JP2004333414A

JP2004333414A - 位置情報検出システム

Info

Publication number: JP2004333414A
Application number: JP2003132767A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kobayashi; 真也小林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】親機１が子機２の存在する距離や方向に関する情報を子機１の位置情報として検出する位置情報検出システムで、効率化を図る。
【解決手段】親機１では、問い合わせ信号送信手段１１〜１３が位置情報の検出対象となる子機２の識別情報を含む問い合わせ信号をアンテナＡ１〜ＡＮから無線送信する。子機２では、識別情報記憶手段２２が当該子機２の識別情報を記憶し、問い合わせ信号受信手段２１、２２が問い合わせ信号を受信し、応答信号送信手段２３〜２７が受信される問い合わせ信号に含まれる識別情報が記憶された識別情報に対応する場合には親機１に対して応答信号を無線送信する。親機１では、応答信号受信手段Ａ１〜ＡＮ、１４が応答信号を受信し、子機位置情報検出手段１５が応答信号に基づいて子機の位置情報を検出する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親機が子機の存在する距離や方向に関する情報を子機の位置情報として検出する位置情報検出システムに関し、特に、効率的な位置情報検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の距離検知システムでは、親機側が受信機であり子機側が電波を送信する送信機であり、距離の把握としては、親機側のスピーカから鳴る音の大きさやＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）の点滅輝度若しくは間隔を人が聞いて或いは見て遠近を判断していた。
また、子機の方向については、親機の位置を変えずにアンテナの向きなどを人が変えながら、音の大きさやＬＥＤの点滅輝度若しくは間隔を人が聞いて或いは見て判断していた。
【０００３】
このため、距離や方向の検出には、訓練や経験が必要であり、以下の問題（１）〜（６）があった。
（１）子機は常時或いは周期的に電波を送信しており、消費電力が大きい。このため、電池での使用可能時間が短くなる。
（２）親機と子機の組み合わせは特になく、電波を送信している使用中の子機はいずれの親機からでも見つけることができ、セキュリティが確保されない。
【０００４】
（３）音の大きさやＬＥＤの点滅輝度／間隔を人が聞いて或いは見て判断するため、誤差が大きい。
（４）騒音の多い場所などのように環境によっては親機から正しく情報を得られない場合がある。
（５）人が指向性アンテナの向きなどを変えて方向を判断するため、時間がかかる。
（６）操作が難しい。
【０００５】
また、無線による距離方位検出は、違法電波、盗聴器の探査、動物の追跡など特殊な用途向けには旧来から同様の機能の物があるが、技術的進展があまり無く、一般人向けの製品としてはほとんど未開拓な分野である。
【０００６】
なお、電波の方向を探知する装置に関する従来技術の例を示す（例えば、非特許文献１、２、３参照。）。
従来では、方向探知の方法の一例として、受信するアンテナの一対のエレメントで到来電波を受信し、それぞれのエレメントに誘起した電圧の位相差電波から到来方向を計算することが行われていた。また、他の例として、反射板を介して多数のアンテナエレメントを同心円に配置し、それぞれのエレメントを高速で切り替えて、高い電圧を誘起したエレメントと近傍のエレメントとで指向性のビームを作り、当該ビームの方向から到来方向を計算することが行われていた（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
玉置晴郎、“自動電波方向探知機の試作”、ＨＡＭＪｏｕｒｎａｌ、Ｎｏ．７１、１９９１年
【非特許文献２】
“最新の電波監視システム”、［ｏｎｌｉｎｅ］、東北総合通信局：電波監視課ホームページ、［平成１５年２月１３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｂｂ．ｇｏ．ｊｐ／ｋａｎｓｈｉ／３−１．ｈｔｍｌ＞
【非特許文献３】
“中波方向探知局”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１５年２月１３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｅｋｋｏａｍｅ．ｎｅ．ｊｐ／ｔｕｍｅ／ｕｅｎａｅ０２，ｈｔｍｌ＞
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の距離検出システムや方向検出システムでは、親機が子機の距離や方向を検出するに際して、子機の識別性や、子機の距離や方向の検出処理の効率化や、子機による消費電力の効率化などといった点で、未だに不十分なところがあった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、親機が子機の存在する距離や方向に関する情報を子機の位置情報として検出することを効率的に行うことができる位置情報検出システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る位置情報検出システムでは、次のようにして、親機が子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報を子機の位置情報として検出する。
すなわち、親機では、アンテナを備え、問い合わせ信号送信手段が位置情報の検出対象となる子機の識別情報を含む問い合わせ信号をアンテナから無線により送信する。
【００１１】
子機では、識別情報記憶手段が当該子機の識別情報を記憶し、問い合わせ信号受信手段が親機から無線により送信される問い合わせ信号を受信し、そして、応答信号送信手段が、問い合わせ信号受信手段により受信される問い合わせ信号に含まれる識別情報が識別情報記憶手段に記憶された識別情報に対応する場合には、親機に対して応答信号を無線により送信する。
【００１２】
更に、親機では、応答信号受信手段が子機から無線により送信される応答信号を受信し、そして、子機位置情報検出手段が、応答信号受信手段により受信される応答信号に基づいて、位置情報の検出対象となる子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報を検出する。
【００１３】
従って、親機から送信される問い合わせ信号に含まれる識別情報に対応する子機から応答信号が送信されて当該子機の存在する距離や方向に関する情報が検出されるため、例えば、親機では、問い合わせ信号に含める識別情報に対応する子機からのみ応答信号を送信させて、他の子機からは応答信号を無送信とする（つまり、送信させない）ことができる。また、親機から送信される問い合わせ信号に応じて対応する子機から応答信号が送信されるため、例えば、子機から無駄に信号が送信されてしまうことを低減することができる。
【００１４】
ここで、子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報としては、例えば、子機の存在する距離に関する情報が子機の位置情報として検出されてもよく、子機の存在する方向に関する情報が子機の位置情報として検出されてもよく、或いは、これら両方の情報が子機の位置情報として検出されてもよい。
また、アンテナとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、１又は複数の指向性アンテナを用いることができる。
【００１５】
また、子機の識別情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、番号の情報などを用いることができる。
また、識別情報記憶手段としては、例えば、情報を記憶するメモリを用いて構成することができる。
また、同一の子機について、問い合わせ信号に含まれる当該子機の識別情報と、識別情報記憶手段に記憶される当該子機の識別情報としては、例えば、同一の情報が用いられてもよく、或いは、異なる情報であるが互いに対応することが把握されるような情報が用いられてもよい。
【００１６】
また、子機の識別情報としては、例えば、それぞれの子機毎に異なる情報が設定されるような態様が用いられてもよく、或いは、同一のグループに属する２以上の子機に同一の識別情報が設定されるような態様が用いられてもよく、或いは、これら両方の態様が用いられてもよい。
【００１７】
本発明に係る位置情報検出システムでは、次のようにして、親機が子機の存在する距離に関する情報を子機の位置情報として検出する。
すなわち、親機では、アンテナを備え、問い合わせ信号送信手段が位置情報の検出対象となる子機に対して受信希望タイミングの情報を含む問い合わせ信号をアンテナから無線により送信する。
【００１８】
子機では、問い合わせ信号受信手段が親機から無線により送信される問い合わせ信号を受信し、そして、応答信号送信手段が、問い合わせ信号受信手段により受信される問い合わせ信号に含まれる受信希望タイミングの情報に基づいて、親機に対して応答信号を無線により送信するタイミングを調整して、当該調整したタイミングに関する情報を含む応答信号を親機に対して無線により送信する。
【００１９】
更に、親機では、応答信号受信手段が子機から無線により送信される応答信号を当該子機に対して送信した受信希望タイミングで受信し、そして、子機位置情報検出手段が、応答信号受信手段により受信される応答信号に含まれる調整したタイミングに関する情報に基づいて、位置情報の検出対象となる子機の存在する距離に関する情報を検出する。
【００２０】
従って、親機から子機への問い合わせ信号により通知される受信希望タイミングに合わせるように子機が応答信号の送信タイミングを調整し、親機が子機からの応答信号により通知される当該調整したタイミングに基づいて子機の存在する距離に関する情報を検出することができる。また、親機では子機からの受信希望タイミングを制御することが可能である。
【００２１】
ここで、アンテナとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、１又は複数の指向性アンテナを用いることができる。
また、受信希望タイミングとしては、種々なタイミングが用いられてもよい。
また、受信希望タイミングの情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、受信希望タイミングを特定する情報が用いられる。
【００２２】
また、子機の応答信号送信手段により応答信号を送信するタイミングを調整する態様としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、送信タイミングを所定の時間幅ずつ変化させるような態様や、或いは、送信タイミングを連続的に変化させるような態様を用いることができる。
【００２３】
また、調整したタイミングに関する情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、調整したタイミングを特定する情報を用いることができ、一例として、調整したタイミングと基準となるタイミングとのずれを特定する情報を用いることができる。
また、調整したタイミングに関する情報としては、例えば、子機の存在する距離に関する情報を用いることも可能である。
【００２４】
また、親機では、例えば、子機から送信される応答信号が受信希望タイミングに到来する場合には当該応答信号を受信する一方、子機から送信される応答信号が受信希望タイミングから外れたときに到来する場合には当該応答信号を受信しない。
また、親機の子機位置情報検出手段により調整したタイミングに関する情報に基づいて子機の存在する距離に関する情報を検出する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、子機との間の無線通信における遅延時間に基づいて当該子機の存在する距離を特定する情報を検出するような仕方を用いることができる。
【００２５】
一構成例として、子機では、応答信号送信手段は、親機に対して応答信号を無線により送信するタイミングを所定の態様で変化させる度に、親機に対して応答信号を無線により送信する。親機では、応答信号受信手段は、子機に対して送信した受信希望タイミングで子機から無線により送信される応答信号の受信を試み、応答信号を受信した場合に、子機位置情報検出手段が、受信した応答信号に含まれる調整したタイミングに関する情報に基づいて位置情報の検出対象となる子機の存在する距離に関する情報を検出する。なお、送信タイミングを変化させる所定の態様としては、例えば、送信タイミングを所定の時間幅ずつ変化させる態様などを用いることができる。
【００２６】
本発明に係る位置情報検出システムでは、次のようにして、親機が子機の存在する距離に関する情報を子機の位置情報として検出する。
すなわち、親機では、アンテナを備え、問い合わせ信号送信手段が位置情報の検出対象となる子機に対して受信希望タイミングの情報を含む問い合わせ信号をアンテナから無線により送信する。
【００２７】
子機では、問い合わせ信号受信手段が親機から無線により送信される問い合わせ信号を受信し、そして、応答信号送信手段が、問い合わせ信号受信手段により受信される問い合わせ信号に含まれる受信希望タイミングの情報に基づいて、所定のタイミングで親機に対して応答信号を無線により送信する。
【００２８】
更に、親機では、応答信号受信手段が子機から無線により送信される応答信号を受信し、そして、子機位置情報検出手段が、応答信号受信手段により受信される応答信号の受信タイミングに基づいて、位置情報の検出対象となる子機の存在する距離に関する情報を検出する。
【００２９】
従って、親機から子機への問い合わせ信号により通知される受信希望タイミングに基づく所定のタイミングで子機が応答信号を送信し、親機が子機からの応答信号を受信するタイミングに基づいて子機の存在する距離に関する情報を検出することができる。また、子機から応答信号を送信する回数を少なくすることが可能である。
【００３０】
ここで、アンテナとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、１又は複数の指向性アンテナを用いることができる。
また、受信希望タイミングとしては、種々なタイミングが用いられてもよい。
また、受信希望タイミングの情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、受信希望タイミングを特定する情報が用いられる。
【００３１】
また、子機の応答信号送信手段により受信希望タイミングの情報に基づいて所定のタイミングで応答信号を送信する態様としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、受信希望タイミングに合わせて予め設定された所定のタイミングで応答信号を送信するような態様を用いることができる。
【００３２】
また、親機の子機位置情報検出手段により応答信号の受信タイミングに基づいて子機の存在する距離に関する情報を検出する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、子機との間の無線通信における遅延時間に基づいて当該子機の存在する距離を特定する情報を検出するような仕方を用いることができる。
一例として、親機の子機位置情報検出手段は、子機から受信される応答信号の受信タイミングと子機に対して問い合わせ信号により通知した受信希望タイミングとのずれに基づいて、当該子機の存在する距離を特定する情報を検出する。
【００３３】
本発明に係る位置情報検出システムでは、次のようにして、親機が子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報を子機の位置情報として検出する。すなわち、親機では、複数の指向性アンテナを備え、問い合わせ信号送信手段が、２以上の指向性アンテナのそれぞれから順に、位置情報の検出対象となる子機に対して問い合わせ信号を無線により送信する。
【００３４】
子機では、問い合わせ信号受信手段が親機から無線により送信される問い合わせ信号を受信し、受信レベル検出手段が問い合わせ信号受信手段により受信される問い合わせ信号の受信レベルを検出し、応答信号送信手段が受信レベル検出手段により検出される受信レベルに関する情報を含む応答信号を親機に対して無線により送信する。
【００３５】
更に、親機では、応答信号受信手段がそれぞれの指向性アンテナから無線により送信した問い合わせ信号に応じて子機から無線により送信される応答信号を受信し、そして、子機位置情報検出手段が、応答信号受信手段によりそれぞれの指向性アンテナより送信した問い合わせ信号に対応して受信される応答信号に含まれる受信レベルに関する情報に基づいて、位置情報の検出対象となる子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報を検出する。
【００３６】
従って、親機に備えられた２以上の指向性アンテナについて、子機により検出される親機からの問い合わせ信号の受信レベルに関する情報に基づいて、親機が子機の位置情報を検出することができる。また、親機からの信号のレベルを子機が検出するため、例えば、子機による消費電力を低減することが可能である。
【００３７】
ここで、子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報としては、例えば、子機の存在する距離に関する情報が子機の位置情報として検出されてもよく、子機の存在する方向に関する情報が子機の位置情報として検出されてもよく、或いは、これら両方の情報が子機の位置情報として検出されてもよい。
【００３８】
また、複数の指向性アンテナの数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、指向性アンテナとしては、種々なアンテナが用いられてもよい。
また、受信レベルとしては、種々なレベルが用いられてもよく、例えば、受信電界強度のレベルなどを用いることができる。
また、受信レベルに関する情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、受信レベルを特定する情報を用いることができる。
【００３９】
また、親機の子機位置情報検出手段により受信レベルに関する情報に基づいて子機の位置情報を検出する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、２以上の指向性アンテナの特性に基づいて子機の位置情報を検出するような仕方を用いることができる。
【００４０】
一例として、親機では、２以上の指向性アンテナのそれぞれについての受信レベルの組み合わせと、子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報との対応を記憶する受信レベル位置情報対応記憶手段を備える。そして、子機位置情報検出手段は、２以上の指向性アンテナのそれぞれについての受信レベルの組み合わせに対応した位置情報を検出する。なお、２以上の指向性アンテナのそれぞれについての受信レベルの組み合わせとしては、例えば、受信レベルの比などを用いることができる。また、受信レベル位置情報対応記憶手段としては、例えば、情報を記憶するメモリを用いて構成することができる。
【００４１】
また、一構成例として、親機では、応答信号受信手段は、それぞれの指向性アンテナから無線により送信した問い合わせ信号に応じて子機から無線により送信される応答信号を当該それぞれの指向性アンテナにより受信する。
また、一構成例として、子機では、検出される複数の受信レベルを平均化し、当該平均化結果を、子機の位置情報を特定するための受信レベルとして用いる。
【００４２】
本発明に係る位置情報検出システムでは、一構成例として、次のような構成とした。
すなわち、親機は、携帯型の機器であり、親機の使用者（ユーザ）により携帯される。また、子機は、携帯型の機器であり、複数設けられ、それぞれの子機の使用者（ユーザ）により携帯される。また、親機とそれぞれの子機とは、直接的に、無線により信号を通信する。
【００４３】
従って、親機の使用者により携帯される親機が、それぞれの子機の使用者により携帯される子機との間で直接的に無線通信を行うことにより、子機の存在する距離や位置に関する情報を検出することができる。
【００４４】
ここで、親機の使用者や、それぞれの子機の使用者としては、それぞれ種々な者が用いられてもよい。一例として、所定の集団の代表者を親機の使用者として、当該集団に属する代表者以外の１又は複数の者を子機の使用者とするような態様を用いることができる。
また、子機の使用者が複数存在するような場合には、例えば、それぞれの使用者毎に異なる子機が携帯される。
【００４５】
次に、更に、本発明に係る構成例を示す。
本発明に係る位置情報検出システムでは、一構成例として、次のようにして、親機が子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報を子機の位置情報として検出する。
すなわち、親機では、複数の指向性アンテナを備える。また、親機では、問い合わせ信号送信手段が位置情報の検出対象となる子機に対して問い合わせ信号を無線により送信する。
【００４６】
子機では、問い合わせ信号受信手段が親機から無線により送信される問い合わせ信号を受信し、そして、応答信号送信手段が、問い合わせ信号受信手段により問い合わせ信号を受信したことに応じて、親機に対して応答信号を無線により送信する。
【００４７】
更に、親機では、応答信号受信手段が子機から無線により送信される応答信号を１以上の指向性アンテナのそれぞれにより受信し、受信レベル検出手段が応答信号受信手段によりそれぞれの指向性アンテナにより受信される応答信号の受信レベルを検出し、そして、子機位置情報検出手段が、受信レベル検出手段により検出される受信レベルに基づいて、位置情報の検出対象となる子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報を検出する。
【００４８】
従って、親機に備えられた１以上の指向性アンテナについて、親機により検出される子機からの応答信号の受信レベルに基づいて、親機が子機の位置情報を検出することができる。
【００４９】
ここで、子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報としては、例えば、子機の存在する距離に関する情報が子機の位置情報として検出されてもよく、子機の存在する方向に関する情報が子機の位置情報として検出されてもよく、或いは、これら両方の情報が子機の位置情報として検出されてもよい。
【００５０】
また、複数の指向性アンテナの数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、指向性アンテナとしては、種々なアンテナが用いられてもよい。
また、受信レベルとしては、種々なレベルが用いられてもよく、例えば、受信電界強度のレベルなどを用いることができる。
【００５１】
また、親機の応答信号受信手段により応答信号を受信する１以上の指向性アンテナの数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、親機の子機位置情報検出手段により受信レベルに基づいて子機の位置情報を検出する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、１以上の指向性アンテナの特性に基づいて子機の位置情報を検出するような仕方を用いることができる。
【００５２】
一例として、親機では、１以上の指向性アンテナのそれぞれについての受信レベルの組み合わせと、子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報との対応を記憶する受信レベル位置情報対応記憶手段を備える。そして、子機位置情報検出手段は、１以上の指向性アンテナのそれぞれについての受信レベルの組み合わせに対応した位置情報を検出する。なお、受信レベル位置情報対応記憶手段としては、例えば、情報を記憶するメモリを用いて構成することができる。
【００５３】
一構成例として、親機では、問い合わせ信号送信手段が、指向性アンテナから子機に対して問い合わせ信号を無線により送信する。他の構成例として、親機では、無指向性（全方向）のアンテナを備え、問い合わせ信号送信手段が、無指向性アンテナから子機に対して問い合わせ信号を無線により送信する。なお、無指向性アンテナとしては、種々なアンテナが用いられてもよい。
【００５４】
また、一構成例として、親機では、検出される複数の受信レベルを平均化し、当該平均化結果を、子機の位置情報を特定するための受信レベルとして用いる。
また、一構成例として、子機により検出される受信レベルと親機により検出される受信レベルを平均化し、当該平均化結果を、子機の位置情報を特定するための受信レベルとして用いる。なお、この場合、例えば、子機により検出される受信レベルに関する情報が、応答信号に含められて、親機に通知される。
【００５５】
次に、以上に示したような位置情報検出システムに関して、更に、説明する。
親機や、子機としては、それぞれ種々なものが用いられてもよい。
例えば、親機や子機として、携帯電話システムや無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）システムなどのような無線通信システムの構成機器を利用することが可能であるが、このような無線通信システムとは独立したシステムとして位置情報検出システムを構成することも好ましい。
【００５６】
また、距離に関する情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、親機と子機との間の距離の値を特定する情報などを用いることができる。
また、方向に関する情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、親機から見た子機の方位などの方向を特定する情報などを用いることができる。
【００５７】
また、距離や、方向としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、親機の位置や方向を基準として見た場合における子機の距離や方向を用いることができる。
また、問い合わせ信号としては、種々な信号が用いられてもよい。
また、応答信号としては、種々な信号が用いられてもよい。
【００５８】
一構成例として、親機では、子機位置情報出力手段が、子機位置情報検出手段により検出される子機の位置情報を出力する。
なお、子機の位置情報を出力する態様としては、種々な態様が用いられてもよく、例えば、子機の位置情報を使用者に対して画面などにより表示出力するような態様や、或いは、子機の位置情報を外部の装置に対して出力するような態様などを用いることができる。
【００５９】
一構成例として、親機では、指向性アンテナから子機に対して問い合わせ信号を無線により送信したことに応じて子機からの応答信号を受信した場合に、当該指向性アンテナに対応する方向に当該子機が存在するとみなす。
また、親機では、指向性アンテナから子機に対して問い合わせ信号を無線により送信したが子機からの応答信号を受信しない場合に、当該指向性アンテナに対応する方向に当該子機が存在しないとみなす。
また、一構成例として、親機からの送信だけ指向性アンテナを切り替え、受信は全方向から受信することも可能である。例えば、親機は、指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮの識別符号により、いずれの指向性アンテナから送信した問い合わせに対する応答であるかを判断する。
【００６０】
一構成例として、親機では、子機から無線により送信される応答信号を受信した指向性アンテナに対応する方向に当該子機が存在するとみなす。
また、親機では、子機から無線により送信される応答信号を受信しない指向性アンテナに対応する方向に当該子機が存在しないとみなす。
【００６１】
一構成例として、親機では、複数の指向性アンテナとして、複数の誘電体アンテナ（チップアンテナ）が用いられる。なお、複数の誘電体アンテナは、例えば、円状に等間隔で配置される。
一構成例として、子機では、無指向性のアンテナを備え、当該無指向性アンテナを用いて無線通信を行う。
【００６２】
一構成例として、親機では、子機に対して問い合わせ信号を送信するタイミングなどとして、所定の周期のタイミング、或いは、所定のタイミングが用いられる。なお、所定の周期としては、種々な周期が用いられてもよい。
他の構成例として、親機では、使用者からの子機位置情報検出指示を受け付ける子機位置情報検出指示受け付け手段を備え、子機に対して問い合わせ信号を送信するタイミングなどとして、子機位置情報検出指示受け付け手段により使用者から子機位置情報検出指示を受け付けた時点に応じたタイミングを用いる。なお、子機位置情報検出指示受け付け手段としては、例えば、使用者により操作されるボタンやキーなどを用いて構成することができる。
【００６３】
一構成例として、親機では、複数の子機に対して、それぞれの子機からの応答のタイミングがずれるように、応答のタイミングを指示する。なお、応答のタイミングを指示する態様としては、例えば、受信希望タイミングを通知する態様を用いることができる。
一構成例として、親機では、複数の子機に対して、距離が近い子機から遠い子機への順で、応答のタイミングを指示する。なお、それぞれの子機の距離としては、例えば、過去に検出された値が用いられてもよく、或いは、予想値などが用いられてもよい。
【００６４】
一構成例として、親機から子機への無線通信と子機から親機への無線通信とで、同一の周波数が用いられる。また、親機と子機とで異なる周波数を用いることも可能であり、例えば、複数の子機が存在するような場合などに、問い合わせと応答を並行して行うことが可能であるという利点がある。
一構成例として、親機と子機との間の無線通信のタイミングに基づいて子機の位置情報を検出する方法を用いる動作状態と、親機や子機における受信信号の受信電界強度に基づいて子機の位置情報を検出する方法を用いる動作状態とを切り替える子機位置情報検出方法切替手段を備える。
【００６５】
一構成例として、親機では、子機から無線により送信される応答信号を複数受信する場合には、最も早いタイミングで受信される応答信号を採用する。これにより、マルチパス環境に対応する。
【００６６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
本実施例では、携帯型の１個の親機と携帯型の複数個の子機から構成される位置情報検出システムを示し、親機は例えば所定の集団に属する者を管理する代表者（使用者）により携帯され、それぞれの子機は当該集団に属する代表者以外のそれぞれの者（使用者）により携帯される。
【００６７】
なお、親機の数としては複数個であってもよく、また、子機の数としては１個であってもよい。
また、本実施例では、複数個のアンテナを備えた親機と、１個のアンテナを備えた子機を示すが、親機のアンテナの数としては１個であってもよく、また、子機のアンテナの数としては複数個であってもよい。
【００６８】
第１実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
図１には、本例の位置情報検出システムの構成例を示してある。
本例の位置情報検出システムは、位置情報検出用の親機１と、位置情報検出用の子機２から構成されている。なお、位置情報としては、距離に関する情報や、方向に関する情報がある。
【００６９】
親機１には、無線データを生成する無線データ生成部１１と、送信処理を行う送信部１２と、アンテナを切り替えるアンテナ切替部１３と、受信処理を行う受信部１４と、子機２の距離や方向を導き出して検出する距離・方向導出部１５と、検出される子機２の距離や方向などの情報を画面に表示する表示部１６と、指向性アンテナを有する複数であるＮ個の指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮが備えられている。
【００７０】
子機２には、無指向性アンテナを有する１個の無指向性アンテナ部２１と、受信処理を行う受信部２２と、受信信号の電界強度（受信電界強度）を検出する電界強度検出部２３と、無線データを生成する無線データ生成部２４と、無線データの送信タイミングを可変に調整する可変遅延部２５と、送信処理を行う送信部２６と、伝播の遅延を検出する伝播遅延検出部２７が備えられている。
【００７１】
本例の親機１や子機２により行われる動作の一例を示す。
本例では、親機１から子機２に対して問合せをした際に、子機２が親機１に対して応答する位置情報検出システムを構成してある。
親機１は、子機２との距離を検出するときに、当該子機２の識別符号を含む無線データ（問い合わせ信号）を送信する。
【００７２】
無線受信状態の子機２は、自機（当該子機２）の識別符号を予めメモリなどに保持しており、親機１から受信した無線データ（問い合わせ信号）に含まれる識別符号が保持している識別符号と一致した場合にのみ、当該無線データを取り込んで、例えば応答信号を返送するなどの以降の処理を行う。
なお、識別符号としては、必ずしも子機２毎に異なる必要はなく、同一の子機グループに属する複数の子機２に同一の識別符号を設定するようなことも可能である。
【００７３】
以上のように、本例の位置情報検出システムでは、子機２の識別符号を含む無線データを親機１から子機２に送信した際に、当該子機２が応答し、これにより、親機１は検出した子機２の距離や方向を表す情報を表示部１６により使用者に対して表示する。
【００７４】
従って、本例の位置情報検出システムでは、親機１を携帯する人と子機２を携帯する人との距離や方向を簡便に検出するに際して、例えば、子機２からの無線データ送信を必要最小限、最短送信時間とすることが可能であり、子機２の消費電力を抑えることができる。親機１においても、子機２の距離や方向を検出したいときにだけ送信や受信や表示を行うことができるため、消費電力を抑えることができる。また、従来のシステムのように子機の送信電波を親機が捕まえる構成に対して、本例では、子機２の送信が不連続で且つ送信時間を最短としているため、子機２の距離や方向を従来のシステムで把握することは難しく、セキュリティ性が高い。
【００７５】
なお、本例の位置情報検出システムでは、無線通信を利用して携帯型の距離や方向の計測システムを構成しているため、例えば従来のように人による操作を主として計測するようなシステムと比べて、（１）低消費電力化や、（２）セキュリティの向上や、（３）距離や方向の検出精度の向上や、（４）騒音の多い場所などの環境によらずに使用者にとって分かりやすい表示を行うことや、（５）迅速に子機２の距離や方向を表示することや、（６）使用者による操作を容易化することを図ることが可能である。
【００７６】
また、本例の位置情報検出システムでは、例えば三角推量のような方法ではなく、１個の親機１と１個の子機２とで距離や方向を検出することができる。
また、複数の子機２が存在する場合には、それぞれの子機２の識別符号を異ならせることにより、これら複数の子機２の距離や方向をそれぞれの子機２毎に計測することが可能となる。
なお、親機１の識別情報（ＩＤ情報）は、設けられてもよく、或いは、設けられなくともよい。
【００７７】
また、本例のような親機１や子機２では、装置構成が簡単であり、また、親機１と子機２とが直接的に通信することから、基地局装置や衛星も不要であるため、例えば、携帯電話の付加サービスではなく、玩具などのように安価で簡易な用途の独立型のシステムとして構成することも可能である。なお、本例のようなシステムを携帯電話の付加サービスなどとして実施することも可能である。
【００７８】
また、本例のような位置情報検出システムの用途としては、一例として、教師が複数の生徒を連れて修学旅行などへ行く場合に、教師が親機１を携帯して、それぞれの生徒に子機２を持たせて、教師がそれぞれの生徒の動きを把握するようなことができる。この場合、親機１では、それぞれの子機２が存在するおおよその距離や方向が簡単な操作でわかればよい。
また、他の例として、サバイバルゲームで、敵と味方の識別に利用することも可能である。
【００７９】
また、本例では、親機１の指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮを用いて、２台の無線機（親器１と子機２）の距離を検出する構成を示したが、他の構成例として、親機１に１個の指向性アンテナ部のみを備えてもよく、この場合、親機１の使用者が当該指向性アンテナ部のアンテナの方向を手で動かして調整してもよい。
【００８０】
また、親機１で指向性アンテナを用いる場合には、１個の指向性アンテナのみを備える構成においても、子機２からの返答（応答信号）を受信することができたときには、当該子機２の存在する方向を把握することが可能である。つまり、指向性アンテナにより返答が受信されれば指向性アンテナが向く方向に子機２が存在するとみなされ、指向性アンテナにより返答が受信されなければ、指向性アンテナが向く方向に子機２が存在しないとみなされる。
【００８１】
なお、本例の親機１では、無線データ生成部１１や送信部１２やアンテナ切替部１３の機能により問い合わせ信号送信手段が構成されており、指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮやアンテナ切替部１３や受信部１４の機能により応答信号受信手段が構成されており、距離・方向導出部１５の機能により子機位置情報検出手段が構成されており、表示部１６の機能により子機位置情報出力手段が構成されている。
【００８２】
また、本例の子機２では、例えば受信部２２などにおいて識別情報である識別符号を記憶する機能により識別情報記憶手段が構成されており、アンテナ部２１や受信部２２の機能により問い合わせ信号受信手段が構成されており、無線データ生成部２４や送信部２６やアンテナ部２１の機能により応答信号送信手段が構成されている。
【００８３】
第２実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
なお、本例の位置情報検出システムの構成は、上記第１実施例の図１に示したものと同様であるため、同図を参照して説明する。
本例の位置情報検出システムでは、親機１から子機２に対して無線データ（問い合わせ信号）を送信することにより問い合せをする際に、親機１の受信受付タイミング（受信希望タイミング）を当該無線データに含めて子機２に送信する。子機２は、親機１から通知される受信受付タイミングに合わせて応答信号の無線送信を行う。
【００８４】
図２には、親機１と子機２との間で行われる無線通信における送受信のタイミングの一例を示してある。
親機１は問い合わせ信号により送信許可を送信し、当該送信許可は遅延Ａだけ遅れて子機２に到達する。また、親機１は、送信許可を送信した後に所定の受信待機時間が経過したタイミング（受信受付タイミング）で、子機２からの応答信号の受信の有無を確認する。そして、親機１は、子機２からの応答信号の受信の有無（受信良否）を表す信号を、子機２に対して送信する。当該信号は、遅延Ａだけ遅れて子機２に到達する。
【００８５】
一方、子機２は、初めは送信許可を受信した後に所定の送信待機時間が経過したタイミングで応答信号を送信するが、これでは当該応答信号が親機１の受信受付タイミングに到達しないため、可変遅延部２５により応答信号の送信タイミングをずらしていく。ここで、子機２からの応答信号は遅延Ｂだけ遅れて親機１に到達する。また、子機２は、少なくとも親機１により正しく受信される応答信号の送信タイミングに係る伝播遅延を特定する情報を伝播遅延検出部２７により検出して、当該情報を応答信号に含めて親機１へ送信する。
【００８６】
また、本例では、親機１は問い合わせ信号に子機２の識別符号を含め、子機２は自機（当該子機２）宛ての識別符号を有する問い合わせ信号を受信したときにのみ、親機１に対して応答信号を返信することを開始する。
【００８７】
なお、受信待機時間は、例えば、親機１と子機２のそれぞれにより、システム固定値としてメモリなどに保持される。
又は、受信待機時間としては、例えば、親機１が適宜設定することが可能として、親機１からの最初の送信で子機２に通知するような構成とすることも可能である。
【００８８】
上記図２に示されるように、親機１が無線送信してから子機２が受信するまでの伝播遅延と、子機２が無線送信してから親機１が受信するまでの伝播遅延が、親機１と子機２との距離に比例して生じる。このため、親機１の受信受付タイミングに合うように子機２が送信するということは、受信受付タイミングより伝播遅延分（遅延Ａ＋遅延Ｂ）だけ先に子機２が送信を行う必要がある。
【００８９】
子機２は、最初は予め設定された伝播遅延値だけ先に応答信号を送信するが、次回以降は親機１から送信された無線データ内の受信受付結果（受信良否）を参照して伝播遅延値を調整或いは維持して応答信号を送信する。このようにして、親機１と子機２との無線通信を繰り返して行うことにより、子機２は正しい伝播遅延値を得ることができ、得られた正しい伝播遅延値を無線データ（応答信号）に含めて親機１へ送信し、親機１は当該伝播遅延値から親機１と子機２との距離を導出して表示部１６に表示する。
【００９０】
以上のように、本例の位置情報検出システムでは、親機１と子機２との無線通信における伝播遅延時間に基づいて親機１と子機２との距離を検出し、検出した距離に関する情報を親機１で表示する。一例として、親機１と子機２との距離は、無線信号の伝播遅延時間と当該無線信号の伝播速度に基づいて、（距離＝伝播速度×往復の伝播遅延時間÷２）により求められる。
なお、本例の子機２では、無線データ生成部２４や可変遅延部２５や送信部２６や伝播遅延検出部２７の機能により応答信号送信手段が構成されている。
【００９１】
ここで、従来のシステムでは、子機が送信する信号の電界強度により親機１と子機２との距離を把握しているが、電界強度は同一の場所でもアンテナの向き等で大きく変化してしまうため、大雑把にしか把握することができない場合もあった。これに対して、本例のシステムでは、子機１が送信する信号の電界強度によらず、正確に親機１と子機２との距離を計測することができる。
【００９２】
また、本例の位置情報検出システムでは、子機２において返信のタイミングを可変に調整することができる。
このため、例えば、送受信に同一の周波数を使用する場合、返信タイミングと連動して受信タイミングが変化するかを確認することにより単純な反射波と区別することができ、或いは、反射波と一部重なるなどして良好に受信することができないときに返信タイミングをずらして対応することができる。
【００９３】
また、例えば、子機２が複数設けられる場合、それぞれの子機２に返信タイミングを適当に割り振ることにより、単一の周波数でそれぞれの子機２からの返信を１個の親機１により重ならずに受信することができる。この場合、親機１は、直前に測定したそれぞれの子機２の距離を保持しておき、当該距離が最短のものから順に返信タイミングを割り当てていくのが好ましい。
【００９４】
本例では、複数の子機２が存在する場合に、親機１からそれぞれの子機２へ希望の受信タイミング（受信受付タイミング）を通知することにより、それぞれの子機２からの返信タイミングをずらすことができる。また、状況に応じて、希望の受信タイミングを調整することができる。
【００９５】
また、子機２は、親機１が指定した受信受付タイミングに到達させることができるように遅延時間を調整して、応答信号を返送する。
このため、親機１の表示倍率を上げる（測定範囲を拡大する）場合には子機２からの返送までの遅延時間を広げる一方、表示倍率を下げる（測定範囲を縮小する）場合には子機２からの返送までの遅延時間を狭めることにより、１個の子機２の測定時間を最短にすることが可能である。
【００９６】
また、本例では、電波の到達遅延から距離を導出するに際して、親機１と子機２との無線通信の成否によって、遅延時間を子機２が求めている。このため、親機１で高精度な遅延時間検出器を用いないことから、安価な構成とすることが可能であり、高精度な遅延時間を検出するための高精度な同期処理や高精度な時間計測機能を不要とすることができる。
【００９７】
また、本例の位置情報検出システムにおいて、親機１が、複数の指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮから問い合わせ信号を順次送信するような構成とすることも可能である。この場合、例えば、遅延時間が全く未知であり親機１が全ての指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮからの問い合わせに対する返信を得ることができないときもあるため、いずれの指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮからの送信に対する返信であるのかを区別するために、指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮ毎に識別情報を設けることも可能である。親機１は、使用する指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮの識別情報を含んだ問い合わせ信号を送信し、子機２は受信した問い合わせ信号に含まれる指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮの識別情報を当該問い合わせに対する応答信号に含めて送信する。
【００９８】
また、他の例として、親機１からの問い合わせ信号の送信間隔を十分にあけることにより送信アンテナ毎の識別情報を不要とすることも可能であり、或いは、送信番号を表す送信都度符号をカウントアップさせるフレーム番号方式を用いることも可能であり、或いは、例えば第１のアンテナから第１の子機、第２の子機、・・・、第ｍ（ｍは２以上の整数）の子機へ順に送信して、その後、第２のアンテナから第１の子機、第２の子機、・・・、第ｍの子機へ順に送信して、・・・といったように、親機１からの送信順序をアンテナ毎に複数の子機へ送信する順序とする送信順制御方式などを用いることができる。
【００９９】
第３実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
図３には、本例の位置情報検出システムの構成例を示してある。
本例の位置情報検出システムの構成は、例えば、親機１の受信部１４と距離・方向導出部１５との間に子機２からの受信タイミングを計測する伝播遅延検出部３１が備えられており、子機２に伝播遅延検出部２７が備えられていない点を除いては、上記第１実施例の図１に示した構成と同様であり、同様な部分については同一の符号を付して示してある。
【０１００】
本例の位置情報検出システムでは、伝播遅延値の計測を親機１の側で行う。
具体的には、親機１は受信受付タイミング（受信希望タイミング）の情報を含む問い合わせ信号を送信し、当該問い合わせ信号を受信した子機２は親機１に対して応答信号を送信する。この場合、子機２は親機１の受信受付タイミングに対して伝播遅延時間が０秒となるように或いは予め設定された伝播遅延時間だけ先に送信し、親機１は子機２からの応答信号の受信タイミングについて子機２に指示した受信受付タイミングからのずれを検出する。親機１は、当該ずれから親機１と子機２との距離を導出して表示部１６に表示する。
【０１０１】
また、本例では、親機１は問い合わせ信号に子機２の識別符号を含め、子機２は自機（当該子機２）宛ての識別符号を有する問い合わせ信号を受信したときにのみ親機１に対して応答信号を返信する。
【０１０２】
以上のように、本例の位置情報検出システムでは、親機１が子機２との無線通信における伝播遅延時間から親機１と子機２との距離を検出し、検出した距離を親機１により表示する。
従って、本例の位置情報検出システムでは、例えば、子機２が送信する信号の電界強度によらず、正確に親機１と子機２との距離を計測することができる。また、本例では、子機２からの送信が１回だけでも、親機１の側で通信タイミングのずれを検出することが可能である。
なお、本例の親機１では、伝播遅延検出部３１や距離・方向導出部１５の機能により子機位置情報検出手段が構成されている。
【０１０３】
第４実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
なお、本例の位置情報検出システムの構成は、上記第１実施例の図１或いは上記第３実施例の図３に示したものと同様であり、本例では、上記図１を参照して説明する。
本例の位置情報検出システムでは、親機１が１個以上の指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮを用いて問い合わせ信号を送信し、子機２が当該問い合わせ信号の受信時の電界強度を電界強度測定部２３により測定する。
【０１０４】
図４には、指向性アンテナを用いて無線送信した場合における電界強度の分布の一般的な例を示してある。
同図では、親機１に備えられた１個の指向性アンテナＡｉから信号を無線送信する場合を示してあり、各エリアＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの電界強度は、エリアＡ＞エリアＢ＞エリアＣ＞エリアＤとなっている。このため、子機２が親機１から受信した信号の電界強度から、当該子機２がいずれのエリアに存在するのかを把握することができる。
【０１０５】
また、親機１では、２個以上の指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮを用いることにより、子機２の存在位置を更に細かく特定することができる。
図５には、３個の指向性アンテナから無線送信する場合における電界強度の分布の一例を示してある。
同図では、親機１が９０度の範囲に３個の指向性アンテナを有する場合を示してあり、各指向性アンテナによる電界強度の分布から、識別可能なエリアを更に細かく区別することができる。
【０１０６】
子機２は、親機１の各指向性アンテナから送信される無線データ（問い合わせ信号）に対して検出される受信電界強度を、その都度、応答信号により親機１に通知し、親機１は当該問い合わせ信号の送信に用いた指向性アンテナで当該応答信号を受信する。そして、親機１は、指向性アンテナ毎に子機２から通知された受信電界強度を保持し、当該受信電界強度に基づいて子機２が存在するエリアを特定する。子機２が存在するエリアが特定されると、親機１から見た子機２の距離や方向が把握される。親機１は、指向性アンテナの向きに対応した表示部１６に親機１から見た子機２の距離や方向を表示する。
【０１０７】
このように、本例の位置情報検出システムでは、親機１が複数の指向性アンテナから、順次、子機２の識別符号を含む問い合わせ信号を送信し、当該識別符号に対応する子機２が親機１の送信アンテナ毎に受信した問い合わせ信号の電界強度を含む応答信号を親機１に対して送信し、親機１が子機２から通知される受信電界強度の分布から子機２の距離や方位（方角）を算出する。この場合、親機１は、例えば、前後左右など複数の方向に送信を行い、当該送信の１つ１つに対する子機２の受信電界強度の値の幾つか或いは全てを用いて子機２のエリアを特定する。
【０１０８】
なお、子機２の方向を検出するための単純な方式として、子機２が受信した電界強度が一番高い方向が、子機が存在する方向であるとする方式を用いることができる。
また、子機２の距離や方向を検出するための方式として、親機１からの各送信方向における子機２の受信電界強度の分布データの実測値を親機１に予め保持しておき、本例のシステムが使用されるときに、直線補間などを用いて傾向が最も似ているエリアを特定するような方式を用いることも可能である。本方式では、親機１の指向性アンテナの数（或いは、測定する方向の数）を増やすことにより、保持する実測値は増えるが、子機２が存在すると予測されるエリアの確実度を高めることができる。
【０１０９】
以上のように、本例の位置情報検出システムでは、親機１に異なる方向を向いた２個以上の指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮや無線データを送受信する指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮを切り替えるアンテナ切替部１３を備え、子機２に親機１からの受信信号の電界強度を検出する電界強度検出部２を備えて、親機１の指向性アンテナの向きと子機２が受信した電界強度から、親機１から見た子機２の距離や方向を導出して、当該距離や方向を親機１で表示する。
なお、本例の子機２では、電界強度検出部２３の機能により受信レベル検出手段が構成されている。
【０１１０】
従って、本例の位置情報検出システムでは、親機１は同時には１個の指向性アンテナからしか無線データを送信せずに、自動的に順次アンテナを切り替えて送信と受信を行うため、人が親機１のアンテナの方向を調整しながら子機２を探す必要がなく、子機２の方向を迅速に検出することができる。
【０１１１】
また、子機２が親機１からの受信電界強度を測定するため、測定が子機２の送信パワーに影響されない。ここで、子機２の送信パワーは、子機２の電池消耗により変動する可能性がある。つまり、子機２から発信される信号の電界強度を親機１により検出する場合には子機２の電池消耗と距離の遠さを区別することが困難であるが、本例の場合には、子機２の電池消耗を親機１から推測することが可能である。
【０１１２】
また、親機１の指向性アンテナによる子機２からの受信電界強度から子機２の方向を決定する場合には、指向性アンテナの数だけ復調及び電界強度測定部を備えるか、或いは、確実に指向性アンテナの数だけ子機２に返信を繰り返させる必要があり、本例のように、子機２が受信することができた分（例えば、回数はアンテナ数以下）だけ子機２から返信する構成の方が効率的である。
【０１１３】
また、例えば、親機１が同一の指向性アンテナから問い合わせ信号を複数回送信して、子機２が親機１からの複数回の受信計測値（受信電界強度）の平均値を親機１に対して返答するような構成とすることも可能であり、この場合、子機２による電力消費を増大させること無く、受信電界強度の精度を高めることができる。
【０１１４】
第５実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
なお、本例の位置情報検出システムの構成は、上記第１実施例の図１或いは上記第３実施例の図３に示した構成において、親機１に電界強度検出部（受信レベル検出手段）を備えたような構成となっている。
本例の位置情報検出システムでは、親機１により子機２からの信号の受信電界強度を検出する。
【０１１５】
具体的には、親機１は、例えば、全ての指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮからいっせいに子機２の識別符号を含む問い合わせ信号を送信し、或いは、指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮとは別に備えられた無指向性アンテナから子機２の識別符号を含む問い合わせ信号を送信し、これに応じて、対応する子機２が親機１に対して応答信号を返信し、親機１が当該返信の各指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮによる受信電界強度を検出して子機２の距離や方向を決定する。
【０１１６】
又は、親機１は、複数の指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮから、順次、子機２の識別符号を含む問い合わせ信号を送信し、対応する子機２からの応答信号の返信を各指向性アンテナ部Ａ１〜ＡＮにより受信して、受信電界強度を測定して子機２の距離や方向を決定する。
【０１１７】
以上のように、本例の位置情報検出システムでは、親機１が各指向性アンテナによる子機２からの応答信号の受信電界強度を検出し、当該検出結果から子機２の距離や方向を検出して表示する。
従って、例えば、親機１に備えられた複数の指向性アンテナについてまとめて処理を行うことにより子機２の距離や方向の測定時間を短くすることができ、また、子機２では受信電界強度を測定して当該測定結果を無線フレーム（応答信号）に挿入する機能が不要となるため、子機２の小型化を図ることができる。
【０１１８】
なお、本例のように、親機１により検出される受信電界強度を利用する場合には、一例として、各指向性アンテナの指向性データを等利得曲線の直線近似として保持しておき、各指向性アンテナによる利得から近似曲線を求めることにより、その交点から子機２の方向を推測することが可能である。
【０１１９】
また、例えば、子機２が親機１に対して応答信号を複数回送信して、親機１が子機２からの複数回の受信計測値（受信電界強度）の平均値に基づいて子機２の距離や方向を検出するような構成とすることも可能である。
また、例えば、子機２が親機１からの１又は複数回の問い合わせ信号の受信電界強度を検出して当該検出結果を親機１に通知するとともに、親機１が子機２からの１又は複数回の応答信号の受信電界強度を検出し、親機１などにおいてこれらの受信電界強度の検出値を平均化して、当該平均値に基づいて子機２の距離や方向を検出するような構成とすることも可能である。
【０１２０】
第６実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
なお、本例の位置情報検出システムの構成は、上記第４実施例或いは上記第５実施例に示したものと同様な構成となっている。
本例では、子機２の方向を検出する方法の具体例を示す。
一例として、複数得られる受信電界強度の上位（最大値）から２個或いは３個などのデータの比を取り、当該比の実測値を記憶しているテーブルの記憶内容と比較することにより、複数の指向性アンテナのすき間を補間することが可能である。この場合、上位から２個或いは３個などの受信電界強度としては、例えば、到来遅延時間が最短のものとほぼ等しいものの中から選択するようにして、信頼性を高めることが可能である。
【０１２１】
他の例として、遅延時間と受信電界強度との両方を用いて子機２の方向を検出することも可能である。通常、遅延時間に基づく子機２の距離の測定の方が、受信電界強度に基づく子機２の距離の測定と比べて、精度が高い。
なお、遅延時間に基づいて子機２の距離を検出する方法としては例えば上記第２実施例や上記第３実施例で示したのと同様な方法を用いることが可能であり、受信電界強度に基づいて子機２の距離や方向を検出する方法としては例えば上記第４実施例や上記第５実施例で示したのと同様な方法を用いることが可能である。
【０１２２】
例えば、指向性アンテナに関する等利得曲線をテーブルに保持しておいて測定値に近いものを検索する方法により子機２の距離及び方向（方角）を同時に決定するとともに、無線通信における遅延時間に基づいて子機２の距離を決定し、これら２つの方法により求められた子機２の距離が異なる場合には、当該遅延時間に基づく距離を採用するとともに、受信電界強度から求められた子機２の方向を補正するような構成とすることが可能である。
【０１２３】
また、子機２の方向の補間方法の一例を示す。
本方法では、親機１に備えられた隣り合う２個の指向性アンテナの指向性の合間の方向に対する双方のアンテナ利得の比、及びメインビームの中央における最大利得と双方のアンテナ利得のうち大きい方（最候補）の利得との比、を方向（角度）と対応付けて記憶するテーブル（受信レベル位置情報対応記憶手段）を親機１に備える。
【０１２４】
（１）まず、親機１は、指向性アンテナの数だけ検出される子機２からの受信電界強度及び伝搬遅延時間の組のうち、遅延時間が最短のものを探す。（２）次に、親機１は、最短時間±所定の範囲（例えば、所定％）に収まる組（ここで、最短時間組と言う）を抽出する。（３）次に、親機１は、抽出した組から受信電界強度が最大である組（最候補）を検索する。
【０１２５】
（４）次に、親機１は、受信電界強度が最大である組の両隣のうち、最短時間組に含まれて且つ受信電界強度が大きい方（２番候補）を検索する。（５）次に、親機１は、最候補と２番候補とのアンテナ利得（受信電界強度）の比を取り、テーブルを参照して最も近いものから方向（角度）を得る、或いは、直線補間などして近似値を計算して方向（角度）を得る。なお、２番候補が無い場合には、当該比はゼロ（０）であるとする。
【０１２６】
（６）また、親機１は、最候補の受信電界強度に最大利得との比を掛けて、仮に子機２がその距離でちょうどメインビームの方向に存在するとした場合におけるアンテナ利得を推定する。（７）そして、親機１は、推定したアンテナ利得から、計算或いは別に備えたテーブルにより、距離を求めることも可能である。
【０１２７】
図６には、親機１から見た子機２の方向（角度）と、親機１に備えられた隣り合う２個の指向性アンテナの指向性の合間の方向に対する双方のアンテナ利得の比（利得との比）と、メインビームの中央における最大利得と双方のアンテナ利得のうち大きい方（最候補）の利得との比（最大利得との比）との対応関係を格納するテーブルの一例を示してある。
【０１２８】
同図の例では、親機１に備えられる指向性アンテナの間隔が４５度である場合を示してあり、この場合、奇関数となるため、−２２．５〜０度については省略してある。具体的には、利得との比は、角度２２．５度に対して０．５となり、角度が小さくなるほど小さくなる。また、最大利得との比は、角度０度に対して１．０となり、角度が大きくなるほど小さくなる。
【０１２９】
なお、このようなテーブルではなく、例えば、多項式を使用した近似関数などを用いて角度と所定の値とを対応付けることも可能である。
また、本例では、２個の指向性アンテナによる測定データ以外は使用しないが、例えば、測定値をフーリエ展開して基本波の位相を求めて到来角度を決定するような方法などを用いて、多くのデータを利用することも可能であり、特に、指向性が鋭くないようなときに有効である。
【０１３０】
第７実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
本例の位置情報検出システムでは、親機の形態に特徴があり、これについて説明する。
なお、本例の親機や子機の内部の構成としては、例えば、上記第１実施例の図１或いは上記第３実施例の図３に示したものと同様である。
【０１３１】
図７には、本例の親機４１の外観の一例を示してある。
本例の親機４１は、正面から見ると円状の形状を有しており、円状の表示部５１を備えている。表示部５１には、水平・垂直メモリ５３が表示されており、その中心が当該親機４１の位置を示している。また、表示部５１には、検出された子機の位置（距離及び方向）を表すマーク５４が表示され、また、当該子機との距離を表す数字（例えば、“５０ｍ”）が表示される。
【０１３２】
また、本例の親機４１は、上部に、使用者からの指示を受け付ける検出指示ボタン５２を備えている。
使用者が検出指示ボタン５２を押下すると、これに応じて親機４１は、所定の子機の識別符号を含む問い合わせ信号を無線により送信し、当該問い合わせに対して対応する子機から応答があった場合には、当該子機の距離や方向を検出して、当該検出結果を表示部５１に表示出力する。
【０１３３】
また、親機４１では、他の例として、所定の周期に従ったタイミングで、所定の子機の識別符号を含む問い合わせ信号を無線により送信して、これにより、子機の位置情報を検出することも可能である。
【０１３４】
以上のように、本例の位置情報検出システムでは、人が検出指示ボタン５２を押下した時や周期的に、親機４１が子機の存在する距離や方向を確認して表示部５１に表示するため、例えば、騒音が大きい場所等であっても使用者に的確に子機の位置情報を伝えることができ、また、使用者は、無線についての知識や無線機器の操作技能などがなくても、親機４１を容易に操作することができ、迅速に検出結果を得ることができる。
【０１３５】
また、親機４１では、表示部５１と共に或いは表示部５１の代わりに、外部出力部等を設けることにより、子機の距離や方向に関するデータを容易に迅速に出力して外部へ伝達することができる。
なお、本例の親機４１では、表示部５１の機能により子機位置情報出力手段が構成されており、検出指示ボタン５２の機能により子機位置情報検出指示受け付け手段が構成されている。
【０１３６】
第８実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
本例の位置情報検出システムの構成は、例えば、上記第２実施例或いは上記第３実施例に示したように無線通信における遅延時間に基づいて子機２の距離を検出する構成と、上記第４実施例或いは上記第５実施例に示したように受信電界強度に基づいて子機２の距離や方向を検出する構成とを組み合わせた構成となっており、更に、親機１や子機２には、遅延時間に基づく検出方法と受信電界強度に基づく検出方法とを切り替える子機位置情報切替機能を備えている。
【０１３７】
そして、親機１及び子機２では、遅延時間に基づく検出方法が使用されるときには、遅延時間に基づいて子機２の距離を検出する処理を行い、受信電界強度に基づく検出方法が使用されるときには、受信電界強度に基づいて子機２の距離や方向を検出する処理を行う。
【０１３８】
なお、いずれの検出方法を使用するかは、例えば、親機１やその使用者により制御されてもよく、子機２やその使用者により制御されてもよく、或いは、親機１や子機２以外の制御機器により制御されてもよい。また、検出方法を制御する機器では、例えば、検出方法を変更する場合などには、その指示を他の機器に対して通知する。
【０１３９】
第９実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
本例では、親機１と子機２との間の無線通信における同期処理の一例を示す。
親機１と子機２との通信同期を確保することは、特に、例えば上記第３実施例で示したように親機１が子機２からの応答信号の到達遅延時間を測定するような場合に有効となる。
【０１４０】
図８（ａ）には、加入者無線アクセスシステム（ＦＷＡ：ＦｉｘｅｄＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓ）で用いられる下り（親機から子機への）無線フレームの構成例を示してある。当該フレームは、３００ビット分のガードタイム（Ｇ）と、バーストヘッダ（Ｈ）と、データが先頭から順に配置されて構成されている。
図８（ｂ）には、バーストヘッダの構成例を示してある。当該バーストヘッダは、１００ビット分のビット同期信号と、３１ビット分のフレーム同期信号と、識別信号が先頭から順に配置されて構成されている。
【０１４１】
本例では、図８（ａ）、（ｂ）に示したようなフレームと同様な構成を有するフレームを用いて、親機１と子機２との通信同期を確立する。
具体的な手順としては、まず、親機１では、送信するフレームの先頭において、ガードタイム、ビット同期信号、フレーム同期信号を送信し、その直後の時点（例えば図８（ｂ）中の時点Ａ）において、子機２では、親機１から受信されるこれらの信号に基づいてフレーム同期を確立し、以降においてデータの送受信を行う。
【０１４２】
第１０実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
本例では、親機１に備えられるアンテナの構成例を示す。
一般に、アンテナのサイズは周波数に依存する。一例として、加入者無線アクセスシステム（ＦＷＡ）で使用される２６ＧＨｚの周波数に対応するアンテナでは、ビーム方向を可変することができ、弁当箱程度の大きさに収めることが可能である。
【０１４３】
親機１をポータブルとするためには、アンテナを小型化して、アンテナの数が少ない方が適している。
そこで、一例として、アンテナを複数備える場合に、指向性を持たせた誘電体アンテナ（チップアンテナ）を使用することとし、複数の誘電体アンテナを全周囲に等間隔で配置するような構成とする。
図９には、指向性を持たせた誘電体アンテナ素子Ｂ１〜Ｂ８を放射状に等間隔で並べた構成例を示してある。
【０１４４】
通常、計算により指向性アンテナのビームの間を補間して子機２の方向を算出するような場合には、アンテナ利得はメインビームから両側（３６０÷アンテナ数）度の区間ではメインビームの中心から外れるほど単調減少してつまりその区間にサイドローブがないことが好適であり、更に、なるべく指向性が強いものが好適である。
【０１４５】
また、他の構成例として、複数の指向性アンテナを備える親機１では、隣り合う指向性アンテナから同時に送信を行ってこれらの指向性アンテナからのビームを合成することにより、ビーム数を２倍として、アンテナ数を減少させるような構成とすることも可能である。
【０１４６】
第１１実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
本例では、子機２における省電力化を図る構成例を示す。
本例の子機２では、待機時には受信部２２のみに給電し、受信部２２により親機１からの送信キャリアを検出した後に他の処理部の電源を入れることとし、送信部２６への給電は、親機１からの問い合わせ信号に含まれる子機２の識別符号の一致を確認した後に行う。なお、このような構成では、受信待機時間が十分に長く確保されるのが好ましい。
【０１４７】
第１２実施例に係る位置情報検出システムを説明する。
本例では、マルチパス環境に対する対策の一例を示す。
本例の親機１や子機２では、好ましい態様として、ビル街などのマルチパス環境においては、最大強度の受信信号ではなく、最短時間の受信信号の方向を採用する。具体的には、マルチパス対策として、信号の伝搬遅延時間が最小の方向を検索するのが好ましい。なお、方向分解能は、アンテナの数と同等となる。
【０１４８】
ここで、本発明に係る位置情報検出システムや親機や子機などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。なお、本発明は、例えば本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
【０１４９】
また、本発明に係る位置情報検出システムや親機や子機などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る位置情報検出システムによると、例えば、親機からの問い合わせ信号に応じて子機が応答信号を返信する構成や、親機からの問い合わせ信号に子機の識別情報を含めて当該識別情報に対応する子機が応答する構成や、子機からの応答のタイミングを調整することが可能な構成や、親機が１又は複数の指向性アンテナを使用する構成や、親機や子機を携帯型として人により携帯させる構成などを用いて、無線通信における遅延時間や受信電界強度に基づいて親機に対する子機の距離や方向を検出して表示などするようにしたため、子機の識別性や、子機の距離や方向の検出処理の効率化や、子機による消費電力の効率化などといった点で、効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る位置情報検出システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る親機と子機との間での伝搬遅延の一例を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る位置情報検出システムの構成例を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る指向性アンテナの電界強度の分布の一例を示す図である。
【図５】本発明の第４実施例に係る複数の指向性アンテナの電界強度の分布の一例を示す図である。
【図６】本発明の第６実施例に係る利得との比と最大利得との比と方向（角度）との対応関係の一例を示す図である。
【図７】本発明の第７実施例に係る親機の構成例を示す図である。
【図８】フレームの構成例を示す図である。
【図９】誘電体アンテナを用いた構成例を示す図である。
【符号の説明】
１、４１・・親機、２・・子機、１１、２４・・無線データ生成部、
１２、２６・・送信部、１３・・アンテナ切替部、１４、２２・・受信部、
１５・・距離・方向導出部、１６・・表示部、２１・・アンテナ部、
２３・・電界強度検出部、２５・・可変遅延部、
２７、３１・・伝播遅延検出部、Ａ１〜ＡＮ・・指向性アンテナ部、
５１・・表示部、５２・・検出指示ボタン、５３・・水平・垂直メモリ、
５４・・子機の位置、５５・・子機までの距離、

Claims

親機が子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報を子機の位置情報として検出する位置情報検出システムにおいて、
親機は、アンテナと、
位置情報の検出対象となる子機の識別情報を含む問い合わせ信号をアンテナから無線により送信する問い合わせ信号送信手段を備え、
子機は、当該子機の識別情報を記憶する識別情報記憶手段と、
親機から無線により送信される問い合わせ信号を受信する問い合わせ信号受信手段と、
問い合わせ信号受信手段により受信される問い合わせ信号に含まれる識別情報が識別情報記憶手段に記憶された識別情報に対応する場合には親機に対して応答信号を無線により送信する応答信号送信手段と、を備え、
親機は、更に、子機から無線により送信される応答信号を受信する応答信号受信手段と、
応答信号受信手段により受信される応答信号に基づいて位置情報の検出対象となる子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報を検出する子機位置情報検出手段と、を備えた、
ことを特徴とする位置情報検出システム。
親機が子機の存在する距離に関する情報を子機の位置情報として検出する位置情報検出システムにおいて、
親機は、アンテナと、
位置情報の検出対象となる子機に対して受信希望タイミングの情報を含む問い合わせ信号をアンテナから無線により送信する問い合わせ信号送信手段と、を備え、
子機は、親機から無線により送信される問い合わせ信号を受信する問い合わせ信号受信手段と、
問い合わせ信号受信手段により受信される問い合わせ信号に含まれる受信希望タイミングの情報に基づいて、親機に対して応答信号を無線により送信するタイミングを調整して、当該調整したタイミングに関する情報を含む応答信号を親機に対して無線により送信する応答信号送信手段と、を備え、
親機は、更に、子機から無線により送信される応答信号を当該子機に対して送信した受信希望タイミングで受信する応答信号受信手段と、
応答信号受信手段により受信される応答信号に含まれる調整したタイミングに関する情報に基づいて位置情報の検出対象となる子機の存在する距離に関する情報を検出する子機位置情報検出手段と、を備えた、
ことを特徴とする位置情報検出システム。
親機が子機の存在する距離に関する情報を子機の位置情報として検出する位置情報検出システムにおいて、
親機は、アンテナと、
位置情報の検出対象となる子機に対して受信希望タイミングの情報を含む問い合わせ信号をアンテナから無線により送信する問い合わせ信号送信手段と、を備え、
子機は、親機から無線により送信される問い合わせ信号を受信する問い合わせ信号受信手段と、
問い合わせ信号受信手段により受信される問い合わせ信号に含まれる受信希望タイミングの情報に基づいて所定のタイミングで親機に対して応答信号を無線により送信する応答信号送信手段と、を備え、
親機は、更に、子機から無線により送信される応答信号を受信する応答信号受信手段と、
応答信号受信手段により受信される応答信号の受信タイミングに基づいて位置情報の検出対象となる子機の存在する距離に関する情報を検出する子機位置情報検出手段と、を備えた、
ことを特徴とする位置情報検出システム。
親機が子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報を子機の位置情報として検出する位置情報検出システムにおいて、
親機は、複数の指向性アンテナと、
２以上の指向性アンテナのそれぞれから順に位置情報の検出対象となる子機に対して問い合わせ信号を無線により送信する問い合わせ信号送信手段と、を備え、
子機は、親機から無線により送信される問い合わせ信号を受信する問い合わせ信号受信手段と、
問い合わせ信号受信手段により受信される問い合わせ信号の受信レベルを検出する受信レベル検出手段と、
受信レベル検出手段により検出される受信レベルに関する情報を含む応答信号を親機に対して無線により送信する応答信号送信手段と、を備え、
親機は、更に、それぞれの指向性アンテナから無線により送信した問い合わせ信号に応じて子機から無線により送信される応答信号を受信する応答信号受信手段と、
応答信号受信手段によりそれぞれの指向性アンテナに対応して受信される応答信号に含まれる受信レベルに関する情報に基づいて位置情報の検出対象となる子機の存在する距離と方向の一方又は両方に関する情報を検出する子機位置情報検出手段と、を備えた、
ことを特徴とする位置情報検出システム。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の位置情報検出システムにおいて、
親機は、携帯型の機器であり、親機の使用者により携帯され、
子機は、携帯型の機器であり、複数設けられ、それぞれの子機の使用者により携帯され、
親機とそれぞれの子機とは、直接的に、無線により信号を通信する、
ことを特徴とする位置情報検出システム。