JP2004233063A

JP2004233063A - 位置測定システム

Info

Publication number: JP2004233063A
Application number: JP2003018336A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kobayashi; 孝行小林
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】被測定体からの発信信号を異なる位置で受信し、受信信号の到達時間差を検出して被測定体の位置を算出する位置の測定において、ノイズの影響を除去するために装置が複雑になり、コスト的にも不利であった。そこで、この課題を解決する。
【解決手段】被測定体１固有の発信信号に相当する所定のビット数からなる拡散符合を設定し、この拡散符号と受信信号との一致をビット毎にとり、一致がとれたものだけを相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎからパルス信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃとして発生させ、拡散符号との一致が得られない受信信号をノイズとして排除することにより、簡単な構成でノイズの影響を確実になくして課題を解決する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被測定体から送信される信号を異なる位置に配された受信局で受信し、これらの受信信号の到達時間差を検出して距離を算出することにより被測定体の位置を測定する位置測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、被測定物から特定の無線信号を送信させ、互いに離れた位置にある受信局で受信し、これら受信信号をクロック信号でサンプリングして各受信局への到達時間差を検出し、被測定物の各受信局からの距離を計算することにより被測定物の位置を求めるようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、このような被測定物の位置を求めるに当たっては、不用なノイズ成分によって正確な測定ができなことがあるため、被測定体が発生する特定の無線信号（擬似雑音信号）を受信する受信局側に整合フィルタを設けてノイズ成分の影響を排除するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、被測定体と受信局との間には、距離の大小だけでなくだけでなく電波の伝送に影響を与える障害物がある等により電界強度に大きな変動を生じる。このような環境下では、周波数の分離度の高いフィルタを用いる、複数のアンテナを用いたダイパシティ方式を採用する等の対策が必要である。そのため、装置が複雑であり、コスト的にも不利になる等の問題点がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１６７５６２号公報
【特許文献２】
特開平５−６０８５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、構成が簡単でコスト的に有利なものであって上記従来技術の有する課題を解決し、しかも被測定体が複数あってもこれらの位置検出を個々に行うことを容易にした位置検出システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のシステムは、被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定システムにおいて、前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送する伝送手段（例えば、伝送線５ａ、５ｂ、５ｃ………５ｎ）と、前記被測定体固有の発信信号に相当する所定のビット数からなる拡散符号を有し、前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生する前記基地局において前記基準局に対応して設けられた相関手段（例えば、相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎ）と、前記相関手段で最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局によるパルス信号の到達遅れ時間関係に基づき前記被測定体の位置を算出する算出手段（例えば、演算回路９）と、前記拡散符号を変更可能にして他の被測定体固有の発信信号に対応させるための設定手段と（例えば、設定回路８）を設けた位置測定システムである。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明のシステムは、被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定システムにおいて、前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送する伝送手段（たとえば、伝送線５ａ、５ｂ、５ｃ………５ｎ）と、前記被測定体固有の発信信号に相当する所定のビット数からなる拡散符号を有し、前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生する前記基地局において前記基準局に対応して設けられた相関手段（例えば、相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎ）と、前記相関手段で最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局によるパルス信号の到達遅れ時間関係に基づき前記被測定体の位置を算出する算出手段（例えば、演算回路９）とを設けた位置測定システムである。
【０００９】
一方、上記目的を達成するために、本発明の方法は、被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定方法において、前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送し（例えば、伝送線５ａ、５ｂ、５ｃ………５ｎによる伝送）、前記基地局において前記被測定体固有の発信信号に対応した所定ビット数からなる拡散符号を設定（例えば、設定回路８による設定）し、前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生させて当該パルス信号の相関関係を得（例えば、相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎにより出力にパルス信号を得る）、最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局で得られたパルス信号の到達遅れ時間関係により前記被測定体の位置を算出し（例えば、演算回路９による運算処理）、前記拡散符号を変更可能にして他の被測定体固有の発信信号に対応させること（例えば、設定回路８による変更設定）を行う位置測定方法である。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明の方法は、被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定方法において、前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送し（例えば、伝送線５ａ、５ｂ、５ｃ………５ｎによる伝送）、前記基地局において前記被測定体固有の発信信号に対応した所定ビット数からなる拡散符号を設定し（例えば、設定回路８による設定）、前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生させて当該パルス信号の相関関係を得（例えば、相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎにより出力にパルス信号を得る）、最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局で得られたパルス信号の到達遅れ時間関係により前記被測定体の位置を算出（例えば、演算回路９による演算処理）する位置測定方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態の一例における位置測定システムを示す説明図である。１は特定の信号を発信する端末機の所有者であり、位置が測定される被測定体である。発信信号は被測定体に固有に割り当てられたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、無線ＬＡＮ、ＵＷＢ機能等を有する端末器から発信される所定数のビットからなる符号化信号である。２ａ、２ｂ、２ｃ………２ｎは発信信号を無線で受信するための受信局であり、夫々異なった位置に設置されている。３ａ、３ｂ、３ｃ………３ｎは受信用のアンテナである。４は基地局、５ａ、５ｂ、５ｃ………５ｎは受信局２ａ、２ｂ、２ｃ………２ｎで受信された受信信号を基地局４に伝送するための伝送線である。基地局４は夫々の入力に対応する相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎが設けられている。
【００１３】
これら相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎは基準信号である拡散符号と入力される受信信号との一致の場合に出力が得られるようになっているが、その詳細を図２と共に説明する。相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎは、基準値が３ビットからなる例えば拡散符号「１，１，０」に設定された一致検出回路７を有する。この拡散符号は被測定体１を特定する固有の信号と同一符号のものであって、設定回路８により予め設定される。一方、アンテナ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ………３ｎで受信される信号は、ノイズ成分は勿論のこと他の端末機（図示せず）から発信される信号をも受信され、基地局４に例えば３ビットからなる受信信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３………Ｓ８として伝送される。そして、相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎの一致検出回路７に供給されるようになっている。相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎは、その一致検出回路７で受信信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３………Ｓ８と拡散符号との夫々のビットの比較がなされて同じならば「＋１」、異なるならば「−１」の値が得えられる。そして、これらの３ビットの総和が出力として得られるようになっている。従って、相関器６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ………６ｎは、全てのビットに一致が得られる受信信号Ｓ７が受信されたときのみ、これを被測定体１から発信された信号として判断し大きな値のパルス信号「＋３」を送出する。
【００１４】
９は相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎの出力から位置の計算をする演算回路である。この演算回路９による被測定体１の位置の算出は、図３で示すように所定の期間Ｔで最初に受信局２ａでパルス信号Ｓａが得られ、続いて順に受信機２ｂ、２ｃでパルス信号Ｓｂ、Ｓｃが遅れ時間ｔ２、ｔ３をもって得られた場合、被測定体１の座標（ｘ，ｙ）と各受信局２ａ、２ｂ、２ｃの座標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｘ２）、（Ｘ３，Ｙ３）との関係式が以下の通となる。
【００１５】
【数１】

【００１６】
ここで、ｃは光の速さである。また、伝送線５ａ、５ｂ、５ｃの長短による伝送時間の差異は補正済みとする。
【００１７】
上式から座標（ｘ，ｙ）を解くことにより被測定体１の位置が算出される。
【００１８】
次に、本発明の実施の態様の一例における位置測定方法について説明をする。まず、被測定体１の現在位置を算出する場合は、予め判明している被測定体１固有の発信信号に対応する、例えば拡散符号「１，１，０」を設定回路８によって設定する。被測定体１から発信される発信信号は、受信局２ａ、２ｂ、２ｃ………２ｎにおいて受信され基地局４に伝送される。基地局４においては、拡散符号「１，１，０」と一致する受信信号Ｓ７のみが各相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎの出力にパルス信号として得られる。これらパルス信号は被測定体１からの距離の長短によって到達遅れがあるので相関関係を示す。
【００１９】
基地局４の演算回路９では、図３で示すように所定の期間Ｔで最初に受信されたパルス信号Ｓａの検出時刻を基準にして他のパルス信号Ｓｂ．Ｓｃのとの遅れ時間ｔ２、ｔ３から前記関係式に基づき被測定対１の座標（ｘ，ｙ）を算出する。このようにして被測定体１の位置の測定が行われる。算出に供されるパルス信号は、演算処理に当たって３個所の受信局からのものを必要とするので、３個所以上から得られる３個以上のパルス信号の存在では適宜３つのパルス信号が選択される。
【００２０】
被測定体１が現在位置から移動した場合は、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３が変化し新しい値となるので、この新しい値で前記関係式により移動後の位置を算出することができる。
【００２１】
また、被測定体が複数存在し、今度は他の被測定体の位置を測定する場合は、基準値を設定回路８により他の被測定体に固有に割り当てられた発信信号に対応した拡散符号に変更して設定する。従って、相関器６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎの出力には変更後の拡散符号に一致した時点の受信時にパルス信号が得られ、この時間関係に基づき前記関係式により他の被測定体の位置が算出される。
【００２２】
本発明の実施の態様の一例によれば、被測定体１からの発信信号を受信した３つのパルス信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの相関関係から位置の測定を行なうが、算出を行なう基準局４では所定のビット数からなる拡散符合の一致をもって受信信号とするため、ノイズ成分の影響がない。即ち、１ビットでも異なる受信信号は排除され、３ビット完全一致のみを受信信号として検出できるため、ノイズ成分の混入する余地がない。
【００２３】
また、拡散符号は「１」、「０」の２値からなるためその変更が容易である。従って、複数の被測定体を選択的に位置測定するに当たり、選択された被測定体固有の符号化の設定が簡単にできるので測定の利用範囲を拡大できる。
【００２４】
本発明の実施の態様の一例では、被測定体１から発信する発信信号は所定のビット数からなる符号化信号であるが、被測定体に固有の周波数を割り当て、これを受信局２ａ、２ｂ、２ｃ………２ｎまたは基地局４の入力側で符号化信号に変換しても良い等、被測定体から発信する発信信号の形式を種々のものとすることができる。また、ビット数は説明の便宜上３ビットとしたが８〜１０ビット等のように必要に応じて増してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
上述したように本発明の請求項１によれば、被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定システムにおいて、前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送する伝送手段と、前記被測定体固有の発信信号に相当する所定のビット数からなる拡散符号を有し、前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生する前記基地局において前記基準局に対応して設けられた相関手段と、前記相関手段で最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局によるパルス信号の到達遅れ時間関係に基づき前記被測定体の位置を算出する算出手段と、前記拡散符号を変更可能にして他の被測定体固有の発信信号に対応させるための設定手段とを設けたため、以下の効果を有する位置測定システムを提供できる。
【００２６】
位置測定結果には、前記被測定体からの発信信号を受信するに当たり、所定のビット数からなる拡散符合の完全一致をもって受信信号とするのでノイズ成分の影響がない。そして、このような高精度の位置測定システムが簡単な構成で達成できる。また、前記拡散符号は「１」、「０」の２値からなるためその変更が容易である。従って、複数の被測定体を選択的に位置測定する際に、選択された被測定体に対応した符号化の設定が簡単にできるので測定の利用範囲を拡大できる。
【００２７】
また、本発明の請求項２によれば、被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定システムにおいて、前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送する伝送手段と、前記被測定体固有の発信信号に相当する所定のビット数からなる拡散符号を有し、前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生する前記基地局において前記基準局に対応して設けられた相関手段と、前記相関手段で最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局によるパルス信号の到達遅れ時間関係に基づき前記被測定体の位置を算出する算出手段とを設けたため、以下の効果を有する位置測定システムを提供できる。
【００２８】
位置測定結果には、前記被測定体からの発信信号を受信するに当たり、所定のビット数からなる拡散符合の完全一致をもって受信信号とするのでノイズ成分の影響がない。そして、このような高精度の位置測定システムが簡単な構成で達成できる。
【００２９】
更に、本発明の請求項３によれば、被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定方法において、前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送し、前記基地局において前記被測定体固有の発信信号に対応した所定ビット数からなる拡散符号を設定し、前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生させて当該パルス信号の相関関係を得、最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局で得られたパルス信号の到達遅れ時間関係により前記被測定体の位置を算出し、前記拡散符号を変更可能にして他の被測定体固有の発信信号に対応させたため、以下の効果を有する位置測定方法を提供できる。
【００３０】
位置測定結果には、前記被測定体からの発信信号を受信するに当たり、所定のビット数からなる拡散符合の完全一致をもって受信信号とするのでノイズ成分の影響がない。そして、このような高精度の位置測定方法が簡単なシステムの構成で達成できる。また、前記拡散符号は「１」、「０」の２値からなるためその変更が容易である。従って、複数の被測定体を選択的に位置測定する際に、選択された被測定体に対応した符号化の設定が簡単にできるので測定の利用範囲を拡大できる。
【００３１】
更にまた、本発明の請求項４によれば、被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定方法において、前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送し、前記基地局において前記被測定体固有の発信信号に対応した所定ビット数からなる拡散符号を設定し、前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生させて当該パルス信号の相関関係を得、最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局で得られたパルス信号の到達遅れ時間関係により前記被測定体の位置を算出するため、以下の効果を有する位置測定方法を提供できる。
【００３２】
位置測定結果には、前記被測定体からの発信信号を受信するに当たり、所定のビット数からなる拡散符合の完全一致をもって受信信号とするのでノイズ成分の影響がない。そして、このような高精度の位置測定方法が簡単なシステムの構成で達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す位置測定システムの説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例における受信信号と拡散符号との関係を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例におけるパルス信号の相関関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１被測定体
２ａ、２ｂ、２ｃ………２ｎ受信局
４基地局
６ａ、６ｂ、６ｃ………６ｎ相関器
７一致検出回路
８設定回路
９演算回路

Claims

被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定システムにおいて、
前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送する伝送手段と、
前記被測定体固有の発信信号に相当する所定のビット数からなる拡散符号を有し、前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生する前記基地局において前記基準局に対応して設けられた相関手段と、
前記相関手段で最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局によるパルス信号の到達遅れ時間関係に基づき前記被測定体の位置を算出する算出手段と、
前記拡散符号を変更可能にして他の被測定体固有の発信信号に対応させるための設定手段と
を設けてなることを特徴とする位置測定システム。
被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定システムにおいて、
前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送する伝送手段と、
前記被測定体固有の発信信号に相当する所定のビット数からなる拡散符号を有し、前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生する前記基地局において前記基準局に対応して設けられた相関手段と、
前記相関手段で最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局によるパルス信号の到達遅れ時間関係に基づき前記被測定体の位置を算出する算出手段と
を設けてなることを特徴とする位置測定システム。
被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定方法において、
前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送し、
前記基地局において前記被測定体固有の発信信号に対応した所定ビット数からなる拡散符号を設定し、
前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生させて当該パルス信号の相関関係を得、
最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局で得られたパルス信号の到達遅れ時間関係により前記被測定体の位置を算出し、
前記拡散符号を変更可能にして他の被測定体固有の発信信号に対応させることを特徴とする位置測定方法。
被測定体に固有に割り当てられた発信信号を異なる位置に配された複数の受信局により受信し、これら複数の受信局で受信して得られた相関パルス信号の最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として、他の受信局で検出されたパルス信号の到達遅れ時間を計測し、前記被測定体の位置を測定する位置測定方法において、
前記受信局の夫々において受信された発信信号を所定のビット数からなる受信信号として基地局に伝送し、
前記基地局において前記被測定体固有の発信信号に対応した所定ビット数からなる拡散符号を設定し、
前記拡散符号と前記受信信号との一致においてパルス信号を発生させて当該パルス信号の相関関係を得、
最初に検出されたパルス信号の検出時刻を基準として他の受信局で得られたパルス信号の到達遅れ時間関係により前記被測定体の位置を算出すること
を特徴とする位置測定方法。