JPH07333313A - 位置評定方法及び位置評定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被評定物の位置を評定する際に使用する位置
評定方法及び位置評定装置に関し、電波の占有帯域幅を
広げることなく、より精度の高い位置評定が行える様に
することを目的とする。 【構成】 複数の受信局が被測定物が送出した評定用パ
ルスを検出した際、各局が要した検出までの時間の時間
差情報から得られる双曲線を用いて、被測定物の位置を
評定する位置評定方法において、被測定物は、前回の評
定用パルス送出終了時点から今回の評定用パルス送出直
前までの位置変化情報を、今回の評定用パルスに付加し
て送出し、受信局は、検出した位置変化情報を用いて、
前回の評定用パルスで評定した位置からの移動距離範囲
を予測して、今回の評定用パルスによる時間差情報のう
ち、評定した位置が予測した移動距離範囲内にある時間
差情報を用いて、再度、位置を評定するように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被評定物の位置を評定
する際に使用する位置評定方法及び位置評定装置に関す
るものである。

【０００２】位置評定の方式としては、方向探知機、ロ
ラン、デッカ、ＧＰＳ(global positioning system) な
どを用いる方式が提案され、実用化されているが、比較
的狭い範囲での簡単な方式として、被測定物からの送信
パルスを複数の基地局で受信し、その受信時間の時間差
より得られる双曲線を使用して評定を行う方式が用いら
れている。

【０００３】この方式は、短時間に評定が行え、且つ、
被測定物側では評定用のパルスのみを送出するだけなの
で、ハードウェアが簡単であると云う長所があるが、外
来雑音に弱く、高S/N 比が確保できない場合は極端に評
定精度が落ちると云う短所をもっている。

【０００４】そこで、電波の占有帯域幅を広げることな
く、より精度の高い位置評定が行える様にすることが必
要である。

【０００５】

【従来の技術】図６は双曲線を用いた位置評定方法説明
図、図７は評定精度向上方法の従来例説明図で、(a) は
直線状周波数変調方式を用いた場合、(b) は複数の評定
用パルスを用いた場合である。

【０００６】以下、図６，図７の説明を行う。先ず、今
までは距離を測定するものは主として航空機・船舶など
であり、これらが自分でどの位置にあるかを測定してい
た。

【０００７】しかし、本発明の対象物は人間や自動車な
どで、これらは所定のタイムスロットに位置を評定する
為のパルスを送出するのみで、位置の評定は別の場所に
設けた基地局が収集した時間差情報より得られた双曲線
を用いて、人間や自動車などの位置を評定しようとする
ものである。

【０００８】さて、図６において、被測定物64である、
例えば、人間が位置を評定する為の評定用パルスを送出
する。一方、基地局61〜63は伝送線路65で結ばれ、各局
の時間基準は一致しているので、各基地局は受信・検出
した評定用パルスの立上り点と時間基準との間の時間、
即ち時間基準からの遅延時間を求め、例えば、基地局61
に送出するので、基地局61と２つの基地局62, 63との間
の遅延時間差が求まる。

【０００９】これにより、２つの双曲線が求まり、被測
定物の位置は２つの双曲線の交点として評定できるが、
被測定物が位置評定に使用できる周波数の占有帯域幅
は、例えば、±数KHz と決められている。

【００１０】ここで、評定精度を向上する方法の一例と
して、直線状周波数変調方法と評定用パルスを複数回、
送出して平均を求める方法などがある。前者は図７(a)
に示す様に被測定物が、周波数が低い方から高い方に直
線的に変化する変調信号でキャリアを周波数変調して直
線状周波数変調パルスを生成し、このパルスを送信する
（図７(a) の送信側参照) 。

【００１１】基地局では、受信信号を遅延時間：周波数
特性が送信側と逆特性の回路を通すと、パルス内に順番
に分散されていた周波数成分が一点に集中して急峻なイ
ンパルス状の波形となり、これのエンベロープが検出し
た評定用パルスとなる( 図７(a) の受信側参照) 。

【００１２】後者は図７(b) に示す様に、複数個の評定
用パルスを使用する場合、評定誤差が正規分布している
時は評定回数を増加して( 標本数ｎを大きくして）平均
化することにより評定誤差が減少する。しかし、評定誤
差を下げる為に評定用パルスの幅を狭くして測定回数を
増やすと、占有帯域幅が広がる。

【００１３】なお、検出した評定用パルスの立上りを利
用して遅延時間を求めるので、回線のS/N が劣化すると
極端に評定精度が低下する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記の様に、直線状周
波数変調方法は、精度を向上させる為には占有帯域幅が
広くなり電波の有効利用が難しい。また、被測定物及び
基地局のハードウエアが大規模になる。

【００１５】一方、評定用パルスを複数回, 送出して平
均を求める方法も、精度を向上させる為には占有帯域幅
が広くなり電波の有効利用が難しい。つまり、評定精度
を向上させ様とすると、上記の２つの方法は電波の占有
帯域幅が広くなり、電波の有効利用が難しいと云う課題
がある。

【００１６】本発明は電波の占有帯域幅を広げることな
く、より精度の高い位置評定が行える様にすることを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１は第１，第２の本発
明の原理説明図である。図中、１は評定用パルスを送出
する被測定物、２は同一の時間基準が与えられており、
評定用パルスを検出した時、時間基準に対する検出時点
の遅延時間を求める複数の受信局である。

【００１８】３は前回の評定用パルス送出終了時点から
今回の評定用パルス送出直前までの位置変化情報を生成
し、生成した位置変化情報を今回の評定用パルスに付加
して送出する位置変化情報生成・付加手段、４は位置変
化情報を検出する位置変化情報検出手段である。

【００１９】５は位置変化情報検出手段の出力を用い
て、前回の評定用パルスで求めた被測定物の位置からの
移動距離範囲を予測し、今回の評定用パルスで評定した
位置が予測した移動距離範囲内にある時間差情報を用い
て、再度、位置を評定する比較・評定手段である。

【００２０】そして、被測定物は、前回の評定用パルス
送出終了時点から今回の評定用パルス送出直前までの位
置変化情報を、該今回の評定用パルスに付加して送出
し、受信局は、検出した位置変化情報を用いて、前回の
評定用パルスで評定した位置からの移動距離範囲を予測
して、今回の評定用パルスによる時間差情報のうち、評
定した位置が予測した移動距離範囲内にある時間差情報
を用いて、再度、位置を評定する様にした。

【００２１】

【作用】図２は図１の動作説明図で、(a) は今回の評定
位置が予想移動距離範囲内にある場合、(b) は今回の評
定位置が予想移動距離範囲内にある場合である。

【００２２】上記の様に、測定データの誤差の分布が正
規分布している場合、３σより外れた測定データが現れ
るが、従来は全てのデータを平均化するので、これらの
データにより評定結果の精度が劣化する。

【００２３】本発明は、３σより外れたデータが少なけ
れば少ない程、評定結果の精度は向上する筈であると考
え、この様なデータを排除する為、被測定物に、例え
ば、加速度センサを有する位置変化情報生成・付加手段
を設けた。

【００２４】そこで、被測定物は位置変化情報生成・付
加手段で、前回の評定用パルス送出終了時点から今回の
評定用パルス送出開始直前迄の位置変化情報を求め、こ
れをコード化して評定用パルスに付加して送出する。

【００２５】特定基地局（位置の評定を行う基地局を云
う）は、図２に示す様に、前回の評定位置（図２のP
点) とコード化した情報を復号・解析して、前回の評定
位置からの予想移動距離範囲に対応する円を求める。

【００２６】そして、今回の複数個の評定用パルスを用
いて位置を評定するが、評定した位置が円内にあればそ
の評定用パルスを残し、円外にあればその評定用パルス
は除く。そこで、残した評定用パルスの時間差情報を平
均化して、再度、位置を評定する。これにより、電波の
占有帯域幅を広げずに、より精度の高い位置評定が行え
る。

【００２７】即ち、前回の評定位置からの予想移動距離
範囲を利用することにより、低S/N時の評定精度の向上
や、フェージングなどによって極端な誤差を含んだ時間
差データを用いた為に生ずる有り得ない位置評定の防止
などが可能となる。

【００２８】

【実施例】図３は第１〜第３の本発明の実施例の構成図
（被測定物）、図４は図３の動作説明図、図５は第１〜
第３の本発明の実施例の構成図（基地局）である。

【００２９】なお、図３中の点線部分は位置変化情報生
成・付加手段３の構成要素、図５中の点線部分は位置変
化情報検出手段４の構成部分である。また、図４中の左
側の符号は図３中の同じ符号部分の波形を示す。

【００３０】以下、位置評定用パルスの個数は10、被測
定物状態コード( 請求項の位置変化情報に対応する) は
３ビットとして、図３〜図５を説明する。先ず、運用開
始前に被測定物に時間設定の為のパルスが送られる。被
測定物はタイマを持っているので、このパルスを用いて
自分で送信用タイムスロットを生成する。なお、被測定
物が複数ある場合は、タイムスロット番号が割り当てら
れるので、割り当てられた番号のタイムスロット内で送
信用タイムスロットを生成する。

【００３１】さて、図３中のタイマ34b は、H レベルの
評定用パルス送信タイムスロットをパルス変調制御部分
38と位置変化情報生成・付加手段３に送出する（図４-
参照) 。

【００３２】そこで、パルス変調制御部分38は、例え
ば、図４- に示す様な10個の評定用パルスを生成し
て、順次、ORゲート39を介してスイッチ12に加え、この
スイッチをオン/ オフする。スイッチ12には高周波発振
器11からのキャリアが加えられているので、図４- の
左側に示す様に10個のバースト信号が、順次、増幅器13
を介して送信される。

【００３３】一方、加速度センサ31は、被測定物が移動
中、正/ 負の符号が付いた( 以下、極性符号付きと省略
する) センサ出力をアナログ/ デイジタル(A/D) 変換部
分32に送出する。また、タイマ34a も、前回の評定用パ
ルス送出終了時点から今回の評定用パルス送出直前まで
の間、サンプリングパルスを生成してA/D 変換部分と移
動距離計算処理部分33に送出する。

【００３４】そこで、A/D 変換部分32は、印加したサン
プリングパルスを用いて極性符号付きセンサ出力をディ
ジタル信号に変換して移動距離計算処理部分33に送出す
るので、この処理部分はディジタル化された極性符号付
きセンサ出力を用いて (1/2)αt² の値( 時間t の間の
移動距離) を求め、移動距離積算部分35に送出する。

【００３５】ここで、αは加速度、t はサンプリングパ
ルスの周期である。移動距離積算部分35は、印加してい
る評定用パルス送信タイムスロットがH レベルの間、移
動距離計算処理部分33の出力を積算して積算結果を距離
- コード変換部分36に加える。

【００３６】距離- コード変換部分36は、様々な積算結
果に対応する被測定物状態コードのテーブルを持ってい
るので、対応する被測定物状態コード（例えば、"0 1
0" )を取り出してコード変調制御部分37に送出する。

【００３７】コード変調制御部分37は、タイマ34b から
の出力を用いて、評定用パルスの後部に" 0 1 0 " の被
測定物の状態コードが付加される様にORゲート39を介し
てスイッチ12をオン/ オフする。そこで、図４- の右
側に示す様に、高周波発振器11からのキャリアは状態コ
ードに対応するバースト信号が増幅器13を介して送信さ
れる。

【００３８】次に、図５に示す特定基地局のパルス検出
部分22は、増幅器21が送出する受信信号から評定パルス
を検出して、遅延時間検出部分23とコード→距離変換部
分41に送出する。

【００３９】遅延時間検出部分23には、各基地局の時間
基準と同一の時間基準と、評定用パルスが挿入されたタ
イムスロットの位置を示すタイマ24の出力が加えられて
いるので、時間基準と評定用パルスの立上り点との間の
遅延時間を求めて双曲線演算部分26に送出する。また、
他基地局遅延時間収集部分25は基地局間伝送路を介し
て、他の基地局の遅延時間を収集して双曲線演算部分26
に送出する。

【００４０】双曲線演算部分26は「相異なる２局で受信
した電波の遅延時間差（または位相差）が一定の軌跡は
各局を焦点とする双曲線群になる」と云う周知の双曲線
方法の原理を用いて、従来例と同様に、２つ基地局間の
遅延時間差( 請求項の時間差情報に対応する) を求め、
被測定物の位置を評定して比較・評定処理部分５に送出
する。

【００４１】一方、コード→距離変換部分41には、被測
定物状態コードが挿入されたタイムスロットの位置を示
すタイマ42の出力が加えられているので、この出力を利
用して被測定物状態コードを抽出した後、内蔵するコー
ド→距離変換テーブルを用いて状態コードを移動距離に
変換して同様に比較・補正処理部分５に送出する。

【００４２】比較・評定処理部分５は、入力した前回の
評定位置と、前回の評定用パルス送出終了時点から今回
の評定用パルス送出直前までの被測定物の移動距離とを
用いて、前回の評定位置を中心とし、移動距離を半径と
する予想移動距離範囲の円を描く（図２参照）。

【００４３】そして、今回の遅延時間差から選出した評
定位置が円外であればこの遅延時間差は除き、円内であ
れば遅延時間差を残す。そして、残った遅延時間差を平
均化して、再度、位置を評定し、評定した位置が円内に
入ることを確認したら今回の評定用パルスによる位置評
定は終了する。

【００４４】即ち、判定条件として大きく分けて、次の
３条件が考えられる。 (1) 状態コードの解析結果、被測定物が移動していなか
った場合 この場合は前回の計算に使用したデータと今回求めたデ
ータとの平均処理を行うことにより、標本化数が２倍に
なる為、評定精度が高くなる。 (2) 双曲線方法による評定結果が予想移動距離範囲の内
側の場合 この場合は評定結果をそのまま使用する。 (3) 双曲線方法による評定結果が予想移動距離範囲の外
側の場合 遅延時間差に範囲外となった要因が含まれているので、
遅延時間差の選別を範囲内に入るまで行う。また、複数
の双曲線が引ける場合は、範囲内に入るものを使用す
る。

【００４５】上記の様に、双曲線方法による位置評定に
対して、被測定物の予想移動距離範囲を考慮することに
より、より高精度な評定が行える様になる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に本発明によれ
ば、電波の占有帯域幅を広げることなく、より精度の高
い位置評定が行えると云う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１，第２の本発明の原理説明図である。

【図２】図１の動作説明図で、(a) は今回の評定位置が
予想移動距離範囲内にある場合、(b) は今回の評定位置
が予想移動距離範囲内にある場合である。

【図３】第１〜第３の本発明の実施例の構成図（被測定
物）である。

【図４】図３の動作説明図である。

【図５】第１〜第３の本発明の実施例の構成図（基地
局）である。

【図６】双曲線を用いた位置評定方法説明図である。

【図７】評定精度向上方法の従来例説明図で、(a) は直
線状周波数変調方式を用いた場合、(b) は複数の評定用
パルスを用いた場合である。

【符号の説明】

１ 被測定物 ２ 受信局 ３ 位置変化情報生成・付加手段 ４ 位置変化情
報検出手段 ５ 比較・評定手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の受信局が被測定物が送出した評定
   用パルスを検出した際、各局が要した検出までの時間の
   時間差情報から得られる双曲線を用いて、該被測定物の
   位置を評定する位置評定方法において、 該被測定物は、前回の評定用パルス送出終了時点から今
   回の評定用パルス送出直前までの位置変化情報を、該今
   回の評定用パルスに付加して送出し、該受信局は、検出
   した位置変化情報を用いて、前回の評定用パルスで評定
   した位置からの移動距離範囲を予測して、該今回の評定
   用パルスによる時間差情報のうち、評定した位置が予測
   した移動距離範囲内にある時間差情報を用いて、再度、
   位置を評定する様にしたことを特徴とする位置評定方
   法。
2. 【請求項２】 評定用パルスを送出する被測定物(1)
   と、同一の時間基準が与えられており、該評定用パルス
   を検出した時、該時間基準に対する検出時点の遅延時間
   を求める複数の受信局(2) を設け、 該複数の受信局のうちの特定受信局が、他の受信局の遅
   延時間を収集して自局の遅延時間との差分を取った時間
   差情報から得られる双曲線を用いて、被測定物の位置を
   評定する位置評定装置において、 該被測定物に、前回の評定用パルス送出終了時点から今
   回の評定用パルス送出直前までの位置変化情報を生成
   し、生成した位置変化情報を該今回の評定用パルスに付
   加して送出する位置変化情報生成・付加手段(3) を、 該受信局に、位置変化情報を検出する位置変化情報検出
   手段(4) と、該位置変化情報検出手段の出力を用いて、
   前回の評定用パルスで求めた被測定物の位置からの移動
   距離範囲を予測し、今回の評定用パルスで評定した位置
   が予測した移動距離範囲内にある時間差情報を用いて、
   再度、位置を評定する比較・評定手段(5) とを設けたこ
   とを特徴とする位置評定装置。
3. 【請求項３】 上記位置変化情報生成・付加手段が、加
   速度センサと、演算部分と、様々な移動距離を対応する
   コードに変換する変換テーブルとを有し、該演算部分
   が、該加速度センサの出力を利用して移動距離を求めた
   後、変換テーブルから対応するコードを読み出して所定
   の時間に送出する構成にしたことを特徴とする請求項２
   の位置評定装置。