JPH07198837A

JPH07198837A - 測距方法及び測距用無線機

Info

Publication number: JPH07198837A
Application number: JP6000069A
Authority: JP
Inventors: Masuo Kobayashi; 益夫小林; Naoya Ozawa; 直也小沢
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-01-05
Filing date: 1994-01-05
Publication date: 1995-08-01

Abstract

(57)【要約】【目的】例えば、移動無線機相互間の距離を測定する
際に使用する測距方法及び測距用無線機に関し、精度の
高い測距ができる様にすることを目的とする。【構成】第１の無線局と第２の無線局が相互に複信方
式で通信を行うシステムにおいて、第１の無線局が第２
の無線局までの距離を求める際、第１の無線局と第２の
無線局は、動作を通信モードから測距モードに切替え
て、対向する局が所定周波数の無変調波を受信している
状態にした後、第１の無線局は、受信中の無変調波の波
数のカウント動作を開始すると同時に、第２の無線局に
無変調波の送信停止を要求し、無変調波の受信断を検出
した時にカウント動作を停止し、カウント動作の開始か
ら停止までのカウント値と所定周波数から距離を算出す
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、移動無線機相
互間の距離を測定する際に使用する測距方法及び測距用
無線機に関するものである。

【０００２】２点間の距離を測るには、例えば、距離測
定用符号で搬送波を変調して対象物に送信し、対象物か
ら戻って来た変調波から距離測定用符号を取り出し、２
つの符号の位相差から求めているが、この符号が高速符
号の為、広帯域無線機が必要であり、移動無線機では処
理できなかった。

【０００３】そこで、移動無線機や単一無線機などに単
純な機能を付加して、精度の高い測距ができる様にする
ことが要求されている。

【０００４】

【従来の技術】図７は従来例の構成図( 測距局) であ
る。以下、図の説明を行うが、測距を行う前提として測
距を行う測距局と中継局（図示せず）が設けられてお
り、測距局から変調波を中継局を介して折り返させるも
のとする。

【０００５】さて、測距局の変調器52は、発振器51から
の搬送波とPN符号発生器55の出力を用いてPSK 変調波を
生成しミキサに53に送出する。ミキサは周波数シンセサ
イザ56の出力が印加しているので、所定の送信周波数に
変換して送信増幅器54を介して中継局に送信する。中継
局は受信した信号を中継して測距局に送信する。

【０００６】そこで、受信増幅器61は、受信信号を増幅
してミキサ62に送出する。ミキサ62は周波数シンセサイ
ザ69の出力を用いて中間周波帯の受信信号に周波数変換
し、帯域通過フイルタ63, 中間周波増幅器64を介して復
調器65に加える。復調器はPN符号を取り出して比較器66
に加えるが、ここには送信側のPN符号発生器55の出力が
遅延部分67を介して加えられているので、遅延部分67の
遅延量を変化させて２つのPN符号を一致させるが、その
時の遅延量を遅延量計数器68で計数する。

【０００７】これにより、測距局から中継局までの電波
の往復時間が判るので、測距局から中継局までの距離が
判る。例えば、PN符号が30Mb/sの時、１ビット分が10 m
の距離に相当するので、測定の精度の点からはこの程度
のPN符号を使用する必要があるが、これにより変調波の
スペクトラムが広がり、広帯域無線機が必要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の様に、測距の精
度を上げるには、高速のPN符号を使用しなければならな
い。しかし、移動無線や単一無線の伝送帯域幅は、例え
ば、16 KHz程度しかないので、30 Mb/s の様な高速のPN
符号を使用することができず、測距の精度を上げること
ができないと云う問題があった。

【０００９】本発明は、精度の高い測距ができる様にす
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１は第１，第２の本発
明の原理構成図である。図中、SW₃は通信モードと測距
モードを切り替えるモード切替スイッチ、１は所定周波
数の無変調波を発生する無変調波発生手段、２は測距制
御手段、３は受信した所定周波数の無変調波を再生して
パルスに変換し、パルス数をカウントすると共に、無変
調波の受信が停止したことを検出した時に受信停止信号
を送出する測距受信・カウント手段である。

【００１１】第１の無線局が第２の無線局までの距離を
求める際、第１の本発明は、第１の無線局は、受信中の
無変調波の波数のカウント動作を開始すると同時に、相
手局に無変調波の送信停止を要求する。そして、無変調
波の受信断を検出した時にカウント動作を停止し、カウ
ント動作の開始から停止までのカウント値と所定周波数
から距離を算出する様にした。

【００１２】第２の本発明は、第１の無線局と第２の無
線局の測距制御手段は、自局のモード切替スイッチが測
距モードであることを検出した時、自局の動作を測距モ
ードに切替えて、無変調波発生手段の出力を対向する測
距受信・カウント手段に加えて、第１の無線局と第２の
無線局が無変調波を受信している状態にする。

【００１３】そして、第１の無線局の測距制御手段は、
無変調波の送出を停止させると同時に、測距受信・カウ
ント手段で受信中の無変調波の波数を初期値からカウン
ト動作させ、第２の無線局の測距制御手段は、受信断を
検出して無変調波の送出を停止させ、該測距局の測距制
御手段は、受信断信号を検出した時、測距受信・カウン
ト手段のカウント動作を停止させる構成にした。

【００１４】第３の本発明は、第１の無線局は、無変調
波の送信を停止して受信可能状態に切り替えると同時
に、時間Ｔのタイマを起動し、受信した無変調波の波数
のカウント動作を開始するが、該タイマの動作終了時点
から無変調波の受信断検出時点までの波数のカウント値
と所定周波数から該距離を算出する様にした。

【００１５】第４の本発明は、第１の無線局と第２の無
線局に、時間Ｔのタイマ(4) と、上記の機能部分を付加
し、第１の無線局と第２の無線局の測距制御手段は、自
局の動作を測距モードに切替え、第１の無線局の無変調
波発生手段の出力が第２の無線局の測距受信・カウント
手段に加えられている状態にする。

【００１６】そして、第１の無線局の測距制御手段は、
該無変調波発生手段からの無変調波の送出を停止させる
と同時に、該タイマを起動する。一方、第２の無線局の
測距制御手段は、該測距受信・カウント手段からの受信
断信号を検出した時点でタイマを起動させると共に、該
無変調波発生手段から無変調波をタイマが動作停止する
まで第１の無線局に送出させる。

【００１７】そこで、第１の無線局の測距制御手段は、
測距受信・カウント手段で受信中の無変調波の波数のカ
ウント動作を開始させるが、該タイマの動作が停止した
時点で、再び、初期値からカウント動作を開始させ、無
変調波の受信断信号を検出した時点で停止させる構成に
した。

【００１８】

【作用】図２は第１，第３の本発明の原理説明図で、
(a) は第１の本発明の原理説明図、(b) は第３の本発明
の原理説明図である。

【００１９】以下、図２を用いて第１，第３の本発明の
原理を説明するが、第１の無線局が第２の無線局までの
距離を求めるとする。先ず、第１の本発明は、第１の無
線局，第２の無線局の動作を測距モードに切替え、対向
する第２の無線局，第１の無線局からの所定周波数の無
変調波を受信している状態にする（第２図(a) - ,
の「イ」点より左側参照) 。

【００２０】これは、無線機の立上りや過渡的な時間を
除く為、定常状態になってから測距を開始する様にした
為である。その後、第１の無線局は測距を開始する為、
無変調波の送信を停止して受信可能状態に切り替える
（この送信停止は第２の無線局の送信停止を要求する手
段である）と同時に、受信中の無変調波の波数を初期値
からカウントする動作を開始する（第２図(a)-の
「イ」点参照) 。

【００２１】一方、第２の無線局は無変調波の受信断を
検出すると、無変調波の送信を停止するので、第１の無
線局における無変調波の受信も断になり、カウント動作
が停止する（第２図(a) の「ロ」点, 「ハ」点参照) 。

【００２２】これにより、初期値からカウント動作停止
時点のカウント値までが往復の遅延時間となる。なお、
局内の遅延時間は簡単の為に０としている。また、第２
の本発明は、上記の手順を実行する為、第１の無線局と
第２の無線局のそれぞれにモード切替スイッチSW₃,無変
調波発生手段２，測距受信・カウント手段３，測距制御
手段１を図１に示す様に設けたものである。

【００２３】次に、第３の本発明は、第１の無線局と第
２の無線局の動作を測距モードに切り替えると共に、第
２の無線局が無変調波を受信している状態にする（第２
図(b) の「イ」点左側参照) 。

【００２４】その後、第１の無線局は、測距を開始する
為に無変調波の送信を停止して受信可能状態に切り替え
ると同時に、時間Ｔのタイマを起動し、受信した無変調
波の波数のカウント動作を開始するが、タイマ動作が終
了時点で、再び、初期値からカウント動作を開始する。

【００２５】一方、第２の無線局は無変調波の受信断を
検出した時点で第１の無線局と同じ時間Ｔのタイマを起
動して無変調波を送信するが、タイマ動作終了時点で無
変調波の送信を停止する（図２(b) の「ロ」点, 「ハ」
点参照) 。

【００２６】そこで、第１の無線局は無変調波の受信断
を検出した時点でカウント動作を停止するが、初期値か
ら停止時までのカウント値が往復の遅延時間2tとなる。
また、第４の本発明は、第３の本発明の手順を実行する
為、時間Ｔのタイマの他に、第２の本発明で設けたモー
ド切替スイッチ、無変調波発生手段、測距受信・カウン
ト手段、測距制御手段を設けた。

【００２７】つまり、測距用符号として無変調波そのも
のを用いるので、従来の広帯域無線機や高速のPN符号を
用いる必要がなく、移動無線機や単一無線機などで精度
の高い測距が可能となる。

【００２８】

【実施例】図３は第１，第２の本発明の測距機能を付加
した無線機の要部構成図の一例、図４は第１，第２の本
発明の実施例の構成図（受信側）、図５は図４の動作説
明図で、(a) は測距制御手段のブロック図の一例、(b)
は検波部分のブロック図の一例、図６は第３，第４の本
発明の実施例の説明図で、(a) は構成図の一例、(b) は
(a) の動作説明図である。

【００２９】ここで、図３中の無変調波発生器11, スイ
ッチSW₄は無変調波発生手段１の構成部分、受信断検出
器31, 測距受信器32, カウンタ33は測距受信・カウント
手段３の構成部分であるが、第１の無線局と第２の無線
局は同一構成である。また、全図を通じて同一符号は同
一対象物を示す。

【００３０】以下、第１の無線局の動作を図３〜図６で
説明をするが、下記の説明では第１の無線局を測距局、
第２の無線局を相手局と云う。図３において、モード切
替スイッチSW₃がオフ状態の時はスイッチSW₁, SW₂が実
線の状態になっているので、変調器は入力した音声信号
で搬送波を変調して変調波を生成し、周波数変換器, 送
信増幅器54を介して外部に送信する。また、受信増幅器
61は受信信号を周波数変換・復調して音声信号を取り出
す。

【００３１】しかし、モード切替スイッチSW₃がオン状
態になると、測距制御手段２はスイッチSW₁, SW₂を点線
の状態に、スイッチSW₄をオン状態にするので、無変調
波発生器11からの無変調波( 例えば、30〜100 MHz 程度
の波) が送信増幅器54を介して相手局に送信される。

【００３２】一方、受信増幅器61は相手局からの無変調
波が入力すると、図４の上部に示す様に、この増幅器を
構成する帯域通過フィルタBPF₁，増幅器A₁, 帯域通過フ
イルタBPF₂, 増幅器A₂を介して図３の測距受信器32に加
える。測距受信器は図４に示す構成になっているので、
印加した無変調波は増幅器321 を通ってPLL 回路322の
構成要素であるミキサ322 に加えられる。

【００３３】ミキサには、電圧制御発振器(VCO) の出力
も加えられているので、差分周波数の信号が取り出され
て、低域通過フイルタ LPF, 増幅器A₃を介して周波数制
御信号としてVCO に加えられる。そこで、VCO から再生
無変調波が取り出される。

【００３４】なお、VCO には周波数制御部分34からバイ
アス電圧が供給されているが、このバイアス電圧はVCO
のフリーラン発振周波数が無変調波とほぼ等しくなる様
な値になっている。

【００３５】そして、取り出された再生無変調波は、増
幅器323 を通って波形整形部分でパルスに変換された
後、オン状態のスイッチSW₅を介してカウンタ331 に加
えられる。カウンタ331 は入力パルスをカウントする
が、所定期間のカウント数を処理部分332 に送出するの
で、ここでカウント数と受信周波数の波長を用いて距離
を求め、表示部分333 で表示する。なお、所定期間は図
２(a),(b) の斜線部分である。

【００３６】また、図３，図４の受信断検出器31は無変
調波の受信状態を監視しており、受信中の無変調波の断
( 相手局の送信断) を検出すれば受信断信号を測距制御
手段２に送出する。測距制御手段はこの信号が入力した
ことを検出すると、図４中のスイッチSW₅をオフ状態に
してカウンタのカウント動作を停止させる。

【００３７】ここで、測距制御手段２は図５(a) に示す
様に、NANDゲート21とインバータ22, バッファ23などか
ら構成されており、測距局の場合、スイッチSWをオンに
するとNANDゲート21がオフになるので無変調波の送出が
断となると共に、インバータ22を介して図４のカウンタ
331 をリセットして初期値にする。相手局の場合、受信
断信号でスイッチSW₉をオンにする( 図２(a),(b) 参
照) 。

【００３８】また、受信断検出器31は、図５(b) に示す
様に、ダイオードD₁, 抵抗R,コンデンサC からなる検波
部分と比較器311 から構成され、検波電圧がしきい値以
下になった時に受信断信号を測距制御手段とスイッチSW
₅に送出する。

【００３９】これにより、図２(a) に示す動作が実施可
能となる。次に、図６(b) に示す様に、測距局が送信増
幅器54を介して無変調波を相手局に送信し、相手局が測
距局からの無変調波を受信している状態で、測距局が図
６(a) 中のモード切替スイッチSW₈を点線の状態に切り
替えたとする。

【００４０】これにより、測距局の測距制御手段２´
は、SW₆ をオフにして無変調波の送信を断にすると、同
時に時間T のタイマ２の起動と、SW₇ を駆動してアンテ
ナを受信側に切り替える。

【００４１】一方、相手局は、測距局の送信断を測距局
の送信断よりも伝搬時間t だけ遅延して受信断検出器31
で検出し、これを測距制御手段２に送出する。測距制御
手段は時間T のタイマ４を起動すると共に、スイッチSW
₆, SW₇を駆動して受信状態から送信状態に切り替えて無
変調波を測距局に送出する( 図６(b) の左側参照) 。

【００４２】ここで、測距局と相手局が同じ動作時間の
タイマを使用するのは、測距局が相手局の電波停止時間
を正確に知る為である。そこで、測距局の受信増幅器61
は、相手局からの無変調波を受信して測距受信器32に送
出する。測距受信器32は上記と同様な動作をして無変調
波に対応するパルスをカウンタ33に送出するので、カウ
ンタ33は印加したパルスをカウントする。しかし、タイ
マ４が動作を停止した時点でリセットパルスをカウンタ
に送出するので、カウンタはリセットされ、初期値から
パルスをカウント開始する。

【００４３】一方、相手局はタイマ４が動作停止した
時、無変調波の送信を停止する。測距局は、無変調波の
受信断を検出した時、カウンタ動作を停止し、その時の
カウント値( 往復分の伝搬遅延時間2tに相当する) と無
変調波の波長を用いて、測距局は相手局までの距離を算
出する。

【００４４】即ち、本発明はPN符号を使用せず、無変調
波を用いて測距を行う様にしたので、広帯域無線機や測
距用の符号を用いることなく、精度の高い測距ができる
様になる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に本発明によれ
ば、単一無線機, 移動無線機に単純な機能を付加するこ
とにり、精度の高い測距ができると云う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１，第２の本発明の原理構成図である。

【図２】第１，第３の本発明の原理説明図で、(a) は第
１の本発明の原理説明図、(b)は第３の本発明の原理説
明図である。

【図３】第１，第２の本発明の測距機能を付加した無線
機の要部構成図の一例である。

【図４】第１，第２の本発明の実施例の構成図（受信
側）である。

【図５】図４の動作説明図で、(a) は測距制御手段のブ
ロック図の一例、(b) は検波部分のブロック図の一例で
ある。

【図６】第３，第４の本発明の実施例の説明図で、(a)
は構成図の一例、(b) は(a) の動作説明図である。

【図７】従来例の構成図( 測距局) である。

【符号の説明】

１無変調波発生部分２測距制御手
段３測距受信・カウント手段４タイマ SW₃ モード切替スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の無線局と第２の無線局が相互に複
信方式で通信を行うシステムにおいて、該第１の無線局
が第２の無線局までの距離を求める際、該第１の無線局
と第２の無線局は、動作を通信モードから測距モードに
切替えて、対向する局が所定周波数の無変調波を受信し
ている状態にした後、該第１の無線局は、受信中の無変
調波の波数のカウント動作を開始すると同時に、該第２
の無線局に無変調波の送信停止を要求し、該無変調波の
受信断を検出した時にカウント動作を停止し、カウント
動作の開始から停止までのカウント値と該所定周波数か
ら該距離を算出する様にしたことを特徴とする測距方
法。
【請求項２】第１の無線局と第２の無線局が相互に複
信方式で通信を行うシステムにおいて、該第１の無線局
と第２の無線局のそれぞれに、通信モードと測距モード
を切り替えるモード切替スイッチ(SW₃) と、所定周波数
の無変調波を発生する無変調波発生手段(1) と、受信し
た所定周波数の無変調波を再生してパルスに変換し、パ
ルス数をカウントすると共に、該無変調波の受信断を検
出した時に受信断信号を送出する測距受信・カウント手
段(3) と、測距制御手段(2) とを付加し、該第１の無線
局と第２の無線局の測距制御手段は、自局のモード切替
スイッチが測距モードであることを検出した時、自局の
動作を測距モードに切替え、該無変調波発生手段の出力
を対向する局の測距受信・カウント手段に加えて、該第
１の無線局と第２の無線局が無変調波を受信している状
態にした後、該第１の無線局の測距制御手段は、無変調
波の送出を停止させると同時に、測距受信・カウント手
段で受信中の無変調波の波数を初期値からカウント動作
させ、該第２の無線局の測距制御手段は、受信断を検出
して無変調波の送出を停止させ、該第１の無線局の測距
制御手段は、受信断信号を検出した時、測距受信・カウ
ント手段のカウント動作を停止させる構成にしたことを
特徴とする測距用無線機。
【請求項３】第１の無線局と第２の無線局が単信方式
で通信を行う無線システムにおいて、該第１の無線局が
該第２の無線局までの距離を求める際、該第１の無線局
と第２の無線局は、動作を測距モードに切り替えると共
に、該第１の無線局が無変調波を送信し、第２の無線局
が無変調波を受信している状態にした後、該第１の無線
局は、無変調波の送信を停止して受信可能状態に切り替
えると同時に、時間Ｔのタイマを起動し、受信した無変
調波の波数のカウント動作を開始し、該タイマの動作終
了時点から無変調波の受信断検出時点までの波数のカウ
ント値と所定周波数から該距離を算出する様にしたこと
を特徴とする測距方法。
【請求項４】第１の無線局と第２の無線局が単信方式
で通信を行う無線システムにおいて、該第１の無線局と
第２の無線局に、時間Ｔのタイマ(4) と、上記の第１，
第２のモード切替スイッチ(SW₃) 、第１，第２の無変調
波発生手段(2) 、第１，第２の測距受信・カウント手段
(3) 、第１，第２の測距制御手段(1) を付加し、該第１
の無線局と第２の無線局の測距制御手段は、自局のモー
ド切替スイッチが測距モードであることを検出した時、
自局の動作を測距モードに切替え、該第１の無線局の無
変調波発生手段の出力が第２の無線局の測距受信・カウ
ント手段に加えられている状態にした後、該第１の無線
局の測距制御手段は、該無変調波発生手段からの無変調
波の送出を停止させると同時に、該タイマを起動し、該
第２の無線局の測距制御手段は、該測距受信・カウント
手段からの受信断信号を検出した時点でタイマを起動さ
せると共に、該無変調波発生手段から無変調波をタイマ
が動作停止するまで該第１の無線局に送出させ、該第１
の無線局の測距制御手段は、測距受信・カウント手段で
受信中の無変調波の波数のカウント動作を開始させる
が、該タイマの動作が停止した時点で、再び、初期値か
らカウント動作を開始させ、無変調波の受信断信号を検
出した時点で停止させる構成にしたことを特徴とする測
距無線機。