(57)【要約】【課題】２つの基地局の設置だけで、移動局の相対位置を移動局自身で高精度に検出することの可能な、側位システムを提供する。【解決手段】第１、第２の基地局２００、３００により側位の対象となる移動局１００は、タイミング信号をトリガにして生成された超広帯域（ＵＷＢ）方式による信号を基準拡散符号（ＰＮ０）で拡散して基準拡散信号とする基準拡散器１０４と、基準拡散信号を第１、第２の基地局に送信するアンテナ１０８と、第１の基地局および第２の基地局から信号を受信するアンテナ１１０と、受信した信号から第１の拡散符号との相関により第１の拡散信号を検出する第１の相関器１１４と、受信した信号から第２の拡散符号との相関により第２の拡散信号を検出する第２の相関器１１８と、第１の拡散信号および第２の拡散信号とタイミング信号との時間差を測定する時間差測定部１２０とを備える。【選択図】図３
2008139109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側位の対象となる移動局と、前記移動局の側位を行うための第１、第２の基地局とを含む側位システムにおいて、
前記移動局は、
タイミング信号をトリガにして生成された超広帯域方式による信号を基準拡散符号で拡散して基準拡散信号とする基準拡散器と、
前記基準拡散信号を前記第１、第２の基地局に送信する送信部と、
第１の基地局および第２の基地局から信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した信号から第１の拡散符号との相関により前記第１の拡散信号を検出する第１の相関器と、
前記受信部で受信した信号から第２の拡散符号との相関により前記第２の拡散信号を検出する第２の相関器と、
前記第１の拡散信号および前記第２の拡散信号と前記タイミング信号との時間差を測定する時間差測定部と、
を備え、
前記第１の基地局は、
前記移動局から信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した信号から基準拡散符号との相関により前記基準拡散信号を検出する基準相関器と、
前記基準拡散信号をトリガにして生成された信号を第１の拡散符号で拡散して第１の拡散信号とする第１の拡散器と、
前記第１の拡散信号を前記移動局に送信する送信部と、
を備え、
前記第２の基地局は、
前記移動局から信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した信号から基準拡散符号との相関により前記基準拡散信号を検出する基準相関器と、
前記基準拡散信号をトリガにして生成された信号を第２の拡散符号で拡散して第２の拡散信号とする第２の拡散器と、
前記第２の拡散信号を前記移動局に送信する送信部と、
を備えたことを特徴とする、側位システム。
【請求項２】
前記第１の基地局の受信部は、さらに、前記第２の基地局から信号を受信し、
前記第１の基地局は、さらに、前記受信部で受信した信号から第２の拡散符号との相関により前記第２の拡散信号を検出する第２の相関器を備え、
前記第１の基地局の送信部は、さらに、前記第２の拡散信号を前記移動局に送信することを特徴とする、請求項１に記載の側位システム。
【請求項３】
前記第２の基地局の受信部は、さらに、前記第１の基地局から信号を受信し、
前記第２の基地局は、さらに、前記受信部で受信した信号から第１の拡散符号との相関により前記第１の拡散信号を検出する第１の相関器を備え、
前記第２の基地局の送信部は、さらに、前記第１の拡散信号を前記移動局に送信することを特徴とする、請求項２に記載の側位システム。
【請求項４】
第１、第２の基地局により側位の対象となる無線通信装置であって、
タイミング信号をトリガにして生成された超広帯域方式による信号を基準拡散符号で拡散して基準拡散信号とする基準拡散器と、
前記基準拡散信号を前記第１、第２の基地局に送信する送信部と、
第１の基地局および第２の基地局から信号を受信する受信部と、
前記受信部で受信した信号から第１の拡散符号との相関により前記第１の拡散信号を検出する第１の相関器と、
前記受信部で受信した信号から第２の拡散符号との相関により前記第２の拡散信号を検出する第２の相関器と、
前記第１の拡散信号および前記第２の拡散信号と前記タイミング信号との時間差を測定する時間差測定部と、
を備えたことを特徴とする、無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は側位システムおよび無線通信装置にかかり、特に、屋内等のＧＰＳの利用が困難な場所における位置情報が必要とされるあらゆるシステムに適用可能である。このようなシステムとしては、例えば、掃除、警備、配達などの用途に使われる自走式ロボットがある。
【背景技術】
【０００２】
近年、商用ロボット産業が急速に発展している。例えば掃除ロボットのような家事ロボットは一般家庭でも用いられるようになり、その種類や数は近い将来さらに増加することが予想されている。このようなロボットのうち自走式のロボットでは、自身の位置を精度良く知っている必要がある。地上の位置を決定する手段として現在最も一般的な方法としてＧＰＳ（Global Positioning System）があるが、屋内での利用が主である掃除ロボット等の場合は、ＧＰＳの利用が困難である。
【０００３】
また、電波を使った側位システムとして、特開平８−８６８５５号公報（特許文献１）に開示されたものがある。同文献に開示された側位システムでは、図７に示したように、移動局Ｐが発射した電波を、あらかじめ位置の分かっている３つ以上の基地局（個局あるいは固局とも称される。）Ａ、Ｂ、Ｃが受信する。そして、それぞれの基地局Ａ、Ｂ、Ｃが受信した時間差をサーバが計算し、これにより移動局Ｐの位置を特定する。このとき、基地局間で時間差を計測するためには、基地局間は同期している必要がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８６８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、上記背景技術の問題点としては、以下の点が挙げられる。
（１）基地局間の同期精度がそのまま移動局の位置精度に影響するため、高精度な同期が必要である。このためのコストアップが不可避である。
（２）あらかじめ基地局の位置をサーバにインプットしておかなければならず、設置が複雑である。
（３）基地局間の時間差データをサーバで収集、演算し、移動局に位置情報として再度伝えなければならない。このため、通信路の確保によるシステムの複雑化や、位置検出の遅れが生じる。
【０００６】
また、上記（３）の問題解決のために、図８に示したように、基地局Ａ、Ｂ、Ｃ側が電波を発射し、移動局Ｐが電波を受け、移動局Ｐが自身の位置を把握するための計算を行う方法も考えられる。しかしこの場合、どの基地局が電波を発射したか区別（時間分割、符号分割）する必要があり、効果が低い。
【０００７】
また、基地局を２つだけで計測し、基地局間に加え移動局とも同期をとり、到達時間で行う方法も考えられるが、さらに同期確立が困難となる。
【０００８】
本発明は、上記従来の側位システムが有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、同期の不要な簡易な２つの基地局の設置だけで、移動局の位置を移動局自身で高精度に検出することの可能な、新規かつ改良された側位システムおよび無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点によれば、側位の対象となる移動局と、前記移動局の側位を行うための２つの基地局（第１、第２の基地局）とを含む側位システムが提供される。本発明の側位システムは以下の構成を採用する（請求項１）。
【００１０】
前記移動局（１００）は、タイミング信号をトリガにして生成された超広帯域（ＵＷＢ）方式による信号を基準拡散符号（ＰＮ０）で拡散して基準拡散信号とする基準拡散器（１０４）と、前記基準拡散信号を前記第１、第２の基地局に送信する送信部（１０８）と、第１の基地局および第２の基地局から信号を受信する受信部（１１０）と、前記受信部で受信した信号から第１の拡散符号との相関により前記第１の拡散信号を検出する第１の相関器（１１４）と、前記受信部で受信した信号から第２の拡散符号との相関により前記第２の拡散信号を検出する第２の相関器（１１８）と、前記第１の拡散信号および前記第２の拡散信号と前記タイミング信号との時間差を測定する時間差測定部（１２０）と、を備える。
【００１１】
前記第１の基地局（２００）は、前記移動局から信号を受信する受信部（２０２）と、前記受信部で受信した信号から基準拡散符号（ＰＮ０）との相関により前記基準拡散信号を検出する基準相関器（２０６）と、前記基準拡散信号をトリガにして生成された信号を第１の拡散符号（ＰＮ１）で拡散して第１の拡散信号とする第１の拡散器（２１４）と、前記第１の拡散信号を前記移動局に送信する送信部（２１８）と、を備える。
【００１２】
前記第２の基地局（３００）は、前記移動局から信号を受信する受信部（３０２）と、前記受信部で受信した信号から基準拡散符号（ＰＮ０）との相関により前記基準拡散信号を検出する基準相関器（３０６）と、前記基準拡散信号をトリガにして生成された信号を第２の拡散符号（ＰＮ２）で拡散して第２の拡散信号とする第２の拡散器（３１４）と、前記第２の拡散信号を前記移動局に送信する送信部（３１８）と、を備える。
【００１３】
かかる側位システムによれば、ＵＷＢ（超広帯域）方式を利用し、第１、第２の基地局で拡散符号を変えて返信することにより、移動局内で時間的に完結した側位を行うことが可能である。このようにして、移動局および基地局での同期が不要であり、簡易な構成とすることができる。簡易な構成とすることができるため、コストや消費電力の点で優れている。また、ＵＷＢを用いる利点としては、極短パルスを利用するため、時間分解能（＝距離精度の向上）に優れ、マルチパスの影響を抑えることが容易である。また、超広帯域を使用するため、特開平５−２６４７２９号公報のように周波数分割しなくても、異なる拡散符号により同じ周波数帯域で高いＳ／Ｎを持つチャンネル分割が可能となる。
【００１４】
なお上記において、構成要素に付随して括弧書きで記した参照符号は、説明の便宜のために、後述の実施形態および図面における対応する構成要素を一例として記したに過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。以下も同様である。
【００１５】
本発明の側位システムにおいて、前記第１の基地局の受信部は、さらに、前記第２の基地局から信号を受信し、前記第１の基地局は、さらに、前記受信部で受信した信号から第２の拡散符号（ＰＮ２）との相関により前記第２の拡散信号を検出する第２の相関器（４０６）を備え、前記第１の基地局の送信部は、さらに、前記第２の拡散信号を前記移動局に送信するようにしてもよい（請求項２）。
【００１６】
かかる構成によれば、第１の基地局から所定の時間差で第１の拡散信号と第２の拡散信号の両方が送信される。移動局はこの時間差を測定することにより、第１の基地局と第２の基地局との間の距離を自動的に測定することができる。このため、第１の基地局と第２の基地局を設置するときに、基地局間の距離を予め測定しておく必要がなくなるとともに、基地局間の距離を精度良く測定することが可能である。
【００１７】
また同様に、前記第２の基地局にも２つの相関器を備えるようにしてもよい。すなわち、前記第２の基地局の受信部は、さらに、前記第１の基地局から信号を受信し、前記第２の基地局は、さらに、前記受信部で受信した信号から第１の拡散符号（ＰＮ１）との相関により前記第１の拡散信号を検出する第１の相関器を備え、前記第２の基地局の送信部は、さらに、前記第１の拡散信号を前記移動局に送信するようにしてもよい（請求項３）。基地局間の距離の計測精度をより高めることができる。
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明の第２の観点によれば、２つの基地局（第１、第２の基地局）により側位の対象となる無線通信装置が提供される。本発明の無線通信装置（１００）は、タイミング信号をトリガにして生成された超広帯域（ＵＷＢ）方式による信号を基準拡散符号（ＰＮ０）で拡散して基準拡散信号とする基準拡散器（１０４）と、前記基準拡散信号を前記第１、第２の基地局に送信する送信部（１０８）と、第１の基地局および第２の基地局から信号を受信する受信部（１１０）と、前記受信部で受信した信号から第１の拡散符号との相関により前記第１の拡散信号を検出する第１の相関器（１１４）と、前記受信部で受信した信号から第２の拡散符号との相関により前記第２の拡散信号を検出する第２の相関器（１１８）と、前記第１の拡散信号および前記第２の拡散信号と前記タイミング信号との時間差を測定する時間差測定部（１２０）と、を備えたことを特徴とする（請求項４）。
【００１９】
かかる無線通信装置によれば、ＵＷＢ（超広帯域）方式を利用することにより、第１、第２の基地局で拡散符号を変えて返信することにより、無線通信装置内で時間的に完結した側位を行うことが可能である。このようにして、無線通信装置および基地局での同期が不要であり、簡易な構成とすることができる。簡易な構成とすることができるため、コストや消費電力の点で優れている。また、ＵＷＢを用いる利点としては、極短パルスを利用するため、時間分解能（＝距離精度の向上）に優れ、マルチパスの影響を抑えることが容易である。また、超広帯域を使用するため、特開平５−２６４７２９号公報のように周波数分割しなくても、異なる拡散符号により同じ周波数帯域で高いＳ／Ｎを持つチャンネル分割が可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、同期の不要な簡易な２つの基地局の設置だけで、移動局（無線通信装置）の位置を移動局自身で高精度に検出することが可能である。その他の本発明の優れた効果については、以下の発明を実施するための最良の形態の説明においても説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明にかかる側位システムおよび無線通信装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２３】
まず本実施形態の基本的な概念について説明する。
本実施形態では、ＵＷＢ（超広帯域）方式を利用することにより、移動局および基地局での同期が不要な点を特徴とする。ＵＷＢを用いる利点としては、極短パルスを利用するため、時間分解能（＝距離精度の向上）に優れ、マルチパスの影響を抑えることが容易であることが挙げられる。また、超広帯域を使用するため、特開平５−２６４７２９号公報のように周波数分割しなくても、異なる拡散符号により同じ周波数帯域で高いＳ／Ｎを持つチャンネル分割が可能となる。その他にも、システム構成要素の構成がシンプルなため、コストや消費電力の点で優れている。
【００２４】
同期については、移動局が出した電波を基地局が送り返すレピータ方式により、時計は移動局内で完結するため不要となる。送り返す際の遅延に関しても、ＵＷＢの持つシンプルな構成により補正が簡単になる利点がある。
【００２５】
以下、本実施形態の構成および動作について詳細に説明する。本実施形態の屋内設置例を図１および図２に、移動局および基地局のブロック図を図３に示す。
【００２６】
（１−１）移動局および基地局の屋内設置例（図１、図２）
図１、図２は、移動局１００と２つの基地局２００、３００が屋内に設置された状態を示す説明図である。図１は正面図であり、図２は平面図である。
【００２７】
移動局１００は、本発明の無線通信装置の一例であり、本システムにおける側位の対象となる装置等である。本実施形態の移動局１００は自身の位置を精度良く知っている必要があるものである。このような移動局１００の具体例としては、例えば、掃除、警備、配達などの用途に使われる自走式ロボットである。地上の位置を決定する手段として現在最も一般的な方法であるＧＰＳ（Global
Positioning System）では屋内での高精度の側位が困難であることから、以下に説明する基地局２００、３００を用いて側位を行う。
【００２８】
基地局２００、３００は、本発明の第１、第２の基地局の一例であり、移動局１００の側位を行うための装置等である。基地局２００、３００は、図１に示したように、屋内の日常において障害とならない部屋の天井などに設置される。また例えば、基地局２００、３００を照明の近傍に設置することにより、照明と同じ電源から電力の供給を受けることが可能である。
【００２９】
以下では、移動局１００、基地局２００および基地局３００の相対的な距離に触れつつ説明する。そこで便宜上、図２に示したように、移動局１００と基地局２００との間の距離をＬ１とし、移動局１００と基地局３００との間の距離をＬ２とし、基地局２００と基地局３００との間の距離をＤとして説明する。
【００３０】
（１−２）移動局および基地局の構成例（図３）
移動局１００および基地局２００、３００の構成例について、図３を参照しながら説明する。
【００３１】
（移動局１００）
移動局１００は、図３に示したように、送信機能としてのパルスジェネレータ１０２、拡散器（ＰＮ０）１０４、増幅器１０６およびアンテナ１０８と、受信機能としてのアンテナ１１０および増幅器１１２と、後述する基地局２００に対応する相関器（ＰＮ１）１１４およびアナログデジタル変換器１１６と、後述する基地局３００に対応する相関器（ＰＮ２）１１８およびアナログデジタル変換器１２０と、時間差測定部１２２を備えて構成されている。
【００３２】
パルスジェネレータ１０２は、時間測定部１２２からのタイミングシグナル（Timing Signal）をトリガにして、超広帯域（ＵＷＢ）方式によるパルスを発生する。拡散器１０４はこのパルスを符号ＰＮ０に拡散する。この拡散器１０４により拡散された信号は、本実施形態の側位において基準となる信号であるため、以下、基準拡散信号と称する。増幅器１０６は基準拡散信号を増幅する。アンテナ１０８は、増幅後の基準拡散信号を基地局２００および基地局３００に送信する。
【００３３】
一方、受信機能としてのアンテナ１１０は、基地局２００、３００から送り返された信号を受信する。この受信信号は基地局２００、３００で生成される信号であり、その詳細についてはさらに後述する。増幅器１１２はこの受信信号を増幅する。基地局２００に対応する相関器１１４は、受信信号から第１の拡散符号ＰＮ１との相関により、基地局２００から送信される拡散信号（第１の拡散信号）を検出する。アナログデジタル変換器１１６はこの第１の拡散信号をデジタル変換する。同様に、基地局３００に対応する相関器１１８は、受信信号から第２の拡散符号ＰＮ２との相関により、基地局３００から送信される拡散信号（第２の拡散信号）を検出する。アナログデジタル変換器１２０はこの第２の拡散信号をデジタル変換する。
【００３４】
時間差測定部１２０は、第１の拡散信号および第２の拡散信号とタイミングシグナルとの時間差を計測することで、基地局２００および基地局３００の移動局１００からの距離を測定する。さらに、移動局１００の位置を確定するためには、基地局２００、３００間の距離Ｄが必要となる。これらの点については、図４を参照しながらさらに後述する。
【００３５】
（基地局２００）
基地局２００は、図３に示したように、受信機能としてのアンテナ２０２および増幅器２０４と、相関器（ＰＮ０）２０６と、増幅器２０８と、アナログデジタル変換器２１０と、パルスジェネレータ２１２と、拡散符号ＰＮ１に対応する拡散器（ＰＮ１）２１４と、送信機能としての増幅器２１６およびアンテナ２１８と、を備えて構成されている。
【００３６】
アンテナ２０２は、移動局１００から送信された信号を受信する。増幅器２０４は受信信号を増幅する。相関器２０６はこの増幅された受信信号から相関値（ＰＮ０）との相関により、移動局１００から送信された基準拡散信号を検出する。増幅器２０８は基準拡散信号を増幅する。アナログデジタル変換器２１０は、増幅後の基準拡散信号をデジタル信号に変換する。パルスジェネレータ２１２は、このデジタル信号をトリガとしてパルスを発生する。
【００３７】
次段の拡散器２１４は、パルスジェネレータ２１２が生成したパルスを符号ＰＮ１で拡散して拡散信号（第１の拡散信号）とする。増幅器２１６は、この第１の拡散信号を増幅する。アンテナ２１８は、増幅後の電波を移動局１００に送り返す。
【００３８】
（基地局３００）
基地局３００は、図３に示したように、受信機能としてのアンテナ３０２および増幅器３０４と、相関器（ＰＮ０）３０６と、増幅器３０８と、アナログデジタル変換器３１０と、パルスジェネレータ３１２と、拡散符号ＰＮ２に対応する拡散器（ＰＮ２）３１４と、送信機能としての増幅器３１６および送信部３１８と、を備えて構成されている。
【００３９】
アンテナ３０２は、移動局１００から送信された信号を受信する。増幅器３０４は受信信号を増幅する。相関器３０６はこの増幅された受信信号から相関値（ＰＮ０）との相関により、移動局１００から送信された基準拡散信号を検出する。増幅器３０８は基準拡散信号を増幅する。アナログデジタル変換器３１０は、増幅後の基準拡散信号をデジタル信号に変換する。パルスジェネレータ３１２は、このデジタル信号をトリガとしてパルスを発生する。
【００４０】
次段の拡散器３１４は、パルスジェネレータ３１２が生成したパルスを符号ＰＮ２で拡散して拡散信号（第２の拡散信号）とする。増幅器３１６は、この第２の拡散信号を増幅する。アンテナ３１８は、増幅後の電波を移動局１００に送り返す。
【００４１】
本実施形態の基地局２００、３００は、基地局間での同期を必要としないため、図３に示したような簡易な構成とすることが可能であり、また、設置も容易である。そこで、本実施形態では、基地局２００、３００の設置後に、基地局２００と基地局３００との間の距離Ｄを実測するものとする。そして、この距離Ｄの情報を移動局１００に予め入力しておくことにより、移動局１００における位置計算に利用することができる。
【００４２】
本実施形態の構成は以上の通りである。次に、本実施形態の動作について説明する。
【００４３】
（１−３）本実施形態の動作
移動局１００において、タイミングシグナルをトリガにパルスジェネレータ１０２からパルスが発生し、次段の拡散器１０４で符号ＰＮ０に拡散され、増幅器１０６で増幅後、アンテナ１０８より発射される。
【００４４】
基地局２００では、アンテナ２０２で信号を受信し増幅器２０４で増幅後、符号ＰＮ０に対応する相関器２０６により、相関値を出力する。この信号がトリガとなり、基地局２００のアンテナ２１８からは、パルスジェネレータ２１２で生成され拡散器２１４で符号ＰＮ１に拡散された電波を移動局１００に送り返す。
【００４５】
同様に、基地局３００では、アンテナ３０２で信号を受信し増幅器３０４で増幅後、符号ＰＮ０に対応する相関器３０６により、相関値を出力する。この信号がトリガとなり、基地局３００のアンテナ３１８からは、パルスジェネレータ３１２で生成され拡散器３１４で符号ＰＮ２に拡散された電波を移動局１００に送り返す。
【００４６】
移動局１００に送り返された信号は、移動局１００の符号ＰＮ１、符号ＰＮ２にそれぞれ対応する相関器１１４、１１８で検出される。時間差測定部１２２において、タイミングシグナルからの経過時間を計測することで、移動局１００と基地局２００との間の距離Ｌ１、および、移動局１００と基地局３００との間の距離Ｌ２が測定される。この点について、以下説明する。
【００４７】
（１−４）移動局における受信信号（図４）
図４は、移動局１００における受信信号を示す説明図である。図４では、説明の便宜上、相関値１（ＰＮ１）の信号の最初のものと、相関値２（ＰＮ２）の信号の最初のもののみを示している。
【００４８】
相関値１の信号を受信した時刻が基準時間（タイミングシグナル）から見てｔ１であるとする。このとき移動局１００と基地局２００との間の距離Ｌ１は、Ｌ１＝Ｃ（光速）×ｔ１／２で与えられる。同様に、相関値２の信号を受信した時刻が基準時間（タイミングシグナル）から見てｔ２であるとする。このとき移動局１００と基地局３００との間の距離Ｌ２は、Ｌ２＝Ｃ（光速）×ｔ２／２で与えられる。
【００４９】
なお、基地局２００、３００における送り返す際の遅延に関しては、ＵＷＢ（超広帯域）の持つシンプルな構成により補正が容易である。
【００５０】
本実施形態では上述のように、基地局２００、３００の設置時に、基地局２００と基地局３００との間の距離Ｄを実測し、移動局１００に距離Ｄに関する情報を入力している。３つの距離Ｄ、Ｌ１、Ｌ２を用いることにより、移動局１００の位置を、基地局２００および基地局３００の位置からみた相対位置として計算することができる。さらに、基地局２００および基地局３００の絶対位置が与えられれば、移動局１００の絶対位置も与えられることとなる。
【００５１】
なおこのような計算では、移動局１００の位置は一意には決まらず、基地局２００、３００を結ぶ線に線対称の位置に、移動局１００の位置の候補点がもう一つ与えられる。しかし実際には、基地局２００、３００をともに壁際等に設置することが可能であり、その場合、もう一つの候補点は室外となる。そこで、移動局１００が室内のみを移動し、室外には存在しないという情報を予め移動局１００に入力することにより、移動局１００の位置を一意に決定することができる。従って、このもう一つの候補点の存在は実用上問題とならない。
【００５２】
また、移動局１００が受信する信号の中には、基地局２００、３００から反射無しで送り返される信号のほか、壁などで反射される反射波も含まれる。しかし、本実施形態ではＵＷＢ（超広帯域）方式を利用していることで、かかる反射波は反射無しで送り返される信号に比べてその信号レベルが小さくなる。すなわち、最初に送り返される信号レベルが一番大きく、この信号が基地局２００、３００から反射無しで送り返される信号であると判別することが可能である。この点も、本実施形態でＵＷＢを利用していることの利点の一つである。
【００５３】
（第１の実施形態の効果）
以上のように、本実施形態によれば、ＵＷＢ（超広帯域）方式を利用することにより、移動局１００および基地局２００、３００での同期が不要となる。ＵＷＢを用いる利点としては、極短パルスを利用するため、時間分解能（＝距離精度の向上）に優れ、マルチパスの影響を抑えることが容易であることが挙げられる。また、超広帯域を使用するため、特開平５−２６４７２９号公報のように周波数分割しなくても、異なる拡散符号により同じ周波数帯域で高いＳ／Ｎを持つチャンネル分割が可能となる。その他にも、移動局１００および基地局２００、３００の構成がシンプルなため、コストや消費電力の点で優れている。
【００５４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、上記第１の実施形態の応用例について説明する。上記第１の実施形態と同様の構成および動作については重複説明を省略するものとし、第１の実施形態との差異を中心に説明する。
【００５５】
上記第１の実施形態では、基地局２００、３００の設置後に、基地局２００と基地局３００との間の距離Ｄを実測し、この距離Ｄの情報を移動局１００に予め入力しておく場合について説明した。しかし、基地局間の距離を実測するのは必ずしも容易とは言えない場合もあり、また、実測精度が問題となることがある。
【００５６】
そこで本実施形態では、距離Ｄを移動局１００自身で計測できるようにしたことを特徴とする。以下に、本実施形態の詳細について説明する。
【００５７】
（２−１）移動局および基地局の屋内設置例（図１、図２）
移動局および基地局の屋内設置例については、上記第１の実施形態の場合（図１、図２）と実質的に同様である。ただし本実施形態では、以下に説明するように、基地局２００の代わりに、一部構成の異なる基地局４００を用いる。
【００５８】
（２−２）移動局および基地局の構成例（図５）
移動局および基地局の構成例について、図５を参照しながら説明する。
移動局１００および基地局３００の構成については、上記第１の実施形態と実質的に同様である。
【００５９】
（基地局４００）
本実施形態では、第１の実施形態の基地局２００に代えて、一部構成の異なる基地局４００を設置する。基地局４００は、図５に示したように、相関器（ＰＮ０）２０６と並列に、もう一つの相関器（ＰＮ２）４０６を備えたことを特徴とする。
【００６０】
本実施形態では、基地局４００のアンテナ２０２は、移動局１００からの信号のほかに基地局３００から送信される信号を受信する。そして、相関器（ＰＮ２）４０６は、この基地局３００から送信される信号から相関値（ＰＮ２）との相関により、拡散符号ＰＮ２の信号（第２の拡散信号）を検出する。そして、基地局４００のアンテナ２１８は、上記第１の実施形態で説明した拡散符号ＰＮ１の信号（第１の拡散信号）のほかに、この第２の拡散信号を基地局１００に送信する。他の構成要素については、第１の実施形態の基地局２００と実質的に同様である。
【００６１】
本実施形態の構成は以上の通りである。次に、本実施形態の動作について説明する。
【００６２】
（２−３）本実施形態の動作
移動局１００において、タイミングシグナルをトリガにパルスジェネレータ１０２からパルスが発生し、次段の拡散器１０４で符号ＰＮ０に拡散され、増幅器１０６で増幅後、アンテナ１０８より発射される。この点は第１の実施形態と同様である。
【００６３】
基地局３００は、移動局１００から送信された信号に応じて拡散符号ＰＮ２の信号を移動局１００に折り返す。この点は第１の実施形態と同様である。この基地局３００が折り返した信号は、基地局４００でも受信される。
【００６４】
基地局４００は、移動局１００から送信された信号に応じて拡散符号ＰＮ１の信号（第１の拡散信号）を移動局１００に折り返す。さらに、基地局３００から送信された信号に応じて、このタイミングで拡散符号ＰＮ２の信号（第２の拡散信号）を移動局１００にもう一度送り返す。
【００６５】
（２−４）移動局における受信信号（図６）
図６は、移動局１００における受信信号を示す説明図である。図６では、説明の便宜のため、相関値１（ＰＮ１）の拡散信号の最初のものと２番目のものと、相関値２（ＰＮ２）の拡散信号の最初のもののみを示している。
【００６６】
相関値１の最初の信号を受信した時刻が基準時間（タイミングシグナル）から見てｔ１であるとする。このとき移動局１００と基地局４００との間の距離Ｌ１は、Ｌ１＝Ｃ（光速）×ｔ１／２で与えられる。同様に、相関値２の信号を受信した時刻が基準時間（タイミングシグナル）から見てｔ２であるとする。このとき移動局１００と基地局３００との間の距離Ｌ２は、Ｌ２＝Ｃ（光速）×ｔ２／２で与えられる。
【００６７】
さらに本実施形態では、相関値１の２番目の信号を受信した時刻が基準時間（タイミングシグナル）から見てｔ３であるとする。時刻ｔ３は、移動局１００→基地局３００→基地局４００→移動局１００の経路（＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｄ）の時間測定であり、この経路の距離は、Ｌ３＝Ｃ（光速）×ｔ３／２で与えられる。ここで得られたＬ３からＬ１、Ｌ２を差し引くことにより、距離Ｄを求めることが可能となる。このようにして、基地局４００と基地局３００間の距離Ｄを移動局１００自身で計測できる。
【００６８】
そして、３つの距離Ｄ、Ｌ１、Ｌ２を用いることにより、移動局１００の位置を、基地局４００および基地局３００の位置からみた相対位置として計算することができる。さらに、基地局４００および基地局３００の絶対位置が与えられれば、移動局１００の絶対位置も与えられることとなる。
【００６９】
（第２の実施形態の効果）
以上のように、本実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に加えて、基地局間の距離Ｄを移動局１００自身で計測できるので、基地局を設置する際に基地局間の距離を測定しておく必要がなく、基地局間の距離を測定するのが容易でない場合にも、本システムを適用することが可能である。また、距離Ｄを移動局１００自身で計測できるようにしたことで、距離Ｄの精度を実測するよりも高めることができる。
【００７０】
以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる側位システムおよび無線通信装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７１】
例えば、上記第２の実施形態においては、基地局４００に２つの相関器２０６、４０６を備えることで、基地局４００、３００間の距離Ｄを移動局１００自身で計測できるシステム構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。他方の基地局３００側にも同様に、２つの相関器を備える構成としてもよい。基地局４００、３００間の距離Ｄの計測精度をより高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は側位システムおよび無線通信装置に利用可能であり、特に、屋内等のＧＰＳ利用が困難な場所における位置情報が必要とされるあらゆるシステムに適用可能である。このようなシステムとしては、例えば、掃除、警備、配達などの用途に使われる自走式ロボットがある。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】移動局および基地局の屋内設置例を示す説明図である。
【図２】移動局および基地局の屋内設置例を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態にかかる移動局および基地局の構成例を示す説明図である。
【図４】第１の実施形態における移動局の受信信号を示す説明図である。
【図５】第２の実施形態にかかる移動局および基地局の構成例を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態における移動局の受信信号を示す説明図である。
【図７】従来の側位システムの一例を示す説明図である。
【図８】従来の側位システムの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７４】
１００  移動局
１０２  パルスジェネレータ
１０４  拡散器（ＰＮ０）
１０６  増幅器
１０８  アンテナ
１１０  アンテナ
１１２  増幅器
１１４  相関器（ＰＮ１）
１１６  アナログデジタル変換器
１１８  相関器（ＰＮ２）
１２０  アナログデジタル変換器
１２２  時間差測定部
２００  基地局
２０２  アンテナ
２０４  増幅器
２０６  相関器（ＰＮ０）
２０８  増幅器
２１０  アナログデジタル変換器
２１２  パルスジェネレータ
２１４  拡散器（ＰＮ１）
２１６  増幅器
２１８  アンテナ
３００  基地局
３０２  アンテナ
３０４  増幅器
３０６  相関器（ＰＮ０）
２０８  増幅器
３１０  アナログデジタル変換器
３１２  パルスジェネレータ
３１４  拡散器（ＰＮ１）
３１６  増幅器
３１８  アンテナ
４００  基地局
４０６  相関器（ＰＮ２）
【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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