WO2015145993A1 - 無線装置、距離推定システム、位置推定システム、距離推定方法、位置推定方法、距離推定プログラム記録媒体、位置推定プログラム記録媒体 - Google Patents

無線装置、距離推定システム、位置推定システム、距離推定方法、位置推定方法、距離推定プログラム記録媒体、位置推定プログラム記録媒体 Download PDF

Info

Publication number
WO2015145993A1
WO2015145993A1 PCT/JP2015/001065 JP2015001065W WO2015145993A1 WO 2015145993 A1 WO2015145993 A1 WO 2015145993A1 JP 2015001065 W JP2015001065 W JP 2015001065W WO 2015145993 A1 WO2015145993 A1 WO 2015145993A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pulse signal
timing pulse
wireless device
delay time
signal
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/001065
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕之 井倉
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to JP2016509964A priority Critical patent/JPWO2015145993A1/ja
Priority to US15/127,093 priority patent/US20170115375A1/en
Publication of WO2015145993A1 publication Critical patent/WO2015145993A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0284—Relative positioning
    • G01S5/0289—Relative positioning of multiple transceivers, e.g. in ad hoc networks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted

Definitions

  • the present invention relates to a wireless device, a distance estimation system, a position estimation system, a distance estimation method, a position estimation method, a distance estimation program recording medium, and a position estimation program recording medium.
  • Patent Document 1 discloses a method using radio wave intensity. Since the radio wave intensity is inversely proportional to the square of the distance, the distance can be estimated if the radio wave intensity of the transmission source is known. If this method is used, if there are three or more wireless devices, it is possible to estimate the relative positional relationship.
  • GPS Global Positioning System
  • A-GPS Assisted-GPS
  • OTDOA Observed Time Difference Of Arrival
  • Patent Document 1 has a problem that the positional accuracy is low. This is because the radio field intensity is greatly affected by the surrounding environment.
  • the method of measuring the absolute position including Patent Document 2 has a problem that it takes time for processing. Although A-GPS is shorter than GPS, it takes several tens of seconds for initial positioning and several seconds for updating. Furthermore, these systems are based on the assumption that the time is synchronized between base stations, and a mechanism for time synchronization and an accurate clock are required. In a normal wireless device, a delay time unique to the wireless device exists in the transmission circuit and the reception circuit. For this reason, it has been difficult to accurately measure the true propagation time when radio waves propagate between apparatuses. And the error of the measured propagation time has caused the error in position estimation.
  • the effect of the present invention is that the relative positional relationship between a plurality of wireless devices can be obtained accurately and quickly.
  • FIG. 18 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention.
  • the radio apparatus u includes an RF (Radio Frequency) signal transmission unit 101, an RF signal reception unit 102, a loopback path 103, an antenna 104, and a control unit 105.
  • the control unit 105 includes a timing pulse signal transmission unit 106, a timing pulse signal reception unit 107, a delay time reception unit 108, and a distance estimation unit 109.
  • the RF signal transmission unit 101 transmits the signal input from the control unit 105 to the antenna 104 and the loopback path 103 as an RF signal.
  • the RF signal receiving means 102 receives the RF signal input from the antenna 104 and the loopback path 103 and outputs it to the control unit 105.
  • the loopback path 103 loops back the RF signal transmitted from the RF signal transmitting unit 101 and inputs it to the RF signal receiving unit 102.
  • Timing pulse signal transmission means 106 generates a timing pulse signal and transmits it to the RF signal transmission means 101.
  • Timing pulse signal receiving means 107 receives the timing pulse signal transmitted from the RF signal receiving means 102.
  • timing pulse signals received by the timing pulse signal receiving means 107 There are two types of timing pulse signals received by the timing pulse signal receiving means 107. One is a first timing pulse signal transmitted by itself and looped back. The other is a second timing pulse signal transmitted from a second wireless device located at a location different from itself. The second timing pulse signal is transmitted by the second radio apparatus when the first timing pulse signal is received.
  • Delay time receiving means 109 receives as information the delay time from when the second radio apparatus receives the first timing pulse signal until it transmits the second timing pulse signal.
  • the wireless device u can accurately and quickly estimate the distance to the second wireless device. This is because the delay time required for transmission / reception occurring inside the wireless device can be offset and the time for propagation of radio waves from the wireless device u to the second wireless device can be accurately obtained.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
  • the radio apparatus u of the present embodiment includes a timing pulse signal transmission unit 1, a reception unit 2, a loopback path 3 and a control unit 4.
  • the control unit 4 includes a response timing pulse signal transmission unit 5, a delay time measurement unit 6, a delay time transmission unit 7, and a distance estimation unit 8.
  • Timing pulse signal transmission means 1 transmits the first timing pulse signal with itself as the first wireless device.
  • the loopback path 3 loops back the first timing pulse signal to the receiving means 2.
  • the receiving means 2 receives an external signal and a first timing pulse signal input from the loopback path 3.
  • the control means 4 controls each part of the wireless device u and has a function of estimating the distance from the second wireless device located at a location different from itself using the signal received by the receiving means 2.
  • the response timing pulse signal transmission unit 5 transmits a response timing pulse signal when the reception unit 2 receives the timing pulse signal transmitted to itself.
  • the delay time measuring means 6 measures the delay time from when the timing pulse signal addressed to itself is received until the response timing pulse signal is transmitted.
  • the delay time transmitting means 7 transmits the delay time measured by the delay time measuring means 6 to the second wireless device to be estimated.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
  • the radio apparatus u includes identification information adding means 9 that adds identification information to the timing pulse signal.
  • the identification information is information for identifying the first timing pulse signal and the response timing pulse signal.
  • the format of the identification information is arbitrary, for example, when communication is performed by a spread spectrum method, a method of encoding both with different spread codes can be used.
  • the identification information providing unit 9 is provided in the timing pulse signal transmission unit 1, but it may be provided in the control unit 4 or the response timing pulse signal transmission unit 5.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is a distance estimation system using two wireless devices u of the first embodiment.
  • the wireless device 0u 0 and the wireless device 1u 1 are located at a distance. According to this configuration, the distance can be accurately estimated by transmitting and receiving timing pulse signals to each other.
  • the timing pulse signal transmission unit is represented by u (TX)
  • the timing pulse signal reception unit is represented by u (RX).
  • the timing pulse signal transmission unit and the reception unit of the wireless device 1u 1 are denoted as u 1 (TX) and u 1 (RX), respectively.
  • the wireless device 0u 0 transmits a timing pulse signal M0 from u 0 (TX).
  • M0 is input to the RF signal transmission unit 101, and the RF signal transmission unit 101 outputs a timing pulse signal M0 as an RF signal dt 0 after M0 is input.
  • M 0 is input to the RF signal receiving unit 102 by loop back, and u 0 (RX) receives M 0 after dr 0 from that time. That M0 reaches the u 0 (RX) from the transmission of the u 0 (TX) is M0 after dt 0 + dr 0.
  • M0 also arrives at the wireless device 1u 1 in the time D 01 in which radio waves propagate between wireless devices after being transmitted by the RF signal transmitting means 101.
  • the RF signal receiving unit 102 receives M0, and u 1 (RX) receives M0 after the delay time dr 1 . That is, M0 reaches u 1 (RX) of wireless device 1u 1 after delay time dt 0 + D 01 + dr 1 after being transmitted at u 0 (TX).
  • the wireless device u 1 generates and transmits the second timing pulse signal M 1 using the reception of M 0 as a trigger.
  • P 1 be a delay time from when u 1 (RX) receives M0 until u 1 (TX) sends M1.
  • u 1 (RX) receives M 1 after delay time dt 1 + dr 1 after u 1 (TX) transmits M 1 by loopback.
  • M1 also reaches the wireless device 0u 0 it takes the delay time D 01 after being transmitted by the RF signal transmitter 101 to propagate between wireless devices.
  • the delay time dr 0 is required after the RF receiving means receives the signal, and u 0 (RX) receives M 1.
  • the time from when M 0 is transmitted at u 0 (TX) until u 0 (RX) receives M 1 is dt 0 + a 01. + Dr 0 .
  • the time from when M0 is transmitted at u 0 (TX) until u 0 (RX) receives M1 is also dt 0 + D 01 + a 11 + D. 01 + dr 0 . That is, the following relationship is established. Since dt0 and dr0 cancel each other on the left and right sides of the equation (1), the following equation is obtained.
  • the time D 01 during which the radio wave propagates can be obtained as a value that does not depend on the delay time (dt, dr) generated inside the wireless device. Then, assuming that the speed of light (radio wave) is c and the distance between the wireless devices u 0 and u 1 is L 01 , L 01 is obtained from the following equation.
  • a 01 In the above equation are measured in the wireless device 0u within 0, a 11 is measured by the wireless device 1u within 1. That is, since a 01 and a 11 are independently, it is not necessary time synchronization between the two wireless devices u 0 and u 1.
  • time synchronization between wireless devices is not required, and the distance between two wireless devices is accurately determined without being affected by delay time within the wireless device. Can be estimated.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a radio apparatus u used in this embodiment.
  • the radio apparatus u of the present embodiment has a position estimation unit 10.
  • the distance between wireless devices can be accurately obtained by using the wireless device of the second embodiment. Therefore, if there are three or more wireless devices separated from each other, the relative positional relationship can be estimated by calculation from the distance between the wireless devices.
  • the position estimation means 10 is a means for performing this estimation.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the principle of position estimation.
  • Three wireless devices u 0 , u 1 , u 2 are located at separate locations. Assuming that the distance between u 0 and u 1 is L 01 , the distance between u 1 and u 2 is L 12 , and the distance between u 0 and u 2 is L 02 , the respective distances are the times D 01 and D 12 during which the radio waves propagate. , D 02 and the speed of light c.
  • the position estimation is roughly divided into three stages, a delay time measurement stage, a data collection stage, and a data analysis stage, as shown in FIG.
  • the delay time measurement stage timing pulse signals are sequentially transmitted from the wireless devices u, and the time difference between the received timing pulse signals, that is, the delay time is measured.
  • the data collecting step collects time difference data measured one wireless device, for example, u 0.
  • the propagation time of the radio wave between the wireless devices is calculated from the collected time difference data, the distance between the wireless devices is obtained from the propagation time, and the positional relationship is estimated.
  • phase # 1 the timing pulse signal M0 is sent from u 0 to u 1, u 2.
  • phase # 2 the timing pulse signal M0 is sent from u 1 to u 2, u 0.
  • phase # 3 the timing pulse signal M0 is sent from the u 2 to u 0, u 1. Note that as u 0 initially sends a timing pulse signal M0, u 1 sends a timing pulse signal M1 as a trigger for reception of M0, u 2 transmits a timing pulse signal M2 for reception of M1 as a trigger Rules are set in advance.
  • the wireless device on the receiving side needs to identify the transmission source of each timing pulse signal. For this reason, an identification means is added to the timing pulse signal, but the method is arbitrary. For example, when the spread spectrum method is used, the transmission source wireless device can be identified by using a different spreading code for each wireless device.
  • FIG. 9 is a timing chart showing timing pulse signal transmission / reception operations of the three radio apparatuses u 0 , u 1 , u 2 .
  • u 0 (TX) is a timing pulse signal transmission unit of radio apparatus u 0
  • u 0 (RX) is a timing pulse signal reception unit
  • u 1 is a timing pulse signal transmission unit of u 1. (TX),.
  • the first timing pulse signal is denoted as M0
  • the second timing pulse signal is denoted as M1
  • the third timing pulse signal is denoted as M2.
  • M0 is transmitted from the timing pulse signal transmission unit u 0 (TX) of the wireless device u 0 .
  • M0 after a delay time dt 0 passing through the RF signal transmitter, is input to the RF signal receiving means of the wireless device u 0, reaches the u 0 (RX) after a delay time dr 0. Further, after the delay time D 01 + dr 1, it reaches the timing pulse signal receiving means u 1 (RX) of the wireless device u 1 , and reaches the timing pulse signal receiving means u 2 (RX) of the wireless device u 2 after the delay time D 02 + dr 2. .
  • phase # 2 radio equipment u 1 As triggered by the timing pulse signals M0 reached the u 1 (RX), the timing pulse signal M1 is generated.
  • P 1 be the delay time from when M0 reaches u 1 (RX) to when M1 is generated.
  • M1 is sent from the RF signal transmitting unit of the radio apparatus u 1 after a delay time dt 1.
  • M1 transmitted from the RF signal transmission unit of the wireless device u1 reaches u 1 (RX) after a delay time dr 1 due to loopback. Further, u 2 (RX) is reached after delay time D 12 + dr 2 , and u 0 (RX) is reached after delay time D 01 + dr 0 .
  • the timing pulse signal M1 is a timing pulse signal M2 is produced as a trigger that it has reached the u 2 (RX).
  • P 2 be a delay time from when u 2 (RX) receives M1 to when M 2 is generated.
  • M2 is sent from the RF signal transmitting unit after the delay time dt 2.
  • M2 reaches u 2 (RX) after a delay time dr 2 passing through the RF signal receiving means due to loopback. Further, u 1 (RX) is reached after delay time D 12 + dr 1 , and u 0 (RX) is reached after delay time D 02 + dr 0 . Thus, the delay time measurement is completed.
  • each delay time measured is transmitted one wireless device u, for example u 0. And it moves to data analysis.
  • the difference between the time when M0 arrives at u 1 (RX) and the time when M1 arrives is a 11
  • the difference between the time when M1 arrives and the time when M2 arrives is a 12 .
  • a 21 be the difference between the time when M0 has reached u 2 (RX) and the time when M1 has arrived
  • a 22 be the difference between the time when M1 has arrived and the time when M2 has arrived.
  • the distance between the respective wireless devices can be obtained. If the distance between u 0 and u 1 is L 01 , the distance between u 1 and u 2 is L 12 , and the distance between u 0 and u 2 is L 02 , then the distance between each wireless device is It is obtained by the following formula.
  • This equation does not include the delay time (dr 0 , dr 1 , dr 2 ) of the receiving means 2 and the delay time (dt 0 , dt 1 , dt 2 ) of the loopback. For this reason, a time measurement error due to a delay in the wireless device does not occur. Therefore, it is possible to measure the distance between wireless devices with high accuracy. And as demonstrated in FIG. 6, relative positional relationship can be estimated from the distance of three radio
  • a 01 and a 02 are measured only at the wireless device 0u 0, the wireless device 1u 1, it is measured independently of the time measuring means of the radio device 2u 2.
  • a 11 and a 12 are measured only by the wireless device 1u 1
  • a 21 and a 22 are measured only by the wireless device 2u 2. Therefore, in this embodiment, it is not necessary to synchronize the time between wireless devices.
  • FIG. 10 is a diagram showing a topology when the fourth wireless device 3u3 is added to the topology formed by the three wireless devices.
  • the wireless device 3u 3 transmits the timing pulse signal M3 triggered by the reception of the timing pulse signal M2 from the wireless device 2u 2 (phase # 4). Then, the measured delay time of the timing pulse signal M3 until received by each wireless device u, collected as the delay time information, for example the u 0.
  • FIG. 11 is a diagram showing the topology when the fifth wireless device u 4 is further added.
  • the wireless device u 4 transmits the timing pulse signal M 4 triggered by the reception of the timing pulse signal M 3 from the wireless device u 3 (phase # 5). Then the same procedure as above description, and u 4, the distance L 34 between the distance L 24, u 3 and the distance L 14, u 2 and the distance L 04, u 1 and u 0, it is obtained, respectively Can do. As a result, the relative positions of the five wireless devices can be estimated.
  • the relative position between the wireless devices can be accurately determined by transmitting and receiving the timing pulse signal M by the relay method regardless of the number of wireless devices. It can be estimated quickly.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a specific configuration example of the delay measurement circuit 2c.
  • a configuration using a timing pulse signal that is spectrum-spread using a spreading code is shown.
  • the timing pulse signal converted into the baseband signal by the receiving means 2 is set as input data 12.
  • Input data 12 (for example, I / Q data, In-Phase / Quadrature-Phase data) is input to the matched filter 13 as a vector value.
  • the correlation coefficient generation circuit 14 gives the correlation coefficient for the timing pulse signal to the matched filter 13 and calculates the cross-correlation vector value.
  • the cross-correlation vector value is converted into electric power by the power calculation circuit 15 to generate a power profile.
  • This power profile is a waveform having a peak value.
  • the time when this peak occurs is measured using the peak detection circuit 16.
  • the arrival time of the timing pulse signal can be obtained from the output data 17 of the peak detection circuit 16.
  • the power profile has a waveform as shown in FIG. 14, for example, and a peak indicating the maximum value in the figure is detected as a peak 18.
  • FIG. 15 shows a specific configuration example of the matched filter 13.
  • the matched filter 13 receives a baseband signal of a timing pulse signal as input data 12 (x0, x1, x2,).
  • the input data 12 is latched by a plurality of flip-flops 19 (FF).
  • the value latched by each flip-flop 19 and the correlation coefficient C (C0, C1, C2, C3) are multiplied by the complex multiplier 20, the sum is calculated by the adder 21, and the cross-correlation vector is output data.
  • 17 (y0, y1, y2,...) Is output.
  • FIG. 16 is a block diagram showing a configuration example of the receiving circuit 2b used in the receiving means 2.
  • the example given here is a superheterodyne RF circuit.
  • the input signal 22 is input to the band pass filter 23.
  • a signal of a target frequency is selected by the band pass filter 23, amplified by the low noise amplifier 24, and passed through the band pass filter 23 again.
  • the mixer 25 multiplies the high frequency of the local oscillator 26 and transmits only the necessary signal down-converted by the low-pass filter 27.
  • the quadrature demodulator 28 separates the I component and the Q component.
  • high-frequency components are cut from the respective signals by the low-pass filters 27 a and 27 b and amplified by the amplifier 29.
  • the waveform is shaped by the low-pass filters 27c and 27d, converted into a digital signal by the AD converter 30 (Analog-to-Digital Converter), and the baseband output signal 31 composed of the I component and the Q component can be obtained.
  • AD converter 30 Ana
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration example of the transmission circuit 1b.
  • I component and Q component signals are respectively input to the AD converter 30.
  • the digital signal is converted into an analog signal.
  • the signal is shaped by a low-pass filter 27e, 27f into a predetermined band and then modulated by the quadrature modulator 33.
  • the waveform is shaped into a predetermined band by the low-pass filter 27g.
  • the frequency is converted by the mixer 25, passed through the band-pass filter 23 that passes only the up-converted transmission frequency, and amplified by the low noise amplifier 24.
  • a signal having a transmission frequency is selected from the amplified signal by the band-pass filter 23 and is output as the output signal 34.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

[課題]複数の無線装置間の距離や相対的な位置関係を正確かつ迅速に推定する。 [解決手段]無線装置は、ＲＦ信号送信手段と、ＲＦ信号受信手段と、ループバックパスと、制御手段と、を有する。制御手段は、タイミングパルス信号送信手段と、タイミングパルス信号受信手段と、遅延時間受信手段と、距離推定手段と、を有する。ループバックパスは、ＲＦ信号送信手段から送信されたＲＦ信号をＲＦ信号受信手段にループバックする。無線装置が第１のタイミングパルス信号を送信し、第２の無線装置がこれを受信すると、第２の無線装置は、受信を契機として第２のタイミングパルス信号を送信する。さらに第１のタイミングパルス信号を受信してから第２のタイミングパルス信号を送信するまでの遅延時間を送信する。距離推定手段は、受信した第１、第２のタイミングパルス信号と、遅延時間と、に基づいて、無線装置間の距離を推定する。

Description

無線装置、距離推定システム、位置推定システム、距離推定方法、位置推定方法、距離推定プログラム記録媒体、位置推定プログラム記録媒体
　本発明は、無線装置、距離推定システム、位置推定システム、距離推定方法、位置推定方法、距離推定プログラム記録媒体、位置推定プログラム記録媒体、に関する。
　複数の無線装置が存在する場合に、無線装置同士の距離や相対的な位置関係を迅速に把握したいというニーズが存在する。このニーズに応える技術が種々開示されている。
　例えば特許文献１には電波強度を用いる方法が開示されている。電波強度は距離の２乗に反比例するため、発信源の電波強度が分かれば距離を推定することができる。この方法を用いれば３つ以上の無線装置があれば、相対的な位置関係を推定することが可能となる。
　また、各々の絶対位置を把握することにより、相対的な位置関係を求めることも可能である。絶対位置を求める最も代表的なシステムにＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）がある。ただし、ＧＰＳでは計測に時間とハードウェアリソースを要する。このため、基地局から補助情報を提供するＡ－ＧＰＳ（Ａｓｓｉｓｔｅｄ－ＧＰＳ）が開発され、携帯電話サービスなどで広く利用されている。さらに特許文献２では、Ａ－ＧＰＳと、複数の基地局からの電波の到達時間差を利用するＯＴＤＯＡ（Ｏｂｓｅｒｖｅｄ　Ｔｉｍｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　Ｏｆ　Ａｒｒｉｖａｌ）などと、を組み合わせて測位精度の向上を図っている。
特許第３１６５３９１号公報 特表２０１３－５３４０７６号公報
　しかしながら、特許文献１の技術には、位置精度が低いという問題があった。これは電波強度が周辺環境に大きく影響を受けるためである。
　また、特許文献２を始めとする絶対位置を測定する方法では、処理に時間を要するという問題点があった。Ａ－ＧＰＳではＧＰＳに比べ短縮されてはいるものの、初回測位に数十秒、更新にも数秒程度の時間を要する。さらに、これらのシステムは、基地局間で時刻が同期していることが前提になっており、時刻同期のための仕組みや正確な時計が必要となる。また、通常の無線装置では、送信回路、受信回路に、その無線装置固有の遅延時間が存在する。このため、電波が装置間を伝搬する時の、真の伝搬時間を正確に測定することが困難であった。そして、測定した伝搬時間の誤差が位置推定に誤差を生じる原因となっていた。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、複数の移動体の相対位置を正確かつ迅速に推定する方法を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するため、本発明の無線装置は、ＲＦ信号を送信するＲＦ信号送信手段と、ＲＦ信号を受信するＲＦ信号受信手段と、前記ＲＦ信号を送受信するアンテナと、前記ＲＦ信号送信手段が送信したＲＦ信号を前記ＲＦ信号受信手段にループバックするループバックパスと、前記ＲＦ信号送信手段と前記ＲＦ信号送信手段ととの間で信号を授受する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記ＲＦ信号送信手段にタイミングパルス信号を送信するタイミングパルス信号送信手段と、前記ＲＦ信号受信手段からタイミングパルス信号を受信するタイミングパルス信号受信手段と、自身を第１の無線装置として送信した第１のタイミングパルス信号の受信をトリガとして第２のタイミングパルス信号を送信する第２の無線装置から前記第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号を受信してから前記第２のタイミングパルス信号を送信するまでの遅延時間を受信する遅延時間受信手段と、前記第１のタイミングパルス信号と前記第２のタイミングパルス信号と前記遅延時間とに基づいて自身と前記第２の無線装置との距離を推定する距離推定手段と、を有する。
　本発明の効果は、複数の無線装置同士の相対的な位置関係を正確に、かつ、迅速に求められることである。
第２の実施の形態を示すブロック図である。 第３の実施の形態を示すブロック図である。 第４の実施の形態を示すブロック図である。 第４の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。 第５の実施の形態を示すブロック図である。 第５の実施の形態における無線装置の位置関係を示す図である。 第５の実施の形態の概要を示すフローチャートである。 第５の実施の形態の信号送信手順を示す図である。 第５の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。 第５の実施の形態の応用例を示す図である。 第５の実施の形態の別の応用例を示す図である。 第６の実施の形態を示すブロック図である。 第７の実施の形態の遅延測定回路の構成例を示すブロック図である。 第７の実施の形態の電力プロファイルの例を示すグラフである。 第７の実施の形態のマッチドフィルタの構成例を示すブロック図である。 第７の実施の形態の受信ＲＦ回路の構成例を示すブロック図である。 第７の実施の形態の送信ＲＦ回路の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態を示すブロック図である。
　以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。
　〔第１の実施形態〕
　図１８は本発明第１の実施の形態を示すブロック図である。無線装置ｕは、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号送信手段１０１と、ＲＦ信号受信手段１０２と、ループバックパス１０３と、アンテナ１０４と、制御手段１０５と、を有している。そして、制御手段１０５は、タイミングパルス信号送信手段１０６と、タイミングパルス信号受信手段１０７と、遅延時間受信手段１０８と、距離推定手段１０９と、を有している。
　ＲＦ信号送信手段１０１は、制御手段１０５から入力された信号をＲＦ信号として、アンテナ１０４およびループバックパス１０３に送信する。
　ＲＦ信号受信手段１０２は、アンテナ１０４およびループバックパス１０３から入力されたＲＦ信号を受信し、制御部１０５に向けて出力する。
　ループバックパス１０３は、ＲＦ信号送信手段１０１から送信されたＲＦ信号をループバックしてＲＦ信号受信手段１０２に入力する。
　タイミングパルス信号送信手段１０６は、タイミングパルス信号を生成し、ＲＦ信号送信手段１０１に向けて送信する。
　タイミングパルス信号受信手段１０７は、ＲＦ信号受信手段１０２から送信されたタイミングパルス信号を受信する。
　タイミングパルス信号受信手段１０７が受信するタイミングパルス信号は、２種類ある。一つは、自身が送信し、ループバックされた第１のタイミングパルス信号である。もう一つは、自身とは異なる場所に位置する第２の無線装置から送信された第２のタイミングパルス信号である。第２のタイミングパルス信号は、第１のタイミングパルス信号の受信を契機として第２の無線装置が送信するものである。
　遅延時間受信手段１０９は、第２の無線装置が第１のタイミングパルス信号を受信してから第２のタイミングパルス信号を送信するまでの遅延時間を情報として受信する。
　距離推定手段１１０は、無線装置ｕから第２の無線装置までの距離を推定する。その推定は、制御手段１０５が受信した、第１のタイミングパルス信号と、第２のタイミングパルス信号と、遅延時間と、に基づいて行う。
　以上の構成とすることにより、無線装置ｕは、第2の無線装置までの距離を正確かつ迅速に推定することができる。これは、無線装置内部で生じる送受信に要する遅延時間を相殺して、無線装置ｕから第２の無線装置に電波が伝搬する時間を正確に求めることができるからである。
　〔第２の実施形態〕
　図１は本発明第２の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態の無線装置ｕは、タイミングパルス信号送信手段１と、受信手段２と、ループバックパス３と制御手段４と、を有している。そして制御手段４は、応答タイミングパルス信号送信手段５と、遅延時間測定手段６と、遅延時間送信手段７と、距離推定手段８と、を有している。
　タイミングパルス信号送信手段１は、自身を第1の無線装置として第1のタイミングパルス信号を送信する。ループバックパス３は、第１のタイミングパルス信号を受信手段２にループバックする。受信手段２は、外部からの信号と、ループバックパス３から入力される第１のタイミングパルス信号を受信する。
　制御手段４は、無線装置ｕの各部を制御するとともに、受信手段２が受信した信号を用いて、自身とは異なる場所に位置する第２の無線装置との距離を推定する機能を有する。
　応答タイミングパルス信号送信手段５は、自分宛てに送信されたタイミングパルス信号を受信手段２が受信した場合に、応答タイミングパルス信号を送信する。
　遅延時間測定手段６は、自分宛てのタイミングパルス信号を受信してから応答タイミングパルス信号を送信するまでの遅延時間を測定する。
　遅延時間送信手段７は、遅延時間測定手段６が測定した遅延時間を推定対象の第２の無線装置に対して送信する。
　上記の構成の無線装置ｕを少なくとも２台用いると、第１のタイミングパルス信号送信時刻と、応答タイミングパルス信号受信時刻と、遅延時間と、に基づいて、互いの距離を推定することが可能となる。距離推定動作の詳細については第４の実施の形態で説明する。
　〔第３の実施形態〕
　図２は本発明第３の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態の無線装置ｕは、タイミングパルス信号に識別情報を付与する識別情報付与手段９を有している。識別情報は、第１のタイミングパルス信号と応答タイミングパルス信号を識別するための情報である。識別情報の形式は任意であるが、例えば、通信をスペクトラム拡散方式で行った場合に、両者を異なる拡散符号で符号化する方法を用いることができる。なお、図２では識別情報付与手段９をタイミングパルス信号送信手段１に設けているが、制御手段４や応答タイミングパルス信号送信手段５に設けても良い。
　〔第４の実施形態〕
　図３は本発明第４の実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態は、第１の実施の形態の無線装置ｕを２台用いた距離推定システムである。無線装置０ｕ０と無線装置１ｕ１が離れた場所に位置している。この構成によれば、タイミングパルス信号を互いに送受信することによって、距離を正確に推定することができる。動作の説明に用いるため、本実施の形態では、タイミングパルス信号送信手段をｕ（ＴＸ）、タイミングパルス信号受信手段をｕ（ＲＸ）で表すこととする。このため、図３では、無線装置0ｕ０のタイミングパルス信号送信手段、受信手段を、それぞれｕ０（ＴＸ）、ｕ０（ＲＸ）と記している。また、無線装置１ｕ１のタイミングパルス信号送信手段、受信手段を、それぞれｕ１（ＴＸ）、ｕ１（ＲＸ）と記している。
　次に具体的な方法について説明する。図４はタイミングパルス信号の送受信動作を示すタイミングチャートである。図３の表記にならい、図中のｕ（ＴＸ）、ｕ（ＲＸ）は、それぞれ制御手段１０５が有するタイミングパルス信号送信手段、タイミングパルス信号受信手段を表している。
　まず、無線装置０ｕ０はｕ０（ＴＸ）からタイミングパルス信号Ｍ０を送信する。Ｍ０はＲＦ信号送信手段１０１に入力され、ＲＦ信号送信手段１０１は、Ｍ０が入力されてからｄｔ０後にＲＦ信号としてのタイミングパルス信号Ｍ０を出力する。次に無線装置０ｕ０では、ループバックにより、ＲＦ信号受信手段１０２にＭ０が入力され、その時点からｄｒ０後にｕ０（ＲＸ）がＭ０を受信する。すなわちＭ０はｕ０（ＴＸ）がＭ０を送信してからｄｔ０＋ｄｒ０後にｕ０（ＲＸ）に到達する。
　Ｍ０はまた、ＲＦ信号送信手段１０１で送信されてから無線装置間を電波が伝搬する時間Ｄ０１かかって無線装置１ｕ１に到達する。無線装置ｕ１では、ＲＦ信号受信手段１０２がＭ０を受信し、遅延時間ｄｒ１後にｕ１（ＲＸ）がＭ０を受信する。すなわちＭ０は、ｕ０（ＴＸ）で送信されてから遅延時間ｄｔ０＋Ｄ０１＋ｄｒ１後に無線装置１ｕ１のｕ１（ＲＸ）に到達する。
　次に無線装置ｕ１は、Ｍ０を受信したことをトリガにして、第２のタイミングパルス信号Ｍ１を生成し、送信する。ここで、ｕ１（ＲＸ）がＭ０を受信してからｕ１（ＴＸ）がＭ１を送出するまでの遅延時間をＰ１とする。また、無線装置ｕ１では、ループバックにより、ｕ１（ＴＸ）がＭ１を送信してから遅延時間ｄｔ１＋ｄｒ１後にｕ１（ＲＸ）がＭ１を受信する。
　Ｍ１はまた、無線装置間を伝搬するためにＲＦ信号送信手段１０１で送信されてから遅延時間Ｄ０１かかって無線装置０ｕ０に到達する。無線装置ｕ０では、ＲＦ受信手段が信号を受信してから、遅延時間ｄｒ０を要してｕ０（ＲＸ）がＭ１を受信する。
　ここで、無線装置ｕ０において、ｕ０（ＲＸ）がＭ１を受信した時刻と、ｕ０（ＲＸ）がＭ０を受信した時刻との差を、ａ０１とする。この時Ｍ０、Ｍ１が、同じタイミングパルス信号受信手段ｕ０（ＲＸ）で受信されるため、ａ０１は、ＲＦ信号受信手段１０２を通過するために要する遅延時間ｄｒ０には依らない値となる。また、無線装置ｕ１において、ｕ１（ＲＸ）がＭ１を受信した時刻とｕ１（ＲＸ）がＭ０を受信した時刻との差をａ１１とする。ａ０１と同様に、ａ１１も受信のための遅延時間ｄｒ１には依らない値となる。それぞれの時間は制御部１０５が計測する。
　図４を参照して、無線装置ｕ０の側だけを考えると、Ｍ０がｕ０（ＴＸ）で送出されてから、ｕ０（ＲＸ）がＭ１を受信するまでの時間は、ｄｔ０＋ａ０１＋ｄｒ０である。また、無線装置ｕ１を経由するルートで考えると、同じくＭ０がｕ０（ＴＸ）で送出されてから、ｕ０（ＲＸ）がＭ１を受信するまでの時間は、ｄｔ０＋Ｄ０１＋ａ１１＋Ｄ０１＋ｄｒ０である。すなわち、次式の関係が成り立つ。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
（１）式の左辺、右辺でｄｔ０およびｄｒ０は相殺されるので、次式を得る。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
式（３）により、電波が伝搬する時間Ｄ０１は、無線装置内部で発生する遅延時間（ｄｔ、ｄｒ）によらない値として求めることができる。そして、光（電波）の速度をｃ、無線装置ｕ０とｕ１との距離をＬ０１とすると、次式からＬ０１が求められる。


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
上式においてａ０１は無線装置０ｕ０内で計測され、ａ１１は無線装置１ｕ１内で計測されている。すなわちａ０１とａ１１は独立であるため、２つの無線装置ｕ０とｕ１の間で時刻同期を取る必要がない。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、無線装置間の時刻同期を必要とせず、また無線装置内での遅延時間の影響を受けることなく、２つの無線装置間の距離を正確に推定することができる。
　〔第５の実施形態〕
　図５は本実施の形態で用いる無線装置ｕを示すブロック図である。本実施の形態の無線装置ｕは位置推定手段１０を有している。第４の実施の形態で説明したように、第２の実施の形態の無線装置を用いれば、無線装置間の距離を正確に求めることができる。したがって、互いに離間した無線装置が３つ以上あれば、それぞれの無線装置間の距離から、演算によって相対的な位置関係を推定することが可能となる。位置推定手段１０はこの推定を行う手段である。
　図６は位置推定の原理を示した模式図である。３つの無線装置ｕ０、ｕ１、ｕ２がそれぞれ離れた場所に位置している。ｕ０とｕ１の距離をＬ０１、ｕ１とｕ２の距離をＬ１２、ｕ０とｕ２の距離をＬ０２とすると、それぞれの距離は、電波が伝搬する時間Ｄ０１、Ｄ１２、Ｄ０２と光の速度ｃとの積として求められる。
　次に相対位置の推定方法について説明する。位置推定は、大きく分けると図７に示すように、遅延時間測定段階、データ収集段階、データ解析段階の３段階に分けて行われる。遅延時間測定段階では、各無線装置ｕから順次タイミングパルス信号を送信し、受信される各タイミングパルス信号の時間差、すなわち遅延時間を測定する。データ収集段階では、測定した時間差データを１つの無線装置、例えばｕ０に収集する。データ解析段階では、収集した時間差データから、各無線装置間の電波の伝搬時間を計算し、伝搬時間から各無線装置間の距離を求め、位置関係を推定する。
　遅延時間測定段階は、図８に示す３つのフェーズに分かれる。フェーズ＃１では、ｕ０からｕ１、ｕ２にタイミングパルス信号Ｍ０が送信される。フェーズ＃２では、ｕ１からｕ２、ｕ０にタイミングパルス信号Ｍ０が送信される。フェーズ＃３では、ｕ２からｕ０、ｕ１にタイミングパルス信号Ｍ０が送信される。なお、ｕ０が最初にタイミングパルス信号Ｍ０を送信し、ｕ１はＭ０の受信をトリガとしてタイミングパルス信号Ｍ１を送信し、ｕ２はＭ１の受信をトリガとしてタイミングパルス信号Ｍ２を送信するように、予め規則を定めておく。
　この時、受信側の無線装置では、各タイミングパルス信号の送信元を識別する必要がある。このためタイミングパルス信号に識別手段を付加するが、その方法は任意である。例えば、スペクトラム拡散方式を用いた場合には、無線装置毎に異なる拡散符号を用いることによって、送信元の無線装置を識別することができる。
　次に動作の詳細について説明する。図９は３つの無線装置ｕ０、ｕ１、ｕ２のタイミングパルス信号送受信動作を示すタイミングチャートである。第４の実施の形態と同様に、無線装置ｕ０のタイミングパルス信号送信手段をｕ０（ＴＸ）、タイミングパルス信号受信手段をｕ０（ＲＸ）、ｕ１のタイミングパルス信号送信手段をｕ１（ＴＸ）、・・・、と表記する。また第１のタイミングパルス信号をＭ０、第２のタイミングパルス信号をＭ１、第３のタイミングパルス信号をＭ２と表記する。
　（フェーズ＃１）まず無線装置ｕ０のタイミングパルス信号送信手段ｕ０（ＴＸ）からＭ０が送信される。
　次にＭ０は、ＲＦ信号送信手段を通過する遅延時間ｄｔ０後に、無線装置ｕ０のＲＦ信号受信手段に入力され、遅延時間ｄｒ０後にｕ０（ＲＸ）に到達する。また遅延時間Ｄ０１＋ｄｒ１後に無線装置ｕ１のタイミングパルス信号受信手段ｕ１（ＲＸ）に、遅延時間Ｄ０２＋ｄｒ２後に無線装置ｕ２のタイミングパルス信号受信手段ｕ２（ＲＸ）に到達する。
　（フェーズ＃２）無線装置ｕ１においては、タイミングパルス信号Ｍ０がｕ１（ＲＸ）に到達したことをトリガとして、タイミングパルス信号Ｍ１が生成される。ここでＭ０がｕ１（ＲＸ）に到達してからＭ１を生成するまでの遅延時間をＰ１とする。Ｍ１は、遅延時間ｄｔ１後に無線装置ｕ１のＲＦ信号送信手段から送出される。
　無線装置ｕ１のＲＦ信号送信手段から送信されたＭ１は、ループバックにより、遅延時間ｄｒ１後にｕ１（ＲＸ）に到達する。また、遅延時間Ｄ１２＋ｄｒ２後にｕ２（ＲＸ）に、遅延時間Ｄ０１＋ｄｒ０後にｕ０（ＲＸ）に到達する。
　（フェーズ＃３）無線装置ｕ２においては、タイミングパルス信号Ｍ１がｕ２（ＲＸ）に到達したことをトリガとしてタイミングパルス信号Ｍ２が生成される。ここでｕ２（ＲＸ）がＭ１を受信してからＭ２を生成するまでの遅延時間をＰ２とする。Ｍ２は、遅延時間ｄｔ２後にＲＦ信号送信手段から送出される。
　その後Ｍ２は、ループバックにより、ＲＦ信号受信手段を通過する遅延時間ｄｒ２後にｕ２（ＲＸ）に到達する。また、遅延時間Ｄ１２＋ｄｒ１後にｕ１（ＲＸ）に、遅延時間Ｄ０２＋ｄｒ０後にｕ０（ＲＸ）に到達する。以上により、遅延時間測定が完了する。
　次にデータ収集を行う。データ収集段階では、測定された各遅延時間は、一つの無線装置ｕ、例えばｕ０に送信される。そしてデータ解析に移行する。
　次のデータ解析段階で、相対位置を推定する手順について説明する。ここで、図９における、ｕ０（ＲＸ）にＭ０が到達した時間とＭ１が到達した時間との差をａ０１、Ｍ１が到達した時間とＭ２が到達した時間の差をａ０２とする。
　同様に、ｕ１（ＲＸ）にＭ０が到達した時間とＭ１が到達した時間の差をａ１１、Ｍ１が到達した時間とＭ２が到達した時間の差をａ１２とする。
　同様に、ｕ２（ＲＸ）にＭ０が到達した時間とＭ１が到達した時間の差をａ２１、Ｍ１が到達した時間とＭ２が到達した時間の差をａ２２とする。
　すると、以下の３つの式が成り立つ。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
　これらの３つの式と光の速度cを用いて、それぞれの無線装置間の距離を求めることができる。ｕ０とｕ１の間の距離をＬ０１、ｕ１とｕ２の間の距離をＬ１２、ｕ０とｕ２の間の距離をＬ０２、とすると、各無線装置間の距離は、以下の式で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
　この式には受信手段２の遅延時間（ｄｒ０，ｄｒ１，ｄｒ２）、および、ループバックの遅延時間（ｄｔ０，ｄｔ１，ｄｔ２）が含まれていない。このため、無線装置内での遅延による時間測定誤差が生じない。したがって、高い精度で無線装置間の距離を測定することが可能である。そして図６で説明したように、３つの無線装置同士の距離から、相対的な位置関係を推定することができる。
　また、この時ａ０１およびａ０２は無線装置０ｕ０のみで計測され、無線装置１ｕ１、無線装置２ｕ２の時間計測手段とは無関係に計測されている。同様に、ａ１１およびａ１２は無線装置１ｕ１のみによって計測され、ａ２１およびａ２２は無線装置２ｕ２のみによって計測されている。したがって本実施の形態では無線装置間での時刻同期を取る必要がない。
　無線装置ｕが４つ以上となっても同様の手順により、各無線装置間の距離を測定し、相対位置を推定することができる。図１０は、上記３つの無線装置で形成されるトポロジーに、第４の無線装置３ｕ３が加わった場合のトポロジーを示した図である。無線装置３ｕ３は、無線装置２ｕ２からのタイミングパルス信号Ｍ２を受信したことをトリガとして、タイミングパルス信号Ｍ３を送信する（フェーズ＃４）。すると、タイミングパルス信号Ｍ３を各無線装置ｕが受信するまでの遅延時間が測定され、例えばｕ０に遅延時間情報として集められる。この遅延時間情報と、既知の遅延時間情報とを用いることにより、ｕ３とｕ０の距離Ｌ０３、ｕ３とｕ１の距離Ｌ１３、ｕ３とｕ２の距離Ｌ２３がそれぞれ求められる。これにより４つの無線装置の相対位置を推定することができる。
　図１１はさらに第５の無線装置ｕ４が加わった時のトポロジーを示した図である。無線装置ｕ４は無線装置ｕ３からのタイミングパルス信号Ｍ３を受信したことをトリガとして、タイミングパルス信号Ｍ４を送信する（フェーズ＃５）。そして上述の説明と同様の手順により、ｕ４と、ｕ０との距離Ｌ０４、ｕ１との距離Ｌ１４、ｕ２との距離Ｌ２４、ｕ３との距離Ｌ３４を、それぞれ求めることができる。その結果、５つの無線装置の相対位置を推定することができる。
　同様に第６、第７、・・・の無線装置が加わった場合も、各無線装置ｕの相対位置を推定することができる。
　以上の説明から明らかなように、無線装置が３つ以上であれば、無線装置がいくつになっても、タイミングパルス信号Ｍをリレー方式で送受信することにより、無線装置同士の相対位置を正確かつ迅速に推定することができる。
　〔第６の実施形態〕
　図１２は無線装置ｕの具体的な構成の例を示すブロック図である。タイミングパルス信号送信手段１は、送信回路１ｂ、タイミングパルス信号生成回路１ｃを有している。受信手段２は、受信回路２ｂ、遅延時間測定回路２ｃを有している。またタイミングパルス信号生成手段１と受信手段２は制御手段４によって制御される。制御手段４はプロセッサ１１を有し、プロセッサ１１は距離推定手段８、位置推定手段１０と接続し各種の演算や制御を行う。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、第５の実施の形態と同様に無線装置同士の相対位置を正確かつ迅速に推定する無線装置を得ることができる。
　〔第７の実施形態〕
　本実施の形態では、各部の機能を実現するための具体的な構成について例を示す。
　図１３は遅延測定回路２ｃの具体的な構成例を示すブロック図である。この構成例では、拡散符号を用いてスペクトラム拡散されたタイミングパルス信号を用いる構成を示している。受信手段２でベースバンド信号に変換されたタイミングパルス信号を入力データ１２とする。入力データ１２（例えばＩ／Ｑデータ、Ｉｎ－Ｐｈａｓｅ／Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ－Ｐｈａｓｅ　ｄａｔａ）は、ベクトル値として、マッチドフィルタ１３に入力される。同時に、相関係数生成回路１４でタイミングパルス信号用の相関係数がマッチドフィルタ１３に与えられ、相互相関ベクトル値が計算される。この相互相関ベクトル値は電力演算回路１５で電力に変換され、電力プロファイルが生成される。この電力プロファイルはピーク値を持つ波形となる。このピークの発生した時刻を、ピーク検出回路１６を用いて測定する。ピーク検出回路１６の出力データ１７からタイミングパルス信号の到達時刻を求めることができる。なお、電力プロファイルは例えば図１４のような波形となり、図中で最大値を示す山をピーク１８として検出する。
　図１５にマッチドフィルタ１３の具体的な構成例を示す。マッチドフィルタ１３には、入力データ１２（ｘ０，ｘ１，ｘ２，・・・）として、タイミングパルス信号のベースバンド信号が入力される。入力データ１２は、複数のフリップフロップ１９（ＦＦ）でラッチされる。各フリップフロップ１９でラッチされた値と相関係数Ｃ（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）は、複素乗算器２０で乗算され、その和が加算器２１で計算されて、相互相関ベクトルが出力データ１７（ｙ０，ｙ１，ｙ２，・・・）として出力される。
　図１６は受信手段２に用いられる受信回路２ｂの構成例を示すブロック図である。ここに挙げた例はスーパーヘテロダイン方式のＲＦ回路である。まず入力信号２２がバンドパスフィルタ２３に入力される。バンドパスフィルタ２３によって目的周波数の信号を選択し、低ノイズアンプ２４で増幅し、再びバンドパスフィルタ２３に通す。次にミキサー２５で局部発振器２６の高周波と乗算し、ローパスフィルタ２７でダウンコンバートした必要信号のみ透過する。次に、直交復調器２８によってＩ成分とＱ成分に分離する。次いでローパスフィルタ２７ａ、２７ｂで、それぞれの信号から高周波成分をカットし、アンプ２９で増幅する。そしてローパスフィルタ２７ｃ、２７ｄで波形を整形して、ＡＤコンバータ３０（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）でデジタル信号に変換してＩ成分、Ｑ成分からなるベースバンド出力信号３１を得ることができる。
　図１７は送信回路１ｂの構成例を示すブロック図である。ここではスーパーヘテロダイン方式のＲＦ回路の例を示している。まずベースバンド入力信号３２として、Ｉ成分とＱ成分の信号がそれぞれＡＤコンバータ３０に入力される。ＡＤコンバータ３０では、デジタル信号がアナログ信号に変換される、信号はローパスフィルタ２７ｅ、２７ｆで所定帯域に波形を整形した後、直交変調器３３で変調される。そして、ローパスフィルタ２７ｇで所定帯域に波形を整形する。次に、ミキサー２５で周波数変換し、アップコンバートした送信周波数のみを通すバンドパスフィルタ２３を通し、低ノイズアンプ２４で増幅する。次に増幅された信号からバンドパスフィルタ２３で送信周波数の信号を選択し出力信号３４として出力する
　以上説明したように、本実施の形態によれば、第５、第６の実施の形態と同様に無線装置同士の相対位置を正確かつ迅速に推定する無線装置を得ることができる。
　以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
　この出願は、２０１４年３月２８日に出願された日本出願特願２０１４－０６８１３７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１　　タイミングパルス信号送信手段
　２　　受信手段
　３　　ループバックパス
　４　　制御手段
　５　　応答タイミングパルス信号送信手段
　６　　遅延時間測定手段
　７　　遅延時間送信手段
　８　　距離推定手段
　９　　識別情報付与手段
　１０　　位置推定手段
　１１　　プロセッサ
　１２　　入力データ
　１３　　マッチドフィルタ
　１４　　相関係数生成回路
　１５　　電力演算回路
　１６　　ピーク検出回路
　１７　　出力データ
　１８　　ピーク
　１９　　フリップフロップ
　２０　　複素乗算器
　２１　　加算器
　２２　　入力信号
　２３　　バンドパスフィルタ
　２４　　低ノイズアンプ
　２５　　ミキサー
　２６　　局部発振器
　２７　　ローパスフィルタ
　２８　　直交復調器
　２９　　アンプ
　３０　　ＡＤコンバータ
　３１　　ベースバンド出力信号
　３２　　ベースバンド入力信号
　３３　　直交変調器
　３４　　出力信号
　１０１　　ＲＦ信号送信手段
　１０２　　ＲＦ信号受信手段
　１０３　　ループバックパス
　１０４　　アンテナ
　１０５　　制御手段
　１０６　　タイミングパルス信号送信手段
　１０７　　タイミングパルス信号受信手段
　１０８　　遅延時間受信手段
　１０９　　距離推定手段
　ｃ　　光の速度
　Ｄ　　遅延時間
　Ｌ　　距離
　Ｍ　　タイミングパルス信号
　ｕ　　無線装置

Claims (10)

  1. 　ＲＦ信号を送信するＲＦ信号送信手段と、ＲＦ信号を受信するＲＦ信号受信手段と、前記ＲＦ信号を送受信するアンテナと、前記ＲＦ信号送信手段が送信したＲＦ信号を前記ＲＦ信号受信手段にループバックするループバックパスと、前記ＲＦ信号送信手段と前記ＲＦ信号送信手段ととの間で信号を授受する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記ＲＦ信号送信手段にタイミングパルス信号を送信するタイミングパルス信号送信手段と、前記ＲＦ信号受信手段からタイミングパルス信号を受信するタイミングパルス信号受信手段と、自身を第１の無線装置として送信した第１のタイミングパルス信号の受信をトリガとして第２のタイミングパルス信号を送信する第２の無線装置から前記第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号を受信してから前記第２のタイミングパルス信号を送信するまでの遅延時間を受信する遅延時間受信手段と、前記第１のタイミングパルス信号と前記第２のタイミングパルス信号と前記遅延時間とに基づいて自身と前記第２の無線装置との距離を推定する距離推定手段と、を有することを特徴とする無線装置。
  2. 　前記第２のタイミングパルス信号に前記第２のタイミングパルス信号と第１のタイミングパルス信号とを識別する識別情報を付与する識別情報付与手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
  3. 　前記第１および第２の無線装置とは異なる第３の無線装置が送信した第３のタイミングパルス信号の受信時刻と前記第３の無線装置が送信した遅延時間情報と前記距離推定手段の距離推定結果とに基づいて前記第１の無線装置と前記第２の無線装置と前記第３の無線装置との相対的な位置関係を推定する位置推定手段を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の無線装置。
  4. 　請求項１または請求項２に記載の無線装置を複数有し、前記複数の無線装置が相互にタイミングパルス信号を送受信する、ことを特徴とする距離推定システム。
  5. 　請求項３に記載の無線装置を少なくとも３つ有し、前記少なくとも３つの無線装置が相互にタイミングパルス信号を送受信する、ことを特徴とする位置推定システム。
  6. 　複数の無線装置で構成される無線システムに用いる無線装置間の距離推定方法であって、第１の無線装置が第１のタイミングパルス信号を送信し、前記第１の無線装置がループバックによって前記第１のタイミングパルス信号を受信し、前記第１の無線装置とは異なる第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号を受信し、前記第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号の受信をトリガとして第２のタイミングパルス信号を送信し、前記第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号を受信してから前記応答タイミングパルス信号を送信するまでの遅延時間を測定し、前記遅延時間を送信し、前記第１の無線装置が前記第２のタイミングパルス信号と前記遅延時間とを受信し、前記第１の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号送受信時刻と前記第２のタイミングパルス信号受信時刻と前記遅延時間とに基づいて前記第１の無線装置と前記第２の無線装置との距離を推定する、ことを特徴とする距離推定方法。
  7. 　前記第２のタイミングパルス信号に前記第１のタイミングパルス信号と前記第２のタイミングパルス信号を識別する識別情報を付与する、ことを特徴とする請求項６に記載の距離推定方法。
  8. 　少なくとも３つの無線装置で構成される無線システムに用いる無線装置の相対位置推定であって、第１の無線装置が第１のタイミングパルス信号を送信し、前記第１の無線装置がループバックによって前記第１のタイミングパルス信号を受信し、前記第１の無線装置とは異なる第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号を受信し、前記第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号の受信をトリガとして第２のタイミングパルス信号を送信し、前記第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号を受信してから前記第２のタイミングパルス信号を送信するまでの第１の遅延時間を測定し、前記第２の無線装置が前記第１の遅延時間を送信し、前記第１の無線装置および前記第２の無線装置とは異なる第３の無線装置が前記第２のタイミングパルス信号を受信し、前記第３の無線装置が前記第２のタイミングパルス信号の受信をトリガとして第３のタイミングパルス信号を送信し、前記第３の無線装置が前記第２のタイミングパルス信号を受信してから前記第３のタイミングパルス信号を送信するまでの第２の遅延時間を測定し、前記第３の無線装置が前記第２の遅延時間を送信し、前記第１の無線装置が前記第２のタイミングパルス信号と前記第１の遅延時間と前記第３のタイミングパルス信号と前記第２の遅延時間とを受信し、前記第１の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号送受信時刻と前記第２のタイミングパルス信号受信時刻と前記第１の遅延時間と前記第３のタイミングパルス信号受信時刻と前記第２の遅延時間とに基づいて前記第１の無線装置と前記第２の無線装置と前記第３の無線装置との相対的な位置関係を推定する、ことを特徴とする相対位置推定方法。
  9. 　複数の無線装置で構成される無線システムに用いる無線装置間の距離推定プログラムであって、第１の無線装置が第１のタイミングパルス信号を送信するステップと、前記第１の無線装置がループバックによって前記第１のタイミングパルス信号を受信するステップと、前記第１の無線装置とは異なる第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号を受信するステップと、前記第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号の受信をトリガとして第２のタイミングパルス信号を送信するステップと、前記第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号を受信してから前記第２のタイミングパルス信号を送信するまでの遅延時間を測定するステップと、前記遅延時間を送信するステップと、前記第１の無線装置が前記第２のタイミングパルス信号と前記遅延時間とを受信するステップと、前記第１の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号送受信時刻と前記第２のタイミングパルス信号受信時刻と前記遅延時間とに基づいて前記第１の無線装置と前記第２の無線装置との距離を推定するステップと、を有する距離推定プログラムを記録した、ことを特徴とする距離推定プログラム記録媒体。
  10. 　少なくとも３つの無線装置で構成される無線システムに用いる無線装置の相対位置推定プログラムであって、第１の無線装置が第１のタイミングパルス信号を送信するステップと、前記第１の無線装置がループバックによって前記第１のタイミングパルス信号を受信するステップと、前記第１の無線装置とは異なる第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号を受信するステップと、前記第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号の受信をトリガとして第２のタイミングパルス信号を送信するステップと、前記第２の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号を受信してから前記第２のタイミングパルス信号を送信するまでの第１の遅延時間を測定するステップと、前記第２の無線装置が前記第１の遅延時間を送信するステップと、前記第１の無線装置および前記第２の無線装置とは異なる第３の無線装置が前記第２のタイミングパルス信号を受信するステップと、前記第３の無線装置が前記第２のタイミングパルス信号の受信をトリガとして第３のタイミングパルス信号を送信するステップと、前記第３の無線装置が前記第２のタイミングパルス信号を受信してから前記第３のタイミングパルス信号を送信するまでの第２の遅延時間を測定するステップと、前記第３の無線装置が前記第２の遅延時間を送信するステップと、前記第１の無線装置が前記第２のタイミングパルス信号と前記第１の遅延時間と前記第３のタイミングパルス信号と前記第２の遅延時間とを受信するステップと、前記第１の無線装置が前記第１のタイミングパルス信号送受信時刻と前記第２のタイミングパルス信号受信時刻と前記第１の遅延時間と前記第３のタイミングパルス信号受信時刻と前記第２の遅延時間とに基づいて前記第１の無線装置と前記第２の無線装置と前記第３の無線装置との相対的な位置関係を推定するステップと、を有する相対位置推定プログラムを記録した、ことを特徴とする相対位置推定プログラム記録媒体。
PCT/JP2015/001065 2014-03-28 2015-02-27 無線装置、距離推定システム、位置推定システム、距離推定方法、位置推定方法、距離推定プログラム記録媒体、位置推定プログラム記録媒体 WO2015145993A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016509964A JPWO2015145993A1 (ja) 2014-03-28 2015-02-27 無線装置、距離推定システム、位置推定システム、距離推定方法、位置推定方法、距離推定プログラム、位置推定プログラム
US15/127,093 US20170115375A1 (en) 2014-03-28 2015-02-27 Wireless device, distance estimation system, position estimation system, distance estimation method, position estimation method, distance-estimation-program recording medium, and position-estimation-program recording medium

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014068137 2014-03-28
JP2014-068137 2014-03-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015145993A1 true WO2015145993A1 (ja) 2015-10-01

Family

ID=54194549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/001065 WO2015145993A1 (ja) 2014-03-28 2015-02-27 無線装置、距離推定システム、位置推定システム、距離推定方法、位置推定方法、距離推定プログラム記録媒体、位置推定プログラム記録媒体

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20170115375A1 (ja)
JP (1) JPWO2015145993A1 (ja)
WO (1) WO2015145993A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11621488B2 (en) 2018-05-17 2023-04-04 Nec Corporation Array communication device and method for controlling same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022084136A (ja) * 2020-11-26 2022-06-07 株式会社東海理化電機製作所 無線通信装置、システムおよびプログラム
CN112904324B (zh) * 2021-01-20 2024-04-09 北京小米移动软件有限公司 测距方法及装置、终端、存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002202364A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Clarion Co Ltd 測距方法および測距装置
JP2006507500A (ja) * 2002-11-26 2006-03-02 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ タイミング情報の取得およびレンジングを行うための装置、システムおよび方法
US20140057655A1 (en) * 2011-04-29 2014-02-27 Orthotron Co., Ltd. Method and apparatus for measuring distances, and method for determining positions

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3327339A1 (de) * 1983-07-29 1985-02-07 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Einrichtung zum ermitteln von laufzeitschwankungen
US6876326B2 (en) * 2001-04-23 2005-04-05 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and apparatus for high-accuracy position location using search mode ranging techniques
GB0406094D0 (en) * 2004-03-17 2004-04-21 Koninkl Philips Electronics Nv Making time-of-flight measurements in master/slave and ad hoc networks by evesdropping on messages
US8259699B2 (en) * 2009-01-09 2012-09-04 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Method and system for target positioning and tracking in cooperative relay networks
US8948063B2 (en) * 2010-01-14 2015-02-03 Qualcomm Incorporated Method and system for real-time calibration and reporting of processing delay
US8837307B2 (en) * 2010-05-26 2014-09-16 Qualcomm Incorporated Two-way ranging messaging scheme
US9726748B2 (en) * 2012-09-21 2017-08-08 Qualcomm Incorporated Cyclic shift delay detection using signaling
US9766322B2 (en) * 2013-03-14 2017-09-19 Ensco, Inc. Geolocation with radio-frequency ranging

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002202364A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Clarion Co Ltd 測距方法および測距装置
JP2006507500A (ja) * 2002-11-26 2006-03-02 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ タイミング情報の取得およびレンジングを行うための装置、システムおよび方法
US20140057655A1 (en) * 2011-04-29 2014-02-27 Orthotron Co., Ltd. Method and apparatus for measuring distances, and method for determining positions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11621488B2 (en) 2018-05-17 2023-04-04 Nec Corporation Array communication device and method for controlling same

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2015145993A1 (ja) 2017-04-13
US20170115375A1 (en) 2017-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10833840B2 (en) Methods for nanosecond-scale time synchronization over a network
CN110168396B (zh) 到达时间（toa）测量
EP2309287B1 (en) Improvements in radio positioning systems
EP2653886B1 (en) Reference signal sending method and system for measuring location, location measuring method, device, and system using same, and time synchronization method and device using same
EP1994425B1 (en) System and method for performing time difference of arrival location without requiring a common time base or clock calibration
EP1376150A1 (en) Radio positioning system using interference cancellation
US11658798B1 (en) Methods for time synchronization and localization in a mesh network
WO2007094266A1 (ja) 測距システム
JP2019113529A (ja) 距離決定の方法
US12047105B2 (en) Apparatus and methods for DC-offset estimation
WO2013118439A1 (ja) 無線通信装置
JP2010002266A (ja) 無線測距システム及び無線測距方法
WO2015145993A1 (ja) 無線装置、距離推定システム、位置推定システム、距離推定方法、位置推定方法、距離推定プログラム記録媒体、位置推定プログラム記録媒体
JP6364057B2 (ja) ビーコンの位置特定方法
JP4750660B2 (ja) 受信装置及び測位システム並びに測位方法
US20150256974A1 (en) Proximity estimation method and apparatus using round trip time in a wireless communication system and method and apparatus for providing location based service using same
JP2014159685A (ja) 伝搬時間測定装置
JPWO2011013220A1 (ja) 測位システム及び測位方法
CN109073732B (zh) 位置检测系统以及位置检测方法
US10856108B2 (en) System and method of locating a radio frequency (RF) tracking device using a calibration routine
Ferrari et al. Timestamp validation strategy for wireless sensor networks based on IEEE 802.15. 4 CSS
JP2024516594A (ja) メッシュネットワークにおける時間同期および位置特定の方法
KR101245522B1 (ko) 무선 측위 방법 및 시스템
JP5306516B2 (ja) 測位装置
Sadowski Velocity measurement using the FDOA method in ground-based radio navigation system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15769162

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15127093

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016509964

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15769162

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1