(57)【要約】  位置検知システム（１）は、移動局（２）と基準局（３）と各固定局（４）〜（６）とサーバ（７）とを備えている。移動局（２）は第１の無線信号Ｓ1を送信し、基準局（３）は第２の無線信号Ｓ2を複数回送信する。各固定局（４）〜（６）は、第１の無線信号Ｓ1に基づく第１の位相差を抽出し、また、第２の無線信号Ｓ2に基づく第２の位相差を抽出する。サーバ（７）は、複数の第２の位相差に基づいて第２の位相差の時間変動を求めて第３の位相差を算出する。サーバ（７）は、移動局（２）と各固定局（４）〜（６）との間の位相差情報と、基準局（３）と各固定局（４）〜（６）との間の位相差情報とを用いて、各固定局（４）〜（６）の位相オフセットをキャンセルし、各固定局（４）〜（６）と移動局（２）との間の距離情報を得て、移動局（２）の位置を算出する。
2017204087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する移動局と、
基準局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナと無線信号送信回路と送信アンテナとを有する基準局と、
固定局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナとを有する少なくとも３つ以上の固定局とから構成される位置検知システムであって、
３つ以上の前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、それぞれ非同期で独立に動作し、
前記移動局は、間欠的に前記移動局用基準クロック回路の基準クロックに基づく第１の無線信号とトリガ無線信号とを送信し、
前記基準局は、予め決められた位置に配置され、前記移動局が送信した前記トリガ無線信号を受信したときに前記基準局用基準クロック回路の基準クロックに基づく第２の無線信号を複数回送信し、
前記各固定局は、前記第１の無線信号を受信して該第１の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの第１の位相差をそれぞれ抽出し、
複数の前記第２の無線信号を受信して該第２の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの複数の第２の位相差をそれぞれ抽出し、
抽出された複数の前記第２の位相差に基づいて前記第２の位相差の時間変動を求め、該時間変動に基づいて前記第１の無線信号を受信したタイミングにおける前記第２の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの第３の位相差を算出して、
前記移動局と前記各固定局との間の位相差情報と、前記基準局と前記各固定局との間の位相差情報とを用いて、前記各固定局の前記基準クロックの位相オフセットをキャンセルし、前記各固定局と前記移動局との間の距離情報を得て、前記移動局の位置を算出することを特徴とした位置検知システム。
【請求項２】
前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、互いに同じ周波数の基準クロックを生成する請求項１に記載の位置検知システム。
【請求項３】
３つ以上の前記固定局のうち少なくとも１つの固定局は、前記基準局の機能を兼ね備えて、複数の前記第２の無線信号を送信する請求項１に記載の位置検知システム。
【請求項４】
前記移動局の前記移動局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、
前記移動局は、２種類以上のキャリア周波数の前記第１の無線信号を送信し、
前記基準局の前記基準局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、
前記基準局は、２種類以上のキャリア周波数の複数の前記第２の無線信号を送信する請求項１に記載の位置検知システム。
【請求項５】
移動局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する移動局と、
基準局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナと無線信号送信回路と送信アンテナとを有する基準局と、
固定局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナとを有する少なくとも３つ以上の固定局とから構成される位置検知システムを用いた位置検知方法であって、
３つ以上の前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、それぞれ非同期で独立に動作し、
前記移動局は、間欠的に前記移動局用基準クロック回路の基準クロックに基づく第１の無線信号とトリガ無線信号とを送信し、
前記基準局は、予め決められた位置に配置され、前記移動局が送信した前記トリガ無線信号を受信したときに前記基準局用基準クロック回路の基準クロックに基づく第２の無線信号を複数回送信し、
前記各固定局は、前記第１の無線信号を受信して該第１の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの第１の位相差をそれぞれ抽出し、
複数の前記第２の無線信号を受信して該第２の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの複数の第２の位相差をそれぞれ抽出し、
抽出された複数の前記第２の位相差に基づいて前記第２の位相差の時間変動を求め、該時間変動に基づいて前記第１の無線信号を受信したタイミングにおける前記第２の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの第３の位相差を算出して、
前記移動局と前記各固定局との間の位相差情報と、前記基準局と前記各固定局との間の位相差情報とを用いて、前記各固定局の前記基準クロックの位相オフセットをキャンセルし、前記各固定局と前記移動局との間の距離情報を得て、前記移動局の位置を算出することを特徴とした位置検知方法。
【請求項６】
前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、互いに同じ周波数の基準クロックを生成する請求項５に記載の位置検知方法。
【請求項７】
３つ以上の前記固定局のうち少なくとも１つの固定局は、前記基準局の機能を兼ね備えて、複数の前記第２の無線信号を送信する請求項５に記載の位置検知方法。
【請求項８】
前記移動局の前記移動局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、
前記移動局は、２種類以上のキャリア周波数の前記第１の無線信号を送信し、
前記基準局の前記基準局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、
前記基準局は、２種類以上のキャリア周波数の複数の前記第２の無線信号を送信する請求項５に記載の位置検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局の位置を検知する位置検知システムおよび位置検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の固定局（基地局）と移動局とを有し、移動局が送信したパルス信号を複数の固定局で受信し、受信時刻の差から固定局と移動局との位置関係を算出する位置検知システムが知られている。【０００３】
また、基準局と中継局と携帯端末とにより構成される位置特定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１７８７９号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、パルス信号を用いた位置検知システムは、パルス信号の受信時刻を測定するため、測定分解能を上げるにはパルス幅を短くし、各固定局の時刻を高精度に同期させる必要がある。しかしながら、パルス幅を短くすると占有帯域幅が広がり、さらに各固定局を高精度に同期させるには複雑な処理が必要となるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載された位置特定装置は、基準局および中継局から送信された距離測定信号の位相と方向測定信号の位相とを検知して、長方形のサービスエリア内の長辺に沿って移動する携帯端末の位置を特定する構成としている。しかしながら、この位置特定装置は、方向を測定するために、基準局と中継局とのアンテナの指向性を制御する必要があり、処理が複雑になるという問題がある。また、携帯端末の位置を特定できる範囲が長方形の形状に限られているので、使用できる場所や条件が限られてしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、非同期でシステムの簡易化が可能な位置検知システムおよび位置検知方法を提供することにある。
【０００８】
（１）．上述した課題を解決するために、本発明は、移動局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する移動局と、基準局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナと無線信号送信回路と送信アンテナとを有する基準局と、固定局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナとを有する少なくとも３つ以上の固定局とから構成される位置検知システムであって、３つ以上の前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、それぞれ非同期で独立に動作し、前記移動局は、間欠的に前記移動局用基準クロック回路の基準クロックに基づく第１の無線信号とトリガ無線信号とを送信し、前記基準局は、予め決められた位置に配置され、前記移動局が送信した前記トリガ無線信号を受信したときに前記基準局用基準クロック回路の基準クロックに基づく第２の無線信号を複数回送信し、前記各固定局は、前記第１の無線信号を受信して該第１の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの第１の位相差をそれぞれ抽出し、複数の前記第２の無線信号を受信して該第２の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの複数の第２の位相差をそれぞれ抽出し、抽出された複数の前記第２の位相差に基づいて前記第２の位相差の時間変動を求め、該時間変動に基づいて前記第１の無線信号を受信したタイミングにおける前記第２の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの第３の位相差を算出して、前記移動局と前記各固定局との間の位相差情報と、前記基準局と前記各固定局との間の位相差情報とを用いて、前記各固定局の前記基準クロックの位相オフセットをキャンセルし、前記各固定局と前記移動局との間の距離情報を得て、前記移動局の位置を算出することを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、移動局と各固定局との間の位相差情報と、基準局と各固定局との間の位相差情報とを用いて、移動局の位置を算出する構成としている。この場合、各固定局に到達する無線信号の位相のずれ（差）を用いているので、無線信号の波長よりも短い距離分解能を実現することができる。これにより、距離分解能を高めて移動局の位置検出を行うときでも、狭帯域の無線信号を用いることができるから、パルス信号を用いた場合に比べて、無線信号の占有帯域幅を狭めることができる。
【００１０】
また、移動局と各固定局との間の位相差情報と、基準局と各固定局との間の位相差情報とを用いて、移動局、基準局、各固定局の各基準クロックの位相オフセットをキャンセルしている。これにより、各固定局、移動局、基準局との間で同期をとる必要が無くなるので、システム構築を簡易化することができる。
【００１１】
具体的には、基準局と各固定局との間の複数の第２の位相差に基づいて第２の位相差の時間変動を求め、第１の無線信号を受信したタイミングにおける第２の無線信号に含まれるキャリアと各固定局の各基準クロックとの第３の位相差を算出する構成としている。これにより、移動局と各固定局との間の第１の位相差と、第１の無線信号を受信したタイミングにおける基準局と各固定局との間の第３の位相差とを用いて、移動局、基準局、各固定局の位相オフセットをキャンセルすることができる。この結果、第１の位相差を抽出するタイミングと第３の位相差を算出するタイミングを合わせることができるので、位相補正の精度を高めて位置検出の高精度化が実現できる。
【００１２】
また、第１の無線信号を受信したタイミングにおける第３の位相差を算出することにより、各固定局の基準クロックの周波数が互いに異なる場合でも、移動局、基準局、各固定局の位相オフセットをキャンセルすることができる。
【００１３】
また、移動局はトリガ無線信号を送信し、基準局は移動局が送信したトリガ無線信号を受信したときに複数の第２の無線信号を送信する構成としている。これにより、移動局からの第１の無線信号を各固定局が受信する時刻と、基準局からの第２の無線信号を各固定局が受信する時刻との間隔を短くすることができる。この結果、各固定局の周波数偏差による位相回転を小さく抑えることができるから、位相補正の精度を高めて、位置検出の高精度化が実現できる。
【００１４】
（２）．本発明の位置検知システムでは、前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、互いに同じ周波数の基準クロックを生成する構成としている。
【００１５】
これにより、各固定局が互いに異なる周波数の基準クロックを生成する場合と比べて、各固定局の周波数偏差を小さくすることができるので、位相補正の精度を高めて、位置検出の高精度化が実現できる。また、各固定局用基準クロック回路を同一の回路部品を用いて構成することができるので、コストを抑制することができる。
【００１６】
（３）．本発明の位置検知システムでは、３つ以上の前記固定局のうち少なくとも１つの固定局は、前記基準局の機能を兼ね備えて、複数の前記第２の無線信号を送信する構成としている。
【００１７】
この場合、固定局から送信される複数の第２の無線信号を用いて各固定局の位相オフセットをキャンセルできるので、基準局を別個に設ける必要がなくなる。この結果、システムを簡易に構築できるので、コストを抑制することができる。
【００１８】
（４）．本発明の位置検知システムでは、前記移動局の前記移動局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、前記移動局は、２種類以上のキャリア周波数の前記第１の無線信号を送信し、前記基準局の前記基準局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、前記基準局は、２種類以上のキャリア周波数の複数の前記第２の無線信号を送信する構成としている。
【００１９】
この場合、一のキャリア周波数を用いて検出した位相差と、他のキャリア周波数を用いて検出した位相差とは、それぞれの繰り返しの周期は異なるため、２つの位相差の差を用いて、２つの位相差が何周したかを求めることができる。これにより、位相差の周期性が長くなり、位相周りの不確定性が解消して絶対位相を求めることができ、高精度に移動局の位置を算出することができる。
【００２０】
（５）．本発明は、移動局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する移動局と、基準局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナと無線信号送信回路と送信アンテナとを有する基準局と、固定局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナとを有する少なくとも３つ以上の固定局とから構成される位置検知システムを用いた位置検知方法であって、３つ以上の前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、それぞれ非同期で独立に動作し、前記移動局は、間欠的に前記移動局用基準クロック回路の基準クロックに基づく第１の無線信号とトリガ無線信号とを送信し、前記基準局は、予め決められた位置に配置され、前記移動局が送信した前記トリガ無線信号を受信したときに前記基準局用基準クロック回路の基準クロックに基づく第２の無線信号を複数回送信し、前記各固定局は、前記第１の無線信号を受信して該第１の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの第１の位相差をそれぞれ抽出し、複数の前記第２の無線信号を受信して該第２の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの複数の第２の位相差をそれぞれ抽出し、抽出された複数の前記第２の位相差に基づいて前記第２の位相差の時間変動を求め、該時間変動に基づいて前記第１の無線信号を受信したタイミングにおける前記第２の無線信号に含まれるキャリアと前記各固定局の前記各基準クロックとの第３の位相差を算出して、前記移動局と前記各固定局との間の位相差情報と、前記基準局と前記各固定局との間の位相差情報とを用いて、前記各固定局の前記基準クロックの位相オフセットをキャンセルし、前記各固定局と前記移動局との間の距離情報を得て、前記移動局の位置を算出する構成としている。
【００２１】
本発明によれば、移動局と各固定局との間の位相差情報と、基準局と各固定局との間の位相差情報とを用いて、移動局の位置を算出する構成としている。この場合、各固定局に到達する無線信号の位相のずれ（差）を用いているので、無線信号の波長よりも短い距離分解能を実現することができる。これにより、距離分解能を高めて移動局の位置検出を行うときでも、狭帯域の無線信号を用いることができるから、パルス信号を用いた場合に比べて、無線信号の占有帯域幅を狭めることができる。
【００２２】
また、移動局と各固定局との間の位相差情報と、基準局と各固定局との間の位相差情報とを用いて、移動局、基準局、各固定局の各基準クロックの位相オフセットをキャンセルしている。これにより、各固定局、移動局、基準局との間で同期をとる必要が無くなるので、システム構築を簡易化することができる。
【００２３】
（６）．本発明の位置検知方法では、前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、互いに同じ周波数の基準クロックを生成する構成としている。
【００２４】
これにより、各固定局が互いに異なる周波数の基準クロックを生成する場合と比べて、各固定局の周波数偏差を小さくすることができるので、位相補正の精度を高めて、位置検出の高精度化が実現できる。また、各固定局用基準クロック回路を同一の回路部品を用いて構成することができるので、コストを抑制することができる。
【００２５】
（７）．本発明の位置検知方法では、３つ以上の前記固定局のうち少なくとも１つの固定局は、前記基準局の機能を兼ね備えて、複数の前記第２の無線信号を送信する構成としている。
【００２６】
この場合、固定局から送信される複数の第２の無線信号を用いて各固定局の位相オフセットをキャンセルできるので、基準局を別個に設ける必要がなくなる。この結果、システムを簡易に構築できるので、コストを抑制することができる。
【００２７】
（８）．本発明の位置検知方法では、前記移動局の前記移動局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、前記移動局は、２種類以上のキャリア周波数の前記第１の無線信号を送信し、前記基準局の前記基準局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、前記基準局は、２種類以上のキャリア周波数の複数の前記第２の無線信号を送信する構成としている。
【００２８】
この場合、一のキャリア周波数を用いて検出した位相差と、他のキャリア周波数を用いて検出した位相差とは、それぞれの繰り返しの周期は異なるため、２つの位相差の差を用いて、２つの位相差が何周したかを求めることができる。これにより、位相差の周期性が長くなり、位相周りの不確定性が解消して絶対位相を求めることができ、高精度に移動局の位置を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１，第３の実施の形態による位置検知システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の移動局の全体構成を示すブロック図である。
【図３】図１中の各固定局の全体構成を示すブロック図である。
【図４】固定局の受信回路の構成を示す回路図である。
【図５】図１中の基準局の全体構成を示すブロック図である。
【図６】第２の無線信号を受信する時間と第２，第３の位相差との関係を示す説明図である。
【図７】第１の実施の形態による位置検知システムによる無線信号の送受信のタイミングを示す説明図である。
【図８】第１の無線信号によるキャリア位相差と距離差との関係を示す説明図である。
【図９】第１の固定局と第２の固定局との間の距離差による双曲線と、第１の固定局と第３の固定局との間の距離差による双曲線とを示す説明図である。
【図１０】第１の実施の形態による位置検知システムの全体処理を示す流れ図である。
【図１１】第２の実施の形態による位置検知システムの全体構成を示すブロック図である。
【図１２】第２の実施の形態による第１の固定局の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】第２の実施の形態による位置検知システムによる無線信号の送受信のタイミングを示す説明図である。
【図１４】第３の実施の形態による位置検知システムによる無線信号の送受信のタイミングを示す説明図である。
【図１５】第３の実施の形態による第１の無線信号によるキャリア位相差、キャリア位相差の差と距離差との関係を示す説明図である。
【図１６】第３の実施の形態による位置検知システムの全体処理を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態による位置検知システムについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３１】
図１ないし図１０に、第１の実施の形態による位置検知システム１を示す。位置検知システム１は、移動局２と、基準局３と、第１の固定局４と、第２の固定局５と、第３の固定局６と、サーバ７等を有している。この場合、例えば、移動局２と第１の固定局４とは距離ｒ1だけ離れ、移動局２と第２の固定局５とは距離ｒ2だけ離れ、移動局２と第３の固定局６とは距離ｒ3だけ離れているものとする。
【００３２】
移動局２は、例えば検知対象物となる移動可能な無線端末である。図２に示すように、移動局２は、移動局用基準クロック回路２Ａと、制御回路２Ｂと、無線信号送信回路２Ｃと、送信アンテナ２Ｄ等を有している。この移動局２は、各固定局４〜６に向けて第１の無線信号Ｓ1を送信し、基準局３に向けてトリガ無線信号Ｓtを送信する。
【００３３】
移動局用基準クロック回路２Ａは、例えば、発振器を備えている。この移動局用基準クロック回路２Ａは、送信アンテナ２Ｄに対して第１の無線信号Ｓ1およびトリガ無線信号Ｓtの基準となる角周波数ωm（キャリア周波数）の基準クロック（ＣＬＫ）Ｃmを生成する。制御回路２Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成されている。制御回路２Ｂは、移動局２が第１の無線信号Ｓ1およびトリガ無線信号Ｓtを間欠的に送信するタイミング等を制御している。
【００３４】
無線信号送信回路２Ｃは、例えば変調回路、増幅器等を備えている。無線信号送信回路２Ｃの入力側は制御回路２Ｂに接続され、無線信号送信回路２Ｃの出力側は送信アンテナ２Ｄに接続されている。この無線信号送信回路２Ｃは、基準クロックＣmに基づいて、第１の無線信号Ｓ1およびトリガ無線信号Ｓtを生成する。送信アンテナ２Ｄは、第１の無線信号Ｓ1およびトリガ無線信号Ｓtが放射可能な各種のアンテナによって構成されている。送信アンテナ２Ｄは、第１の無線信号Ｓ1を各固定局４〜６に向けて送信し、基準局３に向けてトリガ無線信号Ｓtを送信する。なお、トリガ無線信号Ｓtは、第１の無線信号Ｓ1と同一でもよく、例えば各種の信号変調によって第１の無線信号Ｓ1とは別個の無線信号としてもよい。
【００３５】
ここで、移動局２が送信する第１の無線信号Ｓ1に含まれるキャリア位相Ｐmは、角周波数ωm、時刻t、位相オフセットφmとすると、以下の数１式で表される。この場合、位相オフセットとは、移動局２、基準局３、各固定局４〜６が非同期で独立に動作することによる位相のずれを意味している。
【００３６】
【数１】
2017204087.tif 000003
【００３７】
基準局３は、予め決められた位置に配置されている。図５に示すように、基準局３は、基準局用基準クロック回路３Ａと、制御回路３Ｂと、無線信号送信回路３Ｃと、無線信号受信回路３Ｄと、送受切替回路３Ｅと、送受信アンテナ３Ｆ等を有している。この基準局３は、移動局２が送信したトリガ無線信号Ｓtを受信したときに、各固定局４〜６に向けて、第２の無線信号Ｓ2を複数回送信する。
【００３８】
基準局用基準クロック回路３Ａは、例えば発振器を備えている。この基準局用基準クロック回路３Ａは、送受信アンテナ３Ｆに対して第２の無線信号Ｓ2の基準となる角周波数ωs（キャリア周波数）の基準クロックＣsを生成する。制御回路３Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成されている。制御回路３Ｂは、基準局３が、トリガ無線信号Ｓtを受信し、第２の無線信号Ｓ2を間欠的に送信する動作等を制御している。
【００３９】
無線信号送信回路３Ｃは、制御回路３Ｂと送受切替回路３Ｅとに接続されている。この無線信号送信回路３Ｃは、例えば変調回路、増幅器等を備えている。この無線信号送信回路３Ｃは、基準クロックＣsに基づいて、第２の無線信号Ｓ2を生成する。一方、無線信号受信回路３Ｄは、制御回路３Ｂと送受切替回路３Ｅとに接続されている。無線信号受信回路３Ｄは、例えば増幅器、フィルタ等を備えている。この無線信号受信回路３Ｄは、送受信アンテナ３Ｆで受信したトリガ無線信号Ｓtを増幅すると共に、トリガ無線信号Ｓtからノイズを除去し制御回路３Ｂに出力する。
【００４０】
送受切替回路３Ｅは、無線信号送信回路３Ｃおよび無線信号受信回路３Ｄと送受信アンテナ３Ｆとの間を接続している。この送受切替回路３Ｅは、制御回路３Ｂの指令により送受信を切替え、無線信号送信回路３Ｃからの第２の無線信号Ｓ2を送受信アンテナ３Ｆに出力し、送受信アンテナ３Ｆで受信したトリガ無線信号Ｓtを無線信号受信回路３Ｄに出力する。送受信アンテナ３Ｆは、トリガ無線信号Ｓtを受信し第２の無線信号Ｓ2が放射可能な各種のアンテナによって構成されている。送受信アンテナ３Ｆは、第２の無線信号Ｓ2を各固定局４〜６に向けて複数回送信する。
【００４１】
ここで、基準局３が送信する第２の無線信号Ｓ2に含まれるキャリア位相Ｐsは、角周波数ωs、時刻t、位相オフセットφsとすると、以下の数２式で表される。
【００４２】
【数２】
2017204087.tif 000004
【００４３】
第１の固定局４は、予め決められた場所に配置されている。図３に示すように、第１の固定局４は、固定局用基準クロック回路４Ａと、制御回路４Ｂと、無線信号受信回路４Ｃと、受信アンテナ４Ｄ等を有している。この第１の固定局４は、移動局２から送信された第１の無線信号Ｓ1と、基準局３から送信された複数の第２の無線信号Ｓ2とを受信する。
【００４４】
固定局用基準クロック回路４Ａは、例えば発振器を備えている。この固定局用基準クロック回路４Ａは、第１の固定局４が作動する角周波数ωf1の基準クロックＣf1を生成する。制御回路４Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成されている。制御回路４Ｂは、基準クロックＣf1と第１の無線信号Ｓ1との位相差Δφmf1と、基準クロックＣf1と複数の第２の無線信号Ｓ2との位相差Δφsbf1，Δφscf1とを検出する動作を制御する。
【００４５】
ここで、第１の固定局４の基準クロックＣf1の位相Ｐf1は、角周波数ωf1、時刻t、位相オフセットφf1とすると、以下の数３式で表される。
【００４６】
【数３】
2017204087.tif 000005
【００４７】
無線信号受信回路４Ｃは、受信アンテナ４Ｄと制御回路４Ｂとに接続されている。この無線信号受信回路４Ｃは、例えばミキサ４Ｃ１，４Ｃ２、移相器４Ｃ３、位相検出回路（図示せず）等を備えている。この無線信号受信回路４Ｃは、受信アンテナ４Ｄで受信した第１の無線信号Ｓ1に含まれるキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφmf1と、受信アンテナ４Ｄで受信した複数の第２の無線信号Ｓ2に含まれるキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφsbf1，Δφscf1とを抽出する。
【００４８】
具体的に説明すると、無線信号受信回路４Ｃは、基準クロックＣf1と受信信号としての第１の無線信号Ｓ1（第２の無線信号Ｓ2）とを、ミキサ４Ｃ１において混合（ダウンコンバート）してＩ信号を生成する。また、無線信号受信回路４Ｃは、固定局用基準クロック回路４Ａから出力された基準クロックＣf1を移相器４Ｃ３において位相を９０°進めて（遅らせて）、この９０°進めた基準クロックＣf1と受信信号としての第１の無線信号Ｓ1（第２の無線信号Ｓ2）とを、ミキサ４Ｃ２において混合（ダウンコンバート）してＱ信号を生成する。これらのＩ信号とＱ信号とは、位相検出回路に出力される。位相検出回路は、第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφmf1を算出する。これに加え、位相検出回路は、複数の第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφsbf1，Δφscf1を算出する。
【００４９】
第２の固定局５は、予め決められた場所として、第１の固定局４と異なる位置に配置されている。この第２の固定局５は、第１の固定局４と同様に、固定局用基準クロック回路５Ａと、制御回路５Ｂと、無線信号受信回路５Ｃと、受信アンテナ５Ｄ等を有している。
【００５０】
固定局用基準クロック回路５Ａは、例えば、発振器を備えている。この固定局用基準クロック回路５Ａは、第２の固定局５が作動する角周波数ωf2の基準クロックＣf2を生成する。制御回路５Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成されている。制御回路５Ｂは、基準クロックＣf2と第１の無線信号Ｓ1との位相差Δφmf2と、基準クロックＣf2と複数の第２の無線信号Ｓ2との位相差Δφsbf2，Δφscf2とを検出する動作を制御する。なお、この場合、第２の固定局５と第１の固定局４とは非同期で独立に動作する。このとき、角周波数ωf2と角周波数ωf1とは、互いに同じ角周波数（ωf2＝ωf1）でもよく、互いに異なる角周波数（ωf2≠ωf1）でもよい。
【００５１】
ここで、第２の固定局５の基準クロックＣf2の位相Ｐf2は、角周波数ωf2、時刻t、位相オフセットφf2とすると、以下の数４式で表される。
【００５２】
【数４】
2017204087.tif 000006
【００５３】
無線信号受信回路５Ｃは、受信アンテナ５Ｄと制御回路５Ｂとの間に接続されている。無線信号受信回路５Ｃは、第１の固定局４の無線信号受信回路４Ｃと同様に構成されている。この無線信号受信回路５Ｃは、受信アンテナ５Ｄで受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf2の位相Ｐf2との位相差Δφmf2を算出する。これに加え、無線信号受信回路５Ｃは、受信アンテナ５Ｄで受信した複数の第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf2の位相Ｐf2との位相差Δφsbf2，Δφscf2を算出する。
【００５４】
第３の固定局６は、予め決められた場所として、第１および第２の固定局４，５と異なる位置に配置されている。この第３の固定局６は、第１の固定局４と同様に、固定局用基準クロック回路６Ａと、制御回路６Ｂと、無線信号受信回路６Ｃと、受信アンテナ６Ｄ等を有している。
【００５５】
固定局用基準クロック回路６Ａは、例えば発振器を備えている。この固定局用基準クロック回路６Ａは、第３の固定局６が作動する角周波数ωf3の基準クロックＣf3を生成する。制御回路６Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成されている。制御回路６Ｂは、基準クロックＣf3と第１の無線信号Ｓ1との位相差Δφmf3と、基準クロックＣf2と複数の第２の無線信号Ｓ2との位相差Δφsbf3，Δφscf3とを検出する動作を制御する。なお、この場合、第３の固定局６と第１および第２の固定局４，５とは非同期で独立に動作する。このとき、角周波数ωf3と角周波数ωf1，ωf2とは、互いに同じ角周波数（ωf3＝ωf1＝ωf2）でもよく、互いに異なる角周波数（ωf3≠ωf1≠ωf2）でもよい。
【００５６】
ここで、第３の固定局６の基準クロックＣf3の位相Ｐf3は、角周波数ωf3、時刻t、位相オフセットφf3とすると、以下の数５式で表される。
【００５７】
【数５】
2017204087.tif 000007
【００５８】
無線信号受信回路６Ｃは、受信アンテナ６Ｄと制御回路６Ｂとの間に接続されている。無線信号受信回路６Ｃは、第１の固定局４の無線信号受信回路４Ｃと同様に構成されている。この無線信号受信回路６Ｃは、受信アンテナ６Ｄで受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf3の位相Ｐf3との位相差Δφmf3を算出する。これに加え、無線信号受信回路６Ｃは、受信アンテナ６Ｄで受信した複数の第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf3の位相Ｐf3との位相差Δφsbf3，Δφscf3を算出する。
【００５９】
サーバ７は、各固定局４〜６に接続されている。サーバ７は、移動局２と各固定局４〜６との間の位相差情報である位相差Δφmf1，Δφmf2，Δφmf3と、基準局３と各固定局４〜６との間の位相差情報である位相差Δφsbf1，Δφscf1，Δφsbf2，Δφscf2，Δφsbf3，Δφscf3とを用いて、移動局２の位置を算出する。なお、この場合、サーバ７と各固定局４〜６との接続は、物理的なケーブルを用いた有線接続でもよいし、無線接続であっても構わない。
【００６０】
次に、図６ないし図１０を用いて、本実施の形態による位置検知システム１の位置検知方法について説明する。
【００６１】
図１０中のステップ１は、第１の無線信号送信要素の具体例を示している。このステップ１では、移動局２は、各固定局４〜６に向けて第１の無線信号Ｓ1を送信する。さらに、移動局２は、基準局３が第２の無線信号Ｓ2を送信するためのトリガ無線信号Ｓtを送信する（図７参照）。ここで、移動局２が、時刻t0aに送信する第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmは、以下の数６式で表される。
【００６２】
【数６】
2017204087.tif 000008
【００６３】
ステップ２は、第１の位相差算出要素の具体例を示している。このステップ２では、各固定局４〜６は、受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との第１の位相差Δφmf1〜Δφmf3を求める。即ち、第１の固定局４が第１の無線信号Ｓ1を受信する時刻をt1aとすると、基準クロックＣf1の位相Ｐf1は以下の数７式で表され、第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との第１の位相差Δφmf1は以下の数８式で表される。
【００６４】
【数７】
2017204087.tif 000009
【００６５】
【数８】
2017204087.tif 000010
【００６６】
同様に、第２の固定局５が第１の無線信号Ｓ1を受信する時刻をt2aとすると、基準クロックＣf2の位相Ｐf2は以下の数９式で表され、第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf2の位相Ｐf2との第１の位相差Δφmf2は以下の数１０式で表される。
【００６７】
【数９】
2017204087.tif 000011
【００６８】
【数１０】
2017204087.tif 000012
【００６９】
同様に、第３の固定局６が第１の無線信号Ｓ1を受信する時刻をt3aとすると、基準クロックＣf3の位相Ｐf3は以下の数１１式で表され、第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf3の位相Ｐf3との第１の位相差Δφmf3は以下の数１２式で表される。
【００７０】
【数１１】
2017204087.tif 000013
【００７１】
【数１２】
2017204087.tif 000014
【００７２】
ステップ３は、第２の無線信号送信要素の具体例を示している。このステップ３では、トリガ無線信号Ｓtを受信した基準局３は、各固定局４〜６に向けて複数（例えば、２回）の第２の無線信号Ｓ2を送信する。この場合、トリガ無線信号Ｓtを時刻tkaに受信した基準局３は、所定の時間経過後に第２の無線信号Ｓ2を送信すればよい。なお、時刻t0bと時刻t0cとの間の時間差は、例えば第２の位相差の変動（位相差Δφsbf1と位相差Δφscf1との差、位相差Δφsbf2と位相差Δφscf2との差、位相差Δφsbf3と位相差Δφscf3との差）が２π以下となる範囲に設定されている。
【００７３】
ここで、基準局３が、時刻t0bに送信する１回目の第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐs1は、以下の数１３式で表される。また、基準局３が、時刻t0cに送信する２回目の第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐs2は、以下の数１４式で表される。
【００７４】
【数１３】
2017204087.tif 000015
【００７５】
【数１４】
2017204087.tif 000016
【００７６】
ステップ４は、第２の位相差算出要素の具体例を示している。このステップ４では、各固定局４〜６は、受信した第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐs1，Ｐs2と、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との第２の位相差Δφsbf1〜Δφsbf3，Δφscf1〜Δφscf3を求める。即ち、第１の固定局４が１回目の第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻をt1bとすると、基準クロックＣf1の位相Ｐf1は以下の数１５式で表され、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐs1と基準クロックＣf1の位相Ｐf1との第２の位相差Δφsbf1は以下の数１６式で表される。
【００７７】
【数１５】
2017204087.tif 000017
【００７８】
【数１６】
2017204087.tif 000018
【００７９】
また、第１の固定局４が２回目の第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻をt1cとすると、基準クロックＣf1の位相Ｐf1は以下の数１７式で表され、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐs2と基準クロックＣf1の位相Ｐf1との第２の位相差Δφscf1は以下の数１８式で表される。
【００８０】
【数１７】
2017204087.tif 000019
【００８１】
【数１８】
2017204087.tif 000020
【００８２】
同様に、第２の固定局５が１回目の第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻をt2bとすると、基準クロックＣf2の位相Ｐf2は以下の数１９式で表され、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐs1と基準クロックＣf2の位相Ｐf2との第２の位相差Δφsbf2は以下の数２０式で表される。
【００８３】
【数１９】
2017204087.tif 000021
【００８４】
【数２０】
2017204087.tif 000022
【００８５】
また、第２の固定局５が２回目の第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻をt2cとすると、基準クロックＣf2の位相Ｐf2は以下の数２１式で表され、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐs2と基準クロックＣf2の位相Ｐf2との第２の位相差Δφscf2は以下の数２２式で表される。
【００８６】
【数２１】
2017204087.tif 000023
【００８７】
【数２２】
2017204087.tif 000024
【００８８】
同様に、第３の固定局６が１回目の第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻をt3bとすると、基準クロックＣf3の位相Ｐf3は以下の数２３式で表され、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐs1と基準クロックＣf3の位相Ｐf3との第２の位相差Δφsbf3は以下の数２４式で表される。
【００８９】
【数２３】
2017204087.tif 000025
【００９０】
【数２４】
2017204087.tif 000026
【００９１】
また、第３の固定局６が２回目の第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻をt3cとすると、基準クロックＣf3の位相Ｐf3は以下の数２５式で表され、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐs2と基準クロックＣf3の位相Ｐf3との第２の位相差Δφscf3は以下の数２６式で表される。
【００９２】
【数２５】
2017204087.tif 000027
【００９３】
【数２６】
2017204087.tif 000028
【００９４】
ステップ５は、第３の位相差算出要素の具体例を示している。このステップ５では、第１〜第３の固定局４〜６は、第１〜第３の固定局４〜６で得られた複数の第２の位相差Δφsbf1〜Δφsbf3，Δφscf1〜Δφscf3に基づいて、第２の位相差Δφsbf1〜Δφsbf3，Δφscf1〜Δφscf3の時間変動Δφ1／Δｔ，Δφ2／Δｔ，Δφ3／Δｔを求める。そして、第１〜第３の固定局４〜６は、時間変動Δφ1／Δｔ，Δφ2／Δｔ，Δφ3／Δｔに基づいて、第１の無線信号Ｓ1を受信したタイミングにおける第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との第３の位相差Δφsaf1〜Δφsaf3を求める。
【００９５】
即ち、図６に示すように、第１の固定局４は、時刻t1b，t1cで得られた第２の位相差Δφsbf1，Δφscf1の情報に基づいて、外挿法を用いて第１の無線信号Ｓ1を受信した時刻t1aにおける第３の位相差Δφsaf1を算出する（数３０式参照）。同様に、第２の固定局５は、時刻t2b，t2cで得られた第２の位相差Δφsbf2，Δφscf2の情報に基づいて、第１の無線信号Ｓ1を受信した時刻t2aにおける第３の位相差Δφsaf2を算出する（数３１式参照）。同様に、第３の固定局６は、時刻t3b，t3cで得られた第２の位相差Δφsbf3，Δφscf3の情報に基づいて、第１の無線信号Ｓ1を受信した時刻t3aにおける第３の位相差Δφsaf3を算出する（数３２式参照）。この場合、時刻t0bと時刻t0cとの間、時刻t1bと時刻t1cとの間、時刻t2bと時刻t2cとの間、時刻t3bと時刻t3cとの間の関係は、以下の数２７式で示す関係となり、数２７式から数２８式および数２９式が導かれる。
【００９６】
【数２７】
2017204087.tif 000029
【００９７】
【数２８】
2017204087.tif 000030
【００９８】
【数２９】
2017204087.tif 000031
【００９９】
【数３０】
2017204087.tif 000032
【０１００】
【数３１】
2017204087.tif 000033
【０１０１】
【数３２】
2017204087.tif 000034
【０１０２】
ステップ６は、位相オフセットキャンセル要素の具体例を示している。このステップ６では、サーバ７は、第１，第２の固定局４，５で得られた第１の位相差Δφmf1，Δφmf2および第３の位相差Δφsaf1，Δφsaf2を用いて、移動局２と基準局３と第１，第２の固定局４，５とにおける基準クロックＣm，Ｃs，Ｃf1，Ｃf2の位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルする。即ち、以下の数３３式で示すように、第１の固定局４で得られた第１，第３の位相差情報から、第２の固定局５で得られた第１，第３の位相差情報を差し引くことで、移動局２と基準局３と第１，第２の固定局４，５との位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルした位相差Δφ21を算出する。
【０１０３】
【数３３】
2017204087.tif 000035
【０１０４】
ステップ７は、キャリア位相差算出要素の具体例を示している。このステップ７では、サーバ７は、位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルした情報である位相差Δφ21を用いて、第１の固定局４と第２の固定局５との間のキャリア位相差Δ21を算出する。即ち、上記数３３式に基づいて、以下の数３４式で示すようにキャリア位相差Δ21を算出する。
【０１０５】
【数３４】
2017204087.tif 000036
【０１０６】
ここで、数３４式の右辺第２項に示すωs（t1b−t2b）は、所定の位置に配置された基準局３と各固定局４，５との関係から予め求められる。これにより、サーバ７は、キャリア位相差Δ21を算出する。
【０１０７】
ステップ８は、距離差算出要素の具体例を示している。このステップ８では、サーバ７は、キャリア位相差Δ21を用いて、第１の固定局４と移動局２との間の距離ｒ1と、第２の固定局５と移動局２との間の距離ｒ2とを用いて距離差Δｒ12（＝ｒ1−ｒ2）を求める。この場合、キャリア位相差Δ21が求められれば、各固定局４，５における第１の無線信号Ｓ1（または第２の無線信号Ｓ2）の到来時間差が求められるので、例えば、ＴＤＯＡ（Time Differential Of Arrival）方式を用いて、距離情報である距離差Δｒ12を求めることができる。
【０１０８】
なお、キャリア位相差Δ21は２π毎に周期的に表れるので、キャリア位相差Δ21の絶対値は直接求められず、２ｎπ（但し、ｎは整数）の不確定性があり、キャリア位相差Δ21に対する距離差Δｒ12も無限に存在する。例えば、図８に示すように、第１の無線信号Ｓ1の波長をλ1とすると、キャリア位相差Δ21が２πとなる毎に、波長λ1の整数倍の距離差Δｒ12が算出される。
【０１０９】
この２ｎπの不確定性を解消するために、位置検知システム１は、移動局２の位置を特定した状態でキャリア位相差Δ21を校正し、その位置からの変動分として追従させる。これにより、位置検知システム１は、キャリア位相差Δ21を一意に求め、図９に示すように、移動局２が存在しうる距離差Δｒ12の双曲線を求めることができる。
【０１１０】
ステップ９は、位相オフセットキャンセル要素の具体例を示している。このステップ９では、サーバ７は、第１，第３の固定局４，６で得られた第１の位相差Δφmf1，Δφmf3および第３の位相差Δφsaf1，Δφsaf3を用いて、移動局２と基準局３と第１，第３の固定局４，６とにおける基準クロックＣm，Ｃs，Ｃf1，Ｃf2の位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルする。即ち、以下の数３５式で示すように、第１の固定局４で得られた第１，第３の位相差情報から、第３の固定局６で得られた第１，第３の位相差情報を差し引くことで、移動局２と基準局３と第１，第３の固定局４，６との位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルした位相差Δφ31を算出する。
【０１１１】
【数３５】
2017204087.tif 000037
【０１１２】
ステップ１０は、キャリア位相差算出要素の具体例を示している。このステップ１０は、サーバ７は、位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルした情報である位相差Δφ31を用いて、第１の固定局４と第３の固定局６との間のキャリア位相差Δ31を算出する。即ち、上記数３５式に基づいて、以下の数３６式で示すようにキャリア位相差Δ31を算出する。
【０１１３】
【数３６】
2017204087.tif 000038
【０１１４】
ここで、数３６式の右辺第２項に示すωs（t1b−t3b）は、所定の位置に配置された基準局３と各固定局４，６との関係から予め求められる。これにより、サーバ７は、キャリア位相差Δ31を算出する。
【０１１５】
ステップ１１は、距離差算出要素の具体例を示している。このステップ１１では、サーバ７は、キャリア位相差Δ31を用いて、第１，第３の固定局４，６と移動局２との距離差Δｒ13（＝ｒ1−ｒ3）を求める。この場合、例えばＴＤＯＡ方式を用いて、キャリア位相差Δ31から距離差Δｒ13を求めることができる。
【０１１６】
ステップ１２は、移動局位置算出要素の具体例を示している。このステップ１２では、サーバ７は、求めた２つの距離差Δｒ12，Δｒ13から移動局２の位置を算出する。即ち、図９に示すように、サーバ７は、距離差Δｒ12の双曲線と、距離差Δｒ13の双曲線との交点から移動局２の位置を求めることができる。
【０１１７】
かくして、第１の実施の形態によれば、位置検知システム１は、移動局２と各固定局４〜６との間の位相差情報と、基準局３と各固定局４〜６との間の位相差情報とを用いて、移動局２の位置を算出する構成としている。この場合、各固定局４〜６に到達する第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相差Δ21，Δ31を用いているので、第１の無線信号Ｓ1の波長λ1よりも短い距離分解能を実現することができる。これにより、距離分解能を高めて移動局２の位置検出を行うときでも、狭帯域の無線信号を用いることができるから、パルス信号を用いた場合に比べて、無線信号の占有帯域幅を狭めることができる。
【０１１８】
また、位置検知システム１は、移動局２と各固定局４〜６との間の第１の位相差Δφmf1〜Δφmf3と、基準局３と各固定局４〜６との間の第３の位相差Δφsaf1〜Δφsaf3とを用いて、移動局２、基準局３および各固定局４〜６の位相オフセットφm，φs，φf1〜φf3をキャンセルしている。これにより、各固定局４〜６、移動局２、基準局３との間で同期をとる必要が無くなるので、システム構築を簡易化することができる。
【０１１９】
具体的には、位置検知システム１は、基準局３と各固定局４〜６との間の複数の第２の位相差Δφsbf1〜Δφsbf3，Δφscf1〜Δφscf3に基づいて第２の位相差Δφsbf1〜Δφsbf3，Δφscf1〜Δφscf3の時間変動Δφ1／Δｔ，Δφ2／Δｔ，Δφ3／Δｔを求めている。そして、位置検知システム１は、第１の無線信号Ｓ1を受信したタイミングにおける第２の無線信号Ｓ2に含まれるキャリア位相Ｐsと各固定局４〜６の各基準クロックＣf1〜Ｃf3との第３の位相差Δφsaf1〜Δφsaf3を算出する構成としている。これにより、移動局２と各固定局４〜６との間の第１の位相差Δφmf1〜Δφmf3と、第１の無線信号Ｓ1を受信したタイミングにおける基準局３と各固定局４〜６との間の第３の位相差Δφsaf1〜Δφsaf3とを用いて、移動局２、基準局３および各固定局４〜６の位相オフセットφm，φs，φf1〜φf3をキャンセルすることができる。この結果、第１の位相差Δφmf1〜Δφmf3を抽出するタイミングと第３の位相差Δφsaf1〜Δφsaf3を算出するタイミングを合わせることができるので、位相補正の精度を高めて位置検出の高精度化が実現できる。
【０１２０】
また、第１の無線信号Ｓ1を受信したタイミングにおける第３の位相差Δφsaf1〜Δφsaf3を算出することにより、各固定局４〜６の基準クロックＣf1〜Ｃf3の角周波数ωf1〜ωf3が互いに異なる場合でも、移動局２、基準局３、各固定局４〜６の位相オフセットφm，φs，φf1〜φf3をキャンセルすることができる。
【０１２１】
また、移動局２はトリガ無線信号Ｓtを送信し、基準局３は移動局２が送信したトリガ無線信号Ｓtを受信したときに複数の第２の無線信号Ｓ2を送信する構成としている。これにより、移動局２からの第１の無線信号Ｓ1を各固定局４〜６が受信する時刻t1a，t2a，t3aと、基準局３からの第２の無線信号Ｓ2を各固定局４〜６が受信する時刻t1c，t2c，t3cとの間隔（t1c−t1a，t2c−t2a，t3c−t3a）を短くすることができる。この結果、各固定局４〜６の周波数偏差による位相回転を小さく抑えることができるから、位相補正の精度を高めて、位置検出の高精度化が実現できる。
【０１２２】
次に、図１１ないし図１３に、本発明の第２の実施の形態による位置検知システムを示す。第２の実施の形態の特徴は、第１の固定局は、基準局の機能を兼ね備える構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１２３】
第２の実施の形態による位置検知システム２１は、第１の実施の形態による位置検知システム１とほぼ同様に構成される。このため、位置検知システム２１は、移動局２と、第１の固定局２２と、第２の固定局５と、第３の固定局６と、サーバ７等を有している。但し、第１の固定局２２は、基準局の機能を兼ね備えるために、無線信号送信回路２２Ｃと送受信アンテナ２２Ｆとを備える。この点で、第１の実施の形態とは異なっている。
【０１２４】
第１の固定局２２は、予め決められた位置として、第２および第３の固定局５，６とは異なる位置に配置されている。図１２に示すように、この第１の固定局２２は、固定局用基準クロック回路２２Ａと、制御回路２２Ｂと、無線信号送信回路２２Ｃと、無線信号受信回路２２Ｄと、送受切替回路２２Ｅと、送受信アンテナ２２Ｆ等を有している。この第１の固定局２２は、基準局の機能を兼ね備え、各固定局５，６に向けて、第２の無線信号Ｓ2を送信する。
【０１２５】
固定局用基準クロック回路２２Ａは、例えば、発振器を備えている。この固定局用基準クロック回路２２Ａは、送受信アンテナ２２Ｆに対して第２の無線信号Ｓ2の基準となる角周波数ωf1（キャリア周波数）の基準クロックＣf1を生成する。制御回路２２Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成されている。制御回路２２Ｂは、第１の固定局２２が、第２の無線信号Ｓ2を間欠的に送信する動作等を制御している。
【０１２６】
無線信号送信回路２２Ｃは、制御回路２２Ｂと送受切替回路２２Ｅとに接続されている。この無線信号送信回路２２Ｃは、例えば変調回路、増幅器等を備えている。無線信号送信回路２２Ｃは、基準クロックＣf1に基づいて、第２の無線信号Ｓ2を生成する。一方、無線信号受信回路２２Ｄは、制御回路２２Ｂと送受切替回路２２Ｅとに接続されている。無線信号受信回路２２Ｄは、例えばミキサ、移相器（いずれも図示せず）等を備えている。この無線信号受信回路２２Ｄは、送受信アンテナ２２Ｆで受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφmf1を算出する。
【０１２７】
送受切替回路２２Ｅは、無線信号送信回路２２Ｃおよび無線信号受信回路２２Ｄと送受信アンテナ２２Ｆとの間を接続している。この送受切替回路２２Ｅは、制御回路２２Ｂの指令により送受信を切替え、無線信号送信回路２２Ｃからの第２の無線信号Ｓ2を送受信アンテナ２２Ｆに出力し、送受信アンテナ２２Ｆで受信した第１の無線信号Ｓ1を無線信号受信回路２２Ｄに出力する。送受信アンテナ２２Ｆは、第２の無線信号Ｓ2が放射可能な各種のアンテナによって構成されている。送受信アンテナ２２Ｆは、第２の無線信号Ｓ2を各固定局５，６に向けて送信する。
【０１２８】
次に、第２の実施の形態による位置検知システム２１の位置検知方法について説明する。第２の実施の形態による位置検知システム２１は、前述した第１の実施の形態による位置検知システム１と同様に、図１０に示す位置検知方法を用いて移動局２の位置を算出する。
【０１２９】
なお、この場合、第１の固定局２２は、第１の固定局２２が第２の無線信号Ｓ2を送信する時刻t1b，t1cを、第１の固定局２２が第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻として、第２の位相差Δφsbf1，Δφscf1を算出する。即ち、第１の固定局２２が送信する第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと、第１の固定局２２が受信する第２の無線信号Ｓ2の位相Ｐf1は、時刻が同一であるので同位相となり、以下の数３７式で表される。
【０１３０】
【数３７】
2017204087.tif 000039
【０１３１】
従って、第１の固定局２２における第２の位相差Δφsbf1，Δφscf1は、以下の数３８式で示す値となる。
【０１３２】
【数３８】
2017204087.tif 000040
【０１３３】
また、外挿法を用いた第３の位相差Δφsaf1は、上記数３８式で得られた第２の位相差Δφsbf1，Δφscf1の情報に基づいて、以下の数３９式で示される。
【０１３４】
【数３９】
2017204087.tif 000041
【０１３５】
また、移動局２と第１，第２の固定局２２，５との位相オフセットφm，φf1，φf2をキャンセルした位相差Δφ21は、上述した数８式、数１０式、数３１式、数３９式を用いて、以下の数４０式で示される。
【０１３６】
【数４０】
2017204087.tif 000042
【０１３７】
同様に、移動局２と第１，第３の固定局２２，６との位相オフセットφm，φf1，φf3をキャンセルした位相差Δφ31は、上述した数８式、数１２式、数３２式、数３９式を用いて、以下の数４１式で示される。
【０１３８】
【数４１】
2017204087.tif 000043
【０１３９】
かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第２の実施の形態では、第１の固定局２２は、基準局の機能を兼ね備えて、第２の無線信号Ｓ2を送信する構成としている。この場合、第１の固定局２２から送信される第２の無線信号Ｓ2を用いて、移動局２および各固定局４〜６の位相オフセットφm，φf1〜φf3をキャンセルできるので、基準局を別個に設ける必要がなくなる。この結果、システムを簡易に構築できるので、コストを抑制することができる。
【０１４０】
次に、図１、図１４ないし図１６に、本発明の第３の実施の形態による位置検知システムを示す。第３の実施の形態の特徴は、移動局は２種類以上のキャリア周波数の第１の無線信号を送信し、基準局は２種類以上のキャリア周波数の第２の無線信号を送信する構成としたことにある。なお、第３の実施の形態では、前述した第１，第２の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１４１】
第３の実施の形態による位置検知システム３１は、第１の実施の形態による位置検知システム１とほぼ同様に構成される。このため、位置検知システム３１は、移動局２と、基準局３と、第１の固定局４と、第２の固定局５と、第３の固定局６と、サーバ７等を有している。
【０１４２】
ここで、移動局２は、各固定局４〜６に向けて、２種類のキャリア周波数（角周波数）の第１の無線信号Ｓ1，Ｓ1′を送信する。この場合、移動局２の移動局用基準クロック回路２Ａは、２つの周波数の基準クロックＣm，Ｃm′を生成する。即ち、移動局用基準クロック回路２Ａは、第１の無線信号Ｓ1の基準となる角周波数ωmの基準クロックＣmと、第１の無線信号Ｓ1′の基準となる角周波数ωm′の基準クロックＣm′とを生成する。
【０１４３】
また、基準局３は、各固定局４〜６に向けて、２種類のキャリア周波数（角周波数）の第２の無線信号Ｓ2，Ｓ2′を送信する。この場合、基準局３の基準局用基準クロック回路３Ａは、２つの周波数の基準クロックＣs，Ｃs′を生成する。即ち、基準局用基準クロック回路３Ａは、第２の無線信号Ｓ2の基準となる角周波数ωsの基準クロックＣsと、第２の無線信号Ｓ2′の基準となる角周波数ωs′の基準クロックＣs′とを生成する。
【０１４４】
次に、図１４ないし図１６を用いて、第３の実施の形態による位置検知システム３１の位置検知方法について説明する。
【０１４５】
図１６中のステップ２１は、第１の無線信号送信要素の具体例を示している。このステップ２１では、移動局２は、各固定局４〜６に向けて第１の無線信号Ｓ1を送信し、さらに基準局３が第２の無線信号Ｓ2を送信するためのトリガ無線信号Ｓtを送信する（図１４参照）。
【０１４６】
ステップ２２は、第１の位相差算出要素の具体例を示している。このステップ２２では、各固定局４〜６は、受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφmf1〜φmf3を求める（数６式ないし数１２式参照）。
【０１４７】
ステップ２３は、第２の無線信号送信要素の具体例を示している。このステップ２３では、トリガ無線信号Ｓtを受信した基準局３は、各固定局４〜６に向けて複数（例えば、２回）の第２の無線信号Ｓ2を送信する。この場合、トリガ無線信号Ｓtを時刻tkaに受信した基準局３は、所定の時間経過後に第２の無線信号Ｓ2を送信すればよい（数１３式および数１４式参照）。
【０１４８】
ステップ２４は、第２の位相差算出要素の具体例を示している。このステップ２４では、各固定局４〜６は、受信した第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐs1，Ｐs2と、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との第２の位相差Δφsbf1〜Δφsbf3，Δφscf1〜Δφscf3を求める（数１５式ないし数２６式参照）。
【０１４９】
ステップ２５は、第１の無線信号送信要素の具体例を示している。このステップ２５では、移動局２は、各固定局４〜６に向けて、第１の無線信号Ｓ1とはキャリア周波数が異なる第１の無線信号Ｓ1′を送信する。即ち、移動局用基準クロック回路２Ａは、第１の無線信号Ｓ1′の基準となる角周波数ωm′の基準クロックＣm′を生成し、送信アンテナ２Ｄを介して第１の無線信号Ｓ1′を送信する。ここで、移動局２が、時刻t0dに送信する第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′は、以下の数４２式で表される。
【０１５０】
【数４２】
2017204087.tif 000044
【０１５１】
ステップ２６は、第１の位相差算出要素の具体例を示している。このステップ２６では、各固定局４〜６は、受信した第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′と、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφmf1′〜Δφmf3′を求める。即ち、第１の固定局４が第１の無線信号Ｓ1′を受信する時刻をt1dとすると、基準クロックＣf1の位相Ｐf1は以下の数４３式で表され、第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′と基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφmf1′は以下の数４４式で表される。
【０１５２】
【数４３】
2017204087.tif 000045
【０１５３】
【数４４】
2017204087.tif 000046
【０１５４】
同様に、第２の固定局５が第１の無線信号Ｓ1′を受信する時刻をt2dとすると、基準クロックＣf2の位相Ｐf2は以下の数４５式で表され、第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′と基準クロックＣf2の位相Ｐf2との位相差Δφmf2′は以下の数４６式で表される。
【０１５５】
【数４５】
2017204087.tif 000047
【０１５６】
【数４６】
2017204087.tif 000048
【０１５７】
同様に、第３の固定局６が第１の無線信号Ｓ1′を受信する時刻をt3dとすると、基準クロックＣf3の位相Ｐf3は以下の数４７式で表され、第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′と基準クロックＣf3の位相Ｐf3との位相差Δφmf3′は以下の数４８式で表される。
【０１５８】
【数４７】
2017204087.tif 000049
【０１５９】
【数４８】
2017204087.tif 000050
【０１６０】
ステップ２７は、第２の無線信号送信要素の具体例を示している。このステップ２７では、トリガ無線信号Ｓt′を受信した基準局３は、各固定局４〜６に向けて、第２の無線信号Ｓ2とはキャリア周波数が異なる第２の無線信号Ｓ2′を複数（例えば、２回）送信する。即ち、基準局用基準クロック回路３Ａは、第２の無線信号Ｓ2′の基準となる角周波数ωs′の基準クロックＣs′を生成し、送受信アンテナ３Ｆを介して第２の無線信号Ｓ2′を送信する。この場合、トリガ無線信号Ｓt′を時刻tkdに受信した基準局３は、所定の時間経過後に第２の無線信号Ｓ2′を送信すればよい。なお、時刻t0eと時刻t0fとの間の時間差は、例えば第２の位相差の変動（位相差Δφsef1と位相差Δφsff1との差、位相差Δφsef2と位相差Δφsff2との差、位相差Δφsef3と位相差Δφsff3との差）が２π以下となる範囲に設定されている。
【０１６１】
また、基準局３が、時刻t0eに送信する１回目の第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs1′は、以下の数４９式で表される。また、基準局３が、時刻t0fに送信する２回目の第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs2′は、以下の数５０式で表される。
【０１６２】
【数４９】
2017204087.tif 000051
【０１６３】
【数５０】
2017204087.tif 000052
【０１６４】
ステップ２８は、第２の位相差算出要素の具体例を示している。このステップ２８では、各固定局４〜６は、受信した第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs1′，Ｐs2′と、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との第２の位相差Δφsef1〜Δφsef3，Δφsff1〜Δφsff3を求める。即ち、第１の固定局４が１回目の第２の無線信号Ｓ2′を受信する時刻をt1eとすると、基準クロックＣf1の位相Ｐf1は以下の数５１式で表され、第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs1′と基準クロックＣf1の位相Ｐf1との第２の位相差Δφsef1は以下の数５２式で表される。
【０１６５】
【数５１】
2017204087.tif 000053
【０１６６】
【数５２】
2017204087.tif 000054
【０１６７】
また、第１の固定局４が２回目の第２の無線信号Ｓ2′を受信する時刻をt1fとすると、基準クロックＣf1の位相Ｐf1は以下の数５３式で表され、第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs2′と基準クロックＣf1の位相Ｐf1との第２の位相差Δφsff1は以下の数５４式で表される。
【０１６８】
【数５３】
2017204087.tif 000055
【０１６９】
【数５４】
2017204087.tif 000056
【０１７０】
同様に、第２の固定局５が１回目の第２の無線信号Ｓ2′を受信する時刻をt2eとすると、基準クロックＣf2の位相Ｐf2は以下の数５５式で表され、第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs1′と基準クロックＣf2の位相Ｐf2との第２の位相差Δφsef2は以下の数５６式で表される。
【０１７１】
【数５５】
2017204087.tif 000057
【０１７２】
【数５６】
2017204087.tif 000058
【０１７３】
また、第２の固定局５が２回目の第２の無線信号Ｓ2′を受信する時刻をt2fとすると、基準クロックＣf2の位相Ｐf2は以下の数５７式で表され、第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs2′と基準クロックＣf2の位相Ｐf2との第２の位相差Δφsff2は以下の数５８式で表される。
【０１７４】
【数５７】
2017204087.tif 000059
【０１７５】
【数５８】
2017204087.tif 000060
【０１７６】
同様に、第３の固定局６が１回目の第２の無線信号Ｓ2′を受信する時刻をt3eとすると、基準クロックＣf3の位相Ｐf3は以下の数５９式で表され、第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs1′と基準クロックＣf3の位相Ｐf3との第２の位相差Δφsef3は以下の数６０式で表される。
【０１７７】
【数５９】
2017204087.tif 000061
【０１７８】
【数６０】
2017204087.tif 000062
【０１７９】
また、第３の固定局６が２回目の第２の無線信号Ｓ2′を受信する時刻をt3fとすると、基準クロックＣf3の位相Ｐf3は以下の数６１式で表され、第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs2′と基準クロックＣf3の位相Ｐf3との第２の位相差Δφsff3は以下の数６２式で表される。
【０１８０】
【数６１】
2017204087.tif 000063
【０１８１】
【数６２】
2017204087.tif 000064
【０１８２】
ステップ２９は、第３の位相差算出要素の具体例を示している。このステップ２９では、第１〜第３の固定局４〜６は、第１〜第３の固定局４〜６で得られた複数の第２の位相差Δφsbf1〜Δφsbf3，Δφscf1〜Δφscf3，Δφsef1〜Δφsef3，Δφsff1〜Δφsff3に基づいて、第２の位相差Δφsbf1〜Δφsbf3，Δφscf1〜Δφscf3，Δφsef1〜Δφsef3，Δφsff1〜Δφsff3の時間変動Δφ1／Δｔ，Δφ1′／Δｔ，Δφ2／Δｔ，Δφ2′／Δｔ，Δφ3／Δｔ，Δφ3′／Δｔを求める。この場合、第１〜第３の固定局４〜６は、第２の位相差Δφsbf1〜Δφsbf3，Δφscf1〜Δφscf3の時間変動Δφ1／Δｔ，Δφ2／Δｔ，Δφ3／Δｔに基づいて第１の無線信号Ｓ1を受信したタイミングにおける第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との第３の位相差Δφsaf1〜Δφsaf3を求める（数３０式ないし数３２式参照）。
【０１８３】
また、第１〜第３の固定局４〜６は、第２の位相差Δφsef1〜Δφsef3，Δφsff1〜Δφsff3の時間変動Δφ1′／Δｔ，Δφ2′／Δｔ，Δφ3′／Δｔに基づいて第１の無線信号Ｓ1′を受信したタイミングにおける第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs′と、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との第３の位相差Δφsdf1〜Δφsdf3を求める。
【０１８４】
この場合、第１の固定局４は、時刻t1e，t1fで得られた第２の位相差Δφsef1，Δφsff1の情報に基づいて、外挿法を用いて第１の無線信号Ｓ1′を受信した時刻t1dにおける第３の位相差Δφsdf1を算出する（数６６式参照）。同様に、第２の固定局５は、時刻t2e，t2fで得られた第２の位相差Δφsef2，Δφsff2の情報に基づいて、第１の無線信号Ｓ1′を受信した時刻t2dにおける第３の位相差Δφsdf2を算出する（数６７式参照）。同様に、第３の固定局６は、時刻t3e，t3fで得られた第２の位相差Δφsef3，Δφsff3の情報に基づいて、第１の無線信号Ｓ1′を受信した時刻t3dにおける第３の位相差Δφsdf3を算出する（数６８式参照）。この場合、時刻t0eと時刻t0fとの間、時刻t1eと時刻t1fとの間、時刻t2eと時刻t2fとの間、時刻t3eと時刻t3fとの間の関係は、以下の数６３式で示す関係となり、数６３式から数６４式および数６５式が導かれる。
【０１８５】
【数６３】
2017204087.tif 000065
【０１８６】
【数６４】
2017204087.tif 000066
【０１８７】
【数６５】
2017204087.tif 000067
【０１８８】
【数６６】
2017204087.tif 000068
【０１８９】
【数６７】
2017204087.tif 000069
【０１９０】
【数６８】
2017204087.tif 000070
【０１９１】
ステップ３０は、位相オフセットキャンセル要素の具体例を示している。このステップ３０では、サーバ７は、第１，第２の固定局４，５で得られた第１の位相差Δφmf1，Δφmf1′，Δφmf2，Δφmf2′および第３の位相差Δφsaf1，Δφsaf2，Δφsdf1，Δφsdf2を用いて、移動局２と基準局３と第１，第２の固定局４，５とにおける基準クロックＣm，Ｃs，Ｃf1，Ｃf2の位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルする。即ち、上記数３３式を用いて位相差Δφ21を算出し、以下の数６９式を用いて位相差Δφ21′を算出する。
【０１９２】
【数６９】
2017204087.tif 000071
【０１９３】
ステップ３１は、キャリア位相差算出要素の具体例を示している。このステップ３１では、サーバ７は、位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルした情報である位相差Δφ21，Δφ21′を用いて、第１の固定局４と第２の固定局５との間のキャリア位相差Δ21，Δ21′を算出する。即ち、上記数３４式を用いてキャリア位相差Δ21を算出し、以下の数７０式により第１の無線信号Ｓ1′を用いたキャリア位相差Δ21′を算出する。
【０１９４】
【数７０】
2017204087.tif 000072
【０１９５】
ステップ３２は、距離差算出要素の具体例を示している。このステップ３２では、サーバ７は、キャリア位相差Δ21，Δ21′を用いて、第１の固定局４と移動局２との間の距離と、第２の固定局５と移動局２との間の距離である距離差Δｒ12を求める。なお、図１５に示すように、第１の無線信号Ｓ1の波長をλ1とすると、キャリア位相差Δ21が２πとなる毎に、波長λ1の整数倍の距離差Δｒ12が算出される。また、第１の無線信号Ｓ1′の波長をλ2とすると、キャリア位相差Δ21′が２πとなる毎に、波長λ2の整数倍の距離差Δｒ12が算出される。
【０１９６】
この場合、キャリア位相差Δ21とキャリア位相差Δ21′とは、それぞれの繰り返し周期である基準クロックＣm，Ｃm′の角周波数ωm，ωm′が異なっているため、位相差の差ＤＰ（＝Δ21−Δ21′）を用いることにより、キャリア位相差Δ21とキャリア位相差Δ21′とが何周したかを求めることができる（図１５参照）。即ち、例えば角周波数ωmが２．４４ＧＨｚであり角周波数ωm′が２．４５ＧＨｚである場合、各波長λ1，λ2は１２．２９ｃｍと１２．３６ｃｍとなる。そして、キャリア位相差Δ21，Δ21′の差ＤＰは、３０ｍ毎に繰り返されることになり、位置検知システム３１の取り得る範囲が３０ｍ以内であれば、キャリア位相差Δ21，Δ21′を一意に求めることができる。
【０１９７】
ステップ３３は、位相オフセットキャンセル要素の具体例を示している。このステップ３３では、サーバ７は、第１，第３の固定局４，６で得られた第１の位相差Δφmf1，Δφmf1′，Δφmf3，Δφmf3′および第３の位相差Δφsaf1，Δφsaf3，Δφsdf1，Δφsdf3を用いて、移動局２と基準局３と第１，第３の固定局４，６とにおける基準クロックＣm，Ｃs，Ｃf1，Ｃf3の位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルする。即ち、上記数３５式を用いて位相差Δφ31を算出し、以下の数７１式を用いて位相差Δφ31′を算出する。
【０１９８】
【数７１】
2017204087.tif 000073
【０１９９】
ステップ３４は、キャリア位相差算出要素の具体例を示している。このステップ３４では、サーバ７は、位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルした情報である位相差Δφ31，Δφ31′を用いて、第１の固定局４と第３の固定局６との間のキャリア位相差Δ31，Δ31′を算出する。即ち、上記数３６式を用いてキャリア位相差Δ31を算出し、以下の数７２式により第１の無線信号Ｓ1′を用いたキャリア位相差Δ31′を算出する。
【０２００】
【数７２】
2017204087.tif 000074
【０２０１】
ステップ３５は、距離差算出要素の具体例を示している。このステップ３５では、サーバ７は、キャリア位相差Δ31，Δ31′を用いて、第１の固定局４と移動局２との間の距離と、第３の固定局６と移動局２との間の距離である距離差Δｒ13を求める。即ち、距離差Δｒ12を求めた場合と同様に、キャリア位相差Δ31とキャリア位相差Δ31′との差を求めることにより、キャリア位相差Δ31，Δ31′を一意に求めることができる。
【０２０２】
ステップ３６は、移動局位置算出要素の具体例を示している。このステップ３６は、サーバ７は、求めた２つの距離差Δｒ12，Δｒ13から移動局２の位置を算出する。即ち、サーバ７は、距離差Δｒ12の双曲線と、距離差Δｒ13の双曲線との交点から移動局２の位置を求めることができる。
【０２０３】
かくして、第３の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第３の実施の形態では、移動局２は、移動局用基準クロック回路２Ａは２つの周波数の基準クロックＣm，Ｃm′を生成する機能を有し、２種類の角周波数ωm，ωm′の第１の無線信号Ｓ1，Ｓ1′を送信する構成としている。また、基準局３は、基準局用基準クロック回路３Ａは２つの周波数の基準クロックＣs，Ｃs′を生成する機能を有し、２種類の角周波数ωs，ωs′の第２の無線信号Ｓ2，Ｓ2′を送信する構成としている。
【０２０４】
この場合、一の角周波数ωm，ωsを用いて検出したキャリア位相差Δ21（Δ31）と、他の角周波数ωm′，ωs′を用いて検出したキャリア位相差Δ21′（Δ31′）とは、それぞれの繰り返しの周期は異なっている。このため、２つのキャリア位相差Δ21，Δ21′（Δ31，Δ31′）の差ＤＰを用いて、２つのキャリア位相差Δ21，Δ21′（Δ31，Δ31′）が何周したかを求めることができる。これにより、位相差の周期性が長くなり、位相周りの不確定性が解消して絶対位相を求めることができ、高精度に移動局２の位置を算出することができる。
【０２０５】
また、移動局２による２種類の角周波数ωm，ωm′の第１の無線信号Ｓ1，Ｓ1′と、基準局３による２種類の角周波数ωs，ωs′の第２の無線信号Ｓ2，Ｓ2′とを用いて、位相補正を行うことで、位相補正の精度を高めることができる。この結果、高精度に移動局２の位置を算出することができる。
【０２０６】
なお、前記第１の実施の形態では、位置検知システム１は、３つの固定局４〜６を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、位置検知システムは４つ以上の固定局を備える構成としてもよい。このことは、第２，第３の実施の形態についても同様である。
【０２０７】
また、前記第１の実施の形態では、各固定局用基準クロック回路と、移動局用基準クロック回路と、基準局用基準クロック回路とは、互いに同じ角周波数の基準クロックを用いる構成としてもよい。このことは、第２または第３の実施の形態についても同様である。
【０２０８】
また、前記第１の実施の形態では、位置検知システム１は、１つの移動局２を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、位置検知システムは２つ以上の移動局を備える構成としてもよい。この場合、例えば、移動局が送信する第１の無線信号にＩＤ情報を付加して、個体を識別させる構成とすればよい。このことは、第２または第３の実施の形態についても同様である。
【０２０９】
また、前記第１の実施の形態では、サーバ７は、第１の固定局４と第２の固定局５との間の距離差Δｒ12の双曲線と、第１の固定局４と第３の固定局６との間の距離差Δｒ13の双曲線との交点から移動局２の位置を求める構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、サーバ７は、第２の固定局と第３の固定局との間の距離差Δｒ23（＝ｒ2−ｒ3）の双曲線をさらに求めて、距離差Δｒ12，Δｒ13，Δｒ23の３つの双曲線から移動局の位置を求める構成としてもよい。このことは、第２または第３の実施の形態についても同様である。
【０２１０】
また、前記第２の実施の形態では、第１の固定局２２が基準局の機能を兼ね備え、各固定局５，６に向けて、第２の無線信号Ｓ2を送信する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、第２の固定局または第３の固定局が基準局の機能を兼ね備えて、第２の無線信号を送信する構成としてもよい。さらに、各固定局のうち２つ以上の固定局が基準局の機能を兼ね備えて、第２の無線信号を送信する構成としてもよい。
【０２１１】
また、前記第３の実施の形態では、移動局用基準クロック回路２Ａは２つの角周波数ωm，ωm′の基準クロックＣm，Ｃm′を生成する機能を有し、移動局は２種類の第１の無線信号Ｓ1，Ｓ1′を送信する構成としている。しかし、本発明はこれに限らず、移動局用基準クロック回路は３つ以上の角周波数の基準クロックを生成し、移動局は３種類以上の第１の無線信号を送信する構成としてもよい。
【０２１２】
また、前記第３の実施の形態では、基準局用基準クロック回路３Ａは２つの角周波数ωs，ωs′の基準クロックＣs，Ｃs′を生成する機能を有し、基準局は２種類の第２の無線信号Ｓ2，Ｓ2′を送信する構成としている。しかし、本発明はこれに限らず、基準局用基準クロック回路は３つ以上の角周波数の基準クロックを生成し、基準局は３種類以上の第２の無線信号を送信する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０２１３】
１，２１，３１  位置検知システム
２  移動局
２Ａ  移動局用基準クロック回路
２Ｃ，３Ｃ，２２Ｃ  無線信号送信回路
２Ｄ  送信アンテナ
３  基準局
３Ａ  基準局用基準クロック回路
３Ｄ，４Ｃ，５Ｃ，６Ｃ，２２Ｄ  無線信号受信回路
３Ｆ，２２Ｆ  送受信アンテナ
４，２２  第１の固定局
４Ａ，５Ａ，６Ａ，２２Ａ  固定局用基準クロック回路
４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ  受信アンテナ
５  第２の固定局
６  第３の固定局
【図１】
2017204087.tif 000075
【図２】
2017204087.tif 000076
【図３】
2017204087.tif 000077
【図４】
2017204087.tif 000078
【図５】
2017204087.tif 000079
【図６】
2017204087.tif 000080
【図７】
2017204087.tif 000081
【図８】
2017204087.tif 000082
【図９】
2017204087.tif 000083
【図１０】
2017204087.tif 000084
【図１１】
2017204087.tif 000085
【図１２】
2017204087.tif 000086
【図１３】
2017204087.tif 000087
【図１４】
2017204087.tif 000088
【図１５】
2017204087.tif 000089
【図１６】
2017204087.tif 000090
【国際調査報告】
2017204087.tif 000091
2017204087.tif 000092
2017204087.tif 000093
2017204087.tif 000094