JP2008298707A - 位置検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】位置検出のための演算処理が簡易な位置検出システムを提供する。
【解決手段】移動局６から所定強度の電波信号が発信されており，移動局６からの電波信号を受信するアンテナ２，３，４，５の中から，少なくとも２個のアンテナ２，３を抽出し，抽出したアンテナ２，３について，それぞれの受信電力に対応する各アンテナ２，３から移動局６までの各距離，或いは，各アンテナ２，３に対する移動局６の各方位を導出し，抽出された各アンテナ２，３から移動局６までの各距離，或いは各方位に基づいて移動局６の位置座標を算出するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は，電波信号を発信する移動局の位置を検出する位置検出システムに関するものである。

工場等において，物流管理を行うためには，物品を運搬する車両や台車等の現在位置を把握する必要がある。車両や台車等，移動体の現在位置を把握するために，ＧＰＳ（全地球測位システム）を用いることも可能である。しかしながら，移動体が，ＧＰＳ衛星からの電波信号を受信できない場所を移動するとき，ＧＰＳによっては移動体の現在位置を把握することができない。

そこで，図８に示すように，固定局９１と，移動局９２に搭載された複数の無線通信手段９２ａ，９２ｂとの間で無線ＬＡＮ通信による信号の送受信が行われるようにして，それぞれ異なる位置に配置した複数の受信装置９３，９４，９５によって，移動局９２の各無線通信手段９２ａ，９２ｂと固定局９１との間で送受信される信号を受信し，信号を受信した時刻等のデータを含む受信測定結果を，ＬＡＮ９６を経由してサーバ９７に送信し，サーバ９７は，各受信装置９３，９４，９５から送信された受信測定結果，受信装置９３，９４，９５の位置，及び固定局９１の位置等により移動局９２の位置を推定する（例えば，特許文献１）。
特開２００５−１１７４４０号公報

しかしながら，上記のような位置検出システムによれば，固定局９１と移動局９２の他にも，サーバ９７とＬＡＮ９６を介して接続された多数の受信装置９３，９４，９５が必要であり，また，これらを各場所に設置しなければならないで，構成要素が多く設置作業が煩雑であり，更には，移動局９２の位置を推定するために，受信装置９３，９４，９５により信号を受信した時刻に関する時刻データを用いるので，時刻データに含まれるクロック誤差を補正するための処理が必要となり，移動局の位置を推定するための処理手順が複雑になる。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，位置検出のための演算処理が簡易な位置検出システムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，所定強度の電波信号を発信する移動局の位置を検出する位置検出システムであって，以下（１）と（２）の構成要素を具備している。
（１）前記移動局から発信された電波信号を受信する複数のアンテナ。
（２）各前記アンテナに接続され，前記各アンテナの受信電力に対応する信号が入力される演算手段。
該演算手段によって，前記複数のアンテナの中から，少なくとも２個の前記アンテナを抽出し，抽出した各前記アンテナについて，それぞれの受信電力に対応する前記各アンテナから前記移動局までの各距離，或いは，前記各アンテナに対する前記移動局の各方位を導出し，前記抽出された各アンテナから前記移動局までの各距離，或いは各方位に基づいて前記移動局の位置座標を算出する。

上記本発明の位置検出システムによれば，移動局の位置を検出するために，アンテナから移動局に電波信号を送信した時刻や，アンテナが移動局からの電波信号を受信した時刻等の時刻データを取得する必要がなく，このような時刻データを取得するための手段，例えばクロック等を用いる必要がなく，また，時刻データの誤差を補正する必要もないので，移動局の位置を算出するための処理手順を，移動局の位置検出のために時刻データを用いる場合に比べて，簡素化することができる。

演算手段は，以下のようにして，抽出した各アンテナの各受信電力に基づき，移動局の位置座標を算出する。
各アンテナが指向性を有するとき，一般的なレーダ方程式によれば，各アンテナが移動局から発信された電波信号を受信したことによる受信電力は，各アンテナから移動局までの距離，及び各アンテナに対する移動局の方位（各アンテナと移動局を結ぶ直線と，各アンテナの送受信面の法線とが成す角度）に応じて変化する。
更に，移動局が，各アンテナから所定間隔を介する面内を移動するとき，抽出された各アンテナから移動局までの距離は，これらアンテナに対する移動局の方位によって一義的に決まるものである。従って，演算手段は，各アンテナの受信電力に対応した各アンテナに対する移動局の方位を導出することができる。

演算手段により導出された各アンテナに対する移動局の方位が，それぞれθ１，θ２，…であるとき，演算手段は，更に，移動局が移動する面において各アンテナに対する移動局の方位がそれぞれθ１，θ２，…となる円周の交点座標を算出し，該交点座標を移動局の位置として検出する。

尚，演算手段によって，各アンテナの上記受信電力に対応する各アンテナから移動局までの距離Ｘ１，Ｘ２，…を導出し，演算手段により，更に，移動局が移動する面において各アンテナまでの距離がＸ１，Ｘ２，…となる円周の交点座標を算出し，該交点座標を移動局の位置として検出する構成が可能であることは，いうまでもない。
また，無指向性のアンテナを用いるとき，各アンテナの受信電力は，各アンテナに対する移動局の方位によらず，各アンテナから移動局までの距離に対応するものであるので，演算手段は，上記のように導出したアンテナから移動局までの距離に基づき移動局の位置を検出する。

また，移動局が，各アンテナの周囲を移動するとき，各アンテナに対する移動局の方位θが一定であっても，各アンテナから移動局までの距離Ｘを一義的に決めることができない場合もある。しかし，一般的な指向性アンテナにおいて，移動局は，当該アンテナの受信電力に応じた一定の曲線ｆ（Ｘ，θ）上に存在可能であり，アンテナの受信電力が一定であるとき，該曲線ｆ（Ｘ，θ）は，移動局が該アンテナの受信面の正面に位置する場合，即ち，θ＝０°の場合，移動局がアンテナの側方に位置する他の場合に比べて，該アンテナから移動局までの距離が離れるものとなる。

そこで，抽出した各アンテナについて，各アンテナに対応した受信電力一定の曲線ｆ１（Ｘ１，θ１），ｆ２（Ｘ２，θ２），…が算出可能であり，演算手段は，これら曲線ｆ１（Ｘ１，θ１），ｆ２（Ｘ２，θ２）の交点座標を，移動局の位置として検出することができる。

尚，各アンテナの受信電力に対応した各アンテナに対する移動局の方位，各アンテナの受信電力に対応する各アンテナから移動局までの距離は，例えば，一般的なレーダ方程式を用いて算出することができる。また，演算手段が各アンテナについて，それぞれ各受信電力に対応する移動局の方位を示すテーブルを記憶しており，該テーブルから各アンテナに対する移動局の方位，或いは距離を導出する構成とすることも可能である。

考えられる構成においては，前記各アンテナは，所定方向からの受信電力を最大とし，前記所定方向から外れるに従って受信電力が減衰する指向性を有している。

移動局が各アンテナから何れの方向にある場合にも，各アンテナにより移動局から発信された電波信号を受信するためには，各アンテナを無指向性とすることが望ましいとも考えられる。
しかしながら，アンテナの受信電力に基づいて移動局の位置を正確に検出するためには，アンテナが，移動局から直接送信された電波信号のみを受信する必要がある。一方，移動局が工場内等の室内を移動するとき，移動局の移動する経路は壁面に囲まれているので，移動局から発信された電波信号が壁面に反射され，壁面に反射された電波信号がアンテナの受信面に入射することがある。
このとき，無指向性のアンテナでは，移動局から直接送信された電波信号だけではなく，壁面から反射された電波信号も受信してしまう。このようなアンテナの受信電力は，アンテナから移動局までの距離や，アンテナに対する移動局の方位に正確には対応しておらず，アンテナの受信電力に基づく移動局の位置検出を正確に行うことができない。
これに対して，上記指向性を有する各アンテナによれば，各アンテナから壁面に向かう方向を受信電力が最大となる上記所定方向から外す，具体的には略垂直方向とすることで，壁面から反射された電波信号が各アンテナに受信されることを防止することができる。従って，上記指向性を有するアンテナによれば，無指向性のアンテナに比べて，各アンテナの受信電力に基く移動局の位置検出を正確に行うことができる。

具体的な構成においては，前記複数のアンテナが，前記移動局の移動経路に沿って並設されると共に，該移動経路の全体に亘って設置されている。

このような構成によれば，移動局が移動経路内の何れの位置に存在する場合であっても，移動局の位置を検出することができる。

他の具体的な構成においては，互いに異なる方向に並設された前記アンテナの対を複数有し，これら複数のアンテナが正ｎ角形（ｎは偶数）の各々対向する辺の中央に配置されている。

このような構成によれば，移動局から発信された電波信号が，移動局の移動方向に沿って並設されたアンテナの対により受信されるので，移動局から発信された電波信号を受信したアンテナの対の並設方向を，移動局の移動方向として検出することができ，また，各対のアンテナの並設方向が全方向に亘り均一に分散しているので，移動局の移動方向が何れの方向であっても，移動局の移動方向の検出，及び移動局の位置の検出を同等に行うことができる。

具体的な構成においては，更に，以下（３）〜（６）の構成要素を具備する。
（３）前記移動局との間で電波信号による通信を行う固定局。
（４）該固定局と前記各アンテナの間に介在して接続された分配器。
（５）前記分配器と前記アンテナの間を流れる信号が，前記分配器から伝送されたものか否かを検知する検波器。
（６）前記各アンテナと，前記分配器及び前記演算手段を接続する分岐部に設けられ，前記検波器の検出結果によって，そこを経由する信号を，前記演算手段側に伝送させることなく前記各アンテナに伝送させる状態と，前記分配器側に伝送させる共に，前記演算手段にも伝送させる状態とを切替えるスイッチ。

該構成によれば，移動局との間で電波信号により通信を行うためのアンテナを，移動局の位置を検出するために移動局からの電波信号を受信するためのアンテナとして兼用することができ，通信用のアンテナと位置検出用のアンテナを別に設けた場合に比べて構成部品点数が少なくなり，設置作業を容易に行うことができる。

考えられる構成においては，前記複数のアンテナから２個のアンテナを抽出する場合において，前記２個のアンテナは，受信電力最大のアンテナと，受信電力第２位のアンテナである。

考えられる構成においては，前記複数のアンテナは何れも円偏波アンテナであり，互いに隣り合うアンテナの旋回方向が逆向きである。
当該構成によれば，複数のアンテナと移動局との間で送受信される電波信号は，互いに干渉することがない。

本発明の位置検出システムによれば，位置検出のための演算処理を簡易なものとすることができる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は，本願発明の位置検出システムの全体を示す側面図，図２は，アンテナの指向性を模式的に示す説明図，図３は，移動局の位置を検出するための方法について説明するための図，図４は，モジュールの構成を示すブロック図，図５は，他の実施形態を示す平面図，図６は，図５に示す実施形態の応用例を示す平面図，図７は，移動局の位置を検出するための他の方法について説明するための図である。

図１に，本発明の位置検出システムを，工場内の物流管理のために用いる一例を示す。この例においては，工場内で物品を運搬する車両７は，工場内の床面８２上の定められた移動経路を走行し，当該車両７に，所定強度の電波信号を発信する移動局６が搭載されている。移動局６は，車両７の走行に伴って，工場の床面８２と平行な面内を，車両７の移動経路に沿って移動する。この移動局６は，工場の天井８１部分に設置された固定局１０と，ＩＥＥＥ８０２.１１規格に対応した無線ＬＡＮ通信を行う。

固定局１０は固定局ユニット１内に設けられており，該固定局ユニット１に４台のアンテナ２，３，４，５が接続されている。固定局ユニット１内においては，固定局１０に接続された分配器１１（４分配器）が設置されており，４台のアンテナ２，３，４，５は，分配器１１を介して固定局１０に接続されている。

４台のアンテナ２，３，４，５は，工場の天井８１部分の移動局６が搭載された車両７の移動範囲を覆う領域に，車両７の移動経路に沿って，互いに等間隔，或いは適宜の間隔で並設されている。また，これらアンテナ２，３，４，５は，何れも，その送受信面２ａ，３ａ，４ａ，５ａを工場の床面８２に対向させた状態で固定されている。
具体的には，４台のアンテナ２，３，４，５の送受信面２ａ，３ａ，４ａ，５ａは，何れも，移動局６が移動する直線経路Ｐから１０ｍ程度離れており，４台のアンテナ２，３，４，５の設置間隔は，１０ｍ程度である。

これらアンテナ２，３，４，５は，図２に一点鎖線で示すような床面８２に向かって伸びる紡錘型，或いは涙滴型の指向性を有している。即ち，床面８２の垂直方向からの受信電力を最大とし，床面８２の垂直方向から外れるに従って受信電力が減衰する指向性を有している。
このようなアンテナ２，３，４，５によれば，移動局６が移動する経路Ｐ内において，移動局６が，各アンテナ２，３，４，５の各送受信面２ａ，３ａ，４ａ，５ａの正面方向の所定領域Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５内に位置するとき，移動局６から発信された電波信号は各アンテナ２，３，４，５により受信されるが，移動局６が，上記所定領域Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の外に位置するとき，移動局６から発信された電波信号が各アンテナ２，３，４，５により受信されることは殆どない。具体的には，各アンテナ２，３，４，５の利得は，何れも１２ｄＢｉ程度，半値角は±２５°程度である。この場合，各アンテナ２，３，４，５の送受信面２ａ，３ａ，４ａ，５ａの法線方向から±２５°の方向から発信された電波信号を各アンテナ２，３，４，５により受信した場合，各アンテナ２，３，４，５の送受信面２ａ，３ａ，４ａ，５ａの法線方向から発信された電波信号を受信した場合と比較して，電波信号の発信強度，及び移動局６から各アンテナ２，３，４，５までの距離が同一であっても，受信電力が半分になる。

図１に示すように，固定局ユニット１内においては，更に，４台のアンテナ２，３，４，５に接続された演算装置１２が設置され，４台のアンテナ２，３，４，５を，それぞれ分配器１１と演算装置１２とに接続する分岐部に，モジュール１３，１４，１５，１６が設けられている。このようにして，４台のアンテナ２，３，４，５は，それぞれモジュール１３，１４，１５，１６を介して分配器１１と演算装置１２の間で並列に接続されている。
これらモジュール１３，１４，１５，１６によって，４台のアンテナ２，３，４，５は，後述のように，固定局１０と移動局６との間の無線通信用と，移動局６の位置検出用に兼用可能となる。

４台のアンテナ２，３，４，５を，固定局１０と移動局６とが無線通信を行うための電波信号を送受信するために用いるとき，固定局１０から分配器１１に伝送された信号は，分配器１１により４分配され，分配器１１から４台のアンテナ２，３，４，５に向けてそれぞれ伝送される。
このとき，図４に示すように，分配器１１と各アンテナ２，３，４，５の間に介在する各モジュール１３，１４，１５，１６においては，それぞれが具備する検波器３１によって，分配器１１と各アンテナ２，３，４，５の間を流れる信号が分配器１１から各アンテナ２，３，４，５に向けて伝送されていることが検知されたとき，高周波スイッチ３２がオフ状態となる。このとき，分配器１１から各モジュール１３，１４，１５，１６に伝送された信号は，演算装置１２側に伝送されることなく，各モジュール１３，１４，１５，１６から各アンテナ２，３，４，５に伝送される。

尚，図１に示す分配器１１から４台のアンテナ２，３，４，５に略同一の信号が伝送されるように，分配器１１と４台のアンテナ２，３，４，５との間を接続するケーブルの長さを略均一にして信号の減衰によるバラツキを抑制することが望ましい。
このようにして，分配器１１から４台のアンテナ２，３，４，５に略同一の信号が伝送され，４台のアンテナ２，３，４，５から略同一の電波信号が発信される。

また，４台のアンテナ２，３，４，５は何れも円偏波アンテナであり，互いに隣り合うものの間で，旋回方向が逆向きとなっている。このことによって，これら４台のアンテナ２，３，４，５から発信された電波信号は，互いに干渉することなく移動局６に向けて送信され，移動局６に受信される。

一方，移動局６は，４台のアンテナ２，３，４，５に向けて所定強度の電波信号を発信する。
４台のアンテナ２，３，４，５は，移動局６の移動経路Ｐに沿って並設されると共に，移動局６の移動経路Ｐ全体に亘って配置されている。移動局６から発信された電波信号は，これらアンテナ２，３，４，５のうちの何れかであり，その受信領域に移動局６を含むものにより受信される。

図４に示す各アンテナ２，３，４，５に接続された各モジュール１３，１４，１５，１６において，高周波スイッチ３２は，検波器３１により分配器１１から各アンテナ２，３，４，５に向けて伝送される信号が検知されないとき，オン状態となっており，この状態で各アンテナ２，３，４，５により受信された電波信号は，分配器１１側へと伝送されると共に，移動局６の位置を検出するために演算装置１２側にも伝送される。

分配器１１側へと伝送された電波信号は，分配器１１により合成された後，分配器１１から固定局１０へと伝送され，固定局１０の通信モデムによりデータとして符合化される。

一方，演算装置１２側に伝送された電波信号は，各モジュール１３，１４，１５，１６内において，増幅された後に検波器３３に入力される。該検波器３３は，入力された電波信号を，その受信電力の大きさに応じた電圧信号に変換して出力する。この電圧信号は，更に，サンプリングホールド回路３４を介して演算装置１２に伝送される。
このようにして，各アンテナ２，３，４，５の受信電力の大きさに応じた電圧信号が，各アンテナ２，３，４，５に接続された各モジュール１３，１４，１５，１６から演算装置１２に伝送される。

図１に示す演算装置１２は，各モジュール１３，１４，１５，１６から伝送された各電圧信号，即ち，各アンテナ２，３，４，５の各受信電力に基づき，以下のような処理により，移動局６の位置を検出する。
演算装置１２は，先ず，４台のモジュール１３，１４，１５，１６から出力された電圧信号を比較し，４台のアンテナ２，３，４，５の中から，受信電力最大のアンテナ２と，受信電力第２位のアンテナ３を選択する。

一般的なレーダ方程式によれば，アンテナ２，３の受信電力は，移動局６の送信電力，移動局６の利得，各アンテナ２，３の利得，各アンテナ２，３から移動局６までの距離Ｘ１，Ｘ２による伝搬距離減衰，及びその他減衰をパラメータとする変数である。

移動局６が移動するとき，上記パラメータのうち，移動局６の位置によらないパラメータ，即ち移動局６の送信電力，移動局６の利得，及びその他減衰は一定であるから，各アンテナ２，３の受信電力は，各アンテナ２，３の利得，及び各アンテナ２，３から移動局６までの距離Ｘ１，Ｘ２による伝搬距離減衰の変化に応じて変化する。

ところで，図３に示す各アンテナ２，３の利得は，各アンテナ２，３の指向性に依存し，各アンテナ２，３の送受信面２ａ，３ａに対する移動局６の方位θ１，θ２，即ち，各アンテナ２，３と移動局６を結ぶ直線と，各アンテナ２，３の送受信面２ａ，３ａの法線とが成す角度をパラメータとする変数である。
また，各アンテナ２，３から移動局６までの距離Ｘ１，Ｘ２による伝搬距離減衰は，各アンテナ２，３から移動局６までの距離Ｘ１，Ｘ２をパラメータとする変数である。

このように，一般的なレーダ方程式によれば，移動局６が移動するとき，各アンテナ２，３の受信電力は，各アンテナ２，３の指向性に依存し，各アンテナ２，３から移動局６までの距離Ｘ１，Ｘ２，及び各アンテナ２，３の送受信面２ａ，３ａに対する移動局６の方位θ１，θ２の変化に応じて変化する。

更に，図１に示すように，移動局６が搭載された車両７は工場の床面８２上を走行するものであるから，図３に示すように，移動局６は，工場の床面８２と平行な面内を移動し，移動局６が移動する面は，工場の天井８１に設置された各アンテナ２，３の各送受信面２ａ，３ａと，それぞれ一定の間隔Ｔ１，Ｔ２を介して平行に対向している。従って，各アンテナ２，３から移動局６までの距離Ｘ１，Ｘ２は，各アンテナ２，３の送受信面２ａ，３ａに対する移動局６の方位θ１，θ２により，それぞれＴ１／ｃｏｓθ１，Ｔ２／ｃｏｓθ２と表現され，方位θ１，θ２により一義的に決まるものである。

このようにして，演算装置１２は，一般的なレーダ方程式を用いることによって，受信電力最大のアンテナ２の受信電力に対応している該アンテナ２の送受信面２ａに対する移動局６の方位θ１と，受信電力第２位のアンテナ３の受信電力に対応している該アンテナ３の送受信面３ａに対する移動局６の方位θ２を算出することができる。

演算装置１２により算出された受信電力最大のアンテナ２の送受信面２ａに対する移動局６の方位と，受信電力第２位のアンテナ３の送受信面３ａに対する移動局６の方位が，それぞれθ１，θ２であるとき，移動局６が移動する面内において，アンテナ２の送受信面２ａに対する方位がθ１となる位置座標，及びアンテナ３の送受信面３ａに対する方位がθ２となる位置座標は，それぞれ円周上に形成される。
そこで，演算装置１２は，次に，移動局６が移動する面内において，アンテナ２の送受信面２ａに対する方位がθ１となる円周と，アンテナ３の送受信面３ａに対する方位がθ２となる円周との交点座標を算出し，該交点座標を移動局６の位置として検出する。

尚，アンテナ２の送受信面２ａに対する方位がθ１となる円周と，アンテナ３の送受信面３ａに対する方位がθ２となる円周との交点が２個ある場合，演算装置１２は，移動局６の既知の移動経路Ｐと交わる交点座標を，移動局６の位置として検出することも可能である。
また，上記実施の形態においては，各アンテナ２，３の受信電力を各アンテナ２，３の送受信面２ａ，３ａに対する移動局６の方位θ１，θ２に対応しているものとして，移動局６の位置を検出したが，各アンテナ２，３の受信電力を各アンテナ２，３から移動局６までの距離Ｘ１，Ｘ２に対応しているものとして，移動局６の位置を検出する構成が可能であることは，いうまでもない。
このとき，演算装置１２によって，アンテナ２，３のそれぞれの受信電力に対応するアンテナ２，３から移動局６までの距離Ｘ１，Ｘ２を導出し，演算装置１２により，更に，移動局６が移動する面内においてアンテナ２，３までの距離が，それぞれＸ１，Ｘ２となる円周の交点座標を算出し，該交点座標を移動局６の位置として検出する。
更には，演算装置１２は，４台のアンテナ２，３，４，５について，それぞれ，各受信電力に対応する移動局６の方位，或いは距離を示すテーブルを記憶していてもよい。このような演算装置１２は，移動局６の位置を検出する際，各アンテナ２，３，４，５用のテーブルから，各アンテナ２，３，４，５の受信電力に対応する移動局６の方位，或いは距離を導出することができる。

ところで，受信電力Ｐｒのパラメータである伝搬距離減衰は，図１に示す工場内の壁８３や床面８２の配置，材料等により変化する場合もあるので，移動局６の位置を正確に検出するためには，予めこれら環境に依存する較正データを取得しておくことが望ましい。

演算装置１２は，このようにして，移動局６の位置を，各アンテナ２，３，４，５の受信電力に基づき検出する。
このように，演算装置１２は，固定局１０，或いは移動局６により電波信号を送受信した時刻データを取得することなく，移動局６の位置を検出することができるので，時刻データを取得するための手段，例えばクロック等を用いる必要がなく，また，時刻データの誤差を補正する必要もないので，移動局６の位置を検出するための処理手順を，移動局６の位置検出のために時刻データを用いる場合に比べて，簡素化することができる。
また，４台のアンテナ２，３，４，５を，固定局１０と移動局６との間の無線通信用と，移動局６の位置検出用に兼用できるので，通信用のアンテナと位置検出用のアンテナを別に設けた場合に比べて構成部品点数が少なくなり，設置作業を容易に行うことができる。

尚，上記実施例においては，大きい受信電力が得られることから，図３に示すように，受信電力最大のアンテナ２と，受信電力第２位のアンテナ３との組み合わせを用いて移動局６の位置として検出したが，受信電力最大のアンテナ２と受信電力第２位のアンテナ３の組み合わせ以外にも，他の２台，或いはそれ以上アンテナの組み合わせを採用することも可能である。

ところで，移動局６が，各アンテナ２，３，４，５に対して何れの方向にある場合にも，各アンテナにより移動局から発信された電波信号を受信するためには，各アンテナ２，３，４，５を無指向性とすることが望ましいとも考えられる。
しかしながら，各アンテナ２，３，４，５の受信電力に基づいて移動局６の位置を正確に検出するためには，各アンテナ２，３，４，５が，移動局６から直接送信された電波信号Ｄのみを受信する必要がある。一方，移動局６が工場内を移動するとき，移動局６から発信された電波信号が工場の壁面８３に反射され，工場の壁面８３に反射された電波信号Ｒが各アンテナ２，３，４，５の送受信面２ａ，３ａ，４ａ，５ａに入射することがある。
このとき，無指向性のアンテナでは，移動局６から直接送信された電波信号だけではなく，工場の壁面８３から反射された電波信号Ｒも受信してしまう。このようなアンテナの受信電力は，アンテナから移動局６までの距離や，アンテナに対する移動局６の方位に正確には対応しておらず，アンテナの受信電力に基づく移動局６の位置検出を正確に行うことができない。

このような無指向性のアンテナに対し，上述のような指向性を有する各アンテナ２，３，４，５は，移動局６の移動経路Ｐ内において，送受信面２ａ，３ａ，４ａ，５ａの正面方向の所定領域Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５内から発信された電波信号を受信するものであり，該所定領域外から発信された電波信号を受信することは殆どない。
このような指向性を有する各アンテナ２，３，４，５によれば，移動局６に移動経路Ｐを囲む工場の壁面８３は，当然に，上記所定領域Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５から外れているので，工場の壁面８３から反射された電波信号が各アンテナ２，３，４，５により受信されることは，殆どない。従って，演算装置１２は，上記処理手順によって，無指向性のアンテナを用いた場合に比べて，各アンテナ２，３，４，５の受信電力に基づく移動局６の位置を正確に検出することができる。

一方，図１に示す工場の壁面８３に反射された電波信号Ｒが，各アンテナ２，３，４，５に受信された場合であっても，演算装置１２が行う上記処理手順に，工場の壁面８３により反射された電波信号Ｒの寄与を各アンテナ２，３，４，５の受信電力から排除するための処理を追加することによって，上記と同様の方法により移動局６の座標位置を算出することができる。次に，壁面８３により反射された電波信号Ｒの寄与を各アンテナ２，３，４，５の受信電力から排除するための処理について説明する。

各アンテナ２，３，４，５の受信電力は，移動局６から直接送信された電波信号Ｄのみを受信しているとき，移動局６が各アンテナ２，３，４，５に接近，或いは各アンテナ２，３，４，５から離れることによって，移動局６の移動に応じて連続的に変化する。一方，壁面８３により反射された電波信号Ｒは，各アンテナ２，３，４，５に受信されるとき，移動局６から直接送信された電波信号Ｄと干渉する。このことによって，移動局６の移動に応じた各アンテナ２，３，４，５の受信電力の連続的な変化に，移動局６から直接送信された電波信号Ｄと反射された電波信号Ｒとの干渉によって，移動局６の移動に関わらず時間的に増減する変動が重畳される。
そこで，演算装置１２は，各アンテナ２，３，４，５の受信電力から反射された電波信号Ｒの寄与を排除するために，各モジュール１３，１４，１５，１６から伝送され，各アンテナ２，３，４，５の受信電力に対応する電圧信号（受信電力値データ）について，反射された電波信号Ｒと，直接送信された電波信号Ｄとの干渉による影響を打ち消すため，時間的に平均化する処理を行うか，或いは，移動局６の移動に関わりなく時間的に増減し，バラツキの大きな受信電力値データを削除する等の統計的手法を適用する。

図５に，本発明の位置検出手段における他の実施形態を示す。図１に示す実施形態においては，工場の天井８１部分に設置された４台のアンテナ２，３，４，５が，移動局６の移動経路Ｐに沿って一列に配置されていたが，図５に示す実施形態においては，工場の天井８１部分に設置された８台のアンテナ２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０が，正八角形の各々対向する辺の中央に配置されている。これら８台のアンテナ２０〜９０は，それぞれの送受信面を工場の床面に対向させた状態で固定されており，上記実施形態のアンテナと同様の指向性を有している。
これら８台のアンテナ２０〜９０から構成されるアンテナ群Ｇは，一方向に並設された一対のアンテナ３０，７０，該一対のアンテナ３０，７０の並設方向と直交する方向に並設された他の一対のアンテナ５０，９０，更に，一対のアンテナ３０，７０を結ぶ直線Ｌ４と他の一対のアンテナ５０，９０を結ぶ直線Ｌ２との交点Ｚを通り，直線Ｌ２，Ｌ４に対して４５°の方向に並設された一対のアンテナ４０，８０，該一対のアンテナ４０，８０の並設方向と直交する方向に並設された他の一対のアンテナ２０，６０から構成されている。

上記アンテナ群Ｇが接続された固定局ユニット１００は，図示していないが，上記実施形態の前記固定局ユニット同様，固定局，分配器（８分配器），モジュール，及び演算装置を具備している。この固定局ユニット１００は，上記実施形態の固定局ユニットに対して接続されるアンテナの台数が増えただけであり，上記実施形態の固定局ユニットと同様の構成を具備している。

移動局６から発信された電波信号は，アンテナ群Ｇのうち，移動局６の移動経路の方向に沿って配置された一対のアンテナ，例えば，アンテナ２０，６０に受信される。そして，各アンテナ２０，６０の各受信電力に基づいて，上記実施形態と同様の演算処理により移動局６の位置を検出することができる。
該実施形態によれば，移動局６の移動経路が既知でない場合であっても，移動局６から発信された電波信号が，Ｌ１方向に並設されたアンテナ２０，６０の対，Ｌ２方向に並設されたアンテナ５０，９０の対，Ｌ３方向に並設されたアンテナ４０，８０の対，Ｌ４方向に並設されたアンテナ３０，７０の対のうち，何れの対に受信されたのかによって，移動局６から発信された電波信号を受信したアンテナの対の並設方向を，移動局６の移動方向として検出することができる。
また，一対のアンテナ２０，６０の並設方向Ｌ１，一対のアンテナ５０，９０の並設方向Ｌ２，一対のアンテナ４０，８０の並設方向Ｌ３，一対のアンテナ３０，７０の並設方向Ｌ４は，全方向に亘り均一に分散しているので，移動局６の移動方向が何れの方向であっても，移動局６の移動方向の検出，及び移動局の位置の検出を同等に行うことができる。
図５においては，８台のアンテナ２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０が，正八角形の各々対向する辺の中央に配置されたアンテナ群Ｇを示したが，アンテナ群Ｇを構成する複数のアンテナが，正四角形等，他の正ｎ角形（ｎは偶数）の各々対向する辺の中央に配置されている場合にも同様の効果を得ることができる。
尚，アンテナ群Ｇは，正四角形，或いは正八角形の各々対向する辺の中央にアンテナを配置した構成が望ましい。これは，分配器として，信号を２の階乗に分配するものが製作しやすいこと，および，アンテナを１６台以上設けると，固定局から各アンテナまでのケーブル長が増え，且つアンテナ一台当たりの送信電力が減り，カバーエリアが狭くなるおそれがあるためである。

更には，図６に示すように，上記アンテナ群Ｇを複数用いて，１組のアンテナ群Ｇ０周囲に８組のアンテナＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇ８が配置されるようにして，各アンテナ群において，Ｌ１方向，Ｌ２方向，Ｌ３方向，Ｌ４方向に並設されたアンテナの対を備え，中央のアンテナ群Ｇ０においてＬ１方向，Ｌ２方向，Ｌ３方向，Ｌ４方向に並設された一方のアンテナ２０，９０，８０，７０と他方のアンテナ６０，７０，８０，９０が，それぞれ，他のアンテナ群においてＬ１方向，Ｌ２方向，Ｌ３方向，Ｌ４方向に並設されたアンテナ対の一方と共有されている構成とすることも可能である。
このような構成によれば，各アンテナ群の各方向に並設された各アンテナ対によって，移動局６の移動経路に沿って並設された各アンテナの受信電力に基づき，図１に示す上記実施形態と同様に，移動局６の位置検出を行うことができる。

尚，以上の実施の形態においては，４台，或いは８台のアンテナを用いたが，アンテナの台数を増やし，アンテナ間の間隔を狭くすることによって，移動局６の位置の検出，或いは，移動局６の移動方向の検出を，より高精度に行うことができる。また，図１に示す実施形態においては，移動局の移動範囲が拡大される場合であっても，アンテナの台数を増やすことによって，アンテナ間の間隔，即ち検出精度を変えることなく移動局の位置の検出を行うことができる。

また，上記実施形態は，図１に示すように，移動局６を搭載した車両７が工場の床面８２上を走行し，工場の床面８２と平行な一定の面内を移動する移動局６の位置を検出するものであったが，車両７がリフトに乗って移動する場合等，移動局６が，工場の床面８２に垂直な面内Ｍを移動する場合にも，演算装置１２は，上記実施形態と同様，各アンテナ２，３，４，５の各受信電力に基づき，移動局６の位置を検出することができる。

このとき，図７に示すように，各アンテナ２，３の送受信面２ａ，３ａに対する移動局６の方位θが一定であるときにも，各アンテナ２，３から移動局６までの距離Ｘを一義的に決めることができない。しかし，一般的なレーダ方程式によれば，通常の指向性アンテナの場合，移動局６の位置座標は，当該アンテナの受信電力に応じた一定の曲線ｆ（Ｘ，θ）上に存在可能であり，該アンテナの受信電力が一定であるとき，該曲線ｆ（Ｘ，θ）は，移動局が該アンテナの受信面の正面に位置する場合，即ち，θ＝０°の場合，移動局がアンテナの側方に位置する他の場合に比べて，該アンテナから移動局までの距離が離れるものとなる。

そこで，演算装置１２は，一般的なレーダ方程式を用いて，受信電力最大のアンテナ２の受信電力に対応する一定の曲線ｆ１（Ｘ１，θ１），及び受信電力第２位のアンテナ３の受信電力に対応する一定の曲線ｆ２（Ｘ２，θ２）を算出する。
次に，演算装置１２は，受信電力最大のアンテナ２の受信電力に対応する曲線（Ｘ１，θ１）と，受信電力第２位のアンテナ３の受信電力に対応する曲線（Ｘ２，θ２）とが，移動局６の移動面Ｍ内において重なる座標を算出し，この座標を移動局６の位置座標として検出する。

本発明は，工場等の物流管理等に利用できるものである。

本願発明の位置検出システムの全体を示す側面図。 アンテナの指向性を模式的に示す説明図。 移動局の位置を検出するための方法について説明するための図。 モジュールの構成を示すブロック図。 他の実施形態を示す平面図。 図５に示す実施形態の応用例を示す平面図。 移動局の位置を検出するための他の方法について説明するための図。 従来の位置検出システムを示す図。

符号の説明

１…固定局ユニット
２，３，４，５…アンテナ
６…移動局
７…車両
１０…固定局
１１…分配器
１２…演算装置
１３，１４，１５，１６…モジュール

Claims (7)

1. 所定強度の電波信号を発信する移動局の位置を検出する位置検出システムにおいて，
   前記移動局から発信された電波信号を受信する複数のアンテナと，
   各前記アンテナに接続され，前記各アンテナの受信電力に対応する信号が入力される演算手段を具備し，
   該演算手段によって，前記複数のアンテナの中から，少なくとも２個の前記アンテナを抽出し，抽出した各前記アンテナについて，それぞれの受信電力に対応する前記各アンテナから前記移動局までの各距離，或いは，前記各アンテナに対する前記移動局の各方位を導出し，前記抽出された各アンテナから前記移動局までの各距離，或いは各方位に基づいて前記移動局の位置座標を算出することを特徴とする位置検出システム。
2. 前記各アンテナは，所定方向からの受信電力を最大とし，前記所定方向から外れるに従って受信電力が減衰する指向性を有している請求項１に記載の位置検出システム。
3. 前記複数のアンテナが，前記移動局の移動経路に沿って並設されると共に，該移動経路の全体に亘って設置されている請求項２に記載の位置検出システム。
4. 互いに異なる方向に並設された前記アンテナの対を複数有し，これら複数のアンテナが正ｎ角形（ｎは偶数）の各々対向する辺の中央に配置されている請求項２に記載の位置検出システム。
5. 前記移動局との間で電波信号による通信を行う固定局と，
   該固定局と前記各アンテナの間に介在して接続された分配器と，
   前記分配器と前記アンテナの間を流れる信号が，前記分配器から伝送されたものか否かを検知する検波器と，
   前記各アンテナと，前記分配器及び前記演算手段を接続する分岐部に設けられ，前記検波器の検出結果によって，そこを経由する信号を，前記演算手段側に伝送させることなく前記各アンテナに伝送させる状態と，前記分配器側に伝送させる共に，前記演算手段にも伝送させる状態とを切替えるスイッチと，
   を更に具備する請求項１乃至請求項４の何れかに記載の位置検出システム。
6. 前記複数のアンテナから２個のアンテナを抽出する場合において，前記２個のアンテナは，受信電力最大のアンテナと，受信電力第２位のアンテナである請求項１乃至請求項５の何れかに記載の位置検出システム。
7. 前記複数のアンテナは何れも円偏波アンテナであり，互いに隣り合うアンテナの旋回方向が逆向きである請求項１乃至請求項６の何れかに記載の位置検出システム。

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