(57)【要約】      （修正有）【課題】長方形のサービスエリア内の長い辺に沿って移動する携帯端末の位置を、中継局を設けて、高精度で特定できる位置特定装置を安価に実現する。【解決手段】基準局１０１から起点信号と方向測定信号を発信し、中継局１０２において、受信し再生した起点信号と同期した位置特定信号と別に生成した方向測定信号とを発信し、携帯端末１０３において、基準局１０１から発信された方向測定信号の位相を測定し、かつ基準局１０１から直接受信し再生した起点信号を基準として、中継局１０２から受信して再生した距離測定信号の位相と方向測定信号の位相とを測定し、前記位相の測定結果から、三角法によって、自局の位置を特定する。【選択図】図１
2011117879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号である無線信号を用いた位置特定装置において、
前記無線信号を発信するための基準局と、
前記基準局から発信される無線信号を受信し、同一周波数でかつ時分割で中継しあるいは再発信するための中継局と、
前記基準局と中継局とから発信されあるいは中継される無線信号を、長方形のサービスエリアの長い辺内を移動しながら受信して、自局の位置を特定するための携帯端末と
から構成され、
前記基準局が、少なくとも、
制御手段と、発信手段と、アンテナ切替手段と、複数のアンテナあるいは送受波器とを有し、
前記制御手段が起点信号を生成し、
前記アンテナ切替手段が、前記複数のアンテナあるいは送受波器を周期的に切替え、
前記発信手段が、少なくとも前記起点信号と、別に生成した方向測定信号とを含む無線信号を、バースト信号としてかつ間欠的に、前記複数のアンテナあるいは送受波器を介して空間に向けて発信し、
前記複数のアンテナあるいは送受波器が、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向け、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って設置され、
前記中継局が、少なくとも、
受信手段と、制御手段と、発信手段と、アンテナ切替手段と、複数のアンテナあるいは送受波器とを有し、
前記受信手段が、前記基準局から発信された無線信号を、前記複数のアンテナあるいは送受波器を介して空間から受信し、
前記制御手段が、前記基準局から受信した無線信号に含まれる起点信号を再生して、前記起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記タイミングで起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持してクロック信号を生成し、前記クロック信号と同期しあるいは直交する距離測定信号を生成し、
前記複数のアンテナあるいは送受波器が、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向け、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って、前記基準局の複数のアンテナあるいは送受波器と対向しあるいは結合するように設置され、
前記アンテナ切替手段が、前記複数のアンテナあるいは送受波器を時分割でかつ周期的に切替え、
前記発信手段が、少なくとも前記制御手段が生成した距離測定信号と、別に生成した方向測定信号とを含む無線信号を、時分割の間隔で、かつバースト信号として、前記複数のアンテナあるいは送受波器を介して空間に向けて発信し、
前記携帯端末が、少なくとも、
受信手段と、制御手段と、アンテナあるいは送受波器とを有し、
前記受信手段が、前記基準局と中継局から発信された無線信号を、アンテナあるいは送受波器を介して空間から受信し、
前記制御手段が、前記中継局から受信した無線信号から距離測定信号を再生し、かつ前記基準局と中継局とから、各局の複数のアンテナあるいは送受波器に対応して、受信した無線信号から方向測定信号を再生し、かつ前記基準局から受信した無線信号から起点信号を再生し、前記再生した起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記タイミングで、起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持して、クロック信号を生成し、前記クロック信号を基準として、前記中継手段から受信し再生した距離測定信号の位相を測定した結果と、前記基準局と中継局とから受信し再生した方向測定信号の位相を測定した結果とから、三角法によって、自局の位置を特定する
ことを特徴とする位置特定装置。
【請求項２】
超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号である無線信号を用いた位置特定装置において、
長方形のサービスエリアの長い辺内を移動しながら無線信号を発信するための携帯端末と、
前記携帯端末から発信される無線信号を受信し、同一周波数でかつ時分割で中継しあるいは再発信するための中継局と、
前記携帯端末と中継局とから発信されあるいは中継された無線信号を受信して、前記携帯端末の位置を特定するための基準局と
から構成され、
前記携帯端末が、少なくとも、
制御手段と、発信手段と、アンテナあるいは送受波器とを有し、
前記制御手段が起点信号を生成し、
前記発信手段が、少なくとも前記生成した起点信号と、別に生成した方向測定信号とを含む無線信号を、バースト信号としてかつ間欠的に、前記アンテナあるいは送受波器を介して空間に向けて発信し、
前記中継局が、少なくとも、
複数のアンテナあるいは送受波器と、アンテナ切替手段と、受信手段と、制御手段と、発信手段とを有し、
前記複数のアンテナあるいは送受波器が、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向けて設置され
前記アンテナ切替手段が、前記複数のアンテナあるいは送受波器を時分割でかつ周期的に切替え、
前記受信手段が、前記携帯端末から発信された無線信号を、前記複数のアンテナあるいは送受波器に対応して空間から受信し、
前記制御手段が、前記携帯端末から受信した無線信号から起点信号と方向測定信号とを再生し、前記再生された方向測定信号の位相を測定した結果を位相の測定データとして生成し、かつ前記再生された起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記タイミングで起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持して、クロック信号を生成し、前記クロック信号と同期しあるいは直交する距離測定信号を生成し、
前記発信手段が、少なくとも、前記制御手段が生成した、距離測定信号と、位相の測定データとを含む無線信号を、時分割の間隔でかつバースト信号として、前記複数のアンテナあるいは送受波器を介して空間に向けて発信し、
前記基準局が、少なくとも、
複数のアンテナあるいは送受波器と、アンテナ切替手段と、受信手段と、制御手段とを有し、
前記複数のアンテナあるいは送受波器が、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向け、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って、前記中継局の複数のアンテナあるいは送受波器と対向しあるいは結合するように設置され、
前記アンテナ切替手段が、前記複数のアンテナあるいは送受波器を周期的に切替え、
前記受信手段が、前記携帯端末と中継局とから発信された無線信号を、前記複数のアンテナあるいは送受波器に対応して空間から受信し、
前記制御手段が、前記携帯端末から受信した無線信号に含まれる方向測定信号を再生し、かつ前記中継局から受信した無線信号に含まれる距離測定信号を再生し、かつ前記中継局が測定した方向測定信号の位相の測定データを再生し、かつ前記携帯端末から受信した無線信号に含まれる起点信号を再生し、前記再生した起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記タイミングで、起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持してクロック信号を生成し、前記クロック信号を基準として前記中継局から受信し再生した距離測定信号の位相を測定した結果と、前記携帯端末から受信し再生した方向測定信号の位相を測定した結果と、前記中継局から受信し再生した位相の測定データとから、三角法によって、携帯端末の位置を特定する
ことを特徴とする位置特定装置。
【請求項３】
前記携帯端末が、複数の基準局から発信される無線信号を受信する場合に、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、特定の基準局を選定して位置の特定を行い、もしくは複数の基準局を用いた位置特定の結果を荷重平均することを特徴とする請求項第１項に記載の広域位置特定システム。
【請求項４】
前記携帯端末から発信された無線信号が複数の基準局によって受信される場合に、前記複数の基準局の間をアドホックネットワークで接続し、前記複数の基準局が受信した無線信号の電力あるいは信号対雑音比のデータを相互に交換し、前記複数の基準局の内から、特定の基準局を選定し、もしくは複数の基準局に対してタイムスロットを設定して選定し、前記選定された基準局が、配下の複数の中継局に対し、前記携帯端末を指定して中継動作を指令することを特徴とする請求項第２項に記載の広域位置特定システム。
【請求項５】
前記制御手段が、起点信号再生手段、同期検出手段、同期発振手段、位置特定信号生成手段、位置特定信号再生手段、位相測定手段、位置特定手段、もしくはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項第１項あるいは第２項に記載の位置特定装置。
【請求項６】
前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組合せが、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、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項あるいは第２項に記載の位置特定装置。
【請求項７】
前記携帯端末もしくは基準局において、無線信号を間欠発信する間隔を、内部に設けた自励発振器を用いて制御することによって、複数の携帯端末あるいは基準局から無線信号を非同期で間欠発信し、あるいは前記携帯端末の移動速度に応じて間欠発信する間隔を制御することで、無線信号を効率的に活用することを特徴とする請求項第１項あるいは第２項に記載の位置特定装置。
【請求項８】
前記起点信号、方向測定信号、距離測定信号、もしくはこれらの組合せが、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項あるいは第２項に記載の位置特定装置。
【請求項９】
前記同期発振手段が、基準発振器によって駆動される、セットあるいはリセット付きのカウンタあるいは数値制御発振器によって構成され、前記受信手段によって受信され、起点信号再生手段によって復調されもしくは再生された起点信号の立上がり点、立下がり点、もしくはゼロ交差点のタイミングを、同期検出手段によって少なくとも１６ＭＨｚ以上の周波数のクロック信号を用いて検出し、前記検出したタイミングで、前記カウンタあるいは数値制御発振器をセットしもしくはリセットすることによって、前記起点信号と短時間で同期を確立し、かつ前記起点信号が消滅した後も、比較的に長時間同期を保持できることを特徴とする請求項第５項に記載の位置特定装置。
【請求項１０】
前記携帯端末、中継局、基準局、もしくはこれらの組合せが、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、前記位置特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項あるいは第２項に記載の位置特定装置。
【請求項１１】
前記基準局と中継局との複数組が、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って、背中合わせにして直列に設置され、もしくは同一方向に向けて直列に設置されることを特徴とする請求項第１項あるいは第２項に記載の位置特定装置。
【請求項１２】
前記基準局をノードとして中継局との間でネットワークを構成し、前記ネットワークを、周辺の基準局もしくは外部と、有線回線もしくは無線回線を介して接続し、少なくとも、前記携帯端末の位置を特定するために必要な情報の交換を行なうことを特徴とする請求項第１項あるいは第２項に記載の位置特定装置。
【請求項１３】
前記長方形のサービスエリアの長い辺が、道路脇の歩道であり、横断歩道であり、もしくは歩行者の移動エリアであることを特徴とする請求項第１項あるいは第２項に記載の位置特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、長方形のサービスエリア内の長い辺に沿って移動する携帯端末の位置を、中継局を設けて、高精度で特定するための位置特定装置を安価に実現するためのものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発信手段から発信される無線信号を、中継局を用いて中継し、受信手段で受信することによって、発信手段の位置を特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】特開Ｈ０６−００３４２８号公報
【特許文献２】特開Ｈ１１−１４８８００号公報
【特許文献３】特開Ｈ１１−２１１８１８号公報
【特許文献４】特開Ｈ０８−２３３９３７号公報
【特許文献５】特開Ｈ１０−２６８０２８号公報
【特許文献６】特開２００８−３０４１９２号公報
【０００３】
図８は、特許文献１に記載されている従来の「位置評定方式」である。図８において、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、実現性の問題点がある。
【０００４】
また、特許文献２では、地雷源を囲むようにして中央局ｃと中継局ａ、ｂとが配置される。地雷装置１から送信された位置標定用信号Ｓは夫々地雷装置１からの距離に応じたタイミングに中央局ｃ及び中継局ａ、ｂによって受信される。中央局ｃは自局における受信タイミング情報ｔｃと、中継局ａ、ｂから通知された各受信タイミング情報ｔａ、ｔｂとに基づき双曲線航法により地雷装置１の位置を標定するとされている。
しかしながら、中継局ａ、ｂで検出した遅延時間データｔａ、ｔｂ（あるいは位相データ）を無線ルートで中央局ｃに通知するとしているが、遅延時間を高精度で検出するための具体的な構成が記述されておらず、別の無線ルートを必要とすることから、実現性の問題点がある。
【０００５】
また、特許文献３では、位置Ｂの送信機１は基準信号で変調された送信信号を送信し、これを受信した位置Ａの中継機２は周波数を変換した中継信号を送信する。位置Ｃの距離測定機３は、周波数が異なる送信機１の送信信号と、中継機２の中継信号とをともに受信し、元の基準信号を復調して位相差を検出し、これにより距離ｘ、距離ｙを算出するとされている。
しかしながら、中継機２が周波数を変換した周波数分割同時送受信方式であり、送信機１とは別に中継機２を設置する必要があり、中継機２が時分割方式の場合には適用できず、あるいは中継機２が設置されていない場所では距離測定ができない問題点がある。
【０００６】
また、特許文献４では、ゴルフコースの各ホール毎のグリーン８上に配設されたカップ３に立設されているピン７に装着された設置側機器１へ向けて、持運側機器２から所定のパルス符号列の電波４を送信し、前記設置側機器１から折返し持運側機器２方向に向けて送信される別のパルス符号列の電波４を受信して、前記送信電波４と受信電波５との時間差を基に設置側機器１とプレイヤーまたはキャディーとの間の距離を測定し持運側機器２の表示器６に表示するとされている。
しかしながら、距離を測定するのに、パルス符号列を用いて時間差を測定しているため、距離の測定に誤差を生じ高精度で測定できない問題点がある。
【０００７】
また、特許文献５では、人工衛星１７の概算距離値に基づいてＰＮコード発生部１１で最適なコード系列を選択して、該コード系列の送信ＰＮコードを発生し、この送信ＰＮコードの信号を人工衛星に送信して、その折返した信号を受信し、その受信ＰＮコードを上記概算距離値に基づいた最適なコード系列から選択し、選択した受信ＰＮコードと送信ＰＮコードとにより、人工衛星１７の距離を測定するように構成したものであるとされている。
しかしながら、人工衛星でＰＮコードを時分割で折り返す場合に、短時間でかつ高精度で同期を確立し、前記ＰＮコードが消滅した後も、長時間に渡り同期を維持するのが難しく、回路が複雑となり、実現性と高価となる問題点がある。
【０００８】
また、特許文献６では、第１の送受信機１０００から第２の送受信機２０００へ、周波数ｆ1／ＭＮの矩形波ＤTで周波数ｆ1の搬送波をＱＰＳＫ変調し、送信する。第２の送受信機２０００は、コスタスループにより搬送波を再生し、矩形波Ｄ２を復調する。この後周波数ｆ２（≠ｆ1）の搬送波を生成して、復調した矩形波で周波数ｆ２の搬送波をＱＰＳＫ変調し、第２の送受信機２０００から第１の送受信機１０００へ逆送信する。
【０００９】
第１の送受信機１０００はここから周波数ｆ1／ＭＮの矩形波ＤRを復調する。矩形波ＤRをＭ逓倍し、矩形波ＤTを生成する１／Ｍ分周器１５の入力である１／Ｎ分周器１４との位相差を検出する。
位相差は、第１の送受信機１０００から第２の送受信機２０００までの距離の２倍を電波が通過した時間差であるとされている。
しかしながら、第１の送受信機１０００と第２の送受信機２０００は、異なる周波数で送受信する必要があり、時分割で通信する場合には適用できず、実現性と高価となる問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、長方形のサービスエリア内の長い辺に沿って移動する携帯端末の位置を、中継局を設けて、高精度で特定できる位置特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】
【００１１】
この発明に係わる位置特定装置では、携帯端末もしくは基準局から、位置特定要求信号を含む無線信号を間欠発信し、中継局を設けて、受信した位置特定要求信号から起点信号を再生し、再生した起点信号と同期発振手段とを高精度で同期を確立させ、前記起点信号が消滅した後も同期を保持し、前記同期発振器の出力信号と同期しあるいは直交する単一あるいは複数の距離測定信号と、別に生成した方向測定信号を含む位置特定信号を生成し、前記生成した位置特定信号を含む無線信号を、前記基準局もしくは携帯端末に向けて、時分割で中継しあるいは再発信する。
【００１２】
前記基準局もしくは携帯端末では、受信した起点信号を再生し、再生した起点信号と同期発振手段とを高精度で同期を確立させ、前記起点信号が消滅した後も同期を高精度で保持して位相測定のためのクロック信号を生成し、前記複数の中継局から受信した位置特定信号を再生し、前記位置特定信号に含まれる距離測定信号と方向測定信号との位相を、前記クロック信号を用いて、高精度でしかもリアルタイムで測定し、前記測定結果から、三角法を適用して、前記携帯端末の位置を高精度で特定できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の位置特定装置では、長方形のサービスエリア内の長い辺に沿って移動する携帯端末の位置を、安価な装置を用いて、高精度で特定できる利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明に係わる位置特定装置は、図１、図４、図５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、超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号である無線信号を用いた位置特定装置において、前記無線信号を発信するための基準局１０１と、前記基準局１０１から発信される無線信号を受信し、同一周波数でかつ時分割で中継しあるいは再発信するための中継局１０２と、前記基準局１０１と中継局１０２とから発信されあるいは中継される無線信号を、長方形のサービスエリアの長い辺２２ａ、２２ｂ内を移動しながら受信して、自局の位置を特定するための携帯端末１０３とから構成され、
【００１５】
前記基準局１０１が、少なくとも、制御手段１１ａと、発信手段１２ａと、アンテナ切替手段１４ａと、複数のアンテナあるいは送受波器２ａ、２ｂとを有し、
前記制御手段１１ａが起点信号を生成し、前記アンテナ切替手段１４ａが、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ａ、２ｂを周期的に切替え、前記発信手段１２ａが、少なくとも前記起点信号と、別に生成した方向測定信号とを含む無線信号を、バースト信号としてかつ間欠的に、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ａ、２ｂを介して空間に向けて発信し、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ａ、２ｂが、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向け、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って設置され、
【００１６】
前記中継局１０２が、少なくとも、受信手段１３ｃと、制御手段１１ｃと、発信手段１２ｃと、アンテナ切替手段１４ｃと、複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄとを有し、
前記受信手段１３ｃが、前記基準局１０１から発信された無線信号を、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄを介して空間から受信し、前記制御手段１１ｃが、前記基準局１０１から受信した無線信号に含まれる起点信号を再生して、前記起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記タイミングで、起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持して、クロック信号を生成し、
【００１７】
前記クロック信号と同期しあるいは直交する距離測定信号を生成し、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄが、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向け、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って、前記基準局１０１の複数のアンテナあるいは送受波器２ａ、２ｂと対向しあるいは結合するように設置され、前記アンテナ切替手段１４ｃが、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄを周期的に切替え、前記発信手段１２ｃが、少なくとも前記制御手段１１ｃが生成した距離測定信号と、別に生成した方向測定信号とを含む無線信号を、時分割の間隔で、かつバースト信号として、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄを介して空間に向けて発信し、
【００１８】
前記携帯端末１０３が、少なくとも、受信手段１３ｂと、制御手段１１ｂと、アンテナあるいは送受波器２ｅを有し、
前記受信手段１３ｂが、前記基準局１０１と中継局１０２から発信された無線信号を、アンテナあるいは送受波器２ｅを介して空間から受信し、前記制御手段１１ｂが、前記中継局１０２から受信した無線信号から距離測定信号を再生し、かつ前記基準局１０１と中継局１０２とから、各局の複数のアンテナあるいは送受波器に対応して、受信した方向測定信号を再生し、かつ前記基準局１０１から受信した起点信号を再生し、
【００１９】
前記再生した起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記タイミングで、起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持してクロック信号を生成し、前記クロック信号を基準として前記中継局１０２から受信し再生した距離測定信号の位相を測定した結果と、前記基準局１０１と中継局１０２から受信し再生した方向測定信号の位相を測定した結果とから、三角法によって、自局の位置を特定する。
【００２０】
また、図２、図４、図５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、超音波信号あるいは高周波信号あるいは光信号である無線信号を用いた位置特定装置において、長方形のサービスエリアの長い辺２２ａ、２２ｂ内を移動しながら無線信号を発信するための携帯端末１０３と、前記携帯端末１０３から発信される無線信号を受信し、同一周波数でかつ時分割で中継しあるいは再発信するための中継局１０２と、前記携帯端末１０３と中継局１０２とから発信されあるいは中継される無線信号を受信して、前記携帯端末１０３の位置を特定するための基準局１０１とから構成され、
【００２１】
前記携帯端末１０３が、少なくとも、制御手段１１ｂと、発信手段１２ｂと、アンテナあるいは送受波器２ｅとを有し、
前記制御手段１１ｂが、起点信号を生成し、前記発信手段１２ｂが、少なくとも前記起点信号と、別に生成した方向測定信号とを含む無線信号を、バースト信号としてかつ間欠的に、前記アンテナあるいは送受波器２ｅを介して空間に向けて発信し、
【００２２】
前記中継局１０２が、少なくとも、複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄと、アンテナ切替手段１４ｃと、受信手段１３ｃと、制御手段１１ｃと、発信手段１２ｃとを有し、
前記複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄが、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向け設置され、前記アンテナ切替手段１４ｃが、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄを時分割でかつ周期的に切替え、前記受信手段１３ｃが、前記携帯端末１０１から発信された無線信号を、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄに対応して空間から受信し、前記制御手段１１ｃが、前記携帯端末１０１から受信した無線信号に含まれる起点信号と方向測定信号を再生し、前記再生された方向測定信号の位相を測定した結果を位相の測定データとして生成し、
【００２３】
かつ前記再生された起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記タイミングで、起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持して、クロック信号を生成し、前記クロック信号と同期しあるいは直交する距離測定信号を生成し、前記発信手段１２ｃが、少なくとも前記制御手段１１ｃが生成した、距離測定信号と、位相の測定データとを含む無線信号を、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄを介し、時分割の間隔で、かつバースト信号として発信し、
【００２４】
前記基準局１０１が、少なくとも、複数のアンテナあるいは送受波器２ａ、２ｂと、アンテナ切替手段１４ａと、受信手段１３ａと、制御手段１１ａとを有し、
前記複数のアンテナあるいは送受波器２ａ、２ｂが、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向け、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って、前記中継局１０２の複数のアンテナあるいは送受波器２ｃ、２ｄと対向しあるいは結合するように設置され、
前記アンテナ切替手段１４ａが、前記複数のアンテナあるいは送受波器を周期的に切替え、前記受信手段１３ａが、前記携帯端末１０１と中継局１０２から発信された無線信号を、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ａ、２ｂに対応して空間から受信し、
【００２５】
前記制御手段１１ａが、前記携帯端末１０１から受信した無線信号に含まれる方向測定信号を再生し、かつ前記中継局１０２から受信した無線信号に含まれる距離測定信号を再生し、かつ前記中継局１０２が方向測定信号の位相を測定したデータを再生し、前記再生した起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記タイミングで起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持してクロック信号を生成し、前記クロック信号を基準として前記中継局１０２から受信し再生した距離測定信号の位相を測定した結果と、前記携帯端末１０３から受信し再生した方向測定信号の位相を測定した結果と、前記中継局１０２から受信し再生した位相の測定データとから、三角法によって、携帯端末の位置を特定する。
【００２６】
また、請求項３に示すように、前記携帯端末１０３が、複数の基準局から発信される無線信号を受信する場合に、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、特定の基準局を選定して位置の特定を行い、もしくは複数の基準局を用いた位置特定の結果を荷重平均する。
また、請求項４に示すように、前記携帯端末１０３から発信された無線信号が複数の基準局によって受信される場合に、前記複数の基準局の間をアドホックネットワークで接続し、前記複数の基準局が受信した無線信号の電力あるいは信号対雑音比のデータを相互に交換し、前記複数の基準局の内から、特定の基準局を選定し、もしくは複数の基準局に対してタイムスロットを設定して選定し、前記選定された基準局が、配下の複数の中継局に対し、前記携帯端末を指定して中継動作を指令する。
【００２７】
また、請求項５に示すように、前記制御手段が、起点信号再生手段、同期検出手段、同期発振手段、位置特定信号生成手段、位置特定信号再生手段、位相測定手段、位置特定手段、もしくはこれらの組み合わせである。
また、請求項６に示すように、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組合せが、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、もしくはこれらの組合せである。
【００２８】
また、請求項７に示すように、前記携帯端末もしくは基準局において、無線信号を間欠発信する間隔を、内部に設けた自励発振器を用いて制御することによって、複数の携帯端末あるいは基準局から無線信号を非同期で間欠発信し、あるいは前記携帯端末の移動速度に応じて間欠発信する間隔を制御することで、無線信号を効率的に活用する。
また、請求項８に示すように、前記起点信号、方向測定信号、距離測定信号、もしくはこれらの組合せが、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。
【００２９】
また、請求項９に示すように、前記同期発振手段が、基準発振器によって駆動される、セットあるいはリセット付きのカウンタあるいは数値制御発振器によって構成され、前記受信手段によって受信され、起点信号再生手段によって復調されもしくは再生された起点信号の立上がり点、立下がり点、もしくはゼロ交差点のタイミングを、同期検出手段によって少なくとも１６ＭＨｚ以上の周波数のクロック信号を用いて検出し、前記検出したタイミングで、前記カウンタあるいは数値制御発振器をセットしもしくはリセットすることによって、前記起点信号と短時間で同期を確立し、かつ前記起点信号が消滅した後も、比較的に長時間同期を保持できる。
【００３０】
また、請求項１０に示すように、前記携帯端末、中継局、基準局、もしくはこれらの組合せが、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、前記位置特定の結果をフイルタリングし、補正し、あるいは補完する。
また、請求項１１に示すように、前記基準局と中継局との複数組が、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って、背中合わせにして直列に設置され、もしくは同一方向に向けて直列に設置される。
【００３１】
また、請求項１２に示すように、前記基準局をノードとして中継局との間でネットワークを構成し、前記ネットワークを、周辺の基準局もしくは外部と、有線回線もしくは無線回線を介して接続し、少なくとも、前記携帯端末の位置を特定するために必要な情報の交換を行なう。
また、請求項１３に示すように、前記長方形のサービスエリアの長い辺が、道路脇の歩道であり、横断歩道であり、もしくは歩行者の移動エリアである。
【００３２】
（実施の形態１）
図１、図４、図５は本発明の第１の実施の形態による位置特定装置の構成図である。図１、図４、図５において、１０１は基準局、１０２は中継局、１０３は携帯端末、２１ａ〜２１ｄは無線信号の伝搬経路、２２ａ、２２ｂはサービスエリアの境界線、１１ａ〜１１ｃは制御手段、１２ａ〜１２ｃは発信手段、１３ａ〜１３ｃは受信手段、１４ａ、１４ｂはアンテナ切替手段、２ａ、２ｂは基準局１０１のアンテナ、２ｃ、２ｄは中継局のアンテナ、２ｅは携帯端末１０３のアンテナ、
【００３３】
３１は基準発振器、３２は位置特定手段、３３は位相測定手段、３４は位置特定信号再生手段、３５は起点信号生成手段、３６は同期発振器、３７は位置特定信号生成手段、３８は位相同期発振器、３９は同期検出手段、４０は起点信号再生手段、４１、４２は接続端子である。
【００３４】
無線信号を用いた位置特定装置において、前記無線信号を発信するための基準局１０１と、前記基準局１０１から発信される無線信号を受信し、同一周波数でかつ時分割で中継しあるいは再発信するための中継局１０２と、前記基準局１０１と中継局１０２から発信されあるいは中継される無線信号を、長方形のサービスエリアの長い辺２２ａ、２２ｂ内を移動しながら受信して、自局の位置を特定するための携帯端末１０３とから構成され、
【００３５】
前記基準局１０１が、少なくとも、起点信号生成手段３５から構成される制御手段１１ａと、複数のアンテナ２ａ、２ｂと、アンテナ切替手段１４ａと、発信手段１２ａとを有し、
前記起点信号生成手段３５が、起点信号を生成し、前記アンテナ切替手段１４ａが、前記複数のアンテナ２ａ、２ｂを周期的に切替え、前記発信手段１２ａが、少なくとも前記起点信号生成手段３５が生成した起点信号と、別に生成したシステム同期信号と識別信号とを含む無線信号を、バースト信号としてかつ間欠的に、前記複数のアンテナ２ａ、２ｂを介して空間に向けて発信し、前記複数のアンテナ２ａ、２ｂが、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向け、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って設置され、
【００３６】
前記中継局１０２が、少なくとも、受信手段１３ｃと、起点信号再生手段３５と同期検出手段３９と同期発振手段３６と位置特定信号生成手段３７とから構成される制御手段１１ｃと、発信手段１２ｃと、アンテナ切替手段１４ｃと、複数のアンテナ２ｃ、２ｄとを有し、
前記受信手段１３ｃが、前記基準局１０１から発信された無線信号を、前記複数のアンテナ２ｃ、２ｄを介して空間から受信し、前記起点信号再生手段３５が、前記基準局から受信した無線信号に含まれる起点信号を再生し、前記同期検出手段３９が、前記再生した起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記同期発振手段３６が、前記タイミングで、起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持して、クロック信号を生成し、
【００３７】
前記位置特定信号生成手段３７が、前記クロック信号と同期しあるいは直交する距離測定信号を生成し、前記複数のアンテナ２ｃ、２ｄが、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向け、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って、前記基準局１０１の複数のアンテナ２ａ、２ｂと対向しあるいは結合するように設置され、前記アンテナ切替手段１４ｃが、前記複数のアンテナ２ｃ、２ｄを時分割でかつ周期的に切替え、前記発信手段１２ｃが、少なくとも前記位置特定信号生成手段３７が生成した距離測定信号と、方向測定信号と、システム同期信号と、識別信号とを含む無線信号を、時分割の間隔でかつバースト信号として、前記複数のアンテナ２ｃ、２ｄを介して空間に向けて発信し、
【００３８】
前記携帯端末が、少なくとも、受信手段１３ｂと、起点信号再生手段４０と位置特定信号再生手段３４と同期検出手段３９と同期発振手段３６と位相測定手段３３と位置特定手段３２とから構成される制御手段１１ｂと、アンテナ２ｅとを有し、
前記受信手段１３ｂが、前記基準局１０１と中継局１０２から発信された無線信号を、アンテナ２ｅを介して空間から受信し、前記位置特定信号再生手段３４が、前記中継局１０２から受信した無線信号から距離測定信号を再生し、かつ前記基準局１０１と中継局１０２とから、各局の複数のアンテナに対応して、受信した無線信号から方向測定信号を再生し、かつ前記起点信号再生手段４０が、前記基準局１０１から受信した無線信号から起点信号を再生し、
【００３９】
前記同期検出手段３９が、前記再生した起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記同期発振手段３６が、前記タイミングで、起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持して、クロック信号を生成し、前記位相測定手段３３が、前記クロック信号を基準として、前記中継手段から受信し再生した距離測定信号の位相を測定した結果と、前記基準局１０１と中継局１０２とから受信し再生した方向測定信号の位相を測定した結果とから、前記位置特定手段３２が、三角法によって、自局の位置を特定する。
【００４０】
なお、前記携帯端末が、複数の基準局から発信される無線信号を受信する場合に、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、特定の基準局を選定して位置の特定を行い、もしくは複数の基準局を用いた位置特定の結果を荷重平均することで、位置特定精度を改善することができる。
また、前記携帯端末１０３もしくは基準局１０１において、無線信号を間欠発信する間隔を、内部に設けた自励発振器を用いて制御することによって、複数の携帯端末あるいは複数の基準局から無線信号を非同期で発信し、あるいは前記携帯端末の移動速度に応じて間欠発信の間隔を制御することで、無線信号を効率的に活用できる。
また、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組合せが、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、もしくはこれらの組合せである。
【００４１】
また、前記起点信号再生手段４０もしくは位置特定信号再生手段３４において、前記起点信号もしくは位置特定信号が、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で、位置特定精度を向上させることができる。
【００４２】
また、前記同期発振手段３６が、基準発振器３１によって駆動される、セットあるいはリセット付きのカウンタあるいは数値制御発振器によって構成され、前記受信手段１３ｃによって受信され、起点信号再生手段４０によって復調されもしくは再生された起点信号の立上がり点、立下がり点、もしくはゼロ交差点のタイミングを、同期検出手段３９によって少なくとも１６ＭＨｚ以上のサンプリング周波数を用いて検出し、前記検出したタイミングで、前記カウンタあるいは数値制御発振器をセットしもしくはリセットすることによって、前記起点信号と短時間で同期を確立し、かつ前記起点信号が消滅した後も、比較的に長時間、同期を保持することができる。
【００４３】
また、前記携帯端末１０３、中継局１０２、基準局１０１、もしくはこれらの組合せが、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、前記位置特定の結果をフイルタリングし、補正し、あるいは補完する。
また、前記基準局１０１と中継局１０２との複数組が、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って、背中合わせにして直列に設置され、もしくは同一方向に向けて直列に設置することで、更に広範囲のエリアをサービスできる。
【００４４】
また、前記基準局１０１と中継局１０２との複数組が、アドホックネットワークを構成し、前記位置特定に必要な情報を交換することができる。また、ノードを設けて外部の通信回線にリンクすることも可能となる。
また、前記基準局１０１と基準局１０１、基準局１０１と中継局１０２、中継局１０２と中継局１０２、もしくはこれらの複数組の組み合わせが、長方形のサービスエリアの長辺の方向に沿って、背中合わせに、もしくは直列に、設置されることで、更に広いエリアをカバーすることができる。
【００４５】
また、前記長方形のサービスエリアの長い辺２２ａ、２２ｂが、道路脇の歩道であり、横断歩道であり、屋内の通路あるいは廊下であり、もしくは歩行者の移動エリアであるものとする。
また、前記携帯端末１０３が、複数の基準局から発信される無線信号を受信する場合に、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、特定の基準局を選定して位置の特定を行い、もしくは複数の基準局を用いた位置特定の結果を荷重平均する。
【００４６】
（実施の形態２）
図２、図４、図５は本発明の第２の実施の形態による位置特定装置の構成図である。図２、図４、図５において、１０１は基準局、１０２は中継局、１０３は携帯端末、２１ａ〜２１ｄは無線信号の伝搬経路、２２ａ、２２ｂはサービスエリアの長い辺の境界線、１１ａ〜１１ｃは制御手段、１２ａ〜１２ｃは発信手段、１３ａ〜１３ｃは受信手段、１４ａ、１４ｂはアンテナ切替手段、２ａ、２ｂは基準局１０１のアンテナ、２ｃ、２ｄは中継局のアンテナ、２ｅは携帯端末１０３のアンテナ、
【００４７】
２１ａ〜２１ｃは無線信号の伝搬路、３１は基準発振器、３２は位置特定手段、３３は位相測定手段、３４は位置特定信号再生手段、３５は起点信号生成手段、３６は同期発振器、３７は位置特定信号生成手段、３８は位相同期発振器、３９は同期検出手段、４０は起点信号再生手段、４１、４２は接続端子である。
【００４８】
無線信号を用いた位置特定装置において、長方形のサービスエリアの長い辺２２ａ、２２ｂ内を移動しながら無線信号を発信するための携帯端末１０３と、前記携帯端末から発信される無線信号を受信し、同一周波数でかつ時分割で中継しあるいは再発信するための中継局１０２と、前記携帯端末１０３と中継局１０２とから発信されあるいは中継された無線信号を受信して、前記携帯端末の位置を特定するための基準局１０１とから構成され、
【００４９】
前記携帯端末１０２が、少なくとも、起点信号生成手段３５から構成される制御手段１１ｂと、発信手段１２ｂと、アンテナ２ｅとを有し、前記携帯端末１０３から発信される起点信号と方向測定信号が、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、もしくはこれらの組合せであり、
前記起点信号生成手段３５が起点信号を生成し、前記発信手段１２ｂが、少なくとも、前記起点信号生成手段３５で生成した起点信号と、別に生成した方向測定信号とシステム同期信号と識別信号とを含む無線信号を、バースト信号としてかつ間欠的に、前記アンテナ２ｅを介して空間に向けて発信し、
【００５０】
前記中継局１０２が、少なくとも、複数のアンテナ２ｃ、２ｄと、アンテナ切替手段１４ｃと、受信手段１３ｃと、位置特定信号再生手段３７と位相測定手段３３と位置特定手段３２と起点信号再生手段４０と同期検出手段３９と同期発振手段３６と位置特定信号生成手段３４とから構成される制御手段１ｃと、発信手段１２ｃとを有し、
前記複数のアンテナ２ｃ、２ｄが、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしくは下方向に向け設置され、前記アンテナ切替手段１４ｃが、前記複数のアンテナ２ｃ、２ｄを時分割でかつ周期的に切替え、前記受信手段１３ｃが、前記携帯端末１０３から発信された無線信号を、前記複数のアンテナ２ｃ、２ｄに対応して空間から受信し、
【００５１】
前記位置特定信号再生手段３７が、前記携帯端末１０３から受信した無線信号含まれる方向測定信号を再生し、位相測定手段３３が、前記再生された方向測定信号の位相を測定し、位置特定手段３２が、前記測定した方向測定信号の位相をデータに変換し、一方、前記起点信号再生手段４０が、前記携帯端末１０３から受信した無線信号から起点信号を再生し、前記同期検出手段３９が、前記再生した起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、
【００５２】
前記同期発振手段３６が、前記タイミングで起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ起点信号が消滅した後も高精度に同期を保持して、クロック信号を生成し、前記位置特定信号生成手段３４が、前記クロック信号に同期しあるいは直交した距離測定信号を生成し、前記発信手段１２ｃが、少なくとも前記位置特定信号生成手段３４が生成した距離測定信号と、前記位置特定手段３２が変換した位相のデータとを含む無線信号を、時分割の間隔でかつバースト信号として、前記複数のアンテナ２ｃ、２ｄを介して空間に向けて発信し、
【００５３】
前記基準局１０１が、少なくとも、複数のアンテナ２ａ、２ｂと、アンテナ切替手段１４ａと、受信手段１３ａと、起点信号再生手段４０と同期検出手段３９と同期発振手段３６と位置特定信号再生手段３４と位相測定手段３３と位置特定手段３２とから構成される制御手段１１ａとを有し、
前記複数のアンテナ２ａ、２ｂが、前記方向測定信号の１波長以下の間隔で、かつ各々の指向性を、水平方向、下斜め方向、もしは下方向に向け、長方形のサービスエリアの長辺２２ａ、２２ｂの方向に沿って、前記中継手段１０２の複数のアンテナと対向しあるいは結合するように設置され、
【００５４】
前記アンテナ切替手段１４ａが、前記複数のアンテナ２ａ、２ｂを周期的に切替え、前記受信手段１３ａが、前記携帯端末１０３と中継局１０２とから発信された無線信号を、前記複数のアンテナ２ａ、２ｂに対応して空間から受信し、前記位置特定信号再生手段３４が、前記携帯端末１０３から、前記複数のアンテナあるいは送受波器２ａ、２ｂに対応して、受信した方向測定信号を再生し、かつ前記中継局１０２から受信した距離測定信号を再生し、かつ前記中継局１０２が測定した方向測定信号の位相のデータを再生し、
【００５５】
前記起点信号再生手段４０が、前記携帯端末１０３から受信した無線信号に含まれる起点信号を再生し、前記同期検出手段３９が、前記再生した起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記同期発振手段３６が、前記タイミングで、起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持して、クロック信号を生成し、前記位相測定手段３３が、前記クロック信号を基準として前記中継手段１０２から受信し再生した距離測定信号の位相を測定し、
【００５６】
なお、前記携帯端末から発信された無線信号が複数の基準局によって受信される場合に、前記複数の基準局の間をアドホックネットワークで接続し、前記複数の基準局が受信した無線信号の電力あるいは信号対雑音比のデータを相互に交換し、前記複数の基準局の内から、特定の基準局を選定し、もしくは複数の基準局に対してタイムスロットを設定して選定し、前記選定された基準局が、配下の複数の中継局に対し、前記携帯端末を指定して中継動作を指令することで、前記携帯端末１０３が、間欠発信のとき以外はスリープ状態とし、電池の消耗を避け、寿命を延長できる。
【００５７】
図３は本発明の第１および第２の実施の形態による位置算出の説明図であり、１０１は基準局、１０２は中継局、１０３は携帯端末、２０１ａは基準局と中継局との間の距離（Ｌａ）、２０１ｂは基準局と携帯端末との間の距離（Ｌｂ）、２０１ｃは中継局と携帯端末との間の距離（Ｌｃ）、２０２ａは基準局から見た携帯端末の方向（αａ）、２０２ｂは中継局から見た携帯端末の方向（αｂ）、２０３ｘは基準局を基点とするＸ軸の座標（Ｌｘ）、２０３ｙは基準局を基点とするＹ軸の座標（Ｌｙ）である。
【００５８】
図１、図２において、基準局１０１から中継局１０２を経由して携帯端末１０３までの距離（Ｌａ＋Ｌｃ）と、基準局１０１から携帯端末１０３までの距離Ｌｂ）との差ΔＬと、方向（αａ）と、方向（αｂ）とが測定できるので、ΔＬ＝（Ｌａ＋Ｌｃ）−（Ｌｂ）であり、基準局１０１を基点とする座標（Ｌｘ）、（Ｌｙ）は下記の式により算出される。
【００５９】
（Ｌｘ）＝（Ｌａ）−ΔＬ｛Ｃｏｓ（αａ）＊Ｃｏｓ（αｂ）｝／｛Ｃｏｓ（αａ）＋Ｃｏｓ（αｂ）｝
（Ｌｙ）＝（Ｌａ）＊ｔａｎ（αａ）−ΔＬ｛Ｓｉｎ（αａ）＊Ｃｏｓ（αｂ）｝／｛Ｃｏｓ（αａ）＋Ｃｏｓ（αｂ）｝
＝ΔＬ｛Ｃｏｓ（αａ）＊Ｓｉｎ（αｂ）｝／｛Ｃｏｓ（αａ）＋Ｃｏｓ（αｂ）｝
なお、（Ｌｙ）については、両方の式について計算し、平均値を求めることで、位置特定誤差を軽減できる。
【００６０】
一方、長方形のサービスエリア内では、方向（αａ）（αｂ）ともに０度に近い値となるので、下記の近似式が適用できる。
（Ｌｘ）＝（Ｌａ）−ΔＬ／２
（Ｌｙ）＝Ｓｉｎ（αａ）｛（Ｌａ）−ΔＬ／２｝＝Ｓｉｎ（αｂ）｛ΔＬ／２｝
また、周辺に障害物あるいは反射体が存在すると、方向の測定に誤差を生じるので、複数回の測定から、移動平均を求めることで誤差を縮減する必要がある。
【００６１】
図６は、本発明の位置特定装置のタイミングチャートであり、７１ａは基準局１０１で生成される起点信号、７１ｂは中継局１０２で再生される起点信号、７１ｃは携帯端末１０３で再生される起点信号、７２ａは基準局１０１から中継局１０２に向けた伝搬経路、７２ｂは基準局１０１から携帯端末１０３に向けた伝搬経路、
【００６２】
７３ａは時分割同時送受信の間隔７７ａを経過後、中継局１０２から発信される位置特定信号、７３ｂは携帯端末１０３で再生した位置特定信号、７４は中継局１０２から携帯端末１０３に向けた伝搬経路、７５は基準局１０１から受信した起点信号と中継局１０２から受信した位置特定信号との位相差、８１ａ〜８１ｃは起点信号の時間軸、８１ａ、８２ｂは位置特定信号の時間軸である。
【００６３】
前記基準局１０１から発信される起点信号７１ａをＡＳｉｎ（２πｆ１ｔ）とすると、前記起点信号７１ａが、距離Ｌａ（ｍ）の伝搬経路７２ａを伝搬し、前記中継局１０２で再生されると、ＢＳｉｎ｛２πｆ１ｔ＋（２πＬａ（ｆ１／Ｃ）｝に位相が変化する。
前記再生された起点信号７１ｂと、同期確立誤差がゼロで同期した位置特定信号７３ａを生成すると、生成された位置特定信号７３ａは、同じくＢＳｉｎ｛２πｆ１ｔ＋（２πＬ１（ｆａ／Ｃ）｝で表される。
【００６４】
前記時分割の間隔７７ａ後に、前記生成された位置特定信号７３ａが、前記中継局１０２から発信され、距離Ｌｃ（ｍ）の伝搬経路７４ａを伝搬し、前記携帯端末１０３で再生される位置特定信号７５ａは、ＣＳｉｎ｛２πｆ１ｔ＋（Ｌａ＋Ｌｃ）（２πｆ１）／Ｃ）｝で表わされる。ここで、Ｃは光の速度とする。
【００６５】
一方、前記携帯端末１０１から発信され、距離Ｌｂ（ｍ）の無線回線の伝搬経路７２ｃを伝搬し、前記携帯端末１０３で受信された起点信号と同期したクロック信号７１ｄは、ＣＳｉｎ｛２πｆ１ｔ＋（２πＬｂｆ１）／Ｃ）｝で表わされるので、前記クロック信号を用いて、前記再生された位置特定信号７５ａの位相を測定すると、位相差７６ａが測定され、ΔΦ＝｛４π（Ｌａ＋Ｌｃ−Ｌｂ）（ｆ１／Ｃ）｝となることから、（Ｌａ＋Ｌｃ−Ｌｂ）＝ＣΔΦ／４πｆ１から、距離（Ｌａ＋Ｌｃ−Ｌｂ）（ｍ）が算出できる。
なお、前記のＬａ（ｍ）は固定値であり、前記携帯端末１０３の内部情報としてダウンロードされ記憶されているものとする。
【００６６】
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。再生された起点信号７１ｂに同期しあるいは直交し少なくとも周波数が異なる起点信号と距離測定信号、もしくは複数の距離測定信号を用い、複数のレンジで距離を測定することで、精密な距離の測定が可能となるメリットが得られる。
【００６７】
また、前記中継局から発信する位置特定信号は、周波数分割多重方式で同時発信することができる。
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。
【００６８】
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、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、同期しあるいは直交する複数の変調信号あるいは拡散符号を割り当てることが可能となり、複数の測定レンジを設定できることから、３０ｍ以内の近距離での位置特定精度を向上させることができる。
【００６９】
また、前記無線信号の周波数として、ＧＰＳに割当てられた周波数、あるいはその近傍の周波数を割当てることが出来れば、ＧＰＳへの妨害が少なくしかも屋内でも、前記携帯端末の位置を高精度で特定することが可能となることから、ＧＰＳのシームレス化が実現できる。
【００７０】
また、携帯端末をＲＦタグとして、コンテナあるいは流通貨物に添付し、通学中の児童に携帯させ、あるいは車両に搭載することで、長方形のサービスエリア内で２次元あるいは３次元の位置の特定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、上記のように構成されているため、長方形のサービスエリア内で、携帯端末の２次元あるいは３次元の位置を高精度で特定することが可能となり、利便性と利用価値が更に高くなる。
また、前記複数の基準局と複数の中継局を離散的に設置し、基準局から発信される無線信号を中継し、携帯端末によって受信することによって、当該携帯端末の３次元あるいは３次元の位置を広いエリアに渡って高精度で特定できる。
【００７２】
また、携帯端末をＲＦタグとして通学中の児童に携帯させ、基準局および中継局を電柱、あるいは街路灯柱に設置することで、道路脇の歩道に沿って歩行する児童の位置を特定できるメリットが得られる。
また、
なお、本発明の位置特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】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による位置特定装置の構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態による位置特定装置の構成図
【図３】本発明の第１および第２の実施の形態による位置算出の説明図
【図４】本発明の第１および第２の実施の形態による位置特定装置の構成図
【図５】本発明の第１および第２の実施の形態による制御手段の構成図
【図６】本発明の位置特定装置のタイミングチャート
【図７】従来の実施例を示す構成図
【符号の説明】
【００７４】
１０１              基準局
１０２              中継局
１０３              携帯端末
２１ａ              基準局１０１、もしくは携帯端末１０３からの伝搬経路
２１ｂ              中継局１０１からの伝搬経路
２１ｃ              中継局１０２からの、もしくは中継局１０２への他の伝搬経路
２１ｄ              基準局１０１からの、もしくは基準局１０１への他の伝搬経路
【図１】
2011117879.tif 000003
【図２】
2011117879.tif 000004
【図３】
2011117879.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011117879.tif 000007
【図６】
2011117879.tif 000008
【図７】
2011117879.tif 000009