(57)【要約】【課題】本発明は、電磁波その他の波動信号の伝搬所要時間とその波動信号の速度との積として所望の場所や物体との相対距離の測定を支援する距離測定支援装置と、その距離測定支援装置と連係することによって、これらの場所や物体の位置を測定する位置測定装置と位置測定方法とに関し、数センチメートルないし数キロメートルに亘る広範な距離および位置の測定を安定に精度よく可能とすることを目的とする。【解決手段】送信端から到来した第一の信号を受信する受信手段と、受信手段によって第一の信号が受信された時点から既定の遅延時間に亘って遅延した時点に、送信端宛にその第一の信号とる第二の信号を送信する送信手段とを備えて構成される。【選択図】      図１
2004251633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信端から到来した第一の信号を受信する受信手段と、
前記受信手段によって前記第一の信号が受信された時点から既定の遅延時間に亘って遅延した時点に、前記送信端宛にその第一の信号と異なる第二の信号を送信する送信手段と
を備えたことを特徴とする距離測定支援装置。
【請求項２】
送信端から到来した第一の信号を受信する受信手段と、
前記受信手段によって前記第一の信号が受信された時点から既定の遅延時間に亘って遅延した時点に、その第一の信号が到来した伝搬路と異なり、かつ伝搬所要時間が既知である伝送路を介して前記送信端宛にこの第一の信号を送信する送信手段と
を備えたことを特徴とする距離測定支援装置。
【請求項３】
請求項１に記載の距離測定支援装置において、
前記既定の遅延時間は、
前記送信端によって前記第一の信号が送信された時点からその送信端に前記第二の信号が到来する時点までに経過する時間と、前記伝搬速度との積の半値として計測され得る相対距離の範囲に、その時間が属する値に設定された
ことを特徴とする距離測定支援装置。
【請求項４】
請求項２に記載の距離測定支援装置において、
前記既定の遅延時間は、
前記送信端によって前記第一の信号が送信された時点からその送信端に前記第二の信号が到来する時点までに経過する時間と、前記伝送路の既知の伝搬所要時間との差と、前記伝搬速度との積として計測され得る相対距離の範囲に、その時間が属する値に設定された
ことを特徴とする距離測定支援装置。
【請求項５】
請求項１に記載の距離測定支援装置において、
前記送信手段は、
前記受信手段によって受信された第一の信号が既定の信号に該当するか否かの判別を行い、その判別の結果が真である場合に限って前記第二の信号を送信する
ことを特徴とする距離測定支援装置。
【請求項６】
請求項２に記載の距離測定支援装置において、
前記送信手段は、
前記受信手段によって受信された第一の信号が既定の信号に該当するか否かの判別を行い、その判別の結果が真である場合に限ってその第一の信号を送信する
ことを特徴とする距離測定支援装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の距離測定支援装置において、
特定の伝送路を介して通知された既定の信号を識別する既定信号識別手段を備え、
前記送信手段は、
前記既定信号識別手段によって識別された既定の信号を前記判別に適用する
ことを特徴とする距離測定支援装置。
【請求項８】
請求項７に記載の距離測定支援装置において、
前記特定の伝送路は、
前記第一の信号が伝搬する伝搬路上に形成された
ことを特徴とする距離測定支援装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の距離測定支援装置において、
前記既定信号識別手段によって前記既定の信号として何らかの正規の信号が識別されている期間に限って、前記受信手段と前記送信手段との双方もしくは何れか一方の稼働を許容する制御手段を備えた、
ことを特徴とする距離測定支援装置。
【請求項１０】
応答時間τｔが一定であるトランスポンダと、
応答時間τｒが一定もしくは共通であり、かつ既知であって異なる複数ｐの位置で前記トランスポンダに対する問い合わせを個別に行うと共に、これらの問い合わせに対するそのトランスポンダの応答に要し、この応答時間τｒと前記応答時間τｔとを含む総合応答時間Ｔ１〜Ｔｐを測定するレーダ装置と、
前記総合応答時間Ｔ１〜Ｔｐのそれぞれと前記応答時間τｒ、τｔの和との差の半値と前記問い合わせの伝搬速度との積に、前記複数ｐの位置を示す座標系でこれらの位置に対する前記トランスポンダの位置の相対距離が個別に等しいことを示す連立方程式の根として、そのトランスポンダの位置の座標を求める演算手段とを備え、
前記複数ｐは、
前記複数ｐの位置を示す座標系の次元の数Ｄと「１」との和に等しい
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項１１】
既知であって異なる複数ｐの位置から個別に発せられた問い合わせに対するトランスポンダの応答に要し、そのトランスポンダの応答時間τｔとこの問い合わせを発した装置の応答時間τｒとを含む総合応答時間Ｔ１〜Ｔｐを取得する応答時間取得手段と、
前記総合応答時間Ｔ１〜Ｔｐのそれぞれと前記応答時間τｒ、τｔの和との差の半値と前記問い合わせの伝搬速度との積に、前記複数ｐの位置を示す座標系でこれらの位置に対する前記トランスポンダの位置の相対距離が個別に等しいことを示す連立方程式の根として、そのトランスポンダの位置の座標を求める演算手段とを備え、
前記複数ｐは、
前記複数ｐの位置を示す座標系の次元の数Ｄと「１」との和に等しい
ことを特徴とする位置測定装置。
【請求項１２】
既知であって異なる複数ｐの位置から個別に発せられた問い合わせに対するトランスポンダの応答に要し、そのトランスポンダの応答時間τｔとこの問い合わせを発した装置の応答時間τｒとを含む総合応答時間Ｔ１〜Ｔｐを取得し、
前記総合応答時間Ｔ１〜Ｔｐのそれぞれと前記応答時間τｒ、τｔの和との差の半値と前記問い合わせの伝搬速度との積に、前記複数ｐの位置を示す座標系でこれらの位置に対する前記トランスポンダの位置の相対距離が個別に等しいことを示す連立方程式の根として、そのトランスポンダの位置の座標を求め、
前記複数ｐは、
前記複数ｐの位置を示す座標系の次元の数Ｄと「１」との和に等しい
ことを特徴とする位置測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波その他の波動信号の伝搬所要時間とその波動信号の速度との積として所望の場所や物体との相対距離を求める測定を支援する距離測定支援装置と、その距離測定支援装置と連係することによってこれらの場所や物体の位置を測定する位置測定装置と位置測定方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所望の場所や物体の距離および位置の計測には、「アンテナから放射された送信波が目標に反射することによって到来した反射波を受信し、これらの送信波と反射波との伝搬に所要した時間（以下、「遅延時間」という。）を換算することによってその目標までの距離を測定するレーダ方式」が広く適用されている。
また、このようなレーダ方式には、主として周波数変調方式とパルス変調方式とが適用される。
【０００３】
周波数変調方式が適用されたレーダでは、所定の搬送波信号の周波数が周期的に可変されることによって送信波が生成され、その送信波と既述の反射波との周波数の差を判別することによって上記の遅延時間が求められる。
さらに、パルス変調方式が適用されたレーダでは、一定の周期でデューティ比が極めて小さいパルス状の電波が送信波として送信され、その送信波の前縁からこの送信波に応じて発生した反射波が到来する時点までに経過した時間が上述した遅延時間として求められる。
【０００４】
【非特許文献１】
電子情報通信学会  信学技報（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  ＩＥＩＣＥ），  ＩＴ２０００−７０，ＩＳＥＣ２０００−１２４，  ＳＳＴ２０００−１５４，  ＩＴＳ２０００−７９  （２００１−０３）  ｐ１６２「定在波を用いた数１０  ｃ  ｍから測定可能な高分解能レーダ」上保徹志、ほか
【非特許文献２】
郵政省航空海上課、移動通信課監修、日刊工業新聞社発行「高精度ＧＰＳの展望」ｐ２−１２
【非特許文献３】
電子情報通信学会発行、関根松夫（著）「レーダ信号処理技術」
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したレーダ方式は、一般に、近距離の測定が難しく、特に、目標が多い場合には近距離ほど目標物毎の識別が困難であった。
また、このようなレーダ方式は、例えば、屋内における距離や位置の測定には、以下に列記する制約や事由により、適用され難かった。
・  壁などで無用な反射波が発生し、しかもこのような反射波の数が場合によっては多数に亘る場合には、所望の目標の識別が妨げられ、かつ測定精度が低下する。
【０００６】
・  非常に小型の物体や電波を反射しない目標については、これらの距離や位置の測定は困難である。
・  近距離の測定が達成されるためには、周波数変調方式レーダでは上述した搬送波信号の周波数が極めて短い時間内に広範に可変されなければならず、かつパルス変調方式レーダでは、送信波のデューティ比が極めて小さく設定されなければならない。
【０００７】
本発明は、数センチメートルないし数キロメートルに亘る広範なレンジにおける距離および位置の測定を安定に精度よく達成する距離測定支援装置、位置測定装置および位置測定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、受信手段は、送信端から到来した第一の信号を受信する。送信手段は、受信手段によって第一の信号が受信された時点から既定の遅延時間に亘って遅延した時点に、送信端宛にその第一の信号と異なる第二の信号を送信する。
すなわち、第一の信号は、その第一の信号に対する応答として第二の信号の送信が行われるべき単なる契機を意味する。また、このような第二の信号は、上記の第一の信号が反射し、または再放射されることによっては生成されず、しかもこの契機に送信手段によって能動的に送信される。
【０００９】
したがって、上述した送信端、受信手段および送信手段の特性と、第一の信号および第二の信号が伝搬する伝搬路の特性とが一定であり、あるいは一定と見なされ得る限り、その送信端と本発明にかかわる距離測定支援装置との間の距離は、これらの伝搬路で生じた伝搬遅延時間の換算値として精度よく算出される。
請求項２に記載の発明では、受信手段は、送信端から到来した第一の信号を受信する。送信手段は、受信手段によって第一の信号が受信された時点から既定の遅延時間に亘って遅延した時点に、その第一の信号が到来した伝搬路と異なり、かつ伝搬所要時間が既知である伝送路を介して送信端宛にこの第一の信号を送信する。
【００１０】
すなわち、送信端と本発明にかかわる距離測定支援装置との間の距離に換算されるべき伝搬遅延時間は、第一の信号が受信手段に到来する伝搬路のみの伝搬遅延時間に限られ、その送信端から到来した第一の信号に対する応答はその第一の信号が再送信されることによって達成される。
したがって、第二の信号が能動的に生成される場合に比べて、構成の大幅な簡略化に併せて、軽量化および小型化と、総合的な信頼性の向上とが図られる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、既定の遅延時間は、送信端によって第一の信号が送信された時点からその送信端に第二の信号が到来する時点までに経過する時間と、伝搬速度との積の半値として計測され得る相対距離の範囲に、その時間が属する値に設定される。
すなわち、送信端と本発明にかかわる距離測定支援装置との間の距離は、その距離が極めて短いために、適用され得る最小のレンジではこの距離の算出の基準となる時間の計測が不可能であっても、そのレンジの精度が十分であり、かつ上記の既定の遅延時間が「実際に計測された時間」から既知の値として減じる補正が可能である限り、その補正の結果の換算値として確度高く求められる。
【００１２】
したがって、上記の距離を換算値として求める手段（送信端が含まれてもよい。）については、適用可能なレーダ装置による代替が可能となり、あるいは専用の装置として構成されるために解決されるべき技術的な制約が緩和される。
請求項４に記載の距離測定支援装置では、既定の遅延時間は、送信端によって第一の信号が送信された時点からその送信端に第二の信号が到来する時点までに経過する時間と、伝送路の既知の伝搬所要時間との差と、伝搬速度との積として計測され得る相対距離の範囲に、その時間が属する値に設定される。
【００１３】
すなわち、送信端と本発明にかかわる距離測定支援装置との間の距離は、その距離が極めて短いために、適用され得る最小のレンジではこの距離の算出の基準となる時間の計測が不可能であっても、そのレンジの精度が十分であり、かつ上記の既定の遅延時間が「実際に計測された時間」から既知の値として減じる補正が可能である限り、その補正の結果の換算値として確度高く求められる。
【００１４】
したがって、上記の距離を換算値として求める手段（送信端が含まれてもよい。）については、適用可能なレーダ装置による代替が可能となり、あるいは専用の装置として構成されるために解決されるべき技術的な制約が緩和される。
請求項５に記載の発明では、送信手段は、受信手段によって受信された第一の信号が既定の信号に該当するか否かの判別を行い、その判別の結果が真である場合に限って第二の信号を送信する。
【００１５】
すなわち、送信手段は、第一の信号の送信端が所望の送信端に該当し、あるいはその第一の信号が送信端によって本発明にかかわる距離測定支援装置宛に送信された場合に限って、この第一の信号に対する応答として第二の信号を送信する。
したがって、第一の信号を並行して受信し得る距離測定支援装置と、このような第一の信号を並行して送信し得る送信端との双方もしくは何れか一方の数が複数である場合であっても、これらの第一の信号と第二の信号との双方または何れか一方の伝搬路における混信が回避され、あるいは再送信によって解消される。また、上述した判別の結果が真となる既定の信号が適正に割り付けられる限り、所望の送信端と距離測定支援装置との間の距離が効率的に確度高く求められる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、送信手段は、受信手段によって受信された第一の信号が既定の信号に該当するか否かの判別を行い、その判別の結果が真である場合に限ってその第一の信号を送信する。
すなわち、送信手段は、第一の信号の送信端が所望の送信端に該当し、あるいはその第一の信号が送信端によって本発明にかかわる距離測定支援装置宛に送信された場合に限って、この第一の信号に対する応答として第二の信号を送信する。
【００１７】
したがって、第一の信号を並行して受信し得る距離測定支援装置と、このような第一の信号を並行して送信し得る送信端との双方もしくは何れか一方の数が複数である場合であっても、これらの第一の信号と第二の信号との双方または何れか一方の伝送路における混信が回避され、あるいは再送信によって解消される。また、上述した判別の結果が真となる既知の信号として適正に割り付けられる限り、所望の送信端と距離測定支援装置との間の距離が効率的に確度高く求められる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、既定信号識別手段は、特定の伝送路を介して通知された既定の信号を識別する。送信手段は、既定信号識別手段によって識別された既定の信号を判別に適用する。
すなわち、第一の信号に対する応答として第二の信号が送信されるべき契機を与える既定の信号は、上記の特定の伝送路を介して外部から適宜指定される。
【００１９】
したがって、このような既定の信号が何ら変更されることがない場合に比べて、本発明にかかわる距離測定支援装置の構成が標準化され、その距離測定支援装置が適用されて行われる測距や測位は、多様な形態で柔軟に、かつ効率的に達成される。
請求項８に記載の発明では、特定の伝送路は、第一の信号が伝搬する伝搬路上に形成される。
【００２０】
すなわち、第一の信号に対する応答として第二の信号が送信されるべき契機を与える既定の信号は、第一の信号の受信に供される受信手段が共用されることによって外部から柔軟に指定される。
したがって、上記の既定の信号のみの伝送に供される専用の伝送路として特定の伝送路が形成される場合に比べて構成が簡略化され、かつ小型化、軽量化および消費電力の節減に併せて、総合的な信頼性の向上が図られる。
【００２１】
請求項９に記載の発明では、制御手段は、既定信号識別手段によって既定の信号として何らかの正規の信号が識別されている期間に限って、受信手段と送信手段との双方もしくは何れか一方の稼働を許容する。
すなわち、受信手段と送信手段との双方もしくは何れか一方は、既定の信号として上記の正規の信号が識別されない限り、稼働しない。
【００２２】
したがって、受信手段と送信手段とが定常的に稼働する場合に比べて、消費電力が大幅に節減され、本発明にかかわる距離測定支援装置が多数並行して適用される場合であっても、測距や測位にかかわる作業の効率化と、総合的なコストの削減とが図られる。
請求項１０に記載の発明では、トランスポンダの応答時間τｔは、一定である。また、装置は、応答時間τｒが一定もしくは共通であり、かつ既知であって異なる複数ｐの位置でトランスポンダに対する問い合わせを個別に行うと共に、これらの問い合わせに対するそのトランスポンダの応答に要し、この応答時間τｒと応答時間τｔとを含む総合応答時間Ｔ１〜Ｔｐを測定する。演算手段は、総合応答時間Ｔ１〜Ｔｐのそれぞれと応答時間τｒ、τｔの和との差の半値と上記の問い合わせの伝搬速度との積に、複数ｐの位置を示す座標系でこれらの位置に対するトランスポンダの位置の相対距離が個別に等しいことを示す連立方程式の根として、そのトランスポンダの位置の座標を求める。さらに、複数ｐは、複数ｐの位置を示す座標系の次元の数Ｄと「１」との和に等しい。
【００２３】
すなわち、トランスポンダの位置の座標は、装置が設置される位置の座標が既知であり、これらの位置の数ｐが上記の座標系の次元の数Ｄより１つだけ多く設定されることによって、これらのトランスポンダおよび装置の伝搬所要時間が何ら特定されることなく既述の根として求められる。
したがって、このようなトランスポンダの位置は、そのトランスポンダおよび装置の性能が十分である限り、効率的に精度よく特定される。
【００２４】
請求項１１に記載の発明では、応答時間取得手段は、既知であって異なる複数ｐの位置から個別に発せられた問い合わせに対するトランスポンダの応答に要し、そのトランスポンダの応答時間τｔとこの問い合わせを発した装置の応答時間τｒとを含む総合応答時間Ｔ１〜Ｔｐを取得する。演算手段は、総合応答時間Ｔ１〜Ｔｐのそれぞれと応答時間τｒ、τｔの和との差の半値と問い合わせの伝搬速度との積に、複数ｐの位置を示す座標系でこれらの位置に対するトランスポンダの位置の相対距離が個別に等しいことを示す連立方程式の根として、そのトランスポンダの位置を示す座標を求める。また、複数ｐは、複数ｐの位置を示す座標系の次元の数Ｄと「１」との和に等しい。
【００２５】
すなわち、トランスポンダの位置の座標は、装置が設置される位置の座標が既知であり、これらの位置の数ｐが上記の座標系の次元の数Ｄより１つだけ多く設定されることによって、これらのトランスポンダおよび装置の伝搬所要時間が何ら特定されることなく既述の根として求められる。
したがって、このようなトランスポンダの位置は、そのトランスポンダおよび装置の性能が十分である限り、効率的に精度よく特定される。
【００２６】
請求項１２に記載の発明では、請求項９および請求項１０に記載の発明と同様に、トランスポンダの位置は、そのトランスポンダおよび装置の性能が十分である限り、効率的に精度よく特定される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第一および第三の実施形態を示す図である。
図において、本体装置１１は、無線周波領域において、距離が測定されるべき地点に設置された測定点装置１２に対する「見通し距離」内に配置される。
本体装置１１は、下記の要素から構成される。
・  縦続接続された変調回路２１、発信回路２２およびアンテナ２３から構成された送信部１３
・  縦続接続されたアンテナ２４、受信回路２５および復調回路２６から構成された受信部１４
・  出力が上記の送信部１３の変調入力に接続された信号発生器１５
・  一方の入力に信号発生器１５の出力が上記の変調入力と共に接続され、かつ他方の入力に復調回路２６の出力が接続されると共に、出力に後述する遅延時間Ｔｍを出力する遅延時間測定部１６
また、測定点装置１２は、下記の要素から構成される。
【００２８】
・  縦続接続されたアンテナ２７、受信回路２８および復調回路２９から構成され、かつ後述する「第１の無線チャネル」を介して既述の送信部１３（本体装置１１）に対向する受信部１７
・  縦続接続された変調回路３０、発信回路３１およびアンテナ３２から構成され、かつ後述する「第２の無線チャネル」を介して既述の受信部１４（本体装置１１）に対向する送信部１８
・  上記の受信部１７の復調出力に直列に接続された遅延回路１９
・  その遅延回路１９の出力に直列に接続され、かつ出力が変調回路３０の変調入力に接続されると共に、後述する「選択信号」が外部から与えられる制御端子を有するスイッチ２０
以下、図１を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
【００２９】
本体装置１１では、信号発生部１５は単発のパルス信号を生成し、そのパルス信号は、変調回路２１によって所定の搬送波信号の変調に供され、かつ発信回路２２およびアンテナ２３によって第１の無線チャンネルに、送信波として送信される。
なお、上記のパルス信号については、ここでは、簡単のため、矩形波に比べて高調波成分の含有率が少ない点で周波数変調方式による近距離の測距に適した「三角波」であると仮定する。
【００３０】
さらに、以下では、変調回路２１、３０と復調回路２６、２９とは、それぞれ上記の周波数変調方式に基づく変調と復調とを行うと仮定する。
この送信波は、測定点装置１２の受信部１７のアンテナ２０と受信回路２８とによって受信され、かつ復調回路２９によって復調されることによって、ベースバンド信号に変換される。
【００３１】
このベースバンド信号は、遅延回路１９とスイッチ２０とを経て送信部１８に入力される。
送信部１８では、そのベースバンド信号は、変調回路３０に入力され、さらに、発信回路３１と発信アンテナ３２とによって第２に無線チャンネルに、応答波として送信される。
【００３２】
この応答波は、本体装置１１に備えられた受信部１４において、アンテナ２４および受信回路２５によって受信され、さらに、復調回路２６によって復調されることによってベースバンド信号に変換される。
このベースバンド信号は、信号発生部１５によって生成されたパルス信号との対比においては、ほぼ同様の波形を有するが、「本体装置１１に備えられた送信部１３」から既述の第１の無線チャネル、測定点装置１２および第二の無線チャネルを経て、「その本体装置１１に備えられた復調回路２６」の出力に至る区間の総合的な伝搬遅延時間に亘って遅延する。
【００３３】
遅延時間測定部１６は、上述したパルス信号の立ち上がり（立ち下がり）から該当するベースバンド信号の立ち上がり（立ち下がり）に至る期間に経過した時間を計時することによって、遅延時間Ｔｍを求める。
ところで、第１の無線チャネルに送信された送信波が本体装置１１から測定点装置１２に到達するために要する時間Ｔｄは、例えば、第２の無線チャネルに送信された応答波が測定点装置１２から本体装置１１に到達するために要する時間と同じである場合には、上述した遅延時間Ｔｍと、本体装置１１に備えられた送信部１３と受信部１４との総合的な遅延時間Ｔｃ１と、測定点装置１２に備えられた受信部１７と送信部１８との総合的な遅延時間Ｔｃ２と、遅延回路１９およびスイッチ２０の総合的な遅延時間Ｔｃ３とに対して、下記の式（１）  で与えられる。
【００３４】
Ｔｄ＝（Ｔｍ−Ｔｃ１−Ｔｃ２−Ｔｃ３）／２      ・・・（１）
ただし、上記の遅延時間Ｔｃｌ，  Ｔｃ２，  Ｔｃ３については、以下では、簡単のため、何れも既知の定数であると仮定する。
したがって、このような時間Ｔｄについては、上述した送信波および応答波の速度Ｃに対して下記の式（２）で示される算術演算によって、本体装置１１と測定点装置１２の間の距離Ｒに換算することが可能である。
【００３５】
Ｒ＝Ｃ・Ｔｄ      ・・・（２）
このように本実施形態では、第１の無線チャネルに送信された送信波は、測定点装置１２が単に応答すべき契機を与える。また、その測定点装置１２から到来し、かつ上述した遅延時間Ｔｍの計測の基準となる応答波は、上述した送信波が反射し、または再放射されることによっては生成されず、しかもその契機に測定点装置１２によって能動的に生成される。
【００３６】
したがって、本体装置１１および測定点装置１２の特性と、既述の第１および第２の無線チャネルの伝送特性とが遅延時間Ｔｍ当たりに変動し得る値が許容される程度に小さい限り、上述した距離Ｒは、確度および精度よく求められる。
なお、本実施形態では、既述のパルス信号は、三角波として生成されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、上記の三角波の生成および相関（時間軸上における遅延時間の検出）がアナログ領域で行われるために、回路規模やコストの削減に制約が生じ、または性能の安定化や向上が妨げられることが許容されない場合には、既述の処理に等価な処理がディジタル領域で行われ、もしくはこの三角波に代えて矩形波が適用されてもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、周波数変調方式が適用されている。
しかし、このような変調方式は、下記の条件が成立する限り、振幅変調、周波数変調その他の如何なる変調方式であってもよい。
・  受信部１７によって出力されるベースバンド信号の立ち上がり（立ち下がり）の時点として、『「本体装置１１によって送信された送信波」が測定点装置１２に到来した時点』が精度よく検出される。
【００３８】
・  受信部１４によって出力されるベースバンド信号の立ち上がり（立ち下がり）の時点として、『「測定点装置１２によって送信された応答波」が本体装置１１に到来した時点』が精度よく検出される。
・  上述した第１の無線チャネルと第２の無線チャネルとが、互いに混信が生じない個別の無線チャネルとして形成される。
【００３９】
さらに、本実施形態では、遅延回路１９に設定されるべき遅延時間が具体的に示されていない。
しかし、このような遅延時間については、下記の条件が成立する限り、如何なる値であってもよい。
・  適用された変調方式、既述のパルス信号の波形、周期、送信波および応答波の変調度、電力、受信部１４，１７の選択度ならびに感度の下で、既述の遅延時間Ｔｍが遅延時間測定部１６によって所望の精度で求められる。
【００４０】
・  測定点装置１２の総合的な伝搬遅延時間（＝Ｔｃ２＋Ｔｃ３）が既知の値として与えられる。
ただし、上記の遅延時間については、例えば、屋内などで、非常に近距離の位置にある目標の距離が測定されるべき場合には、敢えて大きめな既知の値に設定されることによって、遅延時間Ｔｍの精度が所望の値に確保されてもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、スイッチ２０の接点は、定常的に閉設定されている。
しかし、このようなスイッチ２０の接点は、例えば、本体装置１１によって送信された送信波に応答し得る測定点装置が上述した測定点装置１２以外にも存在する場合には、これらの測定点装置の内、個々の送信波に応答して応答波を送信することが許容される測定点装置が選択されるために適用され、かつ「本体装置１１の主導の下で行われる遠隔制御」または「個々の測定点装置に対して直接行われる操作」に応じて閉設定（あるいは開設定）されてもよい。
【００４２】
さらに、本実施形態では、単一の測定点装置１２のみが備えられている。
しかし、例えば、複数の測定点にかかわる測距が並行して行われるべき場合には、既述の第２の無線チャネルが混信することなく並行してアクセスされる多元接続方式の下で形成されてもよい。
図２は、本発明の第二の実施形態を示す図である。
【００４３】
本実施形態には、図１に示す送信部１８と受信部１４とが備えられず、これらの送信部１８および受信部１４に代えて「伝搬遅延時間が既知であるメタリックな伝送路３３」が備えられる。
以下、図２を参照して本発明の第二の実施形態の動作を説明する。
本実施形態では、既述の第２の無線チャネルは、上述した伝送路３３からなる有線伝送路で代替される。
【００４４】
このように本実施形態によれば、受信部１４が備えられることなく本体装置１１が構成され、かつ送信部１８が備えられることなく測定点装置１２が構成されるために、コストおよび消費電力の節減に併せて、ハードウエアの小型化および軽量化と、総合的な信頼性の向上とが図られると共に、遅延時間Ｔｃ１、Ｔｃ２の精度と安定度が向上することによって測距の精度が高められる。
【００４５】
なお、本実施形態では、伝送路３３がメタリックな伝送路として構成されている。
しかし、このような伝送路３３は、光伝送路その他の物理的な如何なる伝送路で代替されてもよい。
また、本実施形態では、復路である伝送路３３の伝搬遅延時間Ｔｄ′が「往路である第１の無線チャネル」の伝搬遅延時間Ｔｄと異なる場合には、上式（１）  に代えて下式（１）′が適用されることによってその伝搬遅延時間Ｔｄが算出され、かつ上式（２）  に基づいて距離Ｒが算出されてもよい。
【００４６】
Ｔｄ＋Ｔｄ′＝Ｔｍ−Ｔｃ１−Ｔｃ２−Ｔｃ３            ・・・（１）′
以下、図１を参照して本発明の第三の実施形態の動作を説明する。
本実施形態の特徴は、下記の点にある。
・  本体装置１１は、例えば、既存の二次レーダ装置で代替される。
・  測定点装置１２に備えられた遅延回路１９の遅延時間が後述する通りに設定される。
【００４７】
・  この二次レーダによって計測された距離Ｒが後述する通りに補正される。
なお、上記の二次レーダ装置については、以下では、簡単のため、「測定点装置１２が位置する方向」に「空中線系の主ローブの方向」が固定されていると仮定する。
遅延回路１９の遅延時間τは、下記の手順に基づいて求められた値に予め設定される。
【００４８】
（１）    上述した二次レーダによって計測可能な距離のレンジの内、その距離の計測値の精度が『「本体装置１１に対する測定点装置１２の相対的距離」が求められるべき精度』以上であるレンジにおける最小の距離Ｄｍｉｎに併せて、最大値Ｄｍａｘが特定される。
（２）    測定されるべき距離Ｒの最小値Ｒｍｉｎに併せて、最大値Ｒｍａｘが特定される。
【００４９】
（３）    下記の不等式が成立する値τが上記の遅延時間τとして設定される。
（Ｄｍｉｎ−Ｒｍｉｎ）／Ｃ≦τ≦（Ｄｍａｘ−Ｒｍａｘ）／Ｃ
また、遅延回路１９の遅延時間τが既述の通りに設定された状態において二次レーダ装置によって計測された距離Ｒは、下式に示す算術演算に基づいて「本体装置１１に対する測定点装置１２の真の相対距離Ｒ′」に補正される。
【００５０】
Ｒ′＝Ｒ−Ｃ・τ
したがって、本実施形態によれば、本体装置１１にその本体装置１１によって計測が可能な遅延時間Ｔｍの最小のレンジでは、その本体装置１１に対する測定点装置１２の真の相対距離Ｒ′が求められない程度にその相対距離Ｒ′が小さい場合であっても、該当するレンジの精度が十分である限り、遅延回路１９の遅延時間が長く設定されることによって、このような相対距離Ｒ′の計測が確度高く達成される。
【００５１】
なお、本実施形態では、本体装置１１に代えて既述の二次レーダ装置が適用されている。
しかし、本体装置１１は、このような二次レーダ装置によって行われる既述の処理に等価な処理を行うことができる限り、専用のハードウエアとして構成されてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、距離Ｒが既述の通りに補正されることを前提として、本体装置によって計測が可能な遅延時間Ｔｍの最小のレンジの適用が可能となる値に遅延回路１９の遅延時間τが設定されている。
しかし、このような遅延時間τは、本体装置１１において既知である既述の遅延時間Ｔｃ３に確実に反映される限り、例えば、下記の何れの値に設定されてもよい。
【００５３】
・  測定点装置１２において受信部１７と送信部１８との双方もしくは何れか一方によって行われるべき処理の所要時間の変動分が補償される値
・  その値と、上記の所要時間が確実に確保される程度のマージンとの総和として与えられる値
図３は、本発明の第四の実施形態を示す図である。
【００５４】
本実施形態には、図１に示す測定点装置１２に下記の要素が付加されることによって構成された測定点装置１２Ａがその測定点装置１２に代えて備る。
・  アンテナ４１
・  そのアンテナ４１の給電点に縦続接続された受信回路４２
・  第一の入力にこの受信回路４２の復調出力が接続され、第二の入力に「測定点装置１２Ａに付与されたユニークな基準識別番号」が与えられると共に、出力が「既述の受信部１７、送信部１８および遅延回路１９に駆動電力を供給する電源部４４」の制御入力に接続された比較回路４３
以下、図３を参照して本発明の第四の実施形態の動作を説明する。
【００５５】
受信回路４２は、アンテナ４１に到来し、かつ測定点装置１２Ａと、その測定点装置１２Ａと異なる位置に並行して設置された単一または複数の測定点装置との内、何れかに付与された識別番号で変調された受信波を受信することによって、この識別番号を復元する。
比較回路４３は、このようにして復元された識別番号が既述の基準識別番号に等しいか否かの判別を行い、その判別の結果が真である期間に限って電源部４４に、上述した駆動電力の供給を指令する。
【００５６】
また、比較回路４３は、上記の判別の結果が偽である期間には、電源部４４による同様の駆動電力の供給を規制する。
すなわち、並行して設置された複数の測定点装置は、既述の通りに復元された識別番号が既知の基準識別番号に一致する期間に限って駆動電力が供給され、かつ作動する。
【００５７】
したがって、本実施形態によれば、上述した識別番号で変調された受信波がアンテナ４１に良好な品質で到来する限り、本体装置１１と連係して応答すべき測定点装置は、操作者がその測定点装置を逐一操作するために移動しなくても、柔軟に選択される。
さらに、測定点が辺鄙な地点、あるいは遠隔の地点であっても、効率的に距離の測定が実現されるので、節電に併せて、コストの削減が図られる。
【００５８】
なお、本実施形態では、上述した識別番号で変調された受信波は、第１の無線チャネルとは異なる無線チャネルを介して到来し、かつアンテナ２７とは異なるアンテナ４１を介して受信されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、本体装置１１と測定点装置１２Ａとの連係の下で識別される手順に基づいて、あるいは所定の多元接続方式が適用されることによって、上記の受信波と、応答の契機を与える信号との峻別が図られてもよい。
【００５９】
図４は、本発明の第五の実施形態を示す図である。
図において、本体装置５１−１〜５１−４はそれぞれ異なる既知の位置に設置され、かつ測定点装置１２はこれらの本体装置５１−１〜５１−４の何れによって送信された送信波にも応答可能な位置に設置される。
なお、これらの本体装置５１−１〜５１−４の構成は、既述の本体装置１１の構成と同様である。
【００６０】
以下、図４を参照して本発明の第五の実施形態の動作を説明する。
本体装置５１−１〜５１−４は、既述の第一ないし第三の実施形態と同様に測定点装置１２と個別に連係することによって、その測定点装置１２に対する相対的な距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４と、これらの距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４にそれぞれ比例した遅延時間Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３、Ｔｍ４とをそれぞれ求める。
【００６１】
ところで、これらの距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、既述の式（１）、（２）に、上述した遅延時間Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３、Ｔｍ４に併せて、遅延時間Ｔｃｌ、Ｔｃ２、Ｔｃ３の総和Ｔｃ（＝Ｔｃｌ＋Ｔｃ２  ＋Ｔｃ３）と、速度Ｃとが代入されることによって、次式（３）〜（６）で示される。
Ｒ１  ＝  Ｃ・（Ｔｍ１−Ｔｃ）／２        ・・・（３）
Ｒ２＝Ｃ・（Ｔｍ２一Ｔｃ）／２        ・・・（４）
Ｒ３  ＝  Ｃ・（Ｔｍ３−Ｔｃ）／２        ・・・（５）
Ｒ４  ＝  Ｃ・（Ｔｍ４−Ｔｃ）／２        ・・・（６）
また、本体装置５１−１〜５１−４の個々の位置が三次元の直交座標系における既知の座標（Ｘ１．Ｙ１．Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）、（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）として与えられ、かつ測定点装置１２の位置が同様の座標系における未知の座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）  として表される場合には、上述した距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の個々の二乗値は、次式（７）〜（１０）で定義される。
【００６２】
Ｒ１２＝（Ｘｐ−Ｘｌ）２＋（Ｙｐ−Ｙ１）  ２＋（Ｚｐ−Ｚ１）  ２    ・・・（７）
Ｒ２２＝（Ｘｐ−Ｘ２）  ２＋（Ｙｐ−Ｙ２）  ２＋（Ｚｐ−Ｚ２）  ２    ・・・（８）
Ｒ３２＝（Ｘｐ−Ｘ３）  ２＋（Ｙｐ−Ｙ３）  ２＋（Ｚｐ−Ｚ３）  ２    ・・・（９）
Ｒ４２  ＝  （Ｘｐ−Ｘ４）  ２  ＋  （Ｙｐ−Ｙ４）  ２＋  （Ｚｐ一Ｚ４）  ２      ・・・（１０）
したがって、上式（３）〜（６）が上式（７）〜（１０）に代入されることによって距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が消去された場合には、未知数がＸｐ，Ｙｐ，ＺｐおよびＴｃである下記の連立方程式が得られる。
【００６３】
［Ｃ・（Ｔｍ１−Ｔｃ）／２］２＝（Ｘｐ−Ｘｌ）２＋（Ｙｐ−Ｙ１）  ２＋（Ｚｐ−Ｚ１）  ２
［Ｃ・（Ｔｍ２一Ｔｃ）／２］２＝（Ｘｐ−Ｘ２）  ２＋（Ｙｐ−Ｙ２）  ２＋（Ｚｐ−Ｚ２）  ２
［Ｃ・（Ｔｍ３−Ｔｃ）／２］２＝（Ｘｐ−Ｘ３）  ２＋（Ｙｐ−Ｙ３）  ２＋（Ｚｐ−Ｚ３）  ２
［Ｃ・（Ｔｍ４−Ｔｃ）／２］２  ＝  （Ｘｐ−Ｘ４）  ２  ＋  （Ｙｐ−Ｙ４）  ２＋  （Ｚｐ一Ｚ４）  ２
本体装置５１−１〜５１−４によってそれぞれ求められた遅延時間Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３、Ｔｍ４を収集した図示されない処理装置は、このような連立方程式をＸｐ，Ｙｐ，Ｚｐのみについて解くことによって、既述の遅延時間Ｔｃｌ、Ｔｃ２、Ｔｃ３の総和Ｔｃが変動しない限り、その総和Ｔｃ  を求めることなく、測定点装置１２の位置の座標（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）  を求める。
【００６４】
このように本実施形態によれば、測定点装置１２と個々の本体装置との位置の特定に適用されるべき直交座標系の次元の数より１つ多い数（本実施形態では、３次元の座礁系が適用されるため、「４」となる。）の本体装置が備えられ、これらの本体装置によって得られた遅延時間Ｔｍ１、Ｔｍ２…の組み合わせに基づいて既述の算術演算が行われることによって、測定点装置１２の位置が簡便に特定される。
【００６５】
したがって、これらの複数の本体装置と測定点装置１２として既述の第一ないし第四の実施形態に既述の装置が適用されることによって、所望の位置が効率的に、かつ精度よく特定される。
なお、本実施形態では、上述した連立方程式の解を得る処理は、本体装置５１−１〜５１−４の何れとも異なる処理装置によって主導的に行われている。
【００６６】
しかし、このような処理の全てまたは一部は、例えば、本体装置５１−１〜５１−４に対して如何なる形態で負荷分散され、あるいは機能分散されてもよい。
また、本実施形態では、上述した座標系として３次元の直交座標が適用されている。
しかし、このような座標系は、例えば、二次元の直交座標系または一次元の座標系であってもよい。
【００６７】
さらに、上述した第一、第二、第四および第五の実施形態では、本体装置１１，５１−１〜５１−４は、何れも専用のハードウエアとして構成されている。
しかし、これらの本体装置１１，５１−１〜５１−４は、適宜一般的なレーダ装置（レーザ光や超音波が適用されたレンジファインダ等を含む。）で代替されてもよい。
【００６８】
さらに、上述した各実施形態では、往路である第一の無線チャネルと、復路である第二の無線チャネル（またはメタリックな伝送路３３）との伝搬速度が共通となっている。
しかし、本発明は、このような構成に限定されず、例えば、第一の無線チャネルを伝搬する搬送波が電磁波ではなく、超音波である場合のように、往路と復路との伝搬速度が異なる場合であっても、同様に適用可能である。
【００６９】
また、上述した各実施形態では、測定点装置１２、１２Ａについては、例えば、「無線タグ」のように、集積回路化され、さらに、ディジタル領域における信号技術が適用されることによって小型化、軽量化および節電が図られると共に、距離や位置の測定の対象となる物体や場所に適合した形状や機構を有する装置として構成されることによって、利便性が確保され、あるいは高められてもよい。
【００７０】
さらに、上述した各実施形態では、測定点装置が複数設置されても、並行して応答波を送信する測定点装置の数が単一であることを前提して構成されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、本体装置が並行して到来する異なる複数の応答波を受信できる限り、その本体装置と複数の測定点装置との間に、例えば、下記の何れの形態で複数の異なるリンクが並行して形成されてもよい。
【００７１】
・  個々の測定点装置は、『「個別に付与されたユニークな識別子（到来した送信波の送信端である本体装置の識別子であってもよい。）」と「応答波の送信に際して確定された実体的な遅延時間」とを示す伝送情報』で変調された応答波を非同期に送信し、これらの応答波が時間軸上で衝突したときに、該当する応答波に代えて、この遅延時間の延長分が反映された伝送情報で変調された応答波を再送信する。
【００７２】
・  何らかの多元接続方式が適用されることによって、複数の測定点装置が並行して応答波を送信することが許容される。
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において多様な実施形態が可能であり、かつ構成装置の一部もしくは全てに如何なる改良が施されてもよい。
【００７３】
【発明の効果】
上述したように請求項１に記載の発明では、送信端、受信手段および送信手段の特性と、第一の信号および第二の信号が伝搬する伝搬路の特性とが一定であり、あるいは一定と見なされ得る限り、その送信端と本発明にかかわる距離測定支援装置との間の距離は、これらの伝搬路で生じた伝搬遅延時間の換算値として精度よく算出される。
また、請求項２に記載の発明では、構成の大幅な簡略化に併せて、軽量化および小型化と、総合的な信頼性の向上とが図られる。
【００７４】
さらに、請求項３および請求項４に記載の発明では、送信端と本発明にかかわる距離測定支援装置との間の距離を求める手段については、適用可能なレーダ装置による代替が可能となり、あるいは専用の装置として構成されるために解決されるべき技術的な制約が緩和される。
また、請求項５および請求項６に記載の発明では、第一の信号を並行して受信し得る距離測定支援装置と、このような第一の信号を並行して送信し得る送信端との双方もしくは何れか一方の数が複数である場合であっても、これらの第一の信号と第二の信号との双方または何れか一方の伝搬路における混信が回避され、あるいは再送信によって解消されると共に、既述の判別の結果が真となる既定の信号が適正に割り付けられる限り、所望の送信端と距離測定支援装置との間の距離が効率的に確度高く求められる。
【００７５】
さらに、請求項７に記載の発明では、構成の標準化が図られ、測距や測位が多様な形態で柔軟に、かつ効率的に達成される。
また、請求項８に記載の発明では、構成が簡略化され、かつ小型化、軽量化および消費電力の節減に併せて、総合的な信頼性の向上が図られる。
さらに、請求項９に記載の発明では、消費電力が大幅に節減され、本発明にかかわる距離測定支援装置が多数並行して適用される場合であっても、測距や測位にかかわる作業の効率化と、総合的なコストの削減とが図られる。
【００７６】
請求項１０ないし請求項１２に記載の発明では、トランスポンダの位置は、そのトランスポンダおよびレーダ装置の性能が十分である限り、効率的に精度よく特定される。
したがって、これらの発明が適用された測距系および測位系では、屋内のようにＧＰＳその他の既存の航法系の適用が困難な場合であっても、多様であって広範な測距や測位が安価に高い精度で確度高く実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一および第三の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第二の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の第四の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の第五の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１１，５１  本体装置
１２  測定点装置
１３，１８  送信部
１４，１７  受信部
１５  信号発生部
１６  遅延時間測定部
１９  遅延回路
２０  スイッチ
２１，３０  変調回路
２２，３１  発信回路
２３，２４，２７，３２，４１  アンテナ
２５，２８，４２  受信回路
２６，２９  復調回路
３３  伝送路
４３  比較回路
４４  電源部
【図１】
2004251633.tif 000003
【図２】
2004251633.tif 000004
【図３】
2004251633.tif 000005
【図４】
2004251633.tif 000006