測距システム、及び測距方法
【課題】 距離測定の精度を向上させることができるＲＴＴ方式の測距システム、及びこのような測距システムに利用される測距方法を提供する。
【解決手段】 無線信号を互いに送受信するアクセス端末と送受信端末とを備えた測距システムにおいて、応答信号の送信を要求する要求信号を送信し、要求信号が送信されてから応答信号が受信されるまでの時間を測定し、その測定された時間に基づき送受信端末までの距離を算出するアクセス端末と、アンテナ３０１により受信された無線信号から中間周波数信号を生成するＲＦＩＦ変換部３０４と、その中間周波数信号の信号レベルを検出する受信信号強度計測部３０７と、その検出された信号レベルに基づいて応答信号をアンテナ３０１から送信する応答送信制御部３１２とを備えた。
【解決手段】 無線信号を互いに送受信するアクセス端末と送受信端末とを備えた測距システムにおいて、応答信号の送信を要求する要求信号を送信し、要求信号が送信されてから応答信号が受信されるまでの時間を測定し、その測定された時間に基づき送受信端末までの距離を算出するアクセス端末と、アンテナ３０１により受信された無線信号から中間周波数信号を生成するＲＦＩＦ変換部３０４と、その中間周波数信号の信号レベルを検出する受信信号強度計測部３０７と、その検出された信号レベルに基づいて応答信号をアンテナ３０１から送信する応答送信制御部３１２とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置と受信装置との間の距離を測る測距システム、及びこのような測距システムに利用される測距方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２点間の距離を測定する測距システムとして、例えば送信装置から目標物に向けて電波を送信し、その反射波が返ってくるまでの電波の飛翔時間（ＴＯＦ：Time Of Flight）を測定することにより目標物までの距離を測るレーダー方式の測距システムや、送信装置から無線信号を受信装置へ送信し、受信装置から応答信号が返ってくるまでの時間であるＲＴＴ（Round Trip Time）を測定することにより送信装置と受信装置との間の距離を測るＲＴＴ方式の測距システムが知られている。ＲＴＴ方式の測距システムとしては、例えば、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の携帯電話機において基地局と携帯電話機との間の距離を測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００１−５０８２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のようなレーダー方式の測距システムにおいては、目標物以外の物体からも電波の反射波が返ってくるため目標物から反射した反射波を識別することが容易ではなく、また、送信装置と目標物との間に障害物があると距離の測定が困難であるという不都合があった。
【０００４】
また、ＲＴＴ方式の測距システムでは、ＲＴＴには受信装置におけるマイクロコンピュータ等による内部処理時間が含まれるため、内部処理時間が増加すると共に内部処理時間の変動が増大し、ＲＴＴが変動して距離の測定精度が低下するという不都合があった。特に、ＴＤＭＡ方式の無線装置、例えば携帯電話機では、基地局から送信された無線信号に対して応答信号を送信する場合、予め設定されたタイムスロット内で送信を行うため、ＲＴＴがＴＤＭＡのサイクル時間の影響を受けて変動し、距離の測定精度が低下するという不都合があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、距離測定の精度を向上させることができるＲＴＴ方式の測距システムを提供することを目的とする。そして、このような測距システムに利用される測距方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る測距システムは、無線信号を互いに送受信するアクセス端末と送受信端末とを備えた測距システムにおいて、前記アクセス端末は、前記送受信端末との間で無線信号を送受信するアクセス端末送受信部と、時間を計測する測定部と、前記アクセス端末送受信部から応答信号の送信を要求する要求信号を送信させ、前記アクセス端末送受信部によって前記要求信号が送信されてから前記応答信号が受信されるまでの時間を前記測定部に測定させ、前記測定部により測定された時間に基づき前記送受信端末までの距離を算出する測距制御動作を行うアクセス端末制御部とを備え、前記送受信端末は、前記アクセス端末との間で無線信号を送受信する送受信端末送受信部と、前記送受信端末送受信部により受信された無線信号から中間周波数信号を生成する送受信端末ＩＦ生成部と、前記送受信端末ＩＦ生成部により生成された中間周波数信号の信号レベルを検出する送受信端末信号レベル検出部と、前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルに基づいて前記応答信号を前記送受信端末送受信部に送信させる応答送信制御部と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
また、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末制御部は、前記アクセス端末送受信部によって、距離測定処理を開始する旨を示す開始信号を送信させた後、前記要求信号を送信させるものであり、前記送受信端末は、前記送受信端末送受信部によって前記開始信号が受信された場合、前記応答送信制御部を動作可能状態にする応答制御部をさらに備え、前記応答送信制御部は、前記応答制御部により動作可能状態にされた後、前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルに基づいて前記送受信端末送受信部に前記応答信号を送信させることを特徴としている。
【０００８】
そして、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末は、前記アクセス端末送受信部により受信された無線信号から中間周波数信号を生成するアクセス端末ＩＦ生成部と、前記アクセス端末ＩＦ生成部により生成された中間周波数信号の信号レベルを検出するアクセス端末信号レベル検出部をさらに備え、前記測定部は、前記アクセス端末送受信部による前記要求信号の送信終了時から、前記応答信号により前記アクセス端末信号レベル検出部で検出された信号レベルの立ち下がりまでの時間を測定し、前記応答送信制御部は、前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルの立ち下がりで前記送受信端末送受信部に前記応答信号の送信を開始させることを特徴としている。
【０００９】
また、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末制御部は、前記応答信号の送信を要求する対象となる送受信端末のアドレスを前記開始信号に含んで前記アクセス端末送受信部から送信させ、前記応答制御部は、前記送受信端末受信部によって受信された開始信号が自分のアドレスを含む場合、前記応答送信制御部を動作可能状態にすると共に、当該開始信号が自分のアドレスを含まない場合、前記送受信端末送受信部に無線信号を送信させないことを特徴としている。
【００１０】
そして、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末制御部は、前記測距制御動作を複数回実行し、それぞれ算出した前記距離の平均値を前記送受信端末までの距離として算出することを特徴としている。
【００１１】
さらに、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末制御部は、前記無線信号の周波数を異ならせて前記測距制御動作を複数回実行することを特徴としている。
【００１２】
また、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末送受信部は、前記送受信端末との間で無線信号を送受信する指向性アンテナと、前記指向性アンテナの指向方向を変化させる方向制御部と、を備え、前記アクセス端末制御部は、前記方向制御部により前記指向性アンテナの指向方向を変化させつつ前記測距制御動作を実行し、前記アクセス端末送受信部によって前記応答信号が受信された場合における前記指向性アンテナの指向方向を前記送受信端末がある方向として取得することを特徴としている。
【００１３】
そして、本発明の第２の手段に係る測距方法は、無線信号を互いに送受信するアクセス端末と送受信端末との間の距離を測定する測距方法において、前記アクセス端末は、距離測定処理を開始する旨を示す開始信号を送信した後、応答信号の送信を要求する要求信号を送信し、前記送受信端末は、前記開始信号を受信した後に受信された無線信号から得られた中間周波数信号の信号レベルに基づいて前記応答信号を前記アクセス端末へ送信し、前記アクセス端末は、前記要求信号を送信してから前記応答信号を受信するまでの時間を測定すると共に当該測定された時間に基づき前記送受信端末までの距離を算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
このような構成の測距システム及び測距方法は、アクセス端末におけるアクセス端末送受信部から応答信号の送信を要求する要求信号が無線信号で送信される。そして、送受信端末における送受信端末ＩＦ生成部によって送受信端末送受信部により受信された無線信号から中間周波数信号が生成され、送受信端末信号レベル検出部によりその中間周波数信号の信号レベルが検出され、その信号レベルに基づいて応答送信制御部により送受信端末送受信部から応答信号が送信される。さらに、測定部によって、アクセス端末送受信部により要求信号が送信されてから応答信号が受信されるまでの時間、すなわちＲＴＴが測定され、アクセス端末制御部によって、そのＲＴＴに基づき送受信端末までの距離が算出される。この場合、送受信端末において、送受信端末送受信部により無線信号である要求信号から中間周波数信号が生成され、送受信端末信号レベル検出部によりその中間周波数信号の信号レベルが検出され、その信号レベルに基づいて応答送信制御部により送受信端末送受信部から応答信号が送信されるので、ＲＴＴに含まれる送受信端末の内部処理時間及びその変動を低減することができる結果、距離測定の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る測距システムの構成の一例を示す概念図である。図１に示す測距システム１は、アクセス端末２と、アクセス端末２との間で無線信号を互いに送受信する送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄとを備えている。送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄには、それぞれ固有のアドレスが付与されている。ここで、本明細書において、総称する場合にはアルファベットの添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を示す場合には、アルファベットの添え字を付した参照符号で示す。
【００１７】
図１に示す測距システム１は、アクセス端末２と送受信端末３との間の距離を測定するシステムで、例えば送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄをそれぞれ人や荷物等に取り付けて、アクセス端末２から一定の距離範囲内における送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを取り付けた人や荷物の存在を確認するシステム等に適用することができる。あるいは、アクセス端末２を複数用いて、複数のアクセス端末２から各送受信端末３までの距離を測定することにより、各送受信端末３の位置を検出するシステム等に適用してもよい。例えば、送受信端末３を、屋内各所に取り付けられた温度センサーや湿度センサー等のセンサーモジュールに取り付けて、これらセンサーモジュールの位置を複数のアクセス端末２から測定した距離に基づいて算出し、各センサーモジュールが取り付けられている部屋を特定する、といった用途に適用することができる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係るアクセス端末の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すアクセス端末２は、アクセス端末送受信部の一例であるアンテナ２０１と、ＲＦ受信回路２０２と、ＲＦ送信回路２０３と、アクセス端末ＩＦ生成部の一例であるＲＦＩＦ変換部２０４と、変復調回路２０５と、アクセス端末信号レベル検出部の一例である受信信号強度計測部２０７と、アクセス端末制御部の一例であるデータ処理部２０８と、を備えている。
【００１９】
ＲＦ受信回路２０２は、アンテナ２０１で受信された無線信号を増幅する等、ＲＦ信号受信処理を施してＲＦＩＦ変換部２０４へ出力する。ＲＦ送信回路２０３は、ＲＦＩＦ変換部２０４から出力された送信信号を増幅する等、ＲＦ信号送信処理を施してアンテナ２０１から無線信号として放射させる。ＲＦＩＦ変換部２０４は、ＲＦ受信回路２０２から出力された信号を中間周波数信号ＩＦ１に変換して変復調回路２０５や受信信号強度計測部２０７へ出力したり、変復調回路２０５から出力された中間周波数信号ＩＦ１を無線周波数の送信信号に変換してＲＦ送信回路２０３へ出力したりする。
【００２０】
変復調回路２０５は、ＲＦＩＦ変換部２０４から出力された中間周波数信号ＩＦ１を復調してデータ処理部２０８へ出力したり、データ処理部２０８から出力された信号を変調してＲＦＩＦ変換部２０４へ出力したりする。受信信号強度計測部２０７は、ＲＦＩＦ変換部２０４で得られた中間周波数信号ＩＦ１の信号レベルを検出するいわゆるＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indicater）回路であり、検出した信号レベルを示すレベル信号ＳＬ１をデータ処理部２０８へ出力する。
【００２１】
データ処理部２０８は、例えば測定部の一例であるタイマ２０９を備えたマイクロコンピュータを用いて構成されており、アクセス端末２の各部の動作を制御すると共に無線通信による送受信端末３の応答時間を測定して送受信端末３までの距離を算出する。また、データ処理部２０８は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリから構成された記憶部２１０を備えており、後述する送受信端末３の応答信号送信継続時間Ｔ６や送受信端末３内部の遅延時間Ｔ７、及び送受信端末３の応答時間から距離を算出するための光速Ｃの値を予め記憶している。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る送受信端末３の構成の一例を示すブロック図である。図３に示す送受信端末３は、送受信端末送受信部の一例であるアンテナ３０１と、ＲＦ受信回路３０２と、ＲＦ送信回路３０３と、送受信端末ＩＦ生成部の一例であるＲＦＩＦ変換部３０４と、復調回路３０５と、送受信端末信号レベル検出部の一例である受信信号強度計測部３０７と、受信判定部３０８と、スイッチ３０９と、応答信号発生部３１０と、応答制御部３１１と、を備えている。そして、受信判定部３０８と、スイッチ３０９と、応答信号発生部３１０とによって、応答送信制御部３１２が構成されている。
【００２３】
ＲＦ受信回路３０２は、アンテナ３０１で受信された無線信号を増幅する等、ＲＦ信号受信処理を施してＲＦＩＦ変換部３０４へ出力する。ＲＦ送信回路３０３は、ＲＦＩＦ変換部３０４から出力された送信信号を増幅する等、ＲＦ信号送信処理を施してアンテナ３０１から無線信号として放射させる。ＲＦＩＦ変換部３０４は、ＲＦ受信回路３０２から出力された信号を中間周波数信号ＩＦ２に変換して復調回路３０５や受信信号強度計測部３０７へ出力したり、応答信号発生部３１０から出力された後述の応答信号を無線周波数の送信信号に変換してＲＦ送信回路３０３へ出力したりする。
【００２４】
復調回路３０５は、ＲＦＩＦ変換部３０４から出力された中間周波数信号ＩＦ２を復調して応答制御部３１１へ出力する。受信信号強度計測部３０７は、ＲＦＩＦ変換部３０４で得られた中間周波数信号ＩＦ２の信号レベルを検出するいわゆるＲＳＳＩ回路であり、検出した信号レベルを示すレベル信号ＳＬ２を受信判定部３０８へ出力する。
【００２５】
応答送信制御部３１２は、受信信号強度計測部３０７から出力されたレベル信号ＳＬ２に基づいて応答信号をＲＦＩＦ変換部３０４、ＲＦ送信回路３０３、及びアンテナ３０１によって送信させる制御回路部である。
【００２６】
受信判定部３０８は、受信信号強度計測部３０７の出力に基づいて無線信号を受信中であるか否かを判定するものであり、例えばレベル信号ＳＬ２の立ち下がりを検出するエッジ検出回路を用いて構成されており、レベル信号ＳＬ２の立ち下がりを検出すると、応答信号発生部３１０の動作を指示する制御信号ＳＤを、スイッチ３０９を介して応答信号発生部３１０へ出力する。応答信号発生部３１０は、制御信号ＳＤに応じて応答信号をＲＦＩＦ変換部３０４へ出力する。応答信号は、アクセス端末２が受信可能な信号であればよく、例えばアクセス端末２が受信した無線信号を同期するためのプレアンブルのように、送信すべき実データを伴わない信号であってもよい。あるいは、送受信端末３のアドレスや、応答信号を意味する予め設定された信号パターン等であってもよい。
【００２７】
応答制御部３１１は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されており、アクセス端末２から送信された後述の開始信号を受信した場合にスイッチ３０９をオンさせて応答送信制御部３１２を動作可能状態にする。
【００２８】
次に、図１に示す測距システム１の動作について説明する。図４は、測距システム１の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図４において、アクセス端末２は、送受信端末３Ａまでの距離を測定する例を示しており、送受信端末３Ｃ，３Ｄの動作は送受信端末３Ｂと同様であるので、その記載を省略する。
【００２９】
まず、アクセス端末２において、データ処理部２０８から変復調回路２０５へ、距離測定の対象として受信端末３Ａを指定して、距離測定処理を開始する旨を示す開始信号が出力される（ステップＳ１）。この場合、開始信号には、例えば距離測定の対象である受信端末３Ａのアドレスが含まれている。
【００３０】
そして、データ処理部２０８から出力された開始信号は、変復調回路２０５によって変調され、ＲＦＩＦ変換部２０４によって無線信号の周波数にされ、ＲＦ送信回路２０３によってアンテナ２０１から無線信号として放射される。
【００３１】
次に、アンテナ２０１から無線信号として放射された開始信号は、送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄにおけるアンテナ３０１によって受信され、ＲＦ受信回路３０２によってＲＦ信号処理が施され、ＲＦＩＦ変換部３０４によって中間周波数信号ＩＦ２にされ、復調回路３０５により復調されて応答制御部３１１で受信される。そうすると、送受信端末３Ａでは、応答制御部３１１によって、開始信号に送受信端末３Ａのアドレスが含まれていることが検出され、応答制御部３１１からの制御信号に応じてスイッチ３０９がオンされる（ステップＳ２）。これにより、応答送信制御部３１２は動作可能状態となる。
【００３２】
一方、送受信端末３Ｂでは、応答制御部３１１によって、開始信号に送受信端末３Ｂのアドレスが含まれていないことが検出され、応答制御部３１１からの制御信号に応じてスイッチ３０９がオフに維持される（ステップＳ３）。これにより、応答送信制御部３１２は動作禁止状態となる。
【００３３】
なお、送受信端末３は、距離測定以外の無線通信機能を有していてもよいが、アクセス端末２からの開始信号を受信した場合、無線信号の送信動作を停止する。これにより、アクセス端末２及び送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄによって、無線信号が送信されない状態にされる。
【００３４】
次に、アクセス端末２によって、送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄから無線信号が送信されていないことが確認される（ステップＳ４）。具体的には、アクセス端末２における空間中の無線信号は、アンテナ２０１によって受信され、ＲＦ受信回路２０２によってＲＦ信号処理が施され、ＲＦＩＦ変換部２０４によって中間周波数信号ＩＦ１にされ、受信信号強度計測部２０７によって、中間周波数信号ＩＦ１から検出された信号レベルを示すレベル信号ＳＬ１がデータ処理部２０８へ出力される。そして、送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄから無線信号が送信されていない状態となると、アンテナ２０１によって無線信号が受信されないためにレベル信号ＳＬ１は信号レベルがゼロであることを示す。さらに、データ処理部２０８によって、レベル信号ＳＬ１が信号レベルゼロを示すことが検出されると（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ１と同様の動作により要求信号がアンテナ２０１から放射されると共にタイマ２０９による経過時間の計時が開始される（ステップＳ５）。
【００３５】
図５は、タイマ２０９による経過時間の計時動作を詳細に説明するための説明図である。図５において、縦軸は時間ｔを示している。まず、ステップＳ５において、データ処理部２０８によって、要求信号の送信が開始され（タイミングＴ１）、要求信号の送信が時間Ｔ２の間継続される。そして、データ処理部２０８による要求信号の送信が終了すると、タイマ２０９による経過時間の計時が開始される（タイミングＴ３）。
【００３６】
次に、アンテナ２０１から無線信号として放射された要求信号は、送受信端末３Ａにおけるアンテナ３０１によって受信され、ＲＦ受信回路３０２によってＲＦ信号処理が施され、ＲＦＩＦ変換部３０４によって中間周波数信号ＩＦ２にされ、受信信号強度計測部３０７によって、中間周波数信号ＩＦ２から検出された信号レベルを示すレベル信号ＳＬ２が応答送信制御部３１２における受信判定部３０８へ出力される（タイミングＴ４）。
【００３７】
図６は、応答送信制御部３１２の動作を説明するための説明図である。タイミングＴ４において、受信信号強度計測部３０７によって、要求信号に基づく中間周波数信号ＩＦ２の信号レベルを示すレベル信号ＳＬ２が出力される。次に、受信判定部３０８によって、ノイズと要求信号とを区別できる程度の時間、レベル信号ＳＬ２が予め設定された閾値Ｒｅｆを超えた（要求信号が受信されている）後、閾値Ｒｅｆを下回って立ち下がった（要求信号が受信されなくなった）ことが検出されると（タイミングＴ５）、受信判定部３０８からスイッチ３０９を介して応答信号発生部３１０へ、応答信号の送信を指示するべく制御信号ＳＤが予め設定された応答信号送信継続時間Ｔ６の間ハイレベルで出力される。
【００３８】
そして、制御信号ＳＤがハイレベルにされると、応答信号が、応答信号発生部３１０からＲＦＩＦ変換部３０４へ出力され、ＲＦＩＦ変換部３０４によって無線信号の周波数にされ、ＲＦ送信回路３０３によってアンテナ３０１から無線信号として放射される（ステップＳ６）。
【００３９】
そうすると、図５、図４を参照してアクセス端末２から送信された要求信号が受信されなくなったタイミングＴ５から、送受信端末３ＡにおけるＲＦ受信回路３０２、ＲＦＩＦ変換部３０４、受信信号強度計測部３０７、応答送信制御部３１２、及びＲＦ送信回路３０３の処理動作による遅延時間Ｔ７を経過したタイミングＴ８において、送受信端末３Ａからアクセス端末２への応答信号の送信が開始され、応答信号送信継続時間Ｔ６の間、応答信号の送信が継続される。
【００４０】
一方、ステップＳ５においてアクセス端末２のアンテナ２０１から無線信号として放射された要求信号は、送受信端末３Ｂ，３Ｃ，３Ｄにおいても受信されるが、送受信端末３Ｂ，３Ｃ，３Ｄでは、スイッチ３０９がオフされているので、送受信端末３Ｂ，３Ｃ，３Ｄからは応答信号が送信されることはない。
【００４１】
次に、送受信端末３Ａから送信された応答信号は、アクセス端末２のアンテナ２０１によって受信され、ＲＦ受信回路２０２によってＲＦ信号処理が施され、ＲＦＩＦ変換部２０４によって中間周波数信号ＩＦ１にされ、受信信号強度計測部２０７によって、中間周波数信号ＩＦ１から検出された信号レベルを示すレベル信号ＳＬ１がデータ処理部２０８へ出力される（タイミングＴ９）。そして、データ処理部２０８によって、送受信端末３Ａにおける受信判定部３０８と同様の動作により、ノイズと応答信号とを区別できる程度の時間、レベル信号ＳＬ１が予め設定された閾値Ｒｅｆを超えた（応答信号が受信されている）後、閾値Ｒｅｆを下回って立ち下がった（応答信号が受信されなくなった）ことが検出されると（タイミングＴ１０）、データ処理部２０８によりタイマ２０９の計時時間が送受信端末３Ａの応答時間Ｔ１１（ＲＴＴ）として取得される（ステップＳ７）。
【００４２】
次に、アクセス端末２から、送受信端末３に距離測定処理を終了させるべく、ステップＳ１と同様の動作により距離測定処理の終了を示す終了信号が出力される（ステップＳ８）。そして、送受信端末３において、ステップＳ２，Ｓ３と同様の動作によって、終了信号が受信され、送受信端末３Ａでは応答制御部３１１によってスイッチ３０９がオフされ（ステップＳ９）、送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄでは無線送信可能な状態にされる（ステップＳ１０）。
【００４３】
次に、アクセス端末２におけるデータ処理部２０８によって、応答時間Ｔ１１と、記憶部２１０に記憶されている応答信号送信継続時間Ｔ６及び遅延時間Ｔ７と、光速Ｃとに基づいて、下記の式（１）により距離Ｌが算出される（ステップＳ１１）。
Ｌ＝（Ｔ１１−Ｔ６−Ｔ７）×Ｃ／２ ・・・（１）
【００４４】
この場合、ステップＳ６において、アクセス端末２から送信された要求信号が送受信端末３Ａにより受信され、受信信号強度計測部３０７によって検出された要求信号の受信信号のレベルを示すレベル信号ＳＬ２に基づいて送受信端末３Ａから応答信号が送信されるので、データ処理部２０８により取得される応答時間Ｔ１１には、送受信端末３Ａにおける要求信号に対する復調回路３０５の内部処理時間、あるいは復調回路３０５で得られた復調信号に基づく要求信号の判別処理等の内部処理時間が含まれない。従って、遅延時間Ｔ７は、ＲＦ受信回路３０２、ＲＦＩＦ変換部３０４、受信信号強度計測部３０７、応答送信制御部３１２、及びＲＦ送信回路３０３によるハードウェア遅延のみとなり、遅延時間Ｔ７が減少されると共に遅延時間Ｔ７のバラツキが減少され、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離Ｌの測定精度が向上される。
【００４５】
また、送受信端末３Ａの受信判定部３０８によって、タイミングＴ５においてレベル信号ＳＬ２が立ち下がった（要求信号が受信されなくなった）場合に送受信端末３Ａからアクセス端末２への応答信号の送信が開始されるので、応答信号は要求信号の送信終了後に送信開始され、アクセス端末２から無線送信される要求信号と送受信端末３Ａから無線送信される応答信号とが衝突することがない。従って、要求信号と応答信号との干渉を避けるために要求信号と応答信号との無線周波数を異ならせる必要がなく、要求信号と応答信号として同じ周波数の無線信号を用いることができる。そうすると、要求信号と応答信号とのＲＦ信号送受信処理を行う回路部である、アクセス端末２におけるＲＦ受信回路２０２、ＲＦ送信回路２０３、ＲＦＩＦ変換部２０４や、送受信端末３におけるＲＦ受信回路３０２、ＲＦ送信回路３０３、ＲＦＩＦ変換部３０４等の送受信回路で、要求信号と応答信号とを同じ周波数の無線信号として処理することができるので、回路を簡素化することができる。
【００４６】
また、送受信端末３における受信判定部３０８によって、ノイズと要求信号とを区別できる程度の時間、レベル信号ＳＬ２が予め設定された閾値Ｒｅｆを超えた（要求信号が受信されている）後、閾値Ｒｅｆを下回って立ち下がった（要求信号が受信されなくなった）ことが検出された場合に送受信端末３からの応答信号の送信が開始されるので、送受信端末３における応答信号の送信開始に対するノイズの影響が低減され、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離Ｌの測定精度が向上される。
【００４７】
また、アクセス端末２におけるデータ処理部２０８によって、ノイズと応答信号とを区別できる程度の時間、レベル信号ＳＬ１が予め設定された閾値Ｒｅｆを超えた（応答信号が受信されている）後、閾値Ｒｅｆを下回って立ち下がった（応答信号が受信されなくなった）ことが検出された場合に、データ処理部２０８によりタイマ２０９の計時時間が送受信端末３Ａの応答時間Ｔ１１として取得されるので、応答時間Ｔ１１の計測動作に対するノイズの影響が低減され、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離Ｌの測定精度が向上される。
【００４８】
また、送受信端末３は、アクセス端末２からの自分のアドレスが含まれている開始信号を受信すると、応答制御部３１１によってスイッチ３０９がオンされ、応答送信制御部３１２が動作可能状態にされるので、開始信号を受信後に受信された無線信号を要求信号として取得し、応答送信制御部３１２によりその信号レベルに基づいて、応答信号をアクセス端末２へ送信することができる。
【００４９】
また、ステップＳ３において、開始信号に自分のアドレスが含まれていない送受信端末３は、無線信号の送信動作を停止し、測距対象の送受信端末３以外から無線信号が送信されない状態にされるので、ステップＳ５からステップＳ７における応答時間Ｔ１１の測定中に、要求信号及び応答信号が、他の無線信号によって妨害されることがなく、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離Ｌの測定精度が向上される。
【００５０】
なお、データ処理部２０８は、アクセス端末２の各部及び送受信端末３ＡにステップＳ５〜Ｓ６の測距制御動作を複数回行わせることにより、それぞれ算出した距離Ｌの平均値をアクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離として算出してもよい。これにより応答時間Ｔ１１の測定バラツキの影響を低減し、アクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離の算出精度を向上させることができる。
【００５１】
また、データ処理部２０８は、アクセス端末２の各部及び送受信端末３ＡにステップＳ５〜Ｓ６の測距制御動作を、所定の時間、例えば１０秒程度間隔を空けて複数回行わせることにより、それぞれ算出した距離Ｌの平均値をアクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離として算出してもよい。これにより、例えば屋内において距離を測定する場合における部屋のドアが開閉されることによるマルチパスの影響や、一時的なノイズの発生等、電波伝播特性の影響を低減し、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離の測定精度を向上させることができる。
【００５２】
また、データ処理部２０８は、アクセス端末２の各部及び送受信端末３ＡにステップＳ５〜Ｓ６の測距制御動作を、要求信号及び応答信号の無線周波数を変化させて複数回行わせることにより、それぞれ算出した距離Ｌの平均値をアクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離として算出してもよい。この場合、無線信号の周波数が異なると、ノイズの影響やマルチパスの影響が変化するので、無線周波数を変化させて測距制御動作を複数回行わせることにより、マルチパスやノイズの影響を低減し、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離の測定精度を向上させることができる。
【００５３】
また、ステップＳ７において、アクセス端末２と送受信端末３との間における電波環境が良好であるほど応答時間Ｔ１１の精度が向上する。一方、アクセス端末２と送受信端末３との間における電波環境が良好であるほどアクセス端末２で得られる応答信号の信号レベルが増大し、ステップＳ７における応答信号の受信時に受信信号強度計測部２０７から出力されるレベル信号ＳＬ１の値が増大する。そこで、データ処理部２０８は、アクセス端末２の各部及び送受信端末３ＡにステップＳ５〜Ｓ６の測距制御動作を複数回行わせると共に、ステップＳ７における応答信号の受信時に受信信号強度計測部２０７から出力されたレベル信号ＳＬ１の値をそれぞれ取得し、レベル信号ＳＬ１の値の増減に応じて複数回の測距制御動作により得られた距離Ｌに対する重みを増減するように重み付けを行って、アクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離を算出してもよい。これにより、アクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離の算出精度を向上させることができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る測距システムについて説明する。本発明の第２の実施形態に係る測距システム１ａは、測距システム１と同様、図１によって示される。図１に示す測距システム１ａと、測距システム１とでは、アクセス端末２ａが異なる。その他の構成は測距システム１と同様であるのでその説明を省略する。図７は、アクセス端末２ａの構成の一例を示すブロック図である。図７に示すアクセス端末２ａと、図２に示すアクセス端末２とでは、アンテナ２０１の代わりに指向性アンテナ２１２を備える点で異なる。また、指向性アンテナ２１２の指向方向を変化させる方向制御部２１１をさらに備える。また、データ処理部２０８ａは、送受信端末３までの距離を算出すると共に、その方向を取得する。
【００５５】
指向性アンテナ２１２は、例えば八木アンテナ、パラボラアンテナ、及びアレーアンテナ等の指向性アンテナであり、その指向性の範囲が例えば３０°にされている。方向制御部２１１は、例えば八木アンテナやパラボラアンテナで構成された指向性アンテナ２１２の指向方向を、データ処理部２０８ａからの制御信号に応じて変化させる駆動機構である。あるいは、方向制御部２１１は、例えばアレーアンテナで構成された指向性アンテナ２１２の指向方向を、データ処理部２０８ａからの制御信号に応じて変化させる制御回路であってもよい。
【００５６】
その他の構成は図２に示すアクセス端末２と同様であるのでその説明を省略し、図１に示す測距システム１ａの動作について説明する。図８は、図１に示す測距システム１ａの動作の一例を説明するためのフローチャートである。まず、データ処理部２０８ａから、方向制御部２１１へ、指向性アンテナ２１２の指向方向を指示する（北を０°とし、時計回りに方向を決めると、例えば初期値は０°〜３０°方向）制御信号が出力され、方向制御部２１１によって指向性アンテナ２１２の指向方向が設定される（ステップＳ１０１）。
【００５７】
次に、データ処理部２０８ａによって、測距対象の送受信端末３Ａまでの距離を算出するべく図４に示すステップＳ１〜Ｓ１１と同様の距離測定処理が実行される（ステップＳ１０２）。そして、ステップＳ１０２における距離測定処理において、送受信端末３Ａからの応答信号が受信されなかった場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、データ処理部２０８ａによって、指向性アンテナ２１２の指向方向角度の範囲内に送受信端末３Ａがないと判断され、指向方向の角度が３６０°の範囲まで距離測定処理を終了したか否かが判断される（ステップＳ１０４）。
【００５８】
そして、指向方向の角度が３６０°の範囲まで距離測定処理を終了していれば、データ処理部２０８ａによって、無線通信が可能な範囲内に送受信端末３Ａがないと判断され、測距処理を終了する（ステップＳ１０４でＹＥＳ）一方、指向方向の角度が３６０°の範囲まで距離測定処理が終了していなければ、指向方向角度範囲を例えば指向性アンテナ２１２の指向性の範囲である３０°だけ加算し（ステップＳ１０５）、再びステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理を繰り返す。
【００５９】
そして、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２における距離測定処理で送受信端末３Ａからの応答信号が受信され、送受信端末３Ａまでの距離Ｌが算出された場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、データ処理部２０８ａによって、ステップＳ１０３において算出された距離Ｌと、ステップＳ１０１において設定された指向性アンテナ２１２の指向方向とが、送受信端末３Ａまでの距離と送受信端末３Ａの方向、すなわち位置情報として取得される。
【００６０】
以上、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理により、アクセス端末２ａは、測距対象となる送受信端末３Ａまでの距離と、方向とを位置情報として取得することができる。
【００６１】
なお、例えば、アンテナ２０１として無指向性のアンテナを用いたアクセス端末２と、アクセス端末２ａとを用いて測距対象となる送受信端末３Ａまでの距離と、方向とを位置情報として取得する構成としてもよい。図９は、複数のアクセス端末を用いて送受信端末の位置情報を取得する場合の動作を説明するための説明図である。図９（ａ）は、アクセス端末２を２台（アクセス端末２Ａと２Ｂ）用いて測距対象となる送受信端末３Ａの位置情報を取得する場合の説明図であり、図９（ｂ）は、アクセス端末２ａとアクセス端末２とを用いて測距対象となる送受信端末３Ａの位置情報を取得する場合の説明図である。
【００６２】
まず、図９（ａ）において、円環２１は、アクセス端末２Ａを中心に、アクセス端末２Ａによって測定された送受信端末３Ａの距離を描いた図である。円環２２は、アクセス端末２Ｂを中心に、アクセス端末２Ｂによって測定された送受信端末３Ａの距離を描いた図である。円環２１，２２の幅は測距誤差を示している。この場合、送受信端末３Ａは、円環２１，２２が重複した網掛部分２３に存在していることが判る。
【００６３】
一方、図９（ｂ）において、円環２４は、アクセス端末２を中心に、アクセス端末２によって測定された送受信端末３Ａの距離を描いた図である。また、部分扇部２５は、アクセス端末２ａにより取得された送受信端末３Ａの距離と方向範囲とから得られた位置範囲を示す図である。円環２４、部分扇部２５の幅は測距誤差を示している。この場合、送受信端末３Ａは、円環２４と部分扇部２５とが重複した網掛部分２６に存在していることが判る。これにより、網掛部分２３の面積よりも網掛部分２６の面積の方が小さくなる結果、アクセス端末２を２台用いて送受信端末３Ａの位置情報を取得する場合よりも、アクセス端末２ａとアクセス端末２とを用いて送受信端末３Ａの位置情報を取得する場合の方が、送受信端末３Ａの位置情報の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る測距システムの構成の一例を示す概念図である。
【図２】図１に示すアクセス端末の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す送受信端末の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図１に示す測距システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】図２に示すタイマによる経過時間の計時動作を詳細に説明するための説明図である。
【図６】図３に示す応答送信制御部の動作を説明するための説明図である。
【図７】図１に示すアクセス端末における構成の他の一例を示すブロック図である。
【図８】図１に示す測距システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】複数のアクセス端末を用いて送受信端末の位置情報を取得する場合の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，１ａ 測距システム
２，２ａ アクセス端末
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 送受信端末
２０１ アンテナ
２０２ ＲＦ受信回路
２０３ ＲＦ送信回路
２０４ ＲＦＩＦ変換部
２０５ 変復調回路
２０７ 受信信号強度計測部
２０８，２０８ａ データ処理部
２０９ タイマ
２１０ 記憶部
２１１ 方向制御部
２１２ 指向性アンテナ
３０１ アンテナ
３０２ ＲＦ受信回路
３０３ ＲＦ送信回路
３０４ ＲＦＩＦ変換部
３０５ 復調回路
３０７ 受信信号強度計測部
３０８ 受信判定部
３０９ スイッチ
３１０ 応答信号発生部
３１１ 応答制御部
３１２ 応答送信制御部
ＩＦ１，ＩＦ２ 中間周波数信号
ＳＬ１，ＳＬ２ レベル信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置と受信装置との間の距離を測る測距システム、及びこのような測距システムに利用される測距方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２点間の距離を測定する測距システムとして、例えば送信装置から目標物に向けて電波を送信し、その反射波が返ってくるまでの電波の飛翔時間（ＴＯＦ：Time Of Flight）を測定することにより目標物までの距離を測るレーダー方式の測距システムや、送信装置から無線信号を受信装置へ送信し、受信装置から応答信号が返ってくるまでの時間であるＲＴＴ（Round Trip Time）を測定することにより送信装置と受信装置との間の距離を測るＲＴＴ方式の測距システムが知られている。ＲＴＴ方式の測距システムとしては、例えば、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式の携帯電話機において基地局と携帯電話機との間の距離を測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００１−５０８２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述のようなレーダー方式の測距システムにおいては、目標物以外の物体からも電波の反射波が返ってくるため目標物から反射した反射波を識別することが容易ではなく、また、送信装置と目標物との間に障害物があると距離の測定が困難であるという不都合があった。
【０００４】
また、ＲＴＴ方式の測距システムでは、ＲＴＴには受信装置におけるマイクロコンピュータ等による内部処理時間が含まれるため、内部処理時間が増加すると共に内部処理時間の変動が増大し、ＲＴＴが変動して距離の測定精度が低下するという不都合があった。特に、ＴＤＭＡ方式の無線装置、例えば携帯電話機では、基地局から送信された無線信号に対して応答信号を送信する場合、予め設定されたタイムスロット内で送信を行うため、ＲＴＴがＴＤＭＡのサイクル時間の影響を受けて変動し、距離の測定精度が低下するという不都合があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、距離測定の精度を向上させることができるＲＴＴ方式の測距システムを提供することを目的とする。そして、このような測距システムに利用される測距方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る測距システムは、無線信号を互いに送受信するアクセス端末と送受信端末とを備えた測距システムにおいて、前記アクセス端末は、前記送受信端末との間で無線信号を送受信するアクセス端末送受信部と、時間を計測する測定部と、前記アクセス端末送受信部から応答信号の送信を要求する要求信号を送信させ、前記アクセス端末送受信部によって前記要求信号が送信されてから前記応答信号が受信されるまでの時間を前記測定部に測定させ、前記測定部により測定された時間に基づき前記送受信端末までの距離を算出する測距制御動作を行うアクセス端末制御部とを備え、前記送受信端末は、前記アクセス端末との間で無線信号を送受信する送受信端末送受信部と、前記送受信端末送受信部により受信された無線信号から中間周波数信号を生成する送受信端末ＩＦ生成部と、前記送受信端末ＩＦ生成部により生成された中間周波数信号の信号レベルを検出する送受信端末信号レベル検出部と、前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルに基づいて前記応答信号を前記送受信端末送受信部に送信させる応答送信制御部と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
また、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末制御部は、前記アクセス端末送受信部によって、距離測定処理を開始する旨を示す開始信号を送信させた後、前記要求信号を送信させるものであり、前記送受信端末は、前記送受信端末送受信部によって前記開始信号が受信された場合、前記応答送信制御部を動作可能状態にする応答制御部をさらに備え、前記応答送信制御部は、前記応答制御部により動作可能状態にされた後、前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルに基づいて前記送受信端末送受信部に前記応答信号を送信させることを特徴としている。
【０００８】
そして、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末は、前記アクセス端末送受信部により受信された無線信号から中間周波数信号を生成するアクセス端末ＩＦ生成部と、前記アクセス端末ＩＦ生成部により生成された中間周波数信号の信号レベルを検出するアクセス端末信号レベル検出部をさらに備え、前記測定部は、前記アクセス端末送受信部による前記要求信号の送信終了時から、前記応答信号により前記アクセス端末信号レベル検出部で検出された信号レベルの立ち下がりまでの時間を測定し、前記応答送信制御部は、前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルの立ち下がりで前記送受信端末送受信部に前記応答信号の送信を開始させることを特徴としている。
【０００９】
また、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末制御部は、前記応答信号の送信を要求する対象となる送受信端末のアドレスを前記開始信号に含んで前記アクセス端末送受信部から送信させ、前記応答制御部は、前記送受信端末受信部によって受信された開始信号が自分のアドレスを含む場合、前記応答送信制御部を動作可能状態にすると共に、当該開始信号が自分のアドレスを含まない場合、前記送受信端末送受信部に無線信号を送信させないことを特徴としている。
【００１０】
そして、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末制御部は、前記測距制御動作を複数回実行し、それぞれ算出した前記距離の平均値を前記送受信端末までの距離として算出することを特徴としている。
【００１１】
さらに、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末制御部は、前記無線信号の周波数を異ならせて前記測距制御動作を複数回実行することを特徴としている。
【００１２】
また、上述の測距システムにおいて、前記アクセス端末送受信部は、前記送受信端末との間で無線信号を送受信する指向性アンテナと、前記指向性アンテナの指向方向を変化させる方向制御部と、を備え、前記アクセス端末制御部は、前記方向制御部により前記指向性アンテナの指向方向を変化させつつ前記測距制御動作を実行し、前記アクセス端末送受信部によって前記応答信号が受信された場合における前記指向性アンテナの指向方向を前記送受信端末がある方向として取得することを特徴としている。
【００１３】
そして、本発明の第２の手段に係る測距方法は、無線信号を互いに送受信するアクセス端末と送受信端末との間の距離を測定する測距方法において、前記アクセス端末は、距離測定処理を開始する旨を示す開始信号を送信した後、応答信号の送信を要求する要求信号を送信し、前記送受信端末は、前記開始信号を受信した後に受信された無線信号から得られた中間周波数信号の信号レベルに基づいて前記応答信号を前記アクセス端末へ送信し、前記アクセス端末は、前記要求信号を送信してから前記応答信号を受信するまでの時間を測定すると共に当該測定された時間に基づき前記送受信端末までの距離を算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
このような構成の測距システム及び測距方法は、アクセス端末におけるアクセス端末送受信部から応答信号の送信を要求する要求信号が無線信号で送信される。そして、送受信端末における送受信端末ＩＦ生成部によって送受信端末送受信部により受信された無線信号から中間周波数信号が生成され、送受信端末信号レベル検出部によりその中間周波数信号の信号レベルが検出され、その信号レベルに基づいて応答送信制御部により送受信端末送受信部から応答信号が送信される。さらに、測定部によって、アクセス端末送受信部により要求信号が送信されてから応答信号が受信されるまでの時間、すなわちＲＴＴが測定され、アクセス端末制御部によって、そのＲＴＴに基づき送受信端末までの距離が算出される。この場合、送受信端末において、送受信端末送受信部により無線信号である要求信号から中間周波数信号が生成され、送受信端末信号レベル検出部によりその中間周波数信号の信号レベルが検出され、その信号レベルに基づいて応答送信制御部により送受信端末送受信部から応答信号が送信されるので、ＲＴＴに含まれる送受信端末の内部処理時間及びその変動を低減することができる結果、距離測定の精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る測距システムの構成の一例を示す概念図である。図１に示す測距システム１は、アクセス端末２と、アクセス端末２との間で無線信号を互いに送受信する送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄとを備えている。送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄには、それぞれ固有のアドレスが付与されている。ここで、本明細書において、総称する場合にはアルファベットの添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を示す場合には、アルファベットの添え字を付した参照符号で示す。
【００１７】
図１に示す測距システム１は、アクセス端末２と送受信端末３との間の距離を測定するシステムで、例えば送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄをそれぞれ人や荷物等に取り付けて、アクセス端末２から一定の距離範囲内における送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄを取り付けた人や荷物の存在を確認するシステム等に適用することができる。あるいは、アクセス端末２を複数用いて、複数のアクセス端末２から各送受信端末３までの距離を測定することにより、各送受信端末３の位置を検出するシステム等に適用してもよい。例えば、送受信端末３を、屋内各所に取り付けられた温度センサーや湿度センサー等のセンサーモジュールに取り付けて、これらセンサーモジュールの位置を複数のアクセス端末２から測定した距離に基づいて算出し、各センサーモジュールが取り付けられている部屋を特定する、といった用途に適用することができる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係るアクセス端末の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すアクセス端末２は、アクセス端末送受信部の一例であるアンテナ２０１と、ＲＦ受信回路２０２と、ＲＦ送信回路２０３と、アクセス端末ＩＦ生成部の一例であるＲＦＩＦ変換部２０４と、変復調回路２０５と、アクセス端末信号レベル検出部の一例である受信信号強度計測部２０７と、アクセス端末制御部の一例であるデータ処理部２０８と、を備えている。
【００１９】
ＲＦ受信回路２０２は、アンテナ２０１で受信された無線信号を増幅する等、ＲＦ信号受信処理を施してＲＦＩＦ変換部２０４へ出力する。ＲＦ送信回路２０３は、ＲＦＩＦ変換部２０４から出力された送信信号を増幅する等、ＲＦ信号送信処理を施してアンテナ２０１から無線信号として放射させる。ＲＦＩＦ変換部２０４は、ＲＦ受信回路２０２から出力された信号を中間周波数信号ＩＦ１に変換して変復調回路２０５や受信信号強度計測部２０７へ出力したり、変復調回路２０５から出力された中間周波数信号ＩＦ１を無線周波数の送信信号に変換してＲＦ送信回路２０３へ出力したりする。
【００２０】
変復調回路２０５は、ＲＦＩＦ変換部２０４から出力された中間周波数信号ＩＦ１を復調してデータ処理部２０８へ出力したり、データ処理部２０８から出力された信号を変調してＲＦＩＦ変換部２０４へ出力したりする。受信信号強度計測部２０７は、ＲＦＩＦ変換部２０４で得られた中間周波数信号ＩＦ１の信号レベルを検出するいわゆるＲＳＳＩ（Receive Signal Strength Indicater）回路であり、検出した信号レベルを示すレベル信号ＳＬ１をデータ処理部２０８へ出力する。
【００２１】
データ処理部２０８は、例えば測定部の一例であるタイマ２０９を備えたマイクロコンピュータを用いて構成されており、アクセス端末２の各部の動作を制御すると共に無線通信による送受信端末３の応答時間を測定して送受信端末３までの距離を算出する。また、データ処理部２０８は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリから構成された記憶部２１０を備えており、後述する送受信端末３の応答信号送信継続時間Ｔ６や送受信端末３内部の遅延時間Ｔ７、及び送受信端末３の応答時間から距離を算出するための光速Ｃの値を予め記憶している。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る送受信端末３の構成の一例を示すブロック図である。図３に示す送受信端末３は、送受信端末送受信部の一例であるアンテナ３０１と、ＲＦ受信回路３０２と、ＲＦ送信回路３０３と、送受信端末ＩＦ生成部の一例であるＲＦＩＦ変換部３０４と、復調回路３０５と、送受信端末信号レベル検出部の一例である受信信号強度計測部３０７と、受信判定部３０８と、スイッチ３０９と、応答信号発生部３１０と、応答制御部３１１と、を備えている。そして、受信判定部３０８と、スイッチ３０９と、応答信号発生部３１０とによって、応答送信制御部３１２が構成されている。
【００２３】
ＲＦ受信回路３０２は、アンテナ３０１で受信された無線信号を増幅する等、ＲＦ信号受信処理を施してＲＦＩＦ変換部３０４へ出力する。ＲＦ送信回路３０３は、ＲＦＩＦ変換部３０４から出力された送信信号を増幅する等、ＲＦ信号送信処理を施してアンテナ３０１から無線信号として放射させる。ＲＦＩＦ変換部３０４は、ＲＦ受信回路３０２から出力された信号を中間周波数信号ＩＦ２に変換して復調回路３０５や受信信号強度計測部３０７へ出力したり、応答信号発生部３１０から出力された後述の応答信号を無線周波数の送信信号に変換してＲＦ送信回路３０３へ出力したりする。
【００２４】
復調回路３０５は、ＲＦＩＦ変換部３０４から出力された中間周波数信号ＩＦ２を復調して応答制御部３１１へ出力する。受信信号強度計測部３０７は、ＲＦＩＦ変換部３０４で得られた中間周波数信号ＩＦ２の信号レベルを検出するいわゆるＲＳＳＩ回路であり、検出した信号レベルを示すレベル信号ＳＬ２を受信判定部３０８へ出力する。
【００２５】
応答送信制御部３１２は、受信信号強度計測部３０７から出力されたレベル信号ＳＬ２に基づいて応答信号をＲＦＩＦ変換部３０４、ＲＦ送信回路３０３、及びアンテナ３０１によって送信させる制御回路部である。
【００２６】
受信判定部３０８は、受信信号強度計測部３０７の出力に基づいて無線信号を受信中であるか否かを判定するものであり、例えばレベル信号ＳＬ２の立ち下がりを検出するエッジ検出回路を用いて構成されており、レベル信号ＳＬ２の立ち下がりを検出すると、応答信号発生部３１０の動作を指示する制御信号ＳＤを、スイッチ３０９を介して応答信号発生部３１０へ出力する。応答信号発生部３１０は、制御信号ＳＤに応じて応答信号をＲＦＩＦ変換部３０４へ出力する。応答信号は、アクセス端末２が受信可能な信号であればよく、例えばアクセス端末２が受信した無線信号を同期するためのプレアンブルのように、送信すべき実データを伴わない信号であってもよい。あるいは、送受信端末３のアドレスや、応答信号を意味する予め設定された信号パターン等であってもよい。
【００２７】
応答制御部３１１は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されており、アクセス端末２から送信された後述の開始信号を受信した場合にスイッチ３０９をオンさせて応答送信制御部３１２を動作可能状態にする。
【００２８】
次に、図１に示す測距システム１の動作について説明する。図４は、測距システム１の動作の一例を説明するためのフローチャートである。図４において、アクセス端末２は、送受信端末３Ａまでの距離を測定する例を示しており、送受信端末３Ｃ，３Ｄの動作は送受信端末３Ｂと同様であるので、その記載を省略する。
【００２９】
まず、アクセス端末２において、データ処理部２０８から変復調回路２０５へ、距離測定の対象として受信端末３Ａを指定して、距離測定処理を開始する旨を示す開始信号が出力される（ステップＳ１）。この場合、開始信号には、例えば距離測定の対象である受信端末３Ａのアドレスが含まれている。
【００３０】
そして、データ処理部２０８から出力された開始信号は、変復調回路２０５によって変調され、ＲＦＩＦ変換部２０４によって無線信号の周波数にされ、ＲＦ送信回路２０３によってアンテナ２０１から無線信号として放射される。
【００３１】
次に、アンテナ２０１から無線信号として放射された開始信号は、送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄにおけるアンテナ３０１によって受信され、ＲＦ受信回路３０２によってＲＦ信号処理が施され、ＲＦＩＦ変換部３０４によって中間周波数信号ＩＦ２にされ、復調回路３０５により復調されて応答制御部３１１で受信される。そうすると、送受信端末３Ａでは、応答制御部３１１によって、開始信号に送受信端末３Ａのアドレスが含まれていることが検出され、応答制御部３１１からの制御信号に応じてスイッチ３０９がオンされる（ステップＳ２）。これにより、応答送信制御部３１２は動作可能状態となる。
【００３２】
一方、送受信端末３Ｂでは、応答制御部３１１によって、開始信号に送受信端末３Ｂのアドレスが含まれていないことが検出され、応答制御部３１１からの制御信号に応じてスイッチ３０９がオフに維持される（ステップＳ３）。これにより、応答送信制御部３１２は動作禁止状態となる。
【００３３】
なお、送受信端末３は、距離測定以外の無線通信機能を有していてもよいが、アクセス端末２からの開始信号を受信した場合、無線信号の送信動作を停止する。これにより、アクセス端末２及び送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄによって、無線信号が送信されない状態にされる。
【００３４】
次に、アクセス端末２によって、送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄから無線信号が送信されていないことが確認される（ステップＳ４）。具体的には、アクセス端末２における空間中の無線信号は、アンテナ２０１によって受信され、ＲＦ受信回路２０２によってＲＦ信号処理が施され、ＲＦＩＦ変換部２０４によって中間周波数信号ＩＦ１にされ、受信信号強度計測部２０７によって、中間周波数信号ＩＦ１から検出された信号レベルを示すレベル信号ＳＬ１がデータ処理部２０８へ出力される。そして、送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄから無線信号が送信されていない状態となると、アンテナ２０１によって無線信号が受信されないためにレベル信号ＳＬ１は信号レベルがゼロであることを示す。さらに、データ処理部２０８によって、レベル信号ＳＬ１が信号レベルゼロを示すことが検出されると（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ１と同様の動作により要求信号がアンテナ２０１から放射されると共にタイマ２０９による経過時間の計時が開始される（ステップＳ５）。
【００３５】
図５は、タイマ２０９による経過時間の計時動作を詳細に説明するための説明図である。図５において、縦軸は時間ｔを示している。まず、ステップＳ５において、データ処理部２０８によって、要求信号の送信が開始され（タイミングＴ１）、要求信号の送信が時間Ｔ２の間継続される。そして、データ処理部２０８による要求信号の送信が終了すると、タイマ２０９による経過時間の計時が開始される（タイミングＴ３）。
【００３６】
次に、アンテナ２０１から無線信号として放射された要求信号は、送受信端末３Ａにおけるアンテナ３０１によって受信され、ＲＦ受信回路３０２によってＲＦ信号処理が施され、ＲＦＩＦ変換部３０４によって中間周波数信号ＩＦ２にされ、受信信号強度計測部３０７によって、中間周波数信号ＩＦ２から検出された信号レベルを示すレベル信号ＳＬ２が応答送信制御部３１２における受信判定部３０８へ出力される（タイミングＴ４）。
【００３７】
図６は、応答送信制御部３１２の動作を説明するための説明図である。タイミングＴ４において、受信信号強度計測部３０７によって、要求信号に基づく中間周波数信号ＩＦ２の信号レベルを示すレベル信号ＳＬ２が出力される。次に、受信判定部３０８によって、ノイズと要求信号とを区別できる程度の時間、レベル信号ＳＬ２が予め設定された閾値Ｒｅｆを超えた（要求信号が受信されている）後、閾値Ｒｅｆを下回って立ち下がった（要求信号が受信されなくなった）ことが検出されると（タイミングＴ５）、受信判定部３０８からスイッチ３０９を介して応答信号発生部３１０へ、応答信号の送信を指示するべく制御信号ＳＤが予め設定された応答信号送信継続時間Ｔ６の間ハイレベルで出力される。
【００３８】
そして、制御信号ＳＤがハイレベルにされると、応答信号が、応答信号発生部３１０からＲＦＩＦ変換部３０４へ出力され、ＲＦＩＦ変換部３０４によって無線信号の周波数にされ、ＲＦ送信回路３０３によってアンテナ３０１から無線信号として放射される（ステップＳ６）。
【００３９】
そうすると、図５、図４を参照してアクセス端末２から送信された要求信号が受信されなくなったタイミングＴ５から、送受信端末３ＡにおけるＲＦ受信回路３０２、ＲＦＩＦ変換部３０４、受信信号強度計測部３０７、応答送信制御部３１２、及びＲＦ送信回路３０３の処理動作による遅延時間Ｔ７を経過したタイミングＴ８において、送受信端末３Ａからアクセス端末２への応答信号の送信が開始され、応答信号送信継続時間Ｔ６の間、応答信号の送信が継続される。
【００４０】
一方、ステップＳ５においてアクセス端末２のアンテナ２０１から無線信号として放射された要求信号は、送受信端末３Ｂ，３Ｃ，３Ｄにおいても受信されるが、送受信端末３Ｂ，３Ｃ，３Ｄでは、スイッチ３０９がオフされているので、送受信端末３Ｂ，３Ｃ，３Ｄからは応答信号が送信されることはない。
【００４１】
次に、送受信端末３Ａから送信された応答信号は、アクセス端末２のアンテナ２０１によって受信され、ＲＦ受信回路２０２によってＲＦ信号処理が施され、ＲＦＩＦ変換部２０４によって中間周波数信号ＩＦ１にされ、受信信号強度計測部２０７によって、中間周波数信号ＩＦ１から検出された信号レベルを示すレベル信号ＳＬ１がデータ処理部２０８へ出力される（タイミングＴ９）。そして、データ処理部２０８によって、送受信端末３Ａにおける受信判定部３０８と同様の動作により、ノイズと応答信号とを区別できる程度の時間、レベル信号ＳＬ１が予め設定された閾値Ｒｅｆを超えた（応答信号が受信されている）後、閾値Ｒｅｆを下回って立ち下がった（応答信号が受信されなくなった）ことが検出されると（タイミングＴ１０）、データ処理部２０８によりタイマ２０９の計時時間が送受信端末３Ａの応答時間Ｔ１１（ＲＴＴ）として取得される（ステップＳ７）。
【００４２】
次に、アクセス端末２から、送受信端末３に距離測定処理を終了させるべく、ステップＳ１と同様の動作により距離測定処理の終了を示す終了信号が出力される（ステップＳ８）。そして、送受信端末３において、ステップＳ２，Ｓ３と同様の動作によって、終了信号が受信され、送受信端末３Ａでは応答制御部３１１によってスイッチ３０９がオフされ（ステップＳ９）、送受信端末３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄでは無線送信可能な状態にされる（ステップＳ１０）。
【００４３】
次に、アクセス端末２におけるデータ処理部２０８によって、応答時間Ｔ１１と、記憶部２１０に記憶されている応答信号送信継続時間Ｔ６及び遅延時間Ｔ７と、光速Ｃとに基づいて、下記の式（１）により距離Ｌが算出される（ステップＳ１１）。
Ｌ＝（Ｔ１１−Ｔ６−Ｔ７）×Ｃ／２ ・・・（１）
【００４４】
この場合、ステップＳ６において、アクセス端末２から送信された要求信号が送受信端末３Ａにより受信され、受信信号強度計測部３０７によって検出された要求信号の受信信号のレベルを示すレベル信号ＳＬ２に基づいて送受信端末３Ａから応答信号が送信されるので、データ処理部２０８により取得される応答時間Ｔ１１には、送受信端末３Ａにおける要求信号に対する復調回路３０５の内部処理時間、あるいは復調回路３０５で得られた復調信号に基づく要求信号の判別処理等の内部処理時間が含まれない。従って、遅延時間Ｔ７は、ＲＦ受信回路３０２、ＲＦＩＦ変換部３０４、受信信号強度計測部３０７、応答送信制御部３１２、及びＲＦ送信回路３０３によるハードウェア遅延のみとなり、遅延時間Ｔ７が減少されると共に遅延時間Ｔ７のバラツキが減少され、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離Ｌの測定精度が向上される。
【００４５】
また、送受信端末３Ａの受信判定部３０８によって、タイミングＴ５においてレベル信号ＳＬ２が立ち下がった（要求信号が受信されなくなった）場合に送受信端末３Ａからアクセス端末２への応答信号の送信が開始されるので、応答信号は要求信号の送信終了後に送信開始され、アクセス端末２から無線送信される要求信号と送受信端末３Ａから無線送信される応答信号とが衝突することがない。従って、要求信号と応答信号との干渉を避けるために要求信号と応答信号との無線周波数を異ならせる必要がなく、要求信号と応答信号として同じ周波数の無線信号を用いることができる。そうすると、要求信号と応答信号とのＲＦ信号送受信処理を行う回路部である、アクセス端末２におけるＲＦ受信回路２０２、ＲＦ送信回路２０３、ＲＦＩＦ変換部２０４や、送受信端末３におけるＲＦ受信回路３０２、ＲＦ送信回路３０３、ＲＦＩＦ変換部３０４等の送受信回路で、要求信号と応答信号とを同じ周波数の無線信号として処理することができるので、回路を簡素化することができる。
【００４６】
また、送受信端末３における受信判定部３０８によって、ノイズと要求信号とを区別できる程度の時間、レベル信号ＳＬ２が予め設定された閾値Ｒｅｆを超えた（要求信号が受信されている）後、閾値Ｒｅｆを下回って立ち下がった（要求信号が受信されなくなった）ことが検出された場合に送受信端末３からの応答信号の送信が開始されるので、送受信端末３における応答信号の送信開始に対するノイズの影響が低減され、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離Ｌの測定精度が向上される。
【００４７】
また、アクセス端末２におけるデータ処理部２０８によって、ノイズと応答信号とを区別できる程度の時間、レベル信号ＳＬ１が予め設定された閾値Ｒｅｆを超えた（応答信号が受信されている）後、閾値Ｒｅｆを下回って立ち下がった（応答信号が受信されなくなった）ことが検出された場合に、データ処理部２０８によりタイマ２０９の計時時間が送受信端末３Ａの応答時間Ｔ１１として取得されるので、応答時間Ｔ１１の計測動作に対するノイズの影響が低減され、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離Ｌの測定精度が向上される。
【００４８】
また、送受信端末３は、アクセス端末２からの自分のアドレスが含まれている開始信号を受信すると、応答制御部３１１によってスイッチ３０９がオンされ、応答送信制御部３１２が動作可能状態にされるので、開始信号を受信後に受信された無線信号を要求信号として取得し、応答送信制御部３１２によりその信号レベルに基づいて、応答信号をアクセス端末２へ送信することができる。
【００４９】
また、ステップＳ３において、開始信号に自分のアドレスが含まれていない送受信端末３は、無線信号の送信動作を停止し、測距対象の送受信端末３以外から無線信号が送信されない状態にされるので、ステップＳ５からステップＳ７における応答時間Ｔ１１の測定中に、要求信号及び応答信号が、他の無線信号によって妨害されることがなく、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離Ｌの測定精度が向上される。
【００５０】
なお、データ処理部２０８は、アクセス端末２の各部及び送受信端末３ＡにステップＳ５〜Ｓ６の測距制御動作を複数回行わせることにより、それぞれ算出した距離Ｌの平均値をアクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離として算出してもよい。これにより応答時間Ｔ１１の測定バラツキの影響を低減し、アクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離の算出精度を向上させることができる。
【００５１】
また、データ処理部２０８は、アクセス端末２の各部及び送受信端末３ＡにステップＳ５〜Ｓ６の測距制御動作を、所定の時間、例えば１０秒程度間隔を空けて複数回行わせることにより、それぞれ算出した距離Ｌの平均値をアクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離として算出してもよい。これにより、例えば屋内において距離を測定する場合における部屋のドアが開閉されることによるマルチパスの影響や、一時的なノイズの発生等、電波伝播特性の影響を低減し、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離の測定精度を向上させることができる。
【００５２】
また、データ処理部２０８は、アクセス端末２の各部及び送受信端末３ＡにステップＳ５〜Ｓ６の測距制御動作を、要求信号及び応答信号の無線周波数を変化させて複数回行わせることにより、それぞれ算出した距離Ｌの平均値をアクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離として算出してもよい。この場合、無線信号の周波数が異なると、ノイズの影響やマルチパスの影響が変化するので、無線周波数を変化させて測距制御動作を複数回行わせることにより、マルチパスやノイズの影響を低減し、応答時間Ｔ１１の精度が向上される結果、アクセス端末２と送受信端末３Ａとの間における距離の測定精度を向上させることができる。
【００５３】
また、ステップＳ７において、アクセス端末２と送受信端末３との間における電波環境が良好であるほど応答時間Ｔ１１の精度が向上する。一方、アクセス端末２と送受信端末３との間における電波環境が良好であるほどアクセス端末２で得られる応答信号の信号レベルが増大し、ステップＳ７における応答信号の受信時に受信信号強度計測部２０７から出力されるレベル信号ＳＬ１の値が増大する。そこで、データ処理部２０８は、アクセス端末２の各部及び送受信端末３ＡにステップＳ５〜Ｓ６の測距制御動作を複数回行わせると共に、ステップＳ７における応答信号の受信時に受信信号強度計測部２０７から出力されたレベル信号ＳＬ１の値をそれぞれ取得し、レベル信号ＳＬ１の値の増減に応じて複数回の測距制御動作により得られた距離Ｌに対する重みを増減するように重み付けを行って、アクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離を算出してもよい。これにより、アクセス端末２から送受信端末３Ａまでの距離の算出精度を向上させることができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る測距システムについて説明する。本発明の第２の実施形態に係る測距システム１ａは、測距システム１と同様、図１によって示される。図１に示す測距システム１ａと、測距システム１とでは、アクセス端末２ａが異なる。その他の構成は測距システム１と同様であるのでその説明を省略する。図７は、アクセス端末２ａの構成の一例を示すブロック図である。図７に示すアクセス端末２ａと、図２に示すアクセス端末２とでは、アンテナ２０１の代わりに指向性アンテナ２１２を備える点で異なる。また、指向性アンテナ２１２の指向方向を変化させる方向制御部２１１をさらに備える。また、データ処理部２０８ａは、送受信端末３までの距離を算出すると共に、その方向を取得する。
【００５５】
指向性アンテナ２１２は、例えば八木アンテナ、パラボラアンテナ、及びアレーアンテナ等の指向性アンテナであり、その指向性の範囲が例えば３０°にされている。方向制御部２１１は、例えば八木アンテナやパラボラアンテナで構成された指向性アンテナ２１２の指向方向を、データ処理部２０８ａからの制御信号に応じて変化させる駆動機構である。あるいは、方向制御部２１１は、例えばアレーアンテナで構成された指向性アンテナ２１２の指向方向を、データ処理部２０８ａからの制御信号に応じて変化させる制御回路であってもよい。
【００５６】
その他の構成は図２に示すアクセス端末２と同様であるのでその説明を省略し、図１に示す測距システム１ａの動作について説明する。図８は、図１に示す測距システム１ａの動作の一例を説明するためのフローチャートである。まず、データ処理部２０８ａから、方向制御部２１１へ、指向性アンテナ２１２の指向方向を指示する（北を０°とし、時計回りに方向を決めると、例えば初期値は０°〜３０°方向）制御信号が出力され、方向制御部２１１によって指向性アンテナ２１２の指向方向が設定される（ステップＳ１０１）。
【００５７】
次に、データ処理部２０８ａによって、測距対象の送受信端末３Ａまでの距離を算出するべく図４に示すステップＳ１〜Ｓ１１と同様の距離測定処理が実行される（ステップＳ１０２）。そして、ステップＳ１０２における距離測定処理において、送受信端末３Ａからの応答信号が受信されなかった場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、データ処理部２０８ａによって、指向性アンテナ２１２の指向方向角度の範囲内に送受信端末３Ａがないと判断され、指向方向の角度が３６０°の範囲まで距離測定処理を終了したか否かが判断される（ステップＳ１０４）。
【００５８】
そして、指向方向の角度が３６０°の範囲まで距離測定処理を終了していれば、データ処理部２０８ａによって、無線通信が可能な範囲内に送受信端末３Ａがないと判断され、測距処理を終了する（ステップＳ１０４でＹＥＳ）一方、指向方向の角度が３６０°の範囲まで距離測定処理が終了していなければ、指向方向角度範囲を例えば指向性アンテナ２１２の指向性の範囲である３０°だけ加算し（ステップＳ１０５）、再びステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理を繰り返す。
【００５９】
そして、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２における距離測定処理で送受信端末３Ａからの応答信号が受信され、送受信端末３Ａまでの距離Ｌが算出された場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、データ処理部２０８ａによって、ステップＳ１０３において算出された距離Ｌと、ステップＳ１０１において設定された指向性アンテナ２１２の指向方向とが、送受信端末３Ａまでの距離と送受信端末３Ａの方向、すなわち位置情報として取得される。
【００６０】
以上、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理により、アクセス端末２ａは、測距対象となる送受信端末３Ａまでの距離と、方向とを位置情報として取得することができる。
【００６１】
なお、例えば、アンテナ２０１として無指向性のアンテナを用いたアクセス端末２と、アクセス端末２ａとを用いて測距対象となる送受信端末３Ａまでの距離と、方向とを位置情報として取得する構成としてもよい。図９は、複数のアクセス端末を用いて送受信端末の位置情報を取得する場合の動作を説明するための説明図である。図９（ａ）は、アクセス端末２を２台（アクセス端末２Ａと２Ｂ）用いて測距対象となる送受信端末３Ａの位置情報を取得する場合の説明図であり、図９（ｂ）は、アクセス端末２ａとアクセス端末２とを用いて測距対象となる送受信端末３Ａの位置情報を取得する場合の説明図である。
【００６２】
まず、図９（ａ）において、円環２１は、アクセス端末２Ａを中心に、アクセス端末２Ａによって測定された送受信端末３Ａの距離を描いた図である。円環２２は、アクセス端末２Ｂを中心に、アクセス端末２Ｂによって測定された送受信端末３Ａの距離を描いた図である。円環２１，２２の幅は測距誤差を示している。この場合、送受信端末３Ａは、円環２１，２２が重複した網掛部分２３に存在していることが判る。
【００６３】
一方、図９（ｂ）において、円環２４は、アクセス端末２を中心に、アクセス端末２によって測定された送受信端末３Ａの距離を描いた図である。また、部分扇部２５は、アクセス端末２ａにより取得された送受信端末３Ａの距離と方向範囲とから得られた位置範囲を示す図である。円環２４、部分扇部２５の幅は測距誤差を示している。この場合、送受信端末３Ａは、円環２４と部分扇部２５とが重複した網掛部分２６に存在していることが判る。これにより、網掛部分２３の面積よりも網掛部分２６の面積の方が小さくなる結果、アクセス端末２を２台用いて送受信端末３Ａの位置情報を取得する場合よりも、アクセス端末２ａとアクセス端末２とを用いて送受信端末３Ａの位置情報を取得する場合の方が、送受信端末３Ａの位置情報の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る測距システムの構成の一例を示す概念図である。
【図２】図１に示すアクセス端末の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す送受信端末の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図１に示す測距システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】図２に示すタイマによる経過時間の計時動作を詳細に説明するための説明図である。
【図６】図３に示す応答送信制御部の動作を説明するための説明図である。
【図７】図１に示すアクセス端末における構成の他の一例を示すブロック図である。
【図８】図１に示す測距システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】複数のアクセス端末を用いて送受信端末の位置情報を取得する場合の動作を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，１ａ 測距システム
２，２ａ アクセス端末
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 送受信端末
２０１ アンテナ
２０２ ＲＦ受信回路
２０３ ＲＦ送信回路
２０４ ＲＦＩＦ変換部
２０５ 変復調回路
２０７ 受信信号強度計測部
２０８，２０８ａ データ処理部
２０９ タイマ
２１０ 記憶部
２１１ 方向制御部
２１２ 指向性アンテナ
３０１ アンテナ
３０２ ＲＦ受信回路
３０３ ＲＦ送信回路
３０４ ＲＦＩＦ変換部
３０５ 復調回路
３０７ 受信信号強度計測部
３０８ 受信判定部
３０９ スイッチ
３１０ 応答信号発生部
３１１ 応答制御部
３１２ 応答送信制御部
ＩＦ１，ＩＦ２ 中間周波数信号
ＳＬ１，ＳＬ２ レベル信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を互いに送受信するアクセス端末と送受信端末とを備えた測距システムにおいて、
前記アクセス端末は、
前記送受信端末との間で無線信号を送受信するアクセス端末送受信部と、
時間を計測する測定部と、
前記アクセス端末送受信部から応答信号の送信を要求する要求信号を送信させ、前記アクセス端末送受信部によって前記要求信号が送信されてから前記応答信号が受信されるまでの時間を前記測定部に測定させ、前記測定部により測定された時間に基づき前記送受信端末までの距離を算出する測距制御動作を行うアクセス端末制御部とを備え、
前記送受信端末は、
前記アクセス端末との間で無線信号を送受信する送受信端末送受信部と、
前記送受信端末送受信部により受信された無線信号から中間周波数信号を生成する送受信端末ＩＦ生成部と、
前記送受信端末ＩＦ生成部により生成された中間周波数信号の信号レベルを検出する送受信端末信号レベル検出部と、
前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルに基づいて前記応答信号を前記送受信端末送受信部に送信させる応答送信制御部と、
を備えることを特徴とする測距システム。
【請求項２】
前記アクセス端末制御部は、前記アクセス端末送受信部によって、距離測定処理を開始する旨を示す開始信号を送信させた後、前記要求信号を送信させるものであり、
前記送受信端末は、前記送受信端末送受信部によって前記開始信号が受信された場合、前記応答送信制御部を動作可能状態にする応答制御部をさらに備え、
前記応答送信制御部は、前記応答制御部により動作可能状態にされた後、前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルに基づいて前記送受信端末送受信部に前記応答信号を送信させることを特徴とする請求項１記載の測距システム。
【請求項３】
前記アクセス端末は、
前記アクセス端末送受信部により受信された無線信号から中間周波数信号を生成するアクセス端末ＩＦ生成部と、
前記アクセス端末ＩＦ生成部により生成された中間周波数信号の信号レベルを検出するアクセス端末信号レベル検出部をさらに備え、
前記測定部は、前記アクセス端末送受信部による前記要求信号の送信終了時から、前記応答信号により前記アクセス端末信号レベル検出部で検出された信号レベルの立ち下がりまでの時間を測定し、
前記応答送信制御部は、前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルの立ち下がりで前記送受信端末送受信部に前記応答信号の送信を開始させることを特徴とする請求項１又は２記載の測距システム。
【請求項４】
前記アクセス端末制御部は、前記応答信号の送信を要求する対象となる送受信端末のアドレスを前記開始信号に含んで前記アクセス端末送受信部から送信させ、
前記応答制御部は、前記送受信端末受信部によって受信された開始信号が自分のアドレスを含む場合、前記応答送信制御部を動作可能状態にすると共に、当該開始信号が自分のアドレスを含まない場合、前記送受信端末送受信部に無線信号を送信させないことを特徴とする請求項２又は３記載の測距システム。
【請求項５】
前記アクセス端末制御部は、前記測距制御動作を複数回実行し、それぞれ算出した前記距離の平均値を前記送受信端末までの距離として算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の測距システム。
【請求項６】
前記アクセス端末制御部は、前記無線信号の周波数を異ならせて前記測距制御動作を複数回実行することを特徴とする請求項５記載の測距システム。
【請求項７】
前記アクセス端末送受信部は、
前記送受信端末との間で無線信号を送受信する指向性アンテナと、
前記指向性アンテナの指向方向を変化させる方向制御部と、
を備え、
前記アクセス端末制御部は、前記方向制御部により前記指向性アンテナの指向方向を変化させつつ前記測距制御動作を実行し、前記アクセス端末送受信部によって前記応答信号が受信された場合における前記指向性アンテナの指向方向を前記送受信端末がある方向として取得することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の測距システム。
【請求項８】
無線信号を互いに送受信するアクセス端末と送受信端末との間の距離を測定する測距方法において、
前記アクセス端末は、距離測定処理を開始する旨を示す開始信号を送信した後、応答信号の送信を要求する要求信号を送信し、
前記送受信端末は、前記開始信号を受信した後に受信された無線信号から得られた中間周波数信号の信号レベルに基づいて前記応答信号を前記アクセス端末へ送信し、
前記アクセス端末は、前記要求信号を送信してから前記応答信号を受信するまでの時間を測定すると共に当該測定された時間に基づき前記送受信端末までの距離を算出することを特徴とする測距方法。
【請求項１】
無線信号を互いに送受信するアクセス端末と送受信端末とを備えた測距システムにおいて、
前記アクセス端末は、
前記送受信端末との間で無線信号を送受信するアクセス端末送受信部と、
時間を計測する測定部と、
前記アクセス端末送受信部から応答信号の送信を要求する要求信号を送信させ、前記アクセス端末送受信部によって前記要求信号が送信されてから前記応答信号が受信されるまでの時間を前記測定部に測定させ、前記測定部により測定された時間に基づき前記送受信端末までの距離を算出する測距制御動作を行うアクセス端末制御部とを備え、
前記送受信端末は、
前記アクセス端末との間で無線信号を送受信する送受信端末送受信部と、
前記送受信端末送受信部により受信された無線信号から中間周波数信号を生成する送受信端末ＩＦ生成部と、
前記送受信端末ＩＦ生成部により生成された中間周波数信号の信号レベルを検出する送受信端末信号レベル検出部と、
前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルに基づいて前記応答信号を前記送受信端末送受信部に送信させる応答送信制御部と、
を備えることを特徴とする測距システム。
【請求項２】
前記アクセス端末制御部は、前記アクセス端末送受信部によって、距離測定処理を開始する旨を示す開始信号を送信させた後、前記要求信号を送信させるものであり、
前記送受信端末は、前記送受信端末送受信部によって前記開始信号が受信された場合、前記応答送信制御部を動作可能状態にする応答制御部をさらに備え、
前記応答送信制御部は、前記応答制御部により動作可能状態にされた後、前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルに基づいて前記送受信端末送受信部に前記応答信号を送信させることを特徴とする請求項１記載の測距システム。
【請求項３】
前記アクセス端末は、
前記アクセス端末送受信部により受信された無線信号から中間周波数信号を生成するアクセス端末ＩＦ生成部と、
前記アクセス端末ＩＦ生成部により生成された中間周波数信号の信号レベルを検出するアクセス端末信号レベル検出部をさらに備え、
前記測定部は、前記アクセス端末送受信部による前記要求信号の送信終了時から、前記応答信号により前記アクセス端末信号レベル検出部で検出された信号レベルの立ち下がりまでの時間を測定し、
前記応答送信制御部は、前記送受信端末信号レベル検出部により検出された信号レベルの立ち下がりで前記送受信端末送受信部に前記応答信号の送信を開始させることを特徴とする請求項１又は２記載の測距システム。
【請求項４】
前記アクセス端末制御部は、前記応答信号の送信を要求する対象となる送受信端末のアドレスを前記開始信号に含んで前記アクセス端末送受信部から送信させ、
前記応答制御部は、前記送受信端末受信部によって受信された開始信号が自分のアドレスを含む場合、前記応答送信制御部を動作可能状態にすると共に、当該開始信号が自分のアドレスを含まない場合、前記送受信端末送受信部に無線信号を送信させないことを特徴とする請求項２又は３記載の測距システム。
【請求項５】
前記アクセス端末制御部は、前記測距制御動作を複数回実行し、それぞれ算出した前記距離の平均値を前記送受信端末までの距離として算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の測距システム。
【請求項６】
前記アクセス端末制御部は、前記無線信号の周波数を異ならせて前記測距制御動作を複数回実行することを特徴とする請求項５記載の測距システム。
【請求項７】
前記アクセス端末送受信部は、
前記送受信端末との間で無線信号を送受信する指向性アンテナと、
前記指向性アンテナの指向方向を変化させる方向制御部と、
を備え、
前記アクセス端末制御部は、前記方向制御部により前記指向性アンテナの指向方向を変化させつつ前記測距制御動作を実行し、前記アクセス端末送受信部によって前記応答信号が受信された場合における前記指向性アンテナの指向方向を前記送受信端末がある方向として取得することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の測距システム。
【請求項８】
無線信号を互いに送受信するアクセス端末と送受信端末との間の距離を測定する測距方法において、
前記アクセス端末は、距離測定処理を開始する旨を示す開始信号を送信した後、応答信号の送信を要求する要求信号を送信し、
前記送受信端末は、前記開始信号を受信した後に受信された無線信号から得られた中間周波数信号の信号レベルに基づいて前記応答信号を前記アクセス端末へ送信し、
前記アクセス端末は、前記要求信号を送信してから前記応答信号を受信するまでの時間を測定すると共に当該測定された時間に基づき前記送受信端末までの距離を算出することを特徴とする測距方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１４５２２２（Ｐ２００６−１４５２２２Ａ）
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３３１７４１（Ｐ２００４−３３１７４１）
【出願日】平成１６年１１月１６日（２００４．１１．１６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１６日（２００４．１１．１６）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]