JP2009036704A - 距離測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波やレーザー光を利用した距離測定方法は、測定するたびに目標物に測定装置の方向を合わせ、測定を開始するための信号を発射するなどのわずらわしさがある。また、GPS（全地球測位システム）を利用した距離測定装置では、測定精度を上げるためにはシステムが複雑になる。
【解決手段】電波時計の校正用に送信されている標準電波ＪＪＹを受信し、その中に含まれている時刻情報を伝えるための1秒毎の符号パルスの立ち上がりに同期したパルス信号をそれぞれ送信端末機と受信端末機内で発生させ、離れた位置にある送信端末機と受信端末機の回路の同期をとるための共通の基準クロックとして用いる。送信端末機から発射した電波信号を携帯型の受信端末機で受信し、検出した位相差から距離を算出し、リアルタイムに距離情報を表示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電波を使用した距離測定に関するものである。

２点間の距離を測定する方法には超音波やレーザー光を利用したものが多いが、目標物を狙って超音波やレーザー光を発射し、反射してくるそれらの音波や光を受けることにより送受の時間差や波長の位相差から距離を算出している。これら超音波や光を利用した距離測定装置は、測定するたびに目標物にその装置を正しく向けて送受を確実に繰り返さなければならないという不便さがある。

一方、ＧＰＳ（全地球測位システム）に代表されるような位置情報衛星からの電波を利用した距離測定手段もあるが、測定の精度を上げるためには地上固定局からの位置情報も必要とするなど、システムが複雑で高価なものになるという欠点がある（特許文献１参照。）。

電波を利用して距離を測定する他の方法も考案されているが、最初に携帯端末機から固定端末機に電波を送信し、その電波を受信した固定端末機から返信の電波が発射され、その返信電波を携帯端末機で受信するという送信から受信に至る一連の繰り返し動作が必要とされる。前記の超音波やレーザー光を利用した場合のように、測定のたびに目標物方向へ端末機を向けて発射しなければならないというわずらわしさはなくなるものの、以前として測定するたびに携帯端末機から送信を繰り返さなければならないという不便さが残る（特許文献２から特許文献４参照。）。また、複数の携帯端末機から同時に測定を試みた場合、電波の相互干渉等により正確な距離が測定できないことがある。
登録実用新案公報 第３０２６５８９号 特開平７−１６７９５０号公報 特開平７−３０６０３１号公報 特開平８−２３３９３７号公報

解決しようとする問題点は、２点間の距離を測定するためのさまざまな方法があるが、超音波やレーザー光を利用した距離測定方法は、測定するたびに目標物に測定装置の方向を合わせ、測定を開始するための信号を発射するなどのわずらわしさがある。また、電波を利用したもので携帯端末機と固定端末機間で測定のために送受を繰り返す必要がある測定装置では、測定を複数同時に行った場合に電波の相互干渉等により正確な距離が得られないことがある。GPS（全地球測位システム）を利用した距離測定装置では、測定精度を上げるためにはシステムが複雑になる。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、特別な操作なしに受信端末機をもっているだけで、リアルタイムに距離情報を得ることができる、簡単なシステムの距離測定方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の距離測定方法では、送信端末機において標準電波ＪＪＹを受信することにより得られる１秒毎の符号パルスに同期して発生させた信号Aによって搬送波を変調し送信する。一方、受信端末機では送信端末機からの電波を受信し検波後に得られる信号Aと、前記送信端末機と同様に標準電波ＪＪＹを受信することにより得られる１秒毎の符号パルスに同期して発生させた信号Bとの位相差を検出し、計測用基準パルスにより前記位相差をカウントし、カウントされた基準パルス数に対応した距離を算出する。

前記距離測定方法において、送信端末機では標準電波ＪＪＹを受信することにより得られる１秒毎の符号パルスに同期して発生させた信号Aによって搬送波を変調し送信する。一方、受信端末機では送信端末機からの電波を受信し検波後に得られる信号Aと、前記送信端末機と同様に標準電波ＪＪＹを受信することにより得られる１秒毎の符号パルスに同期して発生させた信号Bとの位相差を検出し、前記位相差に対応した電圧出力から距離を算出してもよい。

前記距離測定方法において、送信端末機と受信端末機の回路の同期をとるための共通の基準クロックとして利用できる周期信号が含まれた、標準電波ＪＪＹ以外の電波を利用してもよい。

複数の送信端末機と受信端末機間で目的とする送信端末機を選択して距離を測定するため、送信端末機と受信端末機のＩＤコードをそれぞれ設定できるような機能をもった前記距離測定方法を用いた距離測定装置である。

複数の送信端末機と受信端末機間で目的とする送信端末機を選択して距離を測定するため、送信端末機の搬送波の周波数と受信端末機の受信周波数をそれぞれ設定できるような機能をもった前記距離測定方法を用いた距離測定装置である。

複数の送信端末機と受信端末機間で目的とする送信端末機を選択して距離を測定するため、送信端末機の搬送波の周波数と受信端末機の受信周波数をそれぞれ設定できるような機能と、送信端末機と受信端末機のＩＤコードをそれぞれ設定できるような機能を合わせ持った前記距離測定方法を用いた距離測定装置である。

本発明では、特別な操作なしに受信端末機をもっているだけで、リアルタイムに測定したい２点間の距離情報を得ることができるという便利さがある。一例としてゴルフ場においてグリーン上のピンに送信端末機をセットし、ゴルファーが受信端末機を持ってボールの位置に立てば、ボールからピンまでの距離が表示される。従来から使われている超音波やレーザー光を使用した距離計の場合は、測定するたびに測定装置をピンに正しく向けて操作する必要があるが、本発明の場合は指向性のない電波を使用しているので、ピンの方向に向けて操作することなどもなく、受信端末機を携帯しているだけでリアルタイムに距離の測定表示ができる。

同じように電波を使用したものに、ＧＰＳ（全地球測位システム）を利用して距離を測定するシステムがあるが、測定の精度をあげるためには地上固定局からの位置情報も必要とするなど、システム構成が複雑となり高価である。本発明の場合は簡単なシステムであるため安価に実現できる。

電波を利用した他の方法も考案されているが、電波到達の時間差を利用する関係上、最初に携帯端末機から固定端末機に電波を送信し、その電波を受信した固定端末機から返信の電波が発射され、その返信電波を携帯端末機で受信するという送信から受信に至る一連の動作が必要とされ、測定するたびに携帯端末機から送信を繰り返さなければならないという不便さが残る。これは、離れた位置にある固定端末機と携帯端末機に対し時間軸の同期をとる手段がないため、上記のような送受の繰り返しが必要となっている。また、複数の携帯端末機から同時に測定を試みた場合、電波の相互干渉等により正確な距離が測定できないことがある。

本発明では、送信端末機からパルス信号（信号A）を含んだ電波が発射されると同時に受信端末機でも同じパルス信号(信号B)を発生させ、送信端末機からの電波を受信して得られるパルス信号(信号A)の、受信端末機内のパルス信号(信号B)に対する遅れ分から２点間の距離を算出している。離れた位置にある送信端末機と受信端末機に対し時間軸の同期をとるために、本発明では電波時計の較正用に発射されている標準電波ＪＪＹに含まれている１秒毎の符号パルスを利用している。これにより、距離測定のための電波は、送信端末機は発射するだけでよく、受信端末機は受信するだけでよい。したがって受信端末機においてはリアルタイムに距離を表示することができ、複数の端末を同時に使用しても、電波を利用した前記の他の方法のような電波の相互干渉による不具合もおきない。

ゴルフ場のみならず、例えばハンマー投げのような投擲競技においては、送信端末機を投擲の基準点に設置しておけば、距離測定員が受信端末機を投擲の着地点に合わせることにより投擲距離が瞬時に測定できる。また、土地の測量をする場合や競技場に規定の距離の線を引く場合などに、電子巻尺のような手軽さで距離の測定ができる。

以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態を説明する。この発明の距離測定装置は図１、図２及び図３に示すように、送信端末機（A）と受信端末機（B）とで構成される。図５はゴルフコースにおける距離測定装置全体の構成図であり、図６は競技場等における距離測定装置全体の構成図である。固定型の送信端末機５２４または可搬型の送信端末機６２７から発信された電波信号を受信端末機７２８で受信し距離を算出するものである。図７に示すように、受信端末機７２８は、電源スイッチ７２９、ホール番号選択スイッチ７３２、ヤード／メートルの単位切り替えスイッチ７３０、表示器７３１を備えている。

図１の送信端末機（A）において、JJY受信機１０２は電波時計の校正用に送信されている標準電波ＪＪＹをＪＪＹ受信用アンテナ１０１経由で受信する。この標準電波には時刻情報を伝えるための符号パルスが１秒毎に含まれているので、そのパルスの立ち上がりに同期した信号Ａをパルス信号発生器１０３で発生させる。搬送波発信機１０７により発信させた搬送波を、前記の信号Aにより変調器１０４で変調する。このときIDコード設定部１０８からのID信号も含める。送信機１０５により被変調波を増幅し、送信アンテナ１０６から発射する。

図１の受信端末機（B）において、前記送信アンテナ１０６から発射された電波は、受信アンテナ１１２経由で受信機１１３により受信される。この受信信号は検波器１１４により検波され、IDコード設定部１１５により設定された送信側と同じIDコードを持つ信号Aが得られる。一方、ＪＪＹ受信機１１０は前記送信端末機（A）と同様に標準電波ＪＪＹをＪＪＹ受信アンテナ１０９経由で受信する。この標準電波には時刻情報を伝えるための符号パルスが１秒毎に含まれているので、そのパルスの立ち上がりに同期した信号Ｂをパルス信号発生器１１１で発生させる。前記信号Ａと信号Ｂとの位相差を位相差検出器１１６で検出し、基準パルス発生器１１７で発生させた計測用基準パルスにより前記位相差をカウンタ１１８によりカウントし、カウントされた基準パルス数に対応した距離を演算器１１９により算出し、得られた距離情報を表示器１２０に表示する。

図２の送信端末機（A）において、JJY受信機２０２は電波時計の校正用に送信されている標準電波ＪＪＹをＪＪＹ受信用アンテナ２０１経由で受信する。この標準電波には時刻情報を伝えるための符号パルスが１秒毎に含まれているので、そのパルスの立ち上がりに同期した信号Ａをパルス信号発生器２０３で発生させる。周波数設定部２２１により設定された周波数の搬送波が搬送波発信機２０７により発信され、この搬送波を前記の信号Aにより変調器２０４で変調する。送信機２０５により被変調波を増幅し、送信アンテナ２０６から発射する。

図２の受信端末機（B）において、前記送信アンテナ２０６から発射された電波は、受信アンテナ２１２経由で、周波数設定部２２２により送信側と同じ周波数に設定された受信機２１３により受信される。この受信信号は検波器２１４により検波され、信号Aが得られる。一方、ＪＪＹ受信機２１０は前記送信端末機（A）と同様に標準電波ＪＪＹをＪＪＹ受信アンテナ２０９経由で受信する。この標準電波には時刻情報を伝えるための符号パルスが１秒毎に含まれているので、そのパルスの立ち上がりに同期した信号Ｂをパルス信号発生器２１１で発生させる。前記信号Ａと信号Ｂとの位相差を位相差検出器２１６で検出し、基準パルス発生器２１７で発生させた計測用基準パルスにより前記位相差をカウンタ２１８によりカウントし、カウントされた基準パルス数に対応した距離を演算器２１９により算出し、得られた距離情報を表示器２２０に表示する。

図３の送信端末機（A）において、JJY受信機３０２は電波時計の校正用に送信されている標準電波ＪＪＹをＪＪＹ受信用アンテナ３０１経由で受信する。この標準電波には時刻情報を伝えるための符号パルスが１秒毎に含まれているので、そのパルスの立ち上がりに同期した信号Ａをパルス信号発生器３０３で発生させる。周波数設定部３２１により設定された周波数の搬送波が搬送波発信機３０７により発信され、この搬送波を前記の信号Aにより変調器３０４で変調する。このときIDコード設定部３０８からのID信号も含める。送信機３０５により被変調波を増幅し、送信アンテナ３０６から発射する。

図３の受信端末機（B）において、前記送信アンテナ３０６から発射された電波は、受信アンテナ３１２経由で、周波数設定部３２２により送信側と同じ周波数に設定された受信機３１３により受信される。この受信信号は検波器３１４により検波され、IDコード設定部３１５により設定された送信側と同じIDコードを持つ信号Aが得られる。一方、ＪＪＹ受信機３１０は前記送信端末機（A）と同様に標準電波ＪＪＹをＪＪＹ受信アンテナ３０９経由で受信する。この標準電波には時刻情報を伝えるための符号パルスが１秒毎に含まれているので、そのパルスの立ち上がりに同期した信号Ｂをパルス信号発生器３１１で発生させる。前記信号Ａと信号Ｂとの位相差を位相差検出器３１６で検出し、基準パルス発生器３１７で発生させた計測用基準パルスにより前記位相差をカウンタ３１８によりカウントし、カウントされた基準パルス数に対応した距離を演算器３１９により算出し、得られた距離情報を表示器３２０に表示する。

図４は受信端末機（Ｂ）における、位相差検出器以降の実施例を示したものである。前記信号Ａと信号Ｂとの位相差を位相差検出器４１６で検出し、前記位相差に対応した電圧を電圧出力４２３から得、その電圧に対応した距離を演算器４１９により算出し、得られた距離情報を表示器４２０に表示する。

本発明の実施例において端末機のＩＤコードをそれぞれ設定できるような機能を持った距離測定装置のブロック図。（Ａ）は送信端末機のブロック図であり、（Ｂ）は受信端末機のブロック図である。 同じく端末機の送信搬送波の周波数と受信周波数をそれぞれ設定できるような機能を持った距離測定装置のブロック図。（Ａ）は送信端末機のブロック図であり、（Ｂ）は受信端末機のブロック図である。 同じく端末機の送信搬送波の周波数と受信周波数をそれぞれ設定できるような機能と、端末機のＩＤコードをそれぞれ設定できるような機能を合わせ持った距離測定装置のブロック図。（Ａ）は送信端末機のブロック図であり、（Ｂ）は受信端末機のブロック図である。 同じく受信端末機において位相差に対応した電圧出力から距離を算出する方法を用いた距離測定装置の位相差検出器以降を示したブロック図である。 本発明の実施例を示すゴルフコースにおける距離測定装置全体の構成図である。 同じく競技場等における距離測定装置全体の構成図である。 同じく受信端末機の外部構成例である。

符号の説明

１０１，１０９，２０１，２０９，３０１，３０９ ＪＪＹ受信用アンテナ
１０２，１１０，２０２，２１０，３０２，３１０ ＪＪＹ受信機
１０３，１１１，２０３，２１１，３０３，３１１ パルス信号発生器
１０４，２０４，３０４ 変調器
１０５，２０５，３０５ 送信機
１０６，２０６，３０６ 送信アンテナ
１０７，２０７，３０７ 搬送波発信器
１０８，１１５，３０８，３１５ ＩＤコード設定部
１１２，２１２，３１２ 受信アンテナ
１１３，２１３，３１３ 受信機
１１４，２１４，３１４ 検波器
１１６，２１６，３１６，４１６ 位相差検出器
１１７，２１７，３１７ 基準パルス発生器
１１８，２１８，３１８ カウンタ
１１９，２１９，３１９，４１９ 演算器
１２０，２２０，３２０，４２０，７３１ 表示器
２２１，２２２，３２１，３２２ 周波数設定部
４２３ 電圧出力
５２４ 固定型の送信端末機
５２５ ピン
５２６ カップ
６２７ 可搬型の送信端末機
７２８ 受信端末機
７２９ 電源スイッチ
７３０ ヤード／メートルの単位切り替えスイッチ
７３２ ホール番号選択スイッチ

Claims (6)

1. 距離測定方法において、標準電波ＪＪＹを受信することにより得られる１秒毎の符号パルスに同期して発生させたパルス信号（以後信号Aという）によって搬送波を変調し送信する固定または可搬型端末機（以後送信端末機という）と、携帯型端末機（以後受信端末機という）により送信端末機からの電波を受信し検波後に得られる信号Aと、前記送信端末機と同様に標準電波ＪＪＹを受信することにより得られる１秒毎の符号パルスに同期して発生させたパルス信号（以後信号Bという）との位相差を検出し、計測用基準パルスにより前記位相差をカウントし、カウントされた基準パルス数に対応した距離を算出することを特徴とする距離測定方法。
2. 距離測定方法において、標準電波ＪＪＹを受信することにより得られる１秒毎の符号パルスに同期して発生させた信号Aによって搬送波を変調し送信する送信端末機と、受信端末機により送信端末機からの電波を受信し検波後に得られる信号Aと、前記送信端末機と同様に標準電波ＪＪＹを受信することにより得られる１秒毎の符号パルスに同期して発生させた信号Bとの位相差を検出し、前記位相差に対応した電圧出力から距離を算出することを特徴とする距離測定方法。
3. 送信端末機と受信端末機の回路の同期をとるための共通の基準クロックとして利用できる周期信号が含まれた、標準電波ＪＪＹ以外の電波を利用する請求項１または請求項２に記載の距離測定方法。
4. 複数の送信端末機と受信端末機間で目的とする送信端末機を選択して距離を測定するため、送信端末機と受信端末機のＩＤコードをそれぞれ設定できるような機能をもった請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の距離測定方法を用いた距離測定装置。
5. 複数の送信端末機と受信端末機間で目的とする送信端末機を選択して距離を測定するため、送信端末機の搬送波の周波数と受信端末機の受信周波数をそれぞれ設定できるような機能をもった請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の距離測定方法を用いた距離測定装置。
6. 複数の送信端末機と受信端末機間で目的とする送信端末機を選択して距離を測定するため、送信端末機の搬送波の周波数と受信端末機の受信周波数をそれぞれ設定できるような機能と、送信端末機と受信端末機のＩＤコードをそれぞれ設定できるような機能を合わせ持った請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の距離測定方法を用いた距離測定装置。

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