JP6677500B2 - 移動局及び測位システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の固定局から送信された電波を受信する移動局、及び複数の固定国及び当該移動局を備える測位システムに関する。

複数の固定局及び移動局間でスペクトラム拡散変調された電波を送受信し、固定局及び移動局間の電波の伝搬時間に基づいて、移動局の位置を演算する測位システムがある。当該伝搬時間は、各固定局と、移動局との距離に相当し、公知の双曲線航法にて移動局の位置を演算することができる。

特許文献１には、移動局がスペクトラム拡散変調された同一周波数帯の電波を複数の固定局へ送信し、当該電波を受信した各固定局が互いに異なる周波数帯の電波を移動局へ送信することによって、移動局及び固定局間の電波の往復伝搬時間を求め、移動局の位置を演算する測位システムが開示されている。移動局が一つ、固定局が３つある場合、移動局及び固定局間の無線通信に４つの周波数帯を確保する必要がある。

特許文献２には、複数の移動局が互いに異なる固有の拡散符号を用いてスペクトラム拡散変調された同一周波数帯の電波を複数の固定局へ送信することによって、移動局側の情報を固定局へ送信する測位システムが開示されている。複数の移動局は同一周波数帯の電波を送信しているが、固有の拡散符号を用いてスペクトラム拡散変調を行っているため、固定局は各移動局からそれぞれ送信された電波を判別し、各移動局の情報を得ることができる。

特開昭５９−２１２７６７号公報 特開平５−１２６９３０号公報

しかしながら、特許文献１に係る測位システムにおいては、移動局及び固定局の数に応じた周波数帯を確保する必要があり、周波数帯が逼迫するという問題がある。複数の移動局の位置を演算する場合、移動局の数に応じて無線通信の周波数帯を確保する必要があり、周波数逼迫の問題はより深刻になる。

特許文献２に係る測位システムにおいては、周波数逼迫の問題は解消されるが、一の固定局に近い位置にある移動局と、当該固定局から遠い位置にある移動局とから同時的に電波が送信された場合、スペクトラム拡散変調された電波であっても、固定局は遠方の移動局から送信された電波の逆拡散復調に失敗するおそれがある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、周波数逼迫の問題を解消すると共に、高品質な無線通信を実現することができる移動局、及び当該移動局を備える測位システムを提供することにある。

本発明に係る移動局は、複数の固定局から送信された第１周波数帯の電波を受信し、各固定局から送信された電波の送信時及び受信時の時間差に基づいて演算される自身の位置又は該時間差に係る情報を前記固定局へ送信する移動局であって、前記位置又は前記時間差に係る情報を含み、自身に固有の符号に基づいて変調された第２周波数帯の電波を送信する送信部と、該送信部から送信される電波の強度を、前記時間差に応じて変更する変更部とを備える。

本発明にあっては、移動局は、固定局から送信された第１周波数帯の電波を受信し、固定局から送信された電波の送信時及び受信時の時間差に基づいて演算される自身の位置又は該時間差に係る情報を含み、自身に固有の符号に基づいて変調された第２周波数帯の電波を固定局へ送信する。また、移動局は、固定局へ送信する電波の強度を、前記時間差に応じて変更させる。つまり、移動局は、固定局の距離に応じて電波の強度を変更させる。例えば、移動局は、前記時間差が長い程、送信する電波の強度を増大させる。
移動局は自身に固有の符号を用いて変調された第２周波数帯の電波を固定局へ送信する構成であるため、同一の第２周数帯で電波を送信する複数の移動局が存在していても、固定局は、各移動局から送信された電波を受信し、受信した電波に含まれる情報を取得することができる。また、移動局は、送信する電波の強度を、固定局との距離に応じて変更させる構成であるため、固定局は複数の移動局との距離の長短に拘わらず、各移動局から送信された電波を受信し、受信した電波に含まれる情報を取得することができる。
なお、移動局の位置演算は、移動局自身が実行しても良いし、固定局側で実行しても良いし、双方で実行しても良い。

本発明に係る移動局は、前記変更部は、前記複数の固定局からそれぞれ送信された電波の送信時及び受信時の時間差の内、最短の時間差に応じて、前記送信部から送信される電波の強度を変更する。

本発明にあっては、移動局は、複数の固定局からそれぞれ送信された電波の送信時及び受信時の時間差の内、最短の時間差に応じて、送信する電波の強度を変更させる。つまり、移動局は、直近の固定局と、移動局との距離に応じて送信する電波の強度を変更させる。例えば、移動局は、前記時間差が長い程、送信する電波の強度を増大させる。
従って、少なくとも移動局に最も近い一つの固定局は、当該移動局から送信された電波を受信し、受信した電波から情報を取得することができる。また、移動局は、遠隔地の固定局にまで強い強度の電波を到達させる構成では無く、少なくとも直近の固定局に、十分な強度の電波を到達させる構成であるため、各固定局へ送信する電波の電力を抑えることができる。

本発明に係る移動局は、スペクトラム拡散されたミリ波の電波を送受信する。

本発明にあっては、移動局は、スペクトラム拡散されたミリ波の電波を送受信する。ミリ波は周波数帯が３０〜３００ＧＨｚの電波である。従って、移動局の位置をセンチメートルオーダで演算することが可能である。

本発明に係る測位システムは、第１周波数帯の電波を送信する複数の固定局と、上述のいずれか一つの複数の移動局とを備える。

本発明にあっては、測位システムは、複数の固定局と、複数の移動局とを備える。移動局は共通の第２周波数帯の電波を用いて、固定局から送信された電波の送信時及び受信時の時間差に基づいて演算される自身の位置又は該時間差に係る情報を含む電波を送信することができる。また、移動局は、固定局との距離に応じて送信する電波の強度を変更させる構成であるため、固定局は複数の移動局との距離の長短に拘わらず、各移動局から送信された電波を受信し、受信した電波に含まれる情報を取得することができる。

本発明に係る測位システムは、前記固定局は、指向性を有するアンテナを備え、該アンテナにて指向性を有する第１周波数帯の電波を異なる複数の方向へ時分割送信する。

本発明にあっては、固定局は、指向性を有する電波を異なる複数の方向へ時分割送信する。移動局は、固定局から異なる複数の方向へ送信された電波の内、少なくとも一つの電波の送信時及び受信時の時間差に基づいて演算される位置又は該時間差に係る情報を固定局へ送信する。固定局から電波が送信される一の方向において、固定局と、移動局との間に電波を遮る遮蔽物があったとしても、他の方向において遮蔽物が無ければ、移動局は固定局から他の方向へ送信される電波を直接受信することができる。

本発明に係る測位システムは、前記固定局は、電波の受信感度が最大になる方向を時分割で変更するようにしてあり、前記移動局は、前記固定局から前記複数の方向へ送信された各電波の受信状態の良否を検出する検出部と、該検出部による検出結果に基づいて、前記移動局から送信される電波の前記固定局における受信感度が最大になるタイミングを特定する特定部とを備え、前記送信部は、前記特定部にて特定されたタイミングで電波を送信する。

本発明にあっては、固定局のアンテナは指向性を有しており、電波を異なる方向へ時分割で送信すると共に、受信感度が最大になる方向を時分割で変更し、移動局から送信される電波を受信する。移動局の特定部は、移動局から送信される電波を固定局が最大感度で受信するタイミングを特定する。そして、送信部は、特定部にて特定されたタイミングに電波を送信する。
従って、固定局は、移動局から送信される電波を良好な受信感度で受信することができる。

本発明に係る測位システムは、第１周波数帯及び第２周波数帯は重複しており、前記固定局及び移動局は、電波を時分割で送信及び受信する。

本発明にあっては、固定局及び移動局は重複する周波数帯の電波を時分割で送信及び受信する。従って、より効果的に無線周波数逼迫の問題を解消することができる。なお、固定局及び移動局が送信する電波の周波数帯は完全に同一であっても良いし、部分的に重複するものであっても良い。

本発明に係る測位システムは、前記移動局は、前記複数の固定局に対して移動し、被搬送体を搬送する搬送装置に搭載されている。

本発明にあっては、移動局は搬送装置に搭載されている。従って、測位システムは、被搬送体を搬送する搬送装置の位置に係る情報を固定局へ送信することが可能になる。

本発明によれば、周波数逼迫の問題を解消すると共に、高品質な無線通信を実現することができる移動局、及び当該移動局を備える測位システムを提供することが可能となる。

実施形態１に係る測位システムの一構成例を示す模式図である。 実施形態１に係る固定局の一構成例を示すブロック図である。 実施形態１に係る移動局の一構成例を示すブロック図である。 実施形態１に係る移動局制御部の処理手順示すフローチャートである。 移動局から直近の固定局へ電波が送信される様子を示す模式図である。 実施形態２に係る測位システムの一構成例を示す模式図である。 複数の固定局が電波を送受信するタイミングを示したタイミングチャートである。 移動局が電波を送受信するタイミングを示したタイミングチャートである。 実施形態２に係る移動局制御部の処理手順示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る測位システムの一構成例を示す模式図である。本実施形態１に係る測位システムは、電波を送信する複数の固定局１、２、３と、各固定局１、２、３による電波の送信を制御する制御装置４と、複数の移動局５とを備える。

各移動局５は、図示しない搬送装置に搭載されている。搬送装置は、被搬送体を搬送する装置であり、室内Ｒを移動する。被搬送体は、室内Ｒに設置された図示しない処理装置で処理される溶接部品、電子部品、基板、ウエハ等の各種ワークである。搬送装置は、例えば、所定のルートを移動する無人搬送車、天井又は床上に設置された軌道を移動する搬送シャトル等の移動体である。搬送装置の動作は生産管理システムＭＥＳ（Manufacturing Execute System）によって集中管理されている。なお、室内Ｒには固定局１、２、３から送信された電波を一部遮蔽する図示しない遮蔽物が存在しており、搬送装置は遮蔽物を回避しながら室内Ｒを移動する。

固定局１、２、３は、移動局５の移動経路に干渉しないよう、室内Ｒの適宜箇所に離隔して設置されている。例えば複数の固定局１、２、３は、室内Ｒの各隅に設置されている。固定局１、２、３には制御装置４が有線接続されており、各固定局１、２、３は制御装置４の制御に従って同期して動作する。具体的には、固定局１、２、３は、移動局５の位置演算に必要な電波を異なるタイミングで順次送信している。

図２は、実施形態１に係る固定局１の一構成例を示すブロック図である。複数の固定局１、２、３は同一構成であるため、一の固定局１の構成を説明する。固定局１は、固定局アンテナ１ａ、送信部１１、受信部１２、送受切替部１３、及び固定局制御部１４を備える。

固定局制御部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶部、入出力ポート等を有するマイコンである。固定局制御部１４は、制御装置４の制御に従って送信部１１及び受信部１２による電波の送受信を制御する。固定局制御部１４は、各移動局５の位置演算に必要な情報を含むスペクトラム拡散された電波を送信部１１に送信させ、各移動局５の位置に係る情報を受信部１２にて受信し、受信して得た情報を制御装置４へ送信する処理を実行する。

送受切替部１３は、固定局１が送受信する信号の入出力経路を切り替える回路である。具体的には、送受切替部１３は送信部１１から出力される信号を固定局アンテナ１ａへ出力し、受信部１２に入力されないように信号の入出力経路を切り替える。また、送受切替部１３は、固定局アンテナ１ａにて受信した信号を受信部１２へ出力し、送信部１１に入力されないように信号の入出力経路を切り替える。

送信部１１は、図１に示すように、拡散符号ＰＮ０を用いてスペクトラム拡散変調された周波数ｆ０の電波（第１周波数帯の電波）を送信する回路である。送信部１１は、拡散符号発生器１１ａ、情報変調部１１ｂ、搬送波発生器１１ｃ、拡散変調部１１ｄ及び送信信号増幅器１１ｅを備える。

拡散符号発生器１１ａは、図示しない基準時計が発振する計時信号に同期して、信号をスペクトラム拡散させるための拡散符号ＰＮ０を発生させ、発生させた拡散符号ＰＮ０の信号を情報変調部１１ｂへ出力する。固定局１、２、３の基準時計は、制御装置４の制御によって同期している。拡散符号ＰＮ０は例えば疑似雑音符号であり、拡散符号発生器１１ａは、基準時計が発振する計時信号を参照し、所定時点を起点にして拡散符号ＰＮ０の発生を開始し、拡散符号ＰＮ０の信号を出力する。拡散符号ＰＮ０は、複数の各固定局１、２、３に共通の符号である。

情報変調部１１ｂは、固定局制御部１４から出力された位置演算に必要な情報を含む信号を、拡散符号ＰＮ０の信号に乗算することによって変調し、変調された信号を拡散変調部１１ｄへ出力する。位置演算に必要な情報は、例えば、固定局１、２、３を識別する情報等を含む。

搬送波発生器１１ｃは、ミリ波の搬送波に係る信号を発生させ、発生させた搬送波の信号を拡散変調部１１ｄへ出力する。ミリ波は周波数が３０〜３００ＧＨｚの電波である。実施形態１に係る搬送波発生器１１ｃは、周波数ｆ０、例えば６０ＧＨｚの搬送波に係る信号を出力する。

拡散変調部１１ｄは、情報変調部１１ｂにて変調された拡散符号ＰＮ０の信号と、搬送波発生器１１ｃから出力された搬送波の信号とを乗算することによって、スペクトラム拡散変調された信号を生成し、スペクトラム拡散変調された信号を送信信号増幅器１１ｅへ出力する。スペクトラム拡散変調された信号は、基準時計に同期して発生した拡散符号ＰＮ０を用いて変調された信号であるため、固定局１から当該信号が送信される送信時の情報を含むことになる。

送信信号増幅器１１ｅは、拡散変調部１１ｄから出力された信号を増幅させ、増幅させた信号を、送受切替部１３を介して固定局アンテナ１ａへ出力することによって、スペクトラム拡散変調された第１周波数帯のミリ波の電波を移動局５へ送信させる。

固定局アンテナ１ａは、指向性を有しており、固定局アンテナ１ａの電波送信方向を周期的に切り替えることによって、異なる複数方向へ電波を送信する。例えば、固定局１は、図１に示すように第１方向へ電波Ａ１を送信し、次いで、第２方向へ電波Ａ２を送信し、次いで第３方向へ電波Ａ３を送信する。なお、電波の送信方向の切り替えは、固定局１が基準時計の計時信号を参照し、所定周期で自立的に切り替えるように構成しても良いし、制御装置４の制御に従って切り替える構成でも良い。

受信部１２は、スペクトラム拡散変調された電波を受信する回路である。受信部１２は、受信信号増幅器１２ａ、発振器１２ｂ、混合器１２ｃ、逆拡散符号発生器１２ｄ及び相関器１２ｅを備える。

受信信号増幅器１２ａは、固定局アンテナ１ａが電波を受信して得た信号を増幅させ、増幅された信号を混合器１２ｃへ出力する。

発振器１２ｂは、固定局アンテナ１ａが受信した信号の周波数を変換するための信号を混合器１２ｃへ発振する素子である。

混合器１２ｃは、受信信号増幅器１２ａから出力された信号と、発振器１２ｂから出力された信号とを混合することによって、周波数変換を行う。混合器１２ｃにて周波数変換された信号は、増幅され、図示しないフィルタを通じて相関器１２ｅへ出力される。

逆拡散符号発生器１２ｄは、スペクトラム拡散変調された信号を逆拡散するための逆拡散符号を、基準時計が発振する計時信号に同期して発生させ、発生した逆拡散符号の信号を相関器１２ｅへ出力する。逆拡散符号発生器１２ｄは、複数の移動局５でスペクトラム拡散変調された信号を逆拡散するための逆拡散符号をそれぞれ発生させることができ、時間的に切り替えて各移動局５に対応する逆拡散符号の信号を相関器１２ｅへ出力する。逆拡散符号は、図１に示すように、各移動局５で用いられる拡散符号ＰＮ１、ＰＮ２を時間反転させた信号であり、逆拡散符号発生器１２ｄは、基準時計が発振する計時信号を参照し、所定時点を起点にして逆拡散符号の発生を開始し、逆拡散符号の信号を出力する。

相関器１２ｅは、混合器１２ｃから出力された信号と、逆拡散符号発生器１２ｄから出力された逆拡散符号の信号とを比較することによって、受信した信号に重畳している拡散符号ＰＮ１、ＰＮ２と、逆拡散符号発生器１２ｄから出力された逆拡散符号との相関を取る。そして、相関器１２ｅは、各符号の相関が最大になるように調整し、受信した信号を復調する。相関器１２ｅは、信号の逆拡散によって復調された信号を固定局制御部１４へ出力する。

図３は、実施形態１に係る移動局５の一構成例を示すブロック図である。複数の移動局５は同一構成であるため、一の移動局５の構成を説明する。移動局５は、移動局アンテナ５ａ、受信部５１、送信部５２、送受切替部５３及び移動局制御部５４を備える。

移動局制御部５４は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、記憶部、入出力ポート等を有するマイコンである。移動局制御部５４は、固定局１、２、３から送信された電波を受信部５１にて受信して移動局５の位置を演算し、位置に係る情報を送信部５２に送信させる処理を実行する。なお、移動局制御部５４は、移動局５の位置演算に必要な情報として、固定局１、２、３及び移動局５間における電波の送信時及び受信時の時間差、電波を受信した時点等の情報を固定局１、２、３へ送信し、制御装置４が移動局５の位置を演算するように構成しても良い。

送受切替部５３は、移動局５が送受信する信号の入出力経路を切り替える回路である。具体的には、送受切替部５３は、移動局アンテナ５ａにて受信した信号を受信部５１へ出力し、送信部５２に入力されないように信号の入出力経路を切り替える。また、送受切替部５３は送信部５２から出力される信号を移動局アンテナ５ａへ出力し、受信部５１に入力されないように信号の入出力経路を切り替える。

受信部５１は、スペクトラム拡散変調された固定局１、２、３からの電波を受信する回路である。受信部５１は、受信信号増幅器５１ａ、発振器５１ｂ、混合器５１ｃ、逆拡散符号発生器５１ｄ及び相関器（検出部）５１ｅを備える。

受信信号増幅器５１ａは、移動局アンテナ５ａが電波を受信して得た信号を増幅させ、増幅された信号を混合器５１ｃへ出力する。

発振器５１ｂは、移動局アンテナ５ａが受信した信号の周波数を変換するための信号を混合器５１ｃへ発振する素子である。

混合器５１ｃは、受信信号増幅器５１ａから出力された信号と、発振器５１ｂから出力された信号とを混合することによって、周波数変換を行う。混合器５１ｃにて周波数変換された信号は、増幅され、図示しないフィルタを通じて相関器５１ｅへ出力される。

逆拡散符号発生器５１ｄは、スペクトラム拡散変調された信号を逆拡散するための逆拡散符号を、移動局５が備える時計が発振する計時信号に同期して発生させ、発生した逆拡散符号の信号を相関器５１ｅへ出力する。逆拡散符号は、固定局１、２、３で用いられる拡散符号ＰＮ０を時間反転させた信号であり、逆拡散符号発生器５１ｄは、時計が発振する計時信号を参照し、所定時点を起点にして逆拡散符号の発生を開始し、逆拡散符号の信号を出力する。

相関器５１ｅは、混合器５１ｃから出力された信号と、逆拡散符号発生器５１ｄから出力された逆拡散符号の信号とを比較することによって、受信した信号に重畳している拡散符号ＰＮ０と、逆拡散符号発生器５１ｄから出力された逆拡散符号との相関を取る。そして、相関器５１ｅは、各符号の相関が最大になる時点を求めることによって、受信した電波の送信時及び受信時の時間差、即ち固定局１、２、３及び移動局５間の電波の伝搬時間を特定し、特定された伝搬時間を移動局制御部５４へ出力する。また、相関器５１ｅは、信号の逆拡散によって復調された信号を移動局制御部５４へ出力する。

送信部５２は、図１に示すように、移動局５に固有の拡散符号ＰＮ１を用いてスペクトラム拡散変調された周波数ｆ１の電波（第２周波数帯の電波）を送信する回路である。なお、本実施形態１においては、固定局１、２、３が送信する電波の第１周波数帯と、移動局５が送信する電波の第２周波数帯とは異なる。しかし、複数の各移動局５が利用する拡散符号ＰＮ１、ＰＮ２は互いに異なる固有の符号である。送信部５２は、拡散符号発生器５２ａ、情報変調部５２ｂ、搬送波発生器５２ｃ、拡散変調部５２ｄ及び送信信号増幅器（変更部）５２ｅを備える。

拡散符号発生器５２ａは、移動局５の時計が発振する計時信号に同期して、信号をスペクトラム拡散させるための拡散符号ＰＮ１を発生させ、発生させた拡散符号ＰＮ１の信号を情報変調部５２ｂへ出力する。移動局５の時計は、固定局１、２、３の基準時計に同期している。拡散符号ＰＮ１は例えば疑似雑音符号であり、拡散符号発生器５２ａは、基準時計が発振する計時信号を参照し、所定時点を起点にして拡散符号ＰＮ１の発生を開始し、拡散符号ＰＮ１の信号を出力する。

情報変調部５２ｂは、移動局制御部５４から出力された情報、例えば、移動局５の位置に係る情報、固定局１、２、３及び移動局５間の電波の伝搬時間に係る情報等を含む信号を、拡散符号ＰＮ０の信号に乗算することによって変調し、変調された信号を拡散変調部５２ｄへ出力する。

搬送波発生器５２ｃは、ミリ波の搬送波に係る信号を発生させ、発生させた搬送波の信号を拡散変調部５２ｄへ出力する。搬送波発生器５２ｃが発生させる信号の周波数ｆ１は、固定局１、２、３の搬送波発生器１１ｃが発生させる信号の周波数ｆ０と異なる。

拡散変調部５２ｄは、情報変調部５２ｂにて変調された拡散符号ＰＮ１の信号と、搬送波発生器５２ｃから出力された搬送波の信号とを乗算することによって、スペクトラム拡散変調された信号を生成し、スペクトラム拡散変調された信号を送信信号増幅器５２ｅへ出力する。

送信信号増幅器５２ｅは、拡散変調部５２ｄから出力された信号を増幅させ、増幅させた信号を、送受切替部５３を介して移動局アンテナ５ａへ出力することによって、スペクトラム拡散変調された第２周波数帯のミリ波の電波を移動局５へ送信させる。

図４は、実施形態１に係る移動局制御部５４の処理手順示すフローチャートである。移動局５の移動局制御部５４は、相関器５１ｅから出力される各電波の伝搬時間及び相関値等を取得する（ステップＳ１１）。そして、移動局制御部５４は、相関値が最大の電波に対応する伝搬時間を選択する（ステップＳ１２）。固定局１は、図１に示すように、異なる第１方向〜第３方向へ電波Ａ１、電波Ａ２及び電波Ａ３を順次、時分割送信している。移動局５は、固定局１から各方向へ送信された電波Ａ１、Ａ２、Ａ３を受信しており、移動局制御部５４は、ステップＳ１１で各電波Ａ１、Ａ２、Ａ３の伝搬時間及び相関値を取得する。相関値が高い程は、固定局１から送信された電波の受信状態が良好であるため、移動局制御部５４は、ステップＳ１２で相関値が最大の伝搬時間を選択する。
他の固定局２から第１方向〜第３方向へ送信される電波Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３についても同様であり、移動局制御部５４は、ステップＳ１２で各電波Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の中から、相関値が最大の伝搬時間を選択する。また、移動局制御部５４は、固定局３から送信された電波Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の中から、相関値が最大の伝搬時間を選択する。

次いで、移動局制御部５４は、各固定局１、２、３から送信された各電波の伝搬時間に基づいて、移動局５及び搬送装置の位置を演算する（ステップＳ１３）。例えば、移動局制御部５４は、双曲線航法によって、移動局５の位置を演算する。具体的には、移動局制御部５４は、位置が既知の２つの固定局１、２から送信された電波の伝搬時間から、固定局１、２を焦点とする双曲線を求め、また他の２つの固定局２、３から送信された電波の伝搬時間から、固定局２、３を焦点とする双曲線を求める。そして、移動局制御部５４は、各双曲線が交わる点を、現在の移動局５の位置として特定する。

次いで、移動局制御部５４は、ステップＳ１１で取得した各電波の伝搬時間の内、最も短い伝搬時間を特定する（ステップＳ１４）。そして、移動局制御部５４は、最も短い伝搬時間に応じて、送信信号増幅器５２ｅの増幅率を変更する（ステップＳ１５）。電波の増幅率は、伝搬時間が短い程、小さく、伝搬時間が長い程、大きい。なお、ステップＳ１４及びステップＳ１５の処理を実行する移動局制御部５４及び送信信号増幅器５２ｅは、電波の強度を、伝搬時間に応じて変更する変更部として機能する。

そして、移動局制御部５４は、移動局５に係る位置を示す信号を情報変調部５２ｂへ出力し、拡散符号ＰＮ１にてスペクトラム拡散変調された電波を固定局１、２、３へ送信させる（ステップＳ１６）。
本実施形態１に係る各移動局５は、任意のタイミングで、移動局５の位置に係る情報を含む電波を固定局１、２、３へ送信する。固定局１、２、３は各移動局５から送信される電波を常時監視しており、各移動局５から送信された電波を受信する。移動局５から送信された電波を受信した固定局１、２、３は、受信した電波に含まれる情報を復調し、復調して得た移動局５の位置に係る情報を制御装置４へ送信する。このようにして、制御装置４は、各移動局５の位置に係る情報を得ることができる。
なお、移動局５が、固定局１、２、３及び移動局５間の電波の伝搬時間に係る情報を固定局１、２、３へ送信する構成の場合、固定局１、２、３は、電波に含まれる当該情報を復調し、復調して得た情報を制御装置４へ送信する。制御装置４は、固定局１、２、３及び移動局５間の電波の伝搬時間に基づいて、各移動局５の位置を双曲線航法にて演算することができる。

次いで、移動局制御部５４は、測位処理の終了条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１７）。例えば、終了条件としては、搬送装置が搬送作業を終えた場合、搬送装置が停止したまま所定時間が経過した場合等が挙げられるが、特に限定されるものでは無い。
測位処理の終了条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、移動局制御部５４は処理をステップＳ１１へ戻す。測位処理の終了条件を満たすと判定した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、移動局制御部５４は処理を終える。

このように構成された実施形態１に係る測位システム及び移動局５によれば、固定局１、２、３及び移動局５は、２つの第１周波数帯及び第２周波数帯を用いて電波を送受信し、移動局５の位置を演算する構成であるため、周波数逼迫の問題をより効果的に解消することができる。

また、複数の移動局５は、固定局１、２、３との距離に応じて、送信する電波の増幅率を変更する構成である。このため、固定局１、２、３は、移動局５との距離に拘わらず、各移動局５から送信された電波に含まれる情報を問題無く復調することができ、固定局１、２、３及び移動局５間の高品質な無線通信を実現することができる。

更に、移動局５は、直近の固定局１、２、３との距離に応じた増幅率で、送信する電波を増幅させる。従って、移動局５は、直近の固定局１、２、３に十分な強度の電波を到達させることができる。また、遠隔地にある固定局１、２、３に強い電波を到達させる構成で無いため、固定局１、２、３へ送信する電波の電力を抑えることができる。

図５は、移動局５から直近の固定局１、２、３へ電波が送信される様子を示す模式図である。図５に示すように、一の移動局５が固定局２の近くにあり、他の移動局５が固定局３の近くにある。この場合、一の移動局５は固定局２との距離に応じて増幅された電波を送信し、他の移動局５は固定局３との距離に応じて増幅された電波を送信する。従って、固定局２は、一の移動局５から送信された電波を受信することができ、固定局３は、他の移動局５から送信された電波を受信することができる。
なお、固定局１、２、３が、移動局５から送信される電波を互いに異なるタイミングで時分割的に受信するように構成されている場合、各移動局５は、直近の固定局１、２、３の受信タイミングを特定し、特定された受信タイミングに合わせて電波を送信するように構成すれば良い。この場合、全ての移動局５が各固定局１、２、３へ、距離に応じた強度の電波を送信するように構成しても良いし、直近の固定局１、２、３のみへ、選択的に電波を送信するように構成しても良い。

更にまた、本実施形態１の測位システムは、スペクトラム拡散されたミリ波の電波を用いて、移動局５の位置を演算する構成であるため、センチメートルオーダで移動局５の位置を演算することができる。

更にまた、固定局１、２、３は、指向性を有する電波を、異なる複数方向へ送信するように構成しているため、受信状態が良好な電波を選択して移動局５の位置を演算することができる。従って、搬送装置が移動する室内Ｒに、固定局１、２、３から送信された電波を一部遮蔽する遮蔽物が存在していても、移動局５は、受信状態が良好な電波を用いて、移動局５の位置を正確に特定することができる。

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る測位システムの一構成例を示す模式図である。実施形態２に係る測位システムは、実施形態１と同様の固定局１、２、３、制御装置４及び移動局５を備え、送受信する電波の周波数帯及び移動局制御部５４の処理手順が実施形態１と異なる。その他の構成及び作用効果は実施形態１と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

図７は、複数の固定局１、２、３が電波を送受信するタイミングを示したタイミングチャートである。横軸は時間を示し、上段横方向に並ぶ矩形部分は、固定局１、２、３から電波が送信されるタイミングを示し、下段横方向に並ぶ矩形部分は、移動局５から送信された電波を固定局１、２、３が受信するタイミングを示している。
固定局１、２、３及び移動局５は、共通の周波数ｆ０の電波を送信するように構成されており、複数の固定局１、２、３は、図７に示すように、それぞれ異なるタイミングで電波を時分割送信し、移動局５から送信される電波を互いに異なるタイミングで受信している。また、各固定局１、２、３は、電波を異なる複数の方向へ時分割送信している。更に、各固定局１、２、３は、同様にして、電波の受信感度が最大になる方向を時分割で変更している。

図８は、移動局５が電波を送受信するタイミングを示したタイミングチャートである。横軸は時間を示しており、移動局５が各固定局１、２、３との間で電波を送受信するタイミングを示している。移動局５は、固定局１、２、３における電波の送受信タイミングに合わせて、固定局１、２、３との間で無線通信を行う。なお、移動局５は、必ずしも全てのタイミングで電波を送受信しておらず、必要に応じて、対応するタイミングで電波を送受信している。また、固定局１、２、３及び移動局５が送受信する電波の周波数帯は、完全に同一である必要は無く、周波数逼迫も問題を解消できる範囲で重複していれば足りる。

図９は、実施形態２に係る移動局制御部５４の処理手順示すフローチャートである。移動局制御部５４は、実施形態１と同様、相関器５１ｅから出力される各電波の伝搬時間及び相関値等を取得する（ステップＳ２１１）。そして、移動局制御部５４は、固定局１、２、３から送信される電波の受信時及び伝搬時間に基づいて、各固定局１、２、３における電波の送信タイミング及び受信タイミングを特定する（ステップＳ２１２）。移動局制御部５４は、固定局１、２、３における電波の送受信タイミングのパターンを予め記憶しており、各固定局１、２、３から送信される電波の受信時及び伝搬時間を利用して、電波の伝搬時間を考慮した固定局１、２、３における実際の送受信タイミングを特定する。
なお、移動局制御部５４は、単純に移動局５に搭載された時計を参照し、各固定局１、２、３における電波の送受信タイミングを特定するように構成しても良い。

次いで、移動局制御部５４は、相関値が最大の電波に対応する伝搬時間を選択し（ステップＳ２１３）、各固定局１、２、３から送信された各電波の伝搬時間に基づいて、移動局５及び搬送装置の位置を演算する（ステップＳ２１４）。次いで、移動局制御部５４は、ステップＳ２１１で取得した各電波の伝搬時間の内、最も短い伝搬時間を特定する（ステップＳ２１５）。なお、ステップＳ２１５において、移動局制御部５４は、ステップＳ２１３にて選択した各電波の相関値最大の伝搬時間の内、最も短い伝搬時間を特定するように構成しても良い。そして、移動局制御部５４は、最も短い伝搬時間に応じて、送信信号増幅器５２ｅの増幅率を変更する（ステップＳ２１６）。具体的には、移動局制御部５４は、伝搬時間が長い程、送信信号増幅器５２ｅの増幅率を増大させる。

次いで、移動局制御部５４は、最も伝搬時間が短い電波が送信された固定局１、２、３、及び当該固定局１、２、３における電波の受信感度が最大になるタイミングを特定する（ステップＳ２１７）。具体的には、移動局制御部５４は、相関値が最大の電波を受信した時点と、ステップＳ２１３で特定した各固定局１、２、３における電波の送受信タイミングとを比較することによって、相関値が最大の電波が送信された固定局１、２、３と、当該固定局１、２、３が送信した電波の方向を特定することができる。良好な電波の送信元の固定局１、２、３へ電波を送信すれば、当該固定局１、２、３も移動局５から送信された電波を良好な状態で受信することができる。また、良好な電波が送信された方向に合わせて、移動局５から当該固定局１、２、３へ電波を送信すれば、固定局１乃至固定局３も移動局５から送信された電波を良好な状態で受信することができる。そこで、移動局制御部５４は、ステップＳ２１７において、良好な電波を送信した固定局１、２、３が電波を受信タイミングであって、当該電波が送信された電波の受信感度が最大のタイミングを特定する。

なお、相関器５１ｅは、固定局１、２、３から複数の方向へ送信された各電波の受信状態の良否を検出する検出部として機能し、ステップＳ２１７を実行する移動局制御部５４は、検出部による検出結果に基づいて、移動局５から送信される電波の固定局１、２、３における受信感度が最大になるタイミングを特定する特定部として機能する。

次いで、移動局制御部５４は、自身の時計の計時時間を参照し、ステップＳ２１７にて特定した送信タイミングにあるか否かを判定する（ステップＳ２１８）。送信タイミングにあると判定した場合（ステップＳ２１８：ＹＥＳ）、移動局制御部５４は、移動局５に係る位置を示す信号を情報変調部５２ｂへ出力し、拡散符号ＰＮ１にてスペクトラム拡散変調された電波を固定局１、２、３へ送信させる（ステップＳ２１９）。

ステップＳ２１９の処理を終えた場合、又は送信タイミングに無いと判定した場合（ステップＳ２１８：ＮＯ）、移動局制御部５４は、測位処理の終了条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２２０）。測位処理の終了条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ２２０：ＮＯ）、移動局制御部５４は処理をステップＳ２１１へ戻す。測位処理の終了条件を満たすと判定した場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、移動局制御部５４は処理を終える。

このように構成された実施形態２に係る測位システム及び移動局５によれば、固定局１、２、３及び移動局５は同一の周波数ｆ０の電波を時分割で送信及び受信するため、無線周波数逼迫の問題を解消することができる。

また、移動局５は、当該移動局５から送信される電波を良好に受信できる固定局１、２、３へ選択的に電波を送信する構成である。従って、実施形態２に係る測位システムは、固定局１、２、３及び移動局５間でより高品質な無線通信を実現することができる。

更に、固定局１、２、３は受信感度が最大になる方向を時分割で変更しているところ、移動局５は、当該移動局５から送信される電波の方向と、受信感度が最大になる方向とが合うタイミングで、選択的に電波を送信する。従って、実施形態２に係る測位システムは、固定局１、２、３及び移動局５間でより高品質な無線通信を実現することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１、２、３ 固定局
１ａ 固定局アンテナ
４ 制御装置
５ 移動局
５ａ 移動局アンテナ
１１ 送信部
１１ａ 拡散符号発生器
１１ｂ 情報変調部
１１ｃ 搬送波発生器
１１ｄ 拡散変調部
１１ｅ 送信信号増幅器
１２ 受信部
１２ａ 受信信号増幅器
１２ｂ 発振器
１２ｃ 混合器
１２ｄ 逆拡散符号発生器
１２ｅ 相関器
１３ 送受切替部
１４ 固定局制御部
５１ 受信部
５１ａ 受信信号増幅器
５１ｂ 発振器
５１ｃ 混合器
５１ｄ 逆拡散符号発生器
５１ｅ 相関器（検出部）
５２ 送信部
５２ａ 拡散符号発生器
５２ｂ 情報変調部
５２ｃ 搬送波発生器
５２ｄ 拡散変調部
５２ｅ 送信信号増幅器（変更部）
５３ 送受切替部
５４ 移動局制御部
Ｒ 室内

Claims (3)

1. 指向性を有するアンテナにて第１周波数帯のスペクトラム拡散されたミリ波の電波を異なる複数の方向へ時分割送信し、かつ電波の受信感度が最大になる方向を時分割で変更する複数の固定局から送信された第１周波数帯の電波を受信し、各固定局から送信された電波の送信時及び受信時の時間差に基づいて演算される自身の位置又は該時間差に係る情報を前記固定局へ送信する移動局であって、
   前記複数の固定局に対して移動する搬送装置に搭載されるものであり、
   前記位置又は前記時間差に係る情報を含み、自身に固有の符号に基づいて変調された第２周波数帯の電波を送信する送信部と、
   前記複数の固定局からそれぞれ送信された電波の送信時及び受信時の時間差の内、最短の時間差に応じて、前記送信部から送信される電波の強度を変更する変更部と、
   前記固定局から前記複数の方向へ送信された各電波の受信状態の良否を検出する検出部と、
   該検出部による検出結果に基づいて、自局から送信される電波の前記固定局における受信感度が最大になるタイミングを特定する特定部と
   を備え、
   前記変更部は前記時間差が長い程、前記送信部から送信される電波の強度を増大させ、
   前記送信部は、前記特定部にて特定されたタイミングで電波を送信する
   移動局。
2. 指向性を有するアンテナを備え、該アンテナにて指向性を有する第１周波数帯のスペクトラム拡散されたミリ波の電波を異なる複数の方向へ時分割送信し、かつ電波の受信感度が最大になる方向を時分割で変更する複数の固定局と、
   請求項１に記載の複数の移動局と
   を備える測位システム。
3. 第１周波数帯及び第２周波数帯は重複しており、
   前記固定局及び移動局は、電波を時分割で送信及び受信する
   請求項２に記載の測位システム。

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