距離測定装置
【課題】相対距離を高精度で測定するための距離測定装置を安価に実現する。
【解決手段】質問器１０１から第１の距離測定信号を含む無線信号を発信し、トランスポンダ１０２の第１のアンテナ２５ａによって前記無線信号を受信して第１の距離測定信号を再生し、周波数を分周して第２の測定信号を生成し、前記無線信号を前記第２のアンテナ２５ｂによって反射させあるいは吸収させてＡＳＫ変調した無線信号を再発信し、前記質問器１０１によって受信して前記第２の測定信号を再生し、前記第１の測定信号を基準として再生した第２の測定信号の位相を測定することによって、質問器１０１とトランスポンダ１０２との間の距離を高精度で測定する。
【解決手段】質問器１０１から第１の距離測定信号を含む無線信号を発信し、トランスポンダ１０２の第１のアンテナ２５ａによって前記無線信号を受信して第１の距離測定信号を再生し、周波数を分周して第２の測定信号を生成し、前記無線信号を前記第２のアンテナ２５ｂによって反射させあるいは吸収させてＡＳＫ変調した無線信号を再発信し、前記質問器１０１によって受信して前記第２の測定信号を再生し、前記第１の測定信号を基準として再生した第２の測定信号の位相を測定することによって、質問器１０１とトランスポンダ１０２との間の距離を高精度で測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線信号を用いて質問器とトランスポンダとの間で双方向通信を行うことによって、距離を高精度で測定するための距離測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、質問器から発信される無線信号を、トランスポンダを用いて中継し、質問器で受信することによって、質問器とトランスポンダとの間の距離を測定する装置が提案されている。（例えば、特許文献１〜６参照）
【特許文献１】特表２００４−５０７７１４号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０９５４６３号公報
【特許文献３】特開Ｈ０６−００３４２８号公報
【０００３】
図９は、特許文献１に記載されている従来の「ＲＦ位相デルタの判定による距離測定」である。図９において、第１のトランスポンダから第２のトランスポンダへ、第１と第２の周波数の第１と第２の信号を送信する。前記第２信号は、前記第１信号と比較し、そして前記第１と第２のトランスポンダ間の距離は、前記第１および第２の信号間の位相差に基づき判定するとされている。
しかしながら、前記第１と第２の周波数の第１と第２の信号は、伝搬時間が同じであるために、位相差が生じず、距離が測定できない問題点がある。
【０００４】
また、特許文献２では、送信制御部７Ｂは、タグ応答信号の送信を要求するＲ／Ｗ要求信号をＲＦＩＤタグ１に対して２回送信するように制御する。この際に、周波数制御部７Ａは、各Ｒ／Ｗ要求信号を互いに異なる搬送周波数で送信するようにＰＬＬ部５Ａを制御する。位相情報取得部８Ａは、互いに異なる搬送周波数で送信されたタグ応答信号の位相の変化量をそれぞれ検出し、この位相の変化量に基づいて距離算出部８Ｂが、リーダライタ２とＲＦＩＤタグ１との距離を算出するとされている。
しかしながら、前記第１と第２の周波数の第１と第２の信号は、伝搬時間が同じであるために、位相差が生じず、距離が測定できない問題点がある。
【０００５】
また、特許文献３では、一つの移動局からの第１の測定用信号を親局と複数の中継局で受信すると共に各中継局は重複しない固有の遅延時間後に第２の測定用信号を同一周波数で送信し、親局が移動局からの第１の測定信号と中継局からの第２の測定用信号とを受信してその到達時間差または位相差を測定することにより第１の測定用信号を親局が受信した時刻と各中継局が受信した時刻との相対時間差を算出して双曲線航法により移動局の位置を算出するように構成するとされている。
しかしながら、各中継局において、重複しない固有の遅延時間後に第２の測定用信号を同一周波数で送信すると記述されているが、具体的な構成および方法が記述されておらず、実現性の点で問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、無線信号を用いて質問器とトランスポンダとの間で双方向通信を行うことによって、質問器とトランスポンダとの間の相対距離を高精度で測定するための距離測定装置を安価に実現するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる距離測定装置では、質問器から距離測定要求信号を含む無線信号をバースト信号として発信し、トランスポンダが相互間の結合が小さい第１のアンテナと第２のアンテナとを有し、前記質問器から発信される無線信号を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号から前記第１の測定信号を再生し、少なくとも、前記第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記第２の測定信号に対応して第２のアンテナを短絡し、あるいは整合するインピーダンスで終端し、
【０００８】
前記質問器から受信した無線信号を反射させあるいは吸収させて、前記第２の測定信号を含む無線信号を再発信し、前記質問器が、前記トランスポンダから再発信された、前記第２の測定測定信号を含む無線信号を受信し、受信した無線信号から前記第２の測定信号を再生して前記第１の測定信号から分離し、前記質問器の制御手段が、前記自局で生成した第１の測定信号を基準として、前記再生された第２の測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記質問器とトランスポンダとの間の距離を算出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の距離測定装置では、無線信号を用いて質問器とトランスポンダとの間で双方向通信を行うことによって、質問器とトランスポンダとの間の相対距離を高精度で測定するための距離測定装置を安価に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明に係わる距離測定装置は、図１、図６および請求項１に本発明の第１の実施の形態を示すように、無線信号を用いた距離測定装置において、無線信号１８を発信し、かつ無線信号１９を受信するための質問器１０１と、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を受信し、かつ無線信号１９を再発信するためのトランスポンダ１０２とから構成され、
【００１１】
前記トランスポンダ１０２が、少なくとも、受信手段２１と、発信手段２２と、制御手段２４と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとを有し、前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナ２５ａを介して受信し、受信した無線信号１８から第１の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成した第２の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００１２】
前記質問器１０１が、少なくとも、発信手段１１と、受信手段１２と、局発信号発振器１３と、制御手段１４と、前記制御手段１４に含まれる距離算出手段９３と位相測定手段９４と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナアンテナ１５ｂとを有し、前記制御手段１４が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、前記発信手段１１が、前記制御手段１４が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を変調し、前記変調された無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて発信し、
【００１３】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号１９から前記第２の測定信号を選択して再生し、前記制御手段１４に含まれる位相測定手段９４が、前記自局で生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２の測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段１４に含まれる距離算出手段９３が前記トランスポンダ１０２までの距離を高精度で算出する。
【００１４】
また、図１、図７および請求項２に本発明の第２の実施の形態を示すように、前記トランスポンダ１０２が、少なくとも、受信手段２１と、発信手段２２と、制御手段２４と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとを有し、前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号１８から第１の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成された第２の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００１５】
前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号１８から第３の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第３の測定信号と同期しあるいは直交する第４の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成された第４の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００１６】
前記質問器１０１が、少なくとも、発信手段１１と、受信手段１２と、局発信号発振器１３と、制御手段１４と、前記制御手段１４に含まれる位相測定手段９４と同期発振器９５と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナアンテナ１５ｂとを有し、前記制御手段１４が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、前記発信手段１１が、前記制御手段１４が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて発信し、
【００１７】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号１９から前記第２の測定信号を選択して再生し、前記制御手段１４に含まれる同期発振器９５が、前記再生した第２の測定信号と同期しあるいは直交する第３の測定信号を生成し、前記発信手段１１が、前記生成した第３の測定信号によって、前記局発信号発振器から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて再発信し、
【００１８】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第４の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号から前記第４の測定信号を選択して再生し、前記質問器１０１とトランスポンダ１０２との間で、上記のシーケンスを複数回繰返えし、前記質問器１０１の制御手段１４に含まれる位相測定手段９４が、自局において最初に生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２ｎの測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段１４に含まれる距離算出手段９３が前記トランスポンダ１０２までの距離を高精度で算出する。
【００１９】
また、図２および請求項３に示すように、前記トランスポンダ１０２の制御手段２４が、前記受信手段２１によって再生した第（２ｎ−１）の測定信号をゼロ交差検出器７３を用いてデジタル信号に変換し、前記変換したデジタル信号を分周器もしくはカウンタ７４を用いて整数分の１に分周し、前記第（２ｎ−１）の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記トランスポンダ１０２の発信手段２２が、前記生成した第２ｎの測定信号に対応して、前記第２のアンテナ２５ｂを短絡し、あるいは整合するインピーダンスで終端し、前記質問器１０１から受信する無線信号１８を反射させあるいは吸収させて、前記第２ｎの測定信号を含む無線信号１９を再発信する。
【００２０】
また、図３および請求項４に示すように、前記トランスポンダ１０２の発信手段２２が、前記第１のアンテナ２５ａで受信した無線信号１８を増幅し、前記増幅した無線信号を前記制御手段２４が生成した第２ｎの測定信号によって変調し、前記変調した無線信号１９を第２のアンテナ２５ｂを介して再発信する。
【００２１】
また、図６、図７、および請求項５に示すように、前記質問器１０１の発信手段１１が、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を、前記距離測定要求信号によって、振幅変調、周波数変調、位相変調、もしくはこれらの組み合わせを行なう。
また、請求項６に示すように、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、ベースバンド信号、もしくはこれらの組合せである。
【００２２】
また、請求項７に示すように、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、単一周波数のアナログ信号、あるいは単一チップレートのデジタル信号である。
また、図２、図３、図６、図７、および請求項８に示すように、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接、群遅延歪みの少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号もしくは拡散符号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に、前記帯域通過フイルタを通して再生する。
【００２３】
また、請求項９に示すように、前記質問器１０１の受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信された無線信号１９を受信して、周波数変換処理を行うための周波数変換処理手段を備え、前記無線信号１９をＩ信号とＱ信号とに変換する。
また、図７および請求項１０に示すように、前記質問器１０１の制御手段１４に含まれる同期発振器が、セットもしくはリセット付きのカウンタによって構成され、前記受信手段が再生した第２ｎの測定信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングでセットされあるいはリセットされ、前記受信手段１２が再生した第２ｎの測定信号を逓倍し、かつ前記第２ｎの測定信号と同期しあるいは直交する第（２ｎ−１）の測定信号を生成する。
【００２４】
また、図６、図７、および請求項１１に示すように、前記質問器１０１の位相測定手段９４が、前記第２の測定信号を４の整数倍の周波数でサンプリングし、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行い、リアルタイムで位相を測定する。
【００２５】
また、図４および請求項１２に示すように、前記トランスポンダ１０２の第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとが、ダイポールアンテナもしくはループアンテナであり、お互いに直交させてプリント基板１０３の表面に構成され、あるいはお互いに垂直方向に間隔を置いてプリント基板１０３の表面に構成される。
また、図５および請求項１３に示すように、前記プリント基板１０３の少なくとも裏面の一部もしくは全部に、プリントパターンを残し、メタライズし、あるいは金属板１０４を設けて地板とする。
【００２６】
また、図２、図３、および請求項１４に示すように、前記トランスポンダのＤＣ電源を取得するために、前記トランスポンダの第１のアンテナ、第２のアンテナ、もしくはこれらの両方に整流手段を設け、あるいは内部電源もしくは外部電源を設ける。
また、請求項１５に示すように、前記質問器１０１の第１のアンテナ１５ａと、第２のアンテナ１５ｂとが高誘電率円偏波指向性セラミックアンテナである。
【００２７】
また、請求項１６に示すように、前記質問器１０１がアンテナ共用器を有し、単一のアンテナを共用する。
また、請求項１７に示すように、前記質問器１０１、トランスポンダ１０２、もしくはこれらの両方の受信手段１２、２１が、無線信号１８、１９の伝搬経路の品質を検知する品質検知手段（記載せず）を有し、前記品質検知手段が、前記受信手段１２、２１において受信した無線信号１８、１９の電力あるいは信号対雑音比を測定した結果から回線品質を分析し、前記距離測定の結果をフイルタリングし、補正し、あるいは補完する。
【００２８】
また、請求項１８に示すように、前記質問器１０１において、前記第２ｎの測定信号を自局で生成して無線信号を発信手段１１によって変調し、前記変調した無線信号を受信手段１２によって直接受信し、あるいは前記第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナ１５ｂとを介して発信しかつ受信して距離を測定し、前記距離の測定結果から、前記質問器１０１によって生じる距離の測定誤差の補正値を求める。
また、請求項１９に示すように、前記トランスポンダ１０２において、少なくとも自局における遅延誤差もしくは距離の測定誤差に関する個別情報をメモリに記憶しており、前記質問器からの質問に応答し、前記個別情報を回答する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１および図６は本発明の第１の実施の形態による距離測定装置の構成図である。図１および図６において、１０１は質問器、１０２はトランスポンダ、１１は発信手段、１２は受信手段、１３は局発信号発振器、１４は制御手段、１５ａ、１５ｂはアンテナ、２１は受信手段、２２は発信手段、２４は制御手段、２５ａ、２５ｂはアンテナ、１８は下り方向の無線信号、１９は上り方向の無線信号、９４は前記制御手段１４に含まれる位相測定手段、９５は前記制御手段１４に含まれる距離算出手段である。
【００３０】
無線信号を用いた距離測定装置において、無線信号１８を発信し、かつ無線信号１９を受信するための質問器１０１と、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を受信し、かつ無線信号１９を再発信するためのトランスポンダ１０２とから構成され、
【００３１】
前記トランスポンダ１０２が、少なくとも、受信手段２１と、発信手段２２と、制御手段２４と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとを有し、前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナ２５ａを介して受信し、受信した無線信号１８から第１の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成された第２の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００３２】
前記質問器１０１が、少なくとも、発信手段１１と、受信手段１２と、局発信号発振器１３と、制御手段１４と、前記制御手段１４に含まれる位相測定手段９４と距離算出手段９５と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナアンテナ１５ｂとを有し、前記制御手段１４が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、前記発信手段１１が、前記制御手段１４が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を変調し、前記変調された無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて発信し、
【００３３】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号１９から前記第２の測定信号を選択して再生し、前記制御手段１４に含まれる位相測定手段９４が、前記自局で生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２の測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段１４に含まれる距離算出手段９５が前記トランスポンダ１０２までの距離を高精度で算出することができる。
【００３４】
図７に例示するごとく、前記質問器１０１から発信される第１の測定信号を含む無線信号１８ａは周期的なデジタル信号で変調されたＡＳＫ信号であり、前記デジタル信号を復調しフイルタを通すと第１の測定信号１８ｂが正弦波信号として出力される。一方、前記トランスポンダ１０２から発信される第２の測定信号を含む無線信号１９ａは周期的なデジタル信号で変調されたＡＳＫ信号であり、前記デジタル信号を復調しフイルタを通すと第２の測定信号１９ｂが正弦波信号として出力される。ここで、前記第２の測定信号の周波数を前記第１の測定信号の２分の１の周波数とすると、両者の位相差２０はπ／４となる。
【００３５】
前記第１の測定信号を、Ａｓｉｎ（２πｆ１ｔ）とし、前記質問器１０１とトランスポンダ１０２との間の距離をＤ（ｍ）とすると、前記トランスポンダ１０２で受信する前記第１の測定信号は、Ｂｓｉｎ｛２πｆ１ｔ−２πＤ（ｆ１／Ｃ）｝となる。ここで、Ｃは光の速度とする。
前記トランスポンダ１０２において、カウンタもしくは分周期７４を用いて、受信した前記第１の測定信号の周波数を２分の１にカウントダウンして第２の測定信号を生成すると、前記第２の測定信号は、Ｂｓｉｎ｛２π（ｆ１／２）ｔ−（２πＤｆ１／２Ｃ）−（π／４）｝となり、これを再発信して前記質問器１０１で受信すると、Ｃｓｉｎ｛２π（ｆ１／２）ｔ−２πＤ（ｆ１／２Ｃ）−２πＤ（ｆ１／２Ｃ）−（π／４）｝＝Ｃｓｉｎ｛２π（ｆ１／２）ｔ−２πＤ（ｆ１／Ｃ）−（π／４）｝となる。
前記質問器１０１で生成した前記第１の測定信号を基準として、前記質問器１０１で受信した前記第２の測定信号との位相差ΔΦを測定すると、ΔΦ＝２πＤ（ｆ１／Ｃ）−（π／４）から、距離Ｄ（ｍ）は、Ｄ＝（Ｃ／３）｛（ΔΦ−（π／４））／２πｆ１）｝となる。
【００３６】
なお、前記質問器１０１の受信手段１２では、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号とが同時に再生されるので、周波数選択手段を用いて、周波数が２分の１である前記第２の測定信号のみを選択して位相を測定する必要がある。ここで、第２の測定信号の周波数を低く設定したのは、高調波による誤動作を防ぐためである。
また、前記質問器１０１の受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信された無線信号１９を受信して、周波数変換処理を行うための周波数変換処理手段を備え、前記無線信号１９をＩ信号とＱ信号とに変換する。
【００３７】
また、前記質問器１０１、トランスポンダ１０２、もしくはこれらの両方の受信手段１２、２１が、無線信号１８、１９の伝搬経路の品質を検知する品質検知手段（記載せず）を有し、前記品質検知手段が、前記受信手段１２、２１において受信した無線信号１８、１９の電力あるいは信号対雑音比を測定した結果から回線品質を分析し、前記距離測定の結果をフイルタリングし、補正し、あるいは補完する。
【００３８】
また、前記質問器１０１において、前記第２ｎの測定信号を自局で生成して無線信号を発信手段１１によって変調し、前記変調した無線信号を受信手段１２によって直接受信し、あるいは前記第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナ１５ｂとを介して発信しかつ受信して距離を測定し、前記距離の測定結果から、前記質問器１０１によって生じる距離の測定誤差の補正値を求める。
また、前記トランスポンダ１０２において、少なくとも自局における遅延誤差もしくは距離の測定誤差に関する個別情報をメモリに記憶しており、前記質問器からの質問に応答し、前記個別情報を回答する。
【００３９】
（実施の形態２）
図１および図７は本発明の第２の実施の形態による距離測定装置の構成図であり、前記トランスポンダ１０２が、少なくとも、受信手段２１と、発信手段２２と、制御手段２４と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとを有し、前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号１８から第１の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成された第２の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００４０】
前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号１８から第３の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第３の測定信号と同期しあるいは直交する第４の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成された第４の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００４１】
前記質問器１０１が、少なくとも、発信手段１１と、受信手段１２と、局発信号発振器１３と、制御手段１４と、前記制御手段１４に含まれる位相測定手段９４と同期発振器９５と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナアンテナ１５ｂとを有し、前記制御手段１４が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、前記発信手段１１が、前記制御手段１４が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて発信し、
【００４２】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号１９から前記第２の測定信号を選択して再生し、前記制御手段１４に含まれる同期発振器９５が、前記再生した第２の測定信号と同期しあるいは直交する第３の測定信号を生成し、前記発信手段１１が、前記生成した第３の測定信号によって、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて再発信し、
【００４３】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第４の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号から前記第４の測定信号を選択して再生し、前記質問器１０１とトランスポンダ１０２との間で、上記のシーケンスを複数回繰返えし、前記質問器１０１の制御手段１４に含まれる位相測定手段９４が、自局において最初に生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２ｎの測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段１４に含まれる距離算出手段９３が前記トランスポンダ１０２までの距離を高精度で算出する。
【００４４】
また、前記質問器１０１の発信手段１１が、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を、前記距離測定要求信号によって、振幅変調、周波数変調、位相変調、もしくはこれらの組み合わせを行なう。
また、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、ベースバンド信号、もしくはこれらの組合せである。
【００４５】
また、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、単一周波数のアナログ信号、あるいは単一チップレートのデジタル信号である。
また、前記質問器１０１の制御手段１４に含まれる同期発振器が、セットもしくはリセット付きのカウンタによって構成され、前記受信手段が再生した第２ｎの測定信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングでセットされあるいはリセットされ、前記受信手段１２が再生した第２ｎの測定信号を逓倍し、かつ前記第２ｎの測定信号と同期しあるいは直交する第（２ｎ−１）の測定信号を生成する。
【００４６】
図２は本発明のトランスポンダの構成図であり、２５ａは第１のアンテナ、２５ｂは第２のアンテナ、７１は復調器、７２はフイルタ、７３はゼロ交差検出器、７４は分周器、７５はスイッチ、７６は整流用ダイオード、７７ａ、７７ｂはＤＣ電源、７８ａ、７８ｂはグランド、７９ａ、７９ｂは終端抵抗であり、前記以外に、マイコン、メモリ、およびその他の必要な回路を含むものとする。
【００４７】
第１のアンテナ２５ａにより受信した無線信号１８を、整流用ダイオード７６によって整流して前記トランスポンダ１０２にＤＣ電源を供給し、前記受信手段２１の復調器７１によって再生し、フイルタ７２によって選択した第（２ｎ−１）の測定信号を、ゼロ交差検出器７３を用いてデジタル信号に変換し、前記変換したデジタル信号を分周器もしくはクンタ７４を用いて整数分の１に分周し、前記第（２ｎ−１）の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記トランスポンダ１０２の発信手段２２が、前記生成した第２ｎの測定信号に対応して、前記第２のアンテナ２５ｂを短絡し、あるいは整合するインピーダンスで終端し、前記質問器１０１から受信する無線信号１８を反射させあるいは吸収させて、前記第２ｎの測定信号を含む無線信号１９を再発信する。
【００４８】
ここで、復調器７１は、ＡＳＫ信号の復調器、あるいはその他のアナログ信号もしくはデジタル信号の復調器を含み、フイルタ７２は帯域通過フイルタであり、かつアナログフイルタもしくはデジタルフイルタであり、ゼロ交差検出器７５は、コンパレータもしくはアナログデジタル変換器であり、分周器７４は、アナログ式の分周器もしくはデジタルカウンタである。
【００４９】
また、整流用ダイオード７６は、第２のアンテナ２５ｂにも追加して設けることで、アンテナの指向性によってＤＣ電源の供給が滞ることを防止することができる。他に、内部に設けた電源あるいは外部に設けた電源からも供給することも可能である。
また、スイッチ７５は、上記の第２の測定信号の他に、システム同期信号、識別信号、応答信号、その他の必要なデジタル信号を含む無線信号を発信するものとする。
【００５０】
図３は本発明のトランスポンダの他の構成図であり、２５ａは第１のアンテナ、２５ｂは第２のアンテナ、７１は復調器、７２はフイルタ、７３はゼロ交差検出器、７４はカウンタ、７６は整流用ダイオード、７７ａ、７７ｂ、７７ｃはＤＣ電源、７８ａ、７８ｂ、７８ｃはグランド、７９は内部電池、１２１は増幅器、１２２は変調器であり、前記以外に、マイコン、メモリ、およびその他の必要な回路を含むものとする。
【００５１】
第１のアンテナ２５ａにより受信した無線信号１８を、整流用ダイオード７６によって整流して前記トランスポンダ１０２にＤＣ電源を供給するとともに、内部電池もしくは外部電池７９を充電し、復調器７１によって復調して前記第１の測定信号を再生し、フイルタ７２によって前記第（２ｎ−１）の測定信号を選択して雑音成分を除去し、ゼロ交差検出器７３によって前記選択した第（２ｎ−１）の測定信号をデジタル信号に変換し、分周器もしくはカウンタ７４によって整数分の１、例えば２分の１、の周波数に分周して第２ｎの測定信号を生成し、一方、前記第１のアンテナ２５ａにより受信した無線信号１８を増幅器１２１によって増幅し、前記増幅した無線信号１８を、前記第２の測定信号に対応して、変調器１２２を設けて変調し、第２のアンテナ２５ｂを介して無線信号１９を再発信する。
【００５２】
また、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接、群遅延歪みの少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号もしくは拡散符号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に、前記帯域通過フイルタを通して再生する。
【００５３】
図４、図５は本発明のトランスポンダの断面図であり、１０２はＩＣチップ、２５ａは第１のアンテナ、２５ｂは第２のアンテナ、１０３はプリント基板もしくは高誘電率基板、１０４はメタライズもしくは金属板である。
図４では、トランスポンダ１０２を通常のプリント基板１０３上に組み込んだものであり、第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとが、相互間の結合を最少とするために、お互いに偏波面を直交させてプリント基板の表面に構成され、あるいは図４とは別にお互いに垂直方向に間隔を置いてプリント基板の表面に構成され、ＩＣチップ１０２が中央部に組み立てられている。
【００５４】
前記アンテナ７５ａ、７５ｂはダイポールアンテナとして例示しているが、ループアンテナその他のアンテナを用いることも可能である。
また、プリント基板は、フレキシブルであり、多様な形状の物品に装着できる構造となっている。
【００５５】
一方、図５では、トランスポンダ１０２を高誘電率の基板１０３の表面に第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂを、お互いに直交させて高誘電率のプリント基板の表面に構成し、あるいは図５とは別にお互いに垂直方向に間隔を置いて高誘電率のプリント基板の表面に構成し、かつ少なくとも裏面の一部もしくは全部に、プリントパターンを残し、メタライズし、あるいは金属板を貼り付ける構造となっており、金属性の物品に装着できる特徴を有する。
また、アンテナ２４ａ、２４ｂの形状を変形させ、全体として小型化を実現することも可能である。
【００５６】
図６、図７は本発明の質問器の構成図であり、１０１は質問器、１１は発信手段、１２は受信手段、１３は局発信号発振手段、１４は制御手段、１５ａは第１のアンテナ、１５ｂは第２のアンテナ、８１ａ、８１ｂは平衡変調器、８２はπ／２移相器、８３は加算器、８４は電力増幅器、８５はゼロ交差検出器、８６はフイルタ、８７は加算器、８８ａ、８８ｂは平衡変調器、８９はπ／２移相器、９０は低雑音増幅器、９１は基準発振器、９２は符号化器、９３は距離算出器、９４は位相測定器、９５は同期発振器である。
【００５７】
制御手段１４において、基準発振器９１から出力されるクロック信号によって、符号化器９２が第（２ｎ−１）の測定信号を生成し、発信手段１１において、平衡変調器８８１ａ、８１ｂによって、基準発振器９１と局発信号発振手段１３とπ／２移相器８２で生成される局発信号を変調して加算器８３で加算し（例示ではＡＳＫ変調）、電力増幅器８４によって必要な電力まで増幅し、第１のアンテナ１５ａから無線信号１８として空間に放射される。
【００５８】
一方、トランスポンダ１０２から再発信された無線信号１９は、第２のアンテナ１５ｂによって受信され、低雑音増幅器９０で増幅され、平衡変調器８８ａ、８８ｂによって前記局発信号とミキシングされ、加算器８７によって加算され、フイルタ８６によって第２ｎの測定信号が選択され、ゼロ交差検出器８５でデジタル信号に変換されて再生される。
【００５９】
図６では、前記再生された第２の測定信号の位相が、前記第１の測定信号を基準として、前記位相測定器９４によって測定され、前記測定された第２の測定信号の位相から前記距離算出手段９３によって、トランスポンダ１０２までの距離を算出して２分の１することで、質問器１０１とトランスポンダ１０２との間の片道の距離が算出できる。
一方、図７では、前記再生された第２ｎの測定信号と同期発振器９５との同期を確立し保持させた状態で、第（２ｎ−１）の測定信号を生成し、前記発信手段１１によって前記第（２ｎ−１）の測定信号を含む無線信号１８が発信され、前記トランスポンダ１０２によって第２ｎの測定信号に変換されて再発信され、受信手段１２によって再生され、以下同様な手順で繰返すことができる。
【００６０】
前記同期発振器９５は、例えば、セットもしくはリセット付きカウンタであり、前記第２ｎの測定信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングで前記カウンタをセットしあるいはリセットすることにより数マイクロ秒以内の瞬時に同期を確立でき、前記第２ｎの測定信号が停止した場合でも長時間同期を保持できる。
前記シーケンスが複数回繰返されて、再生された第２ｎの測定信号の位相が、前記最初に生成された第１の測定信号を基準として、前記位相測定器９４によって測定され、前記測定された第２ｎの測定信号の位相から前記距離算出手段９３によって、トランスポンダ１０２までの２ｎ倍の距離に拡大されて算出されるので、例えば、質問器１０１からトランスポンダ１０２までの距離が短いにも係わらず、あるいは測定信号の周波数が比較的に低い場合でも、高精度で距離を算出することができ、複数回の測定の平均を求めることで誤差を低減できるメリットが得られる。
【００６１】
ここで、前記質問器１０１の第１のアンテナ１５ａと、第２のアンテナ１５ｂとが高誘電率円偏波指向性セラミックアンテナとすることで、両者間のアイソレーションを大きくすることができ、又、前記トランスポンダ１０２において、アンテナの向きに関係無く、良好な受信ができるメリットが得られる。
【００６２】
また、前記質問器１０１の位相測定手段９４が、前記第２ｎの測定信号を４の整数倍の周波数でサンプリングし、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行い、リアルタイムで位相を測定することができる。
【００６３】
また、ＡＳＫ変調の他にも、ＰＳＫ変調など他の変調方式を採用することも可能であり、第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナ１５ｂをサーキュレータなどのアンテナ共用器を用いることで、単一のアンテナを用いることも可能である。
また、ゼロ交差検出器９０として、コンパレータもしくはアナログデジタル変換器を用いる。
【００６４】
以上の説明では、単一の周波数の距離測定信号を発信する場合について説明したが、この場合、ΔΦの変化を０＜ΔΦ＜２πに制限する必要がある。そこで、前記第１の測定信号の周波数を複数の段階で変化させることで、任意の測定レンジが自動的に選択できるメリットが得られる。
また、超広帯域通信方式（ウルトラワイドバンド）を用いることで、第１の測定信号と第２の測定信号に高い周波数の変調信号あるいは高いチップレートの拡散符号を採用できるので、例えば、１５ＭＨｚの変調信号を用いれば、測定レンジを片道で１０ｍ以下の短い距離に設定できることから、ＲＦＩＤタグまでの詳細な距離を測定できるメリットが得られる。
【００６５】
また、前記無線信号として、超音波信号、高周波信号、もしくは光信号を用いることができる。なお、超音波信号もしくは光信号の場合には、アンテナの代わりに、送受波器を用いる。
また、前記トランスポンダ１０２の第１のアンテナと第２のアンテナとの間のアイソレーションが大きいので、増幅器を設けて第１のアンテナで受信した無線信号を増幅し、変調器を設けて第２の測定信号で変調して第２のアンテナから再発信することで、遠距離での測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、上記のように構成されているため、近接した複数のコンベア上を移動する物品に添付されたＲＦＩＤタグを、どのコンベア上かを含めて識別できる。
また、金属製の物品にＲＦＩＤタグを添付した場合でも、タグの内容を読み出すとともに、タグまでの距離を測定することができる。
また、物流管理において、物品を収納した正確な位置を検知する場合にも応用できる。
なお、本発明の距離測定技術は基盤技術であり、上記以外に多分野での利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の距離測定装置の構成図
【図２】本発明のトランスポンダの構成図
【図３】本発明のトランスポンダの他の構成図
【図４】本発明のトランスポンダの断面図
【図５】本発明のトランスポンダの他の断面図
【図６】本発明の第１の実施の形態による質問器の構成図
【図７】本発明の第２の実施の形態による質問器の構成図
【図８】本発明の測定信号の波形を示す図
【図９】従来の実施例を示す構成図
【符号の説明】
【００６８】
１０１ 質問器
１０２ トランスポンダ
１１ 発信手段
１２ 受信手段
１３ 局発信号発振器
１４ 制御手段
１５ａ、１５ｂ アンテナ
１８ 第１の測定信号
１９ 第２の測定信号
２１ 発信手段
２２ 受信手段
２４ 制御手段
２５ａ、２５ｂ アンテナ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線信号を用いて質問器とトランスポンダとの間で双方向通信を行うことによって、距離を高精度で測定するための距離測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、質問器から発信される無線信号を、トランスポンダを用いて中継し、質問器で受信することによって、質問器とトランスポンダとの間の距離を測定する装置が提案されている。（例えば、特許文献１〜６参照）
【特許文献１】特表２００４−５０７７１４号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０９５４６３号公報
【特許文献３】特開Ｈ０６−００３４２８号公報
【０００３】
図９は、特許文献１に記載されている従来の「ＲＦ位相デルタの判定による距離測定」である。図９において、第１のトランスポンダから第２のトランスポンダへ、第１と第２の周波数の第１と第２の信号を送信する。前記第２信号は、前記第１信号と比較し、そして前記第１と第２のトランスポンダ間の距離は、前記第１および第２の信号間の位相差に基づき判定するとされている。
しかしながら、前記第１と第２の周波数の第１と第２の信号は、伝搬時間が同じであるために、位相差が生じず、距離が測定できない問題点がある。
【０００４】
また、特許文献２では、送信制御部７Ｂは、タグ応答信号の送信を要求するＲ／Ｗ要求信号をＲＦＩＤタグ１に対して２回送信するように制御する。この際に、周波数制御部７Ａは、各Ｒ／Ｗ要求信号を互いに異なる搬送周波数で送信するようにＰＬＬ部５Ａを制御する。位相情報取得部８Ａは、互いに異なる搬送周波数で送信されたタグ応答信号の位相の変化量をそれぞれ検出し、この位相の変化量に基づいて距離算出部８Ｂが、リーダライタ２とＲＦＩＤタグ１との距離を算出するとされている。
しかしながら、前記第１と第２の周波数の第１と第２の信号は、伝搬時間が同じであるために、位相差が生じず、距離が測定できない問題点がある。
【０００５】
また、特許文献３では、一つの移動局からの第１の測定用信号を親局と複数の中継局で受信すると共に各中継局は重複しない固有の遅延時間後に第２の測定用信号を同一周波数で送信し、親局が移動局からの第１の測定信号と中継局からの第２の測定用信号とを受信してその到達時間差または位相差を測定することにより第１の測定用信号を親局が受信した時刻と各中継局が受信した時刻との相対時間差を算出して双曲線航法により移動局の位置を算出するように構成するとされている。
しかしながら、各中継局において、重複しない固有の遅延時間後に第２の測定用信号を同一周波数で送信すると記述されているが、具体的な構成および方法が記述されておらず、実現性の点で問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、無線信号を用いて質問器とトランスポンダとの間で双方向通信を行うことによって、質問器とトランスポンダとの間の相対距離を高精度で測定するための距離測定装置を安価に実現するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる距離測定装置では、質問器から距離測定要求信号を含む無線信号をバースト信号として発信し、トランスポンダが相互間の結合が小さい第１のアンテナと第２のアンテナとを有し、前記質問器から発信される無線信号を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号から前記第１の測定信号を再生し、少なくとも、前記第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記第２の測定信号に対応して第２のアンテナを短絡し、あるいは整合するインピーダンスで終端し、
【０００８】
前記質問器から受信した無線信号を反射させあるいは吸収させて、前記第２の測定信号を含む無線信号を再発信し、前記質問器が、前記トランスポンダから再発信された、前記第２の測定測定信号を含む無線信号を受信し、受信した無線信号から前記第２の測定信号を再生して前記第１の測定信号から分離し、前記質問器の制御手段が、前記自局で生成した第１の測定信号を基準として、前記再生された第２の測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記質問器とトランスポンダとの間の距離を算出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の距離測定装置では、無線信号を用いて質問器とトランスポンダとの間で双方向通信を行うことによって、質問器とトランスポンダとの間の相対距離を高精度で測定するための距離測定装置を安価に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明に係わる距離測定装置は、図１、図６および請求項１に本発明の第１の実施の形態を示すように、無線信号を用いた距離測定装置において、無線信号１８を発信し、かつ無線信号１９を受信するための質問器１０１と、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を受信し、かつ無線信号１９を再発信するためのトランスポンダ１０２とから構成され、
【００１１】
前記トランスポンダ１０２が、少なくとも、受信手段２１と、発信手段２２と、制御手段２４と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとを有し、前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナ２５ａを介して受信し、受信した無線信号１８から第１の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成した第２の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００１２】
前記質問器１０１が、少なくとも、発信手段１１と、受信手段１２と、局発信号発振器１３と、制御手段１４と、前記制御手段１４に含まれる距離算出手段９３と位相測定手段９４と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナアンテナ１５ｂとを有し、前記制御手段１４が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、前記発信手段１１が、前記制御手段１４が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を変調し、前記変調された無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて発信し、
【００１３】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号１９から前記第２の測定信号を選択して再生し、前記制御手段１４に含まれる位相測定手段９４が、前記自局で生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２の測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段１４に含まれる距離算出手段９３が前記トランスポンダ１０２までの距離を高精度で算出する。
【００１４】
また、図１、図７および請求項２に本発明の第２の実施の形態を示すように、前記トランスポンダ１０２が、少なくとも、受信手段２１と、発信手段２２と、制御手段２４と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとを有し、前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号１８から第１の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成された第２の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００１５】
前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号１８から第３の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第３の測定信号と同期しあるいは直交する第４の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成された第４の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００１６】
前記質問器１０１が、少なくとも、発信手段１１と、受信手段１２と、局発信号発振器１３と、制御手段１４と、前記制御手段１４に含まれる位相測定手段９４と同期発振器９５と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナアンテナ１５ｂとを有し、前記制御手段１４が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、前記発信手段１１が、前記制御手段１４が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて発信し、
【００１７】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号１９から前記第２の測定信号を選択して再生し、前記制御手段１４に含まれる同期発振器９５が、前記再生した第２の測定信号と同期しあるいは直交する第３の測定信号を生成し、前記発信手段１１が、前記生成した第３の測定信号によって、前記局発信号発振器から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて再発信し、
【００１８】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第４の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号から前記第４の測定信号を選択して再生し、前記質問器１０１とトランスポンダ１０２との間で、上記のシーケンスを複数回繰返えし、前記質問器１０１の制御手段１４に含まれる位相測定手段９４が、自局において最初に生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２ｎの測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段１４に含まれる距離算出手段９３が前記トランスポンダ１０２までの距離を高精度で算出する。
【００１９】
また、図２および請求項３に示すように、前記トランスポンダ１０２の制御手段２４が、前記受信手段２１によって再生した第（２ｎ−１）の測定信号をゼロ交差検出器７３を用いてデジタル信号に変換し、前記変換したデジタル信号を分周器もしくはカウンタ７４を用いて整数分の１に分周し、前記第（２ｎ−１）の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記トランスポンダ１０２の発信手段２２が、前記生成した第２ｎの測定信号に対応して、前記第２のアンテナ２５ｂを短絡し、あるいは整合するインピーダンスで終端し、前記質問器１０１から受信する無線信号１８を反射させあるいは吸収させて、前記第２ｎの測定信号を含む無線信号１９を再発信する。
【００２０】
また、図３および請求項４に示すように、前記トランスポンダ１０２の発信手段２２が、前記第１のアンテナ２５ａで受信した無線信号１８を増幅し、前記増幅した無線信号を前記制御手段２４が生成した第２ｎの測定信号によって変調し、前記変調した無線信号１９を第２のアンテナ２５ｂを介して再発信する。
【００２１】
また、図６、図７、および請求項５に示すように、前記質問器１０１の発信手段１１が、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を、前記距離測定要求信号によって、振幅変調、周波数変調、位相変調、もしくはこれらの組み合わせを行なう。
また、請求項６に示すように、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、ベースバンド信号、もしくはこれらの組合せである。
【００２２】
また、請求項７に示すように、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、単一周波数のアナログ信号、あるいは単一チップレートのデジタル信号である。
また、図２、図３、図６、図７、および請求項８に示すように、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接、群遅延歪みの少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号もしくは拡散符号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に、前記帯域通過フイルタを通して再生する。
【００２３】
また、請求項９に示すように、前記質問器１０１の受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信された無線信号１９を受信して、周波数変換処理を行うための周波数変換処理手段を備え、前記無線信号１９をＩ信号とＱ信号とに変換する。
また、図７および請求項１０に示すように、前記質問器１０１の制御手段１４に含まれる同期発振器が、セットもしくはリセット付きのカウンタによって構成され、前記受信手段が再生した第２ｎの測定信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングでセットされあるいはリセットされ、前記受信手段１２が再生した第２ｎの測定信号を逓倍し、かつ前記第２ｎの測定信号と同期しあるいは直交する第（２ｎ−１）の測定信号を生成する。
【００２４】
また、図６、図７、および請求項１１に示すように、前記質問器１０１の位相測定手段９４が、前記第２の測定信号を４の整数倍の周波数でサンプリングし、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行い、リアルタイムで位相を測定する。
【００２５】
また、図４および請求項１２に示すように、前記トランスポンダ１０２の第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとが、ダイポールアンテナもしくはループアンテナであり、お互いに直交させてプリント基板１０３の表面に構成され、あるいはお互いに垂直方向に間隔を置いてプリント基板１０３の表面に構成される。
また、図５および請求項１３に示すように、前記プリント基板１０３の少なくとも裏面の一部もしくは全部に、プリントパターンを残し、メタライズし、あるいは金属板１０４を設けて地板とする。
【００２６】
また、図２、図３、および請求項１４に示すように、前記トランスポンダのＤＣ電源を取得するために、前記トランスポンダの第１のアンテナ、第２のアンテナ、もしくはこれらの両方に整流手段を設け、あるいは内部電源もしくは外部電源を設ける。
また、請求項１５に示すように、前記質問器１０１の第１のアンテナ１５ａと、第２のアンテナ１５ｂとが高誘電率円偏波指向性セラミックアンテナである。
【００２７】
また、請求項１６に示すように、前記質問器１０１がアンテナ共用器を有し、単一のアンテナを共用する。
また、請求項１７に示すように、前記質問器１０１、トランスポンダ１０２、もしくはこれらの両方の受信手段１２、２１が、無線信号１８、１９の伝搬経路の品質を検知する品質検知手段（記載せず）を有し、前記品質検知手段が、前記受信手段１２、２１において受信した無線信号１８、１９の電力あるいは信号対雑音比を測定した結果から回線品質を分析し、前記距離測定の結果をフイルタリングし、補正し、あるいは補完する。
【００２８】
また、請求項１８に示すように、前記質問器１０１において、前記第２ｎの測定信号を自局で生成して無線信号を発信手段１１によって変調し、前記変調した無線信号を受信手段１２によって直接受信し、あるいは前記第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナ１５ｂとを介して発信しかつ受信して距離を測定し、前記距離の測定結果から、前記質問器１０１によって生じる距離の測定誤差の補正値を求める。
また、請求項１９に示すように、前記トランスポンダ１０２において、少なくとも自局における遅延誤差もしくは距離の測定誤差に関する個別情報をメモリに記憶しており、前記質問器からの質問に応答し、前記個別情報を回答する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１および図６は本発明の第１の実施の形態による距離測定装置の構成図である。図１および図６において、１０１は質問器、１０２はトランスポンダ、１１は発信手段、１２は受信手段、１３は局発信号発振器、１４は制御手段、１５ａ、１５ｂはアンテナ、２１は受信手段、２２は発信手段、２４は制御手段、２５ａ、２５ｂはアンテナ、１８は下り方向の無線信号、１９は上り方向の無線信号、９４は前記制御手段１４に含まれる位相測定手段、９５は前記制御手段１４に含まれる距離算出手段である。
【００３０】
無線信号を用いた距離測定装置において、無線信号１８を発信し、かつ無線信号１９を受信するための質問器１０１と、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を受信し、かつ無線信号１９を再発信するためのトランスポンダ１０２とから構成され、
【００３１】
前記トランスポンダ１０２が、少なくとも、受信手段２１と、発信手段２２と、制御手段２４と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとを有し、前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナ２５ａを介して受信し、受信した無線信号１８から第１の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成された第２の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００３２】
前記質問器１０１が、少なくとも、発信手段１１と、受信手段１２と、局発信号発振器１３と、制御手段１４と、前記制御手段１４に含まれる位相測定手段９４と距離算出手段９５と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナアンテナ１５ｂとを有し、前記制御手段１４が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、前記発信手段１１が、前記制御手段１４が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を変調し、前記変調された無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて発信し、
【００３３】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号１９から前記第２の測定信号を選択して再生し、前記制御手段１４に含まれる位相測定手段９４が、前記自局で生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２の測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段１４に含まれる距離算出手段９５が前記トランスポンダ１０２までの距離を高精度で算出することができる。
【００３４】
図７に例示するごとく、前記質問器１０１から発信される第１の測定信号を含む無線信号１８ａは周期的なデジタル信号で変調されたＡＳＫ信号であり、前記デジタル信号を復調しフイルタを通すと第１の測定信号１８ｂが正弦波信号として出力される。一方、前記トランスポンダ１０２から発信される第２の測定信号を含む無線信号１９ａは周期的なデジタル信号で変調されたＡＳＫ信号であり、前記デジタル信号を復調しフイルタを通すと第２の測定信号１９ｂが正弦波信号として出力される。ここで、前記第２の測定信号の周波数を前記第１の測定信号の２分の１の周波数とすると、両者の位相差２０はπ／４となる。
【００３５】
前記第１の測定信号を、Ａｓｉｎ（２πｆ１ｔ）とし、前記質問器１０１とトランスポンダ１０２との間の距離をＤ（ｍ）とすると、前記トランスポンダ１０２で受信する前記第１の測定信号は、Ｂｓｉｎ｛２πｆ１ｔ−２πＤ（ｆ１／Ｃ）｝となる。ここで、Ｃは光の速度とする。
前記トランスポンダ１０２において、カウンタもしくは分周期７４を用いて、受信した前記第１の測定信号の周波数を２分の１にカウントダウンして第２の測定信号を生成すると、前記第２の測定信号は、Ｂｓｉｎ｛２π（ｆ１／２）ｔ−（２πＤｆ１／２Ｃ）−（π／４）｝となり、これを再発信して前記質問器１０１で受信すると、Ｃｓｉｎ｛２π（ｆ１／２）ｔ−２πＤ（ｆ１／２Ｃ）−２πＤ（ｆ１／２Ｃ）−（π／４）｝＝Ｃｓｉｎ｛２π（ｆ１／２）ｔ−２πＤ（ｆ１／Ｃ）−（π／４）｝となる。
前記質問器１０１で生成した前記第１の測定信号を基準として、前記質問器１０１で受信した前記第２の測定信号との位相差ΔΦを測定すると、ΔΦ＝２πＤ（ｆ１／Ｃ）−（π／４）から、距離Ｄ（ｍ）は、Ｄ＝（Ｃ／３）｛（ΔΦ−（π／４））／２πｆ１）｝となる。
【００３６】
なお、前記質問器１０１の受信手段１２では、前記第１の測定信号と前記第２の測定信号とが同時に再生されるので、周波数選択手段を用いて、周波数が２分の１である前記第２の測定信号のみを選択して位相を測定する必要がある。ここで、第２の測定信号の周波数を低く設定したのは、高調波による誤動作を防ぐためである。
また、前記質問器１０１の受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信された無線信号１９を受信して、周波数変換処理を行うための周波数変換処理手段を備え、前記無線信号１９をＩ信号とＱ信号とに変換する。
【００３７】
また、前記質問器１０１、トランスポンダ１０２、もしくはこれらの両方の受信手段１２、２１が、無線信号１８、１９の伝搬経路の品質を検知する品質検知手段（記載せず）を有し、前記品質検知手段が、前記受信手段１２、２１において受信した無線信号１８、１９の電力あるいは信号対雑音比を測定した結果から回線品質を分析し、前記距離測定の結果をフイルタリングし、補正し、あるいは補完する。
【００３８】
また、前記質問器１０１において、前記第２ｎの測定信号を自局で生成して無線信号を発信手段１１によって変調し、前記変調した無線信号を受信手段１２によって直接受信し、あるいは前記第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナ１５ｂとを介して発信しかつ受信して距離を測定し、前記距離の測定結果から、前記質問器１０１によって生じる距離の測定誤差の補正値を求める。
また、前記トランスポンダ１０２において、少なくとも自局における遅延誤差もしくは距離の測定誤差に関する個別情報をメモリに記憶しており、前記質問器からの質問に応答し、前記個別情報を回答する。
【００３９】
（実施の形態２）
図１および図７は本発明の第２の実施の形態による距離測定装置の構成図であり、前記トランスポンダ１０２が、少なくとも、受信手段２１と、発信手段２２と、制御手段２４と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとを有し、前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号１８から第１の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成された第２の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００４０】
前記受信手段２１が、前記質問器１０１から発信される無線信号１８を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号１８から第３の測定信号を再生し、前記制御手段２４が、少なくとも、前記再生した第３の測定信号と同期しあるいは直交する第４の測定信号を生成し、前記発信手段２２が、前記生成された第４の測定信号を含む無線信号１９を再発信し、
【００４１】
前記質問器１０１が、少なくとも、発信手段１１と、受信手段１２と、局発信号発振器１３と、制御手段１４と、前記制御手段１４に含まれる位相測定手段９４と同期発振器９５と、相互間の結合が小さい第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナアンテナ１５ｂとを有し、前記制御手段１４が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、前記発信手段１１が、前記制御手段１４が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて発信し、
【００４２】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号１９から前記第２の測定信号を選択して再生し、前記制御手段１４に含まれる同期発振器９５が、前記再生した第２の測定信号と同期しあるいは直交する第３の測定信号を生成し、前記発信手段１１が、前記生成した第３の測定信号によって、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号１８を前記第１のアンテナ１５ａを介して空間に向けて再発信し、
【００４３】
前記受信手段１２が、前記トランスポンダ１０２から再発信される前記第４の測定信号を含む無線信号１９を、前記第２のアンテナ１５ｂを介して受信し、前記受信した無線信号から前記第４の測定信号を選択して再生し、前記質問器１０１とトランスポンダ１０２との間で、上記のシーケンスを複数回繰返えし、前記質問器１０１の制御手段１４に含まれる位相測定手段９４が、自局において最初に生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２ｎの測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段１４に含まれる距離算出手段９３が前記トランスポンダ１０２までの距離を高精度で算出する。
【００４４】
また、前記質問器１０１の発信手段１１が、前記局発信号発振器１３から供給される局発信号を、前記距離測定要求信号によって、振幅変調、周波数変調、位相変調、もしくはこれらの組み合わせを行なう。
また、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、ベースバンド信号、もしくはこれらの組合せである。
【００４５】
また、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、単一周波数のアナログ信号、あるいは単一チップレートのデジタル信号である。
また、前記質問器１０１の制御手段１４に含まれる同期発振器が、セットもしくはリセット付きのカウンタによって構成され、前記受信手段が再生した第２ｎの測定信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングでセットされあるいはリセットされ、前記受信手段１２が再生した第２ｎの測定信号を逓倍し、かつ前記第２ｎの測定信号と同期しあるいは直交する第（２ｎ−１）の測定信号を生成する。
【００４６】
図２は本発明のトランスポンダの構成図であり、２５ａは第１のアンテナ、２５ｂは第２のアンテナ、７１は復調器、７２はフイルタ、７３はゼロ交差検出器、７４は分周器、７５はスイッチ、７６は整流用ダイオード、７７ａ、７７ｂはＤＣ電源、７８ａ、７８ｂはグランド、７９ａ、７９ｂは終端抵抗であり、前記以外に、マイコン、メモリ、およびその他の必要な回路を含むものとする。
【００４７】
第１のアンテナ２５ａにより受信した無線信号１８を、整流用ダイオード７６によって整流して前記トランスポンダ１０２にＤＣ電源を供給し、前記受信手段２１の復調器７１によって再生し、フイルタ７２によって選択した第（２ｎ−１）の測定信号を、ゼロ交差検出器７３を用いてデジタル信号に変換し、前記変換したデジタル信号を分周器もしくはクンタ７４を用いて整数分の１に分周し、前記第（２ｎ−１）の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、前記トランスポンダ１０２の発信手段２２が、前記生成した第２ｎの測定信号に対応して、前記第２のアンテナ２５ｂを短絡し、あるいは整合するインピーダンスで終端し、前記質問器１０１から受信する無線信号１８を反射させあるいは吸収させて、前記第２ｎの測定信号を含む無線信号１９を再発信する。
【００４８】
ここで、復調器７１は、ＡＳＫ信号の復調器、あるいはその他のアナログ信号もしくはデジタル信号の復調器を含み、フイルタ７２は帯域通過フイルタであり、かつアナログフイルタもしくはデジタルフイルタであり、ゼロ交差検出器７５は、コンパレータもしくはアナログデジタル変換器であり、分周器７４は、アナログ式の分周器もしくはデジタルカウンタである。
【００４９】
また、整流用ダイオード７６は、第２のアンテナ２５ｂにも追加して設けることで、アンテナの指向性によってＤＣ電源の供給が滞ることを防止することができる。他に、内部に設けた電源あるいは外部に設けた電源からも供給することも可能である。
また、スイッチ７５は、上記の第２の測定信号の他に、システム同期信号、識別信号、応答信号、その他の必要なデジタル信号を含む無線信号を発信するものとする。
【００５０】
図３は本発明のトランスポンダの他の構成図であり、２５ａは第１のアンテナ、２５ｂは第２のアンテナ、７１は復調器、７２はフイルタ、７３はゼロ交差検出器、７４はカウンタ、７６は整流用ダイオード、７７ａ、７７ｂ、７７ｃはＤＣ電源、７８ａ、７８ｂ、７８ｃはグランド、７９は内部電池、１２１は増幅器、１２２は変調器であり、前記以外に、マイコン、メモリ、およびその他の必要な回路を含むものとする。
【００５１】
第１のアンテナ２５ａにより受信した無線信号１８を、整流用ダイオード７６によって整流して前記トランスポンダ１０２にＤＣ電源を供給するとともに、内部電池もしくは外部電池７９を充電し、復調器７１によって復調して前記第１の測定信号を再生し、フイルタ７２によって前記第（２ｎ−１）の測定信号を選択して雑音成分を除去し、ゼロ交差検出器７３によって前記選択した第（２ｎ−１）の測定信号をデジタル信号に変換し、分周器もしくはカウンタ７４によって整数分の１、例えば２分の１、の周波数に分周して第２ｎの測定信号を生成し、一方、前記第１のアンテナ２５ａにより受信した無線信号１８を増幅器１２１によって増幅し、前記増幅した無線信号１８を、前記第２の測定信号に対応して、変調器１２２を設けて変調し、第２のアンテナ２５ｂを介して無線信号１９を再発信する。
【００５２】
また、前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接、群遅延歪みの少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号もしくは拡散符号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に、前記帯域通過フイルタを通して再生する。
【００５３】
図４、図５は本発明のトランスポンダの断面図であり、１０２はＩＣチップ、２５ａは第１のアンテナ、２５ｂは第２のアンテナ、１０３はプリント基板もしくは高誘電率基板、１０４はメタライズもしくは金属板である。
図４では、トランスポンダ１０２を通常のプリント基板１０３上に組み込んだものであり、第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂとが、相互間の結合を最少とするために、お互いに偏波面を直交させてプリント基板の表面に構成され、あるいは図４とは別にお互いに垂直方向に間隔を置いてプリント基板の表面に構成され、ＩＣチップ１０２が中央部に組み立てられている。
【００５４】
前記アンテナ７５ａ、７５ｂはダイポールアンテナとして例示しているが、ループアンテナその他のアンテナを用いることも可能である。
また、プリント基板は、フレキシブルであり、多様な形状の物品に装着できる構造となっている。
【００５５】
一方、図５では、トランスポンダ１０２を高誘電率の基板１０３の表面に第１のアンテナ２５ａと第２のアンテナ２５ｂを、お互いに直交させて高誘電率のプリント基板の表面に構成し、あるいは図５とは別にお互いに垂直方向に間隔を置いて高誘電率のプリント基板の表面に構成し、かつ少なくとも裏面の一部もしくは全部に、プリントパターンを残し、メタライズし、あるいは金属板を貼り付ける構造となっており、金属性の物品に装着できる特徴を有する。
また、アンテナ２４ａ、２４ｂの形状を変形させ、全体として小型化を実現することも可能である。
【００５６】
図６、図７は本発明の質問器の構成図であり、１０１は質問器、１１は発信手段、１２は受信手段、１３は局発信号発振手段、１４は制御手段、１５ａは第１のアンテナ、１５ｂは第２のアンテナ、８１ａ、８１ｂは平衡変調器、８２はπ／２移相器、８３は加算器、８４は電力増幅器、８５はゼロ交差検出器、８６はフイルタ、８７は加算器、８８ａ、８８ｂは平衡変調器、８９はπ／２移相器、９０は低雑音増幅器、９１は基準発振器、９２は符号化器、９３は距離算出器、９４は位相測定器、９５は同期発振器である。
【００５７】
制御手段１４において、基準発振器９１から出力されるクロック信号によって、符号化器９２が第（２ｎ−１）の測定信号を生成し、発信手段１１において、平衡変調器８８１ａ、８１ｂによって、基準発振器９１と局発信号発振手段１３とπ／２移相器８２で生成される局発信号を変調して加算器８３で加算し（例示ではＡＳＫ変調）、電力増幅器８４によって必要な電力まで増幅し、第１のアンテナ１５ａから無線信号１８として空間に放射される。
【００５８】
一方、トランスポンダ１０２から再発信された無線信号１９は、第２のアンテナ１５ｂによって受信され、低雑音増幅器９０で増幅され、平衡変調器８８ａ、８８ｂによって前記局発信号とミキシングされ、加算器８７によって加算され、フイルタ８６によって第２ｎの測定信号が選択され、ゼロ交差検出器８５でデジタル信号に変換されて再生される。
【００５９】
図６では、前記再生された第２の測定信号の位相が、前記第１の測定信号を基準として、前記位相測定器９４によって測定され、前記測定された第２の測定信号の位相から前記距離算出手段９３によって、トランスポンダ１０２までの距離を算出して２分の１することで、質問器１０１とトランスポンダ１０２との間の片道の距離が算出できる。
一方、図７では、前記再生された第２ｎの測定信号と同期発振器９５との同期を確立し保持させた状態で、第（２ｎ−１）の測定信号を生成し、前記発信手段１１によって前記第（２ｎ−１）の測定信号を含む無線信号１８が発信され、前記トランスポンダ１０２によって第２ｎの測定信号に変換されて再発信され、受信手段１２によって再生され、以下同様な手順で繰返すことができる。
【００６０】
前記同期発振器９５は、例えば、セットもしくはリセット付きカウンタであり、前記第２ｎの測定信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングで前記カウンタをセットしあるいはリセットすることにより数マイクロ秒以内の瞬時に同期を確立でき、前記第２ｎの測定信号が停止した場合でも長時間同期を保持できる。
前記シーケンスが複数回繰返されて、再生された第２ｎの測定信号の位相が、前記最初に生成された第１の測定信号を基準として、前記位相測定器９４によって測定され、前記測定された第２ｎの測定信号の位相から前記距離算出手段９３によって、トランスポンダ１０２までの２ｎ倍の距離に拡大されて算出されるので、例えば、質問器１０１からトランスポンダ１０２までの距離が短いにも係わらず、あるいは測定信号の周波数が比較的に低い場合でも、高精度で距離を算出することができ、複数回の測定の平均を求めることで誤差を低減できるメリットが得られる。
【００６１】
ここで、前記質問器１０１の第１のアンテナ１５ａと、第２のアンテナ１５ｂとが高誘電率円偏波指向性セラミックアンテナとすることで、両者間のアイソレーションを大きくすることができ、又、前記トランスポンダ１０２において、アンテナの向きに関係無く、良好な受信ができるメリットが得られる。
【００６２】
また、前記質問器１０１の位相測定手段９４が、前記第２ｎの測定信号を４の整数倍の周波数でサンプリングし、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行い、リアルタイムで位相を測定することができる。
【００６３】
また、ＡＳＫ変調の他にも、ＰＳＫ変調など他の変調方式を採用することも可能であり、第１のアンテナ１５ａと第２のアンテナ１５ｂをサーキュレータなどのアンテナ共用器を用いることで、単一のアンテナを用いることも可能である。
また、ゼロ交差検出器９０として、コンパレータもしくはアナログデジタル変換器を用いる。
【００６４】
以上の説明では、単一の周波数の距離測定信号を発信する場合について説明したが、この場合、ΔΦの変化を０＜ΔΦ＜２πに制限する必要がある。そこで、前記第１の測定信号の周波数を複数の段階で変化させることで、任意の測定レンジが自動的に選択できるメリットが得られる。
また、超広帯域通信方式（ウルトラワイドバンド）を用いることで、第１の測定信号と第２の測定信号に高い周波数の変調信号あるいは高いチップレートの拡散符号を採用できるので、例えば、１５ＭＨｚの変調信号を用いれば、測定レンジを片道で１０ｍ以下の短い距離に設定できることから、ＲＦＩＤタグまでの詳細な距離を測定できるメリットが得られる。
【００６５】
また、前記無線信号として、超音波信号、高周波信号、もしくは光信号を用いることができる。なお、超音波信号もしくは光信号の場合には、アンテナの代わりに、送受波器を用いる。
また、前記トランスポンダ１０２の第１のアンテナと第２のアンテナとの間のアイソレーションが大きいので、増幅器を設けて第１のアンテナで受信した無線信号を増幅し、変調器を設けて第２の測定信号で変調して第２のアンテナから再発信することで、遠距離での測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、上記のように構成されているため、近接した複数のコンベア上を移動する物品に添付されたＲＦＩＤタグを、どのコンベア上かを含めて識別できる。
また、金属製の物品にＲＦＩＤタグを添付した場合でも、タグの内容を読み出すとともに、タグまでの距離を測定することができる。
また、物流管理において、物品を収納した正確な位置を検知する場合にも応用できる。
なお、本発明の距離測定技術は基盤技術であり、上記以外に多分野での利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の距離測定装置の構成図
【図２】本発明のトランスポンダの構成図
【図３】本発明のトランスポンダの他の構成図
【図４】本発明のトランスポンダの断面図
【図５】本発明のトランスポンダの他の断面図
【図６】本発明の第１の実施の形態による質問器の構成図
【図７】本発明の第２の実施の形態による質問器の構成図
【図８】本発明の測定信号の波形を示す図
【図９】従来の実施例を示す構成図
【符号の説明】
【００６８】
１０１ 質問器
１０２ トランスポンダ
１１ 発信手段
１２ 受信手段
１３ 局発信号発振器
１４ 制御手段
１５ａ、１５ｂ アンテナ
１８ 第１の測定信号
１９ 第２の測定信号
２１ 発信手段
２２ 受信手段
２４ 制御手段
２５ａ、２５ｂ アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を用いた距離測定装置において、
前記無線信号を発信し、かつ受信するための質問器と、
前記質問器から発信される無線信号を受信し、かつ再発信するためのトランスポンダと
から構成され、
前記トランスポンダが、少なくとも、
受信手段と、発信手段と、制御手段と、相互間の結合が小さい第１のアンテナと第２のアンテナとを有し、
前記受信手段が、前記質問器から発信される無線信号を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号から第１の測定信号を再生し、
前記制御手段が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、
前記発信手段が、前記生成された第２の測定信号を含む無線信号を再発信し、
前記質問器が、少なくとも、
発信手段と、受信手段と、局発信号発振器と、制御手段と、前記制御手段に含まれる距離算出手段と位相測定手段と、相互間の結合が小さい第１のアンテナと第２のアンテナアンテナとを有し、
前記制御手段が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、
前記発信手段が、前記制御手段が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号を前記第１のアンテナを介して空間に向けて発信し、
前記受信手段が、前記トランスポンダから再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号を、前記第２のアンテナを介して受信し、前記受信した無線信号から前記第２の測定信号を選択して再生し、
前記制御手段に含まれる位相測定手段が、前記自局で生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２の測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段に含まれる距離算出手段によって前記トランスポンダまでの距離を高精度で算出する
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
前記トランスポンダが、少なくとも、
受信手段と、発信手段と、制御手段と、相互間の結合が小さい第１のアンテナと第２のアンテナとを有し、
前記受信手段が、前記質問器から発信される無線信号を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号から第１の測定信号を再生し、
前記制御手段が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、
前記発信手段が、前記生成された第２の測定信号を含む無線信号を再発信し、
前記受信手段が、前記質問器から発信される無線信号を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号から第３の測定信号を再生し、
前記制御手段が、少なくとも、前記再生した第３の測定信号と同期しあるいは直交する第４の測定信号を生成し、
前記発信手段が、前記生成された第４の測定信号を含む無線信号を再発信し、
前記質問器が、少なくとも、
発信手段と、受信手段と、局発信号発振器と、制御手段と、前記制御手段に含まれる距離算出手段と位相測定手段と同期発振器と、相互間の結合が小さい第１のアンテナと第２のアンテナアンテナとを有し、
前記制御手段が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、
前記発信手段が、前記制御手段が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号を前記第１のアンテナを介して空間に向けて発信し、
前記受信手段が、前記トランスポンダから再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号を、前記第２のアンテナを介して受信し、前記受信した無線信号から前記第２の測定信号を選択して再生し、
前記制御手段に含まれる同期発振器が、前記再生した第２の測定信号と同期しあるいは直交する第３の測定信号を生成し、
前記発信手段が、前記生成した第３の測定信号によって、前記局発信号発振器から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号を前記第１のアンテナを介して空間に向けて再発信し、
前記受信手段が、前記トランスポンダから再発信される前記第４の測定信号を含む無線信号を、前記第２のアンテナを介して受信し、前記受信した無線信号から前記第４の測定信号を選択して再生し、
前記質問器とトランスポンダとの間で、上記のシーケンスを複数回繰返えし、
前記質問器の制御手段に含まれる位相測定手段が、自局において最初に生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２ｎの測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段に含まれる距離算出手段によって前記トランスポンダまでの距離を高精度で算出する
ことを特徴とする請求項第１項に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記トランスポンダの制御手段が、前記受信手段によって再生した第（２ｎ−１）の測定信号をゼロ交差検出器を用いてデジタル信号に変換し、前記変換したデジタル信号を分周器もしくはカウンタを用いて整数分の１に分周し、前記第（２ｎ−１）の測定信号と同期しあるいは直交する第２ｎの測定信号を生成し、前記トランスポンダの発信手段が、前記生成した第２ｎの測定信号に対応して、前記第２のアンテナを短絡し、あるいは整合するインピーダンスで終端し、前記質問器から受信する無線信号を反射させあるいは吸収させて、前記第２ｎの測定信号を含む無線信号を再発信することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記トランスポンダの発信手段が、前記第１のアンテナで受信した無線信号を増幅し、前記増幅した無線信号を前記制御手段が生成した第２ｎの測定信号によって変調し、前記変調した無線信号を第２のアンテナを介して再発信することを特徴とする請求項第３項に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記質問器の発信手段が、前記局発信号発振器から供給される局発信号を、前記距離測定要求信号によって、振幅変調、周波数変調、位相変調、もしくはこれらの組み合わせを行なうことを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、ベースバンド信号、もしくはこれらの組合せであることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、単一周波数のアナログ信号、あるいは単一チップレートのデジタル信号であることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項８】
前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接、群遅延歪みの少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号もしくは拡散符号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に、前記帯域通過フイルタを通して再生することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項９】
前記質問器の受信手段が、前記トランスポンダから再発信された無線信号を受信して、周波数変換処理を行うための周波数変換処理手段を備え、前記無線信号をＩ信号とＱ信号とに変換することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１０】
前記質問器の制御手段に含まれる同期発振器が、セットもしくはリセット付きのカウンタによって構成され、前記受信手段が再生した第２ｎの測定信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングでセットされあるいはリセットされ、前記第２ｎの測定信号と同期しあるいは直交する第（２ｎ−１）の測定信号を生成することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１１】
前記質問器の制御手段の位相測定手段が、前記受信手段が再生した第２ｎの測定信号を４の整数倍の周波数でサンプリングし、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行い、リアルタイムで位相を測定することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１２】
前記トランスポンダの第１のアンテナと第２のアンテナとが、ダイポールアンテナもしくはループアンテナであり、お互いに直交させてプリント基板の表面に構成され、あるいはお互いに垂直方向に間隔を置いてプリント基板の表面に構成されることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１３】
前記プリント基板の少なくとも裏面の一部もしくは全部に、プリントパターンを残し、メタライズし、あるいは金属板を設けて地板とすることを特徴とする請求項第１２項に記載の距離測定装置。
【請求項１４】
前記トランスポンダのＤＣ電源を取得するために、前記トランスポンダの第１のアンテナ、第２のアンテナ、もしくはこれらの両方に整流手段を設け、あるいは内部電源もしくは外部電源を設けることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１５】
前記質問器の第１のアンテナと、第２のアンテナとが高誘電率円偏波指向性セラミックアンテナであることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１６】
前記質問器がアンテナ共用器を有し、単一のアンテナを共用することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１７】
前記質問器、トランスポンダ、もしくはこれらの両方の受信手段が、無線信号の伝搬経路の品質を検知する品質検知手段を有し、前記品質検知手段が、前記受信手段において受信した無線信号の電力あるいは信号対雑音比を測定した結果から回線品質を分析し、前記距離測定の結果をフイルタリングし、補正し、あるいは補完することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１８】
前記質問器において、前記第２ｎの測定信号を自局で生成して発信手段によって無線信号を変調し、前記変調した無線信号を受信手段によって直接受信し、あるいは前記第１のアンテナと第２のアンテナとを介して発信しかつ受信して距離を測定し、前記距離の測定結果から、前記質問器によって生じる距離の測定誤差の補正値を求めることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１９】
前記トランスポンダにおいて、少なくとも自局における遅延誤差もしくは距離の測定誤差に関する個別情報をメモリに記憶しており、前記質問器からの質問に応答し、前記個別情報を回答することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１】
無線信号を用いた距離測定装置において、
前記無線信号を発信し、かつ受信するための質問器と、
前記質問器から発信される無線信号を受信し、かつ再発信するためのトランスポンダと
から構成され、
前記トランスポンダが、少なくとも、
受信手段と、発信手段と、制御手段と、相互間の結合が小さい第１のアンテナと第２のアンテナとを有し、
前記受信手段が、前記質問器から発信される無線信号を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号から第１の測定信号を再生し、
前記制御手段が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、
前記発信手段が、前記生成された第２の測定信号を含む無線信号を再発信し、
前記質問器が、少なくとも、
発信手段と、受信手段と、局発信号発振器と、制御手段と、前記制御手段に含まれる距離算出手段と位相測定手段と、相互間の結合が小さい第１のアンテナと第２のアンテナアンテナとを有し、
前記制御手段が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、
前記発信手段が、前記制御手段が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号を前記第１のアンテナを介して空間に向けて発信し、
前記受信手段が、前記トランスポンダから再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号を、前記第２のアンテナを介して受信し、前記受信した無線信号から前記第２の測定信号を選択して再生し、
前記制御手段に含まれる位相測定手段が、前記自局で生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２の測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段に含まれる距離算出手段によって前記トランスポンダまでの距離を高精度で算出する
ことを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
前記トランスポンダが、少なくとも、
受信手段と、発信手段と、制御手段と、相互間の結合が小さい第１のアンテナと第２のアンテナとを有し、
前記受信手段が、前記質問器から発信される無線信号を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号から第１の測定信号を再生し、
前記制御手段が、少なくとも、前記再生した第１の測定信号と同期しあるいは直交する第２の測定信号を生成し、
前記発信手段が、前記生成された第２の測定信号を含む無線信号を再発信し、
前記受信手段が、前記質問器から発信される無線信号を第１のアンテナを介して受信し、受信した無線信号から第３の測定信号を再生し、
前記制御手段が、少なくとも、前記再生した第３の測定信号と同期しあるいは直交する第４の測定信号を生成し、
前記発信手段が、前記生成された第４の測定信号を含む無線信号を再発信し、
前記質問器が、少なくとも、
発信手段と、受信手段と、局発信号発振器と、制御手段と、前記制御手段に含まれる距離算出手段と位相測定手段と同期発振器と、相互間の結合が小さい第１のアンテナと第２のアンテナアンテナとを有し、
前記制御手段が、少なくとも前記第１の測定信号を含む距離測定要求信号を生成し、
前記発信手段が、前記制御手段が生成した距離測定要求信号によって、前記局発信号発振器から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号を前記第１のアンテナを介して空間に向けて発信し、
前記受信手段が、前記トランスポンダから再発信される前記第２の測定信号を含む無線信号を、前記第２のアンテナを介して受信し、前記受信した無線信号から前記第２の測定信号を選択して再生し、
前記制御手段に含まれる同期発振器が、前記再生した第２の測定信号と同期しあるいは直交する第３の測定信号を生成し、
前記発信手段が、前記生成した第３の測定信号によって、前記局発信号発振器から供給される局発信号を変調し、前記変調した無線信号を前記第１のアンテナを介して空間に向けて再発信し、
前記受信手段が、前記トランスポンダから再発信される前記第４の測定信号を含む無線信号を、前記第２のアンテナを介して受信し、前記受信した無線信号から前記第４の測定信号を選択して再生し、
前記質問器とトランスポンダとの間で、上記のシーケンスを複数回繰返えし、
前記質問器の制御手段に含まれる位相測定手段が、自局において最初に生成した第１の測定信号を基準として、前記分離しかつ再生された第２ｎの測定信号の位相を、高精度でかつリアルタイムで測定し、前記位相の測定結果から、前記制御手段に含まれる距離算出手段によって前記トランスポンダまでの距離を高精度で算出する
ことを特徴とする請求項第１項に記載の距離測定装置。
【請求項３】
前記トランスポンダの制御手段が、前記受信手段によって再生した第（２ｎ−１）の測定信号をゼロ交差検出器を用いてデジタル信号に変換し、前記変換したデジタル信号を分周器もしくはカウンタを用いて整数分の１に分周し、前記第（２ｎ−１）の測定信号と同期しあるいは直交する第２ｎの測定信号を生成し、前記トランスポンダの発信手段が、前記生成した第２ｎの測定信号に対応して、前記第２のアンテナを短絡し、あるいは整合するインピーダンスで終端し、前記質問器から受信する無線信号を反射させあるいは吸収させて、前記第２ｎの測定信号を含む無線信号を再発信することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記トランスポンダの発信手段が、前記第１のアンテナで受信した無線信号を増幅し、前記増幅した無線信号を前記制御手段が生成した第２ｎの測定信号によって変調し、前記変調した無線信号を第２のアンテナを介して再発信することを特徴とする請求項第３項に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記質問器の発信手段が、前記局発信号発振器から供給される局発信号を、前記距離測定要求信号によって、振幅変調、周波数変調、位相変調、もしくはこれらの組み合わせを行なうことを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、ベースバンド信号、もしくはこれらの組合せであることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、単一周波数のアナログ信号、あるいは単一チップレートのデジタル信号であることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項８】
前記第（２ｎ−１）の測定信号、第２ｎの測定信号、もしくはこれらの両方が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接、群遅延歪みの少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号もしくは拡散符号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に、前記帯域通過フイルタを通して再生することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項９】
前記質問器の受信手段が、前記トランスポンダから再発信された無線信号を受信して、周波数変換処理を行うための周波数変換処理手段を備え、前記無線信号をＩ信号とＱ信号とに変換することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１０】
前記質問器の制御手段に含まれる同期発振器が、セットもしくはリセット付きのカウンタによって構成され、前記受信手段が再生した第２ｎの測定信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングでセットされあるいはリセットされ、前記第２ｎの測定信号と同期しあるいは直交する第（２ｎ−１）の測定信号を生成することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１１】
前記質問器の制御手段の位相測定手段が、前記受信手段が再生した第２ｎの測定信号を４の整数倍の周波数でサンプリングし、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行い、リアルタイムで位相を測定することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１２】
前記トランスポンダの第１のアンテナと第２のアンテナとが、ダイポールアンテナもしくはループアンテナであり、お互いに直交させてプリント基板の表面に構成され、あるいはお互いに垂直方向に間隔を置いてプリント基板の表面に構成されることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１３】
前記プリント基板の少なくとも裏面の一部もしくは全部に、プリントパターンを残し、メタライズし、あるいは金属板を設けて地板とすることを特徴とする請求項第１２項に記載の距離測定装置。
【請求項１４】
前記トランスポンダのＤＣ電源を取得するために、前記トランスポンダの第１のアンテナ、第２のアンテナ、もしくはこれらの両方に整流手段を設け、あるいは内部電源もしくは外部電源を設けることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１５】
前記質問器の第１のアンテナと、第２のアンテナとが高誘電率円偏波指向性セラミックアンテナであることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１６】
前記質問器がアンテナ共用器を有し、単一のアンテナを共用することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１７】
前記質問器、トランスポンダ、もしくはこれらの両方の受信手段が、無線信号の伝搬経路の品質を検知する品質検知手段を有し、前記品質検知手段が、前記受信手段において受信した無線信号の電力あるいは信号対雑音比を測定した結果から回線品質を分析し、前記距離測定の結果をフイルタリングし、補正し、あるいは補完することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１８】
前記質問器において、前記第２ｎの測定信号を自局で生成して発信手段によって無線信号を変調し、前記変調した無線信号を受信手段によって直接受信し、あるいは前記第１のアンテナと第２のアンテナとを介して発信しかつ受信して距離を測定し、前記距離の測定結果から、前記質問器によって生じる距離の測定誤差の補正値を求めることを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【請求項１９】
前記トランスポンダにおいて、少なくとも自局における遅延誤差もしくは距離の測定誤差に関する個別情報をメモリに記憶しており、前記質問器からの質問に応答し、前記個別情報を回答することを特徴とする請求項第１項もしくは第２項に記載の距離測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１４５１９６（Ｐ２０１１−１４５１９６Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６８４１（Ｐ２０１０−６８４１）
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（３９５００７２９９）有限会社アール・シー・エス (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（３９５００７２９９）有限会社アール・シー・エス (51)
【Ｆターム（参考）】
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