【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は地上の位置を決定するた
めの測位システムに関し、特に、屋内を含む比較的狭い
位置（ローカルエリア）の検出を行うためのスペクトル
拡散方式による測位システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning system for determining a position on the ground, and more particularly to a positioning system using a spread spectrum system for detecting a relatively narrow position (local area) including indoors.
【０００２】[0002]
【従来の技術】地上の位置を決定する手段として現在最
も一般的な方法としてＧＰＳがある。ＧＰＳは軌道上の
３個以上の通信衛星から発射されるマイクロ波を受信
し、各衛星間との疑似距離により、３次元的な位置を決
定するものである。ＧＰＳ衛星からは測位用としてＬ１
帯（１．６ＧＨｚ）とＬ２帯（１．２ＧＨｚ）と呼ばれ
る２波が常時発信されており、Ｌ１帯にはＣ／Ａコード
とＰコードという２種類のデジタル符号があり、他方、
Ｌ２帯にはＰコードのみがある。2. Description of the Related Art GPS is currently the most popular method for determining the position on the ground. The GPS receives microwaves emitted from three or more communication satellites in orbit and determines a three-dimensional position based on a pseudo distance between the satellites. L1 for positioning from GPS satellites
Two waves called the band (1.6 GHz) and the L2 band (1.2 GHz) are transmitted at all times, and there are two types of digital codes, the C / A code and the P code, in the L1 band.
There is only a P code in the L2 band.
【０００３】また、Ｃ／Ａコードは一般に公開されてい
るが、Ｐコードは軍事用として秘密となっている。な
お、Ｃ／Ａコードのビット周期は１．０２３Ｍｂｐｓで
あり、Ｐコードのビット周期は１０．２３Ｍｂｐｓであ
る。したがって、Ｐコードを使用することにより高精度
の測位が可能となる。さらに、Ｐコードは上述したよう
にＬ１，Ｌ２両帯域にあるので、このことを利用して電
離層における電波伝搬速度の補正を行うことができ、さ
らに高精度の測位が可能となる。The C / A code is open to the public, but the P code is secret for military use. The C / A code has a bit period of 1.023 Mbps and the P code has a bit period of 10.23 Mbps. Therefore, it is possible to perform highly accurate positioning by using the P code. Furthermore, since the P code is in both the L1 and L2 bands as described above, the radio wave propagation velocity in the ionosphere can be corrected by utilizing this, and positioning with higher accuracy can be performed.
【０００４】しかしながら、前述したように、Ｐコード
は軍事用であり一般ユーザは使用することができない
し、さらに、ＧＰＳシステムはアメリカの安全保障上、
有事の際には、Ｙコードと呼ばれる秘密のコードに変換
される場合もある。このように、現在のＧＰＳシステム
は、実時間で高精度の単独測位は不可能であり、アメリ
カが有事の際に使用できなくなる可能性もある。また、
ＧＰＳはその性質上、広い場所での位置の確定を目的と
したものであり、さらに、衛星からの電波の届かない室
内では使用不可能となる。However, as described above, the P-code is for military use and cannot be used by general users, and the GPS system is not suitable for US security.
In case of an emergency, it may be converted into a secret code called Y code. As described above, the current GPS system cannot perform high-precision single positioning in real time, and there is a possibility that the GPS system cannot be used when the United States is in an emergency. Also,
Due to its nature, GPS is intended to determine the position in a wide area, and cannot be used in a room where radio waves from satellites do not reach.
【０００５】これに対し、現在、室内の位置の検出を行
う方法としては以下のようなものがある。 （１）超音波を使用する方法 超音波を発射し、その反射波が到達するまでの時間を測
定して距離を求める方法である。この方法によれば音波
の速度が遅いため比較的高精度で距離を測定できる。 （２）磁場の変化を検出する方法 室内に人工的に磁場を形成し、移動体に３次元方向の磁
場を測定できる探りコイルを装着し、磁場の３次元的な
変化から位置を検出する方法がバーチャルリアリティ
（仮想現実装置）において使用されている。 （３）漏洩電波誘導路を用いる方法 移動搬送車の移動路に沿って電波を漏洩させるケーブル
を敷設し、それを利用して移動をコントロールする方法
である。 （４）カメラによる画像処理による方法 天井等にカメラを設置して得られる複数箇所の映像から
位置を算出する方法である。 （５）スペクトル拡散方式を利用する方法On the other hand, the following methods are currently available for detecting the position in the room. (1) Method using ultrasonic wave This is a method of emitting an ultrasonic wave and measuring the time until the reflected wave arrives to obtain the distance. According to this method, since the speed of the sound wave is slow, the distance can be measured with relatively high accuracy. (2) Method of detecting changes in magnetic field A method of artificially forming a magnetic field in a room, mounting a search coil capable of measuring a magnetic field in a three-dimensional direction on a moving body, and detecting a position from a three-dimensional change in the magnetic field. Are used in virtual reality. (3) Method of using leaky radio wave guiding path This is a method of laying a cable that leaks radio waves along the moving path of a mobile carrier and using it to control movement. (4) Method of image processing by camera This is a method of calculating the position from images at a plurality of locations obtained by installing the camera on the ceiling or the like. (5) Method using spread spectrum method
【０００６】次に、電波による測位方式としてスペクト
ル拡散通信の特徴を利用するものがある。スペクトル拡
散通信方式はある帯域に制限されたスペクトルを広帯域
に拡散させて通信に用いる方式である。スペクトル拡散
通信方式に関する文献には多くのものがあるが、その一
例として、横山光雄著「スペクトル拡散通信方式システ
ム」（科学技術出版社、昭和６３年５月２０日発行）が
ある。スペクトル拡散通信方式において、送信信号のエ
ネルギーは情報伝達に必要な帯域より遥かに広い帯域に
拡散される。受信側ではスペクトル拡散に使用した符号
を用いてスペクトルの逆拡散を行い、復調する。Next, as a positioning method using radio waves, there is one that utilizes the characteristics of spread spectrum communication. The spread spectrum communication method is a method in which a spectrum limited to a certain band is spread over a wide band and used for communication. There are many literatures on spread spectrum communication systems, and one example is "Spread spectrum communication system system" by Mitsuo Yokoyama (Science and Technology Publishing Company, published on May 20, 1988). In the spread spectrum communication system, the energy of the transmission signal is spread over a band much wider than the band required for information transmission. The receiving side despreads the spectrum using the code used for spread spectrum and demodulates it.
【０００７】また、スペクトル拡散方式は現在直接拡散
方式と時間ホッピング方式に分類されているが、測位に
応用されているのは主に直接拡散方式である。直接拡散
方式はスペクトルを拡散させる信号にそれよりもはるか
に高帯域の信号を乗算させてスペクトル拡散を実現させ
る方式であり、このための拡散用の信号としては次の条
件を満足させる必要がある。 多くのユーザに信号を割り当てられるよう、信号の
種類が多いこと。 相互相関が小さいこと。 信号を確実にとらえ同期確立が容易にできるよう
に、鋭い自己相関性を持つこと。 ランダムで周期が長く、第３者による解読が困難な
こと。The spread spectrum system is currently classified into a direct spread system and a time hopping system, but the direct spread system is mainly applied to positioning. The direct spread method is a method for realizing spread spectrum by multiplying a signal that spreads the spectrum by a signal in a much higher band than that, and for this purpose, it is necessary to satisfy the following conditions as a spread signal. . A large number of signal types that can be assigned to many users. Cross-correlation is small. To have a sharp autocorrelation so that signals can be reliably captured and synchronization can be easily established. Random and long cycle, difficult for a third party to decipher.
【０００８】上述の条件を満たす拡散用符号としては疑
似雑音（ＰＮ）符号が用いられる。ＰＮ符号としてはＭ
系列符号やＧＯＬＤ符号が用いられる場合が多い。スペ
クトル拡散通信の特徴としては、 （イ）干渉や妨害を与えたり、受けたりすることが少な
い。 （ロ）信号秘匿の能力が増大する。 （ハ）傍受されにくい。 （ニ）秘話通信に適した通信システムを構成できる。 （ホ）通信と同時に距離測定や時刻同期が可能である。 （ヘ）符号分割多元接続が可能であり、システムは同時
通信を行うユーザの数が増すと上品な劣化をもたらす。 （ト）フェージング対策がたてやすくなる。A pseudo noise (PN) code is used as the spreading code satisfying the above conditions. M as a PN code
Sequence codes and GOLD codes are often used. The characteristics of spread spectrum communication are (a) little interference or interference. (B) The ability to conceal a signal increases. (C) It is hard to be intercepted. (D) A communication system suitable for confidential communication can be configured. (E) Distance measurement and time synchronization are possible at the same time as communication. (F) Code division multiple access is possible, and the system brings about an elegant deterioration as the number of users performing simultaneous communication increases. (G) Fading measures can be easily taken.
【０００９】スペクトル拡散方式はスペクトルを広帯域
に拡散させて用いるが、広帯域化により距離測定性能は
向上する。すなわち、伝送路の帯域幅が狭い場合（狭帯
域）にはパルス波形の応答は緩慢になり距離分解能は低
下するが、帯域幅が広い場合（広帯域）にはパルスの立
ち上がりは急峻となり時間分解能すなわち距離分解能が
向上する。これらの事由によりスペクトル拡散方式は距
離測定に適した方式といえる。The spread spectrum method is used by spreading the spectrum over a wide band, but the range measurement improves the distance measurement performance. That is, when the bandwidth of the transmission line is narrow (narrow band), the response of the pulse waveform becomes slow and the range resolution deteriorates, but when the bandwidth is wide (wide band), the rise of the pulse becomes steep and the time resolution, that is, Range resolution is improved. Due to these reasons, the spread spectrum method is suitable for distance measurement.
【００１０】以下の説明において、スペクトル拡散方式
を利用した測位システムを２つの方式に分類し「発信オ
ンリ方式」及び「レピータ方式」（後述）と記す。「移
動体」は位置を測定したいもの（例えば、迷子、自動搬
送車）を意味し、「移動局」は移動体に装着または設置
された受信または／および送信機能を有する装置を意味
し、「固局」は移動局の位置から移動体の位置を認識す
るためにローカルエリアに固定的に設置された装置を意
味し、「基準局」は固局の動作を制御し、また、固局か
らのデータを収集して処理して移動体の位置を決定する
装置を意味する。In the following description, the positioning system using the spread spectrum system is classified into two systems, which will be referred to as "transmission only system" and "repeater system" (described later). "Mobile" means a device whose position is desired to be measured (for example, a lost child, an automated guided vehicle), "mobile station" means a device equipped with or installed in the mobile and having a reception and / or transmission function, The "fixed station" means a device fixedly installed in the local area for recognizing the position of the moving body from the position of the mobile station, the "reference station" controls the operation of the fixed station, and It refers to a device that collects and processes data to determine the position of a mobile.
【００１１】「発信オンリ方式」は移動局が発信機能の
みを有するシステムを意味し、発信オンリ方式では、移
動体から発信された信号（識別データ）を複数の固局が
受信し、それら受信データを基に距離を測定する。この
場合、固局は移動体が何時その信号を発信したかが不明
であるため移動体と複数の固局間の相対的な時間差は測
定可能であるが、絶対的な距離の（時間）を測定するこ
とはできない。そこで、移動体の位置を知るためには３
ヵ所以上の固局で同時に受信した信号を利用し、ロラン
で用いられている双曲線航法等を用いて位置を算出する
必要がある。図４に発信オンリ方式の概念図を示す。図
４で、４１は移動局（移動体）、４２−１〜４２−４は
固局である。The "transmission-only method" means a system in which a mobile station has only a transmission function. In the transmission-only method, a plurality of fixed stations receive a signal (identification data) transmitted from a mobile unit and receive the received data. Measure the distance based on. In this case, since the mobile station cannot determine when the mobile transmitted the signal, the relative time difference between the mobile and a plurality of mobiles can be measured, but the absolute distance (time) can be calculated. It cannot be measured. Therefore, in order to know the position of the moving body, 3
It is necessary to use the signals received simultaneously at more than one fixed station and calculate the position using the hyperbolic navigation used in Loran. FIG. 4 shows a conceptual diagram of the transmission only method. In FIG. 4, 41 is a mobile station (moving body), and 42-1 to 42-4 are fixed stations.
【００１２】「レピータ方式」は移動局が受信及び送信
機能を有しているシステムであり、レピータ方式では、
固局より発信された信号を移動局が受信し、例えば、周
波数を変換して再び送信する。固局は移動局からの送信
信号を受信して当該固局の送信開始時間を基準に移動体
との間を電波が往復するに要した時間を算出し距離を算
出する。レピータ方式では固局の時間を基準として距離
を測定できるので絶対距離を測定することができる。図
５にレピータ方式の概念図を示す。図５で、移動局５１
は固局からの周波数ｆ１を周波数ｆ２に変換して固局５
２に返す。なお、図５では固局として１つの局（固局５
２）のみを示しているが、移動曲の２次元的な位置を知
るためには前述した発信オンリ方式と同様３局以上の固
局が必要である。The "repeater system" is a system in which a mobile station has a receiving and transmitting function. In the repeater system,
The mobile station receives the signal transmitted from the fixed station, converts the frequency, and transmits again. The fixed station receives the transmission signal from the mobile station, calculates the time required for the radio wave to make a round trip to and from the moving body based on the transmission start time of the fixed station, and calculates the distance. In the repeater system, the distance can be measured based on the fixed time, so that the absolute distance can be measured. FIG. 5 shows a conceptual diagram of the repeater system. In FIG. 5, the mobile station 51
Converts the frequency f1 from the fixed station to the frequency f2 and fixes the fixed station 5
Return to 2. In addition, in FIG. 5, one station (fixed station 5
Although only 2) is shown, in order to know the two-dimensional position of the moving music, it is necessary to have three or more fixed stations as in the transmission-only method described above.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）の超音波を使用する方法では、大気による減衰が
大きく長距離の測定が不可能であるという点と音速の温
度依存性が大きいという問題点があり、（２）の磁場の
変化を検出する方法では、室内に磁場を形成させるため
複数箇所にコイルを装着しなければならず、また、測定
された磁界から位置を算出するアルゴリズムが複雑であ
るという問題点があり、（３）の漏洩電波誘導路を用い
る方法では、コントロールは正確にできるが、移動範囲
はケーブルの敷設箇所に限定されること、および移動搬
送車を用いる所（たとえば工場）にそのような設備を敷
設する必要があるという問題点がある。なお、漏洩電波
を検知する代りに、移動路に白線等をひきカメラで映像
を捉えながら当該白線等をトラッキングしていく方式も
あるが、いずれにせよ移動範囲は白線等の敷設箇所に限
定される。また、（４）のカメラによる画像処理による
方法では、位置を計算するためのアルゴリズムが複雑に
なり、また、位置の決定範囲がカメラの設置箇所に限定
されるという問題点がある。However, in the method (1) of using ultrasonic waves, there is a problem that the attenuation due to the atmosphere is large and it is impossible to measure a long distance and that the speed of sound has a large temperature dependency. However, in the method of detecting a change in the magnetic field of (2), coils must be attached to a plurality of places in order to form a magnetic field in the room, and the algorithm for calculating the position from the measured magnetic field is complicated. In the method of using the leaky radio wave guide path of (3), the control can be accurately performed, but the moving range is limited to the cable laying place, and the place where the mobile carrier is used (for example, There is a problem that it is necessary to install such equipment in the factory. Note that instead of detecting leaked radio waves, there is also a method in which a white line or the like is drawn on the moving path and the white line or the like is tracked while capturing an image with a camera, but in any case, the range of movement is limited to the location where the white line is laid. It Further, in the method (4) of image processing by the camera, there is a problem that an algorithm for calculating the position becomes complicated and the position determination range is limited to the installation location of the camera.
【００１４】このほか、屋外における移動体の位置検出
方式には前述したＧＰＳシステムの他にレーダ装置を用
いる方式があるが、レーダは通常短いパルスを発射し、
この反射波が戻るまでの時間を計算して距離を算出する
が、短時間に電力を集中して放射する必要があるため、
装置が大掛かりになるという問題点がある。In addition to the GPS system described above, there is a system using a radar device as a system for detecting the position of a moving body outdoors, but the radar normally emits a short pulse,
The distance is calculated by calculating the time until this reflected wave returns, but since it is necessary to concentrate and radiate electric power in a short time,
There is a problem that the device becomes large-scale.
【００１５】以上述べたように、上記従来の方式では、
室内における移動体の位置検出はかなり大規模な設備の
導入を必要としたり、位置を計算するための演算量が大
規模になるという不都合がある。As described above, in the above conventional method,
Detecting the position of a moving object in a room requires the installation of a fairly large-scale facility and has the disadvantage that the amount of calculation for calculating the position becomes large.
【００１６】次に、スペクトル拡散方式を用いた測位方
式では絶対距離を知るためにはレピータ方式が適してい
るが、レピータ方式は前述したように移動局毎に固局か
らの受信周波数を異なる周波数に変換して固局に返す方
式であることから各移動体の数だけ周波数帯域を必要と
するので、移動体通信用に割り当てられた制限内の周波
数帯域内では移動体の数に制限があるという問題点があ
り、これを解決するために定められた帯域を細分した場
合は移動体１台当たりの使用可能帯域が狭くなり距離分
解能が低下するという問題点が生じる。Next, in the positioning system using the spread spectrum system, the repeater system is suitable for knowing the absolute distance. As described above, the repeater system is a frequency in which the reception frequency from the fixed station differs for each mobile station. The number of mobile units is limited within the frequency band within the limit allocated for mobile communication because it requires a frequency band equal to the number of each mobile unit because it is converted to and returned to the fixed station. However, if the band determined in order to solve this problem is subdivided, the usable band per mobile unit becomes narrow, and the range resolution deteriorates.
【００１７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、スペクトル拡散方式を用いた測位方式
のうちレピータ方式において、距離分解能を低下させる
ことなく複数の移動体を認識できる測位システムを提供
することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and a positioning system capable of recognizing a plurality of moving objects in a repeater method among positioning methods using a spread spectrum method without lowering the distance resolution. The purpose is to provide.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに第１の発明の測位システムは、移動体と共にあって
該移動体に付属する移動局が固局から送信された信号を
処理して固局に対し信号を送出し、移動局からの送信信
号を受信した固局が該固局の時計を基準として当該移動
局と固局の間の電波往復時間を測定する、スペクトル拡
散方式による測距システムにおいて、各移動局が付属す
る移動体を識別するための固有のＰＮ符号を有し、固局
からの信号を受信したとき、自局に固有のＰＮ符号を含
む信号を受信した場合にのみ同じＰＮ符号または周波数
変換されたＰＮ符号を含む拡散信号を応答信号として固
局に送出する複数の移動局と、各移動局の識別用ＰＮ符
号をキャリア信号と共に各移動局に対し、時系列的に順
次送出する固局と、を有し、固局から順次、時系列的に
送出される信号に対し各移動局から順次送出される前記
応答信号により複数の移動体を識別してそれらの位置を
測定する、ことを特徴とする。In order to achieve the above object, in the positioning system of the first invention, a mobile station which is associated with a mobile unit and which is attached to the mobile unit processes a signal transmitted from a fixed station. By transmitting the signal to the fixed station, and the fixed station receiving the transmission signal from the mobile station measures the round trip time between the mobile station and the fixed station based on the clock of the fixed station. In the ranging system, each mobile station has a unique PN code for identifying the attached mobile unit, and when a signal from a fixed station is received, a signal including the PN code unique to the own station is received. , A plurality of mobile stations that send a spread signal containing the same PN code or a frequency-converted PN code as a response signal to a fixed station, and an identification PN code of each mobile station together with a carrier signal for each mobile station. With a fixed station that transmits sequentially in sequence A plurality of mobile bodies are identified and their positions are measured by the response signals sequentially transmitted from each mobile station in response to the signals sequentially transmitted in a time series from the fixed station. To do.
【００１９】第２の発明は上記第１の発明の測位システ
ムにおいて、移動局が固局からのＰＮ符号と自局固有の
ＰＮ符号との一致判定を行うマッチドフィルタを含むこ
とを特徴とするA second invention is characterized in that, in the positioning system according to the first invention, the mobile station includes a matched filter for determining a match between the PN code from the fixed station and the PN code unique to the mobile station.
【００２０】第３の発明は上記第２の発明の測位システ
ムにおいて、移動局が、固局からの信号を受信した移動
局の固局に対する応答信号の送出制御をマッチドフィル
タからの出力信号の値に基づいて行うスイッチング回路
を含むことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the positioning system according to the second aspect, the mobile station controls the transmission of a response signal to the fixed station of the mobile station which has received the signal from the fixed station, and the value of the output signal from the matched filter. It is characterized in that it includes a switching circuit based on.
【００２１】第４の発明は上記第２の発明の測位システ
ムにおいて、マッチドフィルタとしてコンボルバを用い
ることを特徴とする。A fourth invention is characterized in that, in the positioning system of the second invention, a convolver is used as a matched filter.
【００２２】[0022]
【作用】上記構成により本発明の測位システムは、固局
から時系列的に順次各移動局毎の固有のＰＮ符号に対応
する信号を送出し、移動局側では自局に固有のＰＮ符号
を受信したときにだけ応答するので移動体通信用に割当
てられた制限内の周波数帯域内で定められた帯域を細分
することなく移動局との応答ができる。従って、距離分
解能を低下させることなく複数の移動体を認識したり移
動体の位置を検出することができる。With the above structure, the positioning system of the present invention sequentially outputs the signals corresponding to the unique PN code of each mobile station from the fixed station in time series, and the mobile station transmits the unique PN code of its own station. Since it responds only when received, it can respond to the mobile station without subdividing the band defined within the frequency band within the limit assigned for mobile communication. Therefore, it is possible to recognize a plurality of moving bodies and detect the positions of the moving bodies without deteriorating the distance resolution.
【００２３】[0023]
【実施例】図１は本発明の測位システムを構成する移動
局の一実施例の構成を示すブロック図であり、１１は受
信アンテナ、１２はＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、１
３は増幅器、１４は第１の周波数変換部、１５はスイッ
チング回路、１６はマッチドフィルタ、１８は第２の周
波数変換部、２０は送信用アンテナである。なお、マッ
チドフィルタ１６はデジタルまたはアナログのマッチド
フィルタであり、アナログのマッチドフィルタとしては
ＳＡＷマッチドフィルタがある。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a mobile station that constitutes the positioning system of the present invention. 11 is a receiving antenna, 12 is a BPF (band pass filter), and 1 is a receiving antenna.
3 is an amplifier, 14 is a first frequency converter, 15 is a switching circuit, 16 is a matched filter, 18 is a second frequency converter, and 20 is a transmitting antenna. The matched filter 16 is a digital or analog matched filter, and an SAW matched filter is an analog matched filter.
【００２４】本発明の測位システムは図５に示したよう
に固局と移動局からなるレピータ方式によるものであ
り、固局は前述したように３局以上、また、移動局は１
局或いは複数の局からなる。また、固局と図１の移動局
（複数）との間の送受信信号はＰＮ符号で、拡散されて
おり、各移動局は移動体を識別するために固有のＰＮ符
号を有しているものとする。As shown in FIG. 5, the positioning system of the present invention is based on a repeater system consisting of fixed stations and mobile stations. As mentioned above, there are three or more fixed stations and one mobile station.
A station or multiple stations. In addition, a transmission / reception signal between a fixed station and a plurality of mobile stations in FIG. 1 is spread by a PN code, and each mobile station has a unique PN code for identifying a mobile body. And
【００２５】図１で、固局から送出された拡散信号（Ｐ
Ｎ符号）は移動局１０の受信アンテナ１１で受信され、
ＢＰＦ１２、増幅器１３を経て第１の周波数変換部１４
で周波数変換され復元されてスイッチング回路１５及び
マッチドフィルタ１６に入力する。マッチドフィルタ１
６は移動局固有のＰＮ符号に受信信号（ＰＮ符号）が一
致した時にのみ出力する。このマッチドフィルタ１６か
らの出力信号を制御信号としてスイッチング回路１５に
入力する。スイッチング回路１５はマッチドフィルタ１
６の出力信号を受けて当該移動局に固有のＰＮ符号と受
信信号が一致したときのみ、ＯＮ状態となり受信信号を
通過させる。この出力信号は第２の周波数変換部１８で
変換され増幅器１９で増幅されて送信用アンテナ２０を
介して拡散信号として送出される。In FIG. 1, the spread signal (P
N code) is received by the receiving antenna 11 of the mobile station 10,
The first frequency converter 14 via the BPF 12 and the amplifier 13.
The frequency is converted and restored by and input to the switching circuit 15 and the matched filter 16. Matched filter 1
6 is output only when the received signal (PN code) matches the PN code unique to the mobile station. The output signal from the matched filter 16 is input to the switching circuit 15 as a control signal. The switching circuit 15 is the matched filter 1
Only when the PN code peculiar to the mobile station and the received signal coincide with each other upon receiving the output signal of No. 6, the ON state is set and the received signal is passed. This output signal is converted by the second frequency converter 18, amplified by the amplifier 19, and transmitted as a spread signal via the transmitting antenna 20.
【００２６】図２は本発明の測位システムを構成する移
動局の他の実施例の構成を示すブロック図であり、受信
アンテナ１１〜スイッチング回路１５、及び第２の周波
数変換部１８〜送信用アンテナ２０の構成は図１の移動
局と同様であるが、マッチドフィルタとしてプログラム
可能なマッチドフィルタであるコンボルバ１６’をマッ
チドフィルタとした点および当該移動局に固有のＰＮ符
号を発生するＰＮ符号発生器を有する点が図１の移動局
と異なる。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the mobile station which constitutes the positioning system of the present invention. The receiving antenna 11 to the switching circuit 15 and the second frequency converter 18 to the transmitting antenna. The configuration of 20 is the same as that of the mobile station of FIG. 1, except that the convolver 16 ′ which is a programmable matched filter as a matched filter is used as a matched filter, and a PN code generator that generates a PN code unique to the mobile station. Is different from the mobile station in FIG.
【００２７】図２で、固局から送出された拡散信号（Ｐ
Ｎ符号）は移動局１０の受信アンテナ１１で受信され、
ＢＰＦ１２、増幅器１３を経て第１の周波数変換部１４
で周波数変換されてスイッチング回路１５及びマッチド
フィルタ１６に入力する。コンボルバ１６’はＰＮ符号
発生器１７で生成された当該移動局固有のＰＮ符号と同
じＰＮ符号が入力されたときに出力する。この時、入力
したＰＮ符号と時間反転したＰＮ符号をコンボルバ１
６’の参照信号としてＰＮ符号発生器１７から入力す
る。コンボルバ１６’の出力信号を制御信号としてスイ
ッチング回路１５に入力しスイッチング回路１５に入力
する受信信号のうちから当該移動局に固有のＰＮ符号を
選択出力し、第２の周波数変換部１８で変調して増幅器
１９で増幅し送信用アンテナ２０を介して拡散信号とし
て送出する。このコンボルバ１６’の出力信号を制御信
号としてスイッチング回路１５に入力する。スイッチン
グ回路１５はコンボルバ１６’の出力信号を受けて当該
移動局に固有のＰＮ符号と受信信号が一致したときの
み、ＯＮ状態となり受信信号を通過させる。この出力信
号は第２の周波数変換部１８で変換され増幅器１９で増
幅されて送信用アンテナ２０を介して拡散信号として送
出される。なお、図１，図２では増幅器１９の前に第２
の周波数変換部１８を設けているが、送受信信号間で混
信のおそれがない場合には第２の周波数変換部１８を省
略できる。上述したように本発明では移動局固有のＰＮ
符号と受信信号のＰＮ符号が一致した場合のみ固局に応
答するよう構成されている。In FIG. 2, the spread signal (P
N code) is received by the receiving antenna 11 of the mobile station 10,
The first frequency converter 14 via the BPF 12 and the amplifier 13.
The frequency is converted by and input to the switching circuit 15 and the matched filter 16. The convolver 16 'outputs when the same PN code as the PN code unique to the mobile station generated by the PN code generator 17 is input. At this time, the input PN code and the time-reversed PN code are used for the convolver 1
It is input from the PN code generator 17 as a 6'reference signal. The output signal of the convolver 16 'is input to the switching circuit 15 as a control signal, and the PN code unique to the mobile station is selected and output from the received signals input to the switching circuit 15, and is modulated by the second frequency converter 18. It is amplified by the amplifier 19 and transmitted as a spread signal via the transmitting antenna 20. The output signal of the convolver 16 'is input to the switching circuit 15 as a control signal. The switching circuit 15 receives the output signal of the convolver 16 ′ and becomes the ON state to pass the received signal only when the PN code unique to the mobile station and the received signal match. This output signal is converted by the second frequency converter 18, amplified by the amplifier 19, and transmitted as a spread signal via the transmitting antenna 20. In addition, in FIG. 1 and FIG.
Although the frequency conversion unit 18 is provided, the second frequency conversion unit 18 can be omitted if there is no risk of interference between transmitted and received signals. As described above, in the present invention, the PN unique to the mobile station
It is configured to respond to the fixed station only when the code and the PN code of the received signal match.
【００２８】次に、図３により本発明に基づき複数の移
動体を認識するための移動局及び固局の動作について説
明する。なお、図３で移動局の数を４局としているが説
明上の便宜によるものであり移動局の数は４局に限定さ
れない。図３で、移動局３１−１〜３１−４はそれぞれ
ＰＮ１，ＰＮ２，ＰＮ３，ＰＮ４の固有の符号を有して
いるものとする。固局３２は図に示すように時系列的に
ＰＮ１からＰＮ４までの符号をキャリアにのせて送信す
る。移動局３１−１はＰＮ１の識別符号を有しており、
時刻Ｔ１に送信されたＰＮ１の符号に適合するので固局
に信号を返送する。この時、他の移動局３１−２〜３１
−３は（ＰＮ符号が一致しないので）マッチドフィルタ
からの出力がないために信号を送出しない。次いで、時
刻Ｔ２には固局３２はＰＮ２の信号を全ての移動局に対
し発信するが、この時に返信するのは移動局３１−２だ
けである。以下、他の局についても同様の動作を繰り返
す。このようにして、固局は自局が送信した符号に対し
て応答する移動局を探索することができるので、複数の
移動局（すなわち移動局を装着若しくは設置した複数の
移動体）を識別することが可能となる。また、同時に送
信信号と返信信号の送受信時間差を測定することによ
り、固局と識別した移動体の距離を求めることができ
る。従って、そのような固局を複数設置することにより
複数の移動体の位置を検出することができる。Next, the operation of the mobile station and the fixed station for recognizing a plurality of mobile objects according to the present invention will be described with reference to FIG. Although the number of mobile stations is four in FIG. 3, this is for convenience of description and the number of mobile stations is not limited to four. In FIG. 3, it is assumed that the mobile stations 31-1 to 31-4 have unique codes PN1, PN2, PN3, and PN4, respectively. The fixed station 32 transmits the codes PN1 to PN4 on a carrier in time series as shown in the figure. The mobile station 31-1 has an identification code of PN1,
Since it matches the code of PN1 transmitted at time T1, the signal is returned to the fixed station. At this time, the other mobile stations 31-2 to 31
-3 does not output a signal because there is no output from the matched filter (since the PN codes do not match). Next, at time T2, the fixed station 32 transmits the signal of PN2 to all the mobile stations, but only the mobile station 31-2 returns at this time. Hereinafter, the same operation is repeated for other stations. In this way, the fixed station can search for a mobile station that responds to the code transmitted by the fixed station, and thus identify a plurality of mobile stations (that is, a plurality of mobile bodies equipped with or installed mobile stations). It becomes possible. Further, by simultaneously measuring the transmission / reception time difference between the transmission signal and the reply signal, the distance of the mobile body identified as the fixed station can be obtained. Therefore, the positions of a plurality of moving bodies can be detected by installing a plurality of such fixed stations.
【００２９】〈応用例１〉；迷子探しシステム／位置緊
急報知システム 例えば、アミューズメントセンター等で迷子になったり
仲間とはぐれたような場合に位置を知る方法として、Ｇ
ＰＳ送受信装置（移動局）の応用が考えられるが、装置
規模が大きいため携帯用には適さない。これに対し本発
明の移動局は小型であり、バッジぐらいの大きさにして
装着可能に形状を構成できるので、場内数箇所に固局を
設置し、入場者（特に子供）にバッジ型移動局を各自装
着させるようにすれば迷子が生じた場合には固局からの
信号に応答してバッジ型移動局から発信される信号から
迷子の位置を容易に知ることができる。また、スキー場
等で怪我をして動けなくなった場合等には自分の位置を
救急隊に知らせる手段がないがスキーヤーが上述のよう
な携帯用の移動局（電波発信装置）を携帯し緊急時に緊
急コード（移動局の固有コード）を発信するとスキー場
周辺の数箇所に設けた固局がその電波を受信して基準局
が、その位置を判定し、救助隊に知らせるよう構成でき
る。<Application Example 1> Lost Child Search System / Position Emergency Notification System For example, as a method of knowing the position when a child gets lost or is separated from a friend at an amusement center, G
Application of a PS transceiver (mobile station) can be considered, but it is not suitable for portable use because of the large scale of the device. On the other hand, the mobile station of the present invention is small and can be configured to have a size of a badge so that it can be worn. Therefore, fixed stations are installed at several places in the hall, and badge-type mobile stations are provided to visitors (especially children). If a child is lost, the position of the child can be easily known from the signal transmitted from the badge type mobile station in response to the signal from the fixed station. In addition, if there is no way to inform the ambulance team of their position if they get stuck due to an injury at a ski resort, etc., but the skier carries the above-mentioned portable mobile station (radio wave transmission device) in an emergency. When an emergency code (unique code for a mobile station) is transmitted, a fixed station provided at several places around the ski area receives the radio wave, and the reference station can determine its position and notify the rescue team.
【００３０】〈応用例２〉；移動体コントロール 代表的な例として工場における移動搬送車のコントロー
ルが挙げられる。本発明では移動体の移動範囲が誘導路
などで制限されないので、融通性のある工場レイアウト
が可能となる。<Application 2>: Control of mobile unit A typical example is control of a mobile carrier in a factory. In the present invention, since the moving range of the moving body is not limited by the taxiway or the like, a flexible factory layout is possible.
【００３１】〈応用例３〉；農業用ロボットのコントロ
ール 農業の生産コスト低下の一つの方向として大規模な機械
化の促進があるが、この分野でも本発明の測位システム
を応用して効果を上げることができる。例えば、米作の
場合の田植えの機械化は田植え機により旧来より向上し
ているが、田植え機の運転には人出を要している。これ
に対し、完全自動化を行うには田植え機の位置を正確に
検出し、これをコントロールすることが必要である。Ｇ
ＰＳを用いてもこのような位置の制御は可能であるが、
前述したように有事の場合に役立たなくなることを前提
としているので産業用としては不適切である。しかしな
がら、本発明の測位システムによればそのような危険性
がなく安定的に用いることができる。また、大規模化に
伴い飛行機等による種籾や農薬の散布も広範囲に行われ
る可能性があるが、この場合にも目標位置の正確な把握
と飛行コースのコントロールが必要となるので、本発明
の測位システムを適用できる。<Application Example 3> Control of agricultural robots One of the ways to reduce agricultural production costs is to promote large-scale mechanization. In this field as well, the positioning system of the present invention can be applied to improve the effect. You can For example, the mechanization of rice planting in the case of rice cultivation has been improved by the rice planting machine compared with the past, but the operation of the rice planting machine requires labor. On the other hand, in order to perform full automation, it is necessary to accurately detect the position of the rice transplanter and control it. G
Such position control is possible using PS,
As mentioned above, it is unsuitable for industrial use because it is assumed that it will be useless in an emergency. However, the positioning system of the present invention can be used stably without such a risk. Further, with the increase in scale, it is possible that the seeds and pesticides are sprayed over a wide area by an airplane or the like, but in this case as well, it is necessary to accurately grasp the target position and control the flight course. A positioning system can be applied.
【００３２】〈応用例４〉；放牧用 畜産分野での大規模化の一例として本発明の測位システ
ムを用いた牧畜管理、例えば、放牧している牛に識別可
能な発信機（移動局）を装着することにより、広い牧場
でもどの牛がどこにいるかを知ることができる。<Application Example 4>; For grazing As an example of increasing the scale in the field of livestock farming, livestock management using the positioning system of the present invention, for example, a transmitter (mobile station) that can be identified by grazing cattle is used. By wearing it, you can know which cow is where on a large farm.
【００３３】〈応用例５〉；バーチャルリアリティ（仮
想現実感）用位置検出装置 バーチャルリアリティは被験者にあたかも別の世界にい
るかのような体験を得させるシステムであり、コンピュ
ータ技術の応用分野の一つである。バーチャルリアリテ
ィでは被験者の頭部にゴーグル装置（例えば、ヘッドマ
ウントディスプレイ）を装着させ人の視野を制限してコ
ンピュータが作成した画像を認識させて仮想体験をさせ
るが、ゴーグル装置を装着すると外界を見ることができ
ないため、被験者の運動を何等かの形で検出して、被験
者にフィードバックする必要がある。なかでも空間にお
ける人間の位置を検出するには前述した超音波や磁界の
検出による方法が用いられているがこれらの方法では設
備の導入や検出範囲の点で問題が指摘されている。この
ような場合、本発明の測位システムを適用することによ
り簡単にしかも検出範囲に少ない制限で人間の位置を検
出することができる。<Application Example 5>: Position detecting device for virtual reality Virtual reality is a system that allows a subject to experience as if they were in another world, and is one of the application fields of computer technology. Is. In virtual reality, a subject's head is equipped with a goggle device (for example, a head-mounted display) to limit the field of view of a person to recognize a computer-generated image for a virtual experience. Therefore, it is necessary to detect the subject's movement in some form and feed it back to the subject. Above all, the above-mentioned methods based on the detection of ultrasonic waves and magnetic fields are used to detect the position of a person in space, but these methods have been pointed out to have problems in terms of equipment installation and detection range. In such a case, by applying the positioning system of the present invention, the human position can be detected easily and with a limited detection range.
【００３４】〈応用例６〉；障害者用位置検出装置 例えば、視覚障害者に自分の位置及び方向並びに目標か
らの距離等を音声装置を介して知らせるような障害者用
補助情報システムの一環として本発明の測位システムを
用いることができる。具体例として、障害者がバッジ状
の移動局を装着し移動局からの電波を固局が受信してそ
の障害者がどこにおりどの方向に移動しようとしている
かを基準局のコンピュータで判定して、障害者のいる周
りの地理情報と照合してその結果を障害者の装着する移
動局に送信し、移動局に設けられている音声装置を介し
て情報を障害者に伝達するよう構成できる。これにより
視覚障害者の場合には、例えば、商店街などの狭いエリ
アにおいてどのような店が、自分のいる位置からどの方
向にどのくらいの距離にあるかを知ることができ、また
は、横断歩道がどの方向にあるかを知ることができる。<Application 6>; Position detecting device for disabled persons For example, as a part of an auxiliary information system for disabled persons, which informs the visually impaired person of his / her position and direction, distance from a target, etc. through a voice device. The positioning system of the present invention can be used. As a specific example, a person with a disability wears a badge-shaped mobile station, and the radio station receives radio waves from the mobile station to determine where and in what direction the person with a disability is going to move, and the computer of the reference station determines It can be configured to collate the geographical information around the person with the disability, transmit the result to the mobile station worn by the person with the disability, and transmit the information to the person with the disability via a voice device provided in the mobile station. This allows visually impaired people to know what kind of store is in a narrow area such as a shopping district, in what direction and from what position they are, or if a pedestrian crossing is You can know which direction it is.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上説明したように本発明の測位システ
ムによれば、固局から時系列的に順次各移動局毎の固有
のＰＮ符号に対応する信号を送出し、移動局側では自局
に固有のＰＮ符号を受信したときにだけ応答するので移
動体通信用に割り当てられた制限内の周波数帯域内で定
められた帯域を細分することなく移動局との応答ができ
る。従って、距離分解能を低下させることなくローカル
エリアにおける複数の移動体を認識したり移動体の位置
を検出することができる。As described above, according to the positioning system of the present invention, a fixed station sequentially outputs a signal corresponding to a unique PN code of each mobile station in a time series, and the mobile station side transmits its own station. Since it responds only when it receives a PN code unique to the mobile station, it can respond to the mobile station without subdividing the band defined within the frequency band within the limit allocated for mobile communication. Therefore, it is possible to recognize a plurality of moving objects in the local area and detect the position of the moving object without deteriorating the distance resolution.
【図１】本発明の測位システムを構成する移動局の一実
施例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a mobile station that constitutes the positioning system of the present invention.
【図２】本発明の測位システムを構成する移動局の他の
実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of a mobile station that constitutes the positioning system of the present invention.
【図３】本発明に基づく複数の移動体を認識するための
移動局及び固局の動作の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of operations of a mobile station and a fixed station for recognizing a plurality of mobile objects according to the present invention.
【図４】スペクトル拡散方式を利用した測位方式の一方
式である発信オンリ方式の概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of a transmission only method, which is one of positioning methods using a spread spectrum method.
【図５】スペクトル拡散方式を利用した測位方式の一方
式であるレピータ方式の概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of a repeater method, which is one of positioning methods using a spread spectrum method.
１０，１０’，３１−１〜３１−４，４１，５１ 移動
局 １５ スイッチング回路 １６ マッチドフィルタ １６’コンボルバ（マッチドフィルタ） １７ ＰＮ符号発生器 ３１，４２−１〜４２−４，５２ 固局10, 10 ', 31-1 to 31-4, 41, 51 Mobile station 15 Switching circuit 16 Matched filter 16' Convolver (matched filter) 17 PN code generator 31, 42-1 to 42-4, 52 Fixed station
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6246895AJPH0886855A (en) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | Positioning system |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6246895AJPH0886855A (en) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | Positioning system |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886855Atrue JPH0886855A (en) | 1996-04-02 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6246895APendingJPH0886855A (en) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | Positioning system |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0886855A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10253741A (en)* | 1997-03-07 | 1998-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | Radio positioning system |
| JP2001083231A (en)* | 1999-09-16 | 2001-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | Location information system |
| WO2001062031A1 (en)* | 2000-02-16 | 2001-08-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Communication terminal apparatus and radio communication method |
| JP2001513891A (en)* | 1997-02-27 | 2001-09-04 | トラクス，インコーポレイテッド | Tracking system for multiple objects in a specific area |
| JP2004203105A (en)* | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | Railroad crossing control system |
| JP2018522232A (en)* | 2015-06-15 | 2018-08-09 | ヒューマティクス コーポレイション | High precision time-of-flight measurement system for industrial automation |
| US10992024B2 (en) | 2015-12-17 | 2021-04-27 | Humatics Corporation | Radio-frequency localization techniques and associated systems, devices, and methods |
| US11237263B2 (en) | 2015-06-15 | 2022-02-01 | Humatics Corporation | High-precision time of flight measurement systems |
| CN117008053A (en)* | 2023-07-03 | 2023-11-07 | 电子科技大学 | Underwater radiation-resistant magnetic induction positioning communication device and signal processing method |
| US12080415B2 (en) | 2020-10-09 | 2024-09-03 | Humatics Corporation | Radio-frequency systems and methods for co-localization of medical devices and patients |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001513891A (en)* | 1997-02-27 | 2001-09-04 | トラクス，インコーポレイテッド | Tracking system for multiple objects in a specific area |
| JPH10253741A (en)* | 1997-03-07 | 1998-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | Radio positioning system |
| JP2001083231A (en)* | 1999-09-16 | 2001-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | Location information system |
| WO2001062031A1 (en)* | 2000-02-16 | 2001-08-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Communication terminal apparatus and radio communication method |
| JP2004203105A (en)* | 2002-12-24 | 2004-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | Railroad crossing control system |
| US11237263B2 (en) | 2015-06-15 | 2022-02-01 | Humatics Corporation | High-precision time of flight measurement systems |
| JP2018522232A (en)* | 2015-06-15 | 2018-08-09 | ヒューマティクス コーポレイション | High precision time-of-flight measurement system for industrial automation |
| US10992024B2 (en) | 2015-12-17 | 2021-04-27 | Humatics Corporation | Radio-frequency localization techniques and associated systems, devices, and methods |
| US11050133B2 (en) | 2015-12-17 | 2021-06-29 | Humatics Corporation | Polarization techniques for suppression of harmonic coupling and associated systems, devices, and methods |
| US11177554B2 (en) | 2015-12-17 | 2021-11-16 | Humatics Corporation | Chip-scale radio-frequency localization devices and associated systems and methods |
| US11050134B2 (en) | 2015-12-17 | 2021-06-29 | Humatics Corporation | Radio-frequency localization techniques and associated systems, devices, and methods |
| US11688929B2 (en) | 2015-12-17 | 2023-06-27 | Humatics Corporation | Radio-frequency localization techniques and associated systems, devices, and methods |
| US12080415B2 (en) | 2020-10-09 | 2024-09-03 | Humatics Corporation | Radio-frequency systems and methods for co-localization of medical devices and patients |
| CN117008053A (en)* | 2023-07-03 | 2023-11-07 | 电子科技大学 | Underwater radiation-resistant magnetic induction positioning communication device and signal processing method |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6895333B2 (en) | High-precision 3D position-finding system | |
| CA2384383C (en) | Method and apparatus for determining the position of a mobile communication device using low accuracy clocks | |
| Ureña et al. | Acoustic local positioning with encoded emission beacons | |
| US10591592B2 (en) | High-precision time of flight measurement systems | |
| KR20180044257A (en) | High precision flight time measurement system | |
| US7626546B2 (en) | Methods and systems for detection and location of multiple emitters | |
| Pahlavan et al. | An overview of wireless indoor geolocation techniques and systems | |
| US5790076A (en) | Tracking sensor specially for computer applications | |
| JPH08211141A (en) | Positioning system | |
| Hu et al. | LTrack: A LoRa-based indoor tracking system for mobile robots | |
| US6762721B2 (en) | Urban terrain geolocation system | |
| US20040012524A1 (en) | System for determining the position of an object | |
| Sharp et al. | Wireless Positioning: Principles and Practice | |
| JPH0886855A (en) | Positioning system | |
| Ahmad et al. | Current technologies and location based services | |
| EP4004578A1 (en) | Technologies for cooperative positioning | |
| Deepika et al. | Design & development of location identification using RFID with WiFi positioning systems | |
| RU2444756C1 (en) | Detection and localisation method of air objects | |
| Ismail et al. | Comparison of wireless sensor node localisation between trilateration and multi-lateration methods using rssi | |
| Falletti et al. | SAM LOST smart antennas-based movable localization system | |
| Gowtham et al. | Interactive Voice & IOT Based Route Navigation System For Visually Impaired People Using Lifi | |
| García et al. | Link budget for low bandwidth and coded ultrasonic indoor location systems | |
| JP4555817B2 (en) | Object positioning system and method using the same | |
| Garcia-Molina et al. | Cloud-based localization of GNSS jammers | |
| Fuller | Tutorial on location determination by rf means |