漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システム
【課題】建物内等のマルチパスが生じるような環境下においても被検出体の位置を精度よく検出することができる漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムを提供する。
【解決手段】所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブル内に異なる周波数の信号をそれぞれ送出する一対の送信機と、これら一対の送信機からそれぞれ送出されて、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射される前記信号をそれぞれ受信する受信機とを備え、前記受信機は、受信した前記各信号の受信電界強度をそれぞれ測定するレベル測定部と、このレベル測定部が測定した前記信号の受信電界強度の差分値により前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部とを備える。
【解決手段】所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブル内に異なる周波数の信号をそれぞれ送出する一対の送信機と、これら一対の送信機からそれぞれ送出されて、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射される前記信号をそれぞれ受信する受信機とを備え、前記受信機は、受信した前記各信号の受信電界強度をそれぞれ測定するレベル測定部と、このレベル測定部が測定した前記信号の受信電界強度の差分値により前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電波を利用して位置を検出する方法として、予め位置および送信出力が既知の複数の無線機から送出される電波の強さを受信機等で計測し、これら無線機の位置情報および計測された電波の強さから三角測量することが行われている。しかし建物内などのようなマルチパスが生じる環境下においては、位置を検出する対象物（被検出体）に至る電波の伝搬経路が安定せず、上述した三角測量による方法では、位置検出が困難であるという問題があった。そこでこの種の問題を解決するべくなされた無線ＬＡＮシステムによる屋内移動体の位置検出方法および装置（例えば、特許文献１を参照）や、無線ＬＡＮシステムにおけるフォークリフトの位置検出装置（例えば、特許文献２を参照）が知られている。
【０００３】
これらの位置検出システムは、格子状に多くのアクセスポイントとアンテナを配置するとともに、通信可能なアクセスポイントと受信電界強度との関係を利用して位置を割り出すよう構成されている。
【特許文献１】特開２００５−１０９７００号公報
【特許文献２】特開平７−１５４８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献に開示された発明は、格子状に多くのアクセスポイントとアンテナを配置する必要があり、それ故、多くの装置が必要であり、大がかりなシステムになることが否めなかった。そのためこれらの位置検出システムは、多大なコストがかかるという問題があった。また、この種の位置検出システムは、複数の無線機がそれぞれ送出する送信電力を適用される環境状況に応じて適切に調整しなければならず、その調整作業が多大であるという問題のほか、必ずしも適切な調整ができているとは言えなかった。このためこれらの位置検出システムは、高精度を維持することが困難であり、更には、複数の受信機の受信感度のバラツキが即、検出精度に影響を与えるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、建物内等のマルチパスが生じるような環境下においても被検出体の位置を精度よく検出することができる漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するべく本発明の請求項１に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブル内に異なる周波数の信号をそれぞれ送出する一対の送信機と、これら一対の送信機からそれぞれ送出されて、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射される前記信号をそれぞれ受信する受信機とを備え、
前記受信機は、前記各信号の受信電界強度をそれぞれ測定するレベル測定部と、このレベル測定部が測定した前記各信号の受信電界強度の差分値を導いて前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部とを備えることを特徴としている。
【０００７】
また本発明の請求項２に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブル内に所定の信号をそれぞれ送出する一対の送信機と、これら一対の送信機からそれぞれ送出されて、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射される前記信号をそれぞれ受信する受信機とを備え、
前記一対の送信機は、前記漏洩同軸ケーブルの一端部から他端部に至るまでの前記信号の伝搬遅延時間よりも長い周期時間でその周波数が変化する第一のチャープ信号を送出する第一の送信機と、前記漏洩同軸ケーブルを介して、前記第一の送信機が送出した第一のチャープ信号を受けて、該漏洩同軸ケーブルに前記第一のチャープ信号と同一時間周期でその周波数が変化する第二のチャープ信号を送出する第二の送信機とからなり、
前記受信機は、受信した前記第一のチャープ信号および前記第二のチャープ信号の周波数をそれぞれ計測する周波数測定部と、この周波数測定部が測定した前記第一チャープ信号と第二のチャープ信号との周波数の差分値を求める差分演算部と、この差分演算部が求めた前記差分値の時間変化を求める微分演算部と、この微分演算部によって前記差分値に時間変化がないと検出されたとき、前記差分演算部が求めた差分値により前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部とを備えて提供される。
【０００８】
本発明の請求項３に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブルを介して相互に自らの識別符号を付与したデータを送受する一対の送受信機と、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射された前記データを受信する受信機とを備え、
前記受信機は、受信した前記データに含まれる前記識別符号を検出するデータ識別部と、このデータ識別部が検出した識別符号により識別される前記各データの受信電界強度をそれぞれ測定するレベル測定部と、このレベル測定部が測定した前記各データの受信電界強度の差分値を導いて前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部とを備えることを特徴としている。
【０００９】
また本発明の請求項４に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、この漏洩同軸ケーブルの近傍に位置し、所定の無線データを送出する送信機と、前記漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、この漏洩同軸ケーブルを介して前記送信機により送出された前記無線データをそれぞれ受信する一対の受信機とを備え、
前記一対の受信機は、前記漏洩同軸ケーブルから各受信機にそれぞれ導かれた前記無線データの受信レベルを測定するレベル測定部と、これらレベル測定部がそれぞれ計測した前記受信レベルの差分値を導いてこの差分値によって前記漏洩同軸ケーブルの一端からこの受信機に至るまでの距離を求める距離演算部とを備えて提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上述したように本発明の請求項１に記載の漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸの両端にそれぞれ接続された一対の送信機がＬＣＸ内に、互いに周波数の近い信号をそれぞれ送出する一方、ＬＣＸに設けられたスロットから電波として送出される前記各信号の電界強度を受信機の受信レベル測定部によって計測し、この電界強度の差分値が被検出体の位置によって変化することを利用しているので、複雑な装置を用いることなく簡易にしてしかも高精度に位置を検出することができるという優れた効果を奏し得る。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸの両端にそれぞれ接続された一対の送信機から互いに同期したチャープ信号を送出する一方、受信機（被検出体）は、それぞれのチャープ信号の周波数の差分値を求め、この差分値が被検出体の位置によって変化することを利用しているので、複雑な装置を用いることなく高精度に位置を検出することができる。
【００１２】
更に本発明の請求項３に記載の漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムによれば、ＬＣＸの両端にそれぞれ接続された一対の送受信機は、ＬＣＸ内にそれぞれの送受信機を識別する識別符号（アドレス情報）を付与したパケットを相互に伝送する一方、ＬＣＸに設けられたスロットから電波として放射されるパケットを受信する受信機は、データ識別部によっていずれの送受信機から送出されたパケットであるかを判定するとともに、送受信機毎の電波の電界強度を測定するとともに距離演算部が電界強度の差分値を導き、この差分値が被検出体の位置によって変化することを利用しているので、複雑な装置を用いることなく高精度に位置を検出することができる。
【００１３】
また本発明の請求項４に記載の漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムによれば、ＬＣＸ近傍の送信機から送出された無線データ（電波）は、ＬＣＸに設けられたスロットを介してＬＣＸの減衰を受けながらＬＣＸの両端にそれぞれ接続された一対の受信機によって電界強度をそれぞれ測定するとともに、距離演算部がこれらの電界強度の差分値を導き、この差分値が被検出体の位置によって変化することを利用して送信機の位置を求めているので、複雑な装置を用いることなく高精度に位置を検出することができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムにおける実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。尚、図１〜図１７は、本発明を実施する形態の一例を示したものであって、これらの図によって本発明が限定されるものではない。
さて、本発明の第一の実施形態を示す図１において１は、例えばビル等の建物内のフロア等に予め配設された漏洩同軸ケーブル（以下、ＬＣＸと称することがある）である。ちなみにこの図でＬＣＸ１は、理解を容易にするために直線状に描いているが、直線状の配置に限定されるものではなく、後述する位置検出対象物（被検出物）を検出する場所に適するよう配設される。
【００１５】
ＬＣＸ１の両端には、一対の送信機２ａ，２ｂがそれぞれ接続される。これらの送信機２ａ，２ｂは、ＬＣＸ１内に例えば２.４ＧＨｚ帯の高周波信号をそれぞれ送り込む。また二台の送信機２ａ，２ｂは、互いに近接した数１００ｋＨｚ離れた周波数の同一出力の高周波信号を出力する。例えば図１に示すように、ＬＣＸ１における向かって左側の端部（接続点）１ａに位置するＡ送信機２ａは、ＬＣＸ１に周波数ｆ１の高周波信号を、ＬＣＸ１における向かって右側の端部（接続点）１ｂに位置するＢ送信機２ｂは、周波数ｆ２の高周波信号をそれぞれ送出する。そしてこれら送信機２ａ，２ｂからそれぞれＬＣＸ１に送り込まれた高周波信号は、ＬＣＸ１の他端に向けてＬＣＸ１内を伝搬しながら、その一部がＬＣＸ１に設けられたスロット（図示せず）を介して、その近傍の空間に電波として放射される。そして電波として放射された高周波信号は、ＬＣＸ１の近傍に位置する被検出体（受信機）１０によって受信される。
【００１６】
ちなみに接続端１ａ，１ｂから他端の接続端１ｂ，１ａに向かって伝搬する高周波信号は、ＬＣＸ１の減衰特性に従って減衰していく。つまり、図２の実線に示されるようにＡ送信機２ａがＬＣＸ１に送出した高周波信号は、ＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに向かうにつれてその一部が空間に電波として放射されるとともに、ＬＣＸ１の伝搬損失を受けながら徐々に減衰していく。そのためＬＣＸ１のスロットから空間に放射される電波の電界強度は、ＬＣＸ１の左方の接続点１ａから右方の接続点１ｂに向かうにつれて徐々に弱くなっていく。
【００１７】
同様にＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに接続されたＢ送信機２ｂがＬＣＸ１内に送出した高周波信号は、図２の破線に示されるようにＬＣＸ１の左方の接続点１ａに向かうにつれて徐々に減衰していく。そのため、ＬＣＸ１のスロットから放射される電波の電界強度は、ＬＣＸ１の右方の接続点１ｂから左方の接続点１ａに向かうにつれて徐々に弱くなっていく。
【００１８】
ところで受信機１０は、詳しくは図３に示すようにＬＣＸ１のスロットから放射された電波を受けるアンテナ１１、このアンテナ１１が受けた電波を導き、復調する受信部１２、二台の送信機２ａ，２ｂがそれぞれ送出した周波数ｆ１，ｆ２の電波を受信すべく受信部１２の受信周波数を切り換える周波数切換部１３、受信部１２が受信した二つの周波数ｆ１，ｆ２の電波の受信電界強度を周波数切換部１３の切換信号を参照しながらそれぞれ計測するレベル測定部１４、このレベル測定部１４が計測した二つの周波数ｆ１，ｆ２の電波における受信電界強度の差分値を求め、この差分値から受信機１０の位置を求める距離演算部１５、および距離演算部１５が求めた受信機１０の位置を出力する出力部１６を備えて構成される。
【００１９】
ここに図１でＬＣＸ１の長さ（接続点１ａから接続点１ｂに至る長さ）をＤ［ｍ］、ＬＣＸ１の左方に位置する接続点１ａから受信機１０までの距離をＸ［ｍ］とし、また二台の送信機２ａ，２ｂが、ＬＣＸ１内にそれぞれ送出する電波の送信出力をＴｘ［ｄＢｍ］、ＬＣＸ１の単位長さ当たりの減衰量をＡｔ［ｄＢ／ｍ］、ＬＣＸ１と各送信機２ａ，２ｂとの間の結合損失をＣＬ［ｄＢ］、ＬＣＸ１の左方に位置する一方の接続点１ａから受信機１０までの距離をＸ［ｍ］、このＸ［ｍ］の地点から受信機１０までに至る空間伝搬損失をＳＬ［ｄＢ］，受信機が受信する外来雑音等のノイズ成分をＮ［ｄＢ］とおく。
【００２０】
すると受信機１０が受信するＡ送信機２ａが送出した周波数ｆ１の電波の電界強度Ｌ１は、
Ｌ１＝Ｔｘ−（Ａｔ・Ｘ＋ＣＬ＋ＳＬ）＋Ｎ［ｄＢｍ］
であり、Ｂ送信機２ｂが送出した周波数ｆ２の電波の電界強度Ｌ２は、
Ｌ２＝Ｔｘ−｛Ａｔ・（Ｄ−Ｘ）＋ＣＬ＋ＳＬ｝＋Ｎ［ｄＢｍ］
となる。距離演算部１５は、レベル測定部１４が測定した上記電界強度Ｌ１，Ｌ２を受けて、それぞれの電界強度の差分ＬＤを求める。この差分ＬＤは、図４に示す周波数ｆ１の信号の電界強度Ｌ１と周波数ｆ２の信号における電界強度Ｌ２との受信レベルの差であり、
ＬＤ＝Ｌ１−Ｌ２＝−Ａｔ・Ｘ＋Ａｔ×（Ｄ−Ｘ）
＝−２Ａｔ・Ｘ＋Ａｔ・Ｄ［ｄＢ］
なる演算を施すことで求めることができる。したがって距離演算部１５は、ＬＣＸ１の左方に位置する一方の接続点１ａから受信機１０までの距離をＸを
Ｘ＝（Ａｔ・Ｄ−ＬＤ）／（２Ａｔ）＝（Ｄ／２）−（ＬＤ／２Ａｔ）［ｍ］
としてノイズ成分の影響を受けることなく求めることができる。
【００２１】
例えば、ＬＣＸ１の長さＤ＝２００［ｍ］、二台の送信機２ａ，２ｂのそれぞれの送信出力Ｔｘ＝１０［ｄＢｍ］、ＬＣＸ１の単位長さ当たりの減衰量Ａｔ＝０.２［ｄＢ／ｍ］、ＬＣＸ１と送信機２ａ，２ｂとの結合損失ＣＬ＝６０［ｄＢ］、距離Ｘ［ｍ］の地点から受信機１０までに至る空間伝搬損失ＳＬ＝２０［ｄＢ］であったならば、
Ｘ＝１００−２.５ＬＤ［ｍ］
なる演算を距離演算部１５が施せば被検出体（受信機）１０の位置を検出することができる。例えば、距離演算部１５によって電界強度の差分ＬＤ＝０［ｄＢ］と求められた場合、距離Ｘは、１００［ｍ］となって被検出体がＬＣＸ１の中間に位置することがわかる。
【００２２】
そうして求められた被検出体（受信機）１０の位置は、出力部１６から出力される。尚、この出力部１６は、特に図示しないが表示器（例えば、ＬＣＤ）から検出された位置情報を出力するようにしてもよいし、検出した位置を電波等で送出して他の装置がこの位置情報を受信して利用するように構成してもよい。
かくして本発明の第一の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸ１の両端にそれぞれ接続された一対の送信機２ａ，２ｂがＬＣＸ１内に、互いに周波数の近い高周波信号をそれぞれ送出する一方、このＬＣＸ１に設けられたスロットから電波として放射された信号を受信する受信機１０は、レベル測定部１４によって上記一対の送信機２ａ，２ｂによる電波の電界強度を測定するとともに、距離演算部１５が測定した各電界強度の差分値ＬＤを導き、この差分値ＬＤが被検出体（受信機１０）の位置によって変化することを利用しているので、この差分値ＬＤを用いて被検出体に至るまでの距離を容易に求めることができる。
【００２３】
次に本発明の第二の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムについて図面を参照しながら説明する。尚、前述した第一の実施形態と同様の部位には、同符号を付し、その説明を略述する。
さて、本発明の第二の実施形態が前述した第一の実施形態と異なるところは、ＬＣＸ１の両端に接続された一対の送信機がＬＣＸ１内にそれぞれチャープ信号を送出する一方、受信機１０は、ＬＣＸ１から電波となって放射されるこれらチャープ信号を受信し、それぞれのチャープ信号の周波数差分値から被検出体に至るまでの距離を求める点にある。
【００２４】
このような特徴を備えた本発明の第二の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムにおける一対の送受信機３ａ，３ｂは、一方の送受信機（ここでは、第一の送受信機３ａとする）がチャープ信号（ここでは、第一のチャープ信号ｃｈ１とする）をＬＣＸ１内に送出した後、このＬＣＸ１によって伝搬される第一のチャープ信号ｃｈ１を受信して、同一時間周期のチャープ信号（ここでは、第二のチャープ信号ｃｈ２とする）をＬＣＸ１に送出する。例えば、図５においてＬＣＸ１の左方の接続点（ここでは、第一の接続点１ａとする）に接続された第一の送受信機３ａがＬＣＸ１に送出した第一のチャープ信号は、ＬＣＸ１内を伝搬しながら、その一部がＬＣＸ１に設けられたスロットから空間に電波として放射されるとともに、ＬＣＸ１の伝搬損失を受けながらＬＣＸ１の右方の接続点（ここでは、第二の接続点１ｂとする）に向かい、第二の接続点１ｂに接続された送受信機（ここでは、第二の送受信機３ｂとする）に到達する。
【００２５】
この第二の送受信機３ｂは、図６に示すようにＬＣＸ１により伝達されて送受信機３ｂ内に取り込まれる高周波信号（この場合、第一のチャープ信号ｃｈ１）と、ＬＣＸ１内に送出する高周波信号（この場合、第二のチャープ信号ｃｈ２）とを一本のケーブルを介して接続点１ｂに接続するアンテナ共用器４、アンテナ共用器４により導かれた高周波信号（第一のチャープ信号ｃｈ１）を復調して受信する受信部１２、この受信部１２が第一のチャープ信号ｃｈ１を受けて、第二のチャープ信号ｃｈ２の送出タイミング信号を生成する同期制御部５、この同期制御部５が生成した送信タイミング信号によって、第二のチャープ信号ｃｈ２をアンテナ共用器４から送出する送信部６の送信制御を行う送信制御部７を備えて構成される。
【００２６】
尚、これらのチャープ信号ｃｈ１，ｃｈ２は、一方の端部（第一または第二の接続点１ａ，１ｂ）から他方の端部（第二または第一の接続点１ｂ，１ａ）に至るまでの伝搬遅延時間よりも長い周期時間でその周波数が変化する。
このように構成された本発明の第二の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、第一の送受信機３ａが、時間的に周波数が変化する第一のチャープ信号ｃｈ１を生成する。この第一のチャープ信号ｃｈ１は、例えば図８に示すように時間の経過に比例して所定の周波数まで高くなり（ＵＰ変化）、次いで時間の経過に比例して変化前の周波数に到達する（ＤＯＷＮ変化）。第一の送受信機３ａは、以降、このような周波数変化を繰り返す第一のチャープ信号ｃｈ１を送出する。尚、第一のチャープ信号ｃｈ１は、周波数が高くなる場合の周波数変化量の絶対値と、周波数が低くなる場合の時間に対する周波数の変化量の絶対値とが等しい。一方、第二の送受信機３ｂが送出する第二のチャープ信号ｃｈ２も、第一のチャープ信号ｃｈ１と同一時間周期でその周波数が変化する。
【００２７】
一方、距離測定対象物（被検出体）である受信機１０は、図７に示すようにＬＣＸ１に設けられたスロットから放射される電波を受けるアンテナ１１、このアンテナ１１が受けた電波を導いて復調する受信部１２、二台の送受信機３ａ，３ｂがそれぞれ送出した第一および第二のチャープ信号ｃｈ１，ｃｈ２の周波数ｆＡ，ｆＢをそれぞれ計測する第一のチャープ信号周波数計測部１８および第二のチャープ信号周波数計測部１９、第一のチャープ信号周波数計測部１８および第二のチャープ信号周波数計測部１９がそれぞれ計測した周波数ｆＡ，ｆＢの周波数差分値の絶対値｜ｆＡ−ｆＢ｜を求める差分演算部２０，差分演算部２０が求めた周波数差分値が時間的に変化しているか否かを検出する微分演算部２１、この微分演算部２１が検出した周波数差分値に時間変化がないと判定したとき、差分演算部２０が求めた周波数差分値によりＬＣＸ１の一端から受信機１０に至るまでの距離を求める距離演算部１５、この距離演算部１５が求めた受信機１０の位置を出力する出力部１６を備えて構成される。
【００２８】
次にこのように構成された本発明の第二の実施形態における漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムの作動について説明する。ここでは、理解をし易くするために受信機１０が、ＬＣＸ１の第一の接続点１ａの近傍にあるとき、および第二の接続点１ｂの近傍にあるときを説明した後、ＬＣＸ１の任意のところにあるときを順に説明する。
まず、受信機１０がＬＣＸ１の第一の接続点１ａの近くにある場合を説明する。ここでは第一の送受信機３ａからＬＣＸ１に第一のチャープ信号ｃｈ１の送出を開始する時刻をｔ＝０とし、この信号が第二の接続点１ｂに到達する時刻をｔ＝Ｔとする。すると、第一の送受信機３ａが送出した第一のチャープ信号ｃｈ１の周波数は、図８（ａ）に示すように時間の経過とともに変化しながら時刻ｔ＝Ｔのときに第二の接続点１ｂに到達する。
【００２９】
すると、第二の送受信機３ｂは、アンテナ共用器４により導かれた第一のチャープ信号ｃｈ１を受信部１２が復調し、この復調された信号から同期制御部５が第二のチャープ信号ｃｈ２の送出タイミング信号を生成する。すると送信制御部７は、同期制御部５からの送出タイミング信号を受けて、送信部６から第二のチャープ信号ｃｈ２を出力し、アンテナ共用器４を介してＬＣＸ１に送出する。したがって、第二の送受信機３ｂは、図８（ｂ）に示すように時刻ｔ＝ＴのときにＬＣＸ１に第一のチャープ信号ｃｈ１と同一時刻周期の第二のチャープ信号ｃｈ２を送出する。
【００３０】
一方、第一の接続点１ａの近傍にある受信機１０は、図８（ｃ）に示すように第一のチャープ信号ｃｈ１を時刻ｔ＝０のときに受信する一方、第二のチャープ信号ｃｈ２は、ＬＣＸ１の伝送遅延時間によって時刻ｔ＝２Ｔのときに受信する。したがって受信機１０に到達する第一のチャープ信号ｃｈ１および第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数の差分値は、時刻ｔ＝２Ｔの後半から時刻ｔ＝３Ｔの前半の間、図示しない範囲の時刻ｔ＝４Ｔから時刻ｔ＝５Ｔの間等で一定値となる。
【００３１】
次に受信機１０が第二の接続点１ｂの近傍にある場合を説明する。図９（ａ）に示すように前述したときと同様に時刻ｔ＝０のときに第一の送受信機３ａがＬＣＸ１に第一のチャープ信号ｃｈ１を送出すると、時刻ｔ＝Ｔのとき、この信号が第二の接続点１ｂに到達する。すると第二の送受信機３ｂは、図９（ｂ）に示すように時刻ｔ＝ＴのときからＬＣＸ１に第二のチャープ信号ｃｈ２を送出する。したがって受信機１０が受信するチャープ信号は、図９（ｃ）に示されるように第一および第二のチャープ信号ｃｈ１，ｃｈ２とも同じように周波数が変化することになる。つまり、第一のチャープ信号ｃｈ１の周波数と第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数の差分値は、零となる。
【００３２】
次に、受信機１０が第一および第二の接続点１ａ，１ｂの間に位置する場合を説明する。第一の送受信機３ａが時刻ｔ＝０のときに送出する第一のチャープ信号ｃｈ１および第二の送受信機３ｂが時刻ｔ＝Ｔのときに送出する第二のチャープ信号ｃｈ２は、前述したとおりであって、これを再掲すれば図１０（ａ），（ｂ）に示されるようになる。またこの図に示されるよう第一のチャープ信号ｃｈ１が受信機１０に到達する時刻をｔ＝ｔ１とする。すると第二のチャープ信号ｃｈ２が受信機１０に到達する時刻は、図１０（ｃ）を参照すれば、ｔ＝Ｔ＋（Ｔ−ｔ１）となる。したがって受信機１０に到達する第一のチャープ信号ｃｈ１および第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数の差分値は、時刻ｔ＝２Ｔから時刻ｔ＝３Ｔの前半の間等で一定値となる。
【００３３】
ここにＬＣＸ１の長さをＬ［ｍ］、第一の接続点１ａから受信機までの位置をＸ［ｍ］とすれば、
ｔ１＝（Ｘ／Ｌ）Ｔ
の関係式を得ることができる。また第一および第二のチャープ信号ｃｈ１，ｃｈ２の最低周波数をｆｃ、これらチャープ信号の周波数変化率をΔｆとすれば、受信機１０がそれぞれ検出する第一のチャープ信号ｃｈ１の周波数ｆ１および第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数ｆ２は、それぞれ、
ｆ１＝ｆｃ＋Δｆ（ｔ−ｔ１）
ｆ２＝ｆｃ＋Δｆ（ｔ＋ｔ１−２Ｔ）
なる式で求めることができる。差分演算部２０は、これら第一のチャープ信号ｃｈ１の周波数ｆ１と第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数ｆ２との周波数差分値ｆｄを求める。つまり差分演算部２０は、
ｆｄ＝｜ｆ１−ｆ２｜＝２Δｆ（Ｔ−ｔ１）
を求める。差分演算部２０の次段に設けられた微分演算部２１は、差分演算部２０が求めたｆｄの値が時間的に変化しないかどうかを検出する。つまり、上述したように第一のチャープ信号ｃｈ１の周波数ｆ１と第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数ｆ２との周波数差分値ｆｄが短時間の範囲内で一定の差分値であるかどうかを検出する。この周波数差分値ｆｄが一定値であれば、距離が計測できる。つまり距離演算部１５は、微分演算部２１によって周波数差分値ｆｄに時間変化がないと検出されたとき、差分演算部２０が求めた周波数差分値から次式に示す演算を施して受信部に至るまでの距離を求める。つまり、上式を変形すると、
ｔ１＝Ｔ−（ｆｄ／２Δｆ）
となるから、この式を［ｔ１＝（Ｘ／Ｌ）Ｔ］の式を変形して導かれる［Ｘ＝（ｔ１／Ｔ）Ｌ］に代入すれば、
Ｘ＝Ｌ［１−｛ｆｄ／（２ΔｆＴ）｝］［ｍ］
として求めることができる。
【００３４】
かくして本発明の第二の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸ１の第一の接続点１ａに接続された第一の送受信機３ａがＬＣＸ１の第二の接続点１ｂに至るまでの伝搬遅延時間よりも長い周期時間でその周波数が変化する第一のチャープ信号ｃｈ１を送出するとともに、ＬＣＸ１の第二の接続点１ｂに接続された第二の送信機３ｂがＬＣＸ１を介して第一のチャープ信号ｃｈ１を受けて、ＬＣＸ１に第一のチャープ信号ｃｈ１と同一時間周期で変化する第二のチャープ信号ｃｈ２を送出する一方、受信機１０は、受信した第一および第二のチャープ信号の周波数をそれぞれ第一の周波数計測部１８および１８で測定し、この測定されたそれぞれのチャープ信号ｃｈ１，ｃｈ２の周波数の差分を差分演算部２０にて求めている。そして受信機１０は、差分演算部２０が求めた周波数差分値ｆｄが時間的に一定であるとき、周波数差分値ｆｄが受信機１０の位置により変化することを利用して距離演算部１５に距離を求める指令を出しているので、受信機１０（被計測体）を求めることができる。
【００３５】
尚、出力部１６は、特に図示しないが表示器（例えば、ＬＣＤ）などで構成されて求めた位置情報を出力するようにしてもよいし、検出した位置情報を更に電波等で送出して他の装置が受信して利用するように構成してもよい。
次に本発明の第三の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムについて説明する。この第三の実施形態が前述した第一および第二の実施形態と異なるところは、ＬＣＸ１の両端に接続された一対の送受信機３ａ，３ｂが、互いに同じ周波数の高周波信号を異なる時刻で重複することなくＬＣＸ１内に送出する点と、どちらの送受信機３ａ，３ｂが送出した高周波信号であるのかを識別可能にする識別符号を備えるとともに、受信機１０は、ＬＣＸ１に設けられたスロットから電波として放射される上記高周波信号に含まれる識別符号を識別して、識別された電波毎の受信電界強度の差分値から被検出体の位置を求める点にある。
【００３６】
このような特徴を備えた本発明の第三の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムにおける送受信機３ａ，３ｂは、図１１に示すようにＬＣＸ１を介して相互にデータを送受する機能を有するものである。具体的に本発明の第三の実施形態は、例えばＩＥＥＥ８０２.１５.４；ＺｉｇＢｅｅ（登録商標、以下同じ）などの無線通信システムに好適である。
【００３７】
さて本発明の第三の実施形態において受信機１０は、図１２に示されるように二台の送受信機３ａ，３ｂがそれぞれ送出した高周波信号がＬＣＸ１のスロットから電波として放射されたパケットを受けるアンテナ１１、このアンテナが受けたパケットを復調して受信する受信部１２、この受信部１２が受信したパケットに含まれる識別符号を認識し、二台の送受信機３ａ，３ｂのどちらが送出したパケットであるかを識別するデータ識別部１７、データ識別部の識別結果を参照しながら受信部１２が受信した受信電界強度を計測するレベル測定部１４、このレベル測定部１４が計測した二台の送受信機３ａ，３ｂが発したパケットの受信電界強度の差分値を求め、この差分値から受信機１０の位置を求める距離演算部１５および、この距離演算部１５が求めた受信機１０の位置を出力する出力部１６を備えて構成される。
【００３８】
このように構成された第三の実施形態における二台の送受信機３ａ，３ｂには、予め送受信機３ａ，３ｂを識別するユニークな識別子（ＩＤ）が予め付与されている。例えばＺｉｇＢｅｅの場合、この識別子は、送受信機毎に予め割り当てられたアドレス情報を用いることができる。そして送受信機３ａ，３ｂは、ＬＣＸ１を介して相互にパケットの送受を行う。このパケットは、ＺｉｇＢｅｅの仕様に定められた所定のフォーマットに従って送受される。このパケットには、送信元アドレス、宛先アドレスのほか、受信した信号の電界強度（ＲＳＳＩ）の情報等が含まれている。そうして一方の送受信機が他方の送受信機にＬＣＸ１を介してパケットを送信した際、他方の送受信機は、このパケットを確かに受け取ったことを示すＡＣＫパケットを、そのパケットを送信した送受信機へ送り返す。
【００３９】
例えば、時刻ｔ１のとき、ＬＣＸ１の左方の接続端１ａに接続されたＡ送受信機３ａがＬＣＸ１の右方の接続端１ｂに接続されたＢ送受信機３ｂに対してパケットを送出したとする。Ｂ送受信機３ｂは、このパケットが正しく受信できたとき、そのパケットを送出したＡ送受信機３ａへＡＣＫパケットを送出する（例えば時刻ｔ２のとき）。二台の送受信機３ａ，３ｂがこのようなパケットの送受を行うと、これらのパケットは、ＬＣＸ１に設けられたスロットから電波として空間に放射される。
【００４０】
そしてＬＣＸ１の近傍に位置する受信機１０は、上述したようにしてＬＣＸ１のスロットから放射されたパケットを受信する。このパケットには、送信元を識別する送信元アドレス情報（識別子）が含まれている。受信機１０のデータ識別部１７は、受信したパケットに含まれる送信元アドレス情報（識別子）から、どちらの送受信機からパケットが送出されたかを判定する。そしてレベル測定部１４は、データ識別部１７が判定した送受信機の情報を受けて、受信部１２が受信した電波（パケット）の受信電界強度を計測する。尚、レベル測定部１４は、他方の送受信機が送出するＡＣＫパケットに付いても同様に受信電界強度の計測を行う。
【００４１】
例えば受信機１０が、図１３においてＬＣＸ１の左端の接続端１ａからＸの位置（Ｂ送受信機３ｂに近い位置）にある場合、前述した第一の実施形態で説明したようにＬＣＸ１内を伝搬する電波（パケット）は、一方の接続端１ａ，１ｂから他端の接続端１ｂ，１ａに向かって伝搬する際、ＬＣＸ１の減衰特性に従って減衰していく。つまり、図１３の実線で示されるようにＬＣＸ１の左方の接続点１ａに接続されたＡ送受信機３ａがＬＣＸ１に送出したパケットは、ＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに向かうにつれて徐々に減衰していく。そのためＬＣＸ１に設けられたスロットから電波として空間に放射されるパケットの電界強度は、ＬＣＸ１の左方の接続点１ａから右方の接続点１ｂに向かうにつれて徐々に弱くなっていく。
【００４２】
同様にＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに接続されたＢ送受信機３ｂがＬＣＸ１に送出したパケットは、図１３の破線に示されるようにＬＣＸ１の左方の接続点１ａに向かうにつれて徐々に減衰していく。そのためＬＣＸ１に設けられたスロットから電波として空間に放射されるパケットの電界強度は、ＬＣＸ１の右方の接続点１ｂから左方の接続点１ａに向かうにつれて徐々に弱くなっていく。
【００４３】
このため時刻ｔ１で送受信機３ａが送出したパケットの受信電界強度（受信レベルＬ１）と、時刻ｔ２で送受信機３ｂが送出したパケットの受信電界強度（受信レベルＬ２）の間には、図１４に示されるように電界強度（受信レベルＬＤ）差が生じる。したがって距離演算部１５は、前述した第一の実施形態と同様にＬＣＸ１の左方に位置する一方の接続点１ａから受信機１０までの距離Ｘ［ｍ］を
Ｘ＝（Ｄ／２）−（ＬＤ／２Ａｔ）［ｍ］
として求めることができる。
【００４４】
かくして本発明の第三の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸ１の両端にそれぞれ接続された一対の送受信機３ａ，３ｂがＬＣＸ１内に、それぞれの送受信機を識別する識別符号（アドレス情報）を付与したパケットを相互に伝達する一方、このＬＣＸ１に設けられたスロットから放射された電波を受信する受信機１０は、この受信機１０が備えるデータ識別部１７によって、どちらの送受信機から送出されたパケットであるかを判定するとともに、この判定された情報を参照して送受信機３ａ，３ｂ毎のパケットの受信電界強度を測定する。そしてこれらの情報に基づき、距離演算部１５によって受信電界強度の差分値ＬＤを導いているので、本発明の第三の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、この差分値ＬＤを用いることによって前述した第一の実施形態と同様にして被検出体（受信機１０）の位置を求めることができる。
【００４５】
特に本発明の第三の実施形態においては、受信機１０が受信した時点で、測定した結果の電界強度（ＲＳＳＩ）情報を付加している。したがって、受信機１０は、この電界強度（ＲＳＳＩ）情報を用いて、それぞれの送受信機３ａ，３ｂが送出した出力レベルを補正することで、より正確に被検出物（受信機１０）の位置を検出することができる。
次に本発明の第四の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムについて説明する。この実施形態が前述した第一〜第三の実施形態と異なるところは、概略的には図１５に示すように予め所定の場所に配設されたＬＣＸ１と、このＬＣＸ１の近傍に位置し、所定の周波数（例えば、２.４ＧＨｚ帯）の電波を送出する被検出物（送信機２）と、この送信機２が送信した電波をＬＣＸ１を介して、このＬＣＸ１の両端の接続端１ａ，１ｂに接続された一対の受信機１０ａ，１０ｂがそれぞれ受信した受信レベルを測定し、この測定した受信レベルの差分値から被検出物の位置を検出する点にある。
【００４６】
このように構成された本発明の第四の実施形態は、図１５において送信機２がＬＣＸ１の左端の接続端から受信点Ｘの位置（ＬＣＸ１の右方側に位置するＢ受信機１０ｂに近い位置）にあるとする。この場合、前述した本発明の第一〜第三の実施形態とは逆にＬＣＸ１のスロットからＬＣＸ１内に導かれた電波（高周波信号）が、その両端に接続された受信機１０ａ，１０ｂに向かって伝搬する際、ＬＣＸ１の減衰特性に従って減衰していく。つまり、図１６の実線に示されるように受信点ＸからＬＣＸ１の左方の接続点１ａに接続されたＡ受信機１０ａに向かう高周波信号は、受信点Ｘの位置がＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに向かうにつれてＬＣＸ１内での減衰量が増加していく。このためＡ受信機１０ａの受信レベルは、送信機２が、このＡ受信機１０ａが接続された接続点１ａから遠ざかるにつれて弱まる。
【００４７】
同様にＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに接続されたＢ受信機１０ｂの受信レベルは、図１６の破線に示されるように送信機２が、このＢ受信機１０ｂが接続された接続点１ｂから遠ざかるにつれて徐々に減衰していく。
例えばＬＣＸ１の長さ（接続点１ａから接続点１ｂに至る長さ）がＤ［ｍ］、図１５で左方に位置する一方の接続点１ａから送信機２までの距離がＸ［ｍ］であり、送信機２がややＬＣＸ１の右方に位置するＢ受信機１０ｂに近いところに位置しているとすると、この送信機２が送出した電波は、ＬＣＸ１内で減衰しながら伝搬するものの、Ｂ受信機１０ｂにおける受信電界強度（受信レベルＬ２）が、Ａ受信機１０ａの受信電界強度（受信レベルＬ１）より大きい。このため図１７に示すように受信機間での受信レベル差ＬＤとなって現れる。この受信レベル差ＬＤは、前述した第一の実施形態における受信レベルの差分値と同様である。したがって、図１５には、特に図示しないがそれぞれの受信機１０ａ，１０ｂが受信した受信レベルの受信レベル差ＬＤを求めることで第一の実施形態に準じて送信機２の位置を検出することができる。
【００４８】
かくして本発明の第四の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸ１近傍の送信機２から送出された所定の無線データ（電波）が、このＬＣＸ１のスロットを介してその両端にそれぞれ接続された一対の受信機１０ａ，１０ｂに到達する。このＬＣＸ１における減衰量は、ＬＣＸ１内を伝搬する伝搬長さに比例する。したがって本発明の第四の実施形態に係る位置検出システムは、それぞれの受信機１０ａ，１０ｂが受信した電波の受信レベルを測定するとともに、これら受信レベルの差分値を導き、前述した第一の実施形態を準用すれば送信機２の位置を求めることができる。
【００４９】
尚、本発明の漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】図１に示すＬＣＸケーブル内の信号レベルを示すグラフ。
【図３】図１に示す受信機の内部概略構成を示すブロック図。
【図４】図１に示す受信機が受信した受信レベル（電界強度）の一例を示すグラフ。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムの概略構成を示すブロック図。
【図６】図５に示す送受信機の内部概略構成を示すブロック図。
【図７】図５に示す受信機の内部概略構成を示すブロック図。
【図８】図５に示す二台の送信機が送信するチャープ信号とＬＣＸケーブルを介して放射された電波を受信する受信機の変化する周波数の一例を示す図。
【図９】図７に示した二台の送信機が送信するチャープ信号とＬＣＸケーブルを介して放射された電波を受信する受信機の変化する周波数の別の例を示す図。
【図１０】図７および図９に示した二台の送信機が送信するチャープ信号とＬＣＸケーブルを介して放射された電波を受信する受信機の変化する周波数のさらに別の例を示す図。
【図１１】本発明の第三の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムの概略構成を示すブロック図。
【図１２】図１１に示す受信機の内部概略構成を示すブロック図。
【図１３】図１１に示すＬＣＸケーブル内の信号レベルを示すグラフ。
【図１４】図１１に示す受信機が受信した受信レベル（電界強度）の一例を示すグラフ。
【図１５】本発明の第四の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムの概略構成を示すブロック図。
【図１６】図１５に示す受信機が受信した受信レベル（電界強度）と受信機の位置との関係の一例を示すグラフ。
【図１７】図１５に示す受信機が受信した受信レベル（電界強度）の一例を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５１】
１ ＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）
１ａ，１ｂ 接続点
２ａ，２ｂ 送信機
１０ 受信機
１１ アンテナ
１２ 受信部
１３ 周波数切換部
１４ レベル測定部
１５ 距離演算部
１６ 出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電波を利用して位置を検出する方法として、予め位置および送信出力が既知の複数の無線機から送出される電波の強さを受信機等で計測し、これら無線機の位置情報および計測された電波の強さから三角測量することが行われている。しかし建物内などのようなマルチパスが生じる環境下においては、位置を検出する対象物（被検出体）に至る電波の伝搬経路が安定せず、上述した三角測量による方法では、位置検出が困難であるという問題があった。そこでこの種の問題を解決するべくなされた無線ＬＡＮシステムによる屋内移動体の位置検出方法および装置（例えば、特許文献１を参照）や、無線ＬＡＮシステムにおけるフォークリフトの位置検出装置（例えば、特許文献２を参照）が知られている。
【０００３】
これらの位置検出システムは、格子状に多くのアクセスポイントとアンテナを配置するとともに、通信可能なアクセスポイントと受信電界強度との関係を利用して位置を割り出すよう構成されている。
【特許文献１】特開２００５−１０９７００号公報
【特許文献２】特開平７−１５４８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献に開示された発明は、格子状に多くのアクセスポイントとアンテナを配置する必要があり、それ故、多くの装置が必要であり、大がかりなシステムになることが否めなかった。そのためこれらの位置検出システムは、多大なコストがかかるという問題があった。また、この種の位置検出システムは、複数の無線機がそれぞれ送出する送信電力を適用される環境状況に応じて適切に調整しなければならず、その調整作業が多大であるという問題のほか、必ずしも適切な調整ができているとは言えなかった。このためこれらの位置検出システムは、高精度を維持することが困難であり、更には、複数の受信機の受信感度のバラツキが即、検出精度に影響を与えるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、建物内等のマルチパスが生じるような環境下においても被検出体の位置を精度よく検出することができる漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するべく本発明の請求項１に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブル内に異なる周波数の信号をそれぞれ送出する一対の送信機と、これら一対の送信機からそれぞれ送出されて、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射される前記信号をそれぞれ受信する受信機とを備え、
前記受信機は、前記各信号の受信電界強度をそれぞれ測定するレベル測定部と、このレベル測定部が測定した前記各信号の受信電界強度の差分値を導いて前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部とを備えることを特徴としている。
【０００７】
また本発明の請求項２に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブル内に所定の信号をそれぞれ送出する一対の送信機と、これら一対の送信機からそれぞれ送出されて、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射される前記信号をそれぞれ受信する受信機とを備え、
前記一対の送信機は、前記漏洩同軸ケーブルの一端部から他端部に至るまでの前記信号の伝搬遅延時間よりも長い周期時間でその周波数が変化する第一のチャープ信号を送出する第一の送信機と、前記漏洩同軸ケーブルを介して、前記第一の送信機が送出した第一のチャープ信号を受けて、該漏洩同軸ケーブルに前記第一のチャープ信号と同一時間周期でその周波数が変化する第二のチャープ信号を送出する第二の送信機とからなり、
前記受信機は、受信した前記第一のチャープ信号および前記第二のチャープ信号の周波数をそれぞれ計測する周波数測定部と、この周波数測定部が測定した前記第一チャープ信号と第二のチャープ信号との周波数の差分値を求める差分演算部と、この差分演算部が求めた前記差分値の時間変化を求める微分演算部と、この微分演算部によって前記差分値に時間変化がないと検出されたとき、前記差分演算部が求めた差分値により前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部とを備えて提供される。
【０００８】
本発明の請求項３に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブルを介して相互に自らの識別符号を付与したデータを送受する一対の送受信機と、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射された前記データを受信する受信機とを備え、
前記受信機は、受信した前記データに含まれる前記識別符号を検出するデータ識別部と、このデータ識別部が検出した識別符号により識別される前記各データの受信電界強度をそれぞれ測定するレベル測定部と、このレベル測定部が測定した前記各データの受信電界強度の差分値を導いて前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部とを備えることを特徴としている。
【０００９】
また本発明の請求項４に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、この漏洩同軸ケーブルの近傍に位置し、所定の無線データを送出する送信機と、前記漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、この漏洩同軸ケーブルを介して前記送信機により送出された前記無線データをそれぞれ受信する一対の受信機とを備え、
前記一対の受信機は、前記漏洩同軸ケーブルから各受信機にそれぞれ導かれた前記無線データの受信レベルを測定するレベル測定部と、これらレベル測定部がそれぞれ計測した前記受信レベルの差分値を導いてこの差分値によって前記漏洩同軸ケーブルの一端からこの受信機に至るまでの距離を求める距離演算部とを備えて提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上述したように本発明の請求項１に記載の漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸの両端にそれぞれ接続された一対の送信機がＬＣＸ内に、互いに周波数の近い信号をそれぞれ送出する一方、ＬＣＸに設けられたスロットから電波として送出される前記各信号の電界強度を受信機の受信レベル測定部によって計測し、この電界強度の差分値が被検出体の位置によって変化することを利用しているので、複雑な装置を用いることなく簡易にしてしかも高精度に位置を検出することができるという優れた効果を奏し得る。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸの両端にそれぞれ接続された一対の送信機から互いに同期したチャープ信号を送出する一方、受信機（被検出体）は、それぞれのチャープ信号の周波数の差分値を求め、この差分値が被検出体の位置によって変化することを利用しているので、複雑な装置を用いることなく高精度に位置を検出することができる。
【００１２】
更に本発明の請求項３に記載の漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムによれば、ＬＣＸの両端にそれぞれ接続された一対の送受信機は、ＬＣＸ内にそれぞれの送受信機を識別する識別符号（アドレス情報）を付与したパケットを相互に伝送する一方、ＬＣＸに設けられたスロットから電波として放射されるパケットを受信する受信機は、データ識別部によっていずれの送受信機から送出されたパケットであるかを判定するとともに、送受信機毎の電波の電界強度を測定するとともに距離演算部が電界強度の差分値を導き、この差分値が被検出体の位置によって変化することを利用しているので、複雑な装置を用いることなく高精度に位置を検出することができる。
【００１３】
また本発明の請求項４に記載の漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムによれば、ＬＣＸ近傍の送信機から送出された無線データ（電波）は、ＬＣＸに設けられたスロットを介してＬＣＸの減衰を受けながらＬＣＸの両端にそれぞれ接続された一対の受信機によって電界強度をそれぞれ測定するとともに、距離演算部がこれらの電界強度の差分値を導き、この差分値が被検出体の位置によって変化することを利用して送信機の位置を求めているので、複雑な装置を用いることなく高精度に位置を検出することができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムにおける実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。尚、図１〜図１７は、本発明を実施する形態の一例を示したものであって、これらの図によって本発明が限定されるものではない。
さて、本発明の第一の実施形態を示す図１において１は、例えばビル等の建物内のフロア等に予め配設された漏洩同軸ケーブル（以下、ＬＣＸと称することがある）である。ちなみにこの図でＬＣＸ１は、理解を容易にするために直線状に描いているが、直線状の配置に限定されるものではなく、後述する位置検出対象物（被検出物）を検出する場所に適するよう配設される。
【００１５】
ＬＣＸ１の両端には、一対の送信機２ａ，２ｂがそれぞれ接続される。これらの送信機２ａ，２ｂは、ＬＣＸ１内に例えば２.４ＧＨｚ帯の高周波信号をそれぞれ送り込む。また二台の送信機２ａ，２ｂは、互いに近接した数１００ｋＨｚ離れた周波数の同一出力の高周波信号を出力する。例えば図１に示すように、ＬＣＸ１における向かって左側の端部（接続点）１ａに位置するＡ送信機２ａは、ＬＣＸ１に周波数ｆ１の高周波信号を、ＬＣＸ１における向かって右側の端部（接続点）１ｂに位置するＢ送信機２ｂは、周波数ｆ２の高周波信号をそれぞれ送出する。そしてこれら送信機２ａ，２ｂからそれぞれＬＣＸ１に送り込まれた高周波信号は、ＬＣＸ１の他端に向けてＬＣＸ１内を伝搬しながら、その一部がＬＣＸ１に設けられたスロット（図示せず）を介して、その近傍の空間に電波として放射される。そして電波として放射された高周波信号は、ＬＣＸ１の近傍に位置する被検出体（受信機）１０によって受信される。
【００１６】
ちなみに接続端１ａ，１ｂから他端の接続端１ｂ，１ａに向かって伝搬する高周波信号は、ＬＣＸ１の減衰特性に従って減衰していく。つまり、図２の実線に示されるようにＡ送信機２ａがＬＣＸ１に送出した高周波信号は、ＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに向かうにつれてその一部が空間に電波として放射されるとともに、ＬＣＸ１の伝搬損失を受けながら徐々に減衰していく。そのためＬＣＸ１のスロットから空間に放射される電波の電界強度は、ＬＣＸ１の左方の接続点１ａから右方の接続点１ｂに向かうにつれて徐々に弱くなっていく。
【００１７】
同様にＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに接続されたＢ送信機２ｂがＬＣＸ１内に送出した高周波信号は、図２の破線に示されるようにＬＣＸ１の左方の接続点１ａに向かうにつれて徐々に減衰していく。そのため、ＬＣＸ１のスロットから放射される電波の電界強度は、ＬＣＸ１の右方の接続点１ｂから左方の接続点１ａに向かうにつれて徐々に弱くなっていく。
【００１８】
ところで受信機１０は、詳しくは図３に示すようにＬＣＸ１のスロットから放射された電波を受けるアンテナ１１、このアンテナ１１が受けた電波を導き、復調する受信部１２、二台の送信機２ａ，２ｂがそれぞれ送出した周波数ｆ１，ｆ２の電波を受信すべく受信部１２の受信周波数を切り換える周波数切換部１３、受信部１２が受信した二つの周波数ｆ１，ｆ２の電波の受信電界強度を周波数切換部１３の切換信号を参照しながらそれぞれ計測するレベル測定部１４、このレベル測定部１４が計測した二つの周波数ｆ１，ｆ２の電波における受信電界強度の差分値を求め、この差分値から受信機１０の位置を求める距離演算部１５、および距離演算部１５が求めた受信機１０の位置を出力する出力部１６を備えて構成される。
【００１９】
ここに図１でＬＣＸ１の長さ（接続点１ａから接続点１ｂに至る長さ）をＤ［ｍ］、ＬＣＸ１の左方に位置する接続点１ａから受信機１０までの距離をＸ［ｍ］とし、また二台の送信機２ａ，２ｂが、ＬＣＸ１内にそれぞれ送出する電波の送信出力をＴｘ［ｄＢｍ］、ＬＣＸ１の単位長さ当たりの減衰量をＡｔ［ｄＢ／ｍ］、ＬＣＸ１と各送信機２ａ，２ｂとの間の結合損失をＣＬ［ｄＢ］、ＬＣＸ１の左方に位置する一方の接続点１ａから受信機１０までの距離をＸ［ｍ］、このＸ［ｍ］の地点から受信機１０までに至る空間伝搬損失をＳＬ［ｄＢ］，受信機が受信する外来雑音等のノイズ成分をＮ［ｄＢ］とおく。
【００２０】
すると受信機１０が受信するＡ送信機２ａが送出した周波数ｆ１の電波の電界強度Ｌ１は、
Ｌ１＝Ｔｘ−（Ａｔ・Ｘ＋ＣＬ＋ＳＬ）＋Ｎ［ｄＢｍ］
であり、Ｂ送信機２ｂが送出した周波数ｆ２の電波の電界強度Ｌ２は、
Ｌ２＝Ｔｘ−｛Ａｔ・（Ｄ−Ｘ）＋ＣＬ＋ＳＬ｝＋Ｎ［ｄＢｍ］
となる。距離演算部１５は、レベル測定部１４が測定した上記電界強度Ｌ１，Ｌ２を受けて、それぞれの電界強度の差分ＬＤを求める。この差分ＬＤは、図４に示す周波数ｆ１の信号の電界強度Ｌ１と周波数ｆ２の信号における電界強度Ｌ２との受信レベルの差であり、
ＬＤ＝Ｌ１−Ｌ２＝−Ａｔ・Ｘ＋Ａｔ×（Ｄ−Ｘ）
＝−２Ａｔ・Ｘ＋Ａｔ・Ｄ［ｄＢ］
なる演算を施すことで求めることができる。したがって距離演算部１５は、ＬＣＸ１の左方に位置する一方の接続点１ａから受信機１０までの距離をＸを
Ｘ＝（Ａｔ・Ｄ−ＬＤ）／（２Ａｔ）＝（Ｄ／２）−（ＬＤ／２Ａｔ）［ｍ］
としてノイズ成分の影響を受けることなく求めることができる。
【００２１】
例えば、ＬＣＸ１の長さＤ＝２００［ｍ］、二台の送信機２ａ，２ｂのそれぞれの送信出力Ｔｘ＝１０［ｄＢｍ］、ＬＣＸ１の単位長さ当たりの減衰量Ａｔ＝０.２［ｄＢ／ｍ］、ＬＣＸ１と送信機２ａ，２ｂとの結合損失ＣＬ＝６０［ｄＢ］、距離Ｘ［ｍ］の地点から受信機１０までに至る空間伝搬損失ＳＬ＝２０［ｄＢ］であったならば、
Ｘ＝１００−２.５ＬＤ［ｍ］
なる演算を距離演算部１５が施せば被検出体（受信機）１０の位置を検出することができる。例えば、距離演算部１５によって電界強度の差分ＬＤ＝０［ｄＢ］と求められた場合、距離Ｘは、１００［ｍ］となって被検出体がＬＣＸ１の中間に位置することがわかる。
【００２２】
そうして求められた被検出体（受信機）１０の位置は、出力部１６から出力される。尚、この出力部１６は、特に図示しないが表示器（例えば、ＬＣＤ）から検出された位置情報を出力するようにしてもよいし、検出した位置を電波等で送出して他の装置がこの位置情報を受信して利用するように構成してもよい。
かくして本発明の第一の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸ１の両端にそれぞれ接続された一対の送信機２ａ，２ｂがＬＣＸ１内に、互いに周波数の近い高周波信号をそれぞれ送出する一方、このＬＣＸ１に設けられたスロットから電波として放射された信号を受信する受信機１０は、レベル測定部１４によって上記一対の送信機２ａ，２ｂによる電波の電界強度を測定するとともに、距離演算部１５が測定した各電界強度の差分値ＬＤを導き、この差分値ＬＤが被検出体（受信機１０）の位置によって変化することを利用しているので、この差分値ＬＤを用いて被検出体に至るまでの距離を容易に求めることができる。
【００２３】
次に本発明の第二の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムについて図面を参照しながら説明する。尚、前述した第一の実施形態と同様の部位には、同符号を付し、その説明を略述する。
さて、本発明の第二の実施形態が前述した第一の実施形態と異なるところは、ＬＣＸ１の両端に接続された一対の送信機がＬＣＸ１内にそれぞれチャープ信号を送出する一方、受信機１０は、ＬＣＸ１から電波となって放射されるこれらチャープ信号を受信し、それぞれのチャープ信号の周波数差分値から被検出体に至るまでの距離を求める点にある。
【００２４】
このような特徴を備えた本発明の第二の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムにおける一対の送受信機３ａ，３ｂは、一方の送受信機（ここでは、第一の送受信機３ａとする）がチャープ信号（ここでは、第一のチャープ信号ｃｈ１とする）をＬＣＸ１内に送出した後、このＬＣＸ１によって伝搬される第一のチャープ信号ｃｈ１を受信して、同一時間周期のチャープ信号（ここでは、第二のチャープ信号ｃｈ２とする）をＬＣＸ１に送出する。例えば、図５においてＬＣＸ１の左方の接続点（ここでは、第一の接続点１ａとする）に接続された第一の送受信機３ａがＬＣＸ１に送出した第一のチャープ信号は、ＬＣＸ１内を伝搬しながら、その一部がＬＣＸ１に設けられたスロットから空間に電波として放射されるとともに、ＬＣＸ１の伝搬損失を受けながらＬＣＸ１の右方の接続点（ここでは、第二の接続点１ｂとする）に向かい、第二の接続点１ｂに接続された送受信機（ここでは、第二の送受信機３ｂとする）に到達する。
【００２５】
この第二の送受信機３ｂは、図６に示すようにＬＣＸ１により伝達されて送受信機３ｂ内に取り込まれる高周波信号（この場合、第一のチャープ信号ｃｈ１）と、ＬＣＸ１内に送出する高周波信号（この場合、第二のチャープ信号ｃｈ２）とを一本のケーブルを介して接続点１ｂに接続するアンテナ共用器４、アンテナ共用器４により導かれた高周波信号（第一のチャープ信号ｃｈ１）を復調して受信する受信部１２、この受信部１２が第一のチャープ信号ｃｈ１を受けて、第二のチャープ信号ｃｈ２の送出タイミング信号を生成する同期制御部５、この同期制御部５が生成した送信タイミング信号によって、第二のチャープ信号ｃｈ２をアンテナ共用器４から送出する送信部６の送信制御を行う送信制御部７を備えて構成される。
【００２６】
尚、これらのチャープ信号ｃｈ１，ｃｈ２は、一方の端部（第一または第二の接続点１ａ，１ｂ）から他方の端部（第二または第一の接続点１ｂ，１ａ）に至るまでの伝搬遅延時間よりも長い周期時間でその周波数が変化する。
このように構成された本発明の第二の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、第一の送受信機３ａが、時間的に周波数が変化する第一のチャープ信号ｃｈ１を生成する。この第一のチャープ信号ｃｈ１は、例えば図８に示すように時間の経過に比例して所定の周波数まで高くなり（ＵＰ変化）、次いで時間の経過に比例して変化前の周波数に到達する（ＤＯＷＮ変化）。第一の送受信機３ａは、以降、このような周波数変化を繰り返す第一のチャープ信号ｃｈ１を送出する。尚、第一のチャープ信号ｃｈ１は、周波数が高くなる場合の周波数変化量の絶対値と、周波数が低くなる場合の時間に対する周波数の変化量の絶対値とが等しい。一方、第二の送受信機３ｂが送出する第二のチャープ信号ｃｈ２も、第一のチャープ信号ｃｈ１と同一時間周期でその周波数が変化する。
【００２７】
一方、距離測定対象物（被検出体）である受信機１０は、図７に示すようにＬＣＸ１に設けられたスロットから放射される電波を受けるアンテナ１１、このアンテナ１１が受けた電波を導いて復調する受信部１２、二台の送受信機３ａ，３ｂがそれぞれ送出した第一および第二のチャープ信号ｃｈ１，ｃｈ２の周波数ｆＡ，ｆＢをそれぞれ計測する第一のチャープ信号周波数計測部１８および第二のチャープ信号周波数計測部１９、第一のチャープ信号周波数計測部１８および第二のチャープ信号周波数計測部１９がそれぞれ計測した周波数ｆＡ，ｆＢの周波数差分値の絶対値｜ｆＡ−ｆＢ｜を求める差分演算部２０，差分演算部２０が求めた周波数差分値が時間的に変化しているか否かを検出する微分演算部２１、この微分演算部２１が検出した周波数差分値に時間変化がないと判定したとき、差分演算部２０が求めた周波数差分値によりＬＣＸ１の一端から受信機１０に至るまでの距離を求める距離演算部１５、この距離演算部１５が求めた受信機１０の位置を出力する出力部１６を備えて構成される。
【００２８】
次にこのように構成された本発明の第二の実施形態における漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムの作動について説明する。ここでは、理解をし易くするために受信機１０が、ＬＣＸ１の第一の接続点１ａの近傍にあるとき、および第二の接続点１ｂの近傍にあるときを説明した後、ＬＣＸ１の任意のところにあるときを順に説明する。
まず、受信機１０がＬＣＸ１の第一の接続点１ａの近くにある場合を説明する。ここでは第一の送受信機３ａからＬＣＸ１に第一のチャープ信号ｃｈ１の送出を開始する時刻をｔ＝０とし、この信号が第二の接続点１ｂに到達する時刻をｔ＝Ｔとする。すると、第一の送受信機３ａが送出した第一のチャープ信号ｃｈ１の周波数は、図８（ａ）に示すように時間の経過とともに変化しながら時刻ｔ＝Ｔのときに第二の接続点１ｂに到達する。
【００２９】
すると、第二の送受信機３ｂは、アンテナ共用器４により導かれた第一のチャープ信号ｃｈ１を受信部１２が復調し、この復調された信号から同期制御部５が第二のチャープ信号ｃｈ２の送出タイミング信号を生成する。すると送信制御部７は、同期制御部５からの送出タイミング信号を受けて、送信部６から第二のチャープ信号ｃｈ２を出力し、アンテナ共用器４を介してＬＣＸ１に送出する。したがって、第二の送受信機３ｂは、図８（ｂ）に示すように時刻ｔ＝ＴのときにＬＣＸ１に第一のチャープ信号ｃｈ１と同一時刻周期の第二のチャープ信号ｃｈ２を送出する。
【００３０】
一方、第一の接続点１ａの近傍にある受信機１０は、図８（ｃ）に示すように第一のチャープ信号ｃｈ１を時刻ｔ＝０のときに受信する一方、第二のチャープ信号ｃｈ２は、ＬＣＸ１の伝送遅延時間によって時刻ｔ＝２Ｔのときに受信する。したがって受信機１０に到達する第一のチャープ信号ｃｈ１および第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数の差分値は、時刻ｔ＝２Ｔの後半から時刻ｔ＝３Ｔの前半の間、図示しない範囲の時刻ｔ＝４Ｔから時刻ｔ＝５Ｔの間等で一定値となる。
【００３１】
次に受信機１０が第二の接続点１ｂの近傍にある場合を説明する。図９（ａ）に示すように前述したときと同様に時刻ｔ＝０のときに第一の送受信機３ａがＬＣＸ１に第一のチャープ信号ｃｈ１を送出すると、時刻ｔ＝Ｔのとき、この信号が第二の接続点１ｂに到達する。すると第二の送受信機３ｂは、図９（ｂ）に示すように時刻ｔ＝ＴのときからＬＣＸ１に第二のチャープ信号ｃｈ２を送出する。したがって受信機１０が受信するチャープ信号は、図９（ｃ）に示されるように第一および第二のチャープ信号ｃｈ１，ｃｈ２とも同じように周波数が変化することになる。つまり、第一のチャープ信号ｃｈ１の周波数と第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数の差分値は、零となる。
【００３２】
次に、受信機１０が第一および第二の接続点１ａ，１ｂの間に位置する場合を説明する。第一の送受信機３ａが時刻ｔ＝０のときに送出する第一のチャープ信号ｃｈ１および第二の送受信機３ｂが時刻ｔ＝Ｔのときに送出する第二のチャープ信号ｃｈ２は、前述したとおりであって、これを再掲すれば図１０（ａ），（ｂ）に示されるようになる。またこの図に示されるよう第一のチャープ信号ｃｈ１が受信機１０に到達する時刻をｔ＝ｔ１とする。すると第二のチャープ信号ｃｈ２が受信機１０に到達する時刻は、図１０（ｃ）を参照すれば、ｔ＝Ｔ＋（Ｔ−ｔ１）となる。したがって受信機１０に到達する第一のチャープ信号ｃｈ１および第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数の差分値は、時刻ｔ＝２Ｔから時刻ｔ＝３Ｔの前半の間等で一定値となる。
【００３３】
ここにＬＣＸ１の長さをＬ［ｍ］、第一の接続点１ａから受信機までの位置をＸ［ｍ］とすれば、
ｔ１＝（Ｘ／Ｌ）Ｔ
の関係式を得ることができる。また第一および第二のチャープ信号ｃｈ１，ｃｈ２の最低周波数をｆｃ、これらチャープ信号の周波数変化率をΔｆとすれば、受信機１０がそれぞれ検出する第一のチャープ信号ｃｈ１の周波数ｆ１および第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数ｆ２は、それぞれ、
ｆ１＝ｆｃ＋Δｆ（ｔ−ｔ１）
ｆ２＝ｆｃ＋Δｆ（ｔ＋ｔ１−２Ｔ）
なる式で求めることができる。差分演算部２０は、これら第一のチャープ信号ｃｈ１の周波数ｆ１と第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数ｆ２との周波数差分値ｆｄを求める。つまり差分演算部２０は、
ｆｄ＝｜ｆ１−ｆ２｜＝２Δｆ（Ｔ−ｔ１）
を求める。差分演算部２０の次段に設けられた微分演算部２１は、差分演算部２０が求めたｆｄの値が時間的に変化しないかどうかを検出する。つまり、上述したように第一のチャープ信号ｃｈ１の周波数ｆ１と第二のチャープ信号ｃｈ２の周波数ｆ２との周波数差分値ｆｄが短時間の範囲内で一定の差分値であるかどうかを検出する。この周波数差分値ｆｄが一定値であれば、距離が計測できる。つまり距離演算部１５は、微分演算部２１によって周波数差分値ｆｄに時間変化がないと検出されたとき、差分演算部２０が求めた周波数差分値から次式に示す演算を施して受信部に至るまでの距離を求める。つまり、上式を変形すると、
ｔ１＝Ｔ−（ｆｄ／２Δｆ）
となるから、この式を［ｔ１＝（Ｘ／Ｌ）Ｔ］の式を変形して導かれる［Ｘ＝（ｔ１／Ｔ）Ｌ］に代入すれば、
Ｘ＝Ｌ［１−｛ｆｄ／（２ΔｆＴ）｝］［ｍ］
として求めることができる。
【００３４】
かくして本発明の第二の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸ１の第一の接続点１ａに接続された第一の送受信機３ａがＬＣＸ１の第二の接続点１ｂに至るまでの伝搬遅延時間よりも長い周期時間でその周波数が変化する第一のチャープ信号ｃｈ１を送出するとともに、ＬＣＸ１の第二の接続点１ｂに接続された第二の送信機３ｂがＬＣＸ１を介して第一のチャープ信号ｃｈ１を受けて、ＬＣＸ１に第一のチャープ信号ｃｈ１と同一時間周期で変化する第二のチャープ信号ｃｈ２を送出する一方、受信機１０は、受信した第一および第二のチャープ信号の周波数をそれぞれ第一の周波数計測部１８および１８で測定し、この測定されたそれぞれのチャープ信号ｃｈ１，ｃｈ２の周波数の差分を差分演算部２０にて求めている。そして受信機１０は、差分演算部２０が求めた周波数差分値ｆｄが時間的に一定であるとき、周波数差分値ｆｄが受信機１０の位置により変化することを利用して距離演算部１５に距離を求める指令を出しているので、受信機１０（被計測体）を求めることができる。
【００３５】
尚、出力部１６は、特に図示しないが表示器（例えば、ＬＣＤ）などで構成されて求めた位置情報を出力するようにしてもよいし、検出した位置情報を更に電波等で送出して他の装置が受信して利用するように構成してもよい。
次に本発明の第三の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムについて説明する。この第三の実施形態が前述した第一および第二の実施形態と異なるところは、ＬＣＸ１の両端に接続された一対の送受信機３ａ，３ｂが、互いに同じ周波数の高周波信号を異なる時刻で重複することなくＬＣＸ１内に送出する点と、どちらの送受信機３ａ，３ｂが送出した高周波信号であるのかを識別可能にする識別符号を備えるとともに、受信機１０は、ＬＣＸ１に設けられたスロットから電波として放射される上記高周波信号に含まれる識別符号を識別して、識別された電波毎の受信電界強度の差分値から被検出体の位置を求める点にある。
【００３６】
このような特徴を備えた本発明の第三の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムにおける送受信機３ａ，３ｂは、図１１に示すようにＬＣＸ１を介して相互にデータを送受する機能を有するものである。具体的に本発明の第三の実施形態は、例えばＩＥＥＥ８０２.１５.４；ＺｉｇＢｅｅ（登録商標、以下同じ）などの無線通信システムに好適である。
【００３７】
さて本発明の第三の実施形態において受信機１０は、図１２に示されるように二台の送受信機３ａ，３ｂがそれぞれ送出した高周波信号がＬＣＸ１のスロットから電波として放射されたパケットを受けるアンテナ１１、このアンテナが受けたパケットを復調して受信する受信部１２、この受信部１２が受信したパケットに含まれる識別符号を認識し、二台の送受信機３ａ，３ｂのどちらが送出したパケットであるかを識別するデータ識別部１７、データ識別部の識別結果を参照しながら受信部１２が受信した受信電界強度を計測するレベル測定部１４、このレベル測定部１４が計測した二台の送受信機３ａ，３ｂが発したパケットの受信電界強度の差分値を求め、この差分値から受信機１０の位置を求める距離演算部１５および、この距離演算部１５が求めた受信機１０の位置を出力する出力部１６を備えて構成される。
【００３８】
このように構成された第三の実施形態における二台の送受信機３ａ，３ｂには、予め送受信機３ａ，３ｂを識別するユニークな識別子（ＩＤ）が予め付与されている。例えばＺｉｇＢｅｅの場合、この識別子は、送受信機毎に予め割り当てられたアドレス情報を用いることができる。そして送受信機３ａ，３ｂは、ＬＣＸ１を介して相互にパケットの送受を行う。このパケットは、ＺｉｇＢｅｅの仕様に定められた所定のフォーマットに従って送受される。このパケットには、送信元アドレス、宛先アドレスのほか、受信した信号の電界強度（ＲＳＳＩ）の情報等が含まれている。そうして一方の送受信機が他方の送受信機にＬＣＸ１を介してパケットを送信した際、他方の送受信機は、このパケットを確かに受け取ったことを示すＡＣＫパケットを、そのパケットを送信した送受信機へ送り返す。
【００３９】
例えば、時刻ｔ１のとき、ＬＣＸ１の左方の接続端１ａに接続されたＡ送受信機３ａがＬＣＸ１の右方の接続端１ｂに接続されたＢ送受信機３ｂに対してパケットを送出したとする。Ｂ送受信機３ｂは、このパケットが正しく受信できたとき、そのパケットを送出したＡ送受信機３ａへＡＣＫパケットを送出する（例えば時刻ｔ２のとき）。二台の送受信機３ａ，３ｂがこのようなパケットの送受を行うと、これらのパケットは、ＬＣＸ１に設けられたスロットから電波として空間に放射される。
【００４０】
そしてＬＣＸ１の近傍に位置する受信機１０は、上述したようにしてＬＣＸ１のスロットから放射されたパケットを受信する。このパケットには、送信元を識別する送信元アドレス情報（識別子）が含まれている。受信機１０のデータ識別部１７は、受信したパケットに含まれる送信元アドレス情報（識別子）から、どちらの送受信機からパケットが送出されたかを判定する。そしてレベル測定部１４は、データ識別部１７が判定した送受信機の情報を受けて、受信部１２が受信した電波（パケット）の受信電界強度を計測する。尚、レベル測定部１４は、他方の送受信機が送出するＡＣＫパケットに付いても同様に受信電界強度の計測を行う。
【００４１】
例えば受信機１０が、図１３においてＬＣＸ１の左端の接続端１ａからＸの位置（Ｂ送受信機３ｂに近い位置）にある場合、前述した第一の実施形態で説明したようにＬＣＸ１内を伝搬する電波（パケット）は、一方の接続端１ａ，１ｂから他端の接続端１ｂ，１ａに向かって伝搬する際、ＬＣＸ１の減衰特性に従って減衰していく。つまり、図１３の実線で示されるようにＬＣＸ１の左方の接続点１ａに接続されたＡ送受信機３ａがＬＣＸ１に送出したパケットは、ＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに向かうにつれて徐々に減衰していく。そのためＬＣＸ１に設けられたスロットから電波として空間に放射されるパケットの電界強度は、ＬＣＸ１の左方の接続点１ａから右方の接続点１ｂに向かうにつれて徐々に弱くなっていく。
【００４２】
同様にＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに接続されたＢ送受信機３ｂがＬＣＸ１に送出したパケットは、図１３の破線に示されるようにＬＣＸ１の左方の接続点１ａに向かうにつれて徐々に減衰していく。そのためＬＣＸ１に設けられたスロットから電波として空間に放射されるパケットの電界強度は、ＬＣＸ１の右方の接続点１ｂから左方の接続点１ａに向かうにつれて徐々に弱くなっていく。
【００４３】
このため時刻ｔ１で送受信機３ａが送出したパケットの受信電界強度（受信レベルＬ１）と、時刻ｔ２で送受信機３ｂが送出したパケットの受信電界強度（受信レベルＬ２）の間には、図１４に示されるように電界強度（受信レベルＬＤ）差が生じる。したがって距離演算部１５は、前述した第一の実施形態と同様にＬＣＸ１の左方に位置する一方の接続点１ａから受信機１０までの距離Ｘ［ｍ］を
Ｘ＝（Ｄ／２）−（ＬＤ／２Ａｔ）［ｍ］
として求めることができる。
【００４４】
かくして本発明の第三の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸ１の両端にそれぞれ接続された一対の送受信機３ａ，３ｂがＬＣＸ１内に、それぞれの送受信機を識別する識別符号（アドレス情報）を付与したパケットを相互に伝達する一方、このＬＣＸ１に設けられたスロットから放射された電波を受信する受信機１０は、この受信機１０が備えるデータ識別部１７によって、どちらの送受信機から送出されたパケットであるかを判定するとともに、この判定された情報を参照して送受信機３ａ，３ｂ毎のパケットの受信電界強度を測定する。そしてこれらの情報に基づき、距離演算部１５によって受信電界強度の差分値ＬＤを導いているので、本発明の第三の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、この差分値ＬＤを用いることによって前述した第一の実施形態と同様にして被検出体（受信機１０）の位置を求めることができる。
【００４５】
特に本発明の第三の実施形態においては、受信機１０が受信した時点で、測定した結果の電界強度（ＲＳＳＩ）情報を付加している。したがって、受信機１０は、この電界強度（ＲＳＳＩ）情報を用いて、それぞれの送受信機３ａ，３ｂが送出した出力レベルを補正することで、より正確に被検出物（受信機１０）の位置を検出することができる。
次に本発明の第四の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムについて説明する。この実施形態が前述した第一〜第三の実施形態と異なるところは、概略的には図１５に示すように予め所定の場所に配設されたＬＣＸ１と、このＬＣＸ１の近傍に位置し、所定の周波数（例えば、２.４ＧＨｚ帯）の電波を送出する被検出物（送信機２）と、この送信機２が送信した電波をＬＣＸ１を介して、このＬＣＸ１の両端の接続端１ａ，１ｂに接続された一対の受信機１０ａ，１０ｂがそれぞれ受信した受信レベルを測定し、この測定した受信レベルの差分値から被検出物の位置を検出する点にある。
【００４６】
このように構成された本発明の第四の実施形態は、図１５において送信機２がＬＣＸ１の左端の接続端から受信点Ｘの位置（ＬＣＸ１の右方側に位置するＢ受信機１０ｂに近い位置）にあるとする。この場合、前述した本発明の第一〜第三の実施形態とは逆にＬＣＸ１のスロットからＬＣＸ１内に導かれた電波（高周波信号）が、その両端に接続された受信機１０ａ，１０ｂに向かって伝搬する際、ＬＣＸ１の減衰特性に従って減衰していく。つまり、図１６の実線に示されるように受信点ＸからＬＣＸ１の左方の接続点１ａに接続されたＡ受信機１０ａに向かう高周波信号は、受信点Ｘの位置がＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに向かうにつれてＬＣＸ１内での減衰量が増加していく。このためＡ受信機１０ａの受信レベルは、送信機２が、このＡ受信機１０ａが接続された接続点１ａから遠ざかるにつれて弱まる。
【００４７】
同様にＬＣＸ１の右方の接続点１ｂに接続されたＢ受信機１０ｂの受信レベルは、図１６の破線に示されるように送信機２が、このＢ受信機１０ｂが接続された接続点１ｂから遠ざかるにつれて徐々に減衰していく。
例えばＬＣＸ１の長さ（接続点１ａから接続点１ｂに至る長さ）がＤ［ｍ］、図１５で左方に位置する一方の接続点１ａから送信機２までの距離がＸ［ｍ］であり、送信機２がややＬＣＸ１の右方に位置するＢ受信機１０ｂに近いところに位置しているとすると、この送信機２が送出した電波は、ＬＣＸ１内で減衰しながら伝搬するものの、Ｂ受信機１０ｂにおける受信電界強度（受信レベルＬ２）が、Ａ受信機１０ａの受信電界強度（受信レベルＬ１）より大きい。このため図１７に示すように受信機間での受信レベル差ＬＤとなって現れる。この受信レベル差ＬＤは、前述した第一の実施形態における受信レベルの差分値と同様である。したがって、図１５には、特に図示しないがそれぞれの受信機１０ａ，１０ｂが受信した受信レベルの受信レベル差ＬＤを求めることで第一の実施形態に準じて送信機２の位置を検出することができる。
【００４８】
かくして本発明の第四の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、ＬＣＸ１近傍の送信機２から送出された所定の無線データ（電波）が、このＬＣＸ１のスロットを介してその両端にそれぞれ接続された一対の受信機１０ａ，１０ｂに到達する。このＬＣＸ１における減衰量は、ＬＣＸ１内を伝搬する伝搬長さに比例する。したがって本発明の第四の実施形態に係る位置検出システムは、それぞれの受信機１０ａ，１０ｂが受信した電波の受信レベルを測定するとともに、これら受信レベルの差分値を導き、前述した第一の実施形態を準用すれば送信機２の位置を求めることができる。
【００４９】
尚、本発明の漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】図１に示すＬＣＸケーブル内の信号レベルを示すグラフ。
【図３】図１に示す受信機の内部概略構成を示すブロック図。
【図４】図１に示す受信機が受信した受信レベル（電界強度）の一例を示すグラフ。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムの概略構成を示すブロック図。
【図６】図５に示す送受信機の内部概略構成を示すブロック図。
【図７】図５に示す受信機の内部概略構成を示すブロック図。
【図８】図５に示す二台の送信機が送信するチャープ信号とＬＣＸケーブルを介して放射された電波を受信する受信機の変化する周波数の一例を示す図。
【図９】図７に示した二台の送信機が送信するチャープ信号とＬＣＸケーブルを介して放射された電波を受信する受信機の変化する周波数の別の例を示す図。
【図１０】図７および図９に示した二台の送信機が送信するチャープ信号とＬＣＸケーブルを介して放射された電波を受信する受信機の変化する周波数のさらに別の例を示す図。
【図１１】本発明の第三の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムの概略構成を示すブロック図。
【図１２】図１１に示す受信機の内部概略構成を示すブロック図。
【図１３】図１１に示すＬＣＸケーブル内の信号レベルを示すグラフ。
【図１４】図１１に示す受信機が受信した受信レベル（電界強度）の一例を示すグラフ。
【図１５】本発明の第四の実施形態に係る漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システムの概略構成を示すブロック図。
【図１６】図１５に示す受信機が受信した受信レベル（電界強度）と受信機の位置との関係の一例を示すグラフ。
【図１７】図１５に示す受信機が受信した受信レベル（電界強度）の一例を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５１】
１ ＬＣＸ（漏洩同軸ケーブル）
１ａ，１ｂ 接続点
２ａ，２ｂ 送信機
１０ 受信機
１１ アンテナ
１２ 受信部
１３ 周波数切換部
１４ レベル測定部
１５ 距離演算部
１６ 出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、
この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブル内に異なる周波数の信号をそれぞれ送出する一対の送信機と、
これら一対の送信機からそれぞれ送出されて、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射される前記信号をそれぞれ受信する受信機と
を備え、
前記受信機は、前記各信号の受信電界強度をそれぞれ測定するレベル測定部と、
このレベル測定部が測定した前記各信号の受信電界強度の差分値を導いて前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部と
を備えることを特徴とする漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システム。
【請求項２】
所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、
この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブル内に所定の信号をそれぞれ送出する一対の送信機と、
これら一対の送信機からそれぞれ送出されて、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射される前記信号をそれぞれ受信する受信機と
を備え、
前記一対の送信機は、前記漏洩同軸ケーブルの一端部から他端部に至るまでの前記信号の伝搬遅延時間よりも長い周期時間でその周波数が変化する第一のチャープ信号を送出する第一の送信機と、
前記漏洩同軸ケーブルを介して、前記第一の送信機が送出した第一のチャープ信号を受けて、該漏洩同軸ケーブルに前記第一のチャープ信号と同一時間周期でその周波数が変化する第二のチャープ信号を送出する第二の送信機とからなり、
前記受信機は、受信した前記第一のチャープ信号および前記第二のチャープ信号の周波数をそれぞれ計測する周波数測定部と、
この周波数測定部が測定した前記第一のチャープ信号と第二のチャープ信号との周波数の差分値を求める差分演算部と、
この差分演算部が求めた前記差分値の時間変化を求める微分演算部と、
この微分演算部によって前記差分値に時間変化がないと検出されたとき、前記差分演算部が求めた差分値により前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部と
を備えることを特徴とする漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システム。
【請求項３】
所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、
この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブルを介して相互に自らの識別符号を付与したデータを送受する一対の送受信機と、
前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射された前記データを受信する受信機と
を備え、
前記受信機は、受信した前記データに含まれる前記識別符号を検出するデータ識別部と、
このデータ識別部が検出した識別符号により識別される前記各データの受信電界強度をそれぞれ測定するレベル測定部と、
このレベル測定部が測定した前記各データの受信電界強度の差分値を導いて前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部と
を備えることを特徴とする漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システム。
【請求項４】
所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、
この漏洩同軸ケーブルの近傍に位置し、所定の無線データを送出する送信機と、
前記漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、この漏洩同軸ケーブルを介して前記送信機により送出された前記無線データをそれぞれ受信する一対の受信機と
を備え、
前記一対の受信機は、前記漏洩同軸ケーブルから各受信機にそれぞれ導かれた前記無線データの受信レベルを測定するレベル測定部と、
これらレベル測定部がそれぞれ計測した前記受信レベルの差分値を導いてこの差分値によって前記漏洩同軸ケーブルの一端からこの受信機に至るまでの距離を求める距離演算部と
を備えることを特徴とする漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システム。
【請求項１】
所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、
この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブル内に異なる周波数の信号をそれぞれ送出する一対の送信機と、
これら一対の送信機からそれぞれ送出されて、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射される前記信号をそれぞれ受信する受信機と
を備え、
前記受信機は、前記各信号の受信電界強度をそれぞれ測定するレベル測定部と、
このレベル測定部が測定した前記各信号の受信電界強度の差分値を導いて前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部と
を備えることを特徴とする漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システム。
【請求項２】
所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、
この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブル内に所定の信号をそれぞれ送出する一対の送信機と、
これら一対の送信機からそれぞれ送出されて、前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射される前記信号をそれぞれ受信する受信機と
を備え、
前記一対の送信機は、前記漏洩同軸ケーブルの一端部から他端部に至るまでの前記信号の伝搬遅延時間よりも長い周期時間でその周波数が変化する第一のチャープ信号を送出する第一の送信機と、
前記漏洩同軸ケーブルを介して、前記第一の送信機が送出した第一のチャープ信号を受けて、該漏洩同軸ケーブルに前記第一のチャープ信号と同一時間周期でその周波数が変化する第二のチャープ信号を送出する第二の送信機とからなり、
前記受信機は、受信した前記第一のチャープ信号および前記第二のチャープ信号の周波数をそれぞれ計測する周波数測定部と、
この周波数測定部が測定した前記第一のチャープ信号と第二のチャープ信号との周波数の差分値を求める差分演算部と、
この差分演算部が求めた前記差分値の時間変化を求める微分演算部と、
この微分演算部によって前記差分値に時間変化がないと検出されたとき、前記差分演算部が求めた差分値により前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部と
を備えることを特徴とする漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システム。
【請求項３】
所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、
この漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、該漏洩同軸ケーブルを介して相互に自らの識別符号を付与したデータを送受する一対の送受信機と、
前記漏洩同軸ケーブルから電波として空間に放射された前記データを受信する受信機と
を備え、
前記受信機は、受信した前記データに含まれる前記識別符号を検出するデータ識別部と、
このデータ識別部が検出した識別符号により識別される前記各データの受信電界強度をそれぞれ測定するレベル測定部と、
このレベル測定部が測定した前記各データの受信電界強度の差分値を導いて前記漏洩同軸ケーブルの一端から前記受信部に至るまでの距離を求める距離演算部と
を備えることを特徴とする漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システム。
【請求項４】
所定の場所に配設された漏洩同軸ケーブルと、
この漏洩同軸ケーブルの近傍に位置し、所定の無線データを送出する送信機と、
前記漏洩同軸ケーブルの両端にそれぞれ接続されて、この漏洩同軸ケーブルを介して前記送信機により送出された前記無線データをそれぞれ受信する一対の受信機と
を備え、
前記一対の受信機は、前記漏洩同軸ケーブルから各受信機にそれぞれ導かれた前記無線データの受信レベルを測定するレベル測定部と、
これらレベル測定部がそれぞれ計測した前記受信レベルの差分値を導いてこの差分値によって前記漏洩同軸ケーブルの一端からこの受信機に至るまでの距離を求める距離演算部と
を備えることを特徴とする漏洩同軸ケーブルを用いた位置検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【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】
【公開番号】特開２００７−３０４０４８（Ｐ２００７−３０４０４８Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３５１３０（Ｐ２００６−１３５１３０）
【出願日】平成１８年５月１５日（２００６．５．１５）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１５日（２００６．５．１５）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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