JP4854699B2 - 無線通信端末、無線測位システム、照明システム、空調システム、及び駐車場管理システム - Google Patents

Description

本発明は、無線信号を用いて無線通信端末間の距離を求める無線通信端末、無線測位システム、照明システム、空調システム、及び駐車場管理システムに関する。

電波を利用して無線通信端末間の距離を計測する方法として、電波の到達時間を利用したものや受信電波強度を利用したものが知られている。
例えば『送信元と受信先の間でのパケット送信及びその応答手続を利用して測距・測位する。』ことを目的とした技術として、『無線機１が通信相手である無線機２にパケットを送信したとき、無線機２側はパケット検出時から単位時間の整数倍の時間経過後に必ずパケットを送信する。無線機１は自身がパケットを送信してから無線機２のパケットを検出するまでの時間をカウンタで計測し、無線機２のパケット検出から送信までの時間と無線機１自身の処理時間を計測時間から差し引いた時間を、通信相手である無線機２との伝搬距離に換算して測距を実現する。』というものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、例えば『マルチパス環境において、効率的および高精度に移動体の位置を検出する。』ことを目的とした技術として、『複数の互いに異なったアンテナ位置において送受可能な無線通信手段を含む移動局と、該移動局の備える無線通信手段との間で無線通信する基地局と、上記無線通信手段と基地局との間で往復する複数の無線信号をそれぞれ受信する複数の無線受信装置と、上記複数の無線受信装置により測定された上記受信に関する時刻と、上記それぞれの無線受信装置の位置と、上記基地局の位置とから、上記移動局の位置を検出するサーバとからなる無線位置検出システム。』というものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２５８００９号公報（要約） 特開２００５−１１７４４０号公報（要約）

一般に、電波を利用して無線通信端末間の距離を計測する測距・測位システムを、屋内等、電波を反射する壁面のある環境で利用する場合、無線通信端末間で直接送受信される直接波の他に、反射により電波が回り込んで到達するマルチパスと呼ばれる電波を受信することにより、計測される距離精度が悪くなる、という問題点があった。

例えば、電波の到達時間を利用して距離を計測する方法では、直接波が受信できずマルチパスの電波のみを受信してしまうと到達時間が遅延するため、実際の距離より長く計測されてしまう。また、受信電波強度を利用して距離を計測する方法では、直接波およびマルチパスの電波の干渉により、強度を強めたり弱めたりするため、位置によって距離精度が変動してしまう。

このようなマルチパスによる影響を低減するための方法として、例えば上記特許文献２の方法では、複数のアンテナを用いることにより、マルチパス特性の異なる信号を受信することで、マルチパスによる影響を平滑化している。
しかしながら、マルチパスの発生しやすい状況では、どのアンテナに対してもマルチパスの影響があり、依然として誤差が大きい、という問題点があった。また、アンテナと送受信手段を複数備えるため、コストが高くなる、という問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、マルチパスによる影響を低減し、測距精度を向上させることができる無線通信端末、無線測位システム、照明システム、空調システム、及び駐車場管理システムを得るものである。

本発明における無線通信端末は、無線信号を送受信する機能を有する複数の無線通信端末によって構成され、前記無線信号の送信から当該無線信号の応答を受信するまでの時間及び前記無線信号の受信電波強度の少なくとも一方に基づいて、前記無線通信端末間の距離を求める無線測距システムにおける無線通信端末であって、表側、裏側、及び側面側において電波を放射する指向性を有し、少なくとも一方向の電波の放射を遮蔽する遮蔽部材を設けることで所定方向の指向性を強めて、前記無線信号を送受信するアンテナを備え、前記アンテナは、当該無線通信端末を構成する金属部材上、又は当該無線通信端末を搭載する機器を構成する金属部材上に配置され、該金属部材を前記遮蔽部材として用いることで、該金属部材側に放射する電波が遮蔽され、前記金属部材のない側の指向性が強まるものである。

本発明は、所定方向に指向性を有し、無線信号を送受信するアンテナを備えたので、測距誤差の要因となるマルチパスによる電波の受信が起こりにくくなり、測距精度を向上させることができる。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における無線通信端末の構成を示す構成図である。図１において、無線通信端末１０１は、無線信号を送受信する誘電体アンテナ１１２と、無線通信手段１１３とから構成される。誘電体アンテナ１１２の裏側には、電波を遮蔽する遮蔽部材である金属シート１１４を備える。

誘電体アンテナ１１２は、その表側、裏側、及び側面側において電波を放射する指向性を有するものである。そして金属シート１１４によって、誘電体アンテナ１１２の金属シート１１４側（裏側）には電波が放射されず、金属シート１１４のない表側へ電波が放射され、無線通信端末１０１の誘電体アンテナ１１２の表側方向の指向性が強まることとなる。尚、金属シート１１４は、電波を遮蔽するものであれば良く、金属部材に限らず任意の材料を用いることができる。

無線通信端末１０１は無線信号を送受信する機能を有する。そして、複数の無線通信端末１０１により無線測距システムを構成する。本実施の形態１における無線測距システムは、無線信号の送信から当該無線信号の応答を受信するまでの時間に基づいて無線通信端末１０１間の距離を求めるものである。

図２は実施の形態１における被測距端末の構成を示す構成図である。図２において、測距の対象となる無線通信端末１０１である被測距端末１０２においては、無線通信手段１１３は、無線通信を行う通信手段２１１と、測距要求信号を送信する測距要求送信手段２１４と、測距要求信号を送信してから測距応答信号（後述）を受信するまでの時間（以下「応答時間」という。）を計測する応答時間計測手段２１３と、応答時間に基づいて測距応答信号を送信した測距端末１０３（後述）と当該被測距端末１０２との距離を算出する距離算出手段２１２とを備えるものである。

図３は実施の形態１における測距端末の構成を示す構成図である。図３において、測距のための無線信号を送受信する無線通信端末１０１である測距端末１０３においては、無線通信手段１１３は、無線通信を行う通信手段３１１と、被測距端末１０２からの測距要求信号に対して測距応答信号を生成して送信する測距応答送信手段３１２とを備える。

図４は実施の形態１における測距動作を示す図解図である。
次に、図４により被測距端末１０２と測距端末１０３とによる測距の動作について説明する。
被測距端末１０２は、測距を開始すると、測距要求送信手段２１４により測距端末１０３に対して測距要求信号を送信する（Ｓ４０１）。測距端末１０３は測距要求信号を受信すると、測距応答送信手段３１２により送信元の被測距端末１０２に対して測距応答信号を送信する（Ｓ４０２）。被測距端末１０２は測距応答信号を受信すると、応答時間計測手段２１３により測距要求信号の送信から測距応答信号の受信までの時間（応答時間）を取得する（Ｓ４０３）。この応答時間の計測の方法は、例えば測距要求信号の送信時にカウンタによる計時を開始し、測距応答信号の受信時にカウンタによる計時の値を読み取ることなどにより行う。

被測距端末１０２は応答時間を取得すると、距離算出手段２１２により、測距端末１０３と当該被測距端末１０２との間の距離を算出する（Ｓ４０４）。
この距離の算出は、例えば、前記応答時間から、測距端末１０３および被測距端末１０２における処理時間を減算し、この減算した値に光の速度を乗算することなどにより得ることができる。

尚、測距端末１０３および被測距端末１０２における処理時間は、予め校正により求めて被測距端末１０２で記憶しても良いし、被測距端末１０２では処理時間を含まないように計時し、測距端末１０３では測距要求信号の受信から測距応答信号の送信までの処理時間を計時し、計時した処理時間を別途被測距端末１０２に送信するようにしても良い。

以上のように本実施の形態においては、無線信号（電波）の到達時間に基づいて、無線通信端末１０１間の距離を算出する無線測距システムにおいて、無線通信端末１０１の誘電体アンテナ１１２の裏側に金属シート１１４を備えることにより、誘電体アンテナ１１２の金属シート１１４側に放射される電波が低減し、金属シート１１４のない表側へ電波が放射され、誘電体アンテナ１１２の指向性が強まるので、送信側の無線通信端末１０１から放射される電波の反射波の発生が抑えられ、また受信側の無線通信端末１０１でも反射波の受信が抑えられる。この結果、測距要求信号および測距応答信号の送受信において、マルチパスにより遅延した電波の受信を低減することができ、無線信号の到達時間に基づく測距の精度を向上させることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２における無線通信端末１０１は無線測距システムを構成し、無線信号の受信電波強度に基づいて、無線通信端末１０１間の距離を求めるものである。以下、本実施の形態２について、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。尚、上記実施の形態１と同一部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

図５は実施の形態２における被測距端末の構成を示す構成図である。図５において、本実施の形態２の被測距端末１０２においては、無線通信手段１１３は、無線通信を行う通信手段５１１と、測距端末１０３から受信した測距信号の受信電波強度を取得する受信電波強度計測手段５１３と、取得した受信電波強度に基づいて測距信号を送信した測距端末１０３と当該被測距端末１０２との距離を算出する距離算出手段５１２とを備えるものである。

図６は実施の形態２における測距端末の構成を示す構成図である。図６において、本実施の形態２の測距端末１０３においては、無線通信手段１１３は、無線通信を行う通信手段６１１と、測距信号を送信する測距信号送信手段６１２とを備える。

本実施の形態２の被測距端末１０２及び測距端末１０３においても、上述した実施の形態１と同様に、誘電体アンテナ１１２の裏側に電波を遮蔽する遮蔽部材である金属シート１１４を備えている。

図７は実施の形態２における測距動作を示す図解図である。
次に、図７により被測距端末１０２と測距端末１０３による測距の動作について説明する。
測距端末１０３は、被測距端末１０２に対して測距信号を送信する（Ｓ７０１）。被測距端末１０２は測距信号を受信すると、受信電波強度計測手段５１３により当該測距信号の受信電波強度を取得する（Ｓ７０２）。

受信電波強度を取得すると、距離算出手段５１２により、取得した受信電波強度に基づいて測距端末１０３と当該被測距端末１０２との間の距離を算出する（Ｓ７０３）。
この距離の算出は、無線通信端末間の距離が長くなるにしたがって受信電波強度が低くなるため、予め受信電波強度と距離との対応を求めておき、受信電波強度を距離に変換することなどにより得ることができる。尚、距離の算出方法はこれに限らず、受信電波強度を用いた任意の演算方法により求めることができる。

以上のように本実施の形態においては、無線信号の受信電波強度に基づいて、無線通信端末１０１間の距離を算出する測距システムにおいて、無線通信端末１０１の誘電体アンテナ１１２の裏側に金属シート１１４を備えることにより、誘電体アンテナ１１２の表側の指向性が強まるので、上記実施の形態１と同様に、測距端末１０３と被測距端末１０２との間の送受信において反射波の送受信を抑えることができる。この結果、マルチパスによる干渉の発生を低減することができ、受信電波強度に基づく測距の精度を向上させることができる。

実施の形態３．
本実施の形態３における無線通信端末１０１は無線測距システムを構成し、無線信号の送信から当該無線信号の応答を受信するまでの時間及び無線信号の受信電波強度の少なくとも一方に基づいて、無線通信端末１０１間の距離を求めるものである。以下、本実施の形態１について、上記実施の形態１及び２との相違点を中心に説明する。尚、上記実施の形態１又は２と同一部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

図８は実施の形態３における被測距端末の構成を示す構成図である。図８において、本実施の形態３の被測距端末１０２においては、無線通信手段１１３は、上述した実施の形態１の無線通信手段１１３の構成に加え、測距端末１０３から受信した測距応答信号の受信電波強度を取得する受信電波強度計測手段８１５を備えるものである。
そして本実施の形態３の距離算出手段２１２は、応答時間及び受信電波強度の少なくとも一方に基づいて、測距応答信号を送信した測距端末１０３と当該被測距端末１０２との距離を算出するものである。

本実施の形態３における測距端末１０３の構成は、上記実施の形態１における測距端末１０３と同様である。

図９は実施の形態３における測距動作を示す図解図である。
次に、図９により被測距端末１０２と測距端末１０３による測距の動作について説明する。
被測距端末１０２は、測距を開始すると、測距要求送信手段２１４により測距端末１０３に対して測距要求信号を送信する（Ｓ９０１）。測距端末１０３は測距要求信号を受信すると、測距応答送信手段３１２により送信元の被測距端末１０２に対して測距応答信号を送信する（Ｓ９０２）。被測距端末１０２は測距応答信号を受信すると、応答時間計測手段２１３により測距要求信号の送信から測距応答信号の受信までの時間（応答時間）を取得する（Ｓ９０３）。この応答時間の計測の方法は、例えば測距要求信号の送信時にカウンタによる計時を開始し、測距応答信号の受信時にカウンタによる計時の値を読み取ることなどにより行う。
そして受信電波強度計測手段８１５により、測距応答信号の受信電波強度を計測する（Ｓ９０４）。

被測距端末１０２は前記応答時間および前記受信電波強度を取得すると、距離算出手段２１２により、測距端末１０３と当該被測距端末１０２との間の距離を算出する（Ｓ９０５）。
この距離の算出は、例えば実施の形態１で説明した応答時間に基づく算出と、実施の形態２で説明した受信電波強度に基づく算出を組み合わせて算術平均して算出する。また、算術平均ではなく、より短い距離となった方を採用しても良いし、応答時間に基づく算出結果を採用し、両者の結果がある閾値以上異なる場合に、受信電波強度に基づく結果を採用するとしても良い。

以上のように本実施の形態においては、電波の到達時間及び受信電波強度の少なくとも一方に基づいて、無線通信端末１０１間の距離を算出する測距システムにおいて、無線通信端末１０１の誘電体アンテナ１１２の裏側に金属シート１１４を備えることにより、誘電体アンテナ１１２の表側の指向性が強まるので、上記実施の形態１及び２と同様に、測距端末１０３と被測距端末１０２との間の送受信において反射波の送受信を抑えることができる。この結果、マルチパスにより遅延した電波の受信、及びマルチパスによる干渉の発生を低減することができ、電波の到達時間及び受信電波強度の少なくとも一方に基づく測距の精度を向上させることができる。

尚、上記実施の形態１〜３においては、誘電体アンテナ１１２の裏側に金属シート１１４を備える場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、当該無線通信端末１０１を構成する金属部材上、又は当該無線通信端末１０１を搭載する機器を構成する金属部材上に、誘電体アンテナ１１２を配置するようにしても良い。これにより当該金属部材側に放射する電波が遮蔽され、金属部材のない表側へ電波が放射され、誘電体アンテナ１１２の指向性が強まるので、上記実施の形態１〜３と同様の効果を奏することができる。

尚、上記実施の形態１〜３においては、測距端末１０３及び被測距端末１０２共に金属シート１１４を備えたが、これに限らず、例えば近くに反射壁の存在しない開放空間に設置する場合においては、何れか一方の端末については金属シート１１４を備えない構成としても良い。このような構成としても、開放空間に設置されている端末については反射波の送受信が少ないので、他方の無線通信端末１０１のアンテナに指向性を備えていれば、両方の無線通信端末１０１に金属シート１１４を備えた場合と同様の効果を奏することができる。

実施の形態４．
本実施の形態４では、上述した実施の形態１〜３の無線通信端末１０１を複数備え、測距端末１０３と被測距端末１０２との間の距離に基づいて被測距端末１０２の位置を求める無線測位システムについて説明する。

図１０は実施の形態４における無線測位システムの構成を示す構成図である。図１０において、無線測位システムは、２個以上の測距端末１０３ａ〜１０３ｃと、１個以上の被測距端末１０２と、１個以上の位置計算端末１０４により構成される。測距端末１０３ａ〜１０３ｃ及び被測距端末１０２は、実施の形態１〜実施の形態３に示す測距端末１０３および被測距端末１０２の何れかとする。尚、位置計算端末１０４は、本発明における位置計算装置に相当する。

図１１は実施の形態４における位置計算端末の構成を示す構成図である。図１１において、被測距端末１０２の位置を求める無線通信端末１０１である位置計算端末１０４は、上述した実施の形態１〜３と同様に、誘電体アンテナ１１２の裏側に電波を遮蔽する遮蔽部材である金属シート１１４を備えている。
無線通信手段１１３は、無線通信を行う通信手段１０１１と、被測距端末１０２及び測距端末１０３間の距離に基づいて、被測距端末１０２の位置を算出する位置算出手段１０１２とを備えるものである。この位置算出手段１０１２には、予め測距端末１０３ａ〜１０３ｃの位置を特定する情報が設定されている。

次に、本実施の形態における無線測位システムの測位動作について説明する。
被測距端末１０２は、上記実施の形態１〜３の何れかの動作により、各々の測距端末１０３と当該被測距端末１０２との間の距離を算出する。そして被測距端末１０２は、算出した各距離データを位置計算端末１０４に送信する。
位置計算端末１０４の位置算出手段１０１２は、該距離データと、予め設定された測距端末１０３の位置とを元に、例えば三辺測量などの方法により、被測距端末１０２の位置を算出する。

以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態１〜３と同様に、測距端末１０３ａ〜１０３ｃと被測距端末１０２との間の送受信において、マルチパスにより遅延した電波の受信、又はマルチパスによる干渉の発生を低減することができ、測距端末１０３ａ〜１０３ｃと被測距端末１０２との間の測距精度を向上させることができる。これにより、被測距端末１０２と測距端末１０３との間の距離に基づく測位精度を向上させることができる。

尚、本実施の形態４では、位置計算端末１０４を独立した端末として無線測位システムを構成した場合を説明したが、本発明はこれに限らず、位置計算端末１０４の構成を被測距端末１０２に内蔵する構成とし、被測距端末１０２が位置算出手段１０１２を備え、各々の測距端末１０３との距離データと、予め設定された測距端末１０３の位置とを元に、当該被測距端末１０２の位置を算出しても良い。また、何れかの測距端末１０３が位置算出手段１０１２を備え、被測距端末１０２から各距離データを受信し、被測距端末１０２の位置を算出しても良い。

実施の形態５．
本実施の形態５では、上述した実施の形態１〜３の無線通信端末１０１を複数備え、測距端末１０３と被測距端末１０２との間の距離に基づいて測距端末１０３の位置を求める無線測位システムについて説明する。以下、本実施の形態５について、上記実施の形態４との相違点を中心に説明する。尚、上記実施の形態と同一部分については同一符号を付して、その説明を省略する。

図１２は実施の形態５における無線測位システムの構成を示す構成図である。図１２において、無線測位システムは、２個以上の被測距端末１０２ａ〜１０２ｃと、１個以上の測距端末１０３と、１個以上の位置計算端末１０４により構成される。測距端末１０３及び被測距端末１０２ａ〜１０２ｃは、実施の形態１〜実施の形態３に示す測距端末１０３および被測距端末１０２の何れかとする。
また、位置計算端末１０４の構成は上記実施の形態４と同様であるが、本実施の形態５における位置算出手段１０１２には、予め被測距端末１０２ａ〜１０２ｃの位置を特定する情報が設定されている。

次に、本実施の形態における無線測位システムの動作について説明する。
各々の被測距端末１０２ａ〜１０２ｃは、上記実施の形態１〜３の何れかの動作により、測距端末１０３と当該被測距端末１０２との間の距離を算出する。そして被測距端末１０２ａ〜１０２ｃは、算出した距離データをそれぞれ位置計算端末１０４に送信する。
位置計算端末１０４の位置算出手段１０１２は、該距離データと、予め設定された被測距端末１０２の位置とを元に、例えば三辺測量などの方法により、測距端末１０３の位置を算出する。

以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態１〜３と同様に、測距端末１０３と被測距端末１０２ａ〜１０２ｃとの間の送受信において、マルチパスにより遅延した電波の受信、又はマルチパスによる干渉の発生を低減することができ、測距端末１０３と被測距端末１０２ａ〜１０２ｃとの間の測距精度を向上させることができる。これにより、被測距端末１０２と測距端末１０３との間の距離に基づく測位精度を向上させることができる。

尚、本実施の形態５では、位置計算端末１０４を独立した端末として無線測位システムを構成した場合を説明したが、本発明はこれに限らず、位置計算端末１０４の構成を測距端末１０３に内蔵する構成とし、測距端末１０３が位置算出手段１０１２を備え、被測距端末１０２から距離データを受信し、測距端末１０３の位置を算出しても良い。また、何れかの被測距端末１０２が位置算出手段１０１２を備え、各々の被測距端末１０２から距離データを受信し、測距端末１０３の位置を算出しても良い。

尚、上記実施の形態４及び５では、位置計算端末１０４は誘電体アンテナ１１２の裏側に金属シート１１４を設ける構成について説明したが、これに限らず、位置計算端末１０４と被測距端末１０２との通信ではマルチパスが発生しても測距に影響を及ぼさないため、位置計算端末１０４には金属シート１１４を設けない構成としても良い。このような構成としても、上記実施の形態４又は５と同様の効果を奏することができる。

尚、上記実施の形態１〜５において、測距端末１０３及び被測距端末１０２は、それぞれ、金属シート１１４により指向性を有する誘電体アンテナ１１２（以下、単に「アンテナ」という。）の指向性が向かい合うように設置しても良い。つまり、当該無線通信端末１０１以外の他の無線通信端末１０１に対する方向が、当該アンテナの指向範囲に含まれるようにしても良い。
例えば、測距するエリアまたは測位の対象とするエリアが予め分かっている場合に、測距端末１０３のアンテナの指向性をそのエリアに向くように設置し、被測距端末１０２のアンテナの指向性を、測距端末１０３に向かうように設置しても良い。また例えば、遮蔽部材である金属シート１１４を、無線信号を送受信する無線通信端末１０１に対する方向と逆方向へ放射する電波を遮蔽するように設置しても良い。
このように、アンテナの指向性が向かい合うように設置することにより、指向性を高めたことに伴い通信不能となりやすくなるのを抑えることができるので、計測失敗を減らすことができる。

実施の形態６．
本実施の形態６では、無線信号を送受信する機能を有する照明器具と、上述した実施の形態１〜３の無線通信端末１０１とを備え、照明器具と無線通信端末１０１との間、及び無線通信端末１０１間の距離に基づいて、照明器具及び無線通信端末１０１の位置を求める照明システムについて説明する。

尚、本実施の形態では、照明器具が１つの場合を説明するが、これに限らず、複数の照明器具を備え、各照明器具間の距離を算出するようにしても良い。また、照明器具及び無線通信端末１０１の位置を共に求める場合を説明するが、これに限らず、照明器具又は無線通信端末１０１の何れか一方のみ位置を求めても良い。

図１３は実施の形態６における照明システムの構成を示す構成図である。図１３において、照明システムは、誘電体アンテナ１１２と無線通信手段１１３とを有する照明器具１３０１と、測距端末１０３ａ〜１０３ｃと、被測距端末１０２と、位置計算端末１０４とから構成される。

測距端末１０３ａ〜１０３ｃ、被測距端末１０２、及び位置計算端末１０４は、上記実施の形態４で説明したものと同様である。

照明器具１３０１に具備された無線通信手段１１３は、上記実施の形態１〜３で説明した被測距端末１０２の無線通信手段１１３と同様のものである。
また、誘電体アンテナ１１２は、図１３に示すように、照明器具１３０１の部屋空間側に面した金属部材上（例えば反射板）に設置する。これにより、照明器具１３０１の金属部材側には誘電体アンテナ１１２の電波が放射されず、金属部材のない部屋空間側へ電波が放射され、無線通信端末１０１の誘電体アンテナ１１２の部屋空間側方向の指向性が強まることとなる。つまり本実施の形態では、上述した金属シート１１４を設けることなく誘電体アンテナ１１２の指向性を強めることができる。
尚、照明器具１３０１に具備された無線通信手段１１３の設置位置については特に制限しない。

次に、本実施の形態における照明システムの測位動作について説明する。
被測距端末１０２は、上記実施の形態１〜３の何れかの動作により、各々の測距端末１０３と当該被測距端末１０２との間の距離を算出し、算出した各距離データを位置計算端末１０４に送信する。
また、照明器具１３０１に具備された無線通信手段１１３は、上記実施の形態１〜３の何れかの動作により、各々の測距端末１０３と当該照明器具１３０１との間の距離を算出し、算出した各距離データを位置計算端末１０４に送信する。
位置計算端末１０４の位置算出手段１０１２は、上記実施の形態４と同様に、該距離データと、予め設定された測距端末１０３の位置とを元に、例えば三辺測量などの方法により、被測距端末１０２の位置、及び照明器具１３０１の位置を算出する。

以上のように本実施の形態においては、測距端末１０３と被測距端末１０２との間、及び照明器具１３０１と被測距端末１０２との間の送受信において、上記実施の形態１〜５と同様に、マルチパスにより遅延した電波の受信、又はマルチパスによる干渉の発生を低減することができ、測距端末１０３と被測距端末１０２との間、及び照明器具１３０１と被測距端末１０２との間の測距精度を向上させることができる。これにより、被測距端末１０２、及び照明器具１３０１の測位精度を向上させることができる。

また、照明器具１３０１の金属部材上に誘電体アンテナ１１２を設置したので、実施の形態１〜５と比較して、金属シート１１４を裏面に貼り付けることなく、アンテナの指向性を高めることが可能になる。これによりコストの低減を図ることができる。

また、本実施の形態のような測位機能を備えた照明システムを用いることにより、複数の照明器具１３０１を設置した際に、各照明器具１３０１の位置を検出し、自動的に該位置に応じた識別子や通信アドレスを各照明器具１３０１に設定したり、ＧＵＩなどを用いた表示手段に該照明器具１３０１の設置位置を表示したりすることができ、設置作業を簡便にすることが可能になる。

また、本実施の形態のような測位機能を備えた照明システムを用いることにより、被測距端末１０２が、照明器具１３０１からある一定の範囲のエリアに入ったと判断したときに、照明器具１３０１の照明を点灯させるといった制御を行うことが可能になる。

また、本実施の形態のような測位機能を備えた照明システムを用いることにより、例えば照度センサなどのセンサに被測距端末１０２の機能を備えることにより、照明器具１３０１は、該センサの位置を検出し、該センサの出力と該センサの検出位置とに基づいて、照明器具１３０１を制御することが可能になる。また例えば、人が被測距端末１０２を所持した場合には、人の位置に応じて照明を制御することが可能になる。
このように、センサや人の位置を検出し、その位置に応じて最適に制御することにより、エネルギー消費の低減を図ることができる。

尚、本実施の形態６では、照明器具１３０１を被測距端末１０２とし、測距端末１０３および位置計算端末１０４を独立に設置したが、照明器具１３０１を測距端末１０３として他の被測距端末１０２の位置を算出するようにしても良い。また、照明器具１３０１が位置計算端末１０４の機能を兼ね備える構成としても良い。また、実施の形態５に示すように被測距端末１０２と測距端末１０３の機能を入れ替えた構成としても同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態６では、位置計算端末１０４により照明器具１３０１及び被測距端末１０２の位置を算出する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、位置計算端末１０４を含まない構成とし、上述した実施の形態１〜３の測距機能により、照明器具１３０１と被測距端末１０２との間、又は照明器具１３０１と測距端末１０３との間の距離を算出し、この算出距離に応じて、照明器具１３０１を制御するようにしても良い。例えば当該算出距離が予め設定した距離より短くなったら、照明器具１３０１を点灯するようにしても良い。

実施の形態７．
本実施の形態７では、無線信号を送受信する機能を有する空調機と、上述した実施の形態１〜３の無線通信端末１０１とを備え、空調機と無線通信端末１０１との間、及び無線通信端末１０１間の距離に基づいて、空調機及び無線通信端末１０１の位置を求める空調システムについて説明する。

尚、本実施の形態では、空調機が１つの場合を説明するが、これに限らず、複数の空調機を備え、各空調機間の距離を算出するようにしても良い。また、空調機及び無線通信端末１０１の位置を共に求める場合を説明するが、これに限らず、空調機又は無線通信端末１０１の何れか一方のみ位置を求めても良い。

図１４は実施の形態７における空調システムの構成を示す構成図である。図１４において、空調システムは、誘電体アンテナ１１２と無線通信手段１１３とを有する空調機１４０１と、測距端末１０３ａ〜１０３ｃと、被測距端末１０２と、位置計算端末１０４とから構成される。

測距端末１０３ａ〜１０３ｃ、被測距端末１０２、及び位置計算端末１０４は、上記実施の形態４で説明したものと同様である。

空調機１４０１に具備された無線通信手段１１３は、上記実施の形態１〜３で説明した被測距端末１０２の無線通信手段１１３と同様のものである。
また、誘電体アンテナ１１２は、図１４に示すように、空調機１４０１の部屋空間側に面した金属部材上に設置する。これにより、空調機１４０１の金属部材側には誘電体アンテナ１１２の電波が放射されず、金属部材のない部屋空間側へ電波が放射され、無線通信端末１０１の誘電体アンテナ１１２の部屋空間側方向の指向性が強まることとなる。つまり本実施の形態では、上述した金属シート１１４を設けることなく誘電体アンテナ１１２の指向性を強めることができる。
尚、空調機１４０１に具備された無線通信手段１１３の設置位置については特に制限しない。

次に、本実施の形態における空調システムの測位動作について説明する。
被測距端末１０２は、上記実施の形態１〜３の何れかの動作により、各々の測距端末１０３と当該被測距端末１０２との間の距離を算出し、算出した各距離データを位置計算端末１０４に送信する。
また、空調機１４０１に具備された無線通信手段１１３は、上記実施の形態１〜３の何れかの動作により、各々の測距端末１０３と当該空調機１４０１との間の距離を算出し、算出した各距離データを位置計算端末１０４に送信する。
位置計算端末１０４の位置算出手段１０１２は、上記実施の形態４と同様に、該距離データと、予め設定された測距端末１０３の位置とを元に、例えば三辺測量などの方法により、被測距端末１０２の位置、及び空調機１４０１の位置を算出する。

以上のように本実施の形態においては、測距端末１０３と被測距端末１０２との間、及び空調機１４０１と被測距端末１０２との間の送受信において、上記実施の形態１〜５と同様に、マルチパスにより遅延した電波の受信、又はマルチパスによる干渉の発生を低減することができ、測距端末１０３と被測距端末１０２との間、及び空調機１４０１と被測距端末１０２との間の測距精度を向上させることができる。これにより、被測距端末１０２、及び空調機１４０１の測位精度を向上させることができる。

また、空調機１４０１の金属部材上に誘電体アンテナ１１２を設置したので、実施の形態１〜５と比較して、金属シート１１４を裏面に貼り付けることなく、アンテナの指向性を高めることが可能になる。これによりコストの低減を図ることができる。

また、本実施の形態のような測位機能を備えた空調システムを用いることにより、複数の空調機１４０１を設置した際に、各空調機１４０１の位置を検出し、自動的に該位置に応じた識別子や通信アドレスを各空調機１４０１に設定したり、ＧＵＩなどを用いた表示手段に該空調機１４０１の設置位置を表示したりすることができ、設置作業を簡便にすることが可能になる。

また、本実施の形態のような測位機能を備えた空調システムを用いることにより、被測距端末１０２が、空調機１４０１からある一定の範囲のエリアに入ったと判断したときに、空調を動作させるといった制御を行うことが可能になる。

また、本実施の形態のような測位機能を備えた空調システムを用いることにより、例えば温度センサや湿度センサなどのセンサに被測距端末１０２の機能を備えることにより、空調機１４０１は、該センサの位置を検出し、該センサの出力と該センサの検出位置とに基づいて、空調機１４０１の設定温度や風向などを制御することが可能になる。また例えば、人が被測距端末１０２を所持した場合には、人の位置に応じて空調機１４０１を制御することが可能になる。
このように、センサや人の位置を検出し、その位置に応じて最適に制御することにより、設備全体のエネルギー消費の低減を図ることができる。

尚、本実施の形態７では、空調機１４０１を被測距端末１０２とし、測距端末１０３および位置計算端末１０４を独立に設置したが、空調機１４０１を測距端末１０３として他の被測距端末１０２の位置を算出するようにしても良い。また、空調機１４０１が位置計算端末１０４の機能を兼ね備える構成としても良い。また、実施の形態５に示すように被測距端末１０２と測距端末１０３の機能を入れ替えた構成としても同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態７では、位置計算端末１０４により空調機１４０１及び被測距端末１０２の位置を算出する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、位置計算端末１０４を含まない構成とし、上述した実施の形態１〜３の測距機能により、空調機１４０１と被測距端末１０２との間、又は空調機１４０１と測距端末１０３との間の距離を算出し、この算出距離に応じて、空調機１４０１を制御するようにしても良い。例えば当該算出距離が予め設定した距離より短くなったら、空調機１４０１を動作するようにしても良い。

実施の形態８．
本実施の形態８では、上述した実施の形態１〜３の無線通信端末１０１を複数備え、この無線通信端末１０１のうち、少なくとも１つが車両に搭載され、無線通信端末１０１間の距離に基づいて、無線通信端末１０１を搭載した車両の位置を求める駐車場管理システムについて説明する。

図１５は実施の形態８における駐車場管理システムの構成を示す構成図である。図１５において、駐車場管理システムは、被測距端末１０２が搭載され、位置検知対象となる車両１５０１と、測距端末１０３ａ〜１０３ｃと、位置計算端末１０４とから構成される。尚、図１５においては、車両１５０１を１台のみ図示するが、これに限らず、複数の車両１５０１を備え、各車両１５０１の位置を算出するようにしても良い。

測距端末１０３ａ〜１０３ｃ、及び位置計算端末１０４は、上記実施の形態４で説明したものと同様である。

車両１５０１に搭載された被測距端末１０２は、誘電体アンテナ１１２と無線通信手段１１３とを有する。
無線通信手段１１３は、上記実施の形態１〜３で説明した被測距端末１０２の無線通信手段１１３と同様のものである。
また、誘電体アンテナ１１２は、図１５に示すように、車両１５０１を構成する金属部材上の車外空間側（例えばボンネット、屋根等、上面を向いた金属部など）に設置する。これにより、車両１５０１の金属部材側には誘電体アンテナ１１２の電波が放射されず、金属部材のない車外空間側へ電波が放射され、無線通信端末１０１の誘電体アンテナ１１２の車外空間側方向の指向性が強まることとなる。つまり本実施の形態では、上述した金属シート１１４を設けることなく誘電体アンテナ１１２の指向性を強めることができる。
尚、車両１５０１に具備された無線通信手段１１３の設置位置については特に制限しない。

さらに測距端末１０３は、当該駐車場管理システムが位置を求める車両１５０１と直接波により通信できる位置に設置する。例えば、車両１５０１が駐車される駐車場内を見渡せる高さに、アンテナ指向性が駐車場内を向くように設置する。

次に、本実施の形態における駐車場管理システムの測位動作について説明する。
また、車両１５０１に具備された無線通信手段１１３は、上記実施の形態１〜３の何れかの動作により、各々の測距端末１０３と当該車両１５０１との間の距離を算出し、算出した各距離データを位置計算端末１０４に送信する。
位置計算端末１０４の位置算出手段１０１２は、上記実施の形態４と同様に、該距離データと、予め設定された測距端末１０３の位置とを元に、例えば三辺測量などの方法により、車両１５０１の位置を算出する。

以上のように本実施の形態においては、車両１５０１のボンネット、屋根等、上面を向いた金属部など、車両１５０１を構成する金属部材上の車外空間側に誘電体アンテナ１１２を設置したので、車両１５０１に搭載された被測距端末１０２と測距端末１０３との間の送受信において、上記実施の形態１〜５と同様に、マルチパスにより遅延した電波の受信、又はマルチパスによる干渉の発生を低減することができ、被測距端末１０２と測距端末１０３との間の測距精度を向上させることができる。これにより、車両１５０１の測位精度を向上させることができる。

また、車両１５０１の金属部材上に誘電体アンテナ１１２を設置したので、実施の形態１〜５と比較して、金属シート１１４を裏面に貼り付けることなく、アンテナの指向性を高めることが可能になる。これによりコストの低減を図ることができる。

また、本実施の形態のような測位機能を備えた駐車場管理システムを用いることにより、各車両１５０１の位置を自動的に検出し、この検出位置に基づいて空き駐車スペースの案内や駐車位置の案内を行うことが可能になる。

尚、上記実施の形態６〜８では、無線通信端末１０１を備えた無線測位システムの応用例を示したが、本発明は上記システムに限るものではなく、同様に、無線通信端末１０１の設置対象の機器または無線通信手段１１３を有する機器について、誘電体アンテナ１１２の裏面が該機器の金属部になるように設置することにより、他の無線測位システムにおいても同様の効果を得ることができる。

尚、上記実施の形態１〜８においては、無線通信端末１０１は、金属シート１１４又は金属部材により指向性を有する誘電体アンテナ１１２を備える場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、所定方向に指向性を有する任意の種類のアンテナを用いても良い。

実施の形態９．
本実施の形態９における無線通信端末１０１は、上記実施の形態１〜８の構成に加え、指向性アンテナと無指向性アンテナ（後述）とを切り換えて無線信号を送受信するものである。

図１６は実施の形態９における無線通信端末の構成を示す構成図である。図１６において、本実施の形態９の無線通信端末１０１は、指向性アンテナ１６０２、無指向性アンテナ１６０３、指向性アンテナ１６０２と無指向性アンテナとを切り換えるアンテナ切替スイッチ１６０４、及び無線通信手段１１３から構成されている。無線通信手段１１３は、上述した実施の形態１〜８の何れかに記載の構成（図示省略）に加え、無線通信を行う通信手段１６１１と、アンテナ切替スイッチ１６０４を操作するアンテナ切替手段１６１２とを備える。

指向性アンテナ１６０２は、例えば上記実施の形態１〜８で説明した、金属シート１１４又は金属部材により指向性を有する誘電体アンテナ１１２で構成される。尚、指向性アンテナ１６０２はこれに限らず、所定方向に指向性を有する任意の種類のアンテナを用いることができる。
無指向性アンテナ１６０３は、少なくとも指向性アンテナ１６０２より指向範囲が広いアンテナであり、任意の種類のアンテナを用いることができる。
尚、指向性アンテナ１６０２は、本発明におけるアンテナに相当する。また、アンテナ切替スイッチ１６０４及びアンテナ切替手段１６１２は、本発明におけるアンテナ切替手段に相当する。

次に本実施の形態における動作について、本実施の形態９における無線通信端末１０１の構成を、上記実施の形態１の測距システムに適用した場合について説明する。

被測距端末１０２及び測距端末１０３は、測距を開始する前の状態においては、アンテナ切替手段１６１２により、アンテナ切替スイッチ１６０４を無指向性アンテナ１６０３へ設定する。即ち測距要求信号や測距応答信号などの測距に関する無線信号以外の無線信号を送受信するときは無指向性アンテナ１６０３により無線信号を送受信する。

そして被測距端末１０２は、測距を開始する際に、すべての無線通信端末１０１に対し、無指向性アンテナ１６０３を用いて同報通信を行い、測距状態への移行信号を送信する。測距状態への移行信号を受信した無線通信端末１０１は、アンテナ切替手段１６１２により、アンテナ切替スイッチ１６０４を指向性アンテナ１６０２へ設定する。また、被測距端末１０２も、自端末のアンテナ切替手段１６１２により、アンテナ切替スイッチ１６０４を指向性アンテナ１６０２へ設定する。

被測距端末１０２は、測距状態へ移行した後、測距を開始し、測距端末１０３に対して測距要求信号を指向性アンテナ１６０２により送信する。測距端末１０３は指向性アンテナ１６０２により測距要求信号を受信すると、測距応答信号を指向性アンテナ１６０２により送信する。被測距端末１０２は測距応答信号を指向性アンテナ１６０２により受信すると、測距要求信号の送信から測距応答信号の受信までの時間（応答時間）を取得する。以下、上記実施の形態１と同様に、応答時間に基づいて測距端末１０３と当該被測距端末１０２との間の距離を算出する。
このように、前記アンテナ切替手段は、測距要求信号及び測距応答信号などの測距に関する無線信号を送受信するときには指向性アンテナ１６０２により無線信号を送受信する。

そして、被測距端末１０２及び測距端末１０３は、測距状態への移行信号を送信又は受信してから十分な時間（測距が完了する十分な時間）が経過した後に、アンテナ切替手段１６１２により、アンテナ切替スイッチ１６０４を無指向性アンテナ１６０３に設定する。

以上のように本実施の形態においては、測距に関する無線信号を送受信するときには指向性アンテナ１６０２により無線信号を送受信し、測距に関する無線信号以外の無線信号を送受信するときは無指向性アンテナ１６０３により無線信号を送受信することにより、測距以外の通常通信時は無指向性アンテナ１６０３を利用して、より通信信頼性の高い通信を行い、測距時には指向性アンテナ１６０２を利用して、マルチパスの影響を抑えた測距精度の高い通信を行うように切り替えることが可能になる。

尚、本実施の形態９の測距動作の説明においては、上記実施の形態１の構成及び到達時間に基づく測距動作について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、上記実施の形態１〜８の何れのシステム及び測距若しくは測位動作についても本構成を適用できる。

尚、上記説明では、測距状態への移行信号を送信又は受信してから十分な時間が経過した後、無指向性アンテナ１６０３へ切り替えたが、これに限らず、被測距端末１０２又は位置計算端末１０４などから、通常通信への遷移信号または測距完了信号等を送信し、該信号の受信時に無指向性アンテナ１６０３へ設定するようにしても良い。

実施の形態１における無線通信端末の構成を示す構成図である。 実施の形態１における被測距端末の構成を示す構成図である。 実施の形態１における測距端末の構成を示す構成図である。 実施の形態１における測距動作を示す図解図である。 実施の形態２における被測距端末の構成を示す構成図である。 実施の形態２における測距端末の構成を示す構成図である。 実施の形態２における測距動作を示す図解図である。 実施の形態３における被測距端末の構成を示す構成図である。 実施の形態３における測距動作を示す図解図である。 実施の形態４における無線測位システムの構成を示す構成図である。 実施の形態４における位置計算端末の構成を示す構成図である。 実施の形態５における無線測位システムの構成を示す構成図である。 実施の形態６における照明システムの構成を示す構成図である。 実施の形態７における空調システムの構成を示す構成図である。 実施の形態８における駐車場管理システムの構成を示す構成図である。 実施の形態９における無線通信端末の構成を示す構成図である。

符号の説明

１０１ 無線通信端末、１０１１ 通信手段、１０１２ 位置算出手段、１０２ 被測距端末、１０２ａ 被測距端末、１０２ｂ 被測距端末、１０２ｃ 被測距端末、１０３ 測距端末、１０３ａ 測距端末、１０３ｂ 測距端末、１０３ｃ 測距端末、１０４ 位置計算端末、１１２ 誘電体アンテナ、１１３ 無線通信手段、１１４ 金属シート、２１１ 通信手段、２１２ 距離算出手段、２１３ 応答時間計測手段、２１４ 測距要求送信手段、３１１ 通信手段、３１２ 測距応答送信手段、５１１ 通信手段、５１２ 距離算出手段、５１３ 受信電波強度計測手段、６１１ 通信手段、６１２ 測距信号送信手段、８１５ 受信電波強度計測手段、１３０１ 照明器具、１４０１ 空調機、１５０１ 車両、１６０２ 指向性アンテナ、１６０３ 無指向性アンテナ、１６０４ アンテナ切替スイッチ、１６１１ 通信手段、１６１２ アンテナ切替手段。

Claims (11)

1. 無線信号を送受信する機能を有する複数の無線通信端末によって構成され、前記無線信号の送信から当該無線信号の応答を受信するまでの時間及び前記無線信号の受信電波強度の少なくとも一方に基づいて、前記無線通信端末間の距離を求める無線測距システムにおける無線通信端末であって、
   表側、裏側、及び側面側において電波を放射する指向性を有し、少なくとも一方向の電波の放射を遮蔽する遮蔽部材を設けることで所定方向の指向性を強めて、前記無線信号を送受信するアンテナを備え、
   前記アンテナは、
   当該無線通信端末を構成する金属部材上、又は当該無線通信端末を搭載する機器を構成する金属部材上に配置され、該金属部材を前記遮蔽部材として用いることで、該金属部材側に放射する電波が遮蔽され、前記金属部材のない側の指向性が強まる
   ことを特徴とする無線通信端末。
2. 測距要求信号を送信する測距要求送信手段と、
   前記測距要求信号の送信から測距応答信号を受信するまでの応答時間を計測する応答時間計測手段と、
   前記測距応答信号の受信電波強度を取得する受信電波強度計測手段と、
   前記応答時間及び前記受信電波強度の少なくとも一方に基づいて、前記測距応答信号を送信した無線通信端末と当該無線通信端末との距離を求める距離算出手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
3. 測距要求信号を受信したとき、該信号に対する測距応答信号を送信する測距応答送信手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の無線通信端末。
4. 前記アンテナは、
   前記複数の無線通信端末のうち、当該無線通信端末以外の少なくとも１つの前記無線通信端末に対する方向が、当該アンテナの指向範囲に含まれることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の無線通信端末。
5. 無指向性アンテナと、
   前記アンテナと前記無指向性アンテナとを切り換えるアンテナ切替手段と
   を更に備え、
   前記アンテナ切替手段は、
   前記無線通信端末間の距離の算出に関する前記無線信号を送受信するとき、前記アンテナに切り換え、
   前記無線通信端末間の距離の算出に関する前記無線信号以外の無線信号を送受信するとき、前記無指向性アンテナに切り換えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の無線通信端末。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の無線通信端末を複数備えたことを特徴とする無線測位システム。
7. 前記無線通信端末間の距離に基づいて、前記複数の無線通信端末のうち、少なくとも１つの無線通信端末の位置を求める位置計算装置を備えたことを特徴とする請求項６記載の無線測位システム。
8. 前記位置計算装置は、前記無線通信端末に内蔵されることを特徴とする請求項７記載の無線測位システム。
9. 請求項１〜８の何れかに記載の無線通信端末と、
   前記無線通信端末を搭載した照明器具とを備えた照明システムであって、
   前記無線通信端末のアンテナは、前記照明器具を構成する、部屋空間側に面した金属部材上に配置され、該金属部材を前記遮蔽部材として用いることで、前記金属部材側に放射する電波が遮蔽され、部屋空間側方向の指向性が強まることを特徴とする照明システム。
10. 請求項１〜８の何れかに記載の無線通信端末と、
    前記無線通信端末を搭載した空調機とを備えた空調システムであって、
    前記無線通信端末のアンテナは、前記空調機を構成する、部屋空間側に面した金属部材上に配置され、該金属部材を前記遮蔽部材として用いることで、前記金属部材側に放射する電波が遮蔽され、部屋空間側方向の指向性が強まることを特徴とする空調システム。
11. 請求項１〜８の何れかに記載の無線通信端末を備え、
    前記無線通信端末が車両に搭載され、該車両の位置を求める駐車場管理システムであって、
    前記無線通信端末のアンテナは、前記車両を構成する金属部材上の車外空間側に配置され、該金属部材を前記遮蔽部材として用いることで、前記金属部材側に放射する電波が遮蔽され、車外空間側方向の指向性が強まることを特徴とする駐車場管理システム。

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