JPH08146110A - 位置測定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地上の比較的限定された領域（ローカルエリ
ア）内にある移動体の位置を比較的小規模の装置を用い
て決定するための位置測定システムの提供。 【構成】 地上の異なる位置に少なくとも３台以上の固
定局２，３，４を設置し、更に、地上に発信器のみを備
えた固定局６を設置する。また、各固定局によって囲ま
れた領域および／またはその領域の周辺に存在する移動
体には発信機能のみを有する発信器を備え付けるかまた
は携帯させる。また、移動体が複数の場合には各移動体
の発信器から送信される信号は各移動体を互いに他の移
動体と識別するための固有の信号とする。但し、従来の
逆ＧＰＳ方式とは異なり、各移動体の発信器は計時機構
を持たないので発信器から送信する信号には時刻データ
が含まれない。また、移動体の位置は固定局２，３，４
で測定した移動体と固定局６からの信号のそれぞれの到
達時間及び既知である固定局２，３，４，６の位置から
求めることができるので、各固定局間の時間同期をとる
ことを要しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地上の比較的限定され
た領域（ローカルウエア）内にある移動体の位置を比較
的小規模の装置を用いて測位するための位置測定システ
ムに係わる。

【０００２】

【従来の技術】地上の位置を決定する手段として現在最
も一般的な方法はＧＰＳである。これは地球を周回する
異なる軌道上の３個以上（地上の移動体の測位の場合）
の衛星から発射されるマイクロ波を地上の移動体で受信
し、移動体と各衛星間の疑似距離を求め、計算によって
移動体の位置を決定するものである。

【０００３】その際、移動体は発信機能を持たず、マイ
クロ波を受信するための受信機能と、各衛星との疑似距
離を測定するためのコード同期機能と、衛星からの情報
を解読するためのメッセージ解読機能と、位置を計算し
て決定するための計算処理機能を有している。ＧＰＳに
よる測位システムは民間の応用としては主に自動車、船
舶及び航空機の測位に利用されている。

【０００４】また、地上というより主に海上の船舶の測
位に利用されている測位システムとしてロランＣがあ
る。これらは地球上の固定点に主局と２つ以上の従局を
設置し、主局及び各従局からパルスを発射（各従局では
主局からのパルスを受信した後パルスを発射する）し、
船舶等の移動局では各局のパルスを受信してパルスの到
達時間差を測定し、その時間差から自身（移動局）の位
置を計算で求めるものである。この場合もＧＰＳと同様
に移動体は発信機能を持たず、パルスを受信するための
受信機能と、パルスの到達時間差を測定するための計算
処理機能を有している。

【０００５】上述したＧＰＳとロランＣの方式では両者
とも移動体が受信機能や計算機能等を有する位置測定器
を有し、それ自身で自己（移動体）の位置を決定するも
のであり、そのような方式は地球上の広範囲な領域を移
動する移動体の測位方法としては便利なものである。

【０００６】しかしながら、ＧＰＳやロランＣの方式を
地上の限定された領域内の多数の移動体の測位を行うた
めに用いる場合には、各移動体に前述したような位置測
定器を備え付けたり携帯させる必要があるがこれには問
題点がある。すなわち、前述の位置測定器は機能が複雑
であることから比較的大型になり、且つ高価なものとな
るので限定された領域内の多数の移動体に備え付けたり
人に携帯させることは全体的にコストが高くなり過ぎる
という欠点があり、特に、人に携帯させる場合には大き
過ぎるという問題点がある。

【０００７】このような問題点を解決するものとして、
地上の限定された領域内の多数の移動体の測位システム
として逆ＧＰＳ方式と呼ばれる方式が提案されている。
図５に逆ＧＰＳ方式の概略図を示す。図５で、１は移動
体、２〜５は固定局（サインポスト）である。逆ＧＰＳ
方式ではＧＰＳ方式とは逆に移動体１は受信機能を持た
ず発信機能のみを持っており、固有の信号を送信する。
その際、移動体１が自己を他の移動体と識別するための
固有の信号を送信すると同時に、移動体１自身が有して
いる時計の時刻Ｔ₀も送信することが特徴である。ま
た、逆ＧＰＳ方式では複数の固定局２〜５を地上の異な
る位置に設置して、各固定局はＧＰＳ衛星の働きとは逆
に送信機能を持たず、受信機能を有するように構成され
ている。

【０００８】図５で、移動体１が送信した信号を各固定
局２〜５が受信した時刻をそれぞれＴ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄
とすると、移動体１の位置（Ｐ_x，Ｐ_y，Ｐ_z）は各固定
局２〜５の位置（Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁），（Ｘ₂，Ｙ₂，
Ｚ₂），（Ｘ₃，Ｙ₃，Ｚ₃），（Ｘ₄，Ｙ₄，Ｚ₄）と次式
で関係付けられる。

【数１】 ｛（Ｘ₁−Ｐ_x）²＋（Ｙ₁−Ｐ_y）²＋（Ｚ₁−Ｐ_z）²｝^1/2 ＝Ｃ（Ｔ₁−Ｔ₀＋△ｔ） （１） ｛（Ｘ₂−Ｐ_x）²＋（Ｙ₂−Ｐ_y）²＋（Ｚ₂−Ｐ_z）²｝^1/2 ＝Ｃ（Ｔ₂−Ｔ₀＋△ｔ） （２） ｛（Ｘ₃−Ｐ_x）²＋（Ｙ₃−Ｐ_y）²＋（Ｚ₃−Ｐ_z）²｝^1/2 ＝Ｃ（Ｔ₃−Ｔ₀＋△ｔ） （３） ｛（Ｘ₄−Ｐ_x）²＋（Ｙ₄−Ｐ_y）²＋（Ｚ₄−Ｐ_z）²｝^1/2 ＝Ｃ（Ｔ₄−Ｔ₀＋△ｔ） （４） ここで、Ｃは電磁波速度、△ｔは固定局の時計に対する
移動体１の時計のオフセット分である。

【０００９】上記式（１）〜（４）を連立して解くこと
により、未知数（Ｐ_x，Ｐ_y，Ｐ_z）と△ｔが求められ、
移動体１の位置を決定することができる。なお、逆ＧＰ
Ｓ方式に関する文献としては、例えば「スペクトル拡散
通信方式によるLocal Positioning Systemの一検討」；
信学技法 ＳＳＴ９２−９１，１９９３年３月 があ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ＧＰＳやロランＣを利
用する方式で地上の限定された領域内の多数の移動体の
測位を行う場合については、前述したような（高価で比
較的大型の）位置測定器の必要性及びそれに伴いシステ
ム全体のコストが高くなり過ぎるといった欠点のほか
に、“限定された領域内での測位”のためにはＧＰＳや
ロランＣを利用する方式では測位精度が低く過ぎるとい
う問題点があった。

【００１１】すなわち、ＧＰＳでの測位精度は１００ｍ
程度であり、ロランＣでは数百米程度である。このよう
な精度では数キロ米以内程度の限定された領域内での移
動体の位置を決定するには精度が低く過ぎるので、ＧＰ
ＳやロランＣを利用して“限定された領域内”で精度の
高い測位をすることは困難である。

【００１２】一方、前述した逆ＧＰＳ方式では移動体が
発信器のみを備え付けるか、携帯する方式のためＧＰＳ
やロランＣを利用する方式よりも低コストでシステムを
構成できる点で、“限定された領域内”での移動体の測
位には適した方式といえるが、このような逆ＧＰＳ方式
にも次のような問題点がある。

【００１３】 逆ＧＰＳ方式では移動体が自己を他の
移動体と識別するための固有の信号を送信するだけでな
く、移動体自身に時計（計時機構）を備えその移動体自
身の時刻を情報として送信する必要がある。移動体がそ
のような時計を備えその移動体自身の時刻を情報として
送信することは、移動体に備え付けるか若しくは移動体
が携帯する発信器の回路を複雑にするので、発信器のコ
ストの上昇をもたらすと共に特に携帯の場合に要請され
る小型化が困難になるという点。 また、固定局側でも移動体から送信される時間情報
を解読するための回路が必要となるため受信回路が複雑
となり、コストが上昇するという問題点。 更に、上述の逆ＧＰＳ方式における重要な問題点と
して、固定局（図５参照）間では時間同期がとれていな
ければならないという点がある。

【００１４】このことは、仮に固定局間で同期がとれて
いないと、前述した数式（１）〜（４）のＴ₁〜Ｔ₄の測
定時間に固定局間で異なるオフセット分が含まれること
になり移動局の正しい位置（Ｐ_x，Ｐ_y，Ｐ_z）が決定で
きなくなることから明らかである。従って、固定局間で
は時間同期をとる必要があるが、逆ＧＰＳ方式で移動局
の位置をより精度良く決定するよう時間同期をとるため
には高度の技術が必要であり、そのために高価な時間同
期回路を必要とするという問題点がある。例えば、位置
精度１ｍ程度で位置を決定するために、ＧＰＳ方式では
各固定局間で３ｎｓ（ナノセカント）〜４ｎｓの精度で
時間同期をとる必要があるが、ナノセカントの単位で各
固定局間の同期を取るためには高精度の時計と複雑な回
路からなる時間同期回路が必要となる。

【００１５】本発明は上記従来方式の問題点を改善し、
地上の比較的限定された領域（ローカルエリア）内にあ
る移動体の位置を比較的小規模の装置を用いて決定する
ための位置測定システムの提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに第１の発明の位置測定システムは、第１の基準信号
を送信する移動局と、第１の基準信号とは異なる第２の
基準信号を送信する第１の固定局と、第１の基準信号及
び第２の基準信号をそれぞれ受信する少なくとも３つの
第２の固定局と、を備え、各第２の固定局がそれぞれ移
動局と第１の固定局からの信号の到達時間を測定するた
めの時間計測手段を有し、各時間計測手段でそれぞれ測
定した、移動局と第１の固定局からの信号の到達時間の
差及び第１，第２の固定局の位置を基に該移動局の位置
を決定することを特徴とする。

【００１７】第２の発明は上記第１の発明の位置測定シ
ステムにおいて、移動局及び第１の固定局と第２の固定
局間の通信方式がスペクトル拡散通信方式であって、移
動局が固有のＰＮ符号が割り当てられた複数の移動局で
あり、第２の固定局の時間計測手段が受信側ＰＮ符号の
符号パターンを切換え可能に構成された時間計測手段で
あること、を特徴とする。

【００１８】

【作用】上記構成により第１の発明の位置測定システム
は、従来の逆ＧＰＳ方式とは異なり、移動体の位置は３
つの第２の固定局で測定した移動体からの第１の基準信
号と第１の固定局からの第２の基準信号のそれぞれの到
達時間及び既知である第１の固定局の位置及び少なくと
も３つの第２の固定局の位置から求めることができる。
すなわち、位置測定システムは各固定局間の時間同期を
とることを要せず、また、移動体から送信する第１の基
準信号は時刻データを含まない。

【００１９】第２の発明の位置測定システムは、更に、
第２の固定局において時間計測手段が受信側ＰＮ符号の
符号パターンを切換え可能に構成されているので、複数
の移動局からの送信信号からそれぞれの移動局からの送
信信号を弁別し、それぞれの移動局からの信号と第１の
固定局からの第２の基準信号のそれぞれの到達時間及び
既知である第１の固定局の位置及び少なくとも３つの第
２の固定局の位置からそれぞれの移動局の位置を求める
ことができる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の位置測定システムの一実施例
を示す図であり、図２は図１における固定局の構成例を
示す図である。本発明の位置測定システムでは、地上の
異なる位置に少なくとも３台以上の固定局２，３，４を
設置し、更に、地上に発信器のみを備えた固定局６を設
置する。

【００２１】また、各固定局によって囲まれた領域およ
び／またはその領域の周辺に存在する移動体には発信機
能のみを有する発信器を備え付けるかまたは携帯させ
る。なお、図１では、説明上、移動体１のみが示してあ
るが移動体は複数でもよく、移動体が複数の場合には各
移動体にはそれぞれ発信機能のみを有する発信器を備え
付けるかまたは携帯させる。

【００２２】また、移動体が複数の場合には各移動体の
発信器から送信される信号は各移動体を互いに他の移動
体と識別するための固有の信号とし、例えば、移動体毎
に送信信号の周波数を変えたり変調コードを変えたりす
るものとする。但し、前述した従来の逆ＧＰＳ方式（図
５参照）とは異なり、本発明では各移動体の発信器は時
計等の計時機構を持たず、発信器から送信する信号は前
述したような固有の信号のみであり、各移動体の発信器
の計時機構による時刻データを送信することはないもの
とする。

【００２３】すなわち、本発明と従来の逆ＧＰＳ方式と
の第１の相違点は、本発明では各移動体の発信器が計時
機構を持たず、送信信号には時間情報が含まれていない
という点であり、更に、発信器のみを備えた固定局６も
計時機構を持たず、送信信号には時間情報が含まず、各
移動体と各固定局２，３，４とを識別するための固有の
信号が含まれているのみであるという点である。

【００２４】本発明と従来の逆ＧＰＳ方式との第２の相
違点は、本発明では逆ＧＰＳ方式とは異なり上述したよ
うな発信器のみを備えた固定局６を固定局２，３，４以
外に１台設置していることである。なお、各固定局２，
３，４には図２に示すように移動体１と固定局６から送
信されたそれぞれの信号を受信するための受信器２ａ，
３ａ，４ａがそれぞれ備えられており、また、各受信器
２ａ，３ａ，４ａには移動体１からの信号と固定局６か
らの信号をそれぞれの受信器それぞれが受信した時点の
時刻の差を計測するための時間計測手段２ｂ，３ｂ，４
ｂが備えられている。

【００２５】本発明と従来の逆ＧＰＳ方式との第３の相
違点は、本発明では逆ＧＰＳ方式のように各固定局間で
時間同期をとる必要がない点であり、具体的には上述し
た各固定局２，３，４の受信器２ａ，３ａ，４ａはそれ
ぞれの受信器が受信した時点の時刻の差を計測するため
の時間計測手段２ｂ，３ｂ，４ｂを備えているが、これ
らの時間計測手段は従来の逆ＧＰＳ方式の受信器で用い
られている時間計測手段のように時間同期がとれている
必要がないという点である。

【００２６】以上のように構成された本発明の位置測定
システムでは、移動体１の位置（Ｐ_x，Ｐ_y）は次のよう
に決定される。

【００２７】図３は図１の固定局２，３を例とした受信
信号の到達時間の様子を示すタイムチャートであり、図
３で、いま、位置（Ｓ_x，Ｓ_y）にある発信器のみを有す
る固定局６からの信号７と、移動体１からの信号８が位
置（Ｘ₁，Ｙ₁）にある固定局２でそれぞれ受信された時
刻をＴ_1SおよびＴ_1Pとし、同様に、固定局６からの信号
７と、移動体１からの信号８が位置（Ｘ₂，Ｙ₂）にある
固定局３でそれぞれ受信された時刻をＴ_2S及びＴ_2Pとす
る。

【００２８】図３に示すように、本発明では固定局２，
３，４の受信器の時刻は時間同期がとれていないので固
定局間で時刻の開始点にオフセット（図３の△ｔ₀）が
あるが、本発明の位置測定システムでは上述したような
オフセットが各固定局間にあっても移動体の位置を正確
に決定することができる。以下、位置決定方法について
説明する。

【００２９】図１において、発信器のみを有する固定局
６と、固定局２及び固定局３との、それぞれの距離の差
は固定局６から送られた信号が固定局２に到達する時間
と固定局３に到達する時間との差に電磁波の速度Ｃを乗
じたものに等しいが、図３に示すように固定局２と固定
局３の間に△ｔ₀の時間のオフセットがあるので、それ
を考慮して次式が成り立つ。

【数２】 ｛（Ｘ₂−Ｓ_x）²＋（Ｙ₂−Ｓ_y）²｝^1/2 −｛（Ｘ₁−Ｓ_x）²＋（Ｙ₁−Ｓ_y）²｝^1/2 ＝Ｃ｛（Ｔ_2S−△ｔ₀）−Ｔ_1S｝ （５）

【００３０】同様に移動体１と固定局２及び固定局３と
のそれぞれの距離の差と、移動体１から送られた信号が
固定局２に到達する時間と固定局３に到達する時間との
差の間に次式が成り立つ。

【数３】 ｛（Ｘ₂−Ｐ_x）²＋（Ｙ₂−Ｐ_y）²｝^1/2 −｛（Ｘ₁−Ｐ_x）²＋（Ｙ₁−Ｐ_y）²｝^1/2 ＝Ｃ｛（Ｔ_2P−△ｔ₀）−Ｔ_1P｝ （６）

【００３１】式（５）と式（６）から△ｔ₀を消去する
と次式が成り立つ。

【数４】 ［｛（Ｘ₂−Ｓ_x）²＋（Ｙ₂−Ｓ_y）²｝^1/2 −｛（Ｘ₁−Ｓ_x）²＋（Ｙ₁−Ｓ_y）²｝^1/2］ −［｛（Ｘ₂−Ｐ_x）²＋（Ｙ₂−Ｐ_y）²｝^1/2 −｛（Ｘ₁−Ｐ_x）²＋（Ｙ₁−Ｐ_y）²｝^1/2］ ＝Ｃ｛（Ｔ_2S−Ｔ_2P）−（Ｔ_1S−Ｔ_1P）｝ （７）

【００３２】式（７）には固定局２，３間の時間のオフ
セット△ｔ₀は含まれず、固定局２，３の計時機構で計
測した各信号の到達時間差（Ｔ_2P−Ｔ_2S）及び（Ｔ_1S−
Ｔ_1P）によって未知の位置（Ｐ_x，Ｐ_y）の関係式が示さ
れている。

【００３３】すなわち、本発明の位置測定システムでは
固定局間の計時機構の時刻同期をとる必要がなく、発信
器のみを有する固定局６と移動体１から送信されるそれ
ぞれの信号の各到達時間を各固定局の計時機構で独自に
測定し、その到達時間差から移動体１の位置を求めるこ
とができる。

【００３４】なお、本発明の位置測定システムで実際に
移動体１の位置（Ｐ_x，Ｐ_y）を求めるには上述した式
（７）の他に固定局３（位置（Ｘ₂，Ｙ₂））と固定局４
（位置（Ｘ₃，Ｙ₃））で測定した距離差と到達時間の関
係式が必要である。その関係式は式（７）を求めた手順
と同様にして次式（８）で与えられる。

【数５】 ［｛（Ｘ₃−Ｓ_x）²＋（Ｙ₃−Ｓ_y）²｝^1/2 −｛（Ｘ₂−Ｓ_x）²＋（Ｙ₂−Ｓ_y）²｝^1/2］ −［｛（Ｘ₃−Ｐ_x）²＋（Ｙ₃−Ｐ_y）²｝^1/2 −｛（Ｘ₂−Ｐ_x）²＋（Ｙ₂−Ｐ_y）²｝^1/2］ ＝Ｃ｛（Ｔ_3S−Ｔ_3P）−（Ｔ_2S−Ｔ_2P）｝ （８） ここで、Ｔ_3S及びＴ_3Pは固定局６からの信号と移動体１
からの信号を固定局４でそれぞれ受信した時刻である。

【００３５】上述した式（７），（８）において、位置
（Ｘ₁，Ｙ₁），（Ｘ₂，Ｙ₂），（Ｘ₃，Ｙ₃），（Ｓ_x，
Ｓ_y）は固定値であり、既知である。また、時刻
（Ｔ_1S，Ｔ_1P），（Ｔ_2S，Ｔ_2P），（Ｔ_3S，Ｔ_3P）も固
定局２，３，４のそれぞれの計時機構による測定値から
得られる時刻である。よって、２つの未知数からなる移
動体１の位置（Ｐ_x，Ｐ_y）は式（７）と式（８）を連立
することによって算出することができる。

【００３６】また、このような演算は、位置測定システ
ムの管理局（独立した局でもよいし固定局のいずれかが
兼ねてもよい）の演算回路からなる位置算出手段で固定
局２，３，４で測定した測定値（Ｔ_1S，Ｔ_1P），
（Ｔ_2S，Ｔ_2P），（Ｔ_3S，Ｔ_3P）及び既知値（Ｘ₁，
Ｙ₁），（Ｘ₂，Ｙ₂），（Ｘ₃，Ｙ₃），（Ｓ_x，Ｓ_y）か
ら求めることができ、固定局２，３，４から管理局への
情報の伝達はローカルネット等の通信回線により行うこ
ともできる。

【００３７】以上のように本発明では、各固定局間の時
間同期をとることなしに容易に移動体の位置を決定する
ことができる。従って、従来の逆ＧＰＳ方式とは異なり
高精度の計時機構や時間同期回路が不必要である。これ
により、全体として、より低コストで測位システムが構
成できる。

【００３８】次に、移動体１が本発明に基づく携帯用発
信器を携帯している場合にその発信器から送信される信
号及び発信器のみを有する固定局６から送信する信号の
形態について述べる。

【００３９】移動体１や固定局６の発信器から送信され
る信号は固定局２，３，４側の受信器で信号の到達時刻
を検出可能なものでなければならない。このような送信
信号としては一つにはロランＣで用いているようなパル
スを用いることも可能である。しかし、送信信号として
パルス波を用いる場合は使用する周波数帯域が広くなり
過ぎて電波法上使用できない可能性がある。また、移動
体１が上述の携帯用発信器からパルス波を送信するには
必要電力が大きくなり、電源として容量の大きな電池が
必要となるので、携帯用に適さない可能性がある。

【００４０】そこで、移動体１と固定局６の発信器が送
信する信号の望ましい形態として、ＧＰＳで用いられて
いるように擬似雑音符号（以下、ＰＮ符号）でキャリア
を変調した信号（このような信号にはスペクトラム拡散
信号がある）を用いることが望ましい。

【００４１】すなわち、ＰＮ符号で変調した信号は帯域
をある程度の幅で制限できるので電波法上の問題が解決
できるし、また、同じ帯域を用いてＰＮ符号の種類を変
えれば互いの信号の干渉を極く小さくできるので領域内
の多数の移動体と一基の固定局６にそれぞれ固有のＰＮ
符号を割り当てれば、固定局２，３，４は複数の移動体
や固定局６を識別することができる。従って、移動体及
び固定局６から送信する信号としてはＰＮ符号でキャリ
アを変調した信号が望ましい。

【００４２】図４は図１における移動体１及び固定局６
の送信器及び固定局２，３，４の受信器の構成例を示す
ブロック図であり、図４（ａ）は移動体及び固定局６の
送信器の構成例を示す。

【００４３】図４（ａ）で、２１はＰＮ符号発生器（Ｐ
ＮＧ）、２２はキャリア信号発生器、２３は変調器であ
り、移動体には固有のＰＮ符号が割り当てられている。
移動体の送信器はＰＮ符号発生器（ＰＮＧ）２１から移
動体に割り当てられているＰＮ符号を発生させ、キャリ
ア信号発生器２２からのキャリアによりそのＰＮ符号を
変調して送信アンテナから拡散送信する。また、固定局
６の送信器も同様にＰＮ符号発生器（ＰＮＧ）２１から
各移動体に割り当てられているＰＮ符号以外の固有のＰ
Ｎ符号を発生させ、キャリア信号発生器２２からのキャ
リアによりそのＰＮ符号を変調して送信アンテナから拡
散送信する。

【００４４】次に、固定局２，３，４側の受信器で移動
体からの送信波（スペクトラム拡散信号）を受信し、到
達時間を検出する時間計測手段について述べる。ここ
で、前述したようにＰＮ符号でキャリアを変調した信号
について述べると、ＰＮ符号を信号として用いた場合
は、受信器側で到達時間を検出するためには入力したＰ
Ｎ符号と受信側のＰＮ符号との相関をとり、その相関ピ
ークが得られる時点を検出しなければならない。そのよ
うな相関をとる方法としては、ＤＬＬを用いる方法、マ
ッチドフィルタを用いる方法、及びコンボルバを用いる
方法がある。

【００４５】このうち、ＤＬＬを用いる方法はＰＮ符号
による変調波が連続して入力する場合には利用可能であ
る。しかし、位置測定システムでは移動体の発信器から
の信号を移動体の電波送信による消費電力を節約するた
めに連続波でなく一定の期間をおいて間欠的に送信する
場合があり、このように間欠波が送信される場合にはＤ
ＬＬよりはマッチドフィルタまたはコンボルバの方がよ
い。このうち、マッチドフィルタは特定のＰＮ符号のパ
ターンしか相関がとれないので、マッチドフィルタを用
いるとすれば、多数の移動体から異なる種類のＰＮ符号
が送信される場合には各固定局にＰＮ符号の種類の数だ
けマッチドフィルタを備えなければならないことにな
り、回線規模とコスト上から現実的とはいえない。

【００４６】これに対し、コンボルバを用いる場合には
上述のような不都合が生じないので受信器側で到達時間
を検出し、入力したＰＮ符号と受信側のＰＮ符号との相
関をとり、その相関ピークが得られる時点を検出するた
めにはコンボルバを用いることが望ましい。

【００４７】図４（ｂ）は固定局の受信器にコンボルバ
を用いる場合の基本的な構成を示すブロック図であり、
６はＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、７，１３は増幅
器、９，１１は局部発信器、８，１２はミキサー、１０
はコンボルバ、１４は検波器、１５は時間計測部であ
る。また、本実施例ではコンボルバ１０、局部発信器１
１、ミキサー１２、増幅器１３、検波器１４、及び時間
計測部１５は時間計測手段を構成する。

【００４８】図４（ｂ）に示すように、コンボルバ１０
を用いる場合にはコンボルバの２つの入力端子１０ａ，
１０ｂのうち入力端子１０ａにはＢＰＦ６、増幅器７、
局部発信器９、及びミキサー８により移動体から送信さ
れたＰＮ符号による変調波を入力し、コンボルバ１０の
もう一方の入力端子１０ｂにはＰＮ符号発生器１６によ
って発生させたバーＰＮ符号（ＰＮ符号を時間反転させ
たものをいう）でキャリアを変調させた参照信号を入力
するよう構成する。

【００４９】参照符号をそのようにすることによって移
動体から送信されたＰＮ符号と固定局のバーＰＮ符号の
相関をコンボルバ１０でとることができ、その結果得ら
れた相関出力信号を検波器１４で検波し、その時間から
移動体１からの信号の送信時間Ｔ_1Sを時間計測部１５で
検出することができる。ここで、参照信号のＰＮ符号の
符号パターンを任意の時点で切換えることにより、複数
の移動体からの信号の送信時間Ｔ_1Sや固定局６からの信
号の送信時間Ｔ_PSも同様に時間計測部１５で検出するこ
とができる。

【００５０】すなわち、図４（ｂ）のＰＮ符号発生器１
６は一定のバーＰＮ符号のみを発生するのではなく時間
的にバーＰＮ符号の符号パターンを切換え可能に構成す
ることが望ましい。また、このようなＰＮ符号の切換え
は通常のデジタル回路技術を用いて容易に行うことがで
きることはよく知られているところである。

【００５１】コンボルバの参照信号のＰＮ符号を以上の
ように切換えるとコンボルバはＰＮ符号と時間反転関係
にあるＰＮ符号が入力した時にのみ大きな相関出力をす
るので、これを利用して移動体を識別することができ
る。言い替えれば、上述したように複数の移動体がある
場合には各移動体に固有のＰＮ符号を割当て、固定局の
受信器においてコンボルバの参照信号であるＰＮ符号の
符号パターンを時間的に切換えることにより、参照信号
と時間反転関係にあるＰＮ符号のみを（相関出力の大き
さから）判別することができるので、これにより各ＰＮ
符号に対応する移動体を識別することができる。

【００５２】本発明の応用例としては、アミューズメン
ト・センターやスキー場、ゴルフ場等における人の位置
を検出する等の迷子探しや危険防止に用いることがで
き、また、農場や工場等における移動機器等の測位やコ
ントロールにも利用が可能である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のＧＰＳ方式、ロランＣ、或いは逆ＧＰＳ方式と比較
して地上の比較的限定された領域（ローカルエリア）内
にある移動体の位置の測位をより小規模で低コストの装
置によって実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置測定システムの一実施例を示す図
である。

【図２】図１における固定局の構成例を示す図である。

【図３】図１の固定局２，３を例とした受信信号の到達
時間の様子を示すタイムチャートである。

【図４】図１における移動体及び固定局の送信器及び受
信器の構成例を示すブロック図である。

【図５】従来技術としての逆ＧＰＳ方式の概略図であ
る。

【符号の説明】

１ 移動体（移動局） ２，３，４ 固定局（第２の固定局） ６ 固定局（第１の固定局） ２ａ，３ａ，４ａ 受信器 ２ｂ，３ｂ，４ｂ 時間計測手段 １０ コンボルバ（時間計測手段） １１ 局部発信器（時間計測手段） １２ ミキサー（時間計測手段） １４ 検波器（時間計測手段） １５ 時間計測部（時間計測手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基準信号を送信する移動局と、 第１の基準信号とは異なる第２の基準信号を送信する第
   １の固定局と、 前記第１の基準信号及び第２の基準信号をそれぞれ受信
   する少なくとも３つの第２の固定局と、を備え、 前記各第２の固定局がそれぞれ前記移動局と前記第１の
   固定局からの信号の到達時間を測定するための時間計測
   手段を有し、 前記各時間計測手段でそれぞれ測定した、前記移動局と
   前記第１の固定局からの信号の到達時間の差及び第１，
   第２の固定局の位置を基に該移動局の位置を決定するこ
   とを特徴とする位置測定システム。
2. 【請求項２】 請求項１の位置測定システムにおいて、
   移動局及び第１の固定局と第２の固定局間の通信方式が
   スペクトル拡散通信方式であって、 移動局が固有のＰＮ符号が割り当てられた複数の移動局
   であり、 第２の固定局の時間計測手段が受信側ＰＮ符号の符号パ
   ターンを切換え可能に構成された時間計測手段であるこ
   と、を特徴とする位置測定システム。