JP6894204B2 - Positioning system - Google Patents
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本発明は、移動局が、複数の固定局から受信した無線信号に基づいて自局の位置を演算する測位システムに関する。 The present invention relates to a mobile station, about the positioning system that calculates the position of the own station based on the radio signals received from a plurality of fixed stations.
現在、予め位置が固定されている複数の固定局から移動局に送信された複数の無線信号夫々の伝播距離に基づいて移動局の位置を演算する測位システム(例えば、特許文献1を参照)が普及している。 Currently, a positioning system (see, for example, Patent Document 1) that calculates the position of a mobile station based on the propagation distance of each of a plurality of radio signals transmitted from a plurality of fixed stations whose positions are fixed in advance to the mobile station. It is widespread.
特許文献1に記載の測位システムでは、固定局(基地局)と移動局(移動端末)との間でスペクトル拡散通信が行われる。具体的には、固定局では、ベースバンド信号に、所定の符号に基づく符号信号を乗算することによって、ベースバンド信号のスペクトルを拡散する。これにより、ベースバンド信号が符号化され、符号化信号が生成される。
In the positioning system described in
符号は、「0」又は「1」で表される数字の羅列であり、これらの数字の数が符号長である。ベースバンド信号及び符号信号夫々は、「+1」及び「−1」で表される2値信号である。符号信号では、例えば、「+1」が符号の「0」に対応し、「−1」が符号の「1」に対応する。符号信号では、所定の符号に対応する波形が周期的に繰り返される。 The code is a list of numbers represented by "0" or "1", and the number of these numbers is the code length. The baseband signal and the code signal are binary signals represented by "+1" and "-1", respectively. In the coded signal, for example, "+1" corresponds to the sign "0" and "-1" corresponds to the sign "1". In the code signal, the waveform corresponding to the predetermined code is periodically repeated.
ベースバンド信号の1ビットの期間は符号信号の1周期に一致する。このため、符号化信号における最小のパルス幅(以下、チップ期間と記載する)は、ベースバンド信号の1ビットの期間を符号長で除算することによって算出される値である。スペクトル幅は最小のパルス幅に反比例するため、符号化信号のスペクトル幅は、ベースバンド信号のスペクトル幅と符号長との積に略一致する。チップ期間の逆数は、ベースバンド信号のビットレートと、符号長との積で表わされ、チップレートと呼ばれる。 The period of 1 bit of the baseband signal corresponds to one cycle of the code signal. Therefore, the minimum pulse width (hereinafter referred to as chip period) in the coded signal is a value calculated by dividing the period of 1 bit of the baseband signal by the code length. Since the spectral width is inversely proportional to the minimum pulse width, the spectral width of the coded signal is approximately the same as the product of the spectral width of the baseband signal and the code length. The reciprocal of the chip period is expressed as the product of the bit rate of the baseband signal and the code length, and is called the chip rate.
固定局では、搬送波に符号化信号を重畳することによって生成した信号を無線信号として移動局に送信する。移動局では、無線信号から符号化信号を抽出する。そして、抽出した符号化信号に前述した符号信号を乗算することによって、符号化信号をベースバンド信号に復号する。 In the fixed station, the signal generated by superimposing the coded signal on the carrier wave is transmitted to the mobile station as a radio signal. The mobile station extracts a coded signal from the radio signal. Then, the coded signal is decoded into a baseband signal by multiplying the extracted coded signal by the coded signal described above.
固定局から移動局に無線信号が送信された場合において、移動局は、固定局から直接に自局に到達した無線信号と、物体で反射して自局に到達した無線信号とを受信する。移動局は、受信した複数の無線信号から抽出された複数の符号化信号を個別に復号することができる。移動局は、最初に復号に成功した無線信号の伝播距離を、固定局及び移動局間の距離と見なし、この伝播距離を位置の演算に用いる。 When a radio signal is transmitted from a fixed station to a mobile station, the mobile station receives a radio signal that reaches its own station directly from the fixed station and a radio signal that is reflected by an object and reaches its own station. The mobile station can individually decode a plurality of encoded signals extracted from the plurality of received radio signals. The mobile station regards the propagation distance of the radio signal that was first successfully decoded as the distance between the fixed station and the mobile station, and uses this propagation distance for the calculation of the position.
しかしながら、特許文献1に記載されているような従来の測位システムでは、チップ期間が経過する間に受信した複数の無線信号から抽出された符号化信号を個別に復号することができない。このため、位置の演算に用いる伝播距離と、固定局及び移動局間の距離との間に誤差が生じ、この誤差の最大値は、電磁波の速度とチップ期間との積で表される。誤差を小さくするためには、符号長を長くし、チップレートを上げる必要がある。これにより、チップ期間が短くなるので誤差の最大値が低下する。
However, in the conventional positioning system as described in
当然のことながら、無線信号の搬送波の周波数はチップレートよりも高い必要がある。そして、チップレートが高い測位システムを実現するためには、搬送波の周波数が高い無線信号を用いる必要がある。 Naturally, the carrier frequency of the radio signal needs to be higher than the chip rate. Then, in order to realize a positioning system having a high chip rate, it is necessary to use a radio signal having a high carrier frequency.
しかしながら、特許文献1に記載されているような従来の測位システムでは、無線信号の搬送波の周波数は、1GHz程度であり、低い。このため、チップレートは、1MHz程度であり、低い。結果、従来の測位システムには、移動局の位置を正確に演算することができないという問題がある。
However, in the conventional positioning system as described in
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、位置を正確に演算することができる測位システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to provide a positioning system that can accurately calculates the position.
本発明に係る測位システムは、予め決められた位置に固定されている複数の固定局と、移動局と、該移動局が搭載され、ワークを搬送する搬送装置とを備え、前記複数の固定局夫々は、搬送波がミリ波である無線信号を送信する送信器を有し、前記移動局は、前記複数の固定局の該送信器が送信した無線信号を受信する受信器と、該受信器が受信した無線信号について、送信元から前記受信器までの伝播距離を算出する距離算出部と、該距離算出部によって算出され、送信元が異なる複数の無線信号に係る前記伝播距離に基づいて、自局の位置を演算する位置演算部とを有し、前記搬送装置は、前記移動局の該位置演算部が演算した位置を示す位置情報に基づいて、進行方向の変更、移動の停止又は移動速度の変更を行い、前記複数の固定局夫々の前記送信器は、指向性を有し、前記無線信号を連続して送信し、連続して送信される前記無線信号の送信方向は相互に異なり、前記複数の固定局の前記送信器の少なくとも1つは、前記無線信号を出力する出力アンテナと、該出力アンテナが出力した無線信号を反射する反射体と、該反射体における該無線信号の反射角度を変更する変更部とを有することを特徴とする。 The positioning system according to the present invention includes a plurality of fixed stations fixed at predetermined positions, a mobile station, and a transfer device on which the mobile station is mounted and transports a work, and the plurality of fixed stations. Each has a transmitter that transmits a radio signal whose carrier is a millimeter wave, and the mobile station is a receiver that receives a radio signal transmitted by the transmitter of the plurality of fixed stations, and the receiver is With respect to the received radio signal, the distance calculation unit that calculates the propagation distance from the source to the receiver and the distance calculation unit calculate the transmission distance based on the propagation distances of a plurality of radio signals having different transmission sources. It has a position calculation unit that calculates the position of the station, and the transfer device changes the traveling direction, stops the movement, or moves the speed based on the position information indicating the position calculated by the position calculation unit of the mobile station. There line changes, the plurality of fixed stations respective said transmitter has a directional, continuously transmits the radio signal, transmission direction of the radio signals transmitted in succession different from one another At least one of the transmitters of the plurality of fixed stations has an output antenna that outputs the radio signal, a reflector that reflects the radio signal output by the output antenna, and a reflection of the radio signal in the reflector. It is characterized by having a changing portion for changing the angle.
本発明にあっては、複数の固定局が、予め決められた位置に固定されている。複数の固定局夫々の送信器は、搬送波がミリ波である無線信号を移動局に送信する。移動局は受信した無線信号について、送信元から移動局までの伝播距離を算出する。移動局は、送信元が異なる複数の無線信号に係る伝播距離に基づいて、自局の位置を演算する。 In the present invention, a plurality of fixed stations are fixed at predetermined positions. Each transmitter of the plurality of fixed stations transmits a radio signal having a millimeter wave carrier to the mobile station. The mobile station calculates the propagation distance from the source to the mobile station for the received radio signal. The mobile station calculates the position of its own station based on the propagation distance of a plurality of radio signals from different sources.
例えば、複数の固定局夫々の送信器と移動局との間でスペクトル拡散通信が行われる場合、無線信号の搬送波がミリ波であるため、複数の固定局夫々の送信器は、チップレートが高い無線信号を移動局に送信することが可能である。チップレートが高い場合、移動局は、自局の位置を正確に演算することが可能である。
移動局は、ワークを搬送する搬送装置に搭載されている。搬送装置は、移動局が演算した位置を示す位置情報に基づいて、進行方向の変更、移動の停止又は移動速度の変更を行う。
For example, when spectral diffusion communication is performed between a transmitter of each of a plurality of fixed stations and a mobile station, the carrier of the radio signal is a millimeter wave, so that the transmitter of each of the plurality of fixed stations has a high chip rate. It is possible to transmit a radio signal to a mobile station. When the chip rate is high, the mobile station can accurately calculate the position of its own station.
The mobile station is mounted on a transport device that transports the work. The transport device changes the traveling direction, stops the movement, or changes the moving speed based on the position information indicating the position calculated by the mobile station.
また、複数の固定局夫々の送信器は無線信号を連続して送信する。複数の固定局夫々の送信器は、指向性を有しており、かつ、無線信号の送信方向を経時的に変更する。このため、無線信号が送信器から移動局に直接に到達する確率が高く、無線信号が物体で反射して移動局に到達する確率は低い。 In addition , the transmitters of the plurality of fixed stations continuously transmit radio signals. The transmitter of each of the plurality of fixed stations has directivity and changes the transmission direction of the radio signal over time. Therefore, the probability that the radio signal reaches the mobile station directly from the transmitter is high, and the probability that the radio signal is reflected by an object and reaches the mobile station is low.
更に、複数の固定局の送信器の少なくとも1つでは、出力アンテナが出力した無線信号を反射体で反射させることによって、無線信号を送信する。反射体における無線信号の反射角度を変更する。これにより、送信方向が相互に異なる無線信号を連続して送信することが可能となる。 Further , at least one of the transmitters of the plurality of fixed stations transmits the radio signal by reflecting the radio signal output by the output antenna with a reflector. Change the reflection angle of the radio signal on the reflector. This makes it possible to continuously transmit radio signals having different transmission directions.
本発明に係る測位システムは、前記受信器は、ダイポールアンテナ又はマイクロストリップアンテナを有することを特徴とする。 The positioning system according to the present invention is characterized in that the receiver has a dipole antenna or a microstrip antenna.
本発明にあっては、移動局の受信器では、ダイポールアンテナ又はマイクロストリップアンテナを用いて無線信号を受信する。このため、受信器の指向性が広いので、送信器が送信した無線信号が受信される確率が高い。 In the present invention, the mobile station receiver receives a radio signal using a dipole antenna or a microstrip antenna. Therefore, since the directivity of the receiver is wide, there is a high probability that the radio signal transmitted by the transmitter will be received.
本発明に係る測位システムは、2つ以上の前記固定局の送信器が同一の時間帯に前記無線信号を送信することはなく、該無線信号を送信する送信器は、経時的に変更されることを特徴とする。 In the positioning system according to the present invention, the transmitters of the two or more fixed stations do not transmit the radio signal at the same time zone, and the transmitter that transmits the radio signal is changed over time. It is characterized by that.
本発明にあっては、複数の固定局が同一の時間帯に無線信号を送信することはなく、無線信号を送信する固定局は経時的に変更される。このため、複数の無線信号が相互に干渉することがなく、無線信号に含まれている情報、例えば、送信元である固定局を示す情報が移動局内で適切に取得される。 In the present invention, a plurality of fixed stations do not transmit radio signals in the same time zone, and the fixed stations that transmit radio signals are changed over time. Therefore, a plurality of radio signals do not interfere with each other, and information contained in the radio signals, for example, information indicating a fixed station as a transmission source, is appropriately acquired in the mobile station.
本発明に係る測位システムは、前記複数の固定局夫々は、所定の符号に基づいて、ベースバンド信号のスペクトルを拡散させることによって、該ベースバンド信号を符号化する符号化部と、該符号化部によって符号化された符号化信号を前記搬送波に重畳することによって前記無線信号を生成する生成部とを更に有し、前記移動局は、前記受信器が受信した無線信号から前記符号化信号を抽出する抽出部と、該抽出部が抽出した符号化信号のスペクトルを逆拡散することによって、該符号化信号を前記ベースバンド信号に復号する復号部とを有することを特徴とする。 In the positioning system according to the present invention, each of the plurality of fixed stations has a coding unit that encodes the baseband signal by spreading the spectrum of the baseband signal based on a predetermined code, and the coding. The mobile station further includes a generation unit that generates the radio signal by superimposing the coded signal encoded by the unit on the carrier wave, and the mobile station generates the coded signal from the radio signal received by the receiver. It is characterized by having an extraction unit for extraction and a decoding unit for decoding the coded signal into the baseband signal by back-spreading the spectrum of the coded signal extracted by the extraction unit.
本発明にあっては、複数の固定局夫々は、所定の符号に基づいて、ベースバンド信号のスペクトルを拡散させることによって、ベースバンド信号を符号化し、符号化した符号化信号を搬送波に重畳することによって無線信号を生成する。移動局は、受信器が受信した無線信号から符号化信号を抽出し、抽出した符号化信号のスペクトルを逆拡散することによって、符号化信号をベースバンド信号に復号する。以上ように、複数の固定局夫々と、移動局との間ではスペクトル拡散通信が行われる。 In the present invention, each of the plurality of fixed stations encodes the baseband signal by spreading the spectrum of the baseband signal based on a predetermined code, and superimposes the encoded coded signal on the carrier wave. By generating a radio signal. The mobile station extracts the coded signal from the radio signal received by the receiver and reverse-diffuses the spectrum of the extracted coded signal to decode the coded signal into a baseband signal. As described above, spectrum diffusion communication is performed between each of the plurality of fixed stations and the mobile station.
本発明によれば、位置を正確に演算することができる。 According to the present invention, the position can be calculated accurately.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1における測位システム1の要部構成を示すブロック図である。測位システム1は、室内Rに設けられており、3つの固定局10a,10b,10c、制御装置11、移動局12及び搬送装置13を備える。固定局10a,10b,10c夫々は予め決められた室内Rの位置に固定されている。固定局10a,10b,10cの位置は、室内Rの隅であり、相互に異なっている。固定局10a,10b,10cは制御装置11に有線で接続されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing the embodiments thereof.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of the
移動局12は搬送装置13に搭載されている。搬送装置13は、例えば、溶接部品、電子部品、基板又はウェハ等のワークを搬送する。搬送装置13は、例えば、所定のルートを移動する無人搬送車、又は、天井若しくは床に設置された軌道を移動する移動シャトル等の移動体である。搬送装置13の動作は、MES(Manufacturing Execute System)と呼ばれる生産管理システムによって管理されている。室内Rには、無線信号を反射する壁体W1,W2,W3が存在している。搬送装置13は、壁体W1,W2,W3との接触を回避しながら室内Rを移動する。移動局12は、搬送装置13と共に、室内Rを移動する。
The
固定局10a,10b,10c夫々は、制御装置11の指示に従って、無線信号を移動局12に送信する。移動局12は、固定局10a,10b,10cから受信した無線信号に基づいて、自局の位置を演算し、演算した位置を示す位置情報を含む位置信号を搬送装置13に出力する。搬送装置13は、移動局12から入力された位置信号に含まれている位置情報に基づいて、進行方向の変更、移動の停止、又は、移動速度の変更等を行う。
The fixed
図2は、固定局10aの要部構成を示すブロック図である。固定局10aは、信号出力部20、時計部21、符号化部22、符号信号発生器23、重畳部24、搬送波発生器25、増幅器26及び送信器27を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of the fixed
信号出力部20は、時計部21から、現在の時刻を示す時刻情報を取得する。信号出力部20が時計部21から時刻情報を取得した場合、信号出力部20が取得した時刻情報が示す時刻は、取得時点の時刻と一致又は略一致する。また、信号出力部20には、制御装置11から無線信号の送信指示が入力される。信号出力部20は、送信指示が入力された場合、時刻情報を時計部21から取得する。信号出力部20は、時計部21から取得した時刻情報、固定局10aを示す送信元情報、及び、固定局10aの位置を座標で示す座標情報等を含むベースバンド信号を符号化部22に出力する。信号出力部20には、無線信号の送信の停止を指示する停止指示が入力される。信号出力部20は、停止指示が入力された場合、ベースバンド信号の出力を停止する。
ベースバンド信号に含まれる時刻情報は、送信時刻を示す送信時刻情報である。以下では、ベースバンド信号に含まれる時刻情報を送信時刻情報と記載する。
The
The time information included in the baseband signal is transmission time information indicating the transmission time. In the following, the time information included in the baseband signal will be referred to as transmission time information.
符号信号発生器23は、所定の符号に応じた送信側符号信号を符号化部22に出力する。符号は、「0」又は「1」で表される数字の羅列であり、これらの数字の数が符号長である。例えば、符号が「0100101」である場合、符号長は7である。送信側符号信号では、所定の符号に対応する波形が周期的に繰り返される。
The
符号化部22は、符号信号発生器23から入力された送信側符号信号を用いて、信号出力部20から入力されたベースバンド信号のスペクトルを拡散させることによって、このベースバンド信号を符号化する。符号化部22は、符号化した符号化信号を重畳部24に出力する。
The
搬送波発生器25は搬送波を重畳部24に出力する。搬送波発生器25が出力する搬送波はミリ波である。ミリ波の周波数の範囲は30GHz〜300GHzである。
重畳部24は、搬送波発生器25から入力された搬送波に、符号化部22から入力された符号化信号を重畳することによって重畳信号を生成する。重畳部24は、生成した重畳信号を増幅器26に出力する。
The
The
増幅器26は、重畳部24から入力された重畳信号の振幅を増幅し、振幅が増幅された重畳信号を送信器27に出力する。送信器27は、増幅器26から入力された重畳信号を無線信号として移動局12に送信する。従って、重畳部24は、送信器27が送信する無線信号を生成する生成部として機能する。
The
送信器27は、指向性を有し、図1に示すように、第1方向に無線信号A1を送信し、第2方向に無線信号A2を送信し、第3方向に無線信号A3を送信する。送信器27は、所定の時間が経過する都度、無線信号の送信方向を、第1方向、第2方向又は第3方向に切替える。送信器27の送信方向は、第1方向、第2方向及び第3方向の順に切替えられる。
The
送信器27は、切替えスイッチ30、3つの出力アンテナ31,32,33及び切替え部34を有する。切替えスイッチ30は棒状の導体30fを有する。
切替えスイッチ30の導体30fの一端は、重畳信号が出力される増幅器26の出力端に接続されている。導体30fの他端は、3つの出力アンテナ31,32,33中の1つに接続される。
The
One end of the
3つの出力アンテナ31,32,33夫々には信号が有線で入力される。3つの出力アンテナ31,32,33夫々は、指向性を有し、有線で入力された信号を無線で出力する。3つの出力アンテナ31,32,33夫々が信号を無線で出力する出力方向は相互に異なっている。3つの出力アンテナ31,32,33の中で切替えスイッチ30の導体30fの他端が接続されている出力アンテナには増幅器26から重畳信号が入力され、この出力アンテナから重畳信号が無線信号として出力される。
Signals are input to each of the three
出力アンテナ31が無線信号を出力した場合、第1方向に無線信号A1が送信される。出力アンテナ32が無線信号を出力した場合、第2方向に無線信号A2が送信される。出力アンテナ33が無線信号を出力した場合、第3方向に無線信号A3が送信される。
When the
切替え部34は、所定期間が経過する都度、切替えスイッチ30の導体30fの他端の接続先を、3つの出力アンテナ31,32,33中の1つに切替える。これにより、所定期間が経過する都度、重畳信号、即ち、無線信号を出力する出力先が3つの出力アンテナ31,32,33中の1つに切替えられる。切替え部34は、導体30fの他端の接続先を、出力アンテナ31,32,33の順に切替える。これにより、送信器27が無線信号を送信する送信方向は、第1方向、第2方向及び第3方向の順に切替えられ、送信方向が相互に異なる無線信号が連続して送信される。
The switching
なお、切替え部34が切替えスイッチ30の導体30fの他端の接続先を変更するタイミングは、時計部21が示す時刻に基づいて調整されてもよいし、図示しないタイマに基づいて調整されてもよし、制御装置11の指示に基づいて調整されてもよい。
The timing at which the
信号出力部20は、制御装置11から送信指示が入力された場合、連続してベースバンド信号を符号化部22に出力する。このとき、信号出力部20は、所定の時間が経過する都度、ベースバンド信号を符号化部22に出力する。このため、送信器27は、無線信号を連続して送信し、送信器27が連続して送信する3つの無線信号の送信方向は相互に異なる。
When a transmission instruction is input from the
図3は無線信号の生成方法の説明図である。図3には、ベースバンド信号、送信側符号信号、符号化信号、搬送波及び無線信号の波形の一例が示されている。これらの縦軸及び横軸夫々には、電圧及び時間が示されている。ベースバンド信号、送信側符号信号及び符号化信号夫々は、「+1」及び「−1」で表される2値信号である。実際には、「+1」は「(振幅)/2」に対応し、「−1」は「−(振幅)/2」に対応する。 FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for generating a radio signal. FIG. 3 shows an example of waveforms of a baseband signal, a transmitting side code signal, a coded signal, a carrier wave, and a radio signal. Voltage and time are shown on each of these vertical and horizontal axes. The baseband signal, the transmitting side code signal, and the coded signal are binary signals represented by "+1" and "-1", respectively. In reality, "+1" corresponds to "(amplitude) / 2" and "-1" corresponds to "-(amplitude) / 2".
信号出力部20は、前述したように、送信時刻情報、送信元情報及び座標情報を含むベースバンド信号を符号化部22に出力する。ベースバンド信号はNRZ(Non-Return to Zero)信号である。
前述したように、符号信号発生器23は、送信側符号信号を符号化部22に出力し、送信側符号信号では、所定の符号に対応する所定の波形が周期的に繰り返される。図3の例では、所定の符号は「0100101」であり、符号の「0」は「+1」に対応し、符号の「1」は「−1」に対応している。送信側符号信号の周期Tsは、ベースバンド信号の1ビットの長さと一致又は略一致している。
As described above, the
As described above, the
符号化部22は、ベースバンド信号と送信側符号信号とを乗算することによって、ベースバンド信号を符号化する。従って、ベースバンド信号が「+1」を示す期間の符号化信号の波形は所定の波形に一致し、ベースバンド信号が「−1」を示す期間の符号化信号の波形は、所定の波形の正負を反転した波形に一致する。
The
符号化信号のパルス幅の最小値は、ベースバンド信号の1ビットの長さを、所定の符号の符号長で除算することによって算出される値である。以下では、符号化信号のパルス幅の最小値をチップ期間と記載する。ベースバンド信号のビットレートと符号長との積がチップレートである。チップ期間Tcはチップレートの逆数である。 The minimum value of the pulse width of the coded signal is a value calculated by dividing the length of one bit of the baseband signal by the code length of a predetermined code. In the following, the minimum value of the pulse width of the coded signal will be referred to as the chip period. The product of the bit rate of the baseband signal and the code length is the chip rate. The tip period Tc is the reciprocal of the tip rate.
符号化信号のパルス幅の最小値、即ち、チップ期間Tcは、ベースバンド信号のパルス幅の最小値、即ち、ベースバンド信号の1ビットの期間よりも小さい。2値信号について、スペクトル幅は、パルス幅の最小値に反比例する。従って、符号化部22が符号化を行うことによって、ベースバンド信号のスペクトルが拡散される。図3の例では、符号化信号のパルス幅の最小値は、(ベースバンド信号のパルス幅の最小値)/7である。このため、符号化信号のスペクトル幅は、ベースバンド信号のスペクトル幅の7倍である。
The minimum value of the pulse width of the coded signal, that is, the chip period Tc is smaller than the minimum value of the pulse width of the baseband signal, that is, the period of 1 bit of the baseband signal. For binary signals, the spectral width is inversely proportional to the minimum pulse width. Therefore, the
搬送波発生器25が出力する搬送波は図3に示すように正弦波である。搬送波がミリ波である場合、搬送波の周波数は、30GHz〜300GHz中の1つの周波数である。
The carrier wave output by the
重畳部24は、前述したように、搬送波発生器25が出力した搬送波に、符号化部22が出力した符号化信号を重畳することによって、送信器27から無線信号として送信される重畳信号を生成する。符号化信号が「+1」を示す期間の重畳信号の波形は搬送波の波形に一致し、符号化信号が「−1」を示す期間の重畳信号の波形は、搬送波の波形の正負を反転した波形に一致する。
前述したように、重畳部24が生成した重畳信号の振幅は増幅器26によって増幅され、振幅が増幅された重畳信号は無線信号として送信器27から送信される。
As described above, the
As described above, the amplitude of the superposed signal generated by the superimposing
固定局10b,10c夫々は固定局10aと同様に構成されている。固定局10aの構成の説明において、無線信号A1,A2,A3夫々を無線信号B1,B2,B3に置き換えることによって、固定局10bの構成を説明することができる。同様に、固定局10aの構成の説明において、無線信号A1,A2,A3夫々を無線信号C1,C2,C3に置き換えることによって、固定局10cの構成を説明することができる。
The fixed
固定局10a,10b,10c夫々の搬送波発生器25が出力する搬送波の周波数は同一又は略同一である。また、固定局10a,10b,10c夫々の符号信号発生器23で用いられる符号は同一である。更に、固定局10a,10b,10cの時計部21が示す時刻は同一又は略同一である。制御装置11によって、固定局10a,10b,10cの時計部21が示す時刻が一致するように、これらの時刻が繰り返し調整される。
The frequencies of the carrier waves output by the
制御装置11は、3つの固定局10a,10b,10c中の少なくとも2つの送信器27が同一の時間帯に無線信号を送信することがないように、固定局10a,10b,10cに送信指示を出力し、無線信号を送信する送信器27を経時的に変更する。従って、1日の全ての時間帯において、固定局10a,10b,10c中の1つの固定局のみが無線信号を送信しているか、又は、固定局10a,10b,10cの全てが無線信号の送信を停止している。
The
3つの固定局10a,10b,10cの送信器27は、例えば、以下のように無線信号を送信する。
まず、制御装置11は、固定局10aの信号出力部20に送信指示を出力し、無線信号を送信する送信器を固定局10aの送信器27に変更する。固定局10aの送信器27は、無線信号A1,A2,A3をこの順で送信する。
The
First, the
無線信号A3が送信された後、制御装置11は、固定局10aの信号出力部20に停止指示を出力する。その後、制御装置11は、固定局10bの信号出力部20に送信指示を出力し、無線信号を送信する送信器を固定局10bの送信器27に変更する。固定局10bの送信器27は、無線信号B1,B2,B3をこの順で送信する。
無線信号B3が送信された後、制御装置11は、固定局10bの信号出力部20に停止指示を出力する。その後、制御装置11は、固定局10cの信号出力部20に送信指示を出力し、無線信号を送信する送信器を固定局10cの送信器27に変更する。固定局10cの送信器27は、無線信号C1,C2,C3をこの順で送信する。
無線信号C3が送信された後、制御装置11は、固定局10cの信号出力部20に停止指示を出力する。その後、制御装置11は、固定局10aの信号出力部20に送信指示を再び出力する。
After the radio signal A3 is transmitted, the
After the radio signal B3 is transmitted, the
After the radio signal C3 is transmitted, the
なお、固定局10a,10b,10c夫々の信号出力部20は、制御装置11から送信指示が入力されてから、前述した所定の時間の3倍が経過した場合にベースバンド信号の出力を停止するように構成されてもよい。この場合、制御装置11は、所定の時間の3倍が経過する都度、送信指示を出力すればよい。制御装置11は、固定局10a,10b,10cの信号出力部20の順に送信指示を出力する。
The
図4は移動局12の要部構成を示すブロック図である。移動局12は、受信器40、増幅器41、混合器42、発振器43、ローパスフィルタ(以下ではLPFという)44、復号部45、受信検出部46、符号信号発生器47、演算部48、時計部49、タイマ50、出力部51及び記憶部52を有する。
FIG. 4 is a block diagram showing a main configuration of the
受信器40は、固定局10a,10b,10cの送信器27が送信した無線信号を受信し、受信した無線信号を増幅器41に出力する。受信器40は、ダイポールアンテナ又はマイクロストリップアンテナを有する。
The
ダイポールアンテナでは、ケーブルの端面から2本の導線が突出しており、2本の導線夫々はL字状をなしている。2本の導線夫々の突出端の位置は、端面におけるケーブルの軸心を基準として対称である。
マイクロストリップアンテナでは、薄い銅箔付プリント基板上に、円状、楕円状又矩形状等の共振素子が設置されている。誘電率が低い基板がプリント基板として用いられる。
In the dipole antenna, two conductors protrude from the end face of the cable, and each of the two conductors has an L shape. The positions of the protruding ends of each of the two conductors are symmetrical with respect to the axis of the cable at the end face.
In a microstrip antenna, a circular, elliptical, or rectangular resonance element is installed on a thin printed circuit board with copper foil. A substrate having a low dielectric constant is used as a printed circuit board.
受信器40は、ダイポールアンテナ又はマイクロストリップアンテナを用いて無線信号を受信する。このため、受信器40の指向性が広いので、固定局10a,10b,10c夫々の送信器27が送信した無線信号が受信される確率が高い。
受信器40の無線信号の受信帯域は、ミリ波に対応する周波数帯域(30GHz〜300GHz)の一部又は全部である。
The
The reception band of the radio signal of the
増幅器41は、受信器40から受信した無線信号の振幅を増幅し、振幅が増幅された無線信号を混合器42に出力する。
発振器43は正弦波を混合器42に出力する。
The
The
混合器42は、増幅器41から入力された無線信号と発振器43から出力された正弦波とを混合することによって、符号化信号が含まれる混合信号を生成する。発振器43が出力する正弦波の周波数は、例えば、固定局10a,10b,10cの搬送波発生器25が出力する搬送波の周波数と同じである。混合器42は、生成した混合信号をLPF44に出力する。
The
LPF44は、混合器42から入力された混合信号から符号化信号を抽出し、抽出した符号化信号を、復号部45及び受信検出部46に出力する。混合器42及びLPF44は抽出部として機能する。
The LPF 44 extracts a coded signal from the mixed signal input from the
符号信号発生器47は、固定局10a,10b,10c夫々の符号信号発生器23と同様に、所定の符号に応じた受信側符号信号を復号部45に出力する。符号信号発生器47で用いられる符号は、固定局10a,10b,10cの符号信号発生器23で用いられる符号と同一である。受信側符号信号は、送信側符号信号と同様に、所定の符号に応じた所定の波形が周期的に繰り返される信号である。受信側符号信号及び送信側符号信号夫々について、所定の波形及び周期は同一である。
符号信号発生器23,47で用いられる符号は、例えば、PN(Pseudo Noise:疑似雑音)符号である。
The
The code used in the
復号部45は、符号信号発生器47から入力された受信側符号信号と、LPF44から入力された符号化信号との位相が一致している状態で、受信側符号信号及び符号化信号を乗算することによって、LPF44から入力された符号化信号のスペクトルを逆拡散させる。これにより、LPF44によって抽出された符号化信号がベースバンド信号に復号される。
The
図5はベースバンド信号への復号の説明図である。以下では、受信側符号信号及び符号化信号の乗算によって得られる信号を乗算信号と記載する。図5には、符号化信号、受信側符号信号及び乗算信号の波形の一例が示されている。これらの縦軸及び横軸夫々には、電圧及び時間が示されている。受信側符号信号、受信側符号信号及び乗算信号夫々は、「+1」及び「−1」で表される2値信号である。実際には、「+1」は「(振幅)/2」に対応し、「−1」は「−(振幅)/2」に対応する。 FIG. 5 is an explanatory diagram of decoding to a baseband signal. In the following, the signal obtained by multiplying the receiving side coded signal and the coded signal will be referred to as a multiplication signal. FIG. 5 shows an example of waveforms of the coded signal, the receiving side coded signal, and the multiplication signal. Voltage and time are shown on each of these vertical and horizontal axes. The receiving side code signal, the receiving side code signal, and the multiplication signal are binary signals represented by "+1" and "-1", respectively. In reality, "+1" corresponds to "(amplitude) / 2" and "-1" corresponds to "-(amplitude) / 2".
復号部45は符号化信号及び受信側符号信号を乗算する。従って、符号化信号及び受信側符号化信号が共に「+1」又は「−1」を示す期間、乗算信号は「+1」を示す。また、符号化信号及び受信側符号信号の中で一方が「+1」を示し、かつ、他方が「−1」を示す期間、乗算信号は「−1」を示す。
The
図5に示すように、符号化信号及び受信側符号信号の位相差がゼロではない場合、乗算信号はベースバンド信号と一致しない。このとき、受信側符号信号の周期Tsに亘って積分することによって算出される積分値の絶対値、即ち、相関値は小さい。図5の例では、相関値は1である。
符号化信号及び受信側符号の位相差がゼロである場合、乗算信号はベースバンド信号と一致し、相関値は最大である。図5の例では、相関値の最大値は周期Tsの長さと一致する。
As shown in FIG. 5, when the phase difference between the coded signal and the receiving side coded signal is not zero, the multiplication signal does not match the baseband signal. At this time, the absolute value of the integrated value calculated by integrating over the period Ts of the receiving side code signal, that is, the correlation value is small. In the example of FIG. 5, the correlation value is 1.
When the phase difference between the coded signal and the receiving side code is zero, the multiplication signal matches the baseband signal and the correlation value is maximum. In the example of FIG. 5, the maximum value of the correlation value coincides with the length of the period Ts.
復号部45は、相関値を監視しながら、符号化信号及び受信側符号の位相差をゼロに調整する。相関値が最大である場合、位相差はゼロである。前述したように、符号化信号のパルス幅の最小値(チップ期間Ts)は、ベースバンド信号のパルス幅の最小値よりも小さく、スペクトル幅は、パルス幅の最小値に反比例する。従って、復号部45が復号を行うことによって、符号化信号のスペクトルが逆拡散される。図5の例では、ベースバンド信号のパルス幅の最小値は、符号化信号のパルス幅の最小値の7倍であるため、ベースバンド信号のスペクトル幅は、(符号化信号のスペクトル幅)/7である。
The
相関値は、受信器40が受信した無線信号の受信強度が大きい程大きい。復号部45は、復号したベースバンド信号と、位相差がゼロである場合における相関値を示す相関値情報とを演算部48に出力する。
The correlation value increases as the reception strength of the radio signal received by the
固定局10a,10b,10c夫々の送信器27から移動局12の受信器40へ無線信号が送信された場合、受信器40が受信する無線信号には、送信器27から直接に受信器40に到達した無線信号の他に、壁体W1,W2,W3等の物体で反射して受信器40に到達した無線信号が含まれる可能性がある。
When a radio signal is transmitted from the
受信器40が複数の無線信号を同一の時間帯に受信した場合、復号部45は、最初に復号に成功した無線信号に係るベースバンド信号と、この無線信号に係る相関値を示す相関値情報とを演算部48に出力する。
従って、復号部45は、送信器27から直接に受信器40に到達した無線信号の符号化信号をベースバンド信号に復号する確率が高い。
When the
Therefore, the
なお、固定局10a,10b,10c夫々の符号信号発生器23が用いる符号が、移動局12の符号信号発生器47が用いる符号と異なる場合、位相差に無関係に相関値は小さく、符号化信号がベースバンド信号に復号されることはない。
When the code used by the
図4に示す受信検出部46は、LPF44から符号化信号が入力された場合、無線信号の受信を検出し、受信器40が無線信号を受信したことを演算部48に通知する。
When the coded signal is input from the LPF 44, the
演算部48は、時計部49から、現在の時刻を示す時刻情報を取得する。演算部48は時計部49から時刻情報を取得した場合、演算部48が取得した時刻情報が示す時刻は、取得時点の時刻と略一致する。
タイマ50は、演算部48の指示に従って、計時の開始及び終了を行う。タイマ50が計時している計時時間は演算部48によって読み出される。
The
The
出力部51は、演算部48の指示に従って、移動局12の位置を示す位置情報を含む位置信号を搬送装置13に出力する。搬送装置13は、前述したように、出力部51から入力された位置信号に含まれている位置情報に基づいて、進行方向の変更、移動の停止、又は、移動速度の変更等を行う。
The
記憶部52は例えば不揮発性メモリである。記憶部52には、制御プログラムが記憶されている。演算部48は、図示しないCPU(Central Processing Unit)を有し、制御プログラムを実行することによって、移動局12の位置を演算する位置演算処理を含む処理を実行する。
記憶部52には、種々のデータが演算部48によって記憶される。また、記憶部52に記憶されているデータは演算部48によって読み出される。記憶部52には、固定局10a,10b,10cの位置を示す情報が記憶されている。
The
Various data are stored in the
図6は、演算部48が実行する処理の手順を示すフローチャートである。まず、演算部48は、タイマ50に指示して計時を開始させ(ステップS1)、受信検出部46が無線信号の受信を検出したか否かを判定する(ステップS2)。
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of processing executed by the
演算部48は、受信検出部46が無線信号の受信を検出したと判定した場合(S2:YES)、復号部45から入力されたベースバンド信号に含まれている送信時刻情報及び送信元情報と、復号部45から入力された相関値情報とを取得する(ステップS3)。次に、演算部48は、時計部49から時刻情報を取得する(ステップS4)。ここで、演算部48が取得した時刻情報が示す時刻は、無線信号の受信時刻である。
When the
次に、演算部48は、受信器40が受信した無線信号について、ステップS3で取得した送信時刻情報が示す送信時刻と、ステップS4で取得した時刻情報が示す受信時刻とに基づいて、送信元から移動局12の受信器40までの伝播時間を算出する(ステップS5)。演算部48は、例えば、送信時刻から受信時刻までの期間を伝播時間として算出する。
Next, the
次に、演算部48は、受信器40が受信した無線信号について、ステップS5で算出した伝播時間に基づいて、送信元から移動局12の受信器40までの無線信号の伝播距離を算出する(ステップS6)。例えば、室内が真空であると見なす場合、演算部48は、伝播時間に、真空中の無線信号の伝播速度を乗算することによって伝播距離を算出する。真空中の無線信号の伝播速度は3と10の8乗との積(単位:m/s)で表される。演算部48は距離算出部としても機能する。
Next, the
次に、演算部48は、ステップS3で取得した送信元情報が示す送信元に対応付けて、ステップS3で取得した相関情報が示す相関値と、ステップS6で算出した伝播距離とを記憶部52に記憶する(ステップS7)。
図7は、送信元に対応付けられた相関値及び伝播距離を示す図表である。ステップS7では、演算部48は、例えば、図7に示すように、送信元である固定局10aに対応付けて、相関値Ma1と伝播距離La1とを記憶する。
Next, the
FIG. 7 is a chart showing the correlation value and the propagation distance associated with the transmission source. In step S7, for example, as shown in FIG. 7, the
演算部48は、受信検出部46が無線信号の受信を検出していないと判定した場合(S2:NO)、又は、ステップS7を実行した後、タイマ50が計時している計時時間が基準時間以上であるか否かを判定する(ステップS8)。演算部48は、計時時間が基準時間未満であると判定した場合(S8:NO)、ステップS2を実行する。
When the
演算部48は、計時時間が基準時間以上となるまでの間に、受信器40が受信した無線信号について、送信元に対応付けて相関値及び伝播時間を記憶する。前述したように、無線信号A1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3は、固定局10a,10b,10cから所定の時間が経過する都度、順次送信される。基準時間は、例えば、所定の時間の9倍に設定される。これにより、計時時間が基準時間以上となるまでに、移動局12の受信器40は、無線信号A1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3の全てを受信することが可能である。
The
計時時間が基準時間以上となるまでに、無線信号A1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3の全てを受信した場合、図7に示すように、送信元に対応付けて9個の相関値と、9個の伝播距離とが記憶部52に記憶される。計時時間が基準時間以上となるまでに、例えば、無線信号B3が移動局12の受信器40に到達しなかった場合、送信元に対応付けて8個の相関値と、8個の伝播距離とが記憶部52に記憶される。
When all of the radio signals A1, A2, A3, B1, B2, B3, C1, C2, and C3 are received before the time counting time exceeds the reference time, they are associated with the source as shown in FIG. Nine correlation values and nine propagation distances are stored in the
演算部48は、計時時間が基準時間以上であると判定した場合(S8:YES)、タイマ50に指示して計時を終了させ(ステップS9)、固定局10a,10b,10c夫々について、相関値が最大である伝播距離を選択する(ステップS10)。演算部48は、計時時間が基準時間以上となるまでに記憶部52に記憶された相関値及び伝播距離に基づいて、ステップS10を実行する。固定局10a,10b,10c夫々について、相関値が高い程、無線信号の受信状態が良好であるため、相関値が最大である伝播距離を選択する。
When the
例えば、計時時間が基準時間以上となるまでに、図7に示すように、相関値及び伝播距離が記憶部52に記憶されたと仮定する。演算部48は、固定局10aについて、相関値Ma1,Ma2,Ma3中の最大の相関値に対応する伝播距離を選択する。相関値Ma1が最大の相関値である場合、伝播距離La1を選択する。同様に、演算部48は、固定局10bについて、相関値Mb1,Mb2,Mb3中の最大の相関値に対応する伝播距離を選択し、固定局10cについて、相関値Mc1,Mc2,Mc3中の最大の相関値に対応する伝播距離を選択する。
For example, it is assumed that the correlation value and the propagation distance are stored in the
次に、演算部48は、ステップS10で選択した3つの伝播距離に基づいて、移動局12の位置を演算する(ステップS11)。演算部48は、例えば、双曲線航法によって、移動局12の位置を演算する。演算部48は、ステップS10で、固定局10a,10b,10c夫々に対応する伝播距離La1,Lb1,Lc1を選択したと仮定する。双曲線航法では、演算部48は、固定局10a,10b,10cの位置を示す座標において、固定局10a,10b夫々との距離の差が(La1−Lb1)の絶対値となる位置を示す第1双曲線を描き、固定局10b,10c夫々との距離の差が(Lb1−Lc1)の絶対値となる位置を示す第2双曲線を描き、第1双曲線及び第2双曲線の交点を移動局12の位置として演算する。第1双曲線は、固定局10a,10bの位置を2つの焦点とする双曲線である。第2双曲線は、固定局10b,10cの位置を2つの焦点とする双曲線である。固定局10a,10b,10c夫々の位置は、送信元が固定局10a,10b,10cであるベースバンド信号に含まれている座標情報が示す位置である。
Next, the
演算部48は、他の方法で移動局12の位置を演算してもよい。演算部48は、例えば、固定局10a,10b,10cの位置を示す座標において、中心が固定局10aの位置であり、半径が伝播距離La1である円を描き、中心が固定局10bの位置であり、半径が伝播距離Lb1である円を描き、中心が固定局10cの位置であり、半径が伝播距離Lc1である円を描く。そして、演算部48は、3つの円の交点を移動局12の位置として算出してもよい。
演算部48は位置演算部としても機能する。
The
The
次に、演算部48は、出力部51に指示して、ステップS11で演算した位置を示す位置情報を含む位置信号を搬送装置13に出力させる(ステップS12)。
演算部48は、ステップS12を実行した後、処理を終了する。演算部48は、処理を終了した後、再び、ステップS1を実行し、移動局12の位置の演算を繰り返す。
Next, the
After executing step S12, the
以上のように構成された測位システム1では、固定局10a,10b,10c夫々の送信器27が送信する無線信号の搬送波がミリ波であるため、チップレートが高い無線信号を移動局12に送信することができる。送信側符号信号において、周期Tsを維持した状態で符号長を長くすることにより、チップ期間Tcが短くなり、符号化信号のチップレートが上昇する。
In the
チップレートが高い場合においては、チップ期間Tcが短いので、移動局12の受信器40が複数の無線信号を同一時間帯に受信したときに、復号部45が壁体W1,W2,W3等の壁体で反射した無線信号から抽出された符号化信号を復号化する確率は低い。このため、移動局12の演算部48は、移動局12の位置を正確に演算することができる。
When the chip rate is high, the chip period Tc is short, so that when the
更に、固定局10a,10b,10c夫々の送信器27が送信する無線信号の搬送波はミリ波である。このため、無線信号が回折によって大きく広がることはなく、固定局10a,10b,10c夫々の送信器27から送信された無線信号は、直進して移動局12の受信器40に到達する確率が高い。結果、移動局12の演算部48は、移動局12の位置として誤った位置を演算する確率は低い。
Further, the carrier wave of the radio signal transmitted by the
また、固定局10a,10b,10c夫々の送信器27は、指向性を有しており、かつ、無線信号の送信方向を経時的に変更する。このため、無線信号が送信器27から移動局12に直接に到達する確率は高く、無線信号が、壁体W1,W2,W3等の物体で反射して移動局12に到達する確率は低い。
Further, the
移動局12の位置が図1に示す位置である場合において、移動局12の受信器40が固定局10bの送信器27から無線信号B1,B2,B3を受信するとき、受信器40は、壁体W1で反射した無線信号B1と、壁体W2で反射した無線信号B3を受信する可能性がある。しかし、壁体W1,W2,W3等の物体で反射した無線信号B2を受信器40が受信することはない。従って、受信器40は、壁体W1,W2,W3等の物体で反射した無線信号を受信する確率は低い。
When the position of the
また、固定局10a,10b,10c中の少なくとも2つの送信器27が同一の時間帯に無線信号を送信することはなく、固定局10a,10b,10cの送信器27の中で、無線信号を送信する送信器27は、経時的に変更される。このため、複数の無線信号が相互に干渉することはなく、無線信号に含まれる送信時刻情報及び送信元情報等が、移動局12の演算部48によって適切に取得される。
Further, at least two
(実施の形態2)
図8は、実施の形態2における固定局10aの要部構成を示すブロック図である。
以下では、実施の形態2について、実施の形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態1と共通しているため、実施の形態1と共通する構成部には実施の形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a block diagram showing a main configuration of the fixed
Hereinafter, the difference between the second embodiment and the first embodiment will be described. Since the other configurations other than the configurations described later are common to the first embodiment, the same reference numerals as those of the first embodiment are assigned to the components common to the first embodiment, and the description thereof is omitted. To do.
実施の形態2における測位システム1において、実施の形態1における測位システム1と比較して、3つの固定局10a,10b,10c夫々の送信器27の構成が異なる。
In the
固定局10aの送信器27は、実施の形態1と同様に、指向性を有し、図1に示すように無線信号A1,A2,A3を送信する。送信器27は、所定の時間が経過する都度、無線信号の送信方向を、第1方向、第2方向又は第3方向に切替える。送信器27の送信方向は、第1方向、第2方向及び第3方向の順に切替えられる。
The
送信器27は、出力アンテナ60、反射体61及び駆動部62を有する。出力アンテナ60は、重畳信号が出力される増幅器26の出力端に接続されている。出力アンテナ60は、増幅器26から有線で入力された重畳信号を無線信号として反射体61に無線で出力する。反射体61は、U字状の断面を有し、出力アンテナ60が出力した無線信号を内面で反射する。これにより、無線信号が送信される。
The
駆動部62は、反射体61における無線信号の反射角度を変更する。これにより、無線信号の送信方向が第1方向、第2方向又は第3方向に切替えられる。駆動部62は変更部として機能する。
The
図9は、無線信号の反射角度の変更方法の説明図である。駆動部62は反射体61の外側に接続している。駆動部62は、反射体61との接続点を通り、室内Rの床面に対して垂直である直線を軸として反射体61を回動させる。これにより、反射体61における無線信号の反射角度が変更される。室内Rの床面に垂直な直線は、図9においては、紙面に垂直な直線である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a method of changing the reflection angle of the radio signal. The
なお、反射体61が有する断面の形状は、U字状に限定されず、例えば、矩形状であってもよい。また、図9に示すように、傾きが連続的に変化する断面を反射体61が有している場合には、駆動部62は、反射体61を室内Rの床面に平行な方向に移動させてもよい。例えば、図9においては、駆動部62は、反射体61を上下方向に移動させることによって、反射体61における無線信号の反射角度を変更することができる。図9における上下方向は室内Rの床面に平行な方向の1つである。
The shape of the cross section of the
以上のように、駆動部62は反射体61における無線信号の反射角度を変更することによって、送信方向が相互に異なる無線信号を連続して送信することができる。
As described above, the
固定局10b,10c夫々の送信器27は固定局10aの送信器27と同様に構成されている。固定局10aの送信器27の構成の説明において、無線信号A1,A2,A3夫々を無線信号B1,B2,B3に置き換えることによって、固定局10bの送信器27の構成を説明することができる。同様に、固定局10aの送信器27の構成の説明において、無線信号A1,A2,A3夫々を無線信号C1,C2,C3に置き換えることによって、固定局10cの送信器27の構成を説明することができる。
The
実施の形態2における測位システム1は、実施の形態1における測位システム1が奏する効果の中で、送信器27の構成によって得られる効果を除く他の効果を同様に奏する。
The
なお、実施の形態1,2において、固定局10a,10b,10cの送信器27の構成は同一でなくてもよい。実施の形態1では、固定局10a,10b,10cの送信器27中の少なくとも1つが、切替えスイッチ30、3つの出力アンテナ31,32,33及び切替え部34を有していればよい。また、実施の形態2では、固定局10a,10b,10cの送信器27中の少なくとも1つが、出力アンテナ60、反射体61及び駆動部62を有していればよい。従って、実施の形態1,2において、例えば、固定局10aの送信器27の構成が、切替えスイッチ30、3つの出力アンテナ31,32,33及び切替え部34を有する構成であり、固定局10b,10c夫々の送信器27の構成が、出力アンテナ60、反射体61及び駆動部62を有する構成であってもよい。
In the first and second embodiments, the configurations of the
(実施の形態3)
図10は、実施の形態3における測位システム1の要部構成を示すブロック図である。
以下では、実施の形態3について、実施の形態1と異なる点を説明する。後述する構成を除く他の構成については、実施の形態1と共通しているため、実施の形態1と共通する構成部には実施の形態1と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a main part of the
Hereinafter, the differences between the third embodiment and the first embodiment will be described. Since the other configurations other than the configurations described later are common to the first embodiment, the same reference numerals as those of the first embodiment are assigned to the components common to the first embodiment, and the description thereof is omitted. To do.
実施の形態3における測位システム1は、実施の形態1における測位システム1が備える構成部に加えて、固定局10dを備えている。固定局10dも、予め決められた室内Rの位置に固定され、制御装置11に有線で接続されている。固定局10a,10b,10c,10dの位置は相互に異なっている。固定局10dも制御装置11の指示に従って、無線信号を移動局12に送信する。移動局12は、固定局10a,10b,10c,10dから受信した無線信号に基づいて、自局の位置を演算する。
The
固定局10dは固定局10aと同様に構成されている。実施の形態1における固定局10aの構成の説明において、無線信号A1,A2,A3夫々を無線信号D1,D2,D3に置き換えることによって、固定局10dの構成を説明することができる。
The fixed
固定局10dの搬送波発生器25が出力する搬送波の周波数は、固定局10a,10b,10c夫々の搬送波発生器25が出力する周波数と同一又は略同一である。また、固定局10dの符号信号発生器23で用いられる符号も、固定局10a,10b,10c夫々の符号信号発生器23で用いられる符号と同一である。制御装置11によって、固定局10a,10b,10c,10dの時計部21が示すと時刻が一致するように、これらの時刻が繰り返し調整されている。
The frequency of the carrier wave output by the
実施の形態1と同様に、制御装置11は、4つの固定局10a,10b,10c,10d中の少なくとも2つの送信器27が同一の時間帯に無線信号を送信することがないように、固定局10a,10b,10c,10dに送信指示を出力し、無線信号を送信する送信器27を経時的に変更する。従って、1日の全ての時間帯において、固定局10a,10b,10c,10d中の1つの固定局のみが無線信号を送信しているか、又は、固定局10a,10b,10c,10dの全てが無線信号の送信を停止している。
移動局12の受信器40は、固定局10a,10b,10c,10dの送信器27が送信した無線信号を受信し、受信した無線信号は増幅器41に出力される。
Similar to the first embodiment, the
The
移動局12の演算部48は実施の形態1と同様の処理を行う。基準時間は、例えば、所定の時間の12倍に設定される。これにより、タイマ50が計時している計時時間が基準時間以上となるまでに、移動局12の受信器40は、無線信号A1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3,D1,D2,D3の全てを受信することが可能である。
The
ステップS10では、演算部48は、固定局10a,10b,10c,10d夫々について、相関値が最大である伝播距離を選択する。ステップS11では、演算部48は、ステップS10で選択した4つの伝播時間に基づいて、移動局12の位置を演算する。ここで、演算部48は、4つの伝播距離を用いるため、2次元の位置、即ち、図10の上下及び左右に係る位置だけではなく、3次元の位置、即ち、上下、左右及び高低に係る位置を演算することができる。高低に係る位置は、図10の紙面に垂直な方向の位置である。
実施の形態3における測位システム1は、実施の形態1と同様の効果を奏する。
In step S10, the
The
なお、実施の形態3において、演算部48が演算する位置が2次元の位置で十分である場合、演算部48は、固定局10a,10b,10c,10d中の3つ夫々について、相関値が最大である伝播距離を選択し、選択した3つの伝播距離に基づいて、移動局12の位置を演算してもよい。この構成では、固定局10a,10b,10c,10d中の1つの送信器27が連続して送信した全ての無線信号を、移動局12の受信器40が受信することができなかった場合であっても、移動局12の位置が演算される。
In the third embodiment, when the position calculated by the
また、固定局の数はK(K:5以上の整数)個であってもよい。演算部48が演算する位置が2次元の位置で十分である場合、演算部48は、K個の固定局中の3つ夫々について、相関値が最大である伝播距離を選択し、選択した3つの伝播距離に基づいて、移動局12の位置を演算してもよい。この構成では、K個の固定局中の(K−3)個の固定局の送信器27が連続して送信した全ての無線信号が、移動局12の受信器40が受信されなかった場合であっても、移動局12の位置が演算される。
Further, the number of fixed stations may be K (K: an integer of 5 or more). When the position calculated by the
演算部48が演算すべき位置が3次元の位置である場合、演算部48は、K個の固定局中の4つ夫々について、相関値が最大である伝播距離を選択し、選択した4つの伝播距離に基づいて、移動局12の位置を演算してもよい。この構成では、K個の固定局中の(K−4)個の固定局の送信器27が連続して送信した全ての無線信号を、移動局12の受信器40が受信することができなかった場合であっても、移動局12の位置が演算される。
固定局の数がK個である場合、基準時間は、例えば、所定の時間の3・K倍に設定される。「・」は積を表す。
また、演算部38が演算する位置が1次元の位置で十分である場合には、固定局の数は2つであってもよい。この場合、基準時間は、例えば、所定の時間の6倍に設定される。
When the position to be calculated by the
When the number of fixed stations is K, the reference time is set to, for example, 3.K times the predetermined time. "・" Represents a product.
Further, if the position calculated by the calculation unit 38 is a one-dimensional position, the number of fixed stations may be two. In this case, the reference time is set to, for example, 6 times a predetermined time.
なお、実施の形態3において、送信器27の構成は、切替えスイッチ30、3つの出力アンテナ31,32,33及び切替え部34を有する構成に限定されない。送信器27の構成は、出力アンテナ60、反射体61及び駆動部62を有する構成であってもよい。この場合、実施の形態3における測位システム1は実施の形態1と同様の効果を奏する。また、全ての固定局の送信器27の構成は同一でなくてもよい。
In the third embodiment, the configuration of the
なお、実施の形態1〜3において、固定局の送信器27が送信する無線信号の送信方向の数は、3に限定されず、2又は4以上であってもよい。また、この送信方向の数は、全ての固定局について同じでなくてもよい。更に、固定局の送信器27は連続して無線信号を送信しなくてもよい。また、固定局の位置は、相互に異なる室内Rの位置であればよいので、室内Rの隅に限定されない。
また、受信器40の構成は、ダイポールアンテナ又はマイクロストリップアンテナを有する構成に限定されず、無線信号を受信することが可能な構成であればよい。
In the first to third embodiments, the number of transmission directions of the radio signal transmitted by the
Further, the configuration of the
更に、伝播時間の算出方法は、無線信号の送信時刻及び受信時刻に基づく算出方法に限定されない。例えば、1つの固定局の符号信号発生器23が行う送信側符号信号の出力と、移動局12の符号信号発生器47が行う受信側符号信号の出力とを同一時刻に行い、移動局12内において、符号化信号及び受信側符号信号の位相差(図5を参照)を伝播時間として算出してもよい。
また、復号部45が出力する相関値情報が示す相関値は、符号化信号及び受信側符号信号の位相差がゼロである場合における相関値に限定されず、符号化信号及び受信側符号信号の位相差がゼロではない場合における相関値であってもよい。
Further, the method of calculating the propagation time is not limited to the calculation method based on the transmission time and the reception time of the radio signal. For example, the output of the transmitting side code signal performed by the
Further, the correlation value indicated by the correlation value information output by the
開示された実施の形態1〜3はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
The disclosed
1 測位システム
10a,10b,10c,10d 固定局
12 移動局
22 符号化部
24 重畳部(生成部)
27 送信器
31,32,33,60 出力アンテナ
34 切替え部
40 受信器
42 混合器(抽出部の一部)
44 LPF(抽出部の一部)
45 復号部
48 演算部(距離算出部、位置演算部)
61 反射体
62 駆動部(変更部)
1
27
44 LPF (part of extraction section)
45
61
Claims (4)
移動局と、
該移動局が搭載され、ワークを搬送する搬送装置と
を備え、
前記複数の固定局夫々は、搬送波がミリ波である無線信号を送信する送信器を有し、
前記移動局は、
前記複数の固定局の該送信器が送信した無線信号を受信する受信器と、
該受信器が受信した無線信号について、送信元から前記受信器までの伝播距離を算出する距離算出部と、
該距離算出部によって算出され、送信元が異なる複数の無線信号に係る前記伝播距離に基づいて、自局の位置を演算する位置演算部と
を有し、
前記搬送装置は、前記移動局の該位置演算部が演算した位置を示す位置情報に基づいて、進行方向の変更、移動の停止又は移動速度の変更を行い、
前記複数の固定局夫々の前記送信器は、指向性を有し、前記無線信号を連続して送信し、
連続して送信される前記無線信号の送信方向は相互に異なり、
前記複数の固定局の前記送信器の少なくとも1つは、
前記無線信号を出力する出力アンテナと、
該出力アンテナが出力した無線信号を反射する反射体と、
該反射体における該無線信号の反射角度を変更する変更部と
を有することを特徴とする測位システム。 With multiple fixed stations fixed in predetermined positions,
With mobile stations
The mobile station is mounted and equipped with a transport device for transporting workpieces.
Each of the plurality of fixed stations has a transmitter that transmits a radio signal having a carrier wave of millimeter waves.
The mobile station
A receiver that receives a radio signal transmitted by the transmitter of the plurality of fixed stations, and
For the radio signal received by the receiver, a distance calculation unit that calculates the propagation distance from the source to the receiver, and
It has a position calculation unit that calculates the position of its own station based on the propagation distance of a plurality of radio signals having different transmission sources, which is calculated by the distance calculation unit.
The transport apparatus, on the basis of the position information indicating the position of the position calculating unit has calculated in the mobile station, change in the traveling direction, have row changes stop or moving speed of the mobile,
The transmitter of each of the plurality of fixed stations has directivity and continuously transmits the radio signal.
The transmission directions of the wireless signals transmitted continuously are different from each other.
At least one of the transmitters of the plurality of fixed stations
An output antenna that outputs the radio signal and
A reflector that reflects the radio signal output by the output antenna,
With a changing part that changes the reflection angle of the radio signal in the reflector
A positioning system characterized by having.
を特徴とする請求項1に記載の測位システム。 The positioning system according to claim 1, wherein the receiver has a dipole antenna or a microstrip antenna.
該無線信号を送信する送信器は、経時的に変更されること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の測位システム。 The transmitters of two or more fixed stations do not transmit the radio signal at the same time zone.
The positioning system according to claim 1 or 2 , wherein the transmitter that transmits the radio signal is changed over time.
所定の符号に基づいて、ベースバンド信号のスペクトルを拡散させることによって、該ベースバンド信号を符号化する符号化部と、
該符号化部によって符号化された符号化信号を前記搬送波に重畳することによって前記無線信号を生成する生成部と
を更に有し、
前記移動局は、
前記受信器が受信した無線信号から前記符号化信号を抽出する抽出部と、
該抽出部が抽出した符号化信号のスペクトルを逆拡散することによって、該符号化信号を前記ベースバンド信号に復号する復号部と
を有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の測位システム。 Each of the plurality of fixed stations
A coding unit that encodes the baseband signal by diffusing the spectrum of the baseband signal based on a predetermined code.
It further has a generation unit that generates the radio signal by superimposing the coded signal encoded by the coding unit on the carrier wave.
The mobile station
An extraction unit that extracts the coded signal from the radio signal received by the receiver, and
Any of claims 1 to 3 , wherein the extraction unit has a decoding unit that decodes the coded signal into the baseband signal by back-diffusing the spectrum of the extracted coded signal. The positioning system described in one.
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