(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１周波数の送信電波を送信する送信機と、当該送信電波を受信して第２周波数の送信電波を送信する中継機と、当該第１周波数の送信電波と当該第２周波数の送信電波とを受信する距離測定機とからなる距離測定システムであって、
前記送信機は、
所定の基準信号で前記第１周波数の送信信号を変調する変調手段と、
変調された前記送信信号を無線送信する第１送信手段とを備え、
前記中継機は、
前記送信機により無線送信された前記第１周波数の送信信号を受信する第１受信手段と、
受信した前記第１周波数の受信信号の周波数を変換して前記第２周波数の送信信号を生成する変換手段と、
生成した前記第２周波数の送信信号を無線送信する第２送信手段とを備え、
前記距離測定機は、
前記送信機により無線送信された前記第１周波数の送信信号を受信して前記基準信号を復調する第２受信手段と、
前記中継機により無線送信された前記第２周波数の送信信号を受信して前記基準信号を復調する第３受信手段と、
前記第２受信手段により復調された前記基準信号と前記第３受信手段により復調された前記基準信号との間の位相差を検出する検出手段と、
検出した前記位相差に基づいて、前記送信機の位置と前記距離測定機の位置との間の距離を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする距離測定システム。
【請求項２】
前記中継機は位置固定に設置され、前記送信機は移動体に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の距離測定システム。
【請求項３】
前記距離測定機は、前記距離測定機の位置を基準点とする前記送信機の位置方向と前記中継機の位置方向とのなす角度を設定する設定手段をさらに備え、前記算出手段は、前記位相差と当該設定された角度に基づいて、前記距離を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の距離測定システム。
【請求項４】
所定の基準信号により変調された第１周波数の送信電波を送信する送信機と、当該送信電波を受信して第２周波数の送信電波を送信する中継機と、当該第１周波数の送信電波と当該第２周波数の送信電波とを受信する距離測定機とからなる距離測定システムにおける距離測定機であって、
前記送信機により無線送信された前記第１周波数の送信信号を受信して前記基準信号を復調する第２受信手段と、
前記中継機により無線送信された前記第２周波数の送信信号を受信して前記基準信号を復調する第３受信手段と、
前記第２受信手段により復調された前記基準信号と前記第３受信手段により復調された前記基準信号との間の位相差を検出する検出手段と、
検出した前記位相差に基づいて、前記送信機の位置と前記距離測定機の位置との間の距離を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする距離測定機。
【請求項５】
前記距離測定機の位置を基準点とする前記送信機の位置方向と前記中継機の位置方向のなす角度を設定する設定手段をさらに備え、前記算出手段は、前記位相差と当該設定された角度に基づいて、前記距離を算出することを特徴とする請求項４に記載の距離測定機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信機、中継機及び距離測定機とを備え、基準点からの距離を測定する距離測定システムに関する。また、本発明は、前記基準点からの距離を測定する距離測定機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電波を用いて自分の位置を計測することができる距離測定システム及び距離測定機が知られている。このような距離測定システムでは、通常３つ以上の送信機から同期をとりつつ電波を送信し、距離測定機によりこの電波を受信して、位相差等から位置計算に必要な情報を解析し、さらに地図情報等の支援を得ながら、自らの位置を計算して、基準点からの距離の算出が行なわれる。また、距離測定機から、基準信号を送信して、中継機によりこれを受信後、中継信号を返送する構成にすることもできる。
【０００３】
一方、このような距離測定システムを、船舶の航法等や軍事的な応用を目的に使用する場合には、非常に高い精度が要求される。これに対し、近年では、レジャー目的、例えば、ゴルフ場における位置を計測する用途など、さまざまな分野で距離測定システムを利用するニーズが高まってきている。このような分野で距離測定システムを導入する場合には、高精度に距離を測定することは要求されないものの、機器の低コスト化、小型化が不可欠となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような３つ以上の送信機から電波を送信するシステムでは、正確な距離を算出するために、これら複数の送信機内の時計は、きわめて正確に同期を合わせておく必要がある。また、広いエリアで使用する場合には、送信機からの出力を大きくする必要がある。よって、システム構成は複雑になり、低コスト化も難しくなる。
【０００５】
また、距離測定機と中継機を設けてシステムを構成する場合には、距離測定機から電波を送信する必要があるので、距離測定機が高価になるとともに、消費電力が大きくなるため、使用時間が制約され、小型化も困難になる。また、多数の距離測定機が同時に使用される場合には、相互に妨害を与えるおそれがある。
【０００６】
従って、従来の距離測定システムでは、例えば、ゴルフ場における簡易な距離測定などに応用する場合に、機器の低コスト化と小型化の要請をともに満足し、使い勝手のよい距離測定機を提供することが困難であるという点が問題となる。
【０００７】
そこで、本発明は上述した問題に鑑みなされたものであり、その課題は、簡単な構成で、機器の低コスト化、小型化を容易に実現できる距離測定システム及び距離測定機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の距離測定システムは、第１周波数の送信電波を送信する送信機と、当該送信電波を受信して第２周波数の送信電波を送信する中継機と、当該第１周波数の送信電波と当該第２周波数の送信電波とを受信する距離測定機とからなる距離測定システムであって、前記送信機は、所定の基準信号で前記第１周波数の送信信号を変調する変調手段と、変調された前記送信信号を無線送信する第１送信手段とを備え、前記中継機は、前記送信機により無線送信された前記第１周波数の送信信号を受信する第１受信手段と、受信した前記第１周波数の受信信号の周波数を変換して前記第２周波数の送信信号を生成する変換手段と、生成した前記第２周波数の送信信号を無線送信する第２送信手段とを備え、前記距離測定機は、前記送信機により無線送信された前記第１周波数の送信信号を受信して前記基準信号を復調する第２受信手段と、前記中継機により無線送信された前記第２周波数の送信信号を受信して前記基準信号を復調する第３受信手段と、前記第２受信手段により復調された前記基準信号と前記第３受信手段により復調された前記基準信号との間の位相差を検出する検出手段と、検出した前記位相差に基づいて、前記送信機の位置と前記距離測定機の位置との間の距離を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、送信機においては、所定の基準信号で変調手段により変調された第１周波数の送信信号が、第１送信手段により無線送信される。
【００１０】
中継機においては、送信機から送信された第１周波数の送信信号が第１受信手段により受信された後、変換手段により周波数変換され、第２周波数の送信信号が生成される。そして、この第２周波数の送信信号は、第２送信手段により送信される。
【００１１】
距離測定機においては、送信機から送信された第１周波数の送信信号が第２受信手段により受信されるとともに、中継機から送信された第２周波数の送信信号が第３受信手段により受信され、ともに基準信号が復調される。そして、２つの基準信号の間の位相差が、検出手段により検出されて、その結果に基づいて送信機と距離測定機の間の距離が、算出手段により算出される。
【００１２】
よって、送信機からの送信信号と、その中継信号とを用いるので、機器どうしの正確な同期は不要となり、距離測定機はこれらを受信するだけでよいので、送信信号を出力する必要はない。そのため、距離測定システムの構成は簡単になり、距離測定機は低コストかつ低消費電力なものとなる。
【００１３】
請求項２に記載の距離測定システムは、請求項１に記載の距離測定システムにおいて、前記中継機は位置固定に設置され、前記送信機は移動体に設置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、送信機、中継機、距離測定機のうち、中継器の位置は固定となっているが、送信機は移動体に設置されて、移動可能となっている。
【００１５】
よって、送信機の初期の位置が把握されていることを条件に、例えばゴルフボールの内部に送信機を設置するなどして、距離測定を行うことができるので、距離測定システムの利便性が一層高くなる。
【００１６】
請求項３に記載の距離測定システムは、請求項１又は請求項２に記載の距離測定システムにおいて、前記距離測定機は、前記距離測定機の位置を基準点とする前記送信機の位置方向と前記中継機の位置方向とのなす角度を設定する設定手段をさらに備え、前記算出手段は、前記位相差と当該設定された角度に基づいて、前記距離を算出することを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、距離測定機を基準にして送信機及び中継器を見た角度を、設定手段により設定し、この角度と検出手段により検出した位相差とから、算出手段によって距離が算出される。
【００１８】
よって、距離測定機が複雑な経路を通って移動する場合でも、簡易な手段で前記角度の設定がされ、これにより距離が求められるので、距離測定システムの利用可能性がさらに高まる。
【００１９】
請求項４に記載の距離測定機は、所定の基準信号により変調された第１周波数の送信電波を送信する送信機と、当該送信電波を受信して第２周波数の送信電波を送信する中継機と、当該第１周波数の送信電波と当該第２周波数の送信電波とを受信する距離測定機とからなる距離測定システムにおける距離測定機であって、前記送信機により無線送信された前記第１周波数の送信信号を受信して前記基準信号を復調する第２受信手段と、前記中継機により無線送信された前記第２周波数の送信信号を受信して前記基準信号を復調する第３受信手段と、前記第２受信手段により復調された前記基準信号と前記第３受信手段により復調された前記基準信号との間の位相差を検出する検出手段と、検出した前記位相差に基づいて、前記送信機の位置と前記距離測定機の位置との間の距離を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、送信機から送信された第１周波数の送信信号が第２受信手段により受信されるとともに、中継機から送信された第２周波数の送信信号が第３受信手段により受信され、ともに基準信号が復調される。そして、２つの基準信号の間の位相差が、検出手段により検出されて、その結果に基づいて送信機と距離測定機の間の距離が、算出手段により算出される。
【００２１】
よって、距離測定機は２つ送信信号を受信するだけでよいので、自ら送信信号を出力する必要はない。そのため、距離測定機は、より簡易に距離測定が行え、低コストかつ低消費電力なものとなる。
【００２２】
請求項５に記載の距離測定機は、請求項４に記載の距離測定機において、前記距離測定機の位置を基準点とする前記送信機の位置方向と前記中継機の位置方向のなす角度を設定する設定手段をさらに備え、前記算出手段は、前記位相差と当該設定された角度に基づいて、前記距離を算出することを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、距離測定機を基準にして送信機及び中継器を見た角度を、設定手段により設定し、この角度と検出手段により検出した位相差とから、算出手段によって距離が算出される。
【００２４】
よって、距離測定機が複雑な経路を通って移動する場合でも、簡易な手段で前記角度の設定がされ、これにより距離が求められるので、距離測定機の利用可能性がさらに高まる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図１乃至図８に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明による距離測定システム及び距離測定機を、ゴルフ場において距離を計測するための距離測定システム及び距離測定機に対して適用した場合の実施の形態である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態に係る距離測定システムは、周波数ｆ１で基準となる送信信号を無線送信する送信機１と、送信機１からの周波数ｆ１の送信信号を受信し、周波数ｆ２の中継信号に変換して送信する中継機２と、送信機１から送信される送信信号と、中継機２から送信される中継信号とを受信し、それぞれ復調された基準信号の位相差から距離を算出する距離測定機３とから構成されている。図１において、送信機１は位置Ｂに、中継器２は位置Ａに、距離測定機３は位置Ｃに、それぞれ置かれている。そして、位置Ａと位置Ｂとを結ぶ距離ａが既知の値であって、位置Ａと位置Ｃとを結ぶ距離ｘと、位置Ｂと位置Ｃとを結ぶ距離ｙとが、求めるべき値となる。
【００２７】
ここで、図２を用いて、送信機１の構成について説明する。図２に示すように、送信機１は、基準信号発生器１１と、発振器／変調器１２と、電力増幅器１３と、アンテナ１４とを備えている。
【００２８】
以上の構成において、基準信号発生器１１は、距離測定機３における位相差検出の基準を与える所定のパターンの基準信号を発生する。この基準信号は、例えば、図５(ａ)に示すようなパターンを有するパルス波であり、連続して発生させてもよく、あるいは適宜のタイミングで間欠的に発生させてもよい。また、基準信号のパターンは、ゴルフ場のホール番号のデータなど、一定の情報を表すパターンとしてもよい。
【００２９】
発振器／変調器１２は、送信機から送信されて中継器２及び距離測定機３により受信される第１周波数ｆ１で発振し、この発振出力を基準信号発生器１１から出力される基準信号により変調する。発振器／変調器１２としては、例えば、電圧制御発振器を用いることができ、直流電圧を印加して、常に周波数がｆ１となるようにフィードバック制御される。さらに、この直流電圧に、基準信号発生器１２から発生される基準信号を重畳すれば、容易に周波数変調を行うことができる。
【００３０】
電力増幅器１３は、基準信号により変調された周波数ｆ１の信号を、適切なゲインで増幅する。そして、アンテナ１４から、電力増幅器１３の出力が無線電波として送信される。
【００３１】
次に、図３を用いて、中継機２の構成について説明する。図３に示すように、中継機２は、アンテナ２１と、アンテナ共用器２２と、低雑音増幅器２３と、ミキサ２４と、局部発振器２５と、電力増幅器２６とを備えている。
【００３２】
以上の構成において、アンテナ２１は、送信機１から送信された周波数ｆ１の送信電波を受信する。ここで、中継器２では、アンテナ２１を送信機１からの受信用としてのみならず、距離測定機３への送信用として共用している。そのため、受信した信号は、アンテナ共用器２２を通して、低雑音増幅器２３に入力され、所定のゲインで増幅される。
【００３３】
ミキサ２４は、増幅された周波数ｆ１の信号を、局部発信器２５からの信号と混合して、周波数ｆ２の信号に変換する。ここで、この周波数ｆ２は、周波数ｆ１と局部発振器２５の周波数Δｆとの和で与えられ、ｆ２＝ｆ１＋Δｆの関係が成り立つ。
【００３４】
電力増幅器２６は、ミキサ２４から出力された周波数ｆ２の信号を、所定のゲインで増幅する。そして、電力増幅器２６の出力は、アンテナ共用器２２を通して、アンテナ２１から無線電波として送信される。
【００３５】
ここで、アンテナ共用器２２は、受信側では、周波数ｆ１が通過帯域、周波数ｆ２が阻止帯域である一方、送信側では、周波数ｆ２が通過帯域、周波数ｆ１が阻止帯域であるような特性を有するフィルタにより構成されている。
【００３６】
なお、ミキサ２４において、周波数ｆ１と局部発振器２５の周波数Δｆとの和ではなく、差を出力するようにもできる。即ち、ｆ２＝ｆ１−Δｆの関係を満たす周波数ｆ２を有する信号に変換してもよい。
【００３７】
次に、図４を用いて、距離測定機３の構成について説明する。図４に示すように、距離測定機３は、アンテナ３１と、アンテナ共用器３２と。低雑音増幅器３３、４３と、ダウンコンバータ３４、４４と、局部発振器３５、４５と、復調器３６、４６と、位相差検出器３８と、演算器４０とを備えている。
【００３８】
以上の構成において、送信機１から送信された周波数ｆ１の送信電波は、アンテナ３１で受信され、アンテナ共用器３２を通して、低雑音増幅器４３に入力され、所定のゲインで増幅される。そして、ダウンコンバータ４４では、増幅された周波数ｆ１の信号を、局部発振器４５からの信号との差の周波数である中間周波数に変換し、出力する。
【００３９】
一方、中継機２から送信された周波数ｆ２の送信電波は、アンテナ３１で受信され、アンテナ共用器３２を通して、低雑音増幅器３３に入力され、所定のゲインで増幅される。そして、ダウンコンバータ３４では、増幅された周波数ｆ２の信号を、局部発振器３５からの信号との差の周波数である中間周波数に変換し、出力する。
【００４０】
そして、ダウンコンバータ４４の出力信号は、復調器４６で復調され、標準信号Ｓ１が取り出され、ダウンコンバータ３４の出力信号は、復調器３６で復調され、標準信号Ｓ２が取り出される。ここで、ダウンコンバータ４４及び３４の出力信号は、ともに等しい中間周波数になるように、局部発振器３５、４５の発振周波数が定められている。
【００４１】
その後、標準信号Ｓ１と標準信号Ｓ２は、位相差検出器３８に入力される。ここで、標準信号Ｓ１、Ｓ２は、ともに基準信号発生器１１により発生した基準信号を復元した信号となるが、無線伝搬経路の違いや周波数変換に伴って、異なる遅延を有しているため、一定の位相差が存在する。そこで、この位相差検出器３８により、この位相差を検出して出力する。そして、この位相差は、演算器４０に入力され、後述する計算に従って、求めるべき距離の算出が可能となる。
【００４２】
ここで、復調器３６、４６は、ともに同じ中間周波数において使用するので、同じ特性のものを用いることによって、標準信号Ｓ１、Ｓ２における復調に伴う位相の遅れを互いにキャンセルでき、位相差検出器３８による検出に影響を与えないようにすることができる。
【００４３】
また、位相差検出器３８は、例えば、復調後の基準信号のパルス波形の立ち上がりにおける時間差を計測するようにしてもよい。この際、双方のパルス波形の立ち上がりの間で、基準クロックパルス数をカウントしたり、この間所定の電流でコンデンサを充電して充電電圧から求めるなど、種々の方法を用いて検出することができる。
【００４４】
なお、本実施形態においては、ダウンコンバータ３４、４４により、いったん中間周波数に変換した後、復調器３６、４６で復調するようにしているが、受信した周波数ｆ１、ｆ２の信号を直接復調するよう構成してもよい。また、本実施形態では、周波数ｆ１、ｆ２に対して同一の中間周波数に変換するようにしているが、互いに異なる２つの中間周波数に変換するよう構成してもよい。
【００４５】
次に、図５及び図６を用いて、本実施形態による距離測定方法の原理について説明する。
【００４６】
図５（ａ）に、送信機１の基準信号発生器１１が発生する基準信号の波形パターンを示す。この基準信号により変調された周波数ｆ１の送信信号が、中継機２及び距離測定機３に送信される。
【００４７】
送信機１から送信される送信信号は、図５（ｂ）に示すように、中継機２に時間ｔ１だけ遅延して受信される。また、図５（ｄ）に示すように、距離測定機３に時間ｔ３だけ遅延して受信され、さらに復調に要する時間ｔ５の遅延が加わって、標準信号Ｓ１が得られる。
【００４８】
中継機２においては、受信信号が周波数ｆ２の送信信号に変換されるが、図５（ｃ）に示すように、この周波数変換に要する時間ｔ２だけ遅延して、周波数ｆ２の送信信号が送信される。
【００４９】
一方、距離測定機３においては、図５（ｅ）に示すように、中継機２から送信される送信信号が、時間ｔ４だけ遅延して受信され、さらに復調に要する時間ｔ５の遅延が加わって、標準信号Ｓ２が得られる。
【００５０】
以上から、標準信号Ｓ１では、送信機１の基準信号の変化のタイミングから、ｔ３＋ｔ５だけ遅延して、同様の波形が得られるのに対して、標準信号Ｓ２では、送信機１の基準信号の変化のタイミングから、ｔ１＋ｔ２＋ｔ４＋ｔ５だけ遅延して、同様の波形が得られる。従って、両方の遅延時間の差Δｔは、
【数１】
Δｔ ＝ ｔ１＋ｔ２＋ｔ４＋ｔ５−（ｔ３＋ｔ５） ＝ ｔ１+ｔ２+ｔ４-ｔ３
で与えられる。このΔｔは、上述したように、距離測定機３の位相差検出器３８によって、求めることができる。
【００５１】
ここで、図６に示すように、送信機１が位置Ｂに、中継機２が位置Ａに、距離測定機３が位置Ｃに置かれていて、位置Ａと位置Ｃの間の距離をｘ、位置Ｂと位置Ｃの間の距離をｙ、位置Ａと位置Ｂの間の距離をａとする。また、位置Ａ、Ｂ、Ｃの３点は、図６に示すように、それぞれ角α、β、γをなしているものとする。
【００５２】
上述したように、中継機２から距離測定機３までの送信による遅延はｔ４であるから、距離ｘは、光速ｃを用いて、
【数２】
ｘ ＝ ｃ×ｔ４
と表される。
【００５３】
また、送信機１から距離測定機３までの送信による遅延はｔ３であるから、距離ｙは、
【数３】
ｙ ＝ ｃ×ｔ３
と表される。
【００５４】
また、距離ｘと距離ｙの差ｂは、
【数４】
ｂ ＝ ｃ（ｔ４−ｔ３）
となる。
【００５５】
さらに、図６においては、次の４つの式が成り立つ。
【００５６】
【数５】
ｘsinα ＝ ｙsinβ
【数６】
ｘcosα＋ｙcosβ ＝ ａ
【数７】
ｘ−ｙ ＝ ｂ
【数８】
α＋β ＝ π−γ
ここで、本実施形態では、ゴルフ場において、送信機１はプレイヤーの打ち始めの位置に、中継機２はホール近辺に、それぞれ固定的に設けられ、距離測定機３は、プレイヤーが移動しながら携帯して用いられる。即ち、送信機１と中継機２を結ぶ距離ａを予め測定した上で、距離測定機３にて設定しておくことができる。このとき、送信機１から中継機２までの遅延ｔ１も決定される。さらに、ｔ２は予め測定可能であり、数４のｔ４−ｔ３は、数１よりΔｔとｔ１、ｔ２から求められ、ｂが決定される。ここで、角γがわかれば、数５乃至数８の連立方程式においては、未知数はｘ、ｙ、α、βの４つになるので、解くことができる。
【００５７】
ところで、一般的には、上述のように送信機１と中継機２とを設置すると、縦方向を結ぶ距離ａは非常に長くなり、この距離ａに沿ってプレイヤーは縦方向には大きく動くのに対し、横方向にはわずかしか動かない。従って、角α、βは０に近くなり、角γは１８０°に近くなるような位置Ｃで、距離測定機３が用いられる状況が多くなる。
【００５８】
従って、数５乃至数８の計算において、角αと角βをそれぞれ０°に近似し、角γを１８０°に近似することが考えられる。この場合には、数５乃至数８は、次のように簡略化される。
【００５９】
【数９】
ｘ＋ｙ ＝ ａ
【数１０】
ｘ−ｙ ＝ ｂ
この数９及び数１０を解くことにより、距離測定機３から中継機２までの距離ｘと、距離測定機３から送信機１までの距離ｙとを簡単に算出することができる。
【００６０】
一方、数５乃至数８の計算において、プレイヤーの横方向への動きを考慮する場合には、上述の近似は用いず、角γを何らかの方法で与える必要がある。この場合でも、ゴルフ場における簡易な距離計算のためには、高い精度は要求されず、近似的な角度を与えれば十分である。例えば、コース上の一定の範囲ごとに角度の近似値を予め定めておき、選択的に距離測定機３に入力させるような方法を用いてもよい。これにより、数５乃至数８の連立方程式を解くことができ、距離ｘ、ｙを簡単に算出することができる。
【００６１】
本実施形態による距離測定システムによれば、送信機１の基準信号を元に、伝搬遅延その他に基づく位相差が検出されるので、送信機１、中継機２、距離測定機３では、互いに正確な同期をとらなくてもよい。そのため、距離測定システムが簡易に構成できる。
【００６２】
また、距離測定機３は受信のみ行い、送信は行わないため、一定のエリア内で同時に複数の距離測定機３を使用した場合でも、相互に無線妨害を与えることはない。また、送信部がないため、低消費電力化が容易となり、電池駆動で長時間使用が可能となる。そのため、プレイヤーが距離測定機３を携帯して用いるのに適している。
【００６３】
また、多数のホールからなるゴルフ場においては、各ホールごとに送信機１と中継機２を１台づつ設置することができる。この場合には、送信機１と中継機２により送信信号の周波数を、ホールごとに変えて、互いの妨害を避けるようにすればよい。一方、距離測定機３はどのホールでも用いることができるように、受信周波数を適宜、各ホールごとに送信機１と中継機２の送信周波数に適合して設定するようにする。例えば、予め距離測定機３に各ホールで用いられる周波数と、前記距離ａをともに記憶させておき、ホールの番号に従って、記憶内容を読み出して、自動的にセットするようにしてもよい。さらに、送信機１の基準信号のパターンから距離情報を読み取り可能にしてもよい。この場合には、距離測定機３が基準信号を復調すると、距離ａが認識されるので、より簡単に距離計算を行うことが可能となる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明を適用する場合には、上記形態以外にも種々の形態が考えられる。以下、有用な変形例について説明する。
【００６５】
前記実施形態では、送信機１と中継機２とが固定して設置する場合について説明したが、中継機２のみ固定して設置し、送信機１を移動体に設置して、距離測定機３同様、移動可能とすることができる。例えば、送信機１をゴルフボールの内部に設置することが考えられる。
【００６６】
この場合の具体例を、図７を用いて説明する。
【００６７】
図７において、ゲーム開始直後には、距離測定機３を携帯するプレイヤーと、ボール内部の送信機１はともに、位置Ｃにあるものとする。また、中継機２はホール近辺の位置Ａに設置されている。まず、プレイヤーが最初にボールを打つと、ボールが位置Ｂに達するとする。この場合には、図７に示すように、ボール内部の送信機１は位置Ｂにあり、中継機２が位置Ａに、距離測定機３が位置Ｃにあるような相互の位置関係となる。
【００６８】
ここで、距離ｘ、ｙ、ａ、及び角α、β、γをそれぞれ、図７に示すように与えると、図６の場合とは異なり送信機１と中継機２の間の距離ｘは、送信機１の位置Ｂが動くため、不明である。よって、送信機１から中継機２に送信する際の遅延ｔ１も不明となる。よって、
【数１１】
ｔ４＋ｔ１−ｔ３ ＝ Δｔ−ｔ２
を求めるようにする。
【００６９】
また、中継機２から送信機１までの距離ｘは
【数１２】
ｘ ＝ ｃ×ｔ１
で与えられ、送信機１から距離測定機３までの距離ｙは
【数１３】
ｙ ＝ ｃ×ｔ３
で与えられ、中継機２から距離測定機３までの距離ａは
【数１４】
ａ ＝ ｃ×ｔ４
で与えられる。ここで、ｂ’を次にように定義する。
【００７０】
【数１５】
ｂ’ ＝ ｃ(ｔ４＋ｔ１−ｔ３) ＝ ａ＋ｘ−ｙ
図８においては、以下の連立方程式が成り立つ。
【００７１】
【数１６】
ｘsinα ＝ ｙsinγ
【数１７】
ｘcosα＋ｙcosγ ＝ ａ
【数１８】
ｘ＋ａ−ｙ ＝ ｂ’
なお、ゲーム開始直後には打ち始めの位置が決まっているので、距離ａは予め測定した上で、距離測定機３にて設定しておくことができる。よって、角γを与えれば、数１６乃至数１８の連立方程式を解くことができる。
【００７２】
また、図６の場合と同様に、角γを近似するか、又は、適宜に入力するなどの方法により、計算を行うことができる。なお、角αと角γを０°と近似すると、数１６乃至数１８の連立方程式は、次にように簡略化される。
【００７３】
【数１９】
ｘ＋ｙ ＝ ａ
【数２０】
ｘ−ｙ ＝ ｂ’−ａ
この数１９及び数２０を解くことにより、距離ｘと距離ｙとを簡単に算出することができる。
【００７４】
次いで、プレイヤーがボールのある位置Ｂまで動き、そこから第２打目を打つ場合を考える。この際、距離ｘは上述のように算出されているので、前記ａにこのｘの値を入れて更新してから、前記計算を行えばよい。第３打目以降も同様にして計算ができ、毎回ごとに距離ｘと距離ｙとを算出することができる。
【００７５】
また、プレーヤーが位置Ｂまで移動した時点で、再度上述のように距離測定を行うようにしてもよい。この場合は、いったんプレイヤーがボールに近接するので、図８に示すように、送信機１と距離測定機３の間の距離は、ほぼ０となる。よって、
【数２１】
ｘ ＝ ｂ ’／２
が成り立つので、打ち始めの位置から中継機２までの距離ａや、図７の角γが不明であっても、距離計算を行うことができる。
【００７６】
なお、ゴルフボール内部に送信機１を設置しなくても、送信機１を移動可能とし、測定の度にゴルフボール近傍へ移動させてもよい。
【００７７】
次に、前記実施形態では、距離測定機３において、２つの局部発振器３５、４５を設けていたが、これらを共通にし１つの局部発振器により、同時に２つ信号に対する周波数変換を行うようにしてもよい。この場合には、中間周波数が、周波数ｆ１側の受信回路と、周波数ｆ２側の受信回路では同一にならず、ｆ１とｆ２の差の分だけ離れてしまうが、この差が大きくなければ、復調の特性にはあまり影響を与えず、標準信号Ｓ１、Ｓ２を同様の条件で得ることができる。なお、復調器３６、４６において信号の遅延時間が異なる場合は、予めその時間差を求めておき、演算器４０において補正して計算してもよい。
【００７８】
さらに、前記実施形態では、本発明をゴルフ場における距離測定システムに適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、送信機と中継機を設置することができ、主に送信機と中継機の結ぶ直線の近傍において、距離測定機を用いて距離を測定するシステムに対して、適用することが可能である。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、送信機から出力される第１周波数の送信信号と、これを中継機により中継した第２周波数の送信信号とを、距離測定機により受信して位相差から距離を算出するようにしたので、機器どうしの正確な同期は不要であり、距離測定機が送信を行う必要はない。そのため、距離測定システムの構成は簡単になり、距離測定機を低コストかつ低消費電力にすることが可能となる。
【００８０】
請求項２に記載の発明によれば、中継器の位置を固定とし、送信機は移動体に設置し、移動可能としたので、例えばゴルフボールの内部に送信機を設置することができ、距離測定システムの利便性を一層高めることができる。
【００８１】
請求項３に記載の発明によれば、角度の設定手段を設け、この角度と検出手段により検出した位相差とから距離を算出するようにしたので、距離測定機が複雑な経路を通って移動する場合でも、簡易に距離が求められ、距離測定システムの利用可能性を増大させることができる。
【００８２】
請求項４に記載の発明によれば、送信機から出力される第１周波数の送信信号と、これを中継機により中継した第２周波数の送信信号とを、距離測定機により受信して位相差から距離を算出するようにしたので、距離測定機が送信を行う必要はない。そのため、距離測定機は、より簡易に距離測定を行うことができ、低コストかつ低消費電力にすることが可能となる。
【００８３】
請求項５に記載の発明によれば、距離測定機に角度の設定手段を設け、この角度と検出手段により検出した位相差とから距離を算出するようにしたので、距離測定機が複雑な経路を通って移動する場合でも、簡易に距離が求められ、距離測定機の利用可能性を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による距離測定システムを示す全体図である。
【図２】本発明の実施形態による送信機の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による中継機の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態による距離測定機の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態において、基準信号の位相関係を示す説明図である。
【図６】本発明に係る距離測定の原理を示す説明図である。
【図７】本発明の変形例としての距離測定システムを示す第１の全体図である。
【図８】本発明の変形例としての距離測定システムを示す第２の全体図である。
【符号の説明】
１…送信機
２…中継機
３…距離測定機
１１…基準信号発生器
２４…ミキサ
２５、３５、４５…局部発振器
３６、４６…復調器
３８…位相差検出器
４０…演算器。
【図１】
0003731335.tif 000002
【図２】
0003731335.tif 000003
【図３】
0003731335.tif 000004
【図４】
0003731335.tif 000005
【図５】
0003731335.tif 000006
【図６】
0003731335.tif 000007
【図７】
0003731335.tif 000008
【図８】
0003731335.tif 000009