(57)【要約】  モバイルトランスミッタの位置及び向きを決定する方法及び装置でが提供される。モバイルトランスミッタは、互いに対して予め定められた角度で配置されている少なくとも２つの直線偏光アンテナを含む。モバイルトランスミッタと同期可能であり、位置が分かっている複数のレシーバそれぞれが、円偏光アンテナによって予め定められたキャリア周波数の送信信号を受信する。方法は、キャリア位相計測値を定義する、モバイルトランスミッタ及びレシーバの間の送信経路の場の理論モデルを設定する段階と、カルマンフィルタに場の理論モデルを実装する段階と、キャリア位相計測値及び／又は到着時間の計測値の観点からレシーバの信号を評価する段階とを含む。さらに、カルマンフィルタで、場の理論モデルと、レシーバの信号から定まるキャリア位相計測値及び／又は到着時間の計測値を利用して、モバイルトランスミッタの位置及び向きを決定する段階とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイルトランスミッタの位置及び向きを決定する方法であって、
前記モバイルトランスミッタは、互いに対して予め定められた角度で配置されている少なくとも２つの直線偏光アンテナを含み、前記モバイルトランスミッタと同期可能であり、位置が分かっている複数のレシーバそれぞれが、円偏光アンテナによって予め定められたキャリア周波数の送信信号を受信し、
前記方法は、
キャリア位相計測値を定義する、前記モバイルトランスミッタ及びレシーバの間の送信経路の場の理論モデルを設定する段階と、
カルマンフィルタに前記場の理論モデルを実装する段階と、
キャリア位相計測値及び到着時間の計測値の少なくとも一方の観点から前記レシーバの信号を評価する段階と、
前記カルマンフィルタで、前記場の理論モデルと、前記レシーバの信号から定まる前記キャリア位相計測値及び前記到着時間の計測値の少なくとも一方を利用して、前記モバイルトランスミッタの前記位置及び前記向きを決定する段階と
を備える方法。
【請求項２】
前記場の理論モデルを設定する段階は、
位置及び向きが予め定められている送信アンテナが生成する電磁界を決定する段階と、
前記電磁界のベクトル場表現における位置のわかっているレシーバそれぞれにおいて前記送信アンテナが生成する前記場の強度を定める段階と、
前記ベクトル場表現の場の強度の成分を利用して、それぞれのレシーバの、２つの直線ダイポールによりモデル化される円形アンテナに誘導される複素電流を決定する段階と、
位相角を、前記電流からキャリア位相計測値として規定する段階と
を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
２つの直線ダイポールから前記円形アンテナの前記モデルによって誘導される前記電流を決定するとき、移相器の９０度のシフトを考慮に入れる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
送信アンテナが生成する前記電磁界は、ヘルツダイポールの場の方程式を利用して、又は、表形式に記録されている球における送信アンテナの場の強度分布の実質計測値により決定される、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
コサインマトリックス又は四元数の形の回転マトリックスを利用して、トランスミッタの座標系及びレシーバの座標系を、基準座標系に変換する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
各送信アンテナの前記場の理論モデルは、各レシーバとの関連で設定される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記トランスミッタ及びレシーバは、ＴＤＯＡ法の利用、位置が分かっている他の同期レシーバ、及び前記トランスミッタ及びレシーバに提供されているクロック間のずれの継続的な推定、の少なくとも１つにより同期される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記キャリア位相計測値及び前記到着時間の計測値の少なくとも一方は、向き及び位置が分かっている基準トランスミッタを利用して生成される較正値によって較正される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記カルマンフィルタは、全てのレシーバに供給された前記キャリア位相計測値及び前記到着時間の計測値から、位置座標及び前記向きを決定する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
モバイルトランスミッタの位置及び向きを決定する装置であって、前記モバイルトランスミッタは、互いに対して予め定められた角度で配置されている少なくとも２つの直線偏光アンテナを含み、前記装置は、
前記モバイルトランスミッタと同期可能であり、位置が分かっており、それぞれが円偏光アンテナを有する複数のレシーバと、
キャリア位相計測値を決定するための前記モバイルトランスミッタ及びレシーバの間の送信経路の場の理論モデルを実装するカルマンフィルタと、
キャリア位相計測値及び到着時間の計測値の少なくとも一方の観点から前記レシーバから供給されたレシーバ信号を評価する評価デバイスと
を備え、
前記カルマンフィルタは、前記送信経路の前記場の理論モデルを利用して、前記評価デバイスから供給された前記キャリア位相計測値及び前記到着時間の計測値の少なくとも一方を利用して、前記モバイルトランスミッタの前記位置及び向きを決定するよう設計されている、装置。
【請求項１１】
前記カルマンフィルタは、アンセンテッド・カルマンフィルタである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
好適には位相ロックされた形で相互接続される少なくとも３つのレシーバが、前記モバイルトランスミッタの位置特定システムを形成するために提供される、請求項１０又は１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイルトランスミッタの位置及び向きを決定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許第１５５６７１３号明細書から、固定レシーバの複数のレシーバ及び信号処理ネットワークが、トランスミッタが発信した信号を受信する、少なくとも１つのモバイルトランスミッタの位置を継続してリアルタイムにトラッキングする方法及び装置が公知である。伝送時間（times of traveling：ＴＯＡ（到着時間）値として知られている）は、受信信号から、トランスミッタと各レシーバとの間で決定され、例えば、１２個のＴＯＡ値が１２個の固定レシーバから得られた場合、レシーバのうち１つを参照することで、１１の時間差（ＴＤＯＡ（到着時間差）値としても知られている）が形成され、これを利用して、トランスミッタのそれぞれの位置が、カルマンフィルタに実装されている双曲線三角測量（hyperbolic triangulation）により計算される）。この方法及びこの装置は、例えば、フットボール場等の競技場でのボール及び／又はプレーヤをリアルタイムにトラッキングする用途に利用されてきた。
【０００３】
このような公知のシステムでは、例えばボールに取り付けられた回転モバイルトランスミッタにより、歪曲されたキャリア位相計測値が生成され、次いでこれにより、トランスミッタの位置に関する結果が歪曲される。ボールがより早く回転するほど、この干渉は大きくなる。この効果は、利用されるアンテナの選択に原因がある。トランスミッタは、通常、直線ダイポールで直線偏光波を発する。受信側では円偏光アンテナが利用されて、偏光面が、ボールの、又はトランスミッタの回転によって回転するが、これは、レシーバにおいてキャリア周波数のシフトとして感知される。キャリア周波数からのキャリア位相計測値は、この干渉効果によって歪曲されてしまうので、距離又は距離の変化の信頼できる計測量ではなくなる。キャリア位相計測値を位置の計算に組み込むと、多かれ少なかれ位置誤りが生じる。この問題の解決案としては、信号の伝送時間の比較的不正確な符号位相計測のみを利用することになるので、位置計算でキャリア位相計測又はキャリア位相計測値を利用しない、という方法がある。
【０００４】
言及した先行技術において得られる物理的効果は、ＧＰＳシステム等の他のシステムでも存在しており、このＧＰＳシステムでは、誤りは、２つの衛星の計測値の間に位相差が生じてから削除される。この場合は、大体の場合にそうされるが、受信側アンテナが、垂直軸周りにだけ回転される、ということが前提条件となる。上述した先行技術における位置特定方法では、トランスミッタが完全に無作為な回転をする、ということが、ＧＰＳシステムにおける用途では誤りを補償できなかった原因である。
【０００５】
米国特許３５４００４５号明細書は、上述した物理的効果を向きの測定に応用した先行技術であり、この文献の技術では、衛星通信で偏光面の配置を規定して制御している。この場合、衛星信号の偏光面の角度は、左円偏光電磁場成分と右円偏光電磁場成分とを同時に受信することができるターンスタイルアンテナを利用して計測される。米国特許第７１２３１８７号明細書では、「標準的なＧＰＳアンテナ構成」（つまり、右円偏光アンテナをトランスミッタとレシーバとで利用する）を利用するＧＰＳレシーバの配置が決められている。この場合において、ＧＰＳシステムの２つのキャリア周波数を利用して、２つの成分を回転中に異なる位相変化において判断したり、分離させたりすることができ、この処理中には、両方の位相計測値が同様の変化をして、距離の変化から、位相の変化は、それぞれの波長に応じたものとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、モバイルトランスミッタの無作為な回転により生じる計測誤りがないために、トランスミッタの位置決定性能の向上したモバイルトランスミッタの位置及び向きを決定する方法及び装置の作成である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明においては、方法に関する独立請求項の特徴と、装置に関する独立請求項の特徴とにより達成される。
【０００８】
従属請求項に開示されている方法によって、さらなる進歩及び向上点が得られる可能性がある。
【０００９】
少なくとも２つの直線偏光アンテナを含むモバイルトランスミッタと、それぞれが円偏光アンテナを１つだけ有している複数のレシーバとを備えるシステムであって、キャリア位相計測値を定義する、モバイルトランスミッタ及びレシーバの間の送信経路の場の理論モデルが設定され、既に分かっているモバイルトランスミッタの位置と向きとから、キャリア位相計測値が決定され、カルマンフィルタに場の理論モデルが実装され、次に、キャリア位相計測値及び／又は到着時間の計測値の観点からレシーバの信号が評価されることで、トランスミッタとレシーバとの間の距離が決定され、カルマンフィルタにおける場の理論モデルと、レシーバの信号から定まるキャリア位相計測値及び／又は到着時間の計測値を利用して、モバイルトランスミッタの位置及び向きが決定されるシステムが提供される。本発明によれば、位置特定システムを形成する装置を利用して距離及び向きの情報を定めて、これら情報を互いから分離させることができる。これによりモバイルトランスミッタの回転中の位置誤りが克服され、向き及び回転率情報を得ることができ、例えばモバイルトランスミッタを搬送するボールのスピンを決定することができ、且つ、向き推定のためのさらなるハードウェアが不要とすることができる。
【００１０】
２つの直線偏光アンテナをトランスミッタで利用することで、３度の自由度を決定して完全な向きを達成することができる。１つの円偏光受信アンテナ（右円偏光（ＲＨＣＰ）であっても左円偏光（ＬＨＣＰ）であってもよい）のみを受信側に設けることで、レシーバのハードウェア要件を大幅に軽減することができる。
【００１１】
各レシーバにおいてハードウェアを減らすと、２つの未知の変数に利用可能な計測量が１つだけになることから、距離及び向きの変化が起こったときに、直接観察する（direct observability）目的からは、不利になる。しかしながら、位置特定システム全体の全てのレシーバにおける量をカルマンフィルタの入力量として利用することで、位置座標及び／又は向きを決定することができる。
【００１２】
場の理論モデルの設定を、モバイルトランスミッタの各送信アンテナで、つまり、各レシーバで異なる送信アンテナ配置で、繰り返す。
【００１３】
好適には各レシーバから同じ距離に２つの送信アンテナを配置することで、レシーバで２つの独立した位相計測値を得る。これら位相計測値の差を決定するものは、送信アンテナ間で異なる角度調節のみである。２つの送信アンテナで距離が異なる場合には、モバイルトランスミッタの回転においては、この距離の差も位相計測値に影響を及ぼす。もちろん、これも考慮に入れた上で計算を行う。
【００１４】
本発明においては、送信アンテナが生成した電磁場を決定することで場の理論モデルを設定する。このモデルでは、送信アンテナの位置及び向きを、分かっているものとして予め定義しておき、さらに、送信アンテナが生成する場の強度を、位置が分かっているレシーバで規定して、場の強度の成分を利用して、ベクトルの場表現において、レシーバの円形アンテナに誘導される複素電流を決定する。ここで、円形アンテナは、２つの直線ダイポールを利用してモデル化され、最終的に、キャリア位相角を、受信アンテナの電流又は場の理論モデル全体をキャリア位相計測値として、導出する。この説明は、１つのレシーバに１つの送信アンテナが関連付けられている場合に関して行われるが、１つのレシーバに第２の送信アンテナが関連付けられている場合であっても、全てのレシーバに対して計算を繰り返すことにより、応用可能である。
【００１５】
２つの直線ダイポールの円形アンテナモデルによって誘電電流又は全誘電電流を決定するときは、移相器により９０度シフトさせて、モデルを完成させる。
【００１６】
位置及び向きが分かっているとき、送信アンテナが生成する電磁界は、ヘルツダイポールの場の方程式を利用して決定したり、又は、表形式に記録されている球における送信アンテナの場の強度の分布の実際の計測値によって決定したりすることができる。
【００１７】
本発明では、トランスミッタの座標系を基準座標系に変換するために、コサインマトリックス又は四元数の形の位置ベクトル及び回転マトリックスを向きに対して利用することができるが、後者は、推定が必要な状態が少ないために、計算時間を減らすことができることから、カルマンフィルタで利用されると好適である。
【００１８】
必要となるトランスミッタとレシーバとの間の同期には、位置の分かっている別のレシーバ（つまり、複数のレシーバと同期されている同期レシーバ）を利用することができる。この方法では、レシーバ信号とトランスミッタとの間で、到着時間のずれ、及び／又は、キャリア位相のずれを計算したり、又は、トランスミッタとレシーバとの間に存在しているクロック間のずれを継続して推定したりすることで同期を試みることができる。最後に、トランスミッタ及びレシーバに対して原子時計を利用することで、高い同期精度を達成することができる。システムには複数のレシーバが配置されるので、さらなる同期レシーバの配置は必要がない。
【００１９】
キャリア位相計測値及び到着時間値は、好適には、向き及び配置が分かっている基準トランスミッタの助けを得て生成される較正値により較正されるとよい。
【００２０】
本発明では、モバイルトランスミッタの位置及び向きを決定する装置であって、モバイルトランスミッタは、互いに対して予め定められた角度で配置されている少なくとも２つの直線偏光アンテナを含み、装置は、モバイルトランスミッタと同期可能であり、位置が分かっており、それぞれが、モバイルトランスミッタ及びレシーバの間の送信経路の場の理論モデルを実装して、これによりキャリア位相予測値が決定される円偏光アンテナ（カルマンフィルタ）を有する複数のレシーバ（少なくとも３つ）と、キャリア位相計測値及び／又は位相差角及び／又は到着時間値の観点からレシーバが供給するレシーバ信号を評価する評価デバイスと備え、カルマンフィルタは、場の理論モデルとそれぞれ円偏光アンテナを有するレシーバから供給されたレシーバ信号とを利用して、且つ、評価ユニット固有のキャリア位相値及び／又は到着時間値から、モバイルトランスミッタの位置及び向きを決定するよう設計されている、装置が提供される。従って、本発明の装置を利用することで、回転トランスミッタが存在していても、比較的少ないハードウェア数で、位置誤りなくモバイルトランスミッタの向き及び位置両方を規定することができる。
【００２１】
カルマンフィルタとしては、非線形の計測方程式を取り扱うことができる「アンセンテッド・カルマンフィルタ」が特に好適である。さらに、拡張カルマンフィルタとして知られているものを利用することもできるが、この場合にはさらなる計算が必要となるだろう。
【００２２】
本発明の実施形態の例を図面に示し、以下で詳述する。図面の簡単な説明を以下に記す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】トランスミッタとレシーバとを有する本発明の装置の一部の概略図である。
【図２】場のモデルに利用される座標系を示す。
【図３】本発明における装置を、競技場（playing field）にある、モバイルトランスミッタを有するボールの位置特定システムに応用したときの、本発明の装置の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
位置特定システム（図３）で利用されて、モバイルトランスミッタ１０の位置及び向きを決定するモバイルトランスミッタ１０及びレシーバ１２の概略図が図１に示されている。２つの直線偏光アンテナ１１がトランスミッタ１０に接続されて、予め分かっている角度（好適には９０度）で互いに対して回転して、別々の向きの波面を発光する。上述したように、トランスミッタ１０の位置は、固定レシーバ１２に対して変更することができる。固定レシーバ１２に対しては、円偏光アンテナ１３が１つだけ接続されている。これが右円偏光か左円偏光かは、本発明の装置の構成にとって重要な事項ではないが、磁界の回転の方向は、分かっている必要がある。例である実施形態では、送信アンテナ１１同士が、レシーバ１２から等距離で配置されており、同じ位相の中心を有していることを意味している。しかし、２つの送信アンテナの位相の中心が等しいことは、本発明の方法及び／又は装置の構成に必須な事項ではない。
【００２５】
トランスミッタ１０は、自身のアンテナ１１からそれぞれ交互に、又は同時にトランスミッタ信号を送信するが、これらトランスミッタ信号は、それぞれ異なる偏光直線面において予め定められたキャリア周波数を有している。例えばトランスミッタ信号が同時送信されるときなどに、レシーバ１２では、受信した信号を多重法によって分離する必要がある。評価デバイスが、レシーバ１２（図３参照）に接続されて、キャリア位相値及び／又は位相角差及び送信された信号の到着時間値に従って、レシーバ信号を評価するが、これに関しては後述する。キャリア位相計測値は、距離及び向きに関する情報を含んでいる。より詳しくは、各位相計測値が、トランスミッタ１０とレシーバ１２との間の距離に依存している成分と、トランスミッタとレシーバとの間の相対的な向きに依存している第２の成分とからなる。２つの送信アンテナ１１によって、レシーバ１２では２つの独立した位相計測値が利用可能であるが、位相計測値の間の差異を決定づける要因は、この実施形態ではレシーバから等距離に送信アンテナが配置されるために、送信アンテナ同士の位置の差異のみとなる。２つの送信アンテナ１１の間の角度差は、レシーバ１２の視点から定めることができ、この角度の大きさはトランスミッタ１０の向きに応じて決定され、この角度差は、２つのレシーバ信号のキャリア位相計測値間の差異によって計測することができる。
【００２６】
この角度差の向きを明瞭とするべく、本発明の装置（図３参照）は、自身の含む評価デバイス４内にカルマンフィルタを含み、カルマンフィルタには図２に示す構成に基づいて設定される場の理論モデルが実装されている。このモデルは、直線送信アンテナ１５及び円形受信アンテナ１６をモデル化したものであり、２つのターンスタイルアンテナから形成されている。送信アンテナ１５は、いわゆる本体フレーム（ｂ−フレーム）の内部のｚ方向で示されており、受信アンテナの座標系は、いわゆるｒフレーム（レシーバフレーム）で表す。これら２つの座標系は、ナビゲーションフレーム（ｎフレーム）と称される基準座標系からシフトされ回転されたものであってよい。
【００２７】
モデルを決定するために、トランスミッタ１０の、又はトランスミッタアンテナ１１の位置を、位置ベクトルとして仮定して、トランスミッタ１０又はトランスミッタアンテナ１１の、基準座標系（ｎフレーム）に対する配置又は向きを、回転マトリックス、コサインマトリックス、又は四元数の形態で想定しておく。さらに、位置ベクトル及び配置として、受信アンテナ１３の、又はレシーバ１２の位置は分かっているが、この場合であっても、位置ベクトル、回転マトリックス、又は、四元数を利用して、基準座標系とレシーバフレームとの間の変換を行う。受信アンテナ１６の位置は、先ず、送信アンテナ１５の視点から見て定められ、つまり、上述した回転マトリクス及び四元数を利用してｂフレーム座標で表現される。加えて、送信アンテナ１５又は送信アンテナ１１の１つにより生成される電磁界は、ヘルツダイポールの場の方程式を利用して、球座標で定めることができる。別の方法としては、「アンテナパターン」として実質的な場を計測して、これを表形式で記録するものがあり、この方法には、理想的な記述値とは異なる実際のアンテナ特性を利用することができる、という利点がある。
【００２８】
送信アンテナが放射する場は、次に、レシーバの位置で計算されるが、この計算には、前に決定された、トランスミッタ又はトランスミッタアンテナからみたレシーバの位置、及び、放射電磁場の場の方程式が利用される。トランスミッタ又は送信アンテナが生成するレシーバにおける場の強度は、複素数ベクトルによって数学的に記述することができ、座標変換の後に、基準座標系（ｎフレーム）に対するベクトル場の画像が得られる。次に受信アンテナの配置も考慮に入れて、図２に従って２つのダイポールから円偏光アンテナを形成する。ここでは、９０度移相器を設け、回転マトリックスを使って配置を基準座標系の座標にも示している。次に、受信アンテナの各ダイポールの誘導電流を、配置された受信アンテナで場の強度から定め、これを移相器と適切に組み合わせて、円形受信アンテナ１３の誘導電流を形成することができる。位相角は、最終的には複素表現から抽出され、次に、直線送信アンテナで生成されうる円形受信アンテナの電流を与えられて良く、位相角は、キャリア位相の計測値に対応している。従って、計測方程式全体を、送信アンテナの位置及び向きに従って位相計測値について記述する。上述したような決定方法を、図１のレシーバ１２に関連している第２の送信アンテナについても繰り返す。本発明の装置には複数のレシーバが含まれているので（図３参照）、同じ方法で決定プロセスを各レシーバに行うことができる。
【００２９】
次に、記載した場のモデルをカルマンフィルタの計測モデルとして実装する。例えばアンセンテッド・カルマンフィルタが評価装置４に提供される。カルマンフィルタは、状態フィルタであり、つまり、状態がシステムで認識され、計測値を状態（場のモデル）から計算する方法に関する計算の仕様が予め定義されており、カルマンフィルタは次に、計測値の状態を逆算する。評価デバイス４に（つまりカルマンフィルタに）実装された場のモデルを有する図１に示すシステムでは、少なくともトランスミッタ１０の３つの位置座標と四元数の４つの状態とが（これらの結果、向きが分かる）、状態として利用される。従って、レシーバ１２における少なくとも３つのレシーバにおける（移動トランスミッタ１０により開始された）レシーバ信号は、評価デバイス４内で、キャリア位相計測値とおそらくは到着時間値との観点から評価され、カルマンフィルタに対して計測量として供給され、これを利用することで、トランスミッタの位置及び向きを逆算することができる。この処理は繰り返し行われることで、開始されてから、カルマンフィルタは、計測と所定の予測値との間の差異が、場のモデルを計測モデルとして利用した結果、最小となるように状態ベクトルを適合させる。
【００３０】
上述した実施形態では、トランスミッタ１０とレシーバ１２とが互いに同期されていることを前提とした。通常は、トランスミッタクロック及びレシーバクロックは、相互連結されているわけではなく、動作が同期しない。従って、トランスミッタとレシーバとの間には周波数オフセットが生じ、この結果、位相計測値の歪みが生じる。これを防ぐために、図１に示す配置に加えて、位置の分かっている別のレシーバを提供することができる。もちろん、このレシーバは、他のレシーバと同期されねばならない。この第２のレシーバは、同様にトランスミッタ信号を受信して、ＴＤＯＡ法を利用することで、２つの計測値を差し引くことで未知の送信時間をなくすことができる。トランスミッタとレシーバとの間のクロックのずれも継続して推定することができるが、この機能も、位置及び向きを決定するために、カルマンフィルタ内に統合又はモデル化することができる。
【００３１】
最後に、絶対値が変形されている位相計測値を補正する較正も必要である。これを実行するために、位置及び向きが分かっている基準トランスミッタを提供して、レシーバ信号からの計測値をそれぞれの予測値と比較する。計測値と予測値との間の差分を較正値として、これを考慮に入れて、他の全ての計測を行う。
【００３２】
図３は、競技場を動くモバイルトランスミッタ１０を有するボール２を継続してトラッキングするために利用される位置特定システムに応用された本発明の装置を示す。この実施形態では、４つのレシーバ３が、競技場内に、レシーバ１２に対応するよう固定配置されており、互いに時間的に同期されている。本実施形態では、４つのレシーバ３は、同じクロックソースに接続されており、固定線により、さらに、無線その他の送信手段で、１以上のプロセッサを有する評価デバイス４に接続されているものとして示されている。もちろん、さらに多くのレシーバを設けることで、オブジェクト２の位置を特に正確にトラッキングすることもできる。プロセッサ又は評価デバイス４は、上述したようにカルマンフィルタを含んでおり、レシーバ３は、円偏光アンテナを有し、ボール２内に設けられたトランスミッタ１０は、９０度回転された２つの直線偏光アンテナ１１を有している。この例では、位置及び向きが固定された基準トランスミッタ５が示されており、較正用に利用することができる。図３に示す装置では、全てのレシーバ３が同じクロックに接続されているので、同期して動作する。ボール２内のトランスミッタ１０はこのクロックにアクセスすることができないので、計測誤りを較正する必要がある。これは、両方ともが同じ周波数シフトを受けている２つのレシーバ３からの計測値を差し引くことで実行される。
【００３３】
トランスミッタ１０は、ＴＤＭＡ法により、２つの送信アンテナ１１のうち１つから交互に送信を行う。しかし、他の多重法（例えばＣＤＭＡ，ＦＤＭＡ等）を利用することもできる。
【００３４】
上述したように、全てのレシーバ３がトランスミッタ信号を受信して、評価デバイスは、全てのレシーバ３のレシーバ信号から、それぞれキャリア位相計測値及び到着時間を定めて、これらをカルマンフィルタに入力量として供給し、このカルマンフィルタは、四元数／向きの４つの状態及び３つの位置座標を出力する。
【００３５】
速度、加速度、回転率、周波数シフト、その他の計測誤り等のその他のパラメータをカルマンフィルタにモデル化することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2013534631.tif 000007
2013534631.tif 000008
2013534631.tif 000009
2013534631.tif 000010
2013534631.tif 000011