JP3474942B2 - 位置標定システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、同期信号を用いること
なしに中央局及び中継局の位相ずれの補正を為し、到達
時間の誤差なしに到達時間を測定し得る位置標定システ
ムに関する。 【０００２】中央局及び中継局に対して移動局が位置す
る位置を標定する方式として、デッカ、オメガ等の双曲
線航法が知られている。この双曲線航法には、以下に述
べるような問題がある。 【０００３】 【従来の技術】従来の双曲線航法は、１つの中央局と、
少なくとも２つの中継局とを設け、これらの局に対して
位置する移動局から位置標定信号を中央局及び各中継局
に対して発信する。そして、中央局と一方の中継局とで
受信した位置標定信号の到達時間差から中央局と一方の
中継局との間に双曲線を描く。同様にして、中央局と他
方の中継局とで受信した位置標定信号の到達時間差から
中央局と他方の中継局との間に双曲線を描く。これらの
２つの双曲線の交点を求めることにより、移動局の位置
を標定する。 【０００４】その各局には基準発振器が設けられてお
り、これらの基準発振器の同期化は、中央局から同期信
号を中継局及び移動局に送出してそれら局の基準発振器
を中央局の基準発振器と同期を取るようにして行われ
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】従来の双曲線航法にお
いては、中央局の基準発振器の発振信号に中継局及び移
動局の基準発振器の発振信号を同期化するのに、前述の
ように同期信号を中央局から中継局及び移動局へ送出す
る必要がある。又、移動局は、可能な限り小型である必
要があるが、基準発振器を必要とするため、その小型化
が妨げられている。更に、前記双曲線航法で用いられて
いる構成要素の中には、入力レベルの違いにより、波形
が変わり、信号の立ち上りの検出において誤差が入る原
因となっている。そのため、到達した信号の位相検出の
正確さが劣り、移動局の位置標定精度が低くなる。又、
中央局、中継局等のハードウェアの経年変化、電波の伝
播系の変化に対する対策も充分でなく、位置標定の誤差
の原因となっている。 【０００６】本発明は、斯かる技術的課題に鑑みて創作
されたもので、同期信号の送出を排除しつつ、位置標定
誤差を可及的に少なくし得る位置標定システムを提供す
ることをその目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】図１は、請求項１に記載
の発明の原理を説明する図を示す。請求項１記載の発明
は、図１に示すように、移動局から輻射された電波を中
央局及び複数の中継局で受信し、各中継局で測定した到
達時間を前記中央局へ送信して中央局で受信した到達時
間と各中継局から受信した到達時間との到達時間差を算
出し、該到達時間差を用いて双曲線航法により移動局の
位置を測定する位置標定システムにおいて、中央局は、
所定の周期で位置標定基準信号を送信する送信手段と、
送受切替器を介して該送信手段と接続された受信手段に
より該送信手段からの位置標定基準信号を受信し、受信
パルス検出時における所定の周期でリセットされるカウ
ンタのカウント値を出力する出力部とを備え、中継局
は、中央局からの位置標定基準信号を受信し、受信パル
ス検出時における所定の周期でリセットされるカウンタ
のカウント値を出力する出力部を備え、中央局は、中継
局の出力部からの情報を受信し、該情報と自局の出力部
からの情報から得られる時間差の基準とのずれを用い
て、該カウンタにより特定される前記到達時間を用いた
前記移動局の位置測定の補正を行うことを特徴とする。 【０００８】請求項１記載の発明は、中央局２から予め
決められた周期で位置標定基準信号を輻射して中央局４
の受信系及び各中継局６で到達時間を測定する。各中継
局６は、測定した到達時間を中央局４へ送信する。中央
局４は、到達時間と基準とのずれを算定する。該到達時
間差が予め決められた時間内の到達時間差からずれて来
たとき、そのずれ分だけ前記該到達時間差を補正する。 【０００９】このようにすることにより、同期信号を中
央局４から各中継局６へ送信することなしに、各局の局
部発振器間の位相のずれを除くことができる。 【００１０】なお、以下に本発明に関連する発明につい
て説明する。 第１の発明は、図１に示すように、移動局
２から輻射された電波を中央局４及び複数の中継局６で
受信し、各中継局６で測定した到達時間を前記中央局へ
送信して前記中央局４で受信した到達時間と各中継局６
から受信した到達時間との到達時間差を算出し、該到達
時間差を用いて双曲線航法により移動局２の位置を標定
する位置標定システムの同期化方式において、位置標定
基準信号を中央局４から予め設定された周期で輻射し、
前記中央局４の受信系及び各中継局６で到達時間を測定
し、各中継局６で測定した到達時間を中央局４へ送信し
て前記中央局４の受信系で測定した到達時間と各中継局
６から受信した到達時間との到達時間差を前記中央局４
で算定し、該到達時間差が予め決められた時間内の到達
時間差からずれて来たとき、そのずれ分だけ前記該到達
時間差を補正することを特徴とする。 【００１１】第２の発明は、図１に示すように、移動局
２から輻射された電波を中央局４及び複数の中継局６で
受信し、各中継局６で測定した到達時間を前記中央局４
へ送信して前記中央局４で受信した到達時間と各中継局
６から受信した到達時間との到達時間差を算出し、該到
達時間差を用いて双曲線航法により移動局６の位置を標
定する位置標定システムの到達時間測定方式において、
位置標定基準信号を中央局４から予め設定された周期で
輻射し、前記中央局４の受信系及び各中継局６で到達時
間を測定し、各中継局６で測定した到達時間を中央局４
へ送信して前記中央局４の受信系で測定した到達時間と
各中継局６から受信した到達時間との到達時間差を前記
中央局６で算定し、該到達時間差が予め決められた時間
内の到達時間差からずれて来たとき、そのずれ分だけ前
記該到達時間差を補正した後、前記移動局２から予め設
定された数の位置標定信号を順次に輻射し、前記中央局
４及び各中継局６では測定された各到達時間の平均値を
算出して当該局の到達時間とすることを特徴とする。 【００１２】第３の発明は、図１に示すように、第２の
発明において、前記中央局４及び各中継局６における前
記予め決められた数の位置標定信号の各到達時間の測定
に際して、該予め決められた数の位置標定信号のうちの
最初、又は最初から予め決められた少数の位置標定信号
のみに自動利得制御を掛ける第１の手段と、前記予め決
められた数の位置標定信号のうちの残りの多数の位置標
定信号に対して前記自動利得制御で得られた利得を与え
る第２の手段とを設け、前記第１の手段及び第２の手段
からの予め決められた数の位置標定信号の各々について
到達時間を測定することを特徴とする。 【００１３】第４の発明は、図１に示すように、第１の
発明において、高安定発振器から生成した分解能周波数
の信号を分周して得た測定範囲周波数の信号でタイマを
リセットして前記分解能周波数の信号でカウンタアップ
動作を開始させ、前記位置標定信号によって前記タイマ
を停止させ、前記タイマを停止させたときの該タイマの
カウント値を到達時間とすることを特徴とする。 【００１４】第５の発明は、図１に示すように、第２，
又は第３の発明において、高安定発振器から生成した分
解能周波数の信号を分周して得た測定範囲周波数の信号
でタイマをリセットして前記分解能周波数の信号でカウ
ンタアップ動作を開始させ、前記位置標定信号によって
前記タイマを停止させ、前記タイマを停止させたときの
該タイマのカウント値を到達時間とすることを特徴とす
る。 【００１５】第６の発明は、図１に示すように、移動局
２から輻射された電波を中央局４及び複数の中継局６で
受信し、各中継局で測定した到達時間を前記中央局４へ
送信して前記中央局４で受信した到達時間と各中継局６
から受信した到達時間との到達時間差を算出し、該到達
時間差を用いて双曲線航法により移動局２の位置を標定
する位置標定システムの位置標定誤差補正方式におい
て、前記中央局４から予め設定された数の位置標定信号
を輻射し、前記中央局４の受信系及び各中継局６でそれ
ぞれ第１の到達時間を測定し、前記移動局２から予め設
定された数の位置標定信号を輻射し、前記中央局４の受
信系及び各中継局６でそれぞれ第２の到達時間を測定
し、測定された各第１の到達時間及び各第２の到達時間
を用いて予め決められた時間内の到達時間差の補正基準
値を算定し、移動局２から位置標定信号を輻射したとき
の到達時間差が前記補正基準値からずれて来たとき、そ
のずれ分だけ前記到達時間差を補正することを特徴とす
る。 【００１６】第７の発明は、図１に示すように、第６の
発明において、高安定発振器から生成した分解能周波数
の信号を分周して得た測定範囲周波数の信号でタイマを
リセットして前記分解能周波数の信号でカウンタアップ
動作を開始させ、前記位置標定信号によって前記タイマ
を停止させ、前記タイマを停止させたときの該タイマの
カウント値を到達時間とすることを特徴とする。 【００１７】第１の発明は、中央局２から予め決められ
た周期で位置標定基準信号を輻射して中央局４の受信系
及び各中継局６で到達時間を測定する。各中継局６は、
測定した到達時間を中央局４へ送信する。中央局４は、
到達時間と基準とのずれを算定する。該到達時間差が予
め決められた時間内の到達時間差からずれて来たとき、
そのずれ分だけ前記該到達時間差を補正する。 このよう
にすることにより、同期信号を中央局４から各中継局６
へ送信することなしに、各局の局部発振器間の位相のず
れを除くことができる 第２の発明は、第１の発明におい
て、移動局２から予め決められた数の位置標定信号を輻
射して中央局４及び各中継局６で各位置標定信号毎の到
達時間を測定し、その各到達時間を平均した値を位置標
定のための到達時間とする。これにより、位置標定の精
度を高める。 【００１８】第３の発明は、第２の発明において、位置
標定信号に対して最初の、又は２，３の位置標定信号に
対してのみ自動利得制御を掛け、残りの位置標定信号に
対しては前記自動利得制御で得られた利得に固定して位
置標定信号の立ち上りの鋭い信号とすることで、到達時
間の測定に入る誤差を少なくして位置標定の精度を高め
る。 第４の発明は、第１の発明において、その到達時間
の測定において測定範囲周波数の信号によりタイマをリ
セットさせて分解能周波数の信号でカウントアップ動作
を開始させ、位置標定信号でタイマのカウント動作を停
止することにより、到達時間を測定するようにしたもの
である。測定範囲を拡大しつつ、測定精度を高めること
ができる。 【００１９】第５の発明は、第２、又は第３の発明にお
いて、到達時間の測定を第４の発明のようにしたもので
ある。 第６の発明は、中央局４から予め決められた数の
位置標定信号を輻射して中央局４及び各中継局６で第１
の到達時間を測定する。続いて、移動局２から予め決め
られた数の位置標定信号を輻射して中央局４及び各中継
局６で第２の到達時間を測定する。これら第１及び第２
の到達時間を用いて到達時間差の補正基準値を算定す
る。移動局２から位置標定信号を輻射したときの到達時
間差が予め決められた時間内の補正基準値からずれて来
たとき、そのずれ分だけ前記到達時間差を補正する。こ
れにより、ハードウェアの変動、及び電波伝播系の変動
による到達時間差の補正をして位置標定誤差を除くこと
ができる。 第７の発明は、第６の発明において、到達時
間の測定を第４の発明のようにしたものである。 【００２０】 【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
２は、請求項１記載の発明を実施する中央局の構成図を
示し、図３は、請求項１記載の発明を実施する中継局の
構成図を示す。図４は、請求項１記載の発明を実施する
移動局の構成図を示す。図５は、図２及び図３に示すＡ
ＧＣ増幅器の詳細構成図を示す。 【００２１】図２において、中央局２８は、送信系３０
及び受信系２９から構成されている。送信系３０は、制
御部３２、変調器（ＦＳＫ変調器）３４、増幅器３６、
９逓倍器３８、スイッチ４０、電力増幅器４２、帯域通
過フィルタ４４、送受切替器４６、及びアンテナ４８か
ら構成されている。この送信系のうち、スイッチ４０、
電力増幅器４２、帯域通過フィルタ４４、及び送受切替
器４６が、請求項１記載の発明に関連する。制御部３２
から変調器３４へ供給される送信信号は、中継局を制御
するための信号であり、位置標定を行わない場合には、
ＦＳＫ変調器３４からは、或る周波数、例えば２３０／
９ＭＨz のキャリア信号が送出される。そのキャリア信
号は、増幅器３６で増幅された後に、９逓倍器３８で２
３０ＭHzの信号へ逓倍された後、スイッチ４０、電力増
幅器４２、帯域通過フィルタ４４、そして送受切替器４
６を経てアンテナ４８から中継局へ送信される。 【００２２】図２の受信系は、アンテナ４８、送受切替
器４６、高周波増幅器５０、ＵＨＦ帯の帯域通過フィル
タ５２、局部発振器（ルビジウム発振器等の高安定発振
器）５４、周波数変換器５６、帯域通過フィルタ５８、
ＡＧＣ機能を有する中間周波増幅器６０、入力検出器６
２、タイマ６４、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳ
Ｐ）６６、周波数変換器６８、帯域通過フィルタ７０、
中間周波増幅器７２、及び復調器７４から成る。これら
の構成要素のうち、周波数変換器６８、帯域通過フィル
タ７０、中間周波数増幅器７２、及び復調器７４は、前
述の送信信号に対する中継局からの応答データを受信す
る系である。 【００２３】請求項１記載の発明に関連する構成要素
は、高周波増幅器５０、帯域通過フィルタ５２、局部発
振器５４、周波数変換器５６、帯域通過フィルタ５８、
ＡＧＣ機能を有する中間周波増幅器６０、入力検出器６
２、タイマ６４、及びディジタルシグナルプロセッサ
（ＤＳＰ）６６、位置算出部７６である。これらの構成
要素は、中央局の送信部から送信された位置標定基準信
号の送信時刻から該位置標定基準信号が中央局の受信系
で受信するまでの到達時間を測定すること、到達時間差
を算定すること、及び位置標定を行うことにある。位置
算出部７６は、ＣＰＵを含んで構成され、到達時間差に
ついての補正を含むデータ処理をプログラムで行うよう
に構成されている。 【００２４】光変復調部７８は、中継局１００₁ 及び中
継局１００₂ から光ファイバケーブル１８０₁ 、１８０
₂ を経て受信される到達時間を受信して位置算出部７６
へ転送する。位置算出部７６は、後述する到達時間差を
算出する。 【００２５】図３に示す中継局１００は、中央局２８の
受信系２９と同様に構成されている。アンテナ１４８、
送受切替器１４６、高周波増幅器１５０、帯域通過フィ
ルタ１５２、局部発振器（ルビジウム発振器等の高安定
発振器）１５４、周波数変換器１５６、帯域通過フィル
タ１５８、ＡＧＣ機能を有する中間周波増幅器１６０、
入力検出器１６２、タイマ１６４、ディジタルシグナル
プロセッサ（ＤＳＰ）１６６、周波数変換器１６８、帯
域通過フィルタ１７０、中間周波増幅器１７２、及び復
調器１７４から成る。これらの構成要素のうち、周波数
変換器１６８、帯域通過フィルタ１７０、中間周波数増
幅器１７２、及び復調器１７４は、前述したように中継
局から送信された送信信号の受信データを受信する系で
ある。但し、受信データに対して応答データを中央局２
８へ送信する送信系は省略してある。 【００２６】又、請求項１記載の発明に関連する構成要
素は、高周波増幅器１５０、帯域通過フィルタ１５２、
局部発振器１５４、周波数変換器１５６、帯域通過フィ
ルタ１５８、ＡＧＣ機能を有する中間周波増幅器１６
０、入力検出器１６２、タイマ１６４、及びディジタル
シグナルプロセッサ１６６、及び光変復調器１７８であ
る。これらの構成要素は、中央局２８の送信部から送信
された位置標定基準信号若しくは位置標定信号、又は移
動局２００からの位置標定信号の送信時刻から該位置標
定基準信号若しくは位置標定信号が中継局の受信系で受
信するまでの到達時間を測定することにある。 【００２７】図４において、移動局２００は、送信系２
３０及び受信系２３１から構成されている。送信系２３
０は、制御部２３２、変調器（ＦＳＫ変調器）２３４、
増幅器２３６、９逓倍器２３８、スイッチ２４０、電力
増幅器２４２、帯域通過フィルタ２４４、送受切替器２
４６、及びアンテナ２４８から構成されている。この送
信系のうち、スイッチ２４０、電力増幅器２４２、帯域
通過フィルタ２４４、及び送受切替器２４６が、請求項
１記載の発明に関連する。制御部２３２から変調器２３
４へ供給される送信データ信号は通信用の信号であり、
位置標定を行う場合には、ＦＳＫ変調器２３４は、前記
送出データ信号が供給されない状態において、或る周波
数、例えば２３０／９ＭＨz のキャリア信号を送出して
いる。そのキャリア信号は、増幅器２３６で増幅された
後に、９逓倍器２３８で２３０ＭHzの信号へ逓倍された
後、スイッチ２４０、電力増幅器２４２、帯域通過フィ
ルタ２４４、そして送受切替器２４６を経てアンテナ２
４８から中央局２８及び各中継局１０₁ ，１００₂ へ送
信される。 【００２８】図４の受信系は、アンテナ２４８、送受切
替器２４６、高周波増幅器２５０、ＵＨＦ帯の帯域通過
フィルタ２５２、局部発振器（ルビジウム発振器等の高
安定発振器）２５４、周波数変換器２５６、帯域通過フ
ィルタ２５８、中間周波増幅器２６０、及び復調器２６
１から成る。 【００２９】図５に示すように、図２のＡＧＣ機能を有
する増幅器６０は、帯域通過フィルタ５８からの７０Ｍ
Hzの信号を受ける増幅器３００、ＡＧＣ増幅器３０２、
分配器３０４、増幅器３０６、検波器３０８、直流増幅
器３１０、及びサンプルホールド回路３１２から成る。
サンプルホールド回路３１２は、位置標定するときに、
１２５マイクロ秒周期でオン／オフされる２３０ＭHz
の、位置標定システムで使用可能な周波数帯域によって
予め設定される数、例えば２０個のパルス列内の最初の
パルスのみでＡＧＣが掛かり、その後はＡＧＣを固定す
るＡＧＣタイミングパルスが供給される。ＡＧＣを掛け
るのは、最初から２，３発のパルスに対してでもよい。 【００３０】図１乃至図３において、中央局２８は、図
１の中央局４に対応し、中継局１００₁ ，１００₂ は、
図１の中継局６に対応する。移動局２００は、図１の移
動局２に対応する。 【００３１】このように構成される位置標定システムの
動作を以下に説明する。先ず、位置標定に先立って、位
置標定のための独立同期化方式による中央局及び中継局
の同期化について説明する。 【００３２】中央局２８は、その制御部３２から４ＫHz
の位置標定用基準信号を送出する。この位置標定用基準
信号によって、送信系３０の９逓倍器３８から送出され
ている２３０ＭHzのキャリア信号を一定時間、例えば１
２５マイクロ秒（４ＫHz）毎にオン／オフする。そのキ
ャリア信号は、電力増幅器４２で電力増幅されて帯域通
過フィルタ４４、送信側へ切り替えられている送受切替
器４６を経てアンテナ４８へ供給されてアンテナ４８か
ら位置標定基準信号が輻射される（図６の(1)参照) 。
アンテナ４８へ２３０ＭHzの位置標定基準信号を供給す
る送受切替器４６において該信号は受信系２９へ漏れ込
む。その信号は、高周波増幅器５０、帯域通過フィルタ
５２を経て周波数変換器５６へ供給される。周波数変換
器５６へ供給された２３０ＭHzの信号は、局部発振器５
４からの発振信号によって７０ＭHzの信号へ周波数変換
され、帯域通過フィルタ５８、中間周波増幅器６０を経
て入力検出器６２へ入力される。 【００３３】これと並行して、局部発振器５４からその
発振信号から生成した分解能周波数５０ＭHzの信号がタ
イマ６４へ供給されている（図７の(1) 参照）。前述し
たように、タイマ６４は、分解能周波数５０ＭHzの信号
を１００ＫHzへ、そして測定範囲周波数４ＫHzの信号へ
分周する（図７の(2),(3) 参照）。この４ＫHzの信号周
期でタイマ６４はリセットを掛けられる（図７の(4) 参
照）。このリセットを掛けられた時刻からタイマ６４
は、前記分解能周波数の信号に応答して再びカウント動
作を開始する。そして、入力検出器６２において、そこ
へ入力されて来る７０ＭHzの信号のうちの予め決められ
た数、例えば２発のパルスを検出したときにタイマ６４
へカウント停止信号を送出する（図７の(5) 参照）。該
予め決められた数のパルスは、信号の立ち上りの検定、
そして信号の検出に用いられる。 【００３４】このように、タイマ６４は、測定範囲周波
数の信号に応答してリセットを掛けられ、分解能周波数
の信号に応答してカウントアップ動作をするように構成
されているから、測定範囲の拡大を可能にしつつ、しか
も測定精度を高くすることができる。例えば、分解能周
波数を５０ＭHzとし、測定範囲周波数を４ＫHzとする
と、測定精度の分解能は６メートル／２０ナノ秒とな
り、測定範囲は７５ＫHz／２５マイクロ秒となる。 【００３５】このタイマ６４のカウント停止時に、タイ
マ６４に計時されているカウント値が、中央局２８の送
信系３０のアンテナ４８から輻射された電波（位置標定
基準信号）の送信時刻から位置標定基準信号を受信する
までの到達時間ｔ_A を表す（図６の(2) 参照) 。このカ
ウント値は、タイマ６４からディジタルシグナルプロセ
ッサ６６へ供給されて到達時間データとされる。そし
て、その到達時間データはディジタルシグナルプロセッ
サ６６から位置算出部７６へ供給されて後述する中継局
１００_1,１００₂ からの到達時間データと共に用いられ
て到達時間差（距離の差）の算定に用いられる。 【００３６】中央局と同様の時間測定が、各中継局１０
０₁ ，１００₂ で行われる。この時間測定の動作態様
は、中央局２８について説明したところを順次に追って
行けば理解されると思われるので、その逐一の説明は省
略する。各中継局１００₁ ，１００₂ で測定した到達時
間をそれぞれｔ_B ，ｔ_C とする。 【００３７】各中継局１００₁ ，１００₂ で測定された
到達時間データは、ディジタルシグナルプロセッサ１６
６₁ ，１６６₂ （但し、図３では中継局を代表して示し
あるので、中継局の参照番号に添字を付してない。以
下、各構成要素についても同様である。）から光変復調
部１７８₁ ，１７８₂ 、そして光ファイバケーブル１８
０_{1 ,} １８０₂ を経て中央局２８の光変復調部７８へ伝
送される。 【００３８】このようにして各中継局１００₁ ，１００
₂ から伝送されて来た各到達時間データは、位置算出部
７６へ入力されて中央局２８で測定された到達時間デー
タとの差（到達時間差）が算定される。 【００３９】前述のように、中継局２８で測定した到達
時間がｔ_A であり、中継局１００₁，１００₂ で測定し
た到達時間がそれぞれｔ_B ，ｔ_C であるとすると、中央
局２８と中継局１００₁ との間の到達時間差ｔ_ABは、 【００４０】 【数１】 【００４１】となり、中央局２８と中継局１００₂ との
間の到達時間差ｔ_ACは、 【００４２】 【数２】 【００４３】となる。これらの到達時間差ｔ_AB，ｔ
_ACは、それぞれ比較的短い時間内では、ｔ_ABが中継局１
００₁ と中央局２８の受信系との位置の差と、中央局２
８の受信系の局部発振器５４の位相と中継局１００₁ の
局部発振器１５４₁ の位相との位相差とによって決まる
値となり、又ｔ_ACが中継局１００₂ と中央局２８の受信
系との位置の差と、中央局２８の受信系の局部発振器５
４の位相と中継局１００₂ の局部発振器１５４₂ の位相
との位相差とによって決まる値となるから、前述の到達
時間差ｔ_AB，ｔ_ACは、それぞれ固定値となると考えられ
る。 【００４４】しかし、その固定値は、前述の比較的短い
時間内であり、これを超えるに至ると、前述の到達時間
差にずれが生ずる。このずれ分を位置算出部７６での到
達時間差の算定に際して補正する。ずれ分は、中央局２
８の局部発振器５４の位相と中継局１２８の局部発振器
１５４の位相のずれ（位相差）によって生ずるから、前
記補正をすることにより、前記位相差によって位置標定
に入る誤差を除くことができる。 【００４５】又、前述のような同期信号の送信なしに、
各局の局部発振器の位相の同一位相への補正のほかに、
各局のハードウェアの偏差、並びに伝播系の伝播遅延の
変化が発生して移動局の位置標定に誤差が入る虞れがあ
る。ハードウェアの偏差を生じさせる原因としては、Ｕ
ＨＦ帯の帯域通過フィルタ５２、７０ＭHzの帯域通過フ
ィルタ５８、及び中間周波増幅器６０であり、伝播系の
伝播遅延に変化を生じさせる原因としては、主としてフ
ェージングの発生である。 【００４６】各局のハードウェアの偏差、並びに伝播系
の伝播遅延の変化が発生したときの補正を図８及び図９
を参照して以下に説明する。中央局２８の送信系から中
央局２８の受信系、並びに中継局１００₁ ，１００₂ へ
予め決められた数、例えば２０発の位置標定信号を送出
する。説明の都合上、１発の位置標定信号について中央
局２８の受信系、並びに中継局１００₁ ，１００₂ で前
述のようにして到達時間を測定する。中継局１００₁ ，
１００₂ で測定した到達時間は、光ファイバケーブル１
８０₁ 、１８０₂ を経て中央局２８の位置算出部７６へ
転送される。 【００４７】測定した到達時間をそれぞれｔ_A0、ｔ_B0、
ｔ_C0とすると（図９の(3) 、(4) 、(5) 参照）、これら
の測定時間ｔ_A0、ｔ_B0、ｔ_C0は、それぞれ 【００４８】 【数３】 【００４９】 【数４】 【００５０】 【数５】 【００５１】として表すことができる。式（３）のｔ_AR
は、中央局２８の受信系の伝播遅延時間であり、式
（４）のｔ_AFは中央局２８の送信系の給電線の伝播遅延
時間、Ｄ_ABは中央局２８のアンテナ４８と中継局１００
₁ のアンテナ１４８₁ との間の距離、ｔ_BFは中継局１０
０₁ の受信系の給電線の伝播遅延時間、ｔ_BRは中継局１
００ ₁ の受信系の伝播遅延時間である。式（５）Ｄ_ACは
中央局２８のアンテナ４８と中継局１００₂ のアンテナ
１４８₂ との間の距離、ｔ_CFは中継局１００₂ の受信系
の給電線の伝播遅延時間、ｔ_CRは中継局１００₂ の受信
系の伝播遅延時間である。なお、図８中のＴx は送信
系、Ｒｘは受信系を示す。 【００５２】前述の式ｔ_AF、Ｄ_AB、ｔ_BF、Ｄ_AC、ｔ
_CFは、既知であるから、ｔ_BR及びｔ_CRは測定できたこと
になる。次に、移動局２００から位置標定信号を電波と
して輻射する。その電波を中央局２８、中継局１０
０₁ 、及び中継局１００₂ の受信系で受信して到達時間
を前述した態様で測定する。その測定値をｔ_A1、ｔ_B1、
ｔ_C1とすると（図９の(3) 、(4) 、(5) 参照）、これら
の測定時間ｔ_A1、ｔ_B1、ｔ_C1は、それぞれ 【００５３】 【数６】 【００５４】 【数７】 【００５５】 【数８】 【００５６】として表すことができる。式（６）中のＤ
_MAは移動局２００のアンテナ２４８と中央局２８のアン
テナ４８との間の距離、式（７）中のＤ_MBは移動局２０
０のアンテナ２４８と中継局１００₁ のアンテナ１４８
₁ との間の距離、式（８）中のＤ_MCは移動局２００のア
ンテナ２４８と中継局１００₂ のアンテナ１４８₂ との
間の距離である。中継線局１００₁ 、１００₂ で測定さ
れた到達時間ｔ _A1 、ｔ _B1 、ｔ _C1 は、前述と同様にして中
央局２８へ転送される。 【００５７】この到達時間の測定に続いて、中央局２８
における電波の到達時間と、中継局１００₁ における電
波の到達時間との差ｔ_A1−ｔ_B1、並びに中央局２８にお
ける電波の到達時間と、中継局１００₂ における電波の
到達時間との差ｔ_A1−ｔ_C1を求める。それら到達時間差
は、それぞれ次のようになる。 【００５８】 【数９】 【００５９】 【数１０】 【００６０】到達時間差ｔ_AF−ｔ_BF及び到達時間差ｔ_AF
−ｔ_CFは固定値であり、給電線長が同じであるとする
と、０となる。又、式（９）中の第３項（ｔ_AR−
ｔ_BR）、及び式（１０）の第３項（ｔ_AR−ｔ_CR）の、ｔ
_BR及びｔ_CRは、前述したように、式（３）乃至式（５）
から測定できた値であり、前記２つの到達時間差は、或
る短い時間期間内は或る一定値と考えられるが、それよ
りも長い時間を到達時間差の測定時間期間とすると、
（ｔ_AR−ｔ_BR）、及び（ｔ_AR−ｔ_CR）は、前述したよう
にハードウェアの温度変化で、その値に偏差が生じるよ
うになる。その原因は、前述したように局部発振器５
４、１５４の温度変動、及びＵＨＦ帯の帯域通過フィル
タ５２、７０ＭHzの帯域通過フィルタ５８の温度変動等
である。 【００６１】従って、前述の（ｔ_AR−ｔ_BR）、及び（ｔ
_AR−ｔ_CR）は、前述のように或る短い時間期間内は或る
一定値（補正基準値）と考えられるが、それよりも長い
時間を経過するに至ると、前述の到達時間差にずれが生
ずる。このずれ分を前記或る短い時間期間内に測定され
た到達時間差を基準として補正をすれば、ずれ分だけの
誤差を除くことができるから、結果として位置標定誤差
を少なくすることができる。 【００６２】又、気象条件（フェージング等）による伝
播系の変動が生ずると、その変動は、式（４）中のＤ_AB
／３×１０⁸ 、式（５）中のＤ_AC／２×１０⁸ の変化と
なり、測定できたとされる値ｔ_BR、ｔ_CRの変動となって
現れるから、その到達時間の変動分も前述した到達時間
に含まれることになる。従って、位置算出部７６での到
達時間差の算定に際して前記補正基準値を到達時間差の
補正に用いることができるから、結果として位置標定誤
差を少なくすることができる。 【００６３】以上纏めると、前述した到達時間差は、 【００６４】 【数１１】 【００６５】 【数１２】 【００６６】となり、前述の補正基準値からのずれだけ
の補正を位置算出部７６ですると、到達時間差は、距離
だけに依存した時間となり、測定系に含まれる変動要素
の変動による到達時間差に誤差がなくなり、位置標定の
精度を良くすることができる。 【００６７】又、前述の時間測定において、移動局２０
０から位置標定信号を１発送出するという前提で説明を
して来たが、或る移動局２００から輻射される位置標定
信号として、予め決められた数、例えば２０発の位置標
定信号（ＵＦＨ帯の搬送波）を予め決められた時間周期
で輻射されるようにする（図１０の(1) 、(2) 参照)。 【００６８】そして、それら各位置標定信号を各局で受
信する（図１０の(3) 、(4) 、(5)参照) 。 その位置
標定信号につき、前述した態様で到達時間を各局で測定
する。その各到達時間の算術平均を取ってその平均値を
到達時間として中央局で到達時間差の算定に用いる。こ
れにより、位置標定の精度を向上させることができる。 【００６９】なお、位置標定信号の数を２０発とする例
を示したが、数の多いほど測定精度は向上するが、それ
に要する帯域に広い帯域が必要になるので、到達時間測
定に鋭い立ち上りの信号の使用を可能にするハードウェ
ア、移動局数、位置標定に許容される帯域等を考慮に入
れて位置標定信号の数を決めればよい。 【００７０】この平均化処理において、前述の中間周波
増幅器６０を図５に示すようなＡＧＣ機能を有する中間
周波増幅器６０として構成する。この構成にして、２０
発の位置標定信号のうちの１発目につきのみＡＧＣ機能
を生かし（図１１の(3) 参照）、残りの１９発の位置標
定信号については１発目の位置標定信号で設定された利
得において各位置標定信号を鋭い立ち上り特性で到達時
間を測定する。このようにする理由は、前記構成にしな
い場合には、各位置標定信号毎にＡＧＣ機能が働く。そ
のために、図１１の(2) に示すように各位置標定信号の
立ち上りが緩慢になり、到達時間の測定精度が劣化して
移動局の位置標定に誤差が入るが、図５に示すＡＧＣ機
能を有する中間周波増幅器６０とすることにより、前述
した不具合は防止することができる。 【００７１】なお、前記実施例を個別的に説明したが、
その各特徴部分を取捨選択した構成の実施例で装置を構
成してもよい。以上説明したように本実施例によれば、
中央局から位置標定基準信号を輻射して各中継線局での
到達時間を測定してこれら到達時間と中央局の受信系で
測定した到達時間との到達時間差（基準到達時間差）
が、固定値と考えられる予め決められた時間を超える時
間になったとき、該予め決められた時間を超える時間に
なったときに測定された到達時間差の前記基準到達時間
からの偏差分だけを補正するようにしたので、従来のよ
うに同期信号を中央局から各中継局へ送信することな
く、中央局及び各中継線局の局部発振器の位相を合わせ
ることができる。又、この位相を合わせた状態におい
て、移動局から輻射された複数の位置標定信号を用いて
到達時間を測定し、その平均を取ることにより、位置標
定の精度を向上させることができる。 【００７２】そして、複数の位置標定信号の１発等の位
置標定信号に対してのみ自動利得制御を掛け、その後の
位置標定信号に対しては自動利得制御を掛けないように
したので、立ち上りの鋭い位置標定信号を到達時間の測
定に用いるから、更に位置標定の精度を上げることがで
きる。そして、到達時間の測定には、分解能周波数を測
定範囲周波数に対して予め決められた値だけ高い周波数
として到達時間の測定をしているから、測定距離範囲を
拡大しつつ、しかも測定精度を向上させることができ
る。 又、ハードウェアの偏差及び伝播系の変化があって
も、その補正をする手段を設けているので、位置標定誤
差を少なくすることができる。 【００７３】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、中
央局２から予め決められた周期で位置標定基準信号を輻
射して中央局４の受信系及び各中継局６で到達時間を測
定する。各中継局６は、測定した到達時間を中央局４へ
送信する。中央局４は、到達時間と基準とのずれを算定
する。該到達時間差が予め決められた時間内の到達時間
差からずれて来たとき、そのずれ分だけ前記該到達時間
差を補正する。 【００７４】このようにすることにより、同期信号を中
央局４から各中継局６へ送信することなしに、各局の局
部発振器間の位相のずれを除くことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】請求項１記載の発明の原理説明図である。 【図２】請求項１記載の発明を実施する中央局の構成図
である。 【図３】請求項１記載の発明を実施する中継局の構成図
である。 【図４】請求項１記載の発明を実施する移動局の構成図
である。 【図５】図２に示す中央局で用いられるＡＧＣ機能を有
する中間周波増幅器の構成を示す図である。 【図６】中央局及び各中継局の同期化を説明するための
タイミングチャートである。 【図７】到達時間の測定を説明するためのタイミングチ
ャートである。 【図８】位置標定誤差の補正のための説明図である。 【図９】位置標定誤差の補正のためのタイミングチャー
トである。 【図１０】到達時間測定の説明に用いるタイミングチャ
ートである。 【図１１】自動利得制御の説明に用いるタイミングチャ
ートである。 【符号の説明】 ２ 移動局 ４ 中央局 ６ 中継局 ２８ 中央局 ３２ 制御部 ４０ スイッチ ４２ 電力増幅器 ４４ 帯域通過フィルタ ４６ 送受切替器 ４８ アンテナ ５０ 高周波増幅器 ５２ 帯域通過フィルタ ５４ 局部発振器 ５６ 周波数変換器 ５８ 帯域通過フィルタ ６０ ＡＧＣ機能を有する中間周波増幅器 ６２ 入力検出器 ６４ タイマ ６６ ディジタルシグナルプロセッサ ７６ 位置算出部 ７８ 光変復調部 １００₁ 中継局 １００₂ 中継局 １４８ アンテナ １５０ 高周波増幅器 １５２ 帯域通過フィルタ １５４ 局部発振器 １５６ 周波数変換器 １５８ 帯域通過フィルタ １６０ ＡＧＣ機能を有する中間周波増幅器 １６２ 入力検出器 １６４ タイマ １６６ ディジタルシグナルプロセッサ １７８ 光変復調部 ２００ 移動局 ２３２ 制御部 ２４０ スイッチ ２４２ 電力増幅器 ２４４ 帯域通過フィルタ ２４６ 送受切換器 ２４８ アンテナ ３０２ ＡＧＣ機能を有する増幅器 ３０４ 分配器 ３０８ 検波器 ３１０ 直流増幅器 ３１２ サンプルホールド回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 透俊 宮城県仙台市青葉区一番町１丁目２番25 号 富士通東北ディジタル・テクノロジ 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−60852（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−107331（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−61884（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−196974（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−3428（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−6251（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/14

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 移動局から輻射された電波を中央局及び
   複数の中継局で受信し、各中継局で測定した到達時間を
   前記中央局へ送信して前記中央局で受信した到達時間と
   各中継局から受信した到達時間との到達時間差を算出
   し、該到達時間差を用いて双曲線航法により移動局の位
   置を測定する位置標定システムにおいて、 前記中央局は、所定の周期で位置標定基準信号を送信す
   る送信手段と、 送受切替器を介して該送信手段と接続された受信手段に
   より該送信手段からの前記位置標定基準信号を受信し、
   受信パルス検出時における前記所定の周期でリセットさ
   れるカウンタのカウント値を出力する出力部とを備え、 前記中継局は、前記中央局からの位置標定基準信号を受
   信し、受信パルス検出時における前記所定の周期でリセ
   ットされるカウンタのカウント値を出力する出力部を備
   え、 前記中央局は、前記中継局の出力部からの情報を受信
   し、該情報と自局の出力部からの情報から得られる時間
   差の基準とのずれを用いて、該カウンタにより特定され
   る前記到達時間を用いた前記移動局の位置測定の補正を
   行う、 ことを特徴とする位置標定システム。