調部７８は受信波に対し直交復調を行なう。具体的には、復調部７８は第１復調部８２、基準搬送波生成部８０、移相部８４、第２復調部８６を含んで構成される。搬送波生成部８０は、受信波における搬送波、すなわち移動局１０の搬送波生成部３６が生成する搬送波と同一の周波数の基準搬送波を生成する。基準搬送波生成部８０により生成された搬送波は第１復調部８２と移相部８４とにそれぞれ入力される。第１復調部８２は、入力される受信波を基準搬送波生成部８０により生成された基準搬送波により復調する。なお、良く知られたヘテロダイン方式を用いて受信波を送信周波数より低い中間周波数に変換後復調を行っても良い。この場合、搬送波発生部８０は中間周波数の基準搬送波を生成する。
【００３９】
移相部８４は、基準搬送波生成部８０により生成された基準搬送波の位相を予め定められる所定位相、例えばπ／２だけ遅延させる。第２復調部８６は、入力される受信波を移相部８４によって所定位相だけ遅らされた基準搬送波により復調する。なお、基準搬送波生成部８４から第１復調部８２に入力される基準搬送波が第１基準搬送波に対応し、基準搬送波生成部８０から移相部８４を介して第２復調部８６に入力される基準搬送波が第２基準搬送波に対応する。
【００４０】
前述のように、復調部７８は同一の受信波に対し、第１復調部８２および第２復調部８６においてそれぞれ基準搬送波をπ／２だけ位相が異なる２つの基準搬送波により復調を行なっており、直交復調に対応する。すなわち、第１復調部８２の出力が同相（Ｉ相）成分の信号波であり、第２復調部８６の出力が直交（Ｑ相）成分の信号波である。なお、基準搬送波生成部８０から第１復調部８２に入力される搬送波が第１基準搬送波に対応し、基準搬送波生成部８０から移相部８４を介して第２復調部８６に入力される搬送波が第２基準搬送波に対応する。
【００４１】
相関演算部８８は、前記復調部７８によって生成される２つの信号波、すなわちＩ相成分の信号波とＱ相成分の信号波のそれぞれに含まれるＰＮ符号と、ＰＮ符号発生部９０が発生させるＰＮ符号との相関値をそれぞれ算出する。具体的には相関演算部８８はＰＮ符号発生部９０、第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４を含んで構成される。ＰＮ符号発生部９０は、予め記憶されたＰＮ符号を第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４に対し出力する。このＰＮ符号発生部９０が発生するＰＮ符号は移動局１０のＰＮ符号発生部３０が発生するものと同一の符号（レプリカ符号）であり、本実施例においては第１相関値算出部９２に出力する第１符号と、第２相関値算出部９４に対し出力する第２符号とは同一の符号である。なお、第１相関値算出部９２が算出する相関値が第１相関値に対応し、第２相関値算出部が算出する相関値が第２相関値に対応する。
【００４２】
第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４はそれぞれ第１復調部８２、第２復調部８６によって復調される信号波とＰＮ符号発生部９０が発生するＰＮ符号との相関値を逐次算出する。第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４は同様の構成を有し、具体的にはマッチドフィルタを含んで構成されている。
【００４３】
図７は第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４にそれぞれ含まれるマッチドフィルタの構成の例を示した図である。マッチドフィルタは、第１復調部８２あるいは第２復調部８６による復調によって得られる信号波に含まれる拡散符号（受信信号）ｂとレプリカ符号ａのビットごとの排他的論理和の値を算出し、それらの排他的論理和の値を加算器Σにより合計し、更に相関演算器において
【数１】
のようにレプリカ符号ａと拡散符号ｂとの相関値Ｒａｂ（ι）を算出する。なお、ａｉおよびｂｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）は、それぞれレプリカ符号ａおよび拡散符号ｂのｉ番目のビットの内容であり、ＮはＰＮ符号のビット長である。また、図７に示すように受信信号ｂは１ビット遅延素子により相関値Ｒａｂを算出する毎に１ビットずつシフトされるようにされており、前記（１）式におけるιはこのシフト量の総和を示している。このようにすれば、相関値Ｒａｂ（ι）のピークが生じた際のιの値と受信速度などに基づいて、相関値Ｒａｂ（ι）のピークが生じた際の時刻を信号波の同期時刻として算出することができる。
【００４４】
図８は、第１相関値算出部９２あるいは第２相関値算出部９４に入力される信号波と出力される相関値の例を説明する図である。第１相関値算出部９２あるいは第２相関値算出部９４に信号波が入力されると、その信号波に含まれるＰＮ符号とＰＮ符号発生部９０が発生するＰＮ符号とが一致する（同期する）時刻ｔｓｙｎｃにおいて相関値がピークとなるように相関値は変化する。
【００４５】
差動アンプ９６は、２つの入力信号の差を算出するものであって、本実施例においては第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分、具体的には例えば第２相関値算出部９４の出力から第１相関値算出部９２の出力を減じたものを出力する。差動アンプ９６が差分演算部に対応する。
【００４６】
図９は、第１相関値算出部９２の出力および第２相関値算出部９４の出力に対する差動アンプ９６の出力を同一の時間軸上において説明する図である。前述の図８で説明したように、第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４の相関値出力はそれぞれ、同期時刻をピークとする波形であり、例えば図８および図９の例で言えば、同期時刻までの間は単調増加であり、同期時刻を経過すると短調減少する。前述のように、移動局１０の符号発生部２８において遅延回路３２によってＰＮ符号を遅延させる所定時間はΔＴであるので、図９に示すように第１相関値算出部９２の相関値出力のピークが生じる時刻である同期時刻と、第２相関値算出部９４の相関値出力の同期時刻との差はΔＴとなる。一方、第２相関値算出部９４の出力から第１相関値算出部９２の出力を減じた作動アンプ９６の出力に着目すると、その出力が負から正に転ずる（ゼロクロス）時刻はＴ＋ΔＴ／２である。
【００４７】
図５に戻って、受信時刻算出部７０は、受信信号処理部６８の出力、具体的には差動アンプ９６が算出する第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分に基づいて、受信した電波の受信時刻として検出する。具体的には受信時刻算出部７０は、差動アンプ９６が算出する第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分の値が零となった時刻を受信時刻として検出する。受信時刻算出部７０が受信時刻検出部に対応する。
【００４８】
ところで、ＰＮ符号の相関値に基づいて電波の受信時刻を検出方法としては、相関値のピークを生じた時刻を受信時刻とする方法が多く用いられている。かかる方法においては、図８の相関値算出部出力として例示した相関値出力からそのピークを生じた時刻を検出する必要があり、特に移動局測位システム８に要求される測位精度によってはｎｓ（ナノ秒）単位での検出が必要となる。しかしながら、ＰＮ符号を送信する移動局１０と受信する基地局１２との間の無線通信が良好でない場合には図１０の（ａ）に示すように、相関値出力の波形が鈍ったり、ノイズの影響が発生（図１０（ａ）の矢印部分）し、波形のピークを生じた時刻の検出に誤差を生じやすくなる。
【００４９】
一方、移動局１０と基地局１２との間の無線通信が良好でなく、第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４のそれぞれにおける相関値出力の波形が図１０の（ａ）に示すように鈍るなどした場合において、差動アンプ９６が算出する第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分の値の波形は図１０（ｂ）のようになる。図１０（ｂ）に示すように、波形全体を見ると鈍りやノイズが発生していても、ゼロクロス近辺では急峻な変化となっている（図１０（ａ）の矢印部分）。前述のように受信時刻算出部７０は、差動アンプ９６の出力が零となった時刻を受信時刻として検出するので、相関値出力の波形が鈍るなどした場合であっても、受信時刻の精度よい検出が容易である。
【００５０】
また、差動アンプ９６の出力は第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分であるので、外乱などで第１相関値算出部９２の出力および第２相関値算出部９４の出力に共通して発生する変動成分（コモンモードノイズ）の影響を除去することができる。したがって、差動アンプ９６の出力に基づいて受信時刻算出部７０によって算出される受信時刻の値は、コモンモードノイズの影響を受けにくいものとされる。
【００５１】
なお、図９に示したように差動アンプ９６の出力においては、ΔＴの値が小さい程ゼロクロス近傍の波形の変化は急峻なものとなるので、受信時刻算出部７０におけるゼロクロスとなった時刻の検出は容易となり検出精度が向上する。しかしながら、ΔＴの値を小さくすると差動アンプ９６の差動出力自体が小さくなり、ノイズの影響を受けやすくなる。そのため、移動局１０の遅延時間設定部５２による遅延回路３２の所定時間ΔＴの決定は、これらの影響を考慮して、例えば予め設定された複数種類の値から適当なものを選択されることにより行なわれる。
【００５２】
コントローラ７２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ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従って信号処理を行うことにより、基地局１２の作動に関する制御などの処理を実行する。
【００５３】
通信インタフェース７６は、通信ケーブル１８によって接続されたサーバ１４や他の基地局１２との間で必要な情報の送受信を行なう。
【００５４】
図１１は、サーバ１４の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。このうち通信インタフェース９８は、通信ケーブル１８によって接続された基地局１２との間で必要な情報の送受信を行なう。なお、本実施例においては、サーバ１４は無線通信機能を有さず、移動局１０は通信ケーブル１８を介した有線通信機能を有さないことから、サーバ１４から移動局１０に対する指令などは、無線通信機能と有線通信機能の両方を有して構成される基地局１２のいずれかを介して伝達される。
【００５５】
測位部１００は、各基地局１２の受信時刻算出部７０において算出される移動局１０からの電波の受信時刻と、予め記憶されている各基地局１２の位置についての情報とに基づいて、移動局１０の位置を算出する。
【００５６】
図１２は、測位部１００による移動局１０の位置の算出の原理を説明する図である。移動局１０の位置を表わす座標を（ｘ、ｙ）とし、第１普通基地局１２Ａの位置を表わす座標が（ｘＢ１，ｙＢ１）、第２普通基地局１２Ｂの位置を表わす座標が（ｘＢ２，ｙＢ２）、第３普通基地局１２Ｃの位置を表わす座標が（ｘＢ３，ｙＢ３）、第４基地局１２Ｄの位置を表す座標が（ｘＢ４，ｙＢ４）であるとすると、これらの関係は次式（２）により得られる。なお、図１２における基地局１２の配置は説明のため図１のものと異なっている。
【数２】
ここで、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３およびＴｒ４（ｓｅｃ）はそれぞれ、第１普通基地局１２Ａ、第２普通基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、および第４普通基地局１２Ｄの受信時刻算出部７０において検出される受信時刻であり、Ｔｓは移動局１０の無線部２２における電波の送信時刻である。すなわち、前記（２）式の右辺は、第１普通基地局１２Ａ、第２普通基地局１２Ｂ、第３普通基地局１２Ｃ、および第４普通基地局１２Ｄのそれぞれと移動局１０との間の電波の伝搬時間に電波の速度ｃを乗ずることによって得られる電波の伝搬距離の二乗を表わしている。前記（２）式はｘ、ｙ、Ｔｓを未知数とした連立方程式である。（２）式よりＴｓを消去すると以下の式（３）となる。
【数３】
測位部１００は前記（２）式もしくは（３）式を解くことにより、移動局１０の位置（ｘ，ｙ）を算出する。なお、前記（２）式もしくは（３）式を解くにあたり、それらの全ての式を連立させて解く必要はなく、解を算出するのに最低限の数の式により解いてもよい。
【００５７】
図１３は、本実施例の移動局測位システム８における制御作動の概要を説明するフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＡ１においてはサーバ１４から各基地局１２のそれぞれに対し、移動局１０の測位を実行するための指令が行なわれる。この指令は、（１）複数の基地局１２のいずれか１つに対し、移動局１０に対する送信指令を基地局１２から移動局１０に送信させる指令と、（２）各基地局１２に対し、移動局１０から送信される測位のための電波を受信し、受信時刻算出部７０において受信時刻を算出し、サーバ１４に送信させる指令とを含む。このうち、前記（１）の送信指令は、移動局１０に測位のための電波を送信させるための指令である。前記いずれか１つの基地局１２は、例えばサーバ１４により任意に選択される基地局１２である。
【００５８】
ＳＡ２においては、各基地局１２において、サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されたか否かが待機される。サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信される場合には、本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ３が実行される。一方サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されない場合には、本ステップの判断が否定され、繰り返しＳＡ１が実行されて、サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されるまで待機が行なわれる。
【００５９】
ＳＡ３は、ＳＡ２の判断が肯定された場合に実行されるステップであって、ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含むものであったか否かが判断される。ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含むものであった場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＡ４が実行される。一方ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含まないものであった場合には、ＳＡ４が実行されず、移動局１０から送信される電波の受信を行なうための待機が行なわれる。
【００６０】
ＳＡ４においては、前記（１）の指令を受信した基地局１２から移動局１０に対し、移動局１０に測位のための電波を送信させるための送信指令が無線により送信される。その後、前記（１）の指令を受信しなかった基地局と同様に、移動局１０から送信される電波の受信を行なうための待機が行なわれる。
【００６１】
ＳＡ５においては、移動局１０において、測位のための電波の送信を行なうための指令（ＳＡ４）が受信されたか否かが待機される。移動局１０において測位のための電波の送信を行なうための指令が受信された場合には本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ６が実行される。一方、測位のための電波の送信を行なうための指令が受信されない場合には本ステップの判断が否定され、繰り返しＳＡ５が実行されて、測位のための電波の送信を行なうための指令が受信されるまで待機が行なわれる。
【００６２】
移動局１０の符号発生部２８、変調部３４などに対応するＳＡ６においては、移動局１０から各基地局１２に対し測位のための電波の送信が行なわれる。
【００６３】
各基地局１２の受信信号処理部６８などに対応するＳＡ７においては、移動局１０から送信される測位のための電波が受信されたか否かが判断される。移動局１０から送信される電波が受信された場合においては、本判断は肯定されＳＡ１０が実行される。一方、移動局１０から送信される電波が受信されない場合、本ステップの判断が否定され、ＳＡ８が実行される。
【００６４】
ＳＡ７の判断が否定された場合に実行されるＳＡ８においては、ＳＡ４における移動局１０への電波の送信指令を行なってからの経過時間が予め設定されたタイムアウト時間を超えたか否かが判断される。そして、経過時間が前記タイムアウト時間を超えた場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＡ９が実行される。また、経過時間が前記タイムアウト時間を超えていない場合には本ステップの判断は否定され、ＳＡ７に戻って引き続き移動局１０からの電波の受信が行なわれる。
【００６５】
ＳＡ８の判断が肯定された場合に実行されるＳＡ９においては、ＳＡ８の判断が肯定された基地局１２については、移動局１０からの電波を受信することができなかったとして、エラーが発生したとされる。具体的には、サーバ１４に対し、受信に失敗した旨を送信するなどの処理を行なう。
【００６６】
基地局１２の受信信号処理部６８などに対応するＳＡ１０は、ＳＡ７の判断が肯定された場合に実行される。ＳＡ１０においては、基地局１２において受信された受信波が直交復調により同相成分の信号波と直交成分の信号波とに復調され、同相成分の信号波および直交成分の信号波のそれぞれについてマッチドフィルタを用いてレプリカ符号との相関値である第１相関値および第２相関値が算出される。そして、第１相関値と第２相関値との差分が算出される。
【００６７】
基地局１２の受信時刻算出部７０などに対応するＳＡ１１は、ＳＡ７の判断が肯定された場合に実行される。ＳＡ１１においては、ＳＡ１０において算出される第１相関値と第２相関値との差分の正負が切り替わった（ゼロクロス）時刻が検出され、その時刻が移動局１０からの電波の受信時刻とされる。
【００６８】
基地局１２の通信インタフェース７６などに対応するＳＡ１２においては、ＳＡ１１で算出された受信時刻についての情報が、基地局１２からサーバ１４に送信される。
【００６９】
ＳＡ１３においては、各基地局１２における移動局１０からの電波の受信時刻についての情報が、予め定められた所定数以上の数の基地局１２から送信され、サーバ１４に受信されたか否かが判断される。この所定数は、ＳＡ１６において移動局１０の位置の算出を行なうために必要となる数であって、例えば移動局１０の移動が３次元空間であるい場合には４つであり、２次元平面である場合や、３次元空間であっても移動局１０の高さについての情報を図示しない高さ検出手段などにより得ることが可能な場合には３つである。前記所定数以上の数の基地局１２から受信強度についての情報が受信された場合には、本ステップの判断は肯定され、ＳＡ１６が実行される。一方、前記所定数以上の数の基地局１２から受信時刻についての情報が受信されない場合には、本ステップの判断が否定され、続くＳＡ１４が実行される。
【００７０】
ＳＡ１４においては、ＳＡ１の指令を行なってからの経過時間が予め設定されたタイムアウト時間を超えたか否かが判断される。そして、経過時間が前記タイムアウト時間を超えた場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＡ１５が実行される。また、経過時間が前記タイムアウト時間を超えていない場合には本ステップの判断は否定され、ＳＡ１３が繰り返し実行され、基地局１２からの受信時刻についての情報の受信が行なわれる。
【００７１】
ＳＡ１４の判断が肯定された場合に実行されるＳＡ１５においては、移動局１０の位置の算出を行なうために必要な数の基地局１２から、移動局１０からの電波の受信強度を受信することができなかったとして、エラー処理が行なわれる。具体的には例えば後述するＳＡ１６により算出される移動局１０の位置の出力に代えて、移動局１０の位置の算出に失敗した旨の情報が出力される。
【００７２】
サーバ１４の測位部１００に対応するＳＡ１６においては、ＳＡ１３で受信された各基地局１２における移動局１０からの電波の受信時刻についての情報、各基地局１２の位置についての情報などに基づいて、前記（２）式あるいは（３）式を解くことにより、移動局１０の位置が算出される。
【００７３】
前述の実施例によれば、移動局１０においては、符号発生部２８のＰＮ符号発生部３０により発生される第１符号と、遅延回路３２により第１符号より所定時間ΔＴだけ遅らせて前記第２符号とが発生させられる。また、変調部３４により、第１符号で搬送波発生部３６により発生される第１搬送波が変調させられ、第２符号で搬送波発生部３６により発生され移相部４０により第１搬送波より所定位相（π／２）だけ遅らされるが変調させられるとともに、合成部４４により変調後の信号が合成され、送信アンプ２４により、変調部３４による出力が無線により送信される。一方、基地局１２においては、受信アンプ６６により移動局１０から送信された電波が受信され、復調部７８により基準搬送波生成部８０により生成される第１基準搬送波および移相部８４により第１基準搬送波より前記所定位相だけ遅らされた第２基準搬送波のそれぞれに基づいて受信波が復調される。また、相関演算部８８により、復調部７８により第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号とＰＮ符号発生部９０により発生される第１符号との第１相関値が算出され、復調部７８により第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と第２符号との第２相関値がそれぞれ算出され、差動アンプ９６により第１相関値と第２相関値との差分が算出される。さらに、受信時刻検出部７０により差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分に基づいて移動局１０から送信された電波の基地局１２における受信時刻が算出され、サーバ１４の測位部１００によって移動局１０の位置が、各基地局１２の位置と受信時刻検出部７０により検出される受信時刻とに基づいて算出されるので、移動局測位システム８は、相関値のピークが鈍るなどによりその相関値のピークに基づいて電波の受信時刻を精度よく検出することが困難な場合においても、該受信時刻を精度よく検出することが可能であり、該検出された受信時刻に基づいて移動局１０の位置の算出を行なうことができる。また、差動アンプ９６は第１相関値と第２相関値との差分を算出し、受信時刻算出部７０はその作動に基づいて受信時刻を算出することから、信号線と接地間に存在するノイズ源によるノイズであるコモンモードノイズが発生する場合であっても、そのコモンモードノイズの影響を除去することができる。
【００７４】
また前述の実施例によれば、符号発生部２８は、予め設定された複数の値から所定時間ΔＴを選択的に設定する遅延時間設定部５２を有するので、移動局測位システム８が目標とする位置の算出精度に応じて所定時間ΔＴを変更することができる。また、このとき、前記所定時間ΔＴを変更しても変調部３４における変調周波数を変更しないので、移動局１０で信号処理をより高速化することなく、これにより消費電力を増加させることなく移動局測位システム８の位置の算出精度を向上させることができる。
【００７５】
また前述の実施例によれば、符号発生部２８は、所定時間ΔＴとして第２符号のチップ周期Ｔを任意の自然数ｎで除した値の整数ｍ倍だけ第１符号よりも遅らせて第２符号を発生するので、移動局測位システム８が目標とする位置の算出精度に合わせて適切な複数の所定時間ΔＴを設定することができる。
【００７６】
また前述の実施例によれば、受信時刻検出部７０は、差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分が零となった時刻を移動局１０から送信された電波の基地局１２における受信時刻として算出するので、第１相関値と第２相関値との差分の値は零の前後を急峻に変化するため、第１相関値あるいは第２相関値の波形が鈍り、そのピークの時刻を精度よく検出できない場合であっても、受信時刻を第１相関値と第２相関値との差分が零となった時刻から精度よく検出することができる。
【００７７】
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００７８】
前述の移動局１０および基地局１２が室内において用いられる場合などは、移動局１０から送信された電波が壁面などに反射して反射波となり基地局１２に受信される、いわゆるマルチパスの問題が発生しうる。図１４はこのマルチパスが発生した場合の受信機における相関値算出部の出力を説明する図である。送信機から送信されたＰＮ符号を含む電波が、送信機から直接受信機に到達する直接波、および、送信機から他の物体などに反射して受信機に到達する反射波としてそれぞれ受信機に到達する場合、受信機の相関値算出部は直接波に含まれるＰＮ符号と、反射波に含まれるＰＮ符号のそれぞれについて相関値の算出を行なう。図１４（ａ）において、実線は直接波についての相関値であり、破線は反射波について相関値である。なお、ΔＴｄは直接波と反射波の到達時間差である。実際には、受信機の相関値算出部が算出する相関値はこれらの合計となるので、図１４（ｂ）に示すものとなる。
【００７９】
図１５は、本実施例における基地局１２の受信信号処理部６８の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、前述の実施例の図６に対応するものである。図６に示した前述の実施例１の受信信号処理部６８の有する機能に比べて、本図１５に示す受信信号処理部６８は、差動アンプ９６の出力である第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する微分器９８をさらに有する点において異なる。
【００８０】
この微分器９８は、例えば予め規定された微小時間区間あたりの変化量を算出することなどにより、第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する。微分器９８が微分値算出部に対応する。
【００８１】
図１６は、マルチパスの影響下における第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４、作動アンプ９６、および微分器９８のそれぞれの出力を説明する図である。図１６においては、第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４、差動アンプ９６の出力のそれぞれは太線で表わされた波形である。また、第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４、差動アンプ９６の出力と合わせて記載された波形のうち、細実線は各移動局１０から基地局１２に直接到達する直接波の影響による成分、破線は各移動局１０から基地局１２に他の物体に反射して到達する反射波の影響による成分を表わす。また、差動アンプ９６および微分器９８の出力を表わす波形は、マルチパスなどの影響などにより波形が鈍った状態を示している。微分器９８の出力を表す波形は波形が鈍った差動アンプ出力波形からでも精度良く到達時間を検出できる状態を示している。
【００８２】
第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４の出力は、前述の図１４について説明したように、直接波と、直接波からΔＴｄだけ遅れて到達する反射波との両方を受信する結果、それぞれ図１６の太線で表わされた出力となる。その結果、差動アンプ９６の出力についても、例えば細実線で表わされるようなマルチパスの影響がない場合と異なるものとなる。特に、細実線で表わされるマルチパスの影響がない場合の差動アンプ９６の出力がゼロクロスする時刻ｔｚと、太線で表わされるマルチパスの影響がある場合の差動アンプ９６の出力がゼロクロスする時刻ｔｚ’とは異なっている。すなわち、マルチパスの影響がある場合には、差動アンプ９６の出力がゼロクロスする時刻を受信時刻とすると、誤差が生ずることとなる。
【００８３】
一方、微分器９８の出力に着目すると、移動局１０の符号発生部２８により発生される第２符号の第１符号に対する遅延時間である所定時間ΔＴに起因する変化がパルス状に現れている。
【００８４】
本実施例においては、基地局１２の受信時刻算出部７０は、受信信号処理部６８の出力、すなわち微分器９８の出力である、第１相関値と第２相関値との差分の微分値の時間変化に基づいて、移動局１０からの電波の受信時刻を算出する。具体的には、受信時刻算出部７０は次のように受信時刻の算出を行なう。図１７は、微分器９８の出力である、第１相関値と第２相関値との差分の微分値の時間変化を示した図である。受信時刻算出部７０は、微分器９８の出力において、しきい値ＤＴＨを上回った場合に、その時刻Ｔａを記憶し、さらに微分器９８の出力のピークの検出を行なう。これは、混入したノイズを誤って受信時刻として検出することを防止するためであり、しきい値Ｄｔｈの値はノイズを誤って受信時刻として検出することを防止できる大きさとなるように、ノイズの大きさと実際の受信時刻に応じて発生する波形のピークの大きさを考慮して予め定められる。
【００８５】
受信時刻算出部７０は微分器９８の出力のピークを検出した時刻Ｔｐを記憶する。さらに微分器９８の出力がしきい値Ｄｔｈを下回った時刻Ｔｂを検出し記憶する。そして、微分器９８の出力がしきい値Ｄｔｈを上回っていた時間を、記憶された時刻ＴａおよびＴｂに基づいてＴｂ−Ｔａのように算出する。このように算出された微分器９８の出力がしきい値Ｄｔｈを上回っていた時間Ｔｂ−Ｔａが、予め定められたしきい値Ｔｔｈを上回ったか否かを判断し、上回った場合には前記微分器９８の出力のピークを検出した時刻Ｔｐを移動局１０からの電波の受信時刻とする。一方、微分器９８の出力がしきい値Ｄｔｈを上回っていた時間Ｔｂ−Ｔａが、予め定められたしきい値Ｔｔｈを上回っていない場合には、時刻Ｔｐにおけるピークはノイズ等の影響によって生じたピークであって、移動局１０からの電波の受信時刻でないして、さらにピークの探索を継続する。ここでしきい値Ｔｔｈは、直接波のゼロクロスに対応する微分器９８の出力のピークを検出する一方、ノイズの影響によるピークを除外できるように、例えば移動局１０の遅延回路３２において第２符号を第１符号から遅延させる所定時間ΔＴの半分の量であるΔＴ／２のように設定される。
【００８６】
図１８は本実施例における基地局１２の受信時刻算出部７０の制御作動の概要を説明するフローチャートである。本実施例においても移動局測位システム８の制御作動は前述の実施例と同様に例えば図１３のフローチャートに示すように行なわれるが、図１８のフローチャートは、図１３のステップＳＡ１１に代えて実行される。
【００８７】
まず、移動局１２の微分器９８に対応するＳＢ１においては、ＳＡ１０で算出された作動アンプ９６の出力、すなわち第１相関値と第２相関値との差分の微分値が算出される。なお、微分器を微分回路のようなハードウェアで構成すれば、このステップは省略できる。
【００８８】
続くＳＢ２においては、ＳＢ１で算出された微分値がＡ／Ｄ変換にされる。このときＡ／Ｄ変換のサンプリング速度は、例えば、移動局１０の遅延回路３２における遅延時間である所定時間ΔＴの３倍以上など、ΔＴに比べて十分早い、すなわち、所定時間ΔＴを精度よく検出できる程度のサンプリング速度とされる。
【００８９】
ＳＢ３においてはＳＢ２でＡ／Ｄ変換された微分値に関するデータが図示しないメモリなどの記憶装置に記憶される。また、ＳＢ４においては、データに含まれるノイズを除去するために、平滑化フィルタにより平滑化処理される。
【００９０】
ＳＢ５においては、反復実行の回数を表わす変数（カウンタ）ｉ、微分値の値を表わす変数Ｄｍａｘ、ピークの検出中であることを示すフラグＰのそれぞれの値が０に初期化される。
【００９１】
ＳＢ６においては、反復実行回数を表わす変数ｉの値に１が加えられ、時刻Ｔｉの時点の微分値の値Ｄｉが取得される。
【００９２】
ＳＢ７においては、微分値の値Ｄｉが、予め定められたしきい値Ｄｔｈを上回ったか否かが判断される。微分値の値Ｄｉが、予め定められたしきい値Ｄｔｈを上回った場合は、本ステップの判断は肯定され、微分値のピークの検出を行なうため、ＳＢ８が実行される。一方、微分値の値Ｄｉが、予め定められたしきい値Ｄｔｈを下回った場合には、本ステップの判断は否定され、ＳＢ１４以降が実行される。
【００９３】
ＳＢ８においては、ピークの検出中であることを示すフラグＰの値が１であるかが判断される。フラグＰの値が０である場合には、本ステップの判断は否定され、それまでピークの検出中でなかったとして、ＳＢ９およびＳＢ１０が実行されてからＳＢ１１が実行される。一方、フラグＰの値が１である場合には、本ステップの判断が肯定され、既にピークの検出中であるとして、ＳＢ９およびＳＢ１０が実行されることなくＳＢ１１が実行される。
【００９４】
ＳＢ９においては、ＳＢ７の判断が肯定された際の時刻Ｔｉが、ピークの検出期間の開始時刻を表わす時刻Ｔａとして記憶される。ＳＢ１０においては、ピークの検出中であることを表わすフラグＰの値が１とされ、ピークの検出が開始される。
【００９５】
ＳＢ１１においては、ＳＢ６で検出された微分値の値Ｄｉがピークの検出期間における微分値の最大値Ｄｍａｘよりも大きいか否かが判断される。微分値の値Ｄｉが最大値Ｄｍａｘよりも大きい場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＢ１２が実行される。一方、微分値の値Ｄｉが最大値Ｄｍａｘよりも小さいまたは両者が等しい場合には本ステップの判断が否定され、ＳＢ１２が実行されることなくＳＢ１３が実行される。
【００９６】
ＳＢ１２においては、最大値Ｄｍａｘの値として微分値の値Ｄｉが記憶される。また、ピークの検出時刻を表わす変数Ｔｐとして時刻Ｔｉが記憶される。すなわち、ＳＢ６の実行時刻である時刻Ｔｉが新たなピークの検出時刻とされる。
【００９７】
ＳＢ１３においては、反復実行回数を表わす変数ｉの値が、反復実行回数の最大値を表わすｉｅｎｄとなったか否かが判断される。変数ｉの値が最大値ｉｅｎｄとなった場合には本ステップの判断が肯定され、本フローチャートは終了する。一方変数ｉの値が最大値ｉｅｎｄに達していない場合には、引き続き本フローチャートのＳＢ６以降が繰り返し実行される。ここで、最大値ｉｅｎｄは、反復により受信波の全体に対応する微分値について、ピークの検出を行なったことを表わす変数であり、具体的には、移動局１０の符号発生部２８が発生するＰＮ符号の符号長や、ＳＢ２におけるＡ／Ｄ変換のサンプリングタイムなどによって決定される値である。なお、ＳＢ１３の判断が肯定されて本フローチャートが終了する場合は、本フローチャートによっては微分値のピークを検出することができなかったこと、すなわち受信時刻の検出に失敗したことに対応する。
【００９８】
ＳＢ７の判断が否定された場合に実行されるＳＢ１４においては、ピークの検出中であることを示すフラグＰの値が１であるかが判断される。フラグＰの値が０である場合には、本ステップの判断は否定され、未だピークの検出が開始されていないとして、ＳＢ１３に移る。一方、フラグＰの値が１である場合には、本ステップの判断が肯定され、ピークの検出を終了するためにＳＢ１５以降が実行される。
【００９９】
ＳＢ１５においては、ＳＢ７の判断が否定された際の時刻Ｔｉが、ピークの検出期間の終了時刻を表わす時刻Ｔｂとして記憶される。ＳＢ１６においては、ピークの検出の実行時間であるＴｂ−Ｔａの長さが、予め定められたしきい値Ｔｔｈを上回るか否かが判断される。ピークの検出の実行時間Ｔｂ−Ｔａの長さがしきい値Ｔｔｈを上回る場合には、本ステップの判断が肯定され、ＳＢ１８が実行される。一方、ピークの検出の実行時間Ｔｂ−Ｔａの長さがしきい値Ｔｔｈを下回る、あるいは両者が等しい場合には、本ステップの判断が否定され、ＳＢ１７が実行される。
【０１００】
ＳＢ１７はＳＢ１６の判断が否定された場合、すなわちＳＢ１５で終了したピークの検出はノイズによるものであったとされる場合に実行されるステップである。本ステップにおいては、ピークの実行中であるか否かを示すフラグＰの値がピークの検出中でないことを表わす０に変更される。また、ピークの検出期間における微分値の最大値を表わす変数Ｄｍａｘの値が０に初期化され、再度のピークの検出に備える。
【０１０１】
ＳＢ１８はＳＢ１６の判断が肯定された場合、すなわち、ＳＢ１５で終了したピークの検出は第１符号と第２符号の遅延によるものであったとされる場合に実行されるステップである。本ステップにおいては、ＳＢ１２において記憶された時刻Ｔｐの値が、微分値のピークを検出した時刻であるとして、すなわち、移動局１０からの電波の受信時刻であるとして出力される。
【０１０２】
前述の実施例によれば、差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する微分器９８を有し、受信時刻検出部７０は、微分器９８によって算出される微分値が極大となった時刻に基づいて移動局１０から送信された電波の基地局１２における受信時刻を算出するので、前述の実施例の効果であるコモンモードノイズの影響を除去することができることに加え、マルチパスの影響による反射波が、基地局１２において直接波の受信完了前に基地局１２に到達する場合であっても、受信時刻を精度よく算出することができる。
【０１０３】
また、前述の実施例によれば、符号発生部２８は、第１符号と同一の符号を所定時間ΔＴだけずらすことにより第２符号を発生するので、第１相関値の時間変化と第２相関値の時間変化とは、所定時間だけ時間間隔の生じた同一の時間変化となり、微分器９８によって算出される、第１相関値と第２相関値との差分の微分値を好適に算出することができる。
【実施例３】
【０１０４】
図１９は、本発明の別の実施例における移動局１０の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、前述の実施例１における図２に対応する図である。図１９の移動局１０と図２の移動局１０とを比べると、図１９の移動局１０の有する符号発生部１２８の構成と図２の移動局１０の有する符号発生部２８の構成とが異なっている。本実施例の移動局１０の有する符号発生部１２８は、クロック１２９、遅延回路３２、第１ＰＮ符号発生部１３０、第２ＰＮ符号発生部１３１を含んで構成される。
【０１０５】
クロック１２９は所定のクロック速度のクロック信号を出力することにより、第１ＰＮ符号発生部１３０および遅延回路３２を駆動させる。第１ＰＮ符号発生部１３０は、前記クロック１２９の出力するクロック信号に応じて所定のＰＮ符号である第１のＰＮ符号を送信する。この第１のＰＮ符号が第１符号に対応する。第１ＰＮ符号発生部１３０によって発生されたＰＮ符号は第１変調部３８に入力される。
【０１０６】
遅延回路３２は前述の実施例１の遅延回路３２と同様に、入力された信号を所定時間ΔＴだけ遅延させる。本実施例においては、クロック１２９から入力されるクロック信号を所定時間ΔＴだけ遅延させて出力する。この所定時間ΔＴは前述の実施例１と同様に、遅延時間設定部５２によって設定される。第２ＰＮ符号発生部１３１は、遅延回路３２によって遅らされた（ずらされた）クロック信号に応じて所定のＰＮ符号である第２のＰＮ符号を送信する。このため、第２ＰＮ符号発生部１３１による符号の発生は、第１ＰＮ符号発生部１３０による符号の発生から前記所定時間ΔＴだけ遅れて行なわれる。この第２のＰＮ符号は第１のＰＮ符号とは異なる符号であって、第２符号に対応する。第２ＰＮ符号発生部１３１によって発生されたＰＮ符号は第２変調部４２に入力される。
【０１０７】
図２０は、本発明の別の実施例における基地局１２の受信信号処理部６８の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、前述の実施例１における図６に対応する図である。図２０の受信信号処理部６８と図６の受信信号処理部６８とを比べると、図１９の受信信号処理部６８の有する相関演算部１８８の構成と図６の受信信号処理部６８の有する相関演算部８８の構成とが異なっている。本実施例の受信信号処理部６８の有する相関演算部１８８は、第１ＰＮ符号発生部１９０、第２ＰＮ符号発生部１９１、第１相関値算出部１９２、第２相関値算出部１９４を含んで構成される。
【０１０８】
第１ＰＮ符号発生部１９０および第２ＰＮ符号発生部１９１はそれぞれ、移動局１０の第１ＰＮ符号発生部１３０、第２ＰＮ符号発生部１３１が発生するＰＮ符号と同一のＰＮ符号を発生させる。
【０１０９】
第１相関値算出部１９２、および第２相関値算出部１９４はそれぞれ、前述の実施例における第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４と同様にマッチドフィルタを含んで構成される。第１相関値算出部１９２は第１復調部８２によって復調される信号波と第１ＰＮ符号発生部１９０が発生するＰＮ符号との相関値を、また、第２相関値算出部１９４は第２復調部８６によって復調される信号波と第１ＰＮ符号発生部１９１が発生するＰＮ符号との相関値を逐次算出する。このようにすれば、前記第１復調部８２および第２復調部８６によって復調されたそれぞれの信号波についてそれぞれ送信時に用いられたＰＮ符号のレプリカ符号を用いて相関値の算出を行なうことができる。なお、本実施例における移動局測位システム８の作動の一例は、前述の実施例と同様に図１３に示したフローチャートに従って行なわれる。
【０１１０】
本実施例によれば、符号発生部１２８は、第１ＰＮ符号発生部１３０が発生する第１符号と、その第１符号とは異なる符号である第２ＰＮ符号発生部１３１が発生する第２符号であって遅延回路３２において所定時間ΔＴだけずらされた符号とを発生するので、マルチパスの発生する環境においてマルチパスの影響を受けた場合、第１符号あるいは第２符号のいずれか一方が他方に混入しても、他方の相関値は混入の影響を受けないことにより、差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分におけるマルチパスの影響を低減することができる。
【実施例４】
【０１１１】
図２１は、本実施例における基地局１２の受信信号処理部６８の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、前述の実施例の図２０に対応するものである。図２０に示した前述の実施例３の受信信号処理部６８の有する機能に比べて、本図２１に示す受信信号処理部６８は、差動アンプ９６の出力である第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する微分器９８をさらに有する点において異なる。
【０１１２】
この微分器９８は、実施例２における基地局１２の受信信号処理部６８が有する微分器９８と同様のもので、例えば予め規定された微小時間区間あたりの変化量を算出することなどにより、第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する。微分器９８が微分値算出部に対応する。なお、本実施例における移動局測位システム８の作動の一例は、前述の実施例と同様に図１３および図１８に示したフローチャートに従って行なわれる。
【０１１３】
前述の実施例によれば、差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する微分器９８を有し、受信時刻算出部７０は、微分器９８によって算出される微分値が極大となった時刻に基づいて移動局１０から送信された電波の基地局１２における受信時刻を算出するので、前述の実施例の効果であるコモンモードノイズの影響を除去することができることに加え、マルチパスの影響による反射波が、基地局１２において直接波の受信完了前に基地局１２に到達する場合であっても、受信時刻を精度よく算出することができる。
【０１１４】
また、前述の実施例によれば、符号発生部１２８は、第１ＰＮ符号発生部１３０が発生する第１符号と、その第１符号とは異なる符号である第２ＰＮ符号発生部１３１が発生する第２符号であって遅延回路３２において所定時間ΔＴだけずらされた符号とを発生するので、マルチパスの発生する環境においてマルチパスの影響を受けた場合、第１符号あるいは第２符号のいずれか一方が他方に混入しても、他方の相関値は混入の影響を受けないことにより、差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分におけるマルチパスの影響を低減することができる。
【０１１５】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【０１１６】
例えば、前述の実施例においては、符号発生部２８、１２８が発生する符号はＰＮ符号とされたが、これに限られない。すなわち、同期時の自己相関値が高く、非同期時の自己相関値や相互相関値が低くなる符号であれば他の種類の拡散符号であってもよい。
【０１１７】
ＰＮ符号発生部３０、第１ＰＮ符号発生部１３０、第２ＰＮ符号発生部１３１が発生するＰＮ符号は、それぞれ予め記憶されたＰＮ符号が用いられるものとされたが、例えば予めＰＮ符号発生部３０、第１ＰＮ符号発生部１３０、第２ＰＮ符号発生部１３１が複数種類の符号を記憶しておき、記憶された複数の符号から選択される１つを発生するようにしてもよい。かかる態様においては、移動局１０から基地局１２に対し、ＰＮ符号発生部３０、第１ＰＮ符号発生部１３０、第２ＰＮ符号発生部１３１が発生する符号の種類を通知するとともに、基地局のＰＮ符号発生部９０、第１ＰＮ符号発生部１９０、第２ＰＮ符号発生部１９１においても対応する符号を発生できる構成とされる。
【０１１８】
移動局１０においては、復調部４８は搬送波生成部３６から搬送波が入力されたが、これに限られず、送受信で搬送波の周波数が異なる場合には、基地局１２の送信搬送波の周波数に対応した搬送波が入力される。
【０１１９】
差動アンプ９６は第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分として、第２相関値算出部９４の出力から第１相関値算出部９２の出力を減じたもの算出するものとしたが、逆に第１相関値算出部９２の出力から第２相関値算出部９４の出力を減じでもよい。この場合、差動アンプ９６の出力は前述の実施例と正負が逆転するが、差動アンプ９６がゼロクロスする時刻に変わりはない。
【０１２０】
前述の実施例においては、遅延時間設定部５２は前記遅延回路３２においてＰＮ符号を遅延させる時間である前記所定時間ΔＴの値を、ＰＮ符号発生部３０が発生するＰＮ符号のチップ幅Ｔの１／ｎ（ｎは自然数）の整数ｍ倍の値となるように設定した。これに加えて、基地局１２における差動アンプ９６の差動出力の大きさを適宜検出し、その差動出力の大きさが所定の上限しきい値を超えた場合に、遅延時間設定部５２に対しΔＴを小さくするように、また、差動出力の大きさが所定の下限しきい値を超えた場合に、遅延時間設定部５２に対しΔＴを大きくするように変更を行なうようにしてもよい。
【０１２１】
また、前述の実施例においては、受信時刻算出部７０が算出する電波の受信時刻は直接波の相関値についての差動アンプ９６の出力がゼロクロスする時刻（Ｔ＋ΔＴ／２）とされたが、このような定義に限られない。例えば測位部１００が前記（３）式を解くことにより移動局１０の測位を行なう場合には、各基地局１２において同じ定義の受信時刻が用いられればよく、また、測位部１００が前記（２）式を解くことにより移動局１０の測位を行なう場合には、これに加えて移動局１０における電波の送信時刻が基地局１２における受信時刻の定義に対応して定義されればよい。具体的には、この電波の送信時刻は基地局１２の受信時刻算出部７０における受信時刻の定義に対応して定義される。本実施例においては、受信時刻算出部７０において差動アンプ９６の出力がゼロクロスとなった時刻、すなわち第１符号の受信開始からＴ＋ΔＴ／２だけ経過後が受信時刻として定義されるので、移動局１０において第１符号の送信開始からＴ＋ΔＴ／２だけ経過後が送信時刻として定義されるが、受信時刻算出部７０において第１符号の受信開始からＴだけ経過後が受信時刻として定義される場合には、移動局１０において第１符号の送信開始からＴだけ経過後が送信時刻として定義されればよい。
【０１２２】
また、前述の実施例において、移動局１０から送信される電波には個々の移動局１０を識別するための識別符号が含まれていてもよい。このようにすれば、複数の移動局１０が混在する環境において個々の移動局１０について測位を行なうことができる。
【０１２３】
また、前述の実施例における移動局測位システム８の制御作動を行なう場合におけるタイムアウトの基準は、前述したものと異なってもよい。具体的には、前述の実施例においては、図１３のフローチャートのＳＡ８で、ＳＡ４における移動局１０への電波の送信指令を行なってからの経過時間が所定のタイムアウト時間が経過したか否かによってタイムアウトを判断したが、これに限られず、ＳＡ１におけるサーバ１４からの測位開始指令からの経過時間によって定義されてもよい。また、ＳＡ１４では、ＳＡ１の指令を行なってからの経過時間が予め設定されたタイムアウト時間を超えたかによってタイムアウトを判断したが、最初の基地局１２からの受信時刻の受信からの経過時間によって定義されてもよい。
【０１２４】
また、前述の実施例において受信時刻の検出のために用いられた相関値は、前記（１）式の定義によるものに限定されず、他の定義によってもよい。レプリカと受信信号との同期をピークにより検出することができるものであればよい。
【０１２５】
また、前述の実施例においては、移動局１０からＰＮ信号が送信され、複数の基地局１２のそれぞれにおいて受信されるものとされたが、このような態様に限られない。すなわち、複数の基地局１２のそれぞれから順次移動局１０へ測位信号が送信され、移動局１０においてそれぞれの電波の受信時刻を検出し、各基地局１２から移動局１０への電波の伝搬時間を算出し、これに基づいて移動局１０の測位を行なうようにしてもよい。
【０１２６】
また、前述の実施例においては、基地局１２とサーバ１４とは通信ケーブル１８により接続され情報通信が行なわれたが、これに限られない。例えば無線ＬＡＮのような無線通信機能であってもよい。その場合、通信インタフェース７６、９８がその通信の種類に応じた通信機能を有すればよい。
【０１２７】
また、前述の実施例においては、第１基準搬送波、すなわち、基準搬送波生成部８０から第１復調部８２に入力される基準搬送波は第１搬送波と同じ周波数の電波とされたが、これに限られない。例えば第１基準搬送波は第１搬送波の周波数の中間周波数の電波とされてもよい。
【０１２８】
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】
【０１２９】
【図１】本発明の一実施例である移動局測位システムの概要を説明する図である。
【図２】図１の移動局測位システムを構成する移動局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図３】移動局の符号発生部によって発生される符号の一例を説明する図である。
【図４】図２の移動局の遅延回路の構成の具体例を説明する図である。
【図５】図１の移動局測位システムを構成する基地局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図６】基地局の受信信号処理部の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図７】第１相関値算出部および第２相関値算出部を構成するマッチドフィルタの構成の一例を説明する図である。
【図８】図７のマッチドフィルタの入力と出力の一例を説明する図である。
【図９】図６の差動アンプの入力と出力の一例と、受信時刻算出部による受信信号の算出を説明する図である。
【図１０】一般的な相関値と、図９の差動アンプの出力のそれぞれについてノイズ等が混入した場合を説明する図である。
【図１１】図１の移動局測位システムを構成するサーバの有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図１２】図１１の測位部における測位の原理を説明する図である。
【図１３】移動局測位システムにおける制御作動の一例を説明するフローチャートである。
【図１４】マルチパスが相関値に及ぼす影響を説明する図である。
【図１５】本発明の別の実施例における基地局の受信信号処理部の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって図６に対応する図である。
【図１６】図１５の微分器の入力と出力の一例を説明する図である。
【図１７】本発明の別の実施例における受信時刻算出部による受信時刻の算出を説明する図である。
【図１８】本発明の別の実施例の基地局における受信時刻算出のための制御作動の一例を説明するフローチャートであって、図１３の一部に代えて実行されるものである。
【図１９】本発明のさらに別の実施例における移動局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、図２に対応するものである。
【図２０】本発明のさらに別の実施例における基地局の受信信号処理部の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、図６に対応するものである。
【図２１】本発明のさらに別の実施例における基地局の受信信号処理部の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、図６、図２０に対応するものである。
【符号の説明】
【０１３０】
１０：移動局（送信機）
１２：基地局（受信機）
８：移動局測位システム（測位システム）
２８：符号発生部
３４：変調部
２４：送信アンプ（送信部）
３６：受信アンプ（受信部）
７８：復調部
８８：相関演算部
９６：差動アンプ（差分演算部）
７０：受信時刻算出部
１００：測位部
５２：遅延時間設定部
９８：微分器（微分値算出部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機が発信する電波を受信機により受信し、その受信結果である受信時刻に基づいて前記送信機もしくは受信機の一方の位置の推定を行なう測位システム、および該測位システムに適用可能な送信機および受信機に関するものであり、特に、所定の位相偏移変換変調および復調を行なうことにより、受信時刻の測定を精度よく行なうことを可能にする技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送信機が送信する電波を複数の受信機で受信し、これらの複数の受信機のそれぞれにおける受信時刻に基づいて前記送信機もしくは受信機の一方の位置の推定を行なう方法が提案されている。具体的には例えば、持ち運びされるなどによって位置が移動させられ、前記送信機もしくは受信機の一方として機能させられる移動局と、既知の位置に固定され、前記送信機もしくは受信機の他方として機能させられる複数の基地局との間で電波の送受信が行なわれる。そして、その受信結果である電波の受信時刻などに基づいて電波の伝搬距離を算出し、この伝搬距離を前記複数の基地局のそれぞれと移動局との距離として前記移動局の位置が算出される。
【０００３】
このとき、電波の受信時刻は、算出される移動局の位置に直接影響を及ぼすことから、この受信時刻の検出は精度よく行なわれることが望ましい。そのため、例えば送信機から送信される電波は拡散符号を含むものとされ、受信機においては受信した拡散符号とその拡散符号のレプリカ符号との相関値を算出し、その極大値の発生に基づいて受信時刻を検出する技術が提案されている。拡散符号は、位相が同期した場合に相関値が高いピークを生ずる性質を有することから、かかる技術によれば受信時刻を精度よく検出することが期待できる。
【０００４】
なお、特許文献１においては、符号分割多重アクセス通信方式（ＣＤＭＡ）を用いて複数の基地局と移動局の間で通信を行なう移動体通信システムにおける移動局の位置を測定する測位システムが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０１８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記送信機および受信機の周囲に配置された建物や壁、地物、金属性の什器などの影響により、送信機から送信された電波が反射や回折され、複数の異なる伝搬時間により受信機に到達するマルチパスが発生することがある。かかるマルチパスの影響下においては、相関値のピークが鈍ることがある。また、送信機および受信機の無線通信にノイズが生ずる場合にも、相関値のピークが鈍ることがある。このような場合には、前述の相関値のピークを生じた時刻を検出することによって、電波の受信時刻を制度よく検出することができない場合があるという問題があった。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、送信機から送信された電波を受信機が受信し、前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置を、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信機における受信時刻とに基づいて算出する測位システムにおいて、マルチパスの存在下など、受信機において相関値のピークが鈍るなどによりその相関値のピークに基づいて電波の受信時刻を精度よく検出することが困難な場合においても、該受信時刻を精度よく検出することが可能であり、該検出された受信時刻に基づいて位置の算出を行なうことの可能な測位システム、その測位システムに適用可能な移動局、および基地局を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明は、（ａ）送信機から送信された電波を受信機が受信し、前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置を、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信機における受信時刻とに基づいて算出する測位システムであって、（ｂ）前記送信機は、第１符号と、該第１符号より所定時間だけ遅らせて第２符号とを発生する符号発生部と、（ｃ）前記符号発生部により発生させられる前記第１符号で第１搬送波を変調し、前記符号発生部により発生させられる前記第２符号で該第１搬送波より所定位相だけ遅らされた第２搬送波を変調するとともに、変調後の該第１搬送波および第２搬送波を合成する変調部と、（ｄ）該変調部による出力を電波として送信する送信部と、を有し、（ｅ）前記受信機は、前記送信部により送信された電波を受信する受信部と、（ｆ）前記第１符号及び前記第２符号に対応した第１受信信号及び第２受信信号を得るために第１基準搬送波に基づいて該受信部により受信された受信波を復調し、該第１基準搬送波より前記所定位相だけ遅れた第２基準搬送波に基づいて前記受信波を復調する復調部と、（ｇ）前記復調部により前記第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号と前記第１符号との第１相関値と、前記復調部により前記第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と前記第２符号との第２相関値とを算出する相関演算部と、（ｈ）前記相関演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分を算出する差分演算部と、を有し、（ｉ）前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分に基づいて前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻を算出する受信時刻検出部と、（ｊ）前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置を、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信時刻検出部により検出される受信時刻とに基づいて算出する測位部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項８にかかる発明は、（ａ）第１符号と、該第１符号より所定時間遅らせて第２符号とを発生する符号発生部と、（ｂ）前記符号発生部により発生させられる前記第１符号で第１搬送波を変調し、前記第２符号発生部により発生させられる前記第２符号で該第１搬送波より所定位相だけ遅らされた第２搬送波を変調するとともに、変調後の該第１搬送波及び第２搬送波を合成する変調部と、（ｃ）該変調部による出力を無線により送信する送信部と、を有し、（ｄ）請求項１乃至７のいずれか１に記載の測位システムに適用可能であることを特徴とする送信機である。
【００１０】
また、請求項９にかかる発明は、（ａ）所定の電波を受信する受信部と、（ｂ）所定の第１基準搬送波に基づいて該受信部により受信された受信波を復調し、該第１基準搬送波より所定位相だけ遅れた第２基準搬送波に基づいて前記受信波を復調する復調部と、（ｃ）前記復調部により前記第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号と第１符号との第１相関値と、前記復調部により前記第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と第２符号との第２相関値とを算出する相関演算部と、（ｄ）前記相関演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分を算出する差分演算部と、を有し、（ｅ）請求項１乃至７のいずれか１に記載の測位システムに適用可能であることを特徴とする受信機である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の測位システムあるいは、請求項８の送信機および請求項９の受信機によれば、前記送信機においては、符号発生部により前記第１符号と、該第１符号より所定時間だけ遅らせて前記第２符号とが発生させられる。また、前記変調部により、前記第１符号で第１搬送波が変調させられ、前記第２符号で前記第１搬送波より所定位相だけ遅らされた第２搬送波が変調させられるとともに、変調後の該第１搬送波および第２搬送波が合成され、前記送信部により、変調部による出力が電波として送信される。一方、前記受信機においては、前記受信部により前記送信機の送信部により送信された電波が受信され、前記復調部により前記第１基準搬送波および該第１基準搬送波より前記所定位相だけ遅れた第２基準搬送波のそれぞれに基づいて前記受信波が復調される。また、前記相関演算部により、前記復調部により前記第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号と前記第１符号との第１相関値が算出され、前記復調部により前記第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と前記第２符号との第２相関値がそれぞれ算出され、前記差分演算部により前記第１相関値と前記第２相関値との差分が算出される。さらに、前記受信時刻検出部により前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分に基づいて前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻が算出され、前記測位部によって前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置が、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信時刻検出部により検出される受信時刻とに基づいて算出されるので、相関値のピークが鈍るなどによりその相関値のピークに基づいて電波の受信時刻を精度よく検出することが困難な場合においても、該受信時刻を精度よく検出することが可能であり、該検出された受信時刻に基づいて位置の算出を行なうことができる。また、前記第１相関値と前記第２相関値との差分を算出することから、信号線と接地間に存在するノイズ源によるノイズであるコモンモードノイズが発生する場合であっても、そのコモンモードノイズの影響を除去することができる。
【００１２】
好適には、前記符号発生部は、予め設定された複数の値から前記所定時間を選択的に設定する遅延時間設定部を有する。このようにすれば、前記遅延時間設定部により、目標とする位置の算出精度に応じて前記所定時間を変更することができる。また、このとき、前記所定時間を変更しても前記変調部における変調周波数を変更しないので、送信機での信号処理を高速にせず消費電力を増加させることなく位置の算出精度を向上させることができる。
【００１３】
また好適には、前記符号発生部は、前記所定時間として前記第２符号のチップ周期を任意の自然数で除した値の整数倍だけ前記第１符号よりも遅らせて前記第２符号を発生する。このようにすれば、共通のクロック信号を用いて目標とする位置の算出精度に合わせて適切な複数の前記所定時間を設定することができる。
【００１４】
さらに好適には、前記受信時刻検出部は、前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分が零となった時刻を前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻として算出する。このようにすれば、前記第１相関値と前記第２相関値との差分の値は零の前後を急峻に変化するため、前記第１相関値あるいは第２相関値の波形が鈍り、そのピークの時刻を精度よく検出できない場合であっても、前記受信時刻を前記第１相関値と前記第２相関値との差分が零となった時刻から精度よく検出することができる。
【００１５】
また、好適には、（ａ）前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分の微分値を算出する微分値算出部を有し、（ｂ）前記受信時刻検出部は、該微分値算出部によって算出される微分値が極大となった時刻に基づいて前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻を算出することを特徴とする。このようにすれば、前記コモンモードノイズの影響を除去することができるとともに、マルチパスの影響による反射波が、受信機において直接波の受信完了前に受信機に到達する場合であっても、前記受信時刻を精度よく算出することができる。
【００１６】
また好適には、前記符号発生部は、前記第１符号と同一の符号を前記所定時間だけずらすことにより前記第２符号を発生する。このようにすれば、同一の符号発生部と遅延回路を用いた簡易な構成により簡単に第１符号ならびに第２符号を発生させることができる。
【００１７】
また好適には、前記符号発生部は、前記第１符号と異なる符号を前記所定時間だけずらすことにより前記第２符号を発生する。このようにすれば、マルチパスの発生する環境においてマルチパスの影響を受けた場合、前記第１符号あるいは前記第２符号のいずれか一方が他方に混入しても、他方の相関値は混入の影響を受けないことにより、前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分におけるマルチパスの影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の一実施例である移動局測位システム８の構成の概要を説明する図である。図１に示すように、測位システム８は、予め設定される領域を移動可能な移動局１０、既知の位置に固定され、前記移動局１０と無線による通信を行なう機能を有する第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局１２（以下、第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄを区別しない場合、基地局１２という。）、および例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂コンピュータを含んで構成されるサーバ１４を含んで構成される。なお、移動局１０の数は１個以上であればとくに限定されない。また、基地局１２とサーバ１４はＬＡＮにより通信可能とされている。このときＬＡＮが有線であれば図１に示すように通信ケーブル１８によって基地局１２はサーバ１４と接続される。なお、本実施例の移動局測位システム８においては、移動局１０から送信される電波を複数の基地局である第１基地局１２Ａ乃至第４基地局１２Ｄの４つの基地局１２が受信し、その受信結果と予め既知とされた基地局１２の位置についての情報とに基づいて移動局１０の位置を算出する。従って、移動局１０が送信機に、基地局１２が受信機にそれぞれ対応する。また、移動局測位システム８が測位システムに対応する。
【００２０】
図２は、移動局１０の有する機能の要部を説明するための機能ブロック図である。符号発生部２８はＰＮ符号発生部３０と遅延回路３２とを含んで構成され、第１符号および第２符号を発生させる。ＰＮ符号発生部３０は、拡散符号の一種であるＰＮ（ｐｓｅｕｄｏ ｎｏｉｓｅ）符号を発生する。この符号は予めＰＮ符号発生部３０に記憶された符号である。また、遅延回路３２は、前記ＰＮ符号発生部３０によって発生されるＰＮ符号を所定時間だけ遅延させて出力する。この所定時間は、後述する遅延時間設定部５２により設定される遅延時間である。このようにして、符号発生部２８においては遅延がされていない符号である第１符号と、その符号と同一の符号であって所定時間だけ遅延された符号である第２符号との２つが出力される。
【００２１】
図３は、符号発生部２８によって発生させられる２つの出力の例を示したものである。図３におけるＩは第１符号、すなわちＰＮ符号発生部３０が発生する符号に対応し、Ｑは第２符号、すなわちＰＮ符号発生部３０が発生し、遅延回路３２が所定時間遅延させた符号に対応する。また、ΔＴが遅延回路３２における前記所定時間に対応する。このように、符号発生部２８は、第２符号を第１符号よりも所定時間ΔＴだけ遅延させて（ずらして）発生する。図３におけるＴはＰＮ符号発生部３０により発生させられるＰＮ符号のチップ幅である。
【００２２】
遅延時間設定部５２は前記遅延回路３２においてＰＮ符号を遅延させる時間である前記所定時間ΔＴの値を設定する。遅延時間設定部５２による所定時間の設定は、例えば基地局１２からの送信により決定される。前記所定時間ΔＴの値としては、例えばＰＮ符号発生部３０が発生するＰＮ符号のチップ幅Ｔの１／ｎ（ｎは自然数）の整数倍の値となるように設定される。
【００２３】
図４は、符号発生部２８の遅延回路３２における第２符号の生成を説明する図である。遅延回路３２は複数のシフトレジスタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、…（以下、これらを区別しない場合「シフトレジスタ３３」という。）を有している。図４には例として４つのシフトレジスタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが記載されている。このシフトレジスタ３３は、例えば入力されるクロック信号ＣＬ（シフトパルス）の立ち上がりに応じて、遅延回路３２に入力されるＰＮ符号ＳＩＮをシフトする。具体的には、シフトレジスタ３３ａへのＰＮ符号ＳＩＮは、クロック信号ＣＬの立ち上がりによりシフトレジスタ３３ａの出力、すなわち、遅延信号出力ＳＯＵＴａ、およびシフトレジスタ３３ｂへの入力信号となる。同様に、シフトレジスタ３３ｂへのＰＮ符号入力であるシフトレジスタ３３ａの出力ＳＯＵＴａは、クロック信号ＣＬの立ち上がりによりシフトレジスタ３３ｂの出力、すなわち、遅延信号出力ＳＯＵＴｂ、およびシフトレジスタ３３ｃへの入力信号となる。シフトレジスタ３３ｃ、シフトレジスタ３３ｄについても同様の作動により、遅延出力信号ＳＯＵＴｃ、ＳＯＵＴｄが得られる。
【００２４】
ここで、クロック信号ＣＬの周期がＴＣＬ、遅延回路３２に入力されるＰＮ符号ＳＩＮのチップ幅Ｔの１／ｎ（ｎは自然数）のように、すなわちＴＣＬ＝Ｔ／ｎのように設定されると、ＰＮ符号ＳＩＮはシフトレジスタ３３により１回シフトされるごとに、ＰＮ符号ＳＩＮのチップ幅Ｔの１／ｎずつ遅延される。すなわち、図４において遅延信号出力ＳＯＵＴａ、ＳＯＵＴｂ、ＳＯＵＴｃ、ＳＯＵＴｄはそれぞれＰＮ符号ＳＩＮのチップ幅Ｔの１／ｎずつ遅延されている。具体的には例えば、シフトレジスタ３３ｂから出力される遅延信号出力ＳＯＵＴｂの遅延時間ΔＴｂが、ΔＴｂ＝ＴＣＬ×ｍ （ｍは遅延信号出力ＳＯＵＴｂがシフトレジスタ３３によりシフトされた回数を表わす整数）である場合、シフトレジス３３ｂの出力ＳＯＵＴｂを入力とするシフトレジスタ３３ｃの遅延信号出力ＳＯＵＴｃの遅延時間ΔＴｃは、ΔＴｃ＝ＴＣＬ×（ｍ＋１）となる。前述のように、クロック信号ＣＬの周期がＴＣＬは、自然数ｎを用いてＴＣＬ＝Ｔ／ｎのように設定されるので、前記シフトレジスタ３３ｂの遅延信号出力の遅延時間ΔＴｂはΔＴｂ＝ＴＣＬ×ｍ＝Ｔ×ｍ／ｎのように、また、シフトレジスタ３３ｃの遅延信号出力の遅延時間ΔＴｃはΔＴｃ＝ＴＣＬ×（ｍ＋１）＝Ｔ×（ｍ＋１）／ｎのようにそれぞれ表わされる。
【００２５】
また、遅延回路３２は図４に示すようにセレクタ３１を有しており、前記複数のシフトレジスタ３３のそれぞれの出力ＳＯＵＴａ、ＳＯＵＴｂ、ＳＯＵＴｃ、ＳＯＵＴｄのいずれかを選択して遅延回路３２の出力とする。このようにすれば、遅延回路３２からは、複数の異なった数のシフトレジスタ３３によりそれぞれクロック信号ＣＬの周期ＴＣＬだけシフトされた遅延信号出力のうち、いずれかが選択されて出力される。言い換えれば、ＰＮ符合発生部３０が発生するＰＮ符号である入力信号に対し、クロック信号の周期ＴＣＬだけシフトを行なったシフトレジスタ３３の数ｍを乗じただけの遅延を簡単に生じさせることができる。
【００２６】
変調部３４は、入力される符号により搬送波を変調して出力するものであって、本実施例においては、２つの異なる入力のそれぞれにより異なる変調を行なうことができるようにされている。具体的には、変調部３４は搬送波生成部３６、第１変調部３８、移相部４０、第２変調部４２、合成部４４を含んで構成される。
【００２７】
搬送波生成部３６は、移動局１０と基地局１２との無線通信において用いるものとして予め定められた周波数の搬送波を生成する。搬送波生成部３６により生成された搬送波は第１変調部３８と移相部４０とにそれぞれ入力される。第１変調部３８は、符号発生部２８により発生された第１符号により搬送波生成部３６により生成された搬送波を位相変調する。
【００２８】
移相部４０は、搬送波生成部３６により生成された搬送波の位相を予め定められる所定位相、例えばπ／２だけ遅延させる。第２変調部４２は、符号発生部２８により発生された第２符号により移相部４０によって所定位相だけ遅らされた搬送波を位相変調する。なお、搬送波生成部３６から第１変調部３８に入力される搬送波が第１搬送波に対応し、搬送波生成部３６から移相部４０を介して第２変調部４２に入力される搬送波が第２搬送波に対応する。
【００２９】
合成部４４は、第１変調部３８によって変調された搬送波と第２変調部４２によって変調された搬送波とを合成して出力する。この出力が変調部３４の出力となる。前述のように、移相部４０は入力される搬送波をπ／２だけ遅らせて第２変調部４２に入力することから、合成部４４に入力される２つの入力である第１変調部３８からの入力と第２変調部４２からの入力とは、直交する関係にある。すなわち、変調部３４は直交変調を行なっている。
【００３０】
送信アンプ２４は、変調部３４の出力を所定の増幅率により増幅し、アンテナ２２により送信する。ここで、アンテナ２２は搬送波生成部３６で生成される搬送波の周波数に適したものが用いられる。また、移動局１０からの距離が同じ場合にアンテナ２２からの距離が同じ基地局１１、１２において移動局１０からの方向に関わらず同じ強さで電波を受信できるように、アンテナ２２は少なくとも電波の伝搬方向に関して無指向性であるアンテナが好適に用いられる。送信アンプ２４やアンテナ２２などが送信部に対応する。
【００３１】
送受信切換部２３は、移動局１０における電波の送信状態と受信状態とを切り換えるためのアンテナ共用装置である。具体的には移動局１０が送信状態とされる場合においては、送信アンプ２４の出力をアンテナ２２に接続することにより電波の送信を可能にする一方、移動局１０が受信状態とされる場合においては、アンテナ２２と後述する受信アンプ２６の入力とを接続することにより、アンテナ２２による電波の受信を可能にする。
【００３２】
受信アンプ２６は、アンテナ２２により受信された電波（受信波）を増幅するものであって、低雑音で増幅を行なうことのできるローノイズアンプなどが好適に用いられる。また、復調部４８は、搬送波３６により生成される所定の搬送波により受信アンプ２６により増幅された受信波の復調を行ない、信号波を取り出す。
【００３３】
コントローラ５０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ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従って信号処理を行うことにより、移動局１０の作動に関する制御などの処理を実行する。
【００３４】
図５は、基地局１２の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。このうち、送信アンプ６４、送受信切換部６３、アンテナ６２、受信アンプ６６は、それぞれ前述した移動局１０の送信アンプ２４、送受信切換部２３、アンテナ２２、受信アンプ２６と同様の機能を有するものである。受信アンプ６６、アンテナ６２などが受信部に対応する。
【００３５】
送信信号処理部７４は、基地局１２から送信する電波を生成する。具体的には後述するコントローラ７２によって生成される信号などで所定の周波数の搬送波を変調し送信波を生成する。送信信号処理部７４で生成された送信波は送信アンプ６４によって増幅され、アンテナ６２から送信される。
【００３６】
受信信号処理部６８は、アンテナ６２によって受信され受信アンプ６６によって所定の増幅が行なわれた受信波に対して復調処理を行ない、受信波に含まれている信号波を取り出す。取り出された信号波は後述するコントローラ７２や受信時刻算出部７０に送信される。
【００３７】
図６はこの受信信号処理部６８の有する機能をさらに詳しく説明する機能ブロック図である。受信信号処理部６８は復調部７８、相関演算部８８、差動アンプ９６を含んで構成される。
【００３８】
復調部７８は受信波に対し直交復調を行なう。具体的には、復調部７８は第１復調部８２、基準搬送波生成部８０、移相部８４、第２復調部８６を含んで構成される。搬送波生成部８０は、受信波における搬送波、すなわち移動局１０の搬送波生成部３６が生成する搬送波と同一の周波数の基準搬送波を生成する。基準搬送波生成部８０により生成された搬送波は第１復調部８２と移相部８４とにそれぞれ入力される。第１復調部８２は、入力される受信波を基準搬送波生成部８０により生成された基準搬送波により復調する。なお、良く知られたヘテロダイン方式を用いて受信波を送信周波数より低い中間周波数に変換後復調を行っても良い。この場合、搬送波発生部８０は中間周波数の基準搬送波を生成する。
【００３９】
移相部８４は、基準搬送波生成部８０により生成された基準搬送波の位相を予め定められる所定位相、例えばπ／２だけ遅延させる。第２復調部８６は、入力される受信波を移相部８４によって所定位相だけ遅らされた基準搬送波により復調する。なお、基準搬送波生成部８４から第１復調部８２に入力される基準搬送波が第１基準搬送波に対応し、基準搬送波生成部８０から移相部８４を介して第２復調部８６に入力される基準搬送波が第２基準搬送波に対応する。
【００４０】
前述のように、復調部７８は同一の受信波に対し、第１復調部８２および第２復調部８６においてそれぞれ基準搬送波をπ／２だけ位相が異なる２つの基準搬送波により復調を行なっており、直交復調に対応する。すなわち、第１復調部８２の出力が同相（Ｉ相）成分の信号波であり、第２復調部８６の出力が直交（Ｑ相）成分の信号波である。なお、基準搬送波生成部８０から第１復調部８２に入力される搬送波が第１基準搬送波に対応し、基準搬送波生成部８０から移相部８４を介して第２復調部８６に入力される搬送波が第２基準搬送波に対応する。
【００４１】
相関演算部８８は、前記復調部７８によって生成される２つの信号波、すなわちＩ相成分の信号波とＱ相成分の信号波のそれぞれに含まれるＰＮ符号と、ＰＮ符号発生部９０が発生させるＰＮ符号との相関値をそれぞれ算出する。具体的には相関演算部８８はＰＮ符号発生部９０、第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４を含んで構成される。ＰＮ符号発生部９０は、予め記憶されたＰＮ符号を第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４に対し出力する。このＰＮ符号発生部９０が発生するＰＮ符号は移動局１０のＰＮ符号発生部３０が発生するものと同一の符号（レプリカ符号）であり、本実施例においては第１相関値算出部９２に出力する第１符号と、第２相関値算出部９４に対し出力する第２符号とは同一の符号である。なお、第１相関値算出部９２が算出する相関値が第１相関値に対応し、第２相関値算出部が算出する相関値が第２相関値に対応する。
【００４２】
第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４はそれぞれ第１復調部８２、第２復調部８６によって復調される信号波とＰＮ符号発生部９０が発生するＰＮ符号との相関値を逐次算出する。第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４は同様の構成を有し、具体的にはマッチドフィルタを含んで構成されている。
【００４３】
図７は第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４にそれぞれ含まれるマッチドフィルタの構成の例を示した図である。マッチドフィルタは、第１復調部８２あるいは第２復調部８６による復調によって得られる信号波に含まれる拡散符号（受信信号）ｂとレプリカ符号ａのビットごとの排他的論理和の値を算出し、それらの排他的論理和の値を加算器Σにより合計し、更に相関演算器において
【数１】
のようにレプリカ符号ａと拡散符号ｂとの相関値Ｒａｂ（ι）を算出する。なお、ａｉおよびｂｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）は、それぞれレプリカ符号ａおよび拡散符号ｂのｉ番目のビットの内容であり、ＮはＰＮ符号のビット長である。また、図７に示すように受信信号ｂは１ビット遅延素子により相関値Ｒａｂを算出する毎に１ビットずつシフトされるようにされており、前記（１）式におけるιはこのシフト量の総和を示している。このようにすれば、相関値Ｒａｂ（ι）のピークが生じた際のιの値と受信速度などに基づいて、相関値Ｒａｂ（ι）のピークが生じた際の時刻を信号波の同期時刻として算出することができる。
【００４４】
図８は、第１相関値算出部９２あるいは第２相関値算出部９４に入力される信号波と出力される相関値の例を説明する図である。第１相関値算出部９２あるいは第２相関値算出部９４に信号波が入力されると、その信号波に含まれるＰＮ符号とＰＮ符号発生部９０が発生するＰＮ符号とが一致する（同期する）時刻ｔｓｙｎｃにおいて相関値がピークとなるように相関値は変化する。
【００４５】
差動アンプ９６は、２つの入力信号の差を算出するものであって、本実施例においては第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分、具体的には例えば第２相関値算出部９４の出力から第１相関値算出部９２の出力を減じたものを出力する。差動アンプ９６が差分演算部に対応する。
【００４６】
図９は、第１相関値算出部９２の出力および第２相関値算出部９４の出力に対する差動アンプ９６の出力を同一の時間軸上において説明する図である。前述の図８で説明したように、第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４の相関値出力はそれぞれ、同期時刻をピークとする波形であり、例えば図８および図９の例で言えば、同期時刻までの間は単調増加であり、同期時刻を経過すると短調減少する。前述のように、移動局１０の符号発生部２８において遅延回路３２によってＰＮ符号を遅延させる所定時間はΔＴであるので、図９に示すように第１相関値算出部９２の相関値出力のピークが生じる時刻である同期時刻と、第２相関値算出部９４の相関値出力の同期時刻との差はΔＴとなる。一方、第２相関値算出部９４の出力から第１相関値算出部９２の出力を減じた作動アンプ９６の出力に着目すると、その出力が負から正に転ずる（ゼロクロス）時刻はＴ＋ΔＴ／２である。
【００４７】
図５に戻って、受信時刻算出部７０は、受信信号処理部６８の出力、具体的には差動アンプ９６が算出する第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分に基づいて、受信した電波の受信時刻として検出する。具体的には受信時刻算出部７０は、差動アンプ９６が算出する第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分の値が零となった時刻を受信時刻として検出する。受信時刻算出部７０が受信時刻検出部に対応する。
【００４８】
ところで、ＰＮ符号の相関値に基づいて電波の受信時刻を検出方法としては、相関値のピークを生じた時刻を受信時刻とする方法が多く用いられている。かかる方法においては、図８の相関値算出部出力として例示した相関値出力からそのピークを生じた時刻を検出する必要があり、特に移動局測位システム８に要求される測位精度によってはｎｓ（ナノ秒）単位での検出が必要となる。しかしながら、ＰＮ符号を送信する移動局１０と受信する基地局１２との間の無線通信が良好でない場合には図１０の（ａ）に示すように、相関値出力の波形が鈍ったり、ノイズの影響が発生（図１０（ａ）の矢印部分）し、波形のピークを生じた時刻の検出に誤差を生じやすくなる。
【００４９】
一方、移動局１０と基地局１２との間の無線通信が良好でなく、第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４のそれぞれにおける相関値出力の波形が図１０の（ａ）に示すように鈍るなどした場合において、差動アンプ９６が算出する第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分の値の波形は図１０（ｂ）のようになる。図１０（ｂ）に示すように、波形全体を見ると鈍りやノイズが発生していても、ゼロクロス近辺では急峻な変化となっている（図１０（ａ）の矢印部分）。前述のように受信時刻算出部７０は、差動アンプ９６の出力が零となった時刻を受信時刻として検出するので、相関値出力の波形が鈍るなどした場合であっても、受信時刻の精度よい検出が容易である。
【００５０】
また、差動アンプ９６の出力は第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分であるので、外乱などで第１相関値算出部９２の出力および第２相関値算出部９４の出力に共通して発生する変動成分（コモンモードノイズ）の影響を除去することができる。したがって、差動アンプ９６の出力に基づいて受信時刻算出部７０によって算出される受信時刻の値は、コモンモードノイズの影響を受けにくいものとされる。
【００５１】
なお、図９に示したように差動アンプ９６の出力においては、ΔＴの値が小さい程ゼロクロス近傍の波形の変化は急峻なものとなるので、受信時刻算出部７０におけるゼロクロスとなった時刻の検出は容易となり検出精度が向上する。しかしながら、ΔＴの値を小さくすると差動アンプ９６の差動出力自体が小さくなり、ノイズの影響を受けやすくなる。そのため、移動局１０の遅延時間設定部５２による遅延回路３２の所定時間ΔＴの決定は、これらの影響を考慮して、例えば予め設定された複数種類の値から適当なものを選択されることにより行なわれる。
【００５２】
コントローラ７２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ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従って信号処理を行うことにより、基地局１２の作動に関する制御などの処理を実行する。
【００５３】
通信インタフェース７６は、通信ケーブル１８によって接続されたサーバ１４や他の基地局１２との間で必要な情報の送受信を行なう。
【００５４】
図１１は、サーバ１４の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。このうち通信インタフェース９８は、通信ケーブル１８によって接続された基地局１２との間で必要な情報の送受信を行なう。なお、本実施例においては、サーバ１４は無線通信機能を有さず、移動局１０は通信ケーブル１８を介した有線通信機能を有さないことから、サーバ１４から移動局１０に対する指令などは、無線通信機能と有線通信機能の両方を有して構成される基地局１２のいずれかを介して伝達される。
【００５５】
測位部１００は、各基地局１２の受信時刻算出部７０において算出される移動局１０からの電波の受信時刻と、予め記憶されている各基地局１２の位置についての情報とに基づいて、移動局１０の位置を算出する。
【００５６】
図１２は、測位部１００による移動局１０の位置の算出の原理を説明する図である。移動局１０の位置を表わす座標を（ｘ、ｙ）とし、第１普通基地局１２Ａの位置を表わす座標が（ｘＢ１，ｙＢ１）、第２普通基地局１２Ｂの位置を表わす座標が（ｘＢ２，ｙＢ２）、第３普通基地局１２Ｃの位置を表わす座標が（ｘＢ３，ｙＢ３）、第４基地局１２Ｄの位置を表す座標が（ｘＢ４，ｙＢ４）であるとすると、これらの関係は次式（２）により得られる。なお、図１２における基地局１２の配置は説明のため図１のものと異なっている。
【数２】
ここで、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３およびＴｒ４（ｓｅｃ）はそれぞれ、第１普通基地局１２Ａ、第２普通基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、および第４普通基地局１２Ｄの受信時刻算出部７０において検出される受信時刻であり、Ｔｓは移動局１０の無線部２２における電波の送信時刻である。すなわち、前記（２）式の右辺は、第１普通基地局１２Ａ、第２普通基地局１２Ｂ、第３普通基地局１２Ｃ、および第４普通基地局１２Ｄのそれぞれと移動局１０との間の電波の伝搬時間に電波の速度ｃを乗ずることによって得られる電波の伝搬距離の二乗を表わしている。前記（２）式はｘ、ｙ、Ｔｓを未知数とした連立方程式である。（２）式よりＴｓを消去すると以下の式（３）となる。
【数３】
測位部１００は前記（２）式もしくは（３）式を解くことにより、移動局１０の位置（ｘ，ｙ）を算出する。なお、前記（２）式もしくは（３）式を解くにあたり、それらの全ての式を連立させて解く必要はなく、解を算出するのに最低限の数の式により解いてもよい。
【００５７】
図１３は、本実施例の移動局測位システム８における制御作動の概要を説明するフローチャートである。まず、ステップ（以下「ステップ」を省略する。）ＳＡ１においてはサーバ１４から各基地局１２のそれぞれに対し、移動局１０の測位を実行するための指令が行なわれる。この指令は、（１）複数の基地局１２のいずれか１つに対し、移動局１０に対する送信指令を基地局１２から移動局１０に送信させる指令と、（２）各基地局１２に対し、移動局１０から送信される測位のための電波を受信し、受信時刻算出部７０において受信時刻を算出し、サーバ１４に送信させる指令とを含む。このうち、前記（１）の送信指令は、移動局１０に測位のための電波を送信させるための指令である。前記いずれか１つの基地局１２は、例えばサーバ１４により任意に選択される基地局１２である。
【００５８】
ＳＡ２においては、各基地局１２において、サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されたか否かが待機される。サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信される場合には、本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ３が実行される。一方サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されない場合には、本ステップの判断が否定され、繰り返しＳＡ１が実行されて、サーバ１４からのＳＡ１の指令が受信されるまで待機が行なわれる。
【００５９】
ＳＡ３は、ＳＡ２の判断が肯定された場合に実行されるステップであって、ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含むものであったか否かが判断される。ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含むものであった場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＡ４が実行される。一方ＳＡ１で受信されたサーバ１４からの指令が（１）の送信指令を含まないものであった場合には、ＳＡ４が実行されず、移動局１０から送信される電波の受信を行なうための待機が行なわれる。
【００６０】
ＳＡ４においては、前記（１）の指令を受信した基地局１２から移動局１０に対し、移動局１０に測位のための電波を送信させるための送信指令が無線により送信される。その後、前記（１）の指令を受信しなかった基地局と同様に、移動局１０から送信される電波の受信を行なうための待機が行なわれる。
【００６１】
ＳＡ５においては、移動局１０において、測位のための電波の送信を行なうための指令（ＳＡ４）が受信されたか否かが待機される。移動局１０において測位のための電波の送信を行なうための指令が受信された場合には本ステップの判断が肯定され、続くＳＡ６が実行される。一方、測位のための電波の送信を行なうための指令が受信されない場合には本ステップの判断が否定され、繰り返しＳＡ５が実行されて、測位のための電波の送信を行なうための指令が受信されるまで待機が行なわれる。
【００６２】
移動局１０の符号発生部２８、変調部３４などに対応するＳＡ６においては、移動局１０から各基地局１２に対し測位のための電波の送信が行なわれる。
【００６３】
各基地局１２の受信信号処理部６８などに対応するＳＡ７においては、移動局１０から送信される測位のための電波が受信されたか否かが判断される。移動局１０から送信される電波が受信された場合においては、本判断は肯定されＳＡ１０が実行される。一方、移動局１０から送信される電波が受信されない場合、本ステップの判断が否定され、ＳＡ８が実行される。
【００６４】
ＳＡ７の判断が否定された場合に実行されるＳＡ８においては、ＳＡ４における移動局１０への電波の送信指令を行なってからの経過時間が予め設定されたタイムアウト時間を超えたか否かが判断される。そして、経過時間が前記タイムアウト時間を超えた場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＡ９が実行される。また、経過時間が前記タイムアウト時間を超えていない場合には本ステップの判断は否定され、ＳＡ７に戻って引き続き移動局１０からの電波の受信が行なわれる。
【００６５】
ＳＡ８の判断が肯定された場合に実行されるＳＡ９においては、ＳＡ８の判断が肯定された基地局１２については、移動局１０からの電波を受信することができなかったとして、エラーが発生したとされる。具体的には、サーバ１４に対し、受信に失敗した旨を送信するなどの処理を行なう。
【００６６】
基地局１２の受信信号処理部６８などに対応するＳＡ１０は、ＳＡ７の判断が肯定された場合に実行される。ＳＡ１０においては、基地局１２において受信された受信波が直交復調により同相成分の信号波と直交成分の信号波とに復調され、同相成分の信号波および直交成分の信号波のそれぞれについてマッチドフィルタを用いてレプリカ符号との相関値である第１相関値および第２相関値が算出される。そして、第１相関値と第２相関値との差分が算出される。
【００６７】
基地局１２の受信時刻算出部７０などに対応するＳＡ１１は、ＳＡ７の判断が肯定された場合に実行される。ＳＡ１１においては、ＳＡ１０において算出される第１相関値と第２相関値との差分の正負が切り替わった（ゼロクロス）時刻が検出され、その時刻が移動局１０からの電波の受信時刻とされる。
【００６８】
基地局１２の通信インタフェース７６などに対応するＳＡ１２においては、ＳＡ１１で算出された受信時刻についての情報が、基地局１２からサーバ１４に送信される。
【００６９】
ＳＡ１３においては、各基地局１２における移動局１０からの電波の受信時刻についての情報が、予め定められた所定数以上の数の基地局１２から送信され、サーバ１４に受信されたか否かが判断される。この所定数は、ＳＡ１６において移動局１０の位置の算出を行なうために必要となる数であって、例えば移動局１０の移動が３次元空間であるい場合には４つであり、２次元平面である場合や、３次元空間であっても移動局１０の高さについての情報を図示しない高さ検出手段などにより得ることが可能な場合には３つである。前記所定数以上の数の基地局１２から受信強度についての情報が受信された場合には、本ステップの判断は肯定され、ＳＡ１６が実行される。一方、前記所定数以上の数の基地局１２から受信時刻についての情報が受信されない場合には、本ステップの判断が否定され、続くＳＡ１４が実行される。
【００７０】
ＳＡ１４においては、ＳＡ１の指令を行なってからの経過時間が予め設定されたタイムアウト時間を超えたか否かが判断される。そして、経過時間が前記タイムアウト時間を超えた場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＡ１５が実行される。また、経過時間が前記タイムアウト時間を超えていない場合には本ステップの判断は否定され、ＳＡ１３が繰り返し実行され、基地局１２からの受信時刻についての情報の受信が行なわれる。
【００７１】
ＳＡ１４の判断が肯定された場合に実行されるＳＡ１５においては、移動局１０の位置の算出を行なうために必要な数の基地局１２から、移動局１０からの電波の受信強度を受信することができなかったとして、エラー処理が行なわれる。具体的には例えば後述するＳＡ１６により算出される移動局１０の位置の出力に代えて、移動局１０の位置の算出に失敗した旨の情報が出力される。
【００７２】
サーバ１４の測位部１００に対応するＳＡ１６においては、ＳＡ１３で受信された各基地局１２における移動局１０からの電波の受信時刻についての情報、各基地局１２の位置についての情報などに基づいて、前記（２）式あるいは（３）式を解くことにより、移動局１０の位置が算出される。
【００７３】
前述の実施例によれば、移動局１０においては、符号発生部２８のＰＮ符号発生部３０により発生される第１符号と、遅延回路３２により第１符号より所定時間ΔＴだけ遅らせて前記第２符号とが発生させられる。また、変調部３４により、第１符号で搬送波発生部３６により発生される第１搬送波が変調させられ、第２符号で搬送波発生部３６により発生され移相部４０により第１搬送波より所定位相（π／２）だけ遅らされるが変調させられるとともに、合成部４４により変調後の信号が合成され、送信アンプ２４により、変調部３４による出力が無線により送信される。一方、基地局１２においては、受信アンプ６６により移動局１０から送信された電波が受信され、復調部７８により基準搬送波生成部８０により生成される第１基準搬送波および移相部８４により第１基準搬送波より前記所定位相だけ遅らされた第２基準搬送波のそれぞれに基づいて受信波が復調される。また、相関演算部８８により、復調部７８により第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号とＰＮ符号発生部９０により発生される第１符号との第１相関値が算出され、復調部７８により第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と第２符号との第２相関値がそれぞれ算出され、差動アンプ９６により第１相関値と第２相関値との差分が算出される。さらに、受信時刻検出部７０により差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分に基づいて移動局１０から送信された電波の基地局１２における受信時刻が算出され、サーバ１４の測位部１００によって移動局１０の位置が、各基地局１２の位置と受信時刻検出部７０により検出される受信時刻とに基づいて算出されるので、移動局測位システム８は、相関値のピークが鈍るなどによりその相関値のピークに基づいて電波の受信時刻を精度よく検出することが困難な場合においても、該受信時刻を精度よく検出することが可能であり、該検出された受信時刻に基づいて移動局１０の位置の算出を行なうことができる。また、差動アンプ９６は第１相関値と第２相関値との差分を算出し、受信時刻算出部７０はその作動に基づいて受信時刻を算出することから、信号線と接地間に存在するノイズ源によるノイズであるコモンモードノイズが発生する場合であっても、そのコモンモードノイズの影響を除去することができる。
【００７４】
また前述の実施例によれば、符号発生部２８は、予め設定された複数の値から所定時間ΔＴを選択的に設定する遅延時間設定部５２を有するので、移動局測位システム８が目標とする位置の算出精度に応じて所定時間ΔＴを変更することができる。また、このとき、前記所定時間ΔＴを変更しても変調部３４における変調周波数を変更しないので、移動局１０で信号処理をより高速化することなく、これにより消費電力を増加させることなく移動局測位システム８の位置の算出精度を向上させることができる。
【００７５】
また前述の実施例によれば、符号発生部２８は、所定時間ΔＴとして第２符号のチップ周期Ｔを任意の自然数ｎで除した値の整数ｍ倍だけ第１符号よりも遅らせて第２符号を発生するので、移動局測位システム８が目標とする位置の算出精度に合わせて適切な複数の所定時間ΔＴを設定することができる。
【００７６】
また前述の実施例によれば、受信時刻検出部７０は、差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分が零となった時刻を移動局１０から送信された電波の基地局１２における受信時刻として算出するので、第１相関値と第２相関値との差分の値は零の前後を急峻に変化するため、第１相関値あるいは第２相関値の波形が鈍り、そのピークの時刻を精度よく検出できない場合であっても、受信時刻を第１相関値と第２相関値との差分が零となった時刻から精度よく検出することができる。
【００７７】
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【実施例２】
【００７８】
前述の移動局１０および基地局１２が室内において用いられる場合などは、移動局１０から送信された電波が壁面などに反射して反射波となり基地局１２に受信される、いわゆるマルチパスの問題が発生しうる。図１４はこのマルチパスが発生した場合の受信機における相関値算出部の出力を説明する図である。送信機から送信されたＰＮ符号を含む電波が、送信機から直接受信機に到達する直接波、および、送信機から他の物体などに反射して受信機に到達する反射波としてそれぞれ受信機に到達する場合、受信機の相関値算出部は直接波に含まれるＰＮ符号と、反射波に含まれるＰＮ符号のそれぞれについて相関値の算出を行なう。図１４（ａ）において、実線は直接波についての相関値であり、破線は反射波について相関値である。なお、ΔＴｄは直接波と反射波の到達時間差である。実際には、受信機の相関値算出部が算出する相関値はこれらの合計となるので、図１４（ｂ）に示すものとなる。
【００７９】
図１５は、本実施例における基地局１２の受信信号処理部６８の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、前述の実施例の図６に対応するものである。図６に示した前述の実施例１の受信信号処理部６８の有する機能に比べて、本図１５に示す受信信号処理部６８は、差動アンプ９６の出力である第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する微分器９８をさらに有する点において異なる。
【００８０】
この微分器９８は、例えば予め規定された微小時間区間あたりの変化量を算出することなどにより、第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する。微分器９８が微分値算出部に対応する。
【００８１】
図１６は、マルチパスの影響下における第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４、作動アンプ９６、および微分器９８のそれぞれの出力を説明する図である。図１６においては、第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４、差動アンプ９６の出力のそれぞれは太線で表わされた波形である。また、第１相関値算出部９２、第２相関値算出部９４、差動アンプ９６の出力と合わせて記載された波形のうち、細実線は各移動局１０から基地局１２に直接到達する直接波の影響による成分、破線は各移動局１０から基地局１２に他の物体に反射して到達する反射波の影響による成分を表わす。また、差動アンプ９６および微分器９８の出力を表わす波形は、マルチパスなどの影響などにより波形が鈍った状態を示している。微分器９８の出力を表す波形は波形が鈍った差動アンプ出力波形からでも精度良く到達時間を検出できる状態を示している。
【００８２】
第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４の出力は、前述の図１４について説明したように、直接波と、直接波からΔＴｄだけ遅れて到達する反射波との両方を受信する結果、それぞれ図１６の太線で表わされた出力となる。その結果、差動アンプ９６の出力についても、例えば細実線で表わされるようなマルチパスの影響がない場合と異なるものとなる。特に、細実線で表わされるマルチパスの影響がない場合の差動アンプ９６の出力がゼロクロスする時刻ｔｚと、太線で表わされるマルチパスの影響がある場合の差動アンプ９６の出力がゼロクロスする時刻ｔｚ’とは異なっている。すなわち、マルチパスの影響がある場合には、差動アンプ９６の出力がゼロクロスする時刻を受信時刻とすると、誤差が生ずることとなる。
【００８３】
一方、微分器９８の出力に着目すると、移動局１０の符号発生部２８により発生される第２符号の第１符号に対する遅延時間である所定時間ΔＴに起因する変化がパルス状に現れている。
【００８４】
本実施例においては、基地局１２の受信時刻算出部７０は、受信信号処理部６８の出力、すなわち微分器９８の出力である、第１相関値と第２相関値との差分の微分値の時間変化に基づいて、移動局１０からの電波の受信時刻を算出する。具体的には、受信時刻算出部７０は次のように受信時刻の算出を行なう。図１７は、微分器９８の出力である、第１相関値と第２相関値との差分の微分値の時間変化を示した図である。受信時刻算出部７０は、微分器９８の出力において、しきい値ＤＴＨを上回った場合に、その時刻Ｔａを記憶し、さらに微分器９８の出力のピークの検出を行なう。これは、混入したノイズを誤って受信時刻として検出することを防止するためであり、しきい値Ｄｔｈの値はノイズを誤って受信時刻として検出することを防止できる大きさとなるように、ノイズの大きさと実際の受信時刻に応じて発生する波形のピークの大きさを考慮して予め定められる。
【００８５】
受信時刻算出部７０は微分器９８の出力のピークを検出した時刻Ｔｐを記憶する。さらに微分器９８の出力がしきい値Ｄｔｈを下回った時刻Ｔｂを検出し記憶する。そして、微分器９８の出力がしきい値Ｄｔｈを上回っていた時間を、記憶された時刻ＴａおよびＴｂに基づいてＴｂ−Ｔａのように算出する。このように算出された微分器９８の出力がしきい値Ｄｔｈを上回っていた時間Ｔｂ−Ｔａが、予め定められたしきい値Ｔｔｈを上回ったか否かを判断し、上回った場合には前記微分器９８の出力のピークを検出した時刻Ｔｐを移動局１０からの電波の受信時刻とする。一方、微分器９８の出力がしきい値Ｄｔｈを上回っていた時間Ｔｂ−Ｔａが、予め定められたしきい値Ｔｔｈを上回っていない場合には、時刻Ｔｐにおけるピークはノイズ等の影響によって生じたピークであって、移動局１０からの電波の受信時刻でないして、さらにピークの探索を継続する。ここでしきい値Ｔｔｈは、直接波のゼロクロスに対応する微分器９８の出力のピークを検出する一方、ノイズの影響によるピークを除外できるように、例えば移動局１０の遅延回路３２において第２符号を第１符号から遅延させる所定時間ΔＴの半分の量であるΔＴ／２のように設定される。
【００８６】
図１８は本実施例における基地局１２の受信時刻算出部７０の制御作動の概要を説明するフローチャートである。本実施例においても移動局測位システム８の制御作動は前述の実施例と同様に例えば図１３のフローチャートに示すように行なわれるが、図１８のフローチャートは、図１３のステップＳＡ１１に代えて実行される。
【００８７】
まず、移動局１２の微分器９８に対応するＳＢ１においては、ＳＡ１０で算出された作動アンプ９６の出力、すなわち第１相関値と第２相関値との差分の微分値が算出される。なお、微分器を微分回路のようなハードウェアで構成すれば、このステップは省略できる。
【００８８】
続くＳＢ２においては、ＳＢ１で算出された微分値がＡ／Ｄ変換にされる。このときＡ／Ｄ変換のサンプリング速度は、例えば、移動局１０の遅延回路３２における遅延時間である所定時間ΔＴの３倍以上など、ΔＴに比べて十分早い、すなわち、所定時間ΔＴを精度よく検出できる程度のサンプリング速度とされる。
【００８９】
ＳＢ３においてはＳＢ２でＡ／Ｄ変換された微分値に関するデータが図示しないメモリなどの記憶装置に記憶される。また、ＳＢ４においては、データに含まれるノイズを除去するために、平滑化フィルタにより平滑化処理される。
【００９０】
ＳＢ５においては、反復実行の回数を表わす変数（カウンタ）ｉ、微分値の値を表わす変数Ｄｍａｘ、ピークの検出中であることを示すフラグＰのそれぞれの値が０に初期化される。
【００９１】
ＳＢ６においては、反復実行回数を表わす変数ｉの値に１が加えられ、時刻Ｔｉの時点の微分値の値Ｄｉが取得される。
【００９２】
ＳＢ７においては、微分値の値Ｄｉが、予め定められたしきい値Ｄｔｈを上回ったか否かが判断される。微分値の値Ｄｉが、予め定められたしきい値Ｄｔｈを上回った場合は、本ステップの判断は肯定され、微分値のピークの検出を行なうため、ＳＢ８が実行される。一方、微分値の値Ｄｉが、予め定められたしきい値Ｄｔｈを下回った場合には、本ステップの判断は否定され、ＳＢ１４以降が実行される。
【００９３】
ＳＢ８においては、ピークの検出中であることを示すフラグＰの値が１であるかが判断される。フラグＰの値が０である場合には、本ステップの判断は否定され、それまでピークの検出中でなかったとして、ＳＢ９およびＳＢ１０が実行されてからＳＢ１１が実行される。一方、フラグＰの値が１である場合には、本ステップの判断が肯定され、既にピークの検出中であるとして、ＳＢ９およびＳＢ１０が実行されることなくＳＢ１１が実行される。
【００９４】
ＳＢ９においては、ＳＢ７の判断が肯定された際の時刻Ｔｉが、ピークの検出期間の開始時刻を表わす時刻Ｔａとして記憶される。ＳＢ１０においては、ピークの検出中であることを表わすフラグＰの値が１とされ、ピークの検出が開始される。
【００９５】
ＳＢ１１においては、ＳＢ６で検出された微分値の値Ｄｉがピークの検出期間における微分値の最大値Ｄｍａｘよりも大きいか否かが判断される。微分値の値Ｄｉが最大値Ｄｍａｘよりも大きい場合には本ステップの判断が肯定され、ＳＢ１２が実行される。一方、微分値の値Ｄｉが最大値Ｄｍａｘよりも小さいまたは両者が等しい場合には本ステップの判断が否定され、ＳＢ１２が実行されることなくＳＢ１３が実行される。
【００９６】
ＳＢ１２においては、最大値Ｄｍａｘの値として微分値の値Ｄｉが記憶される。また、ピークの検出時刻を表わす変数Ｔｐとして時刻Ｔｉが記憶される。すなわち、ＳＢ６の実行時刻である時刻Ｔｉが新たなピークの検出時刻とされる。
【００９７】
ＳＢ１３においては、反復実行回数を表わす変数ｉの値が、反復実行回数の最大値を表わすｉｅｎｄとなったか否かが判断される。変数ｉの値が最大値ｉｅｎｄとなった場合には本ステップの判断が肯定され、本フローチャートは終了する。一方変数ｉの値が最大値ｉｅｎｄに達していない場合には、引き続き本フローチャートのＳＢ６以降が繰り返し実行される。ここで、最大値ｉｅｎｄは、反復により受信波の全体に対応する微分値について、ピークの検出を行なったことを表わす変数であり、具体的には、移動局１０の符号発生部２８が発生するＰＮ符号の符号長や、ＳＢ２におけるＡ／Ｄ変換のサンプリングタイムなどによって決定される値である。なお、ＳＢ１３の判断が肯定されて本フローチャートが終了する場合は、本フローチャートによっては微分値のピークを検出することができなかったこと、すなわち受信時刻の検出に失敗したことに対応する。
【００９８】
ＳＢ７の判断が否定された場合に実行されるＳＢ１４においては、ピークの検出中であることを示すフラグＰの値が１であるかが判断される。フラグＰの値が０である場合には、本ステップの判断は否定され、未だピークの検出が開始されていないとして、ＳＢ１３に移る。一方、フラグＰの値が１である場合には、本ステップの判断が肯定され、ピークの検出を終了するためにＳＢ１５以降が実行される。
【００９９】
ＳＢ１５においては、ＳＢ７の判断が否定された際の時刻Ｔｉが、ピークの検出期間の終了時刻を表わす時刻Ｔｂとして記憶される。ＳＢ１６においては、ピークの検出の実行時間であるＴｂ−Ｔａの長さが、予め定められたしきい値Ｔｔｈを上回るか否かが判断される。ピークの検出の実行時間Ｔｂ−Ｔａの長さがしきい値Ｔｔｈを上回る場合には、本ステップの判断が肯定され、ＳＢ１８が実行される。一方、ピークの検出の実行時間Ｔｂ−Ｔａの長さがしきい値Ｔｔｈを下回る、あるいは両者が等しい場合には、本ステップの判断が否定され、ＳＢ１７が実行される。
【０１００】
ＳＢ１７はＳＢ１６の判断が否定された場合、すなわちＳＢ１５で終了したピークの検出はノイズによるものであったとされる場合に実行されるステップである。本ステップにおいては、ピークの実行中であるか否かを示すフラグＰの値がピークの検出中でないことを表わす０に変更される。また、ピークの検出期間における微分値の最大値を表わす変数Ｄｍａｘの値が０に初期化され、再度のピークの検出に備える。
【０１０１】
ＳＢ１８はＳＢ１６の判断が肯定された場合、すなわち、ＳＢ１５で終了したピークの検出は第１符号と第２符号の遅延によるものであったとされる場合に実行されるステップである。本ステップにおいては、ＳＢ１２において記憶された時刻Ｔｐの値が、微分値のピークを検出した時刻であるとして、すなわち、移動局１０からの電波の受信時刻であるとして出力される。
【０１０２】
前述の実施例によれば、差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する微分器９８を有し、受信時刻検出部７０は、微分器９８によって算出される微分値が極大となった時刻に基づいて移動局１０から送信された電波の基地局１２における受信時刻を算出するので、前述の実施例の効果であるコモンモードノイズの影響を除去することができることに加え、マルチパスの影響による反射波が、基地局１２において直接波の受信完了前に基地局１２に到達する場合であっても、受信時刻を精度よく算出することができる。
【０１０３】
また、前述の実施例によれば、符号発生部２８は、第１符号と同一の符号を所定時間ΔＴだけずらすことにより第２符号を発生するので、第１相関値の時間変化と第２相関値の時間変化とは、所定時間だけ時間間隔の生じた同一の時間変化となり、微分器９８によって算出される、第１相関値と第２相関値との差分の微分値を好適に算出することができる。
【実施例３】
【０１０４】
図１９は、本発明の別の実施例における移動局１０の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、前述の実施例１における図２に対応する図である。図１９の移動局１０と図２の移動局１０とを比べると、図１９の移動局１０の有する符号発生部１２８の構成と図２の移動局１０の有する符号発生部２８の構成とが異なっている。本実施例の移動局１０の有する符号発生部１２８は、クロック１２９、遅延回路３２、第１ＰＮ符号発生部１３０、第２ＰＮ符号発生部１３１を含んで構成される。
【０１０５】
クロック１２９は所定のクロック速度のクロック信号を出力することにより、第１ＰＮ符号発生部１３０および遅延回路３２を駆動させる。第１ＰＮ符号発生部１３０は、前記クロック１２９の出力するクロック信号に応じて所定のＰＮ符号である第１のＰＮ符号を送信する。この第１のＰＮ符号が第１符号に対応する。第１ＰＮ符号発生部１３０によって発生されたＰＮ符号は第１変調部３８に入力される。
【０１０６】
遅延回路３２は前述の実施例１の遅延回路３２と同様に、入力された信号を所定時間ΔＴだけ遅延させる。本実施例においては、クロック１２９から入力されるクロック信号を所定時間ΔＴだけ遅延させて出力する。この所定時間ΔＴは前述の実施例１と同様に、遅延時間設定部５２によって設定される。第２ＰＮ符号発生部１３１は、遅延回路３２によって遅らされた（ずらされた）クロック信号に応じて所定のＰＮ符号である第２のＰＮ符号を送信する。このため、第２ＰＮ符号発生部１３１による符号の発生は、第１ＰＮ符号発生部１３０による符号の発生から前記所定時間ΔＴだけ遅れて行なわれる。この第２のＰＮ符号は第１のＰＮ符号とは異なる符号であって、第２符号に対応する。第２ＰＮ符号発生部１３１によって発生されたＰＮ符号は第２変調部４２に入力される。
【０１０７】
図２０は、本発明の別の実施例における基地局１２の受信信号処理部６８の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、前述の実施例１における図６に対応する図である。図２０の受信信号処理部６８と図６の受信信号処理部６８とを比べると、図１９の受信信号処理部６８の有する相関演算部１８８の構成と図６の受信信号処理部６８の有する相関演算部８８の構成とが異なっている。本実施例の受信信号処理部６８の有する相関演算部１８８は、第１ＰＮ符号発生部１９０、第２ＰＮ符号発生部１９１、第１相関値算出部１９２、第２相関値算出部１９４を含んで構成される。
【０１０８】
第１ＰＮ符号発生部１９０および第２ＰＮ符号発生部１９１はそれぞれ、移動局１０の第１ＰＮ符号発生部１３０、第２ＰＮ符号発生部１３１が発生するＰＮ符号と同一のＰＮ符号を発生させる。
【０１０９】
第１相関値算出部１９２、および第２相関値算出部１９４はそれぞれ、前述の実施例における第１相関値算出部９２および第２相関値算出部９４と同様にマッチドフィルタを含んで構成される。第１相関値算出部１９２は第１復調部８２によって復調される信号波と第１ＰＮ符号発生部１９０が発生するＰＮ符号との相関値を、また、第２相関値算出部１９４は第２復調部８６によって復調される信号波と第１ＰＮ符号発生部１９１が発生するＰＮ符号との相関値を逐次算出する。このようにすれば、前記第１復調部８２および第２復調部８６によって復調されたそれぞれの信号波についてそれぞれ送信時に用いられたＰＮ符号のレプリカ符号を用いて相関値の算出を行なうことができる。なお、本実施例における移動局測位システム８の作動の一例は、前述の実施例と同様に図１３に示したフローチャートに従って行なわれる。
【０１１０】
本実施例によれば、符号発生部１２８は、第１ＰＮ符号発生部１３０が発生する第１符号と、その第１符号とは異なる符号である第２ＰＮ符号発生部１３１が発生する第２符号であって遅延回路３２において所定時間ΔＴだけずらされた符号とを発生するので、マルチパスの発生する環境においてマルチパスの影響を受けた場合、第１符号あるいは第２符号のいずれか一方が他方に混入しても、他方の相関値は混入の影響を受けないことにより、差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分におけるマルチパスの影響を低減することができる。
【実施例４】
【０１１１】
図２１は、本実施例における基地局１２の受信信号処理部６８の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、前述の実施例の図２０に対応するものである。図２０に示した前述の実施例３の受信信号処理部６８の有する機能に比べて、本図２１に示す受信信号処理部６８は、差動アンプ９６の出力である第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する微分器９８をさらに有する点において異なる。
【０１１２】
この微分器９８は、実施例２における基地局１２の受信信号処理部６８が有する微分器９８と同様のもので、例えば予め規定された微小時間区間あたりの変化量を算出することなどにより、第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する。微分器９８が微分値算出部に対応する。なお、本実施例における移動局測位システム８の作動の一例は、前述の実施例と同様に図１３および図１８に示したフローチャートに従って行なわれる。
【０１１３】
前述の実施例によれば、差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分の微分値を算出する微分器９８を有し、受信時刻算出部７０は、微分器９８によって算出される微分値が極大となった時刻に基づいて移動局１０から送信された電波の基地局１２における受信時刻を算出するので、前述の実施例の効果であるコモンモードノイズの影響を除去することができることに加え、マルチパスの影響による反射波が、基地局１２において直接波の受信完了前に基地局１２に到達する場合であっても、受信時刻を精度よく算出することができる。
【０１１４】
また、前述の実施例によれば、符号発生部１２８は、第１ＰＮ符号発生部１３０が発生する第１符号と、その第１符号とは異なる符号である第２ＰＮ符号発生部１３１が発生する第２符号であって遅延回路３２において所定時間ΔＴだけずらされた符号とを発生するので、マルチパスの発生する環境においてマルチパスの影響を受けた場合、第１符号あるいは第２符号のいずれか一方が他方に混入しても、他方の相関値は混入の影響を受けないことにより、差動アンプ９６によって算出される第１相関値と第２相関値との差分におけるマルチパスの影響を低減することができる。
【０１１５】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【０１１６】
例えば、前述の実施例においては、符号発生部２８、１２８が発生する符号はＰＮ符号とされたが、これに限られない。すなわち、同期時の自己相関値が高く、非同期時の自己相関値や相互相関値が低くなる符号であれば他の種類の拡散符号であってもよい。
【０１１７】
ＰＮ符号発生部３０、第１ＰＮ符号発生部１３０、第２ＰＮ符号発生部１３１が発生するＰＮ符号は、それぞれ予め記憶されたＰＮ符号が用いられるものとされたが、例えば予めＰＮ符号発生部３０、第１ＰＮ符号発生部１３０、第２ＰＮ符号発生部１３１が複数種類の符号を記憶しておき、記憶された複数の符号から選択される１つを発生するようにしてもよい。かかる態様においては、移動局１０から基地局１２に対し、ＰＮ符号発生部３０、第１ＰＮ符号発生部１３０、第２ＰＮ符号発生部１３１が発生する符号の種類を通知するとともに、基地局のＰＮ符号発生部９０、第１ＰＮ符号発生部１９０、第２ＰＮ符号発生部１９１においても対応する符号を発生できる構成とされる。
【０１１８】
移動局１０においては、復調部４８は搬送波生成部３６から搬送波が入力されたが、これに限られず、送受信で搬送波の周波数が異なる場合には、基地局１２の送信搬送波の周波数に対応した搬送波が入力される。
【０１１９】
差動アンプ９６は第１相関値算出部９２の出力と第２相関値算出部９４の出力との差分として、第２相関値算出部９４の出力から第１相関値算出部９２の出力を減じたもの算出するものとしたが、逆に第１相関値算出部９２の出力から第２相関値算出部９４の出力を減じでもよい。この場合、差動アンプ９６の出力は前述の実施例と正負が逆転するが、差動アンプ９６がゼロクロスする時刻に変わりはない。
【０１２０】
前述の実施例においては、遅延時間設定部５２は前記遅延回路３２においてＰＮ符号を遅延させる時間である前記所定時間ΔＴの値を、ＰＮ符号発生部３０が発生するＰＮ符号のチップ幅Ｔの１／ｎ（ｎは自然数）の整数ｍ倍の値となるように設定した。これに加えて、基地局１２における差動アンプ９６の差動出力の大きさを適宜検出し、その差動出力の大きさが所定の上限しきい値を超えた場合に、遅延時間設定部５２に対しΔＴを小さくするように、また、差動出力の大きさが所定の下限しきい値を超えた場合に、遅延時間設定部５２に対しΔＴを大きくするように変更を行なうようにしてもよい。
【０１２１】
また、前述の実施例においては、受信時刻算出部７０が算出する電波の受信時刻は直接波の相関値についての差動アンプ９６の出力がゼロクロスする時刻（Ｔ＋ΔＴ／２）とされたが、このような定義に限られない。例えば測位部１００が前記（３）式を解くことにより移動局１０の測位を行なう場合には、各基地局１２において同じ定義の受信時刻が用いられればよく、また、測位部１００が前記（２）式を解くことにより移動局１０の測位を行なう場合には、これに加えて移動局１０における電波の送信時刻が基地局１２における受信時刻の定義に対応して定義されればよい。具体的には、この電波の送信時刻は基地局１２の受信時刻算出部７０における受信時刻の定義に対応して定義される。本実施例においては、受信時刻算出部７０において差動アンプ９６の出力がゼロクロスとなった時刻、すなわち第１符号の受信開始からＴ＋ΔＴ／２だけ経過後が受信時刻として定義されるので、移動局１０において第１符号の送信開始からＴ＋ΔＴ／２だけ経過後が送信時刻として定義されるが、受信時刻算出部７０において第１符号の受信開始からＴだけ経過後が受信時刻として定義される場合には、移動局１０において第１符号の送信開始からＴだけ経過後が送信時刻として定義されればよい。
【０１２２】
また、前述の実施例において、移動局１０から送信される電波には個々の移動局１０を識別するための識別符号が含まれていてもよい。このようにすれば、複数の移動局１０が混在する環境において個々の移動局１０について測位を行なうことができる。
【０１２３】
また、前述の実施例における移動局測位システム８の制御作動を行なう場合におけるタイムアウトの基準は、前述したものと異なってもよい。具体的には、前述の実施例においては、図１３のフローチャートのＳＡ８で、ＳＡ４における移動局１０への電波の送信指令を行なってからの経過時間が所定のタイムアウト時間が経過したか否かによってタイムアウトを判断したが、これに限られず、ＳＡ１におけるサーバ１４からの測位開始指令からの経過時間によって定義されてもよい。また、ＳＡ１４では、ＳＡ１の指令を行なってからの経過時間が予め設定されたタイムアウト時間を超えたかによってタイムアウトを判断したが、最初の基地局１２からの受信時刻の受信からの経過時間によって定義されてもよい。
【０１２４】
また、前述の実施例において受信時刻の検出のために用いられた相関値は、前記（１）式の定義によるものに限定されず、他の定義によってもよい。レプリカと受信信号との同期をピークにより検出することができるものであればよい。
【０１２５】
また、前述の実施例においては、移動局１０からＰＮ信号が送信され、複数の基地局１２のそれぞれにおいて受信されるものとされたが、このような態様に限られない。すなわち、複数の基地局１２のそれぞれから順次移動局１０へ測位信号が送信され、移動局１０においてそれぞれの電波の受信時刻を検出し、各基地局１２から移動局１０への電波の伝搬時間を算出し、これに基づいて移動局１０の測位を行なうようにしてもよい。
【０１２６】
また、前述の実施例においては、基地局１２とサーバ１４とは通信ケーブル１８により接続され情報通信が行なわれたが、これに限られない。例えば無線ＬＡＮのような無線通信機能であってもよい。その場合、通信インタフェース７６、９８がその通信の種類に応じた通信機能を有すればよい。
【０１２７】
また、前述の実施例においては、第１基準搬送波、すなわち、基準搬送波生成部８０から第１復調部８２に入力される基準搬送波は第１搬送波と同じ周波数の電波とされたが、これに限られない。例えば第１基準搬送波は第１搬送波の周波数の中間周波数の電波とされてもよい。
【０１２８】
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】
【０１２９】
【図１】本発明の一実施例である移動局測位システムの概要を説明する図である。
【図２】図１の移動局測位システムを構成する移動局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図３】移動局の符号発生部によって発生される符号の一例を説明する図である。
【図４】図２の移動局の遅延回路の構成の具体例を説明する図である。
【図５】図１の移動局測位システムを構成する基地局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図６】基地局の受信信号処理部の有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図７】第１相関値算出部および第２相関値算出部を構成するマッチドフィルタの構成の一例を説明する図である。
【図８】図７のマッチドフィルタの入力と出力の一例を説明する図である。
【図９】図６の差動アンプの入力と出力の一例と、受信時刻算出部による受信信号の算出を説明する図である。
【図１０】一般的な相関値と、図９の差動アンプの出力のそれぞれについてノイズ等が混入した場合を説明する図である。
【図１１】図１の移動局測位システムを構成するサーバの有する機能の要部を説明する機能ブロック図である。
【図１２】図１１の測位部における測位の原理を説明する図である。
【図１３】移動局測位システムにおける制御作動の一例を説明するフローチャートである。
【図１４】マルチパスが相関値に及ぼす影響を説明する図である。
【図１５】本発明の別の実施例における基地局の受信信号処理部の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって図６に対応する図である。
【図１６】図１５の微分器の入力と出力の一例を説明する図である。
【図１７】本発明の別の実施例における受信時刻算出部による受信時刻の算出を説明する図である。
【図１８】本発明の別の実施例の基地局における受信時刻算出のための制御作動の一例を説明するフローチャートであって、図１３の一部に代えて実行されるものである。
【図１９】本発明のさらに別の実施例における移動局の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、図２に対応するものである。
【図２０】本発明のさらに別の実施例における基地局の受信信号処理部の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、図６に対応するものである。
【図２１】本発明のさらに別の実施例における基地局の受信信号処理部の有する機能の要部を説明する機能ブロック図であって、図６、図２０に対応するものである。
【符号の説明】
【０１３０】
１０：移動局（送信機）
１２：基地局（受信機）
８：移動局測位システム（測位システム）
２８：符号発生部
３４：変調部
２４：送信アンプ（送信部）
３６：受信アンプ（受信部）
７８：復調部
８８：相関演算部
９６：差動アンプ（差分演算部）
７０：受信時刻算出部
１００：測位部
５２：遅延時間設定部
９８：微分器（微分値算出部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機から送信された電波を受信機が受信し、前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置を、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信機における受信時刻とに基づいて算出する測位システムであって、
前記送信機は、
第１符号と、該第１符号より所定時間だけ遅らせて第２符号とを発生する符号発生部と、
前記符号発生部により発生させられる前記第１符号で第１搬送波を変調し、前記符号発生部により発生させられる前記第２符号で該第１搬送波より所定位相だけ遅らされた第２搬送波を変調するとともに、変調後の該第１搬送波および第２搬送波を合成する変調部と、
該変調部による出力を電波として送信する送信部と、
を有し、
前記受信機は、
前記送信部により送信された電波を受信する受信部と、
前記第１符号及び前記第２符号に対応した第１受信信号及び第２受信信号を得るために第１基準搬送波に基づいて該受信部により受信された受信波を復調し、該第１基準搬送波より前記所定位相だけ遅れた第２基準搬送波に基づいて前記受信波を復調する復調部と、
前記復調部により前記第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号と前記第１符号との第１相関値と、前記復調部により前記第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と前記第２符号との第２相関値とを算出する相関演算部と、
前記相関演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分を算出する差分演算部と、
を有し、
前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分に基づいて前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻を算出する受信時刻検出部と、
前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置を、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信時刻検出部により検出される受信時刻とに基づいて算出する測位部と、
を有することを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記符号発生部は、予め設定された複数の値から前記所定時間を選択的に設定する遅延時間設定部を有すること
を特徴とする請求項１に記載の測位システム。
【請求項３】
前記符号発生部は、前記所定時間として前記第２符号のチップ周期を任意の自然数で除した値の整数倍だけ前記第１符号よりも遅らせて前記第２符号を発生すること
を特徴とする請求項１または２に記載の測位システム。
【請求項４】
前記受信時刻検出部は、前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分が零となった時刻を前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻として算出すること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の測位システム。
【請求項５】
前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分の微分値を算出する微分値算出部を有し、
前記受信時刻検出部は、該微分値算出部によって算出される微分値が極大となった時刻に基づいて前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻を算出すること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の測位システム。
【請求項６】
前記符号発生部は、前記第１符号と同一の符号を前記所定時間だけずらすことにより前記第２符号を発生すること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の測位システム。
【請求項７】
前記符号発生部は、前記第１符号と異なる符号を前記所定時間だけずらすことにより前記第２符号を発生すること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の測位システム。
【請求項８】
第１符号と、該第１符号より所定時間遅らせて第２符号とを発生する符号発生部と、
前記符号発生部により発生させられる前記第１符号で第１搬送波を変調し、前記第２符号発生部により発生させられる前記第２符号で該第１搬送波より所定位相だけ遅らされた第２搬送波を変調するとともに、変調後の該第１搬送波及び第２搬送波を合成する変調部と、
該変調部による出力を無線により送信する送信部と、
を有し、
請求項１乃至７のいずれか１に記載の測位システムに適用可能な送信機。
【請求項９】
所定の電波を受信する受信部と、
所定の第１基準搬送波に基づいて該受信部により受信された受信波を復調し、該第１基準搬送波より所定位相だけ遅れた第２基準搬送波に基づいて前記受信波を復調する復調部と、
前記復調部により前記第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号と第１符号との第１相関値と、前記復調部により前記第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と第２符号との第２相関値とを算出する相関演算部と、
前記相関演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分を算出する差分演算部と、
を有し、
請求項１乃至７のいずれか１に記載の測位システムに適用可能な受信機。
【請求項１】
送信機から送信された電波を受信機が受信し、前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置を、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信機における受信時刻とに基づいて算出する測位システムであって、
前記送信機は、
第１符号と、該第１符号より所定時間だけ遅らせて第２符号とを発生する符号発生部と、
前記符号発生部により発生させられる前記第１符号で第１搬送波を変調し、前記符号発生部により発生させられる前記第２符号で該第１搬送波より所定位相だけ遅らされた第２搬送波を変調するとともに、変調後の該第１搬送波および第２搬送波を合成する変調部と、
該変調部による出力を電波として送信する送信部と、
を有し、
前記受信機は、
前記送信部により送信された電波を受信する受信部と、
前記第１符号及び前記第２符号に対応した第１受信信号及び第２受信信号を得るために第１基準搬送波に基づいて該受信部により受信された受信波を復調し、該第１基準搬送波より前記所定位相だけ遅れた第２基準搬送波に基づいて前記受信波を復調する復調部と、
前記復調部により前記第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号と前記第１符号との第１相関値と、前記復調部により前記第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と前記第２符号との第２相関値とを算出する相関演算部と、
前記相関演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分を算出する差分演算部と、
を有し、
前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分に基づいて前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻を算出する受信時刻検出部と、
前記送信機もしくは受信機のうち一方の位置を、該送信機もしくは受信機の他方の位置と前記受信時刻検出部により検出される受信時刻とに基づいて算出する測位部と、
を有することを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記符号発生部は、予め設定された複数の値から前記所定時間を選択的に設定する遅延時間設定部を有すること
を特徴とする請求項１に記載の測位システム。
【請求項３】
前記符号発生部は、前記所定時間として前記第２符号のチップ周期を任意の自然数で除した値の整数倍だけ前記第１符号よりも遅らせて前記第２符号を発生すること
を特徴とする請求項１または２に記載の測位システム。
【請求項４】
前記受信時刻検出部は、前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分が零となった時刻を前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻として算出すること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の測位システム。
【請求項５】
前記差分演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分の微分値を算出する微分値算出部を有し、
前記受信時刻検出部は、該微分値算出部によって算出される微分値が極大となった時刻に基づいて前記送信機から送信された電波の前記受信機における受信時刻を算出すること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の測位システム。
【請求項６】
前記符号発生部は、前記第１符号と同一の符号を前記所定時間だけずらすことにより前記第２符号を発生すること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の測位システム。
【請求項７】
前記符号発生部は、前記第１符号と異なる符号を前記所定時間だけずらすことにより前記第２符号を発生すること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の測位システム。
【請求項８】
第１符号と、該第１符号より所定時間遅らせて第２符号とを発生する符号発生部と、
前記符号発生部により発生させられる前記第１符号で第１搬送波を変調し、前記第２符号発生部により発生させられる前記第２符号で該第１搬送波より所定位相だけ遅らされた第２搬送波を変調するとともに、変調後の該第１搬送波及び第２搬送波を合成する変調部と、
該変調部による出力を無線により送信する送信部と、
を有し、
請求項１乃至７のいずれか１に記載の測位システムに適用可能な送信機。
【請求項９】
所定の電波を受信する受信部と、
所定の第１基準搬送波に基づいて該受信部により受信された受信波を復調し、該第１基準搬送波より所定位相だけ遅れた第２基準搬送波に基づいて前記受信波を復調する復調部と、
前記復調部により前記第１基準搬送波に基づいて復調された第１受信信号と第１符号との第１相関値と、前記復調部により前記第２基準搬送波に基づいて復調された第２受信信号と第２符号との第２相関値とを算出する相関演算部と、
前記相関演算部によって算出される前記第１相関値と前記第２相関値との差分を算出する差分演算部と、
を有し、
請求項１乃至７のいずれか１に記載の測位システムに適用可能な受信機。
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１０−８５１０１（Ｐ２０１０−８５１０１Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５１１１９（Ｐ２００８−２５１１１９）
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【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２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【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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