本發(fā)明涉及檢測對象物位置的位置檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

已知有一般利用作為對象物的對象目標(biāo)系統(tǒng)、以及接收從對象目標(biāo)系統(tǒng)發(fā)射的雷達脈沖的第一和第二系統(tǒng)構(gòu)成的位置檢測系統(tǒng)(例如參照專利文獻1)。在該位置檢測系統(tǒng)中，利用在第一以及第二系統(tǒng)接收的雷達脈沖的時間差確定對象物的位置。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平4－9783號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

專利文獻1中記載的位置檢測系統(tǒng)基于第一以及第二系統(tǒng)的脈沖接收時刻計算出對象物的位置。該情況下，若第一以及第二系統(tǒng)的時鐘產(chǎn)生偏差則使位置檢測精度劣化，因此，為了防止這樣的精度劣化，預(yù)先測定第一以及第二系統(tǒng)的相對位置，僅依據(jù)單方的時鐘進行測定。結(jié)果，除了需要在第一以及第二系統(tǒng)中進行相互同步之外，還需要將第一以及第二系統(tǒng)設(shè)置在互不相同的地點，存在系統(tǒng)整體占地較大的問題。

本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題完成的，其目的在于提供一種能使結(jié)構(gòu)簡化的位置檢測系統(tǒng)。

(1)為了解決上述問題，本發(fā)明包括：測定裝置，該測定裝置由兩個天線元件構(gòu)成的第一以及第二天線對；以及生成從所述天線元件輸出的發(fā)送信號的信號生成電路構(gòu)成，使所述第一天線對的兩個天線元件的間隔和所述第二天線對的兩個天線元件的間隔呈互不相同的距離，該測定裝置具有從所述第一天線對的兩個天線元件輸出互不相同的發(fā)送信號、從所述第二天線對的兩個天線元件輸出互不相同的發(fā)送信號的功能；以及對象物，該對象物具有對向側(cè)天線；從所述對象側(cè)天線同時接收從所述測定裝置發(fā)送的兩個發(fā)送信號，對接收信號進行處理的信號處理電路；以及從所述對向側(cè)天線將處理過的信號返送至所述測定裝置側(cè)的發(fā)送電路，使所述測定裝置的第一以及第二天線對在時間上交替動作，所述對象物通過使由所述信號處理電路處理過的信息具有預(yù)先確定的規(guī)定延遲，并發(fā)送至所述測定裝置側(cè)，從而對從所述測定裝置觀察到的所述對象物的距離和方位角進行檢測。

根據(jù)本發(fā)明，位置檢測系統(tǒng)包括：具有由兩個天線元件構(gòu)成的第一以及第二天線對的測定裝置；以及具有處理接收信號的信號處理電路的對象物。從第一天線對的兩個天線元件輸出互不相同的發(fā)送信號，則對象側(cè)天線接收這兩個發(fā)送信號所合成的接收信號。這時，若從第一天線對的兩個天線元件輸出例如彼此的相位差隨時間變化的發(fā)送信號，或輸出彼此的頻率有細微不同的發(fā)送信號，則在接收信號中產(chǎn)生差拍。因此，對象物能基于該差拍利用信號處理電路檢測對象側(cè)天線和兩個天線元件之間產(chǎn)生的相位差，利用發(fā)送電路使相位差的信息返送至測定裝置。測定裝置能基于相位差的信息檢測出對象物的方位角。

但是，對象側(cè)天線和兩個天線元件之間的路徑差每偏移一個波長時相位差重復(fù)出現(xiàn)，因此僅就第一天線對產(chǎn)生的相位差的信息而言存在多個方位角的可能性。與此相對，本發(fā)明中，使第一天線對的兩個天線元件的間隔和第二天線對的兩個天線元件的間隔保持互不相同的距離。由此，對于第一天線對和第二天線對而言，能使對象側(cè)天線和兩個天線元件之間產(chǎn)生的相位差不同。結(jié)果，基于利用第一天線對時的相位差和利用第二天線對時的相位差，能唯一確定對象物的方位角。

進一步地，對象物將由信號處理電路處理過的信息以預(yù)先確定的規(guī)定延遲發(fā)送至測定裝置側(cè)。由此，從測定裝置發(fā)送的兩個發(fā)送信號由對象側(cè)天線接收之后，到將信號處理電路處理過的相位差的信息返送至測定裝置為止的經(jīng)過時間，能幾乎保持為恒定值。結(jié)果，測定裝置對在發(fā)送兩個發(fā)送信號之后，到從對象物返送規(guī)定的信息為止的時間進行測量，通過從該時間中減去在對象物側(cè)的經(jīng)過時間，能求出信號在測定裝置和對象物之間進行傳輸?shù)膫鬏敃r間，基于該傳輸時間能測量從測定裝置到對象物為止的距離。

另外，測定裝置的第一以及第二天線對在時間上交替動作，因此不需要取得第一以及第二天線對的同步，能使測定裝置的結(jié)構(gòu)簡化。除此之外，只要使第一天線對的兩個天線元件的間隔和第二天線對的兩個天線元件的間隔保持互不相同的距離，能將第一以及第二天線對靠近地配置。因此，不需要如現(xiàn)有技術(shù)那樣，將兩個系統(tǒng)設(shè)置在單獨的位置上，能容易地設(shè)置測定裝置。

(2)本發(fā)明中，共用所述第一天線對和所述第二天線各自的一個天線元件。

由此，能減少天線元件數(shù)量，能實現(xiàn)測定裝置的小型化。

(3)本發(fā)明的特征在于，包括：測定裝置，該測定裝置由兩個天線元件構(gòu)成的天線對、以及生成從所述天線元件輸出的發(fā)送信號的信號生成電路構(gòu)成，具有從所述天線對的兩個天線元件輸出互不相同的發(fā)送信號的功能；以及對象物，該對象物具有對向側(cè)天線；從所述對象側(cè)天線同時接收從所述測定裝置發(fā)送的兩個發(fā)送信號，對接收信號進行處理的信號處理電路；以及從所述對向側(cè)天線將處理后的信號返送至所述測定裝置側(cè)的發(fā)送電路，進行頻率掃描的同時從所述測定裝置的所述天線對輸出所述發(fā)送信號，所述對象物通過使由所述信號處理電路處理過的信息具有預(yù)先確定的規(guī)定延遲，并發(fā)送至所述測定裝置側(cè)，從而對從所述測定裝置觀察到的所述對象物的距離和方位角進行檢測。

根據(jù)本發(fā)明，位置檢測系統(tǒng)包括：具有由兩個天線元件構(gòu)成的天線對的測定裝置；以及具有處理接收信號的信號處理電路的對象物。從天線對的兩個天線元件輸出互不相同的發(fā)送信號，則對象側(cè)天線接收這兩個發(fā)送信號所合成的接收信號。這時，若從天線對的兩個天線元件輸出例如彼此的相位差隨時間變化的發(fā)送信號，或輸出彼此的頻率有細微不同的發(fā)送信號，則在接收信號中產(chǎn)生差拍。因此，對象物能基于該差拍利用信號處理電路檢測對象側(cè)天線和兩個天線元件之間產(chǎn)生的相位差，利用發(fā)送電路使相位差的信息返送至測定裝置。測定裝置能基于相位差的信息檢測出對象物的方位角。

但是，對象側(cè)天線和兩個天線元件之間的路徑差每偏移一個波長時相位差重復(fù)出現(xiàn)，因此僅就單一的相位差的信息而言存在多個方位角的可能性。與此相對，本發(fā)明中，在進行頻率掃描的同時從測定裝置的天線對進行照射。由此，對象側(cè)天線和兩個天線元件之間產(chǎn)生的相位差能由頻率不同的發(fā)送信號檢測到。這時，根據(jù)發(fā)送信號的頻率，對象側(cè)天線和兩個天線元件之間產(chǎn)生的相位差發(fā)生變化。因此，基于由頻率不同的發(fā)送信號測定到的多個相位差，能唯一確定對象物的方位角。

進一步地，對象物將由信號處理電路處理過的信息以預(yù)先確定的規(guī)定延遲發(fā)送至測定裝置側(cè)。為此，能求出信號在測定裝置和對象物之間進行傳輸?shù)膫鬏敃r間，能基于該傳輸時間測量從測定裝置到對象物的距離。

另外，不需要取得第一以及第二天線對的同步，能使測定裝置的結(jié)構(gòu)簡化。除此之外，由于在進行頻率掃描的同時從天線進行照射即可，因此不需要如現(xiàn)有技術(shù)那樣，將兩個系統(tǒng)設(shè)置在單獨的位置上，能容易地設(shè)置測定裝置。該情況下，由于位置檢測系統(tǒng)的測定裝置利用具有兩個天線元件的一個天線對構(gòu)成，因此能以簡單的結(jié)構(gòu)檢測對象物的距離和方位角。

(4)本發(fā)明中，所述測定裝置改變兩種以上的頻率，從所述天線對輸出所述發(fā)送信號。

該情況下，能從天線對的兩個天線元件輸出互不相同的發(fā)送信號，之后使發(fā)送信號的載波頻率發(fā)生變化，從天線對的兩個天線元件輸出互不相同的發(fā)送信號。結(jié)果，使載波頻率變化為兩種以上，基于檢測出的多個相位差，能確定對象物的方位角。

(5)本發(fā)明中，所述測定裝置的所述信號生成電路包括電壓控制振蕩器。

為此，通過調(diào)整控制電壓，能使從測定裝置發(fā)送的信號的頻率變化，能使位置檢測系統(tǒng)以簡單的電路結(jié)構(gòu)形成。

(6)本發(fā)明中，所述測定裝置的所述信號生成電路包括振蕩器和移相器。

由此，能利用移相器使振蕩器輸出的信號的相位變化，能使位置檢測系統(tǒng)以簡單的電路結(jié)構(gòu)形成。

附圖說明

圖1是表示第一實施方式的位置檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的電路圖。

圖2是表示圖1中的測定裝置的整體結(jié)構(gòu)的電路圖。

圖3是表示圖1中的對象物的整體結(jié)構(gòu)的電路圖。

圖4是表示測定裝置產(chǎn)生的發(fā)送信號的路徑差和發(fā)射角的說明圖。

圖5是表示利用第一天線對檢測到的方位角和利用第二天線對檢測到的方位角的說明圖。

圖6是表示第一實施方式中，發(fā)送信號波形和接收信號波形的特性線圖。

圖7是表示第一實施方式的位置檢測系統(tǒng)的整體處理的流程圖。

圖8是表示第二實施方式的位置檢測系統(tǒng)的測定裝置的整體結(jié)構(gòu)的電路圖。

圖9是表示第三實施方式的位置檢測系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的電路圖。

圖10是表示第三實施方式的位置檢測系統(tǒng)的整體處理的流程圖。

具體實施方式

下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式的位置檢測系統(tǒng)進行詳細說明。

圖1至圖7表示第一實施方式的位置檢測系統(tǒng)1。位置檢測系統(tǒng)1的構(gòu)成包含測定裝置2和對象物21等。

首先，對測定裝置2進行說明。測定裝置2的構(gòu)成包含：由天線元件3₁、3₂構(gòu)成的第一天線對3；由天線元件4₁、4₂構(gòu)成的第二天線對4；以及生成從天線元件3₁、3₂、4₁、4₂輸出的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、St₂₁、St₂₂的信號生成電路5。天線元件3₁、3₂、4₁、4₂分別與信號生成電路5連接。

天線元件3₁、3₂、4₁、4₂由能發(fā)射發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、St₂₁、St₂₂的各種天線構(gòu)成。如圖2所示，第一天線對3被配置為第一天線元件3₁和第二天線元件3₂隔開間隔L₁。另一方面，第二天線對4被配置為第一天線元件4₁和第二天線元件4₂隔開間隔L₂。這時，天線元件3₁、3₂之間的間隔L₁和天線元件4₁、4₂之間的間隔L₂被設(shè)定為互不相同的距離。

天線元件3₁、3₂分別與下文所述的調(diào)制電路7₁、7₂連接。天線元件3₁、3₂發(fā)射利用調(diào)制電路7₁、7₂進行相位調(diào)制后的互不相同的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂。同樣地，天線元件4₁、4₂分別與下文所述的調(diào)制電路10₁、10₂連接。天線元件4₁、4₂發(fā)射利用調(diào)制電路10₁、10₂進行相位調(diào)制后的互不相同的發(fā)送信號St₂₁、St₂₂。

天線元件3₁、3₂、4₁、4₂可以是無指向性天線，也可以是指向性天線。圖2所示的天線元件3₁、3₂、4₁、4₂例如在橫向上被配置為并排一列。這時，合成了發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的接收信號Sr₁包夾天線元件3₁、3₂、4₁、4₂，在前后方向上(圖2中的上下方向)呈相同特性。同樣地，合成了發(fā)送信號St₂₁、St₂₂的接收信號Sr₂也包夾天線元件3₁、3₂、4₁、4₂，在前后方向上呈相同特性。因此，若遍及全方位角地發(fā)射發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、St₂₁、St₂₂，則無法確定對象物21的方位角，因此優(yōu)選地，天線元件3₁、3₂、4₁、4₂具有僅向測定裝置2的前方發(fā)射發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、St₂₁、St₂₂的指向性。另外，若檢測對象物21的區(qū)域是預(yù)先確定的范圍，則只要設(shè)定天線元件3₁、3₂、4₁、4₂的指向性，使發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、St₂₁、St₂₂僅照射在該范圍內(nèi)即可。該情況下，能抑制不需要的電磁波的發(fā)射，降低損耗。

另外，天線元件3₁、3₂、4₁、4₂不限于配置在直線上，也可配置在曲線上。另外，例如也可將天線元件3₁、3₂和天線元件4₁、4₂在前后方向上錯開位置進行配置，也可以相互交叉進行配置。但是，如下文所述，在第一天線對3進行動作時和第二天線對4進行動作時，若對象物21的信號處理電路24進行同樣的信號處理，則能使對象物21的電路結(jié)構(gòu)簡化。若考慮到這一點，優(yōu)選地，第一天線對3的第一天線元件3₁和第二天線元件3₂的位置關(guān)系，以及第二天線對4的第一天線元件4₁和第二天線元件4₂的位置關(guān)系最好相同。

信號生成電路5具有振蕩器6和調(diào)制電路7₁、7₂、10₁、10₂。振蕩器6對各天線元件31、32、41、42輸出例如微波、毫米波等高頻信號，作為成為發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、St₂₁、St₂₂的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號S_B(載波)。這時，基準(zhǔn)信號S_B的波長根據(jù)作為檢測對象的對象物21的大小等被適當(dāng)設(shè)定。

調(diào)制電路7₁、7₂分別與第一天線對3的天線元件3₁、3₂連接。調(diào)制電路7₁、7₂控制發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的相位和振幅。調(diào)制電路7₁、7₂分別包含移相器8₁、8₂和放大器9₁、9₂而構(gòu)成。這里，調(diào)制電路7₁、7₂的輸入側(cè)與振蕩器6連接，并且調(diào)制電路7₁、7₂的輸出側(cè)與第一天線對3的天線元件3₁、3₂連接。另外，調(diào)制電路7₁、7₂利用下文所述的控制電路16同步進行動作，控制移相器8₁、8₂的相位和放大器9₁、9₂的增益。

移相器8₁、8₂使從振蕩器6輸出的基準(zhǔn)信號S_B在每個天線元件3₁、3₂中獨立進行相位調(diào)制，生成調(diào)制為相位φ₁₁、φ₁₂的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂。這時，從第一天線元件3₁輸出的第一發(fā)送信號St₁₁例如始終為恒定的連續(xù)波信號。因此，移相器8₁不改變基準(zhǔn)信號S_B的相位并進行輸出。與此相對，從第二天線元件3₂輸出的第二發(fā)送信號St₁₂具有與第一發(fā)送信號St₁₁相同的載波頻率f，每隔規(guī)定時間相位逐漸偏移。因此，移相器8₂使基準(zhǔn)信號S_B的相位掃描并輸出。即，第一、第二發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的相位φ₁₁、φ₁₂之間的相位差Δφ₁(Δφ₁＝φ₁₁－φ₁₂)根據(jù)時間t產(chǎn)生變化(Δφ₁＝Δφ₁(t))。這時，相位差Δφ₁的變化幅度被設(shè)定為至少2π以上。

放大器9₁、9₂與移相器8₁、8₂共同構(gòu)成調(diào)制電路7₁、7₂，將從天線元件3₁、3₂發(fā)射的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂功率放大至能檢測到對象物21的水平。這里，第一天線對3發(fā)射發(fā)送信號St₁₁、St₁₂時，使放大器9₁、9₂的增益上升，并且使放大器12₁、12₂的增益下降。另一方面，第二天線對4發(fā)射發(fā)送信號St₂₁、St₂₂時，使放大器9₁、9₂的增益下降，并且使放大器12₁、12₂的增益上升。由此，第一天線對3發(fā)射發(fā)送信號St₁₁、St₁₂時，能使第二天線對4進行的發(fā)送信號St₂₁、St₂₂的發(fā)射停止。另一方面，第二天線對4發(fā)射發(fā)送信號St₂₁、St₂₂時，能使第一天線對3進行的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的發(fā)射停止。結(jié)果，第一天線對3以及第二天線對4在時間上交替動作。另外，也可改變放大器9₁、9₂的增益，在第一發(fā)送信號St₁₁和第二發(fā)送信號St₁₂中造成信號強度差。該情況下，即使在第一發(fā)送信號St₁₁的相位φ₁₁和第二發(fā)送信號St₁₂的相位φ₁₂呈反相，信號強弱相互抵消的情況下，也能防止信號被完全抵消。

調(diào)制電路10₁、10₂分別與第二天線對4的天線元件4₁、4₂連接。調(diào)制電路10₁、10₂控制發(fā)送信號St₂₁、St₂₂的相位和振幅。調(diào)制電路10₁、10₂分別包含移相器11₁、11₂和放大器12₁、12₂而構(gòu)成。這里，調(diào)制電路10₁、10₂的輸入側(cè)與振蕩器6連接，并且調(diào)制電路10₁、10₂的輸出側(cè)與第二天線對4的天線元件4₁、4₂連接。另外，調(diào)制電路10₁、10₂利用下文所述的控制電路16同步進行動作，控制移相器11₁、11₂的相位和放大器12₁、12₂的增益。

移相器11₁、11₂使從振蕩器6輸出的基準(zhǔn)信號S_B在每個天線元件4₁、4₂中獨立進行相位調(diào)制，生成調(diào)制為相位φ₂₁、φ₂₂的發(fā)送信號St₂₁、St₂₂。移相器11₁、11₂與移相器8₁、8₂的結(jié)構(gòu)幾乎相同。因此，移相器11₁例如不改變基準(zhǔn)信號S_B的相位并進行輸出，移相器11₂使基準(zhǔn)信號SB的相位掃描并進行輸出。由此，第一、第二發(fā)送信號St₂₁、St₂₂的相位φ₂₁、φ₂₂之間的相位差Δφ₂(Δφ₂＝φ₂₁－φ₂₂)根據(jù)時間t產(chǎn)生變化(Δφ₂＝Δφ₂(t))。這時，相位差Δφ₂的變化幅度被設(shè)定為至少2π以上。

放大器12₁、12₂與移相器11₁、11₂共同構(gòu)成調(diào)制電路10₁、10₂，將從天線元件4₁、4₂發(fā)射的發(fā)送信號St₂₁、St₂₂的功率放大至能檢測到對象物21的水平。這里，第二天線對4發(fā)射發(fā)送信號St₂₁、St₂₂時，使放大器12₁、12₂的增益上升，并且使放大器9₁、9₂的增益下降。另一方面，第一天線對3發(fā)射發(fā)送信號St₁₁、St₁₂時，使放大器12₁、12₂的增益下降，并且使放大器9₁、9₂的增益上升。由此，第一天線對3以及第二天線對4在時間上交替動作。另外，與放大器9₁、9₂同樣地，也可改變放大器12₁、12₂的增益，在第一發(fā)送信號St₂₁和第二發(fā)送信號St₂₂中造成信號強度差。

接收用天線元件13與天線元件3₁、3₂、4₁、4₂分開設(shè)置，接收來自下文的對象物21的返送信號Sp。由接收用天線元件13接收的返送信號Sp通過接收用放大器14放大功率，輸入至檢測電路15。檢測電路15從返送信號Sp將信息Dφ解碼，基于從對象物21返送的信息Dφ，檢測從測定裝置2觀察到的與對象物21之間的距離和方位角。檢測電路15的輸出側(cè)，與下文所述的控制電路16連接。

控制電路16例如由微型電腦等構(gòu)成，依據(jù)圖7所示的處理步驟進行動作。控制電路16控制調(diào)制電路7₁、7₂、10₁、10₂的移相器8₁、8₂、11₁、11₂和放大器9₁、9₂、12₁、12₂?？刂齐娐?6的輸入側(cè)與檢測電路15連接。控制電路16掌握檢測電路15對來自對象物21的信息Dφ進行解碼的時刻。另外，控制電路16的輸出側(cè)與調(diào)制電路7₁、7₂、10₁、10₂以及檢測電路15連接。

控制電路16控制調(diào)制電路7₁、7₂的移相器8₁、8₂，調(diào)整發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的相位φ₁₁、φ₁₂，控制相位差Δφ₁。同樣地，控制電路16控制調(diào)制電路10₁、10₂的移相器11₁、11₂，調(diào)整發(fā)送信號St₂₁、St₂₂的相位φ₂₁、φ₂₂，控制相位差Δφ₂。另外，控制電路16基于檢測電路15對信息Dφ進行解碼的時刻，控制放大器9₁、9₂、12₁、12₂的增益，切換發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的輸出和發(fā)送信號St₂₁、St₂₂的輸出。

接著，對對象物21進行說明。對象物21包含對象側(cè)天線22、發(fā)送接收電路23以及信號處理電路24而構(gòu)成。對象物21接收從測定裝置2輸出的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、St₂₁、St₂₂，將信號處理過的信息Dφ向測定裝置2返送。

對象側(cè)天線22例如由無指向性的天線構(gòu)成，與發(fā)送接收電路23連接，使來自測定裝置2的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、St₂₁、St₂₂能從全部方向接收。

在第一天線對3動作時，對象側(cè)天線22同時接收從測定裝置2輸出的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂，將它們合成得到的接收信號Sr₁輸出至發(fā)送接收電路23。在第二天線對4動作時，對象側(cè)天線22同時接收從測定裝置2輸出的發(fā)送信號St₂₁、St₂₂，將它們合成得到的接收信號Sr₂輸出至發(fā)送接收電路23。另外，若發(fā)送信號St₁₁、St₁₂之間的相位差Δφ₁隨時間變化，則在接收信號Sr₁產(chǎn)生差拍波形。同樣地，若發(fā)送信號St₂₁、St₂₂之間的相位差Δφ₂隨時間變化，則在接收信號Sr₂產(chǎn)生差拍波形。

另外，對象側(cè)天線22將包含信息Dφ的高頻返送信號Sp向測定裝置2返送。另外，對象物21和測定裝置2的位置關(guān)系在一定程度上確定的情況下，對象側(cè)天線22也可為具有指向性的天線。

發(fā)送接收電路23由分波器23A、接收電路23B以及發(fā)送電路23C構(gòu)成。分波器23A將由對象側(cè)天線22接收到的接收信號Sr₁、Sr₂輸出至接收電路23B，將來自發(fā)送電路23C的返送信號Sp輸出至對象側(cè)天線22。

接收電路23B將在對象側(cè)天線22接收到的接收信號Sr₁、Sr₂輸出至信號處理電路24。接收電路23B的輸入側(cè)與分波器23A連接，輸出側(cè)與信號處理電路24連接。接收電路23B例如包括放大器、濾波器等，將接收信號Sr₁、Sr₂放大，并且從接收信號Sr₁、Sr₂中去除噪音。

發(fā)送電路23C將由信號處理電路24進行信號處理后得到的信息Dφ加載在返送信號Sp，從對象側(cè)天線22向測定裝置2返送。發(fā)送電路23C的輸入側(cè)與信號處理電路24連接，輸出側(cè)與分波器23A連接。發(fā)送電路23C例如包括振蕩器、調(diào)制電路、放大器等，基于由信號處理電路24信號處理后得到的信息Dφ對高頻的載波進行調(diào)制，生成返送信號Sp，并且使返送信號Sp放大功率。

信號處理電路24處理接收信號Sr₁、Sr₂，輸出對象物21以及第一天線元件3₁、4₁之間的距離和對象物21以及第二天線元件3₂、4₂之間的距離的距離差Δr₁、Δr₂對應(yīng)的相位差Δφ₁₀、Δφ₂₀的信息Dφ。例如同時從對象側(cè)天線22接收到從測定裝置2發(fā)送的兩個發(fā)送信號St₁₁、St₁₂時，信號處理電路24對基于這兩個發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的接收信號Sr₁進行處理。該情況下，信號處理電路24對由對象側(cè)天線22接收到的接收信號Sr₁進行處理，對第一天線對3的天線元件3₁、3₂和對象側(cè)天線22之間產(chǎn)生的第一相位差Δφ₁₀進行測定。這時，接收信號Sr₁的信號強度根據(jù)隨時間變化的相位差Δφ₁產(chǎn)生變化，相位差Δφ₁達到與第一相位差Δφ₁₀對應(yīng)的值時接收信號Sr₁的信號強度達到最大。于是，信號處理電路24對從第二天線元件3₂的相位φ₁₂開始偏移到接收信號Sr₁的信號強度達到最大為止的時間進行測定。由此，信號處理電路24檢測發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的第一相位差Δφ₁₀。

同樣地，同時從對象側(cè)天線22接收到從測定裝置2發(fā)送的兩個發(fā)送信號St₂₁、St₂₂時，信號處理電路24對基于這兩個發(fā)送信號St₂₁、St₂₂的接收信號Sr₂進行處理。該情況下，信號處理電路24對由對象側(cè)天線22接收到的接收信號Sr₂進行處理，對第二天線對4的天線元件4₁、4₂和對象側(cè)天線22之間產(chǎn)生的第二相位差Δφ₂₀進行檢測。并且，信號處理電路24將檢測到的第一、第二相位差Δφ₁₀、Δφ₂₀作為信息Dφ，經(jīng)由發(fā)送電路23C輸出至對象側(cè)天線22。

接著，利用圖4至圖7對本實施方式的位置檢測系統(tǒng)1的動作進行說明。

首先，圖7中的步驟1中，在第二天線對4的動作停止的狀態(tài)下，開始第一天線對3的動作。具體而言，從第一天線對3的第一、第二天線元件3₁、3₂發(fā)送第一、第二發(fā)送信號St₁₁、St₁₂。這時，從第一天線元件3₁輸出的第一發(fā)送信號St₁₁和從第二天線元件3₂輸出的第二發(fā)送信號St₁₂均具有載波頻率f，并且被設(shè)定為互為同相位。另外，第一發(fā)送信號St₁₁和第二發(fā)送信號St₁₂可不一定為同相位(相位差Δφ₁為零)，只要具有預(yù)先確定的恒定的相位差Δφ₁即可。

接著，步驟2中，使第二發(fā)送信號St₁₂的相位φ₁₂偏移的同時進行輸出。該情況下，如圖6所示，從第一天線元件3₁輸出的第一發(fā)送信號St₁₁是具有載波頻率f、相位φ₁₁恒定的連續(xù)波信號。另一方面，從第二天線元件3₂輸出的第二發(fā)送信號St₁₂是具有與第一發(fā)送信號St₁₁相同的載波頻率f、相位φ₁₂每隔規(guī)定時間逐漸偏移變化的信號。即，第一發(fā)送信號St₁₁的相位φ₁₁、和第二發(fā)送信號St₁₂的相位φ₁₂之間的相位差Δφ₁根據(jù)時間t產(chǎn)生變化(Δφ₁＝Δφ₁(t))。

接著，步驟3中，在對象物21處基于第一、第二發(fā)送信號St₁₁、St₁₂檢測第一相位差Δφ₁₀。這里，第一相位差Δφ₁₀基于從天線元件3₁、3₂到對象物21的距離差Δr₁，下面對第一相位差Δφ₁₀的檢測方法進行詳細說明。

如圖4所示，設(shè)天線元件3₁、3₂的間隔為L₁，對象物21相對于基準(zhǔn)方向的方位角為θ，載波頻率f的波長為λ，則從各天線元件3₁、3₂到對象物21(對象側(cè)天線22)的距離差Δr₁(路徑差)和第一相位差Δφ₁₀的關(guān)系如下文的數(shù)學(xué)式1所示。另外，基準(zhǔn)方位角向是例如距離差Δr₁被考慮為幾乎為零的方向，是在天線元件3₁、3₂的中間位置上與天線元件3₁、3₂的排列方向垂直的方向。

[數(shù)學(xué)式1]

例如，使間隔L₁為30cm，載波頻率f為5GHz的波長λ為6cm的情況下，第一相位差Δφ₁₀如下文的數(shù)學(xué)式2所示。如圖5所示，該情況下對象物21的方位角θ每移動約11.5度，則第一發(fā)送信號St₁₁和第二發(fā)送信號St₁₂之間的第一相位差Δφ₁₀偏移2π。

[數(shù)學(xué)式2]

Δφ₁₀＝2π·5·sinθ

數(shù)學(xué)式2

另一方面，兩個發(fā)送信號St₁₁、St₁₂之間的相位差Δφ₁隨時間變化。由此，基于距離差Δr₁的相位差Δφ₁₀和第一、第二發(fā)送信號St₁₁、St₁₂之間的相位差Δφ₁一致，因此兩個發(fā)送信號St₁₁、St₁₂相互增強。這時，接收信號Sr₁的接收功率達到最大，接收信號Sr₁的差拍波形呈波峰。即，如圖6所示，接收信號Sr₁包含第一發(fā)送信號St₁₁的第一接收信號分量Sr_t1，以及第二發(fā)送信號St₁₂的第二接收信號分量Sr_t2。若基于距離差Δr₁的相位差Δφ₁₀與第一、第二發(fā)送信號St₁₁、St₁₂之間的相位差Δφ₁一致，則相位差Δφ₁₀被相位差Δφ₁抵消，這兩個接收信號分量Sr_t1、Sr_t2的相位彼此一致。結(jié)果，接收信號Sr₁的接收功率達到峰值Pb0。

達到峰值Pb0時，使接收信號Sr₁的差拍波形的信號功率達到最大，第二發(fā)送信號St₁₂的相位φ₁₂開始偏移后經(jīng)過的時間為t0。該情況下，從相位φ₁₂開始偏移到產(chǎn)生峰值Pb0的時間t0與第一相位差Δφ₁₀對應(yīng)。

例如，如圖5所示，對象物21配置在位置P1的情況下，與對象物21配置在與位置P1方位角不同的位置P0的情況下，距離差Δr₁不同。因此，如圖6中的虛線所示，在位置P1接收到的第二接收信號分量Sr_t2’和在位置P0接收到的第二接收信號分量Sr_t2其相位彼此有偏差。由此，在位置P1的接收信號Sr_1’的差拍波形，與在位置P0的接收信號Sr₁的差拍波形呈相位偏差的關(guān)系，因此在與接收信號Sr₁的峰值Pb0不同的時刻，產(chǎn)生接收信號Sr_1’的峰值Pb1。結(jié)果，對象物21配置在位置P1時，使相位φ₁₂開始偏移到產(chǎn)生峰值Pb0為止的時間為t1，與對象物21配置在位置P0時的時間t0的值不同。

像這樣，基于時間t0，能確定第一相位差Δφ₁₀。為了確定第一相位差Δφ₁₀，例如預(yù)先確定相位φ₁₂偏移的速度，使測定裝置2側(cè)和對象物21側(cè)取得相關(guān)即可。結(jié)果，由于能確定數(shù)學(xué)式1中的相位差Δφ₁₀，因此能基于數(shù)學(xué)式1求出對象物21的方位角θ。因此，對象物21的信號處理電路24通過處理接收信號Sr₁，計算第一相位差Δφ₁₀，輸出第一相位差Δφ₁₀對應(yīng)的信息Dφ。

但是，在對象側(cè)天線22和兩個天線元件3₁、3₂之間的距離差Δr₁每次偏移一個波長λ時，相位差Δφ₁₀重復(fù)出現(xiàn)，因此僅就第一相位差Δφ₁₀的信息Dφ而言還存在多個方位角θ的可能性。關(guān)于這一點，通過如下文所述參照用第二天線對4檢測出的方位角θ，來唯一確定方位角θ。

后續(xù)步驟4中，判斷從第二發(fā)送信號St₁₂的相位φ₁₂開始偏移后是否經(jīng)過了一定時間。在此，為了能在對象物21處檢測出第一相位差Δφ₁₀，一定時間優(yōu)選地設(shè)置成例如接收信號Sr₁的差拍波形的一周期以上的時間。步驟4中，判斷為“否”時，由于未經(jīng)過一定時間，因此再返回步驟4，保持待機直到經(jīng)過一定時間為止。

另一發(fā)面，步驟4中，判斷為“是”，經(jīng)過了一定時間的情況下，移動至步驟5，從對象物21向測定裝置2發(fā)送返送信號Sp，返送由信號處理電路24處理過的信息Dφ。由此，對象物21將由信號處理電路24處理過的信息Dφ以預(yù)先確定的規(guī)定延遲發(fā)送至測定裝置2側(cè)。

步驟6中，測定裝置2基于從第二發(fā)送信號St₁₂的相位φ₁₂開始偏移到對象物21返送信息Dφ測定裝置2接收到信息Dφ為止的經(jīng)過時間，求出第一距離D1。即，能基于從第二發(fā)送信號St₁₂的相位φ₁₂開始偏移到返送信息Dφ為止的全部工序的經(jīng)過時間，減去在對象物21中的一定時間，求出信號的往返時間。并且，若預(yù)先調(diào)查信號的傳輸速度，則能根據(jù)往返時間，求出測定裝置2和對象物21之間的第一距離D1。另外，若發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、返送信號Sp的傳輸時間是可測量的，則時間的測量開始時刻不限于第二發(fā)送信號St₁₂的相位φ₁₂開始偏移的時刻，例如可以是發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的發(fā)送開始時刻，也可以是附加于發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的觸發(fā)信號的輸出時刻。

接著，步驟7中，結(jié)束第一天線對3的動作，開始第二天線對4的動作。具體而言，與步驟1同樣地，從第二天線對4的第一、第二天線元件4₁、4₂發(fā)送第一、第二發(fā)送信號St₂₁、St₂₂。即，從第一天線對3的動作切換為第二天線對4的動作。這時，從第一天線元件4₁輸出的第一發(fā)送信號St₂₁和從第二天線元件4₂輸出的第二發(fā)送信號St₂₂與第一天線對3的第一、第二發(fā)送信號St₁₁、St₁₂同樣地，均具有載波頻率f，并且被設(shè)定為互為同相位。

接著，步驟8中，與步驟2同樣地，使第二發(fā)送信號St₂₂的相位φ₂₂偏移的同時進行輸出。該情況下，與第一天線對3同樣地，第一發(fā)送信號St₂₁的相位φ₂₁與第二發(fā)送信號St₂₂的相位φ₂₂的相位差Δφ₂根據(jù)時間t產(chǎn)生變化(Δφ₂＝Δφ₂(t))。

接著，步驟9中，在對象物21處基于第一、第二發(fā)送信號St₂₁、St₂₂檢測第二相位差Δφ₂₀。這里，第二相位差Δφ₂₀基于從天線元件4₁、4₂到對象物21位置的距離差Δr₂。如圖4所示，設(shè)天線元件4₁、4₂的間隔為L₂，對象物21相對于基準(zhǔn)方向的方位角為θ，載波頻率f的波長為λ，則從各天線元件4₁、4₂到對象物21(對象側(cè)天線22)為止的距離差Δr₂(路徑差)和第二相位差Δφ₂₀的關(guān)系與數(shù)學(xué)式1幾乎相同，如下文的數(shù)學(xué)式3所示。例如，使間隔L₂為27cm，載波頻率f為5GHz的波長λ為6cm的情況下，第二相位差Δφ₂₀如下文的數(shù)學(xué)式4所示。該情況下，如圖5所示，對象物21的方位角θ每移動約12.8度，則第一天線元件4₁的發(fā)送信號St₂₁和第二天線元件4₂的發(fā)送信號St₂₂之間的第二相位差Δφ₂₀偏移2π。

[數(shù)學(xué)式3]

[數(shù)學(xué)式4]

Δφ₂₀＝2π·4.5·sinθ

數(shù)學(xué)式4

另一方面，兩個發(fā)送信號St₂₁、St₂₂之間的相位差Δφ₂隨時間變化。由此，如果例如預(yù)先確定使第二發(fā)送信號St₂₂的相位φ₂₂偏移的速度，使測定裝置2側(cè)和對象物21側(cè)取得相關(guān)，則通過測定從相位φ₂₂開始偏移到信號功率達到最大為止的時間，能確定第二相位差Δφ₂₀。結(jié)果，由于能確定數(shù)學(xué)式3中的相位差Δφ₂₀，因此能基于數(shù)學(xué)式3求出對象物21的方位角θ。因此，對象物21的信號處理電路24通過處理接收信號Sr₂，計算第二相位差Δφ₂₀，輸出第二相位差Δφ₂₀對應(yīng)的信息Dφ。

但是，在對象側(cè)天線22和兩個天線元件4₁、4₂之間的距離差Δr₂每次偏移一個波長λ時，相位差Δφ₂₀重復(fù)出現(xiàn)，因此僅就第二相位差Δφ₂₀的信息Dφ而言存在多個方位角θ的可能性。這一點與通過第一相位差Δφ₁₀求出方位角θ的情況相同，利用下文所述的步驟13唯一確定的方位角θ。

后續(xù)步驟10中，判斷從第二發(fā)送信號St₂₂的相位φ₂₂開始偏移后是否經(jīng)過了一定時間。在此，與步驟4同樣地，優(yōu)選地，一定時間被設(shè)置成接收信號Sr₂的差拍波形的一周期以上的時間，使得能在對象物21處檢測出第二相位差Δφ₂₀。步驟10中，判斷為“否”時，由于未經(jīng)過一定時間，因此再返回步驟10，保持待機直到經(jīng)過一定時間為止。

另一發(fā)面，步驟10中，判斷為“是”，經(jīng)過了一定時間的情況下，移動至步驟11，從對象物21向測定裝置2返送由信號處理電路24處理過的信息Dφ。

步驟12中，與步驟6同樣地，測定裝置2基于從第二發(fā)送信號St₂₂的相位φ₂₂開始偏移到對象物21返送信息Dφ測定裝置2接收到信息Dφ為止的經(jīng)過時間，求出第二距離D2。

并且，步驟13中，根據(jù)在步驟3求出的第一相位差Δφ₁₀和在步驟9求出的第二相位差Δφ₂₀，確定對象物21的方位角θ。這時，第一天線對3的第一相位差Δφ₁₀和第二天線對4的第二相位差Δφ₂₀相對于對象物21的方位角θ，變化的程度不同，分別為11.5度和12.8度。由此，例如對于整數(shù)n，即使一個相位差Δφ₁₀為2nπ(Δφ10＝0)，由于另一個相位差Δφ₂₀不等于2nπ，因此能判斷相位差Δφ₁₀轉(zhuǎn)了幾圈。即，測定裝置2的檢測電路15通過從由第一相位差Δφ₁₀和第二相位差Δφ₂₀求出的方位角θ的候選中，檢測出一致的方位角θ，能求出從測定裝置2觀察到的對象物21所存在的方位角θ。

接著步驟14中，根據(jù)在步驟6求出的第一距離D1和步驟12中求出的第二距離D2，求出測定裝置2到對象物21的距離。該情況下，例如通過基于第一距離D1和第二距離D2的平均值求出測定裝置2到對象物21的距離，能得到誤差較少的距離。另外，對象物21移動的情況下，為了確定測定裝置2到對象物21的最新距離，例如可以僅使用第二距離D2。

因此，根據(jù)第一實施方式，位置檢測系統(tǒng)1包括：具有第一以及第二天線對3、4的測定裝置2；以及具有處理接收信號Sr₁、Sr₂的信號處理電路24的對象物21。使來自第一天線對3的兩個天線元件3₁、3₂的互不相同的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂輸出，則對象側(cè)天線22接收這兩個發(fā)送信號St₁₁、St₁₂所合成的接收信號Sr₁。這時，從第一天線對3的兩個天線元件3₁、3₂輸出彼此的相位差Δφ₁隨時間變化的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂，在接收信號Sr₁中產(chǎn)生差拍。為此，對象物21基于該差拍利用信號處理電路24檢測出對象側(cè)天線22和兩個天線元件3₁、3₂之間產(chǎn)生的第一相位差Δφ₁₀，利用發(fā)送電路23C將第一相位差Δφ₁₀的信息Dφ返送至測定裝置2。由此，測定裝置2能基于第一相位差Δφ₁₀的信息Dφ檢測出對象物21的方位角θ。

但是，在對象側(cè)天線22和兩個天線元件3₁、3₂之間的距離差Δr₁每次偏移一個波長λ時，相位差Δφ₁₀重復(fù)出現(xiàn)，因此僅就第一相位差Δφ₁₀的信息Dφ而言存在多個方位角θ的可能性。因此，若檢測對象物21的方位角θ的角度范圍變寬，則僅憑第一相位差Δφ₁₀的信息Dφ無法唯一確定方位角θ。

與此相對，位置檢測系統(tǒng)1中，使第一天線對3的兩個天線元件3₁、3₂的間隔L₁和第二天線對4的兩個天線元件4₁、4₂的間隔L₂成為互不相同的距離。由此，能使在各天線對3、4產(chǎn)生的第一、第二相位差Δφ₁₀、Δφ₂₀在第一天線對3和第二天線對4中不同。結(jié)果，基于利用了第一天線對3時的第一相位差Δφ₁₀和利用了第二天線對4時的第二相位差Δφ₂₀，能唯一確定對象物21的方位角θ。

另外，對象物21將由信號處理電路24處理過的信息Dφ以預(yù)先確定的規(guī)定延遲發(fā)送至測定裝置2側(cè)。由此，能使從測定裝置2的第一天線對3發(fā)送的兩個發(fā)送信號St₁₁、St₁₂由對象側(cè)天線22接收之后、將由信號處理電路24處理過的第一相位差Δφ₁₀的信息Dφ返送至測定裝置2之前所經(jīng)過的時間保持為幾乎恒定的值。于是，測定裝置2測量發(fā)送了兩個發(fā)送信號St₁₁、St₁₂之后到從對象物21返送規(guī)定的信息Dφ為止的時間，從該時間中減去在對象物21側(cè)經(jīng)過的時間。由此，能求出信號在測定裝置2和對象物21之間進行傳輸?shù)膫鬏敃r間，基于該傳輸時間能測量從測定裝置2到對象物21的距離。另外，對于第二天線對4，也通過使其進行與第一天線對3相同的動作，能測量從測定裝置2到對象物21的距離。

進一步地，測定裝置2的第一以及第二天線對3、4在時間上交替動作，因此不需要使第一以及第二天線對3、4取得同步。該情況下，如現(xiàn)有技術(shù)那樣，能省略第一以及第二系統(tǒng)中交替互射電波的RF電路，因此能使測定裝置2的結(jié)構(gòu)簡化。

除此之外，若使第一天線對3的兩個天線元件3₁、3₂的間隔L₁和第二天線對4的兩個天線元件4₁、4₂的間隔L₂保持互不相同的距離，則能將第一以及第二天線對3、4靠近地配置。因此，不需要如現(xiàn)有技術(shù)那樣，將兩個系統(tǒng)設(shè)置在單獨的位置上，能容易地設(shè)置測定裝置2。

另外，對象物21使用第一天線對3時和使用第二天線對4時，都利用兩個發(fā)送信號St₁₁、St₁₂(St₂₁、St₂₂)檢測相位差Δφ₁₀(Δφ₂₀)，返送相位差Δφ₁₀(Δφ₂₀)的信息Dφ。因此，不需要對第一以及第二天線對3、4進行不同的信號處理，也能使對象物21的結(jié)構(gòu)簡化，能實現(xiàn)小型化、輕量化。該情況下，不是由對象物21本身進行位置檢測，而是在從對象物21接收信息Dφ的測定裝置2中，進行對象物21的位置檢測。結(jié)果，與例如由對象物本身進行位置檢測的GPS系統(tǒng)相比，能達成對象物21的裝置小型化、輕量化，能容易地設(shè)置在各種地點。

另外，位置檢測系統(tǒng)1的信號生成電路5包括振蕩器6和移相器8₁、8₂、11₁、11₂。由此，能利用移相器8₁、8₂、11₁、11₂改變振蕩器6輸出的信號的相位，能用簡易的電路結(jié)構(gòu)形成位置檢測系統(tǒng)1。

進一步地，例如通過使第一天線對3的天線元件3₁、3₂之間的間隔L₁大于載波頻率f的波長λ，能使第一相位差Δφ₁₀相對于對象物21的方位角θ的變化量增大，能使對象物21的位置檢測的分辨率提高。這時，第一相位差Δφ₁₀偏移一個波長λ時方位角θ的角度范圍變窄，檢測出多個從第一相位差Δφ₁₀求出的對象物21的方位角。與此相對，位置檢測系統(tǒng)1包括與間隔L₁不同的間隔L₂的天線元件4₁、4₂構(gòu)成的第二天線對4，因此能將第一以及第二天線對3、4檢測到的角度重復(fù)的情形唯一確定為對象物21所處的方位角θ。使第二天線對4的天線元件4₁、4₂之間的間隔L₂大于頻率f的波長λ時，也同樣具有以上的效果。

接著，在圖8中示出了本發(fā)明的第二實施方式的位置檢測系統(tǒng)。第二實施方式的特征在于構(gòu)成為：測定裝置中，共用第一天線對和第二天線對各自的單個的天線。另外，第二實施方式中，對于與上述第一實施方式相同的構(gòu)成標(biāo)注相同的標(biāo)號，并省略其說明。

第二實施方式的測定裝置31與第一實施方式的測定裝置2的結(jié)構(gòu)幾乎相同。因此，測定裝置31是包含第一以及第二天線對32、33，以及生成發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、St₂₁、St₂₂的信號生成電路37而構(gòu)成。但是，第一天線對32和第二天線對33包括相互共享的天線元件34。這一點與第一實施方式不同。因此，第一天線對32由共享的天線元件34和單獨的天線元件35構(gòu)成。第二天線對33由共享的天線元件34和單獨的天線元件36構(gòu)成。

天線元件34、35、36分別與信號生成電路37連接。天線元件34、35、36與第一實施方式的天線元件3₁、3₂、4₁、4₂的結(jié)構(gòu)幾乎相同。如圖8所示，第一天線對32被配置為使第一天線元件34和第二天線元件35隔開間隔L₁。另一方面，第二天線對33被配置為使第一天線元件34和第二天線元件36隔開間隔L₂。該情況下，構(gòu)成為第一天線對32和第二天線對33各自的單個第一天線元件34被共用。

第一天線元件34與下文所述的調(diào)制電路38連接，第二天線元件35與調(diào)制電路7₂連接。由此，第一天線對32的天線元件34、35發(fā)射利用調(diào)制電路38、7₂進行了相位調(diào)制后的互不相同的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂。另外，第二天線元件36與調(diào)制電路10₂連接。由此，第二天線對33的天線元件34、36將發(fā)射利用調(diào)制電路38、10₂進行了相位調(diào)制后的互不相同的發(fā)送信號St₂₁、St₂₂。

在此，天線元件34、35、36不限于配置在直線上，也可配置在曲線上。另外，也可將天線元件34、35、36配置為呈L形彎曲，使天線元件34位于彎曲點。進一步地，第一天線對32和第二天線對33共用的天線元件34不限于位于配置呈直線狀的三個天線元件34、35、36中的端部，也可位于中央。但是，若考慮對象物21的信號處理的便利化，則優(yōu)選地，第一天線對32的第一天線元件34和第二天線元件35的位置關(guān)系與第二天線對33的第一天線元件34和第二天線元件36的位置關(guān)系相同。

信號生成電路37具有振蕩器6和調(diào)制電路38、7₂、10₂。振蕩器6對天線元件34、35、36輸出作為發(fā)送信號St₁₁(St₂₁)、St₁₂、St₂₂的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號S_B(載波)。

調(diào)制電路38與共享的天線元件34連接，控制發(fā)送信號St₁₁、St₂₁的相位和振幅。調(diào)制電路38與第一實施方式的調(diào)制電路7₁、10₁的結(jié)構(gòu)幾乎相同。因此，調(diào)制電路38包含與移相器8₁、11₁和放大器9₁、12₁幾乎相同的移相器39和放大器40而構(gòu)成。

第一天線對32發(fā)射發(fā)送信號St₁₁、St₁₂時，移相器39、8₂進行與第一實施方式的移相器8₁、8₂相同的動作。為此，移相器39、8₂為每個天線元件34、35獨立地進行從振蕩器6輸出的基準(zhǔn)信號S_B的相位調(diào)制，生成調(diào)制為相位φ₁₁、φ₁₂的發(fā)送信號St₁₁、St₁₂。這時，移相器39不改變基準(zhǔn)信號S_B的相位并進行輸出。另一方面，從第二天線元件35輸出的第二發(fā)送信號St₁₂具有與第一發(fā)送信號St₁₁相同的載波頻率f，每隔規(guī)定時間相位逐漸偏移。即，第一、第二發(fā)送信號St₁₁、St₁₂的相位φ₁₁、φ₁₂之間的相位差Δφ₁(Δφ₁＝φ₁₁－φ₁₂)根據(jù)時間t產(chǎn)生變化(Δφ₁＝Δφ₁(t))。這時，相位差Δφ₁的變化幅度被設(shè)定為至少2π以上。

第二天線對33發(fā)射發(fā)送信號St₂₁、St₂₂時，移相器39、11₂進行與第一實施方式的移相器8₁、11₁相同的動作。因此，移相器39、11₂為每個天線元件34、36獨立地進行從振蕩器6輸出的基準(zhǔn)信號S_B的相位調(diào)制，生成調(diào)制為相位φ₂₁、φ₂₂的發(fā)送信號St₂₁、St₂₂。這時，移相器39不改變基準(zhǔn)信號S_B的相位并進行輸出。另一方面，從第二天線元件36輸出的第二發(fā)送信號St₂₂具有與第一發(fā)送信號St₂₁相同的載波頻率f，每隔規(guī)定時間相位逐漸偏移。即，第一、第二發(fā)送信號St₂₁、St₂₂的相位φ₂₁、φ₂₂之間的相位差Δφ₂(Δφ₂＝φ₂₁－φ₂₂)根據(jù)時間t產(chǎn)生變化(Δφ₂＝Δφ₂(t))。這時，相位差Δφ₂的變化幅度被設(shè)定為至少2π以上。

另外，第一天線對32發(fā)射發(fā)送信號St₁₁、St₁₂時，放大器40、9₂使放大器40、9₂的增益上升，使放大器12₂的增益下降。由此，第一天線對32發(fā)射發(fā)送信號St₁₁、St₁₂時，能使天線元件36進行的發(fā)送信號St₂₂的發(fā)射停止。

另一方面，第二天線對33發(fā)射發(fā)送信號St₂₁、St₂₂時，使放大器40、12₂的增益上升，并且使放大器9₂的增益下降。由此，第二天線對33發(fā)射發(fā)送信號St₂₁、St₂₂時，能使天線元件35進行的發(fā)送信號St₁₂的發(fā)射停止。

因此，第二實施方式也能得到與第一實施方式幾乎相同的作用效果。第二實施方式中，由第一以及第二天線對32、33共用天線元件34。由此，能減少天線元件數(shù)量，能實現(xiàn)測定裝置31的小型化。

接著，圖9以及圖10示出了本發(fā)明的第三實施方式的位置檢測系統(tǒng)。第三實施方式的特征在于構(gòu)成為：從單個天線對在頻率掃描的同時照射發(fā)送信號。另外，第三實施方式中，對于與上述第一實施方式相同的構(gòu)成標(biāo)注相同的標(biāo)號，并省略其說明。

第三實施方式的位置檢測系統(tǒng)51與第一實施方式的位置檢測系統(tǒng)1幾乎為相同的結(jié)構(gòu)。位置檢測系統(tǒng)51的構(gòu)成包含測定裝置52和對象物61等。

第三實施方式的測定裝置52包含由天線元件53₁、53₂構(gòu)成的天線對53，以及生成由天線元件53₁、53₂輸出的發(fā)送信號St₁(f)、St₂(f)的信號生成電路54而構(gòu)成。天線元件53₁、53₂分別與信號生成電路54連接。

天線元件53₁、53₂與第一實施方式的天線元件3₁、3₂幾乎結(jié)構(gòu)相同。如圖9所示，天線對53被配置為使第一天線元件53₁和第二天線元件53₂隔開間隔L₁。

天線元件53₁、53₂分別與下文所述的調(diào)制電路56₁、56₂連接。天線元件53₁、53₂發(fā)射利用調(diào)制電路56₁、56₂進行了相位調(diào)制后的互不相同的發(fā)送信號St₁(f)、St₂(f)。

信號生成電路54具有電壓控制振蕩器(VCO)55和調(diào)制電路56₁、56₂。電壓控制振蕩器55對天線元件53₁、53₂輸出作為發(fā)送信號St₁(f)、St₂(f)的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)信號S_B(載波)。另外，電壓控制振蕩器55與控制電路16連接，通過調(diào)整控制電壓，能改變基準(zhǔn)信號S_B的載波頻率f。由此，天線對53能輸出載波頻率f1、f2不同的多種發(fā)送信號St₁(f1)、St₂(f1)、St₁(f2)、St₂(f2)。

調(diào)制電路56₁、56₂分別與天線對53的天線元件53₁、53₂連接。調(diào)制電路56₁、56₂控制發(fā)送信號St₁(f)、St₂(f)的相位和振幅。調(diào)制電路56₁、56₂與第一實施方式的調(diào)制電路7₁、7₂的結(jié)構(gòu)幾乎相同。因此，調(diào)制電路56₁、56₂包含與移相器8₁、8₂和放大器9₁、9₂幾乎相同的移相器57₁、57₂和放大器58₁、58₂而構(gòu)成。

移相器57₁、57₂為每個天線元件53₁、53₂獨立地進行從電壓控制振蕩器55輸出的基準(zhǔn)信號S_B的相位調(diào)制，生成調(diào)制為相位φ₁、φ₂的發(fā)送信號St₁(f)、St₂(f)。這時，移相器57₁不改變基準(zhǔn)信號S_B的相位并進行輸出。與此相對，從第二天線元件53₂輸出的第二發(fā)送信號St₂(f)具有與第一發(fā)送信號St₁(f)相同的載波頻率f，每隔規(guī)定時間相位逐漸偏移。

為此，從電壓控制振蕩器55輸出載波頻率f1的基準(zhǔn)信號S_B時，第一、第二發(fā)送信號St₁(f1)、St₂(f1)的相位φ₁(f1)、φ₂(f1)之間的相位差Δφ(f1)(Δφ(f1)＝φ₁(f1)－φ₂(f1))根據(jù)時間t產(chǎn)生變化(Δφ(f1)＝Δφ(t))。這時，相位差Δφ(f1)的變化幅度被設(shè)定為至少2π以上。

同樣地，從電壓控制振蕩器55輸出載波頻率f2的基準(zhǔn)信號S_B時，第一、第二發(fā)送信號St₁(f2)、St₂(f2)的相位φ₁(f2)、φ₂(f2)之間的相位差Δφ(f2)(Δφ(f2)＝φ₁(f2)－φ₂(f2))根據(jù)時間t產(chǎn)生變化(Δφ(f2)＝Δφ(t))。這時，相位差Δφ(f2)的變化幅度被設(shè)定為至少2π以上。

放大器58₁、58₂將從天線元件53₁、53₂發(fā)射的發(fā)送信號St₁(f)、St₂(f)功率放大至能檢測到對象物61的水平。

對象物61與第一實施方式的對象物21的結(jié)構(gòu)幾乎相同。為此，對象物61的構(gòu)成包含對象側(cè)天線62、發(fā)送接收電路23、以及信號處理電路24。第三實施方式的對象側(cè)天線62與第一實施方式的對象側(cè)天線22的結(jié)構(gòu)幾乎相同。但是，對象側(cè)天線62能接收載波頻率f不同的多種發(fā)送信號St₁(f)、St₂(f)這一點與第一實施方式的對象側(cè)天線22不同。

例如從天線對53發(fā)射載波頻率f1的發(fā)送信號St₁(f1)、St₂(f1)時，對象側(cè)天線62同時接收發(fā)送信號St₁(f1)、St₂(f1)，將合成了上述信號的接收信號Sr₁輸出至發(fā)送接收電路23。這時，信號處理電路24對由對象側(cè)天線62接收到的接收信號Sr₁進行處理，對天線元件53₁、53₂和對象側(cè)天線62之間產(chǎn)生的第一相位差Δφ₁₀進行測定。信號處理電路24將檢測到的第一相位差Δφ₁₀作為信息Dφ，經(jīng)由發(fā)送電路23C輸出至對象側(cè)天線62。

另外，從天線對53發(fā)射載波頻率f2的發(fā)送信號St₁(f2)、St₂(f2)時，對象側(cè)天線62同時接收發(fā)送信號St₁(f2)、St₂(f2)，將合成了上述信號的接收信號Sr₂輸出至發(fā)送接收電路23。這時，信號處理電路24對由對象側(cè)天線62接收到的接收信號Sr₂進行處理，對天線元件53₁、53₂和對象側(cè)天線62之間產(chǎn)生的第二相位差Δφ₂₀進行測定。信號處理電路24將檢測到的第二相位差Δφ₂₀作為信息Dφ，經(jīng)由發(fā)送電路23C輸出至對象側(cè)天線62。

接著，利用圖10對本實施方式的位置檢測系統(tǒng)51的動作進行說明。

首先，在步驟21開始天線對53的動作。這時，電壓控制振蕩器55輸出載波頻率f1的基準(zhǔn)信號S_B。為此，天線對53的第一、第二天線元件53₁、53₂發(fā)送第一、第二發(fā)送信號St₁(f1)、St₂(f1)。這時，第一發(fā)送信號St₁(f1)和第二發(fā)送信號St₂(f2)被設(shè)定為互為同相位。

接著，步驟22中，使第二發(fā)送信號St₂(f1)的相位φ₂(f1)偏移的同時進行輸出。該情況下，第一發(fā)送信號St₁(f1)的相位φ₁(f1)和第二發(fā)送信號St₂(f1)的相位φ₂(f1)的相位差Δφ(f1)根據(jù)時間t發(fā)生變化(Δφ(f1)＝Δφ(t))。

接著，步驟23中，由對象物61基于第一、第二發(fā)送信號St₁(f1)、St₂(f1)檢測第一相位差Δφ₁₀。這里，第一相位差Δφ₁₀基于從天線元件53₁、53₂到對象物61的距離差Δr₁以及載波頻率f1，第一相位差Δφ₁₀的檢測方法也與所述第一實施方式相同。

例如，設(shè)天線元件53₁、53₂的間隔L₁為30cm，對象物61相對于基準(zhǔn)方向的方位角為θ，載波頻率f1為5GHz，波長λ1為6cm，則從各天線元件53₁、53₂到對象物61(對象側(cè)天線62)的距離差Δr₁(路徑差)和第一相位差Δφ₁₀的關(guān)系如下文的數(shù)學(xué)式5所示。該情況下，與第一實施方式同樣地，對象物61的方位角θ每移動約11.5度，第一發(fā)送信號St₁(f1)和第二發(fā)送信號St₂(f1)之間的第一相位差Δφ₁₀偏移2π。

[數(shù)學(xué)式5]

后續(xù)步驟24中，判斷從第二發(fā)送信號St₂(f1)的相位φ₂(f1)開始偏移后是否經(jīng)過了一定時間。步驟24中，判斷為“否”時，由于未經(jīng)過一定時間，因此再返回步驟24，保持待機直到經(jīng)過一定時間為止。

另一發(fā)面，步驟24中，判斷為“是”，經(jīng)過了一定時間的情況下，移動至步驟25，從對象物61向測定裝置52發(fā)送返送信號Sp，返送由信號處理電路24處理過的信息Dφ。

步驟26中，測定裝置52基于從第二發(fā)送信號St₂(f1)的相位φ₂(f1)開始偏移到對象物61返送信息Dφ測定裝置52接收到信息Dφ為止的經(jīng)過時間，求出第一距離D1。

接著，步驟27中，天線對53的動作結(jié)束，利用電壓控制振蕩器55將基準(zhǔn)信號S_B的載波頻率f1變更為不同值的載波頻率f2。

并且，步驟28中，利用載波頻率f2開始天線對53的動作。具體而言，與步驟21同樣地，從天線對53的第一、第二天線元件53₁、53₂發(fā)送第一、第二發(fā)送信號St₁(f2)、St₂(f2)。這時，第一發(fā)送信號St₁(f2)和第二發(fā)送信號St₂(f2)被設(shè)定為互為同相位。

接著，步驟29中，與步驟22同樣地，使第二發(fā)送信號St₂(f2)的相位φ₂(f2)偏移的同時進行輸出。該情況下，第一發(fā)送信號St₁(f2)的相位φ₁(f2)和第二發(fā)送信號St₂(f2)的相位φ₂(f2)的相位差Δφ(f2)根據(jù)時間t發(fā)生變化(Δφ(f2)＝Δφ(t))。

接著，步驟30中，由對象物61基于第一、第二發(fā)送信號St₁(f2)、St₂(f2)檢測第二相位差Δφ₂₀。這里，第二相位差Δφ₂₀基于從天線元件53₁、53₂到對象物61為止的距離差Δr₁以及載波頻率f2。

例如使載波頻率f2為4.8GHz，波長λ2為6.25cm，則從各天線元件53₁、53₂到對象物61(對象側(cè)天線62)的距離差Δr₁(路徑差)和第二相位差Δφ₂₀的關(guān)系如下文的數(shù)學(xué)式6所示。該情況下，對象物61的方位角每變動約12.0度，第一發(fā)送信號St₁(f2)和第二發(fā)送信號St₂(f2)之間的第二相位差Δφ₂₀偏移2π。

[數(shù)學(xué)式6]

后續(xù)步驟31中，判斷從第二發(fā)送信號St₂(f2)的相位φ₂(f2)開始偏移后是否經(jīng)過了一定時間。步驟31中，判斷為“否”時，由于未經(jīng)過一定時間，因此再返回步驟31，保持待機直到經(jīng)過一定時間為止。

另一發(fā)面，步驟31中，判斷為“是”，經(jīng)過了一定時間的情況下，移動至步驟32，從對象物61向測定裝置52返送由信號處理電路24處理過的信息Dφ。

步驟33中，與步驟26同樣地，測定裝置52基于從第二發(fā)送信號St₂(f2)的相位φ₂(f2)開始偏移到對象物61返送信息Dφ測定裝置52接收到信息Dφ為止的經(jīng)過時間，求出第二距離D2。

并且，步驟34中，根據(jù)在步驟23求出的第一相位差Δφ₁₀和在步驟30求出的第二相位差Δφ₂₀，確定對象物61的方位角θ。這時，載波頻率f1的第一相位差Δφ₁₀和載波頻率f2的第二相位差Δφ₂₀相對于對象物61的方位角θ，變化的程度分別為11.5度和12.0度。由此，即使一個相位差Δφ₁₀為2nπ(Δφ₁₀＝0)，由于另一個相位差Δφ₂₀不等于2nπ，因此也能判斷相位差Δφ₁₀轉(zhuǎn)了幾圈。即，測定裝置52的檢測電路15通過從由第一相位差Δφ₁₀和第二相位差Δφ₂₀求出的方位角θ的候選中，檢測出一致的方位角θ，能求出從測定裝置52觀察到的對象物61所在的方位角θ。

后續(xù)步驟35中，根據(jù)在步驟26中求出的第一距離D1和步驟33中求出的第二距離D2，求出測定裝置52到對象物61的距離。例如可以利用第一距離D1和第二距離D2的平均值求出測定裝置52到對象物61的距離，也可以利用第一、第二距離D1、D2中的任一方求出。

因此，第三實施方式也能得到與第一實施方式幾乎相同的作用效果。第三實施方式中，位置檢測系統(tǒng)51包括：具有兩個天線元件53₁、53₂構(gòu)成的單一天線對53的測定裝置52；以及具有處理接收信號Sr₁、Sr₂的信號處理電路24的對象物61。從天線對53的兩個天線元件53₁、53₂輸出載波頻率f1的、彼此的相位差Δφ(f1)隨時間變化的發(fā)送信號St₁(f1)、St₂(f1)，在對象側(cè)天線62接收的接收信號Sr₁產(chǎn)生差拍。為此，對象物61基于該差拍利用信號處理電路24檢測出對象側(cè)天線62和兩個天線元件53₁、53₂之間產(chǎn)生的第一相位差Δφ₁₀，利用發(fā)送電路23C將第一相位差Δφ₁₀的信息Dφ返送至測定裝置52。測定裝置52能基于第一相位差Δφ₁₀的信息Dφ檢測出對象物61的方位角θ。

但是，在對象側(cè)天線62和兩個天線元件53₁、53₂之間的路徑差Δr₁每次偏移一個波長時第一相位差Δφ₁₀重復(fù)出現(xiàn)，因此僅就單個相位差Δφ₁₀的信息Dφ而言存在多個方位角θ的可能性。與此相對，測定裝置52改變兩種以上的頻率，從天線對53進行發(fā)送。因此，天線對53的兩個天線元件53₁、53₂輸出載波頻率f1的發(fā)送信號St₁(f1)、St₂(f1)，之后，能輸出載波頻率f2的發(fā)送信號St₁(f2)、St₂(f2)。結(jié)果，能檢測出對于每個載波頻率f1、f2不同的相位差Δφ₁₀、Δφ₂₀，因此基于該多個相位差Δφ₁₀、Δφ₂₀，能唯一確定對象物61的方位角。

另外，對象物61將由信號處理電路24處理過的信息Dφ以預(yù)先確定的規(guī)定延遲發(fā)送至測定裝置52側(cè)。因此，與第一實施方式的發(fā)明同樣地，能求出信號在測定裝置52和對象物61之間進行傳輸?shù)膫鬏敃r間，基于該傳輸時間能測量從測定裝置52到對象物61的距離。

另外，不需要取得天線對53的同步，就能使測定裝置52的結(jié)構(gòu)簡化。除此之外，由于只要使天線對53一邊掃描頻率一邊進行照射即可，因此不需要如現(xiàn)有技術(shù)那樣，將兩個系統(tǒng)設(shè)置在單獨的位置上，能容易地設(shè)置測定裝置52。該情況下，由于位置檢測系統(tǒng)51的測定裝置52利用具有兩個天線元件53₁、53₂的單一天線對53構(gòu)成，因此能以簡單的結(jié)構(gòu)檢測對象物61的距離和方位角θ。

另外，如圖6所示，所述第一實施方式中，第二發(fā)送信號St₁₂和第一發(fā)送信號St₁₁的相位差Δφ₁隨時間連續(xù)地變化。然而，不限于本發(fā)明，也可使第一發(fā)送信號和第二發(fā)送信號的相位差Δφ每隔一定時間以規(guī)定值φθ(例如φθ＝2π/8)逐漸地進行離散的時間變化。這一點在第二、第三實施方式中也相同。

另外，所述第一實施方式中，測定裝置2設(shè)置接收來自對象物21的返送信號Sp的接收用信號天線13而構(gòu)成。然而，不限于本發(fā)明，例如也可不設(shè)置接收用天線元件，通過用來發(fā)送的多個天線元件中的任一個天線元件接收返送信號而構(gòu)成。這一點在第二、第三實施方式中也相同。

另外，所述第一實施方式中，對象物21構(gòu)成為通過單一對象側(cè)天線22接收發(fā)送信號St₁₁、St₁₂、St₂₁、St₂₂，使經(jīng)信號處理過的信息Dφ向測定裝置2返送。然而，不限于本發(fā)明，對象側(cè)天線也可由兩個天線構(gòu)成，使一方作為接收用，另一方作為發(fā)送用。這一點在第二、第三實施方式中也相同。

另外，所述第一實施方式中，使第一發(fā)送信號St₁₁、St₂₁和第二發(fā)送信號St₁₂、St₂₂之間的相位差Δφ₁、Δφ₂逐漸隨時間變化，使第一發(fā)送信號St₁₁、St₂₁和第二發(fā)送信號St₁₂、St₂₂成為不同的信號。然而，本發(fā)明不限于此，也可使第一發(fā)送信號的頻率和第二發(fā)送信號的頻率僅有細微差異，使第一發(fā)送信號和第二發(fā)送信號成為不同的信號。該情況下，第一發(fā)送信號和第二發(fā)送信號之間的頻率差形成差拍波形的頻率，因此可以考慮差拍波形的周期等適當(dāng)設(shè)定該頻率差。這一點在第二、第三實施方式中也相同。

另外，所述第一實施方式的構(gòu)成中，利用天線元件3₁、3₂、4₁、4₂的元件間隔L₁、L₂互不相同的兩個天線對3、4。然而，本發(fā)明不限于此，也可利用三個以上的天線對。這一點在第二實施方式中也相同。

另外，所述第三實施方式的構(gòu)成中，天線對53利用兩種載波頻率f1、f2，輸出兩種不同的發(fā)送信號St₁(f1)、St₂(f1)、St₁(f2)、St₂(f2)。然而，本發(fā)明不限于此，也可利用三種以上的載波頻率從天線對輸出發(fā)送信號。

標(biāo)號說明

1、51 位置檢測系統(tǒng)

2、31、52 測定裝置

3、32 第一天線對

3₁、34、53₁ 第一天線元件

3₂、35、53₂ 第二天線元件

4、33 第二天線對

4₁ 第一天線元件

4₂、36 第二天線元件

5、37、54 信號生成電路

6 振蕩器

8₁、8₂、11₁、11₂、39、57₁、57₂ 移相器

21、61 對象物

22、62 對象側(cè)天線

23C 發(fā)送電路

24 信號處理電路

53 天線對

55 電壓控制振蕩器