(57)【要約】      （修正有）【課題】微弱な無線機器であって、変動電界および変動磁界によって伝搬する電磁波を用い、変動磁界によって伝搬する磁力波を用い、あるいはこれらの組み合わせを用いる位置検知装置を提供する。【解決手段】電磁波信号と磁力波信号とを同時あるいは時分割で送信する送信手段と、電磁波信号と磁力波信号とを同時あるいは時分割で受信する受信手段と、あるいはこれらの組合せで構成され、送信手段が電磁波アンテナと磁力波アンテナとを含み、受信手段が電磁波アンテナと磁力波アンテナとを含み、第１の地点に設けられた送信手段から電磁波信号と磁力波信号とを放射し、距離を隔てた第２の地点に設けられた受信手段によって放射された電磁波信号と磁力波信号とを受信し、受信された電磁波信号と磁力波信号との伝搬時間差および／あるいは伝搬位相差を測定し、受電手段において、第１の地点と第２の地点との距離を高精度で測定することを特徴とする。【選択図】図２
2019023575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変動電界と変動磁界との交互作用によって伝搬する電磁波信号と変動磁界のみによって伝搬する磁力波信号との伝搬速度の差を利用する高精度の位置検知装置および位置検知システムにおいて、
前記位置検知装置が、電磁波信号と磁力波信号とを同時あるいは時分割で送信する送信手段と、電磁波信号と磁力波信号とを同時あるいは時分割で受信する受信手段と、あるいはこれらの組合せで構成され、
前記送信手段が電磁波アンテナと磁力波アンテナとを含み、前記受信手段が電磁波アンテナと磁力波アンテナとを含み、
第１の地点に設けられた前記送信手段から電磁波信号と磁力波信号とを放射し、距離を隔てた第２の地点に設けられた前記受信手段によって前記放射された電磁波信号と磁力波信号とを受信し、
前記受信手段によって受信された電磁波信号と磁力波信号との伝搬時間差および／あるいは伝搬位相差を測定し、
前記受電手段において、前記第１の地点と前記第２の地点との距離を高精度で測定することを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項２】
前記請求項第１項において、前記電磁波アンテナと磁力波アンテナとが、同一あるいは一部が同一のアンテナを共振状態としあるいは非共振状態として切替え、共振状態のアンテナと非共振状態のアンテナとを切替え、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項３】
前記請求項第１項において、前記電磁波アンテナが前記電磁波信号の周波数に対して共振状態であり、前記磁力波アンテナが前記磁力波信号の住は数に対して非共振状態で有り、共振状態に近い非共振状態で有り、負荷Ｑが５０以下であり、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項４】
前記請求項第１項において、前記電磁波信号の伝搬速度が毎秒300,000kmであり、前記磁力波信号の伝搬速度が毎秒300kmであると推定され、両者の伝搬速度の差から、高精度で距離を測定することを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項５】
前記請求項第１項から第４項までの何れかにおいて、前記送信手段が複数でありかつ離散的に固定して配置され、前記複数の送信手段から起点信号を含む電磁波信号と、位置検知信号を含む磁力波信号とを間欠的に送信し、前記受信手段が移動体に搭載され、前記受信手段が前記送信手段から受信した前記起点信号と位置検知信号との伝搬時間差および／あるいは伝搬位相差を測定し、前記受信手段が前記複数の送信手段からの距離を高精度で測定し、自局の位置を三角法あるいは双曲線航法によって検知することを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項６】
前記請求項第１項から第３項までの何れかにおいて、前記送信手段が、移動体に搭載され、前記送信手段から起点信号を含む電磁波信号と位置検知信号を含む磁力波信号とを間欠的に送信し、前記受信手段が複数でありかつ離散的に固定して配置され、前記受信手段が、前記送信手段から受信した前記起点信号と前記位置検知信号との伝搬時間差および／あるいは伝搬位相差を測定し、前記送信手段からの距離を高精度で測定して結果をセンタサーバーに転送し、前記センタサーバーにおいて前記複数の受信手段から転送された測定結果から、前記送信手段の位置を三角法あるいは双曲線航法によって検知することを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項７】
前記請求項第１項から第３項までの何れかにおいて、前記送信手段が、複数のアンテナを搭載して周期的に切替えながら、起点信号を含む電磁波信号と位置検知信号を含む磁力波信号とを間欠的に送信し、前記受信手段が前記送信手段から受信した前記起点信号と前記位置検知信号との伝搬時間差および／あるいは伝搬位相差を測定し、前記送信手段からの距離と方向とを測定し、自局の位置を検知することを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項８】
前記請求項第１項から第３項までの何れかにおいて、前記送信手段が、起点信号を含む電磁波信号と位置検知信号を含む磁力波信号とを間欠的に送信し、前記受信手段が、複数のアンテナを搭載して周期的に切替えながら、前記送信手段から受信した前記起点信号と前記位置検知信号との伝搬時間差あるいは伝搬位相差を測定し、前記送信手段からの距離と方向とを測定し、前記送信手段の位置を検知することを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項９】
前記請求項第１項から第８項までの何れかにおいて、前記送信手段が付加情報を含めて送信し、前記固定局あるいは地上局から送信される遠隔制御情報であり、前記移動体から送信されるセンシング情報であり、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項１０】
前記請求項第１項から第９項までの何れかにおいて、前記送信手段が、同期信号、ＭＡＣレイヤ、起点信号、位置検知信号、付加情報、あるいはこれらの組合せを含むスペクトル拡散符号を送信することを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項１１】
前記請求項第１項から第１０項までの何れかにおいて、前記送信手段あるいは受信手段の何れか一方あるいは両方が、複数でありかつ離散的に固定して配置され、低電力で広エリアの通信ネットワークを介してセンターサーバーに接続されることを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項１２】
前記請求項第１項から第１１項までの何れかにおいて、前記移動体が、飛行物体であり、地上走行物体であり、屋内移動物体であり、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【請求項１３】
前記請求項第１項から第１２項までの何れかにおいて、前記送信手段が、マーカに組込まれ、地図上の任意の地点に設置され、地点登録され、ナビゲーションの起点、中継点、あるいは終点として利用され、位置標識として利用され、地図上にカスタマイズされ、あるいはこれらの組合せであることを特徴とする位置検知装置および位置検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微弱な無線機器であって、変動電界および変動磁界によって伝搬する電磁波を用い、変動磁界によって伝搬する磁力波を用い、あるいはこれらの組み合わせを用いる位置検知装置および位置検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電磁波信号を用いる位置測位装置が提案されている。（例えば、特許文献１から４）
【特許文献１】特開２０１２−１３７４７８号
【特許文献２】特許２８９７５３５号
【特許文献３】特許２９８７６５４号
【特許文献４】特開２０１６−１８０６１５号
【０００３】
図７は、特許文献１に記載されている従来の「位置測位装置および距離補正手段」に用いられる、位置測位装置の位置測位データであり、第１送受信手段と第２送受信手段との間を、固定長の同軸ケーブルと可変減衰器とを介して接続し、可変減衰器の減衰量を変化させながら距離を測定した結果、同軸ケーブルが固定長であるにも関わらず、可変減衰器の減衰量を変化させるだけで、測定距離が２０ｍ近く変化する問題点があった。測定誤差を生じる原因は、前記可変減衰器の減衰量を変化させることで、前記受信手段の受信入力が変化すると、受信機内部の伝搬遅延時間が大きく変化し、距離の測定誤差を生じるためである。
【０００４】
前記特許文献１では、前記問題点を改善するために、第２送受信手段で前記無線信号を受信すると、前記第２送受信手段で受信した無線信号から前記起点信号を復調するとともに、前記第２送受信手段の内部で生じる伝達位相誤差もしくは伝達遅延誤差を検出しあるいは推定して補正をし、前記補正した起点信号と同期した位置測位信号を含む無線信号を時分割のタイミングで折返し送信し、前記第１送受信手段において、前記第２送受信手段から受信した位置測位信号を復調するとともに、前記第１送受信手段の内部で生じる伝達位相誤差もしくは伝達遅延誤差を検出しあるいは推定して補正をし、自局で生成した起点信号を基準として前記補正した位置測位信号の伝達位相もしくは伝達遅延時間を測定して、相互間の距離を算出するとしているが、回路が複雑であるにも関わらず誤差補正が不十分であり、高価となる問題点があった。
【０００５】
一方、前記特許文献２に記載されている従来の「トランスポンダ式安全装置」に用いられる距離測定装置では、電波信号と超音波信号との伝搬速度の差を利用して距離の測定を行っており、工場内などの騒音の大きな現場では誤動作が生じるなどの問題点があった。
また、前記特許文献３に記載されている従来の「距離測定装置」に用いられる距離測定装置では、発信された超音波信号が障害物によって反射され、発信点で反射されて受信されるまでの時間によって距離を測定しており、工場内などの騒音の大きな現場では誤動作が生じるなどの問題点があった。
また、前記特許文献４に記載されている従来の「磁力波信号を用いる位置測定装置および位置測位システム」に用いられる距離測定装置では、トランスポンダ式で有り、相手局からの返答を待って距離を測定する必要があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、４１ＭＨｚまでの低い周波数帯域を用い、変動電界および変動磁界によって伝搬する電磁波信号と、変動磁界のみによって伝搬する磁力波信号を用い、両者間の伝搬速度の差を利用して一方向の通信で距離の測定が可能であり、高精度の位置検知装置を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる位置検知装置において、電磁波信号と磁力波信号とを組み合わせることによって、（１）電磁波信号の伝搬速度が毎秒300,000kmと高速であるのに比較して、前記磁力波信号の伝搬速度は太陽から放射される磁気嵐の伝搬速度と同程度である毎秒300km程度であり、両者の伝搬速度の差によって高精度の位置検知が可能となること、（２）従来の電磁波信号を用いる位置検知では、受信機への受信入力レベルが変化することで、受信機内部の伝搬遅延時間が60ns程度変化するために、距離の測定において20m程度の測定誤差を生じること、（３）電磁波信号と磁力波信号とを切替えて用いると、受信入力が変化するために生じる距離の測定誤差が1000分の1に抑制され、測定誤差が2cm程度に縮減できること、（４）従来の電磁波信号の伝搬減衰量が距離の２乗に比例するのに対して、磁力波信号の伝搬減衰量が距離の４乗あるいは６乗に比例するため、屋内での反射波の影響を受けにくいこと、（５）調音波信号のように工場内の騒音などの影響を受けないことなどの利点が得られる。
【０００８】
この発明に係わる位置検知装置では、 共振状態の電磁波アンテナを含み、非共振状態の磁力波アンテナを含み、送信手段を含み、受信手段を含み、伝搬時間差あるいは伝搬位相差の測定手段を含み、あるいはこれらの組合せを含み、前記送信手段が、前記電磁波アンテナを接続し、前記磁力波アンテナを接続し、電磁波信号を送信し、磁力波信号を送信し、自局の識別信号を送信し、自局の位置情報を送信し、付加情報を送信し、位置検知信号を送信し、あるいはこれらの組合せを行い、前記受信手段が、前記電磁波アンテナを接続し、前記磁力波アンテナを接続し、電磁波信号を受信し、磁力波信号を受信し、前記送信手段の識別信号を受信し、前記送信手段の位置情報を受信し、前記付加情報を受信し、前記位置検知信号を受信し、前記伝搬時間差あるいは伝搬位相差の測定手段によって前記送信手段からの距離を測定し、あるいはこれらの組合せを行うことによって、高精度の位置検知が可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
従来から、位置検知に電磁波信号を用いると受信入力の変化によって受信機内部の伝搬遅延時間が変化するために、20m程度の測定誤差を生じる問題点があったため、電磁波と超音波との伝搬速度の差を利用して距離を測定する方法が採用されている。しかし、超音波は周辺の音響雑音によって妨害を受け、周辺の反響雑音の影響を受けるなど、測定誤差を生じる問題点があった。
そこで、電磁波信号と磁力波信号との伝搬速度の差を利用して距離を測定することで、これらの問題を解決し高精度の位置検知を可能とする位置検知装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態における位置検知装置の構成図
【図２】本発明の第１の実施形態における位置検知装置の他の構成図
【図３】本発明の第１の実施形態における受信手段の他の構成図
【図４】本発明の第１の実施形態におけるアンテナ手段の他の構成図
【図５】本発明の第１の実施形態における位置検知信号の構成図
【図６】本発明の第１の実施形態における位置検知のタイミングチャート
【図７】従来の実施例による位置測位データ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１から図６、および請求項１に示すように、変動電界と変動磁界との交互作用によって伝搬する電磁波信号と変動磁界のみによって伝搬する磁力波信号との伝搬速度さを用いる高精度の位置検知装置および位置検知システムにおいて、 前記位置検知装置が、電磁波信号と磁力波信号とを同時あるいは時分割で送信する送信手段と、電磁波信号と磁力波信号とを同時あるいは時分割で受信する受信手段と、あるいはこれらの組合せで構成され、 前記送信手段が電磁波アンテナと磁力波アンテナとを含み、前記受信手段が電磁波アンテナと磁力波アンテナとを含み、放射された電磁波信号と磁力波信号とを受信し、 前記受信手段によって受信された電磁波信号と磁力波信号との伝搬時間差および／あるいは伝搬位相差を測定し、前記受電手段において、前記第１の地点と前記第２の地点との距離を高精度で測定する。
【００１２】
図１から図６、および請求項２に示すように、前記電磁波アンテナと磁力波アンテナとが、同一あるいは一部が同一のアンテナを共振状態としあるいは非共振状態として切替え、共振状態のアンテナと非共振状態のアンテナとを切替え、あるいはこれらの組合せである。
図１から図６、および請求項３に示すように、前記電磁波アンテナが前記電磁波信号の周波数に対して共振状態であり、前記磁力波アンテナが前記磁力波信号の住は数に対して非共振状態で有り、共振状態に近い非共振状態で有り、負荷Ｑが５０以下であり、あるいはこれらの組合せである。
図１から図６、および請求項４に示すように、前記電磁波信号の伝搬速度が毎秒300,000kmであり、前記磁力波信号の伝搬速度が毎秒300kmであると推定され、両者の伝搬速度の差から、高精度で距離を測定する。
【００１３】
図１から図６、および請求項５に示すように、前記送信手段が複数でありかつ離散的に固定して配置され、前記複数の送信手段から起点信号を含む電磁波信号と、位置検知信号を含む磁力波信号とを間欠的に送信し、前記受信手段が移動体に搭載され、前記受信手段が前記送信手段から受信した前記起点信号と位置検知信号との伝搬時間差および／あるいは伝搬位相差を測定し、前記受信手段が前記複数の送信手段からの距離を高精度で測定し、自局の位置を三角法あるいは双曲線航法によって検知する。
【００１４】
図１から図６、および請求項６に示すように、前記送信手段が、移動体に搭載され、前記送信手段から起点信号を含む電磁波信号と位置検知信号を含む磁力波信号とを間欠的に送信し、前記受信手段が複数でありかつ離散的に固定して配置され、前記受信手段が、前記送信手段から受信した前記起点信号と前記位置検知信号との伝搬時間差および／あるいは伝搬位相差を測定し、前記送信手段からの距離を高精度で測定して結果をセンタサーバーに転送し、前記センタサーバーにおいて前記複数の受信手段から転送された測定結果から、前記送信手段の位置を三角法あるいは双曲線航法によって検知する。
【００１５】
図１から図６、および請求項７に示すように、前記送信手段が、複数のアンテナを搭載して周期的に切替えながら、起点信号を含む電磁波信号と位置検知信号を含む磁力波信号とを間欠的に送信し、前記受信手段が前記送信手段から受信した前記起点信号と前記位置検知信号との伝搬時間差および／あるいは伝搬位相差を測定し、前記送信手段からの距離と方向とを測定し、自局の位置を検知する。
図１から図６、および請求項８に示すように、前記送信手段が付加情報を含めて送信し、前記固定局あるいは地上局から送信される遠隔制御情報であり、前記移動体から送信されるセンシング情報であり、あるいはこれらの組合せである。
【００１６】
図１から図６、および請求項９に示すように、前記送信手段が付加情報を含めて送信し、前記固定局あるいは地上局から送信される遠隔制御情報であり、前記移動体から送信されるセンシング情報であり、あるいはこれらの組合せである。
図１から図６、および請求項１０に示すように、前記送信手段が、同期信号、ＭＡＣレイヤ、起点信号、位置検知信号、付加情報、あるいはこれらの組合せを含むスペクトル拡散符号を送信する。
【００１７】
図１から図６、および請求項１１に示すように、前記送信手段あるいは受信手段の何れか一方あるいは両方が、複数でありかつ離散的に固定して配置され、低電力で広エリアの通信ネットワークを介してセンターサーバーに接続される。
図１から図６、および請求項１２に示すように、前記移動体が、飛行物体であり、地上走行物体であり、屋内移動物体であり、あるいはこれらの組合せである。
図１から図６、および請求項１３に示すように、前記送信手段が、マーカに組込まれ、地図上の任意の地点に設置され、地点登録され、ナビゲーションの起点、中継点、あるいは終点として利用され、位置標識として利用され、地図上にカスタマイズされ、あるいはこれらの組合せである。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態による位置検知装置の構成図であり、７００ａは送信アンテナ、７００ｂは受信アンテナ、７０１はスペクトル拡散符号生成手段、７０２はＤＣ／ＡＣインバータ、７０３はインピーダンス変換手段、７０４は帯域通過フイルタ、７０５は受信信号増幅手段、７０６はＡ／Ｄコンバータ、７０７はＤＳＰである。
ここで、送信アンテナ７００ａと受信アンテナ７００ｂとがループアンテナであり、スパイラルアンテナであり、ヘリカルアンテナであり、電磁波信号を送受信するアンテナであり、磁力波信号を送受信するアンテナであり、あるいはこれらの組合せであり、お互いに水平方向に対向しており、お互いに垂直方向に対向しており、お互いの間隔がＤ（ｍ）であり、あるいはこれらの組合せであるものとする。
【００１９】
また、前記スペクトル拡散符号生成手段７０１において、41MHz以下の低い周波帯域を搬送波として用い、入力されたベースバンド信号を低速度のスペクトル拡散符号に変換し、前記ＤＣ／ＡＣインバータ７０２によって電力増幅し、送信アンテナ７００ａから電磁波信号および／あるいは磁力波信号として外部に放射し、前記送信アンテナからはD(m)離れた受信アンテナ７００ｂによって前記電磁波信号および／あるいは磁力波信号として受信し、インピーダンス変換手段７０３によって低インピーダンスの受信入力に変換し、選択フイルタ７０４によって必要な周波数を選択し、受信信号増幅手段７０６によって必要なレベルまで増幅し、ＡＤコンバータ７０６およびデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）７０７によってベースバンド信号に復調する。
【００２０】
また、前記送信手段と受信手段との間の距離を測定するために、前記送信手段から起点信号を含む電磁波信号および／あるいは位置検知信号を含む磁力波を送信アンテナから前記受信手段に向けて間欠的に送信し、前記受信手段が受信アンテナで受信して周波数を選択し、増幅手段で増幅した後にＡＤコンバータによってデジタル信号に変換し、ＤＳＰによって前記起点信号に同期した基準クロックを生成し、前記生成した基準クロックによって前記位置検知信号の伝搬時間あるいは伝搬位相を測定し、前記送信手段からの距離を高精度で測定することができる。
【００２１】
また、前記送信手段が複数組であり、屋内の天井などに間隔を置いて離散的に設置され、前記受信手段が移動体に設置され前記複数組の送信手段の内の少なくとも３局から前記起点信号と位置検知信号とが受信できると、各局からの距離が高精度で測定可能となり、三角法もしくは双曲線航法によって、移動体の現在位置を高精度で検知することができる。
また、従来の電磁波信号の伝搬減衰量が距離の２乗に比例するのに対して、磁力波信号の伝搬減衰量が距離の４乗もしくは６乗に比例するため、後者の磁力波信号の方が屋内での反射波の影響を受けにくい利点が得られる。
【００２２】
ここで、前記受信手段において、前記電磁波信号を用いて受信した起点信号を基準とし、前記磁力波信号を用いて受信した位置検知信号の伝搬時間差あるいは伝搬位相差を測定することで、電磁波信号の伝搬速度が毎秒300.000kmであり、磁力波信号の伝搬速度が実測値で毎秒300km程度であることから、両者の伝搬速度の差が1000倍であることから、前記送信手段からの距離が高精度で測定可能となり、かつ、前記受信手段への受信入力の変化によって生じる受信機内部の伝搬遅延時間によって生じる位置検知誤差が電磁波信号のみを用いて測定する場合の1000分の1に抑制され、±2cm程度の誤差に縮減されることから、高精度の位置検知が可能となる。
また、磁力波信号を用いると、アンテナが非共振状態であるため帯域幅を拡大できることから、スペクトル拡散符号を含む広帯域の信号を用いることが可能となる。
【００２３】
図２に本発明の第１の実施形態における位置検知装置の他の構成図を示し、７００ａ、７００ｂは低い周波帯域のアンテナ、８０１ａ、８０１ｂは磁性体、８０２ａ、８０２ｂは共振コンデンサ、８０３ａ、８０３ｂは切替手段、８０４はＭＯＳＦＥＴインバータ、８０５は位置測位送信手段、８０６はソースホロア変換手段、８０７は位置測位受信手段である。
ここで、低い周波帯域のアンテナ７００ａ、７００ｂと共振コンデンサ８０３ａ、８０３ｂとは、直列共振あるいは並列共振状態で有るものとする。
【００２４】
また、前記切替手段８０３ａ、８０３ｂは、電磁波信号を送受信する場合には共振コンデンサ側に、磁力波信号を送受信する場合にはアンテナ側に、前記制御手段によって切替えられる。
一方、前記位置測位送信手段では、同期信号、ＭＡＣレイヤ、起点信号、位置検知信号、付加情報、あるいはこれらを組合せによるデジタル信号を生成し、前記ＭＯＳＦＥＴインバータによって、前記生成されたデジタル信号を電力増幅し、低インピーダンスの信号電力として出力する。
また、前記位置測位受信手段では、受信周波数の選択、受信信号の増幅、スペクトルの逆拡散、誤り訂正、距離の測定、あるいはこれらの組合せを行い、位置検知の結果を出力する。
【００２５】
図３に本発明の第１の実施形態における受信手段の他の構成図を示し、６００は誘導結合する変動磁界、６０１は局部発振手段、６０２はＭＩ素子ミキサ、６０３は検出コイル、７０３はインピーダンス変換手段、７０４は帯域通過選択手段、７０８は中間周波増幅手段である。
ここで、前記ＭＩ素子ミキサ６０２に変動磁界６００が誘導結合すると、ＭＩ素子ミキサの抵抗成分が急激に変動し、ＭＩ素子の２乗特性によって局発周波数と混合されて中間周波数を発生し、当該中間周波数を検出コイル６０３で検出し、インピーダンス変換手段７０３によって低インピーダンスに変換され、帯域通過選択手段７０４によって中間周波信号を選択し、中間周波増幅器７０８で増幅して出力する。
また、ＭＩ素子ミキサは超小型化が可能であり、電磁波信号の変動磁界成分と、磁力波信号の変動磁界とを受信することが出来る。
【００２６】
図４に本発明の第１の実施形態におけるアンテナ手段の他の構成図を示し、６００は誘導結合する変動磁界、７００ａから７００ｄは低い周波帯域のアンテナ、８１１はアンテナ切替手段、８１２はアンテナ接続コネクタ、９００はアンテナ配置図である。
ここで、低い周波帯域のアンテナ７００ａから７００ｄは、アンテナ配置図９００に示すように等間隔で配置され、アンテナ切替手段によって周期的に切替えられ、アンテナコネクタを介して前記受信手段に接続され、前記アンテナ手段によって前記送信手段が位置する方向を測定できる。
また、前記低い周波帯域のアンテナ７００ａから７００ｄは、伝搬速度が毎秒300km程度の磁力波信号の波長の４分の１程度（周波数が１．５ＭＨｚで間隔が５ｃｍ）とすることで、前記磁力波信号が放射された方向の測定誤差は±１°以下が実現可能である。
【００２７】
図５は、本発明の第１の実施形態における測定信号の構成図であり、６１は同期信号(Start Frame Delimiter)、６２はＭＡＣレイヤ、６３−１から６３−ｎは起点信号であり、かつ６１?６３は電磁波信号として送信され、６４−１から６４−ｎは位置検知信号であり、かつ磁力波信号として送信される。
ここで、前記同期信号６１は複数ビットのユニークワードであり、前記送信手段と受信手段との間で大まかな制御タイミングを合わせるためのものである。
【００２８】
また、前記ＭＡＣレイヤ６２は、自局の識別番号、相手先番号、付加情報、あるいはこれらの組合せから構成されるが、低い周波帯域ではデータの伝送速度が制限されるため簡略化する必要がある。
また、前記起点信号６３は、電磁波信号として送信され、前記送信手段と受信手段との間でより精密な同期を確立するための信号である。
一方、前記位置測位信号６４は、磁力波信号として送信され、前記送信手段と受信手段との間の距離および／あるいは方向を多かい精度で測定するための信号である。
【００２９】
また、前記間欠送信の時間と間隔は前記送信手段の設置密度によって制限を受けるが、前記間欠送信の間隔をＣＲ発振器などの自励発振器で制御することで、複数の送受信手段の間で相互間の同期を取らず非同期で間欠送信できることから、重複する確率が低くなり、経済的な装置運用が可能となる。
また、前記測定信号は通常スペクトル拡散符号として送受信される。
【００３０】
図６は、本発明の第１の実施形態における位置検知のタイミングチャートであり、７１ａは前記受信手段が受信した起点信号、７１ｂは前記受信手段が受信した位置測位信号、７２は起点信号と位置測位信号との伝搬時間差あるいは伝搬位相差、７３ａ、７３ｂは時間軸である。
ここで、７１ａは前記送信手段から電磁波信号として送信され、前記受信手段で電磁波信号として受信した起点信号であり、７１ｂは前記送信手段から磁力波信号として送信され、前記受信手段で磁力波信号として受信した位置測位信号であり、７２は両者間に生じた伝搬遅延時間差あるいは伝搬遅延位相差である。
【００３１】
また、電磁波信号の伝搬速度をCm(m/s)とし、磁力波信号の伝搬速度をCn(m/s)とし、前記送信手段から電磁波信号として送信される起点信号をASin(ωt)とすると、前記起点信号が距離L(m)を伝搬し受信手段で電磁波信号として受信するとBSin(ωt+(2πL/Cm))に変化し、一方、前記送信手段から磁力波信号として送信される位置検知信号をCSin(ωt)とすると、前記位置検測位信号が距離L(m)を伝搬し受信手段で磁力波信号として受信するとDSin(ωt+(2πL/Cn))に変化するものとする。
前記受信手段で受信した起点信号と位置測位信号との位相差θは、θ=(2πL/Cn)-(2πL/Cm)となり、Cm＞＞Cnの場合、θ≒(2πL/Cn)となり、距離L(m)は、L=(θ*(Cn/2π))から求められる。
【００３２】
以上の説明では、低い周波数帯域を用いる位置検知装置について述べたが、前記電磁波信号の伝搬損は距離の２乗に比例して増加するのに対して、前記磁力波信号の伝搬損は距離の４乗あるいは６乗に比例して増加するので、前記磁力波信号によって測定可能な距離に制約を受けるが、屋内などの閉空間では、逆に前記磁力波信号では反射波が急激に減衰するため、反射波の影響を受けにくい利点があり、複数台の固定局を広いエリアに設置し、通信ネットワークに接続することで、広域での高精度の位置検知システムとして活用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は上記のように構成されているため、高精度の位置検知装置位置検知システムが屋内・屋外を問わず安価に実現できることから、実用的価値が高いものである。
【符号の説明】
【００３４】
７００ａ、７００ｂ              低い周波帯域のアンテナ
８０２ａ、８０２ｂ              共振コンデンサ
８０３ａ、８０３ｂ              切替手段
８０４                          ＭＯＳＦＥＴインバータ
８０５                          位置測位送信手段
８０６                          ソースホロア変換手段
８０７                          位置測位受信手段
【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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