特表 2024-527161 移動体のセンチメートル測位のための機器および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-19

(54)【発明の名称】移動体のセンチメートル測位のための機器および方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/14 20060101AFI20240711BHJP

   G01C 21/20 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

G01S5/14

G01C21/20

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024527872

(86)(22)【出願日】2022-07-25

(85)【翻訳文提出日】2024-02-29

(86)【国際出願番号】 EP2022070842

(87)【国際公開番号】W WO2023002064

(87)【国際公開日】2023-01-26

(31)【優先権主張番号】2107985

(32)【優先日】2021-07-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524029024

【氏名又は名称】パリ・ションス・エ・レートル

(71)【出願人】

【識別番号】324003853

【氏名又は名称】エコール シュペリウール ドゥ フィジーク エ ドゥ シミ アンデュストリエル ドゥ ラ ヴィル ドゥ パリ

(71)【出願人】

【識別番号】519208029

【氏名又は名称】セントレ ナシオナル ドゥ ラ レシェルシェ サイエンティフィク

(71)【出願人】

【識別番号】507416908

【氏名又は名称】ソルボンヌ・ユニヴェルシテ

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】オール，ステファーヌ

(72)【発明者】

【氏名】ディッチ，ティエリ

(72)【発明者】

【氏名】リュカ，ジェローム

(72)【発明者】

【氏名】ジェロン，エマニュエル

【テーマコード（参考）】

2F129

5J062

【Ｆターム（参考）】

2F129AA02

2F129AA03

2F129AA11

2F129BB07

2F129BB09

2F129BB19

2F129BB33

2F129BB34

2F129BB49

5J062AA08

5J062BB01

(57)【要約】

測位システム（９）は、機器（１０）、およびｎのポインタ位置を周期的に検索するカウンタを備える複数の固定基地局（１２）を備える。
機器は、ポインタで読み出された値が搬送波を変調する少なくとも１つの点のパターンを備えるリクエストを放出するように構成された放出器を備える。
受信する各基地局は、
ａ）基地局が機器から受信したパターンを繰り返し、および／または
ｂ）受信したパターンと、基地局のメモリに記憶された同一パターンとの間の、基地局が測定した第１の時間的パターンオフセットを表す
応答を放出する。
該機器は、
－各応答で受信したパターンの点の値と、機器のメモリに記憶された値との間の第２の時間的パターンオフセットを測定するための手段と、
－機器と各基地局の間の距離を
ａ）機器が放出したパターンと機器が基地局から受信した繰り返されたパターンとの間の合計パターンオフセット、ならびに／または
ｂ）基地局が測定した第２のパターンオフセットおよび第１のパターンオフセット
の関数として決定するための手段と
を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

機器（１０）および複数の固定基地局（１２）を備える、この前記機器を測位するためのシステム（９）であって、前記機器は、ｎのポインタ位置（１１０）を周期的に検索するカウンタを備え、各前記基地局は、前記機器の前記カウンタがｎの値を検索するための周期に実質的に等しい周期の間にｎのポインタ位置（１１４）を周期的に検索するカウンタを備えるシステム（９）において、
－前記機器は、パターンメモリの位置を検索する前記機器のポインタで値が読み出された点（１０３）からなる少なくとも１つのパターン（１０１、１１０）を備えるリクエストを放出するように構成された放出器（６６～７０、７２、７３）を備え、前記機器の前記放出器は、順次読み出された前記パターンの前記点の値で搬送波を振幅変調および／または位相変調し、
－この前記リクエストを受信する各前記基地局は、応答（１１９）で前記リクエストに応答するように構成された放出器（６６～７０、７２、７３）を備え、
ａ）前記応答は、前記基地局が前記機器から受信した前記パターンを繰り返し、前記基地局の前記ポインタは、パターンのメモリ位置を検索して前記パターンの前記点の値をそこに記入し、次いでこれらの前記メモリ位置を検索して、放出すべきパターンの点の値をそこで読み出し、したがって、前記パターンの各前記点は、前記基地局が前記パターンを受信した時間に対して、前記基地局の前記カウンタの周期の複数倍だけ時間的にずれており、
ｂ）前記応答は、受信したパターンと、前記基地局の前記ポインタにより値を検索した前記基地局の前記メモリに記憶された同一パターンとの間の、前記基地局が測定した第１の時間的パターンオフセットを表し、応答パターンの点の値は、前記基地局の前記ポインタが検索したメモリ位置で、前記機器が既知の位置から順次読み出され、前記基地局の前記放出器は、順次読み出した前記パターンの前記点の値で搬送波を変調し、
前記機器はまた、
－各前記応答で受信した前記パターンの前記点の前記値と、前記機器の前記ポインタにより順次検索した位置で前記機器の前記メモリに記憶された値との間の第２の時間パターンオフセット（２９、３６）を測定するための手段（６１）と、
－前記機器と前記基地局の間の距離をそれぞれ
ａ）前記機器が放出した前記パターンと前記機器が前記基地局から受信した繰り返されたパターンとの間の合計パターンオフセット、
ｂ）前記基地局が測定した第２のパターンオフセットおよび第１のパターンオフセット
の関数として決定するための手段（６１）と、
－応答した各前記固定基地局の既知の位置、および前記決定するための手段により決定された、これらの前記基地局の各々に対する距離の関数として、機器の位置を決定するための手段（６１）と
を備える
ことを特徴とするシステム（９）。

【請求項2】

前記機器（１０）、および各前記基地局（１２）がパターンオフセットを測定するための前記手段（６１）を備える場合には各前記基地局（１２）は、前記機器のクロック、および各前記基地局が前記オフセットを測定するための前記手段を備える場合には各前記基地局のクロックが発生させた正弦波信号の位相に対する、受信した信号の前記搬送波の位相シフトを測定するための手段（６１）を備え、前記機器の前記距離を決定するための手段（６１）は、測定されたオフセットに測定された位相シフトを加算して前記機器から各前記基地局までの距離を決定する、請求項１に記載のシステム（９）。

【請求項3】

前記機器（１０）および前記基地局（１２）が放出した信号（１０２）は、ＩＱ直交状態にあり、この前記信号の前記搬送波の少なくとも１つの事前に規定された位相シフトに
関しては、Ｉチャネル上の信号は、一定であり、Ｑチャネル上の信号は、前記機器が放出した前記パターン（１０１、１１１）の振幅変調を運ぶ、請求項２に記載のシステム（９）。

【請求項4】

第１のオフセットおよび第２のオフセットを測定するために、前記基地局（１２）および前記機器（１０）は、ＩＱ平面で受信したパターン（１１２、１１９）の点（１０８）の直線適合（１０５）を遂行するための手段（６１）を備え、測定された各前記オフセットは、パターンオフセットと測定された前記位相シフトの和に等しく、この測定された前記位相シフトは、
－この前記平面内の垂直線と前記直線適合により得られた直線の間の角度（１０７）と
－この前記事前に規定された位相シフト
の間の差に等しい、請求項３に記載のシステム（９）。

【請求項5】

ｃ）各前記基地局（１２）は、前記ＩＱ平面で受信した前記パターン（１１２）の前記点（１０８）の前記直線適合（１０５）を遂行するための手段（６１）、および前記位相シフトを測定するための手段（６１）を備え、この測定された前記位相シフトは、
－この前記平面内の垂直線と直線適合により得られた直線の間の角度と
－この事前に規定された位相シフト
の間の差に等しく、
各前記基地局の前記放出器（６６～７０、７２、７４）は、前記基地局が放出する信号の位相が、前記機器（１０）が放出する信号（１０２）と同相であるように、受信した信号に対して、測定された位相シフトの２倍の負に位相シフトしたＩＱ信号を放出するように構成され、
ｄ）前記機器は、前記ＩＱ平面で受信したパターン（１１９）の点の直線適合（１０５）を遂行するための手段（６１）、および前記位相シフトを測定するための手段（６１）を備え、この測定された前記位相シフトは、
－この前記平面内の垂直線と直線適合により得られた直線の間の角度と
－この事前に規定された位相シフト
の間の差に等しく、
前記差を測定するために前記機器が利用する合計オフセットは、前記合計パターンオフセットの総和と前記機器の測定するための前記手段が測定した前記位相シフトの和である、
請求項３に記載のシステム（９）。

【請求項6】

前記カウンタの前記周期（１００）は、前記機器（１０）とこの前記機器からのリクエストに応答する可能性が高い前記基地局（１２）との間の事前に規定された最大距離に対応する最大飛行時間の２倍よりも大きい、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム（９）。

【請求項7】

ｎの点からなるパターン（７５）は、一定振幅およびランダムまたは擬似ランダムな位相を有するスペクトル（７７）の逆フーリエ変換（７６）である、請求項１～６のいずれか一項に記載のシステム（９）。

【請求項8】

前記機器（１０）および前記基地局（１２）の各前記放出器（６６～７０、７２、７３）は、異なる周波数を有する複数の搬送波上で信号を放出するように構成される、請求項１～７のいずれか一項に記載のシステム（９）。

【請求項9】

すべての前記機器（１０）およびすべての前記基地局（１２）が放出した前記パターン（１０１）は同一である、請求項１～８のいずれか一項に記載のシステム（９）。

【請求項10】

少なくとも２つの異なる前記機器（１０）が放出した前記パターン（１０１、１１１）は異なり、各前記機器が放出した信号は、この前記機器が放出したパターンを識別する、または表すデータを備える、請求項１～８のいずれか一項に記載のシステム（９）。

【請求項11】

少なくとも２つの異なる前記期基地局（１２）が放出した前記パターン（１００、１１９）は異なり、各前記基地局が放出した信号は、この前記基地局が放出したパターンを識別する、または表すデータを備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載のシステム（９）。

【請求項12】

前記基地局（１２）が放出した各信号（４５、４９）は、この前記基地局の識別子を備え、前記機器（１０）の決定するための前記手段（６１）は、この前記基地局の前記識別子を用いてこの前記基地局の位置を決定するように構成される、請求項１～１１のいずれか一項に記載のシステム（９）。

【請求項13】

前記基地局（１２）の前記識別子は、前記基地局（１２）の地理位置を備える、請求項１２に記載のシステム（９）。

【請求項14】

すべての前記機器（１０）およびすべての前記基地局（１２）が放出する前記信号の周波数は、ＩＳＭ（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ、ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、ａｎｄ ｍｅｄｉｃａｌ、産業科学医療）帯にある、請求項１～１３のいずれか一項に記載のシステム（９）。

【請求項15】

機器（１０）であって、請求項１～１４のいずれか一項に記載のシステム（９）の機器（１０）。

【請求項16】

基地局（１２）であって、請求項１～１４のいずれか一項に記載のシステム（９）の基地局（１２）。

【請求項17】

機器の測位を検証するために他の基地局（５２）に向けた機器のように振る舞うように構成され、放出器（６６～７０、７２、７３）は、決定された位置がこの前記基地局のすでに保存された位置と異なる場合、変位メッセージを放出するように構成される、請求項１６に記載の基地局（１２）。

【請求項18】

機器の位置を決定するために地籍図の地点に関連した他の基地局に向けた機器のように振る舞うように構成される、請求項１６または１７に記載の基地局（１２）。

【請求項19】

機器（１０）および複数の固定基地局（１２）を備えるシステムでこの前記機器を測位するための方法（８０、１３０）であって、前記機器は、ｎのポインタ位置（１１０）を周期的に検索するカウンタを備え、各前記基地局は、前記機器の前記カウンタがｎの値を検索するための周期に実質的に等しい周期の間にｎのポインタ位置（１１４）を周期的に検索するカウンタを備える方法（８０、１３０）において、
－前記機器により、パターンメモリの位置を検索する前記機器のポインタで値が読み出された点からなる少なくとも１つのパターン（１０１、１１１）を備えるリクエストを放出するステップ（１３１）であって、前記機器の放出器は、順次読み出された前記パターンの前記点の値で搬送波を変調するステップ（１３１）と、
－この前記リクエストを受信する各前記基地局により、応答（１１９）を放出するステップ（１３６、１３７）であって、
ａ）前記応答は、前記基地局が前記機器から受信した前記パターンを繰り返し、前記基地局の前記ポインタは、パターンのメモリ位置を検索して前記パターンの前記点の値をそこに記入し、次いでこれらの前記メモリ位置を検索して、放出すべきパターンの点の値をそこで読み出し、したがって、前記パターンの各前記点は、前記基地局が前記パターンを
受信した時間に対して、前記基地局の前記カウンタの周期の複数倍だけ時間的にずれており、
ｂ）前記応答は、受信したパターンと、前記基地局の前記ポインタにより値を検索した前記基地局の前記メモリに記憶された同一パターンとの間の、前記基地局が測定した第１の時間的パターンオフセットを表し、応答パターンの点の値は、前記基地局の前記ポインタが検索したメモリ位置で、前記機器が既知の位置から順次読み出され、
基地局の放出器は、順次読み出した前記パターンの前記点の前記値で搬送波を変調する
ステップ（１３６、１３７）と、
－前記機器により、各前記応答で受信した前記パターンの前記点の前記値と、前記機器の前記ポインタにより順次検索された位置で前記機器のメモリに記憶された値との間の第２の時間的パターンオフセットを測定するステップ（１３８）と、
－前記機器により、前記機器と前記基地局の間の距離をそれぞれ
ａ）前記機器が放出した前記パターンと前記機器が前記基地局から受信した繰り返されたパターンとの間の合計パターンオフセット、
ｂ）前記基地局が測定した第２のパターンオフセットおよび第１のパターンオフセット
の関数として決定するステップ（１３９）と、
－前記機器により、応答した各前記固定基地局の既知の位置、および決定するための前記手段により決定された、これらの前記基地局の各々に対する距離の関数として、前記機器の位置を決定するステップ（１４０）と
を備えることを特徴とする方法（８０、１３０）。

【請求項20】

同じ固定基地局と信号を交換する２つの固定基地局が前記２つの固定基地局の各々およびこの前記同じ固定基地局に同じ時間間隔が割り当てられないように、固定基地局（１２）の地理位置に従って前記固定基地局（１２）に時間間隔またはタイムスロットを割り当てるステップ（９３）を備える、請求項１９に記載の方法（８０、１３０）。

【請求項21】

地籍図の地点に関連する他の基地局に対して前記固定基地局を測位するステップ（９２）を備える、請求項１９または２０に記載の方法（１３０）。

【請求項22】

請求項１９～２１のいずれか一項に記載の方法（１３０）、請求項１～１４のいずれか一項に記載のシステム（９）、請求項１５に記載の機器（１０）、および／または請求項１６～１８のいずれか一項に記載の基地局（１２）の使用法であって、地上車（１１）または航空機を誘導し、室内または室外で歩行者を誘導し、セルフ車両のために駐車誤りを示し、環境の中に要素を地理的に配置し、土木工学、余暇、および旅行の用途のために拡張現実の目的でいくつかの機器を備える可視化システムの位置および配向を決定し、たとえばジェスチャインタフェースのためのジェスチャ、またはモーションキャプチャを決定する使用法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、室外または室内の環境での、移動体のセンチメートル測位のための機器および方法に関する。本発明は詳細には、市街地での車両の測位、車両および移動体の自律運転、視覚障害または運動機能障害のある人々のための補助、セルフサービス車両の駐車位置の検証、旅行または情報を広告することに適用される。

【背景技術】

【0002】

不適切な経路を検出することにより車両の車線で車両の位置を推定することは、自律移動のためだけではなく安全のためにも重要な要素である。現在の動向は、車内に搭載された多数のセンサを、たとえば衛星測位システム、カメラ、レーダ、およびライダ（ｌｉｄａｒ）を使用して車両の周囲を認識してデジタル地図の中に車両を位置決めすることに向かっている。しかしながら、これらのシステムは、それほど正確ではなく、多くの先入観の影響を受ける。衛星測位に基づく解決手段は、町では電磁波マルチパスを欠点として持ち、その結果、測位精度は数メートルである。

【0003】

他のシステムは、カメラを使用して道路または標識の側面を、たとえば地面反射を検出する、またはライダ使用する。カメラおよびライダは、駐車中の車両が目印をマスキングすることにより、および必要とされる計算機能力により、認識因子をぼかす状況が時間的に変動することにより妨害される。

【0004】

別の取り組み方法は、車両と固定インフラストラクチャの間の協働である。この取り組み方法では、インフラストラクチャおよび車両は、供給される情報の品質を保証するように通信する。その結果、車内に搭載されたシステムの作業は低減し、信頼度および堅牢性は増大する。しかしながら、これは、インフラストラクチャへの投資をかなり必要とする。

【0005】

道路表面上に位置決めされた受動要素を検出し受動要素から車両までの距離を決定できる、車内に搭載されたセンサを備えるシステムが公知である。したがって、これらの受動要素は、簡単で正確な受動的基準点の役割を果たし、あまり費用がかからない。しかしながら、この技術は、道によく適合するが、町または私的場所での問題に、たとえば地下駐車場で駐車するために直接適用できない。これは、町の中では、受動要素を含む路面標識が常に存在するわけではなく、道路の側面は、遮られていることが多く、それにより直接経路を、したがって正確な測位を邪魔するためである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、これらの欠点のすべてまたは一部を改善することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この目的のために、本発明は、第１の様態により、請求項１に記載のシステムを想起する。

【0008】

これらを提供することにより、測位システムの精度は非常に高い。最小値として、オフセット測定は、パターンの整数の点であるとき、たとえば自己相関による測定の場合、パターンの２つの点を放出する間にかかる時間の２倍と信号の伝播速度の積である。パターンの点のオフセットの測定が、たとえばフーリエ変換による周波数分析に基づくために連続的であるときなど、測位の精度は、はるかにより高くなる可能性がある。

【0009】

いくつかの実施形態では、機器、および各基地がパターンオフセットを測定するための手段を備える場合には各基地局は、機器のクロックが、および各基地局がオフセットを測定するための手段を備える場合には各基地局のクロックが発生させた正弦波信号の位相に対する、受信した信号の搬送波の位相シフトを測定するための手段、測定されたオフセットに測定された位相シフトを加算して機器の距離を決定して機器から各基地局までの距離を測定するための手段を備える。

【0010】

これらを提供することにより、測位システムの精度は、信号位相シフトを弁別する能力の２倍と信号の伝播速度の積である。

【0011】

いくつかの実施形態では、機器および基地局が放出した信号は、ＩＱ直交状態にあり、この信号の搬送波の少なくとも１つの事前に規定された位相シフトに関しては、Ｉチャネル上の信号は一定であり、Ｑチャネル上の信号は、機器が放出したパターンの振幅変調を運ぶ。

【0012】

いくつかの実施形態では、第１のオフセットおよび第２のオフセットを測定するために、基地局および機器は、ＩＱ平面で受信したパターンの点の直線適合を遂行する手段を備え、測定された各オフセットは、パターンオフセットと測定された位相シフトの和に等しく、この測定されたパターンシフトは、
－この平面内の垂直線と直線適合により得られた直線の間の角度と
－この事前に規定された位相シフト
の間の差に等しい。

【0013】

いくつかの実施形態では、
ｃ）各基地局は、ＩＱ平面で受信したパターンの点の直線適合を遂行するための手段、および位相シフトを測定するための手段を備え、この測定された位相シフトは、
－この平面内の垂直線と直線適合により得られた直線の間の角度と
－この事前に規定された位相シフト
の間の差に等しく、
各基地局の放出器は、受信した信号に対する、基地局が放出した信号の位相が、機器が放出した信号と同相であるように、測定された位相シフトの２倍の負に位相シフトしたＩＱ信号を放出するように構成され、
ｄ）機器は、ＩＱ平面で受信したパターンの点の直線適合を遂行するための手段、および位相シフトを測定するための手段を備え、この測定された位相シフトは、
－この平面内の垂直線と直線適合により得られた直線の間の角度と
－この事前に規定された位相シフト
の間の差に等しく、
差を測定するために機器が利用する合計オフセットは、合計パターンオフセットの総和と機器の測定手段が測定した位相シフトの和である。

【0014】

これらをそれぞれ準備する結果、測位システムの精度は、ＩＱ平面内にある複数のｎの同一直線上のパターンの点の位相シフトを弁別する能力の２倍と信号の伝播速度の積である。パターンの中に複数のｎの点があるので、この精度は、振幅変調正弦波の位相シフト測定により得られた精度よりもさらに高い。

【0015】

いくつかの実施形態では、カウンタの周期は、機器と、この機器からのリクエストに応答する可能性が高い基地局との間の事前に規定された最大距離に対応する最大飛行時間の２倍よりも大きい。

【0016】

いくつかの実施形態では、ｎの点からなるパターンは、一定振幅およびランダムまたは擬似ランダムな位相を有するスペクトルの逆フーリエ変換である。

【0017】

これらを提供することにより、パターン時間シフトを決定するために使用するパターンの比較はより信頼できる。

【0018】

いくつかの実施形態では、機器および基地局の各放出器は、異なる周波数を有する複数の搬送波上で信号を放出するように構成される。

【0019】

搬送波に関連づけられた別の距離を法とする距離測定の不明確さは解決できる。

【0020】

いくつかの実施形態では、すべての機器およびすべての基地局が放出するパターンは同一である。

【0021】

これらを提供することにより、本発明の実装形態は、パターン時間シフトを測定するための手段の段階で、より容易になる。

【0022】

いくつかの実施形態では、少なくとも２つの異なる機器が放出したパターンは異なり、各機器が放出した信号は、この機器が放出したパターンを識別または表すデータを備える。

【0023】

これらを提供することにより、基地局は、機器を識別できる、または機器自身、パターン時間シフトを測定するために自分自身のパターンを識別できる。

【0024】

いくつかの実施形態では、少なくとも２つの異なる基地局が放出したパターンは異なり、各基地局が放出した信号は、この基地局が放出したパターンを識別または表すデータを備える。

【0025】

これらを提供することにより、機器は、自身が受信するパターンで各基地局を識別できる。

【0026】

いくつかの実施形態では、基地局が放出した各信号は、この基地局の識別子を備え、機器の決定手段は、この基地局の識別子を用いてこの基地局の位置を決定するように構成される。

【0027】

いくつかの実施形態では、基地局の識別子は、基地局の地理位置を備える。

【0028】

これらを提供することにより、機器は、基地局が基地局の最新位置を機器に通知するので、異なる基地局の位置の最新データベースを記憶する必要がない。したがって、機器は簡素化され、測位はより信頼できる。

【0029】

いくつかの実施形態では、すべての機器およびすべての基地局が放出する信号の周波数は、ＩＳＭ（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ、ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、ａｎｄ ｍｅｄｉｃａｌ、産業科学医療）帯にある。

【0030】

第２の様態によれば、本発明は、本発明の主題であるシステムの機器を想起する。

【0031】

第３の様態によれば、本発明は、本発明の主題であるシステムの基地局を想起する。

【0032】

この基地局のいくつかの特定の実施形態では、基地局は、自身の測位を検証する、他の
基地局の方を向く機器のように動作するように構成され、放出器は、決定された位置がこの基地局のすでに保存された位置と異なる場合、変位メッセージを放出するように構成される。

【0033】

このようにして、基地局は検証でき、必要に応じて、自身の地籍図の位置を更新できる。

【0034】

有利な点は、以下である。
－基地局間の距離のネットワークの地理的較正は、実装するのが簡単であり、手間がかからず、労働集約的ではない。したがって、この較正は、費用がかからない。
－距離のネットワークを定期的に測定することにより、距離のネットワークが機能を果たしていることを検査し、したがって、そのことを常に検証し、誤動作を検出し、誤りを迅速に補正することが可能になる。

【0035】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの基地局は、自身の位置を決定する、地籍図の地点に関連した他の基地局の方を向く機器のように動作するように構成される。

【0036】

第４の様態によれば、本発明は、請求項１８に記載の方法を想起する。

【0037】

いくつかの実施形態では、本発明の主題である方法は、同じ固定基地局と信号を交換する２つの固定基地局が２つの固定基地局の各々に、かつこの同じ基地局に同じ時間間隔が割り当てられないように、固定基地局の地理位置に従って固定基地局に時間間隔またはタイムスロットを割り当てるステップを備える。

【0038】

このようにして、第２の信号と衝突する危険性を大幅に低減する。

【0039】

いくつかの実施形態では、方法は、地籍図の地点に関連する他の基地局に対して固定基地局を測位するステップを備える。

【0040】

第５の様態によれば、本発明は、地上車または航空機を誘導し、室内または室外で歩行者を誘導し、セルフ車両のために駐車誤りを示し、環境の中に要素を地理的に配置し、土木工学、余暇、および旅行の用途のために拡張現実の目的でいくつかの機器を備える可視化システムの位置および配向を決定し、たとえばジェスチャインタフェースのためのジェスチャ、またはモーションキャプチャを決定する、本発明の主題である方法、本発明の主題であるシステム、本発明の主題である機器、および／または本発明主題である基地局の使用法を想起する。

【0041】

本発明の主題である機器、基地局、方法、および使用法の特定の目的、有利な点および特徴は、本発明の主題であるシステムのもの類似するので、ここで繰り返さない。

【0042】

本発明の他の有利な点、目的、および特定の特徴は、付録に含まれる図面を参照して、本発明の主題である機器および方法の少なくとも１つの特定の実施形態による限定しない記述から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】車内に搭載された移動機器、およびこの機器と通信状態にある２つの基地局を概略的に表す。

【図2】特定の位相シフト測定を信号の形で概略的に表す。

【図3】別の特定の位相シフト測定を信号の波で概略的に表す。

【図4】基地局のオフセットに対する、機器が放出した６４点固定周期パターンのオフセット、および機器が放出した信号の振幅スペクトルを表す。

【図5】機器および基地局の周波数が完全に等しくないときの、第１の実施形態の測定例を示す。

【図6】機器と基地局の間の通信、または２つの基地局間の通信を、データフレームの形で概略的に表す。

【図7】道路網での固定基地局のネットワークのレイアウトを概略的に表す。

【図8】機器の中で、または基地局の中で本発明を実装する電子回路を概略的に表す。

【図9】機器の実施形態での距離の推定値のグラフを示す。

【図10】パターンの１周期にわたり、およびパターンの１００周期にわたり計算した、信号に対するノイズレベルの関数として２つの６４点固定周期パターンの点でのオフセットを推定する際の誤差を表す。

【図11】本発明の主題である方法の特定の実施形態でのステップを論理図の形で概略的に表す。

【図12】パターンの周期的繰り返しの時系列表示である。

【図13】パターンを表す放出信号をＩＱ平面で表す。

【図14】図１３に例示する放出信号に対応する受信信号をＩＱ平面で表す。

【図15】パターンの１つ～２つの間の繰り返しを備えるリクエストの伝送および受信の時系列表示である。

【図16】図１５に例示するリクエストに対する応答の伝送および受信の時系列表示である。

【図17】本発明の主題である方法の特定の実施形態でのステップを論理図の形で表す。

【発明を実施するための形態】

【0044】

本明細書は、限定しない方法で示され、本明細書では、実施形態の各特性は、有利な方法で任意の他の実施形態の任意の他の特性と組み合わせることができる。

【0045】

本明細書の全体を通して、「機器」という用語は、測位リクエストを放出する装置の品目を指し、「基地局」という用語は、測位リクエストに応答する装置の各品目を指す。本明細書で記述するように、各基地局は、好ましくは、機器に類似する、さらには機器と同一の装置の品目を備え、その結果、各基地局は、他の基地局に対する自身の地理位置を決定できる。本明細書の全体を通して、図７を参照して記述するように、固定基地局が自身の地理位置を決定する機器の役割を果たす場合を除き、機器は移動し、基地局は固定していると考えられる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの基地局は移動し、それにより、車内に搭載された移動基地局を有する移動体それぞれの測位が可能になる。

【0046】

図は縮尺どおりではないことに留意されたい。

【0047】

図１は、測位機器１０の環境を概略的に示し、この場合、測位機器１０は、車両１１の中に組み込まれる。移動機器１０は、好ましくはたとえば街灯柱、道路標識、特定の支柱の上、または建造物の壁の上の高所に据え付けられた固定基地局１２と通信する。機器１０および固定基地局１２は、測位システム９を形成する。移動機器１０および固定基地局１２は、それぞれ計算ユニットに結合した固定電磁波放出器／受信側機器１３を備える。

【0048】

測位は、移動機器１０と固定基地局１２の間の電磁波の飛行時間（ｔｉｍｅ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ、の頭文字ＴＯＦ）により得られる。移動機器１０の位置を決定するために、従来の最新技術では、いくつかの固定基地局１２の使用、ならびに固定基地局１２または車内に搭載された移動機器１０の放出器／受信器すべての周波数および位相の正確な同期を必要とする少なくとも３つの距離測定が必要である。周波数同期は比較的簡単であるが
、位相同期は絶対時計を必要とする。衛星測位システムでは、この絶対時計は、町の中または建造物の中で測位するために必要な密な地上系ネットワークの場合には実現できない超安定原子時計により得られる。本発明の目的は、そのような絶対時計を使用することなく距離測定を行うことである。

【0049】

情報提供のために、固定基地局１２および車内に搭載された移動機器１０の放出器／受信器の発振器は、実質的に同じ周波数ｆを有するが、一方の位相は、他方に既知ではなく、逆も同様であると仮定する。正確に同じ周波数ｆを有するという事実は、これらの未知の位相は、経時的に一定であることを意味する。機器および基地局の周波数が実質的に等しいだけであり、等しくない場合、未知の位相は、経時的にゆっくりと変化するが、後に示すように、これにより測位の精度は制限されない。この未知の位相シフトを排除するために、固定基地局１２および車内に搭載された移動体１１上の移動機器１０の放出器／受信器の中に据え付けられたＩＱ変調器／復調器から得られる未加工の（Ｉ，Ｑ）信号を使用する。

【0050】

直交振幅変調（「Ｉ／Ｑ」、「ＩＱ」または「ＱＡＭ」）は、２つの入力信号により転送された情報に従って搬送波自体および直交した波（搬送波から９０°位相シフトした波）の振幅を修正することにより搬送波を変調する形をとる。

【0051】

これは、放出すべき情報に基づき搬送波の振幅および位相を同時に修正することを意味する。

【0052】

ＱＡＭタイプの変調を使用して２つのアナログ信号を放出するとき、放出信号は、
ｓ（ｔ）＝Ｉ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆ_０ｔ）＋Ｑ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆ_０ｔ＋π／２）
の形をとり、
式中、Ｉ（ｔ）およびＱ（ｔ）は、変調信号であり、ｆ_０は、搬送周波数である。

【0053】

受信器の段階で、２つの変調信号は、コヒーレント復調器を使用することにより変調できる。そのような変調器は、別個に受信した信号を第一に余弦と、第二にπ／２だけ位相シフトした余弦と乗じる。２つの乗算は、それぞれＩ（ｔ）チャネルおよびＱ（ｔ）チャネルの推定値を作り出す。使用する２つの搬送波が直交する性質のおかげで、２つの変調信号を独立に抽出可能である。

【0054】

理想的なシナリオでは、Ｉ（ｔ）チャネルは、受信した信号と余弦信号を乗じることにより復調される。
ｒ_ｉ（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆ_０ｔ）
ｒ_ｉ（ｔ）＝Ｉ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆ_０ｔ）ｃｏｓ（２πｆ_０ｔ）＋Ｑ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆ_０ｔ＋π／２）ｃｏｓ（２πｆ_０ｔ）

【0055】

三角恒等式を使用することにより
ｒ_ｉ（ｔ）＝（１／２）Ｉ（ｔ）［１＋ｃｏｓ（４πｆ_０ｔ）］＋１／２Ｑ（ｔ）ｃｏｓ（４πｆ_０ｔ＋π／２）
ｒ_ｉ（ｔ）＝（１／２）Ｉ（ｔ）＋１／２［Ｉ（ｔ）ｃｏｓ（４πｆ_０ｔ）＋Ｑ（ｔ）ｃｏｓ（４πｆ_０ｔ＋π／２）］
が得られる。

【0056】

信号ｒ_ｉ（ｔ）に低域フィルタを適用し、それにより、高周波成分（４πｆ_０ｔ）を除去し、（１／２）Ｉ（ｔ）の項だけが残る。この信号は、Ｑ（ｔ）チャネルにより影響を受けず、これは、Ｉ（ｔ）チャネルがＱ（ｔ）チャネルと独立に受信できることを例証することが留意される。類似する方法で、受信信号ｓ（ｔ）とπ／２だけ位相シフトした余
弦信号を乗じることによりＱ（ｔ）チャネルを受信する。

【0057】

ＩＱ位相の決まりごとに関しては、「Ｉ成分」（または「Ｉチャネル」）および「Ｑ成分」（または「Ｑチャネル」）の項は、それぞれ同相信号および直交位相信号を示す一般的方法である。２つの信号は、一般にいくつかの情報を運ぶ比較的低周波の関数により変調された高周波（または搬送波）正弦波振幅を備える。２つの搬送波は直交しており、Ｉは、Ｑに対して１／４サイクルずれている、または同等には、３／４サイクルだけＱに先行する。

【0058】

図２および図３では、これらの直交する正弦波の一方だけを示して位相シフトおよび距離測定の動作について説明し、これは、ＩＱ直交信号では一定のＩ成分および／またはＱ成分に対応する。

【0059】

機器１０は、第１の正弦波信号２１を放出する。基地局１２に到達する、この信号２１に関する飛行時間が原因で、この基地局１２が受信した信号２２は、信号２１に対して位相シフトしており、位相遅れ２３を有する。この基地局１２は、信号２１の周波数に実質的に等しい周波数を有するが、信号２１に対して未知の位相差だけ位相シフトした位相を有する信号２４を提供するクロックを有する。

【0060】

図２に示す実施形態では、信号２２を受信した基地局１２は、自身のクロック２４に対する、信号２２の位相遅れ２５を測定する。この基地局１２は次いで、信号２１を放出した機器１０にクロック信号２４と同期した信号２６、および位相遅れ２５を表すメッセージを放出する。信号２１を放出した機器１０に到達する、この信号２６に関する飛行時間が原因で、この機器１０が受信した信号２７は、信号２６に対して位相シフトしており、位相遅れ２８は、位相遅れ２３に等しい。

【0061】

機器１０は、信号２１に対する、信号２７の位相遅れ２９を測定する。機器１０は、基地局１２から受信したメッセージの位相遅れ２５の値を抽出し、位相遅れ２５を位相遅れ２９に加算する。このようにして、機器１０は、位相遅れ２３の２倍を得て、これから、機器１０と、信号２６を戻すことにより応答した基地局１２との間の距離ｄを演繹する。これは、位相遅れ２３の２倍が４×π×ｄ／λに等しいからであり、式中、λは、波２１の波長である。

【0062】

言い替えれば、波２２が基地局１２の受信器に到達するとき、この受信器には、この波が機器１０の放出器によりいつ放出されたかに関する情報がない。基地局１２は、自身の局部発振器の位相に対する、この波の位相２５を決定できるだけである。以下でφ１２と呼ばれるこの位相は、
φ１２＝角度（Ｑ２／Ｉ２）＝φ２－（φ１－２×π×ｄ／λ） （１）
により、基地局１２のＩＱ復調器からの出力で得た信号（Ｉ１，Ｑ２）を使用して直接測定され、
式中、
－φ１は、機器１０の放出器の局部発振器の未知の位相であり、
－φ２は、基地局１２の受信器の局部発振器の位相であり、
－ｄは、機器１０と基地局１２の間の距離であり、
－λは、機器１０が放出した波の波長である。

【0063】

したがって、機器１０の局部発振器の位相が既知ではないとき、自分自身で受信した位相２５により、距離ｄを決定することはできない。

【0064】

波を受信した基地局１２は、値φ１２を包含するメッセージを、波を放出した機器１０
に送信する。したがって、機器１０は、自身のＩＱ変調器からの出力で、信号（Ｉ１，Ｑ１）を受信し、これにより、
φ２１＝角度（Ｑ１／Ｉ１）＝φ１－（φ２－２×π×ｄ／λ） （２）
のように位相φ２１を計算可能になる。

【0065】

この式（２）では、距離ｄを除きすべてが既知であり、したがって、距離ｄは、
φ１２＋φ２１＝４×π×ｄ／λ （３）
であるので、波長λの半分を法として決定できる。

【0066】

法としての不確実性は、たとえばλ＝ｃ／ｆであり、式中、ｃは光速であるので、電磁波に関するいくつかの周波数ｆを、したがっていくつかの波長を使用することにより、または既知のフレーム相間技法（図６を参照）を使用することにより、解決できる。

【0067】

図４に示す実施形態では、法とする不確実性は、経時的に一定の信号Ｉ（ｔ）、および周期が所望の距離範囲で電磁波の往復時間に対応し、かつスペクトルが最大で、採用する通信システムの帯域幅により決定される最大周波数ｆ_ｍａｘまで密の固定周期パターンに対応する信号Ｑ（ｔ）を使用することにより解決される。たとえば、振幅は一定であるが位相がランダムなスペクトル７７の逆フーリエ変換により、所与の数の点上のパターンを得る（図４参照）。基地局が受信した信号がＩＱ復調されるとき、基地局はまた、自身が発生させる、機器が放出したパターンと同じパターンを有する固定周期信号を記録する。このように、基地局は、Ｉ成分が一定であるように、ある角度だけ自身のＩＱ平面を回転させることにより位相２５を決定する。したがって、この角度は、所望の位相２５の逆であり、回転後に得たＱ成分は、受信時に基地局が記録した固定周期パターンと比較でき、これにより、基地局は、相間関係を使用することにより、またはオフセット信号に対するフーリエ変換の性質を使用することにより、他方に対する各々のオフセットを得ることが可能になる。位相２５の認識、および外向きの信号に関しては基地局が、戻り信号に関しては機器が計算したオフセットの認識は、広い距離範囲にわたり距離を高い精度で得ることを可能にする。図４は、パターン７５と同一の、基地局の固定周期パターン７６（ｓ_２）に対する、機器が放出した６４点固定周期パターン７５（ｓ_１）の４，１２３点によるオフセットを示す。

【0068】

図４に示す実施形態では、機器１０は、単一周波数で発振している信号ではなく、許可された帯域幅に周波数サポートが制限された既知の固定周期パターン７７により変調された第１のクロックの周波数で発振している信号７５を送信する。基地局１２は、機器１０から信号を受信するとき、上記で記述するように、受信した信号の搬送波と自身の局部発振器の間の位相を測定し、さらにまた機器１０から受信した固定周期パターンと基地局１２で発生させた同一の固定周期パターンの間の時間シフトも測定する。基地局１２は次いで、基地局１２の固定周期パターンにより変調された第２の周波数で発振する信号だけではなく、クロックと測定したパターン間のオフセットとの間の位相シフトに関する情報も機器１０に送信する。機器１０がこの情報を受信するとき、機器１０もまた受信した信号の搬送波と自身の局部発振器の間の位相シフト、およびさらにまた受信したパターンと自身のローカルな固定周期パターンの間のオフセットも測定できる。

【0069】

さらにまた、基地局１２に関する類似する情報をメッセージにより受信すると、位相シフトの加算と組み合わせることにより、波長を法とする機器１０と基地局１２の間の距離が得られる。オフセットの追加と組み合わせることにより、固定周期パターンの繰り返し周波数に対応する波長を法とする、機器１０と基地局１２の間の距離が得られる。したがって、パターンオフセット７７と組み合わせることにより、パターンの帯域幅により制限される精度で広い距離範囲が可能になり、一方、位相シフトを組み合わせることにより、波長以下の精度が得られる。ある変形形態では、基地局１２は、受信したパターンと同相
になるようにパターンオフセットにより変調された、受信した搬送波と同相になるように、位相シフトした第２のクロックの周波数で発振する信号を送信する。したがって、位相シフトおよびオフセットの情報を送信する必要はなく、機器１０の段階で戻って受信した位相シフトおよびオフセットは、機器１０と基地局１２の間の距離に直接比例する。

【0070】

図３に示す実施形態では、信号２２を受信した基地局１２は、自身のクロックに対する、信号２２の位相遅れ２５を測定する。この基地局１２は次いで、位相進み３２が位相遅れ２５に等しい、クロック信号２４と同期した信号３１を、信号２１を放出した機器１０に放出する。したがって、信号３１は、この基地局１２が受信した信号２２と同相である。

【0071】

信号２１を放出した機器１０にこの信号３１が到達する飛行時間が原因で、この機器１０が受信した信号３３は、信号３１に対して位相シフトしており、位相遅れ３４は、位相遅れ２３に等しい。機器１０は、信号２１と信号３３の間の位相遅れ３６を測定する。このようにして、機器１０は、位相遅れ２３を得て、これから、機器１０と、信号２６を戻すことにより応答した基地局１２との間の距離ｄを演繹する。これは、位相遅れ２３の２倍が４×π×ｄ／λに等しいためであり、式中、λは、波２１の波長である。

【0072】

言い替えれば、基地局１２は、自身が受信するものを機器１０に送信し、この場合、Ｉ＝Ｉ２およびＱ＝Ｑ２である。これは、図３の信号２２および３１が示すように、受信してきたものと同相の波を送信することと等化である。実際には、機器が信号
Ｉ×ｃｏｓ（２πｆ_０ｔ＋φ１）
を送信する場合、
基地局は、伝播による遅延が原因で、
Ｉ×ｃｏｓ（２πｆ_０（ｔ－ｄ／ｃ）＋φ１）
に比例する信号を受信する。復調およびフィルタ処理の後、基地局が測定したＩ成分およびＱ成分は、それぞれ
×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ１－φ２）およびＩ×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ１－φ２－π／２）
に比例する。

【0073】

基地局は、次いで同じＩＱ点、またはそれに比例するＩＱ点を、すなわち、信号
Ｉ×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ１－φ２）×ｃｏｓ（２πｆ_０ｔ＋φ２）＋
Ｉ×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ１－φ２－π／２）×ｃｏｓ（２πｆ_０ｔ＋φ２＋π／２）
を送信する。
機器は、この信号を伝搬遅延の後に受信する、すなわち、
Ｉ×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ１－φ２）×ｃｏｓ（２πｆ_０（ｔ－ｄ／ｃ）＋φ２）＋
Ｉ×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ１－φ２－π／２）×ｃｏｓ（２πｆ_０（ｔ－ｄ／ｃ）＋φ２＋π／２）
を受信する。

【0074】

復調およびフィルタ処理の後、機器が測定したＩ成分およびＱ成分は、それぞれ
Ｉ×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ１－φ２）×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ２－φ１）＋
Ｉ×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ１－φ２－π／２）×ｃｏｓ（２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ２－φ１＋π／２）
および
Ｉ×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ１－φ２）×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ２－φ
１－π／２）＋
Ｉ×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ１－φ２－π／２）×ｃｏｓ（－２πｆ_０ｄ／ｃ＋φ２＋π／２－φ１－π／２）
に比例し、上式は、三角法の規則を使用することにより、それぞれＩ成分およびＱ成分に関して、
Ｉ×ｃｏｓ（４πｆ_０ｄ／ｃ）およびＩ×ｃｏｓ（４πｆ_０ｄ／ｃ＋π／２）
が導かれ、これは、機器および基地局のクロックの未知の位相φ１およびφ２と独立に位相４×π×ｄ／λ＝４πｆ_０ｄ／ｃが得られることを示している。

【0075】

いくつかの実施形態では、特にパターンの帯域幅が第１の周波数を法とする不確実性を解決するのに十分ではない場合、２つの周波数の使用と固定周期パターンの使用を組み合わせることが可能である。

【0076】

本発明の異なる実施形態はまた、２つの発振器が正確に同じ周波数ｆを有するわけではない場合にうまく動作することに留意されたい。図５は、機器１０および基地局１２の局部発振器の周波が単に実質的に等しいだけであり、正確に同じであるわけではないとき、機器１０と基地局１２の間の実際の測定例を示す。したがって、２つの発振器の間の位相は、機器１０に関して、および遠隔基地局１２に関して、ここでは複素平面内に示すＩＱ点の矢印３７および３８により示すように、経時的に変動する。この位相は、たとえ経時的に変化しても、反対方向に、機器１０の観点によれば矢印３７に、または遠隔基地局１２の観点によれば矢印３８に変動する。したがって、第１の実施形態によれば、各瞬間の位相の総計を通して２つの測定値を組み合わせることにより、理論的に固定した、複素位相平面内の点が作り出され、この場合、精度は、式（３）によれば４×π×ｄ／λに対応する測定ノイズが原因で６．４°である。第２の実施形態である図３では、波Ｉ＝Ｉ２（ｔ）およびＱ＝Ｑ２（ｔ）を送信すれば十分である。

【0077】

このように、折返し時間は、考慮することが容易な固定位相を作り出す。

【0078】

機器が非常に限られた計算能力しか有しない低下した動作モードでは、機器の位置は、周囲にある少なくとも５つの基地局が同時に測定した位相を使用して、基地局で計算できる。この実施形態では、機器は、周囲にあるいくつかの基地局が受信する第１の信号を放出する。これらの基地局の各々は、測定されたＩＱ点を自身のタイムスロットで送信するが、第１の機器が送信した識別子により、低下したモードで動作していることを認識し、戻された信号は、機器ではなく、取り囲むこれらの基地局の各々により測定される。取り囲むこれらの基地局は次いで、その他の基地局の各々が測定した位相を組み合わせることができ、これにより、一方の基地局に向けて、または別の基地局を介して直接、機器の電磁波の異なる経路を決定できるようになる。基地局は、基地局を隔てる距離を知っているので、測定された異なる距離は、機器が計算する必要なしに機器の位置を決定可能にする。機器の位置は、通信ネットワークにより、したがってより長い、またはより短い待ち時間で利用可能にできる。したがって、これは、リアルタイムの情報を必要としない機器に、たとえば、セルフサービス車両の駐車の検証に特に適している。

【0079】

これらすべての事例では、本発明を利用する有利な点は、
－測定は、ほとんど瞬時であること、
－たとえばこのタイプの用途で使用されていない周波数帯である２．４ＧＨｚの周波数としてはセンチメートル未満の高い空間精度、
－固定基地局の段階で（インフラストラクチャを管理または使用する運用者に有用である）または車内に搭載された移動機１０の段階で（移動体で、特にこれによりネットワーク待ち時間が回避されるので、移動体が自律的である場合に有用である）測定を行うことができること、
－主要な技術上の飛躍的な進歩がまったくなく、産業開発を促進し費用を制限する既存システムを採用するだけであること
を備える。

【0080】

本発明は、信頼でき費用がかからない方法で移動体／インフラストラクチャ協働により環境の中で、詳細には都市または室内で、たとえば駅で、位置をセンチメートル単位で迅速に得ることができるようにする。本発明は、基準と呼ばれる固定基地局１２と移動体の中に組み込まれた移動機器１０との間の電磁波の飛行時間の測定を伴う。各固定基地局１２に対する機器１０の距離の測定は、信頼でき迅速であり、精度は５センチメートル未満（典型的には１センチメートル）である。

【0081】

位相の動作、図２におけるメッセージでの位相シフトの伝送、または図３におけるリターンの信号３１の位相シフトは、機器１０のクロックと遠隔基地局１２のクロックの間の時間同期の距離の決定を排除するために、応答するこの基地局１２により行われる。

【0082】

実際には、機器１０は、自身の位置を決定するために、機器１０が自身の距離ｄを測定する、関連する各基地局１２を識別できなければならない。同様に、信号２６または３１の間で、下流で衝突するのを回避する必要がある。これら２つの理由で、機器１０と各基地局１２の間で交換される信号は、図６に示すように、フレーム４２、４５、および４９として構築される。上流に向けたフレーム４２はたとえば、
搬送波４１の周波数、
－機器の識別子、
－場合によっては利用する実施形態を示す、応答を要求する可能性があるリクエスト、および
－場合によってはエラーの検出および／または補正のための符号
を表すメッセージを運ぶ。

【0083】

次いで機器１０は、リスニングモードの動作に切り替わる。

【0084】

各遠隔基地局１２は最初、リスニングモードにある。図２および図３を参照して記述するように、第１の基地局１２は、機器１０とこの第１の基地局１２の間のフレームの飛行時間が原因で、搬送波４１に対して位相シフトした搬送波４３でフレーム４２を受信する。この第１の基地局１２は、事前に規定された時間間隔４４の後、自身に割り当てられたタイムスロットでこのメッセージに応答し、次いでリスニングモードに戻る。第２の基地局１２は、機器１０とこの第２の基地局１２の間のフレームの飛行時間が原因で、搬送波４１に対して位相シフトした搬送波４７でフレーム４２を受信する。この第２の基地局１２は、事前に規定された時間間隔４８の後、自身に割り当てられたタイムスロットでこのメッセージに応答し、次いでリスニングモードに戻る。

【0085】

下流に向けたフレーム４５および４９はたとえば、
－搬送波４１の周波数、
－基地局１２の識別子、
－リクエストへの応答、たとえば位相２５、
－リクエストを送信した機器１０の識別子、および
－場合によってはエラーの検出および／または補正のための符号
を表すメッセージを運ぶ。

【0086】

フレームを介して通信する別の有利な点は、この通信により、詳細には長い距離ｄで、実施形態に応じておおよそ半波長を法とする距離ｄの測定の不確実性を解決するフレームオフセットを測定可能になる。フレームおよび搬送波はまた有利には、上記に記述するよ
うに、機器および基地局のＩ成分およびＱ成分が独立しているという性質を使用することにより、同時に放出できる。

【0087】

いくつかの実施形態では、固定基地局１２に対して機器１０の距離を決定するための手段は、たとえば機器１０が基地局１２の地理位置のデータベースを保持するので、基地局１２の識別子を用いて基地局１２の位置を決定するように構成される。

【0088】

いくつかの実施形態では、基地局１２の識別子は、自身の地理位置を備える。したがって、機器１０は、異なる基地局１２がこれらの基地局１２の最新位置を機器に通知するので、これらの基地局１２の位置の最新データベースを記憶する必要がない。機器１０は簡素化され、測位は、より信頼性があり、より高速である。

【0089】

図７に示すように、黒い円板で表す基地局５１の間の距離の自動測定、および白い円板で表すいくつかの地籍図の地点５２の認識は、迅速な較正、検査、および付随する出来事の検出を可能にする。

【0090】

実際には、正確な測位は、同程度に正確な基準点を必要とする。

【0091】

電子回路、たとえば固定基地局５１および車内に搭載された機器１０の回路６０は、完全に類似する可能性がある。したがって、固定基地局５１と車内に搭載された機器１０を有する移動体との間の距離を決定することは、固定基地局５１の間の距離を決定するのとまったく同じくらい簡単である。固定基地局５１の間の距離は、定期的に測定でき、以前の状況に対するどんな違いも、たとえば固定基地局５１を保持する支柱に対する事故または悪意のある活動に起因する違いも、迅速に検出され既知になる。したがって、基地局５１のネットワーク５０は、対応する固定基地局５１を使用停止にすることにより、または対応する固定基地局５１の正確な位置を再計算することにより、迅速に対処できる。これにより、このネットワーク５０に高い堅牢性が導入される。また、基地局５１の間の距離は、既知であるので、それにより、距離の密なネットワークが形成される。したがって、これらの地点の絶対測位は、たとえば地理座標が完全に規定された地籍図の地点５２が作り出す少なくとも３つの絶対基準点を必要とする。

【0092】

固定機器５１は、その識別子により認識されることに留意されたい。この距離ネットワークを地理上の地点と整合させるために、較正段階の間に、
－技術者は、既知の地理上の地点に、たとえば地籍図の地点に移動基地局を配置し、
－周囲にある基地局からこの既知の地理上の地点までの距離により、距離ネットワークは、この既知の座標に関連づけられるように制約され、
－技術者は、好ましくは大きく離れた他の既知の地理上の地点を用いてこの動作を少なくとも２回遂行し、
－距離のネットワークを完全に制約するために最小３つの地理上の地点が必要であり、より多くの地理上の地点を使用することにより、固定基地局５１のネットワーク全体の精度を改善する冗長性が可能になる。

【0093】

したがって、較正は、固定基地局５１の間で相互接続のネットワークを自動的に構築すること、および次いで地籍図の地点５２に位置決めされた移動基地局を技術者が追加することから構成される。したがって、技術者による数少ない動作で、したがって短期間で、距離のネットワーク５０を完全に制約することが可能である。

【0094】

自動化可能な（図７参照）、固定基地局５１の間の距離によるタイムスロット割当てにより、第２の信号および下流に向けたフレームと衝突する危険性は、大幅に低減される。

【0095】

３つ以上の基地局５１を使用するとき、これは、地理上の地点を有する必要があるが、基地局５１は、次々に機器の役割を果たし、周囲にある基地局５１に照会する。この機器５１と十分足りる基地局５１の間の距離が既知であるとき、機器５１は、自身の地理位置を計算し、基地局のマイクロ波システム（このシステムは、好ましくは２．４ＧＨｚ帯でＷｉ－Ｆｉと共存できる）を直接使用するネットワーク接続を介して、またはたとえば追加の携帯電話接続を介して、このデータ項目を利用可能にする。

【0096】

各基地局５１はまた、基地局のネットワークに属する各基地局の地理位置を決定する中央コンピュータシステム（図示せず）に未加工の距離データを送信できる。地理位置を決定するために少なくとも４つの基準基地局までの距離が必要である。これは、１つの基準基地局までの距離は、可能な位置の球を規定するからである。２つの距離があれば、２つの球の交点は、可能な位置を円に制限する。３つの距離があれば、３つの球の交点として２つの可能な地点だけが残る。４つの距離は、すべての不確実性を解決する。それに加えて、球の間の交点の精度を改善するために、考慮された４つの基地局に関して、固定基地局がすべて整列しているわけではないことが好ましい。

【0097】

自律移動体の場合、移動機器１０は、距離に直接アクセスでき、したがって追加待ち期間なしに自身の位置を計算できるように、自律的である。位相に関して得られる精度は、図５の例で１０°未満、すなわち６．４°であり、これにより、６０ＭＨｚだけ分離した２つの周波数を、たとえば２．４２ＧＨｚおよび２．４８ＧＨｚの周波数を使用することにより、５メートルの範囲で２．４ＧＨｚの周波数に関して３ミリメートル～４ミリメートルの精度で距離を推定可能になる。この５メートルの範囲を超えると、各機器の変換器が直接範囲に含む約１５ｎｓの精度、または６０ＭＨｚの帯域幅の精度しか必要としないフレーム遅延検出を使用する。

【0098】

したがって、
－較正は、実装するのが簡単であり、迅速であり、労働集約的ではない。したがって、較正は、費用がかからない。
－距離のネットワークを定期的に測定することにより、機器を検査し、したがって、距離のネットワークが機能を果たしていることを常に検証し、誤動作を検出し、必要に応じて誤りを補正することが可能になる。

【0099】

いくつかの実施形態では、時間間隔またはタイムスロットを固定基地局５１に割り当てるために、固定基地局５１の地理位置を考慮し、その結果、同じ固定基地局５１と信号を交換する２つの固定基地局５１は、これらの基地局５１に、および同じ基地局に同じ時間間隔を割り当てられない。図７では、基準Ｓ「Ｘ」は、この方法で割り当てられた１～８の間のタイムスロット番号「Ｘ」を示す（基地局に割り当てられたタイムスロットの一部分だけを示す）。当然のことながら、１つの基地局がより大きな、たとえば１６というタイムスロット番号を有する場合、基地局間の２つ以上の通信範囲に制約を拡張できる。たとえば、直接、または中間固定基地局を通して、同じ固定基地局５１と信号を交換する２つの固定基地局５１は、これらの基地局５１に、同じ固定基地局に、および中間基地局に、同じ時間間隔を割り当てられない。

【0100】

図８は、本発明の主題である機器または基地局の電子回路の実現例を示す。この回路は、たとえば２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯で動作するマイクロ波ＩＱ伝送／受信ヘッドエンドを備える。この伝送／受信ヘッドエンドは、クロック７２とも呼ばれる発振器、１／４波長移相器７３、低域フィルタ６６、ミキサ６７、加算器７４、ならびに増幅器６８および６９を備える。送信アンテナ７０および受信アンテナ７１は、アナログ部分を完成させる。デジタル部分は、ＤＡ変換器６４および６５、ＡＤ変換器６２および６３、ならびに機器と基地局の間で、および基地局間で信号および通信を取り扱う計算ユニット６１を備える
。計算ユニット６１は、受信モジュールからＩＱ点を読み出し、計算を遂行し、放出モジュールにＩＱ点を書き込む。計算ユニット６１はまた、プログラムおよびデータの、詳細には以下で記述するパターンのメモリ（図示せず）を備える。

【0101】

この回路の一実装例では、マイクロ波ヘッドエンドは、放出用ＡＤＲＦ６７２０回路（分数（ＰＬＬ／ＶＣＯ）発振器を組み入れる広帯域（７００ＭＨｚ～３ＧＨｚ）直交変調器の登録商標）および受信用ＡＤＲＦ６８２０（分数（ＰＬＬ／ＶＣＯ）発振器を組み入れる広帯域（６９５ＭＨｚ～２７００ＭＨｚ）直交変調器の登録商標）回路から構成される。これら２つの回路は、放出および受信のために同じ局部発振器７２を使用する。当然のことながら、少なくとも復調またはデジタル化の後にＩＱ信号にアクセスできるようにする任意の他の回路を使用できる。また、回路が動作するために電池または商用電源（図示せず）が必要である。この機器は、完全に従来型であり、ＩＱ信号は、位相を、したがって距離を、次いで位置を決定するために必要な動作を行うために計算ユニット６１に簡単に利用できるようになることに留意されたい。

【0102】

２つの（機器の）回路６０Ａと（基地局の）Ｂの間でこれらの回路を隔てる距離を決定する通信の単一フェーズでは、
－回路Ｂは、リスニングモードにあり、回路Ａは、放出モードにある。
－放出モードにある回路Ａは、短時間の間、典型的には１マイクロ秒、固定周波数を、次いでメッセージを、典型的には命令を、たとえば距離測定の開始を、およびデータの項目を、たとえば回路Ａの識別子を放出する。
－リスニングモードにある回路Ｂは、信号を受信し、（Ｉ，Ｑ）点を記録し、メッセージを復号する。
－図３に例示する実施形態による距離測定の場合、リスニングモードにあった回路Ｂは、放出モードに切り替わり、次いですでに受信した（Ｉ，Ｑ）点だけではなく応答メッセージも、たとえば回路Ｂの識別子も備える信号を送信する。
－同時に、放出モードにあった回路Ａは、リスニングモードに切り替わり、応答を待つ。
－回路Ａは、応答を受信するとき、受信した信号の（Ｉ，Ｑ）点を記録し、位相を、次いで波長を法とする、回路ＡおよびＢを隔てる距離を決定する。
－波長を法とする不確実性を解決するために、手順は、次いで別の周波数ｆで再度始まる、またはフレームオフセットを測定する。
－３つの回路Ｂで少なくとも３つの距離をこの方法で得ていた場合、回路Ａは、自身の地理位置を決定する。

【0103】

回路Ｂでは、計算ユニット６１は、一方では信号２２での、回路Ａの第１のクロックから得られる発振する信号と、他方では回路Ｂの第２のクロックから得られる発振する信号との間の第１の位相シフトを測定するための手段を形成する。

【0104】

回路Ａでは、回路Ａの第１のクロックから得られる発振する信号と回路Ｂの第２のクロックから得られる発振する信号との間の第２の位相シフトを測定するための手段、および第１の位相シフトおよび第２の位相シフトに基づき、回路Ｂを備える基地局に対する、回路Ａを備える機器の距離を決定するための手段を形成する。

【0105】

図９は、周波数２．４ＧＨｚおよび２．４６ＧＨｚを使用して法とする不確実性を解決する、すでに示した回路を備える機器および基地局に関して、異なる距離に関する実験的測定のグラフをエラーバー付きで示す。グラフのｙ軸は、実際の距離に対応し、ｘ軸は、２つの周波数から生じる飛行時間に基づき計算した距離に対応する。この例では、計算した距離ｙと実際の距離ｘの間の関係は、ｙ＝ｘ＋２５．７センチメートルである。

【0106】

２５．７センチメートルという系統的オフセットは、信号を増幅および復調するために構成要素が必要とする時間に対応する。この時間長は固定されているので、この時間長を較正し、この時間長を系統的に演繹することは容易である。機器および基地局の周波数が等しい場合、往復時間は、距離の決定にまったく影響を及ぼさないことに留意されたい。これらの周波数が完全には等しくない場合（図５）、信号（遠隔基地局側で２２、および機器側で２７または３３）の獲得は、信号がアンテナに到達する瞬間と、信号が計算ユニットによりサンプリングされた瞬間との間に、類似する制御された時間長で行われなければならない。図９での距離の推定値の精度は、距離に応じて１ミリメートル～３．２５ミリメートルの間である。

【0107】

図１０は、パターンの１周期および１００周期にわたり計算した、信号に対するノイズレベルの関数として２つの６４点固定周期パターンの点でオフセットを推定する際の誤差を、すなわち誤差７８および誤差７９示す。この誤差は、高速フーリエ変換（ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、ＦＦＴ）により測定され、相間関係よりも良好な測位精度を可能にする。したがって、利用できる距離の範囲を増大させる固定周期パターンを使用するこの場合、図１０は、固定周期パターンが６４点から構成されるときのオフセットの推定値に関するノイズの影響を示し、この６４点パターンは、周波数３１が一定の振幅およびランダムな位相を有する６４点スペクトルのフーリエ変換を使用して計算される。この場合、パターンのサンプリングは２０ＭＨｚであり、オフセットを推定する際の誤差は、単一周期の固定周期パターンを考慮するときには信号の０．６３％のノイズでは、および１００周期の固定周期パターンを考慮するときには信号の６．３％のノイズでは、サンプリング時間の１％未満である。したがって、誤差は、信号に対するノイズのレベルに比例して増大し、考慮する周期数の平方根に比例して低減する。

【0108】

図１１は、本発明の主題である方法の実施形態８０のステップについて記述する。ステップ８１の間、回路Ａは、第１の信号２１を放出する。ステップ８２の間、回路Ｂは、信号２２を受信する。ステップ８３の間、回路Ｂは、信号２２と自身のクロック７２の信号の間の位相シフトを決定する。ステップ８４の間、回路Ｂは、動作モードに応じて応答信号２６または３１の中に第１の位相シフトを含ませる（図２および図３参照）。ステップ８５の間、回路Ｂは、応答信号を放出する。ステップ８６の間、回路Ａは、応答信号を受信する。ステップ８７の間、回路Ａは、受信した信号と自身のクロック７２の間の位相シフトを測定する。任意選択で、ステップ８８の間、回路Ａは、距離の不確実性の解決を遂行する。ステップ８９の間、回路Ａは、４つの異なる基地局を用いて少なくとも４つの距離を得たかどうかを判断する。得た場合、ステップ９０の間、回路Ａは、自身が自身の距離を得た関連する基地局の位置にアクセスし、基地局の地理位置を決定する。この位置はまた、回路Ａに取り付けられた内部ユニットから受信した情報に依存する可能性があり、固定基地局を用いて少なくとも５つの距離を受信した場合、アルゴリズムを使用して最も確からしい位置を決定できることを理解できる。

【0109】

ステップ９１の間、たとえば低トラフィック期間の間、詳細には夜間に、またはこの基地局の予想外の動作の原因である場合がある、基地局に含まれる内部センサ（図示せず）により明らかになった衝撃を検出したときに、基地局の回路Ｂは、互いにステップ８１～９１を行って基地局のそれぞれの位置を更新する。ステップ９２の間、定期的に、たとえば毎年、基地局の回路Ｂは、互いに、および地籍図の地点に位置決めされた移動できる移動基地局を用いて、ステップ８１～９０を行って基地局のそれぞれの位置を更新する。ステップ９３の間、固定基地局のそれぞれの位置に従って固定基地局に時間間隔（タイムスロット）を割り当て、下流で衝突する危険性を低減する。

【0110】

図１２は、３回繰り返された８つの点を備えるパターン１０１の例を示し、繰り返しの間に時間間隔はない。

【0111】

自身の測位のために、機器１０は、基地局１２にリクエストを送信し、このリクエストは、好ましくはこのパターン１０１の、たとえば１周期～２周期１００の間の少なくとも１つの完全な周期パターン１０１を備える。２つ以上の完全な周期パターン１０１を備えるリクエストが好ましい。これは、受信したとき、サンプリングは、完全に同期しており、したがって、送信された信号のうち１つの点１０３を失う可能性があるためである。パターン１０１の少なくとも１つの点１０３だけではなく完全なパターン１０１も送信することにより、これにより、完全なパターン１０１を獲得することが確実になる。しかしながら、完全な１周期１００を獲得することにより、単純な相関関係の場合よりも正確な時間シフト計算を行うことが可能になる。

【0112】

いくつかの実施形態では、カウンタの周期は、機器１０と、この機器１０からのリクエストに応答する可能性が高い基地局１２との間の事前に規定された最大距離に対応する最大飛行時間の２倍よりも大きい。

【0113】

距離測定でカウンタの半周期と信号の伝播速度の積を法とするのを回避するこの条件を満たすために、たとえばメモリに記憶されたパターンをすべての機器１０およびすべての基地局１２のための同一パターンセグメント（図示せず）で補うことにより、固定長パターンまたは可変長パターン１０１を提供できることに留意されたい。

【0114】

機器１０およびあらゆる基地局１２はそれぞれ、パターンの連続する点の値を記録および読み出すことができるメモリ領域を指すポインタのｎの位置を周期的にスキャンするカウンタを備える。これらのポインタは、パターンの最後のサンプルまたは点が読み出されたとき、ゼロにリセットされる。パターンのｎの位置を検索する周期は、機器１０および基地局１２では実質的に等しく、これらのカウンタおよびポインタを同期させることはない。

【0115】

これらのパターン１０１を利用する本発明の異なる実施形態について以下で記述する。以下でＡ／およびＢ／により参照する実施形態では、基地局１２は、受信するパターン１０１を再放出することにより中継器のように動作するので、機器１０と同じ繰り返すパターンを有する必要がない。

【0116】

Ａ／いくつかの実施形態では、機器１０が放出した固定周期パターンを受信すると、基地局１２は、少なくとも１周期にわたり固定周期パターンを記録し、次いで、周期パターン１０１の所与の整数周期１００の後に、固定周期パターンを受信した順序で機器１０に再放出する。

【0117】

この整数は、往復時間に、したがって基地局１２の計算速度に、さらにまた応答するために利用可能なタイムスロットに依存する（いくつかの基地局は、単一リクエストに応答できる）。したがって、各周期１００で、まるでカウンタが開始点に戻ったかのようなものであり、所与の数の値は、整数であるという条件で、重要ではない。それにもかかわらず、再放出前のこの時間は、周波数ドリフトと両立できなければならず、たとえば、２０ＭＨｚの周波数および６４点パターンで１秒の間であり、最大整数は、３１２５００である。使用される整数は、好ましくは利用可能な第１のタイムスロットに対応する数である。

【0118】

機器１０は、基地局１２が再放出したパターンを受信するとき、このパターンと自分自身の固定周期パターンを比較し（たとえば、相関関係またはフーリエ変換）これから、時間シフトが機器１０と基地局１２の間の距離に比例し、電磁波の速度に反比例する、放出され受信した２つのパターン間の時間シフトを演繹する。

【0119】

Ｂ／いくつかの実施形態では、機器１０が放出した固定周期パターンを受信すると、基地局１２は、少なくとも完全な１周期１００にわたり固定周期パターンを記録し、次いで固定周期パターンを受信した順序でｎ番目のサンプルから再放出し、受信した最後のサンプルを再放出した後、ｎ－１番目まで再放出されたのは受信した最初のサンプルである。したがって、再放出は、周期パターンの整数周期および周期の何分の１かの後に行われ、この何分の１かは、固定周期パターン１０１の周期１００内のサンプル数、たとえば図１２に示すパターン１０１では８に対する数ｎの比に対応する。図１５および図１６は、これらの実施形態に対応する。

【0120】

周期の何分の１かを利用することにより、パターン１０１の整数周期が示す瞬間に応答することが回避される。たとえば、応答タイムスロットが基地局１２の往復時間に対して正確に規定されなかった場合、基地局１２は、整数周期ではなく、単にこの数の何分の１かを待つことにより自身の応答時間を調節できる。

【0121】

機器１０は、基地局１２が再放出したパターンを受信するとき、このパターンと自分自身の固定周期パターン１０１を比較し、これから、時間シフトが機器１０と基地局１２の間の距離に比例し電磁波の速度に反比例する、放出され受信した２つのパターン間の時間シフトを演繹する。

【0122】

Ｃ／いくつかの実施形態では、機器１０が放出した固定周期パターンを受信すると、基地局１２は、この受信パターンと自分自身の固定周期パターンを比較して、これから、機器と基地局の間の第１の時間シフトを演繹する。基地局１２は次いで、自身の固定周期パターン１０１の少なくとも１周期で、この第１の時間シフトをデジタルデータとして表す情報項目を機器１０に放出する。基地局１２が放出した固定周期パターンを受信すると、機器１０は、この受信パターンと自分自身の固定周期パターンを比較して、これから、第２の時間シフトを演繹する。放出されたデータで第１の時間シフトを読み出し、これら２つの時間シフトを加算して機器１０と基地局１２の間の絶対同期を排除することにより、機器１０は、自身と基地局１２の間の距離を演繹する。

【0123】

Ｄ／いくつかの実施形態では、機器１０が放出した固定周期パターンを受信すると、基地局１２は、固定周期パターンをメモリに記憶し、次いでポインタを用いて固定周期パターンを読み出す。パターン１０１の点を読み出すと、機器１０は、固定周期パターンを基地局１２に放出し、基地局１２は、その固定周期パターンを機器１０に放出する。機器１０は、固定周期パターンの少なくとも１周期を放出するとき、自身のポインタをゼロに設定し、自身のポインタを用いてデータを読み出し、たとえばＱチャネル上で自身のＩＱ放出システムにデータを利用可能にし、Ｉチャネルは、図１３に示すように、位相測定に関して一定のままである。

【0124】

基地局１２は、リクエストの受信を検出するとき、最初のＩＱサンプルを受信するときに自分自身のポインタの値を記憶し、次いで再放出の時間に、ポインタの値に対応するサンプルから始まり固定周期パターンを周期的に再放出する。したがって、機器１０は、基地局１２が再放出した信号を検出するとき、ＩＱ平面（図１４）の回転による位相を検出でき、次いで、再整列すると、送信されたパターンと自分自身の固定周期パターンを比較し、これから、２つのパターン１０１の間の時間シフトを演繹する。ＩＱ平面内の位相シフトを測定することにより、詳細にはマイクロ波通信でかなりのノイズがある場合にパターンにより推定される距離の精度を改善可能になる。

【0125】

上記で記述する実施形態のいずれでも、ステップのシーケンスは、ある変形形態では、詳細には通信ノイズが大きいとき、２つの別個の通信チャネルを同時または順次に使用す
るために繰り返される。

【0126】

図１２は、パターン１０１の繰り返し周期１００を示す。各機器および各基地局の中にあるクロックは、このパターン１０１を同じ周期１００で検索するためにパターンメモリとポインタの同期を遂行する。

【0127】

図１３は、パターンを表す放出信号１０２をＩＱ平面で示す。パターンの、異なる可能な値を点１０３により示す。

【0128】

図１４は、放出信号１０２に対応する受信信号１０４をＩＱ平面で示す。この受信信号１０４は、放出パターン１０２の点１０３ごとに点１０８を備える。この信号の受信側、すなわちリクエストでは基地局、およびリクエストに対する応答では機器は、受信した点の直線適合１０５、次いでＩＱ平面の原点を通過する、直線適合直線１０５に垂直な直線１０６、および次いで直線１０６の位相１０７を決定する。受信時の位相１０７と（図１３の例ではゼロである）位相の間の差は、位相シフトしたポインタ自体を用いて測定した、この信号の放出とこの信号の受信の間の位相シフトに対応する。本発明を利用することにより、このポインタの位相シフトを排除して（機器から基地局への）外に向けた信号および（基地局から機器への）戻り信号の飛行時間（ＴＯＦ）だけにより位相シフトを測定可能になる。

【0129】

したがって（通信方向に応じて機器１０または基地局１２である可能性がある）放出側は、Ｉチャネル上で定数を、Ｑチャネル上で自身の固定周期パターンの少なくとも１周期を送信し、ＩＱ図では、その結果、ｙ軸のＱが変化する間にｘ軸のＩは定数であるので、垂直方向に整列した一連の点が得られる。放出中、伝播の遅延は、波長あたり完全な一回転を通してＩＱ平面を回転させる。したがって、受信時、受信したＩＱ点は、受信側のＩＱ平面内で整列しているが、受信側から放出側を分離する波長の何分の１かに対応する角度で垂直線から傾いた線上で整列する。情報を決定し、したがって、たとえば回帰後に直線適合１０５を、すなわち受信したＩＱ点が整列する線の傾きを推定する簡単な方法である。この線１０５から、送信された一定のＩに対応し線上の基準点を与えるＩＱ平面の原点までの距離、および余接が単に線の傾きである回転角を外挿する。

【0130】

この方法で得た位相シフトは、放出側と受信側の間の距離に関する微細スケールの情報を提供する。

【0131】

当然のことながら、Ｉチャネルが運ぶ値は、一定である必要はなく、パターン１０１は、Ｑチャネルにより運ばれる必要はない。放出された信号は、たとえば、図１４を参照して示すように放出時に位相シフトしている可能性があり、放出時の位相の認識は、機器が外向きの信号および戻り信号の飛行時間に起因する合計位相シフトを決定するのに十分である。直線適合１０５後、パターン全体にわたり位相を測定することにより、詳細にはノイズがあまりにも大きいときに推定した距離の精度は、改善可能になる。

【0132】

図１５および図１６は、８つのサンプルを伴うパターンに関する完全な往復シーケンスを示す。距離決定の精度を増大させる搬送波位相シフト測定の任意選択の使用法について再度詳述しない。

【0133】

図１５は、伝送を、すなわち、パターン１０１により変調されたリクエスト信号の放出（上部）および受信（下部）を示す。最上部の線でポインタ１０の位置１１０を示す。このポインタは、メモリに記憶されたパターン１０１の（０～７でインデックスする）８つの値を周期的にスキャンする。信号が放出されたとき、放出された信号１１１を変調するためのポインタが示すメモリ位置で、少なくとも１周期１００の間パターン１０１の値を
読み出す。機器１０と基地局１２の間の距離が原因で、基地局１２が受信した信号１１２は、放出された信号に対して遅延１１３だけ時間がずれている。図１５についての記述の残りの部分では、基地局１２は、ポインタ値１１４が示すように、受信した信号１１２が運ぶパターンの点を表す第１のサンプルを受信したときに自身のポインタをゼロに設定する。当然のことながら、図１６を参照して記述するように、ポインタをゼロにリセットする必要はない。たとえば、第１のサンプルを受信したときのポインタの位置は、基地局１２により記憶でき、パターンを機器に送信するための開始位置として使用できる。

【0134】

時間長１１５は、受信した信号１１２をサンプリングするための時間、および信号が運ぶパターンの値を記憶するための時間である。

【0135】

図１６は、伝送を、すなわち、図１５に示すリクエスト１１２に応答する応答信号１１９の放出（下部）および受信（上部）を示す。

【0136】

基地局１２は、受信した信号１１２の第１のサンプルを受信した後、したがって、基地局のポインタ１１４が、図１６の最下部で、
－パターンのこの第１のサンプルを受信したときにこのポインタがゼロにリセットされた場合には値「０」に、または
－この第１のサンプルを受信したときにこのポインタが有していた値に
戻ったとき、整数周期１００の後にパターン送出を開始する。

【0137】

少なくとも１周期１００の間、パターン１１１の点は、基地局１２により機器１０に放出される。基地局１２と機器１０の間の距離が原因で、機器が受信した信号１１９は、基地局が放出した信号に対する遅延１１３に等しい遅延１１８だけ時間がずれている。機器１０のポインタ１１０で読み出したパターンと基地局１２から受信したパターン１１９の間の時間シフトを測定することにより、機器１０は、外向きの信号および戻り信号の飛行時間の総計を決定し、これから機器１０と基地局１２の間の距離を推定できる。

【0138】

定期的に放出されるパターンは、すべての機器１０およびすべての基地局１２で共通である必要がなく、機器１０と基地局１２の間の距離を決定するための時間を過ぎて永続する必要もないことに留意されたい。

【0139】

詳細には、実施形態ＡおよびＢでは、パターンは、中継器として使用される基地局１２が既知である必要はない。

【0140】

しかしながら、パターン１０１の２点間の時間は、受信した信号のサンプルがこれらの点に対応するように、基地局１２が既知でなければならない。

【0141】

機器１０のカウンタが指し示すパターンの点は、基地局１２がオフセットまたは位相シフト測定を行う場合、基地局１２が既知でなければならない。

【0142】

上記の記述を読むと理解できるように、機器１０を測位するためのシステム９は、この機器１０および複数の固定基地局１２を備える。機器１０は、パターンメモリの位置を検索する機器のポインタで値が読み出された点からなる少なくとも１つのパターンを備えるリクエストを放出するように構成された放出器を備え、機器の放出器は、順次読み出されたパターンの点の値で搬送波を振幅変調および／または位相変調する。

【0143】

各基地局１２は、上記で記述する実施液体Ａ～Ｄに対応する応答でリクエストに応答するように構成された放出器を備える。

【0144】

実施形態ＡおよびＢでは、応答は、基地局１２が機器１０から受信したパターンを繰り返し、基地局のポインタは、メモリ位置を検索して、受信したパターンの点の値をそこ記入し、次いでこれらのメモリ位置を検索して、放出すべきパターンの点の値をそこから読み出し、したがって、パターンの各点は、基地局がパターンを受信した時間に対して、基地局のカウンタの周期の複数倍だけ時間的にずれている。

【0145】

実施形態Ｃでは、応答は、受信したパターンと、基地局１２のポインタにより値を検索した基地局１２のメモリに記憶された同一パターンとの間の、基地局１２が測定した第１のパターン時間シフトを表す。この第１の時間シフトはたとえば、応答を形成するフレームで、付随する放出されたパターンと共にデータの中に挿入される。応答パターンの点の値は、機器が既知の位置から、基地局のポインタにより検索したメモリ位置で順次読み出される。

【0146】

基地局１２の放出器はまた、順次読み出したパターンの点の値で搬送波を振幅変調および／または位相変調する。

【0147】

機器１０はまた、
－各応答で受信したパターンの点の値と、機器１０のポインタにより順次検索した位置で機器１０のメモリに記憶された値との間の第２の時間パターンオフセットを測定するための手段６１と、
－機器と基地局の間の距離をそれぞれ、
実施形態ＡおよびＢでは、リクエストで機器１０が最初に放出したパターンと、基地局１２が繰り返し、機器１０がこの基地局１２から受信したパターンの間の合計パターンオフセット、
実施形態Ｃでは、機器１０が測定した第２のパターンオフセット、および基地局１２が測定した第１のパターンオフセット。
の関数として決定するための手段６１と
を備える。

【0148】

機器１０はまた、応答した各固定基地局の既知の位置、および決定手段により決定された、これらの基地局の各々に対する距離の関数として、機器の位置を決定するための手段６１を備える。

【0149】

パターンオフセット測定だけに基づく測位システムの精度は、パターンの２つの点を放出する間の時間長の２倍と信号の伝播速度との積である。

【0150】

いくつかの好ましい実施形態では、機器１０は、自身のクロックが発生させた正弦波信号の位相に対する、受信した信号の搬送波の位相シフトを測定するための手段を備える。基地局１２がパターンオフセットを測定するための手段を備える場合（実施形態Ｃ）この基地局１２はまた、好ましくは機器１２のクロックが発生させた正弦波信号の位相に対する、機器から受信した信号の搬送波の位相シフトを測定するための手段を備える。

【0151】

この位相シフトは、図１～図１１を参照して記述するように測定できる。

【0152】

機器１０の距離を決定するための手段は、機器から各基地局までの距離を決定するために、信号往復に関して測定した合計位相シフトを、この往復に関して測定した合計位相シフトに加算する。

【0153】

上記で記述するように、いくつかの実施形態では、機器１０および各基地局１２が放出した信号は、ＩＱ直交状態にある。この信号の搬送波の少なくとも１つの事前に規定され
た位相シフトについては、Ｉチャネル上の信号は一定であり、Ｑチャネル上の信号は、機器が放出したパターンの振幅変調を運ぶ。好ましくは、図１３に示すように、事前に規定された位相シフトは、ゼロである。

【0154】

その上に、第１のオフセットおよび第２のオフセットを測定するために、基地局および機器は、ＩＱ平面で受信したパターンの点の直線適合を遂行するための手段を備える。したがって、測定した位相シフトは、
－この平面内の垂直線と直線適合により得られた直線の間の角度と
－この事前に規定された位相シフト（図１３に示す場合、ゼロ）
の間の差に等しい。

【0155】

したがって、機器と基地局の間の距離を測定するために使用する、測定されたオフセットは、パターンオフセットとこの方法で測定した位相シフトの和に等しい。

【0156】

いくつかの実施形態では、
ｃ）各基地局は、ＩＱ平面で受信したパターンの点の直線適合を遂行するための手段、および位相シフトを測定するための手段を備え、この測定された位相シフトは、
－この平面内の垂直線と直線適合により得られた直線の間の角度と
－この事前に規定された位相シフト
の間の差に等しく、
各基地局の放出器は、基地局が放出した信号の位相が、機器が放出した信号と同相であるように、受信した信号に対して、測定された位相シフトの２倍の負に位相シフトしたＩＱ信号を放出するように構成され、
ｄ）機器は、ＩＱ平面で受信したパターンの点の直線適合を遂行するための手段、および位相シフトを測定するための手段を備え、この測定された位相シフトは、
－この平面内の垂直線と直線適合により得られた直線の間の角度と
－この事前に規定された位相シフト
の間の差に等しく、
差を測定するために機器が利用する合計オフセットは、合計パターンオフセットの総計と機器の測定手段が測定した位相シフトの和である。

【0157】

これらをそれぞれ準備する結果、測位システムの精度は、ＩＱ平面内にある複数のｎの同一直線上のパターンの点の位相シフトを弁別する能力の２倍と信号の伝播速度の積である。パターン内の複数のｎの点が原因で、この精度は、簡単な正弦波信号の位相シフト測定により得られる精度よりもさらに高い。

【0158】

いくつかの実施形態では、すべての機器およびすべての基地局が放出するパターンは、同一である。このように、本発明の実装形態は、時間的パターンオフセットを測定するための手段の段階で、より容易になる。

【0159】

いくつかの実施形態では、少なくとも２つの異なる機器が放出したパターンは異なり、各機器が放出した信号は、この機器が放出したパターンを識別する、または表すデータを備える。したがって、時間的なパターンオフセットを測定するために、基地局は、機器を識別できる、または機器自体、自分自身のパターンを識別できる。

【0160】

いくつかの実施形態では、少なくとも２つの異なる基地局が放出したパターンは異なり、各基地局が放出した信号は、この基地局が放出したパターンを識別する、または表すデータを備える。したがって、機器は、自身が受信するパターンで各基地局を識別できる。

【0161】

いくつかの実施形態では、基地局が放出した各信号は、この基地局の識別子であり、機
器の決定手段は、この基地局の識別子を用いてこの基地局の位置を決定するように構成される。

【0162】

いくつかの実施形態では、基地局の識別子は、基地局の地理位置を備える。

【0163】

第２の様態によれば、本発明は、本発明の主題であるシステムの機器を想起する。

【0164】

第３の様態によれば、本発明は、本発明の主題であるシステムの基地局を想起する。

【0165】

この基地局のいくつかの特定の実施形態では、この基地局は、自身の測位を検証する他の基地局に向けた機器のように動作し、放出器は、決定された位置がこの基地局のすでに保存された位置と異なる場合、変位メッセージを放出するように構成される。

【0166】

このようにして、基地局は検証でき、必要に応じて、自身の地籍図の位置を更新できる。有利な点は、以下である。
－基地局間の距離のネットワークの地理的較正は、実装するのが簡単であり、手間がかからず、労働集約的ではない。したがって、費用はかからない。
－距離のネットワークを定期的に測定することにより、距離のネットワークが機能を果たしていることを検査し、したがって、そのことを常に検証し、誤動作を検出し、必要に応じて誤りを補正することが可能になる。

【0167】

図１７は、この機器１０および複数の固定基地局１２を備えるシステムで機器１０を測位するための方法を示す。

【0168】

この方法１３０は、
－機器により、パターンメモリの位置を検索する機器のポインタで値が読み出された点からなる少なくとも１つのパターンを備えるリクエストを放出するステップ１３１であって、機器の放出器は、順次読み出されたパターンの点の値で搬送波を変調するステップ１３１と、
－基地局１２により第１の信号を受信するステップ１３２と、
－このリクエストを受信する各基地局により応答を放出するステップ１３７と、
－機器１０により、各応答で受信したパターンの点の値と、機器のポインタにより順次検索された位置で機器１０のメモリに記憶された値との間の第２の時間的パターンオフセットを測定するステップ１３８と、
－機器により、機器と少なくとも４つの基地局１２の間の距離を決定するステップ１３９と、
－機器により、応答した各固定基地局の既知の位置、および決定手段により決定された、これらの基地局の各々に対する距離の関数として機器の位置を決定するステップ１４０と
を備える。

【0169】

好ましくは、第１の信号は、図１３に示すように直交状態にある。

【0170】

好ましくは、
－ステップ１３３の間、特に図１４に関して上記で記述するような直線適合を基地局１２により遂行し、
－ステップ１３４の間、第１の位相シフト測定を行い、
－ステップ１３５の間、基地局１２により第１のオフセット測定を行い、
－ステップ１３６の間、測定した位相シフトおよびオフセットを表すデータを、機器１０のために基地局１２が放出したリクエストに対する応答に対応する第２の信号の中に組
み入れ、
－ステップ１３８は、直線適応後の位相シフトの測定を備える。

【0171】

方法１３０は、実施形態Ｃに対応し、実施形態ＡおよびＢに対応する変形形態では、基地局１２は、機器１０から受信したパターンの中継器のように動作する。したがって、基地局１２は、パターンオフセットを測定する必要がない。それにもかかわらず、基地局１２は、
－応答信号の搬送波を、受信したパターンと同相にでき、受信したパターンと自身のクロックの間の位相シフトの測定値を伝送できる、または
－応答信号の搬送波を、この搬送波がリクエスト信号の搬送波と同期するように位相シフトできる。

【0172】

これら２つの代替形態により、機器は、外向きのリクエストおよび戻り応答に起因する合計位相シフトを測定できるようになり、したがって、機器１０と基地局１２の間の距離の測定値を改良できるようになる。

【0173】

方法は、機器が受信するパターンを自身が繰り返すだけではなく、さらにまたこの基地局が行ったオフセットの測定値の伝送も備えることができることに留意されたい。

【0174】

ステップ９１～９３について、図１１に関してすでに詳述した。ステップ９１および９２は、パターンオフセットに、ならびに／または搬送波および／もしくはパターンの位相シフトに基づく距離測定を利用できる。

【0175】

本発明はまた、地上車または航空機を誘導し、歩行者を誘導し、室内または室外の環境で視覚障害の、または運動機能障害の人を誘導し、室内または室外の環境で要素を地理的に配置し、セルフ車両のために駐車誤りを示し、土木工学、余暇、および旅行の用途のために拡張現実の目的でいくつかの機器を備える可視化システムの位置および配向を決定し、たとえばジェスチャインタフェースのためのジェスチャ、またはモーションキャプチャを決定する、本発明の主題である方法および／または機器の使用法に関する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【国際調査報告】