JPH05107331A

JPH05107331A - 無線信号を利用する発信位置検出方法

Info

Publication number: JPH05107331A
Application number: JP29829891A
Authority: JP
Inventors: Fujio Nakamae; 富士男中前
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1993-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】アンテナに回転部分がなく、しかも短時間で
発信位置を測定でき、更には高さ方向の位置も測定可能
な無線信号を利用する発信位置検出方法を提供する。【構成】所定周波数の電波信号を発する移動型送信機
１５と、異なる位置に配置されて前記電波信号を受信す
る受信機を備える少なくとも４の固定無線局１０〜１３
と、少なくとも１の基地局１４とを有し、前記それぞれ
の固定無線局１０〜１３には正確な時計を備え、前記電
波信号の受信時を計測してそれぞれの固定無線局１０〜
１３の受信時刻を前記基地局１４に伝え、前記それぞれ
の受信時刻から前記移動型送信機１５の位置を３次元的
に算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線信号を利用する発
信位置検出方法に係り、特に電波の受信時刻から発信位
置を特定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電波を利用して電波発信源の位置を確認
する方法としては、特開昭６４−６６５８１号公報に記
載された電波信号の発信及び受信を通じて行う警備方法
があり、所定周波数の電波信号を送信機によって発信
し、１〜２以上の無指向性アンテナによって前記電波信
号を受信し、２またはそれ以上の指向性アンテナを回転
させながら、その電界強度が最大となる位置を検出し、
三角測量法の原理を応用して前記電波信号の発信位置を
特定する方法であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記方
法においては、一旦無指向性アンテナで受信した後、２
以上の指向性アンテナを回転させて電波の発信を検出す
る必要があるので、アンテナに八木アンテナ等を使用
し、更には機械的回転部分を有するので、装置が大型と
なるという欠点があった。また、無指向性アンテナで電
波信号を受信した後、指向性アンテナを回転させるの
で、発信位置を決定するのに時間がかかるという問題点
があった。更には、前記方法においては、送信機の位置
を平面的にしか検出できず、近年の如く多数の高層建物
が構築されている中で、事故等が起こった場合、その階
を検索することができず不便であるという問題点があっ
た。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、アン
テナに回転部分がなく、しかも短時間で発信位置を測定
でき、更には高さ方向の位置も測定可能な無線信号を利
用する発信位置検出方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の無線信号を利用する発信位置検出方法は、所定周
波数の電波信号を発する移動型送信機と、異なる位置に
配置されて前記電波信号を受信する受信機を備える少な
くとも４の固定無線局と、少なくとも１の基地局とを有
し、前記それぞれの固定無線局には正確な時計を備え、
前記電波信号の受信時を計測してそれぞれの固定無線局
の受信時刻を前記基地局に伝え、前記それぞれの受信時
刻から前記移動型送信機の位置を３次元的に算出するよ
うにして構成されている。また、請求項２記載の無線信
号を利用する発信位置検出方法は、請求項１記載の方法
において、それぞれの固定無線局の受信機で受信された
信号は、有線通信、電波通信または光通信によって基地
局に伝送されるようにして構成されている。なお、以上
において電波信号に電池の節約上パルス信号を使用する
のが好ましいが、連続信号を使用し、電波あるいは変調
波の位相ずれから距離を算出する方法であっても本発明
は適用される。また、前記検出した移動型送信機の位置
は地図を対応させてブラウン管あるいは液晶表示盤等の
画面上に表すのが好ましく、この為予めメモリーに地図
情報を入れておき、該地図上に前記移動型送信機の位置
を点（輝点あるいは点滅信号）として表示するのが好ま
しい。

【０００５】

【作用】請求項１、２記載の無線信号を利用する発信位
置検出方法においては、移動型送信機によって所定周波
数の電波信号を発信し、この電波信号を少なくとも４の
固定無線局によって受信する。そして、それぞれの固定
局には正確な時計を備え、この電波信号の受信時刻を測
定し、記憶する。次に、各固定無線局は、前記電波信号
の受信時刻を直ちに基地局に伝える。基地局では、この
電波信号の受信時刻をコンピューターに入力し、電波の
速度が一定であることを考慮して、前記移動型送信機の
位置を算出する。

【０００６】

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図１は本発明の一実施例に係る無線信号を
利用する発信位置検出方法を適用したシステム全体の概
略ブロック図、図２は動作説明図、図３は各電波信号の
受信時間の関係を示すグラフ、図４は移動型送信機のブ
ロック図、図５はフロー図である。

【０００７】図１には本発明の一実施例に係る無線信号
を利用する発信位置検出方法のシステム構成を示すが、
この実施例においては第１、第２、第３及び第４の固定
無線局１０〜１３と基地局１４を有している。なお、前
記固定無線局１０〜１３の何れか一つを基地局と兼用す
ることも可能である。移動型送信機１５は、小型の携帯
型のケースに全体が収納され、図４に示すように送信ス
イッチ１６と、該送信スイッチ１６によって所定長さの
パルスを発生するパルス発生部１７と、該パルス信号及
び各移動型送信機１５によって異なる識別符号（直列パ
ルス信号からなるコード信号）を発生させる識別符号発
生部１８からの信号を送信する送信部１９と、該送信部
１９に接続されるアンテナ２０とを有している。

【０００８】前記パルス信号及び識別符号の変調は、Ａ
Ｍ、ＳＳＢ、ＦＭ、ＰＭ変調のいずれであっても良い
が、パルス信号と同時に識別信号を送信する場合には、
パルス信号の直後に配置しても良いが、識別符号をパル
ス信号に副変調するのが好ましい。以上の構成によっ
て、前記送信スイッチ１６を押すことによって、非常信
号となる電波信号を前記アンテナ２０から送信するよう
になっている。また、前記パルス信号は単一パルスであ
っても良いが、比較的長い間隔（例えば０．０１〜１０
秒間隔程度）の繰り返しパルスを用いることも可能であ
る。繰り返しパルスを用いる場合には、伝播時間は繰り
返しパルス毎に計測し、その平均値を算出するようにし
ても良いし、あるいは繰り返される信号を利用してアナ
ログ的（例えば、コンデンサーの充電時間と電圧との関
係）に測定するようにしても良い。また、前記パルス信
号の幅は極めて短い間隔（例えば、０．０１μｓ〜１μ
ｓ）となっている。また、該パルス信号を載せる搬送波
はパルス幅に応じて通常１０〜２０００ＭＨｚ程度の電
波を使用するが、更に低い周波数または高い周波数（２
ＧＨｚ以上）であっても良い。前記移動型送信機のアン
テナは、ロッドアンテナ、ヘリカルアンテナ、コーリニ
アアンテナ、ＧＰアンテナ等の無指向性アンテナを使用
するのが好ましいが、少なくとも平面的な全方向に伝播
できるのであれば、多少の指向性を有するアンテナであ
っても使用可能である。

【０００９】前記第１の固定無線局１０には前記移動型
送信機１５からの電波信号を受信する無指向性アンテナ
からなる受信アンテナ２１と、該受信アンテナ２１に接
続された受信機２２と、該受信機２２で受信した信号の
受信時間を測定する信号受信時測定部２３と、測定され
た受信時間を基地局１４に送信する為の受信時間送信装
置２４とを有している。前記第２の固定無線局１１には
前記移動型送信機１５からの電波信号を受信する無指向
性アンテナからなる受信アンテナ２５と、該受信アンテ
ナ２５に接続された受信機２６と、該受信機２６で受信
した信号の受信時間を測定する信号受信時測定部２７
と、測定された受信時間を基地局１４に送信する為の受
信時間送信装置２８とを有している。前記第３の固定無
線局１２には前記移動型送信機１５からの電波信号を受
信する無指向性アンテナからなる受信アンテナ２９と、
該受信アンテナ２９に接続された受信機３０と、該受信
機３０で受信した信号の受信時間を測定する信号受信時
測定部３１と、測定された受信時間を基地局１４に送信
する為の受信時間送信装置３２とを有している。そし
て、前記第４の固定無線局１３には前記移動型送信機１
５からの電波信号を受信する無指向性アンテナからなる
受信アンテナ３３と、該受信アンテナ３３に接続された
受信機３４と、該受信機３４で受信した信号の受信時間
を測定する信号受信時測定部３５と、測定された受信時
間を基地局１４に送信する為の受信時間送信装置３６と
を有している。

【００１０】従って、前記第１〜第４の固定無線局１０
〜１３には極めて精度の高い時計を備えていることが必
要であり、この時計としては原子時計あるいはルビジウ
ム発振器を用いた時計を使用するのが好ましいが、粗い
測定を行う場合には恒温槽に入れた水晶発信器であって
も良い。更には、これらの時計の時刻を一定に合わせる
必要があるので、この調整は基地局１４から特定の信号
を電波、有線通信、レーザー通信、光ファイバー等で前
記固定無線局１０〜１３に特定時間毎に送って時刻を合
わせるようにしても良いし、場合によっては、別にＧＰ
Ｓ受信機を備え、宇宙に打ち上げられたＧＰＳ衛星から
の電波信号を受信して、まず各固定無線局１０〜１３の
位置を検出して、更に同時に送られる時間信号を補正し
て、各固定無線局１０〜１３の時計を合わせても良い。
また、前記移動型送信機１５からの電波信号には識別符
号信号を含むので、該識別符号信号に、共通の識別符号
と各移動型送信機１５毎の識別符号信号を備え、共通の
識別符号を含むパルス信号を受信した場合に前記固定無
線局１０〜１３が作動するようにするのが好ましく、こ
れによって他電波からの混信、誤動作を防止できる。

【００１１】前記受信時間送信装置２４、２８、３２、
３６は前記パルス信号の受信時刻を基地局１４に伝送す
るためのものであるから、有線通信（例えば、電話回
線）を用いて基地局１４の受信装置３７〜４０に送信す
る場合には、直列信号として電話で送れる音信号に変換
し、受信装置３７〜４０ではこれを解読して、受信時刻
を示すデジタル信号に変換し、メモリーすることにな
る。電波で搬送する場合には、一旦それぞれ別の周波数
（高い周波数が好ましい）に周波数変換して、それぞれ
基地局１４の受信アンテナに送り復調して、信号分を取
り出すことになる。また、前記受信時間の信号を送る方
法として、他に光ファイバーを利用する場合、レーザー
光を利用する場合がある。

【００１２】前記基地局１４には、前述した通り、第１
〜第４の受信装置３７〜４０を備え、更には前記移動型
送信機１５の電波を直接受信する無指向性の受信アンテ
ナ４１及び該受信アンテナ４１に接続される受信機４２
を備え、識別符号解読回路４３によって移動型送信機１
５によって送られる識別符号を受信するようになってい
る。前記第１〜第４の受信装置３７〜４０において受信
された時刻信号及び符号解読回路４３によって解読され
た識別符号は、コンピューター４４に入力されて信号解
析される。また、該コンピューター４４には地図情報が
記載されたＲＯＭ４５が接続されている。そして、前記
コンピューター４４は内部にＣＰＵ、必要なプログラム
を記憶するＲＯＭ、及び情報を記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ
を有し、内蔵するインターフェイス回路を介して、前記
受信装置３７〜４０及び識別符号解読回路４３の信号を
受け入れるようになっている。また、該コンピューター
４４には、ブラウン管等からなる表示器４６が接続され
てその地図及び最終出力である移動型送信機１５の位置
を表示するようになっている。

【００１３】次に、該システムの位置検出方法の基本原
理を図２、図３を参照しながら説明すると、移動型送信
機１５の位置がＰ点（ｘ、ｙ、ｚ）にあるとすると、Ｐ
点から発射した非常信号となる電波信号をＡ点（ｘ₁、
ｙ₁、ｚ₁）、Ｂ点（ｘ₂、ｙ₂、ｚ₂）、Ｃ点
（ｘ₃、ｙ₃、ｚ₃）及びＤ点（ｘ₄、ｙ₄、ｚ₄）に
ある固定無線局１０〜１３によって受信し、その時刻
（Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₃、Ｔ₄）を内蔵する精密な時計によ
って計測し、それぞれの備えるメモリーに記憶され、電
話回線で送れる直列信号に変換して、受信時間送信装置
２４、２８、３２、３６から基地局１４に送信される。

【００１４】ここで、移動型送信機１５から各固定無線
局１０〜１３まで電波信号が伝播されるまでの時間を考
察すると、図２、図３に示すように移動型送信機１５が
ある時間に電波を発射したとすると、第１〜第４の固定
無線局１０〜１３までに電波信号が到達する時間は
ｔ_A、ｔ_B、ｔ_C、ｔ_Dとなるが、移動型送信機１５が
電波を発信した時間は未明であるので、この時間は計測
できないことになる。しかしながら、前記した通りＡ点
（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）、Ｂ点（ｘ₂、ｙ₂、ｚ₂）、Ｃ
点（ｘ₃、ｙ₃、ｚ₃）及びＤ点（ｘ₄、ｙ₄、ｚ₄）
の受信時間（Ｔ₁、Ｔ₂、Ｔ₃、Ｔ₄）は分かり、空気
中を伝播する電波の速度は定数（ｃ）であるから、例え
ば、Ａ点とＤ点の受信時間の差（Ｔ₁−Ｔ₄）に定数
（ｃ）を掛ければ、Ｐ点はＡ点とＤ点から距離の差（Ｔ
₁−Ｔ₄）×ｃが一定の双曲面上にあることになる。な
お、この双曲面は２つ存在するが、Ｔ₁とＴ₄の大小を
比較すれば一方に決定される。

【００１５】次に、例えば、Ｂ点とＤ点の電波信号の受
信時間が分かっているので、Ｐ点はＢ点及びＤ点から距
離の差（Ｔ₄−Ｔ₂）×ｃが一定の一つの双曲面上にあ
ることになり、更に、Ｐ点はＣ点及びＤ点から距離の差
（Ｔ₄−Ｔ₃）×ｃが一定の一つの双曲面上にあること
になる。これらの双曲面の交点が求めるＰ点の位置とな
るが、これは一つの双曲面と他の異なる双曲面とが交わ
ると曲線（Ｍ）が決定され、更に別の双曲面と交わると
別の曲線（Ｎ）が決定されるので、曲線（Ｍ）と曲線
（Ｎ）との交点が点になるから明らかである。従って、
Ａ点（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）、Ｂ点（ｘ₂、ｙ₂、
ｚ₂）、Ｃ点（ｘ₃、ｙ₃、ｚ₃）及びＤ点（ｘ₄、ｙ
₄、ｚ₄）の電波信号の受信時刻が分かれば、連立方程
式をたてれば、前記Ｐ点（ｘ、ｙ、ｚ）の位置が３次元
的に分かることになるので、前記コンピューター４４に
よって演算させるようにしている。

【００１６】この様子を図５に示すが、コンピューター
４４によってまずＡ点（ｘ₁、ｙ₁、ｚ₁）、Ｂ点（ｘ
₂、ｙ₂、ｚ₂）、Ｃ点（ｘ₃、ｙ₃、ｚ₃）及びＤ点
（ｘ₄、ｙ₄、ｚ₄）の電波信号の到着時間及びその大
小を演算する（ステップａ）。次に、前記した如くこれ
らの条件から連立方程式を立てて移動型送信機１５の発
振地点（Ｐ点）を演算し（ステップｂ）、地図情報を記
載したＲＯＭ４５をコンピューター４４内に取り込ん
で、この上に表示する（ステップｃ）。そして、識別符
号解読回路４３によって解読された識別符号から、移動
型送信機１５を所持する人を読み出しこれを表示器４６
上に表示する（ステップｄ）。なお、読み出される情報
は、その人の住所、氏名、連絡先、電話番号、性別、年
令、血液型、その他必要な情報を表示する。なお、この
実施例においては、固定無線局が４局で移動型送信機１
５の位置を測定するようにしているが、更に多数の固定
無線局あるいは基地局を設ける場合も本発明は適用され
る。

【００１７】なお、パルス信号を用いると、非常に短時
間の内に移動型送信機の位置を特定できるが、後続する
コンピューター４４の処理に時間がかかるので、複数の
移動型送信機からの信号があった場合、平行処理ができ
ないことになる。そこで、一つの電波信号の送信があっ
た後、直ちに受信装置３７〜４０に付属するメモリーを
切替え、各移動型送信機の受信時間をその識別符号と共
に別々に記憶するようにすることが好ましい。更には、
短い時間の間に発射される異なる移動型送信機の電波信
号を複数のコンピューターを用意して処理することが好
ましい。更には、前記移動型送信機１５に、図４に示す
ように基地局からの電波（各移動型送信機を区別する識
別信号を含むのが好ましい）を受信する受信機４７を取
付け、該受信機４７が基地局等からの特別な電波を受信
した場合に、該移動型送信機１５から電波信号に相当す
る位置確認信号を発するようにすることも可能であり、
これによって、外部から該移動型送信機１５の位置を確
認することができる。

【００１８】前記実施例の移動型送信機１５を例えば、
杖等の携行具に仕込むことも可能である。また、前記固
定無線局あるいは移動型送信機の電源に太陽電池と蓄電
池を使用し、電波条件の良い場所に設置することも可能
であり、動く部分が無いのでメンテナンスフリーの固定
無線局となる。また、電波にパルス信号を使用した場合
には、反射物によって複数のパルスが受信される可能性
があり、この場合には最初のパルス信号の到着時間を測
定するが、更にこのようにしても誤差を生じる場合に
は、ある程度の実験を繰り返して障害物による補正を行
うようにするのが好ましい。

【００１９】

【発明の効果】請求項１、２記載の無線信号を利用する
発信位置検出方法は、以上の説明からも明らかなよう
に、機械装置を必要とする回転式アンテナが不要である
ので、装置が極めてコンパクト化され、故障が少なく寿
命も長い。また、回転式アンテナを使用する必要がな
く、固定アンテナで電波信号を受信した後、直ちに信号
処理できるので、電波信号の発信位置を短時間で検知す
ることができる。更には回転式アンテナでは不可能な電
波信号を発振した位置の３次元的測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る無線信号を利用する発
信位置検出方法を採用したシステムの概略ブロック図で
ある。

【図２】該システムの動作説明図である。

【図３】各電波信号の受信時間の関係を示すグラフであ
る。

【図４】移動型送信機のブロック図である。

【図５】コンピューターの動作を示すフロー図である。

【符号の説明】

１０第１の固定無線局１１第２の固定無線局１２第３の固定無線局１３第４の固定無線局１４基地局１５移動型送信機１６送信スイッチ１７パルス信号発生部１８識別符号発生部１９送信部２０アンテナ２１受信アンテナ２２受信機２３信号受信時測定部２４受信時間送信装置２５受信アンテナ２６受信機２７信号受信時測定部２８受信時間送信装置２９受信アンテナ３０受信機３１信号受信時測定部３２受信時間送信装置３３受信アンテナ３４受信機３５信号受信時測定部３６受信時間送信装置３７受信装置３８受信装置３９受信装置４０受信装置４１受信アンテナ４２受信機４３識別符号解読回路４４コンピューター４５ＲＯＭ４６表示器４７受信機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定周波数の電波信号を発する移動型送
信機と、異なる位置に配置されて前記電波信号を受信す
る受信機を備える少なくとも４の固定無線局と、少なく
とも１の基地局とを有し、前記それぞれの固定無線局に
は正確な時計を備え、前記電波信号の受信時を計測して
それぞれの固定無線局の受信時刻を前記基地局に伝え、
前記それぞれの受信時刻から前記移動型送信機の位置を
３次元的に算出することを特徴とする無線信号を利用す
る発信位置検出方法。
【請求項２】それぞれの固定無線局の受信機で受信さ
れた信号は、有線通信、電波通信または光通信によって
基地局に伝送される請求項１記載の無線信号を利用する
発信位置検出方法。