JPH08129061A - Position measuring system - Google Patents

Position measuring system

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JPH08129061A
JPH08129061A JP6288959A JP28895994A JPH08129061A JP H08129061 A JPH08129061 A JP H08129061A JP 6288959 A JP6288959 A JP 6288959A JP 28895994 A JP28895994 A JP 28895994A JP H08129061 A JPH08129061 A JP H08129061A
Authority
JP
Japan
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time
signal
code
mobile
moving body
Prior art date
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Pending
Application number
JP6288959A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Mitsuzuka
秀一 三塚
Yoshiki Nakabachi
善樹 中鉢
Kazufumi Aoyama
和史 青山
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Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Original Assignee
Clarion Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08129061A publication Critical patent/JPH08129061A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a relatively small and inexpensive position measuring system for a moving body present in a relatively restricted local area. CONSTITUTION: A transmitter 1a having only a transmission function is set in a moving body 1. Transmission signals from the moving body 1 are proper to the moving body 1, not including time data. At least three fixed stations 2-4 are equipped with receivers 2a-4a, respectively. The receivers 2a-4a have time-measuring means 2b-4b to measure the time T1 -T3 when the transmission signals are received. The time-measuring means are synchronized in operation by time-synchronizing means 2c-4c for achieving the time synchronization of fixed stations. The position (Px , Py ) of the moving body 1 is calculated from time differences (T1 -T2 ), (T2 -T3 ) by a position-calculating means 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、地上の比較的限定され
た領域(ローカルエリア)内にある移動体の位置を比較
的小規模の装置を用いて測位するための測位システムに
係り、より具体的には、ロランCやGPSといった大規
模の測位システムを用いず、地上に設置した少なくとも
3台以上の固定局と、発信器のみを携帯させた移動体
(移動局)の存在から、その移動体の位置を決定する測
位システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning system for positioning the position of a moving body within a relatively limited area (local area) on the ground using a relatively small device, and more Specifically, without using a large-scale positioning system such as Loran C or GPS, there are at least three fixed stations installed on the ground and a mobile body (mobile station) carrying only a transmitter, The present invention relates to a positioning system that determines the position of a moving body.

【0002】[0002]

【従来の技術】地上の位置を決定する手段として現在最
も一般的な方法はGPSである。これは、地球を周回す
る異なる軌道上の3個以上(地上の移動体の測位の場
合)の衛星から発射されるマイクロ波を地上の移動体で
受信し、移動体と各衛星間の擬似距離を求め、計算によ
って移動体の位置を決定するものである。その際、移動
体は、発信機能を持たず、マイクロ波を受信するための
受信機能と、各衛星との擬似距離を測定するためのコー
ド同期機能と、衛星からの情報を解読するためのメッセ
ージ解読機能と、位置を計算して決定するための計算処
理機能を有している。GPSによる測位システムは、民
間の応用としては、主に自動車、船舶および航空機の測
位に利用されている。
2. Description of the Related Art The most popular method for determining the position on the ground at present is GPS. This is because the microwaves emitted from three or more satellites in different orbits around the earth (in the case of positioning of a moving body on the ground) are received by the moving body on the ground, and the pseudo range between the moving body and each satellite is received. Is calculated and the position of the moving body is determined by calculation. At that time, the mobile body does not have a transmission function, but a reception function for receiving microwaves, a code synchronization function for measuring the pseudo range with each satellite, and a message for decoding information from the satellites. It has a decoding function and a calculation processing function for calculating and determining the position. The positioning system by GPS is mainly used for positioning of automobiles, ships and aircrafts as a civilian application.

【0003】地上というより、主に海上の船舶の測位に
利用されている測位システムとしてロランCがある。こ
れは地球上の固定点に主局と2つ以上の従局を設置し、
主局および各従局からパルスを発射(各従局で主局から
のパルスを受信した後パルスを発射する)し、船舶等の
移動局では各局のパルスを受信してパルスの到達時間差
を測定し、その時間差から自身(移動局)の位置を計算
で求めるものである。この場合もGPSと同様に移動体
は発信機能を持たず、パルスを受信するための受信機能
と、パルスの到達時間差を測定するための回路と、位置
を計算して決定するための計算処理機能を有している。
Loran C is a positioning system mainly used for positioning ships on the sea rather than on the ground. This installs a master station and two or more slave stations at fixed points on the earth,
The master station and each slave station emit a pulse (each slave station receives a pulse from the master station and then emits a pulse), and the mobile station such as a ship receives the pulse of each station and measures the arrival time difference of the pulse, The position of itself (mobile station) is calculated from the time difference. Also in this case, the mobile body does not have a transmitting function like the GPS, and a receiving function for receiving a pulse, a circuit for measuring a difference in arrival time of pulses, and a calculation processing function for calculating and determining a position. have.

【0004】以上のGPSとロランCの各方式では、両
者とも移動体が受信機能や計算機能等を有する位置測定
器を有し、それ自身で自己(移動体)の位置を決定する
ものであった。そのような方式は、地球上の広範な領域
を移動する移動体の測位方法としては便利なものであ
る。しかし、地上の限定された領域内の多数の移動体の
測位を行う場合は、各移動体に前述したような位置測定
器を携帯させ、GPSやロランCの方式を用いること
は、かなり問題がある。それは前述した位置測定器は機
能が複雑であるため比較的大型となり、かつ高価なもの
となるため、地上の限定された領域内の多数の移動体
(例えば人)にそのような位置測定器を携帯させること
は全体的にコストが高くなりすぎるという欠点があるか
らである。
In each of the above-mentioned GPS and Loran C systems, both mobile units have a position measuring device having a reception function, a calculation function, etc., and determine the position of the self (mobile unit) by themselves. It was Such a method is convenient as a positioning method for a moving body that moves in a wide area on the earth. However, when positioning a large number of moving bodies within a limited area on the ground, it is quite problematic to have each moving body carry the position measuring device as described above and use the GPS or Loran C method. is there. Since the above-mentioned position measuring device is relatively large and expensive due to its complicated function, such a position measuring device can be used for a large number of moving objects (for example, people) within a limited area on the ground. This is because carrying the cellphone has the drawback of being too expensive overall.

【0005】そこで、地上の限定された領域内の移動体
の測位システムとして逆GPS方式と呼ばれる方式が提
案されている。図4に逆GPS方式の概略図を示す。同
図において、1は移動体、2〜5は固定局(サインポス
ト2〜5)である。逆GPS方式では、GPS方式と逆
に移動体1は受信機能を持たず、発信機能のみを持ち、
固有の信号を送信する。その際、移動体1は自己を他の
移動体と識別するための固有の信号を送信すると同時に
移動体1自身が有している時計の時刻T0も送信するこ
とが特徴である。また逆GPS方式では複数の固定局
(サインポスト)2,3,4,5を地上の異なる位置に
設置し、各固定局は、GPSの衛星の働きとは逆に、送
信機能を持たず、受信機能を有するようになっている。
図4において、移動体1が送信した信号を、各固定局
2,3,4,5が受信した時刻を、それぞれT1,T2
3,T4とすると、移動体1の位置(Px,Py,Pz
は、各固定局2,3,4,5の位置(X1,Y1
1),(X2,Y2,Z2),(X3,Y3,Z3),
(X4,Y4,Z4)と、次の関連で結ばれる。
Therefore, a method called an inverse GPS method has been proposed as a positioning system for a mobile body within a limited area on the ground. FIG. 4 shows a schematic diagram of the reverse GPS system. In the figure, 1 is a moving body, and 2 to 5 are fixed stations (signposts 2 to 5). In the reverse GPS method, contrary to the GPS method, the mobile unit 1 does not have a receiving function but has only a transmitting function,
Send a unique signal. At this time, the mobile unit 1 is characterized by transmitting a unique signal for identifying itself from other mobile units and at the same time transmitting the time T 0 of the clock held by the mobile unit 1 itself. In the reverse GPS method, a plurality of fixed stations (signposts) 2, 3, 4, 5 are installed at different positions on the ground, and each fixed station does not have a transmission function contrary to the GPS satellite function. It has a receiving function.
In FIG. 4, the time when each of the fixed stations 2, 3, 4, and 5 received the signal transmitted by the mobile 1 is T 1 , T 2 , and
If T 3 and T 4 are set, the position of the moving body 1 (P x , P y , P z )
Is the position of each fixed station 2, 3, 4, 5 (X 1 , Y 1 ,
Z 1 ), (X 2 , Y 2 , Z 2 ), (X 3 , Y 3 , Z 3 ),
(X 4 , Y 4 , Z 4 ) and the following relation.

【0006】[0006]

【数1】 √(X1−Px)2+(Y1−Py)2+(Z1−Pz)2=C(T1−T0+△t) (1) √(X2−Px)2+(Y2−Py)2+(Z2−Pz)2=C(T2−T0+△t) (2) √(X3−Px)2+(Y3−Py)2+(Z3−Pz)2=C(T3−T0+△t) (3) √(X4−Px)2+(Y4−Py)2+(Z4−Pz)2=C(T4−T0+△t) (4) ここで、Cは電磁波速度、△tは固定局の時計に対する
移動体1の時計のオフセット分である。(1)〜(4)
式を連立して解くことにより、未知数(Px,Py
z)と△tが求まり、移動体1の位置を決定すること
ができる。なお、逆GPS方式に関しては、例えば「ス
ペクトル拡散通信方式によるLocal Positioning System
の一検討」 信学技報 SST92−91,1993年
3月を参照されたい。
[Number 1] √ (X 1 -P x) 2 + (Y 1 -P y) 2 + (Z 1 -P z) 2 = C (T 1 -T 0 + △ t) (1) √ (X 2 -P x) 2 + (Y 2 -P y) 2 + (Z 2 -P z) 2 = C (T 2 -T 0 + △ t) (2) √ (X 3 -P x) 2 + (Y 3 -P y) 2 + (Z 3 -P z) 2 = C (T 3 -T 0 + △ t) (3) √ (X 4 -P x) 2 + (Y 4 -P y) 2 + ( Z 4 −P z ) 2 = C (T 4 −T 0 + Δt) (4) where C is the electromagnetic wave velocity and Δt is the offset of the clock of the mobile unit 1 with respect to the clock of the fixed station. (1)-(4)
By solving the equations simultaneously, the unknowns (P x , P y ,
P z ) and Δt are obtained, and the position of the moving body 1 can be determined. Regarding the inverse GPS system, for example, "Local Positioning System by spread spectrum communication system"
One study ”, IEICE Technical Report SST 92-91, March 1993.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、地上
の限定された領域内の多数の移動体の測位を行うために
はGPSやロランCのシステムを利用することは問題が
ある。GPSやロランCでは、移動体それ自身で自己の
位置を決定するシステムであるために、移動体に規模の
大きい回路からなる位置測定器を携帯させなければなら
ない。しかしそのような位置測定器は、比較的大型であ
り、高価なものである。したがって、領域内の多数の移
動体にそのような位置測定器を携帯させることは、全体
としてコストが高くなりすぎるという欠点がある。ま
た、限定された領域内の測位のためには、GPSやロラ
ンCでは測位精度が悪すぎるという点も問題である。測
位精度はGPSで100m弱程度であり、ロランCでは
数100m程度である。そのような精度では、数Km程
度以内の限定された領域内の移動体の位置を決定するに
は精度が悪すぎる。よって、その点でも、GPSやロラ
ンCを利用するのは困難である。
As described above, there is a problem in using the GPS or Loran C system for positioning a large number of moving objects within a limited area on the ground. In GPS and Loran C, since the moving body itself determines the position of itself, the moving body must carry a position measuring device including a large-scale circuit. However, such position-measuring devices are relatively large and expensive. Therefore, carrying such a position-measuring device with a large number of moving bodies in the area has a drawback that the cost is too high as a whole. Another problem is that the positioning accuracy is too poor with GPS or Loran C for positioning within a limited area. The positioning accuracy is about 100 m for GPS and about several 100 m for Loran C. Such accuracy is too poor to determine the position of the moving body within a limited area within a few kilometers. Therefore, also in that respect, it is difficult to use GPS or Loran C.

【0008】一方、前述した逆GPS方式は、移動体が
発信器のみを携帯する方式であるので、GPSやロラン
Cよりも低コストであり、限定された領域内の移動体の
測位にはより適した方式である。しかし、そのような逆
GPS方式にも欠点がある。それは逆GPS方式では移
動体が自己を他の移動体と識別するための固有の信号を
送信するだけでなく、自分自身が時計を持ち、自分の時
刻も情報として送信する必要がある点にある。移動体
が、そのように時計を持ち、しかもその情報を送る必要
があることは、移動体が携帯する発信器の回路をより複
雑にし、したがって発信器のコストが高くなり、小型化
も困難になるという欠点がある。また、固定局側でも、
移動体から送信される時間情報を、送信信号から解読す
るための回路が必要となるため、受信回路が複雑とな
り、コストが高くなるという問題も生じる。
On the other hand, the above-mentioned reverse GPS system is a system in which the mobile body carries only the transmitter, so that it is lower in cost than GPS and Loran C, and more suitable for positioning the mobile body in a limited area. This is a suitable method. However, such an inverse GPS system also has drawbacks. In the reverse GPS method, not only the mobile unit transmits a unique signal for identifying itself from other mobile units, but also the mobile unit needs to have its own clock and transmit its own time as information. . The fact that the mobile body has such a clock and needs to send the information makes the circuit of the transmitter carried by the mobile body more complicated, and thus the cost of the transmitter becomes higher and the miniaturization becomes difficult. There is a drawback that Also, on the fixed station side,
Since a circuit for decoding the time information transmitted from the mobile body from the transmission signal is required, the receiving circuit becomes complicated and the cost increases.

【0009】本発明の目的は地上の比較的限定された領
域(ローカルエリア)内にある移動体の位置を、比較的
小規模の装置を用いて決定するための測位システムを提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a positioning system for determining the position of a moving body within a relatively limited area (local area) on the ground by using a relatively small scale device. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の測位システム
は、上記目的を達成するため、時間情報を有しない固有
の位置測定用信号を送信する送信手段を備えた少なくと
も1つの移動局と、上記位置測定用信号を受信する少な
くとも3台の固定局と、各固定局の受信信号から該信号
の受信時刻を測定する時間計測手段と、測定された固定
局の受信時刻から上記移動局の位置を算出する位置算出
手段と、上記時間計測手段の時間計測動作を同期させる
固定局間時間同期手段と、を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the positioning system of the present invention includes at least one mobile station equipped with transmitting means for transmitting a unique position measurement signal having no time information, and At least three fixed stations that receive position measurement signals, time measuring means that measures the reception time of the signals from the reception signals of each fixed station, and the position of the mobile station from the measured reception times of the fixed stations. It is characterized by including position calculating means for calculating and time synchronization means between fixed stations for synchronizing the time measuring operation of the time measuring means.

【0011】本発明の測位システムにおいて、前記送信
手段は、PN符号でキャリア信号を変調した信号を前記
位置測定用信号として発生するように構成され、前記時
間計測手段はコンボルバを含み、該コンボルバには上記
信号と送信側PN符号の時間反転されたPN符号で変調
された参照信号とが入力されるように構成してもよい。
In the positioning system of the present invention, the transmitting means is configured to generate a signal obtained by modulating a carrier signal with a PN code as the position measuring signal, and the time measuring means includes a convolver, and the convolver includes the convolver. May be configured so that the above-mentioned signal and the reference signal modulated by the time-inverted PN code of the transmission side PN code are input.

【0012】また、各移動局には夫々相異なるPN符号
が割り当てられ、かつ前記時間計測手段は受信側PN符
号の符号パターンを切り換え可能に構成してもよい。
Further, different PN codes may be assigned to the respective mobile stations, and the time measuring means may switch the code pattern of the receiving side PN code.

【0013】[0013]

【作用】本発明の測位システムにおいて、移動局(移動
体)からの位置測定用信号は各固定局で受信され、夫々
の受信時刻が測定される。各受信時刻から移動局の位置
が算出され、各固定局の時間計測動作は同期させられて
いる。この場合、送受信システムがスペクトラム拡散方
式で構成されていると、コンボルバの相関出力に基づい
て時間計測が行われる。また各移動局の異なるPN符号
を割り当てた場合、夫々に対応して受信側PN符号のパ
ターンが切り換えられる。
In the positioning system of the present invention, the position measurement signal from the mobile station (moving body) is received by each fixed station, and the reception time of each is measured. The position of the mobile station is calculated from each reception time, and the time measurement operation of each fixed station is synchronized. In this case, when the transmission / reception system is configured by the spread spectrum system, time measurement is performed based on the correlation output of the convolver. When different PN codes are assigned to each mobile station, the receiving side PN code pattern is switched correspondingly.

【0014】[0014]

【実施例】以下図面に示す本発明の実施例を説明する。
本発明の測位システムの一実施例を図1に示す。本発明
では、地上の夫々異なる位置に少なくとも3台以上の固
定局2,3,4及び位置算出手段5を設置する。また、
各固定局によって囲まれた領域とその周辺の領域に存在
する移動体1には、送信手段として発信機能のみを有す
る発信器1aを携帯させる。図1には移動体1として1
個のみが記されているが、移動体の数は複数個存在して
も良い。その場合、各移動体には夫々各1台ずつ発信器
のみを携帯させる。その際、各移動体の発信器から送信
される信号は、各移動体を他の移動体と識別するための
固有の信号とし、例えば、移動体ごとに送信信号の周波
数を変えたり、変調コードを変えたりするものとする。
ただし、従来の逆GPS方式(図4)とは異なり、本発
明では各移動体は時計を持たず、発信器1aから送信す
る信号は前述したような固有の信号のみであり、従来の
逆GPS方式のように各移動体の時刻を送信することは
ないものとする。すなわち、本発明と従来の逆GPS方
式との違いは、本発明では各移動体が時計を持たず、時
間情報を送信することもないという点である。
Embodiments of the present invention shown in the drawings will be described below.
An embodiment of the positioning system of the present invention is shown in FIG. In the present invention, at least three fixed stations 2, 3, 4 and the position calculation means 5 are installed at different positions on the ground. Also,
The mobile 1 existing in the area surrounded by each fixed station and the area around the fixed station carries a transmitter 1a having only a transmitting function as a transmitting means. In FIG. 1, 1 is shown as a moving body 1.
Although only one is shown, a plurality of moving bodies may exist. In that case, each mobile unit carries only one transmitter. At that time, the signal transmitted from the transmitter of each mobile body is a unique signal for distinguishing each mobile body from other mobile bodies. For example, the frequency of the transmission signal is changed for each mobile body or the modulation code is changed. Shall be changed.
However, unlike the conventional reverse GPS system (FIG. 4), in the present invention, each mobile body does not have a clock, and the signal transmitted from the transmitter 1a is only the unique signal as described above. It is assumed that the time of each mobile unit is not transmitted unlike the method. That is, the difference between the present invention and the conventional reverse GPS system is that each mobile body does not have a clock and does not transmit time information in the present invention.

【0015】本発明の各固定局2,3,4には、移動体
1から送信された信号を受信するための受信器2a〜4
aが夫々設置される。また、各受信器には移動体1から
送信された信号を各固定局の各受信器が受信した時点の
時刻を測定するための時間計測手段2b〜4bが設置さ
れているものとする。その際、各受信器の時間計測手段
は、互いに時間的に同期がとられているように調整され
るため、固定局間時間同期手段2c〜4cを有してい
る。
Each of the fixed stations 2, 3 and 4 of the present invention has receivers 2a to 4 for receiving the signal transmitted from the mobile unit 1.
a is installed respectively. Further, it is assumed that each receiver is provided with time measuring means 2b to 4b for measuring the time when the receiver of each fixed station receives the signal transmitted from the mobile unit 1. At that time, the time measuring means of each receiver is adjusted so as to be time-synchronized with each other, and therefore has fixed station time synchronization means 2c to 4c.

【0016】以上のように構成された本発明では移動体
1の位置(Px,Py)は、次のように決定される。移動
体1から送信された信号が夫々位置(X1,Y1),(X
2,Y2),(X3,Y3)にある固定局2,3,4の受信
器2a〜4aで受信された時刻を夫々T1,T2,T3
すると、各受信器の時間計測手段2b〜4bは互いに同
期がとれているので、次の式が成立つ。
In the present invention constructed as described above, the position (P x , P y ) of the moving body 1 is determined as follows. The signals transmitted from the mobile unit 1 are transmitted at positions (X 1 , Y 1 ), (X
2, Y 2), when the (X 3, Y 3, respectively T 1 the received time in the receiver 2a~4a fixed stations 2, 3, 4 in), T 2, T 3, for each receiver Since the time measuring means 2b to 4b are synchronized with each other, the following equation holds.

【数2】 √(Px−X1)2+(Py−Y1)2−√(Px−X2)2+(Py−Y2)2 =C・(T1−T2) (5) √(Px−X2)2+(Py−Y2)2−√(Px−X3)2+(Py−Y3)2 =C・(T2−T3) (6) ここで、Cは電磁波の速度である。(5),(6)式を
連立して解くことにより未知の位置(Px,Py)を求め
ることができる。また、作図的には、時刻差(T1
2),(T2−T3),(T1−T3)各一定の曲線は各
々双曲線となるので、三つの双曲線を引いて、その交点
として未知の位置(Px,Py)を求めることができる。
そのような方法はロランCで用いられている双曲線航法
として知られており、本発明における位置算出手段5と
して上述した方法を実施する演算回路を用いればよく、
特に困難なものではない。
(2) √ (Px-X1)2+ (Py-Y1)2−√ (Px-X2)2+ (Py-Y2)2 = C ・ (T1-T2) (5) √ (Px-X2)2+ (Py-Y2)2−√ (Px-X3)2+ (Py-Y3)2  = C ・ (T2-T3(6) Here, C is the velocity of the electromagnetic wave. Equations (5) and (6)
An unknown position (Px, Py)
Can be In terms of drawing, the time difference (T1
T2), (T2-T3), (T1-T3) Each constant curve is
Each becomes a hyperbola, so draw three hyperbolas and intersect
Unknown position (Px, Py) Can be asked.
Such a method is the hyperbolic navigation used in Loran C.
And the position calculating means 5 in the present invention.
Then, an arithmetic circuit for carrying out the above-described method may be used,
It's not particularly difficult.

【0017】次に、本発明の移動体1が携帯する発信器
から送信する信号の形態について述べる。発信器から送
信する信号は、固定局2,3,4の受信器で、信号の到
達時刻を検出できるものでなければならない。そのため
の送信信号としては一つはロランCで用いるようなパル
スを用いることも可能である。しかし、送信信号として
パルス波を用いる場合は、使用する周波数帯域が広くな
りすぎて、電波法上、使用できない可能性がある。ま
た、移動体が携帯する発信器からパルス波を送信するに
は必要電力が大きくなり、電源として用いる電池の容量
として大きなものが必要となり、発信器として携帯に適
さなくなる可能性がある。そこで、移動体1の発信器が
送信する信号の有力な形態としては、GPSで用いられ
ているように、スペクトラム拡散方式により図2に示す
ように擬似雑音符号(PN符号)でキャリアを変調した
信号を用いるのが望ましい。図2(a)において、21
はPN符号発生器(PNG)、22はキャリア信号発生
器、23は変調器である。PN符号で変調した信号は帯
域をある程度の幅で制限でき、電波法上の問題を解決で
きる。また、同じ帯域を用いてPN符号の種類を変えれ
ば、互いの信号の干渉をごく小さくできるので、領域内
の多数の移動体の各移動体に、夫々固有のPN符号を割
当て、各移動体を識別することができる。よって、本発
明における移動体から送信する信号としてはPN符号に
よってキャリアを変調した信号を用いることが望まし
い。
Next, the form of the signal transmitted from the transmitter carried by the mobile unit 1 of the present invention will be described. The signal transmitted from the transmitter must be capable of detecting the arrival time of the signal at the receivers of the fixed stations 2, 3 and 4. As the transmission signal for that purpose, it is possible to use one of the pulses used in Loran C. However, when a pulse wave is used as the transmission signal, the frequency band used becomes too wide and there is a possibility that it cannot be used under the Radio Law. In addition, the transmitter requires a large amount of power to transmit a pulse wave from a transmitter, which requires a large capacity battery to be used as a power source, which may make the transmitter unsuitable for carrying. Therefore, as a powerful form of the signal transmitted by the transmitter of the mobile unit 1, the carrier is modulated by the pseudo noise code (PN code) as shown in FIG. 2 by the spread spectrum method as used in GPS. It is desirable to use signals. In FIG. 2A, 21
Is a PN code generator (PNG), 22 is a carrier signal generator, and 23 is a modulator. The signal modulated by the PN code can limit the band to a certain width, and can solve the problems of the Radio Law. Also, if the types of PN codes are changed using the same band, the interference of signals with each other can be made extremely small. Therefore, a unique PN code is assigned to each mobile of a large number of mobiles within the area, and each mobile Can be identified. Therefore, it is desirable to use a signal in which the carrier is modulated by the PN code as the signal transmitted from the mobile body in the present invention.

【0018】次に、固定局2,3,4側の受信器で移動
体からの送信波(スペクトラム拡散信号)を受信し、到
達時間を検出する時間計測手段について述べる。ここ
で、特に前述したように送信波としてPN符号でキャリ
アを変調した信号を用いた場合について述べる。PN符
号を信号として用いた場合は、受信器側で到達時間を検
出するには入力したPN符号と受信器側のPN符号の相
関をとり、その相関ピークが得られる時点を検出しなけ
ればならない。そのような相関をとる方法としては、D
LLを用いる方法、マッチドフィルタを用いる方法、お
よびコンボルバを用いる方法がある。このうち、DLL
を用いる方法は、PN符号による変調波が連続して入力
する場合に利用可能である。しかし、移動体1の発信器
から送信する信号は、移動体の電波の消費電力を節約す
るために、連続波というよりも一定の期間を置いて間欠
的に送信される場合の方が現実的に多いと考えられる。
したがってそのような間欠波の場合は、DLLを利用す
ることは困難である。そこで、間欠波が送信される場合
を考えると、相関をとる方法としてはマッチドフィルタ
とコンボルバが候補としてあげられる。そのうち、マッ
チドフィルタは特定のPN符号のパターンの場合にしか
相関がとれないという問題がある。よって、多数の移動
体から異なる種類のPN符号が送信された場合は、固定
局側でPN符号の種類の数だけマッチドフィルタを用意
する必要がある。それは回路規模とコストの点から現実
的ではない。よって、固定局の受信器で相関をとる方法
としては、コンボルバを用いることが最も有力な手段で
ある。
Next, the time measuring means for detecting the arrival time by receiving the transmission wave (spread spectrum signal) from the moving body by the receivers of the fixed stations 2, 3, 4 will be described. Here, a case where a signal obtained by modulating a carrier with a PN code is used as a transmission wave as described above will be described. When the PN code is used as a signal, in order to detect the arrival time at the receiver side, the input PN code and the PN code at the receiver side must be correlated and the time point at which the correlation peak is obtained must be detected. . As a method of obtaining such correlation, D
There are a method using LL, a method using a matched filter, and a method using a convolver. Of these, DLL
The method using can be used when the modulated waves by the PN code are continuously input. However, it is more realistic that the signal transmitted from the transmitter of the mobile unit 1 is transmitted intermittently after a certain period of time, rather than as a continuous wave, in order to save the electric power consumption of the mobile unit. It is thought that there are many.
Therefore, in the case of such an intermittent wave, it is difficult to use the DLL. Therefore, considering a case where an intermittent wave is transmitted, a matched filter and a convolver can be given as candidates for correlation. Among them, the matched filter has a problem that correlation can be obtained only in the case of a specific PN code pattern. Therefore, when different types of PN codes are transmitted from a large number of mobile bodies, it is necessary for the fixed station to prepare as many matched filters as the number of types of PN codes. It is not realistic in terms of circuit scale and cost. Therefore, the use of a convolver is the most effective means of obtaining correlation in the receiver of the fixed station.

【0019】本発明で受信器内の時間計測手段にコンボ
ルバを用いる場合の基本的な回路構成例を図2(b)に
示す。同図において、固定局2には、バンドパスフィル
タ(BPF)6、増幅器7,13、局部発信器9,1
1、ミキサー8,12、コンボルバ10、検波器14、
時間差計測部15から成る時間計手段2bが設けられて
いる。他の固定局も同様の構成である。
FIG. 2B shows an example of a basic circuit configuration when a convolver is used as the time measuring means in the receiver according to the present invention. In the figure, the fixed station 2 includes a bandpass filter (BPF) 6, amplifiers 7 and 13, and local oscillators 9 and 1.
1, mixers 8 and 12, convolver 10, detector 14,
A time counting unit 2b including a time difference measuring unit 15 is provided. The other fixed stations have the same configuration.

【0020】同図に示すように、コンボルバ10を用い
る場合は、コンボルバ10の2つの入力端子10a,1
0bの一方には、BPF6、増幅器7、局部発信器9、
ミキサー8により移動体から送信されたPN符号による
変調波を入力し、コンボルバのもう一方の入力端子には
PN符号発生器16によって発生させたバーPN符号で
キャリアを変調した参照信号を入力するように構成す
る。ただし、PN符号発生器16で発生させるバーPN
符号は、移動体から送信されたPN符号を時間反転した
バーPN符号とする必要がある。参照信号をそのように
することによって移動体から送信されたPN符号と固定
局のバーPN符号の相関をコンボルバ10でとることが
でき、その結果得られた相関信号出力を検波器14で検
波し、その発生時間から、移動体1からの信号の送信時
間T1を時間差計測部15で検出することができる。な
お、本発明ではコンボルバに入力する入力信号(移動体
から送信された信号)と、PN符号発生器16から発生
されるバーPN符号の発生タイミングは図3に示すよう
な関係になるように調整される。図3の特徴は、各固定
局で発生するPN符号バーPNが、同じ時刻に発生する
ように時間的に同期がとられていることである。そのよ
うなPN符号の時間同期は、図2(b)の固定局間時間
同期部2cによって行われる。そのように参照信号を各
固定局間で時間同期をとるのは、各固定局間で基準時間
を同一として、移動体から送信された信号を各固定局で
受信した時点(図3のT1,T2,T3)を正しく検出す
るためである。PN符号の時間同期がとれていないと、
各固定局の基準時間が異なり、移動体から送信された信
号の各固定局への到達時間が正しく計測できないことは
明らかであろう。
As shown in the figure, when the convolver 10 is used, two input terminals 10a, 1 of the convolver 10 are used.
On one side of 0b, a BPF 6, an amplifier 7, a local oscillator 9,
The mixer 8 inputs the modulated wave by the PN code transmitted from the mobile body, and inputs the reference signal in which the carrier is modulated by the bar PN code generated by the PN code generator 16 to the other input terminal of the convolver. To configure. However, the bar PN generated by the PN code generator 16
The code needs to be a bar PN code obtained by time-reversing the PN code transmitted from the mobile body. By doing so with the reference signal, the convolver 10 can take the correlation between the PN code transmitted from the mobile and the bar PN code of the fixed station, and the resulting correlation signal output is detected by the detector 14. The time difference measuring unit 15 can detect the transmission time T 1 of the signal from the mobile unit 1 from the occurrence time. In the present invention, the input signal input to the convolver (the signal transmitted from the moving body) and the generation timing of the bar PN code generated from the PN code generator 16 are adjusted so as to have the relationship shown in FIG. To be done. The feature of FIG. 3 is that the PN code bars PN generated in each fixed station are synchronized in time so that they occur at the same time. Such time synchronization of the PN code is performed by the fixed station time synchronization unit 2c of FIG. 2 (b). In this way, the reference signal is time-synchronized between the fixed stations because the fixed base stations have the same reference time and the signal transmitted from the mobile station is received by each fixed station (T 1 in FIG. 3). , T 2 , T 3 ) are correctly detected. If the PN code is not time synchronized,
It will be apparent that the reference time of each fixed station is different and the arrival time of the signal transmitted from the mobile to each fixed station cannot be measured correctly.

【0021】以上のように、本発明でコンボルバを用い
る場合は、PN符号を発生する際は、各固定局間で時間
同期をとる必要がある。しかし、その点を注意すれば、
参照信号のPN符号の符号パターンは任意の時点で切り
換えることができる。図2のPN符号発生器16は、一
定のバーPN符号のみを発生するのではなく、時間的に
バーPN符号の符号パターンを切り換えることができる
ものとするのがよい。そのようなPN符号の切り換え
は、通常のデジタル回路技術を用いて容易に可能である
ことは、よく知られていることである。コンボルバの参
照信号のPN符号を以上のように切り換えると、コンボ
ルバは、PN信号の時間反転関係にあるPN符号が入力
した時のみ大きな相関出力を出力するから、それを利用
して移動体を識別することができる。すなわち、前述し
たように、多数の移動体がある場合は、各移動体にそれ
ぞれ固有のPN符号を割り当てることができるが、コン
ボルバの参照信号のPN符号の符号パターンを時間的に
切り換えることにより、それと時間反転関係にあるPN
符号のみを(相関出力の大きさから)判別することがで
き、それによって各PN符号に対応する移動体を時間的
に識別することができる。
As described above, when the convolver is used in the present invention, it is necessary to synchronize the fixed stations with each other when generating the PN code. However, if you pay attention to that point,
The code pattern of the PN code of the reference signal can be switched at any time. It is preferable that the PN code generator 16 of FIG. 2 not only generate a constant bar PN code but can switch the code pattern of the bar PN code in time. It is well known that such switching of the PN code can be easily performed using ordinary digital circuit technology. When the PN code of the reference signal of the convolver is switched as described above, the convolver outputs a large correlation output only when the PN code in the time-reversed relationship of the PN signal is input, and therefore it is used to identify the moving body. can do. That is, as described above, when there are a large number of moving objects, a unique PN code can be assigned to each moving object, but by switching the code pattern of the PN code of the convolver reference signal in time, PN that has a time-reversal relationship with it
Only the code can be discriminated (from the magnitude of the correlation output), which makes it possible to temporally identify the mobile body corresponding to each PN code.

【0022】以上のように本発明においてコンボルバを
用いることは、間欠波が移動体から送信された場合にも
測位が可能であるだけでなく、移動体の識別も容易にで
きるという利点がある。
As described above, the use of the convolver in the present invention has an advantage that not only positioning can be performed even when an intermittent wave is transmitted from a moving body, but also the moving body can be easily identified.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のGPS、ロランC、あるいは逆GPS方式と比較
して、地上の比較的限定された領域(ローカルエリア)
内にある移動体の位置の測位を、より小規模で低コスト
の装置によって行うことができる。本発明の応用例とし
ては、アミューズメントセンターや、スキー場、ゴルフ
場等における人の位置を検出し、迷子探しや危険防止に
応用することができる。また、農場や工場等における移
動機器の測位やコントロールにも応用が可能である。
As described above, according to the present invention,
A relatively limited area on the ground (local area) compared to conventional GPS, Loran C, or reverse GPS
Positioning of a moving body inside can be performed by a smaller scale and lower cost device. As an application example of the present invention, the position of a person in an amusement center, a ski resort, a golf course, or the like can be detected, and the present invention can be applied to search for a lost child and prevent danger. It can also be applied to positioning and control of mobile devices in farms and factories.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例における移動体及び固定局の送信手
段及び受信器の構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a transmission means and a receiver of a mobile unit and a fixed station in the above embodiment.

【図3】図2の各受信器のコンボルバのタイミングを示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a convolver timing of each receiver of FIG. 2;

【図4】従来の逆GPS方式の測位システムを示すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional reverse GPS positioning system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 移動体 2〜4 固定局 2a〜4a 受信器 2b〜4b 時間計測手段 2c〜4c 時間同期手段 5 位置算出手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mobile 2-4 Fixed station 2a-4a Receiver 2b-4b Time measurement means 2c-4c Time synchronization means 5 Position calculation means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 時間情報を有しない固有の位置測定用信
号を送信する送信手段を備えた少なくとも1つの移動局
と、 上記位置測定用信号を受信する少なくとも3台の固定局
と、 各固定局の受信信号から該信号の受信時刻を測定する時
間計測手段と、 測定された固定局の受信時刻から上記移動局の位置を算
出する位置算出手段と、 上記時間計測手段の時間計測動作を同期させる固定局間
時間同期手段と、 を含むことを特徴とする測位システム。
1. At least one mobile station provided with a transmission means for transmitting a unique position measurement signal having no time information, at least three fixed stations receiving the position measurement signal, and each fixed station. Time measurement means for measuring the reception time of the signal from the received signal, position calculation means for calculating the position of the mobile station from the measured reception time of the fixed station, and time measurement operation of the time measurement means A positioning system comprising: time synchronization means between fixed stations;
【請求項2】 前記送信手段は、PN符号でキャリア信
号を変調した信号を前記位置測定用信号として発生する
ように構成され、前記時間計測手段はコンボルバを含
み、該コンボルバには上記信号と送信側PN符号の時間
反転されたPN符号で変調された参照信号とが入力され
るように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の
測位システム。
2. The transmitting means is configured to generate a signal obtained by modulating a carrier signal with a PN code as the position measuring signal, and the time measuring means includes a convolver, and the convolver transmits the signal together with the signal. The positioning system according to claim 1, wherein the side PN code and a reference signal modulated by a time-inverted PN code are input.
【請求項3】 各移動局には夫々相異なるPN符号が割
り当てられ、かつ前記時間計測手段は受信側PN符号の
符号パターンを切り換え可能に構成したことを特徴とす
る請求項2に記載の測位システム。
3. The positioning according to claim 2, wherein different PN codes are assigned to the respective mobile stations, and the time measuring means is configured to be able to switch the code pattern of the receiving side PN code. system.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7675410B2 (en) 2006-05-08 2010-03-09 Hitachi, Ltd. Sensor-net systems and its application systems for locationing

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US7675410B2 (en) 2006-05-08 2010-03-09 Hitachi, Ltd. Sensor-net systems and its application systems for locationing

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