(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載されあるいは移動体によって携帯される端末装置の位置を検知するために、特定の位置の基準点として用いられる無線マーカにおいて、
少なくとも同期信号と、識別信号と、少なくとも位置情報を含む報知信号と、位置および／あるいは方向を検知するための測定用信号と
を含む高周波信号を発信する発信手段と、
複数のアンテナと、前記複数のアンテナの隙間部分および／あるいは周辺部に反射板を設けて前記複数のアンテナ間の結合量を減衰させるための隔離手段と、前記複数のアンテナを周期的に切替えるための切替手段と、前記複数のアンテナの指向性を下方向あるいは斜め下方向、あるいは上方向に向けて配置するための配置手段と、前記複数のアンテナから放射される高周波信号の位相特性が均一となるように調整するための調整手段と、前記配置手段を収納して前記高周波信号を下方向あるいは斜め下方向、あるいは上方向に向けて低損失で透過させるためのレドーム部を有する収納手段と、前記収納手段を取付けるための敷設手段と
を有し、
前記収納手段が、高周波信号を意図的に透過させるレドーム部分を除き、不要な高周波信号の漏洩あるいは輻射を防止し、位置の検知精度を向上させるための遮蔽構造であり、
前記複数のアンテナに高誘電率セラミックアンテナを採用して小型化を実現し、前記複数のアンテナ間の間隔が前記高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下であり、前記高誘電率セラミックを用いたために生じる波長短縮効果に合わせて補正係数を設けて前記間隔の補正を行う
ことを特徴とする無線マーカ。
【請求項２】
移動体に搭載されあるいは移動体によって携帯される端末装置の位置を検知するために、特定の位置の基準点として用いられる無線マーカにおいて、
前記端末装置から発信される、少なくとも、同期信号と、識別信号と、位置および／あるいは方向を検知するための測定用信号と
を含む高周波信号を受信する受信手段と、
複数のアンテナと、前記複数のアンテナの隙間部分および／あるいは周辺部に反射板を設けて前記複数のアンテナ間の結合量を減衰させるための隔離手段と、前記複数のアンテナを周期的に切替えるための切替手段と、前記複数のアンテナの指向性を下方向あるいは斜め下方向、あるいは上方向に向けて配置するための配置手段と、前記複数のアンテナから受信される高周波信号の位相特性が均一となるように調整するための調整手段と、前記配置手段を収納して前記高周波信号を下方向あるいは斜め下方向、あるいは上方向に向けて低損失で透過させるためのレドーム部を有する収納手段と、前記収納手段を取付けるための敷設手段と
を有し、
前記収納手段が、高周波信号を意図的に透過させるレドーム部分を除き、不要な高周波信号の受信を防止し、位置の検知精度を向上させるための遮蔽構造であり、
前記複数のアンテナに高誘電率セラミックアンテナを採用して小型化を実現し、前記複数のアンテナ間の間隔が前記高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下であり、前記高誘電率セラミックを用いたために生じる波長短縮効果に合わせて補正係数を設けて前記間隔の補正を行う
ことを特徴とする無線マーカ。
【請求項３】
前記無線マーカが、前記発信手段に加えて受信手段を有し、前記端末装置が、前記受信手段に加えて発信手段を有し、前記無線マーカの発信手段が、前記端末装置に向けて、位置を検知するための信号を発信するように要求し、前記端末装置の受信手段が前記要求を受信し、前記携帯端末の発信手段が、前記要求に応じて、少なくとも、識別信号と、位置および／あるいは方向を検知するための測定用信号とを含む高周波信号を発信し、前記無線マーカの受信手段が、前記複数の指向性アンテナを接続して周期的に切替え、前記高周波信号を受信して、前記端末装置の位置および／あるいは方向を検知することを特徴とする請求項第１項に記載の無線マーカ。
【請求項４】
前記無線マーカが、前記複数のアンテナが設置されている位置、前記複数のアンテナの間隔の補正係数、前記複数のアンテナの指向性の方向、前記複数のアンテナの傾斜角、あるいはこれらの組み合わせを、前記報知信号の一部として発信することを特徴とする請求項第１項に記載の無線マーカ。
【請求項５】
前記収納手段が、防水性・耐候性に加え耐振性・耐衝撃性を有することを特徴とする請求項第１項から第４項までのいずれかに該当する無線マーカ。
【請求項６】
前記無線マーカが、三角法、慣性航法、および／あるいは双曲線航法のための基準点として用いられることを特徴とする請求項第１項に記載の無線マーカ。
【請求項７】
前記無線マーカが、擬似的なＧＰＳ信号を微小な電力で発信し、屋外と屋内のいずれにおいても位置の検知を可能とし、ＧＰＳをシームレス化するための基準点として用いられることを特徴とする請求項第１項に記載の無線マーカ。
【請求項８】
前記無線マーカから発信される高周波信号を、移動体に搭載されあるいは携帯される受信手段において、周期的に切替えられる複数のアンテナ、ビーム幅が特定の方向に対して９０°以下のシャープな指向性を有するアンテナ、あるいはこれらの組み合わせで受信することを特徴とする請求項第１項に記載の無線マーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歩行者が現在居る場所あるいは位置、および／あるいは向かっている方向を高い精度で検知するために、特定の場所あるいは位置および／あるいは方向の基準点として用いられる無線マーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発信手段を用いて測位を行なうシステムが提案されている。（例えば、特許文献１〜３、および非特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００７−０１０６３９号
【特許文献２】特開平５−４００４３号
【特許文献３】特開平１１−１９１１９７号
【非特許文献１】著者  社団法人  電子通信学会  「アンテナ工学ハンドブック」pp317 オーム社発行  図９は、特許文献１に記載されている従来の「アクテイブタグ装置」の基本構成を示す図であり、複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄを切替えながら高周波信号を発信する。しかし、従来の基本構成では、具体的な外観構造についての記述がなく、装置全体の機械的な構造についての記載もなかった。本出願では無線マーカとして一体構造とするとともに位置および／あるいは方向の検知精度を向上させるための新規の機能を追加したものである。また、特許文献２に記載されている従来の「位置信号発生器」および特許文献３に記載されている従来の「自発光式道路標識ならびに道路交通情報収集提供方法及び装置」では、アンテナの構成とアンテナの構成に対応して位置情報を発信する手順が詳述されていない。また、非特許文献１に記載されている従来の「埋め込み型頂部装荷ユニポールアレイアンテナ」は、新幹線の列車無線に適用されたものであり、道路あるいは歩道あるいは通路等の上部に吊下げられあるいは道路の表面あるいは床面等に埋め込むものについては記述されておらず、本発明により新規の用途が開拓されるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
超音波信号あるいは高周波信号あるいは光波信号を利用して歩行者が現在居る位置あるいは場所および／あるいは方向を検知する場合、屋外の開空間あるいは屋内等の閉空間に関わらずマルチパスあるいはハイトパターンの影響を受け検知精度が極端に劣化する場合があり、また、複数の送受波器あるいはアンテナを波長に比較して狭い間隔で配置する場合複数の送受波器あるいは複数のアンテナ相互間に結合が生じ各々が独立して機能しない場合がある。これらの問題を軽減しあるいは排除して歩行者が現在居る位置あるいは場所あるいは向かっている方向を高い精度で検知するための無線マーカを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明に係わる無線マーカは、当該発信手段あるいは中継手段から発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下の間隔で配置され周期的に切替えられる複数の送受波器あるいは複数のアンテナを有し、装置全体が一つの収納手段に収納されており、あるいは屋外に設置される場合には防水性・耐候性に優れた収納手段に収納されているため必要な場所に設置することが可能であり、歩行者が居る位置および／あるいは歩行者が向かっている方向等を高い精度で検知するためのインテリゼントな場所の基準点としての役割を果たすことができる。
また、複数の送受波器あるいは複数のアンテナを搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下の間隔で配置するために当該複数の送受波器あるいは複数のアンテナ相互間で生じる結合のため検知精度を劣化させる原因となる。当該複数の送受波器あるいは複数のアンテナ間の隙間部分および／あるいは周辺部に超音波吸収体あるいは電波吸収体あるいは光吸収体および／あるいは反射板を配置することにより当該結合量を低減することで当該複数の送受波器あるいは複数のアンテナを独立して機能させることができる。
【発明の効果】
【０００５】
従来のアクテイブタグ装置では回路構成および機能に関する記述はあるが外観構造あるいは設置方法あるいは当該複数の送受波器あるいは複数のアンテナ間の干渉を低減することなどに関する記述が無かった。
本発明の無線マーカでは周期的に切替えられる複数の送受波器あるいは複数のアンテナの隙間および／あるいは周辺部に超音波吸収体あるいは電波吸収体あるいは光吸収体および／あるいは反射板を配置して収納手段に収納しあるいは防水性と耐環境性を有する収納手段に収納するため設置場所を選ばない構造であり、小型化が可能であり、設置工事費を安価にできるメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明に係わる無線マーカは、図１に示すように、複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄをアンテナ切替器１６により切替え、各々のアンテナに対応して発信手段あるいは中継手段２０から少なくとも同期信号および／あるいは報知情報と測定用信号を含む高周波信号を発信する。発信された高周波信号を携帯端末（記載せず）で受信することでマルチパスあるいはハイトパターンによって生じる検知精度の劣化を防止するとともに±１０ｃｍの高精度で現在居る位置をリアルタイムで検知しおよび／あるいは±１°の高精度で方向をリアルタイムで検知することができる。
図２では、高誘電率のセラミックを用いた複数の円偏波指向性アンテナの指向性が下方へ向けられており、図３では、複数のアンテナ１１ａ〜１１ｄの隙間部分および周辺部に電波吸収体および／あるいは反射板５１を配置することで、アンテナ１１ａ〜１１ｄの間で生じる結合量を低減し、各々のアンテナを独立したアンテナとして機能させることができる。
【０００７】
図４では高誘電率のセラミックを用いた複数のアンテナ部が地面と傾斜角をもった状態で４方向に向けられておりサービスエリアの拡張が可能であり、図５では指向性ビームを絞ることで方向の検知精度を改善することが可能であり、図６では埋め込み型頂部装荷ユニポールアレイアンテナを用いて指向性が４方向に切替えられており、図７では収納手段が道路面に埋め込まれる構造となっている。
【０００８】
図８では複数の指向性アンテナが地面に対して傾斜角を有して設置されて居る場合の位置検知の実施例を示すものであり、マルチパスの影響を排除しながらサービスエリアを拡張し、受信手段２が居る位置および／あるいは向かっている方向あるいは無線マーカ１が位置する方向を検知することができる。
いずれの場合も、当該電波マーカ１の複数のアンテナが当該複数のアンテナから発信される超音波信号あるいは高周波信号あるいは光波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下の間隔で配置されており、必要に応じて、注意を喚起するためのＬＥＤによる照明手段を有し、太陽電池、電源装置および／あるいは蓄電装置と一体構造となっており、あるいは太陽電池が別筐体に収納されて接続されており、防水性・耐候性に優れた収納手段に収納することによって設置場所を選ばない構造となっている。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の形態による無線マーカの構成を示す図である。図１において、１は無線マーカ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは送信アンテナ、１６はアンテナ切替器、２０は発信手段あるいは中継手段あるいは/および受信手段、２１は電源装置、２２は蓄電装置、２３は接続端子、２４は太陽電池、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄは線路および／あるいは回路手段、１１１はネットワークのノード、１１２は接続端子である。
無線マーカ１において、発信手段あるいは中継手段および／あるいは受信手段２０から、ネットワークのノード１１１から接続端子１１２を経由して受信したタイミング信号に同期しおよび／あるいは自局で発生するタイミングに同期して、複数ビットで構成されるシステム同期信号（発信手段１の識別信号あるいは場所のコードを含む）と位置および／あるいは方向の検知のための測定用信号を発信している。
当該発信手段あるいは中継手段および／あるいは受信手段２０に接続された複数のアンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはアンテナ切替器１６により周期的に切替えられ、少なくとも当該複数のアンテナが設置されている位置あるいは場所および／あるいはアンテナの指向性の方向あるいは傾斜角度あるいはこれらの組合わせを報知するための報知信号あるいはコードあるいは符号を含む高周波信号を空間に放射する。
【００１０】
太陽電池２４により発電された電力は、電源装置２１を通じて蓄電装置２２に蓄えられ、各部に電力を供給する。太陽電池２４は接続端子２３を通じて電源装置２１に接続されるが、太陽電池２４を無線マーカ１内に内蔵することも可能である。
ここで、当該複数のアンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄからは均一な位相の高周波信号を発信する必要があるので回路手段２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを接続して当該位相が均一となるよう調整し、あるいは逆に線路および／あるいは回路手段２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを不均一な長さの伝送線路あるいは不均一な遅延時間を有する遅延線路あるいは不均一な特性を有する回路とすることで、当該複数のアンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの奥行き方向の間隔を等価的に不均一とすることで双曲線航法によって当該携帯端末の位置を測位することも可能である。
なお、太陽電池２４を用いる代わりに商用電源を用いあるいは燃料電池を用いあるいは他の電力源を用いても同様の効果が得られる。
【００１１】
また、当該無線マーカ１の受信手段２０が、移動体に搭載されあるいは携帯される端末装置（表示せず）からの要求に応じて、当該端末装置の場所あるいは位置を検知し当該検知した結果を当該発信手段により当該端末装置に向けて発信し、および／あるいはネットワークのノード１１１を経由してセンター装置（記載せず）に転送することができる。
また、当該電波マーカ１の発信手段あるいは中継手段２０が、移動体に搭載されあるいは携帯された端末装置に向けて場所あるいは位置を検知するための信号を発信するように要求し、当該要求に応じて当該端末装置が識別符号を含む高周波信号を発信し、当該無線マーカ１の受信手段２が当該移動体に搭載されあるいは携帯される端末装置の場所あるいは位置を検知し、当該検知した結果を当該受信手段２に接続されたネットワークのノード１１１を通じて発信しおよび／あるいは当該発信手段あるいは中継手段２０を通じて発信することができる。
また、当該複数のアンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが当該複数のアンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから放射されあるいは受信される高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下の間隔で配置された場合に、当該複数のアンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ相互間で波長の短縮効果が生じる場合があり、当該短縮効果に合わせて当該複数のアンテナの間隔を補正係数を設けて補正しおよび／あるいは補正した間隔を報知情報として発信することで位置および／あるいは方向の測定精度を向上させることができる。
【００１２】
また、当該無線マーカ１の発信手段あるいは中継手段２０が、少なくとも当該端末装置の受信手段との間の同期を確立するための同期信号と当該端末装置において高周波信号の振幅あるいは周波数あるいは位相あるいはこれらの組合わせを測定するための測定用信号を発信し、当該測定用信号を当該同期信号より大きな電力で発信しおよび／あるいは当該携帯端末装置の受信手段において受信した当該測定用信号が当該同期信号より小さな電力で受信された場合には当該測定用信号を無視するかあるいは当該受信した測定用信号の電力に応じて加重して平均することで距離あるいは方向の測定精度を向上させることができる。
また、当該無線マーカ１の発信手段あるいは中継手段２０に接続された複数のアンテナの内から順次基点となるアンテナを選択し当該基点となるアンテナにおいて当該同期信号を発信することによりマルチパスあるいはハイトパターンの影響を軽減することができる。
【００１３】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の形態による無線マーカの外観構造を示す図である。図２において、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは送信アンテナ、３１はアンテナ配置手段、３２は発信手段あるいは/および受信手段、３３は電源装置および／あるいは蓄電装置、３４は収納手段、３５は敷設手段、４１ａ、４１ｂはアンテナ間隔である。
送信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは高誘電率のセラミックを用いた円偏波指向性アンテナであり、指向性を下方向に向けアンテナ間の間隔４１ａ、４１ｂを当該高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下（通常４分の１波長程度）にして配置されアンテナの配置手段３１に組み立てられている。
発信手段あるいは/および受信手段３２と電源装置および／あるいは蓄電装置３３はアンテナの配置手段３１と同じ基板に組み立てられるかあるいは個別の基板に組み立てられている。
当該無線マーカの真下近くにある端末装置は、当該送信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから発信される高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号の位相差を検出することで当該無線マーカの真下からの位置および／あるいは方向を高精度で検知することができる。
収納手段３４は、防水性・耐候性に優れており、下方に電波を透過するレドーム部を設けており、敷設手段３５により構造物あるいは建造物に取り付けることができる。
【００１４】
なお、２．４ＧＨｚ帯の高周波信号を用いると搬送波信号の４分の１波長が約３ｃｍとなることから無線マーカを小型化できる。
また、太陽電池部は別筐体とする他、本体と一体構造とすることもできる。
また、当該複数のアンテナから発信される高周波信号の振幅特性あるいは周波数特性あるいは位相特性あるいは位相遅延特性あるいは指向性あるいはこれらの組合わせが当該アンテナを中心とする半球面上において複数のアンテナ間の差が規定以内であるように設定しあるいは選択しあるいは調整することで、位置あるいは場所あるいは方向の検知精度を向上させることができる。
また、上記の構造では、電波を下方向に放射するが、任意の傾斜角度で傾けて配置することでサービスエリアを調整しあるいは歩行者が居る位置を検知することを主体とするか、歩行者が向かっている方向を検知することを主体とするかこれらの両方であるかを選択することができる。
また、当該複数のアンテナに対応して発信される高周波信号には少なくとも位置あるいは場所あるいは方向あるいはこれらの組合わせによる識別符号あるいは識別コードを含んでいる。
【００１５】
また、太陽電池を用いる代わりに商用電源を用いあるいは燃料電池を用いあるいは他の電力源を用いても同様の効果が得られ、あるいは室内の照明器具に内蔵することで商用電源を共有することができるメリットがある。
また、当該高誘電率のセラミックを用いてアンテナの外形寸法を小型化することで当該アンテナから発信する高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の波長の４分の１波長以下の外形寸法とし複数アンテナ間の間隔を４分の１波長以下とすることでアンテナ全体を小型化することが出来る。
また、当該複数のアンテナの間隔が当該複数のアンテナから発信する高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の波長の１波長以下の間隔で設置した場合、当該複数のアンテナから発信され当該携帯端末で受信された高周波信号の位相測定において当該複数のアンテナの各々に対応して機械的な間隔から生じる位相差と高周波信号の位相差が異なる場合、高周波信号の位相差をそのまま用いるかあるいは補正係数を用いて幾何学的な間隔から生じる位相差に換算して用いることが出来る。
また、当該発信手段あるいは/および受信手段３２から発信されあるいは受信される高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号の波長に比較して小型化された他の型式のアンテナを搭載しても同様の効果が得られる。
また、当該発信手段あるいは中継手段３２および当該アンテナの配置手段３１を収納する収納手段３４が当該高周波信号を意図的に透過させるレドーム部を除き不要な高周波信号が漏洩しあるいは輻射することを防止する遮蔽構造とすることで場所の検知精度を向上させることができる。
【００１６】
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の形態による無線マーカのアンテナの取付部を示す断面図である。図３において、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは送信アンテナおよび／あるいは受信アンテナ、３４は収納手段、４１ａ、４１ｂはアンテナ間隔、４２ａ、４２ｂは電波吸収体および／あるいは反射板の外形寸法、５１は電波吸収体および／あるいは反射板、５２はアンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを設置するプリント基板を用いた配置手段、５３はレドーム部である。
送信アンテナおよび／あるいは受信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは高誘電率のセラミックを用いた円偏波指向性アンテナであり指向性を下方向に向けアンテナ間の間隔４１ａ、４１ｂを搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の１波長以下（通常４分の１波長程度）でプリント基板を用いた配置手段５２に配置され組み立てられている。
当該送信アンテナおよび／あるいは受信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから発信される高周波信号は各々独立であり、携帯端末において位相差を検出することで当該無線マーカの真下からの距離と方向を検知することから、当該携帯端末に向かって伝搬する高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号の伝搬位相に誤差を生じることは位置または場所あるいは方向の検知誤差の原因となる。
【００１７】
そこで、電波吸収体および／あるいは反射板５１を当該送信アンテナおよび／あるいは受信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの隙間および／あるいは周辺部に配置し、当該送信アンテナおよび／あるいは受信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの各々の間の結合量を低減することで、各々のアンテナが独立して機能し、当該携帯端末に向かって伝搬する高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号の間の伝搬位相誤差を軽減することができる。
レドーム部５３および収納手段３４も、当該送信アンテナおよび／あるいは受信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに対して左右および前後において対称であることが望ましい。
なお、当該送信アンテナおよび／あるいは受信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはそれぞれがグループで設けられている場合には、当該電波吸収体および／あるいは反射板５１はグループ間を隔てる要領で配置される。
また、当該送信アンテナおよび／あるいは受信アンテナが埋め込み型頭部装荷アレイアンテナの場合は、方向毎にグループを形成するので、これらのグループ間に電波吸収体および／あるいは反射板５１を配置する。
また、当該電波吸収体および／あるいは反射板５１は、フエライトの粉末をゴムに練り固めたものや、フエライト粉末を発泡プラスチックに混入しあるいは等価な方法で、アンテナの形状に合わせて成型したものを用いることができる。
【００１８】
（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の形態による無線マーカの他の外観構造を示す図である。図４において、１１ａ１、１１ｂ１、１１ｃ１、１１ｄ１は送信アンテナ、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄはアンテナ部、３２は発信手段あるいは中継手段および／あるいは受信手段、３３は電源装置および／あるいは蓄電装置、３４は収納手段、３５は敷設手段、３６は自在継ぎ手、３７ａ、３７ｂは傾斜角調整手段、４１ａ、４１ｂはアンテナ間隔である。
送信アンテナ１１ａ１〜１１ｄ１は高誘電率のセラミックを用いた円偏波指向性アンテナであり指向性を水平方向に向けアンテナ間隔４１ａ、４１ｂを１波長以下（通常４分の１波長程度）にして配置されアンテナ配置手段３１ａ〜３１ｄに組み立てられており、また、発信手段あるいは中継手段および／あるいは受信手段３２、および電源装置およびスパーキャパシタンス３３は同じ基板かあるいは個別の基板に組み立てられている。
アンテナの配置手段３１ａ〜３１ｄは外方向に向けて０°〜９０°の傾斜をもって取り付けられており、当該アンテナの配置手段３１ａ〜３１ｄの複数のアンテナ１１ａ1〜１１ｄ１は周期的に切替られ、各アンテナの配置手段３１ａ〜３１ｄに割当てられた識別番号あるいは報知情報および測定用信号を発信している。
当該無線マーカはエリアを拡張するために準備されたものであり、離れた位置に居る携帯端末は、当該複数のアンテナの配置手段３１ａ〜３１ｄの複数のアンテナ１１ａ１〜１１ｄ１から発信される高周波信号の位相差を検出することで当該携帯端末の現在の位置および／あるいは方向を検知することができる。
収納手段３４は、防水性・耐候性に優れており、下方に電波を透過する材料を用いており、敷設手段３５により構造物あるいは建造物に取り付けることができ、取り付け時に自在継ぎ手３６および／あるいは傾斜角調整手段３７ａ、３７ｂにより微調整ができる。
【００１９】
なお、太陽電池は別筐体とする他、本体と一体構造とすることもできる。
また、本発明の無線マーカの構造では、高周波信号を、傾斜角度をもって搭載されたアンテナ配置手段３１ａ〜３１ｄに対して垂直方向に放射するので、当該傾斜角度を調節することでサービスエリアを調整することができる。また、傾斜角度によって、歩行者が居る場所を検知することを主体とするか、歩行者が向かっている方向を検知することを主体とするかを選択することができる。
また、当該複数のアンテナの配置手段３１ａ〜３１ｄに対応して発信される高周波信号には少なくとも場所あるいは方向あるいはアンテナ部の傾斜角度あるいはこれらの組合わせによる情報を報知情報として発信する。
また、太陽電池を用いる代わりに商用電源を用いあるいは燃料電池を用いあるいは他の電力源を用いても同様の効果が得られ、あるいは室内の照明器具に内蔵することで商用電源を共有することができるメリットがある。
また、当該高誘電率のセラミックを用いてアンテナの外形を当該発信する高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の波長の４分の１波長以下の外形寸法とし間隔を４分の１波長程度とすることで複数のアンテナを切替えた際の位相差を±９０°以内とすることができる。
また、当該発信手段あるいは中継手段および／あるいは受信手段から発信されあるいは受信される高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号の波長に比較して小型化された他の型式のアンテナを搭載しても同様の効果が得られる。
【００２０】
（実施の形態５）
図５は、本発明の第５の形態による無線マーカのアンテナスイッチの構成を示す図である。図５において、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは送信アンテナ、１６はアンテナ切替器、２５ａ、２５ｃは線路および／あるいは回路手段、２６ａ、２６ｂ、２６ｃは電子スイッチ、２７ａ、２７ｂは２分配器、２８は接続端子である。
送信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは高誘電率のセラミックを用いた円偏波指向性アンテナであり、例えば、指向性を下方向に向けアンテナの幾何学的な間隔を当該高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の４分の１波長程度にして配置されている。
当該送信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、電子スイッチ２６ａ、２６ｂ、２６ｃによって切替えられ、２分配器２７ａ、２７ｂによって合成あるいは分配され、（１１ａ＋１１ｂ）と（１１ｃ＋１１ｄ）の間で切替えられ、あるいは（１１ａ＋１１ｄ）と（１１ｃ＋１１ｂ）の間で切替えられるように制御される。前記のように２分配器によって複数組に合成されると、高誘電率セラミックアンテナの水平方向の波長短縮率が約５０％であるために、複数組のアンテナ（１１ａ＋１１ｂ）と（１１ｃ＋１１ｄ）の間、（１１ａ＋１１ｄ）と（１１ｃ＋１１ｄ）の間は各々２分の１波長離れた合成アンテナとなって水平方向と垂直方向に指向性ビームが狭くなり利得が高くなり、お互いに十字形の放射ビームが交差することになる。
【００２１】
従って、複数組のアンテナの組み合わせ（１１ａ＋１１ｂ）と（１１ｃ＋１１ｄ）の間、あるいは（１１ａ＋１１ｄ）と（１１ｃ＋１１ｂ）の間で周期的に切替えると、お互いに電気長が２分の１波長離れた複数組のアンテナを周期的に切替えるのと等価となり、当該無線マーカの真下近くに居る端末装置（表示せず）は、複数組の送信アンテナ（１１ａ＋１１ｂ）と（１１ｃ＋１１ｄ）あるいは（１１ａ＋１１ｄ）と（１１ｃ＋１１ｂ）から発信される高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号あるいはベースバンド信号の位相差を当該複数組のアンテナを切替える周期に合わせて検出して２部の１波長の電気長を幾何学的な間隔の４分の１波長に補正することで、当該無線マーカの真下からの位置および／あるいは方向を高精度で検知することができる。
なお、線路および／あるいは回路手段２５ａ、２５ｃは、電子スイッチ２６ａ、２６ｂを挿入したために生じる振幅の差および／あるいは位相の差を補正するため減衰器および／あるいは移相器である。
ここで、前記のように指向性ビームが狭くなる方向が、例えば、左右方向を検知する場合には上下方向に指向性ビームを絞って上下方向からの反射波を抑制しおよび／あるいは上下方向を検知する場合には左右方向に指向性ビームを絞って左右方向からの反射波を抑制することで、方向を検知する際にマルチパスあるいはハイトパターンによって生じる誤差を軽減することができるメリットがある。
あるいは、左右方向を検知する場合に左右方向に指向性ビームを絞ることで左右方向からの反射波を抑制しおよび／あるいは上下方向を検知する場合には上下方向に指向性ビームを絞ることで上下方向からの反射波を抑制することで、方向を検知する際にマルチパスあるいはハイトパターンによって生じる誤差を軽減することができる。
また、前記の送信アンテナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄのように４基のアンテナの組み合わせる他に、５基以上のアンテナを組み合わせて複数組のアンテナを構成して水平方向および／あるいは垂直方向および／あるいは任意の傾斜方向に指向性ビームを絞りおよび／あるいは任意の形の指向性ビームをアダプテイブに実現することで方向を検知する際にマルチパスあるいはハイトパターンによって生じる誤差を軽減することができる。
【００２２】
（実施の形態６）
図６は、本発明の第６の形態による無線マーカの他の外観構造を示す図である。図６において、１１ａ１〜２、１１ｂ１〜２、１１ｃ１〜２、１１ｄ１〜２、１１ｅは頂部装荷ユニポールアレイアンテナ、３１はアンテナの配置手段、３２は発信手段あるいは中継手段および／あるいは受信手段、３３は電源装置および／あるいは蓄電装置、３４は収納手段、３５は敷設手段である。
当該頂部装荷ユニポールアレイアンテナ１１ｅは中心部に位置し他のものより頂部の半径が大きく反射素子として機能し、頂部装荷ユニポールアレイアンテナ１１ａ１〜２、１１ｂ１〜２、１１ｃ１〜２、１１ｄ１〜２は頂部の半径が小さく給電素子として機能し、全体として水平方向に指向性を有するアンテナを形成する。
当該頂部装荷ユニポールアレイアンテナの給電素子１１ａ１〜２、１１ｂ１〜２、１１ｃ１〜２、１１ｄ１〜２は中心部の反射素子１１ｅの周辺に間隔４１ａおよび４１ｂ（４分の１波長程度）を離して設置され周期的に切替えられている。
当該無線マーカから離れた場所にある携帯端末は、当該頂部装荷ユニポールアレイアンテナの給電素子１１ａ１〜２、１１ｂ１〜２、１１ｃ１〜２、１１ｄ１〜２から発信される高周波信号の位相差を検出することで当該無線マーカからの方向を検知することができる。
【００２３】
当該頂部装荷ユニポールアレイアンテナ１１ａ１〜２、１１ｂ１〜２、１１ｃ１〜２、１１ｄ１〜２、中心部の反射素子１１ｅ、発信手段あるいは中継手段および／あるいは受信手段３２、および電源装置および／あるいは蓄電装置３３は同じ基板に組み立てられあるいは個別の基板に組み立てられている。
収納手段３４は、防水性・耐候性に優れており、下方に電波を透過する材料を用いており、敷設手段３６により構造物あるいは建造物に取り付けることができる。
なお、太陽電池を別筐体としているが、本体と一体構造とすることもできる。
また、太陽電池を用いる代わりに商用電源を用いあるいは燃料電池を用いあるいは他の電力源を用いても同様の効果が得られ、あるいは室内の照明器具に内蔵することで商用電源を共有することができるメリットがある。
また、当該複数の方向に指向性を切替えられる複数の発音素子あるいは複数のアンテナあるいは複数の発光素子に対応して発信される高周波信号に少なくとも位置および／あるいは方向あるいはこれらの両方を識別するためのコードを有する。
【００２４】
（実施の形態７）
図７は、本発明の第７の形態による無線マーカの他の外観構造を示す図である。図７において、１１ａ１〜２、１１ｂ１〜２、１１ｃ１〜２、１１ｄ１〜２、１１ｅは埋め込み型頂部装荷ユニポールアレイアンテナ、３１はアンテナの配置手段、３２は発信手段あるいは中継手段および／あるいは受信手段、３３は電源装置および／あるいは蓄電装置、３４は収納手段、１０１ａ、１０１ｂは道路面あるいは床面である。
当該埋め込み型頂部装荷ユニポールアレイアンテナ１１ｅは中心部に配置し他の素子よりも頂部の半径が大きく反射素子として機能し、埋め込み型頂部装荷ユニポールアレイアンテナ１１ａ１〜２、１１ｂ１〜２、１１ｃ１〜２、１１ｄ１〜２は頂部の半径が小さく給電素子として機能し、全体として水平方向に指向性を有するアンテナを形成する。
当該埋め込み型頂部装荷ユニポールアレイアンテナの給電素子１１ａ１〜２、１１ｂ１〜２、１１ｃ１〜２、１１ｄ１〜２は中心部の反射素子１１ｅの周辺に間隔４１ａおよび４１ｂを離して配置手段３１上に配置され周期的に切替えられている。
当該無線マーカから離れた場所に居る携帯端末（記載せず）は、当該頂部装荷ユニポールアレイアンテナの給電素子１１ａ１〜２、１１ｂ１〜２、１１ｃ１〜２、１１ｄ１〜２から発信される高周波信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号あるいは変調信号の位相差を検出することで当該無線マーカが位置する方向および／あるいは当該携帯端末が向かっている方向を検知することができる。
【００２５】
当該埋め込み型頂部装荷ユニポールアレイアンテナ１１ａ１〜２、１１ｂ１〜２、１１ｃ１〜２、１１ｄ１〜２、１１ｅ、発信手段あるいは中継手段および／あるいは受信手段３２、および電源装置および／あるいは蓄電装置３３は同じ基板に組み立てられあるいは個別の基板に組み立てられている。
収納手段３４は、防水性・耐候性に優れており、上方に電波を透過する材料を用いており、道路面あるいは床面１０１ａ、１０１ｂに埋め込まれる。
なお、太陽電池部は別筐体とする他、本体と一体構造とすることもできる。
また、太陽電池を用いる代わりに商用電源を用いあるいは燃料電池を用いあるいは他の電力源を用いても同様の効果が得られる。
また、当該複数の方向に指向性を切替えられる複数のアンテナに対応して発信される高周波信号に少なくとも場所あるいは方向あるいはこれらの両方を識別するためのコードを有する。
【００２６】
（実施の形態８）
図８は、本発明の第８の形態による無線マーカを利用した場所の検知の実施例である。  図８において、１は無線マーカ、２は受信手段、１１ａ〜１１ｄは指向性アンテナ、６１は当該指向性アンテナ１１ａから１１ｂを見た方向、６２は当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの垂直面からの角度、６３は当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの中心部の高さ、６４は受信手段２のアンテナの高さ、６５は当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの距離、６６は当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの垂直線を延長した距離、６７は当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの垂直面と地面との角度である。
無線マーカ１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄは、例えば東西南北方向に発信する高周波信号の搬送波信号の4分の１波長の間隔で地面に対して角度６７で設置され、周期的に切替えられながら高周波信号を発信しているものとする。
当該受信手段２が当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの垂直面からの角度６２の方向に存在するとすると、Δd(X)=(H-h)×Tan{α（Ｘ）ーΔΦ(X)}、Δd(Y)=(H-h)×Tan{α（Ｙ）−ΔΦ(Y)}となる。ここで、Δd(X)、Δd(Y)は当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下からの距離６５、Ｈは当該アンテナ１１ａ〜１１ｄの高さ６３、ｈは当該受信手段２のアンテナの高さ６４、α（Ｘ）とα（Ｙ）は当該無線マーカ１のアンテナの垂直面の角度、ΔΦ(X)、ΔΦ(Y)は当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの垂直面からの角度６２である。
当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下の場所を（X1、Y1）とすると、当該受信手段２のアンテナの場所（Xx、Yy）は、Xx=X1+Δd(X)  Yy=Y1+Δd(Y)から検知できる。
【００２７】
ここで、ΔΦ(X)、ΔΦ(X)の検出精度は±0.5度以下が実現できることから、当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの真下では、場所の検知精度は、(H-h)=2mとすると、2m×tan(α±0.5)でありα＝４５°の時には±3.5cmとなり、当該無線マーカ１の真下からの距離を検知するとともに当該無線マーカ１の方向を検知することができる。
また、当該受信手段２に複数の指向性アンテナを接続し、当該複数の指向性アンテナを例えば歩行者の両肩に設置して、周期的に切替えることで、当該受信手段２を携帯する歩行者の両肩の位置を検知することで場所の検知とともに、当該無線マーカ１から発信される高周波信号の伝送距離が延長されるので当該歩行者が向かっている方向を検知することができる。
また、当該無線マーカ１側を受信手段として複数の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄを接続して周期的に切替え、受信手段２を発信手段と置き換え歩行者が携帯することで、歩行者の居る位置および／あるいは方向を検知することができる。
また、当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄから発信される高周波信号の強度が電波法で定められる微弱電波の場合でも、アンテナの設置された場所から３ｍの地点で電界強度が３５μＶ／ｍであり、当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄが天井などに設置されると高さＨが３ｍ前後であることから、当該受信手段２の受信電力が−１１０ｄＢｍとなりＧＰＳ衛星から受信する電力より２０ｄＢ以上高くなるので、高精度の位置の測位が可能となる。
【００２８】
また、当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄを、例えば、順に東、南、西、北の方向に配置し、東、南、西、北の順に切替えることで、当該無線マーカ１の基準発振器の周波数偏差と当該受信手段２の基準発振器の周波数偏差が相違する場合でも位相差の測定を高精度に保つことができる。
また、当該受信手段２が当該指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄの指向性パターンの範囲内を移動している間に当該無線マーカ１から発信される高周波信号に含まれる同期信号に同期する必要があり、比較的に短時間で同期が確立できる信号方式を採用する必要がある。
また、当該無線マーカ１の指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄと地面との傾斜角度、指向性アンテナ１１ａ〜１１ｄが向いている方向等は、当該無線マーカ１から発信される報知情報の一部として含まれる。
また、当該無線マーカ１からの高周波信号を移動体に搭載されあるいは携帯される受信手段２において周期的に切替えられる複数のアンテナあるいはビーム幅が特定の方向に対して９０°以下のシャープな指向性を有するアンテナあるいはこれらの組合わせ受信することで高精度の場所の検知が可能となる。
また、当該移動体に搭載されあるいは携帯される受信手段２において複数のアンテナが歩行者あるいはロボットの両肩あるいはめがねの両側のフレームあるいはヘッドセットの両耳あるいは両方の胸ポケットあるいは左右が対称な場所に設置され当該歩行者あるいはロボットが現在居る場所あるいは向いている方向あるいはこれらの両方を検知することができる。
【００２９】
以上の説明では、高周波信号を放射しあるいは受信するアンテナの構造について述べたが、超音波トランスデューサあるいは超音波送波器を用いて超音波信号を発信し、超音波トランスデューサあるいは超音波受波器を用いて超音波信号を受信し、あるいは発光ダイオードあるいはレーザーダイオードを用いて光信号を発信し、ホトダイオードを用いて光信号を受信することでも同様な効果が得られる。なお、本出願では、超音波トランスデューサあるいは超音波送受波器と発光ダイオードあるいはレーザーダイオードあるいはホトダイオードを総称して送受波器と呼称するものとする。また、送受波器の送波器あるいは受波器のみを用いる場合でも送受波器として記載している。
また、太陽電池の代わりに、商用電源あるいは燃料電池などから電源を供給することもできる。
また、道路表面に埋め込む場合には、注意を喚起するための発光ダーオードを内蔵し、防水性・耐候性に加えて耐振性・耐衝撃性を有する筐体に収納する。
また、埋め込み型頂部装荷ユニポールアレーアンテナ以外の指向性が切替えられるアンテナを用いても同様な効果が得られる。
【００３０】
また、当該無線マーカは電波マーカあるいはＲＦタグあるいは電波灯台あるいは他の等価な名称で呼ぶことができる。
また、当該無線マーカからＧＰＳ衛星から発信される信号あるいはこれと等価な信号あるいは擬似的な信号を微小な電力で発信しＧＰＳマーカとすることによって屋外と屋内のいずれでも位置の検知ができるようになりＧＰＳのシームレス化が実現できる。
また、当該無線マーカの複数のアンテナの間隔を拡散符号のチップ長さの１／１０程度（１．０２３Ｍｂｐｓの拡散符号の場合で約３０ｍ、１０．２３Ｍｂｐｓの場合で約３ｍ）の間隔で一体化し衛星に塔載することで１局の衛星で位置の測位が可能となる。また、衛星を中心に前記の間隔をおいて塔載された複数のアンテナを回転させることで測位精度を向上させることができる。
また、当該無線マーカを用いて移動体あるいは歩行者の自律的な移動を誘導しあるいは補助することができる。
また、当該無線マーカを慣性航法の基準点として利用することによって高精度で位置の検知を行なうことができる。
また、当該電波マーカが移動体に搭載されあるいは携帯された受信手段２との通信手段を有するとともに周辺部に設置された他の電波マーカ（記載せず）とも通信手段を有することで無線マーカ１の消費電力を軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の無線マーカは小型で安価であり、本発明の無線マーカが設置された場所の真下の周辺で±１０ｃｍの高精度で場所の検知でき、また本発明の無線マーカが設置された方向を±１°の高精度で検知でき、しかも、マルチパスあるいはハイトパターンなどによる検知精度を抑制できることから、歩行者あるいはロボット等の移動体の移動あるいは歩行を誘導し支援するための場所の基準点として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の形態による無線マーカの構成を示す図。
【図２】本発明の第２の形態による無線マーカの外観構造を示す図。
【図３】本発明の第３の形態による無線マーカのアンテナの取付部を示す断面図。
【図４】本発明の第４の形態による無線マーカの別の外観構造を示す図。
【図５】本発明の第５の形態による無線マーカのアンテナスイッチの構成を示す図。
【図６】本発明の第６の形態による無線マーカの別の外観構造を示す図。
【図７】本発明の第７の形態による無線マーカの別の外観構造を示す図。
【図８】本発明の第８の形態による無線マーカを利用した位置の検知の実施例。
【図９】従来のアクテイブタグ装置の構成を示す図。
【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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