(57)【要約】  測定装置（２）は、第１のアンテナ対（３）から相互の位相差（Δφ１）が時間変化する送信信号（Ｓｔ11），（Ｓｔ12）を出力する。対象物（２１）は、対象側アンテナ（２２）から送信信号（Ｓｔ11），（Ｓｔ12）を同時に受信し、受信信号（Ｓｒ1）から対象物（２１）と測定装置（２）との位置関係に応じた情報（Ｄφ）を測定装置（２）側へ返送する。測定装置（２）は、第２のアンテナ対（４）から相互の位相差（Δφ２）が時間変化する送信信号（Ｓｔ21），（Ｓｔ22）を出力する。対象物（２１）は、対象側アンテナ（２２）から送信信号（Ｓｔ21），（Ｓｔ22）を同時に受信し、受信信号（Ｓｒ2）から対象物（２１）と測定装置（２）との位置関係に応じた情報（Ｄφ）を測定装置（２）側へ返送する。測定装置（２）は、これら２つの情報（Ｄφ）に基づいて、対象物（２１）の方角（θ）を特定する。
2015151836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個のアンテナ素子からなる第１及び第２のアンテナ対と、前記アンテナ素子から出力する送信信号を生成する信号生成回路とからなり、前記第１のアンテナ対の２個のアンテナ素子の間隔と前記第２のアンテナ対の２個のアンテナ素子の間隔とを互いに異なる距離とし、前記第１のアンテナ対の２個のアンテナ素子から互いに異なる送信信号を出力し、前記第２のアンテナ対の２個のアンテナ素子から互いに異なる送信信号を出力する機能を有する測定装置と、
対象側アンテナと、前記測定装置から送信された２つの送信信号を前記対象側アンテナから同時に受信し受信信号を処理する信号処理回路と、処理した信号を前記対象側アンテナから前記測定装置側へ返送する送信回路とを有する対象物とを備え、
前記測定装置の第１及び第２のアンテナ対を時間的に交互に動作させ、前記対象物は前記信号処理回路で処理した情報を予め決められた所定の遅延をもって前記測定装置側へ送信することで、前記測定装置からみた前記対象物の距離と方角を検出することを特徴とした位置検出システム。
【請求項２】
前記第１のアンテナ対と前記第２のアンテナ対のそれぞれの片方のアンテナ素子を共用した請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項３】
２個のアンテナ素子からなるアンテナ対と、前記アンテナ素子から出力する送信信号を生成する信号生成回路とからなり、前記アンテナ対の２個のアンテナ素子から互いに異なる送信信号を出力する機能を有する測定装置と、
対象側アンテナと、前記測定装置から送信された２つの送信信号を前記対象側アンテナから同時に受信し受信信号を処理する信号処理回路と、処理した信号を前記対象側アンテナから前記測定装置側へ返送する送信回路とを有する対象物とを備え、
前記測定装置の前記アンテナ対から周波数を掃引しながら前記送信信号を出力し、前記対象物は前記信号処理回路で処理した情報を予め決められた所定の遅延をもって前記測定装置側へ送信することで、前記測定装置からみた前記対象物の距離と方角を検出することを特徴とした位置検出システム。
【請求項４】
前記測定装置は、前記アンテナ対から２種以上の周波数を変化させて前記送信信号を出力する請求項３に記載の位置検出システム。
【請求項５】
前記測定装置の前記信号生成回路は、電圧制御発振器を備えてなる請求項３に記載の位置検出システム。
【請求項６】
前記測定装置の前記信号生成回路は、発振器と移相器とを備えてなる請求項１または３に記載の位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の位置を検出する位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、対象物となる対象目標システムと、対象目標システムから発射されるレーダパルスを受信する第１及び第２のシステムとによって構成された位置検出システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この位置検出システムでは、第１及び第２のシステムで受信するレーダパルスの時間差を利用して対象物の位置を特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−９７８３号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された位置検出システムは、第１及び第２のシステムでのパルス受信時刻を基に対象物の位置を算出している。この場合、第１及び第２のシステムのクロックにずれが生じると位置検出の精度が劣化するため、このような精度劣化を防止するために、第１及び第２のシステムの相対的な位置を予め測定しておき、片方のクロックのみに依存した計測を行っている。この結果、第１及び第２のシステムで互いに同期を取る必要があるのに加え、第１及び第２のシステムを互いに異なる場所に設置する必要があり、システム全体が大掛かりになってしまうという問題がある。
【０００５】
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、構成の簡素化が可能な位置検出システムを提供することにある。
【０００６】
（１）．上述した課題を解決するために、本発明は、２個のアンテナ素子からなる第１及び第２のアンテナ対と、前記アンテナ素子から出力する送信信号を生成する信号生成回路とからなり、前記第１のアンテナ対の２個のアンテナ素子の間隔と前記第２のアンテナ対の２個のアンテナ素子の間隔とを互いに異なる距離とし、前記第１のアンテナ対の２個のアンテナ素子から互いに異なる送信信号を出力し、前記第２のアンテナ対の２個のアンテナ素子から互いに異なる送信信号を出力する機能を有する測定装置と、対象側アンテナと、前記測定装置から送信された２つの送信信号を前記対象側アンテナから同時に受信し受信信号を処理する信号処理回路と、処理した信号を前記対象側アンテナから前記測定装置側へ返送する送信回路とを有する対象物とを備え、前記測定装置の第１及び第２のアンテナ対を時間的に交互に動作させ、前記対象物は前記信号処理回路で処理した情報を予め決められた所定の遅延をもって前記測定装置側へ送信することで、前記測定装置からみた前記対象物の距離と方角を検出することを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、位置検出システムは、２個のアンテナ素子からなる第１及び第２のアンテナ対を有する測定装置と、受信信号を処理する信号処理回路を有する対象物とを備えている。第１のアンテナ対の２個のアンテナ素子から互いに異なる送信信号を出力すると、対象側アンテナは、これら２つの送信信号が合成された受信信号を受信する。このとき、第１のアンテナ対の２個のアンテナ素子から例えば互いの位相差が時間変化する送信信号を出力する、または互いの周波数が僅かに異なる送信信号を出力すると、受信信号にはビートが生じる。このため、対象物は、このビートに基づいて対象側アンテナと２個のアンテナ素子との間で生じる位相差を信号処理回路によって検出し、送信回路によって位相差の情報を測定装置に返送することができる。測定装置は、位相差の情報に基づいて対象物の方角を検出することができる。
【０００８】
但し、位相差は対象側アンテナと２個のアンテナ素子との間の経路差が１波長ずれる毎に繰り返されるので、第１のアンテナ対による位相差の情報だけでは複数の方角の可能性が存在する。これに対し、本発明では、第１のアンテナ対の２個のアンテナ素子の間隔と第２のアンテナ対の２個のアンテナ素子の間隔とを互いに異なる距離としている。これにより、対象側アンテナと２個のアンテナ素子との間で生じる位相差を、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とで相違させることができる。この結果、第１のアンテナ対を用いたときの位相差と、第２のアンテナ対を用いたときの位相差とに基づいて、対象物の方角を一意に決めることができる。
【０００９】
さらに、対象物は信号処理回路で処理した情報を予め決められた所定の遅延をもって測定装置側へ送信する。これにより、測定装置から送信された２つの送信信号を対象側アンテナによって受信した後に、信号処理回路で処理した位相差の情報を測定装置に返送するまでの経過時間を、ほぼ一定の値にすることができる。この結果、測定装置は、２つの送信信号を送信した後に対象物から所定の情報が返送されるまでの時間を計測し、この時間から対象物側での経過時間を差し引くことによって、測定装置と対象物との間を信号が伝搬する伝搬時間を求めることができ、この伝搬時間に基づいて測定装置から対象物までの距離を計測することができる。
【００１０】
また、測定装置の第１及び第２のアンテナ対は時間的に交互に動作するから、第１及び第２のアンテナ対の同期を取る必要がなく、測定装置の構成を簡素化することができる。これに加えて、第１のアンテナ対の２個のアンテナ素子の間隔と第２のアンテナ対の２個のアンテナ素子の間隔とが互いに異なる距離になっていれば、第１及び第２のアンテナ対を近付けて配置することができる。このため、従来技術のように、２つのシステムを別個の位置に設置する必要がなく、測定装置を容易に設置することができる。
【００１１】
（２）．本発明では、前記第１のアンテナ対と前記第２のアンテナ対のそれぞれの片方のアンテナ素子を共用している。
【００１２】
これにより、アンテナ素子数を削減することができ、測定装置の小型化を達成することができる。
【００１３】
（３）．本発明は、２個のアンテナ素子からなるアンテナ対と、前記アンテナ素子から出力する送信信号を生成する信号生成回路とからなり、前記アンテナ対の２個のアンテナ素子から互いに異なる送信信号を出力する機能を有する測定装置と、対象側アンテナと、前記測定装置から送信された２つの送信信号を前記対象側アンテナから同時に受信し受信信号を処理する信号処理回路と、処理した信号を前記対象側アンテナから前記測定装置側へ返送する送信回路とを有する対象物とを備え、前記測定装置の前記アンテナ対から周波数を掃引しながら前記送信信号を出力し、前記対象物は前記信号処理回路で処理した情報を予め決められた所定の遅延をもって前記測定装置側へ送信することで、前記測定装置からみた前記対象物の距離と方角を検出することを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、位置検出システムは、２個のアンテナ素子からなるアンテナ対を有する測定装置と、受信信号を処理する信号処理回路を有する対象物とを備えている。アンテナ対の２個のアンテナ素子から互いに異なる送信信号を出力すると、対象側アンテナは、これら２つの送信信号が合成された受信信号を受信する。このとき、アンテナ対の２個のアンテナ素子から例えば互いの位相差が時間変化する送信信号を出力する、または互いの周波数が僅かに異なる送信信号を出力すると、受信信号にはビートが生じる。このため、対象物は、このビートに基づいて対象側アンテナと２個のアンテナ素子との間で生じる位相差を信号処理回路によって検出し、送信回路によって位相差の情報を測定装置に返送することができる。測定装置は、位相差の情報に基づいて対象物の方角を検出することができる。
【００１５】
但し、位相差は対象側アンテナと２個のアンテナ素子との間の経路差が１波長ずれる毎に繰り返されるので、単一の位相差の情報だけでは複数の方角の可能性が存在する。これに対し、本発明では、測定装置のアンテナ対から周波数を掃引しながら照射する。これにより、対象側アンテナと２個のアンテナ素子との間で生じる位相差を、周波数の異なる送信信号で検出することができる。このとき、送信信号の周波数に応じて、対象側アンテナと２個のアンテナ素子との間で生じる位相差が変化する。このため、周波数の異なる送信信号で測定した複数の位相差に基づいて、対象物の方角を一意に決めることができる。
【００１６】
さらに、対象物は信号処理回路で処理した情報を予め決められた所定の遅延をもって測定装置側へ送信する。このため、測定装置と対象物との間を信号が伝搬する伝搬時間を求めることができ、この伝搬時間に基づいて測定装置から対象物までの距離を計測することができる。
【００１７】
また、第１及び第２のアンテナ対の同期を取る必要がなく、測定装置の構成を簡素化することができる。これに加えて、アンテナ対から周波数を掃引しながら照射できればよいため、従来技術のように、２つのシステムを別個の位置に設置する必要がなく、測定装置を容易に設置することができる。この場合、位置検出システムの測定装置は、２個のアンテナ素子を有する１つのアンテナ対により構成されているので、簡素な構成で対象物の距離と方角を検出することができる。
【００１８】
（４）．本発明では、前記測定装置は、前記アンテナ対から２種以上の周波数を変化させて前記送信信号を出力する構成としている。
【００１９】
この場合、アンテナ対の２個のアンテナ素子から互いに異なる送信信号を出力し、その後、送信信号のキャリア周波数を変化させて、アンテナ対の２個のアンテナ素子から互いに異なる送信信号を出力することができる。この結果、キャリア周波数を２種以上変化させて検出した複数の位相差に基づいて、対象物の方角を特定することができる。
【００２０】
（５）．本発明では、前記測定装置の前記信号生成回路は、電圧制御発振器を備えている。
【００２１】
このため、制御電圧を調整することにより、測定装置から送信する信号の周波数を変化でき、位置検出システムを簡易な回路構成にすることができる。
【００２２】
（６）．本発明では、前記測定装置の前記信号生成回路は、発振器と移相器とを備えている。
【００２３】
これにより、発振器で出力した信号の位相を移相器によって変化でき、位置検出システムを簡易な回路構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施の形態による位置検出システムの全体構成を示す回路図である。
【図２】図１中の測定装置の全体構成を示す回路図である。
【図３】図１中の対象物の全体構成を示す回路図である。
【図４】測定装置による送信信号の経路差と放射角とを示す説明図である。
【図５】第１のアンテナ対により検出した方角と第２のアンテナ対により検出した方角とを示す説明図である。
【図６】第１の実施の形態において、送信信号波形と受信信号波形とを示す特性線図である。
【図７】第１の実施の形態による位置検出システムの全体処理を示す流れ図である。
【図８】第２の実施の形態による位置検出システムの測定装置の全体構成を示す回路図である。
【図９】第３の実施の形態による位置検出システムの全体構成を示す回路図である。
【図１０】第３の実施の形態による位置検出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】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態による位置検出システムについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
図１ないし図７に、第１の実施の形態による位置検出システム１を示す。位置検出システム１は、測定装置２と対象物２１等を含んで構成される。
【００２７】
まず、測定装置２について説明する。測定装置２は、アンテナ素子３1，３2からなる第１のアンテナ対３と、アンテナ素子４1，４2からなる第２のアンテナ対４と、アンテナ素子３1，３2，４1，４2から出力する送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12，Ｓｔ21，Ｓｔ22を生成する信号生成回路５とを含んで構成されている。アンテナ素子３1，３2，４1，４2は、それぞれ信号生成回路５に接続されている。
【００２８】
アンテナ素子３1，３2，４1，４2は、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12，Ｓｔ21，Ｓｔ22が放射可能な各種のアンテナによって構成されている。図２に示すように、第１のアンテナ対３は、第１のアンテナ素子３1と第２のアンテナ素子３2とが間隔Ｌ1だけ離間して配置されている。一方、第２のアンテナ対４は、第１のアンテナ素子４1と第２のアンテナ素子４2とが間隔Ｌ2だけ離間して配置されている。このとき、アンテナ素子３1，３2間の間隔Ｌ1と、アンテナ素子４1，４2間の間隔Ｌ2とは、互いに異なる距離に設定されている。
【００２９】
アンテナ素子３1，３2は、後述の変調回路７1，７2にそれぞれ接続されている。アンテナ素子３1，３2は、変調回路７1，７2によって位相が変調された互いに異なる送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を放射する。同様に、アンテナ素子４1，４2は、後述の変調回路１０1，１０2にそれぞれ接続されている。アンテナ素子４1，４2は、変調回路１０1，１０2によって位相が変調された互いに異なる送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を放射する。
【００３０】
アンテナ素子３1，３2，４1，４2は、無指向性アンテナでもよく、指向性アンテナでもよい。図２に示すアンテナ素子３1，３2，４1，４2は、例えば横方向に一列に並んで配置される。このとき、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を合成した受信信号Ｓｒ1は、アンテナ素子３1，３2，４1，４2を挟んで前後方向（図２中の上下方向）で同じ特性になる。同様に、送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を合成した受信信号Ｓｒ2も、アンテナ素子３1，３2，４1，４2を挟んで前後方向で同じ特性となる。このため、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12，Ｓｔ21，Ｓｔ22を全方位に亘って放射すると、対象物２１の方角を特定できなくなるため、アンテナ素子３1，３2，４1，４2は、測定装置２の前方のみに送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12，Ｓｔ21，Ｓｔ22を放射する指向性をもたせることが好ましい。また、対象物２１を検知する領域が予め決まった範囲であれば、その範囲のみに送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12，Ｓｔ21，Ｓｔ22を照射するように、アンテナ素子３1，３2，４1，４2の指向性を設定してもよい。この場合、不要な電磁波の放射を抑制して、損失を低減することができる。
【００３１】
なお、アンテナ素子３1，３2，４1，４2は、直線上に配置したものに限らず、曲線上に配置してもよい。また、例えばアンテナ素子３1，３2とアンテナ素子４1，４2とを前後方向に位置ずれして配置してもよく、互いに交差して配置してもよい。但し、後述するように、第１のアンテナ対３が動作したときと第２のアンテナ対４が動作したときとで、対象物２１の信号処理回路２４が同じ信号処理を行うと、対象物２１の回路構成が簡略化できる。この点を考慮すると、第１のアンテナ対３の第１のアンテナ素子３1と第２のアンテナ素子３2との位置関係と、第２のアンテナ対４の第１のアンテナ素子４1と第２のアンテナ素子４2との位置関係とは、同じ方が好ましい。
【００３２】
信号生成回路５は、発振器６と変調回路７1，７2，１０1，１０2とを有している。発振器６は、各アンテナ素子３1，３2，４1，４2に対して送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12，Ｓｔ21，Ｓｔ22の基準となる基準信号ＳＢ（搬送波）として、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波信号を出力する。このとき、基準信号ＳＢの波長は、検出対象となる対象物２１の大きさ等に応じて適宜設定される。
【００３３】
変調回路７1，７2は、第１のアンテナ対３のアンテナ素子３1，３2にそれぞれ接続されている。変調回路７1，７2は、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12の位相と振幅を制御する。変調回路７1，７2は、移相器８1，８2と増幅器９1，９2とをそれぞれ含んで構成される。ここで、変調回路７1，７2の入力側は発振器６に接続されると共に、変調回路７1，７2の出力側は第１のアンテナ対３のアンテナ素子３1，３2に接続される。また、変調回路７1，７2は、後述の制御回路１６によって同期して動作し、移相器８1，８2の位相と増幅器９1，９2の利得とが制御される。
【００３４】
移相器８1，８2は、発振器６から出力される基準信号ＳＢをアンテナ素子３1，３2毎に独立して位相変調し、位相φ11，φ12に変調された送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を生成する。このとき、第１のアンテナ素子３1から出力される第１の送信信号Ｓｔ11は、例えば常に一定の連続波信号にする。このため、移相器８1は、基準信号ＳＢの位相を変化させずに出力する。これに対し、第２のアンテナ素子３2から出力される第２の送信信号Ｓｔ12は、第１の送信信号Ｓｔ11と同じキャリア周波数ｆで一定時間毎に位相が少しずつずれるようにする。このため、移相器８2は、基準信号ＳＢの位相を掃引して出力する。即ち、第１，第２の送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12の位相φ11，φ12間の位相差Δφ1（Δφ1＝φ11−φ12）は、時間ｔに応じて変化する（Δφ1＝Δφ1（ｔ））。このとき、位相差Δφ1の変化幅は、少なくとも２π以上に設定される。
【００３５】
増幅器９1，９2は、移相器８1，８2と共に変調回路７1，７2を構成し、アンテナ素子３1，３2から放射される送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を、対象物２１の検知が可能なレベルまで電力増幅する。ここで、第１のアンテナ対３が送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を放射するときには、増幅器９1，９2の利得を上昇させると共に、増幅器１２1，１２2の利得を低下させる。一方、第２のアンテナ対４が送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を放射するときには、増幅器９1，９2の利得を低下させると共に、増幅器１２1，１２2の利得を上昇させる。これにより、第１のアンテナ対３が送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を放射するときには、第２のアンテナ対４による送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22の放射を停止させることができる。一方、第２のアンテナ対４が送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を放射するときには、第１のアンテナ対３による送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12の放射を停止させることができる。この結果、第１のアンテナ対３及び第２のアンテナ対４は、時間的に交互に動作する。なお、増幅器９1，９2の利得を変化させて、第１の送信信号Ｓｔ11と第２の送信信号Ｓｔ12とで信号強度に差をつけてもよい。この場合、第１の送信信号Ｓｔ11の位相φ11と第２の送信信号Ｓｔ12の位相φ12とが逆になり信号が弱め合う場合でも、信号が完全に打ち消し合うのを防止できる。
【００３６】
変調回路１０1，１０2は、第２のアンテナ対４のアンテナ素子４1，４2にそれぞれ接続されている。変調回路１０1，１０2は、送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22の位相と振幅を制御する。変調回路１０1，１０2は、移相器１１1，１１2と増幅器１２1，１２2とをそれぞれ含んで構成される。ここで、変調回路１０1，１０2の入力側は発振器６に接続されると共に、変調回路１０1，１０2の出力側は第２のアンテナ対４のアンテナ素子４1，４2に接続される。また、変調回路１０1，１０2は、後述の制御回路１６によって同期して動作し、移相器１１1，１１2の位相と増幅器１２1，１２2の利得とが制御される。
【００３７】
移相器１１1，１１2は、発振器６から出力される基準信号ＳＢをアンテナ素子４1，４2毎に独立して位相変調し、位相φ21，φ22に変調された送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を生成する。移相器１１1，１１2は、移相器８1，８2とほぼ同様に構成される。このため、移相器１１1は、例えば基準信号ＳＢの位相を変化させずに出力し、移相器１１2は、基準信号ＳＢの位相を掃引して出力する。これにより、第１，第２の送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22の位相φ21，φ22間の位相差Δφ2（Δφ2＝φ21−φ22）は、時間ｔに応じて変化する（Δφ2＝Δφ2（ｔ））。このとき、位相差Δφ2の変化幅は、少なくとも２π以上に設定される。
【００３８】
増幅器１２1，１２2は、移相器１１1，１１2と共に変調回路１０1，１０2を構成し、アンテナ素子４1，４2から放射される送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を、対象物２１の検知が可能なレベルまで電力増幅する。ここで、第２のアンテナ対４が送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を放射するときには、増幅器１２1，１２2の利得を上昇させると共に、増幅器９1，９2の利得を低下させる。一方、第１のアンテナ対３が送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を放射するときには、増幅器１２1，１２2の利得を低下させると共に、増幅器９1，９2の利得を上昇させる。これにより、第１のアンテナ対３及び第２のアンテナ対４は、時間的に交互に動作する。なお、増幅器９1，９2と同様に、増幅器１２1，１２2の利得を変化させて、第１の送信信号Ｓｔ21と第２の送信信号Ｓｔ22とで信号強度に差をつけてもよい。
【００３９】
受信用アンテナ素子１３は、アンテナ素子３1，３2，４1，４2とは別個に設けられ、後述の対象物２１からの返送信号Ｓｐを受信する。受信用アンテナ素子１３で受信した返送信号Ｓｐは、受信用増幅器１４によって電力増幅され、検出回路１５に入力される。検出回路１５は、返送信号Ｓｐから情報Ｄφを復号し、対象物２１から返送された情報Ｄφに基づいて、測定装置２から見た対象物２１との距離と方角とを検出する。検出回路１５の出力側は、後述の制御回路１６に接続されている。
【００４０】
制御回路１６は、例えばマイクロコンピュータ等によって構成され、図７に示す処理手順に従って動作する。制御回路１６は、変調回路７1，７2，１０1，１０2の移相器８1，８2，１１1，１１2と増幅器９1，９2，１２1，１２2とを制御する。制御回路１６の入力側は、検出回路１５に接続されている。制御回路１６は、検出回路１５が対象物２１からの情報Ｄφを復号したタイミングを把握する。また、制御回路１６の出力側は、変調回路７1，７2，１０1，１０2及び検出回路１５に接続されている。
【００４１】
制御回路１６は、変調回路７1，７2の移相器８1，８2を制御して、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12の位相φ11，φ12を調整し、位相差Δφ1を制御する。同様に、制御回路１６は、変調回路１０1，１０2の移相器１１1，１１2を制御して、送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22の位相φ21，φ22を調整し、位相差Δφ2を制御する。また、制御回路１６は、検出回路１５が情報Ｄφを復号したタイミングに基づいて、増幅器９1，９2，１２1，１２2の利得を制御して、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12の出力と送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22の出力を切り替える。
【００４２】
次に、対象物２１について説明する。対象物２１は、対象側アンテナ２２と送受信回路２３と信号処理回路２４とを含んで構成されている。対象物２１は、測定装置２から出力される送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12，Ｓｔ21，Ｓｔ22を受信し、信号処理した情報Ｄφを測定装置２に向けて返送する。
【００４３】
対象側アンテナ２２は、測定装置２からの送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12，Ｓｔ21，Ｓｔ22を全ての方向から受信可能となるように、例えば無指向性のアンテナによって構成され、送受信回路２３に接続される。
【００４４】
第１のアンテナ対３の動作時には、対象側アンテナ２２は、測定装置２から出力される送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を同時に受信し、これらが合成された受信信号Ｓｒ1を送受信回路２３に出力する。第２のアンテナ対４の動作時には、対象側アンテナ２２は、測定装置２から出力される送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を同時に受信し、これらが合成された受信信号Ｓｒ2を送受信回路２３に出力する。なお、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12間の位相差Δφ1が時間変化すると、受信信号Ｓｒ1にはビート波形が生じる。同様に、送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22間の位相差Δφ2が時間変化すると、受信信号Ｓｒ2にはビート波形が生じる。
【００４５】
また、対象側アンテナ２２は、情報Ｄφを含む高周波の返送信号Ｓｐを、測定装置２に向けて返送する。なお、対象物２１と測定装置２との位置関係がある程度特定されている場合には、対象側アンテナ２２は、指向性をもったアンテナでもよい。
【００４６】
送受信回路２３は、分波器２３Ａと受信回路２３Ｂと送信回路２３Ｃとにより構成されている。分波器２３Ａは、対象側アンテナ２２で受信した受信信号Ｓｒ1，Ｓｒ2を受信回路２３Ｂに出力し、送信回路２３Ｃからの返送信号Ｓｐを対象側アンテナ２２に出力する。
【００４７】
受信回路２３Ｂは、対象側アンテナ２２で受信した受信信号Ｓｒ1，Ｓｒ2を信号処理回路２４に出力する。受信回路２３Ｂの入力側は分波器２３Ａに接続され、出力側は信号処理回路２４に接続されている。受信回路２３Ｂは、例えば増幅器、フィルタ等を備え、受信信号Ｓｒ1，Ｓｒ2を増幅すると共に、受信信号Ｓｒ1，Ｓｒ2からノイズを除去する。
【００４８】
送信回路２３Ｃは、信号処理回路２４で信号処理した情報Ｄφを返送信号Ｓｐに乗せて対象側アンテナ２２から測定装置２に向けて返送する。送信回路２３Ｃの入力側は信号処理回路２４に接続され、出力側は分波器２３Ａに接続されている。送信回路２３Ｃは、例えば発振器、変調回路、増幅器等を備え、信号処理回路２４で信号処理した情報Ｄφに基づいて高周波の搬送波を変調して返送信号Ｓｐを生成すると共に、返送信号Ｓｐを電力増幅する。
【００４９】
信号処理回路２４は、受信信号Ｓｒ1，Ｓｒ2を処理して、対象物２１及び第１のアンテナ素子３1，４1間の距離と対象物２１及び第２のアンテナ素子３2，４2間の距離との距離差Δｒ1，Δｒ2に応じた位相差Δφ10，Δφ20の情報Ｄφを出力する。例えば測定装置２から送信された２つの送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を対象側アンテナ２２から同時に受信したときには、信号処理回路２４は、これら２つの送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12に基づく受信信号Ｓｒ1を処理する。この場合、信号処理回路２４は、対象側アンテナ２２で受信した受信信号Ｓｒ1を処理して、第１のアンテナ対３のアンテナ素子３1，３2と対象側アンテナ２２との間で生じる第１の位相差Δφ10を測定する。このとき、受信信号Ｓｒ1の信号強度は、時間変化する位相差Δφ1に応じて変化し、位相差Δφ1が第１の位相差Δφ10と対応した値となったときに最大となる。そこで、信号処理回路２４は、第２のアンテナ素子３2の位相φ12をずらし始めてから受信信号Ｓｒ1の信号強度が最大となるまでの時間を測定する。これにより、信号処理回路２４は、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12による第１の位相差Δφ10を検出する。
【００５０】
同様に、測定装置２から送信された２つの送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を対象側アンテナ２２から同時に受信したときには、信号処理回路２４は、これら２つの送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22に基づく受信信号Ｓｒ2を処理する。この場合、信号処理回路２４は、対象側アンテナ２２で受信した受信信号Ｓｒ2を処理して、第２のアンテナ対４のアンテナ素子４1，４2と対象側アンテナ２２との間で生じる第２の位相差Δφ20を検出する。そして、信号処理回路２４は、検出した第１，第２の位相差Δφ10，Δφ20を情報Ｄφとして、送信回路２３Ｃを介して対象側アンテナ２２に出力する。
【００５１】
次に、図４ないし図７を用いて、本実施の形態による位置検出システム１の動作について説明する。
【００５２】
まず、図７中のステップ１では、第２のアンテナ対４の動作を停止した状態で、第１のアンテナ対３の動作を開始する。具体的には、第１のアンテナ対３の第１，第２のアンテナ素子３1，３2から第１，第２の送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を送信する。このとき、第１のアンテナ素子３1から出力される第１の送信信号Ｓｔ11と第２のアンテナ素子３2から出力される第２の送信信号Ｓｔ12とは、いずれもキャリア周波数ｆを有すると共に、互いに同位相に設定される。なお、第１の送信信号Ｓｔ11と第２の送信信号Ｓｔ12とは、必ずしも同位相（位相差Δφ1が零）である必要はなく、予め決められた一定の位相差Δφ1を有していてもよい。
【００５３】
次に、ステップ２において、第２の送信信号Ｓｔ12の位相φ12をずらしながら出力する。この場合、図６に示すように、第１のアンテナ素子３1から出力される第１の送信信号Ｓｔ11は、キャリア周波数ｆで位相φ11が一定の連続波信号になる。一方、第２のアンテナ素子３2から出力される第２の送信信号Ｓｔ12は、第１の送信信号Ｓｔ11と同じキャリア周波数ｆで一定時間毎に位相φ12が少しずつ変化した信号になる。即ち、第１の送信信号Ｓｔ11の位相φ11と第２の送信信号Ｓｔ12の位相φ12との位相差Δφ1は、時間ｔに応じて変化する（Δφ1＝Δφ1（ｔ））。
【００５４】
次に、ステップ３において、対象物２１で第１，第２の送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12に基づき第１の位相差Δφ10を検出する。ここで、第１の位相差Δφ10は、アンテナ素子３1，３2から対象物２１までの距離差Δｒ1に基づくものであり、第１の位相差Δφ10の検出方法について、以下に詳細に説明する。
【００５５】
図４に示すように、アンテナ素子３1，３2の間隔をＬ1、基準方向に対する対象物２１の方角をθ、キャリア周波数ｆの波長をλとすると、各アンテナ素子３1，３2から対象物２１（対象側アンテナ２２）までの距離差Δｒ1（経路差）と第１の位相差Δφ10の関係は、以下の数１式で示される。なお、基準方向は、例えば距離差Δｒ1がほぼ零と考えられる方向であり、アンテナ素子３1，３2の中間位置でアンテナ素子３1，３2が並んだ方向と直交する方向である。
【００５６】
【数１】
2015151836.tif 000003
【００５７】
例えば、間隔Ｌ1が３０ｃｍ、キャリア周波数ｆが５ＧＨｚで波長λを６ｃｍとした場合は、第１の位相差Δφ10は以下の数２式で示される。この場合、図５に示すように、対象物２１の方角θが約１１．５度動く毎に、第１の送信信号Ｓｔ11と第２の送信信号Ｓｔ12との間の第１の位相差Δφ10は２πずれることになる。
【００５８】
【数２】
2015151836.tif 000004
【００５９】
一方、２つの送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12間の位相差Δφ1は、時間変化する。従って、距離差Δｒ1に基づく位相差Δφ10と、第１，第２の送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12間の位相差Δφ1とが合致するところで、２つの送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12が強め合う。このとき、受信信号Ｓｒ1の受信電力が最も大きくなり、受信信号Ｓｒ1のビート波形がピークとなる。即ち、図６に示すように、受信信号Ｓｒ1は、第１の送信信号Ｓｔ11による第１の受信信号成分Ｓｒt1と、第２の送信信号Ｓｔ12による第２の受信信号成分Ｓｒt2とを含む。距離差Δｒ1に基づく位相差Δφ10と、第１，第２の送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12間の位相差Δφ1とが合致すると、位相差Δφ10が位相差Δφ1によって相殺されて、これら２つの受信信号成分Ｓｒt1，Ｓｒt2の位相が互いに一致する。この結果、受信信号Ｓｒ1の受信電力は、ピーク値Ｐｂ0となる。
【００６０】
ピーク値Ｐｂ0となるときに、受信信号Ｓｒ1のビート波形の信号電力は最大となり、第２の送信信号Ｓｔ12の位相φ12をずらし始めてからの時間はｔ0となる。この場合、位相φ12をずらし始めてからピーク値Ｐｂ0が生じるまでの時間ｔ0は、第１の位相差Δφ10に対応している。
【００６１】
例えば、図５に示すように、対象物２１が位置Ｐ1に配置される場合と、対象物２１が位置Ｐ1とは方角が異なる位置Ｐ0に配置される場合とでは、距離差Δｒ1が異なる。このため、図６中の破線で示すように、位置Ｐ1で受信した第２の受信信号成分Ｓｒt2′と、位置Ｐ0で受信した第２の受信信号成分Ｓｒt2とは、互いの位相がずれている。従って、位置Ｐ1での受信信号Ｓｒ1′のビート波形は、位置Ｐ0での受信信号Ｓｒ1のビート波形と位相がずれた関係となるから、受信信号Ｓｒ1のピーク値Ｐｂ0とは異なる時点で、受信信号Ｓｒ1′のピーク値Ｐｂ1が生じる。この結果、対象物２１が位置Ｐ1に配置されたときには、位相φ12をずらし始めてからピーク値Ｐｂ0が生じるまでの時間はｔ1となり、対象物２１が位置Ｐ0に配置されたときの時間ｔ0とは異なる値になる。
【００６２】
このように、時間ｔ0に基づいて第１の位相差Δφ10を特定することができる。第１の位相差Δφ10を特定するためには、例えば位相φ12をずらす速度を予め決めておき、測定装置２側と対象物２１側とで相関が取れるようにしておけばよい。この結果、数１式中の位相差Δφ10が特定できるので、数１式に基づいて対象物２１の方角θを求めることができる。このため、対象物２１の信号処理回路２４は、受信信号Ｓｒ1を処理することによって第１の位相差Δφ10を算出し、第１の位相差Δφ10に応じた情報Ｄφを出力する。
【００６３】
但し、位相差Δφ10は対象側アンテナ２２と２個のアンテナ素子３1，３2との間の距離差Δｒ1が１波長λずれる毎に繰り返されるので、第１の位相差Δφ10の情報Ｄφだけでは複数の方角θの可能性が存在する。この点については、後述するように第２のアンテナ対４を用いた検出した方角θを参照することによって、方角θを一意に決定している。
【００６４】
続くステップ４では、第２の送信信号Ｓｔ12の位相φ12をずらし始めてから一定時間経過したか否かを判断する。ここで、一定時間とは、対象物２１で第１の位相差Δφ10を検出できるようにするために、例えば、受信信号Ｓｒ1のビート波形の１周期以上の時間とするのが好ましい。ステップ４において、「ＮＯ」と判定したときには、一定時間が経過していないので、再度ステップ４に戻って、一定時間が経過するまでそのまま待機する。
【００６５】
一方、ステップ４において、「ＹＥＳ」と判定し、一定時間が経過した場合は、ステップ５に移行して、対象物２１から測定装置２に向けて返送信号Ｓｐを送信し、信号処理回路２４で処理した情報Ｄφを返送する。これにより、対象物２１は、信号処理回路２４で処理した情報Ｄφを予め決められた所定の遅延をもって測定装置２側に送信する。
【００６６】
ステップ６において、測定装置２が第２の送信信号Ｓｔ12の位相φ12をずらし始めてから、対象物２１が情報Ｄφを返送して測定装置２によって受信されるまでの経過時間に基づいて、第１の距離Ｄ1を求める。即ち、第２の送信信号Ｓｔ12の位相φ12をずらし始めてから情報Ｄφが返送されるまでの全工程の経過時間に基づいて、対象物２１における一定時間を差し引いて信号の往復時間を求めることができる。そして、予め信号の伝搬速度を調べておけば、往復時間から、測定装置２と対象物２１との間の第１の距離Ｄ1を求められる。なお、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12や返送信号Ｓｐの伝搬時間が計測可能であれば、時間の計測開始時点は、第２の送信信号Ｓｔ12の位相φ12をずらし始めの時点に限らず、例えば送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12の送信開始時点でもよく、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12に付加したトリガ信号の出力時点でもよい。
【００６７】
続いて、ステップ７では、第１のアンテナ対３の動作を終了して、第２のアンテナ対４の動作を開始する。具体的には、ステップ１と同様に、第２のアンテナ対４の第１，第２のアンテナ素子４1，４2から第１，第２の送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を送信する。即ち、第１のアンテナ対３の動作から第２のアンテナ対４の動作に切り替える。このとき、第１のアンテナ素子４1から出力される第１の送信信号Ｓｔ21と第２のアンテナ素子４2から出力される第２の送信信号Ｓｔ22とは、第１のアンテナ対３による第１，第２の送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12と同様に、いずれもキャリア周波数ｆを有すると共に、互いに同位相に設定される。
【００６８】
次に、ステップ８において、ステップ２と同様に、第２の送信信号Ｓｔ22の位相φ22をずらしながら出力する。この場合、第１のアンテナ対３と同様に、第１の送信信号Ｓｔ21の位相φ21と第２の送信信号Ｓｔ22の位相φ22との位相差Δφ2は、時間ｔに応じて変化する（Δφ2＝Δφ2（ｔ））。
【００６９】
次に、ステップ９において、対象物２１で第１，第２の送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22に基づき第２の位相差Δφ20を検出する。ここで、第２の位相差Δφ20は、アンテナ素子４1，４2から対象物２１までの距離差Δｒ2に基づくものである。図４に示すように、アンテナ素子４1，４2の間隔をＬ2、基準方向に対する対象物２１の方角をθ、キャリア周波数ｆの波長をλとすると、各アンテナ素子４1，４2から対象物２１（対象側アンテナ２２）までの距離差Δｒ2（経路差）と第２の位相差Δφ20の関係は、数１式とほぼ同様に、以下の数３式で示される。例えば、間隔Ｌ2が２７ｃｍ、キャリア周波数ｆが５ＧＨｚで波長λを６ｃｍとした場合は、第２の位相差Δφ20は以下の数４式で示される。この場合、図５に示すように、対象物２１の方角θが約１２．８度動く毎に、第１のアンテナ素子４1の送信信号Ｓｔ21と第２のアンテナ素子４2の送信信号Ｓｔ22との間の第２の位相差Δφ20は２πずれることになる。
【００７０】
【数３】
2015151836.tif 000005
【００７１】
【数４】
2015151836.tif 000006
【００７２】
一方、２つの送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22間の位相差Δφ2は、時間変化する。従って、例えば第２の送信信号Ｓｔ22の位相φ22をずらす速度を予め決めておき、測定装置２側と対象物２１側とで相関が取れるようにしておけば、位相φ22をずらし始めてから信号電力が最大となるまでの時間を計測することによって、第２の位相差Δφ20を特定できる。この結果、数３式中の位相差Δφ20が特定できるので、数３式に基づいて対象物２１の方角θを求めることができる。このため、対象物２１の信号処理回路２４は、受信信号Ｓｒ2を処理することによって第２の位相差Δφ20を算出し、第２の位相差Δφ20に応じた情報Ｄφを出力する。
【００７３】
但し、位相差Δφ20は対象側アンテナ２２と２個のアンテナ素子４1，４2との間の距離差Δｒ2が１波長λずれる毎に繰り返されるので、第２の位相差Δφ20の情報Ｄφだけでは複数の方角θの可能性が存在する。この点は、第１の位相差Δφ10によって方角θを求めた場合と同様であり、後述のステップ１３によって方角θを一意に特定する。
【００７４】
続くステップ１０では、第２の送信信号Ｓｔ22の位相φ22をずらし始めてから一定時間経過したか否かを判断する。ここで、一定時間とは、ステップ４と同様に、対象物２１で第２の位相差Δφ20を検出できるように、例えば、受信信号Ｓｒ2のビート波形の１周期以上の時間とするのが好ましい。ステップ１０において、「ＮＯ」と判定したときには、一定時間が経過していないので、再度ステップ１０に戻って、一定時間が経過するまでそのまま待機する。
【００７５】
一方、ステップ１０において、「ＹＥＳ」と判定し、一定時間が経過した場合は、ステップ１１に移行して、対象物２１から測定装置２に、信号処理回路２４で処理した情報Ｄφを返送する。
【００７６】
ステップ１２において、ステップ６と同様に、測定装置２が第２の送信信号Ｓｔ22の位相φ22をずらし始めてから、対象物２１が情報Ｄφを返送して測定装置２によって受信されるまでの経過時間に基づいて、第２の距離Ｄ2を求める。
【００７７】
そして、ステップ１３において、ステップ３で求めた第１の位相差Δφ10とステップ９で求めた第２の位相差Δφ20とから、対象物２１の方角θを特定する。このとき、第１のアンテナ対３による第１の位相差Δφ10と第２のアンテナ対４による第２の位相差Δφ20とは、対象物２１の方角θに対し、変化の度合いが１１．５度と１２．８度と異なっている。これにより、例えば整数ｎに対して、一方の位相差Δφ10が２ｎπ（Δφ10＝０）になっても、他方の位相差Δφ20は２ｎπからずれているので、位相差Δφ10が何周したかが判別できる。即ち、測定装置２の検出回路１５は、第１の位相差Δφ10と第２の位相差Δφ20とで求められた方角θの候補のうち、合致する方角θを検出することにより、測定装置２からみた対象物２１の存在する方角θを求めることができる。
【００７８】
続くステップ１４において、ステップ６で求めた第１の距離Ｄ1とステップ１２で求めた第２の距離Ｄ2とから、測定装置２と対象物２１までの距離を求める。この場合、測定装置２と対象物２１までの距離を例えば第１の距離Ｄ1と第２の距離Ｄ2との平均値に基づいて求めることにより、誤差の少ない距離を得ることができる。なお、対象物２１が移動する場合には、測定装置２と対象物２１までの最新の距離を特定するために、例えば第２の距離Ｄ2だけを用いてもよい。
【００７９】
かくして、第１の実施の形態によれば、位置検出システム１は、第１及び第２のアンテナ対３，４を有する測定装置２と、受信信号Ｓｒ1，Ｓｒ2を処理する信号処理回路２４を有する対象物２１とを備えている。第１のアンテナ対３の２個のアンテナ素子３1，３2から互いに異なる送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を出力すると、対象側アンテナ２２は、これら２つの送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12が合成された受信信号Ｓｒ1を受信する。このとき、第１のアンテナ対３の２個のアンテナ素子３1，３2から相互の位相差Δφ1が時間変化する送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を出力すると、受信信号Ｓｒ1にはビートが生じる。このため、対象物２１は、このビートに基づいて対象側アンテナ２２と２個のアンテナ素子３1，３2との間で生じる第１の位相差Δφ10を信号処理回路２４によって検出し、送信回路２３Ｃによって第１の位相差Δφ10の情報Ｄφを測定装置２に返送する。これにより、測定装置２は、第１の位相差Δφ10の情報Ｄφに基づいて対象物２１の方角θを検出することができる。
【００８０】
但し、位相差Δφ10は対象側アンテナ２２と２個のアンテナ素子３1，３2との間の距離差Δｒ1が１波長λずれる毎に繰り返されるので、第１の位相差Δφ10の情報Ｄφだけでは複数の方角θの可能性が存在する。このため、対象物２１を検出する方角θの角度範囲が広がると、第１の位相差Δφ10の情報Ｄφだけでは、方角θを一意に決定することができない。
【００８１】
これに対し、位置検出システム１では、第１のアンテナ対３の２個のアンテナ素子３1，３2の間隔Ｌ1と第２のアンテナ対４の２個のアンテナ素子４1，４2の間隔Ｌ2とを互いに異なる距離としている。これにより、各アンテナ対３，４で生じる第１，第２の位相差Δφ10，Δφ20を、第１のアンテナ対３と第２のアンテナ対４とで相違させることができる。この結果、第１のアンテナ対３を用いたときの第１の位相差Δφ10と、第２のアンテナ対４を用いたときの第２の位相差Δφ20とに基づいて、対象物２１の方角θを一意に決めることができる。
【００８２】
また、対象物２１は信号処理回路２４で処理した情報Ｄφを予め決められた所定の遅延をもって測定装置２側へ送信する。これにより、測定装置２の第１のアンテナ対３から送信された２つの送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を対象側アンテナ２２によって受信した後に、信号処理回路２４で処理した第１の位相差Δφ10の情報Ｄφを測定装置２に返送するまでの経過時間を、ほぼ一定の値にすることができる。そこで、測定装置２は、２つの送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を送信した後に対象物２１から所定の情報Ｄφが返送されるまでの時間を計測し、この時間から対象物２１側での経過時間を差し引く。これにより、測定装置２と対象物２１との間を信号が伝搬する伝搬時間を求めることができ、この伝搬時間に基づいて測定装置２から対象物２１までの距離を計測することができる。また、第２のアンテナ対４でも、第１のアンテナ対３と同様の動作をすることにより、測定装置２から対象物２１までの距離を計測することができる。
【００８３】
さらに、測定装置２の第１及び第２のアンテナ対３，４は時間的に交互に動作するから、第１及び第２のアンテナ対３，４の同期を取る必要がない。この場合、従来技術のように、第１及び第２のシステムで交互に電波を放射し合うＲＦ回路を省くことができるので、測定装置２の構成を簡素化することができる。
【００８４】
これに加えて、第１のアンテナ対３の２個のアンテナ素子３1，３2の間隔Ｌ1と第２のアンテナ対４の２個のアンテナ素子４1，４2の間隔Ｌ2とが互いに異なる距離になっていれば、第１及び第２のアンテナ対３，４を近付けて配置することができる。このため、従来技術のように、２つのシステムを別個の位置に設置する必要がなく、測定装置２を容易に設置することができる。
【００８５】
また、対象物２１は、第１のアンテナ対３を用いたときと第２のアンテナ対４を用いたときのいずれでも、２つの送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12（Ｓｔ21，Ｓｔ22）によって位相差Δφ10（Δφ20）を検出して位相差Δφ10（Δφ20）の情報Ｄφを返送する。このため、第１及び第２のアンテナ対３，４に対して異なる信号処理を行う必要がなく、対象物２１の構成も簡素化することができ、小型化、軽量化を図ることができる。この場合、対象物２１自体で位置検出をするのではなく、対象物２１から情報Ｄφを送られた測定装置２において、対象物２１の位置検出を行っている。この結果、例えば対象物自体で位置検出をするＧＰＳシステムに比べて、対象物２１の装置の小型化、軽量化を達成でき、様々な場所に容易に設置できる。
【００８６】
また、位置検出システム１の信号生成回路５は、発振器６と移相器８1，８2，１１1，１１2とを備えている。これにより、発振器６で出力した信号の位相を移相器８1，８2，１１1，１１2によって変化させることができ、位置検出システム１を簡易な回路構成にすることができる。
【００８７】
さらに、例えば第１のアンテナ対３のアンテナ素子３1，３2間の間隔Ｌ1をキャリア周波数ｆの波長λに比べて大きくすることによって、対象物２１の方角θに対する第１の位相差Δφ10の変化量を大きくすることができ、対象物２１の位置検出の分解能を高くすることができる。このとき、第１の位相差Δφ10の１波長λずれる方角θの角度範囲が狭くなり、第１の位相差Δφ10から求めた対象物２１の方角が多数検出されてしまう。これに対し、位置検出システム１は、間隔Ｌ1とは異なる間隔Ｌ2のアンテナ素子４1，４2からなる第２のアンテナ対４を備えるので、第１及び第２のアンテナ対３，４で検出した角度が重複しているところを、対象物２１の位置する方角θとして一意に特定することができる。以上の効果は、第２のアンテナ対４のアンテナ素子４1，４2間の間隔Ｌ2をキャリア周波数ｆの波長λに比べて大きくしたときも同様である。
【００８８】
次に、図８に、本発明の第２の実施の形態による位置検出システムを示す。第２の実施の形態の特徴は、測定装置における、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対のそれぞれの片方のアンテナ素子を共用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。
【００８９】
第２の実施の形態による測定装置３１は、第１の実施の形態による測定装置２とほぼ同様に構成される。このため、測定装置３１は、第１及び第２のアンテナ対３２，３３と、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12，Ｓｔ21，Ｓｔ22を生成する信号生成回路３７とを含んで構成されている。但し、第１のアンテナ対３２と第２のアンテナ対３３は、互いに共通のアンテナ素子３４を備える。この点で、第１の実施の形態とは異なる。このため、第１のアンテナ対３２は、共通のアンテナ素子３４と個別のアンテナ素子３５とによって構成される。第２のアンテナ対３３は、共通のアンテナ素子３４と個別のアンテナ素子３６とによって構成される。
【００９０】
アンテナ素子３４，３５，３６は、それぞれ信号生成回路３７に接続されている。アンテナ素子３４，３５，３６は、第１の実施の形態によるアンテナ素子３1，３2，４1，４2とほぼ同様に構成されている。図８に示すように、第１のアンテナ対３２は、第１のアンテナ素子３４と第２のアンテナ素子３５とが間隔Ｌ1だけ離間して配置されている。一方、第２のアンテナ対３３は、第１のアンテナ素子３４と第２のアンテナ素子３６とが間隔Ｌ2だけ離間して配置されている。この場合、第１のアンテナ対３２と第２のアンテナ対３３とのそれぞれの片方の第１のアンテナ素子３４が、共用される構成となっている。
【００９１】
第１のアンテナ素子３４は、後述の変調回路３８に接続され、第２のアンテナ素子３５は、変調回路７2に接続される。これにより、第１のアンテナ対３２のアンテナ素子３４，３５は、変調回路３８，７2によって位相が変調された互いに異なる送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を放射する。また、第２のアンテナ素子３６は、変調回路１０2に接続される。これにより、第２のアンテナ対３３のアンテナ素子３４，３６は、変調回路３８，１０2によって位相が変調された互いに異なる送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を放射する。
【００９２】
ここで、アンテナ素子３４，３５，３６は、直線上に配置したものに限らず、曲線上に配置してもよい。また、アンテナ素子３４が屈曲点に位置するように、アンテナ素子３４，３５，３６をＬ字状に屈曲させて配置してもよい。さらに、第１のアンテナ対３２と第２のアンテナ対３３とで共用するアンテナ素子３４は、直線状に配列した３個のアンテナ素子３４，３５，３６のうち端部に位置するものに限らず、中央に位置するものでもよい。但し、対象物２１による信号処理の容易化を考慮すると、第１のアンテナ対３２の第１のアンテナ素子３４と第２のアンテナ素子３５との位置関係と、第２のアンテナ対３３の第１のアンテナ素子３４と第２のアンテナ素子３６との位置関係とは、同じ方が好ましい。
【００９３】
信号生成回路３７は、発振器６と変調回路３８，７2，１０2とを有している。発振器６は、アンテナ素子３４，３５，３６に対して送信信号Ｓｔ11（Ｓｔ21），Ｓｔ12，Ｓｔ22の基準となる基準信号ＳＢ（搬送波）を出力する。
【００９４】
変調回路３８は、共通のアンテナ素子３４に接続され、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ21の位相と振幅を制御する。変調回路３８は、第１の実施の形態による変調回路７１，１０１とほぼ同様に構成される。このため、変調回路３８は、移相器８1，１１１と増幅器９1，１２１とほぼ同様な移相器３９と増幅器４０とを含んで構成される。
【００９５】
第１のアンテナ対３２が送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を放射するときには、移相器３９，８2は、第１の実施の形態による移相器８１，８2と同様に動作する。このため、移相器３９，８2は、発振器６から出力される基準信号ＳＢをアンテナ素子３４，３５毎に独立して位相変調し、位相φ11，φ12に変調された送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を生成する。このとき、移相器３９は、基準信号ＳＢの位相を変化させずに出力する。一方、第２のアンテナ素子３５から出力される第２の送信信号Ｓｔ12は、第１の送信信号Ｓｔ11と同じキャリア周波数ｆで一定時間毎に位相が少しずつずれるようにする。即ち、第１，第２の送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12の位相φ11，φ12間の位相差Δφ1（Δφ1＝φ11−φ12）は、時間ｔに応じて変化する（Δφ1＝Δφ1（ｔ））。このとき、位相差Δφ1の変化幅は、少なくとも２π以上に設定される。
【００９６】
第２のアンテナ対３３が送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を放射するときには、移相器３９，１１2は、第１の実施の形態による移相器８１，１１1と同様に動作する。このため、移相器３９，１１2は、発振器６から出力される基準信号ＳＢをアンテナ素子３４，３６毎に独立して位相変調し、位相φ21，φ22に変調された送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を生成する。このとき、移相器３９は、基準信号ＳＢの位相を変化させずに出力する。一方、第２のアンテナ素子３６から出力される第２の送信信号Ｓｔ22は、第１の送信信号Ｓｔ21と同じキャリア周波数ｆで一定時間毎に位相が少しずつずれるようにする。即ち、第１，第２の送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22の位相φ21，φ22間の位相差Δφ2（Δφ2＝φ21−φ22）は、時間ｔに応じて変化する（Δφ2＝Δφ2（ｔ））。このとき、位相差Δφ2の変化幅は、少なくとも２π以上に設定される。
【００９７】
また、第１のアンテナ対３２が送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を放射するときには、増幅器４０，９2は、増幅器４０，９2の利得を上昇させ、増幅器１２2の利得を低下させる。これにより、第１のアンテナ対３２が送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12を放射するときには、アンテナ素子３６による送信信号Ｓｔ22の放射を停止させることができる。
【００９８】
一方、第２のアンテナ対３３が送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を放射するときには、増幅器４０，１２2の利得を上昇させ、増幅器９2の利得を低下させる。これにより、第２のアンテナ対３３が送信信号Ｓｔ21，Ｓｔ22を放射するときには、アンテナ素子３５による送信信号Ｓｔ12の放射を停止させることができる。
【００９９】
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、第１及び第２のアンテナ対３２，３３で第１のアンテナ素子３４を共用した。これにより、アンテナ素子数を削減することができ、測定装置３１の小型化を達成することができる。
【０１００】
次に、図９及び図１０に、本発明の第３の実施の形態による位置検出システムを示す。第３の実施の形態の特徴は、単一のアンテナ対から周波数を掃引しながら送信信号を照射する構成としたことにある。なお、第３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。
【０１０１】
第３の実施の形態による位置検出システム５１は、第１の実施の形態による位置検出システム１と同様に構成される。位置検出システム５１は、測定装置５２と対象物６１等を含んで構成される。
【０１０２】
第３の実施の形態による測定装置５２は、アンテナ素子５３1，５３2からなるアンテナ対５３と、アンテナ素子５３1，５３2から出力する送信信号Ｓｔ1（ｆ），Ｓｔ2（ｆ）を生成する信号生成回路５４とを含んで構成されている。アンテナ素子５３1，５３2は、それぞれ信号生成回路５４に接続されている。
【０１０３】
アンテナ素子５３1，５３2は、第１の実施の形態によるアンテナ素子３1，３2とほぼ同様に構成される。図９に示すように、アンテナ対５３は、第１のアンテナ素子５３1と第２のアンテナ素子５３2とが間隔Ｌ1だけ離間して配置されている。
【０１０４】
アンテナ素子５３1，５３2は、後述の変調回路５６1，５６2にそれぞれ接続されている。アンテナ素子５３1，５３2は、変調回路５６1，５６2によって位相が変調された互いに異なる送信信号Ｓｔ1（ｆ），Ｓｔ2（ｆ）を放射する。
【０１０５】
信号生成回路５４は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５５と変調回路５６1，５６2とを有している。電圧制御発振器５５は、アンテナ素子５３1，５３2に対して送信信号Ｓｔ1（ｆ），Ｓｔ2（ｆ）の基準となる基準信号ＳＢ（搬送波）を出力する。また、電圧制御発振器５５は、制御回路１６に接続され、制御電圧を調整することにより、基準信号ＳＢのキャリア周波数ｆを変化させることができる。これにより、アンテナ対５３は、キャリア周波数ｆ1，ｆ2の異なる複数種類の送信信号Ｓｔ1（ｆ1），Ｓｔ2（ｆ1），Ｓｔ1（ｆ2），Ｓｔ2（ｆ2）を出力することができる。
【０１０６】
変調回路５６1，５６2は、アンテナ対５３のアンテナ素子５３1，５３2にそれぞれ接続されている。変調回路５６1，５６2は、送信信号Ｓｔ1（ｆ），Ｓｔ2（ｆ）の位相と振幅を制御する。変調回路５６1，５６2は、第１の実施の形態による変調回路７１，７２とほぼ同様に構成される。このため、変調回路５６1，５６2は、移相器８1，８２と増幅器９1，９２とほぼ同様な移相器５７1，５７2と増幅器５８1，５８2とをそれぞれ含んで構成される。
【０１０７】
移相器５７1，５７2は、電圧制御発振器５５から出力される基準信号ＳＢをアンテナ素子５３1，５３2毎に独立して位相変調し、位相φ1，φ2に変調された送信信号Ｓｔ1（ｆ），Ｓｔ2（ｆ）を生成する。このとき、移相器５７1は、基準信号ＳＢの位相を変化させずに出力する。これに対し、第２のアンテナ素子５３2から出力される第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ）は、第１の送信信号Ｓｔ1（ｆ）と同じキャリア周波数ｆで一定時間毎に位相が少しずつずれるようにする。
【０１０８】
このため、電圧制御発振器５５からキャリア周波数ｆ1の基準信号ＳＢが出力されたときには、第１，第２の送信信号Ｓｔ1（ｆ1），Ｓｔ2（ｆ1）の位相φ1（ｆ1），φ2（ｆ1）間の位相差Δφ（ｆ1）（Δφ（ｆ1）＝φ1（ｆ1）−φ2（ｆ1））は、時間ｔに応じて変化する（Δφ（ｆ1）＝Δφ（ｔ））。このとき、位相差Δφ（ｆ1）の変化幅は、少なくとも２π以上に設定される。
【０１０９】
同様に、電圧制御発振器５５からキャリア周波数ｆ2の基準信号ＳＢが出力されたときには、第１，第２の送信信号Ｓｔ1（ｆ2），Ｓｔ2（ｆ2）の位相φ1（ｆ2），φ2（ｆ2）間の位相差Δφ（ｆ2）（Δφ（ｆ2）＝φ1（ｆ2）−φ2（ｆ2））は、時間ｔに応じて変化する（Δφ（ｆ2）＝Δφ（ｔ））。このとき、位相差Δφ（ｆ2）の変化幅は、少なくとも２π以上に設定される。
【０１１０】
増幅器５８1，５８2は、アンテナ素子５３1，５３2から放射される送信信号Ｓｔ1（ｆ），Ｓｔ2（ｆ）を、対象物６１の検知が可能なレベルまで電力増幅する。
【０１１１】
対象物６１は、第１の実施の形態による対象物２１とほぼ同様に構成される。このため、対象物６１は、対象側アンテナ６２、送受信回路２３、信号処理回路２４を含んで構成されている。第３の実施の形態による対象側アンテナ６２は、第１の実施の形態による対象側アンテナ２２とほぼ同様に構成される。但し、対象側アンテナ６２は、キャリア周波数ｆが異なる複数種類の送信信号Ｓｔ1（ｆ），Ｓｔ2（ｆ）を受信することができる点で、第１の実施の形態による対象側アンテナ２２とは異なる。
【０１１２】
例えばアンテナ対５３からキャリア周波数ｆ1の送信信号Ｓｔ1（ｆ1），Ｓｔ2（ｆ1）が放射されたときには、対象側アンテナ６２は、送信信号Ｓｔ1（ｆ1），Ｓｔ2（ｆ1）を同時に受信し、これらが合成された受信信号Ｓｒ1を送受信回路２３に出力する。このとき、信号処理回路２４は、対象側アンテナ６２で受信した受信信号Ｓｒ1を処理して、アンテナ素子５３1，５３2と対象側アンテナ６２との間で生じる第１の位相差Δφ10を測定する。信号処理回路２４は、検出した第１の位相差Δφ10を情報Ｄφとして、送信回路２３Ｃを介して対象側アンテナ６２に出力する。
【０１１３】
また、アンテナ対５３からキャリア周波数ｆ2の送信信号Ｓｔ1（ｆ2），Ｓｔ2（ｆ2）が放射されたときには、対象側アンテナ６２は、送信信号Ｓｔ1（ｆ2），Ｓｔ2（ｆ2）を同時に受信し、これらが合成された受信信号Ｓｒ2を送受信回路２３に出力する。このとき、信号処理回路２４は、対象側アンテナ６２で受信した受信信号Ｓｒ2を処理して、アンテナ素子５３1，５３2と対象側アンテナ６２との間で生じる第２の位相差Δφ20を測定する。信号処理回路２４は、検出した第２の位相差Δφ20を情報Ｄφとして、送信回路２３Ｃを介して対象側アンテナ６２に出力する。
【０１１４】
次に、図１０を用いて、本実施の形態による位置検出システム５１の動作について説明する。
【０１１５】
まず、ステップ２１では、アンテナ対５３の動作を開始する。このとき、電圧制御発振器５５は、キャリア周波数ｆ1の基準信号ＳＢを出力する。このため、アンテナ対５３の第１，第２のアンテナ素子５３1，５３2は、第１，第２の送信信号Ｓｔ1（ｆ1），Ｓｔ2（ｆ1）を送信する。このとき、第１の送信信号Ｓｔ1（ｆ1）と第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ1）とは、互いに同位相に設定される。
【０１１６】
次に、ステップ２２において、第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ1）の位相φ2（ｆ1）をずらしながら出力する。この場合、第１の送信信号Ｓｔ1（ｆ1）の位相φ1（ｆ1）と第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ1）の位相φ2（ｆ1）との位相差Δφ（ｆ1）は、時間ｔに応じて変化する（Δφ（ｆ1）＝Δφ（ｔ））。
【０１１７】
次に、ステップ２３において、対象物６１で第１，第２の送信信号Ｓｔ1（ｆ1），Ｓｔ2（ｆ1）に基づき第１の位相差Δφ10を検出する。ここで、第１の位相差Δφ10は、アンテナ素子５３1，５３2から対象物６１までの距離差Δｒ1及びキャリア周波数ｆ1に基づくものであり、第１の位相差Δφ10の検出方法については、上述した第１の実施の形態と同様である。
【０１１８】
例えばアンテナ素子５３1，５３2の間隔Ｌ1を３０ｃｍ、基準方向に対する対象物６１の方角をθ、キャリア周波数ｆ1を５ＧＨｚで波長λ1が６ｃｍとすると、各アンテナ素子５３1，５３2から対象物６１（対象側アンテナ６２）までの距離差Δｒ1（経路差）と第１の位相差Δφ10の関係は、以下の数５式で示される。この場合、第１の実施の形態と同様に、対象物６１の方角θが約１１．５度動く毎に、第１の送信信号Ｓｔ1（ｆ1）と第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ1）との間の第１の位相差Δφ10は２πずれることになる。
【０１１９】
【数５】
2015151836.tif 000007
【０１２０】
続くステップ２４では、第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ1）の位相φ2（ｆ1）をずらし始めてから一定時間経過したか否かを判断する。ステップ２４において、「ＮＯ」と判定したときには、一定時間が経過していないので、再度ステップ２４に戻って、一定時間が経過するまでそのまま待機する。
【０１２１】
一方、ステップ２４において、「ＹＥＳ」と判定し、一定時間が経過した場合は、ステップ２５に移行して、対象物６１から測定装置５２に向けて返送信号Ｓｐを送信し、信号処理回路２４で処理した情報Ｄφを返送する。
【０１２２】
ステップ２６において、測定装置５２が第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ1）の位相φ2（ｆ1）をずらし始めてから、対象物６１が情報Ｄφを返送して測定装置５２によって受信されるまでの経過時間に基づいて、第１の距離Ｄ1を求める。
【０１２３】
続いて、ステップ２７では、アンテナ対５３の動作を終了して、電圧制御発振器５５により、基準信号ＳＢのキャリア周波数ｆ1を、異なる値のキャリア周波数ｆ2に変更する。
【０１２４】
そして、ステップ２８において、キャリア周波数ｆ2でアンテナ対５３の動作を開始する。具体的には、ステップ２１と同様に、アンテナ対５３の第１，第２のアンテナ素子５３1，５３2から第１，第２の送信信号Ｓｔ1（ｆ2），Ｓｔ2（ｆ2）を送信する。このとき、第１の送信信号Ｓｔ1（ｆ2）と第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ2）とは、互いに同位相に設定される。
【０１２５】
次に、ステップ２９において、ステップ２２と同様に、第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ2）の位相φ2（ｆ2）をずらしながら出力する。この場合、第１の送信信号Ｓｔ1（ｆ2）の位相φ1（ｆ2）と第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ2）の位相φ2（ｆ2）との位相差Δφ（ｆ2）は、時間ｔに応じて変化する（Δφ（ｆ2）＝Δφ（ｔ））。
【０１２６】
次に、ステップ３０において、対象物６１で第１，第２の送信信号Ｓｔ1（ｆ2），Ｓｔ2（ｆ2）に基づき第２の位相差Δφ20を検出する。ここで、第２の位相差Δφ20は、アンテナ素子５３1，５３2から対象物６１までの距離差Δｒ1及びキャリア周波数ｆ2に基づくものである。
【０１２７】
例えばキャリア周波数ｆ2を４．８ＧＨｚで波長λ2が６.２５ｃｍとすると、各アンテナ素子５３1，５３2から対象物６１（対象側アンテナ６２）までの距離差Δｒ1（経路差）と第２の位相差Δφ20の関係は、以下の数６式で示される。この場合、対象物６１の方角が約１２．０度動く毎に、第１の送信信号Ｓｔ1（ｆ2）と第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ2）との間の第２の位相差Δφ20は２πずれることになる。
【０１２８】
【数６】
2015151836.tif 000008
【０１２９】
続くステップ３１では、第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ2）の位相φ2（ｆ2）をずらし始めてから一定時間経過したか否かを判断する。ステップ３１において、「ＮＯ」と判定したときには、一定時間が経過していないので、再度ステップ３１に戻って、一定時間が経過するまでそのまま待機する。
【０１３０】
一方、ステップ３１において、「ＹＥＳ」と判定し、一定時間が経過した場合は、ステップ３２に移行して、対象物６１から測定装置５２に、信号処理回路２４で処理した情報Ｄφを返送する。
【０１３１】
ステップ３３において、ステップ２６と同様に、測定装置５２が第２の送信信号Ｓｔ2（ｆ2）の位相φ2（ｆ2）をずらし始めてから、対象物６１が情報Ｄφを返送して測定装置５２によって受信されるまでの経過時間に基づいて第２の距離Ｄ2を求める。
【０１３２】
そして、ステップ３４において、ステップ２３で求めた第１の位相差Δφ10とステップ３０で求めた第２の位相差Δφ20とから、対象物６１の方角θを特定する。このとき、キャリア周波数ｆ1による第１の位相差Δφ10とキャリア周波数ｆ2による第２の位相差Δφ20とは、対象物６１の方角θに対し、変化の度合いが１１．５度と１２．０度と異なっている。これにより、一方の位相差Δφ10が２ｎπ（Δφ10＝０）になっても、他方の位相差Δφ20は２ｎπからずれているので、位相差Δφ10が何周したかが判別できる。即ち、測定装置５２の検出回路１５は、第１の位相差Δφ10と第２の位相差Δφ20とで求められた方角θの候補のうち、合致する方角θを検出することにより、測定装置５２からみた対象物６１の存在する方角θを求めることができる。
【０１３３】
続くステップ３５において、ステップ２６で求めた第１の距離Ｄ1とステップ３３で求めた第２の距離Ｄ2とから、測定装置５２と対象物６１までの距離を求める。測定装置５２と対象物６１までの距離は、例えば第１の距離Ｄ1と第２の距離Ｄ2との平均値によって求めてもよく、第１，第２の距離Ｄ1，Ｄ2のうちいずれか一方によって求めてもよい。
【０１３４】
かくして、第３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３の実施の形態では、位置検出システム５１は、２個のアンテナ素子５３1，５３2からなる単一のアンテナ対５３を有する測定装置５２と、受信信号Ｓｒ1，Ｓｒ2を処理する信号処理回路２４を有する対象物６１とを備えている。アンテナ対５３の２個のアンテナ素子５３1，５３2からキャリア周波数ｆ1で相互の位相差Δφ（ｆ1）が時間変化する送信信号Ｓｔ1（ｆ1），Ｓｔ2（ｆ1）を出力すると、対象側アンテナ６２が受信する受信信号Ｓｒ1にはビートが生じる。このため、対象物６１は、このビートに基づいて対象側アンテナ６２と２個のアンテナ素子５３1，５３2との間で生じる第１の位相差Δφ10を信号処理回路２４によって検出し、送信回路２３Ｃによって第１の位相差Δφ10の情報Ｄφを測定装置５２に返送することができる。測定装置５２は、第１の位相差Δφ10の情報Ｄφに基づいて対象物６１の方角を検出することができる。
【０１３５】
但し、第１の位相差Δφ10は対象側アンテナ６２と２個のアンテナ素子５３1，５３2との間の経路差Δｒ1が１波長ずれる毎に繰り返されるので、単一の位相差Δφ10の情報Ｄφだけでは複数の方角θの可能性が存在する。これに対し、測定装置５２は、アンテナ対５３から２種以上の周波数を変化させて送信する。このため、アンテナ対５３の２個のアンテナ素子５３1，５３2は、キャリア周波数ｆ1の送信信号Ｓｔ1（ｆ1），Ｓｔ2（ｆ1）を出力し、その後、キャリア周波数ｆ2の送信信号Ｓｔ1（ｆ2），Ｓｔ2（ｆ2）を出力することができる。この結果、キャリア周波数ｆ1，ｆ2毎に異なる位相差Δφ10，Δφ20を検出することができるから、これら複数の位相差Δφ10，Δφ20に基づいて、対象物６１の方角を一意に特定することができる。
【０１３６】
また、対象物６１は信号処理回路２４で処理した情報Ｄφを予め決められた所定の遅延をもって測定装置５２側へ送信する。このため、第１の実施の形態の発明と同様に、測定装置５２と対象物６１との間を信号が伝搬する伝搬時間を求めることができ、この伝搬時間に基づいて測定装置５２から対象物６１までの距離を計測することができる。
【０１３７】
また、アンテナ対５３の同期を取る必要がなく、測定装置５２の構成を簡素化することができる。これに加えて、アンテナ対５３から周波数を掃引しながら照射できればよいため、従来技術のように、２つのシステムを別個の位置に設置する必要がなく、測定装置５２を容易に設置することができる。この場合、位置検出システム５１の測定装置５２は、２個のアンテナ素子５３1，５３2を有する単一のアンテナ対５３により構成されているので、簡素な構成で対象物６１の距離と方角θを検出することができる。
【０１３８】
なお、前記第１の実施の形態では、図６に示すように、第２の送信信号Ｓｔ12と第１の送信信号Ｓｔ11との位相差Δφ1は、連続的に時間変化するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、第１の送信信号と第２の送信信号との位相差Δφを一定時間毎に一定値φ0（例えばφ0＝２π／８）ずつ離散的に時間変化させる構成としてもよい。このことは、第２，第３の実施の形態についても同様である。
【０１３９】
また、前記第１の実施の形態では、測定装置２は、対象物２１からの返送信号Ｓｐを受信する受信用アンテナ素子１３を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば受信用アンテナ素子を設けず、送信に用いた複数個のアンテナ素子のうちいずれか一のアンテナ素子によって返送信号を受信する構成としてもよい。このことは、第２，第３の実施の形態についても同様である。
【０１４０】
また、前記第１の実施の形態では、対象物２１は、単一の対象側アンテナ２２によって、送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ12，Ｓｔ21，Ｓｔ22を受信し、信号処理した情報Ｄφを測定装置２に向けて返送する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、対象側アンテナは２個のアンテナによって構成し、一方を受信用とし、他方を送信用としてもよい。このことは、第２，第３の実施の形態についても同様である。
【０１４１】
また、前記第１の実施の形態では、第１の送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ21と第２の送信信号Ｓｔ12，Ｓｔ22との間の位相差Δφ1，Δφ2を少しずつ時間変化させて、第１の送信信号Ｓｔ11，Ｓｔ21と第２の送信信号Ｓｔ12，Ｓｔ22とが異なる信号になるようにした。しかし、本発明はこれに限らず、第１の送信信号の周波数と第２の送信信号の周波数とを僅かに相違させて、第１の送信信号と第２の送信信号とが異なる信号になるようにしてもよい。この場合、第１の送信信号と第２の送信信号との間の周波数差はビート波形の周波数になるから、この周波数差はビート波形の周期等を考慮して適宜設定される。このことは、第２，第３の実施の形態についても同様である。
【０１４２】
また、前記第１の実施の形態では、アンテナ素子３1，３2，４1，４2の素子間隔Ｌ1，Ｌ2が互いに異なる２つのアンテナ対３，４を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、３つ以上のアンテナ対を用いる構成としてもよい。このことは、第２の実施の形態についても同様である。
【０１４３】
また、前記第３の実施の形態では、アンテナ対５３は、２種のキャリア周波数ｆ1，ｆ2を用いて、異なる２種類の送信信号Ｓｔ1（ｆ1），Ｓｔ2（ｆ1），Ｓｔ1（ｆ2），Ｓｔ2（ｆ2）を出力する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、アンテナ対から３種以上のキャリア周波数を用いて送信信号を出力してもよい。
【符号の説明】
【０１４４】
１，５１  位置検出システム
２，３１，５２  測定装置
３，３２  第１のアンテナ対
３1，３４，５３1  第１のアンテナ素子
３2，３５，５３2  第２のアンテナ素子
４，３３  第２のアンテナ対
４1  第１のアンテナ素子
４2，３６  第２のアンテナ素子
５，３７，５４  信号生成回路
６  発振器
８1，８2，１１1，１１2，３９，５７1，５７2  移相器
２１，６１  対象物
２２，６２  対象側アンテナ
２３Ｃ  送信回路
２４  信号処理回路
５３  アンテナ対
５５  電圧制御発振器
【図１】
2015151836.tif 000009
【図２】
2015151836.tif 000010
【図３】
2015151836.tif 000011
【図４】
2015151836.tif 000012
【図５】
2015151836.tif 000013
【図６】
2015151836.tif 000014
【図７】
2015151836.tif 000015
【図８】
2015151836.tif 000016
【図９】
2015151836.tif 000017
【図１０】
2015151836.tif 000018
【国際調査報告】
2015151836.tif 000019
2015151836.tif 000020
2015151836.tif 000021
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