(57)【要約】【課題】  簡単な構成でかつ低コストで無線端末間の距離を測定することが可能な距離測定システム、距離測定方法および通信装置を提供することである。【解決手段】  一の移動端末に設けられた通信装置から電波が他の移動端末に送信される。他の移動端末に設けられた通信装置により一の移動端末から送信された直接波および間接波が受信され、直接波と間接波との間の遅延時間ΔＴが検出される。さらに、検出された遅延時間ΔＴ、一の移動端末のアンテナ１１Ａの高さｈ１、他の移動端末のアンテナ１１Ｂの高さｈ２および電波の伝搬速度ｃに基づいて一の移動端末と他の移動端末との間の距離ｄが算出される。【選択図】        図３
2006038771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線端末間の距離を測定する距離測定システムであって、
前記複数の無線端末のうち一の無線端末に設けられた第１のアンテナを有し、電波を前記第１のアンテナから前記複数の無線端末のうち他の無線端末に送信する送信手段と、
前記他の無線端末に設けられた第２のアンテナを有し、前記一の無線端末から送信された電波を直接波として前記第２のアンテナを通して直接受信するとともに前記一の無線端末から送信されて所定面で反射された電波を間接波として前記第２のアンテナを通して受信する受信手段と、
前記受信手段による直接波の受信から前記受信手段による間接波の受信までの遅延時間を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された遅延時間、前記所定面からの前記第１のアンテナの高さ、前記所定面からの第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて前記一の無線端末の前記第１のアンテナと前記他の無線端末の前記第２のアンテナとの間の距離を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする距離測定システム。
【請求項２】
前記算出手段は、前記検出手段により検出された遅延時間をΔＴとし、前記所定面からの前記第１のアンテナの高さをｈ１とし、路面からの前記第２のアンテナの高さをｈ２とし、電波の伝搬速度をｃとした場合に、次式の関係を用いて
【数１】
2006038771.tif 000008
前記一の無線端末の前記第１のアンテナと前記他の無線端末の前記第２のアンテナとの間の距離ｄを算出することを特徴とする請求項１記載の距離測定システム。
【請求項３】
前記複数の無線端末は、前記所定面上を移動する移動体に設けられた移動端末であることを特徴とする請求項１または２記載の距離測定システム。
【請求項４】
第１のアンテナを有する一の無線端末に設けられ、第２のアンテナを有する他の無線端末から送信される電波を受信する通信装置であって、
前記他の無線端末から送信された電波を直接波として前記第１のアンテナを通して直接受信するとともに前記他の無線端末から送信されて前記所定面で反射された電波を間接波として前記第１のアンテナを通して受信する受信手段と、
前記受信手段による直接波の受信から前記受信手段による間接波の受信までの遅延時間を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された遅延時間、前記所定面からの前記第１のアンテナの高さ、前記所定面からの前記第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて前記一の無線端末の前記第１のアンテナと前記他の無線端末の前記第２のアンテナとの間の距離を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項５】
複数の無線端末間の距離を測定する距離測定方法であって、
前記複数の無線端末のうち一の無線端末に設けられた第１のアンテナから電波を前記複数の無線端末のうち他の無線端末に送信するステップと、
前記一の無線端末から送信された電波を直接波として前記他の無線端末に設けられた第２のアンテナを通して直接受信するとともに前記一の無線端末から送信されて所定面で反射された電波を間接波として前記第２のアンテナを通して受信するステップと、
前記直接波の受信から前記間接波の受信までの遅延時間を検出するステップと、
前記検出された遅延時間、前記所定面からの前記第１のアンテナの高さ、前記所定面からの前記第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて前記一の無線端末の前記第１のアンテナと前記他の無線端末の前記第２のアンテナとの間の距離を算出するステップとを備えたことを特徴とする距離測定方法。
【請求項６】
アドホックネットワークにおいて複数の無線端末間の距離を測定する距離測定システムであって、
前記複数の無線端末のうち一の無線端末に設けられた第１のアンテナを有し、電波を前記第１のアンテナから前記複数の無線端末のうち他の無線端末に送信する送信手段と、
前記他の無線端末に設けられた第２のアンテナを有し、前記一の無線端末から送信された電波を直接波として前記第２のアンテナを通して直接受信するとともに前記一の無線端末から送信されて所定面で反射された電波を間接波として前記第２のアンテナを通して受信する受信手段と、
前記受信手段による直接波の受信から前記受信手段による間接波の受信までの遅延時間を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された遅延時間、前記所定面などを含むからの前記第１のアンテナの高さ、前記所定面からの第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて前記一の無線端末の前記第１のアンテナと前記他の無線端末の前記第２のアンテナとの間の距離を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする距離測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末間の距離を測定する距離測定システム、距離測定方法および通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線アドホックネットワークでは、移動端末間で基地局等のインフラストラクチャを経由することなく無線通信を行うことができる。このような無線アドホックネットワークを構成する移動端末は、送受信機の機能だけでなく中継局の機能も有し、移動端末自身がルータとしても働く。２つの移動端末間で通信を行う場合には、他の移動端末を中継局として用いるマルチホップ通信を行うことができる。それにより、通信すべき２つの移動端末間で電波が届かない場合でも、他の移動端末を経由することにより通信が可能となる。
【０００３】
各移動端末が無指向性ビームを用いて通信を行うと、その移動端末は異なる方向に位置する複数の移動端末と通信することができる。しかしながら、複数組の移動端末同士での通信で同一チャネル間の干渉が生じる。そこで、同一チャネル間の干渉が生じないように指向性ビームを用いて通信が行われる。この場合、マルチホップ通信の経路を選択するためには、ネットワークを構成している複数の移動端末の位置を把握しておく必要がある。そのためには、各移動端末は、移動している他の複数の移動端末までの距離および方向を常時把握しておかなければならない。
【０００４】
従来より移動端末の位置を測定可能な種々の移動通信システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１１−１７８０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の移動通信システムでは、移動無線端末装置の測位装置が、測位信号を通信制御センタに送信し、折り返し戻ってきた測位信号から電波伝搬遅延時間（位相）を計測し、その電波伝搬遅延時間（位相）から距離を測定する。
【０００６】
しかしながら、上記の従来の移動通信システムでは、各移動無線端末装置が通信制御センタまでの距離を測定することはできるが、各移動無線端末装置が他の移動無線端末装置までの距離を直接測定することはできない。
【０００７】
また、移動する物体までの距離を測定する種々のレーダも開発されているが、構造が複雑で高価である。
【０００８】
無線アドホックネットワークにおいて、移動端末間でマルチホップ通信を行うためには、簡単な構成でかつ低コストで移動端末までの距離を測定することを可能にすることが望まれる。
【０００９】
本発明の目的は、簡単な構成でかつ低コストで無線端末間の距離を測定することが可能な距離測定システム、距離測定方法および通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係る距離測定システムは、複数の無線端末間の距離を測定する距離測定システムであって、複数の無線端末のうち一の無線端末に設けられた第１のアンテナを有し、電波を第１のアンテナから複数の無線端末のうち他の無線端末に送信する送信手段と、他の無線端末に設けられた第２のアンテナを有し、一の無線端末から送信された電波を直接波として第２のアンテナを通して直接受信するとともに一の無線端末から送信されて所定面で反射された電波を間接波として第２のアンテナを通して受信する受信手段と、受信手段による直接波の受信から受信手段による間接波の受信までの遅延時間を検出する検出手段と、検出手段により検出された遅延時間、所定面からの第１のアンテナの高さ、所定面からの第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて一の無線端末の第１のアンテナと他の無線端末の第２のアンテナとの間の距離を算出する算出手段とを備えたものである。
【００１１】
なお、所定面は、路面、天井面、側壁面または床面等である。
【００１２】
本発明に係る距離測定システムにおいては、複数の無線端末のうち一の無線端末に設けられた第１のアンテナから送信手段により複数の無線端末のうち他の無線端末に電波が送信される。一の無線端末から送信された電波が直接波として他の無線端末に設けられた第２のアンテナを通して受信手段により直接受信されるとともに一の無線端末から送信されて所定面で反射された電波が間接波として第２のアンテナを通して受信手段により受信される。受信手段による直接波の受信から受信手段による間接波の受信までの遅延時間が検出手段により検出される。検出手段により検出された遅延時間、所定面からの第１のアンテナの高さ、所定面からの第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて算出手段により一の無線端末の第１のアンテナと他の無線端末の第２のアンテナとの間の距離が算出される。
【００１３】
このように、一の無線端末の第１のアンテナから他の無線端末の第２のアンテナに直接送信される直接波および一の無線端末の第１のアンテナから所定面での反射を経由して他の無線端末の第２のアンテナに送信される間接波を用いることにより、簡単な構成でかつ低コストで無線端末間の距離を測定することが可能になる。
【００１４】
算出手段は、検出手段により検出された遅延時間をΔＴとし、所定面からの第１のアンテナの高さをｈ１とし、所定面からの第２のアンテナの高さをｈ２とし、電波の伝搬速度をｃとした場合に、次式の関係を用いて
【００１５】
【数１】
2006038771.tif 000003
【００１６】
一の無線端末の第１のアンテナと他の無線端末の第２のアンテナとの間の距離ｄを算出してもよい。
【００１７】
この場合、検出手段により検出された遅延時間ΔＴ、既知の第１のアンテナの高さｈ１、既知の第２のアンテナの高さｈ２および既知の電波の伝搬速度ｃを用いて一の無線端末の第１のアンテナと他の無線端末の第２のアンテナとの間の距離ｄを容易に算出することができる。
【００１８】
複数の無線端末は、所定面上を移動する移動体に設けられた移動端末であってもよい。この場合、所定面上を移動する移動体に設けられた移動端末間の距離を簡単な構成でかつ低コストで測定することが可能になる。
【００１９】
第２の発明に係る通信装置は、第１のアンテナを有する一の無線端末に設けられ、第２のアンテナを有する他の無線端末から送信される電波を受信する通信装置であって、他の無線端末から送信された電波を直接波として第１のアンテナを通して直接受信するとともに他の無線端末から送信されて所定面で反射された電波を間接波として第１のアンテナを通して受信する受信手段と、受信手段による直接波の受信から受信手段による間接波の受信までの遅延時間を検出する検出手段と、検出手段により検出された遅延時間、所定面からの第１のアンテナの高さ、所定面からの第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて一の無線端末の第１のアンテナと他の無線端末の第２のアンテナとの間の距離を算出する算出手段とを備えたものである。
【００２０】
本発明に係る通信装置においては、他の無線端末から送信された電波が直接波として第１のアンテナを通して受信手段により直接受信されるとともに他の無線端末から送信されて所定面で反射された電波が間接波として第１のアンテナを通して受信手段により受信される。受信手段による直接波の受信から受信手段による間接波の受信までの遅延時間が検出手段により検出される。検出手段により検出された遅延時間、所定面からの第１のアンテナの高さ、所定面からの第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて算出手段により一の無線端末の第１のアンテナと他の無線端末の第２のアンテナとの間の距離が算出される。
【００２１】
このように、他の無線端末の第２のアンテナから第１のアンテナに直接送信される直接波および他の無線端末の第２のアンテナから所定面での反射を経由して第１のアンテナに送信される間接波を用いることにより、簡単な構成でかつ低コストで無線端末間の距離を測定することが可能になる。
【００２２】
第３の発明に係る距離測定方法は、複数の無線端末間の距離を測定する距離測定方法であって、複数の無線端末のうち一の無線端末に設けられた第１のアンテナから電波を複数の無線端末のうち他の無線端末に送信するステップと、一の無線端末から送信された電波を直接波として他の無線端末に設けられた第２のアンテナを通して直接受信するとともに一の無線端末から送信されて所定面で反射された電波を間接波として第２のアンテナを通して受信するステップと、直接波の受信から間接波の受信までの遅延時間を検出するステップと、検出された遅延時間、所定面からの第１のアンテナの高さ、所定面からの第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて一の無線端末の第１のアンテナとの他の無線端末の第２のアンテナとの間の距離を算出するステップとを備えたものである。
【００２３】
本発明に係る距離測定方法においては、複数の無線端末のうち一の無線端末に設けられた第１のアンテナから複数の無線端末のうち他の無線端末に電波が送信される。一の無線端末から送信された電波が直接波として他の無線端末に設けられた第２のアンテナを通して直接受信されるとともに一の無線端末から送信されて所定面で反射された電波が間接波として第２のアンテナを通して受信される。直接波の受信から間接波の受信までの遅延時間が検出される。検出された遅延時間、所定面からの第１のアンテナの高さ、所定面からの第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて一の無線端末の第１のアンテナと他の無線端末の第２のアンテナとの間の距離が算出される。
【００２４】
このように、一の無線端末の第１のアンテナから他の無線端末の第２のアンテナに直接送信される直接波および一の無線端末の第１のアンテナから所定面での反射を経由して他の無線端末の第２のアンテナに送信される間接波を用いることにより、簡単な構成でかつ低コストで無線端末間の距離を測定することが可能になる。
【００２５】
第４の発明に係る距離測定システムは、アドホックネットワークにおいて複数の無線端末間の距離を測定する距離測定システムであって、複数の無線端末のうち一の無線端末に設けられた第１のアンテナを有し、電波を第１のアンテナから複数の無線端末のうち他の無線端末に送信する送信手段と、他の無線端末に設けられた第２のアンテナを有し、一の無線端末から送信された電波を直接波として第２のアンテナを通して直接受信するとともに一の無線端末から送信されて所定面で反射された電波を間接波として第２のアンテナを通して受信する受信手段と、受信手段による直接波の受信から受信手段による間接波の受信までの遅延時間を検出する検出手段と、検出手段により検出された遅延時間、所定面からの第１のアンテナの高さ、所定面からの第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて一の無線端末の第１のアンテナと他の無線端末の第２のアンテナとの間の距離を算出する算出手段とを備えたものである。
【００２６】
本発明に係る距離測定システムにおいては、複数の無線端末のうち一の無線端末に設けられた第１のアンテナから送信手段により複数の無線端末のうち他の無線端末に電波が送信される。一の無線端末から送信された電波が直接波として他の無線端末に設けられた第２のアンテナを通して受信手段により直接受信されるとともに一の無線端末から送信されて所定面で反射された電波が間接波として第２のアンテナを通して受信手段により受信される。受信手段による直接波の受信から受信手段による間接波の受信までの遅延時間が検出手段により検出される。検出手段により検出された遅延時間、所定面からの第１のアンテナの高さ、所定面からの第２のアンテナの高さおよび電波の伝搬速度に基づいて算出手段により一の無線端末の第１のアンテナと他の無線端末の第２のアンテナとの間の距離が算出される。
【００２７】
このように、アドホックネットワークにおける一の無線端末の第１のアンテナから他の無線端末の第２のアンテナに直接送信される直接波および一の無線端末の第１のアンテナから所定面での反射を経由して他の無線端末の第２のアンテナに送信される間接波を用いることにより、簡単な構成でかつ低コストでアドホックネットワークにおける無線端末間の距離を測定することが可能になる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、一の無線端末から他の無線端末へ直接送信される直接波および一の無線端末から所定面での反射を経由して他の無線端末へ送信される間接波を用いることにより、簡単な構成でかつ低コストで無線端末間の距離を測定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は本発明の実施の形態に係る距離測定システムが適用される無線アドホックネットワークの構成を示すブロック図である。
【００３０】
図１の無線アドホックネットワークは、複数の移動端末１００ａ〜１００ｆにより構成される。ここで、移動端末１００ａ〜１００ｆは、例えば、路面上を移動する自動車等の車両に搭載される車載無線装置等である。
【００３１】
各移動端末１００ａ〜１００ｆは、後述する通信装置を備えるとともに、電波を送受信するアンテナを備える。アンテナは、全方向放射型アンテナでもよいし、主ビームの方向を変化させることができる可変ビームアンテナでもよい。可変ビームアンテナとしては、例えば「電子情報通信学会研究技術報告，電子情報通信学会発行，ＡＰ９９−６１，ＳＡＴ９９−６１，ｐｐ．９−１４，１９９９年７月」に記載された電子制御導波器アンテナを用いることができる。また、各移動端末１００ａ〜１００ｆは、信号の送受信機能に加えて中継局の機能も有し、ルータとして働く。
【００３２】
図１の例では、２つの移動端末１００ａ，１００ｆ間で通信を行う場合には、他の移動端末１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅを中継局として用いるマルチホップ通信が行われる。それにより、２つの移動端末１００ａ，１００ｆ間で電波が届かない場合でも、他の移動端末１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅを経由することにより通信が可能となる。
【００３３】
この場合、マルチホップ通信の経路を選択するためには、無線アドホックネットワークを構成している複数の移動端末１００ａ〜１００ｆの位置を把握しておく必要がある。そのためには、各移動端末１００ａ〜１００ｆは、常に移動している他の複数の移動端末１００ａ〜１００ｆまでの距離および方向を把握しておかなければならない。
【００３４】
各移動端末１００ａ〜１００ｆの通信装置は距離測定機能および方向測定機能を有する。距離測定機能については後述する。また、方向測定機能については公知の方法が用いられる。
【００３５】
図２は本発明の一実施の形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。
【００３６】
本実施の形態では、一の移動端末に設けられた図２の通信装置１および他の移動端末に設けられた図２の通信装置１が距離測定システムを構成する。
【００３７】
図２の通信装置１は、高周波部１０、データ処理部２０および判別部３０により構成される。
【００３８】
高周波部１０は、アンテナ１１、スイッチ１２、ＲＦ（高周波）増幅回路１３およびＩＦ（中間周波）増幅回路１４を含む。データ処理部２０は、レイク／復調器２１、フィルタ／変調器２２およびインタフェース２３を含む。判別部３０は、暗号化処理回路３１およびデータ処理回路３２を含む。暗号化処理回路３１およびデータ処理回路３２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ等からなり、予め記憶されたプログラムに従って後述する距離測定方法により距離を算出する。
【００３９】
高周波部１０のスイッチ１２は、送信動作および受信動作を切り替える。ＲＦ増幅回路１３は、送信用増幅回路および受信用増幅回路を含む。ＩＦ増幅回路１４は、送信用増幅回路および受信用増幅回路を含む。
【００４０】
送信時には、判定部３０のデータ処理回路３２が送信すべきデータを生成するとともに暗号化処理回路３１を用いて生成されたデータに暗号化処理を行う。暗号化処理されたデータは、データ処理部２０のインタフェース２３を介してフィルタ／変調器２２に信号波として与えられる。
【００４１】
フィルタ／変調器２２は、バンドパスフィルタおよび変調器を含む。フィルタ／変調器２２は、インタフェース２３から与えられた信号波で搬送波を変調することにより変調波を得るとともに、変調波の所定の周波数帯域の成分を通過させる。
【００４２】
高周波部１０のＩＦ増幅回路１４の送信用増幅回路は、フィルタ／変調器２２から出力される変調波をアップコンバートすることにより中間周波信号を得るとともに中間周波信号を増幅する。ＲＦ増幅回路１３の送信用増幅回路は、ＩＦ増幅回路１４から出力される中間周波信号をアップコンバートすることにより高周波信号を得るとともに高周波信号を増幅する。
【００４３】
スイッチ１２は、ＲＦ増幅回路１３の送信用増幅回路から出力される高周波信号を電波としてアンテナ１１から送信する。
【００４４】
受信時には、高周波部１０のスイッチ１２は、アンテナ１１により受信された電波を高周波信号としてＲＦ増幅回路１３の受信用増幅回路に与える。ＲＦ増幅回路１３の受信用増幅回路は、スイッチ１２から与えられた高周波信号を増幅するとともにダウンコンバートすることにより中間周波信号を得る。ＩＦ増幅回路１４の受信用増幅回路は、ＲＦ増幅回路１３の受信用増幅回路から出力される中間周波信号を増幅するとともにダウンコンバートすることにより低周波信号を得る。
【００４５】
レイク／復調器２１は、レイク受信機および復調器を含む。レイク／復調器２１は、ＩＦ増幅回路１４の受信用増幅回路から出力される低周波信号を復調することにより時間的に分散された複数の信号波を得るとともに、時間的に分散された信号波の位相および時間を合わせて複数の信号波を合成する。また、レイク／復調器２１は、時間的に分散された複数の信号波の間の時間差（遅延時間）を得る。
【００４６】
レイク／復調器２１により合成された信号波はインタフェース２３を介してデータとして判別部３０のデータ処理回路３２に与えられる。データ処理回路３２は、暗号化処理回路３１を用いてインタフェース２３から順次与えられる信号波のうち所望の信号波を抽出する。なお、レイク／復調器２１のレイク受信機の概略の構成および動作については後述する。
【００４７】
図３は図２のレイク／復調器２１内のレイク受信機の構成および動作を示す図である。図３（ａ）はレイク／復調器２１内のレイク受信機に入力される信号波の波形の一例を示し、図３（ｂ）はレイク／復調器２１内のレイク受信機の概略構成を示す。
【００４８】
図３（ｂ）に示すように、レイク受信器２００は、複数の遅延素子２１０〜２１５、合成部２２０、複数のレベル検出器２３０〜２３５および遅延検出器２４０を含む。
【００４９】
複数の遅延素子２１０〜２１５は複数段に直列に接続されている。初段の遅延素子２１０には、時間的に分散された複数の信号波Ｓ０〜Ｓ５が時間順に入力される。図３（ａ）の例では、時間的に分散された複数の信号波Ｓ０〜Ｓ５のうち２つの信号波Ｓ２および信号波Ｓ５のレベルが予め定められたしきい値ＴＨを超えている。
【００５０】
入力された複数の信号波Ｓ０〜Ｓ５は、複数の遅延素子２１０〜２１５に順にシフトされる。合成部２２０は、複数の遅延素子２１０〜２１５から出力される複数の信号波Ｓ５〜Ｓ０の位相および時間を合わせて複数の信号波Ｓ５〜Ｓ０を合成し、合成された信号波ＳＣを出力する。
【００５１】
また、複数のレベル検出器２３０〜２３５は、それぞれ遅延素子２１０〜２１５から出力される信号波Ｓ５〜Ｓ０のレベルが予め定められたしきい値ＴＨを超えているか否かを判定し、判定結果を出力する。遅延検出器２４０は、複数のレベル検出器２３０〜２３５から出力される判定結果に基づいてしきい値ＴＨを超えている信号波間の時間差（遅延時間）を検出する。
【００５２】
図３（ａ）の例では、遅延素子２１３から出力される信号波Ｓ２のレベルおよび遅延素子２１０から出力される信号波Ｓ５のレベルがしきい値ＴＨを超えているので、遅延検出器２４０は、遅延素子２１３から出力される信号波Ｓ２と遅延素子２１０から出力される信号波Ｓ５との時間差を検出し、検出された時間差を遅延時間ΔＴとして出力する。
【００５３】
図４は本実施の形態に係る距離測定システムにおける距離測定方法を説明するための図である。
【００５４】
図４においては、一の移動端末における通信装置１のアンテナ１１および他の移動端末における通信装置１のアンテナ１１を互いに区別するために、一の移動端末のアンテナに符号１１Ａを付し、他の移動端末のアンテナ１１に符号１１Ｂを付している。
【００５５】
ここで、路面３００からアンテナ１１Ａの送受電部までの高さをｈ１とし、路面３００からアンテナ１１Ｂの送受電部までの高さをｈ２とする。本例では、移動端末は車載無線装置であり、それぞれ自動車に設置される。したがって、アンテナ１１Ａの高さｈ１およびアンテナ１１Ｂの高さｈ２は既知である。
【００５６】
また、一の移動端末のアンテナ１１Ａと他の移動端末のアンテナ１１Ｂとの間の水平面内での距離をｄとする。さらに、一の移動端末のアンテナ１１Ａから送信されて他の移動端末のアンテナ１１Ｂにより直接受信される電波（以下、直接波と呼ぶ）の伝搬距離をｒdとし、一の移動端末のアンテナ１１Ａから送信されて路面により反射されて他の移動端末のアンテナ１１により受信される電波（以下、間接波と呼ぶ）の伝搬距離をｒrとする。
【００５７】
この場合、直接波の伝搬距離ｒdは次式により表される。
【００５８】
【数２】
2006038771.tif 000004
【００５９】
また、間接波の伝搬距離ｒrは次式により表される。
【００６０】
【数３】
2006038771.tif 000005
【００６１】
さらに、直接波が一の移動端末のアンテナ１１Ａから送信された時点からその直接波が他の移動端末のアンテナ１１Ｂにより受信されるまでの時間（以下、直接波の伝搬時間と呼ぶ）をＴrdとし、間接波が一の移動端末のアンテナ１１Ａから送信された時点から他の移動端末のアンテナ１１Ｂにより受信されるまでの時間（以下、間接波の伝搬時間と呼ぶ）をＴrrとする。直接波の遅延時間Ｔrdと間接波の伝搬時間Ｔrrとの差（以下、遅延時間と呼ぶ）は次式により表される。
【００６２】
【数４】
2006038771.tif 000006
【００６３】
ここで、ｃは電波の伝搬速度であり、３×１０8 ［ｍ／ｓｅｃ］である。
【００６４】
上式（１）、（２）および（３）から次式が成立する。
【００６５】
【数５】
2006038771.tif 000007
【００６６】
上式（４）において、一の移動端末のアンテナ１１Ａの高さｈ１、他の移動端末のアンテナ１１Ｂの高さｈ２および電波の伝搬速度ｃは既知であるため、遅延時間ΔＴを検出することにより一の移動端末のアンテナ１１Ａから他の移動端末のアンテナ１１Ｂまでの距離ｄを算出することができる。
【００６７】
なお、路面上の移動端末間での通信において上記の直線波および間接波による受信電力がピークを示すことは、２波モデルとして既に立証されている。
【００６８】
本実施の形態に係る距離測定システムにおいて、一の移動端末の通信装置１が他の移動端末の通信装置１に電波を送信した場合に、他の移動端末の通信装置１は直接波および間接波を受信することができる。図２の通信装置１においては、レイク／復調器２１のレイク受信機２００が直接波の受信時から間接波の受信時までの遅延時間ΔＴを検出することができる。図３の例では、信号波Ｓ２が直接波に相当し、信号波Ｓ５が間接波に相当する。この場合、レイク受信機２００の遅延検出器２４０は、信号波Ｓ２と信号波Ｓ５との間の遅延時間を直接波と間接波との間の遅延時間ΔＴとして検出する。
【００６９】
上記のように、本実施の形態に係る距離測定システムにおいては、一の移動端末に設けられた通信装置１から電波が他の移動端末に送信される。他の移動端末に設けられた通信装置１により一の移動端末から送信された直接波および間接波が受信され、直接波と間接波との間の遅延時間ΔＴが検出される。さらに、検出された遅延時間ΔＴ、一の移動端末のアンテナ１１Ａの高さｈ１、他の移動端末のアンテナ１１Ｂの高さｈ２および電波の伝搬速度ｃに基づいて式（４）より一の移動端末と他の移動端末との間の距離ｄが算出される。
【００７０】
このように、一の移動端末のアンテナ１１Ａから他の移動端末のアンテナ１１Ｂに直接送信される直接波および一の移動端末のアンテナ１１Ａから路面３００での反射を経由して他の移動端末のアンテナ１１Ｂに送信される間接波を用いることにより、簡単な構成でかつ低コストで移動端末間の距離を測定することが可能になる。
【００７１】
各移動端末は、他の移動端末までの距離とともに他の移動端末の方向（方位角）を公知の方法で測定し、測定された距離および方向を他の移動端末に一定時間ごとに信号波として送信する。それにより、各移動端末は、無線アドホックネットワークを構成する複数の移動端末の位置を把握することができる。したがって、各移動端末は、他の移動端末を中継局として用いるマルチホップ通信を行うことができる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、移動端末が車載無線装置である場合を説明したが、移動端末が携帯電話等の他の無線端末であってもよい。また、無線端末が移動端末ではなく固定端末である場合にも図２の通信装置１を用いることにより他の無線端末までの距離を測定することができる。
【００７３】
本実施の形態では、アンテナ１１が第１および第２のアンテナに相当し、高周波部１０およびデータ処理部２０が送信手段および受信手段に相当し、レイク／復調器２１が検出手段に相当し、データ処理回路３２が算出手段に相当し、路面が所定面に相当する。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、無線アドホックネットワーク等における無線端末間の距離を測定するため等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態に係る距離測定システムが適用される無線アドホックネットワークの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２のレイク／復調器内のレイク受信機の構成および動作を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る距離測定システムにおける距離測定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  通信装置
Ｓ２，Ｓ５  信号波
１０  高周波部
１１，１１Ａ，１１Ｂ  アンテナ
１２  スイッチ
１３  ＲＦ（高周波）増幅回路
１４  ＩＦ（中間周波）増幅回路
２０  データ処理部
２１  レイク／復調器
２２  フィルタ／変調器
２３  インタフェース
３０  判別部
３１  暗号化処理回路
３２  データ処理回路
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ  移動端末
２００  レイク受信器
２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５  遅延素子
２２０  合成部
２３０，２３１，２３２，２３３，２３４，２３５  レベル検出器
２４０  遅延検出器
３００  路面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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