CN106164701B - 位置检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的测定装置(2)从第一天线对(3)输出彼此相位差(Δφ1)随时间变化的发送信号(St11)、(St12)。对象物(21)从对象侧天线(22)同时接收发送信号(St11)、(St12)，根据接收信号(Sr1)将对象物(21)和测定装置(2)的位置关系所对应的信息(Dφ)返送至测定装置(2)侧。测定装置(2)从第二天线对(4)输出彼此相位差(Δφ2)随时间变化的发送信号(St21)、(St22)。对象物(21)从对象侧天线(22)同时接收发送信号(St21)、(St22)，根据接收信号(Sr2)将对象物(21)和测定装置(2)的位置关系所对应的信息(Dφ)返送至测定装置(2)侧。测定装置(2)基于这两个信息(Dφ)，确定对象物(21)的方位角(θ)。

Description

位置检测系统
技术领域
本发明涉及检测对象物位置的位置检测系统。
背景技术
已知有一般利用作为对象物的对象目标系统、以及接收从对象目标系统发射的雷达脉冲的第一和第二系统构成的位置检测系统(例如参照专利文献1)。在该位置检测系统中，利用在第一以及第二系统接收的雷达脉冲的时间差确定对象物的位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平4－9783号公报
发明内容
专利文献1中记载的位置检测系统基于第一以及第二系统的脉冲接收时刻计算出对象物的位置。该情况下，若第一以及第二系统的时钟产生偏差则使位置检测精度劣化，因此，为了防止这样的精度劣化，预先测定第一以及第二系统的相对位置，仅依据单方的时钟进行测定。结果，除了需要在第一以及第二系统中进行相互同步之外，还需要将第一以及第二系统设置在互不相同的地点，存在系统整体占地较大的问题。
本发明是鉴于上述现有技术的问题完成的，其目的在于提供一种能使结构简化的位置检测系统。
(1)为了解决上述问题，本发明包括：测定装置，该测定装置由两个天线元件构成的第一以及第二天线对；以及生成从所述天线元件输出的发送信号的信号生成电路构成，使所述第一天线对的两个天线元件的间隔和所述第二天线对的两个天线元件的间隔呈互不相同的距离，该测定装置具有从所述第一天线对的两个天线元件输出互不相同的发送信号、从所述第二天线对的两个天线元件输出互不相同的发送信号的功能；以及对象物，该对象物具有对向侧天线；从所述对象侧天线同时接收从所述测定装置发送的两个发送信号，对接收信号进行处理的信号处理电路；以及从所述对向侧天线将处理过的信号返送至所述测定装置侧的发送电路，使所述测定装置的第一以及第二天线对在时间上交替动作，所述对象物通过使由所述信号处理电路处理过的信息具有预先确定的规定延迟，并发送至所述测定装置侧，从而对从所述测定装置观察到的所述对象物的距离和方位角进行检测。
根据本发明，位置检测系统包括：具有由两个天线元件构成的第一以及第二天线对的测定装置；以及具有处理接收信号的信号处理电路的对象物。从第一天线对的两个天线元件输出互不相同的发送信号，则对象侧天线接收这两个发送信号所合成的接收信号。这时，若从第一天线对的两个天线元件输出例如彼此的相位差随时间变化的发送信号，或输出彼此的频率有细微不同的发送信号，则在接收信号中产生差拍。因此，对象物能基于该差拍利用信号处理电路检测对象侧天线和两个天线元件之间产生的相位差，利用发送电路使相位差的信息返送至测定装置。测定装置能基于相位差的信息检测出对象物的方位角。
但是，对象侧天线和两个天线元件之间的路径差每偏移一个波长时相位差重复出现，因此仅就第一天线对产生的相位差的信息而言存在多个方位角的可能性。与此相对，本发明中，使第一天线对的两个天线元件的间隔和第二天线对的两个天线元件的间隔保持互不相同的距离。由此，对于第一天线对和第二天线对而言，能使对象侧天线和两个天线元件之间产生的相位差不同。结果，基于利用第一天线对时的相位差和利用第二天线对时的相位差，能唯一确定对象物的方位角。
进一步地，对象物将由信号处理电路处理过的信息以预先确定的规定延迟发送至测定装置侧。由此，从测定装置发送的两个发送信号由对象侧天线接收之后，到将信号处理电路处理过的相位差的信息返送至测定装置为止的经过时间，能几乎保持为恒定值。结果，测定装置对在发送两个发送信号之后，到从对象物返送规定的信息为止的时间进行测量，通过从该时间中减去在对象物侧的经过时间，能求出信号在测定装置和对象物之间进行传输的传输时间，基于该传输时间能测量从测定装置到对象物为止的距离。
另外，测定装置的第一以及第二天线对在时间上交替动作，因此不需要取得第一以及第二天线对的同步，能使测定装置的结构简化。除此之外，只要使第一天线对的两个天线元件的间隔和第二天线对的两个天线元件的间隔保持互不相同的距离，能将第一以及第二天线对靠近地配置。因此，不需要如现有技术那样，将两个系统设置在单独的位置上，能容易地设置测定装置。
(2)本发明中，共用所述第一天线对和所述第二天线各自的一个天线元件。
由此，能减少天线元件数量，能实现测定装置的小型化。
(3)本发明的特征在于，包括：测定装置，该测定装置由两个天线元件构成的天线对、以及生成从所述天线元件输出的发送信号的信号生成电路构成，具有从所述天线对的两个天线元件输出互不相同的发送信号的功能；以及对象物，该对象物具有对向侧天线；从所述对象侧天线同时接收从所述测定装置发送的两个发送信号，对接收信号进行处理的信号处理电路；以及从所述对向侧天线将处理后的信号返送至所述测定装置侧的发送电路，进行频率扫描的同时从所述测定装置的所述天线对输出所述发送信号，所述对象物通过使由所述信号处理电路处理过的信息具有预先确定的规定延迟，并发送至所述测定装置侧，从而对从所述测定装置观察到的所述对象物的距离和方位角进行检测。
根据本发明，位置检测系统包括：具有由两个天线元件构成的天线对的测定装置；以及具有处理接收信号的信号处理电路的对象物。从天线对的两个天线元件输出互不相同的发送信号，则对象侧天线接收这两个发送信号所合成的接收信号。这时，若从天线对的两个天线元件输出例如彼此的相位差随时间变化的发送信号，或输出彼此的频率有细微不同的发送信号，则在接收信号中产生差拍。因此，对象物能基于该差拍利用信号处理电路检测对象侧天线和两个天线元件之间产生的相位差，利用发送电路使相位差的信息返送至测定装置。测定装置能基于相位差的信息检测出对象物的方位角。
但是，对象侧天线和两个天线元件之间的路径差每偏移一个波长时相位差重复出现，因此仅就单一的相位差的信息而言存在多个方位角的可能性。与此相对，本发明中，在进行频率扫描的同时从测定装置的天线对进行照射。由此，对象侧天线和两个天线元件之间产生的相位差能由频率不同的发送信号检测到。这时，根据发送信号的频率，对象侧天线和两个天线元件之间产生的相位差发生变化。因此，基于由频率不同的发送信号测定到的多个相位差，能唯一确定对象物的方位角。
进一步地，对象物将由信号处理电路处理过的信息以预先确定的规定延迟发送至测定装置侧。为此，能求出信号在测定装置和对象物之间进行传输的传输时间，能基于该传输时间测量从测定装置到对象物的距离。
另外，不需要取得第一以及第二天线对的同步，能使测定装置的结构简化。除此之外，由于在进行频率扫描的同时从天线进行照射即可，因此不需要如现有技术那样，将两个系统设置在单独的位置上，能容易地设置测定装置。该情况下，由于位置检测系统的测定装置利用具有两个天线元件的一个天线对构成，因此能以简单的结构检测对象物的距离和方位角。
(4)本发明中，所述测定装置改变两种以上的频率，从所述天线对输出所述发送信号。
该情况下，能从天线对的两个天线元件输出互不相同的发送信号，之后使发送信号的载波频率发生变化，从天线对的两个天线元件输出互不相同的发送信号。结果，使载波频率变化为两种以上，基于检测出的多个相位差，能确定对象物的方位角。
(5)本发明中，所述测定装置的所述信号生成电路包括电压控制振荡器。
为此，通过调整控制电压，能使从测定装置发送的信号的频率变化，能使位置检测系统以简单的电路结构形成。
(6)本发明中，所述测定装置的所述信号生成电路包括振荡器和移相器。
由此，能利用移相器使振荡器输出的信号的相位变化，能使位置检测系统以简单的电路结构形成。
附图说明
图1是表示第一实施方式的位置检测系统的整体结构的电路图。
图2是表示图1中的测定装置的整体结构的电路图。
图3是表示图1中的对象物的整体结构的电路图。
图4是表示测定装置产生的发送信号的路径差和发射角的说明图。
图5是表示利用第一天线对检测到的方位角和利用第二天线对检测到的方位角的说明图。
图6是表示第一实施方式中，发送信号波形和接收信号波形的特性线图。
图7是表示第一实施方式的位置检测系统的整体处理的流程图。
图8是表示第二实施方式的位置检测系统的测定装置的整体结构的电路图。
图9是表示第三实施方式的位置检测系统的整体结构的电路图。
图10是表示第三实施方式的位置检测系统的整体处理的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式的位置检测系统进行详细说明。
图1至图7表示第一实施方式的位置检测系统1。位置检测系统1的构成包含测定装置2和对象物21等。
首先，对测定装置2进行说明。测定装置2的构成包含：由天线元件31、32构成的第一天线对3；由天线元件41、42构成的第二天线对4；以及生成从天线元件31、32、41、42输出的发送信号St11、St12、St21、St22的信号生成电路5。天线元件31、32、41、42分别与信号生成电路5连接。
天线元件31、32、41、42由能发射发送信号St11、St12、St21、St22的各种天线构成。如图2所示，第一天线对3被配置为第一天线元件31和第二天线元件32隔开间隔L1。另一方面，第二天线对4被配置为第一天线元件41和第二天线元件42隔开间隔L2。这时，天线元件31、32之间的间隔L1和天线元件41、42之间的间隔L2被设定为互不相同的距离。
天线元件31、32分别与下文所述的调制电路71、72连接。天线元件31、32发射利用调制电路71、72进行相位调制后的互不相同的发送信号St11、St12。同样地，天线元件41、42分别与下文所述的调制电路101、102连接。天线元件41、42发射利用调制电路101、102进行相位调制后的互不相同的发送信号St21、St22。
天线元件31、32、41、42可以是无指向性天线，也可以是指向性天线。图2所示的天线元件31、32、41、42例如在横向上被配置为并排一列。这时，合成了发送信号St11、St12的接收信号Sr1包夹天线元件31、32、41、42，在前后方向上(图2中的上下方向)呈相同特性。同样地，合成了发送信号St21、St22的接收信号Sr2也包夹天线元件31、32、41、42，在前后方向上呈相同特性。因此，若遍及全方位角地发射发送信号St11、St12、St21、St22，则无法确定对象物21的方位角，因此优选地，天线元件31、32、41、42具有仅向测定装置2的前方发射发送信号St11、St12、St21、St22的指向性。另外，若检测对象物21的区域是预先确定的范围，则只要设定天线元件31、32、41、42的指向性，使发送信号St11、St12、St21、St22仅照射在该范围内即可。该情况下，能抑制不需要的电磁波的发射，降低损耗。
另外，天线元件31、32、41、42不限于配置在直线上，也可配置在曲线上。另外，例如也可将天线元件31、32和天线元件41、42在前后方向上错开位置进行配置，也可以相互交叉进行配置。但是，如下文所述，在第一天线对3进行动作时和第二天线对4进行动作时，若对象物21的信号处理电路24进行同样的信号处理，则能使对象物21的电路结构简化。若考虑到这一点，优选地，第一天线对3的第一天线元件31和第二天线元件32的位置关系，以及第二天线对4的第一天线元件41和第二天线元件42的位置关系最好相同。
信号生成电路5具有振荡器6和调制电路71、72、101、102。振荡器6对各天线元件31、32、41、42输出例如微波、毫米波等高频信号，作为成为发送信号St11、St12、St21、St22的基准的基准信号SB(载波)。这时，基准信号SB的波长根据作为检测对象的对象物21的大小等被适当设定。
调制电路71、72分别与第一天线对3的天线元件31、32连接。调制电路71、72控制发送信号St11、St12的相位和振幅。调制电路71、72分别包含移相器81、82和放大器91、92而构成。这里，调制电路71、72的输入侧与振荡器6连接，并且调制电路71、72的输出侧与第一天线对3的天线元件31、32连接。另外，调制电路71、72利用下文所述的控制电路16同步进行动作，控制移相器81、82的相位和放大器91、92的增益。
移相器81、82使从振荡器6输出的基准信号SB在每个天线元件31、32中独立进行相位调制，生成调制为相位φ11、φ12的发送信号St11、St12。这时，从第一天线元件31输出的第一发送信号St11例如始终为恒定的连续波信号。因此，移相器81不改变基准信号SB的相位并进行输出。与此相对，从第二天线元件32输出的第二发送信号St12具有与第一发送信号St11相同的载波频率f，每隔规定时间相位逐渐偏移。因此，移相器82使基准信号SB的相位扫描并输出。即，第一、第二发送信号St11、St12的相位φ11、φ12之间的相位差Δφ1(Δφ1＝φ11－φ12)根据时间t产生变化(Δφ1＝Δφ1(t))。这时，相位差Δφ1的变化幅度被设定为至少2π以上。
放大器91、92与移相器81、82共同构成调制电路71、72，将从天线元件31、32发射的发送信号St11、St12功率放大至能检测到对象物21的水平。这里，第一天线对3发射发送信号St11、St12时，使放大器91、92的增益上升，并且使放大器121、122的增益下降。另一方面，第二天线对4发射发送信号St21、St22时，使放大器91、92的增益下降，并且使放大器121、122的增益上升。由此，第一天线对3发射发送信号St11、St12时，能使第二天线对4进行的发送信号St21、St22的发射停止。另一方面，第二天线对4发射发送信号St21、St22时，能使第一天线对3进行的发送信号St11、St12的发射停止。结果，第一天线对3以及第二天线对4在时间上交替动作。另外，也可改变放大器91、92的增益，在第一发送信号St11和第二发送信号St12中造成信号强度差。该情况下，即使在第一发送信号St11的相位φ11和第二发送信号St12的相位φ12呈反相，信号强弱相互抵消的情况下，也能防止信号被完全抵消。
调制电路101、102分别与第二天线对4的天线元件41、42连接。调制电路101、102控制发送信号St21、St22的相位和振幅。调制电路101、102分别包含移相器111、112和放大器121、122而构成。这里，调制电路101、102的输入侧与振荡器6连接，并且调制电路101、102的输出侧与第二天线对4的天线元件41、42连接。另外，调制电路101、102利用下文所述的控制电路16同步进行动作，控制移相器111、112的相位和放大器121、122的增益。
移相器111、112使从振荡器6输出的基准信号SB在每个天线元件41、42中独立进行相位调制，生成调制为相位φ21、φ22的发送信号St21、St22。移相器111、112与移相器81、82的结构几乎相同。因此，移相器111例如不改变基准信号SB的相位并进行输出，移相器112使基准信号SB的相位扫描并进行输出。由此，第一、第二发送信号St21、St22的相位φ21、φ22之间的相位差Δφ2(Δφ2＝φ21－φ22)根据时间t产生变化(Δφ2＝Δφ2(t))。这时，相位差Δφ2的变化幅度被设定为至少2π以上。
放大器121、122与移相器111、112共同构成调制电路101、102，将从天线元件41、42发射的发送信号St21、St22的功率放大至能检测到对象物21的水平。这里，第二天线对4发射发送信号St21、St22时，使放大器121、122的增益上升，并且使放大器91、92的增益下降。另一方面，第一天线对3发射发送信号St11、St12时，使放大器121、122的增益下降，并且使放大器91、92的增益上升。由此，第一天线对3以及第二天线对4在时间上交替动作。另外，与放大器91、92同样地，也可改变放大器121、122的增益，在第一发送信号St21和第二发送信号St22中造成信号强度差。
接收用天线元件13与天线元件31、32、41、42分开设置，接收来自下文的对象物21的返送信号Sp。由接收用天线元件13接收的返送信号Sp通过接收用放大器14放大功率，输入至检测电路15。检测电路15从返送信号Sp将信息Dφ解码，基于从对象物21返送的信息Dφ，检测从测定装置2观察到的与对象物21之间的距离和方位角。检测电路15的输出侧，与下文所述的控制电路16连接。
控制电路16例如由微型电脑等构成，依据图7所示的处理步骤进行动作。控制电路16控制调制电路71、72、101、102的移相器81、82、111、112和放大器91、92、121、122。控制电路16的输入侧与检测电路15连接。控制电路16掌握检测电路15对来自对象物21的信息Dφ进行解码的时刻。另外，控制电路16的输出侧与调制电路71、72、101、102以及检测电路15连接。
控制电路16控制调制电路71、72的移相器81、82，调整发送信号St11、St12的相位φ11、φ12，控制相位差Δφ1。同样地，控制电路16控制调制电路101、102的移相器111、112，调整发送信号St21、St22的相位φ21、φ22，控制相位差Δφ2。另外，控制电路16基于检测电路15对信息Dφ进行解码的时刻，控制放大器91、92、121、122的增益，切换发送信号St11、St12的输出和发送信号St21、St22的输出。
接着，对对象物21进行说明。对象物21包含对象侧天线22、发送接收电路23以及信号处理电路24而构成。对象物21接收从测定装置2输出的发送信号St11、St12、St21、St22，将信号处理过的信息Dφ向测定装置2返送。
对象侧天线22例如由无指向性的天线构成，与发送接收电路23连接，使来自测定装置2的发送信号St11、St12、St21、St22能从全部方向接收。
在第一天线对3动作时，对象侧天线22同时接收从测定装置2输出的发送信号St11、St12，将它们合成得到的接收信号Sr1输出至发送接收电路23。在第二天线对4动作时，对象侧天线22同时接收从测定装置2输出的发送信号St21、St22，将它们合成得到的接收信号Sr2输出至发送接收电路23。另外，若发送信号St11、St12之间的相位差Δφ1随时间变化，则在接收信号Sr1产生差拍波形。同样地，若发送信号St21、St22之间的相位差Δφ2随时间变化，则在接收信号Sr2产生差拍波形。
另外，对象侧天线22将包含信息Dφ的高频返送信号Sp向测定装置2返送。另外，对象物21和测定装置2的位置关系在一定程度上确定的情况下，对象侧天线22也可为具有指向性的天线。
发送接收电路23由分波器23A、接收电路23B以及发送电路23C构成。分波器23A将由对象侧天线22接收到的接收信号Sr1、Sr2输出至接收电路23B，将来自发送电路23C的返送信号Sp输出至对象侧天线22。
接收电路23B将在对象侧天线22接收到的接收信号Sr1、Sr2输出至信号处理电路24。接收电路23B的输入侧与分波器23A连接，输出侧与信号处理电路24连接。接收电路23B例如包括放大器、滤波器等，将接收信号Sr1、Sr2放大，并且从接收信号Sr1、Sr2中去除噪音。
发送电路23C将由信号处理电路24进行信号处理后得到的信息Dφ加载在返送信号Sp，从对象侧天线22向测定装置2返送。发送电路23C的输入侧与信号处理电路24连接，输出侧与分波器23A连接。发送电路23C例如包括振荡器、调制电路、放大器等，基于由信号处理电路24信号处理后得到的信息Dφ对高频的载波进行调制，生成返送信号Sp，并且使返送信号Sp放大功率。
信号处理电路24处理接收信号Sr1、Sr2，输出对象物21以及第一天线元件31、41之间的距离和对象物21以及第二天线元件32、42之间的距离的距离差Δr1、Δr2对应的相位差Δφ10、Δφ20的信息Dφ。例如同时从对象侧天线22接收到从测定装置2发送的两个发送信号St11、St12时，信号处理电路24对基于这两个发送信号St11、St12的接收信号Sr1进行处理。该情况下，信号处理电路24对由对象侧天线22接收到的接收信号Sr1进行处理，对第一天线对3的天线元件31、32和对象侧天线22之间产生的第一相位差Δφ10进行测定。这时，接收信号Sr1的信号强度根据随时间变化的相位差Δφ1产生变化，相位差Δφ1达到与第一相位差Δφ10对应的值时接收信号Sr1的信号强度达到最大。于是，信号处理电路24对从第二天线元件32的相位φ12开始偏移到接收信号Sr1的信号强度达到最大为止的时间进行测定。由此，信号处理电路24检测发送信号St11、St12的第一相位差Δφ10。
同样地，同时从对象侧天线22接收到从测定装置2发送的两个发送信号St21、St22时，信号处理电路24对基于这两个发送信号St21、St22的接收信号Sr2进行处理。该情况下，信号处理电路24对由对象侧天线22接收到的接收信号Sr2进行处理，对第二天线对4的天线元件41、42和对象侧天线22之间产生的第二相位差Δφ20进行检测。并且，信号处理电路24将检测到的第一、第二相位差Δφ10、Δφ20作为信息Dφ，经由发送电路23C输出至对象侧天线22。
接着，利用图4至图7对本实施方式的位置检测系统1的动作进行说明。
首先，图7中的步骤1中，在第二天线对4的动作停止的状态下，开始第一天线对3的动作。具体而言，从第一天线对3的第一、第二天线元件31、32发送第一、第二发送信号St11、St12。这时，从第一天线元件31输出的第一发送信号St11和从第二天线元件32输出的第二发送信号St12均具有载波频率f，并且被设定为互为同相位。另外，第一发送信号St11和第二发送信号St12可不一定为同相位(相位差Δφ1为零)，只要具有预先确定的恒定的相位差Δφ1即可。
接着，步骤2中，使第二发送信号St12的相位φ12偏移的同时进行输出。该情况下，如图6所示，从第一天线元件31输出的第一发送信号St11是具有载波频率f、相位φ11恒定的连续波信号。另一方面，从第二天线元件32输出的第二发送信号St12是具有与第一发送信号St11相同的载波频率f、相位φ12每隔规定时间逐渐偏移变化的信号。即，第一发送信号St11的相位φ11、和第二发送信号St12的相位φ12之间的相位差Δφ1根据时间t产生变化(Δφ1＝Δφ1(t))。
接着，步骤3中，在对象物21处基于第一、第二发送信号St11、St12检测第一相位差Δφ10。这里，第一相位差Δφ10基于从天线元件31、32到对象物21的距离差Δr1，下面对第一相位差Δφ10的检测方法进行详细说明。
如图4所示，设天线元件31、32的间隔为L1，对象物21相对于基准方向的方位角为θ，载波频率f的波长为λ，则从各天线元件31、32到对象物21(对象侧天线22)的距离差Δr1(路径差)和第一相位差Δφ10的关系如下文的数学式1所示。另外，基准方位角向是例如距离差Δr1被考虑为几乎为零的方向，是在天线元件31、32的中间位置上与天线元件31、32的排列方向垂直的方向。
[数学式1]
例如，使间隔L1为30cm，载波频率f为5GHz的波长λ为6cm的情况下，第一相位差Δφ10如下文的数学式2所示。如图5所示，该情况下对象物21的方位角θ每移动约11.5度，则第一发送信号St11和第二发送信号St12之间的第一相位差Δφ10偏移2π。
[数学式2]
Δφ10＝2π·5·sinθ
数学式2
另一方面，两个发送信号St11、St12之间的相位差Δφ1随时间变化。由此，基于距离差Δr1的相位差Δφ10和第一、第二发送信号St11、St12之间的相位差Δφ1一致，因此两个发送信号St11、St12相互增强。这时，接收信号Sr1的接收功率达到最大，接收信号Sr1的差拍波形呈波峰。即，如图6所示，接收信号Sr1包含第一发送信号St11的第一接收信号分量Srt1，以及第二发送信号St12的第二接收信号分量Srt2。若基于距离差Δr1的相位差Δφ10与第一、第二发送信号St11、St12之间的相位差Δφ1一致，则相位差Δφ10被相位差Δφ1抵消，这两个接收信号分量Srt1、Srt2的相位彼此一致。结果，接收信号Sr1的接收功率达到峰值Pb0。
达到峰值Pb0时，使接收信号Sr1的差拍波形的信号功率达到最大，第二发送信号St12的相位φ12开始偏移后经过的时间为t0。该情况下，从相位φ12开始偏移到产生峰值Pb0的时间t0与第一相位差Δφ10对应。
例如，如图5所示，对象物21配置在位置P1的情况下，与对象物21配置在与位置P1方位角不同的位置P0的情况下，距离差Δr1不同。因此，如图6中的虚线所示，在位置P1接收到的第二接收信号分量Srt2’和在位置P0接收到的第二接收信号分量Srt2其相位彼此有偏差。由此，在位置P1的接收信号Sr1’的差拍波形，与在位置P0的接收信号Sr1的差拍波形呈相位偏差的关系，因此在与接收信号Sr1的峰值Pb0不同的时刻，产生接收信号Sr1’的峰值Pb1。结果，对象物21配置在位置P1时，使相位φ12开始偏移到产生峰值Pb0为止的时间为t1，与对象物21配置在位置P0时的时间t0的值不同。
像这样，基于时间t0，能确定第一相位差Δφ10。为了确定第一相位差Δφ10，例如预先确定相位φ12偏移的速度，使测定装置2侧和对象物21侧取得相关即可。结果，由于能确定数学式1中的相位差Δφ10，因此能基于数学式1求出对象物21的方位角θ。因此，对象物21的信号处理电路24通过处理接收信号Sr1，计算第一相位差Δφ10，输出第一相位差Δφ10对应的信息Dφ。
但是，在对象侧天线22和两个天线元件31、32之间的距离差Δr1每次偏移一个波长λ时，相位差Δφ10重复出现，因此仅就第一相位差Δφ10的信息Dφ而言还存在多个方位角θ的可能性。关于这一点，通过如下文所述参照用第二天线对4检测出的方位角θ，来唯一确定方位角θ。
后续步骤4中，判断从第二发送信号St12的相位φ12开始偏移后是否经过了一定时间。在此，为了能在对象物21处检测出第一相位差Δφ10，一定时间优选地设置成例如接收信号Sr1的差拍波形的一周期以上的时间。步骤4中，判断为“否”时，由于未经过一定时间，因此再返回步骤4，保持待机直到经过一定时间为止。
另一发面，步骤4中，判断为“是”，经过了一定时间的情况下，移动至步骤5，从对象物21向测定装置2发送返送信号Sp，返送由信号处理电路24处理过的信息Dφ。由此，对象物21将由信号处理电路24处理过的信息Dφ以预先确定的规定延迟发送至测定装置2侧。
步骤6中，测定装置2基于从第二发送信号St12的相位φ12开始偏移到对象物21返送信息Dφ测定装置2接收到信息Dφ为止的经过时间，求出第一距离D1。即，能基于从第二发送信号St12的相位φ12开始偏移到返送信息Dφ为止的全部工序的经过时间，减去在对象物21中的一定时间，求出信号的往返时间。并且，若预先调查信号的传输速度，则能根据往返时间，求出测定装置2和对象物21之间的第一距离D1。另外，若发送信号St11、St12、返送信号Sp的传输时间是可测量的，则时间的测量开始时刻不限于第二发送信号St12的相位φ12开始偏移的时刻，例如可以是发送信号St11、St12的发送开始时刻，也可以是附加于发送信号St11、St12的触发信号的输出时刻。
接着，步骤7中，结束第一天线对3的动作，开始第二天线对4的动作。具体而言，与步骤1同样地，从第二天线对4的第一、第二天线元件41、42发送第一、第二发送信号St21、St22。即，从第一天线对3的动作切换为第二天线对4的动作。这时，从第一天线元件41输出的第一发送信号St21和从第二天线元件42输出的第二发送信号St22与第一天线对3的第一、第二发送信号St11、St12同样地，均具有载波频率f，并且被设定为互为同相位。
接着，步骤8中，与步骤2同样地，使第二发送信号St22的相位φ22偏移的同时进行输出。该情况下，与第一天线对3同样地，第一发送信号St21的相位φ21与第二发送信号St22的相位φ22的相位差Δφ2根据时间t产生变化(Δφ2＝Δφ2(t))。
接着，步骤9中，在对象物21处基于第一、第二发送信号St21、St22检测第二相位差Δφ20。这里，第二相位差Δφ20基于从天线元件41、42到对象物21位置的距离差Δr2。如图4所示，设天线元件41、42的间隔为L2，对象物21相对于基准方向的方位角为θ，载波频率f的波长为λ，则从各天线元件41、42到对象物21(对象侧天线22)为止的距离差Δr2(路径差)和第二相位差Δφ20的关系与数学式1几乎相同，如下文的数学式3所示。例如，使间隔L2为27cm，载波频率f为5GHz的波长λ为6cm的情况下，第二相位差Δφ20如下文的数学式4所示。该情况下，如图5所示，对象物21的方位角θ每移动约12.8度，则第一天线元件41的发送信号St21和第二天线元件42的发送信号St22之间的第二相位差Δφ20偏移2π。
[数学式3]
[数学式4]
Δφ20＝2π·4.5·sinθ
数学式4
另一方面，两个发送信号St21、St22之间的相位差Δφ2随时间变化。由此，如果例如预先确定使第二发送信号St22的相位φ22偏移的速度，使测定装置2侧和对象物21侧取得相关，则通过测定从相位φ22开始偏移到信号功率达到最大为止的时间，能确定第二相位差Δφ20。结果，由于能确定数学式3中的相位差Δφ20，因此能基于数学式3求出对象物21的方位角θ。因此，对象物21的信号处理电路24通过处理接收信号Sr2，计算第二相位差Δφ20，输出第二相位差Δφ20对应的信息Dφ。
但是，在对象侧天线22和两个天线元件41、42之间的距离差Δr2每次偏移一个波长λ时，相位差Δφ20重复出现，因此仅就第二相位差Δφ20的信息Dφ而言存在多个方位角θ的可能性。这一点与通过第一相位差Δφ10求出方位角θ的情况相同，利用下文所述的步骤13唯一确定的方位角θ。
后续步骤10中，判断从第二发送信号St22的相位φ22开始偏移后是否经过了一定时间。在此，与步骤4同样地，优选地，一定时间被设置成接收信号Sr2的差拍波形的一周期以上的时间，使得能在对象物21处检测出第二相位差Δφ20。步骤10中，判断为“否”时，由于未经过一定时间，因此再返回步骤10，保持待机直到经过一定时间为止。
另一发面，步骤10中，判断为“是”，经过了一定时间的情况下，移动至步骤11，从对象物21向测定装置2返送由信号处理电路24处理过的信息Dφ。
步骤12中，与步骤6同样地，测定装置2基于从第二发送信号St22的相位φ22开始偏移到对象物21返送信息Dφ测定装置2接收到信息Dφ为止的经过时间，求出第二距离D2。
并且，步骤13中，根据在步骤3求出的第一相位差Δφ10和在步骤9求出的第二相位差Δφ20，确定对象物21的方位角θ。这时，第一天线对3的第一相位差Δφ10和第二天线对4的第二相位差Δφ20相对于对象物21的方位角θ，变化的程度不同，分别为11.5度和12.8度。由此，例如对于整数n，即使一个相位差Δφ10为2nπ(Δφ10＝0)，由于另一个相位差Δφ20不等于2nπ，因此能判断相位差Δφ10转了几圈。即，测定装置2的检测电路15通过从由第一相位差Δφ10和第二相位差Δφ20求出的方位角θ的候选中，检测出一致的方位角θ，能求出从测定装置2观察到的对象物21所存在的方位角θ。
接着步骤14中，根据在步骤6求出的第一距离D1和步骤12中求出的第二距离D2，求出测定装置2到对象物21的距离。该情况下，例如通过基于第一距离D1和第二距离D2的平均值求出测定装置2到对象物21的距离，能得到误差较少的距离。另外，对象物21移动的情况下，为了确定测定装置2到对象物21的最新距离，例如可以仅使用第二距离D2。
因此，根据第一实施方式，位置检测系统1包括：具有第一以及第二天线对3、4的测定装置2；以及具有处理接收信号Sr1、Sr2的信号处理电路24的对象物21。使来自第一天线对3的两个天线元件31、32的互不相同的发送信号St11、St12输出，则对象侧天线22接收这两个发送信号St11、St12所合成的接收信号Sr1。这时，从第一天线对3的两个天线元件31、32输出彼此的相位差Δφ1随时间变化的发送信号St11、St12，在接收信号Sr1中产生差拍。为此，对象物21基于该差拍利用信号处理电路24检测出对象侧天线22和两个天线元件31、32之间产生的第一相位差Δφ10，利用发送电路23C将第一相位差Δφ10的信息Dφ返送至测定装置2。由此，测定装置2能基于第一相位差Δφ10的信息Dφ检测出对象物21的方位角θ。
但是，在对象侧天线22和两个天线元件31、32之间的距离差Δr1每次偏移一个波长λ时，相位差Δφ10重复出现，因此仅就第一相位差Δφ10的信息Dφ而言存在多个方位角θ的可能性。因此，若检测对象物21的方位角θ的角度范围变宽，则仅凭第一相位差Δφ10的信息Dφ无法唯一确定方位角θ。
与此相对，位置检测系统1中，使第一天线对3的两个天线元件31、32的间隔L1和第二天线对4的两个天线元件41、42的间隔L2成为互不相同的距离。由此，能使在各天线对3、4产生的第一、第二相位差Δφ10、Δφ20在第一天线对3和第二天线对4中不同。结果，基于利用了第一天线对3时的第一相位差Δφ10和利用了第二天线对4时的第二相位差Δφ20，能唯一确定对象物21的方位角θ。
另外，对象物21将由信号处理电路24处理过的信息Dφ以预先确定的规定延迟发送至测定装置2侧。由此，能使从测定装置2的第一天线对3发送的两个发送信号St11、St12由对象侧天线22接收之后、将由信号处理电路24处理过的第一相位差Δφ10的信息Dφ返送至测定装置2之前所经过的时间保持为几乎恒定的值。于是，测定装置2测量发送了两个发送信号St11、St12之后到从对象物21返送规定的信息Dφ为止的时间，从该时间中减去在对象物21侧经过的时间。由此，能求出信号在测定装置2和对象物21之间进行传输的传输时间，基于该传输时间能测量从测定装置2到对象物21的距离。另外，对于第二天线对4，也通过使其进行与第一天线对3相同的动作，能测量从测定装置2到对象物21的距离。
进一步地，测定装置2的第一以及第二天线对3、4在时间上交替动作，因此不需要使第一以及第二天线对3、4取得同步。该情况下，如现有技术那样，能省略第一以及第二系统中交替互射电波的RF电路，因此能使测定装置2的结构简化。
除此之外，若使第一天线对3的两个天线元件31、32的间隔L1和第二天线对4的两个天线元件41、42的间隔L2保持互不相同的距离，则能将第一以及第二天线对3、4靠近地配置。因此，不需要如现有技术那样，将两个系统设置在单独的位置上，能容易地设置测定装置2。
另外，对象物21使用第一天线对3时和使用第二天线对4时，都利用两个发送信号St11、St12(St21、St22)检测相位差Δφ10(Δφ20)，返送相位差Δφ10(Δφ20)的信息Dφ。因此，不需要对第一以及第二天线对3、4进行不同的信号处理，也能使对象物21的结构简化，能实现小型化、轻量化。该情况下，不是由对象物21本身进行位置检测，而是在从对象物21接收信息Dφ的测定装置2中，进行对象物21的位置检测。结果，与例如由对象物本身进行位置检测的GPS系统相比，能达成对象物21的装置小型化、轻量化，能容易地设置在各种地点。
另外，位置检测系统1的信号生成电路5包括振荡器6和移相器81、82、111、112。由此，能利用移相器81、82、111、112改变振荡器6输出的信号的相位，能用简易的电路结构形成位置检测系统1。
进一步地，例如通过使第一天线对3的天线元件31、32之间的间隔L1大于载波频率f的波长λ，能使第一相位差Δφ10相对于对象物21的方位角θ的变化量增大，能使对象物21的位置检测的分辨率提高。这时，第一相位差Δφ10偏移一个波长λ时方位角θ的角度范围变窄，检测出多个从第一相位差Δφ10求出的对象物21的方位角。与此相对，位置检测系统1包括与间隔L1不同的间隔L2的天线元件41、42构成的第二天线对4，因此能将第一以及第二天线对3、4检测到的角度重复的情形唯一确定为对象物21所处的方位角θ。使第二天线对4的天线元件41、42之间的间隔L2大于频率f的波长λ时，也同样具有以上的效果。
接着，在图8中示出了本发明的第二实施方式的位置检测系统。第二实施方式的特征在于构成为：测定装置中，共用第一天线对和第二天线对各自的单个的天线。另外，第二实施方式中，对于与上述第一实施方式相同的构成标注相同的标号，并省略其说明。
第二实施方式的测定装置31与第一实施方式的测定装置2的结构几乎相同。因此，测定装置31是包含第一以及第二天线对32、33，以及生成发送信号St11、St12、St21、St22的信号生成电路37而构成。但是，第一天线对32和第二天线对33包括相互共享的天线元件34。这一点与第一实施方式不同。因此，第一天线对32由共享的天线元件34和单独的天线元件35构成。第二天线对33由共享的天线元件34和单独的天线元件36构成。
天线元件34、35、36分别与信号生成电路37连接。天线元件34、35、36与第一实施方式的天线元件31、32、41、42的结构几乎相同。如图8所示，第一天线对32被配置为使第一天线元件34和第二天线元件35隔开间隔L1。另一方面，第二天线对33被配置为使第一天线元件34和第二天线元件36隔开间隔L2。该情况下，构成为第一天线对32和第二天线对33各自的单个第一天线元件34被共用。
第一天线元件34与下文所述的调制电路38连接，第二天线元件35与调制电路72连接。由此，第一天线对32的天线元件34、35发射利用调制电路38、72进行了相位调制后的互不相同的发送信号St11、St12。另外，第二天线元件36与调制电路102连接。由此，第二天线对33的天线元件34、36将发射利用调制电路38、102进行了相位调制后的互不相同的发送信号St21、St22。
在此，天线元件34、35、36不限于配置在直线上，也可配置在曲线上。另外，也可将天线元件34、35、36配置为呈L形弯曲，使天线元件34位于弯曲点。进一步地，第一天线对32和第二天线对33共用的天线元件34不限于位于配置呈直线状的三个天线元件34、35、36中的端部，也可位于中央。但是，若考虑对象物21的信号处理的便利化，则优选地，第一天线对32的第一天线元件34和第二天线元件35的位置关系与第二天线对33的第一天线元件34和第二天线元件36的位置关系相同。
信号生成电路37具有振荡器6和调制电路38、72、102。振荡器6对天线元件34、35、36输出作为发送信号St11(St21)、St12、St22的基准的基准信号SB(载波)。
调制电路38与共享的天线元件34连接，控制发送信号St11、St21的相位和振幅。调制电路38与第一实施方式的调制电路71、101的结构几乎相同。因此，调制电路38包含与移相器81、111和放大器91、121几乎相同的移相器39和放大器40而构成。
第一天线对32发射发送信号St11、St12时，移相器39、82进行与第一实施方式的移相器81、82相同的动作。为此，移相器39、82为每个天线元件34、35独立地进行从振荡器6输出的基准信号SB的相位调制，生成调制为相位φ11、φ12的发送信号St11、St12。这时，移相器39不改变基准信号SB的相位并进行输出。另一方面，从第二天线元件35输出的第二发送信号St12具有与第一发送信号St11相同的载波频率f，每隔规定时间相位逐渐偏移。即，第一、第二发送信号St11、St12的相位φ11、φ12之间的相位差Δφ1(Δφ1＝φ11－φ12)根据时间t产生变化(Δφ1＝Δφ1(t))。这时，相位差Δφ1的变化幅度被设定为至少2π以上。
第二天线对33发射发送信号St21、St22时，移相器39、112进行与第一实施方式的移相器81、111相同的动作。因此，移相器39、112为每个天线元件34、36独立地进行从振荡器6输出的基准信号SB的相位调制，生成调制为相位φ21、φ22的发送信号St21、St22。这时，移相器39不改变基准信号SB的相位并进行输出。另一方面，从第二天线元件36输出的第二发送信号St22具有与第一发送信号St21相同的载波频率f，每隔规定时间相位逐渐偏移。即，第一、第二发送信号St21、St22的相位φ21、φ22之间的相位差Δφ2(Δφ2＝φ21－φ22)根据时间t产生变化(Δφ2＝Δφ2(t))。这时，相位差Δφ2的变化幅度被设定为至少2π以上。
另外，第一天线对32发射发送信号St11、St12时，放大器40、92使放大器40、92的增益上升，使放大器122的增益下降。由此，第一天线对32发射发送信号St11、St12时，能使天线元件36进行的发送信号St22的发射停止。
另一方面，第二天线对33发射发送信号St21、St22时，使放大器40、122的增益上升，并且使放大器92的增益下降。由此，第二天线对33发射发送信号St21、St22时，能使天线元件35进行的发送信号St12的发射停止。
因此，第二实施方式也能得到与第一实施方式几乎相同的作用效果。第二实施方式中，由第一以及第二天线对32、33共用天线元件34。由此，能减少天线元件数量，能实现测定装置31的小型化。
接着，图9以及图10示出了本发明的第三实施方式的位置检测系统。第三实施方式的特征在于构成为：从单个天线对在频率扫描的同时照射发送信号。另外，第三实施方式中，对于与上述第一实施方式相同的构成标注相同的标号，并省略其说明。
第三实施方式的位置检测系统51与第一实施方式的位置检测系统1几乎为相同的结构。位置检测系统51的构成包含测定装置52和对象物61等。
第三实施方式的测定装置52包含由天线元件531、532构成的天线对53，以及生成由天线元件531、532输出的发送信号St1(f)、St2(f)的信号生成电路54而构成。天线元件531、532分别与信号生成电路54连接。
天线元件531、532与第一实施方式的天线元件31、32几乎结构相同。如图9所示，天线对53被配置为使第一天线元件531和第二天线元件532隔开间隔L1。
天线元件531、532分别与下文所述的调制电路561、562连接。天线元件531、532发射利用调制电路561、562进行了相位调制后的互不相同的发送信号St1(f)、St2(f)。
信号生成电路54具有电压控制振荡器(VCO)55和调制电路561、562。电压控制振荡器55对天线元件531、532输出作为发送信号St1(f)、St2(f)的基准的基准信号SB(载波)。另外，电压控制振荡器55与控制电路16连接，通过调整控制电压，能改变基准信号SB的载波频率f。由此，天线对53能输出载波频率f1、f2不同的多种发送信号St1(f1)、St2(f1)、St1(f2)、St2(f2)。
调制电路561、562分别与天线对53的天线元件531、532连接。调制电路561、562控制发送信号St1(f)、St2(f)的相位和振幅。调制电路561、562与第一实施方式的调制电路71、72的结构几乎相同。因此，调制电路561、562包含与移相器81、82和放大器91、92几乎相同的移相器571、572和放大器581、582而构成。
移相器571、572为每个天线元件531、532独立地进行从电压控制振荡器55输出的基准信号SB的相位调制，生成调制为相位φ1、φ2的发送信号St1(f)、St2(f)。这时，移相器571不改变基准信号SB的相位并进行输出。与此相对，从第二天线元件532输出的第二发送信号St2(f)具有与第一发送信号St1(f)相同的载波频率f，每隔规定时间相位逐渐偏移。
为此，从电压控制振荡器55输出载波频率f1的基准信号SB时，第一、第二发送信号St1(f1)、St2(f1)的相位φ1(f1)、φ2(f1)之间的相位差Δφ(f1)(Δφ(f1)＝φ1(f1)－φ2(f1))根据时间t产生变化(Δφ(f1)＝Δφ(t))。这时，相位差Δφ(f1)的变化幅度被设定为至少2π以上。
同样地，从电压控制振荡器55输出载波频率f2的基准信号SB时，第一、第二发送信号St1(f2)、St2(f2)的相位φ1(f2)、φ2(f2)之间的相位差Δφ(f2)(Δφ(f2)＝φ1(f2)－φ2(f2))根据时间t产生变化(Δφ(f2)＝Δφ(t))。这时，相位差Δφ(f2)的变化幅度被设定为至少2π以上。
放大器581、582将从天线元件531、532发射的发送信号St1(f)、St2(f)功率放大至能检测到对象物61的水平。
对象物61与第一实施方式的对象物21的结构几乎相同。为此，对象物61的构成包含对象侧天线62、发送接收电路23、以及信号处理电路24。第三实施方式的对象侧天线62与第一实施方式的对象侧天线22的结构几乎相同。但是，对象侧天线62能接收载波频率f不同的多种发送信号St1(f)、St2(f)这一点与第一实施方式的对象侧天线22不同。
例如从天线对53发射载波频率f1的发送信号St1(f1)、St2(f1)时，对象侧天线62同时接收发送信号St1(f1)、St2(f1)，将合成了上述信号的接收信号Sr1输出至发送接收电路23。这时，信号处理电路24对由对象侧天线62接收到的接收信号Sr1进行处理，对天线元件531、532和对象侧天线62之间产生的第一相位差Δφ10进行测定。信号处理电路24将检测到的第一相位差Δφ10作为信息Dφ，经由发送电路23C输出至对象侧天线62。
另外，从天线对53发射载波频率f2的发送信号St1(f2)、St2(f2)时，对象侧天线62同时接收发送信号St1(f2)、St2(f2)，将合成了上述信号的接收信号Sr2输出至发送接收电路23。这时，信号处理电路24对由对象侧天线62接收到的接收信号Sr2进行处理，对天线元件531、532和对象侧天线62之间产生的第二相位差Δφ20进行测定。信号处理电路24将检测到的第二相位差Δφ20作为信息Dφ，经由发送电路23C输出至对象侧天线62。
接着，利用图10对本实施方式的位置检测系统51的动作进行说明。
首先，在步骤21开始天线对53的动作。这时，电压控制振荡器55输出载波频率f1的基准信号SB。为此，天线对53的第一、第二天线元件531、532发送第一、第二发送信号St1(f1)、St2(f1)。这时，第一发送信号St1(f1)和第二发送信号St2(f2)被设定为互为同相位。
接着，步骤22中，使第二发送信号St2(f1)的相位φ2(f1)偏移的同时进行输出。该情况下，第一发送信号St1(f1)的相位φ1(f1)和第二发送信号St2(f1)的相位φ2(f1)的相位差Δφ(f1)根据时间t发生变化(Δφ(f1)＝Δφ(t))。
接着，步骤23中，由对象物61基于第一、第二发送信号St1(f1)、St2(f1)检测第一相位差Δφ10。这里，第一相位差Δφ10基于从天线元件531、532到对象物61的距离差Δr1以及载波频率f1，第一相位差Δφ10的检测方法也与所述第一实施方式相同。
例如，设天线元件531、532的间隔L1为30cm，对象物61相对于基准方向的方位角为θ，载波频率f1为5GHz，波长λ1为6cm，则从各天线元件531、532到对象物61(对象侧天线62)的距离差Δr1(路径差)和第一相位差Δφ10的关系如下文的数学式5所示。该情况下，与第一实施方式同样地，对象物61的方位角θ每移动约11.5度，第一发送信号St1(f1)和第二发送信号St2(f1)之间的第一相位差Δφ10偏移2π。
[数学式5]
后续步骤24中，判断从第二发送信号St2(f1)的相位φ2(f1)开始偏移后是否经过了一定时间。步骤24中，判断为“否”时，由于未经过一定时间，因此再返回步骤24，保持待机直到经过一定时间为止。
另一发面，步骤24中，判断为“是”，经过了一定时间的情况下，移动至步骤25，从对象物61向测定装置52发送返送信号Sp，返送由信号处理电路24处理过的信息Dφ。
步骤26中，测定装置52基于从第二发送信号St2(f1)的相位φ2(f1)开始偏移到对象物61返送信息Dφ测定装置52接收到信息Dφ为止的经过时间，求出第一距离D1。
接着，步骤27中，天线对53的动作结束，利用电压控制振荡器55将基准信号SB的载波频率f1变更为不同值的载波频率f2。
并且，步骤28中，利用载波频率f2开始天线对53的动作。具体而言，与步骤21同样地，从天线对53的第一、第二天线元件531、532发送第一、第二发送信号St1(f2)、St2(f2)。这时，第一发送信号St1(f2)和第二发送信号St2(f2)被设定为互为同相位。
接着，步骤29中，与步骤22同样地，使第二发送信号St2(f2)的相位φ2(f2)偏移的同时进行输出。该情况下，第一发送信号St1(f2)的相位φ1(f2)和第二发送信号St2(f2)的相位φ2(f2)的相位差Δφ(f2)根据时间t发生变化(Δφ(f2)＝Δφ(t))。
接着，步骤30中，由对象物61基于第一、第二发送信号St1(f2)、St2(f2)检测第二相位差Δφ20。这里，第二相位差Δφ20基于从天线元件531、532到对象物61为止的距离差Δr1以及载波频率f2。
例如使载波频率f2为4.8GHz，波长λ2为6.25cm，则从各天线元件531、532到对象物61(对象侧天线62)的距离差Δr1(路径差)和第二相位差Δφ20的关系如下文的数学式6所示。该情况下，对象物61的方位角每变动约12.0度，第一发送信号St1(f2)和第二发送信号St2(f2)之间的第二相位差Δφ20偏移2π。
[数学式6]
后续步骤31中，判断从第二发送信号St2(f2)的相位φ2(f2)开始偏移后是否经过了一定时间。步骤31中，判断为“否”时，由于未经过一定时间，因此再返回步骤31，保持待机直到经过一定时间为止。
另一发面，步骤31中，判断为“是”，经过了一定时间的情况下，移动至步骤32，从对象物61向测定装置52返送由信号处理电路24处理过的信息Dφ。
步骤33中，与步骤26同样地，测定装置52基于从第二发送信号St2(f2)的相位φ2(f2)开始偏移到对象物61返送信息Dφ测定装置52接收到信息Dφ为止的经过时间，求出第二距离D2。
并且，步骤34中，根据在步骤23求出的第一相位差Δφ10和在步骤30求出的第二相位差Δφ20，确定对象物61的方位角θ。这时，载波频率f1的第一相位差Δφ10和载波频率f2的第二相位差Δφ20相对于对象物61的方位角θ，变化的程度分别为11.5度和12.0度。由此，即使一个相位差Δφ10为2nπ(Δφ10＝0)，由于另一个相位差Δφ20不等于2nπ，因此也能判断相位差Δφ10转了几圈。即，测定装置52的检测电路15通过从由第一相位差Δφ10和第二相位差Δφ20求出的方位角θ的候选中，检测出一致的方位角θ，能求出从测定装置52观察到的对象物61所在的方位角θ。
后续步骤35中，根据在步骤26中求出的第一距离D1和步骤33中求出的第二距离D2，求出测定装置52到对象物61的距离。例如可以利用第一距离D1和第二距离D2的平均值求出测定装置52到对象物61的距离，也可以利用第一、第二距离D1、D2中的任一方求出。
因此，第三实施方式也能得到与第一实施方式几乎相同的作用效果。第三实施方式中，位置检测系统51包括：具有两个天线元件531、532构成的单一天线对53的测定装置52；以及具有处理接收信号Sr1、Sr2的信号处理电路24的对象物61。从天线对53的两个天线元件531、532输出载波频率f1的、彼此的相位差Δφ(f1)随时间变化的发送信号St1(f1)、St2(f1)，在对象侧天线62接收的接收信号Sr1产生差拍。为此，对象物61基于该差拍利用信号处理电路24检测出对象侧天线62和两个天线元件531、532之间产生的第一相位差Δφ10，利用发送电路23C将第一相位差Δφ10的信息Dφ返送至测定装置52。测定装置52能基于第一相位差Δφ10的信息Dφ检测出对象物61的方位角θ。
但是，在对象侧天线62和两个天线元件531、532之间的路径差Δr1每次偏移一个波长时第一相位差Δφ10重复出现，因此仅就单个相位差Δφ10的信息Dφ而言存在多个方位角θ的可能性。与此相对，测定装置52改变两种以上的频率，从天线对53进行发送。因此，天线对53的两个天线元件531、532输出载波频率f1的发送信号St1(f1)、St2(f1)，之后，能输出载波频率f2的发送信号St1(f2)、St2(f2)。结果，能检测出对于每个载波频率f1、f2不同的相位差Δφ10、Δφ20，因此基于该多个相位差Δφ10、Δφ20，能唯一确定对象物61的方位角。
另外，对象物61将由信号处理电路24处理过的信息Dφ以预先确定的规定延迟发送至测定装置52侧。因此，与第一实施方式的发明同样地，能求出信号在测定装置52和对象物61之间进行传输的传输时间，基于该传输时间能测量从测定装置52到对象物61的距离。
另外，不需要取得天线对53的同步，就能使测定装置52的结构简化。除此之外，由于只要使天线对53一边扫描频率一边进行照射即可，因此不需要如现有技术那样，将两个系统设置在单独的位置上，能容易地设置测定装置52。该情况下，由于位置检测系统51的测定装置52利用具有两个天线元件531、532的单一天线对53构成，因此能以简单的结构检测对象物61的距离和方位角θ。
另外，如图6所示，所述第一实施方式中，第二发送信号St12和第一发送信号St11的相位差Δφ1随时间连续地变化。然而，不限于本发明，也可使第一发送信号和第二发送信号的相位差Δφ每隔一定时间以规定值φθ(例如φθ＝2π/8)逐渐地进行离散的时间变化。这一点在第二、第三实施方式中也相同。
另外，所述第一实施方式中，测定装置2设置接收来自对象物21的返送信号Sp的接收用信号天线13而构成。然而，不限于本发明，例如也可不设置接收用天线元件，通过用来发送的多个天线元件中的任一个天线元件接收返送信号而构成。这一点在第二、第三实施方式中也相同。
另外，所述第一实施方式中，对象物21构成为通过单一对象侧天线22接收发送信号St11、St12、St21、St22，使经信号处理过的信息Dφ向测定装置2返送。然而，不限于本发明，对象侧天线也可由两个天线构成，使一方作为接收用，另一方作为发送用。这一点在第二、第三实施方式中也相同。
另外，所述第一实施方式中，使第一发送信号St11、St21和第二发送信号St12、St22之间的相位差Δφ1、Δφ2逐渐随时间变化，使第一发送信号St11、St21和第二发送信号St12、St22成为不同的信号。然而，本发明不限于此，也可使第一发送信号的频率和第二发送信号的频率仅有细微差异，使第一发送信号和第二发送信号成为不同的信号。该情况下，第一发送信号和第二发送信号之间的频率差形成差拍波形的频率，因此可以考虑差拍波形的周期等适当设定该频率差。这一点在第二、第三实施方式中也相同。
另外，所述第一实施方式的构成中，利用天线元件31、32、41、42的元件间隔L1、L2互不相同的两个天线对3、4。然而，本发明不限于此，也可利用三个以上的天线对。这一点在第二实施方式中也相同。
另外，所述第三实施方式的构成中，天线对53利用两种载波频率f1、f2，输出两种不同的发送信号St1(f1)、St2(f1)、St1(f2)、St2(f2)。然而，本发明不限于此，也可利用三种以上的载波频率从天线对输出发送信号。
标号说明
1、51 位置检测系统
2、31、52 测定装置
3、32 第一天线对
31、34、531 第一天线元件
32、35、532 第二天线元件
4、33 第二天线对
41 第一天线元件
42、36 第二天线元件
5、37、54 信号生成电路
6 振荡器
81、82、111、112、39、571、572 移相器
21、61 对象物
22、62 对象侧天线
23C 发送电路
24 信号处理电路
53 天线对
55 电压控制振荡器

Claims (6)

1.一种位置检测系统，其特征在于：包括：测定装置，该测定装置由两个天线元件构成的第一以及第二天线对；以及生成从所述天线元件输出的发送信号的信号生成电路构成，使所述第一天线对的两个天线元件的间隔和所述第二天线对的两个天线元件的间隔呈互不相同的距离，该测定装置具有从所述第一天线对的两个天线元件输出互不相同的发送信号、从所述第二天线对的两个天线元件输出互不相同的发送信号的功能；以及
对象物，该对象物具有：对象侧天线，该对象侧天线同时接收从所述测定装置发送的两对发送信号；信号处理电路，该信号处理电路对将所述两对发送信号分别进行合成得到的两个接收信号进行处理，输出所述对象物与所述第一以及第二天线对各自的距离的距离差所对应的相位差的信息；以及发送电路，该发送电路将包含所述相位差的信息的返送信号从所述对象侧天线返送至所述测定装置侧，
使所述测定装置的第一以及第二天线对在时间上交替动作，所述对象物通过使由所述信号处理电路处理过的信息具有预先确定的规定延迟，并发送至所述测定装置侧，从而对从所述测定装置观察到的所述对象物的距离和方位角进行检测。
2.如权利要求1所述的位置检测系统，其特征在于：
共用所述第一天线对和所述第二天线各自的一个天线元件。
3.一种位置检测系统，其特征在于：
包括：测定装置，该测定装置由两个天线元件构成的天线对；以及生成从所述天线元件输出的发送信号的信号生成电路构成，具有从所述天线对的两个天线元件输出互不相同的发送信号的功能；以及
对象物，该对象物具有：对象侧天线，该对象侧天线同时接收从所述测定装置发送的两对发送信号；信号处理电路，该信号处理电路对将所述两对发送信号分别进行合成得到的两个接收信号进行处理，输出所述对象物与所述两个天线元件各自的距离的距离差所对应的相位差的信息；以及发送电路，该发送电路将包含所述相位差的信息的返送信号从所述对象侧天线返送至所述测定装置侧，
进行频率扫描的同时从所述测定装置的所述天线对输出所述发送信号，所述对象物通过使由所述信号处理电路处理过的信息具有预先确定的规定延迟，并发送至所述测定装置侧，从而对从所述测定装置观察到的所述对象物的距离和方位角进行检测。
4.如权利要求3所述的位置检测系统，其特征在于：
所述测定装置改变两种以上的频率，从所述天线对输出所述发送信号。
5.如权利要求3所述的位置检测系统，其特征在于：
所述测定装置的所述信号生成电路包括电压控制振荡器而构成。
6.如权利要求1或3所述的位置检测系统，其特征在于：
所述测定装置的所述信号生成电路包括振荡器和移相器而构成。
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