JP2003244743A

JP2003244743A - Ｔｄｍａ通信装置及びｔｄｍａ通信システム

Info

Publication number: JP2003244743A
Application number: JP2002035885A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Hiraoka; 康平岡
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】自局または他局が測位エラーを発生した時、各
他局からの信号の伝播遅延を精密に算出して自局との距
離関係を求め、これに基づいて測位エラーとなった自局
または他局の位置を推測する。【解決手段】データベース８ａには、正常に受信できて
いる状態で各他局のＩＤとその他局の固有の基準送信タ
イミングとが登録、更新される。位置情報がエラーとな
っている異常局を検出すると、復調したビットストリー
ムと検波したベースバンド信号とから受信タイミングを
算出し（）、異常局ＩＤに対応する固有基準送信タイ
ミングをデータベース８ａから取得し（）、上記固有
基準送信タイミングと上記（遅延）との差（伝播時間）
τ_rから、その異常局までの距離を推測する（）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１フレームに複数
スロットを割当て各スロットを通信の最小単位として位
置情報のＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】船舶等の移動体間で通信を行う方式にＴ
ＤＭＡ通信方式がある。ＴＤＭＡ通信方式では、１フレ
ームに複数スロットを割当て、各スロットを通信の最小
単位として、各移動体（局）においてスロット予約を行
いながら測位によって得られた位置情報の交換を行う。
このＴＤＭＡ通信方式を用いたシステムとしては、ＵＡ
ＩＳ（Universal Shipborne Automatic Identification
System) を採用した船舶の衝突予防システムがある。
ＵＡＩＳを採用したこの衝突予防システムは、各局が送
信予約しているスロットにおいて自局の位置と速度の情
報を他局に放送し、各局が全ての他局の位置を認識する
ことで自局との位置関係を把握し、これにより安全航行
を実現することを目的としている。したがって、各々の
局は自己の位置をＧＰＳやその他の航法装置によって常
に測位していることが必要である。しかし、ＧＰＳ機能
が異常になる等、測位が出来なくなる事態が生じないと
は限らない。このような場合、送受信機能に問題がなく
ても、他局に自局の位置を知らせることができず、本来
の目的である衝突予防に重大な支障をきたすことにな
る。ＵＡＩＳの規格では、このような事態に対して、位
置情報のデータフォーマットでエラーを表現できるよう
になってはいる。しかし、受信側ではその局の位置につ
いて測位エラーがあったことしかわからず、測位エラー
があった異常局の位置については過去の情報にたよって
予想するしか方法はない。したがって、異常局が他局に
対して単にエラー状態を知らせるだけでは、危険な状態
は変わらない。

【０００３】以上の状況において、異常局を検出したと
しても、その受信信号に基づいてある程度の位置が分か
るような推定ができれば、衝突に関する危険は大幅に減
じることができるであろう。また、自局において測位が
できなくなった時に、何らかの方法で自局の位置推定が
できれば他局に与える悪影響は大幅に減じることができ
ると思われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＴＤＭＡ通信装置は、測位ではなく通信を目的とした装
置であるために、このシステムそのままでは他局や自局
の位置推定を行うことができない。また、ＴＤＭＡ通信
方式は、フレーム同期とスロット同期を基本とするもの
であって、搬送波（キャリア）の同期をとっているもの
ではないために、キャリアレベルでの信号捕捉をしても
位置推定のための自局−他局間の距離計算には役に立た
ない。また、ＵＡＩＳでは、１スロットの時間が２６．
７ｍｓであって、この２６．７ｍｓ間に２５６ｂｉｔの
データの送受信を行うため、１ビットのずれは距離にし
て約３０ｋｍである。このため、フレーム、スロット同
期下でビットずれの検出で測位を行っても自局−他局間
の距離分解能が３０ｋｍとなって、測位にはほとんど役
に立たない。

【０００５】本発明の目的は、自局または他局が測位エ
ラーを発生した時、各他局からの信号の伝播遅延を精密
に算出して自局との距離関係を求め、これに基づいて測
位エラーとなった自局または他局の位置を推測すること
のできるＴＤＭＡ通信装置及びＴＤＭＡ通信システムを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のように構成したものである。

【０００７】（１）１フレームに複数スロットを割当
て、各スロットを通信の最小単位として位置情報のＴＤ
ＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信装置において、他局からの
位置情報が正常に受信出来ているとき、そのときの復調
したビットストリームと検波したベースバンド信号とか
ら求めた受信タイミングと、そのときの他局と自局との
位置関係から求めた両局間の信号伝播時間と、の差を当
該他局の固有基準送信タイミングとして記憶し、また
は、その固有基準送信タイミングを求めるためのデータ
を記憶するデータベースと、受信した位置情報がエラー
となっている異常局を検出したとき、そのときの復調し
たビットストリームと検波したベースバンド信号とから
求めた受信タイミングと、前記データベースを参照して
得られるその異常局の固有基準送信タイミングと、の差
からその異常局までの距離を推測し、この自局−異常局
間の推測距離と、異常局以外の２つ以上の他局からメッ
セージ受信した他局−異常局間の各推測距離と、から異
常局の位置を推測する制御部と、を備えてなることを特
徴とする。

【０００８】本発明では、自局、他局ともＧＰＳ等によ
ってスロットタイミングが正確に同期されていることが
前提条件である。また、自局および他局とも、相互に、
信号を正しく受信し復調できていることが前提条件であ
る。

【０００９】各局の送信タイミングは必ずしも正規のス
ロットタイミングに一致しているとは限らない。たとえ
ば、正規のスロットタイミングから所定の時間だけ遅延
したタイミングを送信タイミングとする場合もある。こ
の送信タイミングは信号の伝播遅延に無関係であって、
局に固有のものである。そこで、この送信タイミングを
固有基準送信タイミングと称する。データベースには、
各他局の固有基準送信タイミングが求められて記憶され
る。この固有基準送信タイミングを求める方法は次の通
りである。

【００１０】まず、通信によって得られた他局の位置情
報と自局の位置情報（ともにＧＰＳ等によって正確に測
位されている）とから、両局間の距離を求め、この距離
を光速で除することにより両局間の信号の伝播時間を求
める。次に、その時の他局受信信号の正規のスロットタ
イミングから「ずれ」が生じている受信タイミングを求
める。この受信タイミングは、１スロット全体または一
部の復調されたビットストリームと検波したベースバン
ド信号とを使って、ビット単位よりも細かな精度で、検
波したベースバンド信号の位相ずれ（時間ずれ）として
算出する。詳細については後述するが、上記ビットスト
リームをフーリエ変換することによって理想的な位置で
変調を行った理論上のスペクトルＺを求め、且つ実際に
検波したベースバンド信号を高速にサンプリングして、
さらにこれをフーリエ変換することによってスペクトル
Ｗを求める。ＺとＷは位相量が異なるだけであって、１
ビット内の位相ずれを表す。そこで、このＺとＷを比較
することによって位相差、すなわち、受信信号の正規の
スロットタイミングからの実際の「ずれ」を求める。な
お、１ビット内の位相ずれに加えて、ビット単位のずれ
もある場合には、このずれも加算される。こうして、ベ
ースバンド信号の受信タイミングが精密に求められる。

【００１１】そして、上記受信タイミングから上記伝播
時間を引くことによって当該他局の固有基準送信タイミ
ングを求める。このようにして、データベースには、各
他局の固有基準送信タイミングが記憶される。なお、デ
ータベースには、固有基準送信タイミングを記憶するこ
とに代えて、固有基準送信タイミングを求めるためのデ
ータを記憶しても良い。固有基準送信タイミングを求め
るためのデータの一例は、上記受信タイミングと上記伝
播時間の各データである。つまり、この２つのデータさ
へ揃っていれば、データベースを参照することで、いつ
でも固有基準送信タイミングを取得することが出来る。

【００１２】いずれかの他局から送信されてくる受信情
報がエラーとなった場合（その他局が、ＧＰＳ等によっ
て測位できなくなった状態）、その局を異常局とする。
この時、データベースからその異常局の固有基準送信タ
イミングを抽出し、また、その時の異常局受信信号に対
する受信タイミングを求め、これらのタイミングの差か
らその異常局までの距離を推測する。つまり、実際のベ
ースバンド信号の受信タイミングから上記固有基準送信
タイミングを引くことによって、自局−異常局間の伝播
時間が分かるから、これに光速を乗じることにより、自
局−異常局間の推測距離を求めることができる。さら
に、異常局以外の２つ以上の他局から、当該他局によっ
て同様にして求められた他局−異常局間の各推測距離
を、メッセージによって受信する。こうして、自局を含
む３つ以上の局と異常局間の推測距離をそれぞれ得るこ
とができるから、これにより、公知のローロー法、また
は双曲線法によって、異常局の位置を推測することがで
きる。

【００１３】（２）上記（１）では、各他局の固有基準
送信タイミングを記憶するデータベースを設けている
が、このデータベースがなくても異常局の位置を推測す
ることが可能である。すなわち、異常局を検出した時
に、その時の復調したビットストリームと検波したベー
スバンド信号とから求めた受信タイミングからその異常
局までの擬似距離を推測する。この擬似距離は、上記
（１）の固有基準送信タイミングを反映したものではな
いために、自局と異常局間の距離を示すものとはいえな
い。しかし、この擬似距離は、自局と異常局間の距離に
固有基準送信タイミングに対応するオフセット値が加え
られたものと考えられるから、複数の擬似距離を獲得し
た時に、それぞれの擬似距離のオフセット値がキャンセ
ルされる測位法を採用すれば異常局の位置が推測可能と
なる。オフセット値をキャンセルするには、公知の双曲
線法が最も適当である。

【００１４】（３）上記（１）および（２）は他局の測
位がエラーとなった場合であるが、自局の測位がエラー
となった場合でも、自局の位置を推測することができ
る。原理的には上記（１）と同様であって、データベー
スから抽出した３つ以上の他局の固有基準送信タイミン
グと、その時に復調したビットストリームと検波したベ
ースバンド信号とから求めた受信タイミングと、の差か
ら各他局までの距離を推測し、この自局−他局間の各推
測距離から自局の位置を、公知のローロー法、または双
曲線法によって推測する。

【００１５】（４）データベースを備えていない場合に
は、自局の測位がエラーとなった時には、３つ以上の他
局から自局−他局間の距離情報を受信する。この場合、
他局は上記（１）または（２）に示す方法によって自局
−他局間の距離を推測して自局に送信することになる。
そこで、自局の測位がエラーとなった時には、自局の位
置情報がエラーとなっていることを他局に対して放送す
る。３つ以上の自局−他局間の距離情報が得られると、
ローロー他または双曲線法によって自局の位置を推測す
ることができる。

【００１６】（５）他局が異常局のとき、測位を正常に
行っている正常他局からの協力を得て異常局の測位を行
うことが出来るが、もし、正常他局からの協力を得られ
ない場合、または、正常他局からの協力がなくても、自
局−異常局間の推測距離から異常局の接近状態を判断し
て警報を出すことが出来、衝突防止に役立てることが出
来る

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態のＴＤ
ＭＡ通信装置の概略構成図である。また、図２は、この
ＴＤＭＡ通信装置に適用されるＵＡＩＳの規格を示して
いる。

【００１８】ＴＤＭＡ通信は、１フレームを複数スロッ
トに分割し、各スロットを通信の最小単位として移動局
と固定局間、または移動局と移動局間で通信を行う方式
である。ＵＡＩＳでは、図２に示すように、１フレーム
を１分として、２２５０個のスロットを割当てる。各ス
ロットは２６．７ｍｓとされ、1スロット内のビット数
は２５６に設定される。フレームの最初のタイミングで
ＧＰＳ装置から出力される毎正分の信号（以下、ＧＰＳ
００秒信号という）でフレーム同期が行われ、スロット
０、スロット１、・・・スロット２２４９の順にスロッ
ト割当てが行われる。

【００１９】図１において、１６０ＭＨｚのＧＭＳＫ／
ＦＭ変調された信号は、アンテナ１で受信され、切換器
２を介して受信部３に入力される。さらに、中間周波数
キャリアを持つＩＦ信号にダウンコンバートされ、検波
器４でベースバンド信号に変換される。検波されたベー
スバンド信号は、Ａ／Ｄコンバータ５によってＡ／Ｄ変
換されて中央処理装置６に入力する。なお、Ａ／Ｄコン
バータ５でのサンプリングクロック周波数は、システム
で決められている１ビット当たりのレートよりも十分大
きな値である。すなわち、ビットストリームを復調する
のと、ベースバンド信号自身の細かなビット内の位置ず
れ情報を取り出すのに十分なサンプリング周波数に設定
されている。後述のように、中央処理装置６は、Ａ／Ｄ
変換されたデータから、ビットストリームを復調すると
ともに、復調したビットストリームと検波したベースバ
ンド信号とから演算により受信タイミングを求める。
スロットタイミング用タイマカウンタ７は、システムで
決定されたスロット期間（インタバル）に一致したイン
タバルで中央処理装置６に対し割り込みをかけることが
できる。このタイミングは、通常ＧＰＳで管理され、シ
ステム全体で共通のスロットタイミングを作っている。
したがって、スロットタイミング用タイマカウンタ７
は、ＧＰＳ００秒等の基準タイミングによってリセット
され、続いて、１スロットごとに中央処理装置６に対し
各スロットの先頭タイミングで割込みをかける。

【００２０】メモリ８は、Ａ／Ｄコンバータ５でＡ／Ｄ
変換されたデータを記憶する。このデータに対するソフ
トウェア処理によって、復調ビットストリームデータが
得られる。また、復調したビットストリームと検波した
ベースバンド信号とから受信タイミングが演算により求
められる。これらの情報は自局または他局の測位のため
に使用される。また、メモリ８には固有基準送信タイミ
ングを記憶するデータベース８ａが設けられている。固
有基準送信タイミングは、上記受信タイミングと、自局
−他局間の信号の伝播時間との差として定義される。つ
まり、固有基準送信タイミングは、正規のスロットタイ
ミングからのずれを表す各局が固有に持っている送信タ
イミングである。データベース８ａは、複数の他局から
の位置情報が正常に受信できている状態で、この固有基
準送信タイミングを、他局毎に記憶している。

【００２１】中央処理装置６は、メモリ８に記憶された
Ａ／Ｄ変換データをソフトウェアによって処理する。な
お、中央処理装置６は、メモリ８内の送信バッファに自
局の位置情報、速度等の送信データが編集されると、同
データを送信部９により他局に対して送信（放送）す
る。

【００２２】図３は、中央処理装置６により実行される
ソフトウェア処理構成図を示している。

【００２３】バンドパスフィルタ１０は、システムに固
有のフィルタをかける部分である。一般に、このフィル
タのシステム関数は既知であり、変調方式にもよるけれ
ども、ビット判定のタイミングにおける符号間干渉を取
り除いたり、許容された帯域外のノイズを取り除いたり
することを目的としている。フィルタ処理されたデータ
は、ＩＱ分離部１１において、Ｉ／Ｑ分離される。位相
変調方式においては、ベースバンド信号の位相成分を取
り出すのにこのＩＱ分離法が一般に採用されている。復
調判定部１２は、復調処理を行う。復調判定部１２での
信号サンプリングレートは、伝送ビットレートに対して
十分大きな値とされ、離散的な値からディジタル信号１
／０の復調が可能となっている。

【００２４】ビット位相同期ずれ検出部１３は、復調判
定部１２で得られた１スロット全体または一部のビット
ストリームを使って、上記ベースバンド信号の受信タイ
ミングを、ビット単位よりも細かな精度で算出する。ま
た、他局からの位置情報が正常に受信できている状態
で、得られた他局の位置情報と自局の位置情報とに基づ
いて自局−他局間の距離を求め、これを光速で除して信
号伝播時間を求める。そして、上記受信タイミングから
上記伝播時間を引いた値を、当該他局の固有基準送信タ
イミングとして求める。この固有基準送信タイミング
は、当該他局が正規のスロットタイミングに対してどれ
だけずれて（進みまたは遅れ）送信を開始したかを示す
値である。データベース構築処理部１４は、こうして得
られた固有基準送信タイミングを他局毎にデータベース
として登録し、且つその値を受信する毎に更新する。

【００２５】簡易測位演算部１５は、ビット位相同期ず
れ検出部１３で演算された上記受信タイミングとデータ
ベースから抽出された固有基準送信タイミングとによっ
て測位演算を行う。この簡易測位演算部１５が有効にな
るのは、受信した位置情報がエラーとなっている異常局
を検出した時である。この異常局が検出されると、スイ
ッチ１６が切り換わって、ビット位相同期ずれ検出部１
３と簡易測位演算部１５とが接続され、測位演算が行わ
れる。この簡易測位演算部１５は、測位演算を行うとと
もに、自局と異常局との距離が一定以上に近ければ異常
局接近警報を出力する。

【００２６】また、復調判定部１２で復調されたビット
ストリームは異常局情報受信解析処理部１７で参照され
る。この解析処理部１７は、異常局に対する距離情報
を、異常局以外の２つ以上の他局からメッセージとして
受信する処理を行う。つまり、ベースバンド信号を解析
するのではなく、通常の通信アプリケーションを用いて
他局−異常局間の距離情報を取得する処理を行う。な
お、この解析処理部１７では、異常局以外の少なくとも
２つ以上の他局からの距離情報を取得する。また、ここ
でいう距離情報は、他局において演算した他局−異常局
間の推測距離である。解析処理部１７で取得した他局−
異常局間の各推測距離は簡易測位演算部１５に渡され
る。したがって、簡易測位演算部１５は、自局で求め
た、自局−異常局間の推測距離と、異常局情報受信解析
処理部１７から得られた２つ以上の他局−異常局間の推
測距離とにより測位演算を行う。測位演算には、ローロ
ー法または双曲線法が使用され、これらの推測距離によ
って異常局の位置を推定して出力する。

【００２７】以上の説明は、他局の測位がエラーとなっ
てその他局が異常局として検出される場合を説明した
が、自局の測位がエラーとなった場合でも同様である。
すなわち、自局の測位がエラーになると、簡易測位演算
部１５は、データベースから３つ以上の他局の固有基準
送信タイミングを得て、さらに、その時の各他局受信タ
イミングをビット位相同期ずれ検出部１３で検出し、各
固有基準送信タイミングと各受信タイミングとから自局
−各他局間の推測距離を求め、これにより自局の測位を
行う。

【００２８】（固有基準送信タイミングの求め方）デー
タベース８ａに記憶される各他局の固有基準送信タイミ
ングは、上記の受信タイミングと、他局と自局との位置
関係から求めた両局間の信号伝播時間との差である。

【００２９】まず、両局間の信号伝播時間は、他局から
の位置情報が正常に受信できていれば、復調されたビッ
トストリームから得られる他局の位置情報と自局のＧＰ
Ｓ等によって測位されている自局の位置情報とから簡単
に求められる。すなわち、両局の位置情報から両局間の
距離を求め、この距離を光速ｃで除することによって伝
播時間が求まる。

【００３０】次に、上記受信タイミングについては次の
ようにして求める。

【００３１】受信タイミングは、正規のスロットタイミ
ングから受信したスロットタイミング、すなわちベース
バンド信号がどれだけ「ずれ」ているかを表す。

【００３２】この「ずれ」の求め方には２段階ある。

【００３３】（Ａ）ビット単位でずれ量の決定（Ｂ）さらに細かい、ビット内位相ずれ量の決定まず、（Ａ）のビット単位のずれは、復調されたメモリ
上のビットストリームをスキャンして、特定の位置にあ
るフラグや同期ワードを検出して、それらが正規のタイ
ミングに対して何ビットずれているかを数え上げればよ
い。この検出したビットずれ数をｍとする（ｍは整
数）。

【００３４】次に（Ｂ）の細かいビット内位相ずれ量に
ついて説明する。このずれは、ビット内において、正規
のスロットタイミングを基準とした時に、この基準か
ら、受信した信号のベースバント信号の先頭位置がどれ
だけ遅れているかと定義される。

【００３５】システムが採用する変調方式やフィルタ特
性は、それがどんなものであれ、伝送されるビット列が
決まれば、ベースバンド信号のスペクトルも一意に決定
される。そして、変調方式やフィルタ特性は、送信機に
よって異なるということはない。たとえば、図４にはＭ
ＳＫ変調器の構成例を示しているが、ビットストリーム
が位相情報として信号化され搬送波に掛け合わされた
後、送信用バンドパスフィルタを経て送信される。この
時の変調方式やフィルタの形状（システム関数）は、通
信システムによって厳密に決められていて、送信機によ
って異なるということはない。したがって、変調方式と
フィルタ特性が既知であれば、それに基づいてベースバ
ント信号のスペクトルを理論計算することができる。

【００３６】一方、受信側で検波器を通った後のベース
バンド信号には、信号伝送系に含まれる位相遅れが内在
していると言える。そこで、実際に受信して検波器を通
った後のベースバンド信号のスペクトルと、上記理論値
スペクトルとを比較することによって上記（Ｂ）の細か
いビット内位相ずれ量を演算することが可能である。

【００３７】図５（Ａ）は復調したビットストリームか
ら計算した理論値スペクトルを示し、同図（Ｂ）は、実
際の受信信号から得られるベースバンド信号のスペクト
ルを示している。ベースバンド信号のスペクトルは、Ａ
／Ｄ変換器５（図１参照）によって十分高い周波数のサ
ンプリングクロックでサンプリングしたデータを所定の
帯域幅に入るようにフィルタリングし、複素化したデー
タ系列をＤＴＦＴすることにより得られる。なお、スペ
クトルを求めるためのビット列の長さはいくらでも良い
が、十分長いほど精度が良くなる。したがって、演算時
間に余裕があれば、１スロットの復調ビットストリーム
を全部使ってもよい。

【００３８】以上において、受信キャリア周波数や受信
機の局発等の周波数にずれがなければ、ほぼ、

【００３９】

【数１】

【００４０】となり、両者は位相量が異なるだけであ
る。そのずれも、ほぼ、受信信号のずれτに対して、

【００４１】

【数２】

【００４２】の関係が成立する。これを利用して、２つ
の位相についての関数を引き算して直線グラフを描け
ば、その傾きからずれを検出できる。図５（Ｃ）はこの
直線グラフの傾きを示している。こうして、全体として
の「ずれ」時間τ_rは、上記ビットずれ数ｍと、このτ
から、

【００４３】

【数３】

【００４４】（ただし、Ｔはビット当たりの伝送時間で
あり、ビットレートの逆数であるとして得られる。

【００４５】なお、上記スペクトルの実際の計算は次の
ようにして行う。

【００４６】伝送されたビット系列をａ［ｎ］とする
と、それから変調方式で決まる２つの信号系列ｘ
［ｎ］，ｙ［ｎ］が決まり、これにフィルタのインパル
ス応答を勘案して、ｚ［ｎ］が決まる。

【００４７】理論値スペクトルを求めるには、上記ｚ
［ｎ］の時間始まりをスロット割り込みの先頭位置とす
る。すなわち、理想的な位置で変調がかけられたものと
みなす。したがって、理論値スペクトルＺ（ｆ）は、

【００４８】

【数４】

【００４９】として計算される。

【００５０】一方、実際の受信によって得られるベース
バンド信号のスペクトルは、Ａ／Ｄコンバータ５によっ
て高速サンプリングしたデータ系列ｗ［ｎ］をフーリエ
変換して、Ｗ（ｆ）として得る。

【００５１】こうして得られた、理論値スペクトルＺ
（ｆ）と実際の受信スペクトルＷ（ｆ）とを比較して、
図５（Ｃ）に示す方法によってビット内位相ずれ量を決
定する。

【００５２】上記の演算処理を、他局から位置情報が正
常に受信できている状態でスロット毎に行い、これに基
づいて固有基準送信タイミングを求めてデータベース８
ａに登録、更新していく。したがって、全ての他局の位
置情報が１フレーム内のどこかのスロットに割当てられ
ていれば、１フレームで全ての他局の固有基準送信タイ
ミングがデータベース８ａに登録される。

【００５３】図６では、上記の動作を概念的に示してい
る。

【００５４】Ｄ_AはＡ／Ｄコンバータ５での高速サンプ
リングによってＡ／Ｄ変換された１スロット分のビット
系列を示し、Ｄ_Bは、復調判定部１２によって復調され
た復調ビット系列を示す。

【００５５】他局からの位置情報が正常に受信できて
いる時は、ベースバンド信号のＡ／Ｄ変換後ビット系列
Ｄ_Aと復調ビット系列Ｄ_Bとより受信タイミングを求め
る。

【００５６】その時受信した他局と自局との位置情報
から距離計算を行い、光速ｃで徐することによって信号
の伝播時間を求める。

【００５７】上記受信タイミングから上記信号の伝播
時間を引くことによって固有基準送信タイミングを求め
て、データベース８ａにその他局のＩＤとともに登録す
る。この登録される固有基準送信タイミングは、当該他
局からの信号を受信する毎に行い、常に最新の固有基準
送信タイムに更新する。

【００５８】受信した位置情報がエラーとなっている
異常局を検出すると、上記と同じ方法によって受信タ
イミングを求める。

【００５９】異常局ＩＤによってデータベース８ａを
検索し、その異常局ＩＤに対応する固有基準送信タイミ
ングを取得する。

【００６０】上記の受信タイミングと上記の固有
基準送信タイミングとの差を、自局−異常局間の伝播時
間τ_rと推定し、このτ_rに光速ｃを乗じることにより、
自局−異常局間の推測距離を求める。

【００６１】（異常局の測位処理）図３に示す簡易測位
演算部１５は、異常局が検出された時に上記〜の処
理を行うとともに、異常局の測位を行う。この測位は、
ローロー法または双曲線法によって行う。これらの方法
によって測位を行うために、簡易測位演算部１５は、異
常局情報受信解析処理部１７から、異常局以外の２つ以
上の他局からメッセージ受信した他局−異常局間の各推
測距離を取得する。なお、他局においても、当該異常局
の検出を行うから、この異常局検出時に、上記〜の
処理によって他局−異常局間の推測距離を求めている。
また、図示しない通信アプリケーションによって、自局
は、求めた自局−異常局間の推測距離を他局に対して放
送し、また、他局は、同様に、他局−異常局間の推測距
離を放送している。この放送によって、異常局情報受信
解析処理部１７は、複数の他局からの他局−異常局間の
推測距離を取得することができる。

【００６２】図７は、自局Ｐが他局から推測距離を取得
する方法を示している。図において、Ｐ：自局ｚ：異常局Ｘ：異常局以外の他局（正常な他局）Ｙ：異常局以外の他の他局（正常な他局）を示している。自局Ｐでは、Ｐ−ｚ間の推測距離を求
め、Ｘは、Ｘ−ｚ間の推測距離を求め、Ｙは、Ｙ−ｚ間
の推測距離を求める。Ｐ、Ｘ、Ｙは、それぞれ推測距離
を求めると、その推測距離を通信アプリケーションによ
って（ＵＡＩＳであれば、バイナリ通信文）によって放
送する。これにより、自局Ｐは、Ｐ−ｚ間の推測距離λ
ｐと、Ｘ−ｚ間の推測距離λｘと、Ｙ−ｚ間の推測距離
λｙを取得することができる。３つの推測距離λｘ、λ
ｙ、λｐによってローロー法または双曲線法によってｚ
の位置を測位できる。

【００６３】図８（Ａ）は、取得した３つの推測距離か
ら異常局の測位をするローロー法を示している。

【００６４】Ｐ，Ｙ，Ｘは、それぞれ、自局、正常な他
局、正常な他局の位置を示し、ｚは位置情報がエラーと
なっている異常局の位置を示す。ローロー法では、Ｐ，
Ｙ，Ｘから推測距離の円弧を描き、３つの円弧の交点を
異常局ｚの位置と測位する。

【００６５】測位法として、ローロー法に代えて双曲線
法を使用することも可能である。双曲線法では、２つの
局間にそれぞれの推測距離の差が一定である曲線を描
く。図８（Ｂ）はこの状態を示す。３つの推測距離を使
う場合には、図８（Ｂ）のように２つの双曲線が描かれ
る。この２つの双曲線の交点を異常局ｚの位置として測
位する。

【００６６】（他の実施例１）以上、受信した位置情報
がエラーとなっている異常局を検出した時、すなわち、
他局が異常局であった時のその異常局の測位方法につい
て説明したが、自局の測位がエラーとなった場合にも本
発明を適用することができる。自局の測位がエラーとな
った時には、データベース８ａより、少なくとも３つの
他局を選び、その他局の各固有基準送信タイミングを取
得する。次に、各他局から受信したベースバンド信号と
復調したビットストリームとに基づいて受信タイミング
を求め、各固有基準送信タイミングと各受信タイミング
との差から各他局までの距離を推測する。次に、この自
局−他局間の各推測距離から自局の位置をローロー法ま
たは双曲線法によって測位する。

【００６７】図９は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各他局からの受信ス
ロット位置を示し、各スロットにおいて固有基準送信タ
イミングと受信タイミングとの差に基づいて推測距離λ
ｐｘ、λｐｙ、λｐｚを求める。図８（Ｃ）は求められ
た推測距離λｐｘ，λｐｙ，λｐｚを使用して、自局ｐ
の位置を推測するローロー法を示す。

【００６８】（他の実施例２）本発明では、固有基準送
信タイミングを記憶するデータベース８ａがなくても、
異常局または測位がエラーとなっている自局の測位を行
うことができる。

【００６９】この場合、推測距離に変えて推測擬似距離
（オフセット付き推測距離）を使用する。オフセット付
き推測距離とは、異常局を検出した時に、その時の受信
タイミングに光速ｃを乗じた値で定義される。送信局に
おいては、位置情報を送信する時に、必ずしもスロット
タイミングの先頭を送信タイミングとする訳ではなく、
スロット内の所定の位置を送信タイミングとすることが
ある。したがって、このような場合は、受信タイミング
は、自局−異常局間の距離に対応するものとはいえな
い。しかし、スロットの先頭タイミングと送信タイミン
グとの間隔は常に固定されているために、この間隔は異
常局固有のオフセット値と見なすことができる。そこ
で、異常局を検出した時には、自局−異常局間でこのオ
フセットのあるオフセット付き推測距離を求めるととも
に、２つ以上の他局からメッセージ受信してそれぞれの
他局−異常局間のオフセット付き推測距離を取得し、こ
の３つのオフセット付き推測距離を用いて、双曲線法に
よって異常局の位置を測位する。この場合、双曲線法を
使用すると、上記オフセット値がキャンセルされてしま
うため、上記データベースを用いる場合と同様な精度で
異常局の測位を行うことが可能になる。

【００７０】（他の実施例３）自局がデータベース８ａ
を持たずに且つ測位がエラーとなった場合でも、上記他
の実施例２と同様な方法によって自局の測位が可能にな
る。すなわち、正常な３つの他局から自局−他局間のオ
フセット付き推測距離を、メッセージ受信によって取得
し、双曲線法によって自局の測位を行う。なお、自局の
測位がエラーになった時には、自局の位置情報がエラー
となっていることを他局に対して放送することが必要で
ある。

【００７１】（他の実施例４）上記他の実施例２および
３では、データベース８ａがない場合に双曲線法によっ
て異常局または自局の測位を行うようにしているが、所
定の演算を行うことによってローロー法によっても測位
を行うことが可能である。

【００７２】図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、ローロー法を使
って測位する時の計算方法を示す。この例は、与えられ
た３つの未知数がオフセット付き推測距離λ′ｘ，λ′
ｙ，λ′ｐであって、ｚが異常局の場合である。ここ
で、未知数λ′ｘ，λ′ｙ，λ′ｐにそれぞれもう一つ
の未知数ｅを同時に加減して、３交点からなる三角領域
の面積Ｓ（ｅ）が最小になるように未知数ｅを変化させ
る。このようにすれば、面積Ｓ（ｅ）が最小になった時
のｅ_tが上記オフセット値となる。したがって、このオ
フセット値を、λ′ｘ，λ′ｙ，λ′ｐから減じた（＋
ｅ）値のλｘ，λｙ，λｐが求めようとする推測距離と
なり、図１０（Ｃ）に示すようにこの値を使ってローロ
ー法により異常局ｚを測位することができる。

【００７３】（他の実施例５）上記の実施例では、異常
局または自局の測位を行うようにしているが、この測位
を行うためには他局と協力し、他局から他局−異常局間
の推測距離またはオフセット付き推測距離を受信する必
要がある。もし、他局からこれらの距離情報を受信でき
ない時には、自局−異常局の距離情報を使い、異常局が
一定距離内に接近しているかどうかを判断する。もしく
は、その距離情報の履歴を使って、異常局の接近スピー
ドを判断する。これにより、図３に示す簡易測位演算部
１５は、異常局の接近警報信号を生成することができ
る。

【００７４】なお、データベースを使用する上記の実施
例においては、固有基準送信タイミングをデータベース
に記憶しているが、データベースには固有基準送信タイ
ミングを求めるためのデータを記憶しても良い。固有基
準送信タイミングを求めるためのデータの一例は、上記
受信タイミングと上記伝播時間の各データである。つま
り、この２つのデータさへ揃っていれば、データベース
を参照することで、いつでも固有基準送信タイミングを
取得することが出来るからである。

【００７５】

【発明の効果】本発明では次の効果を奏することができ
る。

【００７６】（１）異常局を検出した時には、その周囲
にある正常局が協力することによってその異常局の位置
を推定でき、衝突予防に役立てることができる。

【００７７】（２）自局の測位ができなくなった時に
も、周囲の正常局の協力によって自局の測位が可能にな
る。したがって、この測位を行った後自局の位置情報を
放送することで衝突予防が可能になる。

【００７８】（３）異常局が検出できた時に、データベ
ースを使用することによって正常な他局の協力がなくて
も単独で異常局までの距離を推測し、その推測距離を用
いて警報を発することができるから、衝突予防に役立て
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態であるＴＤＭＡ通信装置の構
成図

【図２】ＵＡＩＳのフレーム構成図

【図３】ソフトウェア処理構成図

【図４】ＭＳＫ変調器の構成例

【図５】検波ベースバンド信号のＤＴＦＴスペクトル例
と時間ずれの計算方法を示す図

【図６】固有基準送信タイミングと自局−異常局間の推
測距離を求める方法を示す図

【図７】他局−異常局間の推測距離を取得する方法を示
す図

【図８】ローロー法および双曲線法による測位法を示す
図

【図９】自局位置を測位する時の自局−他局間の推測距
離を求める方法を示す図

【図１０】オフセット付き推測距離を用いてローロー法
によって測位する方法を示す図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１フレームに複数スロットを割当て、各ス
ロットを通信の最小単位として位置情報のＴＤＭＡ通信
を行うＴＤＭＡ通信装置において、他局からの位置情報が正常に受信出来ているとき、その
ときの復調したビットストリームと検波したベースバン
ド信号とから求めた受信タイミングと、そのときの他局
と自局との位置関係から求めた両局間の信号伝播時間
と、の差を当該他局の固有基準送信タイミングとして記
憶し、または、その固有基準送信タイミングを求めるた
めのデータを記憶するデータベースと、受信した位置情報がエラーとなっている異常局を検出し
たとき、そのときの復調したビットストリームと検波し
たベースバンド信号とから求めた受信タイミングと、前
記データベースを参照して得られるその異常局の固有基
準送信タイミングと、の差からその異常局までの距離を
推測し、この自局−異常局間の推測距離と、異常局以外
の２つ以上の他局からメッセージ受信した他局−異常局
間の各推測距離と、から異常局の位置を推測する制御部
と、を備えてなる、ＴＤＭＡ通信装置。
【請求項２】１フレームに複数スロットを割当て、各ス
ロットを通信の最小単位として位置情報のＴＤＭＡ通信
を行うＴＤＭＡ通信装置において、受信した位置情報がエラーとなっている異常局を検出し
たとき、そのときの復調したビットストリームと検波し
たベースバンド信号とから求めた受信タイミングに基づ
いてその異常局までの疑似距離を推測し、この自局−異
常局間の推測疑似距離と、異常局以外の２つ以上の他局
からメッセージ受信した他局−異常局間の各推測疑似距
離と、から異常局の位置を推測する制御部と、を備えてなる、ＴＤＭＡ通信装置。
【請求項３】前記制御部は、前記自局−異常局間の推測
距離を他局に対してメッセージ送信する、請求項１記載
のＴＤＭＡ通信装置。
【請求項４】前記制御部は、前記自局−異常局間の推測
疑似距離を他局に対してメッセージ送信する、請求項２
記載のＴＤＭＡ通信装置。
【請求項５】１フレームに複数スロットを割当て、各ス
ロットを通信の最小単位として位置情報のＴＤＭＡ通信
を行うＴＤＭＡ通信装置において、他局からの位置情報が正常に受信出来ているとき、その
ときの復調したビットストリームと検波したベースバン
ド信号とから求めた受信タイミングと、そのときの他局
と自局との位置関係から求めた両局間の信号伝播時間
と、の差を当該他局の固有基準送信タイミングとして、
または、その固有基準送信タイミングを求めるためのデ
ータを記憶するデータベースと、自局の測位がエラーとなったとき、そのときの各他局の
受信信号を復調したビットストリームと検波したベース
バンド信号とから求めた受信タイミングと、前記データ
ベースに参照して得られる３つ以上の他局の固有基準送
信タイミングと、の差から各他局までの距離を推測し、
この自局−他局間の各推測距離から自局の位置を推測す
る制御部と、を備えてなる、ＴＤＭＡ通信装置。
【請求項６】１フレームに複数スロットを割当て、各ス
ロットを通信の最小単位として位置情報のＴＤＭＡ通信
を行うＴＤＭＡ通信装置において、自局の測位がエラーとなったとき、自局の位置情報がエ
ラーとなっている放送を行い、その後、３つ以上の他局
から自局−他局間の距離情報を受信すると、この自局−
他局間の各距離情報から自局の位置を推測する制御部を
備えてなる、ＴＤＭＡ通信装置。
【請求項７】１フレームに複数スロットを割当て、各ス
ロットを通信の最小単位として位置情報のＴＤＭＡ通信
を行うＴＤＭＡ通信装置において、他局からの位置情報が正常に受信出来ているとき、その
ときの復調したビットストリームと検波したベースバン
ド信号とから求めた受信タイミングと、そのときの他局
と自局との位置関係から求めた両局間の信号伝播時間
と、の差を当該他局の固有基準送信タイミングとして、
または、その固有基準送信タイミングを求めるための記
憶するデータベースと、受信した位置情報がエラーとなっている異常局を検出し
たとき、そのときの復調したビットストリームと検波し
たベースバンド信号とから求めた受信タイミングと、前
記データベースを参照して得られるその異常局の固有基
準送信タイミングと、の差からその異常局までの距離を
推測し、この自局−異常局間の推測距離に基づいて警報
を出力する制御部と、を備えてなる、ＴＤＭＡ通信装置。
【請求項８】１フレームに複数スロットを割当て、各ス
ロットを通信の最小単位として複数の局間で位置情報の
ＴＤＭＡ通信を行うＴＤＭＡ通信システムにおいて、他局からの位置情報が正常に受信出来ているとき、その
ときの復調したビットストリームと検波したベースバン
ド信号とから求めた受信タイミングと、他局と自局との
位置関係から求めた両局間の信号伝播時間と、の差を当
該他局の固有基準送信タイミングとして、または、その
固有基準送信タイミングを求めるためのデータを記憶す
るデータベースを各局に設け、任意の局が位置情報を検出できない異常局となったとき
に、３つ以上の各正常局において、異常局からの信号を
復調したビットストリームと検波したベースバンド信号
とから求めた受信タイミングと、当該正常局のデータベ
ースを参照して得られるその異常局の固有基準送信タイ
ミングと、の差からその異常局までの距離を推測し、こ
の推測距離を異常局または正常局間で交換して異常局の
測位を出来るようにしたＴＤＭＡ通信システム。