JPH08211141A

JPH08211141A - 測位システム

Info

Publication number: JPH08211141A
Application number: JP7037612A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Nakabachi; 善樹中鉢; Shuichi Mitsuzuka; 秀一三塚; Kazufumi Aoyama; 和史青山; Noriyuki Sato; 徳行佐藤
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】移動局の位置を固定局の電波到着時間により
決定する方式での各固定局間の時間的同期の必要性から
生じる問題点解消のため、各固定局が正確な時間同期を
要することなく移動局の位置を正確に確定し得る測位シ
ステムの提供。【構成】測位システムは少なくとも３つの固定局Ａ，
Ｂ，Ｃと発信機能のみを有する移動局Ｍ及び移動局Ｍか
らの信号を受信し、受信信号をそのまま送信するレピー
タ局Ｒ（固定位置）から構成されている。【作用】レピータ局Ｒが移動局Ｍからの電波を受信し
てそれを発信するまでにはある程度の時間遅れが生ず
る。このことから固定局Ａは移動局Ｍからの直接受信し
た信号Ｓとレピータ局を経由した信号Ｓ、すなわち同じ
信号を異なる時刻に検出することになる。本発明の測位
システムではこの異なる時刻に検出される２つの信号の
時間差を利用して位置を決定する。従って、測位システ
ムは各固定局間での正確な時間同期を必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地上の位置を決定するた
めの測位システムに関し、特に、屋内を含む比較的狭い
位置（ローカルエリア）の検出を行うための測位システ
ムに関する。

【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
軌道上の３個以上の衛星から発射されるマイクロ波を受
信し、各衛星間との擬似距離により３次元的な位置を決
定するものである。ＧＰＳ衛星からは測位用としてＬ１
帯（１．６ＧＨｚ）とＬ２帯（１．２ＧＨｚ）と呼ばれ
る２波が常時発信されており、Ｌ１帯にはＣ／Ａコード
とＰコードという２種類のデジタル符号があり、他方、
Ｌ２帯にはＰコードのみがある。

【０００３】また、Ｃ／Ａコードは一般に公開されてい
るが、Ｐコードは軍事用として秘密となっている。な
お、Ｃ／Ａコードのビット周期は１．０２３Ｍｂｐｓで
あり、Ｐコードのビット周期は１０．２３Ｍｂｐｓであ
る。したがって、Ｐコードを使用することにより高精度
の測位が可能となる。さらに、Ｐコードは上述したよう
にＬ１，Ｌ２両帯域にあるので、このことを利用して電
離層における電波伝搬速度の補正を行うことができ、さ
らに高精度の測位が可能となる。

【０００４】しかしながら、前述したように、Ｐコード
は軍事用であり一般ユーザは使用することができない
し、さらに、ＧＰＳシステムはアメリカの安全保障上、
有事の際には、Ｙコードと呼ばれる秘密のコードに変換
される場合もある。このように、現在のＧＰＳシステム
は、実時間で高精度の単独測位は不可能であり、アメリ
カが有事の際に使用できなくなる可能性もある。また、
ＧＰＳはその性質上、広い場所での位置の確定を目的と
したものであり、さらに、衛星からの電波の届かない室
内では使用不可能となる。

【０００５】これに対し、現在、室内での位置の検出を
行う方法としては以下のようなものがある。（１）超音波を使用する方法超音波を発射し、その反射波が到達するまでの時間を測
定して距離を求める方法である。この方法によれば音波
の速度が遅いため比較的高精度で距離を測定できる。（２）磁場の変化を検出する方法室内に人工的に磁場を形成し、移動体に３次元方向の磁
場を測定できる探りコイルを装着し、磁場の３次元的な
変化から位置を検出する情報がバーチャルリアリティ
（仮想現実装置）において使用されている。（３）漏洩電波誘導路を用いる方法移動搬送車の移動路に沿って電波を漏洩させるケーブル
を敷設し、それを利用して移動をコントロールする方法
である。（４）カメラによる画像処理による方法天井等にカメラを設置して得られる複数箇所の映像から
位置を算出する方法である。（５）スペクトル拡散方式を利用する方法次に、電波による測位方式としてスペクトル拡散通信の
特徴を利用するものがある。スペクトル拡散通信方式は
ある帯域に制限されたスペクトル広帯域に拡散させて通
信に用いる方式である。スペクトル拡散通信方式に関す
る文献には多くのものがあるが、その一例として、横山
光雄著「スペクトル拡散通信方式システム」（科学技術
出版社１９８８年５月３０日発行）がある。スぺクト
ル拡散において、送信信号のエネルギーは情報伝達に必
要な帯域より遥かに広い帯域に拡散され広い通信帯域を
占有する。受信側ではスペクトル拡散に使用した符号を
用いてスペクトルの逆拡散を行い、復調する。また、ス
ペクトル拡散方式は現在直接拡散方式と時間ホッピング
方式に分類されているが、測位に応用されているのは主
に直接拡散方式である。

【０００６】直接拡散方式はスペクトルを拡散させる信
号にそれよりもはるかに高帯域の信号を乗算させてスペ
クトル拡散を実現させる方式であり、このための拡散用
の信号としては次の条件を満足させる必要がある。多くのユーザに信号を割り当てられるよう、信号の
種類が多いこと。相互相関が小さいこと。信号を確実にとらえ同期確立が容易にできるよう
に、鋭い自己相関性を持つこと。ランダムで周期が長く、第３者による解読が困難な
こと。

【０００７】上述の条件を満たす拡散用符号としては、
通常、擬似雑音（ＰＮ）符号が用いられる。また、ＰＮ
符号としてはＭ系列符号やＧＯＬＤ符号が用いられる場
合が多い。前記文献から、スペクトル拡散通信の特徴と
しては、（イ）干渉や妨害を与えたり、受けたりすることが少な
い。（ロ）信号秘匿の能力が増大する。（ハ）傍受されにくい。（ニ）秘話通信に適した通信システムを構成できる。（ホ）通信と同時に距離測定や時刻同期が可能である。（ヘ）符号分割多元接続が可能であり、システムは同時
通信を行うユーザの数が増すと上品な劣化をもたらす。（ト）フェージング対策がたてやすくなる。

【０００８】スペクトル拡散方式はスペクトルを広帯域
に拡散させて用いるので、広帯域化により距離測定性能
は向上する。すなわち、伝送路の帯域幅が狭い場合には
パルス波形の応答は緩慢になり距離分解能は低下する
が、帯域幅が広い場合にはパルスの立上りは急峻となり
時間分解能すなわち距離分解能が向上する。これらの事
由によりスペクトル拡散方式は距離測定に適した方式と
いえる。

【０００９】以下の説明において、スペクトル拡散方式
を利用した測位システムを２つの方式、「発信オンリ方
式」及び「レピータ方式」（後述）、に分類する。以
下、「移動体」は位置を測定したいもの（例えば、迷
子、自動搬送車）を意味し、「移動局」は移動体に装着
または設置された受信または／および送信機能を有する
装置を意味し、「固局」は移動局の位置から移動体の位
置を認識するためにローカルエリアに固定的に設置され
た装置を意味し、「基準局」は固局の動作を制御し、ま
た、固局のデータを収集して処理して移動体の位置を決
定する装置を意味する。

【００１０】「発信オンリ方式」は移動局が発信機能の
みを有する測位システムを意味し、発信オンリ方式で
は、移動局から発信されたデータ（信号）を複数の固局
が受信し、それら受信データを基に距離を測定する。こ
の場合、固局は移動局が何時その信号を発信したかが不
明であるため移動局と複数の固局間の相対的な時間差は
測定可能であるが、絶対的な距離（時間）を測定するこ
とはできない。そこで、移動体の位置を知るためには３
ヵ所以上の固局で同時に受信した信号を利用し、ロラン
Ｃ等で用いられている双曲線航法等を用いて位置を算出
する必要がある。なお、発信オンリ方式の移動局は発信
機能のみを有すればよく装置は小型にでき、また安価に
作成できる。

【００１１】図５に発信オンリ方式の概念図を示す。図
５で、５１は移動局（移動体）、５２−１〜５２−４は
固局である。「レピータ方式」は移動局が受信及び送信
機能を有している測位システムであり、レピータ方式で
は、固局より発信された信号を移動局が受信し、例え
ば、周波数を変換して再び送信する。固局は移動局から
の送信信号を受信して当該固局の送信開始時間を基準に
移動体との間を電波が往復するに要した時間を算出し距
離を算出する。レピータ方式では固局の時間を基準とし
て距離を測定できるので絶対距離を測定することができ
る。しかしながら、レピータ方式では移動局は受信・送
信の両機能を備える必要があるのでシステム規模が大き
くなる。

【００１２】図６にレピータ方式の概念図を示す。図６
で、移動局６１は固局６２からの周波数ｆ１を周波数ｆ
２に変換して固局６２に返す。なお、図６では固局とし
て１つの局（固定局６２）のみを示しているが、移動局
の２次元的な位置を知るためには前述した発信オンリ方
式と同様に３局以上の固局が必要である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
（１）の超音波を使用する方法では、大気による減衰が
大きく長距離の測定が不可能であるという問題点と、音
速の温度依存性が大きいという問題点があり、（２）の
磁場の変化を検出する方法では、室内に磁場を形成させ
るため複数箇所に３方向性コイルを装着しなければなら
ず、また、測定された磁界から位置を算出するアルゴリ
ズムが複雑であるという問題点があり、（３）の漏洩電
波誘導路を用いる方法では、コントロールは正確にでき
るが、移動範囲はケーブルの敷設箇所に限定されるこ
と、および移動搬送車を用いる所（例えば工場）にその
ような設備を敷設する必要があるという問題点がある。
なお、漏洩電波を検知する代りに、移動路に白線等をひ
きカメラで映像を捉えながら当該白線等をトラッキング
していく方式もあるが、いずれにせよ移動範囲は白線等
の敷設箇所に限定される。また、（４）のカメラによる
画像処理による方法では、位置を計算するためのアルゴ
リズムが複雑になり、また、位置の決定範囲がカメラの
設置箇所に限定されるという問題点がある。

【００１４】このほか、屋外における移動体の位置検出
方式には前述したＧＰＳシステムの他にレーダ装置を用
いる方式があり、この場合、レーダは通常短いパルスを
発射し、この反射波が戻るまでの時間を計算して距離を
算出するが、短時間に電力を集中して放射する必要があ
るため、装置が大掛かりになるという問題点がある。

【００１５】以上述べたように、上記従来の方式では、
室内における移動体の位置検出はかなり大規模な設備の
導入を必要としたり、位置を計算するための演算量が大
規模になるという不都合がある。

【００１６】次に、スペクトル拡散方式を用いた測位方
式では絶対距離を知るためにはレピータ方式が適してい
るが、レピータ方式は前述したようにしかしながら、レ
ピータ方式では移動局は受信・送信の両機能を備える必
要があるのでシステム規模が大きくなり、高価になると
いう問題点がある。

【００１７】一方、発信オンリ方式では移動局は発信機
能のみを有すればよく装置は小型にでき、また安価に作
成できる。しかし、移動局の位置を各固定局の電波到着
時間を利用して算出する方式の測位システムでは、各固
定局が時間的な同期をとる必要がある。従って、各固定
局間の同期が不完全な場合には、各固定局で求めた電波
の装着時間は基準時間が不確定なため、移動局の正確な
位置を算出できない。すなわち、発信オンリ方式では各
固定局間で時間的同期をとることは必須である。

【００１８】例えば、電磁波を使用して１０ｃｍの精度
で距離を測定しようとする場合、基準とする時間は１ｎ
ｓ（ナノセカント）の精度が要求されるが、発信オンリ
方式で１ｎｓの精度の時間で同期をとることは有線、無
線いずれの方式によるとしても非常に困難であるという
問題点がある。

【００１９】本発明は上記移動局の位置を各固定局の電
波到着時間を利用して算出する方式での測位システムに
おける各固定局間の時間的同期の必要性から生じる問題
点を解消するため、発信オンリ方式において各固定局が
正確な時間同期を要することなく、移動局の位置を正確
に確定し得る測位システムを提供することを目的とす
る。

【００２０】

【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の発明の測位システムは、スペクトル拡散通信
方式を用いた測位システムであって、基準信号を送信す
る移動局と、移動局からの信号を受信する少なくとも３
つの固定局と、移動局からの信号を受信すると共に該受
信信号を送信するレピータ局と、からなることを特徴と
する。

【００２１】第２の発明は上記第１の発明の測位システ
ムにおいて、レピータ局が、送信時に受信信号の周波数
を変換する周波数変換部を有することを特徴とする。

【００２２】第３の発明は上記第１の発明の測位システ
ムにおいて、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、各固定局が受信側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を有す
ること、を特徴とする。

【００２３】

【作用】上記構成により第１の発明の測位システムで
は、レピータ局Ｒが移動局Ｍからの電波を受信してそれ
を発信するまでにはある程度の時間遅れが生ずる。この
ことから固定局Ａは移動局Ｍからの直接受信した信号Ｓ
とレピータ局を経由した信号Ｓ、すなわち同じ信号を異
なる時刻に検出することになる。測位システムはこの異
なる時刻に検出される２つの信号の時間差を利用して位
置を決定する。従って、測位システムは各固定局間での
正確な時間同期を要しない。

【００２４】第２の発明の測位システムでは、更に、周
波数変換部により受信信号の周波数を変換して送信する
ので、同一周波数で発信することによる混信を防止でき
る。

【００２５】第３の発明の測位システムでは、更に、各
固定局が参照信号の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、時間計測手段で複数の移動局
からの信号の受信時間やレピータ局からの信号の受信時
間を検出することができる。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の測位システムの基本的構成を
示す概念図であり、Ａ〜Ｃは固定局、Ｍは送信機能しか
有しない（すなわち発信オンリ方式の）移動局、Ｒは送
・受信機能を有するレピータ局（すなわち、レピータ方
式の固定局）である。

【００２７】本発明の測位システムの大きな特徴はレピ
ータ機能を有するレピータ局Ｒを有している点であり、
レピータ局Ｒは受信した信号をそのまま送り返す（送信
する）機能を有している。また、測位システムの必要性
に応じて、信号増幅機能や周波数変換機能を付加して構
成してもよい。なお、レピータ局Ｒの正確な位置は既知
である。以下、本システムの動作について説明する。こ
こでは固定局Ａを例としてシステムの動作を説明する
が、他の固定局Ｂ，Ｃについても同様である。なお、図
２は固定局Ａ、レピータ局Ｒ、及び移動局Ｍを抽出した
図である。

【００２８】図２で、移動局Ｍが時刻Ｔ０に電波を発信
し、固定局Ａで時刻Ｔ２に移動局Ｍからの信号を受信し
たとすると、時刻Ｔ０，Ｔ２の時間差は電波が移動局Ｍ
と固定局Ａの間を伝搬するのに要した時間に相当する。
また、移動局Ｍからの電波はレピータ局Ｒでも同様に受
信されるが、レピータ局Ｒでは受信した信号をそのまま
発信する。

【００２９】レピータ局Ｒにおいて受信した信号の減衰
が大きい場合には送信時に信号を増幅し、また、同一周
波数で発信すると混信の恐れがある場合には周波数を変
換して送信する。レピータ局Ｒが移動局Ｍからの電波を
受信してそれを発信するまでにはある程度の時間遅れが
生ずる。ここで、レピータ局Ｒが移動局Ｍから信号Ｓを
受信した時刻をＴ１、同じ信号Ｓを送信する時間をＴ３
とする。また、レピータ局Ｒからの信号Ｓを固定局Ａが
受信した時刻をＴ４とする。

【００３０】上記過程で、固定局Ａは移動局Ｍから直接
受信した信号Ｓとレピータ局を経由した信号Ｓ、すなわ
ち同じ信号を異なる時刻に検出することになる。本発明
の測位システムではこの異なる時刻に検出される２つの
信号を利用して位置を決定する。

【００３１】図３は固定局Ａ、レピータ局Ｒ、及び移動
局Ｍにおける信号の送・受信のタイミングを示す説明図
であり、これらの関係を数式で表わすと次のようにな
る。なお、下記数式において、ｃは電波の伝搬速度、△
ｔはレピータ局Ｒが移動体Ｍからの電波を受信し、これ
と同一の電波を発信するまでの時間遅れ、ｔは固定局Ａ
が移動局Ｍからの電波を受信した後、レピータ局Ｒから
の信号を受信するまでに要した時間、とする。

【００３２】

【数１】

【００３３】以上の関係は次のように書き替えることが
できる。

【数２】

【００３４】上記式（３），（４）から次の関係式
（５）を導くことができる。

【数３】

【００３５】ここで、△ｔは既知であり、同様に固定局
Ａ（Ｂ，Ｃ）及びレピータ局Ｒの位置も既知であること
から、下記式（６），（７）でｔ０は既知の値となり、

【数４】

【００３６】の関係を導くことができる。

【００３７】上記式（６），（７）の意味はｔを測定す
ることにより、移動局Ｍとレピータ局Ｒ間を電波が伝搬
する時間と、移動局Ｍと固定局Ａ間を電波が伝搬する時
間との差（時間差）を求めることができることを意味し
ている。すなわち、この時間差を利用して、移動体Ｍが
固定局Ａとレピータ局Ｒの間にある（描き得る）双曲線
上のどこかに存在することが判明する。

【００３８】他の固定局Ｂ，Ｃにおいても同様に双曲線
を描くことができるので、少なくとも２つの双曲線があ
れば移動体Ｍの位置をそれら双曲線の交点から決定する
ことができる。なお、この場合、２つの双曲線では２箇
所以上の交点が生じ位置決定に不確実性が生ずるため、
双曲線航法においてよく知られているように３つ以上の
固定局（すなわち、３つ以上の双曲線）を利用して交点
の不確実性を解消する。

【００３９】上記説明から明らかなように各固定局が演
算を終了するまでの間に移動体Ｍが所定の精度以上の誤
差を生ずるほど大幅に移動しない限り、固定局Ａ，Ｂ，
Ｃ，……は時間的に同期をとる必要はない。

【００４０】図４は図１における移動体Ｍの送信器と、
固定局Ａ，Ｂ，Ｃ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Ｍの送信器の構成例を示す。
図４（ａ）で、２１はＰＮ符号発生器（ＰＮＧ）、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。

【００４１】なお、図示しないがレピータ局Ｒは移動局
Ｍから送信される拡散信号を受信部で受信し、そのまま
送信部から送信するが、受信電波のレベルが基準値より
低いとき受信信号を増幅する増幅部を有している。ま
た、同一周波数で発信すると混信の恐れがある場合には
周波数を変換して送信するための周波数変換部（図示せ
ず）を設けることもできる。

【００４２】次に、固定局Ａ，Ｂ，Ｃ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。

【００４３】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、測位システムでは移動体の発信機からの信
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ＤＬＬ
よりはマッチドフィルタまたはコンボルバの方がよい。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】図４（ｂ）は固定局Ａ，Ｂ，Ｃ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）、７，１
３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１１、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。

【００４７】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Ｍ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。

【００４８】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Ｍからの信号の受信時間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
の移動局からの信号の受信時間Ｔ_isやレピータ局Ｒから
の信号の受信時間Ｔ_pも同様に時間計測部１５で検出す
ることができる。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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局に固有の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Ｐ
Ｎ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
（すなわち、複数の移動体の識別ができる）。

【００５２】〈応用例１〉；迷子探しシステム／位置緊
急報知システム例えば、アミューズメントセンター等で迷子になったり
仲間とはぐれたような場合に位置を知る方法として、Ｇ
ＰＳ送受信装置（移動局）の応用が考えられるが、装置
規模が大きいため携帯用には適さない。これに対し本発
明の移動局は小型であり、バッジくらいの大きさにして
装着可能に形状を構成できるので、場内数箇所に固局を
設置し、入場者（特に子供）にバッジ型移動局を各自装
着させるようにすればバッジ型移動局から発信される信
号から迷子の位置を容易に知ることができる。また、ス
キー場等で怪我をして動けなくなった場合等には自分の
位置を緊急隊に知らせる手段がないがスキーヤーが上述
のような携帯用の移動局（電波発信装置）を携帯し緊急
時に緊急コード（移動局の固有コード）を発信するとス
キー場周辺の数箇所に設けた固局がその電波を受信して
基準局が、その位置を判定し、救助隊に知らせるよう構
成できる。

【００５３】〈応用例２〉；移動体コントロール代表的な例として向上における移動搬送車のコントロー
ルが挙げられる。本発明では移動体の移動範囲が誘導路
などで制限されないので、融通性のある工場レイアウト
が可能となる。

【００５４】〈応用例３〉；農業用ロボットのコントロ
ール農業の生産コスト低下の一つの方向として大規模な機械
化の促進があるが、この分野でも本発明の測位システム
を応用して効果を上げることができる。例えば、米作の
場合の田植えの機械化は田植え機により旧来より向上し
ているが、田植え機の運転には人手を要している。これ
に対し、完全自動化を行うには田植え機の位置を正確に
検出し、これをコントロールすることが必要である。Ｇ
ＰＳを用いてもこのような位置の制御は可能であるが、
前述したように有事の場合に役立たなくなることを前提
としているので産業用としては不適切である。しかしな
がら、本発明の測位システムによればそのような危険性
がなく安定的に用いることができる。また、大規模化に
伴い飛行機等による種籾や農薬の散布も広範囲に行われ
る可能性があるが、この場合にも目標位置の正確な把握
と飛行コースのコントロールが必要となるので、本発明
の測位システムを適用できる。

【００５５】〈応用例４〉；放牧用畜産分野での大規模化の一例として本発明の測位システ
ムを用いた牧畜管理、例えば、放牧している牛に識別可
能な発信機（移動局）を装着することにより、広い牧場
でもどの牛がどこにいるかを知ることができる。

【００５６】〈応用例５〉；バーチャルリアリティ（仮
想現実感）用位置検出装置バーチャルリアリティは被験者にあたかも別の世界にい
るかのような体験を得させるシステムであり、コンピュ
ータ技術の応用分野の一つである。バーチャルリアリテ
ィでは被験者の頭部にゴーグル装置（例えば、ヘッドマ
ウントディスプレイ）を装着させ人の視野を制限してコ
ンピュータが作成した画像を認識させて仮想体験をさせ
るが、ゴーグル装置を装着すると外界を見ることができ
ないため、被験者の運動を何等かの形で検出して、被験
者にフィードバックする必要がある。なかでも空間にお
ける人間の位置を検出するには前述した超音波や磁界の
検出による方法が用いられているがこれらの方法では設
備の導入や検出範囲の点で問題が指摘されている。この
ような場合、本発明の測位システムを適用することによ
り簡単にしかも検出範囲にさほど制限なく人間の位置を
検出することができる。

【００５７】〈応用例６〉；障害者用位置検出装置例えば、視覚障害者に自分の位置及び方向並びに目標か
らの距離等を音声装置を介して知らせるような障害者用
補助情報システムの一環として本発明の測位システムを
用いることができる。具体例として、障害者がバッジ場
の移動局を装着し移動局からの電波を固局が受信してそ
の障害者がどこにいてどの方向に移動しようとしている
かを基準局のコンピュータで判定して、障害者のいる周
りの地理情報と照合してその結果を障害者の装着する移
動局に送信し、移動局に設けられている音声装置を介し
て情報を障害者に伝達するよう構成できる。これにより
視覚障害者の場合には、例えば、商店街などの狭いエリ
アにおいてどのような店が、自分のいる位置からどの方
向にどのくらいの距離にあるかを知ることができ、また
は、横断歩道がどの方向にあるかを知ることができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明の測位シ
ステムによれば、レピータ局が移動局からの電波を受信
してそれを発信するまでにはある程度の時間遅れが生ず
ることから、固定局は移動局から直接受信した信号とレ
ピータ局を経由した信号を異なる時刻に検出し、この２
つの信号の時間差から位置を決定することができるの
で、各固定局間での正確な時間同期を要しない。

【００５９】第２の発明の測位システムでは、更に、周
波数変換部により受信信号の周波数を変換して送信する
ので、同一周波数で発信することによる混信を防止でき
る。

【００６０】第３の発明の測位システムでは、更に、各
固定局が参照信号の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、時間計測手段で複数の移動局
からの信号の受信時間やレピータ局からの信号の受信時
間を検出することができる。

【００６１】また、第１，第２，第３の発明では移動局
は発信機能のみの構成でよいので、移動局の構成が簡単
になり小型化が可能となる。また、発信機能のみの構成
でよいことから移動局のコストを低減できるので、特
に、多数の移動局（すなわち、多数の移動体）の識別を
必要とする応用システムにおけるシステム構成コストを
低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測位システムの基本的構成を示す概念
図である。

【図２】図１のシステムから固定局の１つとレピータ局
及び移動局を抽出した図である。

【図３】固定局、レピータ局、及び移動局における信号
の送・受信のタイミングを示す説明図である。

【図４】移動体の送信器と、固定局の受信器の構成例を
示すブロック図である。

【図５】発信オンリ方式の概念図である。

【図６】レピータ方式の概念図である。

【符号の説明】

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）Ａ，Ｂ，Ｃ固定局Ｒレピータ局Ｍ移動局

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤徳行東京都文京区白山５丁目35番２号クラリオン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スペクトル拡散通信方式を用いた測位シ
ステムであって、基準信号を送信する移動局と、前記移動局からの信号を受信する少なくとも３つの固定
局と、前記移動局からの信号を受信すると共に該受信信号を送
信するレピータ局と、からなることを特徴とする測位システム。
【請求項２】前記レピータ局が、送信時に受信信号の
周波数を変換する周波数変換部を有することを特徴とす
る請求項１に記載の測位システム。
【請求項３】前記移動局が固有のＰＮ符号が割り当て
られた複数の移動局であり、前記各固定局が受信側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
手段を有すること、を特徴とする請求項１に記載の測位
システム。