JP4507058B2 - 距離検出システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は距離検出システムに関し、無線通信を行う端末間の距離を検出する距離検出システムに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、距離検出システムにおいては、無線通信を行う端末間の距離を検出する手法として、例えば電波（放射電界）が距離ｒに線形に反比例して減衰することを利用して、受信側の端末において受信した信号の電界強度に基づいて送信側の端末との間における距離を検出する第１の手法（例えば非特許文献１〜非特許文献３参照）や、当該端末間のクロックを常に正確に同期させておき、受信側の端末において送信側の端末から送信されるパルス信号やＭ系列信号の位相シフト（遅れ成分）に応じて距離を検出する第２の手法（例えば非特許文献４参照）を用いるようになされた距離検出システムが提案されている。
【０００３】
【非特許文献１】
ＧＩＤＩＮ Ｆ（Silicon Graphics.,CA）,ＰＡＮＴＩＣ−ＴＡＮＮＥＲ Ｚ（San Francisco State Univ.,CA）：Analysis of the Measurement Uncertainty with 1/R Extapolation of Radiated Emission Measurements on an Open Area Test Site（OATS）.,IEEE Int Symp Electromagn Compat,OL.1998,NO.Vol.1；PAGE.137-140；1998
【０００４】
【非特許文献２】
ＨＡＳＨＩＯＴＯ Ｈ,ＹＡＭＡＺＡＫＩ Ｍ（Tokai Univ.,Kanagawa,JPN）：Ｍ系列バーコードを指標とした距離センサ,J Adv Sci,Vol.12,NO.1/2；PAGE.144-145；2000年
【０００５】
【非特許文献３】
渋谷昭範,中津川征士,梅比良正弘（ＮＴＴ未来ねっと研）,久保田周治（ＮＴＴ先端技術研）：正規化した最小２乗法による高精度位置検出の検討,情報処理学会研究報告,VOL.2001,NO.83（MBL-18 ITS-6）；PAGE.9-14；2001年
【０００６】
【非特許文献４】
小山慎二、島田寛三、芝伸之、安田明生（東京商船大）：ＧＰＳ測位計算プログラムについて,電子情報通信学会技術研究報告,VOL.101,NO.33（SANE2001 1-11）；PAGE.39-44；2001年
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところがかかる第１の手法を用いて距離を検出する距離検出システムにおいては、電波の地表面反射による距離損、周波数、偏波、発射体の地表面高や送受アンテナの形状や方向などの様々な要因によって、受信側の端末において受信する信号の電界強度が大きく左右されるため、距離に線形に反比例する関係が成り立たなくなる結果、当該距離の検出精度が悪くなってしまうという問題があった。
【０００８】
一方、第２の手法を用いて距離を検出する距離検出システムにおいては、送信側及び受信側の端末におけるクロックを常に正確に同期させておくために、例えばＧＰＳ(Grobal Positionong System) を用いる等、極めて煩雑な制御や、クロックを同期させるための装置が必要となるため、システム全体として複雑な構成を要するという問題があった。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成で距離の検出精度を向上し得る距離検出システム、簡易な構成で距離の検出精度を向上させるための電界形成装置、電界形成方法、電界受信装置及び電界受信方法を提案しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明は、電界形成装置と電界受信装置とによって構成される距離検出システムであって、電界形成装置は、電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数の信号を、電界発生源とされる電極に与える印加手段と、各段階の距離に割り当てられる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となるよう信号の出力を調整する調整手段とを有し、電界形成装置又は電界受信装置のいずれか一方は、電界受信装置において受信される準静電界の周波数に基づいて、電界発生源からの距離を検出する距離検出手段を有する。
【００１１】
本発明は、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界を、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして形成するので、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。
【００１２】
また本発明は、電界形成装置であって、電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数の信号を、電界発生源とされる電極に与える印加手段と、各段階の距離に割り当てられる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となるよう信号の出力を調整する調整手段とを有する。
【００１３】
本発明は、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界を、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして形成するので、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。
【００１４】
また本発明は、電界形成方法であって、電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数の信号を、電界発生源とされる電極に与える印加ステップと、各段階の距離に割り当てられる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となるよう信号の出力を調整する調整ステップとを有する。
【００１５】
本発明は、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界を、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして形成するので、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。
【００１６】
また本発明は、電界受信装置であって、電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となる状態で電界発生源から形成される準静電界を受信する受信手段と、受信手段により受信される準静電界の周波数に基づいて、電界発生源からの距離を検出する距離検出手段とを有する。
【００１７】
本発明は、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界として、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして形成される準静電界を受信するので、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。
【００１８】
また本発明は、電界受信方法であって、電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となる状態で電界発生源から形成される準静電界を受信する受信ステップと、受信ステップで受信される準静電界の周波数に基づいて、電界発生源からの距離を検出する距離検出ステップとを有する。
【００１９】
本発明は、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界として、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして形成される準静電界を受信するので、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（１）本発明の概要
本発明は、準静電界を用いた近傍通信（以下、これを近接場通信と呼ぶ）により、情報を送受信する。以下、この準静電界の性質との関係において本発明の概要を説明する。
【００２１】
（１−１）準静電界
一般に、電気双極子（ダイポールアンテナ）に電流を流した場合、当該ダイポールアンテナから発生される電界は、マックスウェルと呼ばれる電界に関する方程式（以下、これをマックスウェル方程式と呼ぶ）に従って、次式
【００２２】
【数１】
【００２３】
として表すことができる。この（１）式において、「ｃｏｓωｔ」は電荷の振動、「Ａ」は振動する２この電荷の電荷量と、当該２この電荷の距離とを含めた定数（出力に相当する係数）、「θ」はダイポールアンテナの中心からの角度、「ｒ」はダイポールアンテナの中心からの距離（単位は[m] ）、「ε」は誘電率、「ｊ」は虚数、「ｋ」は波数（単位は[１／ｍ]）としてそれぞれ定義している。
【００２４】
そして（１）式によって表される電界のうち、距離に線形に反比例する成分（以下、これを放射電界と呼ぶ）Ｅ１ｒ、Ｅ１θは、次式
【００２５】
【数２】
【００２６】
として表すことができ、また距離の２乗に反比例する成分（以下、これを誘導電磁界と呼ぶ）は、次式
【００２７】
【数３】
【００２８】
として表すことができ、さらに距離の３乗に反比例する成分（以下、これを準静電界と呼ぶ）Ｅ２ｒ、Ｅ２θは、次式
【００２９】
【数４】
【００３０】
として表すことができる。
【００３１】
ここで、マックスウェル方程式をダイポールアンテナに適用したものについて、放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度と、距離との関係をグラフ化すると図１に示すような結果となる。但し、図１では、周波数１〔ＭＨｚ〕における各電界それぞれの相対的な強度を指数（指数尺度）に置き換えて定性的に示している。
【００３２】
図１からも明らかなように、放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度が等しくなる距離（以下、これを強度境界距離と呼ぶ）が存在しており、当該強度境界距離よりも遠方では放射電界が支配的となり、これに対して強度境界距離よりも近傍では準静電界が支配的となっていることが分かる。
【００３３】
この強度境界距離は、マックスウェル方程式の電界強度に関して導かれる式によれば、次式
【００３４】
【数５】
【００３５】
を充足するときの距離ｒである。
【００３６】
この（５）式における波数ｋは、光速をｃ（ｃ＝3 ×10８ [m/s] ）、周波数をｆとすると、次式
【００３７】
【数６】
【００３８】
に示す関係にあり、（５）式と（６）式とを整理すると、次式
【００３９】
【数７】
【００４０】
となる。
【００４１】
この（７）式によれば、強度境界距離ｒは、図２からも明らかなように、周波数ｆに応じて一義的に決まる。
【００４２】
従って、図３に示すように、ある送信端末ＴＸから複数の強度境界距離ｒ１〜ｒｎを設定した場合に、当該各強度境界距離ｒ１〜ｒｎに応じて（７）式を充足するように周波数ｆ１〜ｆｎを選定すれば、当該各周波数ｆ１〜ｆｎで振動する複数の準静電界（図中破線で表わしている）を支配的となる空間としてそれぞれ形成することができる。
【００４３】
ここで、例えば送信端末ＴＸにおいて２種類の周波数（５[MHz] 及び５０[MHz] ）で振動する電界を同じ出力の基で形成させた場合に、所定のレベル以上の電界強度を受信できる受信端末ＲＸが当該電界内を移動したことを想定すると、図４に示すような結果となる。但し、図４では、強度境界距離に応じた放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度を指数（指数尺度）に置き換えて定性的に示している。
【００４４】
すなわちこの図４において、５[MHz] の周波数では、受信端末ＲＸが受信できる所定のレベル以上の電界強度まで準静電界が支配的となるが、５０[MHz] の周波数では、１[m] を超えると完全に放射電界が支配的となってしまうことが視覚的に分かる。
【００４５】
一方、５０[MHz] の周波数における電界強度が５[MHz] の周波数における電界強度と同じになるように、当該５０[MHz] の周波数に対する出力を調整すると、図５に示すように、５[MHz] 及び５０[MHz] のいずれの周波数でも、受信端末ＲＸが受信できる所定のレベル以上の電界強度まで準静電界が支配的となることが視覚的に分かる。
【００４６】
従って送信端末ＴＸ（図３）においては、各強度境界距離ｒ１〜ｒｎに応じて（７）式を充足するように選定した周波数ｆ１〜ｆｎのうち、最も小さい周波数ｆｎ（４．８[MHz] ）における電界強度と同じになるように他の周波数ｆ１〜ｆ(n-1)（４７．７[MHz] 、２３．９[MHz] 、１５．９[MHz] ……）に対する出力を調整することにより、当該各周波数ｆ１〜ｆｎで振動する複数の準静電界を確実に支配的となる空間としてそれぞれ形成することができる。この場合、受信端末ＲＸにおいては、受信した準静電界の周波数に基づいて、送信端末ＴＸと受信端末ＲＸとの間の距離を検出することが可能となる。
【００４７】
そして、かかる出力を調整については、当該出力を調整するための係数（以下、これを出力調整係数と呼ぶ）をＡｉとして定義すると、周波数ｆｉに対応する強度境界距離ｒｉにおけるθ方向成分の電界強度Ｅθ及びｒ方向成分の電界強度Ｅｒの絶対値Ｅｉは、次式
【００４８】
【数８】
【００４９】
のように表すことができることから、この（８）式に基づいて、各周波数ｆｉにそれぞれ対応する強度境界距離ｒｉにおいて電界強度Ｅｉが所定のレベルＥ＊となるような出力調整係数Ａｉを、次式
【００５０】
【数９】
【００５１】
のように求めることができる。よって、送信端末ＴＸ（図３）では、この（９）式を用いて、周波数ｆ１〜ｆ(n-1)（４７．７[MHz] 、２３．９[MHz] 、１５．９[MHz] ……）に対する出力を調整することができる。
【００５２】
このようにして複数の準静電界を確実に支配的となる空間としてそれぞれ形成した場合、周波数ｆ１〜ｆｎに対応する各準静電界の強度は、距離の３乗に反比例するため、放射電界や誘導電磁界に比して極めて明瞭に強度境界距離ｒ１〜ｒｎに反映される特徴を有する。
【００５３】
この特徴に着目すると、図６に示すように、ある送信端末ＴＸの近傍に所定のレベルＥ＊以上の電界強度でなる信号（以下、これを電界強度信号と呼ぶ）を受信できる受信端末ＲＸが存在する場合、この受信端末ＲＸは、受信する周波数ｆ１〜ｆ３の数が多いほど、送信端末ＴＸから近い距離に存在することが図表からも分かる。従って、受信端末ＲＸは、受信する周波数ｆ１〜ｆ３の数に応じて、当該受信した時点での送信端末ＴＸからの距離を高精度に判定することができる。
【００５４】
このように本発明では、送信側において、各強度境界距離ｒ１〜ｒｎに応じて（７）式を充足するように選定した周波数ｆ１〜ｆｎのうち、最も小さい周波数ｆｎにおける電界強度と同じになるように他の周波数ｆ１〜ｆ(n-1)に対する出力を調整して複数の準静電界を確実に支配的となる空間としてそれぞれ形成しておき、受信側において受信する周波数ｆ１〜ｆ３の数に応じて、当該受信した時点での送信端末ＴＸからの距離を判定する。
【００５５】
（１−２）準静電界と人体
ところで、人体に放射電界や誘導電磁界を発生させようとするならば当該人体に電流を流す必要があるが、人体はインピーダンスが非常に高いので、当該人体に電流を効率的に流すことは物理的に困難であり、また生理的にも好ましくない。しかしながら静電気については全く様相が異なってくる。
【００５６】
すなわち、日常我々が静電気を体感するという経験的事実からも示唆されるように、人体は非常に良く帯電する。また動作に応じた人体表面の帯電により準静電界が発生することもよく知られていることから、人体へ準静電界を発生させる場合には当該人体に通電する必要はなく帯電させればよい。
【００５７】
つまり、人体では極めて少ない電荷の移動により帯電し、当該帯電変化が瞬間的に人体表面周囲に伝わってその周囲からほぼ等方向へ準静電界の等電位面として形成されると共に、準静電界が支配的となる空間内では放射電界や誘導電磁界の影響も少ないのでアンテナとして効率的に機能する。このことは本出願人による実験結果により既に確認されている。
【００５８】
本発明では、送信側において、所定の情報によって変調した信号に応じて人体を帯電させることによって当該人体近傍の周囲へ等方に情報を有する準静電界を形成させるようにして情報を送信（以下、この送信手法を適宜人体アンテナ送信と呼ぶ）し、受信側において、当該情報を有する準静電界の強度変化を検出するようにして受信（以下、この受信手法を適宜人体アンテナ受信と呼ぶ）して復調することにより情報を取得する。
【００５９】
（１−３）準静電界と人体の歩行運動
既に述べたように、人体の動作に応じて人体表面が帯電するが、人体の動作における主な１つである歩行と帯電との関係をもう少し詳細に述べる。
【００６０】
すなわち、人体の歩行運動による人体表面の帯電に伴って形成される準静電界（以下、これを歩行準静電界と呼ぶ）の強度の変位については、路面と足底面との間における電荷の移動のみならず、路面に対する足底面の剥離面積（又は接触面積）の変化、及び、当該路面と足底面との距離変化も密接に関与している。
【００６１】
いいかえれば、歩行運動による人体表面の帯電変化においては、当該歩行運動による足の軌跡に応じた当該足と路面との間における静電容量変化及び電荷の変化によるものであり、左右足相互の動きの組合わさった、個人固有のパターンを反映している。
【００６２】
その一方で、右足（左足）の爪先が完全に路面から離れた瞬間時においては、歩行態様の特性上、当該歩行態様の差異に係わらず左足は（右足）は路面に完全に着いている状態となる。
【００６３】
従って、かかる状態時には左右足相互間における帯電相互作用（干渉作用）が起こらず、当該状態時における歩行準静電界の強度の変位については最も大きい振幅のピークとして８±２[ Ｈｚ] の帯域内に特異的に出現する。
【００６４】
本発明では、歩行運動による人体表面の帯電変化が特異的に出現する振幅のピーク（以下、これを８Ｈｚピークと呼ぶ）を指標として人体の歩行速度を計測したり、当該８Ｈｚピーク間に個人固有のパターンとして出現する強度変位に基づいて認証処理を行う。
【００６５】
因みに、８Ｈｚピークの詳細については、本出願人によって既に公開された特願２００２−３１４９２０号（５頁［００２４］〜１２頁［００５６］）を参照されたい。
【００６６】
以上のように、準静電界あるいは人体の性質を利用した本発明の概要を各項目ごとに分けて述べたが、以下、これら項目で述べた本発明を適用した一実施の形態について詳細に述べる。
【００６７】
なお、以下の一実施の形態においては、自律分散型無線ネットワーク（いわゆるアドホックネットワーク）に関する問題点を解決するための１手法として有効となるものであると考える。
【００６８】
（２）本発明の一実施の形態
（２−１）距離検出システム１の全体構成
図７において、１は全体として本実施の形態による距離検出システムを示し、固定型の無線通信装置（以下、これを固定局と呼ぶ）２と、可搬型の無線通信装置（以下、これを移動局と呼ぶ）３とによって構成される。
【００６９】
この固定局２は、制御対象としてのパーソナルコンピュータ（以下、これをＰＣと呼ぶ）４に接続されている。一方、移動局３は、ＰＣ４を使用する人体（以下、これを利用者と呼ぶ）の例えば腕（着衣のポケット内や、所持する鞄の中等、要は利用者近傍であればよい）に配置されている。そして固定局２及び移動局３は、相互に近接場通信を行う。
【００７０】
具体的に固定局２においては、例えば図８に示すように、移動局３との間で近接場通信を行うための距離として、当該固定局２から互いに異なる複数の強度境界距離ｒ１〜ｒｎを設定しており、これら距離ｒ１〜ｒｎに応じて（７）式を充足するように送信すべき信号の周波数ｆ１〜ｆｎを選定している。
【００７１】
そして固定局２においては、図３〜図５について上述した場合と同様に、各信号の周波数ｆ１〜ｆｎのうち最も小さい周波数ｆｎにおける電界強度Ｅ＊と同じになるように、他の周波数ｆ１〜ｆ(n-1)の各信号に対する出力を（９）式を用いて調整することにより、当該各周波数ｆ１〜ｆｎで振動する複数の準静電界が確実に支配的となる空間としてそれぞれ形成するようになされている。
【００７２】
例えば、固定局２は、図９（Ａ）に示すような強度境界距離にそれぞれ対応させて周波数を選定しており、当該強度境界距離と、対応する周波数との関係において図９（Ｂ）に示すような強度を有する複数の準静電界を形成し得るようになされている。因みに、図９では、移動局３における受信感度として、準静電界を受信し得る最低強度と、放射電界を受信し得る最低強度との差が２０[dB]であると仮定して、周波数を選定している。
【００７３】
一方、移動局３は、複数の準静電界内に入ったことによって当該準静電界の周波数に応じて変化する利用者から準静電界の周波数を受信し、当該受信した準静電界の周波数に基づいて、図６について上述したようにして、固定局２までの距離（以下、これを送受間距離と呼ぶ）を検出する。このとき移動局３は、準静電界の周波数に応じて変化する利用者の帯電状態（強度の変化）に基づいて利用者の歩行速度（以下、これを利用者歩行速度と呼ぶ）を算出すると共に、所定の認証処理を実行する。
【００７４】
そして移動局３においては、かかる認証処理の結果として、利用者が正規の利用者である結果を得たとき、予め内部メモリに記憶されたＰＣ４のＩＤ及びパスワード（以下、これらを利用者ＩＤと呼ぶ）と、利用者歩行速度と、送受間距離とを、現時点（帯電状態を検出した時点）での利用者の情報（以下、これを利用者情報と呼ぶ）として生成し、当該利用者情報を人体アンテナ送信する。
【００７５】
この場合、固定局２は、移動局３から人体アンテナ送信された利用者情報を人体アンテナ受信した後に復調することにより取得し、当該取得した利用者情報に基づいて移動局２の移動状態を推定し、当該推定結果に基づいてＰＣ４を制御する。
【００７６】
このようにして距離検出システム１においては、ＰＣ４に接近する使用者の移動局３と、固定局２との間で利用者情報を相互に近接場通信し、当該移動局３（利用者）がＰＣ４に到達するまでにＰＣ４を起動した後、必要に応じてログインするようになされている。
【００７７】
（２−２）固定局２の構成
図１０に示すように、固定局２は、通信用電極１０、送受切替スイッチ１１、送信部２０、受信部３０及び制御部４０によって構成される。
【００７８】
送信部２０は、それぞれ独立して動作する複数の送信処理部２１Ａ〜２１Ｎを有し、当該送信処理部２１Ａ〜２１Ｎには複数の発信機２２Ａ〜２２Ｎが設けられている。
【００７９】
この場合、予め設定された複数の強度境界距離ｒ１〜ｒｎ にそれぞれ対応させて、（７）式を充足する周波数ｆ１〜ｆｎでなる搬送波信号ＣＡａ〜ＣＡｎを発生する発信機２２Ａ〜２２Ｎが選定されている。
【００８０】
送信処理部２１Ａ〜２１Ｎは、搬送波信号ＣＡａ〜ＣＡｎを変調回路２３Ａ〜２３Ｎを介して標識情報に応じて周波数変調した後に出力調整部２４Ａ〜２４Ｎを介して出力調整し、当該調整結果を標識波信号ＭＫａ〜ＭＫｎとして選択スイッチ２５Ａ〜２５Ｎを介して合成器２６に送出する。
【００８１】
この場合、最も小さい周波数ｆｎでなる搬送波信号ＣＡｎに対応する出力調整部２４Ｎ以外の出力調整部２４Ａ〜２４（Ｎ−１）は、当該周波数ｆｎにおける電界強度と同じになるように、搬送波信号ＣＡａ〜ＣＡ（ｎ−１）に対する出力を（９）式に従って出力調整するようになされている。
【００８２】
合成器２６は、標識波信号ＭＫａ〜ＭＫｎを合成し、当該合成結果を合成標識波信号ＭＫとして送受切替スイッチ１１を介して通信用電極１０に印加する。この結果、通信用電極１０を介して、複数の周波数ｆ１〜ｆｎに応じて振動する複数の準静電界（図８）が形成される。
【００８３】
このようにして送信部２０においては、各標識波信号ＭＫａ〜ＭＫｎにそれぞれ対応する周波数ｆ１〜ｆｎで振動する複数の準静電界を確実に支配的となる空間としてそれぞれ形成する。これにより移動局３では、固定局２からの距離（即ち当該移動局３の存在位置）に応じた周波数ｆで振動する準静電界を受信することができるようになされている。
【００８４】
受信部３０は、かかる各準静電界内に利用者が入った結果、移動局３（３ａ〜３ｎ）によって利用者近傍に形成される準静電界の強度変位を通信用電極１０、送受切替スイッチ１１及びＦＥＴ３１のゲートを順次介して検出（人体アンテナ受信）し、これをアンプ３２を介して増幅した後に復調回路３３を介して復調し、この結果得られる利用者情報Ｄ１（Ｄ１ａ〜Ｄ１ｎ）を制御部４０に送出する。
【００８５】
制御部４０は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit) 、ワークメモリ及び情報格納用メモリを有し、当該ＣＰＵの制御の基、情報格納用メモリに記憶された所定の制御プログラムをワークメモリに読み出して制御処理を実行する。この情報格納用メモリには、制御プログラム以外にも各種情報が格納されている。
【００８６】
ここで、この制御部４０における制御処理の内容を機能的に分類すると、図１１に示すように、受信部３０から与えられる利用者情報Ｄ１を検出する受信データ解析部４１と、受信データ解析部４１により検出された利用者情報Ｄ１に基づいて送信部２０の使用周波数（即ち送信部２０から出力する標識波信号ＭＫａ〜ＭＫｎの周波数ｆ１〜ｆｎを決定する周波数決定部４２と、当該利用者情報Ｄ１に基づいて移動局３の移動状態を算出する移動状態算出部４３と、移動状態算出部４３の算出結果に基づいてＰＣ４を制御するＰＣ制御部４４とに分けることができる。以下、これら受信データ解析部４１、周波数選択部４２、移動状態算出部４３及びＰＣ制御部４４の処理について説明する。
【００８７】
（２−２−１）受信データ解析部４１の処理
受信データ解析部４１は、受信部３０から与えられる利用者情報（利用者ＩＤ、利用者歩行速度及び送受間距離）Ｄ１を所定周期で検出するようになされており、当該検出結果が単数であった場合（即ち固定局２によって形成された複数の準静電界中に一台の移動局３のみ存在する場合）には、当該検出した利用者情報Ｄ１をそのまま周波数決定部４２及び移動状態算出部４３に送出する。
【００８８】
これに対して受信データ解析部４１は、検出結果が複数であった場合（即ち固定局２によって形成された複数の準静電界中に複数の移動局３ａ〜３ｎが存在する場合）には、当該検出した複数の利用者情報Ｄ１ａ〜Ｄ１ｎそれぞれの送受間距離を比較することにより、最小値の送受信距離を示す利用者情報Ｄ１（Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、……、又はＤ１ｎ）を、固定局２に最も近い移動局３から人体アンテナ送信された利用者情報Ｄ１として特定し、これを周波数決定部４２及び移動状態算出部４３に送出する。
【００８９】
この場合、受信データ解析部４１は、固定局２からの強度境界距離ｒ１〜ｒｎに応じて一義的な関係にある周波数ｆ１〜ｆｎのうち、移動局３の存在する位置で受信された周波数ｆに基づく送受間距離を比較対象としているため、当該送受信距離を比較する簡易な処理で、固定局２に最も近い移動局３から人体アンテナ送信された利用者情報Ｄ１を精度良く特定することができるようになされている。
【００９０】
（２−２−２）周波数選択部４２の処理
周波数選択部４２は、強度境界距離ｒ１〜ｒｎと、周波数ｆ１〜ｆｎとを対応付けたテーブル（以下、これを周波数距離変換テーブルと呼ぶ）として情報格納用メモリに予め格納しており、当該周波数距離変換テーブルと、受信データ解析部４１から与えられる利用者情報Ｄ１の送受間距離とに基づいて使用周波数を選択する。
【００９１】
具体的に周波数選択部４２は、図６に示した図表と同様に、利用者情報Ｄ１の送受間距離をｄとすると、次式
【００９２】
【数１０】
【００９３】
となるｋ（ｋ＝２、３、……、ｎ）を求め、周波数ｆ１〜ｆｋを選択する。
【００９４】
そして周波数選択部４２は、上述のようにして選択した例えば周波数ｆ１〜ｆ３に対応する例えば標識波信号ＭＫ１〜ＭＫｃだけを出力させるための出力制御データＤ２を生成し、これを送信部２０に送出する。
【００９５】
この場合、送信部２０では、出力制御データＤ２により、標識波信号ＭＫ１〜ＭＫｃに対応する選択スイッチ２５Ａ〜２５Ｃ以外の選択スイッチ２５Ｄ〜２５Ｎが開放され、この結果、標識波信号ＭＫ１〜ＭＫｃにそれぞれ対応する周波数ｆ１〜ｆ３で振動する各準静電界だけが形成されることとなる。
【００９６】
このようにして周波数選択部４２においては、利用者情報Ｄ１の送受間距離（即ち移動局２の存在位置）に基づいて送信部２０から出力すべき標識波信号ＭＫａ〜ＭＫｎの周波数ｆ１〜ｆｎを選択することができるようになされている。
【００９７】
これにより周波数選択部４２は、移動局２の存在位置に応じて適宜不必要な周波数で振動する準静電界の伝搬を回避できるため、当該固定局における電力消費を低減できると共に、利用者に対して不必要な電力の印加を抑制できるようになされている。
【００９８】
この実施の形態の場合では、周波数選択部４２は、（１０）式に基づいて選択した周波数ｆ１〜ｆｋに代えて、利用者情報Ｄ１の送受間距離（即ち移動局２の存在位置）よりも遠い距離を含むように、周波数ｆ１〜ｆ(ｋ+1)を選択するようになされている。
【００９９】
これにより周波数選択部４２は、固定局２から遠ざかる方向への利用者（移動局３）の急な移動によって通信が途絶えてしまうという事態を回避することができるようになされている。
【０１００】
（２−２−３）移動状態算出部４３の処理
移動状態算出部４３は、受信データ解析部４１から利用者情報Ｄ１を受けると、当該受けた時点の時刻を時刻情報として生成し、これを対応する利用者情報Ｄ１と共に情報格納用メモリに記憶又は更新する。
【０１０１】
このとき移動状態算出部４３は、利用者情報Ｄ１の送受間距離及び利用者歩行速度に基づいて、固定局２を中心とした場合における移動局３の速度（以下、これを接近速度と呼ぶ）Ｖａ[cm/s]と、利用者歩行速度のベクトルと接近速度のベクトルとがなす角度（以下、これを移動角度と呼ぶ）ψとを移動状態として算出する。
【０１０２】
具体的に移動状態算出部４３は、まず、接近速度Ｖａについて、利用者情報Ｄ１を受けた現時刻をＮｔ、当該利用者情報Ｄ１の送受間距離をＮｄ、情報格納用メモリに記憶された過去の利用者情報Ｄ１を受けた時点の時刻をＰｔ、当該過去の利用者情報Ｄ１の送受信間距離をＰｄ、利用者情報Ｄ１の利用者ＩＤをＩＤｚ（但し、ｚ＝１、２、……、ｎ）とすると、次式
【０１０３】
【数１１】
【０１０４】
のように、ある移動局３の単位時間における距離変化に従って算出する。
【０１０５】
この接近速度Ｖａは、プラスとして得られた場合には、移動局３が固定局２に接近していることを表しており、これに対してマイナスとして得られた場合には、移動局３が固定局２から接近していない（離隔している）ことを表している。
【０１０６】
次いで移動状態算出部４３は、移動角度ψについて、コサインの逆関数をarccosとし、利用者情報Ｄ１に示される利用者歩行速度をＶwalkとすると、次式
【０１０７】
【数１２】
【０１０８】
に従って算出する。
【０１０９】
この移動角度ψは、利用者歩行速度Ｖwalkと、接近速度Ｖａとのベクトルがなす角度であるから、図１２に示すように、「０°」に近いほど、移動局３が固定局２に対して直線的に移動していることを表している。
【０１１０】
このようにして移動状態算出部４３は、受信データ解析部４１から利用者情報Ｄ１を受けるごとに、固定局２に対する移動局３の接近速度Ｖａと、移動局３と固定局２との間を結ぶ直線を基準とした移動局３の移動角度ψとを移動局３の移動状態として算出し、当該算出結果を移動状態情報Ｄ３として利用者情報Ｄ１と共にＰＣ制御部４４に送出する。
【０１１１】
（２−２−４）ＰＣ制御部４４の処理
ＰＣ制御部４４は、移動状態算出部４３から与えられる利用者情報Ｄ１及び移動状態情報Ｄ３に基づいてＰＣ４を制御する。具体的にＰＣ制御部４４は、移動状態情報Ｄ２の接近速度Ｖａがマイナスであった場合には、移動局３が固定局２から離隔しているため、所定の制御データＤ４を介してＰＣ４を停止させる。
【０１１２】
これに対してＰＣ制御部４４は、移動状態情報Ｄ２の接近速度Ｖａがプラスであった場合、移動局３（利用者）が停滞しているとする所定の閾値（以下、これを閾速度と呼ぶ）よりも接近速度Ｖａが大きく、かつ、単に横切っているだけとする所定の角度（以下、これを閾角度と呼ぶ）よりも移動状態情報Ｄ３の移動角度ψが小さければ移動局３が固定局２に接近しているため、制御データＤ４を介してＰＣ４を起動させる。
【０１１３】
このときＰＣ制御部４４は、利用者情報Ｄ１の送受間距離が例えば固定局２から３０[cm]等、当該固定局２に到達する直前となる所定の距離（以下、これを閾距離と呼ぶ）以内であった場合には、当該利用者情報Ｄ１の利用者ＩＤを用いてＰＣ４にログインする。
【０１１４】
このようにしてＰＣ制御部４４は、移動状態算出部４３から利用者情報Ｄ１及び移動状態情報Ｄ３が与えられるごとに、当該利用者情報Ｄ１及び移動状態情報Ｄ３に基づいてＰＣ４を制御することにより、利用者が接近又は離隔するだけで自動的にＰＣ４を起動、停止及びログインをすることができるようになされている。
【０１１５】
ここで、図１３において、従来の手動によるＰＣ４の制御と、本発明の自動によるＰＣ４の制御との時間差を示す。図１３からも明らかなように、本発明では、固定局２に対する利用者の存在位置に応じてＰＣ４を自動的に制御することができる分だけ、ＰＣ４を起動及びログインして操作可能になるまでの時間を従来に比して大幅に短縮することができる。
【０１１６】
（２−２−５）制御処理手順
実際上、制御部４０は、図１４に示す制御処理手順ＲＴ１に従って上述のような各種処理を実行する。
【０１１７】
すなわち制御部４０は、例えば固定局２の電源が投入されると、制御処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０において開始し、続くステップＳＰ１において利用者情報Ｄ１を受信するまで待ち受ける。
【０１１８】
ここで肯定結果が得られると、このことは通信用電極１０を介して形成される複数の準静電界内にに移動局３（利用者）が存在することを表しており、このとき制御部４０は、続くステップＳＰ２に移る。
【０１１９】
ステップＳＰ２において、制御部４０は、複数の利用者情報Ｄ１ａ〜Ｄ１ｎを受信したか否かを判定し、否定結果を得た場合にはステップＳＰ５に移り、これに対して肯定結果を得た場合にはステップＳＰ３に移る。
【０１２０】
ステップＳＰ３において制御部４０は、複数の利用者情報Ｄ１ａ〜Ｄ１ｎそれぞれの送受間距離を比較することにより、最小値の送受信距離を示す利用者情報Ｄ１（Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、……、又はＤ１ｎ）を、固定局２に最も近い移動局３から人体アンテナ送信された利用者情報Ｄ１として特定し、続くステップＳＰ４に移る。
【０１２１】
ステップＳＰ４において制御部４０は、ステップＳＰ１で受信し又はステップＳＰ３で特定した利用者情報Ｄ１の送受間距離を用いて、上述の（１０）式に基づいて使用すべき周波数ｆ１〜ｆｋを選択し、当該選択した周波数ｆ１〜ｆｋに対応する準静電界だけを形成させるようにして使用周波数を制限した後、続くステップＳＰ５に移る。
【０１２２】
ステップＳＰ５において制御部４０は、利用者情報Ｄ１の送受間距離と、予め情報格納用メモリに記憶しておいた過去の利用者情報Ｄ１の送受間距離とを用いて、上述の（１１）式に従って固定局２に対する移動局３の接近速度Ｖａを算出し、続くステップＳＰ６に移る。
【０１２３】
ステップＳＰ６において制御部４０は、ステップＳＰ５で算出した接近速度Ｖａと、利用者情報Ｄ１の利用者歩行速度とを用いて、上述の（１２）式に従って移動局３と固定局２との間を結ぶ直線を基準とした移動局３の移動角度ψを算出した後、図１５に示すＰＣ制御処理ルーチンＳＲＴ１に移る。
【０１２４】
制御部４０は、ＰＣ制御処理ルーチンＳＲＴ１をステップＳＰ１０において開始し、続くステップＳＰ１１において移動状態情報Ｄ２の接近速度Ｖａがマイナスであるか否かを判定する。
【０１２５】
ここで肯定結果が得られると、このことは移動局３（利用者）が固定局２から離隔していることを表しており、このとき制御部４０は、ステップＳＰ１２に移って、ＰＣ４が起動されている場合には停止させた後、ステップＳＰ７（図１４）に移る。
【０１２６】
これに対してステップＳＰ１１において否定結果が得られると、制御部４０は、ステップＳＰ１３に移って、ステップＳＰ５（図１４）で算出した接近速度Ｖａが閾速度よりも大きく、かつ、ステップＳＰ６（図１４）で算出した移動角度ψが閾角度よりも小さいか否かを判定する。
【０１２７】
ここで否定結果が得られると、このことは移動局３（利用者）が接近しているものの停滞しているにほぼ等しいことを表しており、このとき制御部４０は、ステップＳＰ１５に移る。
【０１２８】
これに対して肯定結果が得られると、このことは移動局３（利用者）が固定局２に接近していることを表しており、このとき制御部４０は、続くステップＳＰ１４に移って、ＰＣ４が停止している場合には起動させた後、続くステップＳＰ１５に移る。
【０１２９】
ステップＳＰ１５において制御部４０は、ステップＳＰ１で受信し又はステップＳＰ３で特定した利用者情報Ｄ１の送受間距離が閾距離以内であった場合にのみ、続くステップＳＰ１６に移って、未だＰＣ４にログインしていない場合に当該利用者情報Ｄ１の利用者ＩＤを用いてＰＣ４にログインした後、続くステップＳＰ７（図１４）に移る。
【０１３０】
ステップＳＰ７において制御部４０は、ステップＳＰ１で受信し又はステップＳＰ３で特定した利用者情報Ｄ１を情報格納用メモリに記憶又は更新し、ステップＳＰ１に戻る。
【０１３１】
このようにして制御部４０は、図１４に示す制御処理手順ＲＴ１に従って各種処理を実行することができるようになされている。なお、制御部４０は、図１４に示す制御処理手順ＲＴ１における各種処理の順序を適宜変更することもできる。
（２−３）移動局の構成
図１６に示すように、移動局３は、一対の通信用電極６０Ａ及び６０Ｂ、歩行検出用電極６１、送受切替スイッチ６２、受信部７０、歩行検出部８０、送信部９０及び制御部１００によって構成される。
【０１３２】
受信部７０においては、固定局２によって形成された複数の準静電界内に利用者が入ったことにより、当該当該準静電界内に存在する位置での１又は２以上の周波数ｆに応じて変化する利用者の帯電状態（強度の変化）を、通信用電極６０Ａ、送受切替スイッチ６２及びＦＥＴ７１のゲートを順次介して受信し、当該受信結果を、アンプ７２を介して増幅しリミッタ７３を介して所定レベル以下の電界強度信号を除去した後に復調回路３３を介して受信周波数信号Ｓ１０として制御部１００に送出する。
【０１３３】
この受信周波数信号Ｓ１０は、固定局２によって形成された複数の準静電界内の最も外側に利用者が存在すれば周波数ｆｎ（図８）として表され、これに対して最も内側に存在すれば周波数ｆ１〜ｆｎ（図８）として表される。
【０１３４】
一方、歩行検出部８０においては、利用者と静電結合された歩行検出用電極６１を介して、当該利用者の歩行運動による人体表面の帯電変化をＦＥＴ８１のゲートを介して検出し、これをアンプ８２を介して増幅しローパスフィルタ８３を介して高周波成分を除去し、この結果得られる歩行波形信号Ｓ１１を制御部１００に送出する。
【０１３５】
この歩行波形信号Ｓ１２は、上述したように、利用者の歩行運動による足の軌跡に応じた当該足と路面との間における静電容量変化及び電荷の変化に応じて、当該利用者固有のパターンとして表される。
【０１３６】
送信部９０においては、発信機９１から発生される搬送波信号を、変調回路９２を介して利用者情報Ｄ１に応じて周波数変調した後に出力制御部９３を介して出力制御し、当該制御結果を送受切替スイッチ６２及び通信用電極６０Ａを順次介して人体アンテナ送信する。
【０１３７】
このとき、送信部９０においては、制御部１００の制御に従って、受信周波数信号Ｓ１０に基づいて検出した送受間距離まで準静電界が形成されるように出力制御するようになされている。
【０１３８】
制御部１００は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit) 、ワークメモリ及び情報格納用メモリを有し、当該ＣＰＵの制御の基、情報格納用メモリに記憶された所定の制御プログラムをワークメモリに読み出して波形処理を実行する。この情報格納用メモリには、制御プログラム以外にも各種情報が格納されている。
【０１３９】
ここで、この制御部１００における制御処理の内容を機能的に分類すると、図１７に示すように、受信部７０から与えられる受信周波数信号Ｓ１０に基づいて固定局２までの送受間距離に変換する距離検出部１０１と、歩行検出部８０から与えられる歩行波形信号Ｓ１２に基づいて利用者の歩行速度を推定する歩行速度推定部１０２と、当該歩行波形信号Ｓ１２に基づいて利用者が正規の利用者であるか否かを識別する個人識別部１０３と、距離検出部１０１、歩行速度推定部１０２及び個人識別部１０３の各処理結果に基づいて利用者情報Ｄ１を生成する情報生成部１０４とに分けることができる。以下、これら距離検出部１０１、歩行速度推定部１０２、個人識別部１０３及び情報生成部１０４の処理について説明する。
【０１４０】
（２−３−１）距離検出部１０１の処理
距離検出部１０１は、周波数選択部４２（図１０）と同じ周波数距離変換テーブルを情報格納用メモリに予め格納しており、当該周波数選択用テーブルを参照することにより、図６に示した図表あるいは固定局２の場合と同様にして、受信部７０から与えられる受信周波数信号Ｓ１０に表される周波数ｆ１〜ｆｋに基づいて送受間距離を検出し、当該検出した送受間距離を情報生成部１０４に送出する。
【０１４１】
（２−３−２）歩行速度推定部１０２の処理
歩行速度推定部１０２は、歩行検出部８０から与えられる歩行波形信号Ｓ１２を所定時間分だけディジタル化し、当該ディジタル化された歩行波形を一時的に情報格納用メモリに記憶すると共に、図１８に示すように、当該歩行波形のうち８±２[Hz]の帯域に出現する８Ｈｚピークを順次検出し、当該検出結果に基づいて利用者の歩幅を推定する。
【０１４２】
ここで、歩行周波数と歩幅との関係をグラフ化した結果を図１９に示す。図１９からも明らかなように、任意の被験者Ａ〜Ｃのいずれも、歩行周波数が高くなるほど（歩行速度が速くなるほど）歩幅が大きくなる関係にある。この図１９において、太い波線で示す直線は、歩行周波数と歩幅との平均的な関係を表しており、次式
【０１４３】
【数１３】
【０１４４】
のように、傾きを「５０」とし、縦軸切片「−２０」として表すことにより、歩行周波数に基づいて精度よく歩幅を推定することができる。
【０１４５】
従って、歩行速度推定部１０２は、現時点で検出した８Ｈｚピーク（以下、これを現８Ｈｚピークと呼ぶ）をｔｐ１とし、当該現８Ｈｚピークｔｐ１よりも１つだけ前に検出された８Ｈｚピーク（以下、これを前８Ｈｚピークと呼ぶ）をｔｐ２とすると、次式
【０１４６】
【数１４】
【０１４７】
により歩幅ＳＴを推定することができる。
【０１４８】
そして（１４）式において、αとして（１３）式の傾きに相当する「５０」を選定し、βとして（１０）式の縦軸切片に相当する「−２０」を選定することにより、歩行速度推定部１０２は、実際の歩幅に近似した歩幅ＳＴを推定することができるようになされている。
【０１４９】
次いで歩行速度推定部１０２は、（１４）式によって推定した歩幅ＳＴを用いて、次式
【０１５０】
【数１５】
【０１５１】
に従って利用者歩行速度Ｖwalkを推定する。
【０１５２】
このようにして歩行速度推定部１０２は、歩行運動による人体表面の帯電変化として特異的に出現する８Ｈｚピークを指標とすることにより、高精度に利用者歩行速度Ｖwalkを推定することができ、当該推定結果を情報生成部１０４に送出する。
【０１５３】
（２−３−３）個人識別部１０３の処理
個人識別部１０３は、情報格納用メモリに一時的に記憶された歩行波形のうち８±２[Hz]の帯域に出現する８Ｈｚピークを全て検出した後、当該検出した８ＨｚピークＰｘ（図２０）におけるピーク間隔ＰＳのうち、予め情報格納用メモリに記憶されているピーク間隔の平均幅情報に比して所定の許容範囲外となるピーク間幅ＰＳを除去する。
【０１５４】
この場合、個人識別部１０３は、歩行運動の態様に係わらず特異的に出現する８ＨｚピークＰｘを指標としていることにより、定常歩行運動部分に相当するピーク間幅ＰＳだけを的確に残し得るようになされている。
【０１５５】
次いで個人識別部１０３は、対象の８ＨｚピークＰｘの中心位置から当該対象の８ＨｚピークＰｘに対して前後の８ＨｚピークＰｘの中間位置までを１歩波形ＴＨとして切り出す。
【０１５６】
この場合も、個人識別部１０３は、右足（左足）が完全に着いているときに出現する８ＨｚピークＰｘを指標としていることにより、歩行運動における実際の１歩に相当する１歩波形ＴＨとして的確に切り出し得るようになされている。
【０１５７】
そして歩行情報生成部４５は、右足（左足）が完全に着いているときに出現する１歩波形ＴＨを時間軸方向にほぼ等間隔でなる例えば２１個の細分区間ＣＳＵ１〜ＣＳＵ２１に分割し、当該分割した細分区間ＣＳＵ１〜ＣＳＵ２１に係る振幅値（帯電変化強度の値）をそれぞれ積分及び正規化し、その結果得られる２１つの積分値を、１歩波形ＴＨにおける部分毎の特徴（歩行パターン）を表わす歩行情報として生成する。
【０１５８】
ここで、個人識別部１０３は、この歩行情報と、例えば移動局３を利用者に支給する際に当該歩行情報を生成する場合と同様にして予め情報格納用メモリに登録しておいた登録歩行情報とを比較し、当該比較結果が所定の一致率以上であった場合には正規の利用者であると判定し、当該判定結果を情報生成部１０４に送出する。
【０１５９】
このようにして個人識別部１０３は、歩行運動による個人固有のパターンとして出現する１歩波形ＴＨにおける強度変位に基づいて認証処理を行うことにより、正規の利用者を精度良く識別することができるのみならず、移動局３を盗用した第三者があたかも利用者に成りすますといったことをも防止することができるようになされている。
【０１６０】
（２−３−４）情報生成部１０４の処理
情報生成部１０４は、個人識別部１０３における判別結果が正規の利用者であると判定された場合にのみ、距離検出部１０１によって変換された送受間距離と、歩行速度推定部１０２によって推定さ利用者歩行速度と、予め情報格納用メモリに格納された利用者ＩＤとを利用者情報Ｄ１として生成し、これを変調回路９２に送出する。
【０１６１】
（２−３−５）波形処理手順
実際上、制御部１００は、図２１に示す波形処理手順ＲＴ２に従って上述のような各種処理を実行する。
【０１６２】
すなわち制御部１００は、例えば移動局３の電源が投入されると、波形処理手順ＲＴ２をステップＳＰ２０において開始し、続くステップＳＰ２１において受信部７０から与えられる受信周波数信号Ｓ１０を待ち受け、当該受信周波数信号Ｓ１０を受けると、続くステップＳＰ２２に移る。
【０１６３】
ステップＳＰ２２において制御部１００は、受信周波数信号Ｓ１０に表される周波数ｆｊ〜ｆｎを送受間距離に変換し、続く図２２に示す歩行速度推定処理ルーチンＳＲＴ２に移る。
【０１６４】
制御部１００は、歩行速度推定処理ルーチンＳＲＴ２をステップＳＰ３０において開始し、続くステップＳＰ３１において歩行検出部８０から与えられる歩行波形信号Ｓ１２を順次ディジタル化し、続くステップＳＰ３２において当該ディジタル化された歩行波形のうち８±２[Hz]の帯域に出現する現８Ｈｚピークｔｐ１を検出したか否かを判定する。
【０１６５】
ここで、肯定結果が得られると、制御部１００は、続くステップＳＰ３３において、ステップＳＰ３２で検出した現８Ｈｚピークｔｐ１と、予め情報格納用メモリに一旦記憶しておいた前現８Ｈｚピークｔｐ２とを用いて、上述の（１５）式に従って歩幅ＳＴを推定し、続くステップＳＰ３４に移る。
【０１６６】
ステップＳＰ３４において制御部１００は、ステップＳＰ３３で推定した歩幅ＳＴと、現８Ｈｚピークｔｐ１及び前現８Ｈｚピークｔｐ２を用いて、上述の（１６）式に従って利用者歩行速度Ｖwalkを推定し、続く図２３に示す個人識別処理ルーチンＳＲＴ３に移る。
【０１６７】
制御部１００は、個人識別処理ルーチンＳＲＴ３をステップＳＰ４０において開始し、続くステップＳＰ４１において情報格納用メモリに一時的に記憶された歩行波形のうち８±２[Hz]の帯域に出現する８Ｈｚピークを全て検出し、当該検出した８ＨｚピークＰｘにおけるピーク間隔ＰＳのうち所定の許容範囲外となるピーク間幅ＰＳを除去し、１歩波形ＴＨ（図２０）を切り出した後、続くステップＳＰ４２に移る。
【０１６８】
ステップＳＰ４２において制御部１００は、ステップＳＰ４１で切り出した１歩波形ＴＨを時間軸方向にほぼ等間隔でなる細分区間ＣＳＵ１〜ＣＳＵ２１に分割し、当該分割した細分区間ＣＳＵ１〜ＣＳＵ２１に係る振幅値（帯電変化強度の値）をそれぞれ積分及び正規化することにより、当該１歩波形ＴＨにおける部分毎の特徴（歩行パターン）を表わす歩行情報を生成した後、続くステップＳＰ４３に移る。
【０１６９】
ステップＳＰ４３において制御部１００は、ステップＳＰ４２で生成した歩行情報と、予め情報格納用メモリに格納しておいた登録歩行情報とを比較することにより正規の利用者であるか否かを判定し、続くステップＳＰ２３（図２１）に移る。
【０１７０】
ステップＳＰ２３において制御部１００は、ステップＳＰ４３で正規の利用者である判定結果が得られた場合にのみ、ステップＳＰ２２で変換した送受間距離と、ステップＳＰ３４で推定した利用者歩行速度と、予め情報格納用メモリに格納された利用者ＩＤとを利用者情報Ｄ１として生成し、続くステップＳＰ２４に移る。
【０１７１】
ステップＳＰ２４において制御部１００は、ステップＳＰ２３で生成した利用者情報Ｄ１を変調回路９２に送出すると共に、ステップＳＰ２２で判定した送受間距離まで準静電界が形成されるように出力制御部９３を制御した後、ステップＳＰ２１に戻る。
【０１７２】
この場合、移動局３から固定局２を含むような準静電界が利用者を介して形成され、この結果、利用者情報Ｄ１が移動局３から人体アンテナ送信される。
【０１７３】
このようにして制御部１００は、図２１に示す波形処理手順ＲＴ２に従って各種処理を実行することができるようになされている。なお、制御部１００は、図２１に示す波形処理手順ＲＴ２における各種処理の順序を適宜変更することもできる。
【０１７４】
（３）作用及び効果
以上の構成において、この距離検出システム１の固定局２は、図６等に示したように、複数の周波数ｆ１〜ｆｎにそれぞれ対応する各強度境界距離ｒ１〜ｒｎにおいて一定の強度Ｅｉが得られるように複数の準静電界を形成した。
【０１７５】
従って、固定局２では、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界を、複数の周波数にそれぞれ対応する各距離において所定の強度が得られるように形成しているため、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、移動局３において受信される準静電界の周波数に基づく距離の検出精度を向上させることができる。これに加えて、固定局２では、強度が距離の３乗に反比例する準静電界を形成しているため、第三者の移動局等による傍受を防止することもできる。
【０１７６】
また、この固定局２は、準静電界を形成する前に当該準静電界が支配的となるように出力を制御するようにしたことにより、当該出力を制御する分だけ省電力化を図ることができると共に、放射電界や誘導電磁界によって抑制されることなく、移動局３に対して準静電界の周波数を確実に受信させることができる。この結果、移動局３において受信される準静電界の周波数に基づく距離の検出精度をより向上させることができる。
【０１７７】
さらに、この固定局２は、準静電界における強度の検出結果に基づいて、各周波数ｆ１〜ｆｎのうち使用周波数を選択するようにしたことにより、不要な電力消費を抑えると共に、不要な電界の伝搬を防止することができる。
【０１７８】
さらに、この固定局２は、準静電界における強度の検出結果に応じて、ＰＣ４に対する制御内容として起動、停止又はログインを切り替えるようにしたことにより、当該検出位置に応じてＰＣ４を自動的に制御することができると共に、自動化する分だけ操作を簡略化できるのみならず、ＰＣ４を起動及びログインして操作可能になるまでの時間を従来に比して大幅に短縮することができる。
【０１７９】
さらにこの場合、当該強度に基づく距離を高精度（高い分解能）で検出することができるため、検出位置に応じてＰＣ４を自動的に制御する際の誤動作を低減することができる。
【０１８０】
以上の構成によれば、複数の周波数ｆ１〜ｆｎにそれぞれ対応する各強度境界距離ｒ１〜ｒｎにおいて一定の強度Ｅｉが得られるように、極めて明瞭に距離が強度に反映される複数の準静電界を形成したことにより、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、当該強度に基づく距離を高精度で検出することができ、かくして、簡易な構成で距離の検出精度を向上することができる。
【０１８１】
（４）他の実施の形態
【０１８２】
なお上述の実施の形態においては、図９において示したように強度境界距離を基準として対応する周波数を選定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図２４に示すように、周波数を基準として対応する強度境界距離を選定するようにしても良い。
【０１８３】
また上述の実施の形態においては、複数の周波数にそれぞれ対応する各距離において所定の強度が得られるように準静電界を形成する準静電界形成手段として、複数の周波数ｆ１〜ｆｎにそれぞれ対応する各強度境界距離ｒ１〜ｒｎにおいて一定の強度Ｅｉが得られるように準静電界を形成する送信処理部２１Ａ〜２１Ｎを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必ずしも一定の強度が得られるように準静電界を形成しなくても良く、また必ずしも準静電界が常に支配的となる空間として形成しなくても良く、要は各距離において基準（例えば移動局３が受信できる最低レベルの電界強度）となる感度以上となるような所定の強度が得られるように準静電界を形成する準静電界形成手段を適用することができる。
【０１８４】
さらに上述の実施の形態においては、移動対象に設けられた移動局３において受信された準静電界の周波数に基づいて距離を検出する距離検出手段としての距離検出部１０１（制御部１００）を移動局３に設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、固定局２に設けるようにしても良い。この場合、移動局３では、受信結果（準静電界の周波数の数）を固定局２に人体アンテナ送信すれば、固定局２において準静電界の周波数に基づいて距離を検出することができる。
【０１８５】
さらに上述の実施の形態においては、複数の周波数にそれぞれ対応する各距離において所定の強度が得られるように形成された準静電界を受信する受信手段として、ＦＥＴ７１を用いて受信する受信部７０（図１６）を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば誘導電圧に誘起された電圧をトランジスタやＦＥＴで構成されるものによって測定する誘導電極型電界強度計や、誘導電極から得られる直流信号をチョッパ回路や振動容量等を用いて交流変換する誘導電極型変調増幅方式電界強度計や、電気光学効果を有する物質に電界を加えることにより当該物質内に生じる光伝播特性の変化を測定する電気光学効果型電界強度計等、この他種々の受信手段を本発明に適用することができる。
【０１８６】
さらに上述の実施の形態においては、準静電界が支配的な空間となるように出力を制御する出力制御手段としての出力調整部２４Ａ〜２４Ｎにより、最も小さい周波数ｆｎにおける電界強度と同じになるように他の周波数ｆ１〜ｆ(n-1)に対する出力を（９）式に従って調整するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば２番目に小さい周波数ｆｎにおける電界強度と同じになるように他の周波数ｆ１〜ｆ(n-1)対する出力を調整したり、（９）式以外の手法を用いずにフィルタ等を用いることによって出力を調整したり等、この他種々の手法により出力を調整するようにしても良い。
【０１８７】
さらに上述の実施の形態においては、移動対象に設けられた移動局３において受信された準静電界の周波数に基づいて使用すべき周波数を選択する選択手段として、移動局３において受信された準静電界の周波数の数に応じた送受間距離に基づいて使用周波数を選択する周波数選択部４２（制御部１００）を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該送受間距離に加えて利用者歩行速度も用いて使用周波数を選択するようにしても良い。
【０１８８】
この場合、具体的には周波数選択部４２は、２回前の測定データ（距離の情報）を保持することができるようにしておく。この場合、時刻ｔｍ−２での、移動局３（利用者）と固定局２との間の距離をｒ（ｔｍ−２）とし、時刻ｔｍ−１での、移動体３（利用者）と固定局２との間の距離をｒ（ｔｍ−１）とし、時刻ｔｍ−１での、移動体３（利用者）と固定局２の方向での接近速度ｖ(tm-1)は、次式
【０１８９】
【数１６】
【０１９０】
のように表すことができる。従って周波数選択部４２は、時刻ｔｍの距離（即ちこれから測定する距離）ｒ（ｔｍ）を、次式、
【０１９１】
【数１７】
【０１９２】
により予測し、当該予測された距離ｒ（ｔｍ）についてｒｋ−１＜ｒ（ｔｍ）＜ｒｋとなるｋを求め、使用周波数ｆ１〜ｆｋを選択する。このようにすれば、利用者（移動局３）が固定局２から即座に遠ざかった場合であっても通信を途絶え難くすることができる。
これに加えて、周波数選択部４２は、（１７）式により予測された距離ｒ（ｔｍ）についての予測が外れたときのことを考慮して、出力周波数としてのマージンを含めた周波数ｆ１〜ｆｋ＋Ｍを選択するようにしても良く、この場合には周波数ｆｋ＋Ｍ＋１〜ｆｎは不要な周波数なので、出力を省くことができ電力消費量の低減することもできる。
【０１９３】
さらに上述の実施の形態においては、移動対象の速度を推定する速度推定手段としての歩行速度推定部１０２により、利用者の歩行速度を推定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、動物や搬送物等、接近速度の算出手法を移動対象に応じて変更することによりこの他種々の移動対象の速度を推定することができる。
【０１９４】
さらに上述の実施の形態においては、移動対象の速度を通知する通知手段としての送信部９０により、人体アンテナ送信するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の通知手段を本発明に適用することができる。
【０１９５】
さらに上述の実施の形態においては、移動対象の移動状態に応じて、所定の制御対象に対する制御内容を切り替える制御手段として、利用者の移動状態に応じて、ＰＣ４に対する制御内容として起動、停止又はログインを切り替えるＰＣ制御部４を本発明に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該制御内容としてインターネットに接続したり、メールサーバにログインする等、予め設定されたアプリケーションを立ち上げるような処理に切り替えるようにしても良く、あるいは、例えば制御対象が車で合った場合に、利用者の移動状態に応じて、車に対する制御内容としてエンジンをかける又はドアの鍵を開けるといった処理を切り替える等、要は、この他種々の制御対象に対する、当該制御対象に係る制御内容を利用者の移動状態に応じて切り替える制御手段を本発明に適用することができる。
【０１９６】
また、この場合、利用者の移動状態に応じて制御内容を切り替えるようにしたが、本発明は利用者に限らず、上述したように動物や搬送物等、この他種々の移動対象を適用することができる。
【０１９７】
さらに上述の実施の形態においては、固定局２と、当該固定局２に近づこうとする移動局３との間の距離を検出する距離検出システム１に本発明を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、移動局同士の距離検出システムにも本発明を適用することができる。またこの場合、固定局２に利用者に設けられた移動局２が近づくに応じてＰＣ４を制御するような用途に本発明を用いたが、要は距離を検出(計測)するのであれば、この他種々の用途でなる距離検出システムに本発明を幅広く適用することができる。
【０１９８】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界に関し、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして準静電界を形成・受信するようにしたことにより、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。かくして、簡易な構成で距離の検出精度を向上し得る距離検出システム、電界形成装置、電界形成方法、電界受信装置及び電界受信方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】距離における各電界それぞれの相対的な強度の変化を示すグラフである。
【図２】強度境界距離と、周波数との関係を示すグラフである。
【図３】各周波数で振動する準静電界を示す略線図である。
【図４】強度境界距離に応じた各電界の相対的な強度(１)を示すグラフである。
【図５】強度境界距離に応じた各電界の相対的な強度(２)を示すグラフである。
【図６】受信状態と距離との関係を示す略線図及び図表である。
【図７】距離検出システムの全体構成を示す略線図である。
【図８】固定局によって形成された準静電界を示す略線図である。
【図９】強度境界距離と周波数との関係を示す図表である。
【図１０】固定局の構成を示す略線的ブロック図である。
【図１１】固定局における制御部の処理を示す機能ブロック図である。
【図１２】移動角度の算出の説明に供する略線図である。
【図１３】従来のＰＣ制御と、本発明によるＰＣ制御との比較の説明に供する略線図である。
【図１４】固定局における制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】ＰＣ制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】移動局の構成を示す略線的ブロック図である。
【図１７】移動局における制御部の処理を示す機能ブロック図である。
【図１８】歩行に伴う帯電変化波形を示す略線図である。
【図１９】歩行周波数と歩幅の関係を示すグラフである。
【図２０】波形の切りだし及び分割の説明に供する略線図である。
【図２１】移動局における制御処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】歩行速度推定処理手順を示すフローチャートである。
【図２３】個人識別処理手順を示すフローチャートである。
【図２４】他の実施の形態における強度境界距離と周波数との関係を示す図表である。
【符号の説明】
１……距離検出システム、２……固定局、３……移動局、４……ＰＣ、２０、９０……送信部、２２Ａ〜２２Ｎ、９１……発信機、２４Ａ〜２４Ｎ……出力調整部、４０、１００……制御部、４１……受信データ解析部、４２……周波数選択部、４３……移動状態算出部、４４……ＰＣ制御部、７０……受信部、８０……歩行検出部、１０１……距離検出部、１０２……歩行速度推定部、１０３……個人識別部、１０４……情報生成部。
【発明の属する技術分野】
本発明は距離検出システムに関し、無線通信を行う端末間の距離を検出する距離検出システムに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、距離検出システムにおいては、無線通信を行う端末間の距離を検出する手法として、例えば電波（放射電界）が距離ｒに線形に反比例して減衰することを利用して、受信側の端末において受信した信号の電界強度に基づいて送信側の端末との間における距離を検出する第１の手法（例えば非特許文献１〜非特許文献３参照）や、当該端末間のクロックを常に正確に同期させておき、受信側の端末において送信側の端末から送信されるパルス信号やＭ系列信号の位相シフト（遅れ成分）に応じて距離を検出する第２の手法（例えば非特許文献４参照）を用いるようになされた距離検出システムが提案されている。
【０００３】
【非特許文献１】
ＧＩＤＩＮ Ｆ（Silicon Graphics.,CA）,ＰＡＮＴＩＣ−ＴＡＮＮＥＲ Ｚ（San Francisco State Univ.,CA）：Analysis of the Measurement Uncertainty with 1/R Extapolation of Radiated Emission Measurements on an Open Area Test Site（OATS）.,IEEE Int Symp Electromagn Compat,OL.1998,NO.Vol.1；PAGE.137-140；1998
【０００４】
【非特許文献２】
ＨＡＳＨＩＯＴＯ Ｈ,ＹＡＭＡＺＡＫＩ Ｍ（Tokai Univ.,Kanagawa,JPN）：Ｍ系列バーコードを指標とした距離センサ,J Adv Sci,Vol.12,NO.1/2；PAGE.144-145；2000年
【０００５】
【非特許文献３】
渋谷昭範,中津川征士,梅比良正弘（ＮＴＴ未来ねっと研）,久保田周治（ＮＴＴ先端技術研）：正規化した最小２乗法による高精度位置検出の検討,情報処理学会研究報告,VOL.2001,NO.83（MBL-18 ITS-6）；PAGE.9-14；2001年
【０００６】
【非特許文献４】
小山慎二、島田寛三、芝伸之、安田明生（東京商船大）：ＧＰＳ測位計算プログラムについて,電子情報通信学会技術研究報告,VOL.101,NO.33（SANE2001 1-11）；PAGE.39-44；2001年
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところがかかる第１の手法を用いて距離を検出する距離検出システムにおいては、電波の地表面反射による距離損、周波数、偏波、発射体の地表面高や送受アンテナの形状や方向などの様々な要因によって、受信側の端末において受信する信号の電界強度が大きく左右されるため、距離に線形に反比例する関係が成り立たなくなる結果、当該距離の検出精度が悪くなってしまうという問題があった。
【０００８】
一方、第２の手法を用いて距離を検出する距離検出システムにおいては、送信側及び受信側の端末におけるクロックを常に正確に同期させておくために、例えばＧＰＳ(Grobal Positionong System) を用いる等、極めて煩雑な制御や、クロックを同期させるための装置が必要となるため、システム全体として複雑な構成を要するという問題があった。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成で距離の検出精度を向上し得る距離検出システム、簡易な構成で距離の検出精度を向上させるための電界形成装置、電界形成方法、電界受信装置及び電界受信方法を提案しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明は、電界形成装置と電界受信装置とによって構成される距離検出システムであって、電界形成装置は、電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数の信号を、電界発生源とされる電極に与える印加手段と、各段階の距離に割り当てられる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となるよう信号の出力を調整する調整手段とを有し、電界形成装置又は電界受信装置のいずれか一方は、電界受信装置において受信される準静電界の周波数に基づいて、電界発生源からの距離を検出する距離検出手段を有する。
【００１１】
本発明は、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界を、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして形成するので、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。
【００１２】
また本発明は、電界形成装置であって、電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数の信号を、電界発生源とされる電極に与える印加手段と、各段階の距離に割り当てられる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となるよう信号の出力を調整する調整手段とを有する。
【００１３】
本発明は、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界を、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして形成するので、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。
【００１４】
また本発明は、電界形成方法であって、電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数の信号を、電界発生源とされる電極に与える印加ステップと、各段階の距離に割り当てられる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となるよう信号の出力を調整する調整ステップとを有する。
【００１５】
本発明は、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界を、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして形成するので、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。
【００１６】
また本発明は、電界受信装置であって、電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となる状態で電界発生源から形成される準静電界を受信する受信手段と、受信手段により受信される準静電界の周波数に基づいて、電界発生源からの距離を検出する距離検出手段とを有する。
【００１７】
本発明は、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界として、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして形成される準静電界を受信するので、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。
【００１８】
また本発明は、電界受信方法であって、電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となる状態で電界発生源から形成される準静電界を受信する受信ステップと、受信ステップで受信される準静電界の周波数に基づいて、電界発生源からの距離を検出する距離検出ステップとを有する。
【００１９】
本発明は、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界として、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして形成される準静電界を受信するので、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（１）本発明の概要
本発明は、準静電界を用いた近傍通信（以下、これを近接場通信と呼ぶ）により、情報を送受信する。以下、この準静電界の性質との関係において本発明の概要を説明する。
【００２１】
（１−１）準静電界
一般に、電気双極子（ダイポールアンテナ）に電流を流した場合、当該ダイポールアンテナから発生される電界は、マックスウェルと呼ばれる電界に関する方程式（以下、これをマックスウェル方程式と呼ぶ）に従って、次式
【００２２】
【数１】
として表すことができる。この（１）式において、「ｃｏｓωｔ」は電荷の振動、「Ａ」は振動する２この電荷の電荷量と、当該２この電荷の距離とを含めた定数（出力に相当する係数）、「θ」はダイポールアンテナの中心からの角度、「ｒ」はダイポールアンテナの中心からの距離（単位は[m] ）、「ε」は誘電率、「ｊ」は虚数、「ｋ」は波数（単位は[１／ｍ]）としてそれぞれ定義している。
【００２４】
そして（１）式によって表される電界のうち、距離に線形に反比例する成分（以下、これを放射電界と呼ぶ）Ｅ１ｒ、Ｅ１θは、次式
【００２５】
【数２】
として表すことができ、また距離の２乗に反比例する成分（以下、これを誘導電磁界と呼ぶ）は、次式
【００２７】
【数３】
として表すことができ、さらに距離の３乗に反比例する成分（以下、これを準静電界と呼ぶ）Ｅ２ｒ、Ｅ２θは、次式
【００２９】
【数４】
として表すことができる。
【００３１】
ここで、マックスウェル方程式をダイポールアンテナに適用したものについて、放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度と、距離との関係をグラフ化すると図１に示すような結果となる。但し、図１では、周波数１〔ＭＨｚ〕における各電界それぞれの相対的な強度を指数（指数尺度）に置き換えて定性的に示している。
【００３２】
図１からも明らかなように、放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度が等しくなる距離（以下、これを強度境界距離と呼ぶ）が存在しており、当該強度境界距離よりも遠方では放射電界が支配的となり、これに対して強度境界距離よりも近傍では準静電界が支配的となっていることが分かる。
【００３３】
この強度境界距離は、マックスウェル方程式の電界強度に関して導かれる式によれば、次式
【００３４】
【数５】
を充足するときの距離ｒである。
【００３６】
この（５）式における波数ｋは、光速をｃ（ｃ＝3 ×10８ [m/s] ）、周波数をｆとすると、次式
【００３７】
【数６】
に示す関係にあり、（５）式と（６）式とを整理すると、次式
【００３９】
【数７】
となる。
【００４１】
この（７）式によれば、強度境界距離ｒは、図２からも明らかなように、周波数ｆに応じて一義的に決まる。
【００４２】
従って、図３に示すように、ある送信端末ＴＸから複数の強度境界距離ｒ１〜ｒｎを設定した場合に、当該各強度境界距離ｒ１〜ｒｎに応じて（７）式を充足するように周波数ｆ１〜ｆｎを選定すれば、当該各周波数ｆ１〜ｆｎで振動する複数の準静電界（図中破線で表わしている）を支配的となる空間としてそれぞれ形成することができる。
【００４３】
ここで、例えば送信端末ＴＸにおいて２種類の周波数（５[MHz] 及び５０[MHz] ）で振動する電界を同じ出力の基で形成させた場合に、所定のレベル以上の電界強度を受信できる受信端末ＲＸが当該電界内を移動したことを想定すると、図４に示すような結果となる。但し、図４では、強度境界距離に応じた放射電界、誘導電磁界及び準静電界それぞれの相対的な強度を指数（指数尺度）に置き換えて定性的に示している。
【００４４】
すなわちこの図４において、５[MHz] の周波数では、受信端末ＲＸが受信できる所定のレベル以上の電界強度まで準静電界が支配的となるが、５０[MHz] の周波数では、１[m] を超えると完全に放射電界が支配的となってしまうことが視覚的に分かる。
【００４５】
一方、５０[MHz] の周波数における電界強度が５[MHz] の周波数における電界強度と同じになるように、当該５０[MHz] の周波数に対する出力を調整すると、図５に示すように、５[MHz] 及び５０[MHz] のいずれの周波数でも、受信端末ＲＸが受信できる所定のレベル以上の電界強度まで準静電界が支配的となることが視覚的に分かる。
【００４６】
従って送信端末ＴＸ（図３）においては、各強度境界距離ｒ１〜ｒｎに応じて（７）式を充足するように選定した周波数ｆ１〜ｆｎのうち、最も小さい周波数ｆｎ（４．８[MHz] ）における電界強度と同じになるように他の周波数ｆ１〜ｆ(n-1)（４７．７[MHz] 、２３．９[MHz] 、１５．９[MHz] ……）に対する出力を調整することにより、当該各周波数ｆ１〜ｆｎで振動する複数の準静電界を確実に支配的となる空間としてそれぞれ形成することができる。この場合、受信端末ＲＸにおいては、受信した準静電界の周波数に基づいて、送信端末ＴＸと受信端末ＲＸとの間の距離を検出することが可能となる。
【００４７】
そして、かかる出力を調整については、当該出力を調整するための係数（以下、これを出力調整係数と呼ぶ）をＡｉとして定義すると、周波数ｆｉに対応する強度境界距離ｒｉにおけるθ方向成分の電界強度Ｅθ及びｒ方向成分の電界強度Ｅｒの絶対値Ｅｉは、次式
【００４８】
【数８】
のように表すことができることから、この（８）式に基づいて、各周波数ｆｉにそれぞれ対応する強度境界距離ｒｉにおいて電界強度Ｅｉが所定のレベルＥ＊となるような出力調整係数Ａｉを、次式
【００５０】
【数９】
のように求めることができる。よって、送信端末ＴＸ（図３）では、この（９）式を用いて、周波数ｆ１〜ｆ(n-1)（４７．７[MHz] 、２３．９[MHz] 、１５．９[MHz] ……）に対する出力を調整することができる。
【００５２】
このようにして複数の準静電界を確実に支配的となる空間としてそれぞれ形成した場合、周波数ｆ１〜ｆｎに対応する各準静電界の強度は、距離の３乗に反比例するため、放射電界や誘導電磁界に比して極めて明瞭に強度境界距離ｒ１〜ｒｎに反映される特徴を有する。
【００５３】
この特徴に着目すると、図６に示すように、ある送信端末ＴＸの近傍に所定のレベルＥ＊以上の電界強度でなる信号（以下、これを電界強度信号と呼ぶ）を受信できる受信端末ＲＸが存在する場合、この受信端末ＲＸは、受信する周波数ｆ１〜ｆ３の数が多いほど、送信端末ＴＸから近い距離に存在することが図表からも分かる。従って、受信端末ＲＸは、受信する周波数ｆ１〜ｆ３の数に応じて、当該受信した時点での送信端末ＴＸからの距離を高精度に判定することができる。
【００５４】
このように本発明では、送信側において、各強度境界距離ｒ１〜ｒｎに応じて（７）式を充足するように選定した周波数ｆ１〜ｆｎのうち、最も小さい周波数ｆｎにおける電界強度と同じになるように他の周波数ｆ１〜ｆ(n-1)に対する出力を調整して複数の準静電界を確実に支配的となる空間としてそれぞれ形成しておき、受信側において受信する周波数ｆ１〜ｆ３の数に応じて、当該受信した時点での送信端末ＴＸからの距離を判定する。
【００５５】
（１−２）準静電界と人体
ところで、人体に放射電界や誘導電磁界を発生させようとするならば当該人体に電流を流す必要があるが、人体はインピーダンスが非常に高いので、当該人体に電流を効率的に流すことは物理的に困難であり、また生理的にも好ましくない。しかしながら静電気については全く様相が異なってくる。
【００５６】
すなわち、日常我々が静電気を体感するという経験的事実からも示唆されるように、人体は非常に良く帯電する。また動作に応じた人体表面の帯電により準静電界が発生することもよく知られていることから、人体へ準静電界を発生させる場合には当該人体に通電する必要はなく帯電させればよい。
【００５７】
つまり、人体では極めて少ない電荷の移動により帯電し、当該帯電変化が瞬間的に人体表面周囲に伝わってその周囲からほぼ等方向へ準静電界の等電位面として形成されると共に、準静電界が支配的となる空間内では放射電界や誘導電磁界の影響も少ないのでアンテナとして効率的に機能する。このことは本出願人による実験結果により既に確認されている。
【００５８】
本発明では、送信側において、所定の情報によって変調した信号に応じて人体を帯電させることによって当該人体近傍の周囲へ等方に情報を有する準静電界を形成させるようにして情報を送信（以下、この送信手法を適宜人体アンテナ送信と呼ぶ）し、受信側において、当該情報を有する準静電界の強度変化を検出するようにして受信（以下、この受信手法を適宜人体アンテナ受信と呼ぶ）して復調することにより情報を取得する。
【００５９】
（１−３）準静電界と人体の歩行運動
既に述べたように、人体の動作に応じて人体表面が帯電するが、人体の動作における主な１つである歩行と帯電との関係をもう少し詳細に述べる。
【００６０】
すなわち、人体の歩行運動による人体表面の帯電に伴って形成される準静電界（以下、これを歩行準静電界と呼ぶ）の強度の変位については、路面と足底面との間における電荷の移動のみならず、路面に対する足底面の剥離面積（又は接触面積）の変化、及び、当該路面と足底面との距離変化も密接に関与している。
【００６１】
いいかえれば、歩行運動による人体表面の帯電変化においては、当該歩行運動による足の軌跡に応じた当該足と路面との間における静電容量変化及び電荷の変化によるものであり、左右足相互の動きの組合わさった、個人固有のパターンを反映している。
【００６２】
その一方で、右足（左足）の爪先が完全に路面から離れた瞬間時においては、歩行態様の特性上、当該歩行態様の差異に係わらず左足は（右足）は路面に完全に着いている状態となる。
【００６３】
従って、かかる状態時には左右足相互間における帯電相互作用（干渉作用）が起こらず、当該状態時における歩行準静電界の強度の変位については最も大きい振幅のピークとして８±２[ Ｈｚ] の帯域内に特異的に出現する。
【００６４】
本発明では、歩行運動による人体表面の帯電変化が特異的に出現する振幅のピーク（以下、これを８Ｈｚピークと呼ぶ）を指標として人体の歩行速度を計測したり、当該８Ｈｚピーク間に個人固有のパターンとして出現する強度変位に基づいて認証処理を行う。
【００６５】
因みに、８Ｈｚピークの詳細については、本出願人によって既に公開された特願２００２−３１４９２０号（５頁［００２４］〜１２頁［００５６］）を参照されたい。
【００６６】
以上のように、準静電界あるいは人体の性質を利用した本発明の概要を各項目ごとに分けて述べたが、以下、これら項目で述べた本発明を適用した一実施の形態について詳細に述べる。
【００６７】
なお、以下の一実施の形態においては、自律分散型無線ネットワーク（いわゆるアドホックネットワーク）に関する問題点を解決するための１手法として有効となるものであると考える。
【００６８】
（２）本発明の一実施の形態
（２−１）距離検出システム１の全体構成
図７において、１は全体として本実施の形態による距離検出システムを示し、固定型の無線通信装置（以下、これを固定局と呼ぶ）２と、可搬型の無線通信装置（以下、これを移動局と呼ぶ）３とによって構成される。
【００６９】
この固定局２は、制御対象としてのパーソナルコンピュータ（以下、これをＰＣと呼ぶ）４に接続されている。一方、移動局３は、ＰＣ４を使用する人体（以下、これを利用者と呼ぶ）の例えば腕（着衣のポケット内や、所持する鞄の中等、要は利用者近傍であればよい）に配置されている。そして固定局２及び移動局３は、相互に近接場通信を行う。
【００７０】
具体的に固定局２においては、例えば図８に示すように、移動局３との間で近接場通信を行うための距離として、当該固定局２から互いに異なる複数の強度境界距離ｒ１〜ｒｎを設定しており、これら距離ｒ１〜ｒｎに応じて（７）式を充足するように送信すべき信号の周波数ｆ１〜ｆｎを選定している。
【００７１】
そして固定局２においては、図３〜図５について上述した場合と同様に、各信号の周波数ｆ１〜ｆｎのうち最も小さい周波数ｆｎにおける電界強度Ｅ＊と同じになるように、他の周波数ｆ１〜ｆ(n-1)の各信号に対する出力を（９）式を用いて調整することにより、当該各周波数ｆ１〜ｆｎで振動する複数の準静電界が確実に支配的となる空間としてそれぞれ形成するようになされている。
【００７２】
例えば、固定局２は、図９（Ａ）に示すような強度境界距離にそれぞれ対応させて周波数を選定しており、当該強度境界距離と、対応する周波数との関係において図９（Ｂ）に示すような強度を有する複数の準静電界を形成し得るようになされている。因みに、図９では、移動局３における受信感度として、準静電界を受信し得る最低強度と、放射電界を受信し得る最低強度との差が２０[dB]であると仮定して、周波数を選定している。
【００７３】
一方、移動局３は、複数の準静電界内に入ったことによって当該準静電界の周波数に応じて変化する利用者から準静電界の周波数を受信し、当該受信した準静電界の周波数に基づいて、図６について上述したようにして、固定局２までの距離（以下、これを送受間距離と呼ぶ）を検出する。このとき移動局３は、準静電界の周波数に応じて変化する利用者の帯電状態（強度の変化）に基づいて利用者の歩行速度（以下、これを利用者歩行速度と呼ぶ）を算出すると共に、所定の認証処理を実行する。
【００７４】
そして移動局３においては、かかる認証処理の結果として、利用者が正規の利用者である結果を得たとき、予め内部メモリに記憶されたＰＣ４のＩＤ及びパスワード（以下、これらを利用者ＩＤと呼ぶ）と、利用者歩行速度と、送受間距離とを、現時点（帯電状態を検出した時点）での利用者の情報（以下、これを利用者情報と呼ぶ）として生成し、当該利用者情報を人体アンテナ送信する。
【００７５】
この場合、固定局２は、移動局３から人体アンテナ送信された利用者情報を人体アンテナ受信した後に復調することにより取得し、当該取得した利用者情報に基づいて移動局２の移動状態を推定し、当該推定結果に基づいてＰＣ４を制御する。
【００７６】
このようにして距離検出システム１においては、ＰＣ４に接近する使用者の移動局３と、固定局２との間で利用者情報を相互に近接場通信し、当該移動局３（利用者）がＰＣ４に到達するまでにＰＣ４を起動した後、必要に応じてログインするようになされている。
【００７７】
（２−２）固定局２の構成
図１０に示すように、固定局２は、通信用電極１０、送受切替スイッチ１１、送信部２０、受信部３０及び制御部４０によって構成される。
【００７８】
送信部２０は、それぞれ独立して動作する複数の送信処理部２１Ａ〜２１Ｎを有し、当該送信処理部２１Ａ〜２１Ｎには複数の発信機２２Ａ〜２２Ｎが設けられている。
【００７９】
この場合、予め設定された複数の強度境界距離ｒ１〜ｒｎ にそれぞれ対応させて、（７）式を充足する周波数ｆ１〜ｆｎでなる搬送波信号ＣＡａ〜ＣＡｎを発生する発信機２２Ａ〜２２Ｎが選定されている。
【００８０】
送信処理部２１Ａ〜２１Ｎは、搬送波信号ＣＡａ〜ＣＡｎを変調回路２３Ａ〜２３Ｎを介して標識情報に応じて周波数変調した後に出力調整部２４Ａ〜２４Ｎを介して出力調整し、当該調整結果を標識波信号ＭＫａ〜ＭＫｎとして選択スイッチ２５Ａ〜２５Ｎを介して合成器２６に送出する。
【００８１】
この場合、最も小さい周波数ｆｎでなる搬送波信号ＣＡｎに対応する出力調整部２４Ｎ以外の出力調整部２４Ａ〜２４（Ｎ−１）は、当該周波数ｆｎにおける電界強度と同じになるように、搬送波信号ＣＡａ〜ＣＡ（ｎ−１）に対する出力を（９）式に従って出力調整するようになされている。
【００８２】
合成器２６は、標識波信号ＭＫａ〜ＭＫｎを合成し、当該合成結果を合成標識波信号ＭＫとして送受切替スイッチ１１を介して通信用電極１０に印加する。この結果、通信用電極１０を介して、複数の周波数ｆ１〜ｆｎに応じて振動する複数の準静電界（図８）が形成される。
【００８３】
このようにして送信部２０においては、各標識波信号ＭＫａ〜ＭＫｎにそれぞれ対応する周波数ｆ１〜ｆｎで振動する複数の準静電界を確実に支配的となる空間としてそれぞれ形成する。これにより移動局３では、固定局２からの距離（即ち当該移動局３の存在位置）に応じた周波数ｆで振動する準静電界を受信することができるようになされている。
【００８４】
受信部３０は、かかる各準静電界内に利用者が入った結果、移動局３（３ａ〜３ｎ）によって利用者近傍に形成される準静電界の強度変位を通信用電極１０、送受切替スイッチ１１及びＦＥＴ３１のゲートを順次介して検出（人体アンテナ受信）し、これをアンプ３２を介して増幅した後に復調回路３３を介して復調し、この結果得られる利用者情報Ｄ１（Ｄ１ａ〜Ｄ１ｎ）を制御部４０に送出する。
【００８５】
制御部４０は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit) 、ワークメモリ及び情報格納用メモリを有し、当該ＣＰＵの制御の基、情報格納用メモリに記憶された所定の制御プログラムをワークメモリに読み出して制御処理を実行する。この情報格納用メモリには、制御プログラム以外にも各種情報が格納されている。
【００８６】
ここで、この制御部４０における制御処理の内容を機能的に分類すると、図１１に示すように、受信部３０から与えられる利用者情報Ｄ１を検出する受信データ解析部４１と、受信データ解析部４１により検出された利用者情報Ｄ１に基づいて送信部２０の使用周波数（即ち送信部２０から出力する標識波信号ＭＫａ〜ＭＫｎの周波数ｆ１〜ｆｎを決定する周波数決定部４２と、当該利用者情報Ｄ１に基づいて移動局３の移動状態を算出する移動状態算出部４３と、移動状態算出部４３の算出結果に基づいてＰＣ４を制御するＰＣ制御部４４とに分けることができる。以下、これら受信データ解析部４１、周波数選択部４２、移動状態算出部４３及びＰＣ制御部４４の処理について説明する。
【００８７】
（２−２−１）受信データ解析部４１の処理
受信データ解析部４１は、受信部３０から与えられる利用者情報（利用者ＩＤ、利用者歩行速度及び送受間距離）Ｄ１を所定周期で検出するようになされており、当該検出結果が単数であった場合（即ち固定局２によって形成された複数の準静電界中に一台の移動局３のみ存在する場合）には、当該検出した利用者情報Ｄ１をそのまま周波数決定部４２及び移動状態算出部４３に送出する。
【００８８】
これに対して受信データ解析部４１は、検出結果が複数であった場合（即ち固定局２によって形成された複数の準静電界中に複数の移動局３ａ〜３ｎが存在する場合）には、当該検出した複数の利用者情報Ｄ１ａ〜Ｄ１ｎそれぞれの送受間距離を比較することにより、最小値の送受信距離を示す利用者情報Ｄ１（Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、……、又はＤ１ｎ）を、固定局２に最も近い移動局３から人体アンテナ送信された利用者情報Ｄ１として特定し、これを周波数決定部４２及び移動状態算出部４３に送出する。
【００８９】
この場合、受信データ解析部４１は、固定局２からの強度境界距離ｒ１〜ｒｎに応じて一義的な関係にある周波数ｆ１〜ｆｎのうち、移動局３の存在する位置で受信された周波数ｆに基づく送受間距離を比較対象としているため、当該送受信距離を比較する簡易な処理で、固定局２に最も近い移動局３から人体アンテナ送信された利用者情報Ｄ１を精度良く特定することができるようになされている。
【００９０】
（２−２−２）周波数選択部４２の処理
周波数選択部４２は、強度境界距離ｒ１〜ｒｎと、周波数ｆ１〜ｆｎとを対応付けたテーブル（以下、これを周波数距離変換テーブルと呼ぶ）として情報格納用メモリに予め格納しており、当該周波数距離変換テーブルと、受信データ解析部４１から与えられる利用者情報Ｄ１の送受間距離とに基づいて使用周波数を選択する。
【００９１】
具体的に周波数選択部４２は、図６に示した図表と同様に、利用者情報Ｄ１の送受間距離をｄとすると、次式
【００９２】
【数１０】
となるｋ（ｋ＝２、３、……、ｎ）を求め、周波数ｆ１〜ｆｋを選択する。
【００９４】
そして周波数選択部４２は、上述のようにして選択した例えば周波数ｆ１〜ｆ３に対応する例えば標識波信号ＭＫ１〜ＭＫｃだけを出力させるための出力制御データＤ２を生成し、これを送信部２０に送出する。
【００９５】
この場合、送信部２０では、出力制御データＤ２により、標識波信号ＭＫ１〜ＭＫｃに対応する選択スイッチ２５Ａ〜２５Ｃ以外の選択スイッチ２５Ｄ〜２５Ｎが開放され、この結果、標識波信号ＭＫ１〜ＭＫｃにそれぞれ対応する周波数ｆ１〜ｆ３で振動する各準静電界だけが形成されることとなる。
【００９６】
このようにして周波数選択部４２においては、利用者情報Ｄ１の送受間距離（即ち移動局２の存在位置）に基づいて送信部２０から出力すべき標識波信号ＭＫａ〜ＭＫｎの周波数ｆ１〜ｆｎを選択することができるようになされている。
【００９７】
これにより周波数選択部４２は、移動局２の存在位置に応じて適宜不必要な周波数で振動する準静電界の伝搬を回避できるため、当該固定局における電力消費を低減できると共に、利用者に対して不必要な電力の印加を抑制できるようになされている。
【００９８】
この実施の形態の場合では、周波数選択部４２は、（１０）式に基づいて選択した周波数ｆ１〜ｆｋに代えて、利用者情報Ｄ１の送受間距離（即ち移動局２の存在位置）よりも遠い距離を含むように、周波数ｆ１〜ｆ(ｋ+1)を選択するようになされている。
【００９９】
これにより周波数選択部４２は、固定局２から遠ざかる方向への利用者（移動局３）の急な移動によって通信が途絶えてしまうという事態を回避することができるようになされている。
【０１００】
（２−２−３）移動状態算出部４３の処理
移動状態算出部４３は、受信データ解析部４１から利用者情報Ｄ１を受けると、当該受けた時点の時刻を時刻情報として生成し、これを対応する利用者情報Ｄ１と共に情報格納用メモリに記憶又は更新する。
【０１０１】
このとき移動状態算出部４３は、利用者情報Ｄ１の送受間距離及び利用者歩行速度に基づいて、固定局２を中心とした場合における移動局３の速度（以下、これを接近速度と呼ぶ）Ｖａ[cm/s]と、利用者歩行速度のベクトルと接近速度のベクトルとがなす角度（以下、これを移動角度と呼ぶ）ψとを移動状態として算出する。
【０１０２】
具体的に移動状態算出部４３は、まず、接近速度Ｖａについて、利用者情報Ｄ１を受けた現時刻をＮｔ、当該利用者情報Ｄ１の送受間距離をＮｄ、情報格納用メモリに記憶された過去の利用者情報Ｄ１を受けた時点の時刻をＰｔ、当該過去の利用者情報Ｄ１の送受信間距離をＰｄ、利用者情報Ｄ１の利用者ＩＤをＩＤｚ（但し、ｚ＝１、２、……、ｎ）とすると、次式
【０１０３】
【数１１】
のように、ある移動局３の単位時間における距離変化に従って算出する。
【０１０５】
この接近速度Ｖａは、プラスとして得られた場合には、移動局３が固定局２に接近していることを表しており、これに対してマイナスとして得られた場合には、移動局３が固定局２から接近していない（離隔している）ことを表している。
【０１０６】
次いで移動状態算出部４３は、移動角度ψについて、コサインの逆関数をarccosとし、利用者情報Ｄ１に示される利用者歩行速度をＶwalkとすると、次式
【０１０７】
【数１２】
に従って算出する。
【０１０９】
この移動角度ψは、利用者歩行速度Ｖwalkと、接近速度Ｖａとのベクトルがなす角度であるから、図１２に示すように、「０°」に近いほど、移動局３が固定局２に対して直線的に移動していることを表している。
【０１１０】
このようにして移動状態算出部４３は、受信データ解析部４１から利用者情報Ｄ１を受けるごとに、固定局２に対する移動局３の接近速度Ｖａと、移動局３と固定局２との間を結ぶ直線を基準とした移動局３の移動角度ψとを移動局３の移動状態として算出し、当該算出結果を移動状態情報Ｄ３として利用者情報Ｄ１と共にＰＣ制御部４４に送出する。
【０１１１】
（２−２−４）ＰＣ制御部４４の処理
ＰＣ制御部４４は、移動状態算出部４３から与えられる利用者情報Ｄ１及び移動状態情報Ｄ３に基づいてＰＣ４を制御する。具体的にＰＣ制御部４４は、移動状態情報Ｄ２の接近速度Ｖａがマイナスであった場合には、移動局３が固定局２から離隔しているため、所定の制御データＤ４を介してＰＣ４を停止させる。
【０１１２】
これに対してＰＣ制御部４４は、移動状態情報Ｄ２の接近速度Ｖａがプラスであった場合、移動局３（利用者）が停滞しているとする所定の閾値（以下、これを閾速度と呼ぶ）よりも接近速度Ｖａが大きく、かつ、単に横切っているだけとする所定の角度（以下、これを閾角度と呼ぶ）よりも移動状態情報Ｄ３の移動角度ψが小さければ移動局３が固定局２に接近しているため、制御データＤ４を介してＰＣ４を起動させる。
【０１１３】
このときＰＣ制御部４４は、利用者情報Ｄ１の送受間距離が例えば固定局２から３０[cm]等、当該固定局２に到達する直前となる所定の距離（以下、これを閾距離と呼ぶ）以内であった場合には、当該利用者情報Ｄ１の利用者ＩＤを用いてＰＣ４にログインする。
【０１１４】
このようにしてＰＣ制御部４４は、移動状態算出部４３から利用者情報Ｄ１及び移動状態情報Ｄ３が与えられるごとに、当該利用者情報Ｄ１及び移動状態情報Ｄ３に基づいてＰＣ４を制御することにより、利用者が接近又は離隔するだけで自動的にＰＣ４を起動、停止及びログインをすることができるようになされている。
【０１１５】
ここで、図１３において、従来の手動によるＰＣ４の制御と、本発明の自動によるＰＣ４の制御との時間差を示す。図１３からも明らかなように、本発明では、固定局２に対する利用者の存在位置に応じてＰＣ４を自動的に制御することができる分だけ、ＰＣ４を起動及びログインして操作可能になるまでの時間を従来に比して大幅に短縮することができる。
【０１１６】
（２−２−５）制御処理手順
実際上、制御部４０は、図１４に示す制御処理手順ＲＴ１に従って上述のような各種処理を実行する。
【０１１７】
すなわち制御部４０は、例えば固定局２の電源が投入されると、制御処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０において開始し、続くステップＳＰ１において利用者情報Ｄ１を受信するまで待ち受ける。
【０１１８】
ここで肯定結果が得られると、このことは通信用電極１０を介して形成される複数の準静電界内にに移動局３（利用者）が存在することを表しており、このとき制御部４０は、続くステップＳＰ２に移る。
【０１１９】
ステップＳＰ２において、制御部４０は、複数の利用者情報Ｄ１ａ〜Ｄ１ｎを受信したか否かを判定し、否定結果を得た場合にはステップＳＰ５に移り、これに対して肯定結果を得た場合にはステップＳＰ３に移る。
【０１２０】
ステップＳＰ３において制御部４０は、複数の利用者情報Ｄ１ａ〜Ｄ１ｎそれぞれの送受間距離を比較することにより、最小値の送受信距離を示す利用者情報Ｄ１（Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、……、又はＤ１ｎ）を、固定局２に最も近い移動局３から人体アンテナ送信された利用者情報Ｄ１として特定し、続くステップＳＰ４に移る。
【０１２１】
ステップＳＰ４において制御部４０は、ステップＳＰ１で受信し又はステップＳＰ３で特定した利用者情報Ｄ１の送受間距離を用いて、上述の（１０）式に基づいて使用すべき周波数ｆ１〜ｆｋを選択し、当該選択した周波数ｆ１〜ｆｋに対応する準静電界だけを形成させるようにして使用周波数を制限した後、続くステップＳＰ５に移る。
【０１２２】
ステップＳＰ５において制御部４０は、利用者情報Ｄ１の送受間距離と、予め情報格納用メモリに記憶しておいた過去の利用者情報Ｄ１の送受間距離とを用いて、上述の（１１）式に従って固定局２に対する移動局３の接近速度Ｖａを算出し、続くステップＳＰ６に移る。
【０１２３】
ステップＳＰ６において制御部４０は、ステップＳＰ５で算出した接近速度Ｖａと、利用者情報Ｄ１の利用者歩行速度とを用いて、上述の（１２）式に従って移動局３と固定局２との間を結ぶ直線を基準とした移動局３の移動角度ψを算出した後、図１５に示すＰＣ制御処理ルーチンＳＲＴ１に移る。
【０１２４】
制御部４０は、ＰＣ制御処理ルーチンＳＲＴ１をステップＳＰ１０において開始し、続くステップＳＰ１１において移動状態情報Ｄ２の接近速度Ｖａがマイナスであるか否かを判定する。
【０１２５】
ここで肯定結果が得られると、このことは移動局３（利用者）が固定局２から離隔していることを表しており、このとき制御部４０は、ステップＳＰ１２に移って、ＰＣ４が起動されている場合には停止させた後、ステップＳＰ７（図１４）に移る。
【０１２６】
これに対してステップＳＰ１１において否定結果が得られると、制御部４０は、ステップＳＰ１３に移って、ステップＳＰ５（図１４）で算出した接近速度Ｖａが閾速度よりも大きく、かつ、ステップＳＰ６（図１４）で算出した移動角度ψが閾角度よりも小さいか否かを判定する。
【０１２７】
ここで否定結果が得られると、このことは移動局３（利用者）が接近しているものの停滞しているにほぼ等しいことを表しており、このとき制御部４０は、ステップＳＰ１５に移る。
【０１２８】
これに対して肯定結果が得られると、このことは移動局３（利用者）が固定局２に接近していることを表しており、このとき制御部４０は、続くステップＳＰ１４に移って、ＰＣ４が停止している場合には起動させた後、続くステップＳＰ１５に移る。
【０１２９】
ステップＳＰ１５において制御部４０は、ステップＳＰ１で受信し又はステップＳＰ３で特定した利用者情報Ｄ１の送受間距離が閾距離以内であった場合にのみ、続くステップＳＰ１６に移って、未だＰＣ４にログインしていない場合に当該利用者情報Ｄ１の利用者ＩＤを用いてＰＣ４にログインした後、続くステップＳＰ７（図１４）に移る。
【０１３０】
ステップＳＰ７において制御部４０は、ステップＳＰ１で受信し又はステップＳＰ３で特定した利用者情報Ｄ１を情報格納用メモリに記憶又は更新し、ステップＳＰ１に戻る。
【０１３１】
このようにして制御部４０は、図１４に示す制御処理手順ＲＴ１に従って各種処理を実行することができるようになされている。なお、制御部４０は、図１４に示す制御処理手順ＲＴ１における各種処理の順序を適宜変更することもできる。
（２−３）移動局の構成
図１６に示すように、移動局３は、一対の通信用電極６０Ａ及び６０Ｂ、歩行検出用電極６１、送受切替スイッチ６２、受信部７０、歩行検出部８０、送信部９０及び制御部１００によって構成される。
【０１３２】
受信部７０においては、固定局２によって形成された複数の準静電界内に利用者が入ったことにより、当該当該準静電界内に存在する位置での１又は２以上の周波数ｆに応じて変化する利用者の帯電状態（強度の変化）を、通信用電極６０Ａ、送受切替スイッチ６２及びＦＥＴ７１のゲートを順次介して受信し、当該受信結果を、アンプ７２を介して増幅しリミッタ７３を介して所定レベル以下の電界強度信号を除去した後に復調回路３３を介して受信周波数信号Ｓ１０として制御部１００に送出する。
【０１３３】
この受信周波数信号Ｓ１０は、固定局２によって形成された複数の準静電界内の最も外側に利用者が存在すれば周波数ｆｎ（図８）として表され、これに対して最も内側に存在すれば周波数ｆ１〜ｆｎ（図８）として表される。
【０１３４】
一方、歩行検出部８０においては、利用者と静電結合された歩行検出用電極６１を介して、当該利用者の歩行運動による人体表面の帯電変化をＦＥＴ８１のゲートを介して検出し、これをアンプ８２を介して増幅しローパスフィルタ８３を介して高周波成分を除去し、この結果得られる歩行波形信号Ｓ１１を制御部１００に送出する。
【０１３５】
この歩行波形信号Ｓ１２は、上述したように、利用者の歩行運動による足の軌跡に応じた当該足と路面との間における静電容量変化及び電荷の変化に応じて、当該利用者固有のパターンとして表される。
【０１３６】
送信部９０においては、発信機９１から発生される搬送波信号を、変調回路９２を介して利用者情報Ｄ１に応じて周波数変調した後に出力制御部９３を介して出力制御し、当該制御結果を送受切替スイッチ６２及び通信用電極６０Ａを順次介して人体アンテナ送信する。
【０１３７】
このとき、送信部９０においては、制御部１００の制御に従って、受信周波数信号Ｓ１０に基づいて検出した送受間距離まで準静電界が形成されるように出力制御するようになされている。
【０１３８】
制御部１００は、図示しないＣＰＵ(Central Processing Unit) 、ワークメモリ及び情報格納用メモリを有し、当該ＣＰＵの制御の基、情報格納用メモリに記憶された所定の制御プログラムをワークメモリに読み出して波形処理を実行する。この情報格納用メモリには、制御プログラム以外にも各種情報が格納されている。
【０１３９】
ここで、この制御部１００における制御処理の内容を機能的に分類すると、図１７に示すように、受信部７０から与えられる受信周波数信号Ｓ１０に基づいて固定局２までの送受間距離に変換する距離検出部１０１と、歩行検出部８０から与えられる歩行波形信号Ｓ１２に基づいて利用者の歩行速度を推定する歩行速度推定部１０２と、当該歩行波形信号Ｓ１２に基づいて利用者が正規の利用者であるか否かを識別する個人識別部１０３と、距離検出部１０１、歩行速度推定部１０２及び個人識別部１０３の各処理結果に基づいて利用者情報Ｄ１を生成する情報生成部１０４とに分けることができる。以下、これら距離検出部１０１、歩行速度推定部１０２、個人識別部１０３及び情報生成部１０４の処理について説明する。
【０１４０】
（２−３−１）距離検出部１０１の処理
距離検出部１０１は、周波数選択部４２（図１０）と同じ周波数距離変換テーブルを情報格納用メモリに予め格納しており、当該周波数選択用テーブルを参照することにより、図６に示した図表あるいは固定局２の場合と同様にして、受信部７０から与えられる受信周波数信号Ｓ１０に表される周波数ｆ１〜ｆｋに基づいて送受間距離を検出し、当該検出した送受間距離を情報生成部１０４に送出する。
【０１４１】
（２−３−２）歩行速度推定部１０２の処理
歩行速度推定部１０２は、歩行検出部８０から与えられる歩行波形信号Ｓ１２を所定時間分だけディジタル化し、当該ディジタル化された歩行波形を一時的に情報格納用メモリに記憶すると共に、図１８に示すように、当該歩行波形のうち８±２[Hz]の帯域に出現する８Ｈｚピークを順次検出し、当該検出結果に基づいて利用者の歩幅を推定する。
【０１４２】
ここで、歩行周波数と歩幅との関係をグラフ化した結果を図１９に示す。図１９からも明らかなように、任意の被験者Ａ〜Ｃのいずれも、歩行周波数が高くなるほど（歩行速度が速くなるほど）歩幅が大きくなる関係にある。この図１９において、太い波線で示す直線は、歩行周波数と歩幅との平均的な関係を表しており、次式
【０１４３】
【数１３】
のように、傾きを「５０」とし、縦軸切片「−２０」として表すことにより、歩行周波数に基づいて精度よく歩幅を推定することができる。
【０１４５】
従って、歩行速度推定部１０２は、現時点で検出した８Ｈｚピーク（以下、これを現８Ｈｚピークと呼ぶ）をｔｐ１とし、当該現８Ｈｚピークｔｐ１よりも１つだけ前に検出された８Ｈｚピーク（以下、これを前８Ｈｚピークと呼ぶ）をｔｐ２とすると、次式
【０１４６】
【数１４】
により歩幅ＳＴを推定することができる。
【０１４８】
そして（１４）式において、αとして（１３）式の傾きに相当する「５０」を選定し、βとして（１０）式の縦軸切片に相当する「−２０」を選定することにより、歩行速度推定部１０２は、実際の歩幅に近似した歩幅ＳＴを推定することができるようになされている。
【０１４９】
次いで歩行速度推定部１０２は、（１４）式によって推定した歩幅ＳＴを用いて、次式
【０１５０】
【数１５】
に従って利用者歩行速度Ｖwalkを推定する。
【０１５２】
このようにして歩行速度推定部１０２は、歩行運動による人体表面の帯電変化として特異的に出現する８Ｈｚピークを指標とすることにより、高精度に利用者歩行速度Ｖwalkを推定することができ、当該推定結果を情報生成部１０４に送出する。
【０１５３】
（２−３−３）個人識別部１０３の処理
個人識別部１０３は、情報格納用メモリに一時的に記憶された歩行波形のうち８±２[Hz]の帯域に出現する８Ｈｚピークを全て検出した後、当該検出した８ＨｚピークＰｘ（図２０）におけるピーク間隔ＰＳのうち、予め情報格納用メモリに記憶されているピーク間隔の平均幅情報に比して所定の許容範囲外となるピーク間幅ＰＳを除去する。
【０１５４】
この場合、個人識別部１０３は、歩行運動の態様に係わらず特異的に出現する８ＨｚピークＰｘを指標としていることにより、定常歩行運動部分に相当するピーク間幅ＰＳだけを的確に残し得るようになされている。
【０１５５】
次いで個人識別部１０３は、対象の８ＨｚピークＰｘの中心位置から当該対象の８ＨｚピークＰｘに対して前後の８ＨｚピークＰｘの中間位置までを１歩波形ＴＨとして切り出す。
【０１５６】
この場合も、個人識別部１０３は、右足（左足）が完全に着いているときに出現する８ＨｚピークＰｘを指標としていることにより、歩行運動における実際の１歩に相当する１歩波形ＴＨとして的確に切り出し得るようになされている。
【０１５７】
そして歩行情報生成部４５は、右足（左足）が完全に着いているときに出現する１歩波形ＴＨを時間軸方向にほぼ等間隔でなる例えば２１個の細分区間ＣＳＵ１〜ＣＳＵ２１に分割し、当該分割した細分区間ＣＳＵ１〜ＣＳＵ２１に係る振幅値（帯電変化強度の値）をそれぞれ積分及び正規化し、その結果得られる２１つの積分値を、１歩波形ＴＨにおける部分毎の特徴（歩行パターン）を表わす歩行情報として生成する。
【０１５８】
ここで、個人識別部１０３は、この歩行情報と、例えば移動局３を利用者に支給する際に当該歩行情報を生成する場合と同様にして予め情報格納用メモリに登録しておいた登録歩行情報とを比較し、当該比較結果が所定の一致率以上であった場合には正規の利用者であると判定し、当該判定結果を情報生成部１０４に送出する。
【０１５９】
このようにして個人識別部１０３は、歩行運動による個人固有のパターンとして出現する１歩波形ＴＨにおける強度変位に基づいて認証処理を行うことにより、正規の利用者を精度良く識別することができるのみならず、移動局３を盗用した第三者があたかも利用者に成りすますといったことをも防止することができるようになされている。
【０１６０】
（２−３−４）情報生成部１０４の処理
情報生成部１０４は、個人識別部１０３における判別結果が正規の利用者であると判定された場合にのみ、距離検出部１０１によって変換された送受間距離と、歩行速度推定部１０２によって推定さ利用者歩行速度と、予め情報格納用メモリに格納された利用者ＩＤとを利用者情報Ｄ１として生成し、これを変調回路９２に送出する。
【０１６１】
（２−３−５）波形処理手順
実際上、制御部１００は、図２１に示す波形処理手順ＲＴ２に従って上述のような各種処理を実行する。
【０１６２】
すなわち制御部１００は、例えば移動局３の電源が投入されると、波形処理手順ＲＴ２をステップＳＰ２０において開始し、続くステップＳＰ２１において受信部７０から与えられる受信周波数信号Ｓ１０を待ち受け、当該受信周波数信号Ｓ１０を受けると、続くステップＳＰ２２に移る。
【０１６３】
ステップＳＰ２２において制御部１００は、受信周波数信号Ｓ１０に表される周波数ｆｊ〜ｆｎを送受間距離に変換し、続く図２２に示す歩行速度推定処理ルーチンＳＲＴ２に移る。
【０１６４】
制御部１００は、歩行速度推定処理ルーチンＳＲＴ２をステップＳＰ３０において開始し、続くステップＳＰ３１において歩行検出部８０から与えられる歩行波形信号Ｓ１２を順次ディジタル化し、続くステップＳＰ３２において当該ディジタル化された歩行波形のうち８±２[Hz]の帯域に出現する現８Ｈｚピークｔｐ１を検出したか否かを判定する。
【０１６５】
ここで、肯定結果が得られると、制御部１００は、続くステップＳＰ３３において、ステップＳＰ３２で検出した現８Ｈｚピークｔｐ１と、予め情報格納用メモリに一旦記憶しておいた前現８Ｈｚピークｔｐ２とを用いて、上述の（１５）式に従って歩幅ＳＴを推定し、続くステップＳＰ３４に移る。
【０１６６】
ステップＳＰ３４において制御部１００は、ステップＳＰ３３で推定した歩幅ＳＴと、現８Ｈｚピークｔｐ１及び前現８Ｈｚピークｔｐ２を用いて、上述の（１６）式に従って利用者歩行速度Ｖwalkを推定し、続く図２３に示す個人識別処理ルーチンＳＲＴ３に移る。
【０１６７】
制御部１００は、個人識別処理ルーチンＳＲＴ３をステップＳＰ４０において開始し、続くステップＳＰ４１において情報格納用メモリに一時的に記憶された歩行波形のうち８±２[Hz]の帯域に出現する８Ｈｚピークを全て検出し、当該検出した８ＨｚピークＰｘにおけるピーク間隔ＰＳのうち所定の許容範囲外となるピーク間幅ＰＳを除去し、１歩波形ＴＨ（図２０）を切り出した後、続くステップＳＰ４２に移る。
【０１６８】
ステップＳＰ４２において制御部１００は、ステップＳＰ４１で切り出した１歩波形ＴＨを時間軸方向にほぼ等間隔でなる細分区間ＣＳＵ１〜ＣＳＵ２１に分割し、当該分割した細分区間ＣＳＵ１〜ＣＳＵ２１に係る振幅値（帯電変化強度の値）をそれぞれ積分及び正規化することにより、当該１歩波形ＴＨにおける部分毎の特徴（歩行パターン）を表わす歩行情報を生成した後、続くステップＳＰ４３に移る。
【０１６９】
ステップＳＰ４３において制御部１００は、ステップＳＰ４２で生成した歩行情報と、予め情報格納用メモリに格納しておいた登録歩行情報とを比較することにより正規の利用者であるか否かを判定し、続くステップＳＰ２３（図２１）に移る。
【０１７０】
ステップＳＰ２３において制御部１００は、ステップＳＰ４３で正規の利用者である判定結果が得られた場合にのみ、ステップＳＰ２２で変換した送受間距離と、ステップＳＰ３４で推定した利用者歩行速度と、予め情報格納用メモリに格納された利用者ＩＤとを利用者情報Ｄ１として生成し、続くステップＳＰ２４に移る。
【０１７１】
ステップＳＰ２４において制御部１００は、ステップＳＰ２３で生成した利用者情報Ｄ１を変調回路９２に送出すると共に、ステップＳＰ２２で判定した送受間距離まで準静電界が形成されるように出力制御部９３を制御した後、ステップＳＰ２１に戻る。
【０１７２】
この場合、移動局３から固定局２を含むような準静電界が利用者を介して形成され、この結果、利用者情報Ｄ１が移動局３から人体アンテナ送信される。
【０１７３】
このようにして制御部１００は、図２１に示す波形処理手順ＲＴ２に従って各種処理を実行することができるようになされている。なお、制御部１００は、図２１に示す波形処理手順ＲＴ２における各種処理の順序を適宜変更することもできる。
【０１７４】
（３）作用及び効果
以上の構成において、この距離検出システム１の固定局２は、図６等に示したように、複数の周波数ｆ１〜ｆｎにそれぞれ対応する各強度境界距離ｒ１〜ｒｎにおいて一定の強度Ｅｉが得られるように複数の準静電界を形成した。
【０１７５】
従って、固定局２では、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界を、複数の周波数にそれぞれ対応する各距離において所定の強度が得られるように形成しているため、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、移動局３において受信される準静電界の周波数に基づく距離の検出精度を向上させることができる。これに加えて、固定局２では、強度が距離の３乗に反比例する準静電界を形成しているため、第三者の移動局等による傍受を防止することもできる。
【０１７６】
また、この固定局２は、準静電界を形成する前に当該準静電界が支配的となるように出力を制御するようにしたことにより、当該出力を制御する分だけ省電力化を図ることができると共に、放射電界や誘導電磁界によって抑制されることなく、移動局３に対して準静電界の周波数を確実に受信させることができる。この結果、移動局３において受信される準静電界の周波数に基づく距離の検出精度をより向上させることができる。
【０１７７】
さらに、この固定局２は、準静電界における強度の検出結果に基づいて、各周波数ｆ１〜ｆｎのうち使用周波数を選択するようにしたことにより、不要な電力消費を抑えると共に、不要な電界の伝搬を防止することができる。
【０１７８】
さらに、この固定局２は、準静電界における強度の検出結果に応じて、ＰＣ４に対する制御内容として起動、停止又はログインを切り替えるようにしたことにより、当該検出位置に応じてＰＣ４を自動的に制御することができると共に、自動化する分だけ操作を簡略化できるのみならず、ＰＣ４を起動及びログインして操作可能になるまでの時間を従来に比して大幅に短縮することができる。
【０１７９】
さらにこの場合、当該強度に基づく距離を高精度（高い分解能）で検出することができるため、検出位置に応じてＰＣ４を自動的に制御する際の誤動作を低減することができる。
【０１８０】
以上の構成によれば、複数の周波数ｆ１〜ｆｎにそれぞれ対応する各強度境界距離ｒ１〜ｒｎにおいて一定の強度Ｅｉが得られるように、極めて明瞭に距離が強度に反映される複数の準静電界を形成したことにより、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、当該強度に基づく距離を高精度で検出することができ、かくして、簡易な構成で距離の検出精度を向上することができる。
【０１８１】
（４）他の実施の形態
【０１８２】
なお上述の実施の形態においては、図９において示したように強度境界距離を基準として対応する周波数を選定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図２４に示すように、周波数を基準として対応する強度境界距離を選定するようにしても良い。
【０１８３】
また上述の実施の形態においては、複数の周波数にそれぞれ対応する各距離において所定の強度が得られるように準静電界を形成する準静電界形成手段として、複数の周波数ｆ１〜ｆｎにそれぞれ対応する各強度境界距離ｒ１〜ｒｎにおいて一定の強度Ｅｉが得られるように準静電界を形成する送信処理部２１Ａ〜２１Ｎを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必ずしも一定の強度が得られるように準静電界を形成しなくても良く、また必ずしも準静電界が常に支配的となる空間として形成しなくても良く、要は各距離において基準（例えば移動局３が受信できる最低レベルの電界強度）となる感度以上となるような所定の強度が得られるように準静電界を形成する準静電界形成手段を適用することができる。
【０１８４】
さらに上述の実施の形態においては、移動対象に設けられた移動局３において受信された準静電界の周波数に基づいて距離を検出する距離検出手段としての距離検出部１０１（制御部１００）を移動局３に設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、固定局２に設けるようにしても良い。この場合、移動局３では、受信結果（準静電界の周波数の数）を固定局２に人体アンテナ送信すれば、固定局２において準静電界の周波数に基づいて距離を検出することができる。
【０１８５】
さらに上述の実施の形態においては、複数の周波数にそれぞれ対応する各距離において所定の強度が得られるように形成された準静電界を受信する受信手段として、ＦＥＴ７１を用いて受信する受信部７０（図１６）を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば誘導電圧に誘起された電圧をトランジスタやＦＥＴで構成されるものによって測定する誘導電極型電界強度計や、誘導電極から得られる直流信号をチョッパ回路や振動容量等を用いて交流変換する誘導電極型変調増幅方式電界強度計や、電気光学効果を有する物質に電界を加えることにより当該物質内に生じる光伝播特性の変化を測定する電気光学効果型電界強度計等、この他種々の受信手段を本発明に適用することができる。
【０１８６】
さらに上述の実施の形態においては、準静電界が支配的な空間となるように出力を制御する出力制御手段としての出力調整部２４Ａ〜２４Ｎにより、最も小さい周波数ｆｎにおける電界強度と同じになるように他の周波数ｆ１〜ｆ(n-1)に対する出力を（９）式に従って調整するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば２番目に小さい周波数ｆｎにおける電界強度と同じになるように他の周波数ｆ１〜ｆ(n-1)対する出力を調整したり、（９）式以外の手法を用いずにフィルタ等を用いることによって出力を調整したり等、この他種々の手法により出力を調整するようにしても良い。
【０１８７】
さらに上述の実施の形態においては、移動対象に設けられた移動局３において受信された準静電界の周波数に基づいて使用すべき周波数を選択する選択手段として、移動局３において受信された準静電界の周波数の数に応じた送受間距離に基づいて使用周波数を選択する周波数選択部４２（制御部１００）を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該送受間距離に加えて利用者歩行速度も用いて使用周波数を選択するようにしても良い。
【０１８８】
この場合、具体的には周波数選択部４２は、２回前の測定データ（距離の情報）を保持することができるようにしておく。この場合、時刻ｔｍ−２での、移動局３（利用者）と固定局２との間の距離をｒ（ｔｍ−２）とし、時刻ｔｍ−１での、移動体３（利用者）と固定局２との間の距離をｒ（ｔｍ−１）とし、時刻ｔｍ−１での、移動体３（利用者）と固定局２の方向での接近速度ｖ(tm-1)は、次式
【０１８９】
【数１６】
のように表すことができる。従って周波数選択部４２は、時刻ｔｍの距離（即ちこれから測定する距離）ｒ（ｔｍ）を、次式、
【０１９１】
【数１７】
により予測し、当該予測された距離ｒ（ｔｍ）についてｒｋ−１＜ｒ（ｔｍ）＜ｒｋとなるｋを求め、使用周波数ｆ１〜ｆｋを選択する。このようにすれば、利用者（移動局３）が固定局２から即座に遠ざかった場合であっても通信を途絶え難くすることができる。
これに加えて、周波数選択部４２は、（１７）式により予測された距離ｒ（ｔｍ）についての予測が外れたときのことを考慮して、出力周波数としてのマージンを含めた周波数ｆ１〜ｆｋ＋Ｍを選択するようにしても良く、この場合には周波数ｆｋ＋Ｍ＋１〜ｆｎは不要な周波数なので、出力を省くことができ電力消費量の低減することもできる。
【０１９３】
さらに上述の実施の形態においては、移動対象の速度を推定する速度推定手段としての歩行速度推定部１０２により、利用者の歩行速度を推定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、動物や搬送物等、接近速度の算出手法を移動対象に応じて変更することによりこの他種々の移動対象の速度を推定することができる。
【０１９４】
さらに上述の実施の形態においては、移動対象の速度を通知する通知手段としての送信部９０により、人体アンテナ送信するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の通知手段を本発明に適用することができる。
【０１９５】
さらに上述の実施の形態においては、移動対象の移動状態に応じて、所定の制御対象に対する制御内容を切り替える制御手段として、利用者の移動状態に応じて、ＰＣ４に対する制御内容として起動、停止又はログインを切り替えるＰＣ制御部４を本発明に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該制御内容としてインターネットに接続したり、メールサーバにログインする等、予め設定されたアプリケーションを立ち上げるような処理に切り替えるようにしても良く、あるいは、例えば制御対象が車で合った場合に、利用者の移動状態に応じて、車に対する制御内容としてエンジンをかける又はドアの鍵を開けるといった処理を切り替える等、要は、この他種々の制御対象に対する、当該制御対象に係る制御内容を利用者の移動状態に応じて切り替える制御手段を本発明に適用することができる。
【０１９６】
また、この場合、利用者の移動状態に応じて制御内容を切り替えるようにしたが、本発明は利用者に限らず、上述したように動物や搬送物等、この他種々の移動対象を適用することができる。
【０１９７】
さらに上述の実施の形態においては、固定局２と、当該固定局２に近づこうとする移動局３との間の距離を検出する距離検出システム１に本発明を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、移動局同士の距離検出システムにも本発明を適用することができる。またこの場合、固定局２に利用者に設けられた移動局２が近づくに応じてＰＣ４を制御するような用途に本発明を用いたが、要は距離を検出(計測)するのであれば、この他種々の用途でなる距離検出システムに本発明を幅広く適用することができる。
【０１９８】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、極めて明瞭に距離が強度に反映される準静電界に関し、電界発生源を基準とするいずれの空間においても、該電界発生源から発生される合成電界のなかで準静電界の強度を受信側で受信可能なレベル以上の強度にまで優位なものとして準静電界を形成・受信するようにしたことにより、煩雑な制御や特別な装置を必要とすることなく、準静電界の受信周波数に基づく距離の検出精度を向上することができる。かくして、簡易な構成で距離の検出精度を向上し得る距離検出システム、電界形成装置、電界形成方法、電界受信装置及び電界受信方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】距離における各電界それぞれの相対的な強度の変化を示すグラフである。
【図２】強度境界距離と、周波数との関係を示すグラフである。
【図３】各周波数で振動する準静電界を示す略線図である。
【図４】強度境界距離に応じた各電界の相対的な強度(１)を示すグラフである。
【図５】強度境界距離に応じた各電界の相対的な強度(２)を示すグラフである。
【図６】受信状態と距離との関係を示す略線図及び図表である。
【図７】距離検出システムの全体構成を示す略線図である。
【図８】固定局によって形成された準静電界を示す略線図である。
【図９】強度境界距離と周波数との関係を示す図表である。
【図１０】固定局の構成を示す略線的ブロック図である。
【図１１】固定局における制御部の処理を示す機能ブロック図である。
【図１２】移動角度の算出の説明に供する略線図である。
【図１３】従来のＰＣ制御と、本発明によるＰＣ制御との比較の説明に供する略線図である。
【図１４】固定局における制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】ＰＣ制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】移動局の構成を示す略線的ブロック図である。
【図１７】移動局における制御部の処理を示す機能ブロック図である。
【図１８】歩行に伴う帯電変化波形を示す略線図である。
【図１９】歩行周波数と歩幅の関係を示すグラフである。
【図２０】波形の切りだし及び分割の説明に供する略線図である。
【図２１】移動局における制御処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】歩行速度推定処理手順を示すフローチャートである。
【図２３】個人識別処理手順を示すフローチャートである。
【図２４】他の実施の形態における強度境界距離と周波数との関係を示す図表である。
【符号の説明】
１……距離検出システム、２……固定局、３……移動局、４……ＰＣ、２０、９０……送信部、２２Ａ〜２２Ｎ、９１……発信機、２４Ａ〜２４Ｎ……出力調整部、４０、１００……制御部、４１……受信データ解析部、４２……周波数選択部、４３……移動状態算出部、４４……ＰＣ制御部、７０……受信部、８０……歩行検出部、１０１……距離検出部、１０２……歩行速度推定部、１０３……個人識別部、１０４……情報生成部。
Claims (19)
- 電界形成装置と電界受信装置とによって構成される距離検出システムであって、
上記電界形成装置は、
電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と上記電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数の信号を、上記電界発生源とされる電極に与える印加手段と、
各段階の距離に割り当てられる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となるよう上記信号の出力を調整する調整手段と
を有し、
上記電界形成装置又は上記電界受信装置のいずれか一方は、
上記電界受信装置において受信される準静電界の周波数に基づいて、上記電界発生源からの距離を検出する距離検出手段
を有する距離検出システム。 - 上記電界受信装置は、移動対象に設けられ、
上記移動対象の移動速度を推定する速度推定手段と、
上記速度推定手段により推定される移動速度を通知する通知手段を有し、
上記電界形成装置は、
上記距離検出手段により検出される距離と、上記通知手段によって通知される移動速度とに基づいて上記移動対象の移動状態を推定する移動状態推定手段を有する
請求項１に記載の距離検出システム。 - 上記電界形成装置は、所定の制御対象に接続され、
上記移動状態推定手段により推定される移動状態に応じて上記制御対象に対する制御内容を切り替える制御手段
を有する請求項２に記載の距離検出システム。 - 電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と上記電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数の信号を、上記電界発生源とされる電極に与える印加手段と、
各段階の距離に割り当てられる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となるよう上記信号の出力を調整する調整手段と
を有する電界形成装置。 - 上記印加手段は、
電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して、放射電界、誘導電磁界及び準静電界の強度が等しくなる強度境界距離に対応する周波数よりも低い周波数として割り当てられる信号を、上記電界発生源とされる電極に与え、
上記調整手段は、
各段階の距離に割り当てられる周波数に対応する上記強度境界距離における準静電界の強度が一定となるよう上記信号の出力を調整する
請求項４に記載の電界形成装置。 - 移動対象に設けられた電界受信装置において受信される準静電界の周波数に基づいて、上記印加手段で使用すべき周波数を選択する選択手段
をさらに有する請求項４に記載の電界形成装置。 - 移動対象に設けられた電界受信装置において受信される準静電界の周波数に基づいて、上記電界発生源からの距離を検出する距離検出手段
をさらに有する請求項４に記載の電界形成装置。 - 上記電界受信装置において推定される移動対象の移動速度と、上記距離検出手段により検出される距離とに基づいて、上記移動対象の移動状態を推定する移動状態推定手段
をさらに有する請求項７に記載の電界形成装置。 - 上記移動状態推定手段により推定される移動状態に応じて、所定の制御対象に対する制御内容を切り替える制御手段
をさらに有する請求項８に記載の電界形成装置。 - 電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と上記電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数の信号を、上記電界発生源とされる電極に与える印加ステップと、
各段階の距離に割り当てられる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となるよう上記信号の出力を調整する調整ステップと
を有する電界形成方法。 - 上記印加ステップでは、
電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して、放射電界、誘導電磁界及び準静電界の強度が等しくなる強度境界距離に対応する周波数よりも低い周波数として割り当てられる信号を、上記電界発生源とされる電極に与え、
上記調整ステップでは、
各段階の距離に割り当てられる周波数に対応する上記強度境界距離における準静電界の強度が一定となるよう上記信号の出力を調整する
請求項１０に記載の電界形成方法。 - 移動対象に設けられた電界受信装置において受信される準静電界の周波数に基づいて、上記印加ステップで使用すべき周波数を選択する選択ステップ
をさらに有する請求項１０に記載の電界形成方法。 - 移動対象に設けられた電界受信装置において受信される準静電界の周波数に基づいて、上記電界発生源からの距離を検出する距離検出ステップ
をさらに有する請求項１０に記載の電界形成方法。 - 上記電界受信装置において推定される移動対象の移動速度と、上記距離検出ステップで検出される距離とに基づいて、上記移動対象の移動状態を推定する移動状態推定ステップ
をさらに有する請求項１３に記載の電界形成方法。 - 上記移動状態推定ステップで推定される移動状態に応じて、所定の制御対象に対する制御内容を切り替える制御ステップ
をさらに有する請求項１４に記載の電界形成方法。 - 電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と上記電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となる状態で上記電界発生源から形成される準静電界を受信する受信手段と、
上記受信手段により受信される準静電界の周波数に基づいて、上記電界発生源からの距離を検出する距離検出手段と
を有する電界受信装置。 - 移動速度を推定する速度推定手段と、
上記速度推定手段により推定される移動速度を通知する通知手段と
をさらに有する請求項１６に記載の電界受信装置。 - 電界発生源から段階ごとに設定される距離に対して割り当てられ、当該距離と上記電界発生源との間では誘導電磁界よりも準静電界が大きい強度となる周波数のうち、基準とすべき周波数以外の周波数にそれぞれ対応する各距離における準静電界の強度が、該基準とすべき周波数に対応する距離における準静電界の強度となる状態で上記電界発生源から形成される準静電界を受信する受信ステップと、
上記受信ステップで受信される準静電界の周波数に基づいて、上記電界発生源からの距離を検出する距離検出ステップと
を有する電界受信方法。 - 移動速度を推定する速度推定ステップと、
上記速度推定ステップで推定される移動速度を通知する通知ステップと
をさらに有する請求項１８に記載の電界受信方法。
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