JP2001147261A

JP2001147261A - 距離検出方法、位置検出方法及び装置

Info

Publication number: JP2001147261A
Application number: JP32927399A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Hayakawa; 正早川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】周囲の障害物による電磁波の反射を排除
して可能な限り精度良く通信局間の相対距離を検出す
る。【解決手段】２つの通信局間で波長の異なる複数の電
磁波を使用して交信を行って片道の伝播時間を検出し、
この検出結果から直接波と反射波の判定を行い、またこ
の判定結果から通信局間に存在する障害物に反射せずに
直進可能な波長の電磁波を選択し、さらに選択した波長
の電磁波の中から最善の距離分解能を持つ波長の電磁波
を選択して距離検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動局間又は移動
局と基地局との間の相対距離及び移動局の位置検出に用
いて好適な距離検出方法、位置検出方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、二つの移動局の間又は移動局と基
地局との間の相対距離を検出する方法として、二つの通
信局の間で無線の直接波で交信して、そのときの片道の
伝播時間ΔＴを検出し、この伝播時間ΔＴに基づいて相
対距離を検出する方法がある。

【０００３】また、位置の不定な移動局ＭＳの位置を検
出する従来技術としては、位置の不定な移動局ＭＳと位
置の判明している複数の通信局ＣＳｉ（ｉ＝１〜ｎ）と
の間で直接波の片道の伝播時間ΔＴｉ(ｉ＝１〜ｎ)を検
出して、伝播時間ΔＴｉに基づいて相対距離Ｒｉを検出
し、通信局ＣＳｉの位置情報と相対距離Ｒｉに基づいて
移動局ＭＳの位置を算出する方法がある。この場合、通
信局ＣＳｉは位置固定の基地局である必要はなく、例え
ば人工衛星に搭載されている通信局でもよい。特に最近
では、複数の人工衛星から送信される電磁波信号を車載
の受信機で受信し、その受信タイミングを検出して自局
の位置を算出する所謂ＧＰＳを利用したカーナビゲータ
の普及が著しい。

【０００４】位置検出の別法としては、位置の不定な移
動局ＭＳと位置の判明している通信局ＣＳとの間で指向
性のあるアンテナを用いて直接波交信を行い、その片道
の伝播時間ΔＴを検出して、この伝播時間ΔＴに基づい
て相対距離Ｒを検出するともに、電磁波の送出方向Θを
検出して相対距離Ｒと送出方向Θと通信局ＣＳの位置情
報に基づいて位置を算出する方法がある。前記方法のい
ずれにせよ、通信局間で直接波で交信を行い、その片道
の伝播時間ΔＴに基づいて相対距離Ｒを検出することが
基本になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
距離検出方法においては、次のような問題がある。すな
わち、最近、携帯電話やカーナビゲータの普及が著しい
が、図４に示すように、これらの通信機器のアンテナ長
が数ｃｍ〜数１０ｃｍのオーダであり、交信に使用する
キャリア電磁波にはアンテナ長と同程度のオーダの波長
のものを使用している。しかし、家屋やビルディングの
大きさが数ｍ〜数１０ｍのオーダであることから、携帯
電話やカーナビゲータの直接波による通信の障害物とな
ってしまう。携帯電話の位置検出サービスやカーナビゲ
ータの実現のために従来技術の距離検出方法を適用しよ
うとすると、その前提となる電磁波の直接波の交信が、
前述したように家屋やビルディングが障害物となってで
きないケースが多い。

【０００６】図５に示すように、前述のＧＰＳによるカ
ーナビゲータの場合、人工衛星ＣＳ１、ＣＳ２が地上か
ら高々度の位置にあるので、カーナビゲータの受信する
直接波の仰角が大きいため比較的障害物の影響は少ない
が、それでも高層ビル街では位置検出に必要な数の全て
の人工衛星から直接波を受信することは困難である。

【０００７】また、図６に示すように、従来技術では、
直接波による交信と直接波ではない反射波による交信と
を判別できないので、反射波による交信を直接波による
交信と誤認識して誤った相対距離を検出するケースがあ
る。

【０００８】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、通信局同士が周囲の障害物の状況下においても可
能な限り精度良く相対距離を検出可能な距離検出方法、
移動局の位置検出方法及びその装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の距離検出方法
は、それぞれ共振波長を可変できるアンテナを装備した
二つの通信局の間において、波長の異なる少なくとも二
つの電磁波にて交信を行い、各波長の電磁波の伝播時間
により前記通信局間の相対距離を検出する。

【００１０】この方法によれば、波長の異なる少なくと
も二つの電磁波を使用することで、通信局の周囲に存在
する障害物に応じた最適の波長の電磁波で交信すること
ができる。したがって、直接波による交信も可能となり
直線経路の伝播時間の検出を行うことができる。

【００１１】また、本発明の距離検出方法は、それぞれ
共振波長を可変できるアンテナを装備した二つの通信局
の間において、波長の異なる少なくとも二つの電磁波に
よる交信により、前記通信局の間の片道の伝播距離をそ
れぞれ比較し、伝播距離が大きいと判断した電磁波によ
る交信を、障害物を介した反射波による交信であると判
定する。

【００１２】この方法によれば、直接波による交信と反
射波による交信を判別することができる。したがって、
反射波による交信を直接波による交信と誤認識して誤っ
た相対距離を検出することを防止できるとともに、より
距離分解能の小さい波長を使用して精度の高い距離検出
を行うことができる。

【００１３】また、本発明の距離検出方法は、それぞれ
共振波長を可変できるアンテナを装備した二つの通信局
の間において、波長の異なる二つの電磁波による交信に
より、前記通信局の間の片道の伝播距離を比較し、一方
の電磁波の伝播距離とこの伝播距離の分解能の和が他方
の電磁波の伝播距離とこの伝播距離の分解能の差より小
さい場合には、前記他方の電磁波による交信を、障害物
を介した反射波による交信であると判定する。

【００１４】この方法によれば、直接波による交信と反
射波による交信とを判別することができる。したがっ
て、反射波による交信を直接波による信号と誤認識して
誤った相対距離を検出することを防止できるとともに、
より距離分解能の小さい波長を使用して精度の高い距離
検出を行うことができる。

【００１５】また、本発明の距離検出方法は、それぞれ
共振波長を可変できるアンテナを装備した二つの通信局
の間において、波長の異なる少なくとも二つの電磁波に
よる交信のうち少なくとも１回は、前記通信局間に存在
する障害物の大きさよりも十分長い波長の電磁波により
行い、この電磁波による交信を直進波による交信である
と判定する。

【００１６】この方法によれば、通信局間に存在すると
想定される最大の障害物の大きさよりも十分長い波長の
電磁波による交信を行った場合に、そのときの電磁波が
通信局間に存在する障害物に反射されずに直進するの
で、直接波による交信を確実に行うことができる。

【００１７】また、本発明の距離検出方法は、上記距離
検出方法において、直進波の交信により検出した片道の
伝播距離のうち最も波長の短い電磁波の交信により検出
した片道の伝播距離を通信局の間の相対距離として判定
する。

【００１８】この方法によれば、直接波で交信した電磁
波のうち、最も距離分解能が小さい電磁波を選択して、
最も精度の高い相対距離の検出値を選択することができ
る。

【００１９】また、本発明の距離検出方法は、上記距離
検出方法において、直進波と判定した電磁波のうち最も
波長の短い電磁波を使用した交信による距離検出の距離
分解能を通信局の間の相対距離の最大誤差として判定す
る。

【００２０】この方法によれば、直接波で交信した電磁
波のうち最も距離分解能が小さい電磁波を選択して、最
も精度の高い相対距離検出誤差を提示することができ
る。

【００２１】また、本発明の距離検出方法は、上記距離
検出方法において、一つの波長の電磁波を使用した交信
が直接波による交信と判定した場合、以後の交信に前記
波長より短い波長の電磁波を使用して交信を行う。

【００２２】この方法によれば、距離検出精度の劣る波
長の電磁波での交信を防止することができる。

【００２３】また、本発明の距離検出方法は、上記距離
検出方法において、一つの波長の電磁波を使用した交信
が不通である場合又は反射波による交信と判定した場合
に、以後の交信に前記波長より長い波長の電磁波を使用
して交信を行う。

【００２４】この方法によれば、障害物で反射される波
長による電磁波での交信を防止することができる。

【００２５】また、本発明の距離検出方法は、上記距離
検出方法において、長い波長から短い波長の順序で電磁
波を使用した交信を行い、交信が不通になった時点又は
交信に使用された電磁波が障害物による反射波と判定さ
れた時点で距離検出操作を終了する。

【００２６】この方法によれば、一度距離検出操作を行
った電磁波より距離検出精度の劣る波長の電磁波での交
信を防止することができるとともに、障害物で反射され
る波長による電磁波での交信を防止することができる。

【００２７】また、発明の距離検出装置は、アンテナ、
前記アンテナの共振波長を可変する共振波長可変手段、
キャリアの周波数を可変するキャリア周波数可変手段及
び電磁波信号の受信タイミングを検出する受信タイミン
グ検出手段を具備する無線通信手段と、上記距離検出方
法を実現するプログラムを記憶させた記憶手段と、この
記憶手段に記憶されたプログラムに従って前記無線通信
手段を制御する制御手段と、を具備する構成を採る。

【００２８】この構成によれば、通信局同士が周囲の障
害物の状況に応じて可能な限り精度良く相対距離を検出
可能な距離検出装置を実現できる。

【００２９】また、発明の距離検出装置は、上記距離検
出装置において、前記記憶手段は、半導体メモリ、磁気
記憶媒体、光記憶媒体又は光磁気記憶媒体である。

【００３０】また、本発明の位置検出方法は、上記距離
検出方法を用いて位置の判明していない通信局と位置の
判明している複数の通信局との間の相対距離を検出し、
検出した前記相対距離情報と前記複数の通信局の絶対位
置情報とに基づいて位置の判明していない前記通信局の
絶対位置を検出する。

【００３１】この方法によれば、位置の判明していない
通信局と位置の判明している通信局との間に存在する障
害物の状況に応じて可能な限り精度良く位置の判明して
いない通信局の位置を検出することができる。

【００３２】また、本発明の位置検出装置は、上記距離
検出装置と、この距離検出装置を用いて自局と位置の判
明している複数の相手局の夫々との間の相対距離を検出
し、検出した相対距離情報と複数の通信局の夫々の絶対
位置情報とに基づいて自局の位置を検出する自局位置検
出手段と、を具備する構成を採る。

【００３３】この構成によれば、自局と前記相手局との
間に存在する障害物の状況に応じて可能な限り精度良く
自局の位置を検出できる位置検出装置を実現できる。

【００３４】また、本発明の車載装置は、上記位置検出
装置を具備する構成を採る。

【００３５】この構成によれば、本発明の位置検出装置
を用いることで、位置検出が可能な車載装置即ちカーナ
ビゲーション装置を実現できる。

【００３６】また、本発明の位置検出方法は、上記距離
検出方法により相手局との相対距離を検出する一方、相
対距離検出に使用された電磁波の送出方向を検出し、検
出した相対距離情報と電磁波の送出方向情報とに基づい
て自局と相手局の相対位置を検出する。

【００３７】この方法によれば、本発明の距離検出方法
を用いることで、自局と相手局の相対位置を検出するこ
とができる。

【００３８】また、本発明の位置検出方法は、上記位置
検出方法により自局と相手局の相対位置を検出し、検出
した相対位置情報と自局の絶対位置情報とに基づいて相
手局の絶対位置を検出する。

【００３９】この方法によれば、本発明の距離検出方法
を用いることで、相手局の絶対位置を検出することがで
きる。

【００４０】また、本発明の位置検出方法は、上記位置
検出方法により自局と相手局の相対位置を検出し、検出
した相対位置情報と相手局の絶対位置情報とに基づいて
自局の絶対位置を検出する。

【００４１】この方法によれば、本発明の距離検出方法
を用いることで、自局の絶対位置を検出することができ
る。

【００４２】また、本発明の位置検出装置は、指向性の
あるアンテナ、このアンテナからの電磁波の送出方向を
可変する電磁波送出方向可変手段、電磁波の送出方向を
検出する電磁波送出方向検出手段、前記アンテナの共振
波長を可変する共振波長可変手段、キャリア周波数を可
変するキャリア周波数可変手段及び電磁波信号の受信タ
イミングを検出する受信タイミング検出手段を具備する
無線通信手段と、上記位置検出方法を実現するプログラ
ムを記憶した記憶手段と、この記憶手段に記憶されたプ
ログラムに従って前記無線通信手段を制御する制御手段
と、を具備する構成を採る。

【００４３】この構成によれば、本発明の位置検出方法
を用いることで、自局と相手局の相対位置を検出するこ
とができる位置検出装置を実現できる。

【００４４】また、本発明の位置検出装置は、上記位置
検出装置において、前記記憶手段は、半導体メモリ、磁
気記憶媒体、光記憶媒体又は光磁気記憶媒体である。

【００４５】また、本発明の移動局は、上記位置検出装
置を具備する構成を採る。

【００４６】この構成によれば、本発明の位置検出装置
を用いることで、固定基地局との交信により、自局の絶
対位置を検出することができる。

【００４７】また、本発明の車搭装置は、上記位置検出
装置を具備する構成を採る。

【００４８】この構成によれば、本発明の位置検出装置
を用いることで、車載移動局の絶対位置を検出すること
ができる。

【００４９】また、本発明の基地局は、上記位置検出装
置を具備する構成を採る。

【００５０】この構成によれば、本発明の位置検出装置
を用いることで、基地局にて移動局の絶対位置を検出す
ることができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】本発明の骨子は、二つの通信局間
で波長の異なる複数の電磁波を使用して交信を行って片
道の伝播時間を検出し、この検出結果から直接波と反射
波の判定を行い、この判定結果から通信局間に存在する
障害物に反射せずに直進可能な波長の電磁波を選択し、
選択した波長の電磁波の中から最善の距離分解能を持つ
波長の電磁波を選択して距離検出を行うものである。

【００５２】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して詳細に説明する。

【００５３】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１に係る距離検出方法の説明図である。実施の形態
１は、セルラシステムの基地局と携帯電話、自動車電話
の相対距離の検出の例である。無線通信局間の相対距離
Ｒを検出するには、無線通信局間で直接波の電磁波によ
る交信を行って片道の伝播時間Δtを検出し、検出した
伝播時間Δｔに光速ｃ（3.0×10⁸[m/s]）を掛けること
で求めることができる。

【００５４】現在、セルラシステムの携帯電話、自動車
電話が急速に普及していて、携帯電話、自動車の端末局
の位置を検出するサービスも導入され始めている。セル
ラシステムの携帯電話、自動車電話に使用されているア
ンテナの物理長のオーダーは、パーソナルの携帯電話で
数ｃｍ、車載の自動車電話で約ｃｍ〜数１０ｃｍであ
る。アンテナの固有波長は、周知の如く水平アンテナで
は物理長の１／２、垂直アンテナでは物理長の１／４と
なる。一般にセルラシステムで利用されているキャリア
の波長オーダーは、携帯電話、自動車電話のアンテナの
物理長のオーダーと同程度である。位置検出サービスに
は、基地局ＢＳと携帯電話や自動車電話ＭＳとの間の相
対距離Ｒの検出が前提となるが、現行の携帯電話のシス
テムにおいて相対距離を検出する際には下記の問題が生
じる。

【００５５】すなわち、市街地で自動車電話ＭＳを使用
する場合、市街地に存在する家屋やビルディングの大き
さが数ｍ〜数１０ｍのオーダーであり、無線のキャリア
の波長λより十分大きい。このため、図４に示した通
り、家屋やビルディングが基地局ＢＳと自動車電話ＭＳ
との交信に使用する電磁波に対して障害物となり、直接
波で交信できないケースがある。また、図６に示した通
り、自動車電話ＭＳが家屋やビルディングに反射した反
射波を受信しその反射経路の伝播距離を、直接波による
直線の伝播距離と誤認識して、誤った相対距離を検出す
るケースがある。

【００５６】アンテナの固有波長は、上述したように、
アンテナの物理長の１／２又は１／４となるが、アンテ
ナの共振波長を可変として制御する技術は実現されてい
る。例えば、アンテナにコイルを直列に挿入するとアン
テナコイルのインダクタンスＬに応じて共振周波数は長
くなり、アンテナにコンデンサを直列に挿入するとコン
デンサの容量Ｃに応じて共振周波数は短くなる。したが
って、アンテナに直列にコイルと電圧で容量を制御でき
るコンデンサを挿入することで、共振波長を任意に可変
できるアンテナを実現できる。なお、コイルと容量可変
のコンデンサを並列に接続しても共振波長を任意に可変
できることは言うまでもない。

【００５７】実施の形態１では、図１に示すように、共
振波長を可変可能なアンテナを使用して通信局間の距離
を検出するようにしたものである。この図において、基
地局ＢＳと自動車電話ＭＳとの間で、自動車電話ＭＳの
アンテナの物理長と同程度のオーダーの波長λ２の電磁
波Ｗ２で交信すると、ビル１が障害物になって直接波で
交信することができない。そこで、ビル１の大きさ数ｍ
〜数１０ｍり十分長い波長、例えば数１００ｍのオーダ
ーの波長λ１の電磁波Ｗ１をキャリアとして、基地局Ｂ
Ｓと自動車電話ＭＳとの間で交信を行うと、波長λ１の
電磁波Ｗ１はビル１の大きさより十分大きいので、電磁
波Ｗ１はビル１に反射されずに直進することになる。こ
れにより、基地局ＢＳと自動車電話ＭＳは直接波で交信
することが可能になる。したがって、電磁波Ｗ１を使っ
て基地局ＢＳと自動車電話ＭＳとの間の相対距離Ｒ１を
検出することができる。

【００５８】それでは、最大の障害物と想定される障害
物大きさよりも十分長い波長の電磁波Ｗ１の一種類だけ
で交信を行って相対距離を求めれば良いかというとそう
ではない。一般に電磁波を使用した測距方法の距離分解
能は、波長が短いほど小さくなるので、波長は短い方が
望ましい。したがって、複数の波長の異なる電磁波を使
用して複数回交信を行い、直接波で交信できた電磁波の
うち最小の波長λzをもつ電磁波ＷＺによる交信で求め
た伝播距離Ｒｚを相対距離Ｒと判定するとよい。またそ
のときの距離分解能ΔＲｚを検出した相対距離Ｒの最大
誤差ΔＲｍａｘと判定するとよい。

【００５９】次に、直接波による交信と反射波による交
信を判別して、相対距離の誤検出を防止する方法につい
て説明する。

【００６０】図１では、数１０ｃｍのオーダーの波長λ
２の電磁波Ｗ２がビル２に反射して自動車電話ＭＳに受
信されている様子を示しているが、このとき、電磁波Ｗ
１の片道の伝播時間ΔＴ１から算出した伝播距離Ｒ１
と、電磁波Ｗ２の片道の伝播時間ΔＴ２から算出した伝
播距離Ｒ１との間には、三角形の一辺の長さと残り二辺
の長さの和の関係にあるので、常にＲ２＞Ｒ１の関係に
ある。したがって、電磁波の距離分解能を考慮しないと
きは、Ｒ２＞Ｒ１のときには電磁波Ｗ２の受信波は反射
波、Ｒ２＝Ｒ１のときには電磁波Ｗ２の受信波は直接波
と判定できる。電磁波Ｗ１の距離分解ΔＲ１及び電磁波
Ｗ２の距離分解ΔＲ２を考慮すると、Ｒ２−ΔＲ２＞Ｒ
１＋ΔＲ１のときは電磁波Ｗ２の受信波は反射波、Ｒ２
−ΔＲ２≦Ｒ１＋ΔＲ１のときは電磁波Ｗ２の受信波は
直接波と判定する。

【００６１】なお、図１では、交信に使用する電磁波と
して、波長が数１００ｍのオーダのλ１の電磁波Ｗ１
と、波長が数１０ｃｍのオーダのλ２の電磁波Ｗ２しか
示していないが、実際はもっといろいろなオーダの波長
を持つ電磁波で交信するとよい。その際、交信しようと
する電磁波の波長を以前の交信の結果に基づいて決定す
ると、不必要な交信を省けて良い。例えば、波長λ１の
電磁波Ｗ１を使用した交信が直接波による交信と判定し
た場合は、λ１より長い波長の電磁波を使用して交信し
てもその距離分解能は電磁波Ｗ１より劣るので距離を検
出しても意味が無い。したがって、以後の交信にはλ１
より短い波長の電磁波だけを使用して交信を行うとよ
い。例えば、波長の長い順に電磁波を使用して交信を行
い、交信が不通になった時点で、あるいは、交信に使用
された電磁波が障害物による反射波と判定された時点
で、測距操作を終了するとよい。

【００６２】逆に、波長λ２の電磁波Ｗ２を使用した交
信が不通であったとき、または反射波による交信と判定
した場合は、λ２より短い波長の電磁波を使用して交信
を試みても、障害物に阻まれて直接波による交信ができ
ないので意味が無い。したがって、以後の交信にはλ２
より長い波長の電磁波だけを使用して交信を行うとよ
い。

【００６３】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２に係る距離検出装置の構成を示すブロック図であ
る。この図において、距離検出装置１００は、アンテナ
１７０と、無線送受信部１１０と、無線送受信部１１０
を制御する制御部１２０とを備えて構成されている。無
線送受信部１１０は、アンテナ制御部１３０と、キャリ
ア発生部１４０と、変調／復調部１５０と、受信信号タ
イミング検出部１６０とを備えて構成されている。

【００６４】アンテナ制御部１３０は、延長コイル１３
１と、短縮コンデンサ１３２と、Ｄ／Ａコンバータ１３
３とを備えて構成されている。延長コイル１３１と短縮
コンデンサ１３２はアンテナ１７０に対して直列に接続
されている。短縮コンデンサ１３２は、引加電圧で静電
容量可変なコンデンサであって、これに引加される静電
容量制御電圧はＤ／Ａコンバータ１３４よりアナログ出
力の形で与えられる。Ｄ／Ａコンバータの入力は制御部
１２０よりデジタル出力の形で与えられる。

【００６５】キャリア発生部１４０は、水晶発振子１４
１とＰＬＬ１４２とを備えて構成されている。水晶発振
子１４１で発生されるクロックは、ＰＬＬ１４２に入力
されて、ＰＬＬ１４２で任意の周波数のクロックに変換
されてアンテナ制御部１３０に供給される。ＰＬＬ１４
２の出力周波数は、制御部１２０によって指定される。
アンテナ１７０で捉えられた受信信号は、変調／復調部
１５０で復調された後、受信信号の受信タイミングが受
信信号タイミング検出部１６０で検出される。検出され
た受信タイミングは制御部１２０に報告される。

【００６６】制御部１２０は、プログラム格納用メモリ
（半導体メモリ）１２１と、ＣＰＵ１２２とを備えて構
成されている。ＣＰＵ１２２は、無線送受信部１１０の
受信信号タイミング検出部１６０から受信信号のタイミ
ングの報告を受け、またプログラム格納用メモリ１２１
に搭載されたプログラムに従ってキャリア発生部１４０
のＰＬＬ１４２にキャリア周波数を指定し、アンテナ制
御部１３０のＤ／Ａコンバータ１３４に短縮コイル１３
３の静電容量制御電圧値を設定することで無線送受信部
１１０を制御する。

【００６７】プログラム格納用メモリ１２１には、上記
実施の形態１の距離検出方法を実現するプログラムが書
き込まれており、ＣＰＵ１２２はこのプログラムに従っ
て基地局ＢＳと自動車電話ＭＳとの間の相対距離Ｒ１を
検出する。

【００６８】上記無線送受信部１１０が無線通信手段
に、アンテナ制御部１３０が共振波長可変手段に、キャ
リア発生部１４０がキャリア周波数可変手段に、受信信
号タイミング検出部１６０が受信タイミング検出手段
に、制御部１２０が制御手段に、プログラム格納用メモ
リ１２１が記憶手段に、それぞれ相当する。なお、プロ
グラム格納用メモリ１２１を使用する他に、磁気記憶媒
体、光記憶媒体又は光磁気記憶媒体を使用しても良い。
この場合、それぞれの媒体に応じたドライブ装置を使用
しなければならないことは言うまでもない。また、アン
テナ制御部１３０では、延長コイル１３１と短縮コンデ
ンサ１３２を直列接続したが、上述したように、並列接
続しても構わない。

【００６９】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
係る位置検出方法は、上記実施の形態２に記載の距離検
出装置を自動車及び複数の基地局に装備し、実施の形態
１に記載の距離検出方法によって自動車と複数の基地局
との相対距離を検出して、これにより得られた相対距離
情報（複数）と基地局の絶対位置情報（複数）とに基づ
いて三角測量の原理によって自動車の絶対位置を検出す
るものである。本発明の距離検出方法を用いることで、
カーナビゲータを実現することができる。

【００７０】（実施の形態４）上記実施の形態３に係る
位置検出方法では基地局が複数必要であるが、通信装置
に装備するアンテナを指向性アンテナとして、このアン
テナをモータ等の駆動源によって回転させて交信を行う
ようにすれば、固定基地局は１つで済む。実施の形態１
に記載の距離検出方法を用いて基地局と移動局との間の
相対距離Ｒを検出するとともに、アンテナの回転角度の
モニタを行って、相対距離Ｒを検出した交信時の回転角
度Θを検出し、相対距離Ｒと回転角度Θとに基づいて移
動局の絶対位置を検出することができる。

【００７１】（実施の形態５）図３は、本発明の実施の
形態５に係る位置検出装置の構成を示すブロック図であ
る。なお、この図において、前述した図２と共通する部
分には同一の符号を付けてその説明を省略する。この図
において、位置検出装置２００は、制御部２１０と、無
線送受信部１１０と、指向性アンテナ２３０と、指向性
アンテナ２３０を回転させるアンテナ回転部２４０と、
指向性アンテナ２３０の回転角度を検出する回転角度検
出部２５０とを備えて構成されている。

【００７２】上記実施の形態２で説明した通り、制御部
２１０は、無線送受信部１１０に対してキャリア周波数
の指定と指向性アンテナ２３０の共振波長の制御を行
う。指向性アンテナ２３０で受信された受信信号の受信
タイミングは無線送受信部１１０で検出される。アンテ
ナ回転部２４０による指向性アンテナ２３０の回転角度
Θは、回転角度検出部２５０で検出されて制御部２１０
に報告される。

【００７３】制御部２１０は、プログラム搭載用メモリ
（半導体メモリ）２１１と、ＣＰＵ２１２とを備えて構
成されており、ＣＰＵ２１２はプログラム搭載用メモリ
２１１に搭載されたプルグラムに従って無線送受信部１
１０を制御する。プログラム搭載用メモリ２１１には、
上記実施の形態１に係る距離検出方法を用いた位置検出
方法を実現するプログラムが書き込まれている。さら
に、位置検出方法としては、実施の形態１に係る距離検
出方法により自局と相手局との間の相対距離を検出し、
この際の交信に使用した電磁波の送出方向を検出し、検
出した相対距離情報と、この相対距離情報を検出した時
の電磁波の送出方向情報とに基づいて自局と相手局との
相対位置を検出するプログラムが書き込まれている。

【００７４】また、検出した相対位置から相手局の絶対
位置も検出することができる。すなわち、上記位置検出
方法により自局と相手局の相対位置を検出し、検出した
相対位置の情報と自局の絶対位置情報とに基づいて相手
局の絶対位置を検出することができる。なお、自分の絶
対位置が不明で相手局の絶対位置が分かっている場合も
当然ながら、上記位置検出方法により自局と相手局の相
対位置を検出し、検出した相対位置の情報と相手局の絶
対位置情報とに基づいて自局の絶対位置を検出すること
ができる。

【００７５】なお、指向性アンテナの回転部２４０は電
磁波送出方向可変手段に、指向性アンテナの回転角度検
出部２５０は電磁波送出方向検出手段に、無線送受信部
１１０は無線通信手段に、それぞれ相当する。また、プ
ログラム格納用メモリ２１１を使用する他に、磁気記憶
媒体、光記憶媒体又は光磁気記憶媒体を使用しても良
い。この場合、それぞれの媒体に応じたドライブ装置を
使用しなければならないことは言うまでもない。

【００７６】（実施の形態６）上記実施の形態５に係る
位置検出装置は、固定の基地局に搭載することもできる
し、移動局に搭載することもできる。移動局に実施の形
態５に係る位置検出装置を搭載することにより、自局と
相手局の相対位置を検出することができる。

【００７７】例えば、森林地帯で遭難した遭難者の救出
を例に挙げる。遭難者は緊急時用に実施の形態２に係る
距離検出装置を携帯している。実施の形態５に係る位置
検出装置は、例えば航空機に搭載されて上空より遭難者
の捜索に使用する。距離検出装置と位置検出装置は、周
囲の樹木より大きな波長の電磁波を使用することで直接
波で交信して、両者の相対距離を検出することができ
る。位置検出装置は、その電磁波送出方向検出手段によ
り電磁波の送出方向を検出することができる。そして、
相対距離の情報と電磁波の送出方向の情報から、航空機
を基準とした遭難者の相対位置を検出することができ
る。上記ケースでは航空機自身が移動しているので、航
空機自身の絶対位置が判明せず、したがって遭難者の絶
対位置も検出できないが、遭難者の捜索、救出する目的
は達成できる。

【００７８】（実施の形態７）勿論、自局又は相手局の
いずれかの絶対位置が判明すれば、絶対位置情報と検出
した相対位置情報の基づいて、もう一方の局の絶対位置
を検出することができる。例えば、自動車に実施の形態
５に係る位置検出装置を搭載すれば、固定基地局（位置
の判明している相手局)と交信を行うことによりカーナ
ビゲータを実現することができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
二つの通信局間で波長の異なる複数の電磁波を使用して
交信を行い片道の伝播距離を検出し、直接波と反射波の
判定を行い、周囲の障害物に反射されずに直進可能な長
い波長の電磁波を選択し、選択した電磁波から最善の距
離分解能を持つ波長の電磁波を選択して距離検出を行う
ようにしたので、通信局同士が周囲の障害物の状況下に
おいて、可能な限り精度良く相対距離を検出可能な距離
検出方法及びその装置、さらに移動局の位置検出方法及
びその装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る距離検出方法を説
明するための概念図

【図２】本発明の実施の形態２に係る距離検出装置の構
成を示すブロック図

【図３】本発明の実施の形態５に係る位置検出装置の構
成を示すブロック図

【図４】従来技術の課題の説明するための概念図

【図５】従来技術のＧＰＳシステムの課題の説明するた
めの概念図

【図６】従来技術の課題の説明するための概念図

【符号の説明】

１、２ビルＢＳ基地局ＭＳ移動局Ｗ１、Ｗ２電磁波１００距離検出装置１１０無線送受信部１２０、２１０制御部１２１プログラム格納用メモリ１２２ＣＰＵ１３０アンテナ制御部１３１延長コイル１３２短縮コンデンサ１３３Ｄ／Ａコンバータ１４０キャリア発生部１４１水晶発振子１４２ＰＬＬ１５０変調／復調部１６０受信信号タイミング検出部１７０アンテナ２００位置検出装置２１１プログラム搭載用メモリ２３０指向性アンテナ２４０アンテナ回転部２５０回転角度検出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ共振波長を可変できるアンテナ
を装備した二つの通信局の間において、波長の異なる少
なくとも二つの電磁波にて交信を行い、各波長の電磁波
の伝播時間により前記通信局間の相対距離を検出するこ
とを特徴とする距離検出方法。
【請求項２】それぞれ共振波長を可変できるアンテナ
を装備した二つの通信局の間において、波長の異なる少
なくとも二つの電磁波による交信により、前記通信局の
間の片道の伝播距離をそれぞれ比較し、伝播距離が大き
いと判断した電磁波による交信を、障害物を介した反射
波による交信であると判定することを特徴とする距離検
出方法。
【請求項３】それぞれ共振波長を可変できるアンテナ
を装備した二つの通信局の間において、波長の異なる二
つの電磁波による交信により、前記通信局の間の片道の
伝播距離を比較し、一方の電磁波の伝播距離とこの伝播
距離の分解能の和が他方の電磁波の伝播距離とこの伝播
距離の分解能の差より小さい場合には、前記他方の電磁
波による交信を、障害物を介した反射波による交信であ
ると判定することを特徴とする距離検出方法。
【請求項４】それぞれ共振波長を可変できるアンテナ
を装備した二つの通信局の間において、波長の異なる少
なくとも二つの電磁波による交信のうち少なくとも１回
は、前記通信局間に存在する障害物の大きさよりも十分
長い波長の電磁波により行い、この電磁波による交信を
直進波による交信であると判定することを特徴とする距
離検出方法。
【請求項５】前記直進波の交信により検出した片道の
伝播距離のうち最も波長の短い電磁波の交信により検出
した片道の伝播距離を通信局の間の相対距離として判定
することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか
に記載の距離検出方法。
【請求項６】前記直進波と判定した電磁波のうち最も
波長の短い電磁波を使用した交信による距離検出の距離
分解能を通信局の間の相対距離の最大誤差として判定す
ることを特徴とする請求項５記載の距離検出方法。
【請求項７】一つの波長の電磁波を使用した交信が直
接波による交信と判定した場合、以後の交信に前記波長
より短い波長の電磁波を使用して交信を行うことを特徴
とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の距離検
出方法。
【請求項８】一つの波長の電磁波を使用した交信が不
通である場合又は反射波による交信と判定した場合に、
以後の交信に前記波長より長い波長の電磁波を使用して
交信を行うことを特徴とする請求項１から請求項７のい
ずれかに記載の距離検出方法。
【請求項９】長い波長から短い波長の順序で電磁波を
使用した交信を行い、交信が不通になった時点又は交信
に使用された電磁波が障害物による反射波と判定された
時点で距離検出操作を終了することを特徴とする請求項
１から請求項７のいずれかに記載の距離検出方法。
【請求項１０】アンテナ、前記アンテナの共振波長を
可変する共振波長可変手段、キャリアの周波数を可変す
るキャリア周波数可変手段及び電磁波信号の受信タイミ
ングを検出する受信タイミング検出手段を具備する無線
通信手段と、請求項１から請求項９のいずれかに記載の距離検出方法
を実現するプログラムを記憶させた記憶手段と、この記憶手段に記憶されたプログラムに従って前記無線
通信手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする距離検出装置。
【請求項１１】前記記憶手段は、半導体メモリ、磁気
記憶媒体、光記憶媒体又は光磁気記憶媒体であることを
特徴とする請求項１０記載の距離検出装置。
【請求項１２】請求項１から請求項９のいずれかに記
載の距離検出方法を用いて位置の判明していない通信局
と位置の判明している複数の通信局との間の相対距離を
検出し、検出した前記相対距離情報と前記複数の通信局
の絶対位置情報とに基づいて位置の判明していない前記
通信局の絶対位置を検出することを特徴とする位置検出
方法。
【請求項１３】請求項１０又は請求項１１記載の距離
検出装置と、この距離検出装置を用いて自局と位置の判明している複
数の相手局の夫々との間の相対距離を検出し、検出した
相対距離情報と複数の通信局の夫々の絶対位置情報とに
基づいて自局の位置を検出する自局位置検出手段と、を具備することを特徴とする位置検出装置。
【請求項１４】請求項１３記載の位置検出装置を具備
することを特徴とする車載装置。
【請求項１５】請求項１から請求項９のいずれかに記
載の距離検出方法により相手局との相対距離を検出する
一方、相対距離検出に使用された電磁波の送出方向を検
出し、検出した相対距離情報と電磁波の送出方向情報と
に基づいて自局と相手局の相対位置を検出することを特
徴とする位置検出方法。
【請求項１６】請求項１５記載の位置検出方法により
自局と相手局の相対位置を検出し、検出した相対位置情
報と自局の絶対位置情報とに基づいて相手局の絶対位置
を検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項１７】請求項１５記載の位置検出方法により
自局と相手局の相対位置を検出し、検出した相対位置情
報と相手局の絶対位置情報とに基づいて自局の絶対位置
を検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項１８】指向性のあるアンテナ、このアンテナ
からの電磁波の送出方向を可変する電磁波送出方向可変
手段、電磁波の送出方向を検出する電磁波送出方向検出
手段、前記アンテナの共振波長を可変する共振波長可変
手段、キャリア周波数を可変するキャリア周波数可変手
段及び電磁波信号の受信タイミングを検出する受信タイ
ミング検出手段を具備する無線通信手段と、請求項１５から請求項１７のいずれかに記載の位置検出
方法を実現するプログラムを記憶した記憶手段と、この記憶手段に記憶されたプログラムに従って前記無線
通信手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする位置検出装置。
【請求項１９】前記記憶手段は、半導体メモリ、磁気
記憶媒体、光記憶媒体又は光磁気記憶媒体であることを
特徴とする請求項１８記載の位置検出装置。
【請求項２０】請求項１８又は請求項１９記載の位置
検出装置を具備することを特徴とする移動局。
【請求項２１】請求項１８又は請求項１９記載の位置
検出装置を具備することを特徴とする車搭装置。
【請求項２２】請求項１８又は請求項１９記載の位置
検出装置を具備することを特徴とする基地局。