JP2005077353A - Distance difference detecting method and system, base station, and position detecting method and system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、距離差検知および位置検出を行う方法およびシステムに関し、特に、スペクトラム拡散技術を用いて距離差検知および位置検出を行う方法およびシステムに関するものである。 The present invention relates to a method and system for performing distance difference detection and position detection, and more particularly, to a method and system for performing distance difference detection and position detection using spread spectrum technology.
スペクトラム拡散技術を用いた従来の位置検出方法の一つに、位置が既知の複数の地点から位置が未知の地点Xまでを測距し、その結果から地点Xの位置を検出するという方法がある。まず、この位置検出方法に用いられる測距システムについて、図16および図17を参照して説明する。
図16に示す測距システムは、基地局110と移動局120とから構成されている。ここで、基地局110は、発振器111と、拡散符号発生器112aと、ミキサ112bと、送信機113と、サーキュレータ114と、アンテナ115と、受信機116と、拡散符号発生器117aと、ミキサ117bと、同期検出器118と、距離計測回路119とを有している。また、移動局120は、アンテナ121と、サーキュレータ122と、受信機123と、周波数変換器124と、送信機125とを有している。
As one of the conventional position detection methods using the spread spectrum technique, there is a method of measuring a range from a plurality of points whose positions are known to a point X whose position is unknown, and detecting the position of the point X from the result. . First, a ranging system used in this position detection method will be described with reference to FIGS.
The ranging system shown in FIG. 16 includes a
基地局110では、発振器110で生成された周波数F1のキャリア信号と拡散符号発生器112aで生成された拡散符号(PN)とをミキサ112bで乗算することにより、周波数F1の直接拡散無線信号を生成し、移動局120へ送信する。
この送信を受信した移動局120では、受信された直接拡散無線信号の周波数を周波数変換器124でF1からF2へ変換し、そのまま基地局110へ折り返し送信する。
この折り返し送信を受信した基地局110では、受信された直接拡散無線信号(以下、受信信号という)と拡散符号発生器117aで生成された拡散符号(PN)とをミキサ112bで乗算し、同期検出器118を用いて受信信号と拡散符号との同期を検出する。このようにして受信信号の拡散符号(受信PN)を検出することを同期検出という。
In the
In the mobile station 120 that has received this transmission, the frequency of the received direct spread radio signal is converted from F 1 to F 2 by the
In the
図17に示すように、受信PNは、基地局110から送信される直接拡散無線信号の拡散符号(送信PN)よりも、直接拡散無線信号の伝搬時間に相当するチップ数だけ遅延している。ここで、「チップ」とは、拡散符号のビットをいう。
基地局110では、距離計測回路119において、送信PNと受信PNとを比較して遅延チップ数を計数し、遅延チップ数にチップ幅を乗算することにより、直接拡散無線信号の伝搬時間を求める。この伝搬時間から基地局110と移動局120との間の距離を求める(例えば、非特許文献1参照)。
したがって、拡散符号のチップ幅が短いほど、距離の測定精度を高めることができる。
As shown in FIG. 17, the reception PN is delayed by the number of chips corresponding to the propagation time of the direct spread radio signal from the spreading code (transmission PN) of the direct spread radio signal transmitted from the
In the
Therefore, the shorter the chip width of the spread code, the higher the distance measurement accuracy.
次に、この測距システムを用いた従来の位置検出方法について、図18を参照して説明する。基地局110は、位置が既知の地点AおよびBにそれぞれ配置されている。これらの基地局110を用いて、位置が未知の地点Xにある移動局120の位置を検出する場合には、まず、図18(a)に示すように、拡散符号PN1を用い、地点A−X間の距離d1を求める。次いで、図18(b)に示すように、拡散符号PN2を用い、地点B−X間の距離d2を求める。そして、地点Aを中心とした半径d1の円と、地点Bを中心とした半径d2の円との交点を算出することにより、地点Xの位置を検出することができる。
Next, a conventional position detection method using this distance measuring system will be described with reference to FIG. The
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
上述したように、従来の位置検出方法では、測距システムにおいて、受信信号の拡散符号を同期検出するために、同期検出器118を用いる必要がある。
しかし、同期検出器118は構成が複雑であり、回路動作速度が低下するため、拡散符号のチップ幅を短くすることができない。このため、測距システムによる距離の測定精度が低く、結果として位置の検出精度が低くなるという問題があった。また、屋内等の比較的狭い範囲内における位置検出には適用できないという問題があった。
As described above, in the conventional position detection method, it is necessary to use the
However, since the
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、位置の検出精度を高めるとともに、屋内等の比較的狭い範囲内においても位置検出を可能にすることにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to improve position detection accuracy and to enable position detection even in a relatively narrow range such as indoors.
このような目的を達成するために、本発明に係る距離差検知方法は、同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号を第1の地点および第2の地点のそれぞれから同期して送信する第1のステップと、拡散無線信号を第3の地点において受信する第2のステップと、受信された拡散無線信号を逆拡散処理する第3のステップと、逆拡散処理の結果に基づき、第1の地点および第2の地点のそれぞれから第3の地点までの距離の差を検知する第4のステップとを備えたことを特徴とする。 In order to achieve such an object, the distance difference detection method according to the present invention uses a spread radio signal having different polarities generated by spreading a carrier signal using the same spreading code as a first point. And a first step of transmitting in synchronization from each of the second points, a second step of receiving the spread radio signal at the third point, and a third step of despreading the received spread radio signal And a fourth step of detecting a difference in distance from each of the first point and the second point to the third point based on the result of the despreading process.
ここで、第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号の波形に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
より具体的に言えば、第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号のプラス側波形とマイナス側波形との時間差に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
また、第1のステップでは、拡散符号のチップ幅を変化させながら拡散無線信号を生成し、第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号にプラス側波形とマイナス側波形とが同時に出現する際のチップ幅に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
Here, in the fourth step, the distance difference may be detected based on the waveform of the signal obtained by the despreading process.
More specifically, in the fourth step, the distance difference may be detected based on the time difference between the plus side waveform and the minus side waveform of the signal obtained by the despreading process.
In the first step, a spread radio signal is generated while changing the chip width of the spread code. In the fourth step, a positive waveform and a negative waveform appear simultaneously in the signal obtained by the despreading process. The distance difference may be detected based on the chip width at the time.
また、本発明に係る距離差検知システムは、同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号のそれぞれを同期して送信する一対の基地局と、受信された拡散無線信号を逆拡散処理する移動局と、逆拡散処理の結果に基づき、基地局のそれぞれから移動局までの距離の差を検知する距離差検知器とを備えたことを特徴とする。 In addition, the distance difference detection system according to the present invention includes a pair of base stations that synchronously transmit each of spread radio signals having different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code. A mobile station that despreads the received spread radio signal; and a distance difference detector that detects a difference in distance from each base station to the mobile station based on the result of the despread process. And
ここで、距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号の波形に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
より具体的に言えば、距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号のプラス側波形とマイナス側波形との時間差に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
また、基地局のそれぞれは、拡散符号のチップ幅を変化させながら拡散無線信号を生成し、距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号にプラス側波形とマイナス側波形とが同時に出現する際のチップ幅に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
Here, the distance difference detector may detect the distance difference based on the waveform of the signal obtained by the despreading process.
More specifically, the distance difference detector may detect the distance difference based on the time difference between the plus side waveform and the minus side waveform of the signal obtained by the despreading process.
In addition, each base station generates a spread radio signal while changing the chip width of the spread code, and the distance difference detector simultaneously shows a plus side waveform and a minus side waveform in the signal obtained by the despreading process. The distance difference may be detected based on the chip width at the time.
また、本発明に係る基地局は、拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより拡散無線信号を生成する拡散処理部と、拡散無線信号を送信するアンテナと、拡散処理部に対し他の基地局と同期して拡散処理を行なわせる制御部を備えたことを特徴とする。
ここで、制御部は、拡散符号のチップ幅を変化させる制御を行うようにしてもよい。
In addition, the base station according to the present invention includes a spreading processor that generates a spread radio signal by spreading a carrier signal using a spreading code, an antenna that transmits the spread radio signal, and another processor for the spread processor. A control unit that performs spreading processing in synchronization with the base station is provided.
Here, the control unit may perform control to change the chip width of the spread code.
また、本発明に係る位置検出方法は、位置が既知の少なくとも3地点からそれぞれ異なる組み合わせの2地点を複数対選択し、それぞれの対の一方の地点を第1の地点、他方の地点を第2の地点とし、上述した距離差検知方法を用い、それぞれの対において、第1の地点および第2の地点のそれぞれから位置が未知の第3の地点までの距離の差を検知することにより、第3の地点の位置を検出することを特徴とする。
ここで、それぞれの対における距離差の検知に、異なる拡散符号を用いるようにしてもうよい。
The position detection method according to the present invention selects a plurality of pairs of two different combinations from at least three known positions, and sets one point of each pair as the first point and the other point as the second point. By using the distance difference detection method described above and detecting the difference in distance from each of the first point and the second point to the third point whose position is unknown in each pair, The position of the point 3 is detected.
Here, different spreading codes may be used for detecting the distance difference in each pair.
また、本発明に係る位置検出システムは、それぞれ同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号のそれぞれを同期して送信する複数対の基地局と、受信された拡散無線信号を逆拡散処理する移動局と、逆拡散処理の結果に基づき、基地局の対ごとに基地局のそれぞれから移動局までの距離の差を検知することにより、基地局の位置を基準にした移動局の位置を検出する位置検出器とを備えたことを特徴とする。
ここで、基地局は、基地局の対ごとに、それぞれ異なる拡散符号を用いて拡散処理し、移動局は、基地局により用いられる複数の拡散符号を用いて逆拡散処理し、位置検出器は、逆拡散処理に用いられた拡散符号に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
In addition, the position detection system according to the present invention includes a plurality of pairs of base stations that transmit in synchronization each of the spread radio signals having different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code. And by detecting the difference in distance from each base station to the mobile station for each pair of base stations based on the result of the despreading process and the mobile station that performs despreading processing on the received spread radio signal And a position detector for detecting the position of the mobile station based on the position of the station.
Here, the base station performs spreading processing using a different spreading code for each pair of base stations, the mobile station performs despreading processing using a plurality of spreading codes used by the base station, and the position detector The distance difference may be detected based on the spreading code used for the despreading process.
本発明では、同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号を第1の地点にある基地局および第2の地点にある基地局のそれぞれから同期して送信し、第3の地点にある移動局で受信された拡散無線信号を逆拡散処理し、その結果に基づき第1および第2の地点のそれぞれから第3の地点まで距離の差を検知する。本発明では、拡散無線信号を逆拡散処理する際に、拡散無線信号の拡散符号を同期検出する必要がないので、拡散符号のチップ幅を短くすることができる。その結果、距離差を高精度で検知することができる。 In the present invention, spread radio signals having different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code are transmitted from the base station at the first point and the base station at the second point, respectively. Transmits synchronously and despreads the spread radio signal received by the mobile station at the third point. Based on the result, the difference in distance from each of the first and second points to the third point is calculated. Detect. In the present invention, when the spread radio signal is subjected to despreading processing, it is not necessary to synchronously detect the spread code of the spread radio signal, so that the chip width of the spread code can be shortened. As a result, the distance difference can be detected with high accuracy.
また、本発明では、上述した方法による距離差検知の結果を用いて、位置が未知の地点の位置を検出する。これにより、従来よりも位置の検出精度を高めることができる。また、屋内等の比較的狭い範囲内における位置検出も可能となる。 In the present invention, the position of a point whose position is unknown is detected using the result of distance difference detection by the above-described method. Thereby, the position detection accuracy can be improved as compared with the conventional case. Also, position detection within a relatively narrow range such as indoors is possible.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る位置検出システムの全体構成を示すブロック図である。この位置検出システムは、位置が既知の地点A,B,C,Dにそれぞれ配置された基地局10(10a,10b,10c,10d)と、未知の地点Xにある移動局20とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the position detection system according to the first embodiment of the present invention. This position detection system is composed of a base station 10 (10a, 10b, 10c, 10d) arranged at points A, B, C, and D whose positions are known, and a
基地局10a,10b,10c,10dは、それぞれ固有の直接拡散無線信号を送信し、移動局20は、受信された直接拡散無線信号に基づき、基地局10a,10b,10c,10dの位置を基準にした自分の位置、すなわち地点Xの位置を検出する。より具体的には、基地局10aおよび10b、基地局10bおよび10c、基地局10cおよび10dをそれぞれ対にし、それぞれの対において、2つの基地局と移動局20との間の送受信により、2つの基地局のそれぞれの位置から移動局20の位置までの距離の差を検知し、得られた結果から地点Xの位置を検出する。
Each of the
有線通信により相互の時間同期を行うため、基地局10aと10bとの間はケーブル40aで接続され、基地局10bと10cとの間はケーブル40bで接続され、基地局10cと10dとの間はケーブル40cで接続されている。無線通信により時間同期を行う場合には、ケーブル40a〜40cで接続されていなくてもよい。なお、直接拡散無線信号とは、キャリア信号をより高い周波数帯域へ周波数変換することなく、そのまま拡散処理して得られた信号をいう。
In order to perform time synchronization with each other by wired communication, the
図2は、基地局10の基本構成の一例を示すブロック図である。基地局10は、キャリア信号生成部11と、拡散処理部12と、電力増幅器(以下、PAという)13と、バンドパスフィルタ(以下、BPFという)14と、アンテナ15と、制御部16とを有している。
ここで、キャリア信号生成部11は、所定の無線周波数のキャリア信号を生成する発振器で構成されている。
拡散処理部12は、キャリア信号生成部11から入力されるキャリア信号に対し、拡散符号を用いて拡散処理することにより直接拡散無線信号を生成し、PA13へ出力する回路部であり、例えば拡散符号発生器12aおよびミキサ12bから構成される。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a basic configuration of the
Here, the carrier
The
拡散符号発生器12aは、第1のクロックf1に同期して拡散符号を生成し、ミキサ12bへ出力する回路部である。なお、拡散符号PNは、「1」と「−1」とからなる符号列である。拡散符号発生器12aはまた、複数の拡散符号を生成可能であり、制御部16から入力される符号選択信号によって選択された拡散符号を生成する手段を有している。拡散符号発生器12aはさらに、制御部16から入力される符号生成開始信号に応じ、拡散符号の生成を開始する手段を有している。
ミキサ12bは、キャリア信号生成部11から入力されるキャリア信号と、拡散符号発生器12aから入力される拡散符号とを乗算する乗算器である。この処理により、キャリア信号に不連続な部分ができ、周波数スペクトルが拡散し広帯域化される。このようにして生成された直接拡散無線信号は、PA13へ出力される。
The
The
PA13は、拡散処理部12から入力される直接拡散無線信号を増幅し、BPF14を介してアンテナ15へ出力する増幅器である。
BPF14は、直接拡散無線信号の周波数帯域を通過させるフィルタである。
アンテナ15は、指向性がない全方位アンテナである。
The
The
The
制御部16は、基地局10と対をなす他の基地局とケーブル40を介して通信し、その通信結果に基づき拡散符号発生器12aを制御する。本実施の形態では、基地局の対ごとに、それぞれ異なる拡散符号を用いて拡散処理を行う。すなわち、対をなす基地局同士は、同一の拡散符号を用いて拡散処理を行い、その拡散符号は他の基地局の対で用いられる拡散符号とは異なる。このような処理を行うように、制御部16は、所定の拡散符号を選択する符号選択信号を拡散符号発生器12aへ出力する。また、対をなす基地局同士で、時間同期を行って拡散処理するように、同じタイミングで符号生成開始信号を拡散符号発生器12aへ出力する。
The
基地局10の基本構成は以上の通りである。ただし、本実施の形態では、対をなす基地局同士で、互いに極性が異なるデータを表す直接拡散無線信号を送信する。例えば、基地局10aからはデータ1を、基地局10bからはデータ−1を表す直接拡散無線信号を送信する。図2に示した構成では、データ1を表す直接拡散無線信号が生成される。データ−1を表す直接拡散無線信号を生成するには、拡散符号発生器12aの出力段にインバータを設け、インバータにより極性が反転された拡散符号をミキサ12bに出力するようにすればよい。
The basic configuration of the
このような構成にすることにより、対をなす基地局において、同一の拡散符号を用い時間同期を行ってキャリア信号を拡散処理し、互いに極性が異なるデータを表す拡散無線信号を生成し、移動局20へ送信することができる。
なお、本実施の形態では、PSK(Phase Shift Keying)により拡散処理する例を説明したが、オンオフキーイングなどにより拡散処理してもよい。
By adopting such a configuration, in the paired base stations, the same spreading code is used to perform time synchronization and spread processing of the carrier signal to generate spread radio signals representing data having different polarities, and the
In this embodiment, the example of performing the diffusion process by PSK (Phase Shift Keying) has been described, but the diffusion process may be performed by on-off keying or the like.
図3は、移動局20の一構成例を示すブロック図である。移動局20は、アンテナ21と、BPF22と、ローノイズアンプ(以下、LNAという)23と、発振器24と、周波数変換部25と、逆拡散処理部26と、記憶部27と、位置検出部28とを有している。
ここで、アンテナ21は、指向性がない全方位アンテナである。
BPF22は、アンテナ21で受信された受信信号のうち、直接拡散無線信号の周波数帯域を通過させるフィルタである。
LNA23は、BPF22を通過した受信信号、すなわち直接拡散無線信号を低雑音で増幅する増幅器である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the
Here, the
The
The
発振器24は、所定周波数の局部発振信号を生成する回路部である。
周波数変換部25は、LNA23から入力される直接拡散無線信号と発振器24から入力される局部発振信号とを乗算し、直接拡散無線信号をキャリア信号周波数より低い周波数帯域へ周波数変換し、逆拡散処理部26へ出力するミキサで構成されている。
逆拡散処理部26は、基地局10a〜10dで拡散処理に用いられるのと同じ拡散符号を順次用いて、周波数変換部25から入力される直接拡散無線信号を逆拡散処理し、その処理結果およびその処理で用いられた拡散符号の種類を示す信号を位置検出部28へ出力する回路部である。
The
The
The
記憶部27は、拡散符号の種類と、その拡散符号を用いる基地局の対との関係を示すテーブルを記憶する。テーブルには、例えば、それぞれ異なる拡散符号PN1,PN2,PN3について、拡散符号PN1と基地局10a,10bの対とが関係づけられ、拡散符号PN2と基地局10b,10cの対とが関係づけられ、拡散符号PN3と基地局10c,10dの対とが関係づけられている。記憶部27は、さらに、基地局10a〜10dの所在地、すなわち地点A〜Dの位置情報(例えば、経度緯度情報)を記憶する。
位置検出部28は、逆拡散処理の処理結果およびその処理で用いられた拡散符号の種類を示す信号に基づき、記憶部27に記憶されている情報を参照し、基地局10a〜10dの位置を基準にした移動局20の位置を検出する。
The
The
以下、逆拡散処理部26について更に説明する。
まず、逆拡散処理部26の構成について説明する。図4は、逆拡散処理部26の一例である非同期型逆拡散復調器の構成を示すブロック図である。この非同期型逆拡散復調器は、サンプルホールド制御回路(S/H制御回路)31と、フリップフロップ回路32a〜32fと、N個のサンプルホールド回路(S/H)33a〜33gと、拡散符号発生器34と、N個の乗算器35a〜35gと、加算器36と、ピーク検出器37とから構成されている。なお、図4ではN=7とし、サンプルホールド回路31a〜31gおよび乗算器35a〜35gがそれぞれ7個の場合を示したが、Nは2以上の整数であればよい。
Hereinafter, the
First, the configuration of the
ここで、サンプルホールド制御回路31は、入力される第1のクロックf1を1/N分周してサンプルホールド制御信号を生成し、フリップフロップ回路32aおよびサンプルホールド回路31aへ出力する回路部である。なお、クロックf1は、基地局10で拡散符号の生成に用いられるクロックと同じ周波数のクロックである。
フリップフロップ回路32a〜32fは、サンプルホールド制御回路31から入力されるサンプルホールド制御信号を、クロックf1に同期して図4の右方向にシフトさせながら、サンプルホールド回路31b〜31gのそれぞれへ出力するシフトレジスタを構成する回路部である。
サンプルホールド回路33a〜33gは、周波数変換部25から入力される直接拡散無線信号を、サンプルホールド制御信号に応じてサンプル保持し、保持している直接拡散無線信号を乗算器35a〜35gのそれぞれへ出力する回路部である。
Here, the sample
The flip-
The
拡散符号発生器34は、第2のクロックf2に同期して拡散符号を生成し、拡散符号の連続するN個のチップを、クロックf2に同期して図4の右方向にシフトさせながら、N個の乗算器35a〜35gのそれぞれへ出力する回路部である。なお、クロックf2の周波数は、クロックf1の周波数と比較して十分に大きい。拡散符号発生器34はまた、基地局10a〜10dで拡散処理に用いられるのと同じ複数の拡散符号を生成可能であり、これら複数の拡散符号を順次生成し、乗算器35a〜35gへ出力するとともに、乗算器35a〜35gへ出力している拡散符号の種類を示す信号を位置検出部28へ出力する。
The spreading
乗算器35a〜35gは、サンプルホールド回路31a〜31gから入力される直接拡散無線信号と、拡散符号発生器34から入力される拡散符号とを、対応する信号ごとに乗算し、加算器36へ出力する回路部である。
加算器36は、乗算器35a〜35gの各出力信号を加算し、ピーク検出器37へ出力する回路部である。
The
The
ピーク検出器37は、加算器36の出力信号のピーク値を検出する回路部である。周波数変換部25から入力される直接拡散無線信号が、上述したデータ1を表す信号である場合には、直接拡散無線信号と拡散符号とが同位相になり、ピーク値はプラス側に現れる。一方、上述したデータ−1を表す信号である場合には、逆位相になり、ピーク値はマイナス側に現れる。よって、ピーク検出器37は、プラス側にピークが現れたときにはプラスピーク検出信号を、マイナス側にピークが現れたときにはマイナスピーク検出信号を、位置検出部28へ出力する。
The
このような構成をした非同期型逆拡散復調器による拡散符号PN1〜PN3を用いた逆拡散処理について説明する。
サンプルホールド制御回路31により生成されるサンプルホールド制御信号は、クロックf1を1/N分周した信号である。よって、フリップフロップ回路32a〜32fから構成されるシフトレジスタを用い、サンプルホールド制御信号をクロックf1に同期してN個のサンプルホールド回路33a〜33gのそれぞれへ順次出力することにより、直接拡散無線信号はクロックf1に同期してサンプルホールド回路33a〜33gに順次サンプル保持される。
その結果、乗算器35a〜35gのそれぞれには、直接拡散無線信号が周波数変換部25から出力された順に入力される。
Despreading processing using spreading codes PN1 to PN3 by the asynchronous despreading demodulator configured as described above will be described.
The sample hold control signal generated by the sample
As a result, the direct spread radio signals are input to the
また、サンプルホールド回路33a〜33gのそれぞれは、Nクロックごとに1クロック分だけ直接拡散無線信号をサンプル保持するので、乗算器35a〜35gのそれぞれに入力される直接拡散無線信号は、Nクロックごとに新しい信号に更新される。
一方、拡散符号発生器34からは、まず拡散符号PN1の連続するN個のチップが、クロックf2に同期してシフトしながら、乗算器35a〜35gのそれぞれに入力される。この際、乗算器35a〜35gへ出力する拡散符号PN1の種類を示す信号が位置検出部28へ出力される。
Since each of the
On the other hand, from the
乗算器35a〜35gでは、サンプルホールド回路33a〜33gから入力された直接拡散無線信号と、拡散符号発生器34から入力された拡散符号PN1とが、対応する信号ごとに乗算され、それぞれの乗算結果が加算器36により加算され、ピーク検出器37へ出力される。このような演算が、クロックf1のNクロックごとに入力される直接拡散無線信号と、クロックf2の1クロックごとに入力される拡散符号PN1とに対し、繰り返し行われる。
In the
直接拡散無線信号が拡散符号PN1を用いて生成された信号である場合には、少なくとも拡散符号長の時間間隔に1回は、直接拡散無線信号と拡散符号PN1とが同期する。このとき、直接拡散無線信号がデータ1を表す信号である場合には、直接拡散無線信号と拡散符号PN1とは同位相になり、加算器36の出力信号にプラス側のピーク値が現れる。一方、データ−1を表す信号である場合には逆位相になり、マイナス側にピーク値が現れる。これらのピーク値がピーク検出器37によって検出され、プラスピーク検出信号またはマイナスピーク検出信号が位置検出部28へ出力される。
これに対し、直接拡散無線信号が拡散符号PN1を用いて生成された信号ではない場合には、加算器36の出力信号にピーク値は現れない。
以上により、拡散符号PN1を用いた逆拡散処理が終了する。
When the direct spread radio signal is a signal generated using the spread code PN1, the direct spread radio signal and the spread code PN1 are synchronized at least once in the time interval of the spread code length. At this time, if the direct spread radio signal is a signal representing data 1, the direct spread radio signal and the spread code PN1 have the same phase, and a positive peak value appears in the output signal of the
On the other hand, when the direct spread radio signal is not a signal generated using the spread code PN1, no peak value appears in the output signal of the
Thus, the despreading process using the spread code PN1 is completed.
続いて、拡散符号PN1を用いた逆拡散処理と同様にして、拡散符号PN1とは異なる拡散符号PN2,PN3を用いた逆拡散処理を順次行い、逆拡散処理に用いられる拡散符号PN2,PN3の種類を示す信号と、ピーク値が検出されたときにはそのピーク値に応じたピーク検出信号が位置検出部28へ出力される。
Subsequently, similarly to the despreading process using the spreading code PN1, the despreading process using the spreading codes PN2 and PN3 different from the spreading code PN1 is sequentially performed, and the spreading codes PN2 and PN3 used for the despreading process are sequentially performed. When a signal indicating the type and a peak value are detected, a peak detection signal corresponding to the peak value is output to the
次に、図5〜図8を参照し、上述した基地局10a〜10dおよび移動局20からなるシステムを利用した位置検出方法について説明する。図5〜図8は、この位置検出方法を説明するための図である。
まず、次のようにして、地点A−X間の距離と地点B−X間の距離との距離差L1を検知する。
図5(a)に示すように、地点Aに配置された基地局10aから、拡散符号PN1を用いて生成されたデータ1の直接拡散無線信号(PN1と図示)を送信する。これに同期して、地点Bに配置された基地局10bから、同一の拡散符号PN1を用いて生成されたデータ−1の直接拡散無線信号(−PN1と図示)を送信する。
Next, a position detection method using the system including the
First, the distance difference L 1 between the distance between the points A and X and the distance between the points BX is detected as follows.
As shown in FIG. 5A, a direct spread radio signal (shown as PN1) of data 1 generated using the spread code PN1 is transmitted from the
具体的には、基地局10a,10bを次のよう動作させる。まず、基地局10aの制御部16と基地局10bの制御部16との間でケーブル40aを介して通信を行い、基地局10a,10bのそれぞれにおいて、制御部16により拡散符号発生器12aを制御し、同一の拡散符号PN1の生成を同時に開始する。基地局10aにおいては、拡散符号PN1をそのままミキサ12bでキャリア信号に乗算することにより、データ1の直接拡散無線信号を生成し、アンテナ15から送信する。一方、基地局10bにおいては、拡散符号PN1の極性をインバータで反転させた後、ミキサ12bでキャリア信号に乗算することにより、データ−1の直接拡散無線信号を生成し、アンテナ15から送信する。これにより、同一の拡散符号PN1を用い時間同期を行って生成されたデータ1またはデータ−1の直接拡散無線信号が、それぞれ基地局10a,10bから送信される。
Specifically, the
基地局10a,10bのそれぞれから送信されるデータ1,−1の直接拡散無線信号は、地点Xにある移動局20で受信される。移動局20では、受信された直接拡散無線信号を、逆拡散処理部26で逆拡散処理する。拡散符号PN1を用いて逆拡散処理すると、直接拡散無線信号と拡散符号PN1とが同期し、加算器36の出力信号にピーク値が現れる。データ1の直接拡散無線信号の場合には、直接拡散無線信号と拡散符号PN1とが同期したときに同位相になるので、プラス側にピーク値が現れる。また、データ−1の直接拡散無線信号の場合には、逆位相になるので、マイナス側にピーク値が現れる。データ1の直接拡散無線信号とデータ−1の直接拡散無線信号とは、A−X間の距離とB−X間の距離との距離差L1に応じた電波の伝搬時間Δt1だけずれて受信されるので、加算器36の出力信号は図5(b)に示すような波形になる。
Direct spread radio signals of data 1 and −1 transmitted from the
逆拡散処理部26のピーク検出器37からは、加算器36の出力信号にプラス側のピーク値が現れたときにプラスピーク検出信号が、マイナス側のピーク値が現れたときにマイナスピーク検出信号が、それぞれ位置検出部28へ出力される。位置検出部28では、プラスピーク検出信号が入力されてからマイナスピーク検出信号が入力されるまでの時間差と、マイナスピーク検出信号が入力されてからプラスピーク検出信号が入力されるまでの時間差とを計測する。例えば、プラスピーク検出信号およびマイナスピーク検出信号のうちの一方が入力されてから他方が入力されるまでに発生した固定周期信号のクロック数を計数し、得られたクロック数にクロック周期を乗算することにより、上記時間差が求められる。例えば屋内のように狭い領域における位置検出の場合には、上記時間差のうち短い方の時間差Δt1が、データ1の直接拡散無線信号とデータ−1の直接拡散無線信号とが移動局20で受信された時間差に相当する。さらに、両信号が基地局10a,10bのそれぞれから時間同期を行って送信されることを考慮すれば、上記時間差Δt1は両信号の伝搬時間差に相当するといえる。よって、計測された時間差Δt1に電波の伝搬速度を乗算することにより、両信号の伝搬距離差L1が求められる。
The
一方、逆拡散処理部26の拡散符号発生器34からは、現在逆拡散処理に用いられている拡散符号PN1の種類を示す信号が位置検出部28へ出力される。記憶部27には、拡散符号の種類と、その拡散符号を用いる基地局の対との関係を示すテーブルが記憶されている。このテーブルを参照することにより、拡散符号PN1の種類から、直接拡散無線信号を送信しているのが基地局10a,10bであることが分かる。さらに、記憶部27に記憶されている基地局10a,10bの所在地すなわち地点A,Bの位置情報を参照することにより、A−X間の距離とB−X間の距離との距離差がL1であることが分かる。
On the other hand, the
次いで、地点B−X間の距離と地点C−X間の距離との距離差L2を、同様に検知する。
すなわち、図6(a)に示すように、地点Bに配置された基地局10bから、拡散符号PN1とは異なる拡散符号PN2を用いて生成されたデータ−1の直接拡散無線信号(−PN2と図示)を送信する。これに同期して、地点Cに配置された基地局10cから、同一の拡散符号PN2を用いて生成されたデータ1の直接拡散無線信号(PN2と図示)を送信する。これら2つの直接拡散無線信号を地点Xにある移動局20で受信し、拡散符号PN2を用いて逆拡散処理する。その結果、図6(b)に示すように加算器36の出力信号に現れるプラス側のピーク値とマイナス側のピーク値との時間差Δt2に電波の伝搬速度を乗算するとともに、逆拡散処理に用いられている拡散符号PN2の種類からテーブルを参照し、B−X間の距離とC−X間の距離との距離差L2を検知する。
Next, the distance difference L 2 between the distance between the points B-X and the distance between the points C-X is similarly detected.
That is, as shown in FIG. 6 (a), a direct spread radio signal (-PN2) of data-1 generated from a
次いで、地点C−X間の距離と地点D−X間の距離との距離差L3を、同様に検知する。
すなわち、図7(a)に示すように、地点Cに配置された基地局10cから、拡散符号PN1,PN2とは異なる拡散符号PN3を用いて生成されたデータ1の直接拡散無線信号(PN3と図示)を送信する。これに同期して、地点Dに配置された基地局10dから、同一の拡散符号PN3を用いて生成されたデータ−1の直接拡散無線信号(−PN3と図示)を送信する。これら2つの直接拡散無線信号を地点Xにある移動局20で受信し、拡散符号PN3を用いて逆拡散処理する。その結果、図7(b)に示すように加算器36の出力信号に現れるプラス側のピーク値とマイナス側のピーク値との時間差Δt3に電波の伝搬速度を乗算するとともに、逆拡散処理に用いられている拡散符号PN3の種類からテーブルを参照し、C−X間の距離とD−X間の距離との距離差L3を検知する。
Then, the distance difference L 3 and the distance between the distance between points C-X and the point D-X, to detect similarly.
That is, as shown in FIG. 7 (a), a direct spread radio signal (PN3 and PN3) of data 1 generated from a
次いで、移動局20の位置検出部28において、上述した距離差L1〜L3の検知結果から、移動局20がある地点Xの位置を検出する。その原理を図8を参照して説明する。
A−X間の距離とB−X間の距離との距離差がL1であることは、地点Xが地点A,Bを焦点とする双曲線(図8の実線)上にあり、B−X間の距離とC−X間の距離との距離差がL2であることは、地点Xが地点B,Cを焦点とする双曲線(図8の点線)上にあることを意味し、C−X間の距離とD−X間の距離との距離差L3であることは、地点Xが地点C,Dを焦点とする双曲線(図8の一点鎖線)上にあることを意味する。よって、地点Xは3つの双曲線の交点にあることが分かる。
Next, the
The fact that the distance difference between the distance between AX and the distance between BX is L 1 is that the point X is on a hyperbola (solid line in FIG. 8) that focuses on the points A and B, and BX the distance difference between the distance between the distance and the C-X between is L 2 means that are on hyperbolic point X is a point B, and C focus (dashed line in FIG. 8), C- The distance difference L 3 between the distance between X and the distance between D−X means that the point X is on a hyperbola (the one-dot chain line in FIG. 8) with the points C and D as the focal point. Therefore, it can be seen that the point X is at the intersection of the three hyperbolic curves.
したがって、位置検出部28では、地点A,Bの位置情報と距離差L1とから図8の実線で示す双曲線の方程式を求め、地点B,Cの位置情報と距離差L2とから図8の点線で示す双曲線の方程式を求め、地点C,Dの位置情報と距離差L3とから図8の一点鎖線で示す双曲線の方程式を求め、3つの方程式から3つの双曲線の交点すなわち地点Xの位置を検出する。
Therefore, the
なお、本実施の形態では、逆拡散処理部26の加算器36の出力信号に現れるプラス側のピーク値とマイナス側のピーク値との時間差を計測し、その計測結果を距離差検知に用いる例を説明したが、加算器36の出力信号に現れるプラス側の波形とマイナス側の波形との位相差を計測し、その計測結果を距離差検知に用いるようにしてもよい。
また、位置検出に用いられる距離差の検知には、それぞれ異なる拡散符号PN1,PN2,PN3を用いるが、チップレートはそれぞれ同じであっても、異なっていてもよい。ただし、チップレートが異なる拡散符号を用いる場合には、後述する移動局60のように、チップレートの変化に対応できる構成(図12における分周器63)を設ける必要がある。
In this embodiment, an example in which a time difference between a positive peak value and a negative peak value appearing in the output signal of the
Further, different spreading codes PN1, PN2, and PN3 are used to detect the distance difference used for position detection, but the chip rates may be the same or different. However, when using spreading codes having different chip rates, it is necessary to provide a configuration (
[第2の実施の形態]
図9は、本発明の第2の実施の形態に係る位置検出システムの全体構成を示すブロック図である。この図では、図1と同一の構成要素に対しては、図1と同一符号で示している。
図9に示す位置検出システムは、位置が既知の地点A,B,C,Dにそれぞれ配置された基地局50(50a,50b,50c,50d)と、未知の地点Xにある移動局60とから構成されている。基地局50aと50bとの間はケーブル40aで接続され、基地局50bと50cとの間はケーブル40bで接続され、基地局50cと50dとの間はケーブル40cで接続されている。なお、無線通信により時間同期を行う場合には、ケーブル40a〜40cで接続されていなくてもよい。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing the overall configuration of the position detection system according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
The position detection system shown in FIG. 9 includes a base station 50 (50a, 50b, 50c, 50d) disposed at points A, B, C, and D whose positions are known, and a
図10は、基地局50の基本構成の一例を示すブロック図である。この図では、図2と同一の構成要素に対しては、図2と同一符号で示している。
図10に示す基地局50は、図2に示した基地局10の構成要素に、サーキュレータ51と、復調器52と、分周器53とを加えるとともに、制御部16に代えて制御部16aを用いたものである。
ここで、サーキュレータ51は、BPF14を通過してきた直接拡散無線信号をアンテナ15へ出力するとともに、アンテナ15で受信された受信信号を復調器52へ出力する回路部である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a basic configuration of the
A
Here, the
復調器52は、サーキュレータ51から入力される受信信号を復調し、制御部16aへ出力する回路部である。後述するように、移動局60からは、基地局10で生成される拡散符号のチップレートを変えるため、チップレート制御信号を変調した信号が送信される。復調器52では、この信号を復調して元のチップレート制御信号を生成し、制御部16aへ出力する。
制御部16aは、図2における制御部16の機能に加えて、復調器52から入力されるチップレート制御信号に基づき、分周器53の分周率1/n(nは整数)を制御する分周制御信号を生成し、分周器53へ出力する機能を有している。
The
In addition to the function of the
分周器53は、分周率1/nが可変の可変分周器であり、分周制御信号によって設定される分周率1/nで第1のクロックf1を分周して第3のクロックf3を生成し、拡散符号発生器12aへ出力する。よって、分周器53の分周率1/nの変化に応じて、クロックf3の周波数が変化する。拡散符号発生器12aでは、クロックf3に同期して拡散符号が生成されるので、クロックf3の周波数変化に応じて、拡散符号のチップレートおよびチップ幅が変化する。例えば、分周器53の分周率を1/2にし、クロックf3の周波数をクロックf1の周波数の1/2にすることにより、拡散符号のチップレートが1/2になり、チップ幅が2倍になる。
The
図11は、移動局60の一構成例を示すブロック図である。この図では、図3と同一の構成要素に対しては、図3と同一符号で示している。
図11に示す基地局60は、図3に示した移動局20の構成要素に、変調器61と、サーキュレータ62とを加えるとともに、逆拡散処理部26および位置検出部28に代えて逆拡散処理部26aおよび位置検出部28aを用いたものである。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of the
A
ここで、位置検出部28aは、逆拡散処理の処理結果およびその処理で用いられた拡散符号の種類を示す信号に基づき、記憶部27に記憶されている情報を参照し、基地局50a〜50dの位置を基準にした移動局60の位置を検出する機能を有する点で、図3における位置検出部28aと同様である。ただし、この機能を実現するアルゴリズムに、図3における位置検出部28と異なる部分がある。また、基地局10で生成される拡散符号のチップレートを制御するチップレート制御信号を基地局10へ送信するために、チップレート制御信号を変調器61へ出力する。
変調器61は、位置検出部28aから入力されるチップレート制御信号を変調し、サーキュレータ62へ出力する回路部である。
サーキュレータ62は、変調器61から入力される信号をアンテナ21へ出力するとともに、アンテナ21で受信された受信信号をBPF22へ出力する回路部である。
Here, the
The
The
逆拡散処理部26aは、例えば図12に示すように、図4に示した逆拡散処理部26の構成要素に、分周器63を加えたものである。なお、図12では、図4と同一の構成要素に対しては、図4と同一符号で示している。
分周器63は、分周率1/n(nは整数)が可変の可変分周器であり、分周制御信号によって設定される分周率1/nで第1のクロックf1を分周して第3のクロックf3を生成し、サンプルホールド制御回路31およびフリップフロップ回路32a〜32fへ出力する。分周制御信号は、位置検出部28aから入力される信号であり、分周後のクロックf3の周波数が、基地局10で生成される拡散符号のチップレートと同じになるように、分周器63の分周率1/nを制御する。例えば、基地局10で生成される拡散符号のチップレートを1/2にした場合には、分周器63の分周率を1/2にし、分周後のクロックf3の周波数を1/2にする。これにより、基地局10で生成される拡散符号のチップレートの変化にあわせた逆拡散処理が可能となる。
For example, as shown in FIG. 12, the
The
次に、図13および図15を参照し、上述した基地局50a〜50dおよび移動局60からなるシステムを利用した位置検出方法について説明する。図13および図15は、この位置検出方法を説明するための図である。
まず、次のようにして、地点A−X間の距離と地点B−X間の距離との距離差L1を検知する。
Next, with reference to FIG. 13 and FIG. 15, a position detection method using the system including the base stations 50 a to 50 d and the
First, the distance difference L 1 between the distance between the points A and X and the distance between the points BX is detected as follows.
地点A,Bにそれぞれ配置された基地局50a,50bで生成される拡散符号PN1のチップレートを設定する。具体的には、地点Xにある移動局60において、拡散符号PN1のチップレートを低周波数に制御するチップレート制御信号を位置検出部28aで生成し、送信する。このチップレート制御信号を受信した基地局50a,50bのそれぞれでは、チップレート制御信号に基づき、制御部16aによって分周器53の分周率を1/n1という小さい値に設定する(すなわち、n1を大きい値に設定する)。この結果、第1のクロックf1が1/n1に分周され、低周波数の第3のクロックf3が拡散符号発生器12aへ出力される。これにより、クロックf3と同じ低周波数に拡散符号PN1のチップレートが設定される。この際、拡散符号PN1のチップ幅は大きくなる。
The chip rate of the spread code PN1 generated by the
一方、移動局60においては、位置検出部28aによって、逆拡散処理部26aの分周器63の分周率を、上記基地局50a,50bの分周器53の分周率と同じ1/n1に設定する。この結果、第1のクロックf1が1/n1に分周され、基地局50a,50bで生成される拡散符号PN1のチップレートと同じ周波数の第3のクロックf3が生成され、受信された直接拡散無線信号のサンプル保持に用いられる。これにより、拡散符号PN1のチップレートでの逆拡散処理が可能となる。
On the other hand, in the
この状態で、図13(a)に示すように、基地局50a,50bのそれぞれで、同一の拡散符号PN1を用い時間同期を行ってデータ1,−1の直接拡散無線信号を生成し、アンテナ15から送信する(PN1,−PN1と図示)。この際の基地局50a,50bの動作は、第1の実施の形態と同じである。
In this state, as shown in FIG. 13 (a), each of the
基地局50a,50bのそれぞれから送信されるデータ1,−1の直接拡散無線信号は、移動局60で受信される。移動局60では、受信された直接拡散無線信号を、逆拡散処理部26aで逆拡散処理する。拡散符号PN1を用いて逆拡散処理すると、直接拡散無線信号と拡散符号PN1とが同期し、加算器36の出力信号にピーク値が現れる。ただし、拡散符号PN1のチップ幅がデータ1,−1の直接拡散無線信号の伝搬時間差よりも大きい場合には、両信号の逆拡散処理結果が重畳され、プラス側またはマイナス側の片側のみにピーク値が現れる。図15(a)には、プラス側のみにピーク値が現れる例を示している。
Direct spread radio signals of data 1 and −1 transmitted from the
逆拡散処理部26のピーク検出器37からは、加算器36の出力信号にピーク値が現れたときに、そのピーク値がプラス側に現れたかマイナス側に現れたかが区別されたピーク検出信号が位置検出部28aへ出力される。図15(a)の例では、プラスピーク検出信号のみが出力される。このように、片側のピーク検出信号のみが出力されると、位置検出部28aでは、拡散符号PN1のチップレートを2倍にするチップレート制御信号を生成し、アンテナ21から送信する。また、2倍にしたチップレートでの逆拡散処理が可能となるように、位置検出部28aによって、逆拡散処理部26aの分周器63を制御する。
From the
上記チップレート制御信号を受信した基地局50a,50bのそれぞれでは、拡散符号PN1のチップレートを2倍に再設定する。これにより、拡散符号のチップ幅は1/2になる。なお、具体的な設定手順は、チップレートを最初に設定したときの手順と同様である。
この状態で、基地局50a,50bのそれぞれで生成したデータ1,−1の直接拡散無線信号を送信し、これらの信号を移動局60で受信し、逆拡散処理する。その結果、図15(b)に示すように、加算器36の出力信号にピーク値が片側のみに現れる場合には、再び拡散符号PN1のチップレートを2倍にし、チップ幅を1/2にする。
In each of the
In this state, direct spread radio signals of data 1 and −1 generated by the
このように、拡散符号PN1のチップレートを徐々に大きくしてゆき、拡散符号PN1のチップ幅がデータ1,−1の直接拡散無線信号の伝搬時間差よりも小さくなると、図15(c)に示すように、加算器36の出力信号のピーク値がプラス側とマイナス側の両側に現れる。このピーク値が両側に出現したときのチップ幅を両信号の伝搬時間差とみなすことができる。
In this way, when the chip rate of the spread code PN1 is gradually increased and the chip width of the spread code PN1 becomes smaller than the propagation time difference of the direct spread radio signals of data 1 and -1, the result is shown in FIG. Thus, the peak value of the output signal of the
位置検出部28aでは、逆拡散処理部26のピーク検出器37から両側のピーク検出信号が入力されると、そのときの拡散符号PN1のチップ幅に電波の伝搬速度を乗算し、両信号の伝搬距離差L1を求める。
さらに、第1の実施の形態と同様にして、直接拡散無線信号を送信しているのが基地局10a,10bであること、および、基地局10a,10bの所在地すなわち地点A,Bの位置情報を知ることにより、A−X間の距離とB−X間の距離との距離差がL1であることが分かる。
なお、拡散符号PN1のチップレートを最大にしても、加算器36の出力信号のピーク値が片側のみにしか現れない場合には、A−X間の距離とB−X間の距離との距離差が0、すなわち地点Xが地点A,Bのそれぞれから等距離にあるものとする。
In the
Further, as in the first embodiment, it is the
If the peak value of the output signal of the
次いで、地点B−X間の距離と地点C−X間の距離との距離差L2を、拡散符号PN1とは異なる拡散符号PN2を用いて同様に検知する。また、地点C−X間の距離と地点D−X間の距離との距離差L3を、拡散符号PN1,PN2とは異なる拡散符号PN3を用いて同様に検知する。
次いで、第1の実施の形態と同様にして、上述した距離差L1〜L3の検知結果から、移動局20がある地点Xの位置を検出する。
Then, the distance difference L 2 and the distance between the distance and the point C-X between points B-X, to detect in a similar manner using different spreading codes PN2 the spreading code PN1. The distance difference L 3 and the distance between the distance and the point D-X between points C-X, to detect in a similar manner using different spreading codes PN3 the spreading codes PN1, PN2.
Next, in the same manner as in the first embodiment, the position of the point X where the
以上の実施の形態では、直接拡散無線信号を逆拡散処理する際に、直接拡散無線信号の拡散符号を同期検出する必要がないので、拡散符号のチップ幅を大幅に短くすることができる。このため、距離差を高精度で検知することができる。また、位置が既知の地点と位置が未知の地点との距離が短い場合でも、距離差の検知が可能となる。
また、上述した距離差検知の結果を用いて位置が未知の地点の位置を検出することにより、従来よりも位置の検出精度を高めることができる。また、屋内等の比較的狭い範囲内における位置検出も可能となる。
In the above embodiment, when the direct spread radio signal is subjected to the despreading process, it is not necessary to synchronously detect the spread code of the direct spread radio signal, so that the chip width of the spread code can be significantly shortened. For this reason, the distance difference can be detected with high accuracy. In addition, even when the distance between the known position and the unknown position is short, the distance difference can be detected.
In addition, by detecting the position of a point whose position is unknown using the result of the distance difference detection described above, the position detection accuracy can be improved as compared with the conventional case. Also, position detection within a relatively narrow range such as indoors is possible.
また、以上の実施の形態の形態では、移動局20(60)がある地点Xの位置を検出する位置検出部28(28a)を移動局20(60)に設けた例を示したが、位置検出部を基地局10(50)に設けてもよい。この場合には、逆拡散処理の処理結果およびその処理で用いられた拡散符号PNの種類を示す信号を、移動局20(60)から基地局10(50)へ送信する構成にすればよい。 In the above embodiment, the mobile station 20 (60) is provided with the position detection unit 28 (28a) that detects the position of the point X. The detection unit may be provided in the base station 10 (50). In this case, the signal indicating the result of the despreading process and the type of the spread code PN used in the process may be transmitted from the mobile station 20 (60) to the base station 10 (50).
また、移動局20(60)がある地点Xの位置検出の際に、基地局10a,10b(50a,50b)、基地局10b,10c(50b,50c)、基地局10c,10d(50c,50d)をそれぞれ対にした距離差検知を行う例を示したが、基地局10a,10b(50a,50b)、基地局10b,10c(50b,50c)、基地局10c,10a(50c,50a)をそれぞれ対にした距離差検知を行なうようにしてもよい。この場合、基地局10a(50a)には、拡散符号PN3を用いてデータ−1の直接拡散無線信号を生成する構成が必要となる。
また、位置検出には、原則として3対以上の基地局を用いた距離差検知が必要である。しかし、距離差検知によって得られる2つの双曲線が接する場合には、2対の基地局を用いた距離差検知のみで位置検出を行うことができる。
Further, when detecting the position of the point X where the mobile station 20 (60) is located, the
For position detection, in principle, distance difference detection using three or more pairs of base stations is necessary. However, when two hyperbolas obtained by distance difference detection are in contact, position detection can be performed only by distance difference detection using two pairs of base stations.
本発明は、屋外における距離差検知および位置検出だけでなく、屋内における距離差検知および位置検出にも適用できる。屋内における位置検出は、倉庫内での荷物探しや、屋内施設での人探しなどに利用できる。また、美術館やデパートなどで、客が歩く経路の統計データの取得にも利用できる。 The present invention can be applied not only to distance difference detection and position detection outdoors, but also to distance difference detection and position detection indoors. Indoor position detection can be used to search for luggage in a warehouse or to search for people in an indoor facility. It can also be used to obtain statistical data on the routes that customers walk in museums and department stores.
10,10a〜10d,50,50a〜50d…基地局、11…キャリア信号生成部、12…拡散処理部、12a…拡散符号発生器、12b…ミキサ、13…電力増幅器(PA)、14…バンドパスフィルタ(BPF)、15…アンテナ、16,16a…制御部、20,60…移動局、21…アンテナ、22…バンドパスフィルタ(BPF)、23…ローノイズアンプ(LNA)、24…発振器、25…周波数変換部、26,26a…逆拡散処理部、27…記憶部、28,28a…位置検出部、31…サンプルホールド制御回路(S/H制御回路)、32a〜32f…フリップフロップ回路(FF)、33a〜33g…サンプルホールド回路(S/H)、34…拡散符号発生器、35a〜35g…乗算器、36…加算器、37…ピーク検出器、40,40a〜40c…ケーブル、51…サーキュレータ、52…復調器、53…分周器、61…変調器、62…サーキュレータ、63…分周器。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記拡散無線信号を第3の地点において受信する第2のステップと、
受信された前記拡散無線信号を逆拡散処理する第3のステップと、
逆拡散処理の結果に基づき、前記第1の地点および前記第2の地点のそれぞれから前記第3の地点までの距離の差を検知する第4のステップと
を備えたことを特徴とする距離差検知方法。 A first step of transmitting spread radio signals having different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code in synchronization with each other from the first point and the second point;
A second step of receiving the spread radio signal at a third point;
A third step of despreading the received spread radio signal;
And a fourth step of detecting a difference in distance from each of the first point and the second point to the third point based on a result of the despreading process. Detection method.
前記第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号の波形に基づき前記距離の差を検知することを特徴とする距離差検知方法。 The distance difference detection method according to claim 1,
In the fourth step, the distance difference detection method is characterized in that the distance difference is detected based on a waveform of a signal obtained by despreading processing.
前記第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号のプラス側波形とマイナス側波形との時間差に基づき前記距離の差を検知することを特徴とする距離差検知方法。 In the distance difference detection method according to claim 2,
In the fourth step, the difference in distance is detected based on a time difference between a plus-side waveform and a minus-side waveform of a signal obtained by the despreading process.
前記第1のステップでは、前記拡散符号のチップ幅を変化させながら前記拡散無線信号を生成し、
前記第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号にプラス側波形とマイナス側波形とが同時に出現する際の前記チップ幅に基づき前記距離の差を検知する
ことを特徴とする距離差検知方法。 In the distance difference detection method according to claim 2,
In the first step, the spread radio signal is generated while changing a chip width of the spread code,
In the fourth step, the difference in distance is detected based on the chip width when a plus-side waveform and a minus-side waveform appear simultaneously in the signal obtained by the despreading process. Method.
受信された前記拡散無線信号を逆拡散処理する移動局と、
逆拡散処理の結果に基づき、前記基地局のそれぞれから前記移動局までの距離の差を検知する距離差検知器と
を備えたことを特徴とする距離差検知システム。 A pair of base stations that transmit in synchronization each of the spread radio signals of different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code;
A mobile station that despreads the received spread radio signal;
A distance difference detection system comprising: a distance difference detector that detects a difference in distance from each of the base stations to the mobile station based on a result of the despreading process.
前記距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号の波形に基づき前記距離の差を検知することを特徴とする距離差検知システム。 In the distance difference detection system according to claim 5,
The distance difference detector detects the difference in distance based on a waveform of a signal obtained by a despreading process.
前記距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号のプラス側波形とマイナス側波形との時間差に基づき前記距離の差を検知することを特徴とする距離差検知システム。 The distance difference detection system according to claim 6,
The distance difference detector detects the difference in distance based on a time difference between a plus-side waveform and a minus-side waveform of a signal obtained by despreading processing.
前記基地局のそれぞれは、前記拡散符号のチップ幅を変化させながら前記拡散無線信号を生成し、
前記距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号にプラス側波形とマイナス側波形とが同時に出現する際の前記チップ幅に基づき前記距離の差を検知する
ことを特徴とする距離差検知システム。 The distance difference detection system according to claim 6,
Each of the base stations generates the spread radio signal while changing the chip width of the spread code,
The distance difference detector detects the difference in distance based on the chip width when a positive waveform and a negative waveform appear simultaneously in a signal obtained by despreading processing. system.
前記拡散処理部に対し他の基地局と同期して拡散処理を行なわせる制御部を備えたことを特徴とする基地局。 In a base station comprising a spread processing unit that generates a spread radio signal by spreading a carrier signal using a spread code, and an antenna that transmits the spread radio signal,
A base station, comprising: a control unit that causes the spread processing unit to perform spread processing in synchronization with another base station.
前記制御部は、前記拡散符号のチップ幅を変化させる制御を行うことを特徴とする基地局。 In the base station as claimed in claim 9,
The base station, wherein the control unit performs control to change a chip width of the spreading code.
それぞれの対における前記距離の差の検知に、異なる拡散符号を用いることを特徴とする位置検出方法。 The position detection method according to claim 11,
A position detection method, wherein different spreading codes are used to detect the difference in distance in each pair.
受信された前記拡散無線信号を逆拡散処理する移動局と、
逆拡散処理の結果に基づき、前記基地局の対ごとに前記基地局のそれぞれから前記移動局までの距離の差を検知することにより、前記基地局の位置を基準にした前記移動局の位置を検出する位置検出器と
を備えたことを特徴とする位置検知システム。 A plurality of pairs of base stations that transmit each of the spread radio signals having different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code,
A mobile station that despreads the received spread radio signal;
Based on the result of the despreading process, by detecting the difference in distance from each of the base stations to the mobile station for each pair of the base stations, the position of the mobile station with respect to the position of the base station is determined. A position detection system comprising: a position detector for detection.
前記基地局は、前記基地局の対ごとに、それぞれ異なる拡散符号を用いて拡散処理し、
前記移動局は、前記基地局により用いられる複数の拡散符号を用いて逆拡散処理し、
前記位置検出器は、逆拡散処理に用いられた拡散符号に基づき前記距離の差を検知する
ことを特徴とする位置検出システム。
The position detection system according to claim 13.
The base station performs spreading processing using a different spreading code for each pair of base stations,
The mobile station performs despreading processing using a plurality of spreading codes used by the base station,
The position detector detects the difference in the distance based on a spreading code used for the despreading process.
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