無線測距測位システム、測距測位装置、測距測位方法および測距測位プログラム
【課題】測距測位を高精度に行うことができる無線測距測位システム、測距測位装置、測距測位方法および測距測位プログラムを提供すること。
【解決手段】インパルスを受信する受信機が、インパルス受信時に自装置の受信限界強度と、インパルスの電波強度との差である検知余裕を算出し、予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、インパルスを検知した検知時刻を補正する。
【解決手段】インパルスを受信する受信機が、インパルス受信時に自装置の受信限界強度と、インパルスの電波強度との差である検知余裕を算出し、予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、インパルスを検知した検知時刻を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線測距測位システム、測距測位装置、測距測位方法および測距測位プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基地局から移動端末までの距離や、移動端末が所在する位置を測定する測距測位技術が知られている。測距測位技術の一例として、基地局と移動端末との間で送受される連続波の電波強度に基づいて、基地局と移動端末との距離を測定する手法がある。かかる手法は、長い距離を伝播するほど電波の強度が減衰するという特性を用いているが、マルチパス干渉によって連続波の電波強度が変化するため、測距測位の精度が低い。
【０００３】
また、測距測位技術の他の例として、インパルスを用いる手法がある。かかる手法では、例えば、移動端末によって送信されたインパルスを基地局が検知し、基地局によってインパルスが検知された時刻に基づいて測距測位を行う。インパルスは、連続波と比較して、マルチパス干渉が発生しにくい。このため、インパルスを用いた手法は、連続波を用いた手法よりも測距測位の精度が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３５２８１０号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０９１１６１号
【特許文献３】特開２００５−２６５４６１号公報
【特許文献４】特開２００５−２７４３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したインパルスを用いた従来技術であっても、測距測位の精度が低いという問題があった。具体的には、インパルスの電波強度が変動すると、基地局によってインパルスが検知される時刻に誤差が生じるため、測距測位処理の結果も変動していた。
【０００６】
図２２および図２３を用いて具体的に説明する。図２２および図２３は、インパルス波形の一例を示す図である。ここでは、基地局が、同一の時刻に、図２２および図２３に示したインパルスを受信したものとする。また、ここでは、基地局の受信感度レベルは、「ＴＨ１」であるものとする。すなわち、基地局は、電波強度が「ＴＨ１」に達したインパルスを検知する。
【０００７】
このような条件の下、基地局は、図２２に例示したインパルスを受信した場合、例えば、時刻ｔ１にインパルスを検知する。これは、図２２に示したインパルスの強度が時刻ｔ１に受信感度レベルＴＨ１に達したからである。一方、基地局は、図２３に例示したインパルスを受信した場合、例えば、時刻ｔ２にインパルスを検知する。これは、図２３に示したインパルスの強度が時刻ｔ２に受信感度レベルＴＨ１に達したからである。
【０００８】
すなわち、基地局と移動端末との距離が同一であっても、基地局は、電波強度によって異なる時刻でインパルスを検知する。このことは、インパルスの電波強度によって測距測位の結果が変動するという問題を招く。
【０００９】
なお、近年では、受信したインパルスを複数のコンパレータに出力し、各コンパレータの検知時刻に基づいてインパルス波形の形状を判断する受信機も知られている。しかし、このような受信機は、インパルスを分岐させるために、電波強度が弱いインパルスを処理できないという問題や、回路が複雑になるという問題があった。
【００１０】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、測距測位を高精度に行うことができる無線測距測位システム、測距測位装置、測距測位方法および測距測位プログラム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】
【００１１】
本願の開示する無線測距測位システムは、一つの態様において、送信機によってインパルスが送信された時刻と、受信機によって前記インパルスが受信された時刻とに基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、前記受信機は、前記送信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、前記インパルスの電波強度と、前記受信機の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出部と、予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出部によって検出された検知時刻を補正する補正部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本願の開示する無線測距測位システムの一つの態様によれば、測距測位を高精度に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１に係る無線測距測位システムの基本構成要素例を示す図である。
【図２】図２は、実施例２に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施例２における移動局の構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施例２における移動局によって送信されるフレームの一例を示す図である。
【図５】図５は、実施例２における基地局の構成例を示す図である。
【図６】図６は、図５に示した初期検出部および検知余裕検出部による処理の一例を示す図である。
【図７】図７は、検知余裕と検知誤差時間との関係の一例を示す図である。
【図８】図８は、検知余裕と検知誤差時間との関係の算出処理例を示す図である。
【図９】図９は、実施例２における基地局による処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、基地局によって減衰されるフレームの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例３における移動局によって送信されるフレームの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例３における移動局の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例４に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例４における基地局による補正処理の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例４に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例４における移動局の構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、検知余裕と検知誤差時間との関係の算出処理例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例５における移動局の構成例を示す図である。
【図１９】図１９は、実施例５における移動局による処理手順を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、二分探索を用いて検知余裕を検出する処理の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、測距測位プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
【図２２】図２２は、インパルス波形の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、インパルス波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本願の開示する無線測距測位システム、測距測位装置、測距測位方法および測距測位プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本願の開示する無線測距測位システム、測距測位装置、測距測位方法および測距測位プログラムが限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
［実施例１に係る無線測距測位システムの構成］
まず、図１を用いて、実施例１に係る無線測距測位システムの構成について説明する。図１は、実施例１に係る無線測距測位システムの基本構成要素例を示す図である。図１に示すように、実施例１に係る無線測距測位システムＳＹ１は、測距測位装置である送信機１０および受信機１００を有する。送信機１０は、受信機１００に対してインパルスを送信する。また、受信機１００は、送信機１０によって送信されたインパルスを受信する。
【００１６】
図１に示した例において、無線測距測位システムＳＹ１は、送信機１０によってインパルスが送信された時刻と、受信機１００によってインパルスが検知された時刻とに基づいて、送信機１０と受信機１００との距離を測定する。
【００１７】
特に、実施例１における受信機１００は、インパルスを検知した時刻（以下、「インパルス検知時刻」と言う）を補正する。具体的には、図１に示すように、受信機１００は、初期検出部１０１と、検知余裕検出部１０２と、補正部１０３とを有し、各処理部による各種処理によってインパルス検知時刻を補正する。
【００１８】
より具体的に説明すると、初期検出部１０１は、送信機１０によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用のインパルスを検知した時刻であるインパルス検知時刻を記録する。
【００１９】
検知余裕検出部１０２は、送信機１０から受信したインパルスの電波強度と、受信機１００が受信可能なインパルスの電波強度の限界である受信限界強度との差を検出する。なお、以下では、送信機１０から受信したインパルスの電波強度と受信機１００の受信限界強度との差を「検知余裕」と表記することとする。
【００２０】
補正部１０３は、予め求められた検知余裕とインパルスを検知する時刻の誤差（以下、「検知誤差時間」と言う）との関係に基づいて、検知余裕検出部１０２によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定する。そして、補正部１０３は、特定した検知誤差時間を用いて、初期検出部１０１によって検出されたインパルス検知時刻を補正する。
【００２１】
上述した「検知余裕と検知誤差時間との関係」について補足説明する。「検知余裕と検知誤差時間との関係」とは、インパルス受信時における検知余裕と、受信機によってインパルスが検知された時刻の変動量との関係を示す情報である。具体的には、図２２および図２３を用いて説明したように、インパルス検知時刻は、インパルスの電波強度に応じて変動する。「検知余裕と検知誤差時間との関係」は、このようなインパルス検知時刻の変動量を、検知余裕に対応付けて表した情報である。
【００２２】
ここで、受信機の受信限界強度には個体差があるが、検知余裕が一定であれば、検知誤差時間はほぼ同一になる。例えば、受信機１００Ａの受信限界強度が１［ｄＢｍ］であり、受信機１００Ｂの受信限界強度が２［ｄＢｍ］であるものとする。また、受信機１００Ａが、電波強度６［ｄＢｍ］のインパルスを受信した場合、受信機１００Ａによる検知誤差時間が１［ｎｓ（ナノ秒）］であったものとする。かかる場合、受信機１００Ａの検知余裕は、６［ｄＢｍ］−１［ｄＢｍ］＝５［ｄＢｍ］である。
【００２３】
このとき、受信機１００Ｂが、電波強度が７［ｄＢｍ］であるインパルスを受信した場合、検知誤差時間は約１［ｎｓ（ナノ秒）］になる。これは、受信機１００Ｂの検知余裕が、７［ｄＢｍ］−２［ｄＢｍ］＝５［ｄＢｍ］であり、上記例における受信機１００Ａの検知余裕と同一であるからである。
【００２４】
このようなことから、受信機１００は、検知余裕を検出することにより、検知誤差時間を特定できる。そこで、実施例１における受信機１００は、製造工程において、検知余裕を変動させながら検知誤差時間が測定され、測定された「検知余裕と検知誤差時間との関係」を示す情報が記憶される。そして、受信機１００は、図１を用いて説明したように、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、インパルス検知時刻を補正する。これにより、受信機１００は、インパルスの電波強度に応じて変動する検知誤差時間を補正することができる。
【００２５】
［実施例１の効果］
このように、実施例１に係る無線測距測位システムＳＹ１では、受信機１００が、インパルス受信時に、インパルス検知時刻を記憶しておき、受信したインパルスの電波強度と自装置の受信限界強度との差である検知余裕を算出する。そして、受信機１００は、予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、インパルス検知時刻を補正する。すなわち、無線測距測位システムＳＹ１は、インパルスの電波強度に応じて変動するインパルス検知時刻を補正する。この基本構成要素を用いて測位測距システムを構築することで測距測位を高精度に行うことができる。
【実施例２】
【００２６】
次に、上記実施例１において説明した無線測距測位システムについて具体例を用いて説明する。実施例２では、実施例１において説明した無線測距測位システムを、ＴＤＯＡ（Time Difference Of Arrival）測位方式を採用する無線測距測位システムに適用する例について説明する。なお、実施例２では、図１に示した送信機１０として移動局を用い、受信機１００として基地局を用いる例について説明する。
【００２７】
［実施例２に係る無線測距測位システムの構成］
まず、図２を用いて、実施例２に係る無線測距測位システムの構成について説明する。
これは移動端末の位置を測位サーバ側で計算するシステムを想定している。図２は、実施例２に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。図２に示した無線測距測位システムＳＹ２は、ＴＤＯＡ測位方式を採用しているものとする。
【００２８】
図２に示すように、無線測距測位システムＳＹ２は、移動局２０と、基地局２００ａ〜２００ｃと、測位サーバ１とを有する。なお、以下の説明では、基地局２００ａ〜２００ｃについて、いずれかを特定しない場合には、これらを総称して基地局２００と表記することがある。
【００２９】
移動局２０は、基地局２００ａ〜２００ｃに対してインパルスを送信する。基地局２００ａ〜２００ｃは、移動局２０によって送信されたインパルスを受信する。このとき、基地局２００ａ〜２００ｃは、上記実施例１において説明した受信機１００と同様に、インパルス検知時刻を補正する。
【００３０】
測位サーバ１は、基地局２００ａ〜２００ｃによって補正されたインパルス検知時刻を取得し、取得したインパルス検知時刻に基づいて移動局２０の位置座標を測位する。具体的には、測位サーバ１は、基地局２００ａ〜２００ｃにおけるインパルス検知時刻から、２個の基地局間の伝搬時間差を求め、この時間差から双曲線を得る。そして、測位サーバ１は、複数の双曲線の交点に対応する位置を移動局２０の位置座標として算出する。
【００３１】
このように、基地局２００ａ〜２００ｃは、インパルスの電波強度に応じて変動するインパルス検知時刻を補正する。そして、測位サーバ１は、補正されたインパルス検知時刻に基づいて、基地局２００ａ〜２００ｃから移動局２０までの距離を測距し、移動局２０の位置座標を測位する。これにより、実施例２に係る無線測距測位システムＳＹ２は、測距測位を高精度に行うことができる。
【００３２】
［実施例２における移動局の構成］
次に、図３を用いて、図２に示した移動局２０の構成について説明する。図３は、実施例２における移動局２０の構成例を示す図である。図３に示すように、実施例２における移動局２０は、アンテナ２１と、送信部２３と、制御部２５とを有する。
【００３３】
アンテナ２１は、外部装置へ電波を送信する。例えば、アンテナ２１は、基地局２００ａ〜２００ｃへ電波を送信する。
【００３４】
送信部２３は、外部装置に送信するためのデータを生成し、生成したデータを電波として外部装置へ送信する。特に、実施例２における移動局２０の送信部２３は、インパルス発生器２３ａと、ＰＡ（Power Amplifier）２３ｂとを有する。
【００３５】
インパルス発生器２３ａは、後述する制御部２５によって制御されることにより、インパルスを発生させる。ＰＡ２３ｂは、インパルス発生器２３ａによって発生されたインパルスを増幅する。このようにして、送信部２３は、制御部２５からの命令にしたがって、インパルスを送信する。なお、送信部２３は、所定のフレーム単位でインパルスを送信する。
【００３６】
ここで、図４を用いて、送信部２３によって送信されるフレームの構成について説明する。図４は、実施例２における移動局２０によって送信されるフレームの一例を示す図である。図４に示した例では、送信部２３によって送信されるフレームは、プリアンブル部と、測距測位部と、データボディ部とを含む。プリアンブル部は、同期用のインパルスである。測距測位部は、測距測位用のインパルスである。データボディ部は、ユーザデータ等を示すインパルスである。なお、プリアンブル部および測距測位部が用いられる処理については、後述する。
【００３７】
図３の説明に戻って、制御部２５は、移動局２０の送信に関する制御をする。例えば、制御部２５は、インパルス発生器２３ａを制御することにより、所定のタイミングでインパルスを送信させる。
【００３８】
［実施例２における基地局の構成］
次に、図５を用いて、図２に示した基地局２００の構成について説明する。図５は、実施例２における基地局２００の構成例を示す図である。図５に示すように、実施例２における基地局２００は、アンテナ２１０と、スイッチ２２０と、送信部２３０と、受信部２４０と、制御部２５０とを有する。
【００３９】
アンテナ２１０は、外部装置から送信される電波を受信したり、外部装置へ電波を送信したりする。例えば、アンテナ２１０は、移動局２０や外部装置との間で電波を送受する。スイッチ２２０は、基地局２００が送信処理または受信処理のいずれを行うかによって、接続を切り替える。図５の例では、基地局２００が受信処理を行う状態を示しているので、スイッチ２２０は、アンテナ２１０と受信部２４０とを接続している。
【００４０】
送信部２３０は、アンテナ２１０を介して、外部装置へデータを送信する。具体的には、送信部２３０は、インパルス発生器２３１と、ＰＡ２３２とを有する。インパルス発生器２３１は、後述する制御部２５０によって制御されることにより、インパルスを発生させる。ＰＡ２３２は、インパルス発生器２３１によって発生されたインパルスを増幅する。
【００４１】
受信部２４０は、外部装置から電波を受信し、各種処理を行う。特に、実施例２における基地局２００の受信部２４０は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）２４１と、可変ＡＴＴ（Attenuator）２４２と、インパルス検知部２４３と、相関器２４４とを有する。
【００４２】
ＬＮＡ２４１は、アンテナ２１０によって受信された電波を増幅する。例えば、ＬＮＡ２４１は、移動局２０によって送信されたインパルスを増幅し、増幅後のインパルスを可変ＡＴＴ２４２へ出力する。
【００４３】
可変ＡＴＴ２４２は、ＬＮＡ２４１によって増幅されたインパルスの電波強度を減衰させる。具体的には、可変ＡＴＴ２４２は、ＡＴＴ値（減衰値）が設定され、かかるＡＴＴ値が大きいほどインパルスの電波強度を減衰する。なお、可変ＡＴＴ２４２に設定されるＡＴＴ値は、後述する検知余裕検出部２５２によって制御される。
【００４４】
インパルス検知部２４３は、可変ＡＴＴ２４２を通過したインパルスを検知する。具体的には、インパルス検知部２４３は、可変ＡＴＴ２４２から入力されたインパルスの電波強度が所定の受信感度レベルに達した場合に検知する。そして、インパルス検知部２４３は、インパルスを検知した場合に、パルスを出力し、インパルスを検知しなかった場合に、パルスを出力しない。
【００４５】
例えば、インパルス検知部２４３の受信感度レベルが「−１２ｄＢｍ」であるものとする。そして、可変ＡＴＴ２４２を通過する前のインパルスの電波強度が「−１０ｄＢｍ」であるものとする。このような状況において、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値が「０ｄＢｍ」である場合、インパルス検知部２４３には、「−１０ｄＢｍ」のインパルスが入力されるので、インパルス検知部２４３は、インパルスを検知してパルスを出力する。一方、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値が「３ｄＢｍ」である場合、インパルス検知部２４３には、「−１３ｄＢｍ」のインパルスが入力されるので、インパルス検知部２４３は、インパルスを検知せず、パルスを出力しない。
【００４６】
相関器２４４は、フレームのプリアンブル部を用いて、受信タイミングの同期処理を行う。
【００４７】
制御部２５０は、基地局２００を全体制御する。例えば、制御部２５０は、基地局２００が送信処理または受信処理のいずれを行うかを判定し、スイッチ２２０の接続を切替制御する。また、例えば、制御部２５０は、インパルス発生器２３１を制御することにより、所定のタイミングでインパルスを送信させる。
【００４８】
また、実施例２における基地局２００の制御部２５０は、インパルス検知時刻を補正する。具体的には、制御部２５０は、初期検出部２５１と、検知余裕検出部２５２と、補正部２５３とを有する。
【００４９】
初期検出部２５１は、移動局２０によって送信されたインパルスのうち、インパルス検知部２４３によって最初に検知された測距測位部のインパルスの時刻を検知し、検知したインパルス検知時刻を記憶しておく。
【００５０】
検知余裕検出部２５２は、移動局２０から受信したインパルスの電波強度と、基地局２００の受信限界強度との差である検知余裕を検出する。具体的には、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値を徐々に大きくして、移動局２０によって送信されたインパルスを徐々に減衰させる。そして、検知余裕検出部２５２は、減衰されたインパルスをインパルス検知部２４３が検知できるか否かを判定する。そして、検知余裕検出部２５２は、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知されなくなった場合に、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知された可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値の最大値を検知余裕として検出する。
【００５１】
ここで、図６を用いて、初期検出部２５１および検知余裕検出部２５２による処理の例について説明する。図６は、図５に示した初期検出部２５１および検知余裕検出部２５２による処理の一例を示す図である。なお、図６の上段は、インパルス検知部２４３に入力されるインパルスの例を示している。また、図６の中段は、インパルス検知部２４３から出力されるパルスの例を示している。また、図６の下段は、可変ＡＴＴ２４２に設定されるＡＴＴ値の例を示している。また、図６に示した例において、インパルス検知部２４３の受信感度レベルは、「ＴＨ２」であるものとする。
【００５２】
まず、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値を「０」に初期化する。そして、図６に示した例のように、インパルス検知部２４３には、測距測位部のインパルスとして、インパルスＩｎ１１が入力される。インパルスＩｎ１１の強度が受信感度レベルＴＨ２に達しているので、インパルス検知部２４３は、インパルスＩｎ１１を検知する。このとき、初期検出部２５１は、インパルスＩｎ１１を検知し、その時刻（インパルス検知時刻）を記憶する。
【００５３】
続いて、検知余裕検出部２５２は、図６の下段に示すように、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に所定の値を設定する。ＡＴＴ値を設定された可変ＡＴＴ２４２は、ＬＮＡ２４１から入力されたインパルスの電波強度を減衰し、減衰したインパルスＩｎ１２をインパルス検知部２４３へ出力する。そして、検知余裕検出部２５２は、インパルス検知部２４３によってインパルスＩｎ１２が検知されるか否かを判定する。図６に示した例では、インパルス検知部２４３は、電波強度が受信感度レベルＴＨ２に達しているインパルスＩｎ１２を検知する。
【００５４】
インパルス検知部２４３によってインパルスＩｎ１２が検知されたので、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、前回設定した値よりも大きい値を設定する。ＡＴＴ値を設定された可変ＡＴＴ２４２は、インパルスＩｎ１３をインパルス検知部２４３へ出力する。図６に示した例では、インパルス検知部２４３は、電波強度が受信感度レベルＴＨ２に達しているインパルスＩｎ１３を検知する。
【００５５】
続いて、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、前回設定した値よりも大きい値を設定する。ＡＴＴ値を設定された可変ＡＴＴ２４２は、インパルスＩｎ１４をインパルス検知部２４３へ出力する。図６に示した例では、インパルス検知部２４３は、インパルスＩｎ１４の電波強度が受信感度レベルＴＨ２に達していないので、インパルスＩｎ１４を検知しない。
【００５６】
インパルス検知部２４３によってインパルスＩｎ１４が検知されなかったので、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２によってインパルスＩｎ１３が検知された際のＡＴＴ値を検知余裕として検出する。これは、測距測位に用いられるインパルス検知時刻が、インパルスＩｎ１１を受信した時刻であり、受信限界強度がインパルスＩｎ１３の電波強度であるからである。すなわち、インパルスＩｎ１１の電波強度と、インパルスＩｎ１３の電波強度との差が「検知余裕」に該当し、かかる検知余裕は、可変ＡＴＴ２４２によってインパルスＩｎ１３が検知された際のＡＴＴ値に該当する。
【００５７】
例えば、インパルスＩｎ１１の電波強度が「−１０ｄＢｍ」であるものとする。また、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、前回設定した値よりも「１ｄＢｍ」だけ大きい値を設定するものとする。かかる場合、インパルスＩｎ１２の電波強度は「−１１ｄＢｍ」であり、インパルスＩｎ１３の電波強度は「−１２ｄＢｍ」であり、インパルスＩｎ１４の電波強度は「−１３ｄＢｍ」である。
【００５８】
このような条件の下、図６に示した例では、インパルス検知部２４３によってインパルスＩｎ１４が検知されなかったので、基地局２００の受信限界強度は、インパルスＩｎ１３の電波強度「−１２ｄＢｍ」である。すなわち、検知余裕は、インパルスＩｎ１１の電波強度「−１０ｄＢｍ」と、受信限界強度「−１２ｄＢｍ」との差である「２ｄＢｍ」に該当する。これは、可変ＡＴＴ２４２によってインパルスＩｎ１３が検知された際のＡＴＴ値「２ｄＢｍ」に該当する。
【００５９】
補正部２５３は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、インパルス検知時刻を補正する。
【００６０】
ここで、図７を用いて、検知余裕と検知誤差時間との関係について説明する。図７は、検知余裕と検知誤差時間との関係の一例を示す図である。図７に示した例では、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合を基準としている。具体的には、図７に示した例では、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合、検知誤差時間を「０」としている。なお、基地局２００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合に、検知誤差時間が発生しないように製造時に調整される。
【００６１】
ここで、検知余裕が１２［ｄＢ］よりも小さい場合、基地局２００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合よりも遅い時刻にインパルスを検知する。したがって、図７に示すように、検知余裕が１２［ｄＢ］よりも小さい場合、検知誤差時間は正の値になる。また、検知余裕が１２［ｄＢ］よりも大きい場合、基地局２００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合よりも早い時刻にインパルスを検知する。したがって、図７に示すように、検知余裕が１２［ｄＢ］よりも小さい場合、検知誤差時間は負の値になる。
【００６２】
上述したように、基地局２００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合に検知誤差時間が発生しないように調整される。したがって、インパルス受信時における検知余裕が１２［ｄＢ］でない場合、インパルス検知時刻には検知誤差時間が発生する。そこで、補正部２５３は、図７に示したような検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、インパルス検知時刻を補正する。
【００６３】
例えば、補正部２５３が、図７に示したような検知余裕と検知誤差時間との関係を示す情報を保持しているものとする。このとき、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕が６［ｄＢ］である場合、補正部２５３は、図７に示した例のように、検知誤差時間ｆ（６）を算出する。そして、補正部２５３は、初期検出部２５１によって検出されたインパルス検知時刻から検知誤差時間ｆ（６）の絶対値分を減算する。また、例えば、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕が１４［ｄＢ］である場合、補正部２５３は、図７に示した例のように、検知誤差時間ｆ（１４）を算出し、インパルス検知時刻に検知誤差時間ｆ（１４）の絶対値分を加算する。
【００６４】
［検知余裕と検知誤差時間との関係の算出例］
次に、図８を用いて、図７に示した検知余裕と検知誤差時間との関係の算出処理について説明する。図８は、検知余裕と検知誤差時間との関係の算出処理例を示す図である。上述したように、検知余裕と検知誤差時間との関係を示す情報は、基地局２００の製造工程において算出される。
【００６５】
具体的には、検知余裕と検知誤差時間との関係を算出する場合、図８に示した例のように、２個の基地局２００−１と基地局２００−２とが、可変ＡＴＴ２を介して有線接続される。また、基地局２００−１および２００−２には、タイムインターバルアナライザ３が接続される。なお、検知余裕と検知誤差時間との関係を算出する場合、基地局２００−１の可変ＡＴＴ２４２−１のＡＴＴ値、および、基地局２００−２の可変ＡＴＴ２４２−２のＡＴＴ値には、「０」が設定される。
【００６６】
タイムインターバルアナライザ３は、基地局２００−２によってインパルスが検知された時刻ｔａと、基地局２００−１によってインパルスが送信された時刻ｔｂとの差「ｔａ−ｔｂ」を計測する。
【００６７】
このような構成の下、基地局２００−１は、基地局２００−２に対して、インパルスを連続的に送信する。なお、基地局２００−１によってインパルスが送信される間隔は、測定を容易にするために、基地局２００−１の送信したインパルスが基地局２００−２によってインパルスが検知されるのにかかる時間よりも長いことが好ましい。
【００６８】
そして、可変ＡＴＴ２のＡＴＴ値を変動させて、基地局２００−２が受信限界に達した際のＡＴＴ値を検出する。そして、検出したＡＴＴ値から１２［ｄＢ］を減算し、減算した値を可変ＡＴＴ２のＡＴＴ値に設定して、「ｔａ−ｔｂ」を計測する。そして、計測した「ｔａ−ｔｂ」の値を基準とするために、基地局２００は、ここで計測された「ｔａ−ｔｂ」が「０」になるように調整される。そして、可変ＡＴＴ２のＡＴＴ値を変動させながら、「ｔａ−ｔｂ」を計測することにより、図７に示したような検知余裕と検知誤差時間との関係を算出する。
【００６９】
なお、上記では、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合を基準としたが、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合を基準にしなくてもよい。例えば、検知限界が基準であってもよいし、検知余裕が６［ｄＢ］である場合を基準にしてもよい。
【００７０】
このようにして、算出された検知余裕と検知誤差時間との関係を示す情報は、各基地局２００に記憶される。なお、上述したように、限界強度と検知余裕との差が一定であれば、検知誤差時間はほぼ同一になるので、基地局ごとに検知余裕と検知誤差時間との関係を算出しなくてよい。
【００７１】
［実施例２における基地局による処理手順］
次に、図９を用いて、実施例２における基地局２００による処理の手順について説明する。図９は、実施例２における基地局２００による処理手順を示すフローチャートである。
【００７２】
図９に示すように、基地局２００の検知余裕検出部２５２は、まず、変数ｎ１を「０」に初期化する（ステップＳ１０１）。そして、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、ｎ１を設定する。すなわち、ここでは、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に「０」を設定する。
【００７３】
続いて、基地局２００の受信部２４０は、移動局２０によって送信されたインパルスを受信した場合に（ステップＳ１０２肯定）、プリアンブル部のインパルスを用いて同期処理を行う（ステップＳ１０３）。そして、インパルス検知部２４３は、測距測位部のインパルスを検知する。
【００７４】
同期処理が完了した場合（ステップＳ１０４肯定）、初期検出部２５１は、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知された時刻を検出して、検出したインパルス検知時刻ｔ１を記憶しておく（ステップＳ１０５）。
【００７５】
インパルスを検出できた場合（ステップＳ１０６肯定）、検知余裕検出部２５２は、変数ｎ１に定数値ｄｎ１を加算する（ステップＳ１０７）。そして、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、変数ｎ１を設定する（ステップＳ１０８）。すなわち、ここでは、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に「０＋ｄｎ１」を設定する。
【００７６】
インパルス検知部２４３は、可変ＡＴＴ２４２によって減衰された測距測位部のインパルスを検知する（ステップＳ１０９）。インパルス検知部２４３によってインパルスが検知された場合（ステップＳ１１０肯定）、検知余裕検出部２５２は、変数ｎ１に定数値ｄｎ１を加算し、加算した値が所定の閾値Ｎ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
【００７７】
「ｎ１＋ｄｎ１＜Ｎ１」でない場合（ステップＳ１１１否定）、基地局２００は、処理を終了する。一方、「ｎ１＋ｄｎ１＜Ｎ１」である場合（ステップＳ１１１肯定）、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、変数ｎ１を設定する（ステップＳ１０８）。
【００７８】
基地局２００は、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知されている場合（ステップＳ１１０肯定）、ステップＳ１０７〜Ｓ１１１における処理手順を繰り返し行う。
【００７９】
一方、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知されなかった場合（ステップＳ１１０否定）、検知余裕検出部２５２は、検知余裕を検出する（ステップＳ１１２）。具体的には、検知余裕検出部２５２は、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知されなかった場合における可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値「ｎ１」から「ｄｎ１」を減算した値「ｎ１−ｄｎ１」を、検知余裕として検出する。
【００８０】
続いて、補正部２５３は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定する（ステップＳ１１３）。そして、補正部２５３は、ステップＳ１１３において特定した検知誤差時間を用いて、インパルス検知時刻ｔ１を補正する（ステップＳ１１４）。
【００８１】
その後、基地局２００は、測距測位部の２発目以降のインパルスを受信し、データボディ部のインパルスを受信する。なお、基地局２００は、検知余裕を検出した後であっても、測距測位部のインパルスを徐々に減衰させて受信してもよいし、測距測位部のインパルスを破棄してもよい。
【００８２】
［実施例２の効果］
上述してきたように、実施例２に係る無線測距測位システムＳＹ２では、基地局２００が、インパルス受信時に受信したインパルスの電波強度と受信限界強度との差である検知余裕を検出する。そして、基地局２００は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、インパルス検知時刻を補正する。そして、測位サーバ１は、各基地局によって補正されたインパルス検知時刻を用いて、測距測位を行う。これにより、実施例２に係る無線測距測位システムＳＹ２は、ＴＤＯＡ測位方式を採用する場合に、測距測位を高精度に行うことができる。
【００８３】
なお、上記実施例２では、１個のフレームに含まれる測距測位部のインパルスを減衰させる例を示した。しかし、移動局２０が複数のフレームを基地局２００へ送信し、基地局２００がフレームごとにインパルスを減衰させることにより、検知余裕を検出してもよい。
【００８４】
図１０を用いて具体的に説明する。図１０は、基地局２００によって減衰されるフレームの一例を示す図である。図１０に示した例において、基地局２００は、移動局２０から複数のフレームを受信し、フレームごとにインパルスを減衰している。具体的には、基地局２００は、移動局２０から最初に受信したフレームＦ１１については減衰させていない。そして、基地局２００は、移動局２０から次に受信したフレームＦ１２を減衰させ、さらに、フレームＦ１３をフレームＦ１２よりも減衰させている。このようにして、基地局２００は、フレームごとにインパルスを減衰させ、減衰後のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、検知余裕を検出することができる。このように、フレームごとにインパルスを減衰させることは、例えば、１個のフレーム内でインパルスごとに減衰処理を行うことが困難である場合に有効である。
【実施例３】
【００８５】
上記実施例２では、基地局２００が、受信したインパルスを徐々に減衰させることにより、限界強度を検出する例を示した。しかし、移動局が徐々に減衰させたインパルスを送信することにより、基地局２００が限界強度を検出してもよい。そこで、実施例３では、移動局が徐々に減衰させたインパルスを送信する例について説明する。
【００８６】
［実施例３の概要］
まず、図１１を用いて、実施例３に係る無線測距測位システムの概要について説明する。図１１は、実施例３における移動局３０によって送信されるフレームの一例を示す図である。図１１に示した例のように、実施例３における移動局３０は、電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを基地局２００へ送信する。具体的には、移動局３０は、測距測位部のインパルスの電波強度を徐々に減衰させる。かかるフレームを受信した基地局２００は、測距測位部のインパルスを減衰させることなく、検知余裕を検出することができる。
【００８７】
［実施例３における移動局の構成］
次に、図１２を用いて、実施例３における移動局３０の構成について説明する。図１２は、実施例３における移動局３０の構成例を示す図である。図３に示すように、実施例２における移動局３０は、アンテナ２１と、制御部２５と、送信部３３とを有する。以下では、既に示した構成部位と同様の機能を有する部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。
【００８８】
送信部３３は、インパルス発生器２３ａと、ＰＡ２３ｂと、可変ＡＴＴ３３ｃとを有する。可変ＡＴＴ３３ｃは、ＰＡ２３ｂから出力されたインパルスを減衰させる。例えば、可変ＡＴＴ３３ｃは、図１１に示した例のように、測距測位部のインパルスを徐々に減衰させる。なお、可変ＡＴＴ３３ｃに設定されるＡＴＴ値は、制御部２５によって決定される。
【００８９】
なお、実施例３における基地局は、図５に示した基地局２００と同様の構成であってもよいし、図５に示した基地局２００から可変ＡＴＴ２４２を除いた構成であってもよい。ただし、実施例３における基地局は、可変ＡＴＴ２４２を有する場合であっても、受信したインパルスを減衰させないので、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値を常に「０」に設定する。
【００９０】
［実施例３の効果］
上述してきたように、実施例３における移動局３０は、電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを基地局２００へ送信する。これにより、基地局２００は、測距測位部のインパルスを減衰させることなく、検知余裕を検出することができる。
【００９１】
なお、実施例３における移動局３０は、徐々に減衰させたインパルスと、かかるインパルスの電波強度を示すデータとを送信してもよい。これにより、基地局２００は、各インパルスの電波強度を検出する処理を行わずに、検知余裕を検出することができる。
【００９２】
なお、実施例３における移動局３０は、１個のフレーム内のインパルスを徐々に減衰させずに、例えば、図１０に示した例のように、フレームごとにインパルスの電波強度を徐々に減衰させてもよい。これにより、移動局３０は、１個のフレーム内でインパルスごとに減衰処理を行うことが困難である場合であっても、基地局に対して、電波強度を徐々に減衰させたインパルスを送信することができる。
【実施例４】
【００９３】
上記実施例２および３では、実施例１において説明した無線測距測位システムを、ＴＤＯＡ測位方式を採用する無線測距測位システムに適用する例について説明した。しかし、実施例１において説明した無線測距測位システムは、ＴＷＲ（Two Way Ranging）測距方式や、ＴＷＲ測距方式を複数組み合わせたＴＯＡ（Time Of Arrival）測位方式にも適用することができる。そこで、実施例４では、実施例１において説明した無線測距測位システムを、ＴＷＲ測距方式やＴＯＡ測位方式に適用する例について説明する。
【００９４】
［実施例４に係る無線測距測位システムの構成］
まず、図１３を用いて、実施例４に係る無線測距測位システムの構成について説明する。図１３は、実施例４に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。ここでは移動端末が各基地局の位置情報を持っており、移動端末側で測位計算を行うことを想定した例である。図１３に示した無線測距測位システムＳＹ３は、ＴＷＲ測距方式を採用しているものとする。
【００９５】
図１３に示すように、無線測距測位システムＳＹ３は、移動局４０と、基地局４００とを有する。移動局４０は、基地局４００に対してインパルスを送信する。基地局４００は、移動局４０から送信されたインパルスに応答して、移動局４０に対してインパルスを送信する。無線測距測位システムＳＹ３では、移動局４０と基地局４００との間で送受されるインパルスの往復時間に基づいて、移動局４０と基地局４００との距離を測距する。
【００９６】
図１３に示した例では、移動局４０は、時刻ｔａ１にインパルスを送信している。また、基地局４００は、時刻ｔｂ１に移動局４０から送信されたインパルスを検知している。そして、基地局４００は、時刻ｔｂ１から予め決められている時間が経過した場合に、インパルスを送信する。図１３に示した例では、基地局４００は、時刻ｔｂ２にインパルスを送信している。そして、移動局４０は、時刻ｔａ２に基地局４００から送信されたインパルスを検知している。図１３に示した例において、移動局４０は、時刻ｔａ２と時刻ｔａ１との差に基づいて測距を行う。
【００９７】
なお、前述した「予め決められている時間」とは、測距処理に誤差が生じないように決められている時間であり、例えば、基地局４００によるインパルス受信処理および送信処理にかかる時間にマージンが加算された時間である。
【００９８】
ここで、基地局４００がインパルスを検知する時刻ｔｂ１は、移動局４０から送信されるインパルスの電波強度によって変動する。さらに、移動局４０がインパルスを検知する時刻ｔａ２は、基地局４００から送信されるインパルスの電波強度によって変動する。そこで、ＴＷＲ測距方式を採用する無線測距測位システムＳＹ３では、移動局４０と、基地局４００との双方が、インパルス検知時刻を補正する。
【００９９】
具体的には、基地局４００は、移動局４０からインパルスを受信した場合に、検知したインパルスの電波強度と自装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する。そして、基地局４００は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検出した検知余裕に対応する検知誤差時間を特定する。そして、基地局４００は、特定した検知誤差時間を用いて、移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正する。
【０１００】
ここで、図１４を用いて、基地局４００による補正処理について説明する。図１４は、実施例４における基地局４００による補正処理の一例を示す図である。なお、ここでは、基地局４００は、図７に例示した検知余裕と検知誤差時間との関係を示す情報を保持しているものとする。すなわち、基地局４００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合に、検知誤差時間が発生しないように設定、製造されているものとする。
【０１０１】
図１４に示した例において、基地局４００は、時刻ｔｂ１に、移動局４０から送信されたインパルスを検知している。ここで、基地局４００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合、図１４に示した時刻ｔｂ０にインパルスを検知するものとする。すなわち、図１４に示した例では、基地局４００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合よりも遅い時刻ｔｂ１にインパルスを検知したことになる。したがって、基地局４００は、図７に示した例のように、正の値である検知誤差時間を特定する。
【０１０２】
かかる場合、基地局４００は、時刻ｔｂ０にインパルスを検知したものとして、インパルスの送信処理を行う。具体的には、基地局４００は、時刻ｔｂ０から、予め決められている時間ｔｂが経過した場合に、移動局４０に対してインパルスを送信する。言い換えれば、基地局４００は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて特定した検知誤差時間を用いて、予め決められている時間ｔｂを時刻ｔｂ´に補正し、時刻ｔｂ１から時間ｔｂ´が経過した場合に、移動局４０に対してインパルスを送信する。
【０１０３】
移動局４０は、基地局４００からインパルスを受信した場合に、検知したインパルスの電波強度と自装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する。そして、移動局４０は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検出した検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、インパルス時刻ｔａ２を補正する。
【０１０４】
なお、図１３に示した無線測距測位システムＳＹ３を複数組み合わせることにより、ＴＯＡ測位方式を採用する無線測距測位システムになる。図１５を用いて具体的に説明する。図１５は、実施例４に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。図１５に示した無線測距測位システムＳＹ４は、ＴＯＡ測位方式を採用しており、移動局４０と、基地局４００ａ〜４００ｃを有する。
【０１０５】
移動局４０は、基地局４００ａ〜４００ｃに対してインパルスを送信する。また、移動局４０は、基地局４００ａ〜４００ｃから送信されたインパルスを受信した場合に、インパルス検知時刻を補正する。
【０１０６】
基地局４００ａ〜４００ｃは、移動局４０から送信されたインパルスを受信した場合に、図１４を用いて説明した処理と同様に、移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正する。
【０１０７】
このように、実施例４に係る無線測距測位システムでは、基地局４００が、移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正し、移動局４０が、基地局４００によって送信されたインパルスを検知したインパルス検知時刻を補正する。これにより、実施例４に係る無線測距測位システムは、測距測位を高精度に行うことができる。
【０１０８】
［実施例４における移動局の構成］
次に、図１６を用いて、実施例４における移動局４０の構成について説明する。図１６は、実施例４における移動局４０の構成例を示す図である。図１６に示すように、実施例４における移動局４０は、アンテナ２１と、スイッチ２２と、送信部２３と、受信部４４と、制御部４５とを有する。
【０１０９】
受信部４４は、ＬＮＡ４４ａと、可変ＡＴＴ４４ｂと、インパルス検知部４４ｃと、相関器４４ｄとを有する。ＬＮＡ４４ａ、可変ＡＴＴ４４ｂ、インパルス検知部４４ｃ、相関器４４ｄは、それぞれ図５に示したＬＮＡ２４１、可変ＡＴＴ２４２、インパルス検知部２４３、相関器２４４とほぼ同様の処理を行う。
【０１１０】
具体的には、ＬＮＡ４４ａは、基地局４００から受信したインパルスを増幅する。可変ＡＴＴ４４ｂは、インパルスの電波強度を減衰する。インパルス検知部４４ｃは、インパルスを検知する。相関器４４ｄは、プリアンブル部のインパルスに基づいて同期処理を行う。
【０１１１】
制御部４５は、初期検出部４５ａと、検知余裕検出部４５ｂと、補正部４５ｃとを有する。初期検出部４５ａ、検知余裕検出部４５ｂ、補正部４５ｃは、それぞれ図５に示した初期検出部２５１、検知余裕検出部２５２、補正部２５３とほぼ同様の処理を行う。
【０１１２】
具体的には、初期検出部４５ａは、基地局４００によって送信されたインパルスのうち、インパルス検知部４４ｃによって検知されたインパルス検知時刻を検出する。
【０１１３】
検知余裕検出部４５ｂは、初期検出部４５ａによってインパルス検知時刻が検出されたインパルスの電波強度と、移動局４０の受信限界強度との差である検知余裕を検出する。なお、検知余裕検出部４５ｂは、図５に示した検知余裕検出部２５２と同様に、可変ＡＴＴ４４ｂのＡＴＴ値を徐々に大きくすることにより、検知余裕を検出する。
【０１１４】
補正部４５ｃは、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕検出部４５ｂによって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、初期検出部４５ａによって検出されたインパルス検知時刻を補正する。
【０１１５】
［実施例４における基地局の構成］
次に、実施例４における基地局４００の構成について説明する。実施例４における基地局４００は、図５に示した基地局２００の構成と同様である。ただし、基地局４００は、図５に示した基地局２００と比較して、補正部２５３の処理が異なる。ここでは、基地局２００と基地局４００とを区別するために、基地局４００の補正部を、補正部４５３とする。
【０１１６】
補正部４５３は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定する。そして、補正部４５３は、特定した検知誤差時間を用いて、移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正する。
【０１１７】
図１４に示した例を用いて説明する。例えば、補正部４５３は、特定した検知誤差時間を用いて、予め決められている時間ｔｂを時間ｔｂ´に補正する。制御部２５０は、初期検出部２５１によって検出されたインパルス検知時刻から、補正部４５３によって補正された時間ｔｂ´が経過した場合に、移動局４０に対してインパルスを送信するように、送信部２３０を制御する。
【０１１８】
［実施例４の効果］
上述してきたように、実施例４に係る無線測距測位システムでは、基地局４００が、移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正し、移動局４０が、基地局４００によって送信されたインパルスを検知したインパルス検知時刻を補正する。これにより、実施例４に係る無線測距測位システムは、ＴＷＲ測距方式や、ＴＯＡ測位方式を採用する場合に、測距測位を高精度に行うことができる。
【０１１９】
なお、上記実施例４では、移動局４０および基地局４００が、受信したインパルスを徐々に減衰させることにより、検知余裕を検出する例を示した。しかし、移動局４０が図１１に示した例のように、徐々に減衰させたインパルスを送信することにより、基地局４００が検知余裕を検出してもよい。また、基地局４００が図１１に示した例のように、徐々に減衰させたインパルスを送信することにより、移動局４０が検知余裕を検出してもよい。これは、移動局４０および基地局４００の送信部に可変ＡＴＴを設けることにより実現できる。
【０１２０】
また、上記実施例４では、基地局４００が移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正する例を示した。しかし、基地局４００が送信時刻を補正せずに、補正すべき検知誤差時間を移動局４０へ送信してもよい。そして、移動局４０は、基地局４００から受信した検知誤差時間を用いて、インパルスの往復時間を補正してもよい。
【０１２１】
また、上記実施例４のように、ＴＷＲ測距方式やＴＯＡ測位方式を用いる場合、検知余裕と検知誤差時間との関係は、ＴＷＲ測距方式を用いて算出してもよい。図１７を用いて具体的に説明する。図１７は、検知余裕と検知誤差時間との関係の算出処理例を示す図である。
【０１２２】
図１７に示した例では、検知余裕と検知誤差時間との関係を算出する場合に、２個の端末４０Ａと端末４０Ｂとが、可変ＡＴＴ４を介して有線接続される。なお、端末４０Ａは、移動局４０であってもよいし、基地局４００であってもよい。また、端末４０Ｂは、移動局４０であってもよいし、基地局４００であってもよい。ただし、ここでは、端末４０Ａと端末４０Ｂとは、送信出力および受信感度が同一であるものとする。
【０１２３】
このような構成の下、端末４０Ａは、端末４０Ｂまでの距離を測定する。そして、可変ＡＴＴ４のＡＴＴ値を変動させて、端末４０Ａおよび４０Ｂが受信限界に達した際のＡＴＴ値を検出する。続いて、算出したＡＴＴ値から１２［ｄＢ］を減算し、減算した値を可変ＡＴＴ４のＡＴＴ値に設定して、端末４０Ａによって測定された端末４０Ｂまでの距離を取得する。そして、端末４０Ａによる測距処理の結果を、光速ｃの２倍で除算することにより、時間を取得する。そして、取得した時間を基準とするために、移動局４０や基地局４００は、ここで取得された時間が「０」になるように製造時に調整される。そして、可変ＡＴＴ４のＡＴＴ値を変動させながら、端末４０Ａによる測距処理の結果を光速ｃの２倍で除算した時間を計測することにより、図７に示したような検知余裕と検知誤差時間との関係を算出する。
【実施例５】
【０１２４】
上記実施例４では、１個のフレームに含まれる測距測位部のインパルスを減衰させる例を示した。しかし、移動局が複数のフレームを基地局へ送信し、基地局がフレームごとにインパルスを減衰させることにより検知余裕を検出してもよい。また、基地局が複数のフレームを移動局へ送信し、移動局がフレームごとにインパルスを減衰させることにより検知余裕を検出してもよい。そして、移動局が、自装置の検知余裕と、基地局の検知余裕とを取得して、インパルスの往復時間を補正して測距を行うようにしてもよい。そこで、実施例５では、移動局および基地局が複数のフレームを送信し、基地局が、自装置の検知余裕と、基地局の検知余裕を取得する例について説明する。
【０１２５】
［実施例５の概要］
まず、実施例５に係る無線測距測位システムＳＹ５の概要について説明する。実施例５における移動局５０や基地局５００が複数のフレームを送信する場合、インパルスの電波強度を減衰させる態様として、以下に示す（１）〜（４）が考えられる。
【０１２６】
（１）移動局５０ ：電波強度が同一であるインパルスを送信する。
基地局５００：受信したインパルスをフレームごとに徐々に減衰させる。
（２）移動局５０ ：フレームごとに電波強度を減衰させたインパルスを送信する。
基地局５００：受信したインパルスを減衰させない。
（３）基地局５００：電波強度が同一であるインパルスを送信する。
移動局５０ ：受信したインパルスをフレームごとに徐々に減衰させる。
（４）基地局５００：フレームごとに電波強度を減衰させたインパルスを送信する。
移動局５０ ：受信したインパルスを減衰させない。
【０１２７】
上記（１）の態様の場合、基地局５００は、移動局５０から送信されるフレームを受信し、フレームごとにインパルスの電波強度を減衰させて、減衰後のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、検知余裕を検出する。そして、基地局５００は、検出した検知余裕を移動局５０へ送信する。
【０１２８】
上記（２）の態様の場合、基地局５００は、移動局５０から送信されるフレームを受信し、フレームごとに電波強度の異なるインパルスを検知できるか否かを判定することにより、検知余裕を検出する。そして、移動局５０は、基地局５００からインパルスが送信されるか否かを判定することにより、基地局５００の検知余裕を検出することができる。または、基地局５００が、自装置の検知余裕を検出し、検出した検知余裕を移動局５０へ送信してもよい。これにより、移動局５０は、基地局５００の検知余裕を取得することができる。
【０１２９】
上記（３）の態様の場合、移動局５０は、基地局５００から送信されるフレームを受信し、フレームごとにインパルスの電波強度を減衰させて、減衰後のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、検知余裕を検出する。
【０１３０】
上記（４）の態様の場合、移動局５０は、基地局５００から送信されるフレームを受信し、フレームごとに電波強度の異なるインパルスを検知できるか否かを判定することにより、検知余裕を検出する。
【０１３１】
以下に、上記（２）と（３）とを用いた例について説明する。すなわち、移動局５０は、フレームごとに電波強度を減衰させたインパルスを送信することにより、基地局５００の検知余裕を検出する。また、移動局５０は、基地局５００から受信したインパルスを徐々に減衰させることにより、自装置の検知余裕を検出する。なお、実施例５における移動局５０の処理については、図１９を用いて詳述する。
【０１３２】
［実施例５における移動局５０の構成］
図１８を用いて、実施例５における移動局５０の構成について説明する。図１８は、実施例５における移動局５０の構成例を示す図である。図１８に示すように、実施例５における移動局５０は、アンテナ２１と、スイッチ２２と、制御部４５と、送信部５３と、受信部５４とを有する。
【０１３３】
送信部５３は、インパルス発生器２３ａと、ＰＡ２３ｂと、送信側可変ＡＴＴ５３ｃとを有する。送信側可変ＡＴＴ５３ｃは、ＰＡ２３ｂから出力されたインパルスを減衰させる。例えば、送信側可変ＡＴＴ５３ｃは、フレームごとに、インパルスを徐々に減衰させる。なお、可変ＡＴＴ５３ｃに設定されるＡＴＴ値は、制御部４５によって決定される。
【０１３４】
受信部５４は、ＬＮＡ４４ａと、受信側可変ＡＴＴ５４ｂと、インパルス検知部４４ｃと、相関器４４ｄとを有する。受信側可変ＡＴＴ５４ｂは、図１６に示した可変ＡＴＴ４４ｂと同様に、基地局５００から受信したインパルスの電波強度を減衰する。
【０１３５】
［実施例５における移動局の処理手順］
次に、図１９を用いて、実施例５における移動局５０による処理の手順について説明する。図１９は、実施例５における移動局５０による処理手順を示すフローチャートである。
【０１３６】
図１９に示すように、移動局５０の検知余裕検出部４５ｂは、まず、変数ｎ１およびｎ２を「０」に初期化する（ステップＳ２０１）。続いて、検知余裕検出部４５ｂは、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘに、変数ｎ１を設定する（ステップＳ２０２）。また、検知余裕検出部４５ｂは、受信側可変ＡＴＴ５４ｂのＡＴＴ値Ｒｘに、変数ｎ２を設定する（ステップＳ２０３）。すなわち、この時点において、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘと、受信側可変ＡＴＴ５４ｂのＡＴＴ値Ｒｘとは、「０」に設定される。
【０１３７】
続いて、移動局５０の送信部５３は、基地局５００に対して、インパルスを送信する（ステップＳ２０４）。このとき、移動局５０の制御部４５は、インパルスを送信した時刻ｔａ１を記憶しておく。
【０１３８】
基地局５００からのインパルスを受信しない場合（ステップＳ２０５否定）、移動局５０は、ステップＳ２０２に戻って処理を行う。一方、ステップＳ２０４において送信したインパルスに応答して、基地局５００からインパルスが送信された場合（ステップＳ２０５肯定）、検知余裕検出部４５ｂは、変数ｎ１に定数値ｄｎ１を加算する。そして、検知余裕検出部４５ｂは、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘに、変数ｎ１を設定する（ステップＳ２０６）。このとき、移動局５０の初期検出部４５ａは、インパルス検知部４４ｃによってインパルスが検知されたインパルス検知時刻ｔａ２を記憶しておく。
【０１３９】
続いて、送信部５３は、基地局５００に対して、インパルスを送信する（ステップＳ２０７）。すなわち、送信部５３は、送信側可変ＡＴＴ５３ｃによって減衰されたインパルスを基地局５００へ送信する。
【０１４０】
ステップＳ２０７において送信したインパルスに応答して、基地局５００からインパルスが送信された場合（ステップＳ２０８肯定）、検知余裕検出部４５ｂは、変数ｎ１に定数値ｄｎ１を加算し、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘに、変数ｎ１を設定する（ステップＳ２０６）。
【０１４１】
移動局５０は、ステップＳ２０７において送信したインパルスに応答して、基地局５００からインパルスが送信されている場合（ステップＳ２０８肯定）、ステップＳ２０６およびＳ２０７における処理手順を繰り返し行う。すなわち、移動局５０は、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘを徐々に増加させることにより、徐々に減衰されたインパルスを基地局５００へ送信する。
【０１４２】
一方、基地局５００がステップＳ２０７において送信したインパルスに応答せずに、インパルスを送信しない場合（ステップＳ２０８否定）、検知余裕検出部４５ｂは、「ｎ１−ｄｎ１」を基地局５００の検知余裕として検出する（ステップＳ２０９）。そして、検知余裕検出部４５ｂは、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘを「０」に初期化する（ステップＳ２１０）。
【０１４３】
続いて、検知余裕検出部４５ｂは、変数ｎ２に定数値ｄｎ２を加算し、受信側可変ＡＴＴ５４ｂのＡＴＴ値Ｒｘに、変数ｎ２を設定する（ステップＳ２１１）。続いて、送信部５３は、基地局５００に対して、インパルスを送信する（ステップＳ２１２）。
【０１４４】
ステップＳ２１２において送信したインパルスに応答して、基地局５００から送信されたインパルスを受信した場合（ステップＳ２１３肯定）、検知余裕検出部４５ｂは、変数ｎ２に定数値ｄｎ２を加算し、受信側可変ＡＴＴ５４ｂのＡＴＴ値Ｒｘに、変数ｎ２を設定する（ステップＳ２１１）。
【０１４５】
移動局５０は、ステップＳ２１２において送信したインパルスに応答して、基地局５００から送信されたインパルスを受信している場合（ステップＳ２１３肯定）、ステップＳ２１１およびＳ２１２における処理手順を繰り返し行う。すなわち、移動局５０は、受信側可変ＡＴＴ５４ｂのＡＴＴ値Ｒｘを徐々に増加させることにより、徐々に減衰されたインパルスを受信する。
【０１４６】
一方、基地局５００から送信されたインパルスを受信しない場合（ステップＳ２１３否定）、検知余裕検出部４５ｂは、「ｎ２−ｄｎ２」を移動局５０の検知余裕として検出する（ステップＳ２１４）。
【０１４７】
続いて、補正部４５ｃは、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、ステップＳ２０９において算出された検知余裕に対応する検知誤差時間ｔａｘを特定するとともに、ステップＳ２１４において算出された検知余裕に対応する検知誤差時間ｔａｙを特定する。そして、補正部４５ｃは、検知誤差時間ｔａｘおよびｔａｙを用いて、移動局５０と基地局５００との間で送受されたインパルスの往復時間「ｔａ２−ｔａ１」を補正する（ステップＳ２１５）。そして、移動局５０は、補正した往復時間に基づいて、基地局５００までの距離を測距する。
【０１４８】
なお、図１９では、図９に示したステップＳ１０４や、Ｓ１０６、Ｓ１１１等における処理手順を省略したが、実際には、移動局５０は、ステップＳ１０４や、Ｓ１０６、Ｓ１１１等における処理手順を行う。
【０１４９】
［実施例５の効果］
上述してきたように、実施例５に係る無線測距測位システムＳＹ５では、移動局５０が、移動局５０および基地局５００の検知余裕を検出して、インパルスの往復時間を補正する。このため、実施例５に係る無線測距測位システムＳＹ５は、測距測位を高精度に行うことができる。
【実施例６】
【０１５０】
ところで、本願の開示する無線測距測位システム等は、上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよい。そこで、実施例６では、本願の開示する無線測距測位システム等の他の実施例について説明する。
【０１５１】
［検知余裕検出処理］
上記実施例１〜５では、インパルスの電波強度を徐々に減衰させることにより、移動局や基地局の検知余裕を検出する例を説明した。しかし、移動局や基地局は、二分探索を用いて検知余裕を検出してもよい。図２０を用いて具体的に説明する。図２０は、二分探索を用いて検知余裕を検出する処理の一例を示す図である。
【０１５２】
ここでは、実施例２に係る基地局２００による処理を例に挙げて説明する。例えば、図２０に示した例において、基地局２００が、移動局２０から電波強度３２［ｄＢｍ］のインパルスを受信したものとする。かかる場合に、基地局２００は、次に、移動局２０から受信したインパルスの電波強度１６［ｄＢｍ］に減衰させる。そして、電波強度を１６［ｄＢｍ］に減衰させたインパルスを検知できた場合、基地局２００は、次に受信したインパルスの電波強度８［ｄＢｍ］に減衰させる。一方、電波強度１６［ｄＢｍ］のインパルスを検知できなかった場合、基地局２００は、次に受信したインパルスの電波強度を２４［ｄＢｍ］に減衰させる。このようにして、基地局２００は、二分探索を用いることにより、効率よく検知余裕を検出することができる。
【０１５３】
［プログラム］
また、上記実施例１〜５で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図２１を用いて、上記の実施例１〜５における移動局や基地局と同様の機能を有する測距測位プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。
【０１５４】
図２１は、測距測位プログラムを実行するコンピュータを示す図である。図２１に示すように、コンピュータ１０００は、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０１０、キャッシュ１０２０、ＨＤＤ１０３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４０、およびＣＰＵ１０５０が、バス１０６０によって接続されている。
【０１５５】
ＲＯＭ１０４０には、上述した制御部２５０や制御部４５と同様の機能を発揮する測距測位プログラムが予め記憶されている。具体的には、ＲＯＭ１０４０には、初期検出プログラム１０４１と、検知余裕検出プログラム１０４２と、補正プログラム１０４３とが記憶されている。
【０１５６】
そして、ＣＰＵ１０５０は、これらの初期検出プログラム１０４１と、検知余裕検出プログラム１０４２と、補正プログラム１０４３とを読み出して実行する。これにより、図２１に示すように、初期検出プログラム１０４１は、初期検出プロセス１０５１になる。また、検知余裕検出プログラム１０４２は、検知余裕検出プロセス１０５２になる。また、補正プログラム１０４３は、補正プロセス１０５３になる。
【０１５７】
また、ＨＤＤ１０３０には、図２１に示すように、測距測位用データ１０３１が設けられる。なお、測距測位用データ１０３１は、例えば、図７に示したような検知余裕と検知誤差時間との関係を示す情報などが記憶される。
【０１５８】
なお、上記した各プログラム１０４１〜１０４３については、必ずしもＲＯＭ１０４０に記憶させなくてもよい。例えば、コンピュータ１０００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」にプログラム１０４１等を記憶させてもよい。または、コンピュータ１０００の内外に備えられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの「固定用の物理媒体」にプログラム１０４１等を記憶させてもよい。または、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１０００に接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」にプログラム１０４１等を記憶させてもよい。そして、コンピュータ１０００は、上述したフレキシブルディスク等から各プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。
【０１５９】
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１６０】
（付記１）送信機によってインパルスが送信された時刻と、受信機によって前記インパルスが受信された時刻とに基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、
前記受信機は、
前記送信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記受信機の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出部によって検出された検知時刻を補正する補正部と
を備えたことを特徴とする無線測距測位システム。
【０１６１】
（付記２）前記予め決められた測距測位用インパルスは測距測位部の先頭インパルスであることを特徴とする付記１に記載の無線測距測位システム。
【０１６２】
（付記３）前記関係は、前記送信機と、前記受信機と、前記送信機と前記受信機の間に接続されるケーブル及び減衰器とを用いて求めることを特徴とする付記１に記載の無線測距測位システム。
【０１６３】
（付記４）前記送信機は、
複数の同強度のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記受信機は、
前記送信部によって送信されたフレームに含まれる各インパルスが異なる電波強度になるように、前記各インパルスの電波強度を減衰させる減衰部をさらに備え、
前記検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記各インパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【０１６４】
（付記５）前記送信機は、
電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記検知余裕検出部は、前記送信部によって送信された前記電波強度の異なる複数のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【０１６５】
（付記６）前記送信機は、
複数の同強度のインパルスを含む複数のフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記受信機は、
前記送信部によって送信された前記フレームに含まれるインパルスを、フレームごとに異なる電波強度になるように減衰させる減衰部をさらに備え、
前記検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記フレームに含まれるインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【０１６６】
（付記７）前記送信機は、
フレームごとに電波強度の異なるインパルスを含む複数のフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記検知余裕検出部は、前記送信部によって送信された前記フレームに含まれるインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【０１６７】
（付記８）複数の受信機の補正部によって補正された検知時刻に基づいて、前記受信機と前記送信機との距離、および、前記送信機の位置を測定する測距測位部をさらに備えたことを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【０１６８】
（付記９）送信機と受信機との間で送受されるインパルスの往復時間に基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、
前記受信機は、
前記送信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する第一の初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記受信機の受信限界強度との差である検知余裕を検出する第一の検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記第一の検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いてインパルスを送信する時刻を補正する第一の補正部とを備え、
前記送信機は、
前記受信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する第二の初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記送信機の受信限界強度との差である検知余裕を算出する第二の検知余裕検出部と、
前記検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記第二の検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記第二の初期検出部によって検出された検知時刻を補正する第二の補正部と
を備えたことを特徴とする無線測距測位システム。
【０１６９】
（付記１０）前記受信機は、
前記第一の補正部によって特定された検知誤差時間を、前記送信機へ送信する第一の送信部をさらに備え、
前記第二の補正部は、前記第一の送信部によって送信された検知誤差時間を用いて、前記往復時間を補正することを特徴とする付記９に記載の無線測距測位システム。
【０１７０】
（付記１１）前記受信機は、
前記第一の補正部によって補正された時刻に、複数の同強度のインパルスを含むフレームを前記送信機へ送信する第一の送信部をさらに備え、
前記送信機は、
前記第一の送信部によって送信されたフレームに含まれる各インパルスが異なる電波強度になるように、各インパルスの電波強度を減衰させる減衰部をさらに備え、
前記第二の検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記各インパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記９に記載の無線測距測位システム。
【０１７１】
（付記１２）前記受信機は、
前記第一の補正部によって補正された時刻に、電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを前記送信機へ送信する第一の送信部をさらに備え、
前記第二の検知余裕検出部は、前記第一の送信部によって送信された電波強度の異なる複数のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記９に記載の無線測距測位システム。
【０１７２】
（付記１３）前記送信機は、
複数の同強度のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する第二の送信部をさらに備え、
前記受信機は、
前記第二の送信部によって送信されたフレームに含まれる各インパルスが異なる電波強度になるように、各インパルスの強度を減衰させる減衰部をさらに備え、
前記第一の検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記各インパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記９に記載の無線測距測位システム。
【０１７３】
（付記１４）前記送信機は、
電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する第二の送信部をさらに備え、
前記第一の検知余裕検出部は、前記第二の送信部によって送信された電波強度の異なる複数のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記９に記載の無線測距測位システム。
【０１７４】
（付記１５）送信機と受信機との間で送受されるインパルスの往復時間に基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、
前記送信機は、
フレームごとに電波強度の異なるインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する送信部と、
前記受信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、
前記受信機によって送信されたインパルスの電波強度と前記送信機の受信限界強度との差である前記送信機の検知余裕を検出するとともに、前記送信部によって送信されたインパルスに応答して前記受信機からインパルスが送信されるか否かを判定することにより前記受信機の検知余裕を検出する検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された前記送信機の検知余裕に対応する検知誤差時間を特定するとともに、前記検知余裕検出部によって検出された前記受信機の検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、前記初期検出部によってインパルスが検知された検知時刻と、前記送信部によって最初にフレームが送信された時刻との差である往復時間を補正する補正部と
を備えたことを特徴とする無線測距測位システム。
【０１７５】
（付記１６）他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置であって、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出部によって検出された検知時刻を補正する補正部と
を備えたことを特徴とする測距測位装置。
【０１７６】
（付記１７）他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置による測距測位方法であって、
前記測距測位装置が、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出ステップと、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出ステップと、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出ステップによって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出ステップによって検出された検知時刻を補正する補正ステップと
を含んだことを特徴とする測距測位方法。
【０１７７】
（付記１８）他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置に実行させる測距測位プログラムであって、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出手順と、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出手順と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出手順によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出手順によって検出された検知時刻を補正する補正手順と
を含んだことを特徴とする測距測位プログラム。
【符号の説明】
【０１７８】
ＳＹ１〜ＳＹ５ 無線測距測位システム
１ 測位サーバ
２、４ 可変ＡＴＴ
３ タイムインターバルアナライザ
１０ 送信機
２０、３０、４０、５０ 移動局
２１、２１０ アンテナ
２２、２２０ スイッチ
２３、３３、５３、２３０ 送信部
２３ａ、２３１ インパルス発生器
２３ｂ、２３２ ＰＡ
２４、４４、５４、２４０ 受信部
２５、４５、２５０ 制御部
３３ｃ、４４ｂ、２４２ 可変ＡＴＴ
４４ａ、２４１ ＬＮＡ
４４ｃ、２４３ インパルス検知部
４４ｄ、２４４ 相関器
４５ａ、１０１、２５１ 初期検出部
４５ｂ、１０２、２５２ 検知余裕検出部
４５ｃ、１０３、２５３、４５３ 補正部
５３ｃ 送信側可変ＡＴＴ
５４ｂ 受信側可変ＡＴＴ
１００ 受信機
２００、２００ａ〜２００ｃ、４００、４００ａ〜４００ｃ、５００ 基地局
１０００ コンピュータ
１０２０ キャッシュ
１０３０ ＨＤＤ
１０３１ 測距測位用データ
１０４０ ＲＯＭ
１０４１ 初期検出プログラム
１０４２ 検知余裕検出プログラム
１０４３ 補正プログラム
１０５０ ＣＰＵ
１０５１ 初期検出プロセス
１０５２ 検知余裕検出プロセス
１０５３ 補正プロセス
１０６０ バス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線測距測位システム、測距測位装置、測距測位方法および測距測位プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基地局から移動端末までの距離や、移動端末が所在する位置を測定する測距測位技術が知られている。測距測位技術の一例として、基地局と移動端末との間で送受される連続波の電波強度に基づいて、基地局と移動端末との距離を測定する手法がある。かかる手法は、長い距離を伝播するほど電波の強度が減衰するという特性を用いているが、マルチパス干渉によって連続波の電波強度が変化するため、測距測位の精度が低い。
【０００３】
また、測距測位技術の他の例として、インパルスを用いる手法がある。かかる手法では、例えば、移動端末によって送信されたインパルスを基地局が検知し、基地局によってインパルスが検知された時刻に基づいて測距測位を行う。インパルスは、連続波と比較して、マルチパス干渉が発生しにくい。このため、インパルスを用いた手法は、連続波を用いた手法よりも測距測位の精度が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３５２８１０号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０９１１６１号
【特許文献３】特開２００５−２６５４６１号公報
【特許文献４】特開２００５−２７４３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したインパルスを用いた従来技術であっても、測距測位の精度が低いという問題があった。具体的には、インパルスの電波強度が変動すると、基地局によってインパルスが検知される時刻に誤差が生じるため、測距測位処理の結果も変動していた。
【０００６】
図２２および図２３を用いて具体的に説明する。図２２および図２３は、インパルス波形の一例を示す図である。ここでは、基地局が、同一の時刻に、図２２および図２３に示したインパルスを受信したものとする。また、ここでは、基地局の受信感度レベルは、「ＴＨ１」であるものとする。すなわち、基地局は、電波強度が「ＴＨ１」に達したインパルスを検知する。
【０００７】
このような条件の下、基地局は、図２２に例示したインパルスを受信した場合、例えば、時刻ｔ１にインパルスを検知する。これは、図２２に示したインパルスの強度が時刻ｔ１に受信感度レベルＴＨ１に達したからである。一方、基地局は、図２３に例示したインパルスを受信した場合、例えば、時刻ｔ２にインパルスを検知する。これは、図２３に示したインパルスの強度が時刻ｔ２に受信感度レベルＴＨ１に達したからである。
【０００８】
すなわち、基地局と移動端末との距離が同一であっても、基地局は、電波強度によって異なる時刻でインパルスを検知する。このことは、インパルスの電波強度によって測距測位の結果が変動するという問題を招く。
【０００９】
なお、近年では、受信したインパルスを複数のコンパレータに出力し、各コンパレータの検知時刻に基づいてインパルス波形の形状を判断する受信機も知られている。しかし、このような受信機は、インパルスを分岐させるために、電波強度が弱いインパルスを処理できないという問題や、回路が複雑になるという問題があった。
【００１０】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、測距測位を高精度に行うことができる無線測距測位システム、測距測位装置、測距測位方法および測距測位プログラム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】
【００１１】
本願の開示する無線測距測位システムは、一つの態様において、送信機によってインパルスが送信された時刻と、受信機によって前記インパルスが受信された時刻とに基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、前記受信機は、前記送信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、前記インパルスの電波強度と、前記受信機の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出部と、予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出部によって検出された検知時刻を補正する補正部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本願の開示する無線測距測位システムの一つの態様によれば、測距測位を高精度に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１に係る無線測距測位システムの基本構成要素例を示す図である。
【図２】図２は、実施例２に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施例２における移動局の構成例を示す図である。
【図４】図４は、実施例２における移動局によって送信されるフレームの一例を示す図である。
【図５】図５は、実施例２における基地局の構成例を示す図である。
【図６】図６は、図５に示した初期検出部および検知余裕検出部による処理の一例を示す図である。
【図７】図７は、検知余裕と検知誤差時間との関係の一例を示す図である。
【図８】図８は、検知余裕と検知誤差時間との関係の算出処理例を示す図である。
【図９】図９は、実施例２における基地局による処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、基地局によって減衰されるフレームの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例３における移動局によって送信されるフレームの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例３における移動局の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例４に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例４における基地局による補正処理の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施例４に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施例４における移動局の構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、検知余裕と検知誤差時間との関係の算出処理例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施例５における移動局の構成例を示す図である。
【図１９】図１９は、実施例５における移動局による処理手順を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、二分探索を用いて検知余裕を検出する処理の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、測距測位プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
【図２２】図２２は、インパルス波形の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、インパルス波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本願の開示する無線測距測位システム、測距測位装置、測距測位方法および測距測位プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本願の開示する無線測距測位システム、測距測位装置、測距測位方法および測距測位プログラムが限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
［実施例１に係る無線測距測位システムの構成］
まず、図１を用いて、実施例１に係る無線測距測位システムの構成について説明する。図１は、実施例１に係る無線測距測位システムの基本構成要素例を示す図である。図１に示すように、実施例１に係る無線測距測位システムＳＹ１は、測距測位装置である送信機１０および受信機１００を有する。送信機１０は、受信機１００に対してインパルスを送信する。また、受信機１００は、送信機１０によって送信されたインパルスを受信する。
【００１６】
図１に示した例において、無線測距測位システムＳＹ１は、送信機１０によってインパルスが送信された時刻と、受信機１００によってインパルスが検知された時刻とに基づいて、送信機１０と受信機１００との距離を測定する。
【００１７】
特に、実施例１における受信機１００は、インパルスを検知した時刻（以下、「インパルス検知時刻」と言う）を補正する。具体的には、図１に示すように、受信機１００は、初期検出部１０１と、検知余裕検出部１０２と、補正部１０３とを有し、各処理部による各種処理によってインパルス検知時刻を補正する。
【００１８】
より具体的に説明すると、初期検出部１０１は、送信機１０によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用のインパルスを検知した時刻であるインパルス検知時刻を記録する。
【００１９】
検知余裕検出部１０２は、送信機１０から受信したインパルスの電波強度と、受信機１００が受信可能なインパルスの電波強度の限界である受信限界強度との差を検出する。なお、以下では、送信機１０から受信したインパルスの電波強度と受信機１００の受信限界強度との差を「検知余裕」と表記することとする。
【００２０】
補正部１０３は、予め求められた検知余裕とインパルスを検知する時刻の誤差（以下、「検知誤差時間」と言う）との関係に基づいて、検知余裕検出部１０２によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定する。そして、補正部１０３は、特定した検知誤差時間を用いて、初期検出部１０１によって検出されたインパルス検知時刻を補正する。
【００２１】
上述した「検知余裕と検知誤差時間との関係」について補足説明する。「検知余裕と検知誤差時間との関係」とは、インパルス受信時における検知余裕と、受信機によってインパルスが検知された時刻の変動量との関係を示す情報である。具体的には、図２２および図２３を用いて説明したように、インパルス検知時刻は、インパルスの電波強度に応じて変動する。「検知余裕と検知誤差時間との関係」は、このようなインパルス検知時刻の変動量を、検知余裕に対応付けて表した情報である。
【００２２】
ここで、受信機の受信限界強度には個体差があるが、検知余裕が一定であれば、検知誤差時間はほぼ同一になる。例えば、受信機１００Ａの受信限界強度が１［ｄＢｍ］であり、受信機１００Ｂの受信限界強度が２［ｄＢｍ］であるものとする。また、受信機１００Ａが、電波強度６［ｄＢｍ］のインパルスを受信した場合、受信機１００Ａによる検知誤差時間が１［ｎｓ（ナノ秒）］であったものとする。かかる場合、受信機１００Ａの検知余裕は、６［ｄＢｍ］−１［ｄＢｍ］＝５［ｄＢｍ］である。
【００２３】
このとき、受信機１００Ｂが、電波強度が７［ｄＢｍ］であるインパルスを受信した場合、検知誤差時間は約１［ｎｓ（ナノ秒）］になる。これは、受信機１００Ｂの検知余裕が、７［ｄＢｍ］−２［ｄＢｍ］＝５［ｄＢｍ］であり、上記例における受信機１００Ａの検知余裕と同一であるからである。
【００２４】
このようなことから、受信機１００は、検知余裕を検出することにより、検知誤差時間を特定できる。そこで、実施例１における受信機１００は、製造工程において、検知余裕を変動させながら検知誤差時間が測定され、測定された「検知余裕と検知誤差時間との関係」を示す情報が記憶される。そして、受信機１００は、図１を用いて説明したように、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、インパルス検知時刻を補正する。これにより、受信機１００は、インパルスの電波強度に応じて変動する検知誤差時間を補正することができる。
【００２５】
［実施例１の効果］
このように、実施例１に係る無線測距測位システムＳＹ１では、受信機１００が、インパルス受信時に、インパルス検知時刻を記憶しておき、受信したインパルスの電波強度と自装置の受信限界強度との差である検知余裕を算出する。そして、受信機１００は、予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、インパルス検知時刻を補正する。すなわち、無線測距測位システムＳＹ１は、インパルスの電波強度に応じて変動するインパルス検知時刻を補正する。この基本構成要素を用いて測位測距システムを構築することで測距測位を高精度に行うことができる。
【実施例２】
【００２６】
次に、上記実施例１において説明した無線測距測位システムについて具体例を用いて説明する。実施例２では、実施例１において説明した無線測距測位システムを、ＴＤＯＡ（Time Difference Of Arrival）測位方式を採用する無線測距測位システムに適用する例について説明する。なお、実施例２では、図１に示した送信機１０として移動局を用い、受信機１００として基地局を用いる例について説明する。
【００２７】
［実施例２に係る無線測距測位システムの構成］
まず、図２を用いて、実施例２に係る無線測距測位システムの構成について説明する。
これは移動端末の位置を測位サーバ側で計算するシステムを想定している。図２は、実施例２に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。図２に示した無線測距測位システムＳＹ２は、ＴＤＯＡ測位方式を採用しているものとする。
【００２８】
図２に示すように、無線測距測位システムＳＹ２は、移動局２０と、基地局２００ａ〜２００ｃと、測位サーバ１とを有する。なお、以下の説明では、基地局２００ａ〜２００ｃについて、いずれかを特定しない場合には、これらを総称して基地局２００と表記することがある。
【００２９】
移動局２０は、基地局２００ａ〜２００ｃに対してインパルスを送信する。基地局２００ａ〜２００ｃは、移動局２０によって送信されたインパルスを受信する。このとき、基地局２００ａ〜２００ｃは、上記実施例１において説明した受信機１００と同様に、インパルス検知時刻を補正する。
【００３０】
測位サーバ１は、基地局２００ａ〜２００ｃによって補正されたインパルス検知時刻を取得し、取得したインパルス検知時刻に基づいて移動局２０の位置座標を測位する。具体的には、測位サーバ１は、基地局２００ａ〜２００ｃにおけるインパルス検知時刻から、２個の基地局間の伝搬時間差を求め、この時間差から双曲線を得る。そして、測位サーバ１は、複数の双曲線の交点に対応する位置を移動局２０の位置座標として算出する。
【００３１】
このように、基地局２００ａ〜２００ｃは、インパルスの電波強度に応じて変動するインパルス検知時刻を補正する。そして、測位サーバ１は、補正されたインパルス検知時刻に基づいて、基地局２００ａ〜２００ｃから移動局２０までの距離を測距し、移動局２０の位置座標を測位する。これにより、実施例２に係る無線測距測位システムＳＹ２は、測距測位を高精度に行うことができる。
【００３２】
［実施例２における移動局の構成］
次に、図３を用いて、図２に示した移動局２０の構成について説明する。図３は、実施例２における移動局２０の構成例を示す図である。図３に示すように、実施例２における移動局２０は、アンテナ２１と、送信部２３と、制御部２５とを有する。
【００３３】
アンテナ２１は、外部装置へ電波を送信する。例えば、アンテナ２１は、基地局２００ａ〜２００ｃへ電波を送信する。
【００３４】
送信部２３は、外部装置に送信するためのデータを生成し、生成したデータを電波として外部装置へ送信する。特に、実施例２における移動局２０の送信部２３は、インパルス発生器２３ａと、ＰＡ（Power Amplifier）２３ｂとを有する。
【００３５】
インパルス発生器２３ａは、後述する制御部２５によって制御されることにより、インパルスを発生させる。ＰＡ２３ｂは、インパルス発生器２３ａによって発生されたインパルスを増幅する。このようにして、送信部２３は、制御部２５からの命令にしたがって、インパルスを送信する。なお、送信部２３は、所定のフレーム単位でインパルスを送信する。
【００３６】
ここで、図４を用いて、送信部２３によって送信されるフレームの構成について説明する。図４は、実施例２における移動局２０によって送信されるフレームの一例を示す図である。図４に示した例では、送信部２３によって送信されるフレームは、プリアンブル部と、測距測位部と、データボディ部とを含む。プリアンブル部は、同期用のインパルスである。測距測位部は、測距測位用のインパルスである。データボディ部は、ユーザデータ等を示すインパルスである。なお、プリアンブル部および測距測位部が用いられる処理については、後述する。
【００３７】
図３の説明に戻って、制御部２５は、移動局２０の送信に関する制御をする。例えば、制御部２５は、インパルス発生器２３ａを制御することにより、所定のタイミングでインパルスを送信させる。
【００３８】
［実施例２における基地局の構成］
次に、図５を用いて、図２に示した基地局２００の構成について説明する。図５は、実施例２における基地局２００の構成例を示す図である。図５に示すように、実施例２における基地局２００は、アンテナ２１０と、スイッチ２２０と、送信部２３０と、受信部２４０と、制御部２５０とを有する。
【００３９】
アンテナ２１０は、外部装置から送信される電波を受信したり、外部装置へ電波を送信したりする。例えば、アンテナ２１０は、移動局２０や外部装置との間で電波を送受する。スイッチ２２０は、基地局２００が送信処理または受信処理のいずれを行うかによって、接続を切り替える。図５の例では、基地局２００が受信処理を行う状態を示しているので、スイッチ２２０は、アンテナ２１０と受信部２４０とを接続している。
【００４０】
送信部２３０は、アンテナ２１０を介して、外部装置へデータを送信する。具体的には、送信部２３０は、インパルス発生器２３１と、ＰＡ２３２とを有する。インパルス発生器２３１は、後述する制御部２５０によって制御されることにより、インパルスを発生させる。ＰＡ２３２は、インパルス発生器２３１によって発生されたインパルスを増幅する。
【００４１】
受信部２４０は、外部装置から電波を受信し、各種処理を行う。特に、実施例２における基地局２００の受信部２４０は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）２４１と、可変ＡＴＴ（Attenuator）２４２と、インパルス検知部２４３と、相関器２４４とを有する。
【００４２】
ＬＮＡ２４１は、アンテナ２１０によって受信された電波を増幅する。例えば、ＬＮＡ２４１は、移動局２０によって送信されたインパルスを増幅し、増幅後のインパルスを可変ＡＴＴ２４２へ出力する。
【００４３】
可変ＡＴＴ２４２は、ＬＮＡ２４１によって増幅されたインパルスの電波強度を減衰させる。具体的には、可変ＡＴＴ２４２は、ＡＴＴ値（減衰値）が設定され、かかるＡＴＴ値が大きいほどインパルスの電波強度を減衰する。なお、可変ＡＴＴ２４２に設定されるＡＴＴ値は、後述する検知余裕検出部２５２によって制御される。
【００４４】
インパルス検知部２４３は、可変ＡＴＴ２４２を通過したインパルスを検知する。具体的には、インパルス検知部２４３は、可変ＡＴＴ２４２から入力されたインパルスの電波強度が所定の受信感度レベルに達した場合に検知する。そして、インパルス検知部２４３は、インパルスを検知した場合に、パルスを出力し、インパルスを検知しなかった場合に、パルスを出力しない。
【００４５】
例えば、インパルス検知部２４３の受信感度レベルが「−１２ｄＢｍ」であるものとする。そして、可変ＡＴＴ２４２を通過する前のインパルスの電波強度が「−１０ｄＢｍ」であるものとする。このような状況において、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値が「０ｄＢｍ」である場合、インパルス検知部２４３には、「−１０ｄＢｍ」のインパルスが入力されるので、インパルス検知部２４３は、インパルスを検知してパルスを出力する。一方、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値が「３ｄＢｍ」である場合、インパルス検知部２４３には、「−１３ｄＢｍ」のインパルスが入力されるので、インパルス検知部２４３は、インパルスを検知せず、パルスを出力しない。
【００４６】
相関器２４４は、フレームのプリアンブル部を用いて、受信タイミングの同期処理を行う。
【００４７】
制御部２５０は、基地局２００を全体制御する。例えば、制御部２５０は、基地局２００が送信処理または受信処理のいずれを行うかを判定し、スイッチ２２０の接続を切替制御する。また、例えば、制御部２５０は、インパルス発生器２３１を制御することにより、所定のタイミングでインパルスを送信させる。
【００４８】
また、実施例２における基地局２００の制御部２５０は、インパルス検知時刻を補正する。具体的には、制御部２５０は、初期検出部２５１と、検知余裕検出部２５２と、補正部２５３とを有する。
【００４９】
初期検出部２５１は、移動局２０によって送信されたインパルスのうち、インパルス検知部２４３によって最初に検知された測距測位部のインパルスの時刻を検知し、検知したインパルス検知時刻を記憶しておく。
【００５０】
検知余裕検出部２５２は、移動局２０から受信したインパルスの電波強度と、基地局２００の受信限界強度との差である検知余裕を検出する。具体的には、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値を徐々に大きくして、移動局２０によって送信されたインパルスを徐々に減衰させる。そして、検知余裕検出部２５２は、減衰されたインパルスをインパルス検知部２４３が検知できるか否かを判定する。そして、検知余裕検出部２５２は、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知されなくなった場合に、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知された可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値の最大値を検知余裕として検出する。
【００５１】
ここで、図６を用いて、初期検出部２５１および検知余裕検出部２５２による処理の例について説明する。図６は、図５に示した初期検出部２５１および検知余裕検出部２５２による処理の一例を示す図である。なお、図６の上段は、インパルス検知部２４３に入力されるインパルスの例を示している。また、図６の中段は、インパルス検知部２４３から出力されるパルスの例を示している。また、図６の下段は、可変ＡＴＴ２４２に設定されるＡＴＴ値の例を示している。また、図６に示した例において、インパルス検知部２４３の受信感度レベルは、「ＴＨ２」であるものとする。
【００５２】
まず、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値を「０」に初期化する。そして、図６に示した例のように、インパルス検知部２４３には、測距測位部のインパルスとして、インパルスＩｎ１１が入力される。インパルスＩｎ１１の強度が受信感度レベルＴＨ２に達しているので、インパルス検知部２４３は、インパルスＩｎ１１を検知する。このとき、初期検出部２５１は、インパルスＩｎ１１を検知し、その時刻（インパルス検知時刻）を記憶する。
【００５３】
続いて、検知余裕検出部２５２は、図６の下段に示すように、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に所定の値を設定する。ＡＴＴ値を設定された可変ＡＴＴ２４２は、ＬＮＡ２４１から入力されたインパルスの電波強度を減衰し、減衰したインパルスＩｎ１２をインパルス検知部２４３へ出力する。そして、検知余裕検出部２５２は、インパルス検知部２４３によってインパルスＩｎ１２が検知されるか否かを判定する。図６に示した例では、インパルス検知部２４３は、電波強度が受信感度レベルＴＨ２に達しているインパルスＩｎ１２を検知する。
【００５４】
インパルス検知部２４３によってインパルスＩｎ１２が検知されたので、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、前回設定した値よりも大きい値を設定する。ＡＴＴ値を設定された可変ＡＴＴ２４２は、インパルスＩｎ１３をインパルス検知部２４３へ出力する。図６に示した例では、インパルス検知部２４３は、電波強度が受信感度レベルＴＨ２に達しているインパルスＩｎ１３を検知する。
【００５５】
続いて、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、前回設定した値よりも大きい値を設定する。ＡＴＴ値を設定された可変ＡＴＴ２４２は、インパルスＩｎ１４をインパルス検知部２４３へ出力する。図６に示した例では、インパルス検知部２４３は、インパルスＩｎ１４の電波強度が受信感度レベルＴＨ２に達していないので、インパルスＩｎ１４を検知しない。
【００５６】
インパルス検知部２４３によってインパルスＩｎ１４が検知されなかったので、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２によってインパルスＩｎ１３が検知された際のＡＴＴ値を検知余裕として検出する。これは、測距測位に用いられるインパルス検知時刻が、インパルスＩｎ１１を受信した時刻であり、受信限界強度がインパルスＩｎ１３の電波強度であるからである。すなわち、インパルスＩｎ１１の電波強度と、インパルスＩｎ１３の電波強度との差が「検知余裕」に該当し、かかる検知余裕は、可変ＡＴＴ２４２によってインパルスＩｎ１３が検知された際のＡＴＴ値に該当する。
【００５７】
例えば、インパルスＩｎ１１の電波強度が「−１０ｄＢｍ」であるものとする。また、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、前回設定した値よりも「１ｄＢｍ」だけ大きい値を設定するものとする。かかる場合、インパルスＩｎ１２の電波強度は「−１１ｄＢｍ」であり、インパルスＩｎ１３の電波強度は「−１２ｄＢｍ」であり、インパルスＩｎ１４の電波強度は「−１３ｄＢｍ」である。
【００５８】
このような条件の下、図６に示した例では、インパルス検知部２４３によってインパルスＩｎ１４が検知されなかったので、基地局２００の受信限界強度は、インパルスＩｎ１３の電波強度「−１２ｄＢｍ」である。すなわち、検知余裕は、インパルスＩｎ１１の電波強度「−１０ｄＢｍ」と、受信限界強度「−１２ｄＢｍ」との差である「２ｄＢｍ」に該当する。これは、可変ＡＴＴ２４２によってインパルスＩｎ１３が検知された際のＡＴＴ値「２ｄＢｍ」に該当する。
【００５９】
補正部２５３は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、インパルス検知時刻を補正する。
【００６０】
ここで、図７を用いて、検知余裕と検知誤差時間との関係について説明する。図７は、検知余裕と検知誤差時間との関係の一例を示す図である。図７に示した例では、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合を基準としている。具体的には、図７に示した例では、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合、検知誤差時間を「０」としている。なお、基地局２００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合に、検知誤差時間が発生しないように製造時に調整される。
【００６１】
ここで、検知余裕が１２［ｄＢ］よりも小さい場合、基地局２００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合よりも遅い時刻にインパルスを検知する。したがって、図７に示すように、検知余裕が１２［ｄＢ］よりも小さい場合、検知誤差時間は正の値になる。また、検知余裕が１２［ｄＢ］よりも大きい場合、基地局２００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合よりも早い時刻にインパルスを検知する。したがって、図７に示すように、検知余裕が１２［ｄＢ］よりも小さい場合、検知誤差時間は負の値になる。
【００６２】
上述したように、基地局２００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合に検知誤差時間が発生しないように調整される。したがって、インパルス受信時における検知余裕が１２［ｄＢ］でない場合、インパルス検知時刻には検知誤差時間が発生する。そこで、補正部２５３は、図７に示したような検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、インパルス検知時刻を補正する。
【００６３】
例えば、補正部２５３が、図７に示したような検知余裕と検知誤差時間との関係を示す情報を保持しているものとする。このとき、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕が６［ｄＢ］である場合、補正部２５３は、図７に示した例のように、検知誤差時間ｆ（６）を算出する。そして、補正部２５３は、初期検出部２５１によって検出されたインパルス検知時刻から検知誤差時間ｆ（６）の絶対値分を減算する。また、例えば、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕が１４［ｄＢ］である場合、補正部２５３は、図７に示した例のように、検知誤差時間ｆ（１４）を算出し、インパルス検知時刻に検知誤差時間ｆ（１４）の絶対値分を加算する。
【００６４】
［検知余裕と検知誤差時間との関係の算出例］
次に、図８を用いて、図７に示した検知余裕と検知誤差時間との関係の算出処理について説明する。図８は、検知余裕と検知誤差時間との関係の算出処理例を示す図である。上述したように、検知余裕と検知誤差時間との関係を示す情報は、基地局２００の製造工程において算出される。
【００６５】
具体的には、検知余裕と検知誤差時間との関係を算出する場合、図８に示した例のように、２個の基地局２００−１と基地局２００−２とが、可変ＡＴＴ２を介して有線接続される。また、基地局２００−１および２００−２には、タイムインターバルアナライザ３が接続される。なお、検知余裕と検知誤差時間との関係を算出する場合、基地局２００−１の可変ＡＴＴ２４２−１のＡＴＴ値、および、基地局２００−２の可変ＡＴＴ２４２−２のＡＴＴ値には、「０」が設定される。
【００６６】
タイムインターバルアナライザ３は、基地局２００−２によってインパルスが検知された時刻ｔａと、基地局２００−１によってインパルスが送信された時刻ｔｂとの差「ｔａ−ｔｂ」を計測する。
【００６７】
このような構成の下、基地局２００−１は、基地局２００−２に対して、インパルスを連続的に送信する。なお、基地局２００−１によってインパルスが送信される間隔は、測定を容易にするために、基地局２００−１の送信したインパルスが基地局２００−２によってインパルスが検知されるのにかかる時間よりも長いことが好ましい。
【００６８】
そして、可変ＡＴＴ２のＡＴＴ値を変動させて、基地局２００−２が受信限界に達した際のＡＴＴ値を検出する。そして、検出したＡＴＴ値から１２［ｄＢ］を減算し、減算した値を可変ＡＴＴ２のＡＴＴ値に設定して、「ｔａ−ｔｂ」を計測する。そして、計測した「ｔａ−ｔｂ」の値を基準とするために、基地局２００は、ここで計測された「ｔａ−ｔｂ」が「０」になるように調整される。そして、可変ＡＴＴ２のＡＴＴ値を変動させながら、「ｔａ−ｔｂ」を計測することにより、図７に示したような検知余裕と検知誤差時間との関係を算出する。
【００６９】
なお、上記では、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合を基準としたが、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合を基準にしなくてもよい。例えば、検知限界が基準であってもよいし、検知余裕が６［ｄＢ］である場合を基準にしてもよい。
【００７０】
このようにして、算出された検知余裕と検知誤差時間との関係を示す情報は、各基地局２００に記憶される。なお、上述したように、限界強度と検知余裕との差が一定であれば、検知誤差時間はほぼ同一になるので、基地局ごとに検知余裕と検知誤差時間との関係を算出しなくてよい。
【００７１】
［実施例２における基地局による処理手順］
次に、図９を用いて、実施例２における基地局２００による処理の手順について説明する。図９は、実施例２における基地局２００による処理手順を示すフローチャートである。
【００７２】
図９に示すように、基地局２００の検知余裕検出部２５２は、まず、変数ｎ１を「０」に初期化する（ステップＳ１０１）。そして、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、ｎ１を設定する。すなわち、ここでは、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に「０」を設定する。
【００７３】
続いて、基地局２００の受信部２４０は、移動局２０によって送信されたインパルスを受信した場合に（ステップＳ１０２肯定）、プリアンブル部のインパルスを用いて同期処理を行う（ステップＳ１０３）。そして、インパルス検知部２４３は、測距測位部のインパルスを検知する。
【００７４】
同期処理が完了した場合（ステップＳ１０４肯定）、初期検出部２５１は、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知された時刻を検出して、検出したインパルス検知時刻ｔ１を記憶しておく（ステップＳ１０５）。
【００７５】
インパルスを検出できた場合（ステップＳ１０６肯定）、検知余裕検出部２５２は、変数ｎ１に定数値ｄｎ１を加算する（ステップＳ１０７）。そして、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、変数ｎ１を設定する（ステップＳ１０８）。すなわち、ここでは、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に「０＋ｄｎ１」を設定する。
【００７６】
インパルス検知部２４３は、可変ＡＴＴ２４２によって減衰された測距測位部のインパルスを検知する（ステップＳ１０９）。インパルス検知部２４３によってインパルスが検知された場合（ステップＳ１１０肯定）、検知余裕検出部２５２は、変数ｎ１に定数値ｄｎ１を加算し、加算した値が所定の閾値Ｎ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
【００７７】
「ｎ１＋ｄｎ１＜Ｎ１」でない場合（ステップＳ１１１否定）、基地局２００は、処理を終了する。一方、「ｎ１＋ｄｎ１＜Ｎ１」である場合（ステップＳ１１１肯定）、検知余裕検出部２５２は、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値に、変数ｎ１を設定する（ステップＳ１０８）。
【００７８】
基地局２００は、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知されている場合（ステップＳ１１０肯定）、ステップＳ１０７〜Ｓ１１１における処理手順を繰り返し行う。
【００７９】
一方、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知されなかった場合（ステップＳ１１０否定）、検知余裕検出部２５２は、検知余裕を検出する（ステップＳ１１２）。具体的には、検知余裕検出部２５２は、インパルス検知部２４３によってインパルスが検知されなかった場合における可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値「ｎ１」から「ｄｎ１」を減算した値「ｎ１−ｄｎ１」を、検知余裕として検出する。
【００８０】
続いて、補正部２５３は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定する（ステップＳ１１３）。そして、補正部２５３は、ステップＳ１１３において特定した検知誤差時間を用いて、インパルス検知時刻ｔ１を補正する（ステップＳ１１４）。
【００８１】
その後、基地局２００は、測距測位部の２発目以降のインパルスを受信し、データボディ部のインパルスを受信する。なお、基地局２００は、検知余裕を検出した後であっても、測距測位部のインパルスを徐々に減衰させて受信してもよいし、測距測位部のインパルスを破棄してもよい。
【００８２】
［実施例２の効果］
上述してきたように、実施例２に係る無線測距測位システムＳＹ２では、基地局２００が、インパルス受信時に受信したインパルスの電波強度と受信限界強度との差である検知余裕を検出する。そして、基地局２００は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、インパルス検知時刻を補正する。そして、測位サーバ１は、各基地局によって補正されたインパルス検知時刻を用いて、測距測位を行う。これにより、実施例２に係る無線測距測位システムＳＹ２は、ＴＤＯＡ測位方式を採用する場合に、測距測位を高精度に行うことができる。
【００８３】
なお、上記実施例２では、１個のフレームに含まれる測距測位部のインパルスを減衰させる例を示した。しかし、移動局２０が複数のフレームを基地局２００へ送信し、基地局２００がフレームごとにインパルスを減衰させることにより、検知余裕を検出してもよい。
【００８４】
図１０を用いて具体的に説明する。図１０は、基地局２００によって減衰されるフレームの一例を示す図である。図１０に示した例において、基地局２００は、移動局２０から複数のフレームを受信し、フレームごとにインパルスを減衰している。具体的には、基地局２００は、移動局２０から最初に受信したフレームＦ１１については減衰させていない。そして、基地局２００は、移動局２０から次に受信したフレームＦ１２を減衰させ、さらに、フレームＦ１３をフレームＦ１２よりも減衰させている。このようにして、基地局２００は、フレームごとにインパルスを減衰させ、減衰後のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、検知余裕を検出することができる。このように、フレームごとにインパルスを減衰させることは、例えば、１個のフレーム内でインパルスごとに減衰処理を行うことが困難である場合に有効である。
【実施例３】
【００８５】
上記実施例２では、基地局２００が、受信したインパルスを徐々に減衰させることにより、限界強度を検出する例を示した。しかし、移動局が徐々に減衰させたインパルスを送信することにより、基地局２００が限界強度を検出してもよい。そこで、実施例３では、移動局が徐々に減衰させたインパルスを送信する例について説明する。
【００８６】
［実施例３の概要］
まず、図１１を用いて、実施例３に係る無線測距測位システムの概要について説明する。図１１は、実施例３における移動局３０によって送信されるフレームの一例を示す図である。図１１に示した例のように、実施例３における移動局３０は、電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを基地局２００へ送信する。具体的には、移動局３０は、測距測位部のインパルスの電波強度を徐々に減衰させる。かかるフレームを受信した基地局２００は、測距測位部のインパルスを減衰させることなく、検知余裕を検出することができる。
【００８７】
［実施例３における移動局の構成］
次に、図１２を用いて、実施例３における移動局３０の構成について説明する。図１２は、実施例３における移動局３０の構成例を示す図である。図３に示すように、実施例２における移動局３０は、アンテナ２１と、制御部２５と、送信部３３とを有する。以下では、既に示した構成部位と同様の機能を有する部位には同一符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。
【００８８】
送信部３３は、インパルス発生器２３ａと、ＰＡ２３ｂと、可変ＡＴＴ３３ｃとを有する。可変ＡＴＴ３３ｃは、ＰＡ２３ｂから出力されたインパルスを減衰させる。例えば、可変ＡＴＴ３３ｃは、図１１に示した例のように、測距測位部のインパルスを徐々に減衰させる。なお、可変ＡＴＴ３３ｃに設定されるＡＴＴ値は、制御部２５によって決定される。
【００８９】
なお、実施例３における基地局は、図５に示した基地局２００と同様の構成であってもよいし、図５に示した基地局２００から可変ＡＴＴ２４２を除いた構成であってもよい。ただし、実施例３における基地局は、可変ＡＴＴ２４２を有する場合であっても、受信したインパルスを減衰させないので、可変ＡＴＴ２４２のＡＴＴ値を常に「０」に設定する。
【００９０】
［実施例３の効果］
上述してきたように、実施例３における移動局３０は、電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを基地局２００へ送信する。これにより、基地局２００は、測距測位部のインパルスを減衰させることなく、検知余裕を検出することができる。
【００９１】
なお、実施例３における移動局３０は、徐々に減衰させたインパルスと、かかるインパルスの電波強度を示すデータとを送信してもよい。これにより、基地局２００は、各インパルスの電波強度を検出する処理を行わずに、検知余裕を検出することができる。
【００９２】
なお、実施例３における移動局３０は、１個のフレーム内のインパルスを徐々に減衰させずに、例えば、図１０に示した例のように、フレームごとにインパルスの電波強度を徐々に減衰させてもよい。これにより、移動局３０は、１個のフレーム内でインパルスごとに減衰処理を行うことが困難である場合であっても、基地局に対して、電波強度を徐々に減衰させたインパルスを送信することができる。
【実施例４】
【００９３】
上記実施例２および３では、実施例１において説明した無線測距測位システムを、ＴＤＯＡ測位方式を採用する無線測距測位システムに適用する例について説明した。しかし、実施例１において説明した無線測距測位システムは、ＴＷＲ（Two Way Ranging）測距方式や、ＴＷＲ測距方式を複数組み合わせたＴＯＡ（Time Of Arrival）測位方式にも適用することができる。そこで、実施例４では、実施例１において説明した無線測距測位システムを、ＴＷＲ測距方式やＴＯＡ測位方式に適用する例について説明する。
【００９４】
［実施例４に係る無線測距測位システムの構成］
まず、図１３を用いて、実施例４に係る無線測距測位システムの構成について説明する。図１３は、実施例４に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。ここでは移動端末が各基地局の位置情報を持っており、移動端末側で測位計算を行うことを想定した例である。図１３に示した無線測距測位システムＳＹ３は、ＴＷＲ測距方式を採用しているものとする。
【００９５】
図１３に示すように、無線測距測位システムＳＹ３は、移動局４０と、基地局４００とを有する。移動局４０は、基地局４００に対してインパルスを送信する。基地局４００は、移動局４０から送信されたインパルスに応答して、移動局４０に対してインパルスを送信する。無線測距測位システムＳＹ３では、移動局４０と基地局４００との間で送受されるインパルスの往復時間に基づいて、移動局４０と基地局４００との距離を測距する。
【００９６】
図１３に示した例では、移動局４０は、時刻ｔａ１にインパルスを送信している。また、基地局４００は、時刻ｔｂ１に移動局４０から送信されたインパルスを検知している。そして、基地局４００は、時刻ｔｂ１から予め決められている時間が経過した場合に、インパルスを送信する。図１３に示した例では、基地局４００は、時刻ｔｂ２にインパルスを送信している。そして、移動局４０は、時刻ｔａ２に基地局４００から送信されたインパルスを検知している。図１３に示した例において、移動局４０は、時刻ｔａ２と時刻ｔａ１との差に基づいて測距を行う。
【００９７】
なお、前述した「予め決められている時間」とは、測距処理に誤差が生じないように決められている時間であり、例えば、基地局４００によるインパルス受信処理および送信処理にかかる時間にマージンが加算された時間である。
【００９８】
ここで、基地局４００がインパルスを検知する時刻ｔｂ１は、移動局４０から送信されるインパルスの電波強度によって変動する。さらに、移動局４０がインパルスを検知する時刻ｔａ２は、基地局４００から送信されるインパルスの電波強度によって変動する。そこで、ＴＷＲ測距方式を採用する無線測距測位システムＳＹ３では、移動局４０と、基地局４００との双方が、インパルス検知時刻を補正する。
【００９９】
具体的には、基地局４００は、移動局４０からインパルスを受信した場合に、検知したインパルスの電波強度と自装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する。そして、基地局４００は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検出した検知余裕に対応する検知誤差時間を特定する。そして、基地局４００は、特定した検知誤差時間を用いて、移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正する。
【０１００】
ここで、図１４を用いて、基地局４００による補正処理について説明する。図１４は、実施例４における基地局４００による補正処理の一例を示す図である。なお、ここでは、基地局４００は、図７に例示した検知余裕と検知誤差時間との関係を示す情報を保持しているものとする。すなわち、基地局４００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合に、検知誤差時間が発生しないように設定、製造されているものとする。
【０１０１】
図１４に示した例において、基地局４００は、時刻ｔｂ１に、移動局４０から送信されたインパルスを検知している。ここで、基地局４００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合、図１４に示した時刻ｔｂ０にインパルスを検知するものとする。すなわち、図１４に示した例では、基地局４００は、検知余裕が１２［ｄＢ］である場合よりも遅い時刻ｔｂ１にインパルスを検知したことになる。したがって、基地局４００は、図７に示した例のように、正の値である検知誤差時間を特定する。
【０１０２】
かかる場合、基地局４００は、時刻ｔｂ０にインパルスを検知したものとして、インパルスの送信処理を行う。具体的には、基地局４００は、時刻ｔｂ０から、予め決められている時間ｔｂが経過した場合に、移動局４０に対してインパルスを送信する。言い換えれば、基地局４００は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて特定した検知誤差時間を用いて、予め決められている時間ｔｂを時刻ｔｂ´に補正し、時刻ｔｂ１から時間ｔｂ´が経過した場合に、移動局４０に対してインパルスを送信する。
【０１０３】
移動局４０は、基地局４００からインパルスを受信した場合に、検知したインパルスの電波強度と自装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する。そして、移動局４０は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検出した検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、インパルス時刻ｔａ２を補正する。
【０１０４】
なお、図１３に示した無線測距測位システムＳＹ３を複数組み合わせることにより、ＴＯＡ測位方式を採用する無線測距測位システムになる。図１５を用いて具体的に説明する。図１５は、実施例４に係る無線測距測位システムの構成例を示す図である。図１５に示した無線測距測位システムＳＹ４は、ＴＯＡ測位方式を採用しており、移動局４０と、基地局４００ａ〜４００ｃを有する。
【０１０５】
移動局４０は、基地局４００ａ〜４００ｃに対してインパルスを送信する。また、移動局４０は、基地局４００ａ〜４００ｃから送信されたインパルスを受信した場合に、インパルス検知時刻を補正する。
【０１０６】
基地局４００ａ〜４００ｃは、移動局４０から送信されたインパルスを受信した場合に、図１４を用いて説明した処理と同様に、移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正する。
【０１０７】
このように、実施例４に係る無線測距測位システムでは、基地局４００が、移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正し、移動局４０が、基地局４００によって送信されたインパルスを検知したインパルス検知時刻を補正する。これにより、実施例４に係る無線測距測位システムは、測距測位を高精度に行うことができる。
【０１０８】
［実施例４における移動局の構成］
次に、図１６を用いて、実施例４における移動局４０の構成について説明する。図１６は、実施例４における移動局４０の構成例を示す図である。図１６に示すように、実施例４における移動局４０は、アンテナ２１と、スイッチ２２と、送信部２３と、受信部４４と、制御部４５とを有する。
【０１０９】
受信部４４は、ＬＮＡ４４ａと、可変ＡＴＴ４４ｂと、インパルス検知部４４ｃと、相関器４４ｄとを有する。ＬＮＡ４４ａ、可変ＡＴＴ４４ｂ、インパルス検知部４４ｃ、相関器４４ｄは、それぞれ図５に示したＬＮＡ２４１、可変ＡＴＴ２４２、インパルス検知部２４３、相関器２４４とほぼ同様の処理を行う。
【０１１０】
具体的には、ＬＮＡ４４ａは、基地局４００から受信したインパルスを増幅する。可変ＡＴＴ４４ｂは、インパルスの電波強度を減衰する。インパルス検知部４４ｃは、インパルスを検知する。相関器４４ｄは、プリアンブル部のインパルスに基づいて同期処理を行う。
【０１１１】
制御部４５は、初期検出部４５ａと、検知余裕検出部４５ｂと、補正部４５ｃとを有する。初期検出部４５ａ、検知余裕検出部４５ｂ、補正部４５ｃは、それぞれ図５に示した初期検出部２５１、検知余裕検出部２５２、補正部２５３とほぼ同様の処理を行う。
【０１１２】
具体的には、初期検出部４５ａは、基地局４００によって送信されたインパルスのうち、インパルス検知部４４ｃによって検知されたインパルス検知時刻を検出する。
【０１１３】
検知余裕検出部４５ｂは、初期検出部４５ａによってインパルス検知時刻が検出されたインパルスの電波強度と、移動局４０の受信限界強度との差である検知余裕を検出する。なお、検知余裕検出部４５ｂは、図５に示した検知余裕検出部２５２と同様に、可変ＡＴＴ４４ｂのＡＴＴ値を徐々に大きくすることにより、検知余裕を検出する。
【０１１４】
補正部４５ｃは、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕検出部４５ｂによって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、初期検出部４５ａによって検出されたインパルス検知時刻を補正する。
【０１１５】
［実施例４における基地局の構成］
次に、実施例４における基地局４００の構成について説明する。実施例４における基地局４００は、図５に示した基地局２００の構成と同様である。ただし、基地局４００は、図５に示した基地局２００と比較して、補正部２５３の処理が異なる。ここでは、基地局２００と基地局４００とを区別するために、基地局４００の補正部を、補正部４５３とする。
【０１１６】
補正部４５３は、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、検知余裕検出部２５２によって算出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定する。そして、補正部４５３は、特定した検知誤差時間を用いて、移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正する。
【０１１７】
図１４に示した例を用いて説明する。例えば、補正部４５３は、特定した検知誤差時間を用いて、予め決められている時間ｔｂを時間ｔｂ´に補正する。制御部２５０は、初期検出部２５１によって検出されたインパルス検知時刻から、補正部４５３によって補正された時間ｔｂ´が経過した場合に、移動局４０に対してインパルスを送信するように、送信部２３０を制御する。
【０１１８】
［実施例４の効果］
上述してきたように、実施例４に係る無線測距測位システムでは、基地局４００が、移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正し、移動局４０が、基地局４００によって送信されたインパルスを検知したインパルス検知時刻を補正する。これにより、実施例４に係る無線測距測位システムは、ＴＷＲ測距方式や、ＴＯＡ測位方式を採用する場合に、測距測位を高精度に行うことができる。
【０１１９】
なお、上記実施例４では、移動局４０および基地局４００が、受信したインパルスを徐々に減衰させることにより、検知余裕を検出する例を示した。しかし、移動局４０が図１１に示した例のように、徐々に減衰させたインパルスを送信することにより、基地局４００が検知余裕を検出してもよい。また、基地局４００が図１１に示した例のように、徐々に減衰させたインパルスを送信することにより、移動局４０が検知余裕を検出してもよい。これは、移動局４０および基地局４００の送信部に可変ＡＴＴを設けることにより実現できる。
【０１２０】
また、上記実施例４では、基地局４００が移動局４０へインパルスを送信する時刻を補正する例を示した。しかし、基地局４００が送信時刻を補正せずに、補正すべき検知誤差時間を移動局４０へ送信してもよい。そして、移動局４０は、基地局４００から受信した検知誤差時間を用いて、インパルスの往復時間を補正してもよい。
【０１２１】
また、上記実施例４のように、ＴＷＲ測距方式やＴＯＡ測位方式を用いる場合、検知余裕と検知誤差時間との関係は、ＴＷＲ測距方式を用いて算出してもよい。図１７を用いて具体的に説明する。図１７は、検知余裕と検知誤差時間との関係の算出処理例を示す図である。
【０１２２】
図１７に示した例では、検知余裕と検知誤差時間との関係を算出する場合に、２個の端末４０Ａと端末４０Ｂとが、可変ＡＴＴ４を介して有線接続される。なお、端末４０Ａは、移動局４０であってもよいし、基地局４００であってもよい。また、端末４０Ｂは、移動局４０であってもよいし、基地局４００であってもよい。ただし、ここでは、端末４０Ａと端末４０Ｂとは、送信出力および受信感度が同一であるものとする。
【０１２３】
このような構成の下、端末４０Ａは、端末４０Ｂまでの距離を測定する。そして、可変ＡＴＴ４のＡＴＴ値を変動させて、端末４０Ａおよび４０Ｂが受信限界に達した際のＡＴＴ値を検出する。続いて、算出したＡＴＴ値から１２［ｄＢ］を減算し、減算した値を可変ＡＴＴ４のＡＴＴ値に設定して、端末４０Ａによって測定された端末４０Ｂまでの距離を取得する。そして、端末４０Ａによる測距処理の結果を、光速ｃの２倍で除算することにより、時間を取得する。そして、取得した時間を基準とするために、移動局４０や基地局４００は、ここで取得された時間が「０」になるように製造時に調整される。そして、可変ＡＴＴ４のＡＴＴ値を変動させながら、端末４０Ａによる測距処理の結果を光速ｃの２倍で除算した時間を計測することにより、図７に示したような検知余裕と検知誤差時間との関係を算出する。
【実施例５】
【０１２４】
上記実施例４では、１個のフレームに含まれる測距測位部のインパルスを減衰させる例を示した。しかし、移動局が複数のフレームを基地局へ送信し、基地局がフレームごとにインパルスを減衰させることにより検知余裕を検出してもよい。また、基地局が複数のフレームを移動局へ送信し、移動局がフレームごとにインパルスを減衰させることにより検知余裕を検出してもよい。そして、移動局が、自装置の検知余裕と、基地局の検知余裕とを取得して、インパルスの往復時間を補正して測距を行うようにしてもよい。そこで、実施例５では、移動局および基地局が複数のフレームを送信し、基地局が、自装置の検知余裕と、基地局の検知余裕を取得する例について説明する。
【０１２５】
［実施例５の概要］
まず、実施例５に係る無線測距測位システムＳＹ５の概要について説明する。実施例５における移動局５０や基地局５００が複数のフレームを送信する場合、インパルスの電波強度を減衰させる態様として、以下に示す（１）〜（４）が考えられる。
【０１２６】
（１）移動局５０ ：電波強度が同一であるインパルスを送信する。
基地局５００：受信したインパルスをフレームごとに徐々に減衰させる。
（２）移動局５０ ：フレームごとに電波強度を減衰させたインパルスを送信する。
基地局５００：受信したインパルスを減衰させない。
（３）基地局５００：電波強度が同一であるインパルスを送信する。
移動局５０ ：受信したインパルスをフレームごとに徐々に減衰させる。
（４）基地局５００：フレームごとに電波強度を減衰させたインパルスを送信する。
移動局５０ ：受信したインパルスを減衰させない。
【０１２７】
上記（１）の態様の場合、基地局５００は、移動局５０から送信されるフレームを受信し、フレームごとにインパルスの電波強度を減衰させて、減衰後のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、検知余裕を検出する。そして、基地局５００は、検出した検知余裕を移動局５０へ送信する。
【０１２８】
上記（２）の態様の場合、基地局５００は、移動局５０から送信されるフレームを受信し、フレームごとに電波強度の異なるインパルスを検知できるか否かを判定することにより、検知余裕を検出する。そして、移動局５０は、基地局５００からインパルスが送信されるか否かを判定することにより、基地局５００の検知余裕を検出することができる。または、基地局５００が、自装置の検知余裕を検出し、検出した検知余裕を移動局５０へ送信してもよい。これにより、移動局５０は、基地局５００の検知余裕を取得することができる。
【０１２９】
上記（３）の態様の場合、移動局５０は、基地局５００から送信されるフレームを受信し、フレームごとにインパルスの電波強度を減衰させて、減衰後のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、検知余裕を検出する。
【０１３０】
上記（４）の態様の場合、移動局５０は、基地局５００から送信されるフレームを受信し、フレームごとに電波強度の異なるインパルスを検知できるか否かを判定することにより、検知余裕を検出する。
【０１３１】
以下に、上記（２）と（３）とを用いた例について説明する。すなわち、移動局５０は、フレームごとに電波強度を減衰させたインパルスを送信することにより、基地局５００の検知余裕を検出する。また、移動局５０は、基地局５００から受信したインパルスを徐々に減衰させることにより、自装置の検知余裕を検出する。なお、実施例５における移動局５０の処理については、図１９を用いて詳述する。
【０１３２】
［実施例５における移動局５０の構成］
図１８を用いて、実施例５における移動局５０の構成について説明する。図１８は、実施例５における移動局５０の構成例を示す図である。図１８に示すように、実施例５における移動局５０は、アンテナ２１と、スイッチ２２と、制御部４５と、送信部５３と、受信部５４とを有する。
【０１３３】
送信部５３は、インパルス発生器２３ａと、ＰＡ２３ｂと、送信側可変ＡＴＴ５３ｃとを有する。送信側可変ＡＴＴ５３ｃは、ＰＡ２３ｂから出力されたインパルスを減衰させる。例えば、送信側可変ＡＴＴ５３ｃは、フレームごとに、インパルスを徐々に減衰させる。なお、可変ＡＴＴ５３ｃに設定されるＡＴＴ値は、制御部４５によって決定される。
【０１３４】
受信部５４は、ＬＮＡ４４ａと、受信側可変ＡＴＴ５４ｂと、インパルス検知部４４ｃと、相関器４４ｄとを有する。受信側可変ＡＴＴ５４ｂは、図１６に示した可変ＡＴＴ４４ｂと同様に、基地局５００から受信したインパルスの電波強度を減衰する。
【０１３５】
［実施例５における移動局の処理手順］
次に、図１９を用いて、実施例５における移動局５０による処理の手順について説明する。図１９は、実施例５における移動局５０による処理手順を示すフローチャートである。
【０１３６】
図１９に示すように、移動局５０の検知余裕検出部４５ｂは、まず、変数ｎ１およびｎ２を「０」に初期化する（ステップＳ２０１）。続いて、検知余裕検出部４５ｂは、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘに、変数ｎ１を設定する（ステップＳ２０２）。また、検知余裕検出部４５ｂは、受信側可変ＡＴＴ５４ｂのＡＴＴ値Ｒｘに、変数ｎ２を設定する（ステップＳ２０３）。すなわち、この時点において、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘと、受信側可変ＡＴＴ５４ｂのＡＴＴ値Ｒｘとは、「０」に設定される。
【０１３７】
続いて、移動局５０の送信部５３は、基地局５００に対して、インパルスを送信する（ステップＳ２０４）。このとき、移動局５０の制御部４５は、インパルスを送信した時刻ｔａ１を記憶しておく。
【０１３８】
基地局５００からのインパルスを受信しない場合（ステップＳ２０５否定）、移動局５０は、ステップＳ２０２に戻って処理を行う。一方、ステップＳ２０４において送信したインパルスに応答して、基地局５００からインパルスが送信された場合（ステップＳ２０５肯定）、検知余裕検出部４５ｂは、変数ｎ１に定数値ｄｎ１を加算する。そして、検知余裕検出部４５ｂは、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘに、変数ｎ１を設定する（ステップＳ２０６）。このとき、移動局５０の初期検出部４５ａは、インパルス検知部４４ｃによってインパルスが検知されたインパルス検知時刻ｔａ２を記憶しておく。
【０１３９】
続いて、送信部５３は、基地局５００に対して、インパルスを送信する（ステップＳ２０７）。すなわち、送信部５３は、送信側可変ＡＴＴ５３ｃによって減衰されたインパルスを基地局５００へ送信する。
【０１４０】
ステップＳ２０７において送信したインパルスに応答して、基地局５００からインパルスが送信された場合（ステップＳ２０８肯定）、検知余裕検出部４５ｂは、変数ｎ１に定数値ｄｎ１を加算し、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘに、変数ｎ１を設定する（ステップＳ２０６）。
【０１４１】
移動局５０は、ステップＳ２０７において送信したインパルスに応答して、基地局５００からインパルスが送信されている場合（ステップＳ２０８肯定）、ステップＳ２０６およびＳ２０７における処理手順を繰り返し行う。すなわち、移動局５０は、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘを徐々に増加させることにより、徐々に減衰されたインパルスを基地局５００へ送信する。
【０１４２】
一方、基地局５００がステップＳ２０７において送信したインパルスに応答せずに、インパルスを送信しない場合（ステップＳ２０８否定）、検知余裕検出部４５ｂは、「ｎ１−ｄｎ１」を基地局５００の検知余裕として検出する（ステップＳ２０９）。そして、検知余裕検出部４５ｂは、送信側可変ＡＴＴ５３ｃのＡＴＴ値Ｔｘを「０」に初期化する（ステップＳ２１０）。
【０１４３】
続いて、検知余裕検出部４５ｂは、変数ｎ２に定数値ｄｎ２を加算し、受信側可変ＡＴＴ５４ｂのＡＴＴ値Ｒｘに、変数ｎ２を設定する（ステップＳ２１１）。続いて、送信部５３は、基地局５００に対して、インパルスを送信する（ステップＳ２１２）。
【０１４４】
ステップＳ２１２において送信したインパルスに応答して、基地局５００から送信されたインパルスを受信した場合（ステップＳ２１３肯定）、検知余裕検出部４５ｂは、変数ｎ２に定数値ｄｎ２を加算し、受信側可変ＡＴＴ５４ｂのＡＴＴ値Ｒｘに、変数ｎ２を設定する（ステップＳ２１１）。
【０１４５】
移動局５０は、ステップＳ２１２において送信したインパルスに応答して、基地局５００から送信されたインパルスを受信している場合（ステップＳ２１３肯定）、ステップＳ２１１およびＳ２１２における処理手順を繰り返し行う。すなわち、移動局５０は、受信側可変ＡＴＴ５４ｂのＡＴＴ値Ｒｘを徐々に増加させることにより、徐々に減衰されたインパルスを受信する。
【０１４６】
一方、基地局５００から送信されたインパルスを受信しない場合（ステップＳ２１３否定）、検知余裕検出部４５ｂは、「ｎ２−ｄｎ２」を移動局５０の検知余裕として検出する（ステップＳ２１４）。
【０１４７】
続いて、補正部４５ｃは、検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、ステップＳ２０９において算出された検知余裕に対応する検知誤差時間ｔａｘを特定するとともに、ステップＳ２１４において算出された検知余裕に対応する検知誤差時間ｔａｙを特定する。そして、補正部４５ｃは、検知誤差時間ｔａｘおよびｔａｙを用いて、移動局５０と基地局５００との間で送受されたインパルスの往復時間「ｔａ２−ｔａ１」を補正する（ステップＳ２１５）。そして、移動局５０は、補正した往復時間に基づいて、基地局５００までの距離を測距する。
【０１４８】
なお、図１９では、図９に示したステップＳ１０４や、Ｓ１０６、Ｓ１１１等における処理手順を省略したが、実際には、移動局５０は、ステップＳ１０４や、Ｓ１０６、Ｓ１１１等における処理手順を行う。
【０１４９】
［実施例５の効果］
上述してきたように、実施例５に係る無線測距測位システムＳＹ５では、移動局５０が、移動局５０および基地局５００の検知余裕を検出して、インパルスの往復時間を補正する。このため、実施例５に係る無線測距測位システムＳＹ５は、測距測位を高精度に行うことができる。
【実施例６】
【０１５０】
ところで、本願の開示する無線測距測位システム等は、上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよい。そこで、実施例６では、本願の開示する無線測距測位システム等の他の実施例について説明する。
【０１５１】
［検知余裕検出処理］
上記実施例１〜５では、インパルスの電波強度を徐々に減衰させることにより、移動局や基地局の検知余裕を検出する例を説明した。しかし、移動局や基地局は、二分探索を用いて検知余裕を検出してもよい。図２０を用いて具体的に説明する。図２０は、二分探索を用いて検知余裕を検出する処理の一例を示す図である。
【０１５２】
ここでは、実施例２に係る基地局２００による処理を例に挙げて説明する。例えば、図２０に示した例において、基地局２００が、移動局２０から電波強度３２［ｄＢｍ］のインパルスを受信したものとする。かかる場合に、基地局２００は、次に、移動局２０から受信したインパルスの電波強度１６［ｄＢｍ］に減衰させる。そして、電波強度を１６［ｄＢｍ］に減衰させたインパルスを検知できた場合、基地局２００は、次に受信したインパルスの電波強度８［ｄＢｍ］に減衰させる。一方、電波強度１６［ｄＢｍ］のインパルスを検知できなかった場合、基地局２００は、次に受信したインパルスの電波強度を２４［ｄＢｍ］に減衰させる。このようにして、基地局２００は、二分探索を用いることにより、効率よく検知余裕を検出することができる。
【０１５３】
［プログラム］
また、上記実施例１〜５で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図２１を用いて、上記の実施例１〜５における移動局や基地局と同様の機能を有する測距測位プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。
【０１５４】
図２１は、測距測位プログラムを実行するコンピュータを示す図である。図２１に示すように、コンピュータ１０００は、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０１０、キャッシュ１０２０、ＨＤＤ１０３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４０、およびＣＰＵ１０５０が、バス１０６０によって接続されている。
【０１５５】
ＲＯＭ１０４０には、上述した制御部２５０や制御部４５と同様の機能を発揮する測距測位プログラムが予め記憶されている。具体的には、ＲＯＭ１０４０には、初期検出プログラム１０４１と、検知余裕検出プログラム１０４２と、補正プログラム１０４３とが記憶されている。
【０１５６】
そして、ＣＰＵ１０５０は、これらの初期検出プログラム１０４１と、検知余裕検出プログラム１０４２と、補正プログラム１０４３とを読み出して実行する。これにより、図２１に示すように、初期検出プログラム１０４１は、初期検出プロセス１０５１になる。また、検知余裕検出プログラム１０４２は、検知余裕検出プロセス１０５２になる。また、補正プログラム１０４３は、補正プロセス１０５３になる。
【０１５７】
また、ＨＤＤ１０３０には、図２１に示すように、測距測位用データ１０３１が設けられる。なお、測距測位用データ１０３１は、例えば、図７に示したような検知余裕と検知誤差時間との関係を示す情報などが記憶される。
【０１５８】
なお、上記した各プログラム１０４１〜１０４３については、必ずしもＲＯＭ１０４０に記憶させなくてもよい。例えば、コンピュータ１０００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」にプログラム１０４１等を記憶させてもよい。または、コンピュータ１０００の内外に備えられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの「固定用の物理媒体」にプログラム１０４１等を記憶させてもよい。または、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１０００に接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」にプログラム１０４１等を記憶させてもよい。そして、コンピュータ１０００は、上述したフレキシブルディスク等から各プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。
【０１５９】
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１６０】
（付記１）送信機によってインパルスが送信された時刻と、受信機によって前記インパルスが受信された時刻とに基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、
前記受信機は、
前記送信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記受信機の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出部によって検出された検知時刻を補正する補正部と
を備えたことを特徴とする無線測距測位システム。
【０１６１】
（付記２）前記予め決められた測距測位用インパルスは測距測位部の先頭インパルスであることを特徴とする付記１に記載の無線測距測位システム。
【０１６２】
（付記３）前記関係は、前記送信機と、前記受信機と、前記送信機と前記受信機の間に接続されるケーブル及び減衰器とを用いて求めることを特徴とする付記１に記載の無線測距測位システム。
【０１６３】
（付記４）前記送信機は、
複数の同強度のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記受信機は、
前記送信部によって送信されたフレームに含まれる各インパルスが異なる電波強度になるように、前記各インパルスの電波強度を減衰させる減衰部をさらに備え、
前記検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記各インパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【０１６４】
（付記５）前記送信機は、
電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記検知余裕検出部は、前記送信部によって送信された前記電波強度の異なる複数のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【０１６５】
（付記６）前記送信機は、
複数の同強度のインパルスを含む複数のフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記受信機は、
前記送信部によって送信された前記フレームに含まれるインパルスを、フレームごとに異なる電波強度になるように減衰させる減衰部をさらに備え、
前記検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記フレームに含まれるインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【０１６６】
（付記７）前記送信機は、
フレームごとに電波強度の異なるインパルスを含む複数のフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記検知余裕検出部は、前記送信部によって送信された前記フレームに含まれるインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【０１６７】
（付記８）複数の受信機の補正部によって補正された検知時刻に基づいて、前記受信機と前記送信機との距離、および、前記送信機の位置を測定する測距測位部をさらに備えたことを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【０１６８】
（付記９）送信機と受信機との間で送受されるインパルスの往復時間に基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、
前記受信機は、
前記送信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する第一の初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記受信機の受信限界強度との差である検知余裕を検出する第一の検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記第一の検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いてインパルスを送信する時刻を補正する第一の補正部とを備え、
前記送信機は、
前記受信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する第二の初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記送信機の受信限界強度との差である検知余裕を算出する第二の検知余裕検出部と、
前記検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記第二の検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記第二の初期検出部によって検出された検知時刻を補正する第二の補正部と
を備えたことを特徴とする無線測距測位システム。
【０１６９】
（付記１０）前記受信機は、
前記第一の補正部によって特定された検知誤差時間を、前記送信機へ送信する第一の送信部をさらに備え、
前記第二の補正部は、前記第一の送信部によって送信された検知誤差時間を用いて、前記往復時間を補正することを特徴とする付記９に記載の無線測距測位システム。
【０１７０】
（付記１１）前記受信機は、
前記第一の補正部によって補正された時刻に、複数の同強度のインパルスを含むフレームを前記送信機へ送信する第一の送信部をさらに備え、
前記送信機は、
前記第一の送信部によって送信されたフレームに含まれる各インパルスが異なる電波強度になるように、各インパルスの電波強度を減衰させる減衰部をさらに備え、
前記第二の検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記各インパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記９に記載の無線測距測位システム。
【０１７１】
（付記１２）前記受信機は、
前記第一の補正部によって補正された時刻に、電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを前記送信機へ送信する第一の送信部をさらに備え、
前記第二の検知余裕検出部は、前記第一の送信部によって送信された電波強度の異なる複数のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記９に記載の無線測距測位システム。
【０１７２】
（付記１３）前記送信機は、
複数の同強度のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する第二の送信部をさらに備え、
前記受信機は、
前記第二の送信部によって送信されたフレームに含まれる各インパルスが異なる電波強度になるように、各インパルスの強度を減衰させる減衰部をさらに備え、
前記第一の検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記各インパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記９に記載の無線測距測位システム。
【０１７３】
（付記１４）前記送信機は、
電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する第二の送信部をさらに備え、
前記第一の検知余裕検出部は、前記第二の送信部によって送信された電波強度の異なる複数のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする付記９に記載の無線測距測位システム。
【０１７４】
（付記１５）送信機と受信機との間で送受されるインパルスの往復時間に基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、
前記送信機は、
フレームごとに電波強度の異なるインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する送信部と、
前記受信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、
前記受信機によって送信されたインパルスの電波強度と前記送信機の受信限界強度との差である前記送信機の検知余裕を検出するとともに、前記送信部によって送信されたインパルスに応答して前記受信機からインパルスが送信されるか否かを判定することにより前記受信機の検知余裕を検出する検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された前記送信機の検知余裕に対応する検知誤差時間を特定するとともに、前記検知余裕検出部によって検出された前記受信機の検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて、前記初期検出部によってインパルスが検知された検知時刻と、前記送信部によって最初にフレームが送信された時刻との差である往復時間を補正する補正部と
を備えたことを特徴とする無線測距測位システム。
【０１７５】
（付記１６）他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置であって、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出部によって検出された検知時刻を補正する補正部と
を備えたことを特徴とする測距測位装置。
【０１７６】
（付記１７）他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置による測距測位方法であって、
前記測距測位装置が、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出ステップと、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出ステップと、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出ステップによって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出ステップによって検出された検知時刻を補正する補正ステップと
を含んだことを特徴とする測距測位方法。
【０１７７】
（付記１８）他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置に実行させる測距測位プログラムであって、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出手順と、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出手順と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出手順によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出手順によって検出された検知時刻を補正する補正手順と
を含んだことを特徴とする測距測位プログラム。
【符号の説明】
【０１７８】
ＳＹ１〜ＳＹ５ 無線測距測位システム
１ 測位サーバ
２、４ 可変ＡＴＴ
３ タイムインターバルアナライザ
１０ 送信機
２０、３０、４０、５０ 移動局
２１、２１０ アンテナ
２２、２２０ スイッチ
２３、３３、５３、２３０ 送信部
２３ａ、２３１ インパルス発生器
２３ｂ、２３２ ＰＡ
２４、４４、５４、２４０ 受信部
２５、４５、２５０ 制御部
３３ｃ、４４ｂ、２４２ 可変ＡＴＴ
４４ａ、２４１ ＬＮＡ
４４ｃ、２４３ インパルス検知部
４４ｄ、２４４ 相関器
４５ａ、１０１、２５１ 初期検出部
４５ｂ、１０２、２５２ 検知余裕検出部
４５ｃ、１０３、２５３、４５３ 補正部
５３ｃ 送信側可変ＡＴＴ
５４ｂ 受信側可変ＡＴＴ
１００ 受信機
２００、２００ａ〜２００ｃ、４００、４００ａ〜４００ｃ、５００ 基地局
１０００ コンピュータ
１０２０ キャッシュ
１０３０ ＨＤＤ
１０３１ 測距測位用データ
１０４０ ＲＯＭ
１０４１ 初期検出プログラム
１０４２ 検知余裕検出プログラム
１０４３ 補正プログラム
１０５０ ＣＰＵ
１０５１ 初期検出プロセス
１０５２ 検知余裕検出プロセス
１０５３ 補正プロセス
１０６０ バス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機によってインパルスが送信された時刻と、受信機によって前記インパルスが受信された時刻とに基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、
前記受信機は、
前記送信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記受信機の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出部によって検出された検知時刻を補正する補正部と
を備えたことを特徴とする無線測距測位システム。
【請求項２】
前記予め決められた測距測位用インパルスは測距測位部の先頭インパルスであることを特徴とする請求項１に記載の無線測距測位システム。
【請求項３】
前記関係は、前記送信機と、前記受信機と、前記送信機と前記受信機の間に接続されるケーブル及び減衰器とを用いて求めることを特徴とする請求項１に記載の無線測距測位システム。
【請求項４】
前記送信機は、
複数の同強度のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記受信機は、
前記送信部によって送信されたフレームに含まれる各インパルスが異なる電波強度になるように、前記各インパルスの電波強度を減衰させる減衰部をさらに備え、
前記検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記各インパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【請求項５】
前記送信機は、
電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記検知余裕検出部は、前記送信部によって送信された前記電波強度の異なる複数のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【請求項６】
前記送信機は、
複数の同強度のインパルスを含む複数のフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記受信機は、
前記送信部によって送信された前記フレームに含まれるインパルスを、フレームごとに異なる電波強度になるように減衰させる減衰部をさらに備え、
前記検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記フレームに含まれるインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【請求項７】
送信機と受信機との間で送受されるインパルスの往復時間に基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、
前記受信機は、
前記送信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する第一の初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記受信機の受信限界強度との差である検知余裕を検出する第一の検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記第一の検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いてインパルスを送信する時刻を補正する第一の補正部とを備え、
前記送信機は、
前記受信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する第二の初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記送信機の受信限界強度との差である検知余裕を算出する第二の検知余裕検出部と、
前記検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記第二の検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記第二の初期検出部によって検出された検知時刻を補正する第二の補正部と
を備えたことを特徴とする無線測距測位システム。
【請求項８】
他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置であって、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出部によって検出された検知時刻を補正する補正部と
を備えたことを特徴とする測距測位装置。
【請求項９】
他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置による測距測位方法であって、
前記測距測位装置が、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出ステップと、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出ステップと、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出ステップによって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出ステップによって検出された検知時刻を補正する補正ステップと
を含んだことを特徴とする測距測位方法。
【請求項１０】
他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置に実行させる測距測位プログラムであって、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出手順と、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出手順と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出手順によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出手順によって検出された検知時刻を補正する補正手順と
を含んだことを特徴とする測距測位プログラム。
【請求項１】
送信機によってインパルスが送信された時刻と、受信機によって前記インパルスが受信された時刻とに基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、
前記受信機は、
前記送信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記受信機の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出部によって検出された検知時刻を補正する補正部と
を備えたことを特徴とする無線測距測位システム。
【請求項２】
前記予め決められた測距測位用インパルスは測距測位部の先頭インパルスであることを特徴とする請求項１に記載の無線測距測位システム。
【請求項３】
前記関係は、前記送信機と、前記受信機と、前記送信機と前記受信機の間に接続されるケーブル及び減衰器とを用いて求めることを特徴とする請求項１に記載の無線測距測位システム。
【請求項４】
前記送信機は、
複数の同強度のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記受信機は、
前記送信部によって送信されたフレームに含まれる各インパルスが異なる電波強度になるように、前記各インパルスの電波強度を減衰させる減衰部をさらに備え、
前記検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記各インパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【請求項５】
前記送信機は、
電波強度の異なる複数のインパルスを含むフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記検知余裕検出部は、前記送信部によって送信された前記電波強度の異なる複数のインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【請求項６】
前記送信機は、
複数の同強度のインパルスを含む複数のフレームを前記受信機へ送信する送信部を備え、
前記受信機は、
前記送信部によって送信された前記フレームに含まれるインパルスを、フレームごとに異なる電波強度になるように減衰させる減衰部をさらに備え、
前記検知余裕検出部は、前記減衰部によって減衰された前記フレームに含まれるインパルスを検知できるか否かを判定することにより、前記検知余裕を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の無線測距測位システム。
【請求項７】
送信機と受信機との間で送受されるインパルスの往復時間に基づいて、前記送信機と前記受信機との距離および前記送信機の位置を測定する無線測距測位システムであって、
前記受信機は、
前記送信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する第一の初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記受信機の受信限界強度との差である検知余裕を検出する第一の検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記第一の検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いてインパルスを送信する時刻を補正する第一の補正部とを備え、
前記送信機は、
前記受信機によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する第二の初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記送信機の受信限界強度との差である検知余裕を算出する第二の検知余裕検出部と、
前記検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記第二の検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記第二の初期検出部によって検出された検知時刻を補正する第二の補正部と
を備えたことを特徴とする無線測距測位システム。
【請求項８】
他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置であって、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出部と、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出部と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出部によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出部によって検出された検知時刻を補正する補正部と
を備えたことを特徴とする測距測位装置。
【請求項９】
他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置による測距測位方法であって、
前記測距測位装置が、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出ステップと、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出ステップと、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出ステップによって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出ステップによって検出された検知時刻を補正する補正ステップと
を含んだことを特徴とする測距測位方法。
【請求項１０】
他の測距測位装置との間でインパルスを送受する測距測位装置に実行させる測距測位プログラムであって、
前記他の測距測位装置によって送信されたインパルスのうち、予め決められた測距測位用インパルスの検知時刻を記録する初期検出手順と、
前記インパルスの電波強度と、前記測距測位装置の受信限界強度との差である検知余裕を検出する検知余裕検出手順と、
予め求められた検知余裕と検知誤差時間との関係に基づいて、前記検知余裕検出手順によって検出された検知余裕に対応する検知誤差時間を特定し、特定した検知誤差時間を用いて前記初期検出手順によって検出された検知時刻を補正する補正手順と
を含んだことを特徴とする測距測位プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１０−２８１７９８（Ｐ２０１０−２８１７９８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７６３１（Ｐ２００９−１３７６３１）
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「戦略的先端ロボット要素技術開発プロジェクト、ロボット搬送システム（サービスロボット分野）、環境情報の構造化を利用した搬送ロボットシステムの開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「戦略的先端ロボット要素技術開発プロジェクト、ロボット搬送システム（サービスロボット分野）、環境情報の構造化を利用した搬送ロボットシステムの開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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