(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための発信装置において、
ユーザの身体側に設けられ、上記ユーザの体温を検出する温度検出手段と、
上記検出されたユーザの体温が所定のしきい値以下となったときに、上記発信装置から放射される電波の送信間隔を長くするように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする発信装置。
【請求項２】
発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための発信装置の制御方法において、
ユーザの身体側に設けられた温度検出手段を用いて、上記ユーザの体温を検出するステップと、
上記検出されたユーザの体温が所定のしきい値以下となったときに、上記発信装置から放射される電波の送信間隔を長くするように制御するステップとを含むことを特徴とする発信装置の制御方法。
【請求項３】
発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための発信装置において、
上記発信装置の電源投入時から所定の時間を経過したときに、上記発信装置から放射される電波の送信間隔を長くするように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする発信装置。
【請求項４】
発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための発信装置の制御方法において、
上記発信装置の電源投入時から所定の時間を経過したときに、上記発信装置から放射される電波の送信間隔を長くするように制御するステップを含むことを特徴とする発信装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向を変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための探知装置とその制御方法、及び発信装置とその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、発信器により発生される電波が到来する方向（すなわち発信器の方向）を知る手段としては、例えば八木アンテナなどの単一指向性アンテナ（ビームアンテナ）を機械的に回転させる手法がとられてきた。この従来例では、モータなどを必要とするので、小型軽量化することが難しく、これを解決するために、例えば従来技術文献１「T. Ohira et al., "Electronically steerable passive array radiator antennas for low-cost analog adaptive beamforming," 2000 IEEE International Conference on Phased Array System & Technology pp. 101-104, Dana point, California, May 21-25, 2000」や特開２００１−２４４３１号公報において開示されているエスパアンテナ装置を用いて電子的にステアリングすることにより電波到来方向を検出するシステムが開発実用化されている。
【０００３】
このエスパアンテナ装置は、無線信号が給電される励振素子と、この励振素子から所定の間隔だけ離れて設けられ、無線信号が給電されない少なくとも１個の非励振素子と、この非励振素子に接続された可変リアクタンス素子とから成るアレーアンテナを備え、上記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることにより、上記アレーアンテナの指向特性を変化させることができる。
【０００４】
しかしながら、上述の発信器は携帯可能に構成されて、乾電池又は二次電池により駆動され、かつ発信器が常に電波を送信するために、すぐに電池容量が無くなるという問題点があった。この発信器を、例えば、入山者に対して貸与して遭難時の人命救助又は遺体発見のために役立てる場合において、電池寿命がきわめて不十分であった。この問題点を解決するために、発信器からの電波を間欠的に発射することが考えられるが、以下に示すような別の問題点が発生していた。
【０００５】
図１１（ａ）は従来技術に係る発信器によって発生される発信パルスの信号波形を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は図１１（ａ）の発信パルスの時間方向の拡大図であり、（ｃ）は従来技術の電波到来方向探知機における受信信号の強度値Ｓと最大強度方向検出の各周期を示すタイミングチャートである。
【０００６】
自局を中心とする互いに異なる１２個の方位角（すなわち、３０度ずつ変化させた方位角）に対して主ビーム方向を向けることができるエスパアンテナ装置を用いて電子的にステアリングすることにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知機において、例えば１２個の方位角に対する受信処理が発信パルスのパルス幅（例えば１ミリ秒）の時間内で終了するように構成されている場合に、電波到来方向探知機内のクロック信号によって決定される所定の周期（主ビーム方向を示す方向パラメータｉ＝１から１２までの時間を１周期とする。）で、最大の受信信号強度の方向を検出すると、図１１（ｃ）の例（方向パラメータｉ＝６の方向に発信器が存在する例であり、図１１（ｃ）に示すように、当該エスパアンテナ装置も主ビーム以外にサイドローブを有する。）では、周期Ｔ１１では、最大の受信信号強度の方向を検出することができるが、次の周期Ｔ１２では、最大の受信信号強度の方向を検出することができない。すなわち、最大の受信信号強度の方向を常に正確に検出することができないという問題点があった。
【０００７】
また、上述のように、上記発信器を、例えば、入山者に対して貸与して遭難時の人命救助又は遺体発見のために役立てる場合において、電池寿命がきわめて不十分であり、別の解決方法を必要としていた。
【０００８】
さらには、上記発信器を携帯型で構成した場合に、発信器から放射される電波が人体の影響を受け、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）が悪化し、また、人体による遮蔽効果が生じて、所定の設計通りに、電波を放射することができないという問題点があった。
【０００９】
本発明の第１の目的は以上の問題点を解決し、最大の受信信号強度の方向を常に正確に検出することができる、電波到来方向探知システムのための探知装置とその制御方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の目的は以上の問題点を解決し、電波到来方向探知システムのための発信装置の電池寿命を従来技術に比較して長くすることができる発信装置とその制御方法を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の第３の目的は以上の問題点を解決し、電波到来方向探知システムのための発信装置において、人体の影響をあまり受けることなく、電波を放射することができる発信装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る電波到来方向探知システムのための探知装置は、発信装置から放射された発信パルスの電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための探知装置において、
上記発信パルスのパルス幅は、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出する処理に係る時間以上に設定され、
上記発信パルスの立ち上がりを検出し、当該検出時点から探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
第２の発明に係る電波到来方向探知システムのための探知装置の制御方法は、発信装置から放射された発信パルスの電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための探知装置の制御方法において、
上記発信パルスのパルス幅は、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出する処理に係る時間以上に設定され、
上記発信パルスの立ち上がりを検出し、当該検出時点から探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出するステップを含むことを特徴とする。
【００１４】
第３の発明に係る電波到来方向探知システムのための発信装置は、発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための発信装置において、
ユーザの身体側に設けられ、上記ユーザの体温を検出する温度検出手段と、
上記検出されたユーザの体温が所定のしきい値以下となったときに、上記発信装置から放射された電波の送信間隔を長くするように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
第４の発明に係る電波到来方向探知システムのための発信装置の制御方法は、発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための発信装置の制御方法において、
ユーザの身体側に設けられた温度検出手段を用いて、上記ユーザの体温を検出するステップと、
上記検出されたユーザの体温が所定のしきい値以下となったときに、上記発信装置から放射された電波の送信間隔を長くするように制御するステップとを含むことを特徴とする。
【００１６】
第５の発明に係る電波到来方向探知システムのための発信装置は、発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための発信装置において、
上記発信装置の電源投入時から所定の時間を経過したときに、上記発信装置から放射された電波の送信間隔を長くするように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
第６の発明に係る電波到来方向探知システムのための発信装置の制御方法は、発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する電波到来方向探知システムのための発信装置の制御方法において、
上記発信装置の電源投入時から所定の時間を経過したときに、上記発信装置から放射された電波の送信間隔を長くするように制御するステップを含むことを特徴とする。
【００１８】
第７の発明に係る電波到来方向探知システムのための発信装置は、電波到来方向探知システムのための携帯型発信装置であって、
ユーザの身体側に設けられた高温検出部と、上記ユーザの身体とは離反した位置に設けられた低温検出部とを有し、上記高温検出部と上記低温検出部との温度差により熱起電力を発生して、上記発信装置の電源に供給する熱電変換素子を備えたことを特徴とする。
【００１９】
第８の発明に係る電波到来方向探知システムのための発信装置は、電波到来方向探知システムのための携帯型発信装置であって、
上記携帯型発信装置をユーザが携帯したときに、ユーザの身体から離れた筐体内の位置に、上記携帯型発信装置のアンテナを設けたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る一実施形態である電波到来方向探知システムの全体構成を示す斜視図である。図１に示すように、この実施形態に係る電波到来方向探知システムは、発信装置である腕時計型発信器１と、公知のエスパアンテナ１００を用いて構成された探知装置である手持ち型電波到来方向探知機１０との組み合わせで構成され、腕時計型発信器１から放射された電波を、電波到来方向探知機１０の主ビーム方向を変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出して、ＬＥＤ表示部１３の１２個のＬＥＤ１３ａ（以下、発光ダイオードをＬＥＤという。）のうち、上記検出した電波到来方向に対応する１つのＬＥＤ１３ａを点灯することにより電波到来方向を表示することを特徴としている。この電波到来方向探知システムは、小型・長寿命なので、その発信器１を、例えば、入山者、徘徊者、幼児、迷子、ペットなどに予め持たせることができ、特に、被災地（がれき）、山岳、雪崩などにおける遭難者の発見、救難、人命救助、遺体の発見などのために提供される。
【００２２】
図１及び、図１のＡ−Ａ’線についての縦断面を示す図２から明らかなように、腕時計型発信器１の発信器筐体２は、中空の直方形状のプラスチックの筐体にてなり、当該発信器筐体２の長手方向とは直交する方向に延在するように腕時計バンド１ａが当該発信器筐体２の裏側に装着されている。従って、図１及び図２に示すように、腕時計バンド１ａをユーザの左手首７に巻回されて固定される。また、発信器回路が搭載された発信器基板３は、発信器筐体２内に収容され、複数の基板支持具３ａを用いて発信器筐体２の裏面に支持されて固定される。
【００２３】
上記発信器基板３の上面から見て右側中央部には、公知のチップ誘電体アンテナ４が装着されている。このチップ誘電体アンテナ４は、セラミックスである直方体誘電体に、それを横方向に貫通する２つの平行な正方筒形状の貫通部を形成し、かつ当該直方体誘電体に所定の電極パターンを形成することにより、例えば２．４ＧＨｚ帯のほぼ無指向性のアンテナを構成している。図１に示すように、この腕時計型発信器１がユーザの左手首７に巻回され、このチップ誘電体アンテナ４が発信器基板４の右側中央部に装着されているので、チップ誘電体アンテナ４は左手に近接して位置し、すなわち、ユーザの人体から離れて位置しているので、当該発信器１が電波をチップ誘電体アンテナ４から放射するときに、人体の影響をあまり受けることなく電波を放射することができるので、従来例に比較してＶＳＷＲを大幅に改善でき、無駄な送信電力の損失が生じない。なお、腕時計型発信器１をユーザの右手首に巻回するときは、図１の発信器１を１８０度回転させてチップ誘電体アンテナ４が右手に近接するように巻回固定することにより、人体の影響をあまり受けることなく電波を放射することができる。
【００２４】
また、発信器筐体２の中央部においてそれを貫通するように、熱電変換素子５が装着され、ここで、熱電変換素子５は例えば異種の金属又はｐ型半導体とｎ型半導体とを接合し、一方の接合部を高温検出部５ａとし、他方の接合部を低温検出部５ｂとした熱電対にてなり、それぞれを所定の高温と低温とに保持することにより、公知のゼーベック効果により温度差に応じた熱起電力が当該熱電変換素子５の両端に生じる。発信器筐体２のおもて面側に低温検出部５ｂを配置する一方、ユーザの左手首７が接触して体温を検出可能な発信器筐体２の裏面に高温検出部５ａを配置する。このように構成することにより、ユーザの体温を検出できる高温検出部５ａと、当該発信器１の外気温を検出する低温検出部５ｂとの温度差により、この温度差に応じた熱起電力が当該熱電変換素子５の両端に生じる。この熱起電力の誘起電圧は、図３に示すように、フローティング充電用ダイオード２７を介して、例えばリチウムイオン電池である二次電池２８の両端に印加されて、当該二次電池２８を充電する。この二次電池２８は、発信器１の電源装置であって、当該発信器１内の各回路２０乃至２６に供給される。従って、熱電変換素子５を備えることにより、二次電池２８を充電し又はバッテリバックアップして、当該二次電池２８の電池寿命を長くすることができ、当該発信器１の動作時間を大幅に延長させることができる。
【００２５】
なお、熱電変換素子５の高温検出部５ａは衣服などを介して体温を検出してもよく、少なくともユーザの身体側に設けられる。一方、低温検出部５ｂはユーザの身体とは離反した位置に設けられる。
【００２６】
さらに、発信器筐体２の中央部近傍において、発信器筐体２の裏面を貫通するように、温度センサ６が装着されている。温度センサ６は、図２に示すように、ユーザの左手首７に接触してその体温を検出し、その情報を、図３に示すようにコントローラ２０に出力する。温度センサ６に係る作用効果については、詳細後述する。なお、温度センサ６は衣服などを介して体温を検出してもよく、少なくともユーザの身体側に設ければよい。
【００２７】
図３は、図１の腕時計型発信器１の内部構成を示すブロック図である。図３において、コントローラ２０は発信器１の動作を制御する制御装置であって、コントローラ２０には種々のデータを外部から入力するための通信用インターフェースなどの操作部２１と、所定の種々の動作時間を計時するタイマー回路２２と、上述の温度センサ６とが接続される。コントローラ２０は、具体的には、発信パルスのパルス幅や送信間隔などを制御するために、その制御信号をスペクトル直接拡散変調器２３に出力する。次いで、スペクトル直接拡散変調器２３は、コントローラ２０からの信号（情報）を拡散符号と掛け合わせて、スペクトル直接拡散を行い、アップコンバータ２４に出力する。そして、アップコンバータ２４は、入力される拡散符号信号を所定の無線周波数にアップコンバートすることにより、無線周波数の発信パルスを発生して、所定の送信帯域幅を有する帯域通過フィルタ２５を介して電力増幅器２６に出力する。さらに、電力増幅器２６は、入力される無線周波数の発信パルスを電力増幅してチップ誘電体アンテナ４から放射する。
【００２８】
本実施形態において、発信器１から送信される発信パルスは、詳細後述する電波到来方向探知機１０における１２個の方向の信号強度を検出するための時間を少なくとも含む、例えば１ミリ秒のパルス幅を有し、その送信間隔は、操作部２１の設定により又はコントローラ２０の制御により、例えば、０．３秒、０．６秒、３秒などのいずれかに選択的に切り換え可能である。
【００２９】
図４は、図３のコントローラ２０によって実行される発信パルス送信間隔設定処理を示すフローチャートである。
【００３０】
発信器１の電源がオンされると、図４の発信パルス送信間隔設定処理が実行される。図４において、まず、ステップＳ１０１においてタイマー回路２２内のＴ０タイマーの計時値を０にリセットして計時を開始させ、ステップＳ１０２において発信パルスの送信間隔Ｔｐを０．６秒に設定して、発信パルスを０．６秒間隔で発生させるように制御する。次いで、ステップＳ１０３において温度センサ６から検出温度Ｔｄを受信し、ステップＳ１０４において検出温度Ｔｄが所定のしきい値温度Ｔｄｔｈ（例えば、体温よりも低い３０度である。）以下であるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１０６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１０５に進む。さらに、ステップＳ１０５においてＴ０タイマーの計時値Ｔ０が、所定の計時しきい値Ｔ０ｔｈ（例えば、２週間）以上であるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１０６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１０３に戻る。そして、ステップＳ１０６において発信パルスの送信間隔Ｔｐを３秒に設定して当該発信パルス送信間隔設定処理を終了する。
【００３１】
以上説明したように、発信器１にユーザの体温を検出する温度センサ６を設け、上述の発信パルス送信間隔設定処理では、検出した温度が設定値Ｔｄｔｈ以下になれば発信パルスの送信間隔を、例えば０．６秒から３秒に延ばしている。すなわち、体温が３０度よりも低下した場合、この発信機１を装着したユーザが死亡してしまった可能性が高いので、生存救出が困難であることが多いと判断し、この場合、遭難者の発見までに長時間を要することが多いと考えられ、発信パルスの送信間隔を延ばすことにより、電池寿命が延び、遭難者が発見される確率を大きくすることが期待される。
【００３２】
また、上述の発信パルス送信間隔設定処理では、電源投入時から一定の時間（例えば２週間）経過後は発信パルスの間隔を延ばしている。これにより、電源投入時（入山時など）から一定時間経過した後は生存救出が困難であることが多いと考えられるので、この場合、遭難者の発見までに長時間を要することが多いと考えられ、発信パルスの送信間隔を延ばすことにより、電池寿命が延び、遭難者が発見される確率を大きくすることが期待される。
【００３３】
以上２つの発信パルスの送信間隔の変更処理により特に、被災地（がれき）、山岳、雪崩などにおける遭難者の発見、救難、人命救助、遺体の発見などに大きく貢献できると考えられる。
【００３４】
次いで、図１、図５及び図６を参照して、手持ち型電波到来方向探知機１０の構成について以下に説明する。
【００３５】
図１に示すように、手持ち型電波到来方向探知機１０は、円筒形状の探知機筐体１５と、その下側の中央部に延在して設けられた、ユーザが手で持つための手持ち棒１６とから構成される。ここで、探知機筐体１５の上側底面には、アレーアンテナ装置である公知のエスパアンテナ装置１００が設けられる。エスパアンテナ装置１００においては、具体的には、探知機筐体１５の上側底面の中央部には、接地導体１１が配置され、その中央部及びその回りに以下のように、励振素子Ａ０及び非励振素子Ａ１乃至Ａ６が配置される。すなわち、図１に示すように、それぞれモノポール素子である、励振素子Ａ０と、６本の非励振素子Ａ１乃至Ａ６とがそれぞれ、各素子Ａ０乃至Ａ６の長さｌｏ，ｌｎ（ｎ＝１，２，…，６）に対して十分に大きい広さを有する導体板にてなる接地導体１１から電気的に絶縁され、かつ励振素子Ａ０を中心とする例えば半径ｒ＝λ／４の円形形状の位置に互いに同一の６０度の間隔で非励振素子Ａ１乃至Ａ６が配置されるように設けられる。また、６本の非励振素子Ａ１乃至Ａ６の外側、並びに、非励振素子Ａ１乃至Ａ６のうちの互いに隣接する２つの非励振素子の中間位置の外側であって、探知機筐体１５の上側底面の縁端周部において、互いに３０度の間隔で１２個のＬＥＤ１３ａが配置されて、ＬＥＤ表示部１３が設けられる。このＬＥＤ表示部１３は、詳細後述するように、電波到来方向探知機１０のコントローラ３５により検出された最大の受信信号強度の方向である電波到来方向を、非励振素子Ａ１乃至Ａ６に対応させて表示するためのものである。
【００３６】
図５は、エスパアンテナ装置１００の縦断面図である。図５において、励振素子Ａ０は例えば１／４波長のモノポールアンテナ素子であり、接地導体１１と電気的に絶縁されるとともに、同軸ケーブル１４を介して図６の低雑音増幅器３１に接続される。また、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６は、可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６を介して、接地導体１１に対して高周波的に接地される。可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６の動作を説明すると、例えば励振素子Ａ０と非励振素子Ａ１乃至Ａ６の長手方向の長さが実質的に同一であるとき、例えば、可変リアクタンス素子１２−１がインダクタンス性（Ｌ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１２−１は延長コイルとなり、非励振素子Ａ１乃至Ａ６の電気長が励振素子Ａ０に比較して長くなり、反射器として働く。一方、例えば、可変リアクタンス素子１２−１がキャパシタンス性（Ｃ性）を有するときは、可変リアクタンス素子１２−１は短縮コンデンサとなり、非励振素子Ａ１の電気長が励振素子Ａ０に比較して短くなり、導波器として働く。また、他の可変リアクタンス素子１２−２乃至１２−６に接続された非励振素子Ａ２乃至Ａ６についても同様に動作する。
【００３７】
従って、図１、図５及び図６のエスパアンテナ装置１００において、各非励振素子Ａ１乃至Ａ６に接続された可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６のリアクタンス値を変化させることにより、エスパアンテナ１００の平面指向性特性を変化させることができる。本実施形態においては、３０度間隔で１２個の方向に対して主ビームを向けるための各リアクタンス値セット（６個の可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に対する６個のリアクタンス値を１つのセットする。）が予め計算されて図６のリアクタンス値セットテーブルメモリ３６に格納され、ある１つの方向に主ビームを向けるとき、１つのリアクタンス値セットがコントローラ３５により読み出されて、リアクタンス値信号として各可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に出力されて設定される。
【００３８】
ここで、可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６は、具体的には、例えばバラクタダイオードであり、リアクタンス値信号は、バラクタダイオードに印加すべき逆バイアス電圧である。すなわち、バラクタダイオードに印加する逆バイアス電圧を変化することにより、バラクタダイオードの接合容量を変化させ、これにより、可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６のリアクタンス値を変化させることができる。
【００３９】
図６は、図１のエスパアンテナ１００と手持ち型電波到来方向探知機１０の内部構成を示す斜視図及びブロック図である。
【００４０】
図６において、エスパアンテナ装置１００により受信された受信信号は、同軸ケーブル１４を介して低雑音増幅器（ＬＮＡ）３１に入力されて増幅され、次いで、ダウンコンバータ（Ｄ／Ｃ）３２は増幅された信号を所定の中間周波数の信号（ＩＦ信号）に低域変換する。この低域変換されたアナログ信号は、コントローラ３５に信号強度レベルを検出するための信号として出力されるとともに、Ａ／Ｄ変換器３３に出力される。さらに、Ａ／Ｄ変換器３３は低域変換されたアナログ信号をディジタル信号にＡ／Ｄ変換し、そのディジタル信号を復調器３４に出力する。次いで、復調器３４は入力されたディジタル信号に対して、スペクトル拡散変調方式の復調処理と、例えばＢＰＳＫの復調処理を実行した後、復調後のデータ信号をコントローラ３５に出力する。本実施形態においては、発信器１から変調された発信パルスが送信されているが、これは、他の無線局からの電波と識別するために変調されており、受信側の電波到来方向探知機１０のコントローラ３５において復調後のデータ信号に基づいて、ペアとなるべき発信器１からの発信パルスであるか否かを識別する。
【００４１】
コントローラ３５には、上述のリアクタンス値セットテーブルメモリ３６と、次式で表される受信信号の強度値Ｓ（ｉ，ｊ）の平均値Ｓａｖ（ｉ）（ｉ＝１，２，…，１２）（方向パラメータｉが１２個あり、１２個の主ビームの方向に対応する各平均値（合計１２個）をオーバーライトにより格納する。）を一時的に格納するための信号平均値テーブルメモリ３７と、各種のデータを入力するための操作部３８と、タイムオーバーの時間を計時するためのタイマー回路３９とが接続される。
【００４２】
【数１】
0003875056.tif 000002
【００４３】
コントローラ３５は、図７の電波到来方向探知処理を実行することにより、ダウンコンバータ３２及び復調器３４からの受信信号に基づいて、リアクタンス値信号を可変リアクタンス素子１２−１乃至１２−６に出力して設定しながら最大の信号強度の方向を検出することにより電波到来方向を検出してＬＥＤ表示部１３に表示する。
【００４４】
図７は、図６のコントローラ３５によって実行される電波到来方向探知処理のメインルーチンを示すフローチャートである。この電波到来方向探知処理において、ステップＳ４の最大強度方向検出及び表示処理は公知の処理であるが、従来技術の項で図１１（ｃ）を参照して説明したように問題点を有し、この問題点を解決するために、本実施形態においては、当該最大強度方向検出及び表示処理に先だって、ステップＳ３の開始時点検出処理（図８参照。）を挿入したことを特徴としている。
【００４５】
図７において、まず、ステップＳ１においてＬＥＤ表示部１３のすべてのＬＥＤ１３ａをオフし、ステップＳ２において操作部３８を用いて１つの主ビーム方向当たりのＡ／Ｄ変換サンプル数ｎ（例えば、５ないし１０）と、最小信号検出しきい値レベルＳｔｈ（雑音レベルよりも若干高いレベルであって、発信器１からの発信パルスの電波を受信したか否かを識別するためのしきい値レベルである。）とを入力して設定し、コントローラ３５内の一時メモリに格納する。次いで、ステップＳ３において図８の開始時点検出処理を実行し、ステップＳ４において、図９及び図１０の最大強度方向検出及び表示処理を実行した後、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３及びＳ４の処理を繰り返す。
【００４６】
図８は、図７のサブルーチンである開始時点検出処理（ステップＳ３）を示すフローチャートである。
【００４７】
図８において、まず、ステップＳ１１において主ビーム方向を示す方向パラメータｉを１に初期化し、ステップＳ１２においてタイマー回路３９の計時値Ｔを０にリセットした後計時を開始する。次いで、ステップＳ１３においてリアクタンス値セットテーブルメモリ３６から方向パラメータｉのリアクタンス値セットを読み出し、ステップＳ１４においてＡ／Ｄ変換サンプル数計数パラメータｊを１に初期化する。さらに、ステップＳ１５において上記読み出したリアクタンス値セットをＤ／Ａ変換して可変リアクタンス素子１２−１〜１２−６に出力することによりエスパアンテナ装置１００の主ビームの方向を方向パラメータｉの方向に向け、ステップＳ１６においてダウンコンバータ３２から出力される受信信号をＡ／Ｄ変換してその強度値Ｓ（ｉ，ｊ）をコントローラ３５内の一時メモリに格納し、ステップＳ１７においてｊ≧ｎであるか否かが判断される。ステップＳ１７でＮＯであるときは、ステップＳ１８において、Ａ／Ｄ変換サンプル数計数パラメータｊを１だけインクリメントしてステップＳ１５に戻る。一方、ステップＳ１７でＹＥＳであるときは、ステップＳ１９に進む。このステップＳ１５からステップＳ１８までのループ処理では、同一の主ビームの方向に対する、指定されたｎ個の受信信号の強度値Ｓ（ｉ，ｊ）が測定されて格納される。
【００４８】
次いで、ステップＳ１９において数１を用いて受信信号の強度値Ｓ（ｉ，ｊ）の平均値Ｓａｖ（ｉ）を計算して信号平均値テーブルメモリ３７に格納し、ステップＳ２０において信号平均値Ｓａｖ（ｉ）＞最小信号検出しきい値レベルＳｔｈであるか否かが判断され、ＹＥＳであるときは、当該開始時点検出処理を終了して元のメインルーチンに戻る。一方、ステップＳ２０でＮＯであるときは、ステップＳ２１においてタイマー回路３９の計時値Ｔ≧計時しきい値Ｔｔｈ（例えば、１０秒）であるか否かが判断され、ＹＥＳであるときは、ステップＳ２２において現在オンしているＬＥＤ１３ａをオフした後、ステップＳ２３に進む。一方、ステップＳ２１でＮＯであるときは直接にステップＳ２３に進む。ステップＳ２３においては、（ｉ＋１）ｍｏｄ１２の計算を行い、その計算値を方向パラメータｉに代入してステップＳ１３に戻る。
【００４９】
ここで、ＡｍｏｄＢの演算子「ｍｏｄ」は、公知のモジュロ演算子であって、（ｉ＋１）が１ないし１２であるときはそのままの値を返すが、１３となったときに１となる演算子である。従って、受信信号の強度値の平均値が最小信号検出しきい値レベルＳｔｈ以上となるまで、ステップＳ１３からステップＳ２３までのループ処理を実行し、受信信号の強度値の平均値が最小信号検出しきい値レベルＳｔｈ以上となったときに、発信パルスをの開始時点を検出したと判断してステップＳ４の最大強度方向検出及び表示処理に遷移する。また、ステップＳ２１及びＳ２２の処理は、上記のループ処理において、所定の時間（例えば１０秒）経過しても、受信信号の強度値の平均値が最小信号検出しきい値レベルＳｔｈ以上とならないときは、現在点灯しているＬＥＤ１３をオフとするように制御するための処理である。
【００５０】
なお、ステップＳ２０においてＹＥＳとなったときの主ビーム方向ｉにおける受信信号の強度値Ｓ（ｉ，ｊ）の平均値Ｓａｖ（ｉ）を、ステップＳ４における最大強度方向を検出するときに処理における主ビーム方向ｉにおける信号平均値平均値Ｓａｖ（ｉ）として用いる。
【００５１】
図９及び図１０は、図７のサブルーチンである最大強度方向検出及び表示処理（ステップＳ４）を示すフローチャートである。
【００５２】
図９において、まず、ステップＳ３１において、（ｉ＋１）ｍｏｄ１２の計算を行って、その計算値を方向パラメータｉに代入し、方向計数パラメータｋを２に初期化する。次いで、ステップＳ３２においてリアクタンス値セットテーブルメモリ３６から方向パラメータｉのリアクタンス値セットを読み出し、ステップＳ３３においてＡ／Ｄ変換サンプル数計数パラメータｊを１に初期化した後、ステップＳ３４に進む。さらに、ステップＳ３４において上記読み出したリアクタンス値セットをＤ／Ａ変換して可変リアクタンス素子１２−１〜１２−６に出力することによりエスパアンテナ装置１００の主ビームの方向を方向パラメータｉの方向に向け、ステップＳ３５においてダウンコンバータ３２から出力される受信信号をＡ／Ｄ変換してその強度値Ｓ（ｉ，ｊ）をコントローラ３５内の一時メモリに格納し、ステップＳ３６においてｊ≧ｎであるか否かが判断される。ステップＳ３６においてＮＯのときはステップＳ３７に進む一方、ＹＥＳのときはステップＳ３８に進む。ここで、ステップＳ３７では、パラメータｊを１だけインクリメントした後、ステップＳ３４に戻る。
【００５３】
さらに、ステップＳ３８においては、数１を用いて受信信号の強度値Ｓ（ｉ，ｊ）の平均値Ｓａｖ（ｉ）を計算して信号平均値テーブルメモリ３７に格納し、ステップＳ３９において（ｉ＋１）ｍｏｄ１２を計算してその計算値を方向パラメータｉに代入し、ステップＳ４０においてｋ≧１２であるか否かが判断される。このステップＳ４０の判断処理では、ステップＳ３の最後のステップＳ１９での受信信号の強度値の平均値Ｓａｖ（ｉ）と、図９のステップＳ３２からステップＳ３８までの１１個の当該平均値Ｓａｖ（ｉ）とを含め、発信パルスを検出してから最も新しい１２個の方向に関する平均値Ｓａｖ（ｉ）を計算したか否かを判断している。ステップＳ４０においてＮＯのときはステップＳ４１に進み、パラメータｋを１だけインクリメントした後ステップＳ３２に戻るが、ステップＳ４０においてＹＥＳのときは図１０のステップＳ５１に進む。
【００５４】
図１０のステップＳ５１においては、次式に示すように、方向パラメータｉを１から１２まで変化したときの信号平均値テーブルメモリ３７内の平均値Ｓａｖ（ｉ）の最大値をその最大値Ｓｍａｘに代入する。
【００５５】
【数２】
0003875056.tif 000003
【００５６】
次いで、ステップＳ５２においては、次式に示すように、方向パラメータｉを１から１２まで変化したときの信号平均値テーブルメモリ３７内の平均値Ｓａｖ（ｉ）の最大値のときの方向パラメータのインデックス（引数）ｉをその最大値インデックスＩＮＤＥＸｍａｘに代入する。
【００５７】
【数３】
0003875056.tif 000004
【００５８】
さらに、ステップＳ５３においてＳｍａｘ＞Ｓｔｈであるか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ５４に進む一方、ＮＯのときは元のメインルーチンに戻る。ステップＳ５４において最大強度の方向（ＩＮＤＥＸｍａｘ）のみのＬＥＤ１３ａをオンにし、パラメータｋを１に初期化した後、ステップＳ３２に進む。
【００５９】
本実施形態においては、発信パルスのパルス幅を１ミリ秒としているが、このパルス幅は、
（ａ）図８のステップＳ２０でＹＥＳであるときの方向パラメータｉに係るステップＳ１３からステップＳ１９までの受信信号の強度値の平均値を計算して格納する処理に係る時間と、
（ｂ）上記ステップＳ２０の後、図９のステップＳ３１からステップＳ４０でＹＥＳとなるまでの時間と
の和の時間以上に設定される。すなわち、発信パルスのパルス幅は、１２個の主ビームの方向に係る受信信号の強度値の平均値を計算して格納する処理に係る時間を少なくとも含む時間以上であって、好ましくはより短い時間に設定される。
【００６０】
図１１（ｄ）は実施形態に係る図１の手持ち型電波到来方向探知機１０における受信信号の強度値Ｓと最大強度方向検出の各周期を示すタイミングチャートである。図１１（ｄ）に示すように、図８の開始時点検出処理により発信パルスの立ち上がりを検出して、その検出した主ビームの方向から１２個の主ビームに係る受信信号の強度値の平均値を計算して格納しているので、周期Ｔ２１の間（図１１の例では、発信パルスのパルス幅は周期Ｔ２１に等しく設定されているが、本発明はこれに限らず、上述のように、そのパルス幅は、１２個の主ビームの方向に係る受信信号の強度値の平均値を計算して格納する処理に係る時間を少なくとも含む時間以上であればよい。）に必ず、発信器１の方向である最大の強度値の方向（すなわち、電波到来方向）を含む。従って、従来技術の項で説明したような問題点を解決することができ、最大の受信信号強度の方向を常に正確に検出することができる。
【００６１】
以上の実施形態においては、１つの腕時計型発信器１と、１つの手持ち型電波到来方向探知機１０とにより、電波到来方向探知システムを構成しているが、本発明はこれに限らず、手持ち型電波到来方向探知機１０を複数個用いて異なる複数の箇所に備えることにより、発信器１の位置を特定するシステムを構成してもよい。
【００６２】
以上の実施形態においては、１つの励振素子Ａ０と６個の非励振素子Ａ１−Ａ６を備えたエスパアンテナ１００を用いて１２個の方位角の方向を検出しているが、１つの励振素子と複数個の非励振素子を備えたエスパアンテナ１００を用いて複数個の方位角の方向を検出するように構成してもよい。
【００６３】
以上の実施形態においては、腕時計型発信器１について説明しているが、発信器１は腕時計型に限定されず、ペンダント型（ペンダントに発信器１が取り付けられ、例えばユーザの首や腰のベルトにつるす。）、クリップ型（クリップを用いてユーザの服に装着する。）など、ユーザにより携帯可能である携帯型であればよい。ただし、温度センサ６や熱電変換素子５の高温検出部５ａについては、それらが少なくともユーザの身体に接触するように発信器１をユーザに携帯させる必要がある。
【００６４】
以上の実施形態においては、熱電変換素子５の低温検出部５ｂは発信器１の外側の気温を検出するように設けられているが、本発明はこれに限らず、少なくとも、ユーザの身体に接触しないように設ければよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る電波到来方向探知システムのための探知装置又はその制御方法によれば、発信装置から放射された発信パルスの電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出し、上記発信パルスのパルス幅は、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出する処理に係る時間以上に設定され、上記発信パルスの立ち上がりを検出し、当該検出時点から探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する。従って、発信パルスのパルス幅は、受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出する処理に係る時間に含まれ、必ず、発信装置の方向である最大の強度値の方向（すなわち、電波到来方向）を含む。それ故、従来技術の項で説明したような問題点を解決することができ、最大の受信信号強度の方向を常に正確に検出することができる。
【００６６】
また、本発明に係る電波到来方向探知システムのための発信装置又はその制御方法によれば、発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出し、ユーザの身体側に設けられ、上記ユーザの体温を検出し、上記検出されたユーザの体温が所定のしきい値以下となったときに、上記発信装置から放射された電波の送信間隔を長くするように制御する。すなわち、当該発信装置をユーザ探知の目的で使用したときに、ユーザの体温が例えば３０度などの所定のしきい値よりも低下した場合、この発信装置を装着したユーザが死亡してしまった可能性が高いので、生存救出が困難であることが多いと判断し、この場合、遺体の発見までに長時間を要することが多いと考えられ、発信パルスの送信間隔を延ばすことにより、電池寿命が延び、遭難者が発見される確率を大きくすることが期待される。これにより、被災地（がれき）、山岳、雪崩などにおける遭難者の発見、救難、人命救助、遺体の発見などに大きく貢献できると考えられる。
【００６７】
さらに、本発明に係る電波到来方向探知システムのための発信装置又はその制御方法によれば、発信装置から放射された電波を、探知装置の受信ビーム方向をすべての方位角にわたって変化させて受信して最大の受信信号強度を検出することにより電波到来方向を検出し、上記発信装置の電源投入時から所定の時間を経過したときに、上記発信装置から放射された電波の送信間隔を長くするように制御する。これにより、当該発信装置をユーザ探知の目的で使用したときに、電源投入時（入山時など）から一定時間経過した後は生存救出が困難であることが多いと判断し、この場合、遭難者の発見までに長時間を要することが多いと考えられ、発信パルスの送信間隔を延ばすことにより、電池寿命が延び、遭難者が発見される確率を大きくすることが期待される。これにより、被災地（がれき）、山岳、雪崩などにおける遭難者の発見、救難、人命救助、遺体の発見などに大きく貢献できると考えられる。
【００６８】
またさらに、本発明に係る電波到来方向探知システムのための発信装置によれば、電波到来方向探知システムのための携帯型発信装置であって、ユーザの身体側に設けられた高温検出部と、上記ユーザの身体とは離反した位置に設けられた低温検出部とを有し、上記高温検出部と上記低温検出部との温度差により熱起電力を発生して、上記発信装置の電源に供給する熱電変換素子を備える。例えば、電源装置が二次電池であるときには、上記発生された熱起電力により二次電池を充電して、当該二次電池の電池寿命を長くすることができ、当該発信装置の動作時間を大幅に延長させることができる。
【００６９】
またさらに、本発明に係る電波到来方向探知システムのための発信装置によれば、電波到来方向探知システムのための携帯型発信装置であって、上記携帯型発信装置をユーザが携帯したときに、ユーザの身体から離れた筐体内の位置に、上記携帯型発信装置のアンテナを設けた。すなわち、上記アンテナがユーザの人体から離れて位置しているので、当該発信装置が電波をアンテナから放射するときに、人体の影響をあまり受けることなく電波を放射することができるので、従来例に比較してＶＳＷＲを大幅に改善でき、無駄な送信電力の損失が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る一実施形態である電波到来方向探知システムの全体構成を示す斜視図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ’線についての縦断面図である。
【図３】  図１の腕時計型発信器１の内部構成を示すブロック図である。
【図４】  図３のコントローラ２０によって実行される発信パルス送信間隔設定処理を示すフローチャートである。
【図５】  図１のエスパアンテナ１００の詳細構成を示す模式縦断面図である。
【図６】  図１のエスパアンテナ１００と手持ち型電波到来方向探知機１０の内部構成を示す斜視図及びブロック図である。
【図７】  図６のコントローラ３５によって実行される電波到来方向探知処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図８】  図７のサブルーチンである開始時点検出処理（ステップＳ３）を示すフローチャートである。
【図９】  図７のサブルーチンである最大強度方向検出及び表示処理（ステップＳ４）の第１の部分を示すフローチャートである。
【図１０】  図７のサブルーチンである最大強度方向検出及び表示処理（ステップＳ４）の第２の部分を示すフローチャートである。
【図１１】  （ａ）は従来技術及び実施形態に係る図１の腕時計型発信器１によって発生される発信パルスの信号波形を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は図１１（ａ）の発信パルスの時間方向の拡大図であり、（ｃ）は従来技術の電波到来方向探知機における受信信号の強度値Ｓと最大強度方向検出の各周期を示すタイミングチャートであり、（ｄ）は実施形態に係る図１の手持ち型電波到来方向探知機１０における受信信号の強度値Ｓと最大強度方向検出の各周期を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…腕時計型発信器、
１ａ…腕時計バンド、
２…発信器筐体、
３…発信器基板、
３ａ…基板支持具、
４…チップ誘電体アンテナ、
５…熱電変換素子、
５ａ…低温検出部、
５ｂ…高温検出部、
６…温度センサ、
７…ユーザの左手首、
１０…手持ち型電波到来方向探知機、
１１…接地導体、
１２−１乃至１２−６…可変リアクタンス素子、
１３…ＬＥＤ表示部、
１３ａ…ＬＥＤ、
１４…同軸ケーブル、
１５…探知機筐体、
１６…手持ち棒、
２０…コントローラ、
２１…操作部、
２２…タイマー回路、
２３…スペクトル直接拡散変調器、
２４…アップコンバータ、
２５…帯域通過フィルタ、
２６…電力増幅器、
２７…フローティング充電用ダイオード、
２８…二次電池、
３１…低雑音増幅器、
３２…ダウンコンバータ、
３３…Ａ／Ｄ変換器、
３４…復調器、
３５…コントローラ、
３６…リアクタンス値セットテーブルメモリ、
３７…信号平均値テーブルメモリ、
３８…操作部、
３９…タイマー回路、
１００…エスパアンテナ装置、
Ａ０…励振素子、
Ａ１乃至Ａ６…非励振素子。
【図１】
0003875056.tif 000005
【図２】
0003875056.tif 000006
【図３】
0003875056.tif 000007
【図４】
0003875056.tif 000008
【図５】
0003875056.tif 000009
【図６】
0003875056.tif 000010
【図７】
0003875056.tif 000011
【図８】
0003875056.tif 000012
【図９】
0003875056.tif 000013
【図１０】
0003875056.tif 000014
【図１１】
0003875056.tif 000015