JPH10148670A - 速度測定装置および位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 双方向データ通信が可能な無線送受信機にお
いて、ドップラー効果に基づく周波数ずれから、相対速
度測定あるいはそれに伴う位置検出を、より低い精度の
基準周波数を用いて、より高精度に行うことである。 【解決手段】 第１および第２の無線送受信機１００お
よび１０１の周波数ずれ検出器１０４および１０８は、
送信周波数と受信周波数との周波数ずれを測定する。第
２の無線送受信機１０１の演算器１０９は、第１の無線
送受信機１００から送信されてくる周波数ずれデータ
と、周波数ずれ検出器１０８が測定した周波数ずれデー
タとを加算することにより、両者の周波数基準の誤差を
相殺させ、両者の相対速度を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、速度測定装置およ
び位置検出装置に関し、より特定的には、電磁波のドッ
プラー効果を用いて、２物体間の相対速度を非接触で測
定する速度測定装置、および、２物体の相対速度の変化
点から、いずれか一方から見た他方の位置を検出する位
置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体間、あるいは、地上の固定局と移
動体との間での、無線データ伝送の需要は大きく、デジ
タルセルラー、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ
ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ
Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等種々のデジタル無線伝
送媒体が登場してきており、今後、色々なサービスが展
開されると期待される。かかるサービスの一部には、移
動体の移動速度を検出したり、位置検出を併せて行った
りすることが必要なものがある。このような無線データ
伝送と、位置検出や移動速度検出とを同時に行える技術
の需要は相当大きく、例えば、この範疇の技術を応用し
たサービスには、路上ビーコン等がある。

【０００３】位置検出だけの用途には、到来信号の受信
強度を利用するものがあるが（例えば、「特開昭６３−
９３０９８」号公報，「路側ビーコン方式」等）、より
精度を要求するならば、さらには、移動速度も測定した
ければ、ドップラー効果を用いるのが一般的である。路
上ビーコンへの応用において、ドップラー効果を用いて
位置検出を行うと同時に、無線データ伝送も可能な装置
としては、例えば、「特開平４−１３９８３」号公報に
「路上ビーコン位置検出装置」として開示されたものが
ある。以下、図面を用いて、この従来例について説明す
る。

【０００４】図１１は、従来の位置検出装置の全体構成
を示すブロック図である。図１１において、位置検出装
置は、路側に固定される送信系と、車等の移動体に搭載
される受信系とを備える。送信系は、符号変換器１００
１と、低域通過フィルタ１００２と、搬送波発生器１０
０３と、乗算器１００４と、π／２移相器１００５と、
加算器１０００と、送信高周波部１００６と、送信アン
テナ１００７とを含む。一方、受信系は、受信アンテナ
１００８と、受信高周波部１００９と、帯域通過フィル
タ１０１１と、狭帯域フィルタ１０１２と、乗算器１０
１０および１０１３と、π／２移相器１０１４と、低域
通過フィルタ１０１５と、位相比較器１０１６と、基準
発振器１０１７と、ループフィルタ１０１８と、分圧器
１０１９と、比較器１０２０と、電圧制御発振器１０２
１とを含む。

【０００５】送信系において、送信データは、符号変換
器１００１によって、まず、スプリットフェーズ符号
（以下、ＳＰ符号と略す）に変換される。乗算器１００
４は、搬送波発生器１００３が発生した搬送波をＳＰ符
号で２相位相変調する。一方、同一の搬送波は、π／２
移相器１００５で９０度位相回転された後、加算器１０
００によって、前述の被変調波に加算される。加算器１
０００が出力する信号は、送信高周波部１００６で増幅
された後、送信アンテナ１００７から送信される。従っ
て、送信波は、ＳＰ符号で２相位相変調された被変調波
に、それと直交する搬送波を付加したものである。

【０００６】受信系に到来した受信波は、受信高周波部
１００９で増幅され、電圧制御発振器１０２１からの発
振信号を局部発振信号として、乗算器１０１０で混合低
域周波数変換され、中間周波数帯の信号として帯域通過
フィルタ１０１１で抽出される。ＳＰ符号で２相位相変
調された信号は、搬送波周波数付近にスペクトル成分を
有しないため、当該信号に付加された直交搬送波のみ
を、狭帯域フィルタ１０１２で容易に抽出することがで
きる。

【０００７】データの復調は、π／２移相器１０１４で
位相調整した抽出搬送波と、中間周波数帯の信号とを乗
算器１０１３で掛け合わせ、低域フィルタ１０１５で検
波出力を得て行われる。一方、位置検出は、受信系の移
動に伴うドップラー効果によって生じる抽出搬送波の周
波数ずれを検出して行われる。具体的には、抽出搬送波
は、まず、受信系の静止時、つまり、ドップラー効果に
よる周波数ずれが無い時に周波数が一致する基準発振器
１０１７の出力信号と位相比較され、比較結果は、ルー
プフィルタ１０１８を介して、電圧制御発振器１０２１
の周波数を制御する。この構成は、いわゆるフェーズロ
ックループ（ＰＬＬ）であり、ドップラー効果による周
波数ずれがあった場合、この周波数ずれを追跡し、結果
的には、抽出搬送波の周波数が、基準発振器１０１７の
出力信号の周波数に常に一致するように制御される。従
って、逆に、電圧制御発振器１０２１の制御電圧は、送
信系から到来した電波の周波数と、受信中心周波数（基
準発振器１０１７の出力信号の周波数）との周波数差を
表すことになる。

【０００８】この周波数差は、送信系と受信系との基準
周波数の誤差に、ドップラー効果による周波数ずれを重
畳したものであるので、この制御電圧の変化を以て、位
置検出を行うことができる。具体的には、比較器１０２
０が、分圧器１０１９で作られた比較電圧と、この制御
電圧とを比較することによって、当該制御電圧の変化を
検出している。相対速度が無い、つまり、ドップラー効
果による周波数ずれが無い状態で両者の電圧が等しくな
るように調整しておけば、送信系と受信系との間に元来
存在した周波数誤差をキャンセルでき、車等に搭載され
た受信系が送信系の前を横切る前後で、ドップラー効果
による周波数ずれの正負が反転するので、比較器１０２
０の判定結果が反転し、正面を横切る時点を検出するこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来例では、１組以上の送信系と受信系とが存在する場
合、それぞれの間の周波数誤差を比較電圧の調整でキャ
ンセルできないため、結局、各送信系および各受信系
は、ドップラー効果による周波数ずれの量に比して、十
分精度の高い周波数基準を必要とする欠点があった。特
に、搬送波周波数が低いか、移動速度が小さいか、位置
検出精度を向上させたい場合、あるいは、位置検出だけ
でなく移動速度自身のより精度の高い測定を行いたけれ
ば、各送信系および各受信系の有する周波数基準には、
特段に精度の高いものが必要となり、実現製作が難しく
なる欠点があった。

【００１０】それゆえに、本発明の目的は、精度の高い
周波数基準を必要とせず、実現製作が容易な速度測定装
置および位置検出装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明は、電波を用いてデータを送信あるいは受信できる
第１および第２の無線送受信機において、第１の無線送
受信機は、第２の無線送受信機から送信されてくる信号
の周波数と、自身が送信する信号の周波数との周波数ず
れを検出する第１の周波数ずれ検出器と、第１の周波数
ずれ検出器の検出結果を、第１の周波数ずれデータとし
て送信制御を行う第１の通信制御器とを備え、第２の無
線送受信機は、第１の無線送受信機から送信されてくる
信号の周波数と、自身が送信する信号の周波数との周波
数ずれを検出する第２の周波数ずれ検出器と、第１の無
線送受信機から送られてくる第１の周波数ずれデータの
受信制御を行う第２の通信制御器と、第２の周波数ずれ
検出器の検出結果を第２の周波数ずれデータとして入力
し、さらに、第２の通信制御器を介して受け取った第１
の周波数ずれデータを入力して演算を行う演算器とを備
え、演算器は、入力した第１および第２の周波数ずれデ
ータに基づいて、第１の無線送受信機と第２の無線送受
信機との相対速度を計算出力することを特徴とする。

【００１２】上述したように、第１の周波数ずれデータ
は、第２の無線送受信機から第１の無線送受信機に送信
されてくる信号の周波数と、第１の無線送受信機が送信
する信号の周波数との周波数ずれを表しており、第２の
周波数ずれデータは、第１の無線送受信機から第１の無
線送受信機に送信されてくる信号の周波数と、第２の無
線送受信機が送信する信号の周波数との周波数ずれを表
している。第１の発明では、演算器は、第１および第２
の周波数ずれデータに基づいて演算することにより、第
１の無線送受信機の周波数基準と、第２の無線送受信機
の周波数基準との相対誤差を相殺させる。そのため、第
１および第２の無線送受信機の周波数基準それぞれは、
高い精度を要求されない。これによって、相対速度を求
める機能を有する無線送受信機の実現製作が容易とな
り、なおかつ、計算出力される相対速度は精度の高いも
のとなる。

【００１３】第２の発明は、電波を用いてデータを送信
あるいは受信できる第１、第２および第３の無線送受信
機において、第１の無線送受信機は、第２の無線送受信
機から送信されてくる信号の周波数と、自身が送信する
信号の周波数との周波数ずれを検出する第１の周波数ず
れ検出器と、第１の周波数ずれ検出器の検出結果を、第
１の周波数ずれデータとして送信制御を行う第１の通信
制御器とを備え、第２の無線送受信機は、第１の無線送
受信機から送信されてくる信号の周波数と、自身が送信
する信号の周波数との周波数ずれを検出する第２の周波
数ずれ検出器と、第２の周波数ずれ検出器の検出結果
を、第２の周波数ずれデータとして送信制御を行う第２
の通信制御器とを備え、第３の無線送受信機は、第１お
よび第２の無線送受信機から送られてくる第１および第
２の周波数ずれデータを入力として演算を行う演算器と
を備え、演算器は、入力した第１および第２の周波数ず
れデータに基づいて、第１の無線送受信機と、第２の無
線送受信機との相対速度を計算出力することを特徴とす
る。

【００１４】第２の発明では、第３の無線送受信機が備
える演算器は、第１の発明において述べた演算器と同様
にして相対速度を計算出力するので、第１および第２の
無線送受信機の周波数基準それぞれは、高い精度を要求
されない。これによって、相対速度を求める機能を有す
る無線送受信機の実現製作が容易となり、なおかつ、計
算出力される相対速度は精度の高いものとなる。さら
に、第２の発明では、上述したように、第３の無線送受
信機が演算器を備えるので、第１および第２の無線送受
信機とは物理的に異なる位置で、両者の相対速度を得る
ことができる。これによって、例えば、第１および第２
の無線送受信機が多数組ある場合、第３の無線送受信機
において、当該組毎の相対速度を集中的に管理すること
が可能となる。

【００１５】第３の発明は、第１の発明において、第１
および第２の無線送受信機は、同一周波数で送信と受信
とを切り替えて通信を行うことを特徴とする。

【００１６】第３の発明では、第１および第２の無線送
受信機は、同一周波数で送信と受信とを切り替えて通信
を行うので、それぞれ、送信信号を基準にして受信信号
の周波数ずれを測定することができる。そのため、周波
数ずれ検出器は、製作上の調整作業を必要とせず、経年
変化に対しても強く、また、容易に所定の精度を維持す
ることができる。従って、無線送受信機の実現製作がさ
らに容易となる。

【００１７】第４の発明は、第２の発明において、第
１、第２および第３の無線送受信機は、同一周波数で送
信と受信とを切り替えて通信を行うことを特徴とする。

【００１８】第４の発明では、第１、第２および第３の
無線送受信機は、同一周波数で送信と受信とを切り替え
て通信を行うので、それぞれ、送信信号を基準にして受
信信号の周波数ずれを測定することができる。そのた
め、周波数ずれ検出器は、製作上の調整作業を必要とせ
ず、経年変化に対しても強く、また、容易に所定の精度
を維持することができる。従って、無線送受信機の実現
製作がさらに容易となる。

【００１９】第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明
において、演算器は、入力した第１および第２の周波数
ずれデータの和に基づいて、相対速度を計算出力するこ
とを特徴とする。

【００２０】第５の発明によれば、演算器は、入力した
第１および第２の周波数ずれデータの和に基づいて、第
１の無線送受信機と第２の無線送受信機との相対速度を
計算出力する。これによって、第１および第２の無線送
受信機が有する周波数基準の相対誤差を相殺させること
ができる。

【００２１】第６の発明は、第１〜４のいずれかの発明
において、演算器は、入力した第１および第２の周波数
ずれデータの加算値と、所定のしきい値とを比較し、加
算値としきい値とが交差する時点を以て、相対速度が所
定の相対速度に到達した時を検出することを特徴とす
る。

【００２２】第１および第２の無線送受信機のいずれか
一方が、いずれか他方に近づいてくるとき、相対速度
は、いずれか一方から見た他方の相対的な移動方向と、
双方の見通し線とがなす角度の変化に応じて変化する。
特に、第１および第２の無線送受信機のいずれか一方
が、いずれか他方の前方を横切る直前と直後とでは、相
対速度の正負符号が反転する。第６の発明では、演算器
は、入力した第１および第２の周波数ずれデータの加算
値と所定のしきい値とに基づいて、相対速度が第１の値
から第２の値へと変化する時点を検出する。従って、演
算器は、所定のしきい値によって定められる位置を検出
することができ、これによって、無線送受信機は、相対
速度を求める機能のみならず、位置検出をも行うことが
できる。この位置検出を行うときも、相対速度を求める
ときと同様に、演算器は、第１および第２の周波数ずれ
データに基づいて位置検出を行うため、精度の高い位置
検出を行うことができる。

【００２３】第７の発明は、第１〜４のいずれかの発明
において、演算器は、入力した第１および第２の周波数
ずれデータとを比較し、第１および第２の周波数ずれデ
ータの絶対値が共に等しく符号が逆になる時点を以て、
相対速度が有する正負符号の変化点を検出することを特
徴とする。

【００２４】第１および第２の無線送受信機のいずれか
一方が、いずれか他方の前方を横切る直前と直後とで
は、相対速度の正負符号が反転する。第７の発明では、
演算器が、入力した第１および第２の周波数ずれデータ
の絶対値が共に等しく符号が逆になる時点を以て、相対
速度が有する正負符号が反転する時点を検出する。従っ
て、演算器は、第１および第２の無線送受信機のいずれ
か一方が、いずれか他方の前方を横切る時点を検出する
ことができ、これによって、無線送受信機は、相対速度
を求める機能のみならず、位置検出をも行うことができ
る。この位置検出を行うときも、相対速度を求めるとき
と同様に、演算器は、第１および第２の周波数ずれデー
タに基づいて位置検出を行うため、精度の高い位置検出
を行うことができる。

【００２５】第８の発明は、第１〜７のいずれかの発明
において、第１および／または第２の無線送受信機が送
信する信号は、所定の変調方式による変調を受けてお
り、第１および／または第２の無線送受信機は、第２お
よび／または第１の周波数ずれ検出器が周波数ずれを検
出する時、無変調キャリアを送信することを特徴とす
る。

【００２６】第９の発明は、第１〜７のいずれかの発明
において、第１および／または第２の無線送受信機が送
信する信号は、所定の変調方式による変調を受けてお
り、第１および／または第２の無線送受信機は、第２お
よび／または第１の周波数ずれ検出器が周波数ずれを検
出する時、所定のデータ列を送信することを特徴とす
る。

【００２７】変調を受けた信号は、周波数変動を伴うこ
とがあるので、周波数ずれの検出には本来不向きであ
る。第８または第９の発明では、第１および／または第
２の無線送受信機は、第２および／または第１の周波数
ずれ検出器が周波数ずれを検出する時、無変調キャリア
または所定のデータ列を送信する。無変調キャリアは周
波数変動を有さない。また、所定のデータ列は、それが
構成するパタンによっては、周波数変動を有さないか、
有していても、周波数変動を小さくすることができる。
これによって、第２および／または第１の周波数ずれ検
出器は、正確に周波数ずれを検出することができる。

【００２８】第１０の発明は、第１〜９のいずれかの発
明において、第１および／または第２の無線送受信機が
送信する信号は、所定の符号点配置を有するディジタル
変調方式による変調を受けており、第１および／または
第２の周波数ずれ検出器は、入力した信号において、シ
ンボル長の整数倍に相当する所定の時間間隔における符
号点の位相回転量に基づいて、周波数ずれを検出するこ
とを特徴とする。

【００２９】一部のディジタル変調方式については、そ
の被変調信号は、シンボル長ごとに、所定の符号点配置
（コンステレーション）を有する。この信号に周波数ず
れが生じると、符号点は所定の配置から位相回転する。
第１０の発明では、第１および／または第２の周波数ず
れ検出器は、シンボル長の整数倍に相当する所定の時間
間隔における符号点の位相回転量に基づいて、周波数ず
れを検出する。そのため、第１および／または第２の周
波数ずれ検出器は、被変調信号から、すなわち、データ
通信を行っている最中に、周波数ずれを検出することが
できる。

【００３０】第１１の発明は、第１〜９のいずれかの発
明において、第１および／または第２の周波数ずれ検出
器は、周波数弁別器であって、周波数弁別器は、第２お
よび／または第１の無線送受信機から送信されてくる信
号の周波数と、第１および／または第２の無線送受信機
が送信する信号の周波数との周波数ずれを検出すること
を特徴とする。

【００３１】第１２の発明は、第１〜９のいずれかの発
明において、第１および／または第２の周波数ずれ検出
器は、カウンタ回路を含み、カウンタ回路は、第２およ
び／または第１の無線送受信機から送信されてくる信号
の周波数と、第１および／または第２の無線送受信機の
送信周波数とを計数し、第１および／または第２の周波
数ずれ検出器は、カウンタ回路の計数結果に基づいて、
周波数ずれを検出することを特徴とする。

【００３２】周波数弁別器やカウンタ回路は、通信回路
として広く用いられている。第１１および第１２の発明
では、第１および／または第２の周波数ずれ検出器とし
て、周波数弁別器およびカウンタ回路を適用することに
より、相対速度を測定する機能のみ、あるいは、これと
位置検出を行う機能とを有する無線送受信機の実現製作
を容易にすることができる。さらに、第１２の発明は、
デジタル化し易いので、安定かつ高精度な周波数ずれ検
出器を構成することができる。

【００３３】第１３の発明は、第１０の発明において、
第１および／または第２の周波数ずれ検出器が入力した
信号は、遅延検波され、位相回転量は、遅延検波された
信号に基づいて求められることを特徴とする。

【００３４】遅延検波は、ディジタル変調を受けた信号
の復調処理の１つである。第１３の発明によれば、第１
および／または第２の周波数ずれ検出器が求める位相回
転量は、遅延検波された信号に基づいて求められ、求め
られた位相回転量から周波数ずれを検出する。すなわ
ち、第１および／または第２の無線送受信機は、データ
通信のために必要な復調機能を、周波数ずれを検出する
機能のためにも用いることとなる。これによって、相対
速度を測定する機能を有する無線送受信機のハード規模
を小型化し、さらに、製作コストを低減することができ
る。

【００３５】第１４の発明は、電波を用いてデータを送
信あるいは受信できる第１および第２の無線送受信機に
おいて、第１の無線送受信機は、第２の無線送受信機か
ら送信されてくる信号の周波数と、自身が送信する信号
の周波数との周波数ずれを検出する第１の周波数ずれ検
出器と、第１の周波数ずれ検出器の検出結果を、第１の
周波数ずれデータとして送信制御を行う第１の通信制御
器とを備え、第２の無線送受信機は、第１の無線送受信
機から送信されてくる信号の周波数と、自身が送信する
信号の周波数との周波数ずれを検出する第２の周波数ず
れ検出器と、第１の無線送受信機から送られてくる第１
の周波数ずれデータの受信制御を行う第２の通信制御器
と、第２の周波数ずれ検出器の検出結果を第２の周波数
ずれデータとして入力し、さらに、第２の通信制御器を
介して受け取った第１の周波数ずれデータを入力して演
算を行う演算器とを備え、演算器は、入力した第１およ
び第２の周波数ずれデータに基づいて、第１の無線送受
信機と第２の無線送受信機との相対速度の変化で以て位
置検出を行うことを特徴とする。

【００３６】上述したように、第１の周波数ずれデータ
は、第２の無線送受信機から第１の無線送受信機に送信
されてくる信号の周波数と、第１の無線送受信機が送信
する信号の周波数との周波数ずれを表しており、第２の
周波数ずれデータは、第１の無線送受信機から第１の無
線送受信機に送信されてくる信号の周波数と、第２の無
線送受信機が送信する信号の周波数との周波数ずれを表
している。ところで、相対速度を有する２つの物体のう
ち、いずれか一方がいずれか他方の前方を横切る際に
は、当該相対速度の符号が反転し、大きく変化する。第
１４の発明では、演算器は、第１および第２の周波数ず
れデータに基づいて演算することにより、第１の無線送
受信機の周波数基準と、第２の無線送受信機の周波数基
準との相対誤差を相殺させたうえで、相対速度の変化点
を検出する。そのため、第１および第２の無線送受信機
の周波数基準それぞれは、高い精度を要求されない。こ
れによって、相対速度の変化点を検出する機能、つま
り、第１および第２の無線送受信機のいずれか一方から
みたいずれか他方の位置を検出する機能を有する無線送
受信機の実現製作が容易となる。

【００３７】第１５の発明は、電波を用いてデータを送
信あるいは受信できる第１、第２および第３の無線送受
信機において、第１の無線送受信機は、第２の無線送受
信機から送信されてくる信号の周波数と、自身が送信す
る信号の周波数との周波数ずれを検出する第１の周波数
ずれ検出器と、第１の周波数ずれ検出器の検出結果を、
第１の周波数ずれデータとして送信制御を行う第１の通
信制御器とを備え、第２の無線送受信機は、第１の無線
送受信機から送信されてくる信号の周波数と、自身が送
信する信号の周波数との周波数ずれを検出する第２の周
波数ずれ検出器と、第２の周波数ずれ検出器の検出結果
を、第２の周波数ずれデータとして送信制御を行う第２
の通信制御器とを備え、第３の無線送受信機は、第１お
よび第２の無線送受信機から送られてくる第１および第
２の周波数ずれデータを入力として演算を行う演算器と
を備え、演算器は、入力した第１および第２の周波数ず
れデータに基づいて、第１および第２の無線送受信機の
相対速度の変化で以て位置検出を行うことを特徴とす
る。

【００３８】第１５の発明では、第３の無線送受信機が
備える演算器は、第１４の発明において述べた演算器と
同様にして相対速度の変化点を検出するので、第１およ
び第２の無線送受信機の周波数基準それぞれは、高い精
度を要求されない。これによって、第１および第２の無
線送受信機のいずれか一方からみたいずれか他方の位置
を検出する機能を有する無線送受信機の実現製作が容易
となる。さらに、第１５の発明では、上述したように、
第３の無線送受信機が演算器を備えるので、第１および
第２の無線送受信機とは物理的に異なる位置で、両者の
相対速度の変化点を得ることができる。これによって、
例えば、第１および第２の無線送受信機が多数組ある場
合、第３の無線送受信機において、当該組毎の相対速度
の変化点を集中的に管理することが可能となる。

【００３９】第１６の発明は、第１４または１５の発明
において、演算器は、入力した第１および第２の周波数
ずれデータの加算値と、所定のしきい値とを比較し、加
算値としきい値とが交差する時点を以て、相対速度が所
定の相対速度に到達した時を検出することを特徴とす
る。

【００４０】第１および第２の無線送受信機のいずれか
一方が、いずれか他方に近づいてくるとき、相対速度
は、いずれかの移動方向と、双方の見通し線とがなす角
度の変化に応じて変化する。特に、第１および第２の無
線送受信機のいずれか一方が、いずれか他方の前方を横
切る直前と直後とでは、相対速度の正負符号が反転す
る。第１６の発明では、演算器は、入力した第１および
第２の周波数ずれデータの加算値と所定のしきい値とに
基づいて、相対速度が第１の値から第２の値へと変化す
る時点を検出する。これによって、演算器は、所定のし
きい値によって定められる位置を検出することができ
る。

【００４１】第１７の発明は、第１４または１５の発明
において、演算器は、入力した第１および第２の周波数
ずれデータとを比較し、第１および第２の周波数ずれデ
ータの絶対値が共に等しく符号が逆になる時点を以て、
相対速度が有する正負符号の変化点を検出することを特
徴とする。

【００４２】第１および第２の無線送受信機のいずれか
一方が、いずれか他方の前方を横切る直前と直後とで
は、相対速度の正負符号が反転する。第１７の発明で
は、演算器が、入力した第１および第２の周波数ずれデ
ータの絶対値が共に等しく符号が逆になる時点を以て、
相対速度が有する正負符号が反転する時点を検出する。
従って、演算器は、第１および第２の無線送受信機のい
ずれか一方が、いずれか他方の前方を横切る時点を検出
することができ、これによって、無線送受信機は位置検
出を行うことができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図１０および数式（１）から（１１）を用
いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１に係る
速度測定装置の全体構成を示すブロック図である。図１
において、速度測定装置は、第１および第２の無線送受
信機１００および１０１を備える。第１および第２の無
線送受信機１００および１０１は、無線モデム１０２お
よび１０６と、通信制御器１０３および１０７と、周波
数ずれ検出器１０４および１０８と、アンテナ１０５お
よび１１０とを含む。第２の無線送受信機１０１は、さ
らに演算器１０９を含む。以下、第１および第２の無線
送受信機１００および１０１の動作について説明する。

【００４４】通信制御器１０３あるいは１０７は、入力
された送信データに、所定の付加ビット（ランプビッ
ト、プリアンブル、ユニークワードやアドレス等のヘッ
ダー、誤り検出／訂正ビット等）を加えて、フレームを
構成し、無線モデム１０２あるいは１０６に受け渡す。
そして、通信制御器１０３あるいは１０７は、送信すべ
きフレームが整ったならば、無線モデム１０２あるいは
１０６に送信指示を与える。無線モデム１０２あるいは
１０６は、送信指示に応じて、受け取ったフレームを、
アンテナ１０５あるいは１１０を介して送信する。

【００４５】また、アンテナ１０５あるいは１１０を介
して、無線モデム１０２あるいは１０６に受信信号が入
力され、復調ビット列が通信制御器１０３あるいは１０
７に受け渡されたならば、送信側で加えられた付加ビッ
トを用いて、正しく受信された情報データを取り出し、
受信データとして出力する。

【００４６】以上は、一般的な双方向通信が可能なデー
タ用無線送受信機の動作であるが、本実施の形態１にお
いては、さらに、第１の無線送受信機１００の通信制御
器１０３は、周波数ずれ検出器１０４の検出結果（詳細
は後述する）を送信データとして無線モデム１０２、ア
ンテナ１０５を介して送信する。第２の無線送受信機１
０１の通信制御器１０７は、アンテナ１１０、無線モデ
ム１０６を介して、この検出結果を受信し取り出して演
算器１０９に受け渡す機能を有する。従って、演算器１
０９には、周波数ずれ検出器１０４および周波数ずれ検
出器１０８の両方の検出結果が受け渡される。演算器１
０９は、受け取った２つの検出結果に基づいて、第１の
無線送受信機１００と第２の無線送受信機１０１との相
対速度を計算出力する。以下、数式（１）から数式
（８）を用いて、本実施の形態１のさらに詳細な動作に
ついて説明する。

【００４７】今、第１の無線送受信機１００から送信さ
れる信号の周波数をｆ₁ （被変調波の場合は、その搬送
波周波数）、同様に、第２の無線送受信機１０１から送
信される信号の周波数をｆ₂ とし、双方の相対速度をｖ
（近づく方向を正とする。運動方向が異なる場合は、双
方の見通し線の方向の成分）、光速をｃとすれば、

【００４８】

【数１】 に定義するμを用いると、ドップラー効果によって、相
手側で観測される受信信号の周波数はそれぞれ、μｆ₁
およびμｆ₂ となる。なお、通常の移動速度では、ｖ≪
ｃであるので、上式（１）は、次式（２）で近似して差
し支えない。

【００４９】

【数２】 さて、図１において、周波数ずれ検出器１０４および１
０８は、各々の送信周波数を基準に受信周波数のずれ
（差）を検出し出力する。今、それぞれのずれをΔ
ｆ₂₁、Δｆ₁₂ とすれば、 Δｆ₂₁ ＝ μｆ₂ − ｆ₁ …（３） Δｆ₁₂ ＝ μｆ₁ − ｆ₂ …（４） と表せる。本実施の形態１は、ｆ₁ とｆ₂ とが同一周波
数であるような、時分割複信通信に適用するのが好まし
いが、このような場合であっても、実現上は、第１の無
線送受信機１００と、第２の無線送受信機１０１とで共
通の基準発振器を持たすことは困難であるので、両者の
間に有限の周波数誤差を伴う。今、相対誤差をδとする
と、ｆ₂ は、 ｆ₂ ＝ （１＋δ）ｆ₁ …（５） と表せ、上式（５）を上式（３）および（４）に代入す
ると、測定される周波数ずれΔｆ₂₁ 、Δｆ₁₂ は、 Δｆ₂₁ ＝μ（ｆ₁ ＋δｆ₁ ）−ｆ₁ ＝（μ−１）ｆ₁ ＋μδｆ₁ …（６） Δｆ₁₂ ＝μｆ₁ −（ｆ₁ ＋δｆ₁ ）＝（μ−１）ｆ₁ −δｆ₁…（７） となる。

【００５０】図１１に示した従来例では、このΔｆ₂₁お
よびΔｆ₁₂の片方のみを測定して、移動速度あるいは位
置検出を行うため、上式（６）あるいは（７）の右辺に
おいて、第１項のドップラー効果による周波数ずれ成分
に比べて、第２項の周波数誤差成分は、無視できるぐら
いに小さい必要があった。つまり、ｖ≪ｃではμ≒１で
あることを勘案するなら、μ−１に比べ、δは相当小さ
い必要があり、適用範囲が極めて狭まるか、実現が困難
であった。具体例として、相対速度ｖが１０ｍ／ｓ（時
速３６ｋｍ）の場合、μ−１は、３×１０^-8程度の値と
なって、δは、少なくとも、10^-8程度、つまり、０．０
１ｐｐｍ以上の周波数精度が要求され、実現が著しく困
難である。

【００５１】本実施の形態１では、このような問題を回
避するため、上式（６）および（７）で表されるΔｆ₂₁
およびΔｆ₁₂を測定し、周波数誤差の影響を低減する。
実際には、まず、両測定結果を加算する。つまり、 Δｆ≡Δｆ₂₁＋Δｆ₁₂ ＝２（μ−１）ｆ₁ −（μ−１）δｆ₁ …（８） として、新たにΔｆを定義する。上式（８）の右辺第１
項は、周波数２ｆ₁ に対するドップラー効果の周波数ず
れ成分であり、第２項は、周波数誤差成分である。上式
（８）と前式（６）あるいは（７）とを比較すると、μ
−１が相対誤差δに乗せられて、周波数誤差の影響が著
しく低減されることが分かる。上述と同様の具体例で試
算すれば、相対速度ｖが１０ｍ／ｓ（時速３６ｋｍ）の
場合、μ−１は、３×１０^-8程度の値であるが、μ−１
は第２項にも掛かっているため、従来例のような高精度
の周波数基準は必要なく、一般の水晶発振器（５０ｐｐ
ｍ程度）を用いても、第２項は第１項に比べて４桁以上
小さい値となって、全く問題なく実現可能である。

【００５２】上式（８）を逆にμについて解き、前式
（２）を代入し、ｖ≪ｃの条件から、ｃ−ｖをｃに近似
すると、結局、ｖについての次式（９）が得られる。

【００５３】

【数３】 上式（９）から、周波数誤差（相対誤差δ）は、その半
分が相対速度測定結果に現れてくることが分かる。結
局、演算器１０９では、周波数ずれ検出器１０４および
１０８の検出結果Δｆ₂₁およびΔｆ₁₂を周波数ずれデー
タとして入力し、次式（１０）の演算を実行する。

【００５４】

【数４】 なお、上式（１０）の計算において、係数ｃ／２ｆ₁
は、演算結果を相対速度に比例する量として得るなら
ば、乗算される必要はなく、周波数ずれ検出器１０４あ
るいは１０８の検出結果Δｆ₂₁およびΔｆ₁₂を単に加算
したものを相対速度検出結果としても良い。

【００５５】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２に係る速度測定装置の全体構成を示すブロック図
である。図２において、速度測定装置は、第１、第２お
よび第３の無線送受信機２００、２０１および２１１を
備える。第１および第２の無線送受信機２００および２
０１は、無線モデム２０２および２０６と、通信制御器
２０３および２０７と、周波数ずれ検出器２０４および
２０８と、アンテナ２０５および２１０とを含む。第３
の無線送受信機２１１は、無線モデム２１２と、通信制
御器２１３と、演算器２０９と、アンテナ２１４とを含
む。第１および第２の無線送受信機２００および２０１
は、実施の形態１における第１の無線送受信機１００と
同様のものである。実施の形態２が、上述した実施の形
態１と異なるのは、周波数ずれ検出器２０４および２０
８で検出した周波数ずれデータを、第３の無線送受信機
２１１で受信し、相対速度の演算を行う点である。従っ
て、通信制御器２１３は、第１の無線送受信機２００お
よび第２の無線送受信機２０１から送信され、アンテナ
２１４、無線モデム２１２を介して受信した周波数ずれ
データを取り出し、演算器２０９に受け渡す所が異な
る。演算器２０９の動作は、実施の形態１における演算
器１０９と同様であるため、その説明を省略する。

【００５６】実施の形態２においては、第１の無線送受
信機２００と第２の無線送受信機２０１との相対速度
を、物理的には別の第３の無線送受信機２１１が検出す
る。そのため、実施の形態２は、多数の被測定移動体が
あり、１箇所に相対速度の情報を集めて処理する場合に
適する。

【００５７】（実施の形態３）図３は、図１に示す無線
モデム１０２あるいは１０６および周波数ずれ検出器１
０４あるいは１０８、または、図２に示す無線モデム２
０２あるいは２０６および周波数ずれ検出器２０４ある
いは２０８の好ましい構成を示すブロック図である。無
線モデム１０２、１０６、２０２または２０６は、図３
に示す無線モデム３０２に相当し、また、周波数ずれ検
出器１０４、１０８、２０４または２０８は、図３に示
す周波数ずれ検出器３０１に相当する。

【００５８】図３において、無線モデム３０２は、アン
テナスイッチ３０３と、受信高周波部３０４と、送信高
周波部３０５と、原発振器３０６と、変調器３０７と、
復調器３０８とを有し、周波数ずれ検出器３０１は、周
波数弁別器３０９を有する。

【００５９】原発振器３０６の出力信号を搬送波とし
て、通信制御器で所定のフレームに整えられた送信ビッ
ト列により、変調器３０７で変調が施される。変調方法
としては、種々のものが可能であり、例えば、周波数変
調（ＦＳＫ）、位相変調（ＰＳＫ）、振幅変調（ＡＳ
Ｋ）が一般的である。変調器３０７の出力である被変調
信号は、送信高周波部３０５で所定のレベルまで増幅さ
れて、アンテナスイッチ３０３を介して、アンテナへ送
られる。なお、アンテナスイッチ３０３は、変調器３０
７に入力される送信ビット列に合わせて、通信制御器か
ら制御される。

【００６０】一方、アンテナから送られてきた受信信号
は、受信高周波部３０４で周波数選択され、所定のレベ
ルまで増幅され、復調器３０８に受け渡され、復調ビッ
ト列が通信制御器に受け渡される。同時に、受信高周波
部３０４の出力は、周波数弁別器３０９にも供給され、
周波数弁別器３０９は、受信信号の周波数である受信高
周波部３０４の出力信号の周波数と、送信周波数である
原発振器３０６の信号周波数との差である、周波数ずれ
を検出し出力する。

【００６１】周波数弁別器３０９は、代表的には、レシ
オ検波器、フォスターシーレ（Ｆｏｓｔｅｒ−ｓｅｅｌ
ｅｙ）回路やクワドラチャー（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）
検波器等から構成されるが、ＰＬＬを用いた検波器から
構成される方がより高感度で高安定にし易く、より好ま
しい。その場合、基準発振周波数を原発振器３０６から
直接、あるいは、それを分周したものから得れば（図３
では点線にて図示）、周波数ずれ検出誤差を低減でき、
さらに好ましい。

【００６２】なお、送信高周波部３０５および受信高周
波部３０４は、内部に局部発振部と周波数変換部とを有
しており、送信高周波部３０５は、入力された信号を高
域周波数へ持ち上げ増幅し送信するようにしても良い
し、受信高周波部３０４は、受信信号を低域周波数に落
としてから、周波数選択し、増幅し、復調器３０８およ
び周波数弁別器３０９に供給するようにしても良い。こ
の場合、送信高周波部３０５と受信高周波部３０４と
は、共通の局部発振部を用いて周波数変換する方が、周
波数ずれの検出において、送受信周波数間の誤差が生じ
ず、好ましい。

【００６３】また、周波数弁別器３０９は、変調された
信号であっても、周波数変動が搬送波周波数を中心に対
称に分布しており、さらにこれの時定数を大きくしてお
けば、平均動作をすることとなるので、当該変調された
信号と原発振器３０６の出力信号との周波数ずれを検出
することが可能となる。しかし、測定時のみ、測定に向
いた特定データ列を送信させるか、無変調の搬送波のみ
を送信させるのが好ましい。具体的には、通信制御部１
０３、１０７、２０３あるいは２０７がそれぞれ、無線
モデム１０２、１０６、２０２あるいは２０６を制御し
て無変調の搬送波を送信させるか、上記特定データ列を
受け渡して送信させる。特定データ列としては、ＦＳＫ
では、０と１との交番パタンや、０あるいは１の連続
が、差動符号化されたＰＳＫでは、０の連続（結果とし
て、搬送波が送信される）、右回り左回り符号点の変化
の交番パタン、あるいは、ランダムパタン（原点を通過
する符号変化を除去することが好ましい）が、ＡＳＫで
は、１の連続（結果として、搬送波が送信される）等が
好ましい。

【００６４】（実施の形態４）図４は、図１に示す無線
モデム１０２あるいは１０６と周波数ずれ検出器１０４
あるいは１０８との、または、図２に示す無線モデム２
０２あるいは２０６と周波数ずれ検出器２０４あるいは
２０８との好ましい構成を示したブロック図である。無
線モデム１０２、１０６、２０２または２０６は、図４
に示す無線モデム４０２に相当し、また、周波数ずれ検
出器１０４、１０８、２０４または２０８は、図４に示
す周波数ずれ検出器４０１に相当する。

【００６５】図４において、無線モデム４０２は、アン
テナスイッチ４０３と、受信高周波部４０４と、送信高
周波部４０５と、原発振器４０６と、変調器４０７と、
復調器４０８とを有し、周波数ずれ検出器４０１は、受
信カウンタ４１０と、送信カウンタ４０９と、ラッチ＆
オフセット４１２とを有する。なお、図４に示す無線モ
デム４０２は、図３に示す無線モデム３０２と同様の構
成を有するので、その説明を省略する。

【００６６】送信カウンタ４０９は、信号送信時におけ
る原発振器４０６の出力で駆動されており、所定カウン
ト数毎に出力を受信カウンタ４１０とラッチ＆オフセッ
ト４１２とに供給する。受信カウンタ４１０は、受信高
周波部４０４の出力で駆動されており、送信カウンタ４
０９の出力を入力すると、自身のカウント値をラッチ＆
オフセット４１２に送り、カウント値をリセットし、カ
ウントを再開する。送信周波数と受信周波数が同一の場
合は、カウント値は、送信カウンタ４０９の所定カウン
ト数に一致するが、周波数ずれに応じて増減する。ラッ
チ＆オフセット４１２は、受信カウンタ４１０のカウン
ト値を保持し、送信カウンタ４０９の所定カウント数を
差し引いて、周波数が一致した場合を０として、受信周
波数が高い場合を正、低い場合を負の値として出力す
る。これによって、周波数ずれの測定が行われる。オフ
セットの機能は、これに続く、通信制御器や、演算器の
中で実現するか、オフセットがあっても良い数値表現で
扱えば、省略しても良い。本実施の形態４は、実施の形
態３に比べ、周波数ずれ検出器をデジタル化し易く、さ
らに安定して動作し、かつ、精度も上げやすい利点を有
する。

【００６７】なお、この場合も、送信高周波部４０５お
よび受信高周波部４０４は、内部に局部発振部と周波数
変換部とを有しており、送信高周波部４０５は、入力さ
れた信号を高域周波数へ持ち上げ増幅し送信するように
しても良いし、受信高周波部４０４は、受信信号を低域
周波数に落としてから、周波数選択し、増幅し、復調器
４０８および受信カウンタ４１０に供給すうようにして
も良い。この場合、送信高周波部４０５と受信高周波部
４０４とは、共通の局部発振部を用いて周波数変換する
方が、周波数ずれの検出において、送受信周波数間の誤
差が生じず、好ましい。

【００６８】また、この場合も、周波数ずれ検出器４０
１は、変調された信号であっても、周波数変動が搬送波
周波数を中心に対称に分布しておれば、受信カウンタ４
１０のカウント区間で平均化をすることとなるので、支
障なく周波数ずれを検出できる。しかし、測定時のみ、
測定に向いた、特定データ列、あるいは、無変調の搬送
波のみを送信させるのが好ましい。具体的には、通信制
御部１０３、１０７、２０３あるいは２０７それぞれ
が、無線モデム１０２、１０６、２０２あるいは２０６
を制御して無変調の搬送波を送信させるか、上記特定デ
ータ列を受け渡して送信させる。特定データ列として
は、ＦＳＫでは、０と１の交番パタン、０あるいは１の
連続、差動符号化されたＰＳＫでは、０の連続（結果と
して、搬送波が送信される）、右回り左回り符号点の変
化の交番パタン、あるいは、ランダムパタン（原点を通
過する符号変化を除去することが好ましい）、ＡＳＫで
は、１の連続（結果として、搬送波が送信される）等が
好ましい。

【００６９】（実施の形態５）図５は、図１に示す無線
モデム１０２あるいは１０６と周波数ずれ検出器１０４
あるいは１０８との、または、図２に示す無線モデム２
０２あるいは２０６と周波数ずれ検出器２０４あるいは
２０８との好ましい構成を示すブロック図である。無線
モデム１０２、１０６、２０２または２０６は、図５に
示す無線モデム５０２（点線で囲まれる部分を参照）に
相当し、また、周波数ずれ検出器１０４、１０８、２０
４または２０８は、図５に示す周波数ずれ検出器５０１
（２点鎖線で囲まれる部分を参照）に相当する。

【００７０】図５において、無線モデム５０２は、アン
テナスイッチ５０３と、受信高周波部５０４と、送信高
周波部５０５と、原発振器５０６と、変調器５０７と、
復調器５０１とを有しており、復調器５０１は周波数弁
別器５０８からなる。周波数ずれ検出器５０１は、この
復調器５０１を構成する周波数弁別器５０８からなる。
本実施の形態５が、前述した実施の形態３と異なるの
は、周波数ずれ検出器と復調器とが共通の周波数弁別器
５０８からなる点、および、変調方式がＦＳＫに限定さ
れる点である。他の構成については、前述した実施の形
態３と同様であるため、その説明を省略する。

【００７１】周波数弁別器５０８は、上述した実施の形
態３の周波数弁別器３０９と同様に、代表的にはレシオ
検波器等から構成されるが、ＰＬＬを用いた検波器から
構成される方がより高感度で高安定にし易く、より好ま
しい。その場合、基準発振周波数を原発振器５０６から
直接、あるいは、それからの出力を分周したものから得
れば（図５には点線にて図示）、周波数ずれ検出誤差を
低減でき、さらに好ましい。本実施の形態５は、周波数
ずれ検出器と復調器とを共通の周波数弁別器５０８で構
成しているので、ハード規模を縮小できる特徴を有す
る。

【００７２】なお、この場合も、送信高周波部５０５お
よび受信高周波部５０４は、内部に局部発振部と周波数
変換部とを有しており、送信高周波部５０５は、入力さ
れた信号を高域周波数へ持ち上げ増幅し送信し、受信高
周波部５０４は、受信信号を低域周波数に落としてか
ら、周波数選択し、増幅し、周波数弁別器５０８に供給
しても良い。この場合、送信高周波部５０５と受信高周
波部５０４とは、共通の局部発振部を用いて周波数変換
する方が、周波数ずれの検出において、送受信周波数間
の誤差が生じず、好ましい。

【００７３】また、周波数弁別器５０８は、変調された
信号であっても、周波数変動が搬送波周波数を中心に対
称に分布しておれば、当該周波数弁別器５０８の出力側
に平均動作をさせる回路を付加することにより、当該変
調された信号と原発振器３０６の出力信号との周波数ず
れを検出することが可能となる。しかし、測定時のみ、
測定に向いた、特定データ列を送信させるか、無変調の
搬送波のみを送信させるのが好ましい。具体的には、通
信制御部１０３、１０７、２０３あるいは２０７がそれ
ぞれ、無線モデム１０２、１０６、２０２あるいは２０
６を制御して無変調の搬送波を送信させるか、上記特定
データ列を受け渡して送信させる。特定データ列として
は、０と１の交番パタン、０あるいは１の連続等が好ま
しい。

【００７４】（実施の形態６）図６は、図１に示す無線
モデム１０２あるいは１０６と周波数ずれ検出器１０４
あるいは１０８との、または、図２に示す無線モデム２
０２あるいは２０６と周波数ずれ検出器２０４あるいは
２０８との好ましい構成を示すブロック図である。無線
モデム１０２、１０６、２０４または２０６は、図６に
示す無線モデム６０２に相当し、また、周波数ずれ検出
器１０４、１０８、２０４または２０８は、図６に示す
周波数ずれ検出器６０１に相当する。図６において、無
線モデム６０２は、アンテナスイッチ６０３と、受信高
周波部６０４は、送信高周波部６０５と、原発振器６０
６と、変調器６０７と、復調器６０８（２点鎖線で囲ま
れる部分）とを有しており、復調器６０８は、直交ミキ
サ６０９とベースバンド復調器６１０とからなる。周波
数ずれ検出器６０１は、符号点検出器６１１と、符号点
回転量計算器６１２とを有する。本実施の形態６が、前
述した実施の形態３と異なるのは、復調器が直交ミキサ
６０９とベースバンド復調器６１０とからなる点、およ
び、周波数ずれ検出器６０１が符号点検出器６１１と符
号点回転量計算器６１２とを有する点である。他の構成
については、前述した実施の形態３と同様であるため、
その説明を省略する。

【００７５】直交ミキサ６０９は、受信高周波部６０４
からの入力と原発振器６０６からの信号とを乗算して準
同期検波を行い、受信信号のベースバンド信号（Ｉ軸信
号およびＱ軸信号）を出力する。ベースバンド復調器６
１０は、ベースバンドにて復調信号処理を行う。デジタ
ル信号処理によって復調処理を行うには、入力信号の周
波数帯をできるだけ落として入力するのが有利であり、
直交ミキサ６０９によって、ベースバンドまで信号周波
数を落とすのは、一般的である。

【００７６】直交ミキサ６０９からのベースバンド信号
は、同時に、符号点検出器６１１に供給される。位相変
調に分類される変調方式（ＭＳＫ: Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓ
ｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ等、位相特定の条件を有する周
波数変調方式を含む）では、シンボル毎のＩ軸Ｑ軸上の
符号点は、所定の位置（コンステレーション）に存在す
る。しかし、もし、入力信号の搬送波周波数と、直交ミ
キサ６０９に入力される原発振器６０６の周波数とに差
があれば、この符号点は、シンボル毎に、右回り（前者
の周波数が高い場合）あるいは左回り（前者の周波数が
低い場合）に位相回転する。今、シンボル速度をｆ_s
（ｓｙｍｂｏｌ／ｓ）、ｍシンボル（ｍは自然数）後の
符号点の位相回転量をθ（ｒａｄ／ｓｙｍｂｏｌ）とす
れば、周波数ずれΔｆ_c は、 Δｆ_c ＝（ｆ_s ／ｍ）×（θ／２π）…（１１） で計算することができる。

【００７７】ベースバンド復調器６１０で再生されたシ
ンボルクロックは、符号点検出器６１１および符号点回
転量計算器６１２に供給されており、符号点検出器６１
１は、シンボル毎の符号点を取り込み保持し、符号点回
転量計算器６１２は、ｍシンボル後の符号点の位相回転
量θから、上式（１１）によって、周波数ずれを算出し
出力する。

【００７８】以上のように、本実施の形態６は、周波数
ずれを測定する際に、変調された信号のままで、測定が
可能であるという特徴を有する。しかし、測定時のみ、
測定に向いた特定データ列あるいは無変調の搬送波のみ
を送信させるのがさらに好ましい。なぜならば、コンス
テレーション（符号点の配置）上の相隣接する符号点の
位相間隔以上に、コンステレーションが周波数ずれによ
って位相回転する場合は測定が不可能となるからであ
る。特定データ列としては、コンステレーション上の相
隣接する符号点の位相間隔が空くように、符号点遷移を
拘束したデータ列（例えば、多相ＰＳＫにおいて、０度
と１８０度の符号点を交互に遷移するデータ列等）や、
同一の符号点から遷移しないデータ列（例えば、差動符
号化されたＰＳＫでは０の連続。結果として、搬送波が
送信される）が好ましい。

【００７９】なお、この場合も、送信高周波部６０５お
よび受信高周波部６０４は、内部に局部発振部と周波数
変換部とを有し、送信高周波部６０５は、入力された信
号を高域周波数へ持ち上げ増幅し送信するようにしても
良いし、受信高周波部６０４は、受信信号を低域周波数
に落としてから、周波数選択し、増幅し、直交ミキサ６
０９に供給するようにしても良い。この場合、送信高周
波部６０５と受信高周波部６０４とは共通の局部発振部
を用いて周波数変換する方が、周波数ずれの検出におい
て、送受信周波数間の誤差が生じず、好ましい。

【００８０】（実施の形態７）図７は、図６に示す復調
器６０８と周波数ずれ検出器６０１との好ましい構成を
示すブロック図である。復調器６０８は、図７に示す直
交ミキサ７０９およびベースバンド復調器７１０（２点
鎖線で囲まれる部分）によって構成される。また、周波
数ずれ検出器６０１は、図７に示す周波数ずれ検出器７
０１（点線で囲まれる部分）に相当する。図７におい
て、直交ミキサ７０９と符号点回転量計算器７０８は、
実施の形態６に記述のものと同様であるため、その説明
を省略する。異なっているのは、ベースバンド復調器７
１０と周波数ずれ検出器７０１との機能の一部が、遅延
器７０２、位相回転器７０３、複素乗算器７０４、クロ
ック再生器７０５、および低域通過フィルタ７０６で構
成される遅延検波部で構成されていることである。

【００８１】遅延器７０２は、送信側で差動符号化した
時の所定のシンボル数だけ信号遅延をさせるもので、位
相回転器７０３で検波軸の位相を調整後、複素乗算器７
０４で乗算を行うことにより、その出力の低域成分を低
域通過フィルタ７０６で取り出すことにより、直接、検
波出力が得られる。なお、２相以上の多相位相変調の場
合、複数の検波軸に合わせて、位相回転器７０３、複素
乗算器７０４、低域通過フィルタ７０６は複数系統必要
とするが、以降では簡単のために２相差動ＰＳＫの場合
を例に説明を進める。

【００８２】低域通過フィルタ７０６の出力として得ら
れる検波出力は、クロック再生器７０５でシンボルクロ
ックを再生した後、併せて識別判定器７０７に受け渡さ
れ、復調ビット列として出力される。一方、検波出力と
シンボルクロックは、符号点回転量計算器７０８にも供
給される。符号点回転量計算器７０８は、実施の形態６
の符号点回転量計算器６１２と同様に、符号点の位相回
転量θから、前式（１１）によって周波数ずれを算出し
出力する。本実施の形態７では、遅延検波部が、復調処
理および符号点検出の両機能を有しているため、ハード
規模を低減できる特徴を有する。

【００８３】本実施の形態７もまた、実施の形態６と同
様に、変調された信号のままで、周波数ずれを測定する
ことが可能である。ただし、測定時のみ、測定に向いた
特定データ列あるいは無変調の搬送波のみを送信させる
ことはさらに好ましい。なぜならば、コンステレーショ
ン上の相隣接する符号点の位相間隔以上に、コンステレ
ーションが周波数ずれによって位相回転する場合は測定
が不可能となるからである。特定データ列としては、コ
ンステレーション上の相隣接する符号点の位相間隔が空
くように、符号点遷移を拘束したデータ列（例えば、多
相ＰＳＫにおいて、０度と１８０度の符号点を交互に遷
移するデータ列等）や、同一の符号点から遷移しないデ
ータ列（例えば、差動符号化されたＰＳＫでは０の連続
等）が好ましい。

【００８４】（実施の形態８）図８は、図１に示す演算
器１０９あるいは図２に示す演算器２０９の構成を示す
ブロック図である。この演算器１０９および２０９は、
図８に示す演算器８０１に相当する。図８において、演
算器８０１は、加算器８０２と、しきい値判定器８０３
とを有する。本実施の形態８は、相対速度を検出すると
いうよりは、相対速度の変化から、位置を検出すること
を最終目的とする。

【００８５】一般に、相対速度を有する第１の無線送受
信機と第２の無線送受信機の一方が、他方の前方正面を
横切る時は、相対速度の値は、大きく変化し、正負符号
が反転する。加算器８０３は、入力した２つの周波数ず
れデータを加算、つまり、Δｆ₂₁＋Δｆ₁₂を算出して出
力する。この加算器８０２の出力は、前述したように、
相対速度に比例するので、しきい値判定器８０３が、こ
の出力の値と、所定のしきい値とを大小比較することに
より、相対速度の変化点を検出することができ、これに
よって、第１の無線送受信機と第２の無線送受信機の一
方からみた他方の位置の検出を行うことができる。

【００８６】図９は、図８に示す演算器８０１によって
行われる位置検出を説明するための図である。図９にお
いて、第１の無線送受信機１００あるいは２００は、第
２の無線送受信機１０１あるいは２０１からみて、直線
ＡＢ上を一定速度Ｖで移動し、当該第２の無線送受信機
に、近づき、前方正面（図中、矢印Ｃで示される位置）
を横切って、遠離っていくとする。このとき、第２の無
線送受信機１０１あるいは第３の無線送受信機２１１が
内部に含む演算器８０１が算出するΔｆ₂₁＋Δｆ₁₂は、
相対速度ｖ＝Ｖｃｏｓαに比例することとなる。ここ
で、αは、第１の無線送受信機の移動方向、つまり、直
線ＡＢと、双方の見通し線とがなす角である。図９に示
すような場合、Ｖｃｏｓαは、αが０〜πへと変化する
ので、＋Ｖ〜−Ｖへと変化する。従って、演算器８０１
は、相対速度（ｖ＝Ｖｃｏｓα）が、所定のしきい値に
よって定められる相対速度に到達した時を検出すること
ができるので、第１の無線送受信機が第２の無線送受信
機の前方正面を横切る瞬間だけでなく、前方正面を横切
る直前（図中、矢印Ｄで示される位置）等を検出するこ
とができる。

【００８７】以上のように、矢印Ｄで示される位置を検
出できると、第１の無線送受信機が第２の無線送受信機
の前方正面を横切る瞬間までに、時間余裕ができるた
め、当該時間余裕を利用して他の処理を行うこと等がで
き、位置検出装置の使い勝手が良くなる。ただし、上述
した移動速度Ｖが常時変化する場合、あるいは、多数の
被測定体があり、各被測定体が異なる移動速度Ｖで移動
している場合等は、上述した前方直前を横切る瞬間以外
の位置を検出しても、位置検出としての精度はあまり取
れないので、その応用範囲は限られる。

【００８８】以上、説明したように、相対速度の変化で
以て、位置検出を行う時は、図８に示したように、加算
器８０２としきい値判定器８０３の簡易な構成のみで、
その目的を達成することができる。

【００８９】なお、特に、加算器８０２の入力である周
波数ずれデータが零を中心にオフセットを持たぬ表現の
場合、しきい値判定器８０３は、符号のみの検出を行う
ことで、相対速度の正負符号反転時点を検出でき、一方
が他方の正面前方を横切る瞬間を検出することが、より
簡易な構成で実現できる。

【００９０】（実施の形態９）図１０は、図１に示す演
算器１０９あるいは図２に示す演算器２０９の構成を示
すブロック図である。この演算器１０９および２０９
は、図１０に示す演算器９０４に相当する。図１０にお
いて、演算器９０４は、符号反転器９０６と、比較器９
０５とを有する。本実施の形態９に係る演算器９０４も
また、実施の形態８に係る演算器８０１と同様に、相対
速度の変化から位置を検出することを最終目的とする。
演算器９０４に入力する周波数ずれデータが零を中心に
オフセットを持たぬ表現の場合、符号反転器９０６が一
方の周波数ずれデータを符号反転し、比較器９０５が、
符号反転された周波数ずれデータと、他方の周波数ずれ
データとを比較する。これによって、相対速度が有する
正負符号の反転時点、つまり、一方が他方の前方正面を
横切る瞬間を検出することが、より簡易な構成で実現で
きる。

【００９１】なお、上述した実施の形態８および９にお
いて、演算器８０４および９０４は、位置検出のみを行
っているが、この位置検出、および、実施の形態１〜７
において説明した移動速度検出の両機能を演算器に持た
せることは容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る速度測定装置の全
体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態２に係る速度測定装置の全
体構成を示すブロック図である。

【図３】図１に示す無線モデム１０２あるいは１０６お
よび周波数ずれ検出器１０４あるいは１０８、または、
図２に示す無線モデム２０２あるいは２０６および周波
数ずれ検出器２０４あるいは２０８の好ましい構成を示
すブロック図である。

【図４】図１に示す無線モデム１０２あるいは１０６と
周波数ずれ検出器１０４あるいは１０８との、または、
図２に示す無線モデム２０２あるいは２０６と周波数ず
れ検出器２０４あるいは２０８との好ましい構成を示し
たブロック図である。

【図５】図１に示す無線モデム１０２あるいは１０６と
周波数ずれ検出器１０４あるいは１０８との、または、
図２に示す無線モデム２０２あるいは２０６と周波数ず
れ検出器２０４あるいは２０８との好ましい構成を示す
ブロック図である。

【図６】図１に示す無線モデム１０２あるいは１０６と
周波数ずれ検出器１０４あるいは１０８との、または、
図２に示す無線モデム２０２あるいは２０６と周波数ず
れ検出器２０４あるいは２０８との好ましい構成を示す
ブロック図である。

【図７】図６に示す復調器６０８と周波数ずれ検出器６
０１との好ましい構成を示すブロック図である。

【図８】図１に示す演算器１０９あるいは図２に示す演
算器２０９の構成を示すブロック図である。

【図９】図８に示す演算器８０１によって行われる位置
検出を説明するための図である。

【図１０】図１に示す演算器１０９あるいは図２に示す
演算器２０９の構成を示すブロック図である。

【図１１】従来の速度測定装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１００，２００…第１の無線送受信機 １０１，２０１…第２の無線送受信機 ２１１…第３の無線送受信機 １０２，１０６，２０２，２０６，２１２，３０２，４
０２，５０２，６０２…無線モデム １０３，１０７，２０３，２０７，２１３…通信制御器 １０４，１０８，２０４，２０８，３０１，４０１，５
０１，６０１，７０１…周波数ずれ検出器 １０５，１１０，２０５，２１０，２１４…アンテナ １０９，２０９，８０１，９０４…演算器 ３０３，４０３，５０３，６０３…アンテナスイッチ ３０４，４０４，５０４，６０４…受信高周波部 ３０５，４０５，５０５，６０５…送信高周波部 ３０６，４０６，５０６，６０６…原発振器 ３０７，４０７，５０７，６０７…変調器 ３０８，４０８，５０１，６０８…復調器 ３０９，５０８…周波数弁別器 ４０９…送信カウンタ ４１０…受信カウンタ ４１２…ラッチ＆オフセット ６０９，７０９…直交ミキサ ６１０，７１０…ベースバンド復調器 ６１１…符号点検出器 ６１２，７０８…符号点回転量計算器 ７０２…遅延器 ７０３…位相回転器 ７０４…複素乗算器 ７０５…クロック再生器 ７０６…低域通過フィルタ ７０７…識別判定器 ８０２…加算器 ８０３…しきい値判定器 ９０５…比較器 ９０６…符号反転器

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電波を用いてデータを送信あるいは受信
   できる第１および第２の無線送受信機において、 前記第１の無線送受信機は、 前記第２の無線送受信機から送信されてくる信号の周波
   数と、自身が送信する信号の周波数との周波数ずれを検
   出する第１の周波数ずれ検出器と、 前記第１の周波数ずれ検出器の検出結果を、第１の周波
   数ずれデータとして送信制御を行う第１の通信制御器と
   を備え、 前記第２の無線送受信機は、 前記第１の無線送受信機から送信されてくる信号の周波
   数と、自身が送信する信号の周波数との周波数ずれを検
   出する第２の周波数ずれ検出器と、 前記第１の無線送受信機から送られてくる第１の周波数
   ずれデータの受信制御を行う第２の通信制御器と、 前記第２の周波数ずれ検出器の検出結果を第２の周波数
   ずれデータとして入力し、さらに、前記第２の通信制御
   器を介して受け取った第１の周波数ずれデータを入力し
   て演算を行う演算器とを備え、 前記演算器は、入力した第１および第２の周波数ずれデ
   ータに基づいて、第１の無線送受信機と第２の無線送受
   信機との相対速度を計算出力することを特徴とする、速
   度測定装置。
2. 【請求項２】 電波を用いてデータを送信あるいは受信
   できる第１、第２および第３の無線送受信機において、 前記第１の無線送受信機は、 前記第２の無線送受信機から送信されてくる信号の周波
   数と、自身が送信する信号の周波数との周波数ずれを検
   出する第１の周波数ずれ検出器と、 前記第１の周波数ずれ検出器の検出結果を、第１の周波
   数ずれデータとして送信制御を行う第１の通信制御器と
   を備え、 前記第２の無線送受信機は、 前記第１の無線送受信機から送信されてくる信号の周波
   数と、自身が送信する信号の周波数との周波数ずれを検
   出する第２の周波数ずれ検出器と、 前記第２の周波数ずれ検出器の検出結果を、第２の周波
   数ずれデータとして送信制御を行う第２の通信制御器と
   を備え、 前記第３の無線送受信機は、 前記第１および第２の無線送受信機から送られてくる第
   １および第２の周波数ずれデータを入力として演算を行
   う演算器とを備え、 前記演算器は、入力した第１および第２の周波数ずれデ
   ータに基づいて、前記第１の無線送受信機と第２の無線
   送受信機との相対速度を計算出力することを特徴とす
   る、速度測定装置。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の無線送受信機は、
   同一周波数で送信と受信とを切り替えて通信を行うこと
   を特徴とする、請求項１に記載の速度測定装置。
4. 【請求項４】 前記第１、第２および第３の無線送受信
   機は、同一周波数で送信と受信とを切り替えて通信を行
   うことを特徴とする、請求項２に記載の速度測定装置。
5. 【請求項５】 前記演算器は、入力した第１および第２
   の周波数ずれデータの和に基づいて、前記相対速度を計
   算出力することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか
   に記載の速度測定装置。
6. 【請求項６】 前記演算器は、入力した第１および第２
   の周波数ずれデータの加算値と、所定のしきい値とを比
   較し、 前記加算値と前記しきい値とが交差する時点を以て、前
   記相対速度が所定の相対速度に到達した時を検出するこ
   とを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の速度
   測定装置。
7. 【請求項７】 前記演算器は、入力した第１および第２
   の周波数ずれデータとを比較し、 前記第１および第２の周波数ずれデータの絶対値が共に
   等しく符号が逆になる時点を以て、前記相対速度が有す
   る正負符号の変化点を検出することを特徴とする、請求
   項１〜４のいずれかに記載の速度測定装置。
8. 【請求項８】 前記第１および／または第２の無線送受
   信機が送信する信号は、所定の変調方式による変調を受
   けており、 前記第１および／または第２の無線送受信機は、前記第
   ２および／または第１の周波数ずれ検出器が周波数ずれ
   を検出する時、無変調キャリアを送信することを特徴と
   する、請求項１〜７のいずれかに記載の速度測定装置。
9. 【請求項９】 前記第１および／または第２の無線送受
   信機が送信する信号は、所定の変調方式による変調を受
   けており、 前記第１および／または第２の無線送受信機は、前記第
   ２および／または第１の周波数ずれ検出器が周波数ずれ
   を検出する時、所定のデータ列を送信することを特徴と
   する、請求項１〜７のいずれかに記載の速度測定装置。
10. 【請求項１０】 前記第１および／または第２の無線送
    受信機が送信する信号は、所定の符号点配置を有するデ
    ィジタル変調方式による変調を受けており、 前記第１および／または第２の周波数ずれ検出器は、入
    力した前記信号において、シンボル長の整数倍に相当す
    る所定の時間間隔における符号点の位相回転量に基づい
    て、前記周波数ずれを検出することを特徴とする、請求
    項１〜９のいずれかに記載の速度測定装置。
11. 【請求項１１】 前記第１および／または第２の周波数
    ずれ検出器は、周波数弁別器であって、 前記周波数弁別器は、前記第２および／または第１の無
    線送受信機から送信されてくる信号の周波数と、前記第
    １および／または第２の無線送受信機が送信する信号の
    周波数との周波数ずれを検出することを特徴とする、請
    求項１〜９のいずれかに記載の速度測定装置。
12. 【請求項１２】 前記第１および／または第２の周波数
    ずれ検出器は、カウンタ回路を含み、 前記カウンタ回路は、前記第２および／または第１の無
    線送受信機から送信されてくる信号の周波数と、前記第
    １および／または第２の無線送受信機の送信周波数とを
    計数し、 前記第１および／または第２の周波数ずれ検出器は、前
    記カウンタ回路の計数結果に基づいて、周波数ずれを検
    出することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記
    載の速度測定装置。
13. 【請求項１３】 前記第１および／または第２の周波数
    ずれ検出器が入力した前記信号は、遅延検波され、 前記位相回転量は、前記遅延検波された信号に基づいて
    求められることを特徴とする、請求項１０に記載の速度
    測定装置。
14. 【請求項１４】 電波を用いてデータを送信あるいは受
    信できる第１および第２の無線送受信機において、 前記第１の無線送受信機は、 前記第２の無線送受信機から送信されてくる信号の周波
    数と、自身が送信する信号の周波数との周波数ずれを検
    出する第１の周波数ずれ検出器と、 前記第１の周波数ずれ検出器の検出結果を、第１の周波
    数ずれデータとして送信制御を行う第１の通信制御器と
    を備え、 前記第２の無線送受信機は、 前記第１の無線送受信機から送信されてくる信号の周波
    数と、自身が送信する信号の周波数との周波数ずれを検
    出する第２の周波数ずれ検出器と、 前記第１の無線送受信機から送られてくる第１の周波数
    ずれデータの受信制御を行う第２の通信制御器と、 前記第２の周波数ずれ検出器の検出結果を第２の周波数
    ずれデータとして入力し、さらに、前記第２の通信制御
    器を介して受け取った第１の周波数ずれデータを入力し
    て演算を行う演算器とを備え、 前記演算器は、入力した第１および第２の周波数ずれデ
    ータに基づいて、第１の無線送受信機と第２の無線送受
    信機との相対速度の変化で以て位置検出を行うことを特
    徴とする、位置検出装置。
15. 【請求項１５】 電波を用いてデータを送信あるいは受
    信できる第１、第２および第３の無線送受信機におい
    て、 前記第１の無線送受信機は、 前記第２の無線送受信機から送信されてくる信号の周波
    数と、自身が送信する信号の周波数との周波数ずれを検
    出する第１の周波数ずれ検出器と、 前記第１の周波数ずれ検出器の検出結果を、第１の周波
    数ずれデータとして送信制御を行う第１の通信制御器と
    を備え、 前記第２の無線送受信機は、 前記第１の無線送受信機から送信されてくる信号の周波
    数と、自身が送信する信号の周波数との周波数ずれを検
    出する第２の周波数ずれ検出器と、 前記第２の周波数ずれ検出器の検出結果を、第２の周波
    数ずれデータとして送信制御を行う第２の通信制御器と
    を備え、 前記第３の無線送受信機は、 前記第１および第２の無線送受信機から送られてくる第
    １および第２の周波数ずれデータを入力として演算を行
    う演算器とを備え、 前記演算器は、入力した第１および第２の周波数ずれデ
    ータに基づいて、前記第１の無線送受信機と第２の無線
    送受信機との相対速度の変化で以て位置検出を行うこと
    を特徴とする、位置検出装置。
16. 【請求項１６】 前記演算器は、入力した第１および第
    ２の周波数ずれデータの加算値と、前記所定のしきい値
    とを比較し、 前記加算値と前記しきい値とが交差する時点を以て、前
    記相対速度が所定の相対速度に到達した時を検出するこ
    とを特徴とする、請求項１４または１５に記載の位置検
    出装置。
17. 【請求項１７】 前記演算器は、入力した第１および第
    ２の周波数ずれデータとを比較し、 前記第１および第２の周波数ずれデータの絶対値が共に
    等しく符号が逆になる時点を以て、前記相対速度が有す
    る正負符号の変化点を検出することを特徴とする、請求
    項１４または１５に記載の位置検出装置。