JP2008202996A - 測位システム、測定装置、および測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの削減を図りつつ、移動端末から送信された電波の受信時刻を高い時間分解能で測定すること。
【解決手段】スイッチ１０１は、切替制御部１０６の制御に従ってアンテナＡＮＴ＃１〜＃４を切り替えながら、いずれかのアンテナによって受信されたパルス波を含む信号を検波部１０２へ出力する。検波部１０２は、スイッチ１０１から出力された信号を検波し、信号に含まれるパルス波を順次受信時刻測定部１０５へ出力する。受信時刻測定部１０５は、検波部１０２から出力されるパルス波の受信時刻を測定し、測定結果を測定結果保持部１０７へ出力する。切替制御部１０６は、１本目のアンテナにおいて受信されたパルス波の受信時刻測定後、測距パルスのパターンからアンテナを切り替える切替タイミングを決定し、切替タイミングにおいてアンテナを切り替えるようにスイッチ１０１を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、既知のタイミングで配置された複数のパルス波を含むフレームを送信する移動端末の位置を特定する測位システム、測定装置、および測定方法に関し、特に、コストの削減を図りつつ、移動端末から送信された電波の受信時刻を高い時間分解能で測定することができる測位システム、測定装置、および測定方法に関する。

従来、電波を用いた測位システムの１つとして、ＴＤＯＡ（Time Difference Of Arrival）方式が知られている（例えば特許文献１参照）。この方式においては、測位対象の移動端末から例えばパルス波が送信され、送信されたパルス波が異なる位置に設置された複数の受信局によって受信され、各々の受信局におけるパルス波の到着時間差から移動端末の位置が特定される。

具体的には、移動端末から送信されたパルス波は、既知の位置に設置された複数（例えば２次元の位置を測定する場合には、少なくとも３つ）の受信局によって受信され、各受信局における受信時刻が測定される。そして、任意の２受信局における受信時刻の時間差が算出され、この時間差から移動端末が存在し得る範囲が得られる。すなわち、２次元においては、移動端末は、２受信局からの距離の差が一定値（２受信局における受信時刻の時間差に相当する距離）である双曲線上に存在することがわかる。この双曲線を異なる２受信局の組み合わせそれぞれについて求めることにより、双曲線の交点に移動端末が存在すると特定される。

このようなＴＤＯＡ方式による測位システムにおいては、電波のマルチパス干渉などの影響を極力排除し、位置特定の精度を向上するために、受信時刻を測定する受信局の数を必要最低限の数より多くして冗長性を持たせるのが一般的である。すなわち、例えば２次元の位置を測定する場合でも、４つ以上の受信局において移動端末からのパルス波の受信時刻を測定し、受信品質が高い受信局における受信時刻を利用して移動端末の位置特定が行われる。

特開２００４−２３３０６３号公報

ところで、ＴＤＯＡ方式による測位システムにおいて、要求される位置精度が例えば３０ｃｍである場合、受信局における受信時刻の測定分解能は、１ｎｓ（ナノ秒）程度（すなわち、３０ｃｍを電波の速度（光速）で除した時間）が必要とされる。また、受信時刻の測定分解能だけでなく、各受信局における時刻が１ｎｓ単位以上の精度で同期している必要がある。これは、各受信局における時刻が同期していないと、受信時刻の時間差を算出するにあたって、誤差が生じてしまうためである。

したがって、精度良く測位を行う場合には、高い時間分解能で受信時刻の測定および同期を行う複数の受信局が必要となり、システム全体のコストが増大するという問題がある。

また、たとえ複数のアンテナにおいて電波を受信した後の処理を１箇所でまとめて行うようにしても、受信時刻は各アンテナにおける受信電波について個別に測定する必要があり、単に複数の検波部や受信時刻測定部などの機能を１箇所にまとめただけでは、結局アンテナ数分の受信局があるのとコスト面で変化がない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、コストの削減を図りつつ、移動端末から送信された電波の受信時刻を高い時間分解能で測定することができる測位システム、測定装置、および測定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、既知のタイミングで配置された複数のパルス波を含むフレームを送信する移動端末の位置を特定する測位システムであって、各々既知の位置に設置され、前記移動端末から送信されるフレームを受信する複数のアンテナと、前記複数のアンテナを順次切り替える切替手段と、前記切替手段によって切り替えられたアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波であって、当該アンテナの切替順序に対応するパルス波の受信時刻を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定されたパルス波の受信時刻から前記切替手段におけるアンテナの切替タイミングを設定し、前記複数のアンテナの切り替えを制御する制御手段とを有する構成を採る。

この構成によれば、複数のアンテナそれぞれに対応して異なるタイミングのパルス波の受信時刻を測定するため、高い時間分解能が必要とされる回路１つのみで複数のアンテナにおける受信時刻を測定することができるとともに、各アンテナにおけるパルス波の受信時刻を同一パルス波の受信時刻に補正した上でアンテナ間での受信時刻の時間差を求め、移動端末の位置を特定することができる。結果として、コストの削減を図りつつ、移動端末から送信された電波の受信時刻を高い時間分解能で測定することができる。

また、本発明は、上記構成において、前記制御手段は、前記測定手段によって受信時刻が測定されたパルス波を含むフレームにおける各パルス波のタイミングから測位対象範囲内で発生し得るパルス波の最大伝搬遅延時間およびパルス波のパルス幅時間の合計時間以上が経過した時刻に切替タイミングを設定する構成を採る。

この構成によれば、受信時刻が測定されたパルス波と同一のパルス波がすべてのアンテナに到達した後にアンテナが切り替えられるため、任意の順序でアンテナを切り替えても、切り替え前のアンテナに対応するパルス波の受信時刻が重複して測定されることがなく、各アンテナに対応するパルス波の受信時刻を確実に測定可能な切替タイミングを設定することができる。なお、最大伝搬遅延時間とは、複数のアンテナのうち最も離れた２つのアンテナ間距離をパルス波が伝搬される時間に相当する。

また、本発明は、上記構成において、前記制御手段は、前記測定手段によって受信時刻が測定されたパルス波を含むフレームにおける各パルス波のタイミングより測位対象範囲内で発生し得るパルス波の最大伝搬遅延時間以上前の時刻に切替タイミングを設定する構成を採る。

この構成によれば、受信時刻が測定されたパルス波の次のパルス波がいずれのアンテナにも到達する前にアンテナが切り替えられるため、任意の順序でアンテナを切り替えても、切り替え後のアンテナに対応するパルス波の受信時刻の測定が間に合わないことがない。

また、本発明は、上記構成において、前記制御手段は、前記複数のアンテナのうち最も離れた２つのアンテナ間をパルス波が伝搬する時間に相当する最大伝搬遅延時間を用いて切替タイミングを設定する構成を採る。

この構成によれば、測定範囲内でパルス波の伝搬に要する最大時間が最大伝搬遅延時間となるため、各アンテナに対応するパルス波の受信時刻を確実に測定可能な切替タイミングを設定することができる。

また、本発明は、上記構成において、前記測定手段によって測定されたすべてのパルス波の受信時刻を同一のパルス波の受信時刻に補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された後のすべてのパルス波の受信時刻の時間差を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された時間差に基づいて前記移動端末の位置を特定する特定手段とをさらに有する構成を採る。

この構成によれば、異なるタイミングのパルス波の受信時刻を同一パルス波の受信時刻に揃えた上で受信時刻の時間差から位置を特定するため、受信時刻を測定する対象のパルス波がアンテナごとに異なっていても正しく移動端末の位置を特定することができる。

また、本発明は、上記構成において、前記補正手段は、前記複数のアンテナから前記切替手段へパルス波を伝送するケーブルそれぞれのケーブル長による伝送時間の差異を補正する構成を採る。

この構成によれば、アンテナごとのケーブル長の違いによるパルス波の伝送時間を補正するため、測定範囲内に設置されるアンテナの位置に関わらず自由にケーブルを敷設することができる。

また、本発明は、上記構成において、前記複数のアンテナは、既知パターンの信号からなるプリアンブル部分を含むフレームを受信し、前記制御手段は、前記プリアンブル部分のパターンに対応して規定されたフレーム中の各パルス波のタイミングを用いて切替タイミングを設定する構成を採る。

この構成によれば、プリアンブル部分からパルス波のタイミングを識別するため、測定範囲内に複数の移動端末があっても、それぞれを区別して位置を特定することができる。

また、本発明は、上記構成において、前記複数のアンテナは、前記移動端末に関する情報を示す信号からなるデータ部分を含むフレームを受信し、前記データ部分を復号する復号手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、移動端末に関する情報を復号するため、例えば移動端末の識別情報をデータ部分とすることにより、確実に移動端末を識別して位置を特定することができる。

また、本発明は、上記構成において、前記復号手段は、前記複数のアンテナのうち前記移動端末の位置に最も近い直近アンテナによって受信されたフレームのデータ部分を復号する構成を採る。

この構成によれば、移動端末の直近のアンテナにおいて受信されたフレームのデータ部分を復号するため、移動端末の位置を特定後に復号の精度を向上することができる。

また、本発明は、上記構成において、前記測定手段は、各アンテナにつき切替順序に対応する複数のパルス波の受信時刻を測定し、前記復号手段は、前記複数のアンテナのうち前記測定手段によって受信時刻が実際に測定されたパルス波の割合が最も大きい良好アンテナによって受信されたフレームのデータ部分を復号する構成を採る。

この構成によれば、実際に測定されたパルス波の数が多い測定状態が良好なアンテナにおいて受信されたフレームのデータを復号するため、各アンテナについて複数のパルス波を対象に受信時刻を測定した後、復号の精度を向上することができる。

また、本発明は、既知のタイミングで配置された複数のパルス波を含むフレームが既知の位置に設置された複数のアンテナにおいて受信される受信時刻を測定する測定装置であって、前記複数のアンテナを順次切り替える切替手段と、前記切替手段によって切り替えられたアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波であって、当該アンテナの切替順序に対応するパルス波の受信時刻を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定されたパルス波の受信時刻から前記切替手段におけるアンテナの切替タイミングを設定し、前記複数のアンテナの切り替えを制御する制御手段とを有する構成を採る。

この構成によれば、複数のアンテナそれぞれに対応して異なるタイミングのパルス波の受信時刻を測定するため、高い時間分解能が必要とされる回路１つのみで複数のアンテナにおける受信時刻を測定することができ、例えば移動端末の位置特定などの際に、コストの削減を図りつつ、移動端末から送信された電波の受信時刻を高い時間分解能で測定することができる。

また、本発明は、既知のタイミングで配置された複数のパルス波を含むフレームが既知の位置に設置された複数のアンテナにおいて受信される受信時刻を測定する測定方法であって、いずれか１つのアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波の受信時刻を測定する第１測定工程と、前記第１測定工程にて測定された受信時刻からアンテナの切替タイミングを設定する設定工程と、前記設定工程にて設定された切替タイミングにおいてアンテナを切り替える切替工程と、前記切替工程にて切り替えられたアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波であって、当該アンテナの切替順序に対応するパルス波の受信時刻を測定する第２測定工程とを有するようにした。

この方法によれば、複数のアンテナそれぞれに対応して異なるタイミングのパルス波の受信時刻を測定するため、高い時間分解能が必要とされる回路１つのみで複数のアンテナにおける受信時刻を測定することができ、例えば移動端末の位置特定などの際に、コストの削減を図りつつ、移動端末から送信された電波の受信時刻を高い時間分解能で測定することができる。

本発明によれば、コストの削減を図りつつ、移動端末から送信された電波の受信時刻を高い時間分解能で測定することができる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る測位システムの要部構成を示すブロック図である。同図に示す測位システムにおいては、図中破線で示す測定範囲内に位置座標が既知の４つのアンテナＡＮＴ＃１〜＃４が設置されており、これらのアンテナＡＮＴ＃１〜＃４が移動端末Ｍから送信される電波を受信する。具体的には、移動端末Ｍは、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）と呼ばれる短いパルス波（パルス幅が数ｎｓ程度）を複数含むフレームを周期的に送信する。このフレームは、ＴＨ／ＰＰＭ（Time Hopping/Pulse Position Modulation）方式で変調されている。ＴＨ／ＰＰＭ方式では、パルス波が搬送波を利用せずに送信される。なお、測定範囲内に設置されるアンテナ数は４本に限らず、３本でも５本以上でも良い。

移動端末Ｍから送信されたフレームを構成するパルス波は、アンテナＡＮＴ＃１〜＃４それぞれによって受信され、ケーブルなどを介して測定装置１００へ出力される。測定装置１００は、各アンテナＡＮＴ＃１〜＃４における所定のパルス波の受信時刻をアンテナを切り替えながら測定する。具体的には、測定装置１００は、スイッチ１０１、検波部１０２、フレーム同期部１０３、パルス位置記憶部１０４、受信時刻測定部１０５、切替制御部１０６、測定結果保持部１０７、補正部１０８、時間差算出部１０９、位置特定部１１０、および復号部１１１を有している。

スイッチ１０１は、切替制御部１０６の制御に従ってアンテナＡＮＴ＃１〜＃４を切り替えながら、いずれかのアンテナによって受信されたパルス波を含む信号を検波部１０２へ出力する。

検波部１０２は、スイッチ１０１から出力された信号を検波し、信号に含まれるパルス波を順次フレーム同期部１０３および受信時刻測定部１０５へ出力する。ここで、検波部１０２によって検波される信号は、例えば図２に示すようなフレーム構成を有している。このフレームは、プリアンブル、測距パルス、およびデータから構成されており、各々の部分にはパルス波が含まれている。

プリアンブルは、フレームの先頭に既知のパターンで配置されたパルス波であり、フレーム同期に用いられる。測距パルスは、各アンテナＡＮＴ＃１〜＃４におけるフレームの受信時刻を測定するための複数のパルス波を含んでおり、各パルス波は、各アンテナＡＮＴ＃１〜＃４に対応している。すなわち、例えば図２において、パルス波２０１は、１本目のアンテナにおける受信時刻測定用のパルス波であり、パルス波２０２は、２本目のアンテナにおける受信時刻測定用のパルス波であり、パルス波２０３は、３本目のアンテナにおける受信時刻測定用のパルス波である。

なお、パルス波と対応するアンテナとは固定されていなくても良く、固定されない場合は、切替制御部１０６の制御によってどのアンテナが接続されているかを示す情報が受信時刻測定部１０５において測定される受信時刻に付加されれば良い。

これらのパルス波２０１〜２０３が配置されるパターンは、プリアンブルのパターンに対応して一意に決定されており、各パルス波２０１〜２０３の位置は既知である。また、スイッチ１０１が１本目のアンテナに接続されている間はパルス波２０１のみが受信され、スイッチ１０１が２本目のアンテナに接続されている間はパルス波２０２のみが受信され、スイッチ１０１が３本目のアンテナに接続されている間はパルス波２０３のみが受信されるように、各パルス波２０１〜２０３の間隔が調整されている。このパルス波２０１〜２０３の間隔については、後に詳述する。

データは、例えば移動端末Ｍの識別情報などの情報を含むパターンで配置されたパルス波から構成されている。

図１に戻り、フレーム同期部１０３は、検波部１０２から出力されるパルス波を１フレーム内のプリアンブル分だけ蓄積し、これを用いてフレーム同期を確立する。具体的には、フレーム同期部１０３は、１フレーム内のプリアンブル分のパルス波と既知のプリアンブルのパターンとの相関を取り、相関が最も高くなった位置を基準としてフレームの先頭を検出する。そして、フレーム同期部１０３は、検出されたフレームの先頭に基づいてフレーム内のデータ部分のタイミングを決定し、フレーム内のデータ部分を復号部１１１へ出力するとともに、プリアンブルのパターンをパルス位置記憶部１０４へ通知する。

パルス位置記憶部１０４は、プリアンブルのパターンに対応する測距パルスのパターンを記憶しており、フレーム同期部１０３から受信フレームのプリアンブルのパターンが通知されると、対応する測距パルスのパターンにおけるパルス波の位置を受信時刻測定部１０５へ出力する。

受信時刻測定部１０５は、検波部１０２から出力されるパルス波の受信時刻を測定し、測定結果を測定結果保持部１０７へ出力する。このとき、受信時刻測定部１０５は、パルス位置記憶部１０４から出力される測距パルスのパターンから、受信されたパルス波が何本目のアンテナにおいて受信されたパルス波であるか識別することができるため、アンテナとパルス波の受信時刻とを対応付けた測定結果を測定結果保持部１０７へ出力する。また、受信時刻測定部１０５は、１本目のアンテナにおいて受信されたパルス波の受信時刻を測定すると、受信時刻の測定が完了した旨を測距パルスのパターンとともに切替制御部１０６へ通知する。

切替制御部１０６は、１本目のアンテナにおいて受信されたパルス波の受信時刻測定後、測距パルスのパターンからアンテナを切り替える切替タイミングを決定し、切替タイミングにおいてアンテナを切り替えるようにスイッチ１０１を制御する。具体的には、切替制御部１０６は、１本目のアンテナにおけるパルス波の受信時刻からパルス幅と測定範囲内における最大伝搬遅延との合計時間以上が経過し、かつ１本目のアンテナにおける２本目のアンテナ用のパルス波の受信予定時刻より最大伝搬遅延以上早いタイミングを２本目のアンテナに切り替える切替タイミングとする。以下同様に、切替制御部１０６は、移動端末Ｍが測定範囲内のどこに存在しても、スイッチ１０１をｎ本目（ｎは自然数）のアンテナに切り替えた際には測距パルスのｎ番目のパルス波のみが受信されるようにアンテナの切替タイミングを決定する。

なお、本実施の形態においては、アンテナを切り替える順序をアンテナＡＮＴ＃１、アンテナＡＮＴ＃２、アンテナＡＮＴ＃３、およびアンテナＡＮＴ＃４の順とする。したがって、１本目のアンテナとはアンテナＡＮＴ＃１を指し、２本目のアンテナとはアンテナＡＮＴ＃２を指し、３本目のアンテナとはアンテナＡＮＴ＃３を指し、４本目のアンテナとはアンテナＡＮＴ＃４を指すものとする。また、本実施の形態においては、フレーム内の２つのパルス波間の最小間隔は、最大伝搬遅延の２倍とパルス幅の和以上である必要がある。このため、受信時刻の測定範囲内における最大伝搬遅延に基づいて、移動端末Ｍによるパルス波の送信間隔や測定装置１００における種々の設定を行っておく必要がある。

測定結果保持部１０７は、受信時刻測定部１０５によって測定された受信時刻をアンテナに対応付けて保持する。具体的には、測定結果保持部１０７は、アンテナＡＮＴ＃１〜＃４の識別情報と各アンテナＡＮＴ＃１〜＃４に対応するパルス波の受信時刻とを対応付けて一時的に保持する。

補正部１０８は、各アンテナＡＮＴ＃１〜＃４に対応するパルス波の受信時刻を補正し、すべてのアンテナＡＮＴ＃１〜＃４について、同一のパルス波に関する受信時刻を求める。すなわち、補正部１０８は、すべてのアンテナＡＮＴ＃１〜＃４について、例えば測距パルスの１番目のパルス波の受信時刻を算出する。したがって、例えば２番目のパルス波の受信時刻を測定したアンテナＡＮＴ＃２については、測定された受信時刻から１番目のパルス波と２番目のパルス波との間隔を減算し、１番目のパルス波の受信時刻とする。同様に、アンテナＡＮＴ＃３およびアンテナＡＮＴ＃４についても、それぞれ測定したパルス波の受信時刻と測距パルスのパターンとを用いて、１番目のパルス波の受信時刻を算出する。また、補正部１０８には、アンテナＡＮＴ＃１〜＃４それぞれとスイッチ１０１を接続するケーブル長が異なる場合、ケーブル長の差異による受信時刻のずれを補正する機能も含まれる。

時間差算出部１０９は、補正部１０８によって補正されたアンテナＡＮＴ＃１〜＃４それぞれの受信時刻を組み合わせ、２本のアンテナにおける受信時刻の時間差を算出する。

位置特定部１１０は、時間差算出部１０９によって算出された時間差およびアンテナＡＮＴ＃１〜＃４の位置座標から移動端末Ｍの位置を特定する。すなわち、例えば２次元においては、位置特定部１１０は、２本のアンテナからの距離の差が一定値（２本のアンテナにおける受信時刻の時間差に相当する距離）である双曲線を少なくとも２通りのアンテナの組み合わせについて求め、双曲線の交点に移動端末Ｍが存在すると特定する。

復号部１１１は、フレーム同期部１０３によって同期が確立されたフレームのデータ部分を復号し、例えば移動端末Ｍの識別情報などの復号情報を出力する。

次いで、上記のように構成された測位システムにおける移動端末Ｍの位置特定の動作を図３に示すフロー図を参照しながら説明する。なお、初期状態では、スイッチ１０１がアンテナＡＮＴ＃１に接続されているものとする。

まず、アンテナＡＮＴ＃１によって移動端末Ｍから送信されたフレームが受信され（ステップＳ１０１）、このフレームは、測定装置１００のスイッチ１０１を経由して、検波部１０２によって検波され（ステップＳ１０２）、フレーム同期部１０３によって同期が確立される（ステップＳ１０３）。すなわち、フレーム同期部１０３によって、既知のプリアンブルのパターンが用いられ、受信フレームの先頭が検出される。そして、受信フレームのプリアンブルのパターンがパルス位置記憶部１０４へ通知され、プリアンブルのパターンに対応する測距パルスのパターンが受信時刻測定部１０５へ出力される。

受信時刻測定部１０５においては、フレームの先頭と測距パルスのパターンとから１番目のパルス波がアンテナＡＮＴ＃１によって受信される時刻が判明するため、この時刻において１番目のパルス波を観測し（ステップＳ１０４）、アンテナＡＮＴ＃１の識別情報と１番目のパルス波の受信時刻とを対応付けて測定結果保持部１０７に保持させる。また、受信時刻測定部１０５によって、アンテナＡＮＴ＃１における１番目のパルス波の受信時刻が測定されると、その旨が測距パルスのパターンとともに切替制御部１０６へ通知される。

そして、切替制御部１０６によってすべてのアンテナＡＮＴ＃１〜＃４における受信時刻の測定が完了したか否かが判断され（ステップＳ１０５）、ここではアンテナＡＮＴ＃１における受信時刻しか測定されていないので（ステップＳ１０５Ｎｏ）、切替制御部１０６によってスイッチ１０１が制御され、アンテナが切り替えられる（ステップＳ１０６）。このとき、切替制御部１０６によって、切替タイミングが決定され、決定された切替タイミングでスイッチ１０１がアンテナＡＮＴ＃２に接続するように切り替えられる。

スイッチ１０１が切り替えられると、アンテナＡＮＴ＃２においては測距パルスの２番目のパルス波が受信され、受信時刻測定部１０５によって、２番目のパルス波の受信時刻が測定される（ステップＳ１０４）。以後、同様に切替制御部１０６によって決定された切替タイミングでスイッチ１０１が切り替えられ（ステップＳ１０６）、アンテナＡＮＴ＃３およびアンテナＡＮＴ＃４についても、それぞれ３番目のパルス波および４番目のパルス波の受信時刻が受信時刻測定部１０５によって測定される。アンテナの切替タイミングと受信時刻の測定については、後に具体的に例を挙げて詳述する。

そして、すべてのアンテナＡＮＴ＃１〜＃４におけるパルス波の受信時刻が測定されると（ステップＳ１０５Ｙｅｓ）、測定結果保持部１０７によって保持された測定結果が補正部１０８によって補正される（ステップＳ１０７）。すなわち、受信時刻測定部１０５によって測定された受信時刻は、それぞれ測距パルスの異なるパルス波のものであるため、各アンテナＡＮＴ＃１〜＃４について測定された受信時刻から同一のパルス波の受信時刻が補正部１０８によって算出される。具体的には、例えばアンテナＡＮＴ＃２〜＃４によって受信された２〜４番目のパルス波の受信時刻が各アンテナＡＮＴ＃２〜＃４において受信された１番目のパルス波の受信時刻に換算される。このとき、各アンテナＡＮＴ＃１〜＃４とスイッチ１０１とを接続するケーブル長が異なる場合は、ケーブル長の差異による測定結果の誤差も補正部１０８によって補正される。

この補正により、各アンテナＡＮＴ＃１〜＃４の受信時刻を単純に比較することが可能となるため、時間差算出部１０９によって、アンテナＡＮＴ＃１〜＃４のうち２本のアンテナの組み合わせに関する受信時刻の時間差が算出される（ステップＳ１０８）。そして、算出された複数の組み合わせに関する時間差から、位置特定部１１０によって、移動端末Ｍの位置が特定され（ステップＳ１０９）、位置情報が出力される。また、フレーム同期部１０３によって同期が確立されたフレームのデータ部分が復号部１１１によって復号され（ステップＳ１１０）、例えば移動端末Ｍの識別情報などの復号情報が出力される。

次に、本実施の形態に係るアンテナの切替について、具体的に例を挙げながら説明する。図４は、本実施の形態に係るアンテナ切替のタイミングを説明する図である。同図に示すように、本実施の形態においては、プリアンブルの後に測距パルスが配置された送信フレームが移動端末Ｍから送信される。測距パルスには、１本目のアンテナ（ここではアンテナＡＮＴ＃１としている）における受信時刻測定用の１番目のパルス波２０１、２本目のアンテナ（ここではアンテナＡＮＴ＃２としている）における受信時刻測定用の２番目のパルス波２０２、および３本目のアンテナ（ここではアンテナＡＮＴ＃３としている）における受信時刻測定用の３番目のパルス波２０３が含まれている。

このようなフレームが送信されると、アンテナＡＮＴ＃１において受信されるフレームのプリアンブルが用いられてフレーム同期部１０３によって同期が確立される。プリアンブルおよび測距パルスは、いずれも既知のパターンでパルス波が配置されているため、フレーム同期によってフレームの先頭が検出されれば、おおよそのパルス波２０１の受信時刻Ｔ１が判明する。そこで、受信時刻測定部１０５によって、アンテナＡＮＴ＃１における１番目のパルス波２０１が受信される受信時刻Ｔ１が実際に測定される。

このとき、図４に示すように、アンテナＡＮＴ＃２においては既に１番目のパルス波２０１が受信されてしまっているが、測距パルスのパルス波間の間隔が適切に調整されているため、受信時刻Ｔ１からパルス幅と最大伝搬遅延の合計時間が経過した時刻Ｔ２においてスイッチ１０１をアンテナＡＮＴ＃２に切り替えることにより、アンテナＡＮＴ＃２における２番目のパルス波２０２の受信時刻を測定することができる。そして、次に時刻Ｔ３においてスイッチ１０１をアンテナＡＮＴ＃３に切り替えることにより、アンテナＡＮＴ＃３における３番目のパルス波２０３の受信時刻を測定することができる。以後、同様に、スイッチ１０１が時刻Ｔ４に切り替えられ、４本目のアンテナ（例えばアンテナＡＮＴ＃４）における４番目のパルス波（図示せず）の受信時刻が測定される。

本実施の形態においては、測定範囲内の最大伝搬遅延を考慮してアンテナ切替のタイミングを決定しているため、２番目のパルス波２０２および３番目のパルス波２０３は、すべてのアンテナについてそれぞれ時刻Ｔ２と時刻Ｔ３の間および時刻Ｔ３と時刻Ｔ４の間に必ず受信される。このため、各アンテナにおける受信時刻の測定が別々の時刻に実行され、アンテナを切り替えながら１つの受信時刻測定部１０５で受信時刻を測定することが可能となる。また、フレーム同期についても、１本目のアンテナ（アンテナＡＮＴ＃１）のみの受信フレームに対してフレーム同期部１０３が同期確立するため、高い時間分解能が要求される検波部１０２および受信時刻測定部１０５は、１つだけあれば良いことになる。結果として、時間分解能を低下させることなく、測定装置１００のコストを削減することができる。

ところで、本実施の形態においては、最大伝搬遅延を考慮してアンテナ切替のタイミングが決定されている。最大伝搬遅延は、測定範囲内のいずれか２つのアンテナにおける最長距離に対応する。例えば測定範囲が図５に示すような長方形である場合、この測定範囲内では長方形の対角線が最長距離であるので、アンテナＡＮＴ＃１の位置の移動端末Ｍが送信してからアンテナＡＮＴ＃３が受信するまでの時間が最大伝搬遅延Δｔとなる。換言すれば、アンテナＡＮＴ＃１によって受信されたパルス波と同一のパルス波は、遅くともアンテナＡＮＴ＃１における受信時刻から最大伝搬遅延Δｔが経過するまでにはすべてのアンテナによって受信されることになる。同様に、アンテナＡＮＴ＃３によって受信されたパルス波と同一のパルス波は、早くともアンテナＡＮＴ＃３における受信時刻より最大伝搬遅延Δｔ前以内にはすべてのアンテナによって受信されていることになる。

そこで、図６に示すように、１本目のアンテナにおける受信フレームを基準受信フレームとすると、基準受信フレームに対して最も遅く受信され得る仮想的な最遅受信フレームでは、基準受信フレームのパルス波が受信されてから最大伝搬遅延Δｔが経過後に受信されることになる。したがって、切替制御部１０６によるスイッチ１０１の切替タイミングとしては、基準受信フレームにおけるパルス波の受信後、最大伝搬遅延Δｔとパルス幅Ｔｐの合計時間が経過した後であることが必要となる。こうすることにより、基準受信フレームを受信するアンテナにおいて受信時刻が測定されたパルス波と同一のパルス波については、他のどのアンテナからもスイッチ１０１を経由して検波部１０２へ出力されることがなくなる。

また、基準受信フレームに対して最も早く受信され得る仮想的な最早受信フレームでは、基準受信フレームのパルス波が受信されるよりも最大伝搬遅延Δｔだけ前に受信されることになる。したがって、切替制御部１０６によるスイッチ１０１の切替タイミングとしては、基準受信フレームにおけるパルス波の受信時刻よりも最大伝搬遅延Δｔ以前であることが必要となる。こうすることにより、基準受信フレームを受信するアンテナにおいて受信時刻が測定されたパルス波の次のパルス波については、必ずアンテナ切替後にすべてのアンテナにおいて受信されることになり、どのような順序でアンテナを切り替えても、必ずアンテナの切り替え順序に応じたパルス波がスイッチ１０１を経由して検波部１０２へ出力されることになる。

以上のことから、切替制御部１０６は、図６に示すように、１本目のアンテナにおいて１番目のパルス波が受信されてから最大伝搬遅延Δｔとパルス幅Ｔｐの合計時間経過後であって、かつ、１本目のアンテナにおける２番目のパルス波の受信予定時刻より最大伝搬遅延Δｔ以上前の時間を２本目のアンテナに切り替える切替タイミング設定領域とする。同様の考え方で３本目以降のアンテナに切り替える切替タイミングを決定することにより、スイッチ１０１がｎ本目のアンテナに接続されている間にｎ番目のパルス波が受信され、各アンテナにおける受信時刻の測定を確実に実行することができる。

なお、フレームにおけるパルス波の平均的な繰り返し周波数を例えば１ＭＨｚ（メガヘルツ）とし、測定範囲を２０ｍ四方の正方形とすれば、パルス波間の平均的な間隔は、１μｓ（マイクロ秒）となり、測定範囲内での最大伝搬遅延Δｔは、電波が約２８ｍ（すなわち測定範囲の対角線の長さ）を伝搬される時間に相当する。したがって、最大伝搬遅延Δｔは、およそ１００ｎｓ（ナノ秒）となり、平均的なパルス波間の間隔１μｓ、すなわち１０００ｎｓ、よりも十分小さく、パルス波間にアンテナの切替タイミングを設定することは容易である。

以上のように、本実施の形態によれば、受信時刻を測定する順序に応じたパルス波のみが受信される切替タイミングでアンテナを切り替えながら、移動端末から送信されるパルス波の受信時刻を測定し、各アンテナにおけるパルス波の受信時刻を同一パルス波の受信時刻に補正した上でアンテナ間での受信時刻の時間差を求め、移動端末の位置を特定する。このため、受信時刻の測定や同期など高い時間分解能が必要とされる回路１つのみで複数のアンテナにおける受信時刻を測定することができ、コストの削減を図りつつ、移動端末から送信された電波の受信時刻を高い時間分解能で測定することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の特徴は、フレーム中のデータ部分を復号する際に、移動端末から最も近い位置にあるアンテナによって受信されたフレームを用いる点である。

図７は、本実施の形態に係る測位システムの要部構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図７においては、図１に示す測定装置１００の切替制御部１０６および復号部１１１がそれぞれ切替制御部３０１および復号部３０２に変更されている。

切替制御部３０１は、補正部１０８によって補正された各アンテナにおける受信時刻から、受信時刻が最も早いアンテナを移動端末Ｍから最も近いアンテナであるとして、スイッチ１０１をこのアンテナに接続するように切り替える。すなわち、切替制御部３０１は、実施の形態１で述べた受信時刻の補正処理によって得られる受信時刻から、移動端末Ｍの直近のアンテナがどのアンテナであるか判断し、スイッチ１０１を切り替える。

復号部３０２は、切替制御部３０１によってスイッチ１０１が切り替えられた後、移動端末Ｍの直近のアンテナにおいて受信されたフレームのデータ部分を復号する。すなわち、復号部３０２は、移動端末Ｍとの距離が小さく、電波強度が大きいアンテナにおける受信フレームのデータ部分を復号する。

次いで、上記のように構成された測位システムにおける移動端末Ｍの位置特定の動作を図８に示すフロー図を参照しながら説明する。なお、同図において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

まず、アンテナＡＮＴ＃１によって移動端末Ｍから送信されたフレームが受信され（ステップＳ１０１）、このフレームは、測定装置１００のスイッチ１０１を経由して、検波部１０２によって検波され（ステップＳ１０２）、フレーム同期部１０３によって同期が確立される（ステップＳ１０３）。

その後、受信フレームのプリアンブルのパターンに対応する測距パルスのパターンがパルス位置記憶部１０４から受信時刻測定部１０５へ出力され、受信時刻測定部１０５によって、１番目のパルス波の受信時刻が測定される（ステップＳ１０４）。以下、実施の形態１と同様に、切替制御部１０６によってスイッチ１０１が切り替えられながら（ステップＳ１０６）、すべてのアンテナにおける測定順序に応じたパルス波の受信時刻が測定される。

そして、すべてのアンテナにおける受信時刻測定が完了すると（ステップＳ１０５Ｙｅｓ）、補正部１０８によって各アンテナにおける測定結果が補正され（ステップＳ１０７）、補正後の受信時刻が切替制御部３０１へ通知される。また、補正後の受信時刻から２本のアンテナにおける時間差が時間差算出部１０９によって算出され（ステップＳ１０８）、算出された時間差から位置特定部１１０によって移動端末Ｍの位置が特定される（ステップＳ１０９）。

また、切替制御部３０１によって、各アンテナにおける補正後の受信時刻から移動端末Ｍの直近のアンテナがどのアンテナであるか判断される。そして、切替制御部３０１によって、スイッチ１０１が切り替えられ、移動端末Ｍの直近のアンテナが検波部１０２に接続される（ステップＳ２０１）。アンテナが切り替えられた後、このアンテナによって受信された受信フレームは、フレーム同期部１０３によって同期が確立され、復号部３０２によって、フレーム中のデータ部分が復号される（ステップＳ２０２）。

このとき、復号部３０２が復号するフレームは、移動端末Ｍの直近のアンテナによって受信されたものであるため、電波強度が大きく伝搬路での劣化が少ない。したがって、復号部３０２における復号結果の精度が向上し、より正確な復号情報を得ることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、移動端末Ｍの位置を特定後、スイッチを移動端末Ｍの直近のアンテナに切り替え、このアンテナにおいて受信されたフレームのデータを復号するため、復号の精度を向上することができる。

なお、上記実施の形態２においては移動端末Ｍの直近のアンテナにおける受信フレームを復号するものとしたが、一度移動端末Ｍの位置が特定されてしまえば、例えば移動端末Ｍから最も遠いアンテナにおける受信フレームを復号したり、移動端末Ｍからの距離が平均的なアンテナにおける受信フレームを復号したりすることも当然可能である。

また、上記実施の形態２においては、移動端末Ｍの直近のアンテナへ切り替えた後に受信されるフレームを復号するものとしたが、例えば復号部３０２において各アンテナから受信されるフレームを蓄積しておき、位置特定部１１０によって移動端末Ｍの位置が特定された後に、移動端末Ｍの直近のアンテナを判断・選択し、このアンテナに対応する蓄積データを復号するようにしても良い。

このとき、１本目のアンテナにおける受信フレーム以外についてはフレーム同期部１０３による同期確立が実行されていないが、受信時刻測定部１０５における直近アンテナの受信時刻測定結果から、データ部分のタイミングを求めることが可能である。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の特徴は、各アンテナについて複数回パルス波の受信時刻を測定し、フレーム中のデータ部分を復号する際に、受信時刻の測定状態が良好なアンテナによって受信されたフレームを用いる点である。

図９は、本実施の形態に係る測位システムの要部構成を示すブロック図である。同図において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図９においては、図１に示す測定装置１００の切替制御部１０６、測定結果保持部１０７、および復号部１１１がそれぞれ切替制御部４０２、測定結果保持部４０１、および復号部４０３に変更されている。

測定結果保持部４０１は、受信時刻測定部１０５によって同一のアンテナに関して複数回測定される受信時刻をそれぞれのアンテナごとに保持し、補正部１０８へ出力する。また、測定結果保持部４０１は、アンテナごとに受信時刻が測定された回数のうち、正しく受信時刻が測定された回数を切替制御部４０２へ通知する。

なお、本実施の形態に係る補正部１０８は、各アンテナについて、受信時刻の代表値を決定する。具体的には、補正部１０８は、例えば最新の受信時刻や受信時刻の平均値などを各アンテナの受信時刻の代表値とする。

切替制御部４０２は、アンテナごとの受信時刻の測定回数が所定回数となるように、アンテナを切り替える切替タイミングを決定し、同一のアンテナにおいて所定数のパルス波が受信されるたびにスイッチ１０１を切り替える。ただし、切替制御部４０２は、実施の形態１における切替制御部１０６と同様に、測距パルスのパターンおよび最大伝搬遅延から適切な切替タイミングを決定し、各アンテナについて複数のパルス波の受信時刻が測定されるようにスイッチ１０１を切り替える。

また、切替制御部４０２は、測定結果保持部４０１からアンテナごとの正しく受信時刻が測定された回数が通知されると、正しく受信時刻が測定された回数の割合が最も大きいアンテナを測定状態が良好なアンテナと決定する。そして、切替制御部４０２は、スイッチ１０１を測定状態が良好なアンテナに接続するように切り替える。

復号部４０３は、切替制御部４０２によってスイッチ１０１が切り替えられた後、測定状態が良好なアンテナにおいて受信されたフレームのデータ部分を復号する。すなわち、復号部４０３は、受信時刻を測定するためのパルス波を確実に受信し、伝搬環境が良好なアンテナにおける受信フレームのデータ部分を復号する。

次いで、上記のように構成された測位システムにおける移動端末Ｍの位置特定の動作を図１０に示すフロー図を参照しながら説明する。なお、同図において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

まず、アンテナＡＮＴ＃１によって移動端末Ｍから送信されたフレームが受信され（ステップＳ１０１）、このフレームは、測定装置１００のスイッチ１０１を経由して、検波部１０２によって検波され（ステップＳ１０２）、フレーム同期部１０３によって同期が確立される（ステップＳ１０３）。

その後、受信フレームのプリアンブルのパターンに対応する測距パルスのパターンがパルス位置記憶部１０４から受信時刻測定部１０５へ出力され、受信時刻測定部１０５によって、１番目のパルス波の受信時刻が測定される（ステップＳ１０４）。本実施の形態においては、切替制御部４０２の制御によって、同一のアンテナに関して所定回数の受信時刻測定が実行されるまではスイッチ１０１が切り替えられないため、１本目のアンテナにおける受信時刻の測定が所定回数に満たない場合は（ステップＳ３０１Ｎｏ）、引き続き２番目以降のパルス波の受信時刻が測定される（ステップＳ１０４）。なお、ここでの所定回数は、測定対象のパルス波の数に対応しており、パルス波の受信状況などにより、実際にパルス波が測定される回数は所定回数以下となる。

そして、１本目のアンテナについて所定回数の受信時刻測定が行われると（ステップＳ３０１Ｙｅｓ）、切替制御部４０２によってすべてのアンテナにおける受信時刻の測定が完了したか否かが判断され（ステップＳ１０５）、実施の形態１と同様に、アンテナの切り替えと受信時刻の測定が繰り返される。各アンテナにおける所定回数の受信時刻測定結果は、測定結果保持部４０１によって保持される。

そして、すべてのアンテナにおける受信時刻測定が完了すると（ステップＳ１０５Ｙｅｓ）、補正部１０８によって各アンテナにおける測定結果が補正され（ステップＳ１０７）、補正後の受信時刻から２本のアンテナにおける時間差が時間差算出部１０９によって算出され（ステップＳ１０８）、算出された時間差から位置特定部１１０によって移動端末Ｍの位置が特定される（ステップＳ１０９）。

一方、測定結果保持部４０１においては、それぞれのアンテナについて、複数のパルス波の受信時刻測定結果が保持されており、各アンテナにおいて実際にパルス波の受信時刻が測定された回数が切替制御部４０２へ通知される。そして、切替制御部４０２によって、測定対象となったパルス波の数のうち実際に受信時刻が測定された数の割合がアンテナごとに求められ、実際に測定された回数の割合が最も高いアンテナが測定状態良好なアンテナと決定される。さらに、切替制御部４０２によって、スイッチ１０１が切り替えられ、測定状態が良好なアンテナが検波部１０２に接続される（ステップＳ３０２）。アンテナが切り替えられた後、このアンテナによって受信された受信フレームは、フレーム同期部１０３によって同期が確立され、復号部４０３によって、フレーム中のデータ部分が復号される（ステップＳ３０３）。

このとき、復号部４０３が復号するフレームは、受信時刻の測定状態が良好なアンテナによって受信されたものであるため、伝搬環境が良好であると考えられる。したがって、復号部４０３における復号結果の精度が向上し、より正確な復号情報を得ることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、各アンテナについて複数のパルス波を対象に受信時刻を測定した後、実際に測定されたパルス波の数が多い測定状態が良好なアンテナに切り替え、このアンテナにおいて受信されたフレームのデータを復号するため、復号の精度を向上することができる。

なお、上記実施の形態３においては測定状態が良好なアンテナにおける受信フレームを復号するものとしたが、受信時刻が実際に測定された回数の割合から各アンテナにおける伝搬環境を推定し、所望の伝搬環境にあるアンテナにおける受信フレームを復号することが可能である。

また、上記実施の形態３においては、受信時刻の測定後に受信されるフレームを復号するものとしたが、受信時刻の測定中に、例えば復号部４０３において各アンテナから受信されるフレームを蓄積しておき、すべてのアンテナに関する受信時刻の測定が完了した後に、測定状態が良好なアンテナによって受信されたフレームを選択して復号するようにしても良い。

このとき、１本目のアンテナにおける受信フレーム以外についてはフレーム同期部１０３による同期確立が実行されていないが、受信時刻測定部１０５における良好アンテナの受信時刻測定結果から、データ部分のタイミングを求めることが可能である。

なお、上記各実施の形態においては、受信時刻の測定中にアンテナを切り替える順序を便宜上アンテナＡＮＴ＃１、アンテナＡＮＴ＃２、アンテナＡＮＴ＃３、およびアンテナＡＮＴ＃４の順としたが、一度移動端末Ｍの位置が特定された後は、例えば移動端末Ｍに近いアンテナから順に受信時刻を測定するようにしても良い。これにより、測定範囲内に冗長な数のアンテナが設置されている場合は、電界強度が大きく測定状態が良好であると考えられる近くのアンテナを優先して受信時刻を測定することにより、必要最低限のアンテナに関する受信時刻の測定のみを行って迅速に移動端末Ｍの位置を特定することができる。

また、上記各実施の形態においては、パルス波の受信時刻の測定と移動端末Ｍの位置特定とを同一の装置で行うものとしたが、これらの処理を別の装置で行っても良い。すなわち、例えば測定装置が複数のアンテナにおけるパルス波の受信時刻を測定し、得られた測定結果を基に計算サーバなどが時間差を算出して移動端末の位置を特定しても良い。

（付記１）既知のタイミングで配置された複数のパルス波を含むフレームを送信する移動端末の位置を特定する測位システムであって、
各々既知の位置に設置され、前記移動端末から送信されるフレームを受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナを順次切り替える切替手段と、
前記切替手段によって切り替えられたアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波であって、当該アンテナの切替順序に対応するパルス波の受信時刻を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定されたパルス波の受信時刻から前記切替手段におけるアンテナの切替タイミングを設定し、前記複数のアンテナの切り替えを制御する制御手段と
を有することを特徴とする測位システム。

（付記２）前記制御手段は、
前記測定手段によって受信時刻が測定されたパルス波を含むフレームにおける各パルス波のタイミングから測位対象範囲内で発生し得るパルス波の最大伝搬遅延時間およびパルス波のパルス幅時間の合計時間以上が経過した時刻に切替タイミングを設定することを特徴とする付記１記載の測位システム。

（付記３）前記制御手段は、
前記測定手段によって受信時刻が測定されたパルス波を含むフレームにおける各パルス波のタイミングより測位対象範囲内で発生し得るパルス波の最大伝搬遅延時間以上前の時刻に切替タイミングを設定することを特徴とする付記１記載の測位システム。

（付記４）前記制御手段は、
前記複数のアンテナのうち最も離れた２つのアンテナ間をパルス波が伝搬する時間に相当する最大伝搬遅延時間を用いて切替タイミングを設定することを特徴とする付記２または付記３記載の測位システム。

（付記５）前記測定手段によって測定されたすべてのパルス波の受信時刻を同一のパルス波の受信時刻に補正する補正手段と、
前記補正手段によって補正された後のすべてのパルス波の受信時刻の時間差を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された時間差に基づいて前記移動端末の位置を特定する特定手段と
をさらに有することを特徴とする付記１記載の測位システム。

（付記６）前記補正手段は、
前記複数のアンテナから前記切替手段へパルス波を伝送するケーブルそれぞれのケーブル長による伝送時間の差異を補正することを特徴とする付記５記載の測位システム。

（付記７）前記複数のアンテナは、
既知パターンの信号からなるプリアンブル部分を含むフレームを受信し、
前記制御手段は、
前記プリアンブル部分のパターンに対応して規定されたフレーム中の各パルス波のタイミングを用いて切替タイミングを設定することを特徴とする付記１記載の測位システム。

（付記８）前記複数のアンテナは、
前記移動端末に関する情報を示す信号からなるデータ部分を含むフレームを受信し、
前記データ部分を復号する復号手段をさらに有することを特徴とする付記１記載の測位システム。

（付記９）前記復号手段は、
前記複数のアンテナのうち前記移動端末の位置に最も近い直近アンテナによって受信されたフレームのデータ部分を復号することを特徴とする付記８記載の測位システム。

（付記１０）前記測定手段は、
各アンテナにつき切替順序に対応する複数のパルス波の受信時刻を測定し、
前記復号手段は、
前記複数のアンテナのうち前記測定手段によって受信時刻が実際に測定されたパルス波の割合が最も大きい良好アンテナによって受信されたフレームのデータ部分を復号することを特徴とする付記８記載の測位システム。

（付記１１）既知のタイミングで配置された複数のパルス波を含むフレームが既知の位置に設置された複数のアンテナにおいて受信される受信時刻を測定する測定装置であって、
前記複数のアンテナを順次切り替える切替手段と、
前記切替手段によって切り替えられたアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波であって、当該アンテナの切替順序に対応するパルス波の受信時刻を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定されたパルス波の受信時刻から前記切替手段におけるアンテナの切替タイミングを設定し、前記複数のアンテナの切り替えを制御する制御手段と
を有することを特徴とする測定装置。

（付記１２）既知のタイミングで配置された複数のパルス波を含むフレームが既知の位置に設置された複数のアンテナにおいて受信される受信時刻を測定する測定方法であって、
いずれか１つのアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波の受信時刻を測定する第１測定工程と、
前記第１測定工程にて測定された受信時刻からアンテナの切替タイミングを設定する設定工程と、
前記設定工程にて設定された切替タイミングにおいてアンテナを切り替える切替工程と、
前記切替工程にて切り替えられたアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波であって、当該アンテナの切替順序に対応するパルス波の受信時刻を測定する第２測定工程と
を有することを特徴とする測定方法。

本発明は、コストの削減を図りつつ、移動端末から送信された電波の受信時刻を高い時間分解能で測定する場合に適用することができる。

実施の形態１に係る測位システムの要部構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るフレーム構成の一例を示す図である。 実施の形態１に係る位置特定の動作を示すフロー図である。 実施の形態１に係るアンテナ切替を説明する図である。 実施の形態１に係る最大伝搬遅延を説明する図である。 実施の形態１に係る切替タイミングを説明する図である。 実施の形態２に係る測位システムの要部構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る位置特定の動作を示すフロー図である。 実施の形態３に係る測位システムの要部構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る位置特定の動作を示すフロー図である。

符号の説明

１０１ スイッチ
１０２ 検波部
１０３ フレーム同期部
１０４ パルス位置記憶部
１０５ 受信時刻測定部
１０６、３０１、４０２ 切替制御部
１０７、４０１ 測定結果保持部
１０８ 補正部
１０９ 時間差算出部
１１０ 位置特定部
１１１、３０２、４０３ 復号部

Claims (8)

1. 既知のタイミングで配置された複数のパルス波を含むフレームを送信する移動端末の位置を特定する測位システムであって、
   各々既知の位置に設置され、前記移動端末から送信されるフレームを受信する複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナを順次切り替える切替手段と、
   前記切替手段によって切り替えられたアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波であって、当該アンテナの切替順序に対応するパルス波の受信時刻を測定する測定手段と、
   前記測定手段によって測定されたパルス波の受信時刻から前記切替手段におけるアンテナの切替タイミングを設定し、前記複数のアンテナの切り替えを制御する制御手段と
   を有することを特徴とする測位システム。
2. 前記制御手段は、
   前記測定手段によって受信時刻が測定されたパルス波を含むフレームにおける各パルス波のタイミングから測位対象範囲内で発生し得るパルス波の最大伝搬遅延時間およびパルス波のパルス幅時間の合計時間以上が経過した時刻に切替タイミングを設定することを特徴とする請求項１記載の測位システム。
3. 前記制御手段は、
   前記測定手段によって受信時刻が測定されたパルス波を含むフレームにおける各パルス波のタイミングより測位対象範囲内で発生し得るパルス波の最大伝搬遅延時間以上前の時刻に切替タイミングを設定することを特徴とする請求項１記載の測位システム。
4. 前記測定手段によって測定されたすべてのパルス波の受信時刻を同一のパルス波の受信時刻に補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された後のすべてのパルス波の受信時刻の時間差を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された時間差に基づいて前記移動端末の位置を特定する特定手段と
   をさらに有することを特徴とする請求項１記載の測位システム。
5. 前記補正手段は、
   前記複数のアンテナから前記切替手段へパルス波を伝送するケーブルそれぞれのケーブル長による伝送時間の差異を補正することを特徴とする請求項４記載の測位システム。
6. 前記複数のアンテナは、
   前記移動端末に関する情報を示す信号からなるデータ部分を含むフレームを受信し、
   前記データ部分を復号する復号手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載の測位システム。
7. 既知のタイミングで配置された複数のパルス波を含むフレームが既知の位置に設置された複数のアンテナにおいて受信される受信時刻を測定する測定装置であって、
   前記複数のアンテナを順次切り替える切替手段と、
   前記切替手段によって切り替えられたアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波であって、当該アンテナの切替順序に対応するパルス波の受信時刻を測定する測定手段と、
   前記測定手段によって測定されたパルス波の受信時刻から前記切替手段におけるアンテナの切替タイミングを設定し、前記複数のアンテナの切り替えを制御する制御手段と
   を有することを特徴とする測定装置。
8. 既知のタイミングで配置された複数のパルス波を含むフレームが既知の位置に設置された複数のアンテナにおいて受信される受信時刻を測定する測定方法であって、
   いずれか１つのアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波の受信時刻を測定する第１測定工程と、
   前記第１測定工程にて測定された受信時刻からアンテナの切替タイミングを設定する設定工程と、
   前記設定工程にて設定された切替タイミングにおいてアンテナを切り替える切替工程と、
   前記切替工程にて切り替えられたアンテナにおいて受信されたフレーム中のパルス波であって、当該アンテナの切替順序に対応するパルス波の受信時刻を測定する第２測定工程と
   を有することを特徴とする測定方法。

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