JP2918853B2

JP2918853B2 - 乗り物位置トラッキング方法及びシステム

Info

Publication number: JP2918853B2
Application number: JP26055096A
Authority: JP
Inventors: キーム・ブイ・カイ; ロジャー・ジェイ・オコーナー
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1999-07-12
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: JPH10111351A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、到達する測定値の
アングルに基づいて、乗り物の位置を正確に探知する方
法及びシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現行の乗り物検出システムは、ハイウェ
イシステムの伝達位置を明確にするためにアンテナパタ
ーンを使用している。

【０００３】それらシステムの正確な位置は、非常に粗
末なものであり、更に、性能を改善するためには複数の
広範なアンテナを必要としていた。十分な測定値を受信
する技術は性能を改善することができるものの、異なる
乗り物間の信号の強さのバリエーションは、１０ｄＢよ
りも大きなものとして測定されており、それら乗り物か
らのアンテナパターンは、一定ではなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記問題は、”オープ
ンロード”トールシステムを使用する場合に限られてお
り、位置を同定する目的のために乗り物を区別すること
を確立する”バリアー”トールシステムを使用する結果
となっていた。

【０００５】例えば、米国特許第5,307,349 号では、乗
り物にハイウェイ・インフラストラクチャと通信するこ
とを認める技術が記述されている。米国特許第5,307,34
9 号に記述された技術を使用することは、オープンロー
ドにおけるトールを電子的に収集することに等しい。米
国特許第5,227,803 号では、乗り物の上に設置された発
信器の位置を測定する方法が記述されている。

【０００６】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、発信器を有する乗り物の
複数の位置の測定値を結合し、エラーを含む測定値をフ
ィルタにかけ、トラッキングアルゴリズムを提供するた
めの有効な位置計算式を与えることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の方法は、ＲＦ信号を発信する移動発信器を
トラッキングする方法であつて、上記発信器(42)が移動
するエリアに関し一定の間隔をおいて第１及び第２のア
ンテナアレイ(60,70) の位置を定めるステップと、ここ
で、各アンテナアレイは関連して一定の間隔で配列され
た複数のアンテナエレメント(60A-60N,70A-70N) を有
し、上記エレメントは複数のエレメントのベースライン
対を有し、ここでエレメントに関するエレメントとエレ
メントの間隔ｄは各ベースライン対毎に異なり、上記第
１及び第２のアンテナアレイを使用することにより発信
器からのＲＦ信号を受信し、エレメントのベースライン
対からのベースライン信号をデジタルデータに変換する
ステップと、上記第１及び第２のアンテナアレイの異な
るベースライン対にて受信された信号群の電子的な位相
を示す位相データを提供するためにデジタル信号を処理
するステップ(110A,110B) と、上記位相データを、上記
第１及び第２のベースライン対に生じるＲＦ信号群の到
達角度を示す空間的な角度データに変換するステップ(1
10A,110B) と、発信器の評価された位置を定める情報を
提供するために第１及び第２のアンテナアレイの配列と
位置を示すアンテナ配置データを伴なう空間的な角度デ
ータを処理するステップ(120) とを有することを特徴と
する。

【０００８】さらに、本発明のシステムは、ＲＦ信号群
を発信する移動発信器のトラッキングを行うためのシス
テムであって、発信器が動くエリアに関して間隔をおい
て配列された第１及び第２の方向検知アンテナアレイ(6
0,70) と、ここで、各アンテナアレイは関連して一定の
間隔で配列された複数のアンテナエレメント(60A-60N,7
0A-70N) を有し、上記エレメントは複数のエレメントの
べースライン対を有し、上記ベースライン対のエレメン
トのエレメントとエレメントの間隔ｄは各ベースライン
対毎に異なり、上記第１及び第２のアンテナアレイを使
用することにより発信器からのＲＦ信号を受信し、エレ
メントのべースライン対からのべースライン信号をデジ
タルデータに変換する受信装置(80,90) と、上記デジタ
ルデータを処理するプロセッサ装置(100) とを具備し、
上記プロセッサ装置(100) が、上記第１及び第２のアン
テナアレイの異なるベースライン対にて受信された信号
群の電子的な位相を示す位相データを提供するためにデ
ジタル信号に応答する手段(110A,110B) と、上記位相デ
ータを、上記第１及び第２のベースライン対に生じるＲ
Ｆ信号群の到達角度を示す空間的な角度データに変換す
る手段(110A,110B)と、発信器の評価された位置を定め
る情報を提供するために第１及び第２のアンテナアレイ
の配置と位置を示すアンテナ配置データを伴なう空間的
な角度データを処理する手段(120）とを有することを特
徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００１０】移動する発信器の位置は方向検知アンテナ
システムによって検出される。

【００１１】図１は、発信器４２を有する移動する乗り
物の位置をトラッキングする発信器位置システム５０の
概略を示している。以下、この図面に従って説明する。

【００１２】同図において、ｘ１，ｙ１はアンテナアレ
イ６０の座標を示しており、ｘ２，ｙ２はアンテナアレ
イ７０の座標を示している。β１，β２は２つのアンテ
ナ６０，７０の各回転角度を示している。ａｈは構台の
アンテナアレイの高度を示している。ｘ，ｙは発信器４
２の位置を示している。ｖｈは発信器の高度を示してい
る。ａ１，ａ２はアンテナアレイ６０，７０からの標準
に基づいた到達角度を示している。発信器４２の位置
は、上記ＤＦアンテナアレイ６０，７０の伝達信号をイ
ンターセプトすることによって決定される。複数のＤＦ
アンテナは、各アンテナにおける信号の電子的な位相を
測定するのに使用され、この情報は空間的な到達角度値
に変換される。２つのＡＯＡ値に基づいて、２つの双曲
線Ｈ１，Ｈ２は道の外観に確認される。これら２つのＡ
ＯＡ値は、同じ信号又は位置が著しく変化しない短時間
に区分けされた信号部分に基づいて決定される。これら
双曲線は、それら双曲線の交点を検出することによって
乗り物４０の位置座標（ｘ，ｙ）を求めるのに使用され
る。このプロセスは、異なる時間で繰り返され、乗り物
の複数の位置が決定される。この位置は、重みづけされ
て結合される。測定値のベースラインのチェックに基づ
いて、発信器の位置プロフィール、即ち、明確な位置に
おける到着時間、速度、加速度のごとき特質を決定す
る。

【００１３】図２は標的位置システム５０の機能ブロッ
クダイヤグラムを示している。

【００１４】本システムは、２つのアレイアンテナ６
０，７０と、受信された位相を測定する２つのアンテナ
アレイレシーバ８０，９０と、プロセッサ１００とを有
している。上記プロセッサ１００は、空間的なＡＯＡを
決定する位相アンラッププロセス機能１１０Ａ，１１０
Ｂと、送信機の位置を決定する送信機位置プロセス機能
１２０を有するいくつかのプロセッサ機能を実行する。
そして、乗り物を評価する乗り物プロフィール評価機能
１３０は特徴的に作動する。上記プロセッサ１００は、
どのサンプルが信頼性が高いか確立し、複数の干渉の影
響を最小にするように各サンプルに重み付けをする品質
要素分析機能１４０Ａ，１４０Ｂも有している。

【００１５】伝達プロセスにおいて、乗り物の発信器４
２は、ＲＦのバーストを発信する。米国特許第5,307,34
9 号では、ＲＦバーストの発信を説明するのに使用され
る模範的なプロトコルを記述している。これら信号バー
ストは、少なくとも２つのＤＦアンテナアレイにより受
信される。即ち、例えば、アレイエレメント６０Ａ−６
０Ｎ，７０Ａ−７０Ｎにて受信される信号の間の電子的
な位相の違いの測定値を供給するアンテナアレイ６０，
７０による。

【００１６】上記アレイは、Ｎエレメントを有してお
り、Ｎ−１の位相の違いの測定値を供給する。これら
（Ｎ−１）の測定値は各アレイに到達する空間的な角度
を形成するために“アンラップ”される。この測定値
は、唯一ＡＯＡ解決を見出だすために処理される。この
技術は、一般に割り当てられることによってその細部が
更に説明される。アトーニー・ドケットＰＤ−９４２５
７であるＫ．Ｖ．Ｃａｉによって“低いあいまいさに係
る到達のアングルを検出する技術”とタイトルされてい
るものがある。この参考文献によって示される技術を取
り入れる。電子的な位相情報は、１９７６．９．９付け
のＮＲＬレポート８００５にロバート・Ｌ・ゴールドウ
ィンによって“あいまいに妨害する３及び４チャンネル
のインターフェロン”に記述された技術を使用すること
で、空間的なアングルデータに変換されることになる。

【００１７】各アレイのアンテナエレメントは、空間に
おけるＡＯＡが正確に決定されるようにアレンジされ
る。更に加えて、重複するベースライン測定値は、乗り
物プロフィール評価に重み付けを使用する品質指示を確
率するベースラインをチェックすることに使用される。

【００１８】図３（ａ），３（ｂ）は、ＤＦアンテナア
レンジメントの２つの実施例を示している。即ち、それ
ぞれは、２．５λのベースを有している。さらに、エレ
メントの対の間の最も大きい分離は２．５Ａλである。
上記ＤＦアンテナ１５０は、アレイのセンターライン１
６０について対象に間隔が置かれている４つのエレメン
ト１５２，１５４，１５６，１５８を有している。近接
したエレメント１５４，１５６はλ／２の間隔が置かれ
ている。エレメント１５２，１５６は１．５λの間隔が
置かれている。エレメント１５４，１５８は１．５λの
間隔が置かれている。エレメント１５２，１５８は２．
５λの間隔が置かれている。発信器のＲＦ振幅はλであ
る。

【００１９】上記アレイ１５０のエレメントは、複数の
サブアレイとベースラインの集合として認識される。各
ベースラインは、エレメントとエレメントの間がλの１
／２の間隔が置かれているアンテナエレメントの対を有
している。その上、アレイ１５０は、第１のベースライ
ンを形成するためにλ／２の間隔が置かれたエレメント
１５４，１５６と、第２のベースラインを形成するため
にλの間隔が置かれたエレメント１５２，１５４と、第
３のベースラインを形成するために１．５λの間隔が置
かれたエレメント１５４，１５８と、第４のベースライ
ンを形成するために１．５λの間隔が置かれたエレメン
ト１５２，１５６と、２．５λにより第５のベースライ
ンを形成するエレメント１５２，１５８を有している。
この第３及び第４のベースラインは、同じエレメントの
間隔となっており、両ベースラインを決定される位相シ
フト値が同じ値となるまで、ベースラインをチェックす
るものとして使用される。

【００２０】上記アレイ１５０は、ｋ＝（１／２，１，
２．５）の“位相アンラップ”ベースライン要素（定
義；ベースラインを与え、信号の振幅を間を開けるエレ
メントの割合）と、機能の品質を示すのに使用される２
つのチェックされるべきベースライン要素Ｃ１＝Ｃ２＝
１．５により特徴づけられる。上記位相アンラップベー
スラインは、この例では第１，第２，第５のベースライ
ンであり、チェッキングベースラインは第３，第４のベ
ースラインである。

【００２１】ＤＦアンテナ２００は、また４つのアンテ
ナエレメント２０２，２０４，２０６，２０８を有して
いる。このエレメントは、アレイ１５０のエレメントと
は異なった間隔で配置されている。上記エレメント２０
２，２０４とは、第１のベースラインにてλ／２だけ隔
てて配置されている。エレメント２０２，２０６は、第
２のベースラインにて１．５λだけ隔てて配置されてい
る。エレメント２０２，２０８は、第３のベースライン
に２．５λだけ隔てて配置されている。そして、エレメ
ント２０４，２０６，２０８は、第４のベースラインに
てλだけ隔てて配置されている。上記アレイ２００は、
ｋ＝（１／２，１．５，２．５）の位相アンラップベー
スライン要素と、Ｃ１＝Ｃ２＝１の２つのチェッキング
ベースライン要素を有している。

【００２２】上記アレイ１５０のベースラインは、アレ
イ２００のそれよりも優れている。上記アレイ１５０の
ミドルベースラインは要素１．０を有しており、アレイ
２００のミドルベースラインは要素１．５を有してい
る。そして、これによってチェックの正確性を担保し、
あいまいな拒絶を排除する。さらに、このアレイ１５０
は、信号エレメントがベースラインを有していないとい
った特徴も有する。その上、仮にいくつかのエレメント
がダメージを受け、失敗したとしても、いくつかのベー
スラインは処理し続ける。

【００２３】受信された電子的な位相は、ＡＯＡを決定
するために、位相アンラッププロセス機能（関数）１１
０Ａ，１１０Ｂによって処理される。実施例におけるこ
の位相アンラッププロセスは、位相のあいまいさの構造
を活用し、方向演算の最大値をとることによる、四面格
子のサーチである。この技術は、最も短いベースライン
から中間のベースライン、そして最終的には最も長いベ
ースラインへの最短の通信路を探知するものである。こ
の位相に基けば、次に最短の位相は検査され、アンラッ
プ位相より、最後のアンラップ位相が決定される。この
プロセスは、ＡＯＡを決定するのに使用されるアンラッ
プ位相を決定するために最長のベースラインに進行す
る。この位相アンラップ機能については、Ｋ．Ｖ．Ｃａ
ｉによる“低いあいまいさにより到達アングルを検出す
る技術”に示されている。最短のベースライン（λ／
２）はＡＯＡの一つの解法にすぎない。しかし、正確性
を必要とすることができない。最長のベースライン（５
λ／２）は正確性を必要とするが、同じ電子的なΔφ
（位相シフト）値を発生する複数の空間的なアングルを
有する。この技術は、正確性を担保するために最長のベ
ースラインとあいまいさを解決するために最短のベース
ラインを選択するものである。

【００２４】ＡＯＡ検出の結果として、送信機４２は円
すいの表面に位置する。仮に、送信機の高さ（例えば、
ｚ＝Ｖｈ）が知られているならば、標識は双曲線の一つ
の交点に位置しなければならない。この２つの双曲線の
式は以下の通りである。

【００２５】

【数１】さらに、この送信機位置（ｘ，ｙ）は、２つの双曲線Ｈ
１，Ｈ２の交点を検知することによって決定される。２
つの双曲線Ｈ１，Ｈ２の交点を求めることより始める上
記サーチを介して得られた上記等式より（ｘ，ｙ）が求
められる。この技術は時間を浪費し、トール収集アプリ
ケーションにとって実用的ではない。新しい技術は、送
信機のタグ位置の“クローズ・フォーム”の解法に発展
する。第１に、２つの双曲線の式は以下のようになる。

【００２６】Ｈ１：ａ１ｘ²＋ａ２ｙ²＋ａ３ｘｙ＋ａ４ｘ＋ａ５ｙ＋ａ６＝０（３）Ｈ２：ｂ１ｘ²＋ｂ２ｙ²＋ｂ３ｘｙ＋ｂ４ｘ＋ｂ５ｙ＋ｂ６＝０（４）次にｘを確率するのに適当な２次方程式は以下に示され
る。

【００２７】ｃ１ｙ⁴＋ｃ２ｙ³＋ｃ３ｙ²＋ｃ４ｙ＋ｃ５＝０（５）そして、ｙを求め、ｘを求めるのにＨ１又はＨ２を使用
する。（ｘ，ｙ）のための８つの実際の解法の最大値が
ある。等式（３），（４）は、（ｘ，ｙ）の正しい対を
決定するために精選される。これら等式の解法プロセス
において、等式１，２の解法を使用して値を決定するこ
とが可能である。等式１，２に全ての値を代入すること
で解が求められる。

【００２８】上記ＤＦアンテナ６０，７０の位置は、送
信機の位置測定値の正確さに逆効果を与える。仮に２つ
のＤＦアンテナアレイがｙ軸上にあるならば、ｘ軸の正
確性は最大値（ｄｘ／ｄａ）であるが、ｙ位置の正確性
は最小値（ｄｙ／ｄａ）となる。その上、上記アンテナ
は、所望とするエリアに合わせるべく回転されなければ
ならない。この２つのアンテナの回転は、β１、β２に
より選択されるので、２つの要素は等式３，４から導き
だされる予想範囲内となる。

【００２９】

【数２】仮に、乗り物がエリア［ｘ≧０，ｙ１≦ｙ≦ｙ２］っで
発見されたならば、２つのアングルは、レンジ（ｄｘ）
とレーン（ｄｙ）の両方のエラーのバランスととるため
に、約４５〜６０度に選択される。図４（ａ）と図４
（ｂ）は、４５度のβ１及びβ２のために（ｄｘ／ｄ
ａ）（ｘ，ｙ）と（ｄｙ／ｄａ）（ｘ，ｙ）のプロット
を示している。図４（ａ）はＸ（レンジ）エラー値を示
しており、図４（ｂ）はＹ（レーン）エラー値を示して
いる。

【００３０】マルチパスやバーストノイズといった干渉
の影響を除いた時間の存在において、いくつかのＡＯＡ
位相測定値は不正とすることができる。さらに、標的位
置サンプルはその上エラーとなる。そのような不正なサ
ンプルは明らかにされ、干渉の影響を取り除いた時間の
効果の最小にする処理がなされる。その上、ＤＦアンテ
ナ６０、７０において、等しい長さの２つの独立したベ
ースラインは、目的をチェックすることにより確立され
る。２つのチェッキングベースラインが等しい力なら
ば、各ベースラインにシフトされた検出位相は、等しく
なければならない。もし、そうでないならば、それはエ
ラーであり、その上、上記と等式８，９，１０に示され
た測定値を供給する重み付けがなされる。もし、ＤＦア
ンテナが２つの独立した等しい長さのベースラインを有
してないならば、要素Ｃ１，Ｃ２の２つのベースライン
は、等しい要素に確立される。

【００３１】図３（ａ），（ｂ）は、２．５λのベース
の４つのエレメントを有するＤＦアンテナアレイ１５
０，２００の具体例を示す図である。上記アンテナアレ
イ１５０は、ｋ＝（１／２，１，１．５）のベースライ
ン要素を有しており、低いあいまいさにて、ＡＯＡ位相
アンラップを提供する。また、この構造によれば、要素
１．５（Ｃ１＝Ｃ２＝１．５）の２つのベースラインを
得ると共に、検出されたＡＯＡの品質をチェックするの
に使用することができる。

【００３２】Ｃ１，Ｃ２（Ｃ２≧Ｃ１）は上記２つの品
質ベースラインに係る。上記ガウス重み付けを使用した
品質インジケータは、以下の通りである。

【００３３】 γ＝ｅｘｐ（−ｍａｘ（β１²，β２²）／２δ²）（８）

【数３】ここで、δは重み付け概要のために値が選択され、アン
テナ受信機におけるＳ／Ｎに依存する。ノイズがない場
合において、β１とβ２は共に０であり、品質要素γは
１となる。強い妨害がある場合においては、、β１とβ
２は大きくなり、γは０となる。そして、そのような位
置サンプルの影響は抑制される。その他の重み付けは使
用され、パラレル時間干渉に対して効果を奏する。

【００３４】移動ターゲットのトラッキングには、到達
時間や速度、加速度といったサンプルが必要とされる。
乗り物プロフィールプロセスは、ｘ軸及びｙ軸に分けて
演算されることになる。ｘ軸方向の乗り物の移動量は以
下の式により演算されることになる。

【００３５】ｘ（ｔ）＝（１／２）ａｔ²＋ｖｏｔ＋ｘｏ（１１）ここで、Ｘ（ｔ）は、時間ｔにおける発信器のｘ位置で
あり、ａはｘ方向の加速度えあり、ｖｏはｘ方向の速度
であり、ｘｏは時間０における発信器のｘ位置である。
しかしながら、パラレス時間干渉信号がいくつかの位置
サンプルを不正とするまで、各位置サンプルと重み付け
により品質要素γｉを以下の式により決定する必要があ
る。

【００３６】 γ１ｘ１＝γ１［（１／２）ａｔ１²＋ｖｏｔ１＋ｘｏ］ γ２ｘ２＝γ２［（１／２）ａｔ２²＋ｖｏｔ２＋ｘｏ］ … （１２） γｎｘｎ＝γｎ［（１／２）ａｔｎ²＋ｖｏｔｎ＋ｘｏ］ここで、ｔｉはサンプルｉ，ｉ＝１，２，…ｎにおける
時間である。上記式は以下のように示される。

【００３７】

【数４】この目的は、Ｘ軸方向の乗り物プロフィールを決定する
ためにＤを求めることにある。

【００３８】Ｘ＝（Ｔ´Ｔ）^-1Ｔ´Ｄ（１４）ａ，ｖｏ，ｘｏを有し、乗り物のＸ座標は、時間により
明らかにされる。上記式によれば、品質サンプル（ｎ）
は３以上である場合に限り解決される。しかしながら、
処理において、発信器が等しい速度で動いているなら
ば、ａは０に設定され、上記式は以下のように２つの式
となる。

【００３９】

【数５】そして、２つの等しいサンプルの最小値は、ｖｏとｘｏ
を必要とする。

【００４０】上記プロセスはｙ位置に就いても実行さ
れ、こうして発信器の位置（ｘ，ｙ）が決定され、発信
器が構台ライン（ｘ＝０）を通過した時間は上記（１
１）より導きだされる。

【００４１】図５は上記システム５０の構成要素のブロ
ックダイヤグラムを示しており、特にアンテナ受信機要
素を示している。

【００４２】上記アンテナアレイ要素は、ＲＦスイッチ
８１，９１に接続されている。このＲＦスイッチ８１，
９１は、時間マルチプレクスの両アンテナアレイを勤め
るための受信機の一つのセットとなることを認めるアン
テナアレイの間の受信機エレメントのスイッチング手段
となる。その上、１つのアンテナアレイは、測定値のた
めに選択される。

【００４３】図５の具体例において、アンテナ６０，７
０は、、図３（ｂ）に示したアレイ２００と同タイプで
ある。アレイ６０はＲＦスイッチ６１を有している。こ
のスイッチ６１は、エレメント６０Ｂ−６０Ｎの中にあ
り、図３（ｂ）のエレメント２０４，２０６，２０８と
一致する。そして、選択されたスイッチは、スイッチ８
１の入力に接続される。アレイ７０はＲＦスイッチ７１
を有している。このスイッチ７１はエレメント７０Ｂ−
７０Ｎの中にあり、選択されたスイッチはスイッチ８１
の入力に接続される。Ｎアレイはスイッチ８１に接続さ
れる。エレメント６０Ａはスイッチ９１の入力にリファ
レンスエレメントとして接続される。このエレメント
は、この例ではアレイの全てのベースラインに共通して
いる。エレメント７０Ａは、スイッチ９１にリファレン
スエレメントとして接続される。

【００４４】上記スイッチ８１，９１は、信号の幅を増
加させる各ゲインステージ８２，９２を介しての入力に
よって選択される。この選択された入力は、各バンドパ
スフィルタ１０１，１０２を介される。このフィルタ
は、可能性のあるバンドの出力干渉信号を排除する。対
数アンプ８３，９３は、２つの機能を奏する。一つは、
増幅し、同期式位相検出器９５を動作させる出力信号
（全ての受信信号についてコンスタントな増幅）を限定
する。第２に、増幅器９２からの１つのチャンネルの対
数ビデオ出力を供給する。このビデオ出力は、ＡＳＫ変
調信号のエネルギーの存在を検出するのに使用される。
この実施例では、送信機４２からの送信は、ＡＳＫ変調
を採用している。その半分のビットは、信号バーストと
してファイルされ、他は信号を有していない。測定値を
得るために、信号のエネルギーが与えられたときにだ
け、ＡＯＡ測定値を演算することが望まれる。この機能
は、回路８５によりなされる。即ち、この回路８５は、
選択されたリファレンスエレメントに接続された対数ア
ンプ９３からの対数ビデオ信号の入力を受ける。この入
力信号は、検出に必要な低いレベル信号のためのスレッ
ショルドが設定されるように調整された増幅ステージ８
６を介する。上記ダイオード８８は、増幅器８７を作動
させるのに限度のレベルを越える信号の検出されたスレ
ッショルドをセットする。このポジティブ信号は、Ｉと
Ｑ信号を検出するプロセスを開始するためにＡ／Ｄ回路
９７、９８によって使用される。

【００４５】仮にＦＳＫ，ＰＳＫ，ＭＳＫのごとき一定
の信号増幅レベルを有する他の調整体制が使用されるな
らば回路８５は必要ではないことは勿論である。

【００４６】上記アンプ８３，９３からの各対数アンプ
信号は、同期式位相検出回路回路９５を介する。この回
路９５は、デジタル（Ａ／Ｄ）ゲインとオフセット回路
９６に、デジタルのＩとＱ信号成分を提供する。上記ア
ンプ９６は、ＩとＱチャンネル信号を変化させるのに使
用される。即ち、それらアンプは、測定されたエレメン
ト信号の間の異なる位相を測定するのに使用される全体
の位相アングルを提供する。これら信号は、Ａ／Ｄ回路
９７，９８によってデジタル信号にされ、プロセッサ１
００に送られる。

【００４７】上記コントロールレジスタ８９は、スイッ
チ８１，９１により処理されるコントロール信号を提供
する。

【００４８】選択されたアンテナアレイのベースライン
は、与えられた時間にて観察される。そして、全ては時
間マルチプレクスされた体系にに観察される。

【００４９】図６はプロセッサ１００の動作を示すフロ
ーチャートである。

【００５０】ステップＳ３００では、受信機からのＩと
Ｑのデータを読み取る。このデータは、Ｓ／Ｎを増加さ
せるように平均がとられる（ステップＳ３０２）。そし
て、この平均データは電子的な位相アングルとして出力
される（ステップＳ３０４）。上記電子的な位相アング
ルは、空間的なアングルデータに変換される（ステップ
Ｓ３０６）。上記空間的なアングルデータは、発信器の
位置情報に変換され（ステップＳ３１０）、ｘ，ｙとし
て出力される。上記空間的なアングルデータは、また品
質要素が引き出され（ステップＳ３０８）、乗り物プロ
フィール評価のためのｘ，ｙ位置データに重み付けする
のに使用される（ステップＳ３１２）。

【００５１】以上説明したように、本発明のシステム
は、信号の位相の違いを測定する複数のアンテナアレイ
を有している。空間的な信号の到達角度を決定するため
に位相アンラップが一定の手順で行われ、伝達位置を決
定するポジションプロセスがなされ、到達時間、速度、
加速度を評価する乗り物トラッキングプロセスなされ
る。さらに、このシステムは、ゆがんだサンプルにフィ
ルタをかける品質要素分析も行っている。

【００５２】従って、本発明は、乗り物の位置合わせ技
術においていくつかの利点がある。

【００５３】１）オープンロード構台が伝達信号の位相
を測定するいくつかのマルチエレメント・アンテナアレ
イを有する。

【００５４】２）アンテナアレイは、アンテナの受信可
能範囲で回転可能であり、トラッキングの正確性が増加
している。

【００５５】３）重複するアンテナアレイ要素のスペー
スは、ベースラインをチェックすることにより使用され
る。これらベースラインのチェックには、マルチパスに
よるエラーを削減するために、重み付け位置測定値が使
用されている。

【００５６】４）Ａ０Ａ測定値は、２次式の解法又はサ
ーチアルゴリムのいずれかを使用することにより、位置
測定値に変換される。

【００５７】５）乗り物トラベルプロフィール評価は、
少なくともベースラインの重み付けをチェックするスク
エアエラー予測方法を使用する。

【００５８】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を
逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは
勿論である。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、発信器を有する乗り物
の複数の位置の測定値を結合し、エラーを含む測定値を
フィルタにかけ、トラッキングアルゴリズムを提供する
ための有効な位置計算式を与えるシステム及び方法を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】方向検出アンテナを採用した発信器ロケーショ
ンシステムを示す図である。

【図２】図１のシステムの機能ブロックダイヤグラムを
示す図である。

【図３】(a) 図１のシステムのためのアンテナアレイジ
オメトリを説明するための図である。図３(b) は、交流
アンテナアレイジオメトリを説明するための図である。

【図４】４５度のβ１とβ２のための（ｄｘ／ｄａ）−
（ｘ，ｙ）と（ｄｙ／ｄａ）（ｘ，ｙ）の各点を示す図
である。図４（ａ）はｘ（レンジ）エラー価値を示し、
図４（ｂ）はｙ（レーン）エラー評価を示す図である。

【図５】図１のシステムに使用する受信機のブロックダ
イヤグラムを示す図である。

【図６】図１のシステムを有するプロセッサによって実
行されるシーケンスを示すプロセスフローチャートを示
す図である。

【符号の説明】

４０乗り物４２発信器５０発信器位置システム６０アレイアンテナ＃１７０アレイアンテナ＃２８０アンテナアレイ受信機９０アンテナアレイ受信機１００プロセッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−262121（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−265584（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＲＦ信号を発信する移動発信器をトラッ
キングする方法であつて、上記発信器(42)が移動するエリアに関し一定の間隔をお
いて第１及び第２のアンテナアレイ(60,70) の位置を定
めるステップと、ここで、各アンテナアレイは関連して
一定の間隔で配列された複数のアンテナエレメント(60A
-60N,70A-70N)を有し、上記エレメントは複数のエレメ
ントのベースライン対を有し、ここでエレメントに関す
るエレメントとエレメントの間隔ｄは各ベースライン対
毎に異なり、上記第１及び第２のアンテナアレイを使用することによ
り発信器からのＲＦ信号を受信し、エレメントのベース
ライン対からのベースライン信号をデジタルデータに変
換するステップと、上記第１及び第２のアンテナアレイの異なるベースライ
ン対にて受信された信号群の電子的な位相を示す位相デ
ータを提供するためにデジタル信号を処理するステップ
(110A,110B) と、上記位相データを、上記第１及び第２のベースライン対
に生じるＲＦ信号群の到達角度を示す空間的な角度デー
タに変換するステップ(110A,110B) と、発信器の評価された位置を定める情報を提供するために
第１及び第２のアンテナアレイの配列と位置を示すアン
テナ配置データを伴なう空間的な角度データを処理する
ステップ(120) と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２】複数のサンプルを提供するための期間の
間、上記発信器からのＲＦ信号発信信号群を収集し、移
動乗り物の加速度、速度を示すデータを提供するための
時間の間受信されるサンプル群を処理する(130) ことを
特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】サンプルの品質重み付け要素を決定し、
複数のゆがんだサンプル群を補償するために上記要素を
伴なう発信器の位置データに重み付けをすることを特徴
とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】上記アンテナアレイは、同じ間隔ｄによ
り間をあけて配置されているエレメント(152,154,156,1
58) の第１及び第２の確認ベースライン対を有し、サン
プル群のセットを与える上記第１及び第２のベースライ
ン対にて受信する上記電子的な位相を比較することを含
むサンプル品質重み付け要素を決定するステップを有
し、上記第１及び第２のベースライン対の電子的な位相
が同一でない場合に、与えられたサンプルのセットに対
し小さい品質重み付け要素を割り当てることを特徴とす
る請求項３に記載の方法。
【請求項５】上記アンテナ・アレイ・エレメントは、
各線形アレイ軸に従ってアレンジされ、上記アレイ軸は
上記アレイに係る乗り物の移動のわずかな方向を考慮し
た各角度にアレンジされ、上記角度は３０度から６０度
の範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
か１項に記載の方法。
【請求項６】上記ベースライン対のエレメントの間隔
ｄはλ／２の倍数に等しく、λはＲＦ信号の通常の波長
により与えられ、ベースライン対の一つはλ／２の間隔
ｄを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
１項に記載の方法。
【請求項７】１つのベースライン対のアンテナ・エレ
メントは、他のべースライン対のアンテナ・エレメント
には含まれないことを特徴とする請求項１乃至６のいず
れか１項に記載の方法。
【請求項８】空間的な角度データを処理するステップ
は、２つの双曲線Ｈ１とＨ２の交点を検出することを含
み、上記双曲線は、次の式で示され、Ｈ１：ａ１ｘ²＋ａ２ｙ²＋ａ３ｘｙ＋ａ４ｘ＋ａ５ｙ＋ａ６＝０Ｈ２：ｂ１ｘ²＋ｂ２ｙ²＋ｂ３ｘｙ＋ｂ４ｘ＋ｂ５ｙ＋ｂ６＝０上記発信器の位置は、上記等式を解くことによりｘ，ｙ
として得られ、上記双曲線の等式の解法は、以下の等式
により決定され、ｃ１ｙ⁴＋ｃ２ｙ³＋ｃ３ｙ³＋ｃ４ｙ＋ｃ５＝０そして、ｙもｘを検出した同様にＨ１，Ｈ２を使用する
ことで求められることを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれか１項に記載の方法。
【請求項９】ＲＦ信号群を発信する移動発信器のトラ
ッキングを行うためのシステムであって、発信器が動くエリアに関して間隔をおいて配列された第
１及び第２の方向検知アンテナアレイ(60,70) と、ここ
で、各アンテナアレイは関連して一定の間隔で配列され
た複数のアンテナエレメント(60A-60N,70A-70N) を有
し、上記エレメントは複数のエレメントのべースライン
対を有し、上記ベースライン対のエレメントのエレメン
トとエレメントの間隔ｄは各ベースライン対毎に異な
り、上記第１及び第２のアンテナアレイを使用することによ
り発信器からのＲＦ信号を受信し、エレメントのべース
ライン対からのべースライン信号をデジタルデータに変
換する受信装置(80,90) と、上記デジタルデータを処理するプロセッサ装置(100)
と、を具備し、上記プロセッサ装置(100) が、上記第１及び第２のアンテナアレイの異なるベースライ
ン対にて受信された信号群の電子的な位相を示す位相デ
ータを提供するためにデジタル信号に応答する手段(110
A,110B) と、上記位相データを、上記第１及び第２のベースライン対
に生じるＲＦ信号群の到達角度を示す空間的な角度デー
タに変換する手段(110A,110B) と、発信器の評価された位置を定める情報を提供するために
第１及び第２のアンテナアレイの配置と位置を示すアン
テナ配置データを伴なう空間的な角度データを処理する
手段(120）と、を有することを特徴とするシステム。
【請求項１０】上記受信装置は複数のサンプルを提供
するための期間の間上記発信器からのＲＦ信号発信信号
群を収集し、上記プロセッサ装置は移動する発信器の加
速度、速度を示すデータを提供するための時間の間受信
するサンプル群を処理する手段を有することを特徴とす
る請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】上記プロセッサ装置は、サンプル品質
重み付け要素を決定する手段(140A,140B) と、複数の歪
んだサンプルを補償するために上記要素に係る発信器位
置データに重み付けをする手段(130) と、を有すること
を特徴とする上記請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】上記アンテナ・アレイ・エレメント
は、各線形アレイ軸に従ってアレンジされ、上記アレイ
軸は上記アレイに係る乗り物の移動のわずかな方向を考
慮した各角度にアレンジされ、上記角度は３０度から６
０度の範囲であることを特徴とする請求項９乃至１１の
いずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】上記べ一スライン対のエレメントの間
隔ｄはλ／２の倍数に等しく、λはＲＦ信号の通常の渡
長により与えられ、ベースライン対の一つはλ／２の間
隔ｄを有することを特徴とする請求項９乃至１２のいず
れか１項に記載のシステム。
【請求項１４】１つのベースライン対のアンテナ・エ
レメントは、他のべースライン対のアンテナ・エレメン
トには含まれないことを特徴とする請求項９乃至１３に
記載のシステム。