JP2005098958A - Transceiving system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発信機の位置を特定可能な送受信システムに関するものである。 The present invention relates to a transmission / reception system capable of specifying the position of a transmitter.
従来、GPS(Global Positioning System)衛星からの電波を利用して端末の位置を探知するシステムが知られている(非特許文献1)。このシステムは、受信ハードウェアと、データ分析ソフトウェアとからなる。そして、受信ハードウェアは、複数のGPS衛星からの信号を連続して受信し、再構築されたキャリアの位相データ及びコードクロックからキャリア位相レンジデータを演算する。また、データ分析ソフトウェアは、複数の受信ハードウェアによって得られたキャリア位相レンジデータから複数の受信ハードウェア間の相対的位置及び正確な衛星軌道を演算する。 Conventionally, a system that detects the position of a terminal using a radio wave from a GPS (Global Positioning System) satellite is known (Non-Patent Document 1). This system consists of receiving hardware and data analysis software. The reception hardware continuously receives signals from a plurality of GPS satellites, and calculates carrier phase range data from the reconstructed carrier phase data and code clock. Further, the data analysis software calculates the relative position and the accurate satellite orbit between the plurality of receiving hardware from the carrier phase range data obtained by the plurality of receiving hardware.
また、2台の端末を用いた三角測量により発信機の位置を特定する方法が知られている。この三角測量を用いる方法には、2台の端末と発信機とのなす角度を測定して発信機の位置を特定する方法と、2台の端末を用いて各端末と発信機との距離を測定して発信機の位置を特定する方法とがある。 A method for identifying the position of a transmitter by triangulation using two terminals is also known. The method using triangulation includes a method of determining the position of the transmitter by measuring an angle between the two terminals and the transmitter, and a distance between each terminal and the transmitter using the two terminals. There is a method to determine the position of the transmitter by measuring.
更に、無線LAN(Local Area Network)を用いて屋内で端末の位置を検出するシステムも知られている(非特許文献2)。このシステムは、サーバと、複数のアクセスポイントと、端末とを備える。サーバ及び複数のアクセスポイントは、LANネットワークに接続される。端末は、複数のアクセスポイントと通信を行なう。複数のアクセスポイントのうち、端末とアソシエーション状態にあるアクセスポイントをマスターアクセスポイントとし、1つのマスターアクセスポイントに対して3つ以上のスレーブアクセスポイントを設ける。 Furthermore, a system that detects the position of a terminal indoors using a wireless LAN (Local Area Network) is also known (Non-Patent Document 2). This system includes a server, a plurality of access points, and a terminal. The server and the plurality of access points are connected to the LAN network. The terminal communicates with a plurality of access points. Of the plurality of access points, an access point associated with a terminal is a master access point, and three or more slave access points are provided for one master access point.
サーバは、マスターアクセスポイントを介して端末に信号の送信を要求する。各スレーブアクセスポイントは、端末からの信号を受信し、その受信した信号と、信号の受信時刻とをサーバへ送信する。サーバは、各スレーブから受信した信号及び時刻情報に基づいて、端末から各スレーブまでの伝搬時間の差TDOA(Time Difference Of Arrival)を演算し、その演算したTDOAを次式の連立方程式に代入して端末の位置Xを算出する。 The server requests the terminal to transmit a signal via the master access point. Each slave access point receives a signal from the terminal and transmits the received signal and the reception time of the signal to the server. The server calculates a time difference of arrival (TDOA) from the terminal to each slave based on the signal and time information received from each slave, and substitutes the calculated TDOA into the following simultaneous equations. To calculate the terminal position X.
|Z−Zi|−|Z−Z1|=c(Ti−T1),i=1,2,・・・,n
但し、Z1,Z2,・・・,Znは、各スレーブアクセスポイントの位置を表わし、T1,T2,・・・,Tnは、各スレーブアクセスポイントでの端末信号の受信時刻を表わし、cは、光速である。
Where Z1, Z2,..., Zn represent the position of each slave access point, T1, T2,..., Tn represent the reception time of the terminal signal at each slave access point, and c is The speed of light.
しかし、GPSを用いる方法では、GPS衛星からの電波が微弱であるため、屋内及び地下街では、発信機の位置を特定できないという問題がある。 However, the method using GPS has a problem that the position of the transmitter cannot be specified indoors and underground malls because radio waves from GPS satellites are weak.
また、三角測量を用いる方法及び無線LANを用いる方法では、複数の端末が必要であり、壁による電波の反射及び障害物による電波の回折があると、性能が劣化するという問題がある。 In addition, the method using triangulation and the method using wireless LAN require a plurality of terminals, and there is a problem that the performance deteriorates when there is reflection of radio waves by walls and diffraction of radio waves by obstacles.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電波の反射又は回折が生じる環境においても発信機の位置を特定可能な送受信システムを提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a transmission / reception system capable of specifying the position of a transmitter even in an environment in which radio waves are reflected or diffracted.
この発明によれば、送受信システムは、発信機と、受信機とを備える。発信機は、電波を送信する。受信機は、発信機からの電波を指向性を電気的に切換え可能なアンテナを介して受信する。そして、受信機は、アンテナの指向性を複数回変えて受信した複数の受信電波の強度プロファイルを示す受信信号プロファイルを発信機の各位置を示す基準信号プロファイルと比較して発信機の位置を特定する。 According to the present invention, the transmission / reception system includes a transmitter and a receiver. The transmitter transmits radio waves. The receiver receives radio waves from the transmitter via an antenna whose directivity can be electrically switched. The receiver identifies the position of the transmitter by comparing the received signal profile indicating the intensity profile of multiple received radio waves received by changing the antenna directivity multiple times with the reference signal profile indicating each position of the transmitter. To do.
好ましくは、発信機は、全方位性の電波を送信可能なもう1つのアンテナを介して電波を送信する。 Preferably, the transmitter transmits radio waves via another antenna capable of transmitting omnidirectional radio waves.
好ましくは、発信機は、所定の指向性に設定されたもう1つのアンテナを介して電波を送信する。 Preferably, the transmitter transmits a radio wave via another antenna set to a predetermined directivity.
また、この発明によれば、送受信システムは、発信機と、受信機とを備える。発信機は、指向性を電気的に切換え可能なアンテナを介して電波を送信する。受信機は、発信機からの電波を受信する。そして、受信機は、アンテナの指向性を複数回変えて発信された電波を受信し、その受信した複数の受信電波の強度プロファイルを示す受信信号プロファイルを発信機の各位置を示す基準信号プロファイルと比較して発信機の位置を特定する。 According to the present invention, the transmission / reception system includes a transmitter and a receiver. The transmitter transmits radio waves via an antenna whose directivity can be electrically switched. The receiver receives radio waves from the transmitter. The receiver receives the radio wave transmitted by changing the antenna directivity a plurality of times, and the received signal profile indicating the intensity profile of the received plurality of received radio waves and the reference signal profile indicating each position of the transmitter The position of the transmitter is specified by comparison.
好ましくは、受信機は、全方位性の電波を受信可能なもう1つのアンテナを介して発信機からの電波を受信する。 Preferably, the receiver receives radio waves from the transmitter via another antenna capable of receiving omnidirectional radio waves.
好ましくは、受信機は、所定の指向性に設定されたもう1つのアンテナを介して発信機からの電波を受信する。 Preferably, the receiver receives a radio wave from the transmitter via another antenna set to a predetermined directivity.
好ましくは、受信機は、指向性を電気的に切換え可能なもう1つのアンテナを介して発信機からの電波を受信する。 Preferably, the receiver receives a radio wave from the transmitter via another antenna capable of electrically switching directivity.
好ましくは、基準信号プロファイルは、発信機の各位置を示す複数の位置信号プロファイルからなる。そして、受信機は、受信信号プロファイルと複数の位置信号プロファイルの各々との相関係数を演算し、相関係数が最大となる位置信号プロファイルに対応する位置を発信機の位置として特定する。 Preferably, the reference signal profile is composed of a plurality of position signal profiles indicating each position of the transmitter. Then, the receiver calculates a correlation coefficient between the received signal profile and each of the plurality of position signal profiles, and specifies a position corresponding to the position signal profile having the maximum correlation coefficient as the position of the transmitter.
好ましくは、受信機は、受信器と、プロファイル保持器と、相関演算器と、最大値検出器とを含む。受信器は、受信された受信電波を受信信号プロファイルに変換する。プロファイル保持器は、複数の位置信号プロファイルを複数の位置情報に対応付けて保持し、各位置信号プロファイルと位置信号プロファイルに対応する位置情報とを順次出力する。相関演算器は、受信器からの受信信号プロファイルとプロファイル保持器からの位置信号プロファイルとの相関係数を演算し、その演算した相関係数を出力する。最大値検出器は、プロファイル保持器からの位置情報と相関演算器からの相関係数とに基づいて、相関係数が最大となる位置情報を検出し、その検出した位置情報を発信機の位置として特定する。 Preferably, the receiver includes a receiver, a profile holder, a correlation calculator, and a maximum value detector. The receiver converts the received radio wave into a received signal profile. The profile holder holds a plurality of position signal profiles in association with a plurality of position information, and sequentially outputs each position signal profile and position information corresponding to the position signal profile. The correlation calculator calculates a correlation coefficient between the received signal profile from the receiver and the position signal profile from the profile holder, and outputs the calculated correlation coefficient. The maximum value detector detects the position information having the maximum correlation coefficient based on the position information from the profile holder and the correlation coefficient from the correlation calculator, and uses the detected position information as the position of the transmitter. As specified.
好ましくは、複数の位置信号プロファイルは、発信機及び受信機のいずれか一方を固定し、いずれか他方を移動させて測定されたプロファイルである。 Preferably, the plurality of position signal profiles are profiles measured by fixing one of the transmitter and the receiver and moving the other.
好ましくは、複数の位置信号プロファイルは、複数の第1及び第2の位置信号プロファイルからなる。そして、複数の第1の位置信号プロファイルは、アンテナの指向性を第1のパターンにより複数個に変えて予め測定されたプロファイルである。また、複数の第2の位置信号プロファイルは、アンテナの指向性を第1のパターンと異なる第2のパターンにより複数個に変えて予め測定されたプロファイルである。受信機は、アンテナの指向性を第1のパターンにより複数個に変えたときの第1の受信信号プロファイルと複数の第1の位置信号プロファイルの各々との第1の相関係数を演算した結果、第1の相関係数から複数個の最大値を検出したとき、第2のパターンにより指向性を複数個に変えたときの第2の受信信号プロファイルを生成し、その生成した第2の受信信号プロファイルと複数の第2の位置信号プロファイルの各々との第2の相関係数を演算して発信機の位置を特定する。 Preferably, the plurality of position signal profiles includes a plurality of first and second position signal profiles. The plurality of first position signal profiles are profiles that are measured in advance by changing the directivity of the antenna to a plurality by the first pattern. The plurality of second position signal profiles are profiles measured in advance by changing the antenna directivity to a plurality of second patterns different from the first pattern. The receiver calculates the first correlation coefficient between the first received signal profile and each of the plurality of first position signal profiles when the directivity of the antenna is changed to a plurality by the first pattern. When a plurality of maximum values are detected from the first correlation coefficient, a second received signal profile is generated when the directivity is changed to a plurality by the second pattern, and the generated second reception is generated. A second correlation coefficient between the signal profile and each of the plurality of second position signal profiles is calculated to determine the position of the transmitter.
好ましくは、受信機は、複数個の最大値に対応する複数の位置情報のうち、第2の相関係数の最大値に対応する位置情報に一致する位置情報を発信機の位置として特定する。 Preferably, the receiver specifies, as a transmitter position, position information that matches position information corresponding to the maximum value of the second correlation coefficient among a plurality of position information corresponding to the plurality of maximum values.
好ましくは、受信信号プロファイル及び複数の位置信号プロファイルの各々は、実部と虚部とからなる。そして、受信機は、実部及び虚部を用いて受信信号プロファイルと複数の位置信号プロファイルの各々との相関係数を演算し、相関係数が最大となる位置信号プロファイルに対応する位置を発信機の位置として特定する。 Preferably, each of the received signal profile and the plurality of position signal profiles includes a real part and an imaginary part. Then, the receiver calculates a correlation coefficient between the received signal profile and each of the plurality of position signal profiles using the real part and the imaginary part, and transmits a position corresponding to the position signal profile having the maximum correlation coefficient. Specify the position of the machine.
好ましくは、アンテナは、複数のアンテナ素子と、アンテナの指向性を変えるための制御電圧パターンを発生する制御電圧発生回路と、制御電圧発生回路からの制御電圧パターンに応じて複数のアンテナ素子による指向性を複数個に変える指向性変更器とを含む。 Preferably, the antenna has a plurality of antenna elements, a control voltage generation circuit that generates a control voltage pattern for changing the directivity of the antenna, and a directivity by the plurality of antenna elements according to the control voltage pattern from the control voltage generation circuit. And a directivity changer for changing the sex to plural.
好ましくは、アンテナは、リアクタンスにより指向性を切換え可能なアンテナである。 Preferably, the antenna is an antenna whose directivity can be switched by reactance.
この発明による送受信システムにおいては、指向性を複数個に変えて発信機からの電波を受信し、その受信した複数の電波の強度プロファイルを示す受信信号プロファイルと、予め測定された発信機の各位置を示す基準信号プロファイルとの相関係数が演算される。そして、相関係数が最大となる位置が発信機の位置として特定される。 In the transmission / reception system according to the present invention, a radio signal from a transmitter is received with a plurality of directivities changed, a received signal profile indicating an intensity profile of the received plurality of radio waves, and each position of the transmitter measured in advance. A correlation coefficient with a reference signal profile indicating Then, the position where the correlation coefficient is maximized is specified as the position of the transmitter.
従って、この発明によれば、発信機からの電波が反射及び回折する環境であっても発信機の位置を特定できる。 Therefore, according to the present invention, the position of the transmitter can be specified even in an environment where radio waves from the transmitter are reflected and diffracted.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による送受信システムの概略図である。送受信システム100は、発信機10と、アレーアンテナ20と、受信機30とを備える。送受信システム100は、屋内、例えば、1つの部屋50に設置される。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram of a transmission / reception system according to
発信機10は、アンテナ11を備える。アンテナ11は、全方位性のアンテナ(オムニアンテナ)である。そして、発信機10は、例えば、搬送波周波数が2.484GHzの電波をアンテナ11を介して送信する。
The
アンテナ11は、全方位性のアンテナであるので、アンテナ11から送信された電波は、あらゆる方向に伝搬する。電波RW1は、アンテナ11から受信機30のアレーアンテナ20の方向へ直接伝搬する。また、電波RW2は、アンテナ11から壁51の方向へ伝搬し、壁51により反射された後、受信機30のアレーアンテナ20の方向へ伝搬する。更に、電波RW3は、アンテナ11から壁52の方向へ伝搬し、壁52により反射された後、受信機30のアレーアンテナ20の方向へ伝搬する。更に、電波RW4は、アンテナ11から床53の方向へ伝搬し、床により反射された後、受信機30のアレーアンテナ20の方向へ伝搬する。更に、アンテナ11から送信された電波は、天井(図示せず)によって反射された後、受信機30の方向へ伝搬するとともに、障害物(図示せず)によって回折された後、アレーアンテナ20の方向へ伝搬する。
Since the
このように、アンテナ11から出射された電波は、受信機30の方向へ直接伝搬するとともに、壁51,52、床53及び天井による反射、及び障害物による回折を受けてアレーアンテナ20の方向へ伝搬する。
As described above, the radio wave emitted from the
アレーアンテナ20は、アンテナ素子21〜27を備える。アンテナ素子21〜23,25〜27は、無給電素子であり、アンテナ素子24は、給電素子である。そして、無給電素子21〜23,25〜27には可変容量素子であるバラクタダイオードが装荷されており、そのバラクタダイオードに印加する直流電圧を制御することにより、アレーアンテナ20は、指向性を変える。すなわち、アレーアンテナ20は、リアクタンスにより指向性を切換え可能なアンテナである。つまり、アレーアンテナ20は、電気的に指向性を切換え可能なアンテナである。そして、アレーアンテナ20は、受信機30に装着され、送信機10から送信された直接波、反射波及び回折波を含む電波RW1〜RW4を所定の指向性で受信し、その受信した電波を受信機30へ供給する。
The
受信機30は、アレーアンテナ20からの電波に基づいて、後述する方法によって発信機10の位置Ri(xi,yi,zi)(i:1〜n、nは自然数)を特定する。なお、位置Ri(xi,yi,zi)は、部屋50における発信機10の各位置をxyzの直交座標で表わしたものである。
The
図2は、図1に示す受信機30の概略ブロック図である。受信機30は、受信器31と、相関演算器32と、プロファイル保持器33と、最大値検出器34と、制御電圧発生回路35と、無給電素子21〜23,25〜27にそれぞれ装荷されたバラクタダイオード36とを含む。
FIG. 2 is a schematic block diagram of the
受信器31は、指向性を複数個(「複数回」とも言う。以下同じ。)に変化させてアレーアンテナ20が受信した複数の電波をアレーアンテナ20から受ける。そして、受信器31は、複数の電波の各強度を順次検出し、複数の電波の強度プロファイルを示す受信信号強度プロファイルRSSIを生成して相関演算器32へ出力する。
The
相関演算器32は、プロファイル保持器33から位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnを受ける。位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnの各々は、それぞれ、送信機10が部屋50の位置R1(x1,y1,z1)〜Rn(xn,yn,zn)に存在するときに、アレーアンテナ20の指向性を複数個に変化させて受信した複数の電波の強度プロファイルである。そして、相関演算器32は、受信器31からの受信信号強度プロファイルRSSIとプロファイル保持器33からの位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnとの相関係数ρ1〜ρnを後述する方法によって演算し、その演算した相関係数ρ1〜ρnを最大値検出器34へ出力する。
プロファイル保持器33は、発信機10の部屋50における位置R1〜Rnに対応して位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnを保持する。そして、プロファイル保持器33は、位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnを相関演算器32へ順次出力し、位置R1〜Rnを最大値検出器34へ順次出力する。すなわち、プロファイル保持器33は、位置信号強度プロファイルPST1を相関演算器32へ出力すると、位置信号強度プロファイルPST1に対応する位置R1を最大値検出器34へ出力する。以下、同様にして、プロファイル保持器33は、位置信号強度プロファイルPST2〜PSTnを相関演算器32へ順次出力し、位置R2〜Rnを最大値検出器34へ順次出力する。
最大値検出器34は、相関演算器32から相関係数ρ1〜ρnを順次受け、プロファイル保持器33から位置R1〜Rnを順次受ける。そして、最大値検出器34は、相関係数ρ1〜ρnから最大値ρmaxを検出し、その検出した最大値ρmaxに対応する位置を位置R1〜Rnから抽出する。例えば、最大値検出器34は、最大値ρmaxとして相関係数ρ5を検出したとき、最大値ρmaxに対応する位置として位置R5を抽出する。最大値検出器34は、最大値ρmaxに対応する位置を抽出すると、その抽出した位置を発信機10の位置として特定する。
The
制御電圧発生回路35は、制御電圧CLV1〜CLVs(sは自然数)を順次発生し、その発生した制御電圧CLV1〜CLVsをバラクタダイオード36へ順次出力する。バラクタダイオード36は、制御電圧CLV1〜CLVsに応じて、リアクタンス値を可変してアレーアンテナ20のアンテナ素子21〜27の指向性を順次変える。すなわち、バラクタダイオード36は、制御電圧CLV1〜CLVsに応じてアレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変える。
The control
図3は、受信信号強度プロファイルRSSIの概念図である。制御電圧発生回路35は、各々が電圧V1〜V7からなる制御電圧CLV1〜CLVsを順次発生してバラクタダイオード36へ出力する。この場合、電圧V1〜V7は、それぞれ、アンテナ素子21〜27に装荷されるリアクタンス値を変えるための電圧であり、0〜20Vの範囲で変えられる。
FIG. 3 is a conceptual diagram of the received signal strength profile RSSI. The control
バラクタダイオード36は、パターンP1からなる制御電圧CLV1に応じてアレーアンテナ20の指向性をある1つの指向性に設定する。そして、アレーアンテナ20は、設定された指向性で発信機10からの電波を受信して受信器31へ供給する。受信器31は、アレーアンテナ20から供給された電波の強度WI1を検出する。
The
次に、バラクタダイオード36は、パターンP2からなる制御電圧CLV2に応じてアレーアンテナ20の指向性を別の指向性に設定する。そして、アレーアンテナ20は、設定された指向性で発信機10からの電波を受信して受信器31へ供給する。受信器31は、アレーアンテナ20から供給された電波の強度WI2を検出する。
Next, the
以後、同様にして、バラクタダイオード36は、それぞれ、パターンP3〜Psからなる制御電圧CLV3〜CLVsに応じてアレーアンテナ20の指向性を順次変える。そして、アレーアンテナ20は、各々設定された指向性で発信機10からの電波を受信して受信器31へ供給する。受信器31は、アレーアンテナ20から供給された電波の強度WI3〜WIsを順次検出する。
Thereafter, similarly, the
そして、受信器31は、強度WI1〜WIsからなる強度プロファイルを示す受信信号強度プロファイルRSSIを生成して相関演算器32へ出力する。
Then, the
なお、パターンP1〜Psの順番は、予め決定されている。従って、制御電圧発生回路35は、パターンP1〜Psの順に従って制御電圧CLV1〜CLVsを順次発生してバラクタダイオード36へ出力する。
Note that the order of the patterns P1 to Ps is determined in advance. Therefore, the control
このように、アレーアンテナ20の指向性を複数個に変化させた場合、所定の強度プロファイルからなる受信信号強度プロファイルRSSIが得られる。
As described above, when the directivity of the
図4は、位置信号強度プロファイルの概念図である。位置信号強度プロファイルPST1は、発信機10が部屋50の位置R1(x1,y1,z1)に存在するときに、アレーアンテナ20の指向性を制御電圧CLV1〜CLVsによって順次変えて受信した複数の電波の強度プロファイルである。以下、同様にして、位置信号強度プロファイルPST2〜PSTnは、発信機10がそれぞれ部屋50の位置R2(x2,y2,z2)〜Rn(xn,yn,zn)に存在するときに、アレーアンテナ20の指向性を制御電圧CLV1〜CLVsによって順次変えて受信した複数の電波の強度プロファイルである。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a position signal intensity profile. The position signal intensity profile PST1 is a plurality of radio waves received by sequentially changing the directivity of the
従って、発信機10が位置Ri(位置R1〜Rnのいずれか)に存在するとき、受信器31は、アレーアンテナ20からの複数の電波の強度を検出して位置信号強度プロファイルPSTi(位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnのいずれか)を生成する。その結果、位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnは、発信機10の各位置R1〜Rnを示す強度プロファイルを意味する。
Therefore, when the
なお、受信機30を固定し、発信機10を位置R1〜Rnの各々へ順次移動させて複数の位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnを測定してもよく、発信機10を固定し、受信機30を位置R1〜Rnの各々へ順次移動させて位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnを測定してもよい。つまり、この発明においては、発信機10及び受信機30のいずれか一方を固定し、他方を移動させて位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnを測定すればよい。
Note that the
プロファイル保持器33は、予め測定された位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnを位置R1〜Rnに対応付けて保持する。そして、プロファイル保持器33は、位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnを相関演算器32へ順次出力し、位置R1〜Rnを最大値検出器34へ順次出力する。
The
相関演算器32は、受信信号強度プロファイルRSSIと位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnの各々との相関係数ρ1〜ρnを次式により演算する。
The
ρi=|<R>・<Pi>|/(|<R>|×|<Pi>|)・・・(1)
但し、i=1〜nである。
ρi = | <R> · <Pi> | / (| <R> | × | <Pi> |) (1)
However, i = 1 to n.
式(1)において、<R>は、受信信号強度プロファイルRSSIのベクトル表示を意味し、<R>=[r1,r2,・・・,rs)]Tである。また、<Pi>は、位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnの各々のベクトル表示を意味し、<Pi>=[p1,p2,・・・,ps]Tである。なお、[r1,r2,・・・,rs)]T及び[p1,p2,・・・,ps]Tは、それぞれ、ベクトル[r1,r2,・・・,rs)]及び[p1,p2,・・・,ps]の転置ベクトルを表わす。 In equation (1), <R> means a vector representation of the received signal strength profile RSSI, and <R> = [r1, r2,..., Rs)] T. <Pi> means a vector display of each of the position signal intensity profiles PST1 to PSTn, and <Pi> = [p1, p2,..., Ps] T. [R1, r2,..., Rs)] T and [p1, p2,..., Ps] T are the vectors [r1, r2,..., Rs)] and [p1, p2 respectively. ,..., Ps] represents a transposed vector.
式(1)に従って相関係数ρiを演算する場合、図3に示す受信信号強度プロファイルRSSIを構成する強度WI1〜WIsを要素r1〜rsとし、図4に示す位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnの各々を構成するs個の強度を要素p1〜psとする。 When calculating the correlation coefficient ρi according to the equation (1), the strengths WI1 to WIs constituting the received signal strength profile RSSI shown in FIG. 3 are elements r1 to rs, and the position signal strength profiles PST1 to PSTn shown in FIG. Let s intensities constituting the element be elements p1 to ps.
図5は、式(1)により演算した相関係数ρiと発信機10の位置R1〜Rnとの関係図である。最大値検出器34は、相関演算器32から相関係数ρ1〜ρnを受け、プロファイル保持器33から位置R1〜Rnを受ける。例えば、相関係数ρ1〜ρnは、位置R1〜Rnと図5に示す関係を有する。最大値検出器34は、相関係数ρ1〜ρnの最大値として相関係数ρ5を検出し、その検出した相関係数ρ5に対応する位置R5を抽出する。そして、最大値検出器34は、抽出した位置R5を発信機10の部屋50における位置とする。
FIG. 5 is a relationship diagram between the correlation coefficient ρi calculated by the equation (1) and the positions R1 to Rn of the
相関係数ρiは、0〜1の範囲の値を取り得るので、相関係数ρiの最大値は「1」である。式(1)より明らかなように、相関係数ρiは、ベクトル<R>とベクトル<Pi>との内積を演算して得られる。従って、ベクトル<R>がベクトル<Pi>に一致するとき、相関係数ρiが最大になる。このことは、受信信号強度プロファイルRSSIが位置信号強度プロファイルPSTi(PST1〜PSTnのいずれか)に一致することを意味する。 Since the correlation coefficient ρi can take a value in the range of 0 to 1, the maximum value of the correlation coefficient ρi is “1”. As is clear from the equation (1), the correlation coefficient ρi is obtained by calculating the inner product of the vector <R> and the vector <Pi>. Therefore, when the vector <R> matches the vector <Pi>, the correlation coefficient ρi is maximized. This means that the received signal strength profile RSSI matches the position signal strength profile PSTi (any of PST1 to PSTn).
2つのプロファイルが完全に一致しなくても、一方のプロファイルが他方のプロファイルにより近ければ相関係数ρiはより大きくなる。 Even if the two profiles do not completely match, the correlation coefficient ρi will be larger if one profile is closer to the other profile.
従って、この発明においては、式(1)により相関係数ρi(i:1〜n)を演算し、相関係数ρi(i:1〜n)の最大値を検出することにより、受信信号強度プロファイルRSSIにより近い位置信号強度プロファイルを位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnから抽出する。位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnの各々は、上述したように発信機10の部屋50における各位置R1〜Rnを表わすので、受信信号強度プロファイルRSSIにより近い位置信号強度プロファイルを抽出すれば、発信機10の部屋50における位置を特定できる。
Therefore, in the present invention, the received signal strength is calculated by calculating the correlation coefficient ρi (i: 1 to n) by the equation (1) and detecting the maximum value of the correlation coefficient ρi (i: 1 to n). Position signal intensity profiles closer to the profile RSSI are extracted from the position signal intensity profiles PST1 to PSTn. Since each of the position signal strength profiles PST1 to PSTn represents each position R1 to Rn in the
つまり、受信信号強度プロファイルRSSI及び位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnは、同じ制御電圧パターンCLV1,CLV2,・・・,CLVs(図3に示すパターンP1〜Psに従って順次発生される)によってアレーアンテナ20の指向性を順次変化させて測定されたプロファイルであるので、発信機10が部屋50の位置Ri(xi,yi,zi)に存在すれば、受信器31は、位置信号強度プロファイルPSTiに一致する受信信号強度プロファイルRSSI、または位置信号強度プロファイルPSTiに近似した受信信号強度プロファイルRSSIを生成する。従って、相関係数ρ1〜ρnから最大値ρmaxを検出すれば、最大値ρmaxに対応する位置が発信機10の位置となる。
That is, the received signal strength profile RSSI and the position signal strength profiles PST1 to PSTn are generated by the
図6は、図1に示す受信機30における発信機10の位置を特定する動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、制御電圧発生回路35は、制御電圧CLV1〜CLVsを順次発生してバラクタダイオード36へ出力する。そして、バラクタダイオード36は、制御電圧CLV1〜CLVsに応じてアレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変えると共に、アレーアンテナ20は、各指向性で発信機10からの電波を受信し(ステップS1)、その受信した電波を受信器31へ供給する。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of specifying the position of
受信器31は、アレーアンテナ20から供給される複数の電波の強度を順次検出し、複数の電波の強度プロファイルを示す受信信号強度プロファイルRSSIを生成する(ステップS2)。そして、受信器31は、生成した受信信号強度プロファイルRSSIを相関演算器32へ出力する。
The
その後、相関演算器32は、k=0を設定し(ステップS3)、プロファイル保持器33から位置信号強度プロファイルPST1を受ける(ステップS4)。相関演算器32は、位置信号強度プロファイルPST1を受けると、k=k+1を設定する(ステップS5)。そして、相関演算器32は、受信信号強度プロファイルRSSIと位置信号強度プロファイルPST1との相関係数ρ1を式(1)により演算する(ステップS6)。
Thereafter, the
相関演算器32は、相関係数ρ1を演算すると、k=nであるか否かを判定し(ステップS7)、k=nでないとき、k=nになるまでステップS4〜S6を繰返し実行する。つまり、相関演算器32は、受信信号強度プロファイルRSSIと位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnとに基づいて相関係数ρ1〜ρnを演算する。そして、相関演算器32は、演算した相関係数ρ1〜ρnを最大値検出器34へ出力する。また、プロファイル保持器33は、位置R1〜Rnを最大値検出器34へ順次出力する。
When calculating the correlation coefficient ρ1, the
ステップS7において、k=nであると判定されると、最大値検出器34は、相関係数ρ1〜ρnから最大値ρmaxを検出し(ステップS8)、最大値ρmaxに対応する位置を発信機10の位置として特定する(ステップS9)。これにより、一連の動作は終了する。
If it is determined in step S7 that k = n, the
なお、受信機30における発信機10の位置を特定する動作は、実際には、CPU(Central Processing Unit)によって行なわれ、CPUは、図6に示す各ステップを備えるプログラムをROM(Read Only Memory)から読出し、その読出したプログラムを実行して図6に示すフローチャートに従って発信機10の位置を特定する。
Note that the operation of specifying the position of the
従って、ROMは、発信機10の位置を特定する動作をコンピュータ(CPU)に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ(CPU)読取り可能な記録媒体に相当する。
Accordingly, the ROM corresponds to a computer (CPU) readable recording medium in which a program for causing a computer (CPU) to execute an operation for specifying the position of the
そして、図6に示す各ステップを備えるプログラムは、アレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変えて受信した複数の電波に基づいて、発信機10の位置の特定をコンピュータ(CPU)に実行させるプログラムである。
Then, the program including the steps shown in FIG. 6 causes the computer (CPU) to specify the position of the
従って、このプログラムは、電波が反射波及び回折波を含んでいても発信機10の位置の特定をコンピュータ(CPU)に実行させることができる。
Therefore, this program can cause the computer (CPU) to specify the position of the
なお、複数の位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnは、「基準信号プロファイル」を構成する。 The plurality of position signal intensity profiles PST1 to PSTn constitute a “reference signal profile”.
また、位置R1〜Rnは、「位置情報」を構成する。 Further, the positions R1 to Rn constitute “position information”.
実施の形態1によれば、受信機30は、指向性を複数個に変えてアレーアンテナ20が受信した複数の電波の強度プロファイルを示す受信信号強度プロファイルRSSIを生成し、その生成した受信信号強度プロファイルRSSIと、発信機10からの反射波及び回折波を含む電波を受信して予め測定された、発信機10の部屋50における各位置R1〜Rnを示す位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnとに基づいて、受信信号強度プロファイルRSSIに一致する位置信号強度プロファイルを検出して発信機10の位置を特定するので、反射波及び回折波が存在する環境においても発信機10の位置を特定できる。
According to the first embodiment, the
また、1台の端末(受信機30)によって発信機10の位置を特定できる。
Further, the position of the
[実施の形態2]
図7は、実施の形態2における受信機の概略ブロック図である。なお、実施の形態2による送受信システムは、送受信システム100の受信機30を受信機30Aに代えたものである。
[Embodiment 2]
FIG. 7 is a schematic block diagram of a receiver in the second embodiment. In the transmission / reception system according to the second embodiment, the
受信機30Aは、受信機30の最大値検出器34を最大値検出器34Aに代え、制御電圧発生回路35を制御電圧発生回路35Aに代え、プロファイル保持器33をプロファイル保持器33Aに代えたものであり、その他は、受信機30と同じである。
The
プロファイル保持器33Aは、制御電圧CLV11〜CLV1sに従ってアレーアンテナ20の指向性を順次変えて測定された位置信号強度プロファイルPST11〜PST1nと、制御電圧CLV21〜CLV2sに従ってアレーアンテナ20の指向性を順次変えて測定された位置信号強度プロファイルPST21〜PST2nとを位置R1〜Rnに対応付けて保持する。そして、プロファイル保持器33Aは、位置信号強度プロファイルPST11〜PST1nを相関演算器32へ順次出力し、最大値検出器34Aから切換信号EXC1を受けると、位置信号強度プロファイルPST21〜PST2nを相関演算器32へ順次出力する。
The
なお、位置信号強度プロファイルPST11〜PST1n,PST21〜PST2nは、実施の形態1における方法と同じ方法によって測定される。 Position signal intensity profiles PST11 to PST1n and PST21 to PST2n are measured by the same method as that in the first embodiment.
最大値検出器34Aは、相関演算器32から受けた相関係数ρ11〜ρ1nに2個の最大値が存在するとき、切換信号EXC1を生成してプロファイル保持器33Aへ出力し、切換信号EXC2を生成して制御電圧発生回路35Aへ出力する。切換信号EXC1は、相関演算器32へ出力する位置信号強度プロファイルを位置信号強度プロファイルPST11〜PST1nから位置信号強度プロファイルPST21〜PST2nへ切換えるための信号である。また、切換信号EXC2は、バラクタダイオード36へ出力する制御電圧CLVのパターンを切換えるための信号である。また、最大値検出器34Aは、相関演算器32から受けた相関係数ρ11〜ρ1nに1個の最大値が存在するとき、その最大値に対応する位置を発信機10の位置として特定する。そして、最大値検出器34Aは、相関演算器32から受けた相関係数ρ11〜ρ1nに2個の最大値が存在するとき、更に、相関演算器32から受けた相関係数ρ21〜ρ2nから最大値を検出し、相関係数ρ11〜ρ1nから検出した最大値と相関係数ρ21〜ρ2nから検出した最大値とに共通する位置を発信機10の位置として特定する。
When there are two maximum values in the correlation coefficients ρ11 to ρ1n received from the
制御電圧発生回路35Aは、上述したパターンP1〜Psと同じパターンP11〜P1sからなる制御電圧CLV11〜CLV1sを順次発生してバラクタダイオード36へ出力する。また、制御電圧発生回路35Aは、最大値検出器34Aから切換信号EXC2を受けると、パターンP11〜P1sと異なるパターンP21〜P2sからなる制御電圧CLV21〜CLV2sを順次発生してバラクタダイオード36へ出力する。
The control
なお、実施の形態2においては、バラクタダイオード36は、制御電圧CLV11〜CLV1s,CLV21〜CLV2sに従ってアレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変える。
In the second embodiment, the
図8は、実施の形態2における受信信号強度プロファイルの概念図である。制御電圧発生回路35Aは、パターンP11〜P1sからなる制御電圧CLV11〜CLV1sを順次発生してバラクタダイオード36へ出力する。
FIG. 8 is a conceptual diagram of a received signal strength profile in the second embodiment. The control
バラクタダイオード36は、制御電圧CLV11〜CLV1sに応じてアレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変える。そして、アレーアンテナ20は、各設定された指向性で発信機10からの電波を受信して複数の電波を受信器31へ供給する。受信器31は、アレーアンテナ20から供給された複数の電波の強度を検出して受信信号強度プロファイルRSSI1を生成する。
The
また、制御電圧発生回路35Aは、最大値検出器34Aから切換信号EXC2を受けるとパターンP21〜P2sからなる制御電圧CLV21〜CLV2sを順次発生してバラクタダイオード36へ出力する。
When receiving the switching signal EXC2 from the
バラクタダイオード36は、制御電圧CLV21〜CLV2sに応じてアレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変える。そして、アレーアンテナ20は、各設定された指向性で発信機10からの電波を受信して複数の電波を受信器31へ供給する。受信器31は、アレーアンテナ20から供給された複数の電波の強度を検出して受信信号強度プロファイルRSSI2を生成する。
The
なお、実施の形態2においては、相関演算器32は、受信信号強度プロファイルRSSI1及び位置信号強度プロファイルPST11〜PST1nに基づいて、上述した方法によって相関係数ρ11〜ρ1nを演算して最大値検出器34Aへ出力する。また、相関演算器32は、受信信号強度プロファイルRSSI2及び位置信号強度プロファイルPST21〜PST2nに基づいて、上述した方法によって相関係数ρ21〜ρ2nを演算して最大値検出器34Aへ出力する。
In the second embodiment, the
図9は、式(1)により演算した相関係数ρmi(m=1,2)と発信機10の位置との他の関係図である。最大値検出器34Aは、相関演算器32から相関係数ρ11〜ρ1nを受け、プロファイル保持器33から位置R1〜Rnを受ける。
FIG. 9 is another relationship diagram between the correlation coefficient ρmi (m = 1, 2) calculated by the equation (1) and the position of the
例えば、相関係数ρ11〜ρ1nは、位置R1〜Rnと図8に示す関係を有する。最大値検出器34Aは、相関係数ρ11〜ρ1nの最大値として相関係数ρ14,ρ1kを検出する。すなわち、最大値検出器34Aは、2つの最大値ρ1max1(=ρ14),ρ1max2(=ρ1k)を検出する。最大値検出器34Aは、2つの最大値ρ1max1,ρ1max2を検出すると、切換信号EXC1を生成してプロファイル保持器33Aへ出力し、切換信号EXC2を生成して制御電圧発生回路35Aへ出力する。
For example, the correlation coefficients ρ11 to ρ1n have the relationship shown in FIG. 8 with the positions R1 to Rn. The
最大値検出器34Aは、相関演算器32から相関係数ρ21〜ρ2nを受けると、相関係数ρ21〜ρ2nから最大値ρ2max(=ρ2k)を検出する。そして、最大値検出器34Aは、最大値ρ1max1(=ρ14),ρ1max2(=ρ1k)と最大値ρ2max(=ρ2k)とに共通する位置Rkを抽出し、その抽出した位置Rkを発信機10の位置として特定する。
When receiving the correlation coefficients ρ21 to ρ2n from the
このように、実施の形態2においては、1つのパターンに従ってアレーアンテナ20の指向性を複数個に変えて発信機10からの電波を受信して演算した相関係数ρ11〜ρ1nが2つの最大値を含むとき、別のパターンに従ってアレーアンテナ20の指向性を複数個に変えて発信機10からの電波を受信して相関係数ρ21〜ρ2nを演算し、相関係数ρ11〜ρ1n及び相関係数ρ21〜ρ2nに基づいて発信機10の位置を特定する。
As described above, in the second embodiment, the correlation coefficients ρ11 to ρ1n calculated by receiving radio waves from the
図10は、図7に示す受信機30Aにおける発信機10の位置を特定する動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、制御電圧発生回路35Aは、第1のパターン(パターンP11〜P1s)に従って制御電圧CLV11〜CLV1sを順次発生してバラクタダイオード36へ出力する。そして、バラクタダイオード36は、制御電圧CLV11〜CLV1sに応じてアレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変える。
FIG. 10 is a flowchart for explaining the operation of specifying the position of
アレーアンテナ20は、各指向性で発信機10からの電波を受信し(ステップS11)、その受信した電波を受信器31へ供給する。そして、最大値検出器34Aは、m=1を設定する(ステップS12)。受信器31は、アレーアンテナ20から供給される複数の電波の強度を順次検出し、複数の電波の強度プロファイルを示す受信信号強度プロファイルRSSI1を生成する(ステップS13)。そして、受信器31は、生成した受信信号強度プロファイルRSSI1を相関演算器32へ出力する。
The
その後、相関演算器32は、k=0を設定し(ステップS14)、プロファイル保持器33Aから位置信号強度プロファイルPST11を受ける(ステップS15)。相関演算器32は、位置信号強度プロファイルPST11を受けると、k=k+1を設定する(ステップS16)。そして、相関演算器32は、受信信号強度プロファイルRSSI1と位置信号強度プロファイルPST11との相関係数ρ11を式(1)により演算する(ステップS17)。
Thereafter, the
相関演算器32は、相関係数ρ11を演算すると、k=nであるか否かを判定し(ステップS18)、k=nでないとき、k=nになるまでステップS15〜S17を繰返し実行する。つまり、相関演算器32は、受信信号強度プロファイルRSSI1と位置信号強度プロファイルPST11〜PST1nとに基づいて相関係数ρ11〜ρ1nを演算する。そして、相関演算器32は、演算した相関係数ρ11〜ρ1nを最大値検出器34Aへ出力する。また、プロファイル保持器33Aは、位置R1〜Rnを最大値検出器34Aへ順次出力する。
When calculating the correlation coefficient ρ11, the
ステップS18において、k=nであると判定されると、最大値検出器34Aは、相関係数ρ11〜ρ1nから最大値ρ1maxを検出する(ステップS19)。そして、最大値検出器34Aは、m=2であるか否かを判定し(ステップS20)、m=2でないとき、ステップS19において検出した最大値ρ1maxが2個であるか否かを更に判定する(ステップS21)。
If it is determined in step S18 that k = n, the
ステップS21において、最大値ρ1maxが2個であると判定されたとき、最大値検出器34Aは、m=m+1を設定し(ステップS22)、切換信号EXC1を生成してプロファイル保持器33Aへ出力し、切換信号EXC2を生成して制御電圧発生回路35Aへ出力する。
When it is determined in step S21 that the maximum value ρ1max is two, the
プロファイル保持器33Aは、最大値検出器34Aからの切換信号EXC1に応じて、位置信号強度プロファイルPST21〜PST2nを相関演算器32へ順次出力する。また、制御電圧発生回路35Aは、最大値検出器34Aからの切換信号EXC2に応じて、第2のパターン(パターンP21〜P2s)に従って制御電圧CLV21〜CLV2sを順次発生してバラクタダイオード36へ出力する。そして、バラクタダイオード36は、制御電圧CLV21〜CLV2sに応じてアレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変える。
The
アレーアンテナ20は、各指向性で発信機10からの電波を受信し(ステップS23)、その受信した電波を受信器31へ供給する。その後、ステップS13〜S19が繰返し実行される。この場合、相関演算器32は、受信信号強度プロファイルRSSI2と位置信号強度プロファイルPST21〜PST2nとに基づいて相関係数ρ21〜ρ2nを演算して最大値検出器34Aへ出力し、最大値検出器34Aは、相関係数ρ21〜ρ2nから最大値ρ2maxを検出する。
The
一方、ステップS21において、最大値ρ1maxが2個でないと判定されたとき、最大値検出器34Aは、検出したρ1maxに対応する位置を発信機10の位置と特定する(ステップS24)。
On the other hand, when it is determined in step S21 that the maximum value ρ1max is not two, the
ステップS13〜S19が繰返し実行された後、ステップS20においてm=2であると判定されると、最大値検出器34Aは、最大値ρ2maxに対応する位置R(ρ2max)が最大値ρ1max1に対応する位置R(ρ1max1)及び最大値ρ1max2に対応する位置R(ρ1max2)のいずれと等しいかを判定する(ステップS25)。
After step S13 to S19 are repeatedly executed, if it is determined in step S20 that m = 2, the
そして、最大値ρ2maxに対応する位置R(ρ2max)が最大値ρ1max1に対応する位置R(ρ1max1)に等しいと判定されたとき、最大値検出器34Aは、最大値ρ1max1及びρ2maxに対応する位置を発信機10の位置と特定する(ステップS26)。
When it is determined that the position R (ρ2max) corresponding to the maximum value ρ2max is equal to the position R (ρ1max1) corresponding to the maximum value ρ1max1, the
一方、ステップS25において、最大値ρ2maxに対応する位置R(ρ2max)が最大値ρ1max2に対応する位置R(ρ1max2)に等しいと判定されたとき、最大値検出器34Aは、最大値ρ1max2及びρ2maxに対応する位置を発信機10の位置と特定する(ステップS27)。
On the other hand, when it is determined in step S25 that the position R (ρ2max) corresponding to the maximum value ρ2max is equal to the position R (ρ1max2) corresponding to the maximum value ρ1max2, the
そして、ステップS24,S26,S27のいずれかの後、一連の動作は終了する。 And after any of step S24, S26, S27, a series of operation | movement is complete | finished.
なお、受信機30Aにおける発信機10の位置を特定する動作は、実際には、CPUによって行なわれ、CPUは、図10に示す各ステップを備えるプログラムをROMから読出し、その読出したプログラムを実行して図10に示すフローチャートに従って発信機10の位置を特定する。
Note that the operation of specifying the position of the
従って、ROMは、発信機10の位置を特定する動作をコンピュータ(CPU)に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ(CPU)読取り可能な記録媒体に相当する。
Accordingly, the ROM corresponds to a computer (CPU) readable recording medium in which a program for causing a computer (CPU) to execute an operation for specifying the position of the
そして、図10に示す各ステップを備えるプログラムは、アレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変えて受信した複数の電波に基づいて演算した相関係数に複数の最大値が存在する場合に、発信機10の位置の特定をコンピュータ(CPU)に実行させるプログラムである。
Then, the program including the steps shown in FIG. 10 has a plurality of maximum values in correlation coefficients calculated based on a plurality of radio waves received by sequentially changing the directivity of the
従って、このプログラムは、電波が直接波、反射波及び回折波を含んでいる複数の電波に基づいて演算した相関係数に複数の最大値が存在していても発信機10の位置の特定をコンピュータ(CPU)に実行させることができる。
Therefore, this program specifies the position of the
実施の形態2によれば、あるパターンに従ってアレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変えて受信した複数の電波の受信信号強度プロファイルと発信機10の各位置を示す位置信号強度プロファイルとの相関係数ρ11〜ρ1nに2個の最大値が存在する場合、別のパターンに従ってアレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変えて受信した複数の電波の受信信号強度プロファイルと位置信号強度プロファイルとの相関係数ρ21〜ρ2nを演算し、相関係数ρ11〜ρ1nの最大値に対応する位置と、相関係数ρ21〜ρ2nの最大値に対応する位置とに共通の位置を発信機10の位置として特定する。
According to the second embodiment, the phase difference between the received signal intensity profile of a plurality of radio waves received by sequentially changing the directivity of
したがって、相関係数に複数の最大値が存在する場合にも発信機10の位置を特定できる。
Therefore, the position of the
なお、上記においては、相関係数の最大値が2個存在する場合について説明したが、最大値は3個以上であってもよい。 In the above description, the case where there are two maximum correlation coefficient values has been described, but the maximum value may be three or more.
また、相関係数ρ21〜ρ2nに複数の最大値が存在する場合、更に別の制御電圧パターンに従ってアレーアンテナ20の指向性を複数個に順次変えて相関係数を演算するようにしてもよい。
Further, when there are a plurality of maximum values in correlation coefficients ρ21 to ρ2n, the correlation coefficient may be calculated by sequentially changing the directivity of
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
[実施の形態3]
図11は、実施の形態3における受信機の概略ブロック図である。なお、実施の形態3による送受信システムは、送受信システム100の受信機30を受信機30Bに代えたものである。
[Embodiment 3]
FIG. 11 is a schematic block diagram of a receiver in the third embodiment. In the transmission / reception system according to the third embodiment, the
受信機30Bは、受信器31Aと、相関演算器32Aと、プロファイル保持器33Bと、最大値検出器34Bと、制御電圧発生回路35と、バラクタダイオード36とを含む。制御電圧発生回路35及びバラクタダイオード36については、実施の形態1において説明したとおりである。
受信器31Aは、指向性を複数個に変えてアレーアンテナ20が受信した複数の信号を実部と虚部とに分けて検出し、その検出した実部の強度に基づいて実部受信信号プロファイルRCV_Iを生成し、検出した虚部の強度に基づいて虚部受信信号プロファイルRCV_Qを生成する。そして、受信器31Aは、実部受信信号プロファイルRCV_I及び虚部受信信号プロファイルRCV_Qを相関演算器32Aへ出力する。
The
相関演算器32Aは、プロファイル保持器33Bから実部位置信号プロファイルPST1_I〜PSTn_I及び虚部位置信号プロファイルPST1_Q〜PSTn_Qを順次受ける。そして、相関演算部32Aは、実部受信信号プロファイルRCV_I及び虚部受信信号プロファイルRCV_Qをそれぞれ実部及び虚部とする複素ベクトル<Rcpl>=<RCV_I>+j<RCV_Q>を生成する。
The
また、相関演算器32Aは、実部位置信号プロファイルPST1_I〜PSTn_I及び虚部位置信号プロファイルPST1_Q〜PSTn_Qをそれぞれ実部及び虚部とする複素ベクトル<Pcpl>=<PSTi_I>+j<PSTi_Q>を生成する。そして相関演算器32Aは、複素ベクトル<Rcpl>の複素共役な転置ベクトル<Rcpl>H=<RCV_I>T−j<RCV_Q>Tを演算し、複素ベクトル<Rcpl>H、<Rcpl>及び<Pcpl>を次式に代入して相関係数ρcplを演算する。
Further, the
ρcpli=|<Rcpl>H・<Pcpl>|/(|<Rcpl>|×|<Pcpl>|)・・・・・・(2)
プロファイル保持器33Bは、発信機10の部屋50における位置R1〜Rnに対応して実部位置信号プロファイルPST1_I〜PSTn_I及び虚部位置信号プロファイルPST1_Q〜PSTn_Qを保持する。そして、プロファイル保持器33Bは、実部位置信号プロファイルPST1_I及び虚部位置信号プロファイルPST1_Qを相関演算器32Aへ出力し、位置R1を最大値検出器34Bへ出力する。以下、同様にして、プロファイル保持器33Bは、実部位置信号プロファイルPST2_I〜PSTn_I及び虚部位置信号プロファイルPST2_Q〜PSTn_Qを相関演算器32Aへ順次出力し、位置R2〜Rnを最大値検出器34Bへ順次出力する。
ρcpli = | <Rcpl> H · <Pcpl> | / (| <Rcpl> | × | <Pcpl> |) (2)
The profile holder 33B holds real part position signal profiles PST1_I to PSTn_I and imaginary part position signal profiles PST1_Q to PSTn_Q corresponding to the positions R1 to Rn in the
最大値検出器34Bは、相関演算器32Aからの相関係数ρcpli(i:1〜n)に基づいて相関係数ρcpl1〜ρcplnの最大値を検出し、その検出した最大値に対応する位置を発信機10の位置として特定する。
The maximum value detector 34B detects the maximum value of the correlation coefficients ρcp11 to ρcpln based on the correlation coefficient ρcpli (i: 1 to n) from the
図12は、実部受信信号プロファイル及び虚部受信信号プロファイルの概念図である。制御電圧発生回路35は、パターンP1〜Psに従って制御電圧CLV1〜CLVsを順次発生してバラクタダイオード36へ出力する。
FIG. 12 is a conceptual diagram of a real part received signal profile and an imaginary part received signal profile. Control
バラクタダイオード36は、パターンP1からなる制御電圧CLV1に応じてアレーアンテナ20の指向性をある1つの指向性に設定する。そして、アレーアンテナ20は、設定された指向性で発信機10からの電波を受信して受信器31Aへ供給する。受信器31Aは、アレーアンテナ20から供給された電波の強度の実部WI1_I及び虚部WI1_Qを検出する。
The
次に、バラクタダイオード36は、パターンP2からなる制御電圧CLV2に応じてアレーアンテナ20の指向性を別の指向性に設定する。そして、アレーアンテナ20は、設定された指向性で発信機10からの電波を受信して受信器31Aへ供給する。受信器31Aは、アレーアンテナ20から供給された電波の強度の実部WI2_I及び虚部WI2_Qを検出する。
Next, the
以後、同様にして、バラクタダイオード36は、それぞれ、パターンP3〜Psからなる制御電圧CLV3〜CLVsに応じてアレーアンテナ20の指向性を順次変える。そして、アレーアンテナ20は、各々設定された指向性で発信機10からの電波を受信して受信器31Aへ供給する。受信器31Aは、アレーアンテナ20から供給された電波の強度の実部WI3_I〜WIs_I及び虚部WI3_Q〜WIs_Qを順次検出する。
Thereafter, similarly, the
そして、受信器31Aは、強度の実部WI1_I〜WIs_Iからなる実部受信信号プロファイルRCV_Iと、強度の虚部WI1_Q〜WIs_Qからなる虚部受信信号プロファイルRCV_Qとを生成して相関演算器32Aへ出力する。
Then, the
図13は、実部位置信号プロファイル及び虚部位置信号プロファイルの概念図である。実部位置信号プロファイルPST1_I及び虚部位置信号プロファイルPST1_Qは、発信機10が部屋50の位置R1(x1,y1,z1)に存在するときに、アレーアンテナ20の指向性を制御電圧CLV1〜CLVsによって順次変えて受信した複数の電波のそれぞれ実部強度プロファイル及び虚部強度プロファイルである。以下、同様にして、実部位置信号プロファイルPST2_I〜PSTn_I及び虚部位置信号プロファイルPST2_Q〜PSTn_Qは、発信機10がそれぞれ部屋50の位置R2(x2,y2,z2)〜Rn(xn,yn,zn)に存在するときに、アレーアンテナ20の指向性を制御電圧CLV1〜CLVsによって順次変えて受信した複数の電波のそれぞれ実部強度プロファイル及び虚部強度プロファイルである。
FIG. 13 is a conceptual diagram of a real part position signal profile and an imaginary part position signal profile. The real part position signal profile PST1_I and the imaginary part position signal profile PST1_Q indicate the directivity of the
プロファイル保持器33Bは、位置R1に対応して、実部位置信号プロファイルPST1_I及び虚部位置信号プロファイルPST1_Qを保持する。以下、同様にして、プロファイル保持器33Bは、それぞれ、位置R2〜Rnに対応して、実部位置信号プロファイルPST2_I及び虚部位置信号プロファイルPST2_Q〜実部位置信号プロファイルPSTn_I及び虚部位置信号プロファイルPSTn_Qを保持する。 The profile holder 33B holds the real part position signal profile PST1_I and the imaginary part position signal profile PST1_Q corresponding to the position R1. Hereinafter, similarly, the profile holder 33B corresponds to the positions R2 to Rn, respectively, and the real part position signal profile PST2_I, the imaginary part position signal profile PST2_Q, the real part position signal profile PSTn_I, and the imaginary part position signal profile PSTn_Q. Hold.
そして、プロファイル保持器33Bは、実部位置信号プロファイルPST1_I及び虚部位置信号プロファイルPST1_Q〜実部位置信号プロファイルPSTn_I及び虚部位置信号プロファイルPSTn_Qを相関演算器32Aへ順次出力し、位置R1〜Rnを最大値検出器34Bへ順次出力する。
Then, the profile holder 33B sequentially outputs the real part position signal profile PST1_I and the imaginary part position signal profile PST1_Q to the real part position signal profile PSTn_I and the imaginary part position signal profile PSTn_Q to the
なお、複素位置信号プロファイルPST1_I〜PSTn_I及びPST1_Q〜PSTn_Qは、実施の形態1における方法と同じ方法によって予め測定される。 The complex position signal profiles PST1_I to PSTn_I and PST1_Q to PSTn_Q are measured in advance by the same method as in the first embodiment.
受信機30Bにおける発信機10の位置を特定する動作は、上述した図6に示すフローチャートに従って行なわれる。この場合、ステップS2,S4,S6における受信信号プロファイル及び位置信号プロファイルは、上述したように実部及び虚部からなる。
The operation of specifying the position of the
このように、実施の形態3においては、指向性を複数個に変えてアレーアンテナ20により受信した複数の電波の強度プロファイルを複素ベクトルにより表わすので、複素受信信号プロファイルと複素位置信号プロファイルとの相関係数をより正確に演算でき、発信機10の位置をより正確に特定できる。
As described above, in the third embodiment, the intensity profiles of a plurality of radio waves received by the
なお、実施の形態3においては、上述した方法により演算した相関係数ρcpl1〜ρcplnに複数の最大値が存在する場合、実施の形態2において説明した方法により発信機10の位置を特定するようにしてもよい。
In the third embodiment, when there are a plurality of maximum values in the correlation coefficients ρcp1 to ρcpln calculated by the above-described method, the position of the
その他は、実施の形態1と同じである。 Others are the same as in the first embodiment.
なお、この発明においては、アンテナ素子21〜27、制御電圧発生回路35(または35A)及びバラクタダイオード36は、指向性を電気的に切換え可能な「アンテナ」を構成する。
In the present invention,
また、上記においては、アレーアンテナ20、受信器31及びバラクタダイオード36によって受信信号強度プロファイルRSSIを生成すると説明したが、この発明においては、これに限らず、複数のアンテナ素子、スイッチ及び受信器によって受信信号強度プロファイルRSSIを生成するようにしてもよい。この場合、スイッチは、複数のアンテナ素子との接続を順次切換え、各アンテナ素子によって受信された電波を受信器へ供給する。
In the above description, it has been described that the received signal strength profile RSSI is generated by the
更に、複数のアンテナ素子及び複数の受信器によって受信信号強度プロファイルRSSIを生成するようにしてもよい。この場合、複数の受信器は、複数のアンテナ素子に対応して設けられる。そして、各受信器は、対応するアンテナ素子が受信した電波の強度を検出して相関演算器32,32Aへ出力する。
Further, the received signal strength profile RSSI may be generated by a plurality of antenna elements and a plurality of receivers. In this case, the plurality of receivers are provided corresponding to the plurality of antenna elements. Each receiver detects the intensity of the radio wave received by the corresponding antenna element and outputs it to the
更に、複数のアンテナ素子、複数の可変移相器及び加算器によって受信信号強度プロファイルRSSIを生成するようにしてもよい。この場合、複数の可変移相器は、複数のアンテナ素子に対応して設けられ、位相パターンを順次変えて電波を受信する。そして、加算器は、1つの位相パターンに対して、複数の可変移相器からの電波を加算して相関演算器32,32Aへ出力する。
Further, the received signal strength profile RSSI may be generated by a plurality of antenna elements, a plurality of variable phase shifters, and an adder. In this case, the plurality of variable phase shifters are provided corresponding to the plurality of antenna elements, and receive radio waves by sequentially changing the phase pattern. The adder adds radio waves from a plurality of variable phase shifters to one phase pattern and outputs the result to the
更に、上記においては、アレーアンテナ20は、受信機30に装着され、アンテナ11は、発信機10に装着されると説明したが、この発明においては、これに限らず、アレーアンテナ20が発信機10に装着され、アンテナ11が受信機30に装着されるようにしてもよい。つまり、この発明においては、アレーアンテナ20は、発信機10及び受信機30のいずれか一方に装着されていればよい。
Further, in the above description, the
更に、この発明においては、アレーアンテナ20は、発信機10および受信機30の両方に装着されるようにしてもよい。
Furthermore, in the present invention, the
更に、上記においては、送受信システム100は、1つの部屋に設置されると説明したが、この発明においては、これに限らず、発信機10及び受信機30を別々の部屋に設置してもよい。
Furthermore, in the above description, the transmission /
更に、送受信システム100は、少なくとも反射波及び回折波が伝搬する電波環境からなる屋外に設置されてもよい。
Furthermore, the transmission /
以下、送受信システム100における発信機10の位置を特定する実験結果について説明する。図14は、実験環境のレイアウトである。実験に用いた部屋60は、縦11.95m、横9.6m、高さ10mの部屋である。そして、部屋60は、壁61〜64、床65及び天井(図示せず)を有する。部屋60の約半分の領域には、机41及び棚42,43が配置されている。
Hereinafter, experimental results for specifying the position of the
実験においては、机41及び棚42,43が配置されていない領域を位置探知対象領域70とした。位置探知対象領域70は、縦3m、横5mの領域である。そして、位置探知対象領域70において、0.2m間隔で416点の測定点を設定した。この416点の測定点は、X座標及びY座標によって表わされ、発信機10の位置を特定する受信機30は、位置[20,5]に配置された。なお、図14においては、アレーアンテナ20によって受信機30の配置位置を示している。
In the experiment, an area where the desk 41 and the
発信機10は、アンテナ11としてオムニアンテナを装着している。そして、アンテナ11及びアレーアンテナ20は、床65から同じ高さ1.2mに配置された。
The
このように、発信機10及び受信機30が配置される部屋60には、机41及び棚42,43が存在するので、発信機10から送信された電波は、壁61〜64、床65及び天井によって反射されて受信機30へ伝搬し、また、机41及び棚42,43によって回折されて受信機30へ伝搬する。
Thus, since the desk 41 and the
従って、実験に用いた環境は、発信機10から送信された電波を反射波及び回折波を含む電波として受信する環境である。
Therefore, the environment used for the experiment is an environment in which the radio wave transmitted from the
発信機10は、M系列PN符号からなる信号をBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調により変調し、その変調した信号を搬送周波数2.484GHzで発信する。また、送信信号の系列長は、1000シンボルとし、シンボルレートを500kHzとした。更に、送受信間のシンボル同期及びキャリア同期は、発信機10と受信機30との間を有線で接続し、リファレンス信号を送受信して同期を取るカンニングにより行なった。
アレーアンテナ20の指向性は、表1に示すパターンP1〜P7に従って順次切換えられた。
The directivity of the
なお、表1に示すパターンP1〜P7は、アレーアンテナ20のアンテナ素子21〜27に印加する電圧V1〜V7ではなく、リアクタンスR1〜R7からなる。アンテナ素子21〜27に印加する電圧V1〜V7を変えることによりアンテナ素子21〜27のリアクタンスR1〜R7が変化するので、アンテナ素子21〜27のリアクタンスR1〜R7を変えることによりアレーアンテナ20の指向性を変えることができる。
Note that the patterns P1 to P7 shown in Table 1 include reactances R1 to R7 instead of the voltages V1 to V7 applied to the
実験においては、アンテナ素子24のリアクタンスR4は、0Ωに固定された。また、発信機10を図14に示す各測定点に設置し、表1に示すパターンP1〜P7に従ってアレーアンテナ20の指向性を順次変えて発信機10からの電波を受信して位置信号強度プロファイルPST1〜PSTn(PST11〜PST1n,PST21〜PST2nを含む。)及び複素位置信号プロファイルPST1_I〜PSTn_I,PST1_Q〜PSTn_Qを予め作成した。
In the experiment, the reactance R4 of the
そして、実験においては、発信機10を位置[5,10]に設置した場合に発信機10の位置を正確に特定できるか否かを評価した。
In the experiment, it was evaluated whether or not the position of the
図15は、実施の形態1,2における受信信号強度プロファイルRSSIを用いた場合の相関演算結果である。図16は、図15における点線A−A’上の相関係数ρのグラフである。図17は、実施の形態3における複素受信信号プロファイルを用いた場合の相関演算結果である。図18は、図17における点線A−A’上の相関係数ρ’のグラフである。 FIG. 15 shows a correlation calculation result when the received signal strength profile RSSI in the first and second embodiments is used. FIG. 16 is a graph of the correlation coefficient ρ on the dotted line A-A ′ in FIG. 15. FIG. 17 shows a correlation calculation result when the complex received signal profile in the third embodiment is used. FIG. 18 is a graph of the correlation coefficient ρ ′ on the dotted line A-A ′ in FIG.
図15における各相関係数ρは、発信機10を図14に示す各測定点に設置し、アレーアンテナ20の指向性を表1に示すパターンP1〜P7に従って順次変えたときの受信信号強度プロファイルRSSIと、位置信号強度プロファイルPST1〜PSTnとの相関係数である。
Each correlation coefficient ρ in FIG. 15 is a received signal strength profile when
また、図17における相関係数ρ’は、発信機10を図14に示す各測定点に設置し、アレーアンテナ20の指向性を表1に示すパターンP1〜P7に従って順次変えたときの複素受信信号プロファイルRCV_I,RCV_Qと、複素位置信号プロファイルPST1_I〜PSTn_I,PST1_Q〜PSTn_Qとの相関係数である。
Further, the correlation coefficient ρ ′ in FIG. 17 is a complex reception when the
図16に示すように、受信信号強度プロファイルRSSIを用いた場合、発信機10を配置した位置[5,10]で最も大きい相関係数ρ=0.99が得られた。また、図18に示すように、複素受信信号プロファイルRCV_I,RCV_Qを用いた場合も、発信機10を配置した位置[5,10]で最も大きい相関係数ρ’=0.99が得られた。
As shown in FIG. 16, when the received signal strength profile RSSI was used, the largest correlation coefficient ρ = 0.99 was obtained at the position [5, 10] where the
これらの結果から、受信信号強度プロファイルRSSIを用いた位置探知方式及び複素受信信号プロファイルRCV_I,RCV_Qを用いた位置探知方式は、0.2m以下の精度では正確に発信機10の位置を特定できることがわかった。
From these results, the position detection method using the received signal strength profile RSSI and the position detection method using the complex received signal profiles RCV_I and RCV_Q can accurately specify the position of the
図15と図17とを比較すると、受信信号強度プロファイルRSSIを用いた場合(図15)の方が、複素受信信号プロファイルRCV_I,RCV_Qを用いた場合(図17)よりも発信機10の配置位置[5,10]以外の点で相関係数ρが大きくなっている点が多い。
15 and FIG. 17, when the received signal strength profile RSSI (FIG. 15) is used, the arrangement position of the
従って、受信信号強度プロファイルRSSIを用いた位置探知方式の場合、発信機10の位置を誤検出しないために、実施の形態2で説明したようにアレーアンテナ20の指向性を複数のパターンP11〜P1s及びP21〜P2sによって変えて受信信号強度プロファイルRSSIを作成することが重要である。
Therefore, in the case of the position detection method using the received signal strength profile RSSI, the directivity of the
[実施の形態4]
図19は、実施の形態4による送受信システムの概略図である。実施の形態4による送受信システム100Aは、図1に示す送受信システム100の発信機10を発信機10Aに代えたものであり、その他は、送受信システム100と同じである。
[Embodiment 4]
FIG. 19 is a schematic diagram of a transmission / reception system according to the fourth embodiment. The transmission /
発信機10Aは、アンテナ11Aを備える。アンテナ11Aは、指向性を有するアンテナである。従って、アンテナ11Aから送信された電波RW5は、壁52の方向へ伝搬し、壁52によって反射された後、受信機30の方向へ伝搬する。また、アンテナ11Aから送信された電波RW6は、部屋50の手前の壁(図示せず)の方向へ伝搬し、その壁によって反射された後、受信機30の方向へ伝搬する。更に、アンテナ11Aから送信された電波RW7は、受信機30の方向へ直接伝搬する。
The
なお、図19においては、アンテナ11Aから送信される電波として3つの電波RW5〜RW7が示されているが、アンテナ11Aの指向性によっては、電波RW5〜RW7と異なる方向に伝搬する電波がアンテナ11Aから送信される。
In FIG. 19, three radio waves RW5 to RW7 are shown as radio waves transmitted from the
図20は、図19に示すアンテナ11Aの垂直断面図である。アンテナ11Aは、アンテナ素子12〜15からなる。アンテナ素子13,14は、電波の波長をλとした場合、λ/4の長さを有する。そして、アンテナ素子13,14は、それぞれ、導体16,17に接続される。導体16,17は、発信機10Aに接続される。
20 is a vertical sectional view of the
アンテナ素子12は、長さL1を有し、アンテナ素子13の一方端13Aとアンテナ素子14の他方端14Aまでの長さは、L2(<L1)であり、アンテナ素子15は、長さL3(<L2)を有する。
The
アンテナ素子12は、アンテナ素子13,14を中心としてアンテナ素子15の反対側に配置される。そして、アンテナ素子12とアンテナ素子13,14との間隔は、L4であり、アンテナ素子15とアンテナ素子13,14との間隔は、L5(≧L4)である。
The
図21は、図20に示すA方向から見たアンテナ11Aの平面図である。アンテナ素子13,14は、導体16,17を介して発信機10Aから給電される。これにより、アンテナ11Aは、指向性のある電波RW5〜RW7を送信する。
FIG. 21 is a plan view of the
受信機30は、指向性を有するアンテナ11Aから送信された電波をアレーアンテナ20の指向性を複数個に変えながら受信し、実施の形態1において説明した方法によって発信機10Aの位置を特定する。
The
送受信システム100Aにおいては、受信機30に代えてそれぞれ実施の形態2,3で説明した受信機30A,30Bを用いてもよい。そして、受信機30A,30Bは、指向性を有するアンテナ11Aから送信された電波をアレーアンテナ20の指向性を複数個に変えながら受信し、それぞれ、実施の形態2,3において説明した方法によって発信機10Aの位置を特定する。
In the transmission /
このように、受信機30,30A,30Bは、発信機が指向性を有する電波を送信する場合であっても発信機10Aの位置を特定できる。
Thus, the
なお、上記においては、アンテナ11Aは、発信機10Aに装着され、アレーアンテナ20は、受信機30に装着されると説明したが、この発明においては、これに限らず、アンテナ11Aは、受信機30に装着され、アレーアンテナ20は、発信機10Aに装着されるようにしてもよい。
In the above description, the
その他は、実施の形態1〜3と同じである。 Others are the same as Embodiments 1-3.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、発信機の位置を特定可能な送受信システムに適用される。 The present invention is applied to a transmission / reception system capable of specifying the position of a transmitter.
10,10A 発信機、11,11A アンテナ、12〜15,21〜27 アンテナ素子、16,17 導体、20 アレーアンテナ、30,30A,30B 受信機、31,31A 受信器、32,32A 相関演算器、33,33A,33B プロファイル保持器、34,34A,34B 最大値検出器、35,35A 制御電圧発生回路、36 バラクタダイオード、41 机、42,43 棚、50,60 部屋、51,52,61〜64 壁、53,65 床、70 位置探知対象領域、100,100A 送受信システム。
10, 10A transmitter, 11, 11A antenna, 12-15, 21-27 antenna element, 16, 17 conductor, 20 array antenna, 30, 30A, 30B receiver, 31, 31A receiver, 32,
Claims (15)
前記発信機からの電波を指向性を電気的に切換え可能なアンテナを介して受信する受信機とを備え、
前記受信機は、前記アンテナの前記指向性を複数回変えて受信した複数の受信電波の強度プロファイルを示す受信信号プロファイルを前記発信機の各位置を示す基準信号プロファイルと比較して前記発信機の位置を特定する、送受信システム。 A transmitter that transmits radio waves,
A receiver for receiving radio waves from the transmitter via an antenna capable of electrically switching directivity;
The receiver compares a received signal profile indicating a plurality of received radio wave intensity profiles received by changing the directivity of the antenna a plurality of times with a reference signal profile indicating each position of the transmitter. A transmission / reception system that identifies a location.
前記発信機からの電波を受信する受信機とを備え、
前記受信機は、前記アンテナの前記指向性を複数回変えて発信された電波を受信し、その受信した複数の受信電波の強度プロファイルを示す受信信号プロファイルを前記発信機の各位置を示す基準信号プロファイルと比較して前記発信機の位置を特定する、送受信システム。 A transmitter that transmits radio waves via an antenna capable of electrically switching directivity;
A receiver for receiving radio waves from the transmitter,
The receiver receives a radio wave transmitted by changing the directivity of the antenna a plurality of times, and receives a received signal profile indicating an intensity profile of the received plurality of received radio waves as a reference signal indicating each position of the transmitter A transmission / reception system that identifies a position of the transmitter in comparison with a profile.
前記受信機は、前記受信信号プロファイルと前記複数の位置信号プロファイルの各々との相関係数を演算し、前記相関係数が最大となる位置信号プロファイルに対応する位置を前記発信機の位置として特定する、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の送受信システム。 The reference signal profile consists of a plurality of position signal profiles indicating each position of the transmitter,
The receiver calculates a correlation coefficient between the received signal profile and each of the plurality of position signal profiles, and specifies a position corresponding to the position signal profile having the maximum correlation coefficient as the position of the transmitter. The transmission / reception system according to any one of claims 1 to 7.
前記受信された受信電波を前記受信信号プロファイルに変換する受信器と、
前記複数の位置信号プロファイルを複数の位置情報に対応付けて保持し、各位置信号プロファイルと前記位置信号プロファイルに対応する位置情報とを順次出力するプロファイル保持器と、
前記受信器からの受信信号プロファイルと前記プロファイル保持器からの位置信号プロファイルとの相関係数を演算し、その演算した相関係数を出力する相関演算器と、
前記プロファイル保持器からの位置情報と前記相関演算器からの相関係数とに基づいて、前記相関係数が最大となる位置情報を検出し、その検出した位置情報を前記発信機の位置として特定する最大値検出器とを含む、請求項8に記載の送受信システム。 The receiver
A receiver for converting the received received radio wave into the received signal profile;
A profile holder that holds the plurality of position signal profiles in association with a plurality of position information, and sequentially outputs each position signal profile and position information corresponding to the position signal profile;
A correlation calculator that calculates a correlation coefficient between a received signal profile from the receiver and a position signal profile from the profile holder, and outputs the calculated correlation coefficient;
Based on the position information from the profile holder and the correlation coefficient from the correlation calculator, the position information that maximizes the correlation coefficient is detected, and the detected position information is specified as the position of the transmitter. The transmission / reception system according to claim 8, further comprising a maximum value detector.
前記複数の第1の位置信号プロファイルは、前記アンテナの前記指向性を第1のパターンにより複数個に変えて予め測定されたプロファイルであり、
前記複数の第2の位置信号プロファイルは、前記アンテナの前記指向性を第1のパターンと異なる第2のパターンにより複数個に変えて予め測定されたプロファイルであり、
前記受信機は、前記アンテナの前記指向性を第1のパターンにより複数個に変えたときの第1の受信信号プロファイルと前記複数の第1の位置信号プロファイルの各々との第1の相関係数を演算した結果、前記第1の相関係数から複数個の最大値を検出したとき、前記第2のパターンにより前記指向性を複数個に変えたときの第2の受信信号プロファイルを生成し、その生成した第2の受信信号プロファイルと前記複数の第2の位置信号プロファイルの各々との第2の相関係数を演算して前記発信機の位置を特定する、請求項8に記載の送受信システム。 The plurality of position signal profiles comprises a plurality of first and second position signal profiles,
The plurality of first position signal profiles are profiles measured in advance by changing the directivity of the antenna into a plurality of patterns according to a first pattern,
The plurality of second position signal profiles are profiles measured in advance by changing the directivity of the antenna into a plurality of second patterns different from the first pattern,
The receiver has a first correlation coefficient between a first received signal profile and each of the plurality of first position signal profiles when the directivity of the antenna is changed to a plurality by a first pattern. When a plurality of maximum values are detected from the first correlation coefficient, a second received signal profile is generated when the directivity is changed to a plurality by the second pattern, The transmission / reception system according to claim 8, wherein a position of the transmitter is specified by calculating a second correlation coefficient between the generated second received signal profile and each of the plurality of second position signal profiles. .
前記受信機は、前記実部及び前記虚部を用いて前記受信信号プロファイルと前記複数の位置信号プロファイルの各々との相関係数を演算し、前記相関係数が最大となる位置信号プロファイルに対応する位置を前記発信機の位置として特定する、請求項8に記載の送受信システム。 Each of the received signal profile and the plurality of position signal profiles includes a real part and an imaginary part,
The receiver calculates a correlation coefficient between the received signal profile and each of the plurality of position signal profiles using the real part and the imaginary part, and corresponds to the position signal profile having the maximum correlation coefficient. The transmission / reception system according to claim 8, wherein a position to be specified is specified as a position of the transmitter.
複数のアンテナ素子と、
前記アンテナの指向性を変えるための制御電圧パターンを発生する制御電圧発生回路と、
前記制御電圧発生回路からの前記制御電圧パターンに応じて前記複数のアンテナ素子による指向性を複数個に変える指向性変更器とを含む、請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の送受信システム。 The antenna is
A plurality of antenna elements;
A control voltage generation circuit for generating a control voltage pattern for changing the directivity of the antenna;
14. The directivity changer according to claim 1, further comprising: a directivity changer that changes the directivity of the plurality of antenna elements into a plurality according to the control voltage pattern from the control voltage generation circuit. Transmission / reception system.
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