JPS6044628B2 - 測距援助方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、船舶あるいは航空機などの可動物体の航法な
いしは測距援助方法に関するものであり、更に詳しくい
えば、一定の固定基準に対する可動物体の位置を決定す
る測距援助方法に関するものである。

〔発明の背景〕

電波を用いた航法あるいは航法システムとしては、すで
に周知のように、オメガ、デツカあるいは口ランと称さ
れるものが数種知られている。

これらの方法によれば、固定基準と可動物体との間にお
いて、所定の搬送波を用いてパルス信号の授受が行なわ
れ、このパルス信号の伝達時間が測定される。搬送波の
伝搬速度が既知であるとすれば、パルス信号の伝達時間
から固定基準と可動物体との距離に関する情報が得られ
る。これらの方法はかなり広く使用されているが、搬送
波上で送受信されるパルス信号が十分に強い場合、別言
すれば電力が十分に強い場合にのみ良好な精度をもつて
測距が可能となる。

すなわち、Ｓ／Ｎ比が十分であることが必要であり、測
距精度は、Ｓ／Ｎ比に依存することとなる。このため、
相当高い送信電力が必要とされる。しかしながら、かか
る高い送信電力が必要とされる場合には、通信機器もそ
れに対応したものとする必要が．あり、使用する部品な
どに十分配慮する必要がある。部品によつては、特性に
限界が生ずるおそれもあり、利用限度に到達してしまう
。その他、測距方法の１つとして、ＤＭＥ （Ｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅ
ｎｔ）と称される装・置がある。

この装置においては、可動物体に装備される質問機と所
定の固定基準に配置される応答機との間のパルスの往復
時間を測定することにより、質問機と応答機との距離が
求められる。しかしながら、質問機からパルスを送信す
る際の搬送周波数と、応答機からパルスを送信する際の
搬送周波数とは、混信が生じないように異なつた周波数
にする必要があり、システム全体が有効に活用されない
という不都合がある。〔発明の目的〕本発明は、かかる
点に鑑みてなされたものであり、その目的は、適度の送
信電力で優秀な精度を有する新規な測距援助方法を提供
することてあノ る。

本発明の他の目的は、送受信を同一の搬送波上で行うこ
とができる測距援助方法を提供することである。

本発明の更に他の目的は、送受信を行う各通信・機間て
同期をとる必要のない測距援助方法を提供することであ
る。

〔発明の概要〕

以上の目的を達成するため、本発明は、次のような特徴
を有するものである。

まず、第１地点では、２進符号の配列からなる既知擬似
ランダム順序の第１繰り返し信号により搬送波を変調し
た第１高周波信号が第１時間帯中に送信される。

第２地点では、第１高周波信号を受信復調して第１繰り
返し信号を得るとともに、この第１繰り返し信号に含ま
れる既知擬似ランダム順序と第２地点で生成されている
第１局部擬似ランダム順序とを同期させ、この同期した
第１局部擬似ランダム順序の第２繰り返し信号により第
１高周波信号と同様の周波数の搬送波が変調されて、第
２高周波信号が第１時間帯と異なる第２時間帯中に送信
される。

円形の位置測定を行う場合には、第１の地点において、
第２高周波信号を受信復調して第２繰り返し信号を得る
とともに、この第２繰り返し信号に含まれる第１局部擬
似ランダム順序と第１地点で生成されている第２局部擬
似ランダム順序とを同期させ、この同期した第２局部擬
似ランダム順序と、前記既知擬似ランダム順序との時間
シフトから第１地点と第２地点との距離を求めることを
特徴とする。

また、双曲線の位置測定を行う場合には、第３の地点に
おいて、一方では前記第１高周波信号を受信復調して第
１繰り返し信号を得るとともに、この第１繰り返し信号
に含まれる既知擬似ランダム順序と第３地点で生成され
ている第２局部擬似ラングム順序とを同期させ、他方で
は、前記第２高周波信号を受信復調して第２繰り返し信
号を得るとともに、この第２繰り返し信号に含まれる第
１局部擬似ランダム順序と第３地点で生成されている第
３局部擬似ランダム順序とを同期させ、これら同期した
第２局部擬似ランダム順序と第３局部擬似ランダム順序
との時間シフトから、第１地点と第３地点の距離と、第
２地点と第３地点の距離との差を求めることを特徴とす
るものてある。

本発明の１つの態様によれば、後に第１の実施例として
詳述するように、１つの質問機が可動物体に装備され、
２つの応答機が固定地点に配置される。これらの質問機
と応答機との通信は、すべて同一の搬送波を用いて、す
なわち共通する周波数空間を使用して行なわれる。ます
最初に質問機は、パルス列の擬似ランダム順序（以下単
に「ランダム順序」という）によつて位相反転により変
調された信号を応答機に対して出力する。

より正確にいえば、例えば３？４Ｈｚの信号がランダム
順序により位相反転により変調され、この変調信号がよ
り高い例えば４２０〜４５０Ｎ４Ｈｚの搬送信号とされ
、これが増幅されて送信される。応答機ては、かかる搬
送信号が受信され、更に周波数の変更及び増幅が行なわ
れる。

この低い周波数の信号に対して復調、積分ろ過などが施
される。他方、応答機内では、局部ランダム順序が生成
されており、この局部ランダム順序と、受信したランダ
ム順序とが同期づけられる。この同期は、局部ランダム
順序のパルス単位毎のシフトによるトラッキングと、位
相のシフトによるトラッキングとによつて行なわれる。
質問機から搬送信号が送信され、これが応答機に受信さ
れる時間は、明らかなように、質問機と応答機との距離
に関係する。

従つて、仮に質問機から搬送信号が送信された時刻が既
知であれば、応答機側では質問機と応答機との距離を知
ることができる。しかし、一般的には、搬送信号の送信
時刻は不明な場合が多い。従つて、かかる距離を知るこ
とはできない。このような問題を解決する一方法は、通
信を閉じた通信路、もしくは、発信地点と受信地点間に
形成された幾つかの異なる通信路を用いて行うことであ
る。

しそて、この場合には、これらの通路に存在する各中継
点のうちの１つのみが移動するようにすることが必要で
ある。特に幾つかの異なる通信路を用いる場合、各通信
路で同一の周波数を用いる場合には混信を生ずることと
なる。従つて、同一の周波数を用いる場合には、通信は
時分割的に行なわれることとなる。この時間多重化は、
「送信時形」として定義づけられる。本発明においては
、このような時分割された送信時形に基づいて質問機と
応答機との間の通信が行なわれ、この通信にはランダム
順序が使用される。

１つの態様によれば、このランダム順序は、無しや断で
ｎ回繰返され、鎖状とされて送受される。

このように、単なるパルスではなく、ランダム順序を使
用するには、信号を受信した時刻を正確に杷握するため
てある。また、応答機において、受信したランダム順序
を単に増幅して再び質問機に送信するようにすると、通
信機を構成する各回路素子の応答遅れのため、ランダム
順序の送受信間に新たな時間遅れを生ずることとなる。
ランダム順序の送受信の時刻が質問機と応答機との距離
に関することからすると、かかる時間遅れは、測定精度
を低下させる原因となるため、好ましくないものである
。そこで本発明においては、受信したランダム順序に応
答機の局部ランダム順序を同期させ、この同期させた局
部ランダム順序を質問機に対して送信すこととしている
。２台の応答機は、時分割された異なる時刻にお゛いて
、各々同期させた局部ランダム順序を質問機に対して送
信する。

これらの局部ラングム順序が質問機に受信される時刻と
、この質問機が最初にランダム順序を送信した時刻時間
差は、質問機と各応答機との距離、正確には往復距離に
関係する。従つて、上述した時間差から、質問機と各応
答機との距離を各々求めることができる。この位置決定
法は、可動物体から所定の固定点までの距離が直接得ら
れるので、円形の位置測定方法となる。

ノ〔発明の実施例〕 次に、本発明の実施例について説明するが、以下の説明
の理解を一層容易なものとするため、まず各実施例の概
要について説明する。

まず第１実施例において、ランダム順序の通信路は、質
問機と２台の応答機間に各々形成される。

また、第２実施例においては、第１通信路及び第２通信
路が形成される。第１通信路は、固定送信ステーション
から直接可動物体の受信機に形成され、第２通信路は、
固定送信ステーションから従属ステーションを介して可
動物体の受信機に至るように形成される。第１実施例て
は、２台の固定された応答機に、受信機及び送信機が各
々備えられる。

この目的は、これらの応答機が受信するランダム順序に
同期する局部ランダム順序を、例えばこの順序の持続時
間に等しいか、あるいはその倍数に等しい時間の遅延を
行つて質問機に送信することである。例えば、港に入り
つつある船舶などの可動物体は、送信機及び２チャンネ
ル受信機から成る質問機を装備している。応答機は、港
の入口などに配置される。最初質問機の送信機は、既知
のランダム順序を応答機に対して送信する。応答機は、
これを各々受信し、前述した送信時形に従つて同期した
局部ランダム順序を各々質問機に対して送信する。次に
、質問機の２チャンネル受信機は、局部ランダム順序を
各々受信する。

受信された局部ランダム順序と、最初に質問機が送信し
たランダム順序との時間差ないし時間シフトは、質問機
と応答機との各往復距離に対応し、かかる距離の線形関
数となつている。この実施例のような円形の位置決定法
は、送信時形すなわち時分割の可能性により飽和状態と
なり、可動物体の数が限定される。

次に、第２実施例においては、まず第１の固定地点に設
置されるステーションから周期的に既知のランダム順序
が送信される。

第２の固定地点には、第１実施例の応答機と同様の受信
機兼送信機が設置され、第１の固定地点のステーション
から．送信されるランダム順序を受信し、これに同期す
る局部ランダム順序を送信する。他方、可動物体には、
２チャンネルの受信機のみが装備され、ステーションか
ら送信されるランダム順序及び受信機兼送信機から送信
される局部ランダム順序が各・各受信される。この２つ
のランダム順序の時間シフトないし時間遅延は、可動物
体から第１及び第２の固定地点までの距離差に関係する
既知の線形関数となる。この方法は、双曲線軌跡による
位置決定法となる。双曲線による位置決定を行うために
はすでに知られているように、２組の双曲線軌跡が必要
である。

従つて、上述した受信機兼送信機などの構成要素が基本
的には２組必要となる。この方法によれば可動物体の数
が制限されることはない。なお、いずれの実施例におい
ても、周波数多重化を行うようにしてもよいことは明ら
かである。また、第１実施例において固定される応答機
を３ノ台以上使用し、第２実施例において３対以上の送
信ステーションを使用するようにすれば、位置決定に関
する情報がより豊富となり、更に測距精度を向上させる
ことができる。次に、図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。

まず、本発明において各通信機で送受されるランダム順
序について説明する。

第１図には、ランダム順序を発生する回路図が示されて
いる。この図において、３つのフリップフロップなどに
よつて構成される２値素子Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ端子
ＴＨに入力されるクロックパルスＨを受け、全体として
シフトレジスタを構成するように接続されている。これ
らのうち少なくとも２個の２値素子すなわち２値素子Ｂ
及びＣの出力が結合論理素子Ｄによつて論理結合され、
この結合論理素子Ｄの出力は、２値素子Ａに帰還されて
いる。結合論理素子Ｄが排他的論理和回路である場合、
２値素子Ａ，Ｂ，Ｃ及び結合論理素子Ｄの出力は、「１
」，「０」の理論値て表わすと第２図の左部に、表わす
ようになり、線図に表わすと第２図の右部に表わすよう
になる。

この第２図から明らかなように、８番目の刻時で２値素
子Ａ，Ｂ，Ｃ及び結合論理素子Ｄの出力の状態が１番目
の刻時の場合と同じになる。周知のようにＰを２値素子
数とすると、ランダム順序の周期性は、２Ｐ一１クロッ
クパルスとなる。第１図に示す例においては、８−１＝
７−１＝７であり、ランダム順序の周期は７クロックパ
ルスに等しい。異なつたランダム順序は、簡単な時間遅
延を行うことにより容易に得られる。本発明において使
用されるランダム順序は、その開始（又は終点）が容易
に検出し得るものであることが必要である。

後述する実施例によれば、ランダム順序は複数回繰り返
して送信される。例えば論理値の「１．１，「０」が「
１，０，１，０，・・・」の如く繰り返されるランダム
順序は、必ずしも好ましいものではない。どこからラン
ダム順序が開始するのか不明であるからである。ランダ
ム順序の開始（又は終点）を容易に検出する手段の１つ
は、補助パルスを用いることであり、後に第２３図に従
つて詳述する。また、本実施例では、ランダム順序のう
ちの１つがシステム全体として共通に使用される。第３
図Ｂには、ランダム順序が２周期にわたつて繰返して示
されている。

また、第３図Ｃには、第１図に示した２値素子Ａ，Ｂ，
Ｃのデータ保持時間ＴＡないしデータ持続時間に等しい
周期ＴＢを有する正弦波信号が示されている。更に、第
３図Ｃには、同図Ａに示す正弦波信号を同図Ｂに示すラ
ンダム順序で位相反転変調した変調信号が示されている
。同Ａ，Ｂ，Ｃに示すように、ランダム順序の立ち上が
り及び立ち下がりのタイミングＴ１ないしＴ７で正弦波
信号の位相が反転される。この位相反転による変調信号
が通信機間で送受される。本実施例においては、第４図
に示すように、港の入口などの既知の場所に固定して設
置された２台の応答機１０，２０と、例えば入港準備中
の船上に配置された１台の質問機３０とが用いられる。

これらの応答機１０，２０及び質問機３１の間において
行なわれる交信は、送信、受信を問わずあらかじめ定め
た搬送周波数を用いて時分割的に行なわれる。なお、第
４図において、Ｄ１は質問機３０と応答機１０との距離
を表わし、Ｄ２は質問機３０と応答機２０との距離を表
わす。この時分割的に行なわれる通信形態の一例が第５
図に示されている。ます同図Ａには、質問機３０がラン
ダム順序を送信する送信区分が示されている。すなわち
、質問機３０は、期間ＴｌＯでランダム順序を応答機１
０，２０に対して送信する。この動作は、周期Ｔｌ２で
繰返される。この期間ＴｌＯ内には、ランダム順序がｎ
回繰返して含まれている。このランダム順序が応答機１
０，２０に受信され、各応答機１０，２０では、各々局
部ランダム順序が同期化される。応答機１０は、第５図
に示す送信区分に該当する期間Ｔｌ４で同期化した局部
ランダム順序を質問機３０に対して送信する。他方、応
答機２０は、第５図Ｃに示す送信区分に該当する期間Ｔ
ｌ６で同期化した局部ランダム順序を質問機３０に対し
て送信する。この第５図に示すように、ランダム順序の
通信は時分割されて行なわれる。なお、応答機１０，２
０から送信された局部ランダム順序は、質問機３０の２
チャンネル受信機に各々受信される。２チャンネル受信
機には２台の独立して機能する局部ランダム順序発振器
が設けられており、これらによつて出力される局部ラン
ダム順序が受信された局部ランダム順序に同期化される
。

これらの局部ランダム順序と、質問機３０が最初に送信
したランダム順序との時間差ないし時間シフトは、質問
機３０と応答機１０，２０との間を信号が往復する時間
に関係し、信号の伝搬速度を考慮すると、質問機３０と
応答機１０，２０との距離Ｄｌ，Ｄ２（第４図参照）に
関係するものとなる。よに正確には、距離Ｄｌ，Ｄ２の
２倍に関係するものとなる。次に、応答機１０又は２０
の一構成例について第６図を参照しながら説明する。

第６図において、送信兼受信用の空中線１０１は、送受
切換器１０２を介して受信増幅器１１１及び電力増幅器
１２２に各々接続されている。信号の受信時は、送受切
換器１０２によつて空中線１０１が受信増幅器１１１に
接続され、信号の送信時は、送受切換器１０２によつて
空中線１０１が電力増幅器１２２に接続される。受信増
幅器１１１は、ＳＳＢ相関器１１２を介して周波数制御
指令器１１３に接続されており、更に周波数制御指令器
１１３は、パイロット周波数源１０３に接続されている
。また、パイロット周波数源１０３は、複数の異なる周
波数の信号を受信増幅器１１１．ＳＳＢ相関器１１２に
供給する。このパイロット周波数源１０３から出力され
る信号のうち１つは、周波数制御指令器１１３の出力に
基づいて後述する方法で制御される。パイロット周波数
源１０３は、タイムフォーマット回路１０牡局部ランダ
ム順序発振器１０５及び位相反転変調器１２１に各々接
続されてい゛る。

また、タイムフォーマット回路１０４はＳＳＢ相関器１
１２及ひ電力増幅器１２２に各々接続されており、局部
ランダム順序発振器１０５はＳＳＢ相関器１１２及び位
相反転変調器１２１に各々接続されており、位相反転変
調器１２１は電力増幅器１２２に接続されている。タイ
ムフォーマット回路１０４は、電力増幅器１２２の動作
を制御し、送信が第５図Ｂ又はＣに示す如くに行なわれ
る。

このタイムフォーマット回路１０４の動作はパイロット
周波数源１０３から入力される所定周波数の信号に基づ
いて論理回路及び計数器を使用することにより公知の方
法で行なわれる。局部ランダム順序発振器１０５は、パ
イロット周波数源１０３から入力される制御された信号
に基づいて局部ランダム順序を出力する。

この局部ランダム順序は、受信したランダム順序に同期
化されるが、この作用は、周波数制御指令器１１３から
出力される信号に基づいてパイロット周波数源１０３か
ら局部ランダム順序発振器１０５に入力される信号が制
御されることによつて行なわれる。局部ランダム順序発
振器１０５は、第１図に示す回路に類似した構成となつ
ており、クロックパルスＨがパイロット周波数源１０３
から出力される信号に対応する。しかし、２値素子の数
は、顕著なほど高くなる。例えばクロックパルスＨの周
波数は１．９ＭＨｚ程度となり、２値素子数ｒは、１２
７程度となる。次に、上述した図面の他に第７図ないし
第９図を参照しながら第６図に示す装置を詳細に説明す
る。

第７図には受信増幅器１１１の詳細な構成例が示されて
いる。

この図において、受信増幅器１１１は、増幅器１１１１
、ミキサ１１１２及び中間周波（以下「ＩＦ」という）
増幅器１１１３とを直列に接続した構成となつている。
この受信増幅器１１１は、４２０ないし４５０ＭＨｚの
周波数の信号を受信できるようになつている。このよう
な広帯域を有するものとしているのは、複数の異なる周
波数の搬送波による通信を可能とするためである。ミキ
サ１１１２には、パイロット周波数源１０３から３８２
ないし４１２ｒ１Ｖ４ＨＺの周波数の信号が入力されて
いる。いずれの周波数かは、増幅器１１１１からミキサ
１１１２に入力される信号の周波数によつて異なり、こ
の周波数がいずれの値を有するとしてもミキサ１１１２
から出力される信号の周波数は３８ＭＨｚに設定される
。すなわち、スーパーヘテロダイン方式を採用している
。ミキサ１１１２の出力信号周波数は、入力信号周波数
とパイロット周波数との差に等しい。例えば入力信号周
波数が４２０ＭＨｚのとき、パイロット周波数は３８２
ＭＨｚに選択され、その差４２０−３８２＝３８ＭＨｚ
が出力信号周波数となる。このミキサ１１１２から出力
される３８Ｎ４Ｈｚの信号がＩＦ増幅器１１１３に入力
され、更に増幅されてＳＳＢ相関器１１２に出力される
。なお、このＩＦ増幅器１１１３は、入力信号の周波数
スペクトルの幅（例えば２０ｄＢで７ＭＨｚ）に対応す
る広帯域の特性を有する。次に、第８図を参照しながら
、パイロット周波数源１０３、位相反転変調器１２１、
及び電力増幅器１２２について説明する。

この第８図において、パイロット周波数源１０３は、３
８２ないし４１２ＭＨｚの周波数の信号を出力する高位
周波数源１０３１，３８．１ＭＨｚの周波数の信号を出
力する中位周波数源１０３２，３．８ＭＨｚの周波数の
信号を出力する低位周波数源１０３３及び周波数析半器
１０３４を含む。中位周波数源１０３２、低位周波数源
１０３３及び周波数析半器１０３４は、各々上位にある
周波数源から出力される周波数の信号に対し周波数の合
成、分割などを行うことにより所定の周波数の信号を出
力する。これらの各回路には、必要に応じて独立して動
作する温度安定化水晶パイロットが使用される。次に、
位相反転変調器１２１は、変調器１２１０及びミキサ１
２１１を含む。

また、電力増幅器１２２は、送信制御回路１２２１及ひ
電力増幅回路１２２２を含む。高位周波数源１０３１は
、ミキサ１１１２、１２１１に各々接続されており、３
８２ないし４１２ＭＨｚの周波数の信号を供給する。

具体的に説明すると、ミキサ１１１２に供給される信号
の周波数は、上述したようにＩＦ増幅器１１１３に入力
される信号の周波数が３８ＭＨｚとなるように選択され
．る。例えば、増幅器１１１１に入力される受信信号の
周波数が４２０ＭＨｚのとき、高位周波数源１０３１か
らミキサ１１１２に出力される信号の周波数は３８２Ｍ
Ｉ］ｚとなる。すなわち、高位周波数源１０３１は、こ
のような周波数操作を行うために必Ｊ要な周波数の信号
を出力する。例えば、３８２，３８７，３９２，３９７
，４０２，４０７及び４１２ＭＨｚの一定の周波数間隔
を有する順序だてられた離散的な周波数の信号が選択的
にミキサ１１１２に出力される。この信号は、ミキサ１
２１１にも出力される。このため、応答機１０，２０の
送受信信号は、同一周波数の搬送波を用いて行なわれる
こととなる。次に、中位周波数源１０３２は、ＳＳＢ相
関器１１２及び変調器１２１０に接続されている。これ
によつて、３８．１ＭＨｚの信号がＳＳＢ相関器１１２
及び変調器１２１０に出力される。これらのうち、変調
器１２１０には、局部ランダム順序発振器１０５から局
部ランダム順序が入力されており、これによつて３８．
１ＭＨｚの信号が位相反転変調される。次に、低位周波
数源１０３３は、ＳＳＢ相関器１１２及び周波数制御指
令器１１３に接続されており、更に、タイムフォーマッ
ト回路１０４に接続されている。

また、低位周波数源１０３３は、周波数析半器１０３４
を介して局部ランダム順序発振器１０５に接続されてい
る。この低位周波数源１０３３は、３．？４Ｈｚの周波
数の信号を出力するが、この信号の生成は、周波数制御
指令器１１３によつて制御される。このため低位周波数
源１０３３は、例えば跳躍発振器あるいは電圧制御型の
発振器によつて構成される。低位周波数源１０３３から
出力される３．８Ｎ４Ｈｚの信号は、周波数析半器１０
３４によつて周波数が１／２とされた後、局部ランダム
順序発振器１０５に入力される。

この入力される信号は、第１図に示すクロックパルスＨ
に対応し、これに基づいて局部ランダム順序が生成され
る。周波数析半器１０３４の出力する信号は、１．９１
Ｓｖ４Ｈｚてあり、その周期は約０．５３マイクロ秒と
なるが、これは局部ランダム順序発振器１０５に含まれ
る２値素子のデータ保持時間が略０．５マイクロ秒であ
ることに対応している。なお、第８図（又は第６図）に
は、送信に対するタイムフォーマット回路１０４しか示
されていないが、受信に対するタイムフォーマット回路
も設けられており、これに対しても低位周波数源１０３
３から３．８ＭＨｚの信号が出力される。

局部ランダム順序発振器１０５から出力される局部ラン
ダム順序は、低位周波数源１０３３から出力される信号
が周波数制御指令器１１３によつて制御されることによ
つて、応答機１０，２０が受信したランダム順序に同期
せしめられ、更に変調器１２１０に対して出力される。
変調器１２１０ては、中位周波数源１０３２から入力さ
れる３８．１ＭＨｚの信号を同期された局部ランダム順
序によつて位相反転変調する。更に、この変調された信
号は、ミキサ１２１１において高位周波数源１０３１か
ら入力される３８２ないし４１２ＭＨｚの信号とミキシ
ングされ、周波数が変更される。なお、周知のように、
このような周波数の変更は、位相反転変調に何ら影響す
るものではない。このミキサ１２１１から出力される信
号は、タイムフォーマット回路１０４の出力に基づいて
送信制御回路１２２１によりその動作が制御される電力
増幅回路１２２２によつて増幅され、外部に出力送信さ
れる。次に、局部ランダム順序を受信したランダム順序
に対して同期化するＳＳＢ相関器１１２及び周波数制御
指令器１１３について説明する。

第９図には、ＳＳＢ相関器１１２及び周波数制御指令器
１１３の詳細な回路構成例が示されている。

まず概要を説明すると、ＳＳＢ相関器１１２には、受信
増幅器１１１から３８ＭＨｚの周波数のランダム順序が
入力される。

このランダム順序は、質問機３０（第４図参照）から送
信されたものである。ＳＳＢ相関器１１２は、このラン
ダム順序と、局部ランダム順序発振器１０５から出力さ
れる局部ランダム順序との相関関係を検出するためのも
のである。一般的には、両者は何ら相関関係を有せず、
同期していない。

別言すれば、受信ちたランダム順序と局部ランダム順序
との同期化の程度ないＬ相・関の程度が全々ない状態で
ある。この同期化又は相関の程度がＳＳＢ相関器１１２
によつて検出され、これに基づいて周波数制御指令器１
１３は、低位周波数源１０３３（第８図参照）を制御し
、完全に両者のランダム順序が同期される。次に、第９
図を参照しながら詳細に説明する。

第９図において、２点鎖線から上方はＳＳＢ相関器１１
２であり、下方は周波数制御指令器１１３である。この
区分は、必ずしも厳確なものではなく、幾分随意のもの
である。また、ＳＳＢ相関器１Ｊ１２の回路構成と周波
数制御指令器１１３の回路構成とは相互に依存するもの
である。ＳＳＢ相関器１１２において、受信増幅１１１
は、位相反転器１１２０に接続されている。この位相反
転器１１２０は、一方においてＳＳＢ復調器１１２１１
に接続されており、他方においてシフト測定位相反転器
１１２２０に接続されており、このシフト測、定位相反
転器１１２２０はＳＳＢ復調器１１２２１に接続されて
いる。ＳＳＢ復調器１１２１１，１１２２１は、アンプ
１１２１２，１１２２２に各々接続されており、アンプ
１１２１２，１１２２２はゲート１１２１３，１１２２
３及び積分フィルタ１１２１４，１１２２４を各各介し
てミキサ１１２３に接続されている。次に周波数制御指
令器１１３において、前記ミキサ１１２３は、振幅制限
器１１３２１，１１３１１、再ろ波器１１３２２，１１
３１２を各々介してミキサ１１３３に接続されている。

また、再ろ波器１１３１２は、トリガ回路１１３２に接
続され、このトリガ回路１１３２は、低位周波数源１０
３３に接続されている。他方、ミキサ１１３３は、連動
スイッチ１１４４０，コンデンサ１１４４１及びアンプ
１１４４２の並列回路に接続されており、この並列回路
は、低位周波数源１０３３に接続されている。位相反転
器１１２０は、局部ランダム順序発振器１０５に接続さ
れており、局部ランダム順序が入力される。

また、シフト測定位相反転器１１２２０は、低位周波数
源１０３３に接続されており、３．８ＭＨｚの信号が入
力される。ＳＳＢ復調器１１２１１，１１２２１は、中
位周波数源１０３２に各々接続されており、３８．１Ｍ
Ｈｚの信号が入力される。更に、ゲート１１２１３，１
１２２３にはタイムフォーマット回路１０４が接続され
ており、制御用の信号が入力される。次に、各構成要素
の基本的な動作作用について説明する。

まず、位相反転器１１２０は、入力される信号に対し、
局部ランダム順序を用いて位相反転を行う。

入力される信号は、質問機３０から送信された信号であ
り、質問機３０の内部で生成されたランダム順序によつ
て位相反転されている。従つて、仮にこのランダム順序
と、局部ラングム順序発振器１０５から入力される局部
ランダム順序とが同期しているときには、２回にわたつ
て同一箇所の位相反転を行うこととなる。従つて、この
場合には位相反転器１１２０の出力は、位相反転を一切
含まない正弦波信号となる。逆に、受信したランダム順
序と局部ランダム順序とが全く同期していない場合には
、両者による位相反転がランダムに混在した正弦波信号
が出力されることとなる。この様子は、第１０図及び第
１１図に示されている。これら第１０図及び第１１図に
おいて、Ａは、質問機３０から送信されたランダム順序
による変調を含む信号の基本的な波形の例を各々示すも
のである。なお、一点鎖線はランダム順序を示す。また
同図Ｂは、局部ランダム順序は各々示し、同図Ｃは、位
相反転器１１２０の出力波形を示す。まず、ランダム順
序と局部ランダム順序とが同期している場合には、第１
０図に示すように、位置ＰＡｌ，ＰＡ２，ＰＡ３，ＰＡ
４にある位相反転が再び反転されることによつて消え、
位相反転器１１２０の出力には位相反転が含まれない。
次に、ランダム順序と局部ランダム順序とが同期してい
ない場合には、第１１図に示す如く、位置ＰＢｌ，ＰＢ
３，ＰＢ５の位相反転は消滅するものの、位置ＰＢ４の
位相反転はそのまま残り、位置ＰＢ２，ＰＢ６には新た
な位相反転が生ずる。このようなランダムな位相反転を
含む正弦波が位相反転器１１２０から出力される。なお
、きれら第１０図及び第１１図に示されている例では、
ランダム順序のデータ保時時間が正弦波信号の一周期と
対応しているが実際には、正弦波信号の多数の周期がラ
ンダム順序のデータ保時時間に含まれている。次に、位
相反転器１１２０の３８ｒ１Ｖ４ＨＺの信号出力は、Ｓ
ＳＢ復調器１１２１１に入力される。

このＳＳ周夏調器１１２１１には中位周波数源１０３２
１から３８．１Ｈｚの信号が入力されている。ＳＳＢ復
調器１１２１１は、入力信号に含まれる位相反転に何ら
影響を与えることなく入力信号の周波数の差である１０
０ＫＨｚの周波数の信号を出力する。この様子は、第１
２図及び第１３図に示されている。こ・れらの図におい
て、Ａは位相反転器１１２０から出力される信号の例が
各々示されており、ＢはＳ８復調器１１２１１の出力を
各々示すものである。受信されたランダム順序と、局部
ランダム順序とが完全に同期している場合には、第１２
図にｌ示すように、位相反転器１１２０の出力は位相反
転を含まない正弦波となる。従つて、ＳＳＢ復調器１１
２１１の出力信号も１００ＫＨｚの正弦波となる。なお
、第１２図において、Ａは３８ＭＨｚであり、Ｂは１０
０ＫＨｚであるから、ＢはＡと比較してきわめて滑らか
に変化するカーブとなる。次に両ランダム順序間に同期
関係がない場合には、第１３図Ａに示すように、位相反
転器１１２０の出力に位相反転が含まれる。このため、
ＳＳＢ復調器１１２１１の出力信号も同図Ｂに示すよう
に位相反転を含む正弦波信号となる。なお、通常用いら
れる復調器ではなくＳＳ曜調器を用い，′，のは、次の
理由による。受信増幅器１１１から位相反転器１１２０
を介してＳＳ２夏調器１１２１１に入力される信号の周
波数スペクトルは、位相反転を含む場合例えば２０ｃ１
Ｂで７ＭＨｚと極めて広い。このような広帯域の信号を
通常の復調器で１００ＫＨｚの信号とすると、周波数ス
ペクトルの折返しを伴うこととなり、帯域幅が減少して
しまう。このような不都合が生じないように、ＳＳ曜調
器が使用され、単側波帯で周波数変更が行なわれる。こ
のＳＳ司夏調器１１２１１の出力信号は、アンプ１１２
１２で増１」される。位相反転器１１２０の出力は、シ
フト測定位相反転器１１２２０に入力される。

このシフト測定位相反転器１１２２０には、低位周波数
源１０３３から３．８ＭＨｚの信号が入力されている。
この３．８ＭＨｚの周波数は、受信されたランダム順序
あるいは局部ランダム順序を発振するための基準となる
】．９ＭＨｚの周波数の２倍となつている。この−１．
？Ｈｚの周波数の信号は、第８図において説明したよう
に、局部ランダム順序を生成するためのクロックパルス
であり、またその周期は２値素子のデータ保持時間に該
当する。従つて、３．８ＭＨｚの周波数の信号は、その
１／２の周期を有するこ．ととなる。この３．８ＭＨｚ
の信号に基づいて、シフト測定位相反転器１１２２０は
、入力信号に対し位相反転を行う。この位相反転される
信号は、ＳＳＢ復調器１１２２１に入力される。

このＳＳ曜調器１１２２１の．動作は、ＳＳ２夏調器１
１２１１と同様である。第１４図及び第１５図には、シ
フト測定位相反転器１１２２０及びＳ８復調器１１２２
１の動作を示すタイムチャートが示されている。これら
の図において、Ａは位相反転器１１２０に入力され・る
信号である。この信号は、実際には３８ＭＨｚであるが
、理解を容易にするため７．６ＭＨｚで示されている。
また、Ｂは、位相反転器１１２０から出力されてシフト
測定位相反転器１１２２０に入力される信号である。Ｃ
は、シフト測定位相反転器１１２２０に低位周波数源１
０３３から入力される３．８Ｈｚの信号である。更に、
Ｄは、シフト測定位相反転器１１２２０から出力される
信号であり、Ｅは、ＳＳ曜調器１１２２１から出力され
る信号である。まず、応答機１０，２０が受信したラン
ダム順序と、局部ランダム順序とが同期している場合に
ついて説明する。

この場合は、第１４図に示すよノうに、位相反転器１１
２０の出力は、位相反転を含まない正弦波信号となる。
この正弦波信号に対し再び位相反転を行なえば、第１４
図Ｄの如くとなり、Ｓ８復調器１１２２１によつてこの
信号に含まれる位相反転に影響を与えることなく周波数
が１００ＫＨｚに変更される。次に、応答機１０，２０
が受信したランダム順序と、局部ランダム順序とが同期
していない場合について説明する。

この場合は、第１５図に示すように、位相反転器１１２
０の出力は、位相反転をランダムに含む正弦波信号とな
る。この正弦波信号に対し再び位相反転を行なえば第１
５図Ｄの如くとなり、ＳＳ曜調器１１２２１によつて、
この信号に含まれる位相反転に影響を与えることなく周
波数が１００ＫＨｚに変更される。ここで、ＳＳＢ復調
器１１２１１と、ＳＳＢ復調器１１２２１の出力を比較
する。

ます、受信したランダム順序と、局部ランダム順序とが
同期している場合には、第１２図Ｂと第１４図Ｅに各々
示すように、ＳＳ酉夏調器１１２１１の出力は半周期の
期間内においていずれか一方の極性てあるのに対し、Ｓ
ＳＢ復調器１１２２１の出力は、３．８ＭＨｚの周期で
位相反転を含み、正及び負の極性を含む。また、正及び
負の極性の部分は等しくなる。他方、受信したランダム
順序と局部ランダム順序とが同期していない場合には、
第１３図Ｂ１第１５図Ｅに示すように、ＳＳ曜調器１１
２１１，１１２２１のいずれの出力においても位相反転
が含まれ、正及び負の両極性の部分が存在する。しかし
、ＳＳ司夏調器１１２１１のいずれか一方の極性の部分
に着目すると、この部分であつてもＳＳＢ復調器１１２
２１の出力においては正及び負の両極性が存在する。こ
れらＳＳ曜調器１１２１１，１１２２１の出力信号は、
アンプ１１２１２，１１２２２によつて各々増幅され、
ゲート１１２１３，１１２２３を介して積分フィルタ１
１２１４，１１２２４に各々入力される。

このようなＳ８復調を行うことによつて、騒音その他の
有用信号に対する各種の防害が３Ｃ１２戒衰する。

次に、積分フィルタ１１２１４，１１２２４について説
明する。

これらの積分フィルタ１１２１４，１１２２４は、入力
される信号に対して積分操作を施すことによりフィルタ
としての作用を奏するものである。まず、積分フィルタ
１１２１４には、ＳＳ酉夏調器１１２１１からアンプ１
１２１２、ゲート１１２１３を介して第１２図Ｂ、第１
３図Ｂに示す信号が入力される。

すなわち、受信したランダム順序と局部ランダム順序が
同期している場合には、第１２図Ｂに示す１００ＫＨｚ
の信号が積分フィルタ１１２１４に入力され、両者のラ
ンダム順序が同期していない場合には第１３図Ｂに示す
信号が積分フィルタ１１２１４に入力される。積分フィ
ルタ１１２１４では、入力された信号を所定期間にわた
つて積分（又は加算）し、これを出力する。従つて、例
えば第１２図Ｂの信号が積分フィルタ１１２１４に入力
された楊合には、１００ＫＨｚの位相反転を含まない正
弦波信号の積分であるから、位相がシフトする正弦波信
号が出力されることとなる。また、第１３図Ｂに示す位
相反転を含む正弦波信号が入力された場合には、位相の
シフトの他にレベルも変化するようになる。従つて、積
分フィルタ１１２１４の出力信号によつても局部ランダ
ム順序の同期化を図ることができる。以下、この積分フ
ィルタ１１２１４の出力信号をＳで表わす。次に、積分
フィルタ１１２２４には、ＳＳ酉夏調器１１２２１から
アンプ１１２２２，ゲート１１２２３を介して、第１４
図Ｅ１第１５図Ｅに示す信号が入力される。

すなわち、受信したランダム順序と局部ランダム順序が
同期している場合には、第１４図Ｅに示す両極性を周期
的に含む１００ＫＨｚの信号が積分フィルタ１１２２４
に入力され、両者のランダム順序が同期していない場合
には第１５図Ｅに示す両極性をランダムに含む１００Ｋ
Ｈｚの信号が積分フィルタ１１２２４に入力される。積
分フィルタ１１２２４では、これらの入力信号を所定期
間にわたつて積分（又は加算）し、これを出力する。従
つて、例えば第１４図Ｅの信号は、１００ＫＨｚの正弦
波信号に対し３．８ＭＨｚで位相反転を行い、正及び負
の極性を有する。従つてこれを積分すると、正及び負の
極性部分が相互に打ち消すようになる。他方、第１５図
Ｅの信号は、１００ＫＨｚの正弦波であるけれどもラン
ダムに位相反転を含む。この場合にも、正及び負の極性
部分があるから、相互に打ち消すようになるものの位相
反転がランダムであるから、部分的にのみランダムに打
ち消しあうこととなる。従つてこの場合には微分（又は
減算）となる。以下、この積分フィルタ１１２２４の出
力信号をＤで表わす。すなわち、第１９図に示すように
、信号Ｄは、受信したランダム順序と局部ランダム順序
との同期の程度に応じて正又は負の値をとり得るが両者
が完全に同期したときには、相殺される。第４図に示す
ように、質問機３０は移動可能てある。

従つて、ドップラー効果のため、応答機１０，２０が受
信する信号は周波数のシフトが含まれることとなり、質
問機３０が送信した位相反転で変調された完全な正弦波
状搬送波ではない。このドップラー効果による周波数の
シフトに対応する成分は、積分フィルタ１１２１４，１
１２２４によつて除去される。このため、積分フィルタ
１１２１４，１１２２４は１００Ｈｚの通過帯域をもつ
。なお、ゲート１１２１３，１１２２３は、受信時にの
み動作するように接続挿入されたものであａり、タイム
フォーマット回路１０４から制御信号が入力される。次
に、ミキサ１１２３について説明する。

このミキサ１１２３には、積分フィルタ１１２１４，１
１２２４から信号Ｓ．Ｄが各々入力されており、・これ
らの信号Ｓ．Ｄに基づいて、信号Ｄ＋ＪＳ，Ｓ＋ｐが出
力される。ここでｊは、虚数単位であり、ｆ＝ー１であ
る。また、ベクトルの複素数表示によれば、ｊは９０ま
の位相差を表わすものである。このミキサ１１２３につ
いて、第１６図及びｌ第１７図を参照しながら詳細に説
明する。第１６図には、信号Ｓ，Ｄから信号Ｓ＋ＪＤを
出力する回路が示されている。加算器５００の一方の入
力端子には、コンデンサＣ１が直列に接続され、抵抗Ｒ
１が並列に接続されている。加算器５００の他方の入力
端子には、抵抗Ｒ２が直列に接続され、コンデンサＣ２
が並列に接続されている。いずれの入力端子の回路にお
いてもカットオフ周波数Ｆｃは、１００ＫＨｚとなつて
いる。この周波数は、信号Ｓ，Ｄの周波数に対応してい
る。このように、抵抗とコンデンサの接続が逆になつて
いるため、所定の基準に対して、＋４５にと−４５るの
位相差が入力信号Ｓ，Ｄに対して生ずる。従つて信号Ｓ
，Ｄの位相差は９００となる。このような位相差を有す
る信号を加算すればＳ＋ＪＤが得られる。第１７図には
、信号Ｓ，Ｄから信号Ｄ＋ＪＳを生ずる回路が示されて
いる。この回路の作用は、上述したものと同様てある。
ただし、加算器６００に対する抵抗Ｒｌ，Ｒ２，コンデ
ンサＣｌ，Ｃ２の接続が逆になつている。次に、ミキサ
１１２３から出力される信号Ｓ＋ｐは、振幅制限器１１
３１１及び再ろ波器１１３１２を介して、トリガ回路１
１３２及びミキサ１１３３に入力される。

また、ミキサ１１２３から出力される信号Ｄ＋ＪＳは、
振幅制限器１１３２１及ひ再ろ波器１１３２２を介して
ミキサ１１３３に入力される。このミキサ１１３３の出
力信号ＰはＳとＤの積と等価てある。この信号Ｐすなわ
ちＳ，Ｄは、ミキサ１１２３の回路を変更することによ
つて積分フィルタ１１２１４，１１２２４の出力Ｓ，Ｄ
を混合し直接に得ることもできる。しかし、この方法に
おける信号ＰないしＳ，Ｄは、受信時のＳ／Ｎ比に大き
く依存する。このため本実施例においては、ミキサ１１
２３によつてまずＳ＋ＪＤ，Ｄ＋ＪＳを求め、次にこれ
らの信号に対して振幅制限器１１３１１，１１３２１て
振幅制限を行うとともに再ろ波器１１３１２，１１３２
２によつて再度ろ波し、次にミキサ１１３３で混合する
ことによつて信号Ｐを求めている。この方法によれば、
信号Ｐは受信時のＳ／Ｎ比に事実上影響されなくなる。
すなわち、直接積分フィルタ１１２１４，１１２２４の
出力から求める手法では、振幅からＳ，Ｄを求めること
となるのに対し、本実施例の如くＳ＋ＪＤ，Ｄ＋ＪＳか
ら求める手法ては位相からＳ，Ｄを求めることとなるの
で、受信時のＳ／Ｎ比の影響を受けにくくなる。次に、
トリガ回路１１３２及びアンプ１１４４２の作用につい
て説明する。これらのトリガ回路１１３２及びアンプ１
１４４２の出力によつて低位周波数源１０３３が制御さ
れ、更には局部ランダム順序発振器１０５から出力され
る局部ランダム順序が受信したランダム順序に同期化さ
れる。なお、アンプ１１４４２にはコンデンサ１１４４
１が接続されており、積分器１１４４として動作する。
ランダム順序の同期化の手順は、クロックパルスＨによ
る局部ランダム順序の漸進シフトを行う合致捜索段階と
、周波数の修正によるトラツキン″グ段階とに分けられ
る。この手順について第１８図を参照しながら説明する
。同図Ａには、受信したランダム順序が示されており、
Ｂには局部ランダム順序が示されている。この図の例に
おいては、２値素子のデータ保持時間ＴＡに対し、ＴＡ
／２だけ両者はタイミングがずれている。一般的には両
者のランダム順序は何ら関連のないＴＡ／２以上タイミ
ングがずれた状態になつていると考えられる。このよう
な一般的な状態からクロックパルスＨによつて局部ラン
ダム順序の漸進シフトを行い、双方のランダム順序のタ
イミング差がＴＡ／２以内となるようにするのが合致捜
索段階である。なお、タイミング差がＴＡ／２以内とな
つた段階で更にクロックパルスＨによりシフトを行うと
、１パルス当りの漸進がＴＡを最小単位として行なわれ
ることから、クロックパルスＨによる同期化は、双方の
ランダム順序のタイミング差がＴＡ／２以内とすること
が限度となる。次に、双方のランダム順序のタイミング
差がＴＡ／２以内となつた後は、クロックパルスＨの周
波数を修正することにより双方のランダム順序の同期化
が行なわれる。この段階がトラッキング段階である。合
致捜索段階ては、トリガ回路１１３２の出力が使用され
るのに対し、トラッキング段階では連動スイッチ１１４
４０が「開」となつて積分器１１４４の出力が使用され
る。

まず、トリガ回路１１３２の作用について説明する。

トリガ回路１１３２には、信号Ｓ＋ＪＤが振幅制限器１
１３１１及び再ろ波器１１３１２を介して入力されてい
る。トリガ回路１１３２は、この入力信号の位相及び振
幅を検出する。受信したランダム順序と局部ランダム順
序とが同期していない場合には、このトリガ回路１１３
２から低位周波数源１０３３に制御信号が出力され、こ
れによつて低位周波数源１０３３は局部ランダム順序発
振器１０５に出力されるクロックパルスＨの数を増減す
る。このクロックパルスＨの増減により局部ランダム順
序発振器１０５から出力される局部ランダム順序がシフ
トされる。以上の動作が繰り返されると、やがて受信ラ
ンダム順序と局部ランダム順序との間に士ＴＡ／２のタ
イミング差で同期化が達成され、トリガ回路１１３２の
動作が停止し、連動スイッチ１１４４０が「開」となつ
て積分器１１４４の動作が開始され、トラッキング段階
が始まる。

すなわち、積分器１１４４に入力されている信号Ｐに基
づいて制市信号や低位周波数源１０３３に入力される。
これによつて低位周波数源１０３３から局部ランダム順
序発振器１０５に入力されるクロックパルスＨの周波数
が連続的にきわめてわずか修正され、ＴＡ／２以内の微
小な同期化が行なわれる。第２０図に示す双方のランダ
ム順序の相関関数の如く、同期化の程度は、±ＴＡ／２
以内の微小な調整によつて急速に高められる。なお、低
位周波数源１０３３が、例えば跳躍発振器を含む場合に
は、トリガ回路１１３２から出力される制御信号はこの
跳躍発振器に印加され、追加のクロックパルスＨが生成
される。

この場合周波数析半器１０３４による周波数分割が行な
われるので、跳躍発振器は対のパルスを追加供給する必
要がある。また、低位周波数源１０３３が電圧制御型の
発振器を含む場合、積分器１１４４ｈ）ら出力される制
御信号はこの発振器に印加され、周波数が修正される。
なお、直接局部ランダム順序発振器１０５に対して制御
信号を入力することにより同期化を行うように回路を構
成するようにしてもよい。また、上述したように、ラン
ダム順序間の同期化は、合致捜索段階とトラッキング段
階との２段階で行なわれる。

これに対応して積分フィルタ１１２１４，１１２２４は
、各々が２個の交互に切換可能な帯域通過フィルタによ
つて構成されている。帯域通過フィルタは、広帯域フィ
ルタと狭帯域フィルタとによつて構成されており、合致
捜索段階では広帯域フィルタが使用され、トラッキング
段階では狭帯域フィルタが使用される。次に、質問機３
０について第２１図を参照しながら説明する。

この質問機３０において使用される回路の多くは、前述
した応答機１０，２０において使用される回路と同様の
ものである。第２１図において、空中線３０１は、送受
切換器３０２に接続されている。

この送受切換器３０２は、送信電力増幅器３２２及び受
信増幅器３１１に接続されており、応答機１０，２０に
対してランダム順序を送信するときには送信電力増幅器
３２２が空中線３０１に接続され、応答機１０，２０か
ら局部ランダム順序を受信するときには受信増幅器３１
１が空中線３０１に接続される。まず、局部ランダム順
序の受信側に含まれる部分について説明する。受信増幅
器３１１は、ＳＳＢ相関器３１２Ａ，３１２Ｂに各々接
続されている。この受信部の第１チャンネルは、ＳＳＢ
相関器３１２Ａ１周波数制御指令回路３１３Ａ１パイロ
ット周波数発振器３１４Ａ１局部ランダム順序発振器３
１５Ａ１測定回路３３１Ａ及び表示回路３３２Ａを各各
直列に接続した回路によつて構成されている。他方、第
２チャンネルは、ＳＳＢ相関器３１２Ｂ１周波数制御指
令回路３１３Ｂ１パイロット周波数発振器３１４Ｂ、局
部ランダム順序発振器３１５Ｂ１測定回路３３１Ｂ及び
表示回路３３２Ｂを各々直列に接続した回路によつて構
成されている。次に、ランダム順序の送信側に含まれる
部分について説明する。

この部分は、ランダム順序を発振するランダム順序発振
器３２５と、このランダム順序により位相反転変調を行
う位相反転変調器３２１と、この出力を増幅して出力す
る送信電力・増幅器３２２とを含む。この質問機３０に
おいても、パイロット周波数源３０３及ひタイムフォー
マット回路３０４が含まれている。

パイロット周波数源３０３は、受信増幅器３１１に対し
周波数変更用の信号を出力し、ＳＳＢ相関器３１２Ａ，
３１２Ｂに対しては復調用の信号を出力し、ランダム順
序発振器３２５に対してはクロックパルスに対応する信
号を出力し、位相反転変調回路３２１に対しては被変調
信号を出力し、更に、タイムフォーマット回路３０４に
対しては送信時形を定めるに必要な信号が出力される。
タイムフォーマット回路３０４は、ＳＳＢ相関器３１２
Ａ，３１２Ｂ及び送信電力増幅器３２２に各各接続され
ている。

このタイムフォーマット回路３０４は、ます最初に、第
５図Ａに示す期間ＴｌＯを示す信号を送信電力増幅器３
２２に対して出力する。次にタイムフォーマット回路３
０４は、第５図Ｂ，Ｃに示す期間Ｔｌ４を示す信号をＳ
ＳＢ相関器３１２Ａに対して出力し、また、期間Ｔｌ６
を示す信号をＳＳＢ相関器３１２Ｂに対して出力する。
タイムフォーマット回路３０４から出力される期間Ｔｌ
Ｏを示す信号により、パイロット周波数源３０３から出
力された正弦波信号がランダム順２序発振器３２５から
出力されるランダム順序によつて変調され、更には送信
電力増幅器３２２によつて増幅されて送信される。

以上の動作は、第８図に示す回路と同様である。しかし
、第２１図に示す装置においては、ランダム順序発振器
３２５から出力されるランダム順序が通信の出発開始で
あるから、このランダム順序の発振が外部から制御され
る対象とはならない。次に、受信増幅器３１１は、応答
機１０，２０のいずれから受信した信号も増幅して出力
する。

なお、具体的には、スーパーヘテロダイン方式であるか
ら、周波数が変更されている。応答機１０から受信され
た信号は、タイムフォーマット回路３０４から出力され
る信号によつてＳＳＢ相関器３１２Ａに入力され、応答
機２０から受信された信号は、タイムフォーマット回路
３０４から出力される信号によつてＳＳＢ相関器３１２
Ｂに入力されるように制御される。ＳＳＢ相関器３１２
Ａ，３１２Ｂには、局部ランダム順序発振器３１５Ａ，
３１５Ｂから各々出力される局部ランダム順序が入力さ
れており、これと受信された局部ランダム順序との同期
ないしは相関の程度を表わす信号が周波数制御指令回路
３１３Ａ，３１３Ｂに各々出力される。

この信号に基づいて周波数制御指令回路３１３Ａ，３１
３Ｂは、パイロット周波数発振器３１４Ａ，３１４Ｂを
制御し、これによつて局部ランダム順序発振器３１５Ａ
，３１５Ｂが発振する局部ランダム順序が同期化される
。以上の部分の動作は、第９図で説明したことと同様で
ある。なお、受信増幅器３１１は、第７図に示す回路と
同様であり、ＳＳＢ相関器３１２Ａ，３１２Ｂ及び周波
数制御指令回路３１３Ａ，３１３Ｂは、第９図に示す回
路と同様である。

また、パイロット周波数発振器３１４Ａ，３１４Ｂは、
低位周波数源１０３３に対応するものである。次に、同
期化された局部ランダム順序は、測定回路３３１Ａ，３
３１Ｂに各々入力される。

この測定回路３３１Ａ，３３１Ｂには最初の送信にかか
るランダム順がランダム順序発振器３２５から各々入力
されている。測定回路３３１Ａ，３３１Ｂでは、入力さ
れる２つのランダム順序の時間差ないし時間シフトを測
定し、更に電磁波の伝搬速度から距離Ｄｌ，Ｄ２（第４
図参照）を算定する。この算定結果は、表示回路３３２
Ａ，３３２Ｂにおいて視覚的に表示される。次に、上記
実施例の全体的動作について説明する。

まず質問機３０は、ランダム順序を送信する。

このランダム順序は、第２２図に示すような位相反転変
調されたＵｆｌＦパルスＰＵとして送信される。この第
２２図において、Ｕ］＋′パルスＰＵの送信は第５図に
おいて説明したように、周期Ｔｌ２で繰り返される。ま
た、ＵｌＩＦパルスＰＵは期間ＴｌＯで存在し、この期
間中において相隣接する複数のランダム順序を含む。期
間Ｔ２Ｏの部分が拡大して示されているように、ランダ
ム順序はＴ２Ｏ内に含まれており、以後複数回繰り返さ
れる。なお、この例においては、ランダム順序を形成す
る２値素子のデータ保持時間ＴＡと、正弦波信号の周旬
且゛Ｂとは一致せず、ＴＡ中にＴＢが複数含まれる。こ
の点で第３図に示した例とは異なる。このＵｌｌＦパル
スＰＵは、応答機１０，２０にノ各々受信される。応答
機１０，２０では、このＵＨＦパルスＰＵに含まれるラ
ンダム順序と、自己において発振する局部ランダム順序
とを同期させる。この動作は、第９図に示すＳＳＢ相関
器１１２及ひ周波数制御指令器１１３によつて行なわれ
夕る。この同期化の期間は、ＵＨＦパルスＰＵの期間Ｔ
ｌＯの２倍以上長い。従つて、局部ランダム順序の同期
化は、ＵＦ［Ｆ′パルスＰＵの複数にわたつて行なわれ
る。前述したように、ＵＩ＋′パルスＰＵにはランダム
順序が複数個含まれている。従つて、θ局部ランダム順
序の同期化は、多数のランダム順序を質問機３０から受
けて行なわれることとなり、Ｓ／Ｎ比が向上するのみな
らす極めて精度の高い局部ランダム順序の同期化が達成
される。ＵＨＦパルスＰＵの伝搬には一定の時間を要す
る。従つて、応答機１０の同期化された局部ランダム順
序と、質問機３０の最初に送信したランダム順序には距
離Ｄ１ （第４図参照）のＵＨＦ′パルスＰＵの伝搬時
間に等しい時間シフトが生ずる。また、応答機２０の同
期化された局部ランダム順序と、質問機３０の最初に送
信したランダム順序には距離Ｄ２（第４図参照）のＵｌ
ＩＦパルスＰＵの伝搬時間に等しい時間シフトが生ずる
。次に、応答機１０は、同期した局部ランダム順序を質
問機３０に対して再送信する。

この再送信の時形ないしタイミングはタイムフォーマッ
ト回路１０４によつて設定され、第５図Ｂに示す如くで
ある。この送信時形で再送信される局部ランダム順序と
質問機３０が最初に送信したランダム順序との時間シフ
トには伝搬時間によるものの他、あらかじめ設定される
ものが含まれる。例えば伝搬時間に等しい時間のシフト
が付加されることがあり、また、ＵＨＦパルスＰＵの期
間ＴｌＯに等しい時間のシフトが付加されることがある
。またこの時間の倍数すなわち２×ＴｌＯの時間のシフ
トが付加されることもある。応答機２０による局部ラン
グム順序の再送信についても同様であり、この再送信の
時形ないしタイミングは第５図Ｃに示す如くである。

以上のようにして再送信される局部ランダム順，序には
、例えば第２３図に示すように終了時に１パルス付加さ
れる。

このパルスは、例えば第２図に示す例ていうと、第７番
目と第８番目の刻時にランダム順序発振器によつて供給
される。この終了時のパルスは、例えばランダム順序発
振器とし．て作用するシフトレジスタに使用されるクロ
ックパルスのタイミングで動作する計数器を使用した検
出でき、ランダム順序の終了を知ることができる。第２
３図には、このような終了を表わす補助パ５ルスが示さ
れている。

この図において、Ａは、質問機３０から送信された補助
パルスを表わし、Ｂ，Ｃは応答機１０，２０から送信さ
れた補助パルスを表わす。また、図において、ＴＡは、
質問機３０がランダム順序を送信する周期を表わし、４
Ｓは距離Ｄ１の掛■パルスＰＵの伝搬時間に対応し、Ｔ
Ｃは距離Ｄ２のＵＨＦパルスＰＵの伝搬時間に対応する
。次に、応答機１０，２０から再送信された局部ランダ
ム順序は、質問機３０に受信されるが、この場合、再び
距離Ｄｌ，Ｄ２の伝搬に要する時間シフトが付加される
。

まず、応答機１０から再送信された局部ランダム順序に
対し、局部ランダム順序発振器３１５Ａから出力される
局部ランダム順序が同期され、測定回路３３１Ａに入力
される。他方、この測定回路３３１Ａには質問機３０が
最初に送信したランダム順序が入力されており、双方の
ランダム順序の時間シフトから、距離）Ｄ１が算定され
る。この結果は表示回路３３２Ａに表示される。他方、
応答機２０から再送信された局部ランダム順序に対して
も同様の処理が行なわれ、距離Ｄ２が算定されて表示回
路３３２Ｂに表示される。

以上の実施例では、質問機から各応答機までの距離を直
接得ることができるので、円形型の位置決定法に関する
ものである。この方法では、送信時形の時分割の限定に
より作動てきる質問機の数が限られるので、可飽和のも
のとなる。第２４図には、以上の実施例による可飽和円
形型の位置決定法が示されている。

この例は、３台の応答機を使用するものである。上述し
た実施例では、第４図に示すように、応答機１０，２０
と質問機３０との距離は求められるが、具体的に位置を
決めるときには、３台の応答機を使用する。応答機が２
台では厳密には位置決定はできない。適当な位置に応答
機Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３が配置されるが、図中の同心円は、
各応答機からの距離を示している。応答機が２台のみで
は、同一距離に対応する点が２点存在しいずれか決定で
きない。しかし、３台目の応答機を使用すれば位置決定
が可能となる。この例では、第５図Ａ，Ｂに示す送信区
分の他に、３台目の応答機のための送信区分が用意され
る。

この送信区分が他の応答機の送信区分と重複しないよう
に設定されることは上述した実施例と同様であり、例え
ば３台目の応答機のランダム順序期間の倍数となるよう
に設定される。第２５図には、更に他の方法による位置
決定法が示されている。

この方法は、双曲線型の位置決定方法である。固定ステ
ーションＥ２は、マスタとして作用し、質問機３０の送
信部（第２１図参照）のみを有する。すなわち、固定ス
テーションＥ２は、所定の周期でランダム順序により変
調された高周波信号を出力するのみである。次に、従属
ステーションＥｌ，Ｅ３は、応答機１０，２０と同様の
構成となつており、これらの従属ステーションＥｌ，Ｅ
３の局部ランダム順序は、受信された固定ステーション
Ｅ２のランダム順序に同期せしめられる。

そしてこれらの同期された局部ランダム順序により変調
された高周波信号が各々従属ステーションＥｌ，Ｅ３か
ら出力される。他方、可動物体例えば船舶には、上述し
た質問機３０の受信部と同様の受信機Ｍが設けられてい
る。

質問機３０の受信部は２チャンネルであるが、受信機Ｍ
は、３チャンネルであり、各ステーションＥｌ，Ｅ２，
Ｅ３から出力された高周波信号が各々受信されるように
なつている。受信機Ｍは、これらの高周波信号を受信復
調して、固定ステーションＥ２のランダム順序、従属ス
テーションＥｌ，Ｅ３の局部ランダム順序を得、これら
に自身で発生している３つの局部ラン，タム順序を各々
同期させる。

そして固定ステーションＥ２のランダム順序に同期した
局部ランダム順序と、従属ステーションＥ１の局部ラン
ダム順序に同期した局部ランダム順序との時間シフトか
ら距離Ｄと距離Ｄ１の差Δ（Ｄ−Ｄ１）を得る、他方固
定ステーションＥ２のランダム順序に同期した局部ラン
ダム順序と、従属ステーションＥ３の局部ランダム順序
に同期した局部ランダム順序との時間シフトから距離Ｄ
を距離Ｄ２の差Δ（４）−Ｄ２）を得る。このように、
２地点間の距離差が一定となるような点を連続すると双
曲線網が得られる。第２５図の例では、２組の双曲線網
が得られる。第１の双曲線網は、固定ステーションＥ２
と従属ステーションＥ１との距離差Δ（Ｄ−Ｄ１）が一
定となる点を結んだものであり、第２の双曲線網は、固
定ステーションＥ２と従属ステーションＥ３との距離差
Δ（Ｄ−Ｄ２）が一定となる点を結んだものとなる。受
信機Ｍでは、同期した局部ランダム順序間の時間シフト
から距離Δ（Ｄ−Ｄ１）及びΔ（Ｄ一Ｄ２）を得る。

そしてこれらのデータから、自らの位置を求める。この
位置は、２つの双曲線網の交点で表わされる。この実施
例の変形例としては、例えば、従属ステーションを３つ
設けるようにするものがある。

このようにすると、更に１組の双曲線網が追加され、測
定精度の向上を図ることができる。以上のような双曲線
型の位置決定方法では、可動物体の数が限定されること
はない。

次に、上記実施例における具体的数値例ないし実験例に
ついて説明する。

まず、第２２図に示すＵＨＦパルスＰＵの長さＴｌＯは
例えば２．５ｍｓｅｃであり、送信電力は５Ｗである。

また、ランダム順序の符号の数は、各ＵｌＩＦパルスに
おいて略３７であり、搬送周波数は、例えば４２０ない
し４５０ＭＨｚに設定される。このＵＨＦパルスＰＵの
送信周波数スペクトルは、２値素子のデータ保持時間１
Ａ（第３図Ｂ参照、例えば約０．５）Ｐ，ｓｅｃ）の不
変調パルスの繰り返し信号のスペクトルに極めて近いス
ペクトル特性となる。このスペクトルは、３ｄＢでは２
ＭＨｚ１２０（３．Ｂでは７ＭＨｚの幅を概略有してい
る。また、上述したＵＨＦ′パルスＰＵの長さＴｌＯの
期間（２．５ｍｓｅｃ）５Ｗのピーク電力を送信するこ
とにより、上記相関、周波数制御を行つて、２５ＫＷの
電力で０．５１Ｌｓｅｃの間不変調パルスを送信して得
られる結果と同様の結果を得ることができる。

他の例としては、２値素子のデータ保持時間ＴＡと上記
ＵＨＦパルスＰＵの長さＴｌＯの比ＴｌＯ／ＴＡが１０
，０凹程度としたときに、ＴｌＯは５０Ｔ１１ｓｅＣと
なり、ピーク電力は５００Ｗである。

このようにすれば、装置がトランジスタ化されたもの・
となる。この場合に得られる結果は、ピーク電力？凹で
５ｐｓｅｃの間不変調パルスを送信して得られる結果と
等しい。次に、上述したように、ＵＨＦパルスＰＵの長
さＴｌＯの期間中には、ランダム順序の繰返しが含・ま
れている。

例えば、０．？Ｓｅｃのデータ保持時間のｒ個（例えば
ｒ＝１２７）の２値素子によつて生成されたランダム順
序が連続ｎ回含まれている。これらのＲ，ｎの選択は、
次の点を考慮して定められる。まず、ｎが大きくなる程
、時間シフト測定のあいまいさ（Ａｍｂｉｇｕｉｔｙ）
が、第２３図に示した例から明らかなように増大する。

従つて、ｒを増大してランダム順序の長さを長くし、ｎ
を小さくした方がよい。他方、ｒが大きくなる程、ラン
ダム順序の同期を得るための時間は長くなる。

このためｒが大きいときには、捜索段階中に局部ランダ
ム順序の同期のため当該位置にある程度とどまることが
必要となり、必要な同期のためのパルスシフトは１２６
に達することがある。従つた、第１実施例において同期
状態となるまでの時間が１２７秒程度となる場合がある
。次に、以上のいずれの実施例においても局部ランダム
順序の同期化を行うため、その発生の基礎となる発振器
は、例えば温度安定化された良好な動作を行う安定した
ものであることが必要てある更に、上記実施例によれば
、回析帯すなわち、無線電信水平線を越えて数百キロメ
ートルまでの区域内で精密な測距を行うことができる。

次に、第９図において示したＳ，Ｓ，Ｂｌ相関関係方式
は、顕著な効果を示している。

０．５ｐｓｅｃである２値素子のデータ保持時間匡Ａは
、電磁波の往復を考慮すれば、礼ｍの伝搬距離に相当す
る。

しかし、上述した位相シフト測定を行う周波数制御方式
により、Ｓ／Ｎ比が良好な場合には１ｍ以内の測距精度
を得ることができる。従つて、受信したランダム順序に
対する局部ランダム順序の周期化に要する時間及び往復
経路を考慮しても、２値素子のデータ保持時間の少なく
とも１０吟の１の桁の精度を得ることが可能となる。な
お、本発明は、対象が船舶に限定されるものではない。
例えば以下のようなものに対しても適用されるものであ
る。１入港時の海上船舶等、飛行中の航空機、ヘリコプ
ター等のための高精度航法、２水路学的地理学的測量、 ３水深測量、浚渫、 ４土木工事、 ５浮き、プラットホーム等の配置、 ６魚穫。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による測距援助方法によれ
ば、何ら各通信機間で同期をとる必要なく同一搬送波上
で送受信を行うことができるとと−もに、適度の送信電
力で高精度の測距を行うことができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は擬似ランダム順序発信用の回路例を示す回路図
、第２図は第１図の回路により得られるランダム順序と
対応信号波形を示す説明図、第３図はランダム順序によ
る正弦波信号の変調の様子を示す線図、第４図は応答機
と質問機の配置例を示す説明図、第５図は時分割された
送信時形を示す線図、第６図は応答機の一構成例を示す
プロツ・ク図、第７図、第８図及び第９図は応答機の詳
細な構成例を示すブロック図、第１０図、第１１図、第
１２図、第１３図、第１４図及び第１５図は、応答機の
回路の動作例を示す説明図、第１６図及び第１７図はミ
キサの一例を示す回路図、第１８図はランダム順序の同
期化の手順を示す説明図、第１９図及び第２０図は相関
について説明する説明図、第２１図は質問機の構成例を
示すブロック図、第２２図は掛正パルスの一例を示す説
明図、第２３図は質問機における時間遅延を示す”説明
図、第２４図は円形の位置決定法を示す説明図、第２５
図は双曲線形の位置決定法を示す説明図である。 Ａ，Ｂ，Ｃ・・・・・・２値素子、Ｈ・・・・・・刻時
パルス、Ｄ・・・・・・結合論理素子、１０，２０・・
・・・・応答機、３０・・・・・・質問機、１０１・・
・・・・空中線、１０２・・・・・・送受切換器、１０
３・・・・・・パイロット周波数源、１０４・・・・・
タイムフォーマット回路、１０５・・・・・・局部ラン
ダム順序発振器、１１１・・・・・・受信増幅器、１１
２・・・・・・Ｓ，Ｓ，Ｂｌ相関器、１１３・・・・・
・周波数制御指令器、１２１・・・・・・位相反転変調
器、１２２・・・・電力増幅器、３０１・ ・・・・空
中線、３０２・・・・・送受切換器、３０３・・・・・
・パイロット周波数源、３０４・・・・タイムフォーマ
ット回路、３２１・位相反転変調器、３２２・・・・・
送信電力増幅器、３２５・・・・・・ランダム順序発振
器、３１２Ａ，３１２Ｂ・・・・・・ＳＳＢ相関器、３
１３Ａ，３１３Ｂ・・・・・・周波数制御指令回路、３
１４Ａ，３１４Ｂ・・・・・・パイロット周波数発振器
、３１５Ａ，３１５Ｂ・・・・・・局部ランダム順序発
振器、３３１Ａ，３３１Ｂ・・・・・・測定回路、３３
２Ａ，３３２Ｂ・・・・・・表示回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１地点では、２進符号の配列からなる既知擬似ラ
   ンダム順序の第１繰り返し信号により搬送波を変調した
   第１高周波信号が第１時間帯中に送信され、第２地点で
   は、第１高周波信号を受信復調して第１繰り返し信号を
   得るとともに、この第１繰り返し信号に含まれる既知擬
   似ランダム順序と第２地点で生成されている第１局部擬
   似ランダム順序とを同期させ、この同期した第１局部擬
   似ランダム順序の第２繰り返し信号により第１高周波信
   号と同様の周波数の搬送波が変調されて、第２高周波信
   号が第１時間帯と異なる第２時間帯中に送信され、前記
   第１地点では、第２高周波信号を受信復調して第２繰り
   返し信号を得るとともに、この第２繰り返し信号に含ま
   れる第１局部擬似ランダム順序と第１地点で生成されて
   いる第２局部擬似ランダム順序とを同期させ、この同期
   した第２局部擬似ランダム順序と、前記既知疑似ランダ
   ム順序との時間シフトから第１地点と第２地点との距離
   を求めることを特徴とする測距援助方法。 ２ 第１地点では、２進符号の配列からなる既知擬似ラ
   ンダム順序の第１繰り返し信号により搬送波を変調した
   第１高周波信号が第１時間帯中に送信され、第２地点で
   は、第１高周波信号を受信復調して第１繰り返し信号を
   得るとともに、この第１繰り返し信号に含まれる既知擬
   似ランダム順序と第２地点で生成されている第１局部擬
   似ランダム順序とを同期させ、この同期した第１局部擬
   似ランダム順序の第２繰り返し信号により第１高周波信
   号と同様の周波数の搬送波が変調されて、第２高周波信
   号が第１時間帯と異なる第２時間帯中に送信され、第３
   地点では、一方において、前記第１高周波信号を受信復
   調して第１繰り返し信号を得るとともに、この第１繰り
   返し信号に含まれる既知擬似ランダム順序と第３地点で
   生成されている第２局部擬似ランダム順序とを同期させ
   、他方において、前記第２高周波信号を受信復調して第
   ２繰り返し信号を得るとともに、この第２繰り返し信号
   に含まれる第１局部擬似ランダム順序と第３地点で生成
   されている第３局部擬似ランダム順序とを同期させ、こ
   れら同期した第２局部擬似ランダム順序と第３局部擬似
   ランダム順序との時間シフトから、第１地点と第３地点
   との距離と、第２地点と第３地点の距離との差を求める
   ことを特徴とする測距援助方法。