(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のアンテナを有する無線装置の小型化及び低価格を実現する。【解決手段】無線発信機からの信号を受信する複数本のアンテナと、アンテナが受信した信号の電力と基準周波数とを積算するミキシング回路と、特定の周波数の信号を選択するフィルタ回路とを備えた無線装置において、ミキシング回路と複数本の内のいずれかのアンテナとの接続切替を行う接続切替手段を備え、接続切替手段は、第１のアンテナに無線タグからのＩＤデータを含む変調信号が受信された後に、無変調信号が受信された場合に、第２のアンテナに接続切替を行い、第２のアンテナは無線タグから無変調信号を受信する。【選択図】図１
2011196733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線発信機と該無線発信機からの信号を受信する無線装置とを備えた方向検知システムにおいて、
前記無線発信機は、
変調信号を送った後に無変調信号を送る無線発信手段を備え、
前記無線装置は、
前記無線発信手段からの信号を受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナで受信した信号を受信する共通の受信部と、
該受信部と前記アンテナとの接続を他のアンテナとの接続に切り替える接続切替手段とを備え、
該接続切替手段は前記無線発信手段により前記変調信号が送られた後に前記無変調信号が送られた場合に、該無変調信号が送られている間に前記受信部と前記複数のアンテナとの接続切替を行い、
該複数のアンテナにより受信した前記無変調信号に基づいて前記無線発信機の方向を検知する方向検知手段を備えたことを特徴とする方向検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の方向検知システムにおいて、前記無線発信手段により送られる前記変調信号は前記無線発信機のＩＤデータを含むことを特徴とする方向検知システム。
【請求項３】
請求項２に記載の方向検知システムにおいて、前記無線発信手段により送られる前記変調信号は、温度、明るさ又は湿度のセンサデータを含むことを特徴とする方向検知システム。
【請求項４】
請求項１に記載の方向検知システムにおいて、前記受信部は前記アンテナが受信した信号の電力と基準周波数とを積算するミキシング手段と、
特定の周波数の信号を選択するフィルタ手段とを備えたことを特徴とする方向検知システム。
【請求項５】
請求項１に記載の方向検知システムにおいて、前記受信部はＩＣで構成されていることを特徴とする方向検知システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方向検知システムにおいて、前記方向検知手段は、第１のアンテナが第１の無変調信号を受信する時間と同じ時間における他のアンテナの受信する無変調信号を、該他のアンテナが受信した第２の無変調信号をシフト演算することにより推定し、該推定した無変調信号と前記第１の無変調信号とに対して、ＭＵＳＩＣ法を用いてＭＵＳＩＣスペクトラムを求めることにより方向検知を行うことを特徴とする方向検知システム。
【請求項７】
無線発信機からの信号を受信する複数のアンテナと、
該複数のアンテナで受信した信号を受信する共通の受信部と、
該受信部と前記アンテナとの接続を他のアンテナとの接続に切り替える接続切替手段とを備え、
該接続切替手段は前記無線発信機から変調信号が送られた後に無変調信号が送られた場合に、該無変調信号が送られている間に前記受信部と前記複数本のアンテナとの接続切替を行い、
前記複数本のアンテナにより受信した前記無変調信号に基づいて前記無線発信機の方向を検知する方向検知手段を備えたことを特徴とする無線装置。
【請求項８】
請求項７に記載の無線装置において、前記無線発信機からの前記変調信号は前記無線発信機のＩＤデータを含むことを特徴とする無線装置。
【請求項９】
請求項８に記載の無線装置において、前記無線発信機からの前記変調信号は、温度、明るさ又は湿度のセンサデータを含むことを特徴とする無線装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の無線装置において、前記受信部は前記アンテナが受信した信号の電力と基準周波数とを積算するミキシング回路と、
特定の周波数の信号を選択するフィルタ回路とを備えたことを特徴とする無線装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の無線装置において、前記受信部はＩＣで構成されていることを特徴とする無線装置。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれかに記載の無線装置において、前記方向検知手段は、第１のアンテナが第１の無変調信号を受信する時間と同じ時間における第２のアンテナの受信する無変調信号を、前記第２のアンテナが受信した第２の無変調信号をシフト演算することにより推定し、該推定した無変調信号と前記第１の無変調信号とに対してＭＵＳＩＣ法を用いてＭＵＳＩＣスペクトラムを求めることにより方向検知を行うことを特徴とする無線装置。
【請求項１３】
信号を無線装置へ送る送信アンテナと、
信号を変調する変調部と、
該変調部により変調された信号を前記送信アンテナを介して前記無線装置へ送る無線送信部とを備えた無線発信機において、
前記無線送信部は前記送信アンテナを介して変調信号を送った後に無変調信号を送り、該無変調信号に基づいて前記無線装置において前記無線発信機の方向検知が行われることを特徴とする無線発信機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の無線発信機において、前記無線送信部が送る前記変調信号は前記無線発信機のＩＤデータを含むことを特徴とする無線発信機。
【請求項１５】
請求項１４に記載の無線発信機において、前記無線送信部が送る前記変調信号は温度、明るさ又は湿度のセンサデータを含むことを特徴とする無線発信機。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかに記載の無線発信機において、前記無線装置は前記無線発信機から送られる信号を受信する複数のアンテナと、該複数のアンテナで受信した信号を受信する共通の受信部とを備え、前記無線送信部が無変調信号を送っている間に前記複数のアンテナと前記受信部との接続切替を行うことを特徴とする無線発信機。
【請求項１７】
無線発信機と、該無線発信機からの信号を受信する複数の無線装置と、該複数の無線装置からの信号を受信して前記無線発信機の位置の演算を行う位置演算装置とを備えた無線システムにおいて、
前記無線発信機は、
変調信号を送った後に無変調信号を送る無線発信手段を備え、
前記無線装置は、
前記無線発信機から送られた前記無変調信号に基づいて前記無線発信機の方向を検知する方向検知手段と、
該方向検知手段により検知した無線発信機の方向を示す方向データを前記位置演算装置に送信する方向データ送信手段とを備え、
前記位置演算装置は、
前記複数の無線装置の方向データ送信手段により送信された位置データに基づいて前記無線発信機の位置を演算することを特徴とする無線システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線装置、無線発信機、これらを用いた方向検知システム及び無線システムについて、特に無線発信機の方向検知及び位置情報を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、受信した電波の到来方位を推定するための技術として特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１の図２には４つのアンテナを有する無線装置(第２無線装置１０ｂ)について開示されている。また、特許文献１の段落００１４や図２に示されるように、それぞれのアンテナは受信動作を行うＲＦ部(第１ＲＦ部２０ａ、第２ＲＦ部２０ｂ、第３ＲＦ部２０ｃ、第４ＲＦ部２０ｄ)と接続される。そして、このＲＦ部において周波数変換された信号が段落００１５〜段落００３１に開示されているように、処理部、変復調部及びＩＦ部を介して処理されることにより、方位情報が求められている。なお、特許文献１の段落００３０に開示されているように、この方位情報を求めるために特許文献１においては、ＭＵＳＩＣ法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７１１５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来技術においては、アンテナからの信号を受信する受信部がそれぞれのアンテナに対応して必要とされており、さらなる小型化が望まれていた。また、受信部は汎用のＩＣで構成されているものもあるが、受信部が複数ある場合には、これらに共通の基準周波数を生成する必要があり、上記した汎用ＩＣが採用できない。つまり、共通の基準周波数生成回路を構成し、その他の部品については個別に用意して無線装置を構成することになるため、コストが高く装置の大型化につながるという問題があった。また、それぞれの受信部の性能が異なることにより、受信した信号の位相がずれる虞があるため、この場合には測定誤差が大きくなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の一実施態様は、無線発信機と無線発信機からの信号を受信する無線装置とを備えた方向検知システムにおいて、無線発信機は、変調信号を送った後に無変調信号を送る無線発信手段を備え、無線装置は、  無線発信手段からの信号を受信する複数のアンテナと、複数のアンテナで受信した信号を受信する共通の受信部と、受信部とアンテナとの接続を他のアンテナとの接続に切り替える接続切替手段とを備え、接続切替手段は無線発信手段により変調信号が送られた後に無変調信号が送られた場合に、無変調信号が送られている間に受信部と複数のアンテナとの接続切替を行い、複数のアンテナにより受信した無変調信号に基づいて無線発信機の方向を検知する方向検知手段を備えた。
【０００６】
上記態様において、以下の構成を備えたことが望ましい。  
（１）無線発信手段により送られる変調信号は無線発信機のＩＤデータを含むこと。  
（２）無線発信手段により送られる変調信号は、温度、明るさ又は湿度のセンサデータを含むこと。  
（３）受信部はアンテナが受信した信号の電力と基準周波数とを積算するミキシング手段と、特定の周波数の信号を選択するフィルタ手段とを備えたこと。  
（４）受信部はＩＣで構成されていること。  
（５）方向検知手段は、第１のアンテナが第１の無変調信号を受信する時間と同じ時間における他のアンテナの受信する無変調信号を、他のアンテナが受信した第２の無変調信号をシフト演算することにより推定し、推定した無変調信号と第１の無変調信号とに対して、ＭＵＳＩＣ法を用いてＭＵＳＩＣスペクトラムを求めることにより方向検知を行うこと。
【０００７】
本発明の別の実施態様においては、無線発信機からの信号を受信する複数のアンテナと、複数のアンテナで受信した信号を受信する共通の受信部と、受信部とアンテナとの接続を他のアンテナとの接続に切り替える接続切替手段とを備え、接続切替手段は無線発信機から変調信号が送られた後に無変調信号が送られた場合に、無変調信号が送られている間に受信部と複数本のアンテナとの接続切替を行い、複数本のアンテナにより受信した無変調信号に基づいて無線発信機の方向を検知する方向検知手段を備えた。
【０００８】
この態様において、以下の構成を備えたことが望ましい。  
（Ａ）無線発信機からの前記変調信号は無線発信機のＩＤデータを含むこと。  
（Ｂ）無線発信機からの変調信号は、温度、明るさ又は湿度のセンサデータを含むこと。  
（Ｃ）受信部はアンテナが受信した信号の電力と基準周波数とを積算するミキシング回路と、特定の周波数の信号を選択するフィルタ回路とを備えたこと。  
（Ｄ）受信部はＩＣで構成されていること。  
（Ｅ）方向検知手段は、第１のアンテナが第１の無変調信号を受信する時間と同じ時間における第２のアンテナの受信する無変調信号を、第２のアンテナが受信した第２の無変調信号をシフト演算することにより推定し、推定した無変調信号と第１の無変調信号とに対してＭＵＳＩＣ法を用いてＭＵＳＩＣスペクトラムを求めることにより方向検知を行うこと。
【０００９】
さらに本発明の別の実施態様においては、信号を無線装置へ送る送信アンテナと、信号を変調する変調部と、変調部により変調された信号を送信アンテナを介して無線装置へ送る無線送信部とを備えた無線発信機において、無線送信部は送信アンテナを介して変調信号を送った後に無変調信号を送り、無変調信号に基づいて無線装置において無線発信機の方向検知が行われる。
【００１０】
そして、この態様において、以下の構成を備えたことが望ましい。  
（ａ）無線送信部が送る変調信号は無線発信機のＩＤデータを含むこと。  
（ｂ）無線送信部が送る変調信号は温度、明るさ又は湿度のセンサデータを含むこと。  
（ｃ）無線装置は無線発信機から送られる信号を受信する複数のアンテナと、複数のアンテナで受信した信号を受信する共通の受信部とを備え、無線送信部が無変調信号を送っている間に複数のアンテナと受信部との接続切替を行うこと。
【００１１】
さらに本発明の別の実施態様においては、無線発信機と、無線発信機からの信号を受信する複数の無線装置と、複数の無線装置からの信号を受信して無線発信機の位置の演算を行う位置演算装置とを備えた無線システムにおいて、無線発信機は、変調信号を送った後に無変調信号を送る無線発信手段を備え、無線装置は、無線発信機から送られた無変調信号に基づいて無線発信機の方向を検知する方向検知手段と、方向検知手段により検知した無線発信機の方向を示す方向データを位置演算装置に送信する方向データ送信手段とを備え、位置演算装置は、複数の無線装置の方向データ送信手段により送信された位置データに基づいて無線発信機の位置を演算する。
【発明の効果】
【００１２】
上記実施形態によれば、無線装置の部品点数を減らすことができるため、装置の小型化及び低価格を実現することが可能となる。また、受信部が単一となることにより、受信部の特性の差による誤差影響を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】無線装置を使用した方位角度を求める全体図である。
【図２】無線タグの位置情報を測定する方法を説明するための図である。
【図３】複数本のアンテナを使用した方位角度を求める装置のブロック図である。
【図４】単一の受信部で複数のアンテナからの信号を受信するタイミングを示す図である。
【図５】アンテナ切り替えによる方位角度を求める装置のブロック図である。
【図６】複数の受信部で複数のアンテナからの信号を同時に受信していることを示す図である。
【図７】アンテナ固定方法の一例である。
【図８】無線タグの構造を説明するための図である。
【図９】無線タグ４００の送信シーケンスを説明するフローチャートである。
【図１０】無線装置４０１の受信シーケンスを説明するフローチャートである。
【図１１】無線タグから送信される信号を説明するための図である。
【図１２】位相シフト演算について説明するための図である。
【図１３】位置演算装置７０１を使用した位置測位システムの全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態につき図面を用いて説明する。図１は本実施例における無線装置４０１と無線タグ４００を用いた場合の位置測位システムの全体図を示している。ここでは人が無線タグ４００を持っているが、これは人に限らず、物でもよい。この位置測位システムによれば、詳細は後述するが、無線タグ４００を持っている人の位置を把握することができる。したがって、この無線タグ４００を人ではなく倉庫や工場内の物品に設置すればその物品の位置を把握できるため、位置や移動情報の管理を行うことが可能となる。すると、棚ラベルなどがなくても物品の位置情報が把握できるため、出荷や在庫管理の効率を上げることができる。他の用途としては、ノートＰＣ等の社内資産に対して無線タグを設置することにより盗難防止を図るようにすることもできる。また、病院の看護婦等、特定の従業員に対して無線タグの所持を義務付ければその行動分析を行うこともできる。あるいは、介護施設などでの入居者の位置管理・事故防止などの用途が考えられる。
【００１５】
ここで、無線装置４０１は無線タグ４００から発信される信号を用いて、無線タグ４００の方向検知を行う。つまり、無線タグ４００から送られてきた信号がどの方向から送られてきたものなのか検知する。図１のエリア１には上記した無線装置４０１が５つ設置されている(４０１(１)〜(５))。なお、ここでは２つしか表示していないが、エリア１の中で無線タグ４００を所持する人間は多数存在している。したがって、方向検知を行うに際してはどの無線タグ４００から送られた信号であるのかを無線装置４０１が認識している必要がある。そこで本実施例においては、方向検知を行うための信号を送る直前に自らのＩＤを示すＩＤデータを変調信号として発信することとしている。この方向検知方法の詳細については後で説明する。
【００１６】
また、本実施例においては、ある無線タグ４００の方向検知は複数の無線装置４０１で行われている。そして、これらの複数の無線装置４０１で得たある無線タグ４００の方向を示すデータから、その無線タグ４００の位置測定が行われる。
【００１７】
図２は複数の無線装置４０１において無線タグ４００の方向検知を行った後に、この方向データを用いて無線タグ４００の位置測定を行う方法について説明するための図である。図２においては、無線装置４０１が３つの場合を示しており、無線装置４０１（１）、４０２（２）、４０３（３）のそれぞれにおいて、無線タグ４００（１）の方向検知が行われている。このように無線装置４０１において方向検知を行えば、各無線装置４０１の位置から、その無線装置４０１で得られた方位角で決まる半直線を延ばし、その交点を無線タグ４００の座標（位置）として判断することができる。この座標（位置）を求める演算は各無線装置４０１からの方向検知した情報を外部の演算処理装置８００に送信し、この演算処理装置８００において演算が行われる。もちろん、演算処理装置８００において行う演算はそれぞれの無線装置４０１、あるいは無線タグ４００において行ってもよいし、必要に応じて変えることができる。
【００１８】
次に本実施例の無線装置４０１について説明する。  
図３は本実施例の無線装置４０１の概要を示している。この無線装置４０１は４つのアンテナ１００を備えており、例えば建物内に１０ｍ置きに設置される。本実施例においては４つのアンテナ１００を使用する場合について説明するが、２つ以上のアンテナ１００を有していれば本実施例を適用することが可能であり、これに限定されるものではない。
【００１９】
ここで、本実施例のアンテナ１００の線路は、アンテナ切り替えスイッチ２００（ＡＮＴＳＷ）に４つとも接続されている。つまり、アンテナ１００で受信した信号を受信する受信部１０６は１つしかない。なお、この受信部１０６はミキシング回路１０１、基準周波数信号発生器１０５、フィルタ回路１０２、ＡＤ変換回路１０３で構成されている。そして、この受信部１０６は汎用のＩＣで構成されているものを用いることができるため、コストの低減が図れるだけでなく、装置の小型化を図ることができる。
【００２０】
しかし一方で、受信部１０６は無線タグ４００から発信された信号を４本のアンテナ１００で同時に受けとって処理することはできない。そこで本実施例においては、アンテナ切り替えスイッチ２００で切り替えが行われながら１本ずつのアンテナ１００で信号の受信を行うこととしている。なお、この切り替えスイッチ２００による、信号を受け取るアンテナの順番は予め定まっている。
【００２１】
４本の内の１番目のアンテナ１００（１）が無線タグ４００から発信された信号を受信すると、受信部においては、アンテナ切り替えスイッチ２００からミキシング回路１０１へ送信され、基準周波数信号発生器１０５の周波数とミキシングされ、周波数変換される。その後、フィルタ１０２を通し、帯域外の周波数成分を除去し、ＡＤ変換回路１０３を介してプロセッサ１０４でアンテナ１０１（１）の受信電位データを取得する。
【００２２】
１番目のアンテナ１００（１）から受信電位データが取得された後はアンテナ切り替えスイッチ２００が切り替わることにより、２番目のアンテナ１００（２）に切り替わり、同様に無線タグ４００からの信号受信が行われる。このように無線タグ４００からの信号受信は１番目から４番目のアンテナ１００まで切り替わることにより順番に行われる。  
図３は、この１番目のアンテナ１００（１）が受信する信号(受信電位データ)をＷ1（ｔ）、２番目のアンテナ１００（２）が受信する信号をＷ2（ｔ）  、同様に３番目のアンテナ１００（３）が受信する信号をＷ3（ｔ）、４番目のアンテナ１００（４）が受信する信号をＷ4（ｔ）として、これらの受信するタイミングを示している。なお、この場合のアンテナ切り替えはプロセッサ１０４よりアンテナ切り替えスイッチ２００にアンテナの切り替え命令を送信することにより行われる。
【００２３】
図５は図３との比較のための図で受信部１０６が４つある場合（１０６（１）、１０６（２）、１０６（３）、１０６（４））について示している。図５には、図３と異なり、基準周波数信号発生器１０５（１０５（１）〜（４））及び受信部１０６（１０６（１）〜（４））を４つ備わっている。なお、受信部１０６の構成は図１と同様に基準周波数信号と受信電力を積算するミキシング回路１０１、特定の周波数の信号を選択するフィルタ回路１０２、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換回路１０３で構成されている。Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換回路１０３で得た信号はプロセッサ１０４で処理され、無線電波発信機からの電波の方位情報が求められる。
【００２４】
上記したように図５においては、受信部１０６が４つあるため、４つのアンテナ１００で受け取った信号を受信部１０６において同時に受信して処理することが可能である。しかしながら、この構成によれば以下のような問題も生ずる。
【００２５】
図５では分かりやすくするために、受信部１０６に４つの基準周波数信号発生器１０５を示しているが、実際にはこれらの基準周波数は共通でなければ位相にズレが生じる虞が共通の基準周波数発生器が必要となる。しかしながら汎用のＩＣで構成される受信部には基準周波数発生器が組み込まれているため、受信部が４つある場合にはこの汎用のＩＣを採用することができない。つまり、共通の基準周波数を発信する基準周波数発生器を用意すると共に、その他の構成であるミキシング回路やフィルタ回路、Ａ／Ｄ変換回路などを個別の部品で構築しなければならない。これはコストの増大を招くと共に、装置の大型化につながる。
【００２６】
このように無線装置４０１の受信部においては、特に基準周波数が共通である必要があるが、その他の構成(ミキシング回路等)においても性能に差異があれば受信した信号の位相がずれる場合があり、測定誤差が大きくなる虞もある。この点、本実施例の無線装置４０１は受信部１０６が１つであるため、このような原因により位相がずれることはない。そして上記した通り、受信部１０６に汎用のＩＣが採用できるため、大幅にコスト低減が図れ、装置を小型にすることができる。  
図６は、図４と比較するためにそれぞれのアンテナ１００が受け取る信号(受信電位データ)をＷ1（ｔ）、Ｗ2（ｔ）、Ｗ3（ｔ）、Ｗ4（ｔ）としたときの、これらのデータを処理するタイミングを示している。このように図５の構成の無線装置４０１においては同時に信号を処理できる。
【００２７】
図７に本実施形態における無線装置４０１において４つのアンテナ１００を使用した場合のアンテナ１００の配置例を示す。方向検知を行う上で方位を認識しやすく、各アンテナの差分を取得しやすいように、アンテナ１００は固定位置に配置されるようにしている。次に無線タグ４００の方向検知方法について説明する。
【００２８】
図８は無線タグ４００の構造を説明するための図である。無線タグ４００はＣＰＵ７００とＣＰＵ７００からの信号の入出力を行うＩ/Ｏ７０１を備え、Ｉ/Ｏ７０１を介して無線送信部７０２へ信号が送信される。無線送信部７０２は信号を増幅する増幅部と増幅された信号を変調する変調部と、変調された信号を送信アンテナ７０３を介して送信する送信部とを備えている。
【００２９】
図９は複数の無線タグ４００の送信シーケンスを説明するための図である。まず、無線タグ４００は、送信を行う時、他の無線タグ４００が無線の帯域を使用していないかのキャリアセンス（Ｓ５０１）を行う。次に上記したように自分のＩＤデータを含むアプリケーションデータを送信する（Ｓ５０２）。そして、このアプリケーションデータにはＩＤデータ以外に温度や湿度等のセンサ情報などを含んでもよい。また、このアプリケーションデータは変調信号にして先に無線装置４０１へ送信される（Ｓ５０２）。その後、一定時間のウエイトを置く（Ｓ５０３）。
【００３０】
その後、本実施例においては無変調信号を送信する（Ｓ５０４）。この無変調信号は無線装置４０１において、無線タグ４００の方向検知を行うための信号である。無変調信号によりどのように方向検知を行うかについては後で説明する。この無変調信号が送られた後、一定時間のウエイトを置く（Ｓ５０５）。
【００３１】
アプリケーションデータが送信される変調波は全てブロードキャスト送信され、受信できる無線装置４０１は、アプリケーションデータを受信することでどの無線タグ４００からの変調信号であるか判断できる。そして、その後に無変調信号が送られるため、これにより無線タグ４００の方向検知を行えるようにしている。次に、無線タグ４００からの信号に対する無線装置４０１の受信部１０６における受信シーケンスについて説明する。
【００３２】
図１０は無線装置４０１の受信シーケンスを示す。受信部１０６は、従来のデジタル無線受信と同様に、変調された電波の受信を開始し、無線タグ４００からの電波を待つ(Ｓ６０１)。そして、受信した電波を復調し、そのデータを調べる。このデータがアプリケーションデータであれば(Ｓ６０２)、これを記憶し、無変調波の受信の準備を行う(Ｓ６０４)。送信側である無線タグ４００はウエイト中(Ｓ５０３)であり、このウエイト後、無変調信号が送信される。無線装置４０１はこの無変調信号を受信する(Ｓ６０４)。
【００３３】
上記したように図５の４本のアンテナ１００に対して４つの受信部１０６がある場合には、それぞれのアンテナ１００で無変調信号を同時に受信することになるが、本実施例の無線装置４０１は図３に示したように受信部１０６が一つしかなく、同時刻に受信することができない。そこで、本実施例においては無変調信号の受信を行なう場合に、前述のアンテナ切り替えを行うことにより、図４のように時間をずらしてそれぞれのアンテナ１００において無変調信号を受信することとしている。したがって、このＳ６０４において、無変調信号を受信している間にアンテナ１００（１）〜（４）の切り替えが行われるようになっている。
【００３４】
図１１はある無線タグ４００から送信される信号を説明するための図である。図１１に示すように、無線タグ４００からはアプリケーションデータを示す変調信号が送られ、その後に無変調信号が送られることになる。そして、この無変調信号は図４で示したＷ1（ｔ）、Ｗ2（ｔ）、Ｗ3（ｔ）、Ｗ4（ｔ）である。このように無変調信号が送られている間に切り替えスイッチ２００による切り替えが行われている。
【００３５】
このように４つのアンテナ１００で受信した無変調信号から受信電位の演算を行い(Ｓ６０５)、無線タグ４００のＩＤとセンサ情報と方位角度の情報の組をサーバへ通知する(Ｓ６０６)。そして、これが繰り返し行われることで常にサーバへ無線タグ４００のＩＤとセンサ情報と方位角度の情報が常に送られることになる。なお、サーバへの通知は、無線による変調信号によっても良いし、ネットワークケーブルによる通信でも良い。
【００３６】
ここで本実施形態における、アンテナ切り替えによって得られた受信電位から、方位角度を求める方法（方向検知方法）の詳細を説明する。図５に示す構成においてはこの方位角度を求める計算においてＭＵＳＩＣ法（multiple signal classification法）が広く用いられている。まずこのＭＵＳＩＣ法について説明する。
（１）４本のアンテナ１００のうちいずれか２本(アンテナｎ、アンテナｍ)で得られた離散時刻ｔにおける受信電位Ｗn（ｔ）及びＷm（ｔ）から、行列Ｒnm＝ΣtＷn（ｔ）・Ｗm（ｔ）を求める。本実施例ではアンテナ１００は４本（１００（１）〜１００（４））であるため、この行列Ｒは４×４の行列になる。なお、ここで中点(・)は積算を表す。  
（２）行列Ｒを固有値分解し、固有値λkと固有ベクトルＥkを求める。  
（３）固有ベクトルからＭＵＳＩＣスペクトラムを求める。  
という手順となる。このＭＵＳＩＣスペクトラムが求まれば無線タグ４００の方向ができたことになるが、このＭＵＳＩＣ法については周知であるため、ここでは詳細な説明は割愛する。
【００３７】
ここで、ＭＵＳＩＣ法においては、上記した手順の通り、同時刻ｔにおける２本のアンテナｎ、ｍの電位の積Ｗn（ｔ）・Ｗm（ｔ）を求める必要があるが、本実施例においてはこの積を求めることができない。なぜなら本実施例は図３で示したようにアンテナ切り替え方式により信号受信を行っているからである。つまり、図５の構成のように、４本のアンテナによる同時受信ができないため、同時刻ｔにおける２本のアンテナｎ、ｍの電位の積Ｗn（ｔ）・Ｗm（ｔ）を求めることができない。
【００３８】
そこで本実施形態においては、以下の処理を行う。  
(１−１)アンテナ受信電位Ｗn（ｔ）は、アンテナｎにスイッチを切り替えてサンプリングを開始した時刻を基点（すなわちｔ＝０）として定義する。  
(１‐２) Ｗn（ｔ）をフーリエ変換(ＦＦＴなどによる)し、最大の角速度スペクトラムωnを求める。Ｗn（ｔ）は無変調信号の受信電位であるため、そのスペクトラムは１点にピークがあり、ｎによらずほぼ同じ値になる。そこでここでは、ｎ＝１の場合のみ計算し、ω＝ω１とする。  
(１−３) アンテナｎ、ｍ間での測位時刻の差をＴｎｍとすると、Ｗn（ｔ）に対してＷｍ（ｔ）は時刻Ｔｎｍだけずれており、その位相ずれθｎｍはθｎｍ＝ω・Ｔｎｍとなり、その位相差による電位はｅｘｐ[ｉθｎｍ]である。ただし、ｉは虚数単位、ｅｘｐは指数関数を表す。  つまり、位相シフト演算を行う。
【００３９】
図１２に、この位相シフト演算について示している。つまり、Ｗ1（ｔ）を受信した時刻と同時刻におけるＷ2（ｔ）、Ｗ3（ｔ）、Ｗ4（ｔ）の信号を推定する。シフト演算により推定した信号を図１１ではＷ2（ｔ）´、Ｗ3（ｔ）´、Ｗ4（ｔ）´で示している。
(１−４)この位相シフト分を積算した行列、すなわち、行列Ｒ´ｎｍ＝Σt Ｗn（ｔ）・Ｗm（ｔ）・ｅｘｐ[ｉθｎｍ]求める。つまり、本実施例においては、上記したＷ1（ｔ）、Ｗ2（ｔ）´、Ｗ3（ｔ）´、Ｗ4（ｔ）´からＲ´ｎｍを求めることになる。以下、Ｒ´ｎｍをＲｎｍとして、上記したＭＵＳＩＣ法の(２)以降と同様の計算を行うことにより、同様に無線タグの方向検知が行える。
【００４０】
ここで本実施例において、Ｗ1（ｔ）、Ｗ2（ｔ）、Ｗ3（ｔ）、Ｗ4（ｔ）を無変調信号とした理由について説明する。上記したように、ＭＵＳＩＣ法においては同時刻における４本のアンテナ１００で受信した信号が必要になるが、本実施例のように受信部が１つしかない構成ではこの処理をすることはできない。そこで、位相シフト演算により、同時刻におけるＷ´2（ｔ）、Ｗ´3（ｔ）、Ｗ´4（ｔ）を推定している。しかし、この場合において、Ｗ1（ｔ）、Ｗ2（ｔ）、Ｗ3（ｔ）、Ｗ4（ｔ）が変調信号であれば、位相が頻繁に変化するため、上記した位相シフト演算による同時刻の信号を推定することができない。そこで、本実施例のおいては、無変調信号とすることにより、この推定を可能としているのである。
【００４１】
以上の処理によって、同時刻の信号が得られない、本実施形態の構成によっても、従来のMUSIC法と同様の手法によって電波到来方向の推測演算が可能となる。つまり、図１の構成によれば同時刻の信号が得られず、時間がずれた信号しか得ることができない。そこで、本実施形態においては上記したようにずれた信号の位相シフト演算を行うことによって、同時刻の信号を推定することとした。
【００４２】
このようにして得た無線タグ４００の方位情報からどのように無線タグ４００の位置を測定するか説明する。上記したように本実施例の無線装置４０１により無線タグ４００からの電波の方位情報が求められる。
【００４３】
図１３は本実施例の位置測位方法について説明するための図である。図１３に示すように位置測位を行う場合、複数の無線装置４０１をエリアに配置し、一つの無線タグ４００からの情報を同時に受け、上記した方法によりそのタグ４００の方位情報を求める。そして、各無線装置が求めた無線タグ４００の方位情報は、位置演算装置８００へ送信される。位置演算装置８００は、各無線装置４０１の位置座標をあらかじめ保持している。この無線装置８００の位置座標情報とタグ４００の無線装置４０１からの方位情報より、タグ４００の位置推定演算を行う。
【００４４】
これは、図２において説明したように、各無線装置４０１の位置から、その無線装置４０１で得られた方位角で決まる半直線を延ばし、その交点をタグの座標として決定する演算である。交点が複数もとまる場合は、その各交点の重み付け平均を求める。各無線装置４０１から送信される方位情報は、有線または無線機能を用いて送信を行うため、配線はなくても良い。また、無線装置４０１は、自身が求めた方位情報の送信機能だけでなく、中継機能も有するため、位置演算装置８００まで無線装置４０１で繋がっていれば方位情報を到達させることができる。また、電波が受信可能なエリアに多くの無線装置４０１を配置することで取得できる方位情報の数が増え、これにより位置演算装置８００は、より信頼性の高い信号の取得が可能となり、信号の重み付けの範囲が広がり、精度の高い位置測位を行うことができる。
【００４５】
次に本実施例による受信信号のパラメータによる重み付け方法について説明する。重み付けは、複数の無線装置４０１で求めた各方位情報のそれぞれの、信頼性の高さをあらわしたものである。重み付けの基準としては次の４つである。
（１）変調時の符号訂正の数：Ｓ６０１〜Ｓ６０２で示すように、無線装置４０１は変調された電波の受信を行うが、この際にもちいた拡散符号の誤り訂正数を用いる。干渉を受けた信号やマルチパスが含まれる信号は、この誤り率が大きくなる。そのため、訂正の数が大きい信号に対しては、求まる方位情報はより劣化しているとして重み付けを行う。  
（２）信号自体の受信電力：受信した電波の信号強度（RSSI：Received Signal Strength Indicator）またはＳ／Ｎ比(Signal to Noise ratio)を用いる。受信電力が大きい信号は、物理的な障害が少なく、タグと無線装置間の距離も近い。逆に、受信電力が小さい信号は、物理的な障害があったり、タグと無線装置間の距離が遠い。そのため、受信電力が小さい信号に対しては、求まる方位情報はより劣化しているとして重み付けを行う。  
（３）ＭＵＳＩＣスペクトラムの極大点のうち、最大の点と２番目の点の比：ＭＵＳＩＣスペクトラムは方位角に対する、その角の強度分布であるので、ＭＵＳＩＣスペクトラムが鈍い、すなわち、２番目の極大点が最大値に対して十分に小さくない場合は、求まる方位情報はより劣化しているとして重み付けを行う。  
（４）アンテナ間の信号の内積によってもとまる相関行列の最大固有値と２番目の固有値の比：固有値λkは信号成分をあらわしており、単一の信号源に対しては、その最大のものが、信号成分をあらわしており、それ以外はノイズ成分をあらわしている。そのため、最大固有値と２番目の固有値の比は信号処理でのＳ／Ｎ比であり、この値が小さい場合は、求まる方位情報はより劣化しているとして重み付けを行う。  
なお、このうちをどのように選択しても良く、１つだけを用いてもよいし、すべてを用いても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１…測位エリア、１００…アンテナ、１０１…ミキシング回路、１０２…フィルタ回路、１０３…A/D変換回路、１０４…プロセッサ、１０５…基準周波数信号、２００…アンテナ切り替えスイッチ、３００…RFブロック、４００…無線タグ、４０１…無線装置、７００…ＣＰＵ、７０１…Ｉ/Ｏ、７０２…無線発信部、７０３…無線発信機のアンテナ、８００…位置演算装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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