JP6396664B2 - 位置推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、位置の推定を行う技術に関する。

従来、位置推定に関する様々な技術が提案されている。例えば、被測定系である送信機から送信された通信信号を、測定系である受信機側の複数のアンテナでそれぞれ受信したときのアンテナ間遅延時間を測定し、受信機に対する送信機の相対位置を推定する技術が知られている。

非特許文献１に記載のシステムでは、受信機は、送信された通信信号を複数（例えば、４つ）のアンテナで受信し、各アンテナの復調回路でそれぞれベースバンド信号に復調した上で、測定回路で各アンテナ間の遅延時間差を測定する。また、非特許文献１に記載のシステムでは、通信信号が各アンテナから復調回路に入力されるまでの遅延時間を等しくするために、通信信号が各アンテナから復調回路に入力されるまでの伝送線路長による遅延時間を伝送線路長に応じた固定値によって補正する回路を設けている。

森谷潤一郎、長谷川孝明、田中祐一、清水聡「2.4ＧＨｚ帯無線信号を用いた逆ＧＰＳ方式位置特定システム」、電子情報通信学会論文誌Ａ、vol.J19-A、No.1、pp.130−138 (2008)

しかしながら、アンテナから測定回路までの間には、アンテナから復調回路に入力されるまでの伝送線路以外にも、アンプなどの電子回路、Ａ／Ｄ変換器などのロジック回路等が介在しており、これらの作動によっても、測定すべき各アンテナ間の遅延時間差に誤差が生じ得る。また、アンテナから測定回路までの間に介在する伝送線路や前述のような電子回路及びロジック回路等についての温度や経時による影響によっても、測定すべき各アンテナ間の遅延時間差に誤差が生じ得る。このため、測定すべき各アンテナ間の遅延時間差を補正するために固定値を用いている非特許文献１に記載の技術では、より高い精度で位置測定が必要な状況では、十分な測定精度を得られないという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、位置推定を精度良く行う技術を提供することを目的としている。

本発明の一側面は、位置推定装置であって、複数のアンテナと、タイミング手段と、時間差位置推定手段と、校正送信手段と、遅延推定手段とを備える。
タイミング手段は、複数のアンテナのそれぞれに接続され、アンテナで特定の信号が受信された受信タイミングに応じた受信タイミング信号を生成する。時間差位置推定手段は、複数のアンテナのうちの１つのアンテナでの受信タイミングに対する残りのアンテナでの受信タイミングの時間差を受信タイミング信号に基づいて算出し、算出した時間差に基づいて複数のアンテナのそれぞれと特定の信号を送信した送信元装置との距離を算出し、算出した距離に基づいて送信元装置の位置を推定する。校正送信手段は、所定の数のアンテナのそれぞれに接続され、所定の送信タイミング信号に基づいて、所定の数のアンテナへ順に所定の校正信号を送信する。遅延推定手段は、伝搬遅延時間を推定する。

ここで特に、遅延推定手段は、校正送信手段に接続されたアンテナのうち校正信号を送信しているアンテナに接続されたタイミング手段において校正送信手段から直接校正信号を受信したときの受信タイミング信号と、送信タイミング信号との時間差を、校正送信手段から当該タイミング手段までの経路における伝搬遅延時間と当該タイミング手段における伝搬遅延時間との合計である第１の遅延合計値として検出する。

また、遅延推定手段は、校正信号を送信しているアンテナに接続されたタイミング手段以外のタイミング手段のそれぞれにおいて校正信号を送信しているアンテナを介して送信された校正信号を受信したときの受信タイミング信号と、送信タイミング信号との時間差を、校正送信手段から校正信号を送信しているアンテナまでの経路、校正信号を送信しているアンテナから校正信号を受信しているアンテナまでの経路、及び校正信号を受信しているアンテナから当該タイミング手段までの経路における伝搬遅延時間と、当該タイミング手段における伝搬遅延時間との合計である第２の遅延合計値として検出する。

さらにまた、遅延推定手段は、校正送信手段に接続されたアンテナ毎に第１の遅延合計値と第２の遅延合計値とを検出し、検出した結果に基づいて各経路における伝搬遅延時間を推定する。

また、時間差位置推定手段は、算出した時間差を遅延推定手段により推定された各経路における伝搬遅延時間に基づいて補正し、補正後の時間差を用いて送信元装置の位置を補正する。

このような構成によれば、各経路における伝送線路長による伝搬遅延時間を固定値に定めている従来装置と比べて、各経路における伝搬遅延時間を実際に測定し、測定した伝搬遅延時間に基づいて送信元装置の位置を補正するため、測位の精度を向上させることができる。

また、本発明の別の側面は、位置推定装置であって、複数のアンテナと、電力検出手段と、電力差位置推定手段と、校正送信手段と、減衰値推定手段とを備える。
電力検出手段は、複数のアンテナのそれぞれに接続され、アンテナで受信された特定の信号の受信電力に応じた電力を検出する。電力差位置推定手段は、特定の信号の送信元である送信元装置における特定の信号の送信電力に対する受信電力の電力差を算出し、算出した電力差に基づいて複数のアンテナのそれぞれと送信元装置との距離を算出し、算出した距離に基づいて、特定の信号を送信した送信元装置の位置を推定する。校正送信手段は、所定の数のアンテナのそれぞれに接続され、所定の送信電力で、所定の数のアンテナへ順に所定の校正信号を送信する。減衰値推定手段は、電力減衰値を推定する。

ここで特に、減衰値推定手段は、校正送信手段に接続されたアンテナのうち校正信号を送信しているアンテナに接続された電力検出手段において校正送信手段から直接校正信号を受信したときの受信電力と、送信電力との電力差を、校正送信手段から当該電力検出手段までの経路における電力減衰値と当該電力検出手段における電力減衰値との合計である第１の減衰合計値として検出する。

また、減衰値推定手段は、校正信号を送信しているアンテナに接続された電力検出手段以外の電力検出手段のそれぞれにおいて校正信号を送信しているアンテナを介して送信された校正信号を受信したときの受信電力と、送信電力との電力差を、校正送信手段から校正信号を送信しているアンテナまでの経路、校正信号を送信しているアンテナから校正信号を受信しているアンテナまでの経路、及び校正信号を受信しているアンテナから当該電力検出手段までの経路における電力減衰値と、当該電力検出手段における電力減衰値との合計である第２の減衰合計値として検出する。

さらにまた、減衰値推定手段は、校正送信手段に接続されたアンテナ毎に第１の減衰合計値と第２の減衰合計値とを検出し、検出した結果に基づいて各経路における電力減衰値を推定する。

また、電力差位置推定手段は、算出した電力差を減衰値推定手段により推定された各経路における電力減衰値に基づいて補正し、補正後の電力差を用いて送信元装置の位置を補正する。

このような構成によれば、各経路における伝送線路長による伝搬遅延時間を固定値に定めている従来装置と比べて、各経路における電力減衰値（伝搬遅延時間）を実際に測定し、測定した電力減衰値（伝搬遅延時間）に基づいて送信元装置の位置を補正するため、測位の精度を向上させることができる。

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態の位置測定システムの構成を示すブロック図。 アンテナで送信機からの電波を受信するときの伝搬遅延の様子を説明するための図。 第１実施形態の位置推定処理の手順を示すシーケンス図。 校正部が測定する、各受信パルス信号とトリガ信号との時間差について説明するための図。 校正信号が送信される経路を説明する図。 第２実施形態の位置測定システムの構成を示すブロック図。 第１信号送信部が出力する送信電力と、各受信電力とについて説明するための図。 第２実施形態の位置推定処理の手順を示すシーケンス図。 校正部が測定する、第１信号送信部が出力する送信電力と各受信パルス信号との電力差について説明するための図。 第３実施形態の位置測定システムの構成を示すブロック図。 第３実施形態の位置推定処理の手順を示すシーケンス図。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す位置推定システム１は、送信装置１０と受信装置２０とを備え、被測定系である送信装置１０の位置を測定系である受信装置２０によって推定するシステムである。

送信装置１０は、特定の信号（本実施形態では一例として、パルス状の高周波信号（電波））を送信するように構成されている。図１に示す送信装置１０では、送信制御部１３が生成した送信パルス信号に従って送信元送信部１２のスイッチ１２２が作動し、その送信パルス信号のパルス幅の期間だけ、発信器１２１が生成した高周波信号が送信アンテナ１１に供給されることにより、送信アンテナ１１からパルス状の（断続的な）高周波信号（電波）が送信される。

受信装置２０は、第１アンテナ２１ａ、第２アンテナ２１ｂ、第３アンテナ２１ｃ及び第４アンテナ２１ｄの４つのアンテナと、回路部２０ａと、ケーブル４１〜４４とを備える。第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄは、同一の構成となっており、それぞれケーブル４１〜４４によって回路部２０ａに接続されている。第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄは、受信装置２０においてそれぞれ異なった位置に取り付けられており、それぞれの位置座標が既知である。なお、ケーブル４１〜４４は、第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄの位置に応じた長さになっている。

回路部２０ａは、第１受信部２３ａ、第２受信部２３ｂ、第３受信部２３ｃ、及び第４受信部２３ｄの４つの受信部と、第１時間測定部２５ａ、第２時間測定部２５ｂ、第３時間測定部２５ｃ、及び第４時間測定部２５ｄの４つの時間測定部と、第１信号送信部２２ａ、第２信号送信部２２ｂ、及び第３信号送信部２２ｃの３つの信号送信部と、通信制御部２４と、校正部２７と、位置推定部２６とを備える。第１受信部２３ａ〜第４受信部２３ｄ、第１時間測定部２５ａ〜第４時間測定部２５ｄ、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃは、それぞれ同一の構成となっている。

第１受信部２３ａは、ケーブル４１を介して第１アンテナ２１ａに接続されている。第１受信部２３ａは、第１アンテナ２１ａで受信したパルス状の高周波信号を中間周波数帯の信号（ＩＦ信号）に周波数変換（ダウンコンバート）する回路である。第１受信部２３ａには第１時間測定部２５ａが接続されている。

第１時間測定部２５ａは、第１受信部２３ａにて周波数変換されたＩＦ信号を検波（例えば包絡線検波）を行うことで復調し、さらにこの復調した信号をコンパレータにて波形整形することで、受信パルス信号Ｐｒａを生成する回路である。第１時間測定部２５ａには位置推定部２６と校正部２７とが接続されており、生成された受信パルス信号Ｐｒａは、位置推定部２６と校正部２７とへ出力される。

第１時間測定部２５ａから出力される受信パルス信号Ｐｒａは、第１アンテナ２１ａでパルス状の高周波信号が受信されたタイミングに応じて出力される信号である。すなわち、受信パルス信号Ｐｒａは、第１アンテナ２１ａでパルス状の高周波信号が受信されたタイミングに、第１アンテナ２１ａから第１受信部２３ａまでの経路における伝搬遅延時間（ケーブル４１における伝搬遅延時間）と、第１受信部２３ａの入力から第１時間測定部２５ａの出力までの経路における伝搬遅延時間とを加えたタイミングで出力される。

同様に、第２受信部２３ｂはケーブル４２を介して第２アンテナ２１ｂに接続され、第２受信部２３ｂには第２時間測定部２５ｂが接続されており、第２時間測定部２５ｂで生成された受信パルス信号Ｐｒｂが位置推定部２６と校正部２７とへ出力される。受信パルス信号Ｐｒｂは、第２アンテナ２１ｂでパルス状の高周波信号が受信されたタイミングに応じて出力される信号であり、第２アンテナ２１ｂでの受信タイミングに、第２アンテナ２１ｂから第２受信部２３ｂまでの経路における伝搬遅延時間（ケーブル４２における伝搬遅延時間）と、第２受信部２３ｂの入力から第２時間測定部２５ｂの出力までの経路における伝搬遅延時間とを加えたタイミングで出力される。

同様に、第３受信部２３ｃはケーブル４３を介して第３アンテナ２１ｃに接続され、第３受信部２３ｃには第３時間測定部２５ｃが接続されており、第３時間測定部２５ｃで生成された受信パルス信号Ｐｒｃが位置推定部２６と校正部２７とへ出力される。受信パルス信号Ｐｒｃは、第３アンテナ２１ｃでパルス状の高周波信号が受信されたタイミングに応じて出力される信号であり、第３アンテナ２１ｃでの受信タイミングに、第３アンテナ２１ｃから第３受信部２３ｃまでの経路における伝搬遅延時間（ケーブル４３における伝搬遅延時間）と、第３受信部２３ｃの入力から第３時間測定部２５ｃの出力までの経路における伝搬遅延時間とを加えたタイミングで出力される。

同様に、第４受信部２３ｄはケーブル４４を介して第４アンテナ２１ｄに接続され、第４受信部２３ｄには第４時間測定部２５ｄが接続されており、第４時間測定部２５ｄで生成された受信パルス信号Ｐｒｄが位置推定部２６と校正部２７とへ出力される。受信パルス信号Ｐｒｄは、第４アンテナ２１ｄでパルス状の高周波信号が受信されたタイミングに応じて出力される信号であり、第４アンテナ２１ｄでの受信タイミングに、第４アンテナ２１ｄから第４受信部２３ｄまでの経路における伝搬遅延時間（ケーブル４４における伝搬遅延時間）と、第４受信部２３ｄの入力から第４時間測定部２５ｄの出力までの経路における伝搬遅延時間とを加えたタイミングで出力される。

位置推定部２６は、マイクロプロセッサを備え、第１時間測定部２５ａ〜第４時間測定部２５ｄのそれぞれから受信パルス信号Ｐｒａ〜Ｐｒｄが出力されたタイミングの時間差を測定する。位置推定部２６は、測定した時間差、すなわち、第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄのそれぞれにおけるパルス状の高周波信号（電波）の到来時間差に基づいて、パルス状の高周波信号を送信した送信元の装置の位置を推定する。

複数のアンテナのそれぞれにおける電波の到来時間差に基づいて送信元の装置の位置を推定する方法（ＴＤＯＡ方式による位置特定方法）としては、非特許文献１等にも記載されている周知の方法を用いることができる。すなわち、記載されているＴＤＯＡ方式による位置特定方法によると、例えば図２に示すように、送信装置１０の位置座標（ｘ₀，ｙ₀，ｚ₀）と、送信装置１０から送信された電波（パルス状の高周波信号）が第１アンテナ２１ａに到達するまでの時間τ１とを未知数とする。また、第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄそれぞれの位置座標を既知とし、第１アンテナ２１ａを基準とした第２アンテナ２１ｂ、第３アンテナ２１ｃ、第４アンテナ２１ｄそれぞれにおける電波の到来時間差τ₁₂、τ₁₃、τ₁₄を既知とする。そして、（２）式に示す４元連立方程式を解くことにより、第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄのそれぞれから送信装置１０までの距離が算出され、算出されたこれらの距離に基づいて送信装置１０の位置が推定される。なお、（２）式において、ｃは光速（約３．０×１０⁸ｍ／秒）を表す。

ここで、電波の到来時間差τ₁₂、τ₁₃、τ₁₄のそれぞれは、位置推定部２６において測定された、受信パルス信号Ｐｒａが出力されたタイミングと受信パルス信号Ｐｒｂが出力されたタイミングとの時間差、受信パルス信号Ｐｒａが出力されたタイミングと受信パルス信号Ｐｒｃが出力されたタイミングとの時間差、受信パルス信号Ｐｒａが出力されたタイミングと受信パルス信号Ｐｒｄが出力されたタイミングとの時間差、に基づいて算出される値である。特に、本実施形態では、これらの時間差を精度よく検出するために、後述する校正部２７において測定された各経路における伝搬遅延時間を用いて、これらの時間差について補正を行う。

図１に戻り説明を続ける。第１信号送信部２２ａは、ケーブル４１に接続されている（すなわち、第１信号送信部２２ａはケーブル４１を介して第１アンテナ２１ａに接続されている）。第１信号送信部２２ａは、通信制御部２４から出力されるトリガ信号Ｔｒに従って、送信装置１０から送信されるパルス状の高周波信号と同様のパルス状の高周波信号（以下、校正信号という）を出力する。第１信号送信部２２ａから出力された校正信号は、ケーブル４１を介して第１アンテナ２１ａから電波として送信されるとともに、第１信号送信部２２ａから直接（すなわち、第１アンテナ２１ａを介さずに）、ケーブル４１に接続されている第１受信部２３ａに送信される。

同様に、第２信号送信部２２ｂは、ケーブル４２に接続されている。通信制御部２４から出力されるトリガ信号Ｔｒに従って、第２信号送信部２２ｂから出力された校正信号は、ケーブル４２を介して第２アンテナ２１ｂから電波として送信されるとともに、第２信号送信部２２ｂから直接（すなわち、第２アンテナ２１ｂを介さずに）、ケーブル４２に接続されている第２受信部２３ｂへ送信される。

同様に、第３信号送信部２２ｃは、ケーブル４３に接続されている。通信制御部２４から出力されるトリガ信号Ｔｒに従って、第３信号送信部２２ｃから出力された校正信号は、ケーブル４３を介して第３アンテナ２１ｃから電波として送信されるとともに、第３信号送信部２２ｃから直接（すなわち、第３アンテナ２１ｃを介さずに）、ケーブル４３に接続されている第３受信部２３ｃへ送信される。

通信制御部２４は、マイクロプロセッサを備え、送信装置１０からパルス状の高周波信号（電波）を受信していない間に、所定の時間間隔で、前述の第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃのそれぞれに、順にトリガ信号Ｔｒを送信する。

校正部２７は、マイクロプロセッサを備え、通信制御部２４からトリガ信号を受信すると、第１時間測定部２５ａ〜第４時間測定部２５ｄのそれぞれから出力される受信パルス信号Ｐｒａ〜Ｐｒｄと、通信制御部２４から出力されるトリガ信号Ｔｒとの時間差を測定し、測定した時間差に基づいて、各経路における伝搬遅延時間を算出する。校正部２７は、位置推定部２６に接続されており、算出された各経路における伝搬遅延時間は位置推定部２６へ出力される。

［１−２．処理］
第１実施形態の位置推定システム１において実行される位置推定処理の手順について、図３のシーケンス図を参照しながら説明する。なお、本実施形態では一例として回路部２０ａ内の各構成要素はプリント基板（図示せず）上に配置されており、各構成要素間はプリント基板に設けられた配線パタンによって接続されているものとし、各構成要素間の接続経路における伝搬遅延時間は、ケーブル４１〜４４における伝搬遅延時間に比べて無視できる程度に小さいものとする。

図３において、Ｓ１００〜Ｓ１４６の処理は、送信装置１０からパルス状の高周波信号（電波）を受信していない間に実行される処理である。はじめに、通信制御部２４は、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃのうちいずれか１つを選択する（Ｓ１００）。なお以下では、必要に応じて、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃのそれぞれを第ｎ信号送信部（ｎは１、２、３のいずれか）と記載するものとする。また、本ステップで選択された第ｎ信号送信部（ｎは１、２、３のいずれか）を、校正送信部と呼ぶものとする。ここでは、通信制御部２４は、第１信号送信部２２ａを校正送信部として選択する。

次に、通信制御部２４は、Ｓ１００で選択した校正送信部（第１信号送信部２２ａ、すなわちｎ＝１）と、校正部２７とに、トリガ信号を送信する（Ｓ１１０）。
ここで、トリガ信号を受信した校正部２７は、後述するように第１時間測定部２５ａ〜第４時間測定部２５ｄのそれぞれから受信パルス信号Ｐｒａ〜Ｐｒｄを取得するまで、待機する（Ｓ１１２）。

一方、トリガ信号を受信した校正送信部（第１信号送信部２２ａ）は、校正信号を出力する（Ｓ１１４）。校正送信部（第１信号送信部２２ａ）から出力された校正信号は、ケーブル４１を介して第１アンテナ２１ａから電波として送信されるとともに、第１受信部２３ａに送信される。

第１受信部２３ａは、校正信号を校正送信部（第１信号送信部２２ａ）から直接受信し、受信した校正信号を周波数変換して第１時間測定部２５ａへ出力する（Ｓ１１６）。第１時間測定部２５ａは、周波数変換された校正信号に基づく受信パルス信号Ｐｒａを校正部２７へ出力する（Ｓ１１８）。校正部２７は、図４に示すように、トリガ信号Ｔｒを受信したタイミングと受信パルス信号Ｐｒａを受信したタイミングとの時間差Ｔ₁₁を測定する（Ｓ１２０）。この時間差Ｔ₁₁は、図５に示すように、第１信号送信部２２ａの出力から第１時間測定部２５ａの出力までの経路ＫＲ₁における伝搬遅延時間Ｔ_R1に相当する。

第１アンテナ２１ａから電波として送信された校正信号は、第２アンテナ２１ｂ、第３アンテナ２１ｃ、第４アンテナ２１ｄのそれぞれにおいて受信される。
図３に戻り説明を続ける。第２受信部２３ｂは、第２アンテナ２１ｂで電波として受信された校正信号をケーブル４２を介して受信し、受信した校正信号を周波数変換して第２時間測定部２５ｂへ出力する（Ｓ１２２）。第２時間測定部２５ｂは、周波数変換された校正信号に基づく受信パルス信号Ｐｒｂを校正部２７へ出力する（Ｓ１２４）。校正部２７は、図４に示すように、トリガ信号Ｔｒを受信したタイミングと受信パルス信号Ｐｒｂを受信したタイミングとの時間差Ｔ₁₂を測定する（Ｓ１２６）。この時間差Ｔ₁₂は、図５に示すように、第１信号送信部２２ａの出力から第１アンテナ２１ａまでのＫＬ₁における伝搬遅延時間Ｔ_L1と、第１アンテナ２１ａから第２アンテナ２１ｂまでの経路ＫＡ₁₂における伝搬遅延時間Ｔ_A12と、第２アンテナ２１ｂから第２受信部２３ｂの入力までの経路ＫＬ₂における伝搬遅延時間Ｔ_L2と、第２受信部２３ｂの入力から第２時間測定部２５ｂの出力までの経路ＫＲ₂における伝搬遅延時間Ｔ_R2と、の合計値に相当する。

図３に戻り説明を続ける。第３受信部２３ｃ及び第４受信部２３ｄにおいても、第２受信部２３ｂと同様に、それぞれ第３アンテナ２１ｃ、第４アンテナ２１ｄで電波として受信された校正信号を、ケーブル４３、４４を介して受信する（Ｓ１２８、Ｓ１３４）。第３時間測定部２５ｃ及び第４時間測定部２５ｄは、それぞれ受信パルス信号Ｐｒｃ、Ｐｒｄを校正部２７へ送信する（Ｓ１３０、１３６）。校正部２７は、図４に示すように、トリガ信号Ｔｒを受信したタイミングと受信パルス信号Ｐｒｃを受信したタイミングとの時間差Ｔ₁₃を測定し（Ｓ１３２）、トリガ信号Ｔｒを受信したタイミングと受信パルス信号Ｐｒｄを受信したタイミングとの時間差Ｔ₁₄を測定する（Ｓ１３８）。

時間差Ｔ₁₃は、図５に示すように、第１信号送信部２２ａの出力から第１アンテナ２１ａまでのＫＬ₁における伝搬遅延時間Ｔ_L1と、第１アンテナ２１ａから第３アンテナ２１ｃまでの経路ＫＡ₁₃における伝搬遅延時間Ｔ_A13と、第３アンテナ２１ｃから第３受信部２３ｃの入力までの経路ＫＬ₃における伝搬遅延時間Ｔ_L3と、第３受信部２３ｃの入力から第３時間測定部２５ｃの出力までの経路ＫＲ₃における伝搬遅延時間Ｔ_R3と、の合計値に相当する。

同様に時間差Ｔ₁₄は、図５に示すように、第１信号送信部２２ａの出力から第１アンテナ２１ａまでのＫＬ₁における伝搬遅延時間Ｔ_L1と、第１アンテナ２１ａから第４アンテナ２１ｄまでの経路ＫＡ₁₄における伝搬遅延時間Ｔ_A14と、第４アンテナ２１ｄから第４受信部２３ｄの入力までの経路ＫＬ₄における伝搬遅延時間Ｔ_L4と、第４受信部２３ｄの入力から第４時間測定部２５ｄの出力までの経路ＫＲ₄における伝搬遅延時間Ｔ_R4と、の合計値に相当する。

これにより、校正部２７は、測定した時間差Ｔ₁₁〜時間差Ｔ₁₄について、（３ａ）〜（３ｄ）式を得る。

図３に戻り説明を続ける。校正部２７は、時間差Ｔ₁₁〜時間差Ｔ₁₄の測定が完了すると、完了フラグを通信制御部２４へ出力する（Ｓ１４０）。

通信制御部２４は、完了フラグを受信すると、校正送信部（第１信号送信部２２ａ）へ、校正信号の送信を停止させるためのトリガ信号を送信する（Ｓ１４２）。校正送信部（第１信号送信部２２ａ）は、トリガ信号に従って、校正信号の送信を停止する。

通信制御部２４は、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃ（所定の信号送信部）の全てを、校正送信部として選択したか否かを判断する（Ｓ１４４）。ここで、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃの全てを校正送信部として選択していない場合は、Ｓ１００に移行する。本実施形態では、次に、ｎ＝２として校正送信部として第２信号送信部２２ｂを選択し同様の処理を実行して（４ａ）〜（４ｄ）式を得る。そして、再びＳ１００に移行し、次に、ｎ＝３として校正送信部として第３信号送信部２２ｃを選択し同様の処理を実行して（５ａ）〜（５ｄ）式を得る。

このように第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃの全てを校正送信部として選択し終えると（Ｓ１４４；ＹＥＳ）、校正部２７は、（３ａ）式〜（５ｄ）式の合計１２式に基づいて、各経路（経路ＫＬ₁〜ＫＬ₄、経路ＫＲ₁〜ＫＲ₄）の伝搬遅延時間（Ｔ_L1〜Ｔ_L4、Ｔ_R1〜Ｔ_R4）を未知数として、これらの未知数を算出する（Ｓ１４６）。

第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄの位置座標が既知であることから、（３ａ）式〜（５ｄ）式において、各アンテナ間の伝搬遅延時間、すなわち、経路ＫＡ₁₂における伝搬遅延時間Ｔ_A12、経路ＫＡ₁₃における伝搬遅延時間Ｔ_A13、経路ＫＡ₁₄における伝搬遅延時間Ｔ_A14は既知である。また、（３ａ）式、（４ｂ）式、（５ｃ）式より、経路ＫＲ１、ＫＲ２、ＫＲ３における伝搬遅延時間Ｔ_R1、伝搬遅延時間Ｔ_R2、伝搬遅延時間Ｔ_R3、は、それぞれ校正部２７における測定値である時間差Ｔ₁₁、Ｔ₂₂、Ｔ₃₃に相当するため既知である。従って、ここでの未知数は、経路ＫＬ₁における伝搬遅延時間Ｔ_L1、経路ＫＬ₂における伝搬遅延時間Ｔ_L2、経路ＫＬ₃における伝搬遅延時間Ｔ_L3、経路ＫＬ₄における伝搬遅延時間Ｔ_L4、及び、経路ＫＲ₄における伝搬遅延時間Ｔ_R4の５つである。すなわち、５元連立方程式を解くことにより、各経路の伝搬遅延時間が算出される。

位置推定部２６は、送信装置１０からの電波（パルス状の高周波信号）を受信した際に、前述のように、各受信パルス信号Ｐｒａ〜Ｐｒｄが出力されたタイミングの時間差に基づいて算出した、電波の到来時間差τ₁₂〜τ₁₄のそれぞれを、校正部２７によって算出された各経路の伝搬遅延時間を用いて補正する。そして、位置推定部２６は、補正後の値を用いて、（２）式に従って第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄのそれぞれと送信装置１０との距離を算出し、算出した距離に基づいて送信装置１０の位置を推定して、本位置推定処理を終了する（Ｓ１４８）。

ところで、校正送信部として用いる信号送信部の数とアンテナの数との関係は、アンテナの数をＰとし、信号送信部の数をＱとして、アンテナの数が３以上である場合（Ｐ≧３）、（１）式によって表される。

つまり、アンテナ数Ｐに対し（１）式を満たす数（整数）Ｑの送信信号部を備える場合、前述の連立方程式における未知数を特定することができる。本実施形態では、アンテナ数を４（Ｐ＝４）とした場合に（１）式を満たす信号送信部の数Ｑのうち、最も小さい整数である３（個）に、送信信号部の数を設定している。

［１−３．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
［１Ａ］各経路（経路ＫＬ₁〜ＫＬ₄、経路ＫＲ₁〜ＫＲ₄）における伝搬遅延時間を、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃより校正信号を送信して実際に測定し、測定した各経路における伝搬遅延時間に基づいて、第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄにおける電波の到来時間差τ₁₂〜τ₁₄を補正して、電波の送信元装置の位置を推定するため、伝送線路長による伝搬遅延時間を固定値に定めている従来装置と比べて、測位の精度を向上させることができる。

各経路（経路ＫＬ₁〜ＫＬ₄、経路ＫＲ₁〜ＫＲ₄）における伝搬遅延時間を用いた補正を行わない場合、ケーブル４１〜４４の長さ（配索条件）は必ずしも同一では無いため、これらのケーブルにおける伝搬遅延時間の差が、位置を推定する際の誤差の要因となり得る。また、第１受信部２３ａ及び第１時間測定部２５ａでは、例えば、アンプなどの電子回路、Ａ／Ｄ変換器などのロジック回路等を備えるため、これらの作動によって生じる伝搬遅延時間も、位置を推定する際の誤差の要因となり得る（他の受信部２３ｂ〜２３ｄ、及び他の時間測定部２５ｂ〜２５ｄも同様）。さらに、ケーブルや前述の電子回路及びロジック回路等における温度や経時による影響によって生じる伝搬遅延時間の変化も、位置を推定する際の誤差の要因となり得る。電波は光速（約３．０×１０⁸ｍ／ｓｅｃ）で進むため、伝搬遅延時間の変化が仮に数ｎｓｅｃであったとしても、推定した距離には数ｍの誤差が生じる。このため、各経路の伝搬遅延時間を予め固定値に定めた場合には、測位の精度を向上させることは困難である。

第１実施形態では、前述のように、測位に用いられる各経路における伝搬遅延時間を校正信号を送信することによって実際に測定し、測定した値を補正値として用いるため、温度や配索条件によらず、測位の精度を向上させることができる。

［１Ｂ］第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄの４つのアンテナに対して、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃの３つの信号送信部、すなわち（１）式を満たす最も少ない数の信号送信部を備える。このため、必要最小限の構成で未知数とした各経路の伝搬遅延時間を算出することができる。

なお、第１実施形態では、第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄが「複数のアンテナ」の一例に相当し、第１受信部２３ａ及び第１時間測定部２５ａ、第２受信部２３ｂ及び第２時間測定部２５ｂ、第３受信部２３ｃ及び第３時間測定部２５ｃ、第４受信部２３ｄ及び第４時間測定部２５ｄが、「タイミング手段」の一例に相当する。また、位置推定部２６が「時間差位置推定手段」の一例に相当し、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃが「校正送信手段」の一例に相当し、校正部２７が「遅延推定手段」の一例に相当する。

また、伝搬遅延時間Ｔ_R1、伝搬遅延時間Ｔ_R2、伝搬遅延時間Ｔ_R3、伝搬遅延時間Ｔ_R4、のそれぞれが、「第１の合計遅延時間」に相当する。また、第１信号送信部２２ａが第１アンテナ２１ａへ校正信号を送信している場合、伝搬遅延時間Ｔ_L1と伝搬遅延時間Ｔ_A12と伝搬遅延時間Ｔ_L2と伝搬遅延時間Ｔ_R2との合計、伝搬遅延時間Ｔ_L1と伝搬遅延時間Ｔ_A13と伝搬遅延時間Ｔ_L3と伝搬遅延時間Ｔ_R3との合計、伝搬遅延時間Ｔ_L1と伝搬遅延時間Ｔ_A14と伝搬遅延時間Ｔ_L4と伝搬遅延時間Ｔ_R4との合計、のそれぞれが「第２の合計遅延時間」に相当する。

［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

前述した第１実施形態では、各経路における伝搬遅延時間を測定し、測定した伝搬遅延時間に基づいて送信元の装置の位置を補正していた。これに対し、第２実施形態では、各経路における電力減衰値を測定し、測定した電力減衰値に基づいて送信元の装置の位置を補正する点で、第１実施形態と相違する。

図６に示す第２実施形態における受信装置３０は、図１に示す第１実施形態の受信装置２０の構成と比べて、受信タイミングを表す信号を出力する第１時間測定部２５ａ〜第４時間測定部２５ｄが、それぞれ、受信電力を表す信号を出力する第１強度測定部２８ａ〜第４強度測定部２８ｄに置換されている。またこれに伴い、位置推定部２６、校正部２７が、位置推定部３６、校正部３７に置換されている。

また、第２実施形態では、送信装置１０は、第１実施形態におけるパルス状の高周波信号に代えて正弦波（高周波）を送信する。これに伴って、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃは、通信制御部２４から出力されるトリガ信号Ｔｒに従って、送信装置１０から送信される正弦波（高周波）と同様の信号を校正信号として出力する。送信装置１０から送信される正弦波（高周波）の周波数、送信電力ＰＷｔ、及び送信アンテナ１１のアンテナ利得Ｇ_TXは既知であるとする。また、第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄのそれぞれのアンテナ利得は既知であるとする。

第２実施形態では、第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄは、正弦波（高周波）を受信し、第１受信部２３ａから第４受信部２３ｄは、受信された正弦波（高周波）をＩＦ信号に周波数変換する。

第１強度測定部２８ａは、第１受信部２３ａにて周波数変換されたＩＦ信号を、図７における（ｂ）に示すように、所定の期間（電力計測積分期間）Ｔ_int積分した値を受信電力ＰＷaとして検出し、検出した受信電力ＰＷａを表す信号を出力する回路である。受信電力ＰＷａは、第１アンテナ２１ａで受信された正弦波（高周波）の受信電力に応じた電力である。受信電力ＰＷaは、具体的には、第１アンテナ２１ａでの受信電力から、第１アンテナ２１ａから第１受信部２３ａまでの経路における電力減衰値（ケーブル４１における電力減衰値）と、第１受信部２３ａの入力から第１強度測定部２８ａの出力までの経路における電力減衰値との合計値を減算した電力である。受信電力ＰＷaを表す信号は、位置推定部３６と校正部３７とへ出力される。

第２強度測定部２８ｂ、第３強度測定部２８ｃ、及び第４強度測定部２８ｄは、同様に、第２受信部２３ｂ、第３受信部２３ｃ、第４受信部２３ｄからそれぞれ出力されたＩＦ信号を、図７における（ｃ）〜（ｅ）に示すように、電力計測積分期間Ｔ_int積分した値を、受信電力ＰＷｂ、受信電力ＰＷｃ、受信電力ＰＷｄとして検出し、検出した受信電力を表す信号を位置推定部３６と校正部３７とへ出力する。

受信電力ＰＷｂは、具体的には、第２アンテナ２１ｂでの受信電力から、第２アンテナ２１ｂから第２受信部２３ｂまでの経路における電力減衰値（ケーブル４２における電力減衰値）と、第２受信部２３ｂの入力から第２強度測定部２８ｂの出力までの経路における電力減衰値との合計値を減算した電力である。

受信電力ＰＷｃは、具体的には、第３アンテナ２１ｃでの受信電力から、第３アンテナ２１ｃから第３受信部２３ｃまでの経路における電力減衰値（ケーブル４３における電力減衰値）と、第３受信部２３ｃの入力から第３強度測定部２８ｃの出力までの経路における電力減衰値との合計値を減算した電力である。

受信電力ＰＷｄは、具体的には、第４アンテナ２１ｄでの受信電力から、第４アンテナ２１ｄから第４受信部２３ｄまでの経路における電力減衰値（ケーブル４４における電力減衰値）と、第４受信部２３ｄの入力から第４強度測定部２８ｄの出力までの経路における電力減衰値との合計値を減算した電力である。

図６に戻り説明を続ける。位置推定部３６は、第１強度測定部２８ａ〜第４強度測定部２８ｄのそれぞれから出力された受信電力ＰＷａ〜ＰＷｄを表す信号と、送信元の装置から送信された正弦波（高周波）の送信電力との電力比に基づいて、送信元の装置との距離を算出する。

例えば、送信装置１０から送信される正弦波（高周波）の送信電力ＰＷｔと、受信アンテナ（第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄのそれぞれ）で受信される正弦波（高周波）の受信電力ＰＷ_RXと、送信アンテナ１１から受信アンテナ（第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄのそれぞれ）までの距離Ｒと、の関係は、受信電力ＰＷ_RXが距離Ｒの二乗に反比例することを示すフリスの伝達公式から導かれる、（６）式によって表される。

λは正弦波（高周波）の波長（既知）であり、Ｇ_TXは送信アンテナ１１の利得（既知）であり、Ｇ_RXは受信アンテナ（第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄのそれぞれ）の利得（既知）である。

ここで、第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄのそれぞれにおける受信電力ＰＷ_RXは、第１強度測定部２８ａ〜第４強度測定部２８ｄから出力された受信電力ＰＷａ〜ＰＷｄのそれぞれに基づいて算出される値である。特に、本実施形態では、これらの受信電力ＰＷａ〜ＰＷｄと送信電力ＰＷｔとの電力比を精度よく検出するために（受信電力ＰＷａ〜ＰＷｄを精度よく検出するために）、後述する校正部３７において測定された各経路における電力減衰値を用いて、これらの電力比（受信電力ＰＷａ〜ＰＷｄ）について補正を行う。

第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃは、第１実施形態と同様に、通信制御部２４から出力されるトリガ信号Ｔｒに従って、校正信号（正弦波（高周波））を出力する。第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃのそれぞれから出力される校正信号の送信電力ＰＷ_T1〜ＰＷ_T3は既知であり、ここでは、送信電力ＰＷ_T1〜ＰＷ_T3の値は等しく電力値ＰＷ_T0であるとする。

校正部３７は、通信制御部２４からトリガ信号Ｔｒを受信すると、第１強度測定部２８ａ〜第４強度測定部２８ｄのそれぞれから出力される受信電力ＰＷａ〜ＰＷｄを表す信号と、校正送信部（第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃのいずれか１つ）における校正信号の送信電力（電力値ＰＷ_T0）との電力差を測定し、測定した電力差に基づいて、各経路における電力減衰値を算出する。校正部３７は、位置推定部３６に接続されており、算出された各経路における電力減衰値は位置推定部３６へ出力される。

［２−２．処理］
第２実施形態の位置推定システムにおいて実行される位置推定処理の手順は、図８のシーケンス図に示すように、第１実施形態のシーケンス図（図３）と比べると、Ｓ１１８、Ｓ１２４、Ｓ１３０、Ｓ１３６が、それぞれＳ１１９、Ｓ１２５、Ｓ１３１、Ｓ１３７に置換される。また、Ｓ１２０、Ｓ１２６、Ｓ１３２、Ｓ１３８が、それぞれＳ１２１、Ｓ１２７、Ｓ１３３、Ｓ１３９に置換される。また、Ｓ１４６、Ｓ１４８が、それぞれＳ１４７、Ｓ１４９に置換される。

なお、第１実施形態と同様に、本実施形態では一例として回路部３０ａ内の各構成要素はプリント基板（図示せず）上に配置されており、各構成要素間はプリント基板に設けられた配線パタンによって接続されているものとし、各構成要素間の接続経路における電力減衰値は、ケーブル４１〜４４における電力減衰値に比べて無視できる程度に小さいものとする。

はじめに、通信制御部２４は、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃのうちいずれか１つ（第ｎ信号送信部（ｎは１、２、３のいずれか））を選択する（Ｓ１００）。ここでは、通信制御部２４は、第１信号送信部２２ａを校正送信部として選択する。

次に、通信制御部２４は、Ｓ１００で選択した校正送信部（第１信号送信部２２ａ）と、校正部３７とに、トリガ信号を送信する（Ｓ１１０）。
ここで、トリガ信号を受信した校正部３７は、後述するように第１強度測定部２８ａ〜第４強度測定部２８ｄのそれぞれから受信電力ＰＷａ〜ＰＷｄを表す信号を取得するまで、待機する（Ｓ１１２）。

一方、トリガ信号を受信した校正送信部（第１信号送信部２２ａ）は、校正信号を出力する（Ｓ１１４）。出力された校正信号は、ケーブル４１を介して第１アンテナ２１ａから電波として送信されるとともに、第１受信部２３ａに送信される。

第１受信部２３ａは、校正信号を校正送信部（第１信号送信部２２ａ）から直接受信し、受信した校正信号を周波数変換して第１強度測定部２８ａへ出力する（Ｓ１１６）。第１強度測定部２８ａは、周波数変換された校正信号の受信電力ＰＷａを測定し、受信電力ＰＷａを表す信号を校正部３７へ出力する（Ｓ１１９）。校正部３７は、図９に示すように、校正送信部（第１信号送信部２２ａ）における校正信号の送信電力ＰＷ_T1（電力値Ｐ_T0）と、受信電力ＰＷａとの電力差Ｐ₁₁を測定する（Ｓ１２１）。この電力差Ｐ₁₁は、図６に示すように、第１信号送信部２２ａの出力から第１強度測定部２８ａの出力までの経路ＫＲ₁₁における電力減衰値Ａ_R11に相当する。

第１アンテナ２１ａから電波として送信された校正信号は、第２アンテナ２１ｂ、第３アンテナ２１ｃ、第４アンテナ２１ｄのそれぞれにおいて受信される。
図８に戻り説明を続ける。第２受信部２３ｂは、第２アンテナ２１ｂで電波として受信された校正信号をケーブル４２を介して受信し、受信した校正信号を周波数変換して第２強度測定部２８ｂへ出力する（Ｓ１２２）。第２強度測定部２８ｂは、周波数変換された校正信号の受信電力ＰＷｂを測定し、受信電力ＰＷｂを表す信号を校正部３７へ出力する（Ｓ１２５）。校正部３７は、図９に示すように、校正送信部（第１信号送信部２２ａ）における校正信号の送信電力ＰＷ_T1（電力値Ｐ_T0）と、受信電力ＰＷｂとの電力差Ｐ₁₂を測定する（Ｓ１２７）。この電力差Ｐ₁₂は、図６に示すように、第１信号送信部２２ａの出力から第１アンテナ２１ａまでのＫＬ₁における電力減衰値Ａ_L1と、第１アンテナ２１ａから第２アンテナ２１ｂまでの経路ＫＡ₁₂における電力減衰値Ａ_A12と、第２アンテナ２１ｂから第２受信部２３ｂの入力までの経路ＫＬ₂における電力減衰値Ａ_L2と、第２受信部２３ｂの入力から第２強度測定部２８ｂの出力までの経路ＫＲ₂₂における電力減衰値Ａ_R22と、の合計値に相当する。

図８に戻り説明を続ける。第３受信部２３ｃ及び第４受信部２３ｄにおいても、第２受信部２３ｂと同様に、それぞれ第３アンテナ２１ｃ、第４アンテナ２１ｄで電波として受信された校正信号を、ケーブル４３、４４を介して受信する（Ｓ１２８、Ｓ１３４）。また、第２強度測定部２８ｂと同様に、第３強度測定部２８ｃ及び第４強度測定部２８ｄは、それぞれ受信電力ＰＷｃ、ＰＷｄを測定し、測定した受信電力ＰＷｃ、ＰＷｄを表す信号を校正部３７へ出力する（Ｓ１３１、１３７）。校正部３７は、図９に示すように、校正送信部（第１信号送信部２２ａ）における校正信号の送信電力ＰＷ_T1（電力値Ｐ_T0）と、受信電力ＰＷｃとの電力差Ｐ₁₃を測定し（Ｓ１３３）、受信電力ＰＷｄとの電力差Ｐ₁₄を測定する（Ｓ１３９）。

電力差Ｐ₁₃は、図６に示すように、第１信号送信部２２ａの出力から第１アンテナ２１ａまでのＫＬ₁における電力減衰値Ａ_L1と、第１アンテナ２１ａから第３アンテナ２１ｃまでの経路ＫＡ₁₃における電力減衰値Ａ_A13と、第３アンテナ２１ｃから第３受信部２３ｃの入力までの経路ＫＬ₃における電力減衰値Ａ_L3と、第３受信部２３ｃの入力から第３時間測定部２５ｃの出力までの経路ＫＲ₃₃における電力減衰値Ａ_R33と、の合計値に相当する。

同様に電力差Ｐ₁₄は、図６に示すように、第１信号送信部２２ａの出力から第１アンテナ２１ａまでのＫＬ₁における電力減衰値Ａ_L1と、第１アンテナ２１ａから第４アンテナ２１ｄまでの経路ＫＡ₁₄における電力減衰値Ａ_A14と、第４アンテナ２１ｄから第４受信部２３ｄの入力までの経路ＫＬ₄における電力減衰値Ａ_L4と、第４受信部２３ｄの入力から第４時間測定部２５ｄの出力までの経路ＫＲ₄₄における電力減衰値Ａ_R44と、の合計値に相当する。

これにより、校正部３７は、測定した電力差Ｐ₁₁〜電力差Ｐ₁₄について、（３ａ）〜（３ｄ）式において、Ｔ₁₁〜Ｔ₁₄をＰ₁₁〜Ｐ₁₄に置換し、Ｔ_L1〜Ｔ_L4をＡ_L1〜Ａ_L4に置換し、Ｔ_A12〜Ｔ_A14をＡ_A12〜Ａ_A14に置換し、Ｔ_R1〜Ｔ_R4をＡ_R11〜Ａ_R44に置換した式を得る。

図８に戻り説明を続ける。校正部３７は、電力差Ｐ₁₁〜電力差Ｐ₁₄の測定が完了すると、第１信号送信部２２ａを校正送信部とする測定が完了したことを表す完了フラグを通信制御部２４へ出力する（Ｓ１４０）。

通信制御部２４は、完了フラグを受信すると、校正送信部（第１信号送信部２２ａ）へ、校正信号の送信を停止させるためのトリガ信号を送信する（Ｓ１４２）。校正送信部（第１信号送信部２２ａ）は、トリガ信号に従って、校正信号の送信を停止する。

通信制御部２４は、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃ（所定の信号送信部）の全てを、校正送信部として選択したか否かを判断する（Ｓ１４４）。ここで、第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃの全てを校正送信部として選択していない場合は、Ｓ１００に移行し、通信制御部２４は、ｎ＝２とし、校正送信部として第２信号送信部２２ｂを選択する。そして、同様の処理を実行し、校正部３７は、（４ａ）〜（４ｄ）式において、Ｔ₂₁〜Ｔ₂₄をＰ₂₁〜Ｐ₂₄に置換し、Ｔ_L1〜Ｔ_L4をＡ_L1〜Ａ_L4に置換し、Ｔ_A12及びＴ_A23〜Ｔ_A24をＡ_A12及びＡ_A23〜Ａ_A24に置換し、Ｔ_R1〜Ｔ_R4をＡ_R11〜Ａ_R44に置換した式を得る。

再びＳ１００に移行し、通信制御部２４は、ｎ＝３とし、校正送信部として第３信号送信部２２ｃを選択する。そして、同様の処理を実行し、校正部３７は、（５ａ）〜（５ｄ）式において、Ｔ₃₁〜Ｔ₃₄をＰ₃₁〜Ｐ₃₄に置換し、Ｔ_L1〜Ｔ_L4をＡ_L1〜Ａ_L4に置換し、Ｔ_A13、Ｔ_A23、Ｔ_A34をＡ_A13〜、Ａ_A23、Ａ_A34に置換し、Ｔ_R1〜Ｔ_R4をＡ_R11〜Ａ_R44に置換した式を得る。

このように第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃの全てを校正送信部として選択し終えると（Ｓ１４４；ＹＥＳ）、校正部３７は、得られた合計１２式に基づいて、各経路（経路ＫＬ₁〜ＫＬ₄、経路ＫＲ₁₁〜ＫＲ₄₄）の電力減衰値（Ａ_L1〜Ａ_L4、Ａ_R11〜Ａ_R44）を未知数として、第１実施形態と同様に、これらの未知数を算出する（Ｓ１４７）。

位置推定部３６は、送信装置１０からの電波（正弦波（高周波））を受信した際に、前述のように、送信電力と各受信電力ＰＷａ〜ＰＷｄとの電力比に基づいて算出した、第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄのそれぞれと送信装置１０との距離を、校正部３７によって算出された各経路の電力減衰値を用いて補正する。そして位置推定部３６は、補正後の距離に基づいて送信装置１０の位置を推定する（Ｓ１４９）。

［２−３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、以下の効果が得られる。
［２Ａ］各経路における電力減衰値（伝搬遅延時間）を実際に測定し、測定した電力減衰値（伝搬遅延時間）に基づいて送信元の装置の位置を補正するため、伝送線路長による伝搬遅延時間を固定値に定めている従来装置と比べて、測位の精度を向上させることができる。

なお、第２実施形態では、第１受信部２３ａ及び第１強度測定部２８ａ、第２受信部２３ｂ及び第２強度測定部２８ｂ、第３受信部２３ｃ及び第３強度測定部２８ｃ、第４受信部２３ｄ及び第４強度測定部２８ｄが、「電力検出手段」の一例に相当し、位置推定部３６が「電力差位置推定手段」の一例に相当し、校正部３７が「減衰値推定手段」の一例に相当する。

また、電力減衰値Ａ_R1、電力減衰値Ａ_R2、電力減衰値Ａ_R3、電力減衰値Ａ_R4、のそれぞれが、「第１の合計遅延時間」に相当する。また、第１信号送信部２２ａが第１アンテナ２１ａへ校正信号を送信している場合、電力減衰値Ａ_L1と電力減衰値Ａ_A12と電力減衰値Ａ_L2と電力減衰値Ａ_R2との合計、電力減衰値Ａ_L1と電力減衰値Ａ_A13と電力減衰値Ａ_L3と電力減衰値Ａ_R3との合計、電力減衰値Ａ_L1と電力減衰値Ａ_A14と電力減衰値Ａ_L4と電力減衰値Ａ_R4との合計、のそれぞれが「第２の合計遅延時間」に相当する。

［３．第３実施形態］
［３−１．構成］
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。

前述した第１実施形態では、校正信号の送信先となる第１アンテナ２１ａ〜第３アンテナ２１ｃごとに、校正信号を送信する第１信号送信部２２ａ〜第３信号送信部２２ｃを備えていた。これに対し、第３実施形態では、図１０に示すように、校正信号を送信する１つの信号送信部２２ｅと、所定の数のアンテナ（第１アンテナ２１ａ〜第３アンテナ２１ｃ）のうちいずれか１つを選択して、校正信号の送信先を切り替えるスイッチ２９とを備える点で、第１実施形態と異なる。

［３−２．作用］
第３実施形態の位置推定システムにおいて実行される位置推定処理の手順は、図１１のシーケンス図に示すように、第１実施形態のシーケンス図（図３）と比べると、Ｓ１００がＳ１０５に置換される。また、Ｓ１４０、Ｓ１４２、Ｓ１４４が、それぞれＳ１４１、Ｓ１４３、Ｓ１４５に置換される。なお、第３実施形態では、信号送信部２２ｅが校正送信部となる。

はじめに、通信制御部２４は、校正信号を送信する送信先として、第１アンテナ２１ａから第３アンテナ２１ｃ（所定の数のアンテナ）のいずれか１つをスイッチ２９によって選択する（Ｓ１０５）。なお以下では、必要に応じて、第１アンテナ２１ａ〜第３アンテナ２１ｃのそれぞれを第ｎアンテナ（ｎは１、２、３のいずれか）と記載するものとする。

Ｓ１１０〜Ｓ１３８の処理が実行された後は、校正部２７は、第１アンテナ２１ａを校正信号の送信先とした場合の測定が完了したことを表すフラグを通信制御部２４に出力する（Ｓ１４１）。通信制御部２４は、完了フラグを受信すると、校正送信部（信号送信部２２ｅ）へ、校正信号の送信を停止させるためのトリガ信号を送信する（Ｓ１４３）。校正送信部（信号送信部２２ｅ）は、トリガ信号に従って、校正信号の送信を停止する。

通信制御部２４は、第１アンテナ２１ａ〜第３アンテナ２１ｃの全てをスイッチ２９によって切替先として選択したか否かを判断する。ここで、第１アンテナ２１ａ〜第３アンテナ２１ｃの全てを切替先として選択していない場合（Ｓ１４５；ＮＯ）は、Ｓ１０５に移行し、通信制御部２４は、ｎ＝２としスイッチ２９の切替先として第２アンテナ２１ｂを選択して同様の処理を実行した後、ｎ＝３としスイッチ２９の切替先として第３アンテナ２１ｃを選択して同様の処理を実行する。第１アンテナ２１ａ〜第３アンテナ２１ｃの全てを切替先として選択すると（Ｓ１４５；ＹＥＳ）、校正部２７は、各経路の伝搬遅延時間を算出し（Ｓ１４６）、位置推定部２６は、各経路の伝搬遅延時間を用いて電波の到来時間差τ₁₂〜τ₁₄のそれぞれを補正し、送信装置１０の位置を推定して、本位置推定処理を終了する。

［３−３．効果］
以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果［１Ａ］に加え、以下の効果が得られる。

［３Ａ］校正信号を送信すべきアンテナが複数である場合、スイッチ２９を備えることによって、校正信号を送信する構成として信号送信部２２ｅのみを備えればよくなるため、受信装置２０を簡易に構成することができる。

なお、第３実施形態では、スイッチ２９が「切替手段」の一例に相当する。
［４．他の実施形態］
［４Ａ］上記実施形態では、アンテナ数を４（Ｐ＝４）とした場合に（１）式を満たす信号送信部の数Ｑのうち、最も小さい整数である３（個）に、送信信号部の数を設定していた。これに対し、例えば、送信信号部の数を４（個）に設定し、受信装置２０を構成してもよい。これにより、より精度良く、未知数とした各経路の伝搬遅延時間（電力減衰値）を算出することができる。

［４Ｂ］上記実施形態では、各経路（経路ＫＬ₁〜ＫＬ₄、経路ＫＲ₁〜ＫＲ₄）の伝搬遅延時間（Ｔ_L1〜Ｔ_L4、Ｔ_R1〜Ｔ_R4）を未知数として、測定に基づいてこれら全て未知数を算出した。これに対し、未知数とした各経路の伝搬遅延時間のうちのいくつかを、予め所定値に定めておいてもよい。例えば、経路ＫＬ₁及びＫＬ₂の伝搬遅延時間Ｔ_L1及びＴ_L2を、予め所定値に設定し、経路ＫＲ₁及びＫＲ₂の伝搬遅延時間Ｔ_R1及びＴ_R2を予め所定値に設定し、残りの伝搬遅延時間を未知数として算出するようにしてもよい。予め所定値（既知）に設定する伝搬遅延時間の選択によっては、校正信号の送信先とするアンテナ数を減らすことができ、この場合、信号送信部の数を減らすことができる。

［４Ｃ］上記第２実施形態において、（５）式で算出した第１アンテナ２１ａ〜第４アンテナ２１ｄのそれぞれと送信装置１０との距離を光速Ｃとの除算によって遅延時間に換算し、第１強度測定部２８ａ〜第４強度測定部２８ｄのそれぞれで検出された受信電力ＰＷａ〜ＰＷｄと校正信号の送信電力とに基づいて（５）式により距離を算出して、これを伝搬遅延時間に換算し、第１実施形態と同様に伝搬遅延時間に基づく位置推定を行っても良い。

［４Ｄ］上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

［４Ｅ］本発明は、前述した受信装置２０の他、当該受信装置２０を構成要素とする位置推定システム１、当該受信装置２０としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、位置推定方法など、種々の形態で実現することができる。

１…位置推定システム、２１ａ…第１アンテナ ２１ｂ…第２アンテナ ２１ｃ…第３アンテナ ２１ｄ…第４アンテナ ２２ａ…第１信号送信部 ２２ｂ…第２信号送信部 ２２ｃ…第３信号送信部 ２３ａ…第１受信部 ２３ｂ…第２受信部 ２３ｃ…第３受信部 ２３ｄ…第４受信部 ２４…通信制御部 ２５ａ…第１時間測定部 ２５ｂ…第２時間測定部 ２５ｃ…第３時間測定部 ２５ｄ…第４時間測定部 ２６…位置推定部 ２７…校正部 ２８ａ…第１強度測定部 ２８ｂ…第２強度測定部 ２８ｃ…第３強度測定部 ２８ｄ…第４強度測定部 ２９…スイッチ ３６…位置推定部 ３７…校正部

Claims (5)

1. 複数のアンテナ（２１ａ〜２１ｄ）と、
   前記複数のアンテナのそれぞれに接続され、前記アンテナで特定の信号が受信された受信タイミングに応じた受信タイミング信号を生成するタイミング手段（２３ａ〜２３ｄ、２５ａ〜２５ｄ）と、
   前記複数のアンテナのうちの１つの前記アンテナでの前記受信タイミングに対する残りの前記アンテナでの前記受信タイミングの時間差を前記受信タイミング信号に基づいて算出し、算出した時間差に基づいて前記複数のアンテナのそれぞれと前記特定の信号を送信した送信元装置との距離を算出し、算出した距離に基づいて前記送信元装置の位置を推定する時間差位置推定手段（２６）と、
   所定の数の前記アンテナ（２１ａ、２１ｂ）のそれぞれに接続され、所定の送信タイミング信号に基づいて、前記所定の数の前記アンテナへ順に所定の校正信号を送信する校正送信手段（２２ａ〜２２ｂ、２４）と、
   伝搬遅延時間を推定する遅延推定手段（２７）と、
   を備え、
   前記遅延推定手段は、
   前記校正送信手段に接続された前記アンテナのうち前記校正信号を送信している前記アンテナに接続された前記タイミング手段において、前記校正送信手段から直接前記校正信号を受信したときの前記受信タイミング信号と、前記送信タイミング信号との時間差を、前記校正送信手段から当該タイミング手段までの経路における伝搬遅延時間と当該タイミング手段における伝搬遅延時間との合計である第１の遅延合計値として検出し、
   前記校正信号を送信しているアンテナに接続されたタイミング手段以外の前記タイミング手段のそれぞれにおいて前記校正信号を送信しているアンテナを介して送信された前記校正信号を受信したときの前記受信タイミング信号と、前記送信タイミング信号との時間差を、前記校正送信手段から前記校正信号を送信しているアンテナまでの経路、前記校正信号を送信しているアンテナから前記校正信号を受信している前記アンテナまでの経路、及び前記校正信号を受信しているアンテナから当該タイミング手段までの経路における伝搬遅延時間と、当該タイミング手段における伝搬遅延時間との合計である第２の遅延合計値として検出し、
   前記校正送信手段に接続されたアンテナ毎に前記第１の遅延合計値と前記第２の遅延合計値とを検出し、検出した結果に基づいて各経路における伝搬遅延時間を推定し、
   前記時間差位置推定手段は、算出した前記時間差を前記遅延推定手段により推定された前記各経路における伝搬遅延時間に基づいて補正し、補正後の前記時間差を用いて前記送信元装置の位置を補正する
   ことを特徴とする位置推定装置。
2. 複数のアンテナ（２１ａ〜２１ｄ）と、
   前記複数のアンテナのそれぞれに接続され、前記アンテナで受信された特定の信号の受信電力に応じた電力を検出する電力検出手段（２３ａ〜２３ｄ、２５ａ〜２５ｄ）と、
   前記特定の信号の送信元である送信元装置における前記特定の信号の送信電力に対する前記受信電力の電力比を算出し、算出した電力比に基づいて前記複数のアンテナのそれぞれと前記送信元装置との距離を算出し、算出した距離に基づいて、前記特定の信号を送信した送信元装置の位置を推定する電力差位置推定手段（２７）と、
   所定の数の前記アンテナ（２１ａ、２１ｂ）のそれぞれに接続され、所定の送信電力で、前記所定の数の前記アンテナへ順に所定の校正信号を送信する校正送信手段（２２ａ〜２２ｂ、２４）と、
   電力減衰値を推定する減衰値推定手段（２８）と、
   を備え、
   前記減衰値推定手段は、
   前記校正送信手段に接続された前記アンテナのうち前記校正信号を送信している前記アンテナに接続された前記電力検出手段において、前記校正送信手段から直接前記校正信号を受信したときの受信電力と、前記送信電力との電力差を、前記校正送信手段から当該電力検出手段までの経路における電力減衰値と当該電力検出手段における電力減衰値との合計である第１の減衰合計値として検出し、
   前記校正信号を送信しているアンテナに接続された電力検出手段以外の前記電力検出手段のそれぞれにおいて前記校正信号を送信しているアンテナを介して送信された前記校正信号を受信したときの受信電力と、前記送信電力との電力差を、前記校正送信手段から前記校正信号を送信しているアンテナまでの経路、前記校正信号を送信しているアンテナから前記校正信号を受信している前記アンテナまでの経路、及び前記校正信号を受信しているアンテナから当該電力検出手段までの経路における電力減衰値と、当該電力検出手段における電力減衰値との合計である第２の減衰合計値として検出し、
   前記校正送信手段に接続されたアンテナ毎に前記第１の減衰合計値と前記第２の減衰合計値とを検出し、検出した結果に基づいて各経路における電力減衰値を推定し、
   前記電力差位置推定手段は、算出した前記電力比を前記減衰値推定手段により推定された前記各経路における電力減衰値に基づいて補正し、補正後の前記電力比を用いて前記送信元装置の位置を補正する
   ことを特徴とする位置推定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の位置推定装置であって、
   前記複数のアンテナの総数Ｐが３以上であるとき、前記総数Ｐと前記校正送信手段に接続された前記所定の数のアンテナの数Ｑとの関係が、下記式（１）で示される
   ことを特徴とする位置推定装置。
   
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の位置推定装置であって、
   前記校正送信手段に接続された前記所定の数のアンテナの数は、前記複数のアンテナの総数に等しい
   ことを特徴とする位置推定装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の位置推定装置であって、
   前記所定の数のアンテナに共通の前記校正送信手段が接続され、
   前記所定の数のアンテナのうちいずれか１つを選択して、前記校正信号の送信先を切り替える切替手段（２９）を備える
   ことを特徴とする位置推定装置。