(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線信号の基準となるキャリア周波数の基準クロックを生成する移動局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する移動局と、
第２の無線信号の基準となるキャリア周波数の基準クロックを生成する基準局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する基準局と、
固定局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナとを有する少なくとも３つ以上の固定局とから構成される位置検知システムであって、
３つ以上の前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、それぞれ非同期で独立に動作し互いに同じ周波数の基準クロックを生成し、
前記移動局は、間欠的に前記移動局用基準クロック回路のキャリア周波数の基準クロックに基づく前記第１の無線信号を送信し、
前記基準局は、予め決められた位置に配置され間欠的に前記基準局用基準クロック回路のキャリア周波数の基準クロックに基づく前記第２の無線信号を送信し、
前記各固定局は、前記第１の無線信号を受信して該第１の無線信号に含まれるキャリア位相と前記各固定局の前記各基準クロックの位相との位相差をそれぞれ抽出し、前記第２の無線信号を受信して該第２の無線信号に含まれるキャリア位相と前記各固定局の前記各基準クロックの位相との位相差をそれぞれ抽出し、
前記移動局と前記各固定局との間の位相差情報と、前記基準局と前記各固定局との間の位相差情報とを用いて、前記各固定局の前記基準クロックの位相オフセットをキャンセルし、異なる前記固定局間のキャリア位相差を算出し、該キャリア位相差を用いて前記各固定局と前記移動局との間の距離差を得て、複数の前記距離差から前記移動局の位置を算出することを特徴とした位置検知システム。
【請求項２】
前記移動局は、前記基準局が前記第２の無線信号を送信するためのトリガ無線信号を送信し、
前記基準局は、無線信号受信回路と受信アンテナとを有し、
前記基準局は、前記移動局が送信した前記トリガ無線信号を受信したときに前記第２の無線信号を送信する請求項１に記載の位置検知システム。
【請求項３】
前記移動局の前記移動局用基準クロック回路と前記基準局の前記基準局用基準クロック回路との少なくともいずれか一方は、前記各固定局の前記各固定局用基準クロック回路と同じ周波数の基準クロックを生成する請求項１に記載の位置検知システム。
【請求項４】
前記移動局は、前記トリガ無線信号と前記第１の無線信号とを所定の時間間隔をもって送信する請求項２に記載の位置検知システム。
【請求項５】
３つ以上の前記固定局のうち少なくとも１つの固定局は、前記基準局の機能を兼ね備えて、前記第２の無線信号を送信する請求項１に記載の位置検知システム。
【請求項６】
前記移動局の前記移動局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、
前記移動局は、２種類以上のキャリア周波数の前記第１の無線信号を送信する請求項１に記載の位置検知システム。
【請求項７】
前記基準局は、前記移動局と同じ２種類以上のキャリア周波数の前記第２の無線信号を送信する請求項６に記載の位置検知システム。
【請求項８】
第１の無線信号の基準となるキャリア周波数の基準クロックを生成する移動局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する移動局と、
第２の無線信号の基準となるキャリア周波数の基準クロックを生成する基準局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する基準局と、
固定局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナとを有する少なくとも３つ以上の固定局とから構成される位置検知システムを用いた位置検知方法であって、
３つ以上の前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、それぞれ非同期で独立に動作し互いに同じ周波数の基準クロックを生成し、
前記移動局は、間欠的に前記移動局用基準クロック回路のキャリア周波数の基準クロックに基づく前記第１の無線信号を送信し、
前記基準局は、予め決められた位置に配置され間欠的に前記基準局用基準クロック回路のキャリア周波数の基準クロックに基づく前記第２の無線信号を送信し、
前記各固定局は、前記第１の無線信号を受信して該第１の無線信号に含まれるキャリア位相と前記各固定局の前記各基準クロックの位相との位相差をそれぞれ抽出し、前記第２の無線信号を受信して該第２の無線信号に含まれるキャリア位相と前記各固定局の前記各基準クロックの位相との位相差をそれぞれ抽出し、
前記移動局と前記各固定局との間の位相差情報と、前記基準局と前記各固定局との間の位相差情報とを用いて、前記各固定局の前記基準クロックの位相オフセットをキャンセルし、異なる前記固定局間のキャリア位相差を算出し、該キャリア位相差を用いて前記各固定局と前記移動局との間の距離差を得て、複数の前記距離差から前記移動局の位置を算出することを特徴とした位置検知方法。
【請求項９】
前記移動局は、前記基準局が前記第２の無線信号を送信するためのトリガ無線信号を送信し、
前記基準局は、無線信号受信回路と受信アンテナとを有し、
前記基準局は、前記移動局が送信した前記トリガ無線信号を受信したときに前記第２の無線信号を送信する請求項８に記載の位置検知方法。
【請求項１０】
前記移動局の前記移動局用基準クロック回路と前記基準局の前記基準局用基準クロック回路との少なくともいずれか一方は、前記各固定局の前記各固定局用基準クロック回路と同じ周波数の基準クロックを生成する請求項８に記載の位置検知方法。
【請求項１１】
前記移動局は、前記トリガ無線信号と前記第１の無線信号とを所定の時間間隔をもって送信する請求項９に記載の位置検知方法。
【請求項１２】
３つ以上の前記固定局のうち少なくとも１つの固定局は、前記基準局の機能を兼ね備えて、前記第２の無線信号を送信する請求項８に記載の位置検知方法。
【請求項１３】
前記移動局の前記移動局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、
前記移動局は、２種類以上のキャリア周波数の前記第１の無線信号を送信する請求項８に記載の位置検知方法。
【請求項１４】
前記基準局は、前記移動局と同じ２種類以上のキャリア周波数の前記第２の無線信号を送信する請求項１３に記載の位置検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局の位置を検知する位置検知システムおよび位置検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の固定局（基地局）と移動局とを有し、移動局が送信したパルス信号を複数の固定局で受信し、受信時刻の差から固定局と移動局との位置関係を算出する位置検知システムが知られている。【０００３】
また、基準局と中継局と携帯端末とにより構成される位置特定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１７８７９号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、パルス信号を用いた位置検知システムは、パルス信号の受信時刻を測定するため、測定分解能を上げるにはパルス幅を短くし、各固定局の時刻を高精度に同期させる必要がある。しかしながら、パルス幅を短くすると占有帯域幅が広がり、さらに各固定局を高精度に同期させるには複雑な処理が必要となるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載された位置特定装置は、基準局および中継局から送信された距離測定信号の位相と方向測定信号の位相とを検知して、長方形のサービスエリア内の長辺に沿って移動する携帯端末の位置を特定する構成としている。しかしながら、この位置特定装置は、方向を測定するために、基準局と中継局とのアンテナの指向性を制御する必要があり、処理が複雑になるという問題がある。また、携帯端末の位置を特定できる範囲が長方形の形状に限られているので、使用できる場所や条件が限られてしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、非同期でシステムの簡易化が可能な位置検知システムおよび位置検知方法を提供することにある。
【０００８】
（１）．上述した課題を解決するために、本発明は、第１の無線信号の基準となるキャリア周波数の基準クロックを生成する移動局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する移動局と、第２の無線信号の基準となるキャリア周波数の基準クロックを生成する基準局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する基準局と、固定局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナとを有する少なくとも３つ以上の固定局とから構成される位置検知システムであって、３つ以上の前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、それぞれ非同期で独立に動作し互いに同じ周波数の基準クロックを生成し、前記移動局は、間欠的に前記移動局用基準クロック回路のキャリア周波数の基準クロックに基づく前記第１の無線信号を送信し、前記基準局は、予め決められた位置に配置され間欠的に前記基準局用基準クロック回路のキャリア周波数の基準クロックに基づく前記第２の無線信号を送信し、前記各固定局は、前記第１の無線信号を受信して該第１の無線信号に含まれるキャリア位相と前記各固定局の前記各基準クロックの位相との位相差をそれぞれ抽出し、前記第２の無線信号を受信して該第２の無線信号に含まれるキャリア位相と前記各固定局の前記各基準クロックの位相との位相差をそれぞれ抽出し、前記移動局と前記各固定局との間の位相差情報と、前記基準局と前記各固定局との間の位相差情報とを用いて、前記各固定局の前記基準クロックの位相オフセットをキャンセルし、異なる前記固定局間のキャリア位相差を算出し、該キャリア位相差を用いて前記各固定局と前記移動局との間の距離差を得て、複数の前記距離差から前記移動局の位置を算出することを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、移動局と各固定局との間の位相差情報と、基準局と各固定局との間の位相差情報とを用いて、移動局の位置を算出する構成としている。この場合、各固定局に到達する無線信号の位相のずれ（差）を用いているので、無線信号の波長よりも短い距離分解能を実現することができる。これにより、距離分解能を高めて移動局の位置検出を行うときでも、狭帯域の無線信号を用いることができるから、パルス信号を用いた場合に比べて、無線信号の占有帯域幅を狭めることができる。
【００１０】
また、前記移動局と前記各固定局との間の位相差情報と、前記基準局と前記各固定局との間の位相差情報とを用いて、前記移動局と前記基準局と前記各固定局の前記各基準クロックの位相オフセットをキャンセルしている。これにより、各固定局、移動局、基準局との間で同期をとる必要が無くなるので、システム構築を簡易化することができる。
【００１１】
（２）．本発明の位置検知システムでは、前記移動局は、前記基準局が前記第２の無線信号を送信するためのトリガ無線信号を送信し、前記基準局は、無線信号受信回路と受信アンテナとを有し、前記基準局は、前記移動局が送信した前記トリガ無線信号を受信したときに前記第２の無線信号を送信する構成としている。
【００１２】
本発明によれば、移動局はトリガ無線信号を送信し、基準局は移動局が送信したトリガ無線信号を受信したときに第２の無線信号を送信する構成としている。これにより、移動局からの第１の無線信号を各固定局が受信する時刻と、基準局からの第２の無線信号を各固定局が受信する時刻との間隔を短くすることができる。この結果、各固定局の周波数偏差による位相回転を小さく抑えることができるから、位相補正の精度を高めて、位置検出の高精度化が実現できる。
【００１３】
（３）．本発明の位置検知システムでは、前記移動局の前記移動局用基準クロック回路と前記基準局の前記基準局用基準クロック回路との少なくともいずれか一方は、前記各固定局の前記各固定局用基準クロック回路と同じ周波数の基準クロックを生成する構成としている。
【００１４】
本発明によれば、移動局用基準クロック回路と基準局用基準クロック回路との少なくともいずれか一方は、各固定局用基準クロック回路と同じ周波数の基準クロックを生成する構成としている。この場合、第１または第２の無線信号のキャリア周波数と各固定局の基準クロックの周波数が同じであるので、位相検知タイミングがずれた場合でも、第１または第２の無線信号のキャリアと各固定局の基準クロックとの間の位相差は殆ど変化しなくなる。このため、測定ばらつきが減少するから、位置検出の高精度化が実現できる。
【００１５】
即ち、キャリア周波数と各固定局の基準クロックの周波数とが同じ場合は、第１または第２の無線信号のキャリア位相と各固定局の基準クロック位相との差分を算出することにより、位相検知タイミングのずれを相殺することができる。この結果、第１または第２の無線信号のキャリア位相と各固定局の基準クロック位相との位相差を、測定した時刻に依存しない構成とできるので、測定によるばらつきを抑え、高精度に移動局の位置を算出することができる。
【００１６】
（４）．本発明の位置検知システムでは、前記移動局は、前記トリガ無線信号と前記第１の無線信号とを所定の時間間隔をもって送信する構成としている。
【００１７】
本発明によれば、移動局は、トリガ無線信号と第１の無線信号とを所定の時間間隔をもって送信する構成としている。この場合、移動局は、トリガ無線信号を受信した基準局から第２の無線信号を受信することなく、第１の無線信号を送信することができる。これにより、移動局からの第１の無線信号を各固定局が受信する時刻と、基準局からの第２の無線信号を各固定局が受信する時刻との間隔を短くすることができる。この結果、各固定局の周波数偏差による位相回転を小さく抑えることができるから、位相補正の精度を高めて、位置検出の高精度化が実現できる。
【００１８】
（５）．本発明の位置検知システムでは、３つ以上の前記固定局のうち少なくとも１つの固定局は、前記基準局の機能を兼ね備えて、前記第２の無線信号を送信する構成としている。
【００１９】
本発明によれば、少なくとも１つの固定局は、基準局の機能を兼ね備えて、第２の無線信号を送信する構成としている。この場合、固定局から送信される第２の無線信号を用いて各固定局の位相オフセットをキャンセルできるので、基準局を別個に設ける必要がなくなる。この結果、システムを簡易に構築できるので、コストを抑制することができる。
【００２０】
（６）．本発明の位置検知システムでは、前記移動局の前記移動局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、前記移動局は、２種類以上のキャリア周波数の前記第１の無線信号を送信する構成としている。
【００２１】
本発明によれば、移動局用基準クロック回路は２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、移動局は２種類以上のキャリア周波数の第１の無線信号を送信する構成としている。この場合、一のキャリア周波数を用いて検出した位相差と、他のキャリア周波数を用いて検出した位相差とは、それぞれの繰り返しの周期は異なるため、２つの位相差の差を用いて、２つの位相差が何周したかを求めることができる。これにより、位相差の周期性が長くなり、位相周りの不確定性が解消して絶対位相を求めることができ、高精度に移動局の位置を算出することができる。
【００２２】
（７）．本発明の位置検知システムでは、前記基準局は、前記移動局と同じ２種類以上のキャリア周波数の前記第２の無線信号を送信する構成としている。
【００２３】
本発明によれば、基準局は、移動局と同じ２種類以上のキャリア周波数の第２の無線信号を送信する構成としている。これにより、２つのキャリア周波数のキャリア位相差を用いることにより、位相差の周期性が長くなり、移動局と各固定局との距離差を一意に求めることができる。また、移動局による２種類以上のキャリア周波数の第１の無線信号と、基準局による２種類以上のキャリア周波数の第２の無線信号とを用いて、位相補正を行うことで、位相補正の精度を高めることができ、高精度に移動局の位置を算出することができる。
【００２４】
（８）．本発明は、第１の無線信号の基準となるキャリア周波数の基準クロックを生成する移動局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する移動局と、第２の無線信号の基準となるキャリア周波数の基準クロックを生成する基準局用基準クロック回路と無線信号送信回路と送信アンテナとを有する基準局と、固定局用基準クロック回路と無線信号受信回路と受信アンテナとを有する少なくとも３つ以上の固定局とから構成される位置検知システムを用いた位置検知方法であって、３つ以上の前記固定局の前記固定局用基準クロック回路は、それぞれ非同期で独立に動作し互いに同じ周波数の基準クロックを生成し、前記移動局は、間欠的に前記移動局用基準クロック回路のキャリア周波数の基準クロックに基づく前記第１の無線信号を送信し、前記基準局は、予め決められた位置に配置され間欠的に前記基準局用基準クロック回路のキャリア周波数の基準クロックに基づく前記第２の無線信号を送信し、前記各固定局は、前記第１の無線信号を受信して該第１の無線信号に含まれるキャリア位相と前記各固定局の前記各基準クロックの位相との位相差をそれぞれ抽出し、前記第２の無線信号を受信して該第２の無線信号に含まれるキャリア位相と前記各固定局の前記各基準クロックの位相との位相差をそれぞれ抽出し、前記移動局と前記各固定局との間の位相差情報と、前記基準局と前記各固定局との間の位相差情報とを用いて、前記各固定局の前記基準クロックの位相オフセットをキャンセルし、異なる前記固定局間のキャリア位相差を算出し、該キャリア位相差を用いて前記各固定局と前記移動局との間の距離差を得て、複数の前記距離差から前記移動局の位置を算出する構成としている。
【００２５】
本発明によれば、移動局と各固定局との間の位相差情報と、基準局と各固定局との間の位相差情報とを用いて、移動局の位置を算出する構成としている。この場合、各固定局に到達する無線信号の位相のずれ（差）を用いているので、無線信号の波長よりも短い距離分解能を実現することができる。これにより、距離分解能を高めて移動局の位置検出を行うときでも、狭帯域の無線信号を用いることができるから、パルス信号を用いた場合に比べて、無線信号の占有帯域幅を狭めることができる。
【００２６】
また、前記移動局と前記各固定局との間の位相差情報と、前記基準局と前記各固定局との間の位相差情報とを用いて、前記移動局と前記基準局と前記各固定局の前記各基準クロックの位相オフセットをキャンセルしている。これにより、各固定局、移動局、基準局との間で同期をとる必要が無くなるので、システム構築を簡易化することができる。
【００２７】
（９）．本発明の位置検知方法では、前記移動局は、前記基準局が前記第２の無線信号を送信するためのトリガ無線信号を送信し、前記基準局は、無線信号受信回路と受信アンテナとを有し、前記基準局は、前記移動局が送信した前記トリガ無線信号を受信したときに前記第２の無線信号を送信する構成としている。
【００２８】
これにより、移動局からの第１の無線信号を各固定局が受信する時刻と、基準局からの第２の無線信号を各固定局が受信する時刻との間隔を短くすることができる。この結果、各固定局の周波数偏差による位相回転を小さく抑えることができるから、位相補正の精度を高めて、位置検出の高精度化が実現できる。
【００２９】
（１０）．本発明の位置検知方法では、前記移動局の前記移動局用基準クロック回路と前記基準局の前記基準局用基準クロック回路との少なくともいずれか一方は、前記各固定局の前記各固定局用基準クロック回路と同じ周波数の基準クロックを生成する構成としている。
【００３０】
この場合、第１または第２の無線信号のキャリア周波数と各固定局の基準クロックの周波数が同じであるので、位相検知タイミングがずれた場合でも、第１または第２の無線信号のキャリアと各固定局の基準クロックとの間の位相差は殆ど変化しなくなる。このため、測定ばらつきが減少するから、位置検出の高精度化が実現できる。
【００３１】
（１１）．本発明の位置検知方法では、前記移動局は、前記トリガ無線信号と前記第１の無線信号とを所定の時間間隔をもって送信する構成としている。
【００３２】
この場合、移動局は、トリガ無線信号を受信した基準局から第２の無線信号を受信することなく、第１の無線信号を送信することができる。これにより、移動局からの第１の無線信号を各固定局が受信する時刻と、基準局からの第２の無線信号を各固定局が受信する時刻との間隔を短くすることができる。この結果、各固定局の周波数偏差による位相回転を小さく抑えることができるから、位相補正の精度を高めて、位置検出の高精度化が実現できる。
【００３３】
（１２）．本発明の位置検知方法では、３つ以上の前記固定局のうち少なくとも１つの固定局は、前記基準局の機能を兼ね備えて、前記第２の無線信号を送信する構成としている。
【００３４】
この場合、固定局から送信される第２の無線信号を用いて各固定局の位相オフセットをキャンセルできるので、基準局を別個に設ける必要がなくなる。この結果、システムを簡易に構築できるので、コストを抑制することができる。
【００３５】
（１３）．本発明の位置検知方法では、前記移動局の前記移動局用基準クロック回路は、２つ以上の周波数の基準クロックを生成する機能を有し、前記移動局は、２種類以上のキャリア周波数の前記第１の無線信号を送信する構成としている。
【００３６】
この場合、一のキャリア周波数を用いて検出した位相差と、他のキャリア周波数を用いて検出した位相差とは、それぞれの繰り返しの周期は異なるため、２つの位相差の差を用いて、２つの位相差が何周したかを求めることができる。これにより、位相差の周期性が長くなり、位相周りの不確定性が解消して絶対位相を求めることができ、高精度に移動局の位置を算出することができる。
【００３７】
（１４）．本発明の位置検知方法では、前記基準局は、前記移動局と同じ２種類以上のキャリア周波数の前記第２の無線信号を送信する構成としている。
【００３８】
これにより、２つのキャリア周波数のキャリア位相差を用いることにより、位相差の周期性が長くなり、移動局と各固定局との距離差を一意に求めることができる。また、移動局による２種類以上のキャリア周波数の第１の無線信号と、基準局による２種類以上のキャリア周波数の第２の無線信号とを用いて、位相補正を行うことで、位相補正の精度を高めることができ、高精度に移動局の位置を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１ないし第４，第６，第７の実施の形態による位置検知システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の移動局の全体構成を示すブロック図である。
【図３】図１中の各固定局の全体構成を示すブロック図である。
【図４】固定局の受信回路の構成を示す回路図である。
【図５】図１中の基準局の全体構成を示すブロック図である。
【図６】第１の実施の形態による位置検知システムによる無線信号の送受信のタイミングを示す説明図である。
【図７】第１の無線信号によるキャリア位相差と距離差との関係を示す説明図である。
【図８】第１の固定局と第２の固定局との間の距離差による双曲線と、第１の固定局と第３の固定局との間の距離差による双曲線とを示す説明図である。
【図９】第１の実施の形態による位置検知システムの全体処理を示す流れ図である。
【図１０】第２，第３の実施の形態による基準局の全体構成を示すブロック図である。
【図１１】第２，第３の実施の形態による位置検知システムによる無線信号の送受信のタイミングを示す説明図である。
【図１２】第２，第３の実施の形態による位置検知システムの全体処理を示す流れ図である。
【図１３】第４の実施の形態による位置検知システムによる無線信号の送受信のタイミングを示す説明図である。
【図１４】第４の実施の形態による位置検知システムの全体処理を示す流れ図である。
【図１５】第５の実施の形態による位置検知システムの全体構成を示すブロック図である。
【図１６】第５の実施の形態による第１の固定局の全体構成を示すブロック図である。
【図１７】第５の実施の形態による位置検知システムによる無線信号の送受信のタイミングを示す説明図である。
【図１８】第６の実施の形態による位置検知システムによる無線信号の送受信のタイミングを示す説明図である。
【図１９】第６の実施の形態による第１の無線信号によるキャリア位相差、キャリア位相差の差と距離差との関係を示す説明図である。
【図２０】第６の実施の形態による位置検知システムの全体処理を示す流れ図である。
【図２１】第７の実施の形態による位置検知システムによる無線信号の送受信のタイミングを示す説明図である。
【図２２】第７の実施の形態による位置検知システムの全体処理を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態による位置検知システムについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００４１】
図１ないし図９に、第１の実施の形態による位置検知システム１を示す。位置検知システム１は、移動局２と、基準局３と、第１の固定局４と、第２の固定局５と、第３の固定局６と、サーバ７等を含んで構成される。この場合、例えば、移動局２と第１の固定局４とは距離ｒ1だけ離れ、移動局２と第２の固定局５とは距離ｒ2だけ離れ、移動局２と第３の固定局６とは距離ｒ3だけ離れているものとする。
【００４２】
移動局２は、例えば検知対象物となる移動可能な無線端末である。図２に示すように、移動局２は、移動局用基準クロック回路２Ａと、制御回路２Ｂと、無線信号送信回路２Ｃと、送信アンテナ２Ｄ等を含んで構成されている。この移動局２は、各固定局４〜６に向けて、第１の無線信号Ｓ1を送信する。
【００４３】
移動局用基準クロック回路２Ａは、例えば、発振器を含んで構成され、送信アンテナ２Ｄに対して第１の無線信号Ｓ1の基準となる角周波数ωm（キャリア周波数）の基準クロック（ＣＬＫ）Ｃmを生成する。制御回路２Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、移動局２が第１の無線信号Ｓ1を間欠的に送信するタイミング等を制御している。
【００４４】
無線信号送信回路２Ｃは、例えば変調回路、増幅器等を備え、無線信号送信回路２Ｃの入力側は制御回路２Ｂに接続され、無線信号送信回路２Ｃの出力側は送信アンテナ２Ｄに接続されている。この無線信号送信回路２Ｃは、基準クロックＣmに基づいて、第１の無線信号Ｓ1を生成する。送信アンテナ２Ｄは、第１の無線信号Ｓ1が放射可能な各種のアンテナによって構成され、第１の無線信号Ｓ1を各固定局４〜６に向けて送信する。
【００４５】
ここで、移動局２が送信する第１の無線信号Ｓ1に含まれるキャリア位相Ｐmは、角周波数ωm、時刻t、位相オフセットφmとすると、以下の数１式で表される。この場合、位相オフセットとは、移動局２、基準局３、各固定局４〜６が非同期で独立に動作することによる位相のずれを意味している。
【００４６】
【数１】
0006500981.tif 000002
【００４７】
基準局３は、予め決められた位置に配置され、図５に示すように、基準局用基準クロック回路３Ａと、制御回路３Ｂと、無線信号送信回路３Ｃと、送信アンテナ３Ｄ等を含んで構成されている。この基準局３は、各固定局４〜６に向けて、第２の無線信号Ｓ2を送信する。
【００４８】
基準局用基準クロック回路３Ａは、例えば、発振器を含んで構成され、送信アンテナ３Ｄに対して第２の無線信号Ｓ2の基準となる角周波数ωs（キャリア周波数）の基準クロックＣsを生成する。制御回路３Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、基準局３が第２の無線信号Ｓ2を間欠的に送信するタイミング等を制御している。
【００４９】
無線信号送信回路３Ｃは、例えば変調回路、増幅器等を備え、無線信号送信回路３Ｃの入力側は制御回路３Ｂに接続され、無線信号送信回路３Ｃの出力側は送信アンテナ３Ｄに接続されている。この無線信号送信回路３Ｃは、基準クロックＣsに基づいて、第２の無線信号Ｓ2を生成する。送信アンテナ３Ｄは、第２の無線信号Ｓ2が放射可能な各種のアンテナによって構成され、第２の無線信号Ｓ2を各固定局４〜６に向けて送信する。
【００５０】
ここで、基準局３が送信する第２の無線信号Ｓ2に含まれるキャリア位相Ｐsは、角周波数ωs、時刻t、位相オフセットφsとすると、以下の数２式で表される。
【００５１】
【数２】
0006500981.tif 000003
【００５２】
第１の固定局４は、予め決められた場所に配置され、図３に示すように、固定局用基準クロック回路４Ａと、制御回路４Ｂと、無線信号受信回路４Ｃと、受信アンテナ４Ｄ等を含んで構成されている。この第１の固定局４は、移動局２から送信された第１の無線信号Ｓ1と、基準局３から送信された第２の無線信号Ｓ2とを受信する。
【００５３】
固定局用基準クロック回路４Ａは、例えば、発振器を含んで構成され、第１の固定局４が作動する角周波数ωf1の基準クロックＣf1を生成する。制御回路４Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、基準クロックＣf1と第１の無線信号Ｓ1との位相差Δφmf1と、基準クロックＣf1と第２の無線信号Ｓ2との位相差Δφsf1とを検出する動作を制御する。
【００５４】
ここで、第１の固定局４の基準クロックＣf1の位相Ｐf1は、角周波数ωf1、時刻t、位相オフセットφf1とすると、以下の数３式で表される。
【００５５】
【数３】
0006500981.tif 000004
【００５６】
無線信号受信回路４Ｃは、受信アンテナ４Ｄと制御回路４Ｂとに接続され、例えばミキサ４Ｃ１，４Ｃ２、移相器４Ｃ３、位相検出回路（図示せず）等を備えている。この無線信号受信回路４Ｃは、受信アンテナ４Ｄで受信した第１の無線信号Ｓ1に含まれるキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφmf1と、受信アンテナ４Ｄで受信した第２の無線信号Ｓ2に含まれるキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφsf1とを抽出する。
【００５７】
具体的に説明すると、無線信号受信回路４Ｃは、基準クロックＣf1と受信信号としての第１の無線信号Ｓ1（第２の無線信号Ｓ2）とを、ミキサ４Ｃ１において混合（ダウンコンバート）してＩ信号を生成する。また、無線信号受信回路４Ｃは、固定局用基準クロック回路４Ａから出力された基準クロックＣf1を移相器４Ｃ３において位相を９０°進めて（遅らせて）、この９０°進めた基準クロックＣf1と受信信号としての第１の無線信号Ｓ1（第２の無線信号Ｓ2）とを、ミキサ４Ｃ２において混合（ダウンコンバート）してＱ信号を生成する。これらのＩ信号とＱ信号とは、位相検出回路に出力される。位相検出回路は、第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφmf1と、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφsf1とを算出する。
【００５８】
第２の固定局５は、予め決められた場所に配置され、第１の固定局４と同様に、固定局用基準クロック回路５Ａと、制御回路５Ｂと、無線信号受信回路５Ｃと、受信アンテナ５Ｄ等を含んで構成されている。
【００５９】
固定局用基準クロック回路５Ａは、例えば、発振器を含んで構成され、第２の固定局５が作動する角周波数ωf2の基準クロックＣf2を生成する。制御回路５Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、基準クロックＣf2と第１の無線信号Ｓ1との位相差Δφmf2と、基準クロックＣf2と第２の無線信号Ｓ2との位相差Δφsf2とを検出する動作を制御する。なお、この場合、第２の固定局５と第１の固定局４とは非同期で独立に動作し、角周波数ωf2と角周波数ωf1とは、互いに同じ角周波数（ωf2＝ωf1）に設定されている。
【００６０】
ここで、第２の固定局５の基準クロックＣf2の位相Ｐf2は、角周波数ωf2、時刻t、位相オフセットφf2とすると、以下の数４式で表される。
【００６１】
【数４】
0006500981.tif 000005
【００６２】
無線信号受信回路５Ｃは、受信アンテナ５Ｄと制御回路５Ｂとの間に接続され、第１の固定局４の無線信号受信回路４Ｃと同様に構成されている。この無線信号受信回路５Ｃは、受信アンテナ５Ｄで受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf2の位相Ｐf2との位相差Δφmf2と、受信アンテナ５Ｄで受信した第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf2の位相Ｐf2との位相差Δφsf2とを算出する。
【００６３】
第３の固定局６は、予め決められた場所に配置され、第１の固定局４と同様に、固定局用基準クロック回路６Ａと、制御回路６Ｂと、無線信号受信回路６Ｃと、受信アンテナ６Ｄ等を含んで構成されている。
【００６４】
固定局用基準クロック回路６Ａは、例えば、発振器を含んで構成され、第３の固定局６が作動する角周波数ωf3の基準クロックＣf3を生成する。制御回路６Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、基準クロックＣf3と第１の無線信号Ｓ1との位相差Δφmf3と、基準クロックＣf3と第２の無線信号Ｓ2との位相差Δφsf3とを検出する動作を制御する。なお、この場合、第３の固定局６と第１の固定局４とは非同期で独立に動作し、角周波数ωf3と角周波数ωf1とは、互いに同じ角周波数（ωf3＝ωf1）に設定されている。
【００６５】
ここで、第３の固定局６の基準クロックＣf3の位相Ｐf3は、角周波数ωf3、時刻t、位相オフセットφf3とすると、以下の数５式で表される。
【００６６】
【数５】
0006500981.tif 000006
【００６７】
無線信号受信回路６Ｃは、受信アンテナ６Ｄと制御回路６Ｂとの間に接続され、第１の固定局４の無線信号受信回路４Ｃと同様に構成されている。この無線信号受信回路６Ｃは、受信アンテナ６Ｄで受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf3の位相Ｐf3との位相差Δφmf3と、受信アンテナ６Ｄで受信した第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf3の位相Ｐf3との位相差Δφsf3とを算出する。
【００６８】
サーバ７は、各固定局４〜６に接続され、移動局２と各固定局４〜６との間の位相差情報である位相差Δφmf1，Δφmf2，Δφmf3と、基準局３と各固定局４〜６との間の位相差情報である位相差Δφsf1，Δφsf2，Δφsf3とを用いて、移動局２の位置を算出する。なお、この場合、サーバ７と各固定局４〜６との接続は、物理的なケーブルを用いた有線接続でもよいし、無線接続であっても構わない。
【００６９】
次に、図６ないし図９を用いて、本実施の形態による位置検知システム１の位置検知方法について説明する。
【００７０】
まず、ステップ１では、第１の無線信号送信工程として、移動局２は、各固定局４〜６に向けて第１の無線信号Ｓ1を送信する。ここで、移動局２が、時刻t0aに送信する第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmは、以下の数６式で表される。
【００７１】
【数６】
0006500981.tif 000007
【００７２】
ステップ２では、基準クロック位相差算出工程として、各固定局４〜６は、受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφmf1〜Δφmf3を求める。即ち、第１の固定局４が第１の無線信号Ｓ1を受信する時刻をt1aとすると、基準クロックＣf1の位相Ｐf1は以下の数７式で表され、第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφmf1は以下の数８式で表される。
【００７３】
【数７】
0006500981.tif 000008
【００７４】
【数８】
0006500981.tif 000009
【００７５】
同様に、第２の固定局５が第１の無線信号Ｓ1を受信する時刻をt2aとすると、基準クロックＣf2の位相Ｐf2は以下の数９式で表され、第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf2の位相Ｐf2との位相差Δφmf2は以下の数１０式で表される。
【００７６】
【数９】
0006500981.tif 000010
【００７７】
【数１０】
0006500981.tif 000011
【００７８】
同様に、第３の固定局６が第１の無線信号Ｓ1を受信する時刻をt3aとすると、基準クロックＣf3の位相Ｐf3は以下の数１１式で表され、第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf3の位相Ｐf3との位相差Δφmf3は以下の数１２式で表される。
【００７９】
【数１１】
0006500981.tif 000012
【００８０】
【数１２】
0006500981.tif 000013
【００８１】
次に、ステップ３では、第２の無線信号送信工程として、基準局３は、各固定局４〜６に向けて第２の無線信号Ｓ2を送信する。ここで、基準局３が、時刻t0bに送信する第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsは、以下の数１３式で表される。
【００８２】
【数１３】
0006500981.tif 000014
【００８３】
ステップ４では、基準クロック位相差算出工程として、各固定局４〜６は、受信した第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφsf1〜Δφsf3を求める。即ち、第１の固定局４が第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻をt1bとすると、基準クロックＣf1の位相Ｐf1は以下の数１４式で表され、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφsf1は以下の数１５式で表される。
【００８４】
【数１４】
0006500981.tif 000015
【００８５】
【数１５】
0006500981.tif 000016
【００８６】
同様に、第２の固定局５が第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻をt2bとすると、基準クロックＣf2の位相Ｐf2は以下の数１６式で表され、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf2の位相Ｐf2との位相差Δφsf2は以下の数１７式で表される。
【００８７】
【数１６】
0006500981.tif 000017
【００８８】
【数１７】
0006500981.tif 000018
【００８９】
同様に、第３の固定局６が第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻をt3bとすると、基準クロックＣf3の位相Ｐf3は以下の数１８式で表され、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf3の位相Ｐf3との位相差Δφsf3は以下の数１９式で表される。
【００９０】
【数１８】
0006500981.tif 000019
【００９１】
【数１９】
0006500981.tif 000020
【００９２】
次に、ステップ５では、位相オフセットキャンセル工程として、サーバ７は、第１，第２の固定局４，５とで得られた位相差Δφmf1，Δφsf1，Δφmf2，Δφsf2を用いて、移動局２と基準局３と第１，第２の固定局４，５とにおける基準クロックＣm，Ｃs，Ｃf1，Ｃf2の位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルする。即ち、以下の数２０式で示すように、第２の固定局５で得られた位相差情報から、第１の固定局４で得られた位相差情報を差し引くことで、移動局２と基準局３と第１，第２の固定局４，５との位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルした位相差Δφ21を算出する。
【００９３】
【数２０】
0006500981.tif 000021
【００９４】
ステップ６では、キャリア位相差算出工程として、サーバ７は、位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルした情報である位相差Δφ21を用いて、第１の固定局４と第２の固定局５との間のキャリア位相差Δ21を算出する。即ち、数２０式におけるωf1，ωf2を以下の数２１式で示す周波数偏差Δωを用いて表すことにより、数２２式で示すようにキャリア位相差Δ21を算出する。
【００９５】
【数２１】
0006500981.tif 000022
【００９６】
【数２２】
0006500981.tif 000023
【００９７】
ここで、数２２式の右辺第２項に示すω（t2b−t1b）は、所定の位置に配置された基準局３と各固定局４，５との関係から予め求められる。また、周波数偏差Δωが十分小さく、各固定局４，５における第１の無線信号Ｓ1の受信時刻と第２の無線信号Ｓ2の受信時刻との間が無視できるほど小さければ、数２２式の第３項と第４項とを０（零）とみなすことができる。これにより、サーバ７は、キャリア位相差Δ21を算出する。
【００９８】
続くステップ７では、距離差算出工程として、サーバ７は、キャリア位相差Δ21を用いて、第１の固定局４と移動局２との間の距離と、第２の固定局５と移動局２との間の距離との差である距離差Δｒ12（＝ｒ1−ｒ2）を求める。この場合、キャリア位相差Δ21が求められれば、各固定局４，５における第１の無線信号Ｓ1（または第２の無線信号Ｓ2）の到来時間差が求められるので、例えば、ＴＤＯＡ（Time Differential Of Arrival）方式を用いて、距離情報である距離差Δｒ12を求めることができる。
【００９９】
なお、キャリア位相差Δ21は２π毎に周期的に表れるので、キャリア位相差Δ21の絶対値は直接求められず、２ｎπ（但し、ｎは整数）の不確定性があり、キャリア位相差Δ21に対する距離差Δｒ12も無限に存在する。例えば、図７に示すように、第１の無線信号Ｓ1の波長をλ1とすると、キャリア位相差Δ21が２πとなる毎に、波長λ1の整数倍の距離差Δｒ12が算出される。
【０１００】
この２ｎπの不確定性を解消するために、位置検知システム１は、移動局２の位置を特定した状態でキャリア位相差Δ21を校正し、その位置からの変動分として追従させる。これにより、位置検知システム１は、キャリア位相差Δ21を一意に求め、図８に示すように、移動局２が存在しうる距離差Δｒ12の双曲線を求めることができる。
【０１０１】
次に、ステップ８では、位相オフセットキャンセル工程として、サーバ７は、第１，第３の固定局４，６とで得られた位相差Δφmf1，Δφsf1，Δφmf3，Δφsf3を用いて、移動局２と基準局３と第１，第３の固定局４，６とにおける基準クロックＣm，Ｃs，Ｃf1，Ｃf3の位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルする。即ち、以下の数２３式で示すように、第３の固定局６で得られた位相差情報から、第１の固定局４で得られた位相差情報を差し引くことで、移動局２と基準局３と第１，第３の固定局４，６との位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルした位相差Δφ31を算出する。
【０１０２】
【数２３】
0006500981.tif 000024
【０１０３】
ステップ９では、キャリア位相差算出工程として、サーバ７は、位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルした情報である位相差Δφ31を用いて、第１の固定局４と第３の固定局６との間のキャリア位相差Δ31を算出する。即ち、数２３式におけるωf1，ωf3を数２１式で示す周波数偏差Δωを用いて表すことにより、数２４式で示すようにキャリア位相差Δ31を算出する。
【０１０４】
【数２４】
0006500981.tif 000025
【０１０５】
ここで、数２４式の右辺第２項に示すω（t3b−t1b）は、所定の位置に配置された基準局３と各固定局４，６との関係から予め求められる。また、周波数偏差Δωが十分小さく、各固定局４，６における第１の無線信号Ｓ1の受信時刻と第２の無線信号Ｓ2の受信時刻との間が無視できるほど小さければ、数２４式の第３項と第４項とを０（零）とみなすことができる。これにより、サーバ７は、キャリア位相差Δ31を算出する。
【０１０６】
続くステップ１０では、距離差算出工程として、サーバ７は、キャリア位相差Δ31を用いて、第１，第３の固定局４，６と移動局２との距離差Δｒ13（＝ｒ1−ｒ3）を求める。この場合、例えばＴＤＯＡ方式を用いて、キャリア位相差Δ31から距離差Δｒ13を求めることができる。
【０１０７】
ステップ１１では、移動局位置算出工程として、サーバ７は、求めた２つの距離差Δｒ12，Δｒ13から移動局２の位置を算出する。即ち、図８に示すように、サーバ７は、距離差Δｒ12の双曲線と、距離差Δｒ13の双曲線との交点から移動局２の位置を求めることができる。
【０１０８】
かくして、第１の実施の形態によれば、位置検知システム１は、移動局２と各固定局４〜６との間の位相差情報と、基準局３と各固定局４〜６との間の位相差情報とを用いて、移動局２の位置を算出する構成としている。この場合、各固定局４〜６に到達する第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相差Δ21，Δ31を用いているので、第１の無線信号Ｓ1の波長λ1よりも短い距離分解能を実現することができる。これにより、距離分解能を高めて移動局２の位置検出を行うときでも、狭帯域の無線信号を用いることができるから、パルス信号を用いた場合に比べて、無線信号の占有帯域幅を狭めることができる。
【０１０９】
また、移動局２と各固定局４〜６との間の位相差Δφmf1，Δφmf2，Δφmf3と、基準局３と各固定局４〜６との間の位相差Δφsf1，Δφsf2，Δφsf3とを用いて、移動局２、基準局３および各固定局４〜６の位相オフセットφm，φs，φf1〜φf3をキャンセルしている。これにより、各固定局４〜６、移動局２、基準局３との間で同期をとる必要が無くなるので、システム構築を簡易化することができる。
【０１１０】
次に、図１、図１０ないし図１２に、本発明の第２の実施の形態による位置検知システムを示す。第２の実施の形態の特徴は、移動局において、基準局が第２の無線信号を送信するためのトリガ無線信号を送信する構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１１１】
第２の実施の形態による位置検知システム１１は、第１の実施の形態による位置検知システム１とほぼ同様に構成される。このため、位置検知システム１１は、移動局２と、基準局１２と、第１の固定局４と、第２の固定局５と、第３の固定局６と、サーバ７等を含んで構成されている。但し、基準局１２は、移動局２によるトリガ無線信号Ｓtを受信するために、無線信号受信回路１２Ｄと送受信アンテナ１２Ｆとを備える。この点で、第１の実施の形態とは異なっている。
【０１１２】
基準局１２は、予め決められた位置に配置され、図１０に示すように、基準局用基準クロック回路１２Ａと、制御回路１２Ｂと、無線信号送信回路１２Ｃと、無線信号受信回路１２Ｄと、送受切替回路１２Ｅと、送受信アンテナ１２Ｆ等を含んで構成されている。この基準局１２は、移動局２が送信したトリガ無線信号Ｓtを受信したときに、各固定局４〜６に向けて、第２の無線信号Ｓ2を送信する。
【０１１３】
基準局用基準クロック回路１２Ａは、例えば、発振器を含んで構成され、送受信アンテナ１２Ｆに対して第２の無線信号Ｓ2の基準となる角周波数ωs（キャリア周波数）の基準クロックＣsを生成する。制御回路１２Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、基準局１２が、トリガ無線信号Ｓtを受信し、第２の無線信号Ｓ2を間欠的に送信する動作等を制御している。
【０１１４】
無線信号送信回路１２Ｃは、制御回路１２Ｂと送受切替回路１２Ｅとに接続され、例えば変調回路、増幅器等を備えている。この無線信号送信回路１２Ｃは、基準クロックＣsに基づいて、第２の無線信号Ｓ2を生成する。一方、無線信号受信回路１２Ｄは、制御回路１２Ｂと送受切替回路１２Ｅとに接続され、例えば増幅器、フィルタ等を備えている。この無線信号受信回路１２Ｄは、送受信アンテナ１２Ｆで受信したトリガ無線信号Ｓtを増幅すると共に、トリガ無線信号Ｓtからノイズを除去し制御回路１２Ｂに出力する。
【０１１５】
送受切替回路１２Ｅは、無線信号送信回路１２Ｃおよび無線信号受信回路１２Ｄと送受信アンテナ１２Ｆとの間を接続している。この送受切替回路１２Ｅは、制御回路１２Ｂの指令により送受信を切替え、無線信号送信回路１２Ｃからの第２の無線信号Ｓ2を送受信アンテナ１２Ｆに出力し、送受信アンテナ１２Ｆで受信したトリガ無線信号Ｓtを無線信号受信回路１２Ｄに出力する。送受信アンテナ１２Ｆは、トリガ無線信号Ｓtを受信し第２の無線信号Ｓ2が放射可能な各種のアンテナによって構成され、第２の無線信号Ｓ2を各固定局４〜６に向けて送信する。
【０１１６】
次に、図１１、図１２を用いて、第２の実施の形態による位置検知システム１１の位置検知方法について説明する。なお、この場合、図９に示す第１の実施の形態のステップ１に替えてステップ２１が実行され、ステップ３に替えてステップ２２が実行される。その他の構成は、図９に示す第１の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。
【０１１７】
ステップ２１では、無線信号送信工程として、移動局２は、各固定局４〜６に向けて第１の無線信号Ｓ1を送信し、さらに基準局１２が第２の無線信号Ｓ2を送信するためのトリガ無線信号Ｓtを送信する（図１１参照）。なお、このトリガ無線信号Ｓtは、第１の無線信号Ｓ1とは同一の無線信号を送信してもよい。また、トリガ無線信号Ｓtは、例えば各種の信号変調によって、第１の無線信号Ｓ1とは別個の無線信号として送信してもよい。
【０１１８】
ステップ２２では、第２の無線信号送信工程として、トリガ無線信号Ｓtを受信した基準局１２は、各固定局４〜６に向けて第２の無線信号Ｓ2を送信する。この場合、トリガ無線信号Ｓtを時刻tkaに受信した基準局１２は、所定の時間経過後に第２の無線信号Ｓ2を送信すればよい。
【０１１９】
かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第２の実施の形態では、移動局２はトリガ無線信号Ｓtを送信し、基準局１２は移動局２が送信したトリガ無線信号Ｓtを受信したときに第２の無線信号Ｓ2を送信する構成としている。これにより、基準局１２が移動局２とは別個に第２の無線信号Ｓ2を送信した場合に比べて、移動局２からの第１の無線信号Ｓ1を各固定局４〜６が受信する時刻t1a，t2a，t3aと、基準局１２からの第２の無線信号Ｓ2を各固定局４〜６が受信する時刻t1b，t2b，t3bとの間隔（t1b−t1a，t2b−t2a，t3b−t3a）を短くすることができる。この結果、各固定局４〜６の周波数偏差による位相回転を小さく抑えることができるから、位相補正の精度を高めて、位置検出の高精度化が実現できる。
【０１２０】
次に、本発明の第３の実施の形態による位置検知システムを説明する。第３の実施の形態の特徴は、移動局用基準クロック回路と基準局用基準クロック回路とは、各固定局用基準クロック回路と同じ周波数（角周波数）の基準クロックを生成する構成としている。なお、第３の実施の形態では、前述した第１，第２の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。また、第３の実施の形態による位置検知システムの位置検知方法は、前述した第２の実施の形態による位置検知システムの位置検知方法と同じであるので、その説明は省略する。
【０１２１】
第３の実施の形態による位置検知システム２１は、第２の実施の形態による位置検知システム１１とほぼ同様に構成される。このため、位置検知システム２１は、移動局２と、基準局１２と、第１の固定局４と、第２の固定局５と、第３の固定局６と、サーバ７等を含んで構成されている。
【０１２２】
ここで、移動局２の移動局用基準クロック回路２Ａは、各固定局４〜６の固定局用基準クロック回路４Ａ〜６Ａと同じ角周波数ωmの基準クロックＣmを生成する。即ち、第１の無線信号Ｓ1のキャリア周波数としての角周波数ωmと各固定局用基準クロック回路４Ａ〜６Ａの角周波数ωf1〜ωf3とは、以下の数２５式の関係を満たしている。
【０１２３】
【数２５】
0006500981.tif 000026
【０１２４】
また、基準局１２の基準局用基準クロック回路１２Ａは、各固定局４〜６の固定局用基準クロック回路４Ａ〜６Ａと同じ角周波数ωsの基準クロックＣsを生成する。即ち、第２の無線信号Ｓ2のキャリア周波数としての角周波数ωsと各固定局用基準クロック回路４Ａ〜６Ａの角周波数ωf1〜ωf3とは、以下の数２６式の関係を満たしている。
【０１２５】
【数２６】
0006500981.tif 000027
【０１２６】
かくして、第３の実施の形態でも、第１，第２の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第３の実施の形態では、移動局用基準クロック回路２Ａと基準局用基準クロック回路１２Ａとは、各固定局用基準クロック回路４Ａ〜６Ａと同じ角周波数ωm，ωsの基準クロックＣm，Ｃsを生成する構成としている。この場合、第１，第２の無線信号Ｓ1，Ｓ2のキャリア周波数としての角周波数ωm，ωsと各固定局４〜６の基準クロックＣf1〜Ｃf3の角周波数ωf1〜ωf3が同じであるので、位相検知タイミングがずれた場合でも、第１，第２の無線信号Ｓ1，Ｓ2のキャリア位相Ｐm，Ｐsと各固定局４〜６の基準クロック位相Ｐf1〜Ｐf3との間の位相差Δφmf1〜φmf3，Δφsf1〜φsf3は殆ど変化しなくなる。このため、測定ばらつきが減少するから、位置検出の高精度化が実現できる。
【０１２７】
即ち、第１，第２の無線信号Ｓ1，Ｓ2の角周波数ωm，ωsと各固定局４〜６の角周波数ωf1〜ωf3が同じ場合は、キャリア位相Ｐm，Ｐsと各固定局４〜６の基準クロック位相Ｐf1〜Ｐf3の差分を算出することにより、位相検知タイミングのずれを相殺することができる。この結果、第１，第２の無線信号Ｓ1，Ｓ2のキャリア位相Ｐm，Ｐsと各固定局４〜６の基準クロック位相Ｐf1〜Ｐf3との間の位相差Δφmf1〜φmf3，Δφsf1〜φsf3を、測定した時刻に依存しない構成とできるので、測定によるばらつきを抑え、高精度に移動局２の位置を算出することができる。
【０１２８】
次に、図１、図１３、図１４に、本発明の第４の実施の形態による位置検知システムを示す。第４の実施の形態の特徴は、移動局は、トリガ無線信号と第１の無線信号とを所定の時間間隔をもって送信する構成としたことにある。なお、第４の実施の形態では、前述した第１，第２の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１２９】
第４の実施の形態による位置検知システム３１は、第２の実施の形態による位置検知システム１１とほぼ同様に構成される。このため、位置検知システム３１は、移動局２と、基準局１２と、第１の固定局４と、第２の固定局５と、第３の固定局６と、サーバ７等を含んで構成されている。
【０１３０】
次に、図１３、図１４を用いて、第４の実施の形態による位置検知システム３１の位置検知方法について説明する。なお、この場合、図９に示す第１の実施の形態のステップ１ないしステップ４に替えて、ステップ３１ないしステップ３５が実行される。その他の構成は、図９に示す第１の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。
【０１３１】
ステップ３１では、トリガ無線信号送信工程として、移動局２は、基準局１２に向けてトリガ無線信号Ｓtを送信する。この場合、図１３に示すように、移動局２は、時刻tiにトリガ無線信号Ｓtを送信する。
【０１３２】
ステップ３２では、第２の無線信号送信工程として、トリガ無線信号Ｓtを受信した基準局１２は、各固定局４〜６に向けて第２の無線信号Ｓ2を送信する。この場合、トリガ無線信号Ｓtを時刻tkに受信した基準局１２は、所定の時間経過後の時刻t0aに第２の無線信号Ｓ2を送信すればよい。
【０１３３】
ステップ３３では、基準クロック位相差算出工程として、各固定局４〜６は、受信した第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφsf1〜φsf3を求める。即ち、前述した第１の実施の形態と同様に、各固定局４〜６が第２の無線信号Ｓ2を受信する時刻t1a〜t3aを用いて基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3をそれぞれ求めて、第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφsf1〜Δφsf3をそれぞれ求める。
【０１３４】
ステップ３４では、第１の無線信号送信工程として、移動局２は、各固定局４〜６に向けて第１の無線信号Ｓ1を送信する。この場合、移動局２は、トリガ無線信号Ｓtと第１の無線信号Ｓ1とを所定の時間間隔Ｔgapをもって送信する。即ち、トリガ無線信号Ｓtの送信時刻tiと第１の無線信号Ｓ1の送信時刻t0bとは、時間間隔Ｔgapだけ異なっている（Ｔgap＝t0b−ti）。
【０１３５】
ステップ３５では、基準クロック位相差算出工程として、各固定局４〜６は、受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφmf1〜φmf3を求める。即ち、前述した第１の実施の形態と同様に、各固定局４〜６が第１の無線信号Ｓ1を受信する時刻t1b〜t3bを用いて基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3をそれぞれ求めて、第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφmf1〜Δφmf3をそれぞれ求める。
【０１３６】
かくして、第４の実施の形態でも、第１，第２の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第４の実施の形態では、移動局２は、トリガ無線信号Ｓtと第１の無線信号Ｓ1とを所定の時間間隔Ｔgapをもって送信する構成としている。この場合、移動局２は、トリガ無線信号Ｓtを受信した基準局１２からの第２の無線信号Ｓ2を受信することなく、第１の無線信号Ｓ1を送信することができる。これにより、移動局２からの第１の無線信号Ｓ1を各固定局４〜６が受信する時刻t1b〜t3bと、基準局１２からの第２の無線信号Ｓ2を各固定局４〜６が受信する時刻t1a〜t3aとの間隔を短くすることができる。この結果、各固定局４〜６の周波数偏差による位相回転を小さく抑えることができるから、位相補正の精度を高めて位置検出の高精度化が実現できる。
【０１３７】
次に、図１５ないし図１７に、本発明の第５の実施の形態による位置検知システムを示す。第５の実施の形態の特徴は、第１の固定局は、基準局の機能を兼ね備える構成としたことにある。なお、第５の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１３８】
第５の実施の形態による位置検知システム４１は、第１の実施の形態による位置検知システム１とほぼ同様に構成される。このため、位置検知システム４１は、移動局２と、第１の固定局４２と、第２の固定局５と、第３の固定局６と、サーバ７等を含んで構成されている。但し、第１の固定局４２は、基準局の機能を兼ね備えるために、無線信号送信回路４２Ｃと送受信アンテナ４２Ｆとを備える。この点で、第１の実施の形態とは異なっている。
【０１３９】
第１の固定局４２は、予め決められた位置に配置され、図１６に示すように、固定局用基準クロック回路４２Ａと、制御回路４２Ｂと、無線信号送信回路４２Ｃと、無線信号受信回路４２Ｄと、送受切替回路４２Ｅと、送受信アンテナ４２Ｆ等を含んで構成されている。この第１の固定局４２は、基準局の機能を兼ね備え、各固定局５，６に向けて、第２の無線信号Ｓ2を送信する。
【０１４０】
固定局用基準クロック回路４２Ａは、例えば、発振器を含んで構成され、送受信アンテナ４２Ｆに対して第２の無線信号Ｓ2の基準となる角周波数ωf1（キャリア周波数）の基準クロックＣf1を生成する。制御回路４２Ｂは、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、第１の固定局４２が、第２の無線信号Ｓ2を間欠的に送信する動作等を制御している。
【０１４１】
無線信号送信回路４２Ｃは、制御回路４２Ｂと送受切替回路４２Ｅとに接続され、例えば変調回路、増幅器等を備えている。この無線信号送信回路４２Ｃは、基準クロックＣf1に基づいて、第２の無線信号Ｓ2を生成する。一方、無線信号受信回路４２Ｄは、制御回路４２Ｂと送受切替回路４２Ｅとに接続され、例えばミキサ、移相器（いずれも図示せず）等を備えている。この無線信号受信回路４２Ｄは、送受信アンテナ４２Ｆで受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφmf1を算出する。
【０１４２】
送受切替回路４２Ｅは、無線信号送信回路４２Ｃおよび無線信号受信回路４２Ｄと送受信アンテナ４２Ｆとの間を接続している。この送受切替回路４２Ｅは、制御回路４２Ｂの指令により送受信を切替え、無線信号送信回路４２Ｃからの第２の無線信号Ｓ2を送受信アンテナ４２Ｆに出力し、送受信アンテナ４２Ｆで受信した第１の無線信号Ｓ1を無線信号受信回路４２Ｄに出力する。送受信アンテナ４２Ｆは、第２の無線信号Ｓ2が放射可能な各種のアンテナによって構成され、第２の無線信号Ｓ2を各固定局５，６に向けて送信する。
【０１４３】
次に、第５の実施の形態による位置検知システム４１の位置検知方法について説明する。第５の実施の形態による位置検知システム４１は、前述した第１の実施の形態による位置検知システム１と同様に、図９に示す位置検知方法を用いて移動局２の位置を算出する。
【０１４４】
なお、この場合、第１の固定局４２と第２の固定局５との間における位相オフセットキャンセル工程として、サーバ７は、第１の固定局４２で得られた１個の位相差情報（第１の無線信号Ｓ1による位相差情報）と、第２の固定局５で得られた２個の位相差情報（第１の無線信号Ｓ1による位相差情報と第２の無線信号Ｓ2による位相差情報）との差分を求めることで、移動局２および第１，第２の固定局４２，５の位相オフセットφm，φf1，φf2をキャンセルする。即ち、第１の固定局４２は、基準局の機能を兼ね備えているので、３個の位相差情報を用いることにより、移動局２および第１，第２の固定局４２，５の位相オフセットφm，φf1，φf2をキャンセルする。
【０１４５】
同様に、第１の固定局４２と第３の固定局６との間における位相オフセットキャンセル工程として、サーバ７は、第１の固定局４２で得られた１個の位相差情報（第１の無線信号Ｓ1による位相差情報）と、第３の固定局６で得られた２個の位相差情報（第１の無線信号Ｓ1による位相差情報と第２の無線信号Ｓ2による位相差情報）との差分を求めることで、移動局２および第１，第３の固定局４２，６の位相オフセットφm，φf1，φf3をキャンセルする。
【０１４６】
かくして、第５の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第５の実施の形態では、第１の固定局４２は、基準局の機能を兼ね備えて、第２の無線信号Ｓ2を送信する構成としている。この場合、第１の固定局４２から送信される第２の無線信号Ｓ2を用いて、移動局２および各固定局４〜６の位相オフセットφm，φf1〜φf3をキャンセルできるので、基準局を別個に設ける必要がなくなる。この結果、システムを簡易に構築できるので、コストを抑制することができる。
【０１４７】
次に、図１、図１８ないし図２０に、本発明の第６の実施の形態による位置検知システムを示す。第６の実施の形態の特徴は、移動局は２種類以上のキャリア周波数の第１の無線信号を送信する構成としたことにある。なお、第６の実施の形態では、前述した第１，第２の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１４８】
第６の実施の形態による位置検知システム５１は、第２の実施の形態による位置検知システム１１とほぼ同様に構成される。このため、位置検知システム５１は、移動局２と、基準局１２と、第１の固定局４と、第２の固定局５と、第３の固定局６と、サーバ７等を含んで構成されている。
【０１４９】
ここで、移動局２は、各固定局４〜６に向けて、２種類のキャリア周波数（角周波数）の第１の無線信号Ｓ1，Ｓ1′を送信する。この場合、移動局２の移動局用基準クロック回路２Ａは、２つの周波数の基準クロックＣm，Ｃm′を生成する。即ち、移動局用基準クロック回路２Ａは、第１の無線信号Ｓ1の基準となる角周波数ωmの基準クロックＣmと、第１の無線信号Ｓ1′の基準となる角周波数ωm′の基準クロックＣm′とを生成する。
【０１５０】
次に、図１８ないし図２０を用いて、第６の実施の形態による位置検知システム５１の位置検知方法について説明する。
【０１５１】
まず、ステップ４１では、第１の無線信号送信工程として、移動局２は、各固定局４〜６に向けて第１の無線信号Ｓ1を送信し、さらに基準局１２が第２の無線信号Ｓ2を送信するためのトリガ無線信号Ｓtを送信する（図１８参照）。
【０１５２】
ステップ４２では、基準クロック位相差算出工程として、各固定局４〜６は、受信した第１の無線信号Ｓ1のキャリア位相Ｐmと、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφmf1〜φmf3を求める（数６式ないし数１２式参照）。
【０１５３】
次に、ステップ４３では、第２の無線信号送信工程として、トリガ無線信号Ｓtを受信した基準局１２は、各固定局４〜６に向けて第２の無線信号Ｓ2を送信する。この場合、トリガ無線信号Ｓtを時刻tkaに受信した基準局１２は、所定の時間経過後に第２の無線信号Ｓ2を送信すればよい。
【０１５４】
ステップ４４では、基準クロック位相差算出工程として、各固定局４〜６は、受信した第２の無線信号Ｓ2のキャリア位相Ｐsと、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφsf1〜φsf3を求める（数１３式ないし数１９式参照）。
【０１５５】
次に、ステップ４５では、移動局２は、各固定局４〜６に向けて、第１の無線信号Ｓ1とはキャリア周波数が異なる第１の無線信号Ｓ1′を送信する。即ち、移動局用基準クロック回路２Ａは、第１の無線信号Ｓ1′の基準となる角周波数ωm′の基準クロックＣm′を生成し、送信アンテナ２Ｄを介して第１の無線信号Ｓ1′を送信する。ここで、移動局２が、時刻t0cに送信する第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′は、以下の数２７式で表される。
【０１５６】
【数２７】
0006500981.tif 000028
【０１５７】
ステップ４６では、基準クロック位相差算出工程として、各固定局４〜６は、受信した第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′と、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφmf1′〜Δφmf3′を求める。即ち、第１の固定局４が第１の無線信号Ｓ1′を受信する時刻をt1cとすると、基準クロックＣf1の位相Ｐf1は以下の数２８式で表され、第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′と基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφmf1′は以下の数２９式で表される。
【０１５８】
【数２８】
0006500981.tif 000029
【０１５９】
【数２９】
0006500981.tif 000030
【０１６０】
同様に、第２の固定局５が第１の無線信号Ｓ1′を受信する時刻をt2cとすると、基準クロックＣf2の位相Ｐf2は以下の数３０式で表され、第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′と基準クロックＣf2の位相Ｐf2との位相差Δφmf2′は以下の数３１式で表される。
【０１６１】
【数３０】
0006500981.tif 000031
【０１６２】
【数３１】
0006500981.tif 000032
【０１６３】
同様に、第３の固定局６が第１の無線信号Ｓ1′を受信する時刻をt3cとすると、基準クロックＣf3の位相Ｐf3は以下の数３２式で表され、第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′と基準クロックＣf3の位相Ｐf3との位相差Δφmf3′は以下の数３３式で表される。
【０１６４】
【数３２】
0006500981.tif 000033
【０１６５】
【数３３】
0006500981.tif 000034
【０１６６】
次に、ステップ４７では、位相オフセットキャンセル工程として、サーバ７は、第１，第２の固定局４，５とで得られた位相差Δφmf1，Δφsf1，Δφmf1′，Δφmf2，Δφsf2，Δφmf2′を用いて、移動局２と基準局１２と第１，第２の固定局４，５とにおける基準クロックＣm，Ｃs，Ｃf1，Ｃf2の位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルする。即ち、上記数２０式を用いて位相差Δφ21を算出し、以下の数３４式を用いて位相差Δφ21′を算出する。
【０１６７】
【数３４】
0006500981.tif 000035
【０１６８】
ステップ４８では、キャリア位相差算出工程として、サーバ７は、位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルした情報である位相差Δφ21，Δφ21′を用いて、第１の固定局４と第２の固定局５との間のキャリア位相差Δ21，Δ21′を算出する。即ち、上記数２２式を用いてキャリア位相差Δ21を算出し、以下の数３５式により第１の無線信号Ｓ1′を用いたキャリア位相差Δ21′を算出する。
【０１６９】
【数３５】
0006500981.tif 000036
【０１７０】
続くステップ４９では、距離差算出工程として、サーバ７は、キャリア位相差Δ21，Δ21′を用いて、第１の固定局４と移動局２との間の距離と、第２の固定局５と移動局２との間の距離との差である距離差Δｒ12を求める。なお、図１９に示すように、第１の無線信号Ｓ1の波長をλ1とすると、キャリア位相差Δ21が２πとなる毎に、波長λ1の整数倍の距離差Δｒ12が算出される。また、第１の無線信号Ｓ1′の波長をλ2とすると、キャリア位相差Δ21′が２πとなる毎に、波長λ2の整数倍の距離差Δｒ12が算出される。
【０１７１】
この場合、キャリア位相差Δ21とキャリア位相差Δ21′とは、それぞれの繰り返し周期である基準クロックＣm，Ｃm′の角周波数ωm，ωm′が異なっているため、位相差の差ＤＰ（＝Δ21−Δ21′）を用いることにより、キャリア位相差Δ21とキャリア位相差Δ21′とが何周したかを求めることができる（図１９参照）。即ち、例えば角周波数ωmが２．４４ＧＨｚであり角周波数ωm′が２．４５ＧＨｚである場合、各波長λ1，λ2は１２．２９ｃｍと１２．３６ｃｍとなる。そして、キャリア位相差Δ21，Δ21′の差ＤＰは、３０ｍ毎に繰り返されることになり、位置検知システム５１の取り得る範囲が３０ｍ以内であれば、キャリア位相差Δ21，Δ21′を一意に求めることができる。
【０１７２】
次に、ステップ５０では、位相オフセットキャンセル工程として、サーバ７は、第１，第３の固定局４，６とで得られた位相差Δφmf1，Δφsf1，Δφmf1′，Δφmf3，Δφsf3，Δφmf3′を用いて、移動局２と基準局１２と第１，第３の固定局４，６とにおける基準クロックＣm，Ｃs，Ｃf1，Ｃf3の位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルする。即ち、上記数２３式を用いて位相差Δφ31を算出し、以下の数３６式を用いて位相差Δφ31′を算出する。
【０１７３】
【数３６】
0006500981.tif 000037
【０１７４】
ステップ５１では、キャリア位相差算出工程として、サーバ７は、位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルした情報である位相差Δφ31，Δφ31′を用いて、第１の固定局４と第３の固定局６との間のキャリア位相差Δ31，Δ31′を算出する。即ち、上記数２４式を用いてキャリア位相差Δ31を算出し、以下の数３７式により第１の無線信号Ｓ1′を用いたキャリア位相差Δ31′を算出する。
【０１７５】
【数３７】
0006500981.tif 000038
【０１７６】
続くステップ５２では、距離差算出工程として、サーバ７は、キャリア位相差Δ31，Δ31′を用いて、第１の固定局４と移動局２との間の距離と、第３の固定局６と移動局２との間の距離との差である距離差Δｒ13を求める。即ち、距離差Δｒ12を求めたときと同様に、キャリア位相差Δ31とキャリア位相差Δ31′との差を求めることにより、キャリア位相差Δ31，Δ31′を一意に求めることができる。
【０１７７】
ステップ５３では、移動局位置算出工程として、サーバ７は、求めた２つの距離差Δｒ12，Δｒ13から移動局２の位置を算出する。即ち、サーバ７は、距離差Δｒ12の双曲線と、距離差Δｒ13の双曲線との交点から移動局２の位置を求めることができる。
【０１７８】
かくして、第６の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第６の実施の形態では、移動局用基準クロック回路２Ａは２つ周波数の基準クロックＣm，Ｃm′を生成する機能を有し、移動局２は２種類の角周波数ωm，ωm′の第１の無線信号Ｓ1，Ｓ1′を送信する構成としている。この場合、一の角周波数ωmを用いて検出したキャリア位相差Δ21（Δ31）と、他の角周波数ωm′を用いて検出したキャリア位相差Δ21′（Δ31′）とは、それぞれの繰り返しの周期は異なるため、２つのキャリア位相差Δ21，Δ21′（Δ31，Δ31′）の差ＤＰを用いて、２つのキャリア位相差Δ21，Δ21′（Δ31，Δ31′）が何周したかを求めることができる。これにより、位相差の周期性が長くなり、位相周りの不確定性が解消して絶対位相を求めることができ、高精度に移動局２の位置を算出することができる。
【０１７９】
次に、図１，図２１，図２２に、本発明の第７の実施の形態による位置検知システムを示す。第７の実施の形態の特徴は、基準局は、２種類以上のキャリア周波数の第２の無線信号を送信する構成としたことにある。なお、第７の実施の形態では、前述した第１，第２の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１８０】
第７の実施の形態による位置検知システム６１は、第２の実施の形態による位置検知システム１１とほぼ同様に構成される。このため、位置検知システム６１は、移動局２と、基準局１２と、第１の固定局４と、第２の固定局５と、第３の固定局６と、サーバ７等を含んで構成されている。
【０１８１】
ここで、基準局１２は、各固定局４〜６に向けて、２種類のキャリア周波数（角周波数）の第２の無線信号Ｓ2，Ｓ2′を送信する。この場合、基準局１２の基準局用基準クロック回路１２Ａは、２つの周波数の基準クロックＣs，Ｃs′を生成する。即ち、基準局用基準クロック回路１２Ａは、第２の無線信号Ｓ2の基準となる角周波数ωsの基準クロックＣsと、第２の無線信号Ｓ2′の基準となる角周波数ωs′の基準クロックＣs′とを生成する。なお、ここで、第２の無線信号Ｓ2の角周波数ωsは、移動局２の第１の無線信号Ｓ1の角周波数ωmと同じ角周波数で構成され、第２の無線信号Ｓ2′の角周波数ωs′は移動局２の第１の無線信号Ｓ1′の角周波数ωm′と同じ角周波数で構成されている。
【０１８２】
次に、図２１、図２２を用いて、第７の実施の形態による位置検知システム６１の位置検知方法について説明する。なお、この場合、図２０に示す第６の実施の形態のステップ４５ないしステップ５３に替えて、ステップ６１ないしステップ７１が実行される。その他の構成は、図２０に示す第６の実施の形態と同一であるので、説明を省略する。
【０１８３】
ステップ６１では、移動局２は、各固定局４〜６に向けて、第１の無線信号Ｓ1とはキャリア周波数が異なる第１の無線信号Ｓ1′を送信し、さらに基準局１２が第２の無線信号Ｓ2′を送信するためのトリガ無線信号Ｓt′を送信する（図２１参照）。ここで、移動局２が、時刻t0cの瞬間に送信する第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′は、上記数２７式で表される。
【０１８４】
ステップ６２では、基準クロック位相差算出工程として、各固定局４〜６は、受信した第１の無線信号Ｓ1′のキャリア位相Ｐm′と、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφmf1′〜φmf3′を求める（数２７式ないし数３３式参照）。
【０１８５】
次に、ステップ６３では、第２の無線信号送信工程として、トリガ無線信号Ｓt′を受信した基準局１２は、各固定局４〜６に向けて、第２の無線信号Ｓ2とはキャリア周波数が異なる第２の無線信号Ｓ2′を送信する。即ち、基準局用基準クロック回路１２Ａは、第２の無線信号Ｓ2′の基準となる角周波数ωs′の基準クロックＣs′を生成し、送受信アンテナ１２Ｆを介して第２の無線信号Ｓ2′を送信する。この場合、トリガ無線信号Ｓt′を時刻tkcに受信した基準局１２は、所定の時間経過後に第２の無線信号Ｓ2′を送信すればよい。また、基準局１２が、時刻t0dに送信する第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs′は、以下の数３８式で表される。
【０１８６】
【数３８】
0006500981.tif 000039
【０１８７】
ステップ６４では、基準クロック位相差算出工程として、各固定局４〜６は、受信した第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs′と、基準クロックＣf1〜Ｃf3の位相Ｐf1〜Ｐf3との位相差Δφsf1′〜φsf3′を求める。即ち、第１の固定局４が第２の無線信号Ｓ2′を受信する時刻をt1dとすると、基準クロックＣf1の位相Ｐf1は以下の数３９式で表され、第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs′と基準クロックＣf1の位相Ｐf1との位相差Δφsf1′は以下の数４０式で表される。
【０１８８】
【数３９】
0006500981.tif 000040
【０１８９】
【数４０】
0006500981.tif 000041
【０１９０】
同様に、第２の固定局５が第２の無線信号Ｓ2′を受信する時刻をt2dとすると、基準クロックＣf2の位相Ｐf2は以下の数４１式で表され、第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs′と基準クロックＣf2の位相Ｐf2との位相差Δφsf2′は以下の数４２式で表される。
【０１９１】
【数４１】
0006500981.tif 000042
【０１９２】
【数４２】
0006500981.tif 000043
【０１９３】
同様に、第３の固定局６が第２の無線信号Ｓ2′を受信する時刻をt3dとすると、基準クロックＣf3の位相Ｐf3は以下の数４３式で表され、第２の無線信号Ｓ2′のキャリア位相Ｐs′と基準クロックＣf3の位相Ｐf3との位相差Δφsf3′は以下の数４４式で表される。
【０１９４】
【数４３】
0006500981.tif 000044
【０１９５】
【数４４】
0006500981.tif 000045
【０１９６】
次に、ステップ６５では、位相オフセットキャンセル工程として、サーバ７は、第１，第２の固定局４，５とで得られた位相差Δφmf1，Δφsf1，Δφmf1′，Δφsf1′，Δφmf2，Δφsf2，Δφmf2′，Δφsf2′を用いて、移動局２と基準局１２と第１，第２の固定局４，５とにおける基準クロックＣm，Ｃs，Ｃf1，Ｃf2の位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルする。即ち、上記数２０式を用いて位相差Δφ21を算出し、以下の数４５式を用いて位相差Δφ21″を算出する。
【０１９７】
【数４５】
0006500981.tif 000046
【０１９８】
ステップ６６では、キャリア位相差算出工程として、サーバ７は、位相オフセットφm，φs，φf1，φf2をキャンセルした情報である位相差Δφ21，Δφ21″を用いて、第１の固定局４と第２の固定局５との間のキャリア位相差Δ21，Δ21″を算出する。即ち、上記数２２式を用いてキャリア位相差Δ21を算出し、以下の数４６式により第２の無線信号Ｓ2′を用いたキャリア位相差Δ21″を算出する。
【０１９９】
【数４６】
0006500981.tif 000047
【０２００】
続くステップ６７では、距離差算出工程として、サーバ７は、キャリア位相差Δ21，Δ21″を用いて、第１の固定局４と移動局２との間の距離と、第２の固定局５と移動局２との間の距離との差である距離差Δｒ12を求める。この場合、キャリア位相差Δ21とキャリア位相差Δ21″とは、それぞれの繰り返し周期である基準クロックＣm，Ｃm′の角周波数ωm，ωm′が異なっているため、位相差の差（＝Δ21−Δ21″）を用いることにより、キャリア位相差Δ21，Δ21″を一意に求めることができる。
【０２０１】
次に、ステップ６８では、位相オフセットキャンセル工程として、サーバ７は、第１，第３の固定局４，６とで得られた位相差Δφmf1，Δφsf1，Δφmf1′，Δφsf1′，Δφmf3，Δφsf3，Δφmf3′，Δφsf3′を用いて、移動局２と基準局１２と第１，第３の固定局４，６とにおける基準クロックＣm，Ｃs，Ｃf1，Ｃf3の位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルする。即ち、上記数２３式を用いて位相差Δφ31を算出し、以下の数４７式を用いて位相差Δφ31″を算出する。
【０２０２】
【数４７】
0006500981.tif 000048
【０２０３】
ステップ６９では、キャリア位相差算出工程として、サーバ７は、位相オフセットφm，φs，φf1，φf3をキャンセルした情報である位相差Δφ31，Δφ31″を用いて、第１の固定局４と第３の固定局６との間のキャリア位相差Δ31，Δ31″を算出する。即ち、上記数２４式を用いてキャリア位相差Δ31を算出し、以下の数４８式により第２の無線信号Ｓ2′を用いたキャリア位相差Δ31″を算出する。
【０２０４】
【数４８】
0006500981.tif 000049
【０２０５】
続くステップ７０では、距離差算出工程として、サーバ７は、キャリア位相差Δ31，Δ31″を用いて、第１の固定局４と移動局２との間の距離と、第３の固定局６と移動局２との間の距離との差である距離差Δｒ13を求める。この場合、キャリア位相差Δ31とキャリア位相差Δ31″とは、それぞれの繰り返し周期である基準クロックＣm，Ｃm′の角周波数ωm，ωm′が異なっているため、位相差の差（＝Δ31−Δ31″）を用いることにより、キャリア位相差Δ31，Δ31″を一意に求めることができる。
【０２０６】
ステップ７１では、移動局位置算出工程として、サーバ７は、求めた２つの距離差Δｒ12，Δｒ13から移動局２の位置を算出する。即ち、サーバ７は、距離差Δｒ12の双曲線と、距離差Δｒ13の双曲線との交点から移動局２の位置を求めることができる。
【０２０７】
かくして、第７の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。第７の実施の形態では、基準局１２は、移動局２と同じ２種類の角周波数ωs，ωs′の第２の無線信号Ｓ2，Ｓ2′を送信する構成としている。これにより、２つの角周波数ωs，ωs′のキャリア位相差Δ31，Δ31″を用いることにより、位相差の周期性が長くなり、移動局２と各固定局４〜６との距離差Δｒ12，Δｒ13を一意に求めることができる。また、移動局２による２種類の角周波数ωm，ωm′の第１の無線信号Ｓ1，Ｓ1′と、基準局１２による２種類の角周波数ωs，ωs′の第２の無線信号Ｓ2，Ｓ2′とを用いて、位相補正を行うことで、位相補正の精度を高めることができ、高精度に移動局２の位置を算出することができる。
【０２０８】
なお、前記第１の実施の形態では、位置検知システム１は、３つの固定局４〜６を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、位置検知システムは４つ以上の固定局を備える構成としてもよい。このことは、第２ないし第７の実施の形態についても同様である。
【０２０９】
また、前記第１の実施の形態では、移動局２が第１の無線信号Ｓ1を送信した後に、基準局３が第２の無線信号Ｓ2を送信する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、基準局が第２の無線信号を送信した後に、移動局が第１の無線信号を送信する構成としてもよい。
【０２１０】
また、前記第１の実施の形態では、サーバ７は、第１の固定局４と第２の固定局５との間の距離差Δｒ12の双曲線と、第１の固定局４と第３の固定局６との間の距離差Δｒ13の双曲線との交点から移動局２の位置を求める構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、サーバは、第２の固定局と第３の固定局との間の距離差Δｒ23（＝ｒ2−ｒ3）の双曲線をさらに求めて、距離差Δｒ12，Δｒ13，Δｒ23の３つの双曲線から移動局の位置を求める構成としてもよい。
【０２１１】
また、前記第１の実施の形態では、位置検知システム１は、１つの移動局２を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、位置検知システムは２つ以上の移動局を備える構成としてもよい。この場合、例えば、移動局が送信する第１の無線信号にＩＤ情報を付加して、個体を識別させる構成とすればよい。このことは、第２ないし第７の実施の形態についても同様である。
【０２１２】
また、前記第３の実施の形態では、移動局用基準クロック回路２Ａと基準局用基準クロック回路３Ａとは、各固定局用基準クロック回路４Ａ〜６Ａと同じ角周波数の基準クロックＣm，Ｃsを生成する構成としている。しかし、本発明はこれに限らず、移動局用基準クロック回路と基準局用基準クロック回路との少なくともいずれか一方が、各固定局用基準クロック回路４Ａ〜６Ａと同じ角周波数の基準クロックを生成する構成としてもよい。
【０２１３】
また、前記第５の実施の形態では、第１の固定局４２が基準局の機能を兼ね備え、各固定局５，６に向けて、第２の無線信号Ｓ2を送信する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、第２の固定局または第３の固定局が基準局の機能を兼ね備えて、第２の無線信号を送信する構成としてもよい。さらに、各固定局のうち２つ以上の固定局が基準局の機能を兼ね備えて、第２の無線信号を送信する構成としてもよい。
【０２１４】
また、前記第６の実施の形態では、移動局用基準クロック回路２Ａは２つの角周波数ωm，ωm′の基準クロックＣm，Ｃm′を生成する機能を有し、移動局は２種類の第１の無線信号Ｓ1，Ｓ1′を送信する構成としている。しかし、本発明はこれに限らず、移動局用基準クロック回路は３つ以上の角周波数の基準クロックを生成し、移動局は３種類以上の第１の無線信号を送信する構成としてもよい。このことは、第７の実施の形態についても同様である。
【０２１５】
また、前記第７の実施の形態では、第１の無線信号Ｓ1と第２の無線信号Ｓ2とを用いてキャリア位相差Δ21，Δ31を求め、第１の無線信号Ｓ1′と第２の無線信号Ｓ2′とを用いてキャリア位相差Δ21″，Δ31″を求める構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、第１の無線信号Ｓ1と第２の無線信号Ｓ2′とを用いてキャリア位相差を求めてもよい。また、第１の無線信号Ｓ1′と第２の無線信号Ｓ2とを用いてキャリア位相差を求めてもよい。
【０２１６】
また、前記第７の実施の形態では、基準局用基準クロック回路１２Ａは２つの角周波数ωs，ωs′の基準クロックＣs，Ｃs′を生成する機能を有し、基準局は２種類の第２の無線信号Ｓ2，Ｓ2′を送信する構成としている。しかし、本発明はこれに限らず、基準局用基準クロック回路は３つ以上の角周波数の基準クロックを生成し、基準局は３種類以上の第２の無線信号を送信する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０２１７】
１，１１，２１，３１，４１，５１，６１  位置検知システム
２，  移動局
２Ａ  移動局用基準クロック回路
２Ｃ，３Ｃ，１２Ｃ，４２Ｃ  無線信号送信回路
２Ｄ，３Ｄ，４Ｄ，５Ｄ，６Ｄ  送信アンテナ
３，１２  基準局
３Ａ，１２Ａ  基準局用基準クロック回路
４，４２  第１の固定局
４Ａ，５Ａ，６Ａ，４２Ａ  固定局用基準クロック回路
４Ｃ，５Ｃ，６Ｃ，１２Ｄ，４２Ｄ  無線信号受信回路
５  第２の固定局
６  第３の固定局
１２Ｆ，４２Ｆ  送受信アンテナ
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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