JP3649404B2 - 測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの物体間の相対的な距離を測定する測距・測位する測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置に係り、特に、電波を利用して物体間の相対的な距離を測定する測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、パケットを送受信する２つの無線通信機間の相対距離を測定する測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置に係り、特に、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・測位する測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
電波を利用して測距・測位するシステムは、例えば反射を利用したレーダや複数の基準局を用いた無線航法システムに代表されるように、かなり以前から存在する。
【０００４】
ロランやＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）では、複数の基準局の同期を厳格にとることで、無線機は受信するだけで測位することができる。
【０００５】
また、ロランやＧＰＳ以外でも携帯電話の基地局からの電波を使って測位する方法や（例えば、特許文献１を参照のこと）、ＴＶの電波を利用した測位方法などもある（例えば、非特許文献１並びに特許文献２を参照のこと）。後者は厳格な同期がとられていないため、同期ずれを監視する別の基地局からのデータを基に補正するが、基本的には同じ方式である。
【０００６】
また、ＩＴＳにおける車間通信では、車間距離を測るために「ブーメラン方式」と呼ばれる測距方法が使われる。これは互いの無線機は同期する必要はない。一例としては、測距する無線機からの信号そのものに被測距側は自身の情報を乗じて送り返し、測距する無線機は往復の電波伝搬時間を計測することで測距を行なうものがある。
【０００７】
上記の方法では、被測距側は受信した信号をほとんど受信信号処理をすることなく送り返すだけである。但し、測距する側が自身及び被測距側の信号処理時間を含む送信から被測距側の返送信号受信までの時間から測距する方法もある（例えば、特許文献３を参照のこと）。
【０００８】
近年では、「ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）通信」と呼ばれる、極めて微弱なインパルス列に情報を載せて無線通信を行なう方式が、近距離超高速伝送を実現する無線通信システムとして注目され、その実用化が期待されている（例えば、非特許文献２を参照のこと）。
【０００９】
ＵＷＢ伝送方式には、ＤＳの情報信号の拡散速度を極限まで高くしたＤＳ−ＵＷＢ方式と、数１００ピコ秒程度の非常に短い周期のインパルス信号列を用いて情報信号を構成して、この信号列の送受信を行なうインパルス−ＵＷＢ方式の２種類がある。どちらの方式も例えば３ＧＨｚから１０ＧＨｚという超高帯域な周波数帯域に拡散して送受信を行なうことにより高速データ伝送を実現する。その占有帯域幅は、占有帯域幅をその中心周波数（例えば１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）で割った値がほぼ１になるようなＧＨｚオーダの帯域であり、いわゆるＷ−ＣＤＭＡやｃｄｍａ２０００方式、並びにＳＳ（Spread Spectrum）やＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を用いた無線ＬＡＮにおいて通常使用される帯域幅と比較しても超広帯域なものとなっている。
【００１０】
ＵＷＢ通信は、超極細パルスを用いることにより高い時間分解能を持ち、この性質を使ってレーダやポジショニングを行なう「測距」をすることが可能である。特に、最近のＵＷＢ通信では、１００Ｍｂｐｓ超の高速データ伝送と元来の測距機能を併せ持つことができる。
【００１１】
将来、ＵＷＢに代表される近距離通信のＷＰＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）はあらゆる家電品やＣＥ（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）機器に搭載されることが予想される。したがって、高速データ伝送とは別に測距による位置情報の利用、例えばナビゲーションや近距離通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：ＮＦＣ）のような無線の付加価値を生むことが考えられ、高速データ伝送とともに測距機能も実装することが望ましいと思料される。
【００１２】
上述したように、パケット送信から受信までの時間から測距するのが一般的である。ところが、無線機がパケットを受信してから返送するまでの時間を固定値にするのは、パケットの長さや種別によって処理内容が変わるようなシステムでは不都合である。また、測距するために特別な情報をパケットに加えるのは帯域の有効利用の観点から好ましくない。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−２５７５４５号公報
【特許文献２】
特開平５−１１９１４５号公報
【特許文献３】
特開平８−６２３３４号公報
【非特許文献１】
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ／ｒｏｓｕｍ．ｃｏｍ
【非特許文献２】
日経エレクトロニクス２００２年３月１１日号「産声を上げる無線の革命児Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ」 Ｐ．５５−６６
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電波を利用して物体間の相対的な距離を好適に測定することができる、優れた測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置を提供することにある。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、パケットを送受信する２つの無線通信機間で好適に測距・測位することができる、優れた測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらなる目的は、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・測位することができる、優れた測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、無線機がパケットを受信してから返送するまでの時間を固定とせず、また、測距するために特別な情報をパケットに加えることなく、パケットを送受信する２つの無線通信機間で好適に測距・測位することができる、優れた測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、パケットを送受信する２つの無線機間で測距・測位する測距・測位システムであって、
送信元の無線機からパケットを送信し、
送信先の無線機において、パケットを受信してから所定の単位時間の整数倍に相当する時間が経過後にパケットを返送し、
送信元の無線機において、パケットを送信してから返送パケットを受信するまでの所要時間から所定の単位時間の整数倍を除去して、パケットの往復伝送時間を求め、該往復伝送時間に基づいて、送信元及び送信先の無線機間の距離を測定する、
ことを特徴とする測距・測位システムである。
【００１９】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００２０】
本発明に係る測距・測位システムでは、パケットを送受信する２つの無線通信機間で情報伝送を行なう毎に無線機間の測距を行なう。
【００２１】
送信元の無線機が送信先の無線機にパケットを送信したとき、送信先では、パケットを受信した後、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ようにする。
【００２２】
そして、送信元の無線機は、自身が送信してから送信先からパケットが返送されるタイミング付近のみパケット検出処理を行ない、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、送信先出のパケット検出から送信までの時間を決定する。ここで決定した時間と送信元の無線機自身の処理時間を計測時間から差し引いた時間を、通信相手の無線機との伝搬距離に換算することで測距を行なうことができる。
【００２３】
本発明によれば、無線機がパケットを受信してから返送するまでの時間を固定とせず、また、測距するために特別な情報をパケットに加えることなく、パケットを送受信する２つの無線通信機間で好適に測距・測位することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、情報伝送を行なう毎に無線機間の測距を行なうことができ、測距情報を逐次的に更新することができる。
【００２５】
パケットの検出には信号強度や伝搬特性によって誤検出の可能性があり、誤検出の際には誤った測距結果を出す可能性がある。このため、無線機は、データの信憑性のあるときのみ測距を行なうようにすればよい。
【００２６】
また、本発明に係る測距・測位システムによれば、測距情報に基づいて無線機自身の制御に利用することができる。例えば、パケットの通信を行なっている相手の距離に応じて送信電力を制御すると、他の無線機への干渉を低減することができる。
【００２７】
また、本発明に係る測距・測位システムによれば、測距した結果に基づいて無線機又は無線機を包含する機器の機能を制御又は制限することができる。
【００２８】
例えば、無線機の利用者が対象機器に接近したとき、すなわち距離が所定の値のときだけ確実に行ないたい処理を起動するようにすることができる。また、対象機器から５０ｃｍ以内に接近したことに応答して、ＮＦＣや高いセキュリティが要求される機器購入時の最初の利用コード登録などに、測距の結果を応用することができる。この場合、送信電力を下げるだけでなく、伝送速度を故意に上げることでも通信可能な範囲を限定することができる。
【００２９】
また、本発明に係る測距・測位システムによれば、無線機が他の無線機の保持するリストと測距情報を通信により獲得することで、周囲に存在する位置関係を導出することができる。
【００３０】
例えば、ある無線機の周囲に２つの無線機がある場合に、少なくとも一方の無線機が保持するリストと測距情報を獲得するようする。無線機は、自身の保持するリスト及び測距情報とすり合わせることで、これら３つの無線機の位置を頂点とする３角形が一意に求めることができ、近隣の無線機相互の相対的な位置関係を把握することができる。また、他方の無線機の保持するリストと測距情報を獲得することができれば、相互の位置関係の信頼性を高めることができる。
【００３１】
また、２個以上の位置固定である無線機の位置情報を見取り図や地図情報を始めとする他の位置情報と結合し、各無線機は他の２個以上の位置情報に基づく自位置又は他の無線機の位置を導出しマッピングすることができる。
【００３２】
また、本発明に係る測距・測位システムによれば、無線機間の通信で送信先の無線機がパケットを返送するまで時間を変えて２回通信を行ない、送信元の無線機は２回の計測結果から送信先の無線機における所定時間の計測精度に起因する誤差をキャンセルすることができる。
【００３３】
また、２以上の無線機のアンテナ間を所定の位置関係に配置し、無線機は既知の相対距離に対する測距結果により自身のパケット検出から送信までの時間の公称値と実際の誤差を補正することができる。あるいは、２つ以上の無線機のアンテナ間を所定の位置関係に配置し、無線機が既知の相対距離に対する測距結果により自身の持つ発振器の誤差を補正することができる。
【００３４】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３６】
本発明に係る無線通信システムは、微弱なインパルス列に情報を載せて無線通信を行なうＵＷＢ伝送方式（前述）を採用するが、超極細パルスを用いることによる高い時間分解能を利用して、情報伝送を行なう毎に無線機間の測距を行なうように構成される。
【００３７】
図１には、本発明を適用することが可能な、ＵＷＢ無線通信装置１０の構成を模式的に示している。同図に示すように、ＵＷＢ無線通信装置１０は、インパルス信号の送受信を行なうＵＷＢアンテナ１１と、伝送信号の変復調処理を行なうＵＷＢ ＲＦ処理部１２と、ベースバンド信号の変復調処理、同期処理、伝搬路測定、並びに測距を行なうＵＷＢベースバンド処理部１３と、アクセス制御や伝送レートの適応制御を行なうＵＷＢ ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層処理部１４と、隣接ノード管理や暗号化、認証処理などを行なうＵＷＢ ＤＬＣ（Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層処理部１５とで構成される。このうち、ＵＷＢアンテナ１１と、ＵＷＢ ＲＦ処理部１２と、ＵＷＢベースバンド処理部１３は、ＵＷＢ物理層に相当する。
【００３８】
図２には、ＵＷＢ ＲＦ処理部１２の内部構成をより詳細に示している。また、図３には、ＵＷＢベースバンド処理部１３の内部構成を示している。但し、図示の例では、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式を適用しており、Ｉ軸にのみで送信データが搬送される。
【００３９】
まず、送信動作について説明する。送信データは、ベースバンド回路１３内で乗算器１５３により拡散コードと乗算（変調）されて拡散送信データを得る。また、水晶発振器（ＴＣＸＯ）１０８などから出力される発振周波数をＰＬＬ１０７及びＶＣＯ１０６を用いて逓倍してより高い発振周波数を得る。パルス発生器１０９はこの発振周波数を用いてパルス信号を生成する。そして、ＰＮ拡散された送信信号を所定のパルス幅のパルス信号で乗算器１０５により変調（乗算）し、インパルス信号列となった送信信号をパワー・アンプ（ＰＡ）１０４で増幅し、バンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）１０２でＦＣＣなどの規制に適合する周波数の信号成分だけを取り出し、アンテナ１０１から伝送路に送出する。
【００４０】
一方、受信時には、アンテナ１０１で受信された信号は、バンドパス・フィルタ１０２を通過して送信パルス信号成分以外の周波数成分が除去される。バンドパス・フィルタ１０２を通過した信号はさらに低雑音アンプ１１０によって増幅される。また、水晶発振器（ＴＣＸＯ）１０８から出力される発振周波数をＰＬＬ１０７及びＶＣＯ１０６を用いて逓倍して、送信時と同じ周波数を用いてパルス発生器１０９によるテンプレート・パルスを得るとともに、他方のパルス発生器１１２では直交変調器１１１により９０ｄｅｇだけ位相のずれたテンプレート・パルスを得る。これらを各乗算器１１３及び１１４において受信信号とそれぞれ乗算して、Ｉ軸及びＱ軸それぞれの検波信号を得る。さらに、これら検波信号をそれぞれローパス・フィルタ（ＬＰＦ）１１５及び１１６にかけて高周波成分を除去し、そのフィルタ後のパルスのピークにおいて各Ａ／Ｄ変換１１７及び１１８においてデジタル信号に変換処理し、後はＵＷＢベースバンド処理部１３内でデジタル処理を行なう。
【００４１】
ＵＷＢベースバンド処理部１３内では、Ｉ軸及びＱ軸の各検波信号にはそれぞれ拡散コードが乗算器１５１及び１５２によりそれぞれ乗算され逆拡散が行なわれ、積分ダンプ１５４及び１５５において逆拡散信号を積分する。Ｉ軸信号に関しては、ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）１５６並びにＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ Ｃｏｄｅ）１５７が施され、受信データが取り出される。また、Ｑ軸信号に関しては、ループ・フィルタ１５８を介してクロック発生器に帰還される。クロック発生器では、積分出力に従ってクロック発生タイミングを調整する。
【００４２】
また、本実施形態に係るＵＷＢベースバンド処理部１３は、情報伝送を行なう毎に無線機間の測距を行なう測距機能を備えている。より具体的には、カウンタ１６１を有し、通常の通信シーケンスにおいて通信相手となる無線機にパケットを送信し、この通信相手が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返送されるパケットを返送されるタイミング付近のみパケット検出処理を行ない、自身がパケットを送信してから返信パケットを検出するまでの時間をカウンタ１６１で計測し、通信相手のパケット検出から送信までの時間を決定し、その決定した時間と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との伝搬距離に換算することで測距を行なう。
【００４３】
パケット検出処理では、例えば、受信データの積分ダンプ１５４と拡散コードとの相関値を相関検出器１６２によって検出し、最大且つ所定の相関値以上となった位置をカウンタ１６１で計数し、これをタイミング信号計測時間データとして得る。相関検出器１６２の前に拡散コードが乗算されているので、相関検出器１６２はＩ軸、Ｑ軸の各出力により拡散符号との相関の有無を調べることができる。なお、送受信とも拡散符号の制御信号がカウンタ１６１に入っているのは、送信側の拡散符号のスタートから受信側の拡散符号が同期するまでをカウントできるように意図したものである。
【００４４】
なお、本実施形態では、同期獲得のために、位相シフタ回路１１９を用い、発生タイミングをシフトさせることによりスライディング相関を行なうようになっている。このようなスライディング相関の手法については、例えば本出願人に既に譲渡されている特願２００３−２７５４１号明細書に記載されている。但し、同期獲得の方法自体は本発明の要旨に直接関連しないので、ここではこれ以上説明しない。
【００４５】
本発明に係る無線通信システムでは、情報伝送を行なう毎に無線機間の測距を行なう。通常の通信シーケンスにおいて、ある無線機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側では、パケットを受信した後、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ようにする。そして、無線機１は、自身が送信してから無線機２からパケットが返送されるタイミング付近のみパケット検出処理を行ない、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を決定する。ここで決定した時間と無線機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することで測距を実現する。
【００４６】
２つの無線機が無線機同士の信号の送受信により無線機同士の測距を行なう仕組みについて、図４を参照しながら説明する。
【００４７】
無線機１は、無線機２に向けてパケット▲１▼を送った後、無線機２からパケット▲２▼が返送されるまで待機する。そして、無線機１は、パケット▲１▼の送信からパケット▲２▼が検出されるまでの時間を自身のカウンタ１６１で計測する。
【００４８】
無線機２は、無線機１からのパケット▲１▼を受信し検出すると、所定の時間後（単位時間の整数倍の経過後：後述）にパケット▲２▼を無線機１に返送する。
【００４９】
無線機１は、返送されたパケット▲２▼を検出し、検出時のカウンタ値から無線機１から無線機２までの距離を計算する。図示の時間はロジック回路が認識する時間とする。
【００５０】
ｔ：無線機１がパケットを送出してから
無線機２のパケットを検出するまでの真の時間
ｔ_Ａ：空間の伝搬時間（ｔ_ＡＩＲ）
＋無線機１のＲＦ送信回路における遅延時間（ｔ_ＤＴ１）
ｔ_Ｂ：無線機２のＲＦ受信回路における遅延時間（ｔ_ＤＲ２）
＋無線機２の処理時間（ｔ_Ｐ２）
ｔ_Ｃ：無線機１のＲＦ受信回路における遅延時間（ｔ_ＤＲ１）
＋無線機１の処理時間（ｔ_Ｐ１）＋空間の伝搬時間（ｔ_ＡＩＲ）
【００５１】
通常、無線機２の処理時間は信号検出に要する処理時間とＲＦ送受信回路の各遅延時間は固定値である。上記の定義により、ｔは以下のように表される。
【００５２】
ｔ＝ｔ_Ａ＋ｔ_Ｂ＋ｔ_Ｃ＝２ｔ_ＡＩＲ＋ｔ_Ｄ１＋ｔ_Ｄ２＋ｔ_Ｐ１＋ｔ_Ｐ２
（ｔ_Ｄ１＝ｔ_ＤＴ１＋ｔ_ＤＲ１、ｔ_Ｄ２＝ｔ_ＤＴ２＋ｔ_ＤＲ２） …（１）
【００５３】
また、無線機間の距離ｄは下式の通りとなる。
【００５４】
ｄ＝ｃ・ｔ_ＡＩＲ（ｃは光速） …（２）
【００５５】
したがって、無線機１は、時間ｔをカウントし、上式からｔ_ＡＩＲを計算することにより無線送信機間の距離ｄを得ることができる。ＵＷＢのような超広帯域信号では、受信パルス検出又は相関検出において高い時間分解能が得られるので、例えば１ナノ秒の時間分解能であれば、無線通信システムとしての距離分解能は３０ｃｍとなる。
【００５６】
このようにして、無線機間の距離を相互の通信により計測することができる。但し、無線ネットワークを構成する一方の無線機２の処理時間ｔ_Ｐ２には、ＩＦＳ（Ｉｎｔｅｒ Ｆｌａｍｅ Ｓｐａｃｅ）やパケットの衝突確率を下げるためのランダムな遅延時間のような時間間隔なども含まれる。このような場合に、無線機２のｔ_Ｐ２（若しくはｔ_Ｂ）は固定値でないので、無線機１は何らかの方法、例えば無線機２が返送するパケットに処理時間ｔ_Ｐ２に関する情報を乗せるなどの方法によりｔ_Ｐ２を知る必要がある。ところが、測距するために特別な情報をパケットに加えるのは帯域の有効利用の観点から好ましくない。
【００５７】
本実施形態では、ＩＦＳやランダムな遅延時間などを含めた無線機２の処理時間ｔ_Ｐ２（若しくはｔ_Ｂ）を必ず特定の単位時間の整数倍、例えば１００ナノ秒×Ｎとなるようにした。但し、Ｎは整数であることのみが通信システム内で約束されているだけで、その値は不定である。このような場合、無線機１側では、自身がパケットを送信した後、単位時間の整数倍後のパケットが返送される可能性のあるタイミング付近でのみパケット検出処理を繰り返し行なう。パケット検出処理では、例えば拡散コードとの相関値が検出され、最大且つ所定の相関値以上となった位置を計測結果とする。
【００５８】
例えば、無線機２の処理時間ｔ_Ｐ２（若しくはｔ_Ｂ）を単位時間としての１００ナノ秒に設定すると、単位時間分の信号の伝送距離はこれに高速ｃを掛けた３０ｍとなる。したがって、単位時間のＮ倍の遅延時間でパケットが返送されることが約束されているだけで、Ｎの値は不定であることから、この単位時間分の距離３０ｍの倍数がパケット検出処理時の不定分として生ずる。一方、通常の高速伝送では通信可能な距離には限界があるので、例えば３０ｍ以下の通信可能な距離の通信システムの場合、測距する範囲を３０ｍ以内に限定すれば、この不定性はまったく問題とならないことになる。
【００５９】
したがって、無線機１は上式（２）で得た距離を３０ｍで割った余りを無線機１〜２間の距離として特定することができる。これは、Ｎの値を特定してｔから１００ナノ秒×Ｎを差し引いてから上式（２）を計算することと等価である。
【００６０】
図５には、拡散コードとの相関をとることによりパケット検出処理を行なった例を示している。無線機１では、パケットを送信した後、無線機２の処理時間ｔ_Ｐ２（若しくはｔ_Ｂ）１００ナノ秒×Ｎが経過してから返送パケットの受信処理を開始し（又は、パケット送信後から１００ナノ秒の整数倍の経過時間を無視する）、受信信号と拡散コードとの相関を検出する。そして、さらにｔ_Ａ＋ｔ_Ｃが経過した後に、最大且つ所定の相関値以上となった相関ピーク位置が検出されるので、これを計測結果とする。
【００６１】
本実施形態では、一般にはパケット交換における余計な時間とされる無線機２の処理時間ｔ_Ｐ２（若しくはｔ_Ｂ）を有効に活用することによって、無線機がパケットを受信してから返送するまでの時間を固定とせず、また、測距するために特別な情報をパケットに加えることなく、パケットを送受信する２つの無線通信機間で測距・測位を実現することができる、という訳である。
【００６２】
このような方法では、測距を行なう無線機１は、無線システムで取り決められている単位時間間隔（上記の例では１００ナノ秒）だけ知っていればよく、無線機２からのｔ_Ｐ２に関する情報を直接知る必要はない。また、無線機１は、無線機間でパケットの送受信を行ないながら毎回測距を行なうことにより、測距情報を逐次更新することができる。これは、例えば無線機が移動している場合のナビゲーションや自律ロボットの制御などの用途において有効である。
【００６３】
パケットの検出には信号強度や伝搬特性によって誤検出の可能性があるため、誤検出の際には誤った測距結果を出す。このような場合のため、無線機は、データの信憑性のあるときのみ測距を行なうようにすればよい。
【００６４】
より具体的には、相関検出結果だけでなく、無線機間距離に依存する信号検出強度と比較して矛盾がないか、また、図１に示した無線機の構成例におけるＵＷＢ ＭＡＣ層処理部１４でＣＲＣなどのチェックを行ない、検出したパケットの正当性を判断してから距離を計算するか、又は計算した距離を利用することで測距結果の誤りによるトラブルを防止することができる。
【００６５】
また、一般的な無線通信動作において、測距情報は必ずしも毎回必要ではない。したがって、図１に示したＵＷＢ無線機の構成例において、前段のＲＦ処理部１２及びベースバンド処理部１３までの機能モジュールでは、パケットを検出する部分では誤検出の可能性を伴いながらも、常時測距データを更新する仕組みとし、後段のＭＡＣ層処理部１４やＤＬＣ層処理部１５などの上位側では必要なときのみに測距の計測結果を読み出し、距離換算するように構成してもよい。
【００６６】
このようにして得られる測距情報は、無線機自身の制御に利用することができる。例えば、パケットの通信を行なっている相手の距離に応じて送信電力を制御すると、他の無線機への干渉を低減することができる。
【００６７】
また、無線機の利用者が対象機器に接近したとき、すなわち距離が所定の値のときだけ確実に行ないたい処理を起動するようにすることができる。例えば、対象機器から５０ｃｍ以内に接近したことに応答して、例えば、ＮＦＣや高いセキュリティが要求される機器購入時の最初の利用コード登録などに、測距の結果を応用することができる。この場合、送信電力を下げるだけでなく、伝送速度を故意に上げることでも通信可能な範囲を限定することができる。
【００６８】
また、無線ネットワークでは、各無線機は他の無線機が発するビーコンを受信することで周囲に存在する無線機を認識することができる。さらに、ビーコンを受信できた無線機のリストを各無線機において記憶領域に保持することができる。本発明によれば、各無線機がビーコンを受信するだけでなく、無線機間で互いにパケットの送受信を適宜行なうことで測距するようにすることで、単に周囲に存在する無線機を認識するだけでなく、認識した各無線機との距離を関連付けて記憶し、さらに測距する毎に周囲の無線機との測距情報を更新することができる。
【００６９】
周辺に存在する無線機とその測距情報だけであれば、他の無線機同士の位置関係までは把握できない。これに対し、無線機が他の無線機の保持するリストと測距情報を通信により獲得することで、周囲に存在する位置関係を導出することができる。
【００７０】
例えば、ある無線機の周囲に２つの無線機がある場合に、少なくとも一方の無線機が保持するリストと測距情報を獲得するようする。無線機は、自身の保持するリスト及び測距情報とすり合わせることで、これら３つの無線機の位置を頂点とする３角形が一意に求めることができ、近隣の無線機相互の相対的な位置関係を把握することができる。また、他方の無線機の保持するリストと測距情報を獲得することができれば、相互の位置関係の信頼性を高めることができる。
【００７１】
図６には、周囲の無線機から無線機のリストと測距情報を獲得し、自身の保持するリスト及び測距情報とすり合わせて、近隣の無線機相互の相対的な位置関係を把握する様子を示している。同図に示す例では、無線機１〜３が互いの通信可能範囲に存在している。無線機１は、無線機２との距離が６ｍで、無線機３との距離が１０ｍであるというリストと測距情報を自身で保持している。また、無線機２は、無線機１との距離が６ｍで、無線機３との距離が８ｍであるというリストと測距情報を自身で保持している。ここで、無線機１は、無線機２から無線機のリストと測距情報を獲得し、自身が保持している情報とすり合わせることによって、図示の通り、３つの無線機１〜３の位置を頂点とする３角形が一意に求められ、無線機相互の相対的な位置関係を把握することができる。
【００７２】
この方法は、４つ以上の無線機が存在する場合にも、複数の３角形の組み合わせにより拡張することができる。
【００７３】
また、上述したように各無線機の相対位置を把握することができれば、直接信号が届かないような無線機同士の通信において、マルチホップ伝送のルート決定に利用することができる。
【００７４】
図７には、無線機間の相対位置は悪に基づくマルチホップ伝送のルート決定を行なう様子を示している。図示の例では、無線機３から無線機４に信号を送りたいが、これらは直接信号が届かない場所に存在している。周囲の無線機から無線機のリストと測距情報を獲得し合うことにより、無線機３は、無線機５の通信可能範囲に送信先の無線機４が存在することを把握できる。そこで、無線機３から無線機４への伝送を、無線機５を介して行なうというマルチホップ伝送のルートが決定される。
【００７５】
また、無線機を有する機器の中には、位置がほぼ固定で動くことがほとんどないものがある。例えば、大型テレビやオーディオ機器、デスクトップＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などに無線機を組み込む場合がこれに該当する。これらの機器には位置が固定であるという情報を付加することで、無線機は位置固定の無線機を基点とした位置関係を導出することができる。
【００７６】
例えば、図６で示した例で、無線機２と無線機３が位置固定であるとする。そして、無線機１が、無線機のリストと測距情報に加えて、各無線機が一固定かどうかを示す情報を獲得している場合、無線機２をＸ−Ｙ座標の原点（０，０，０）とし、無線機３を（０，８ｍ，０）と設定することで、無線機１は無線機２を原点とし、無線機２と無線機３を結ぶ直線をＹ軸とする座標系で位置を表すことができる。
【００７７】
また、３個以上の無線機又は無線機を有する機器が無線機の存在する空間の見取り図や地図情報を外部から入手することができ、固定されている無線機の位置情報と結合すると、各無線機は自位置又は他の無線機の位置を導出し、無線機の位置を見取り図や地図情報にマッピングすることができる。これは室内における位置認識システムなどに応用できる。
【００７８】
以上説明してきたように、無線機間でパケットの送受信による測距は無線システムに付加価値をもたらすことができる。但し、測距の基本となる式（１）、並びに式（２）は、無線機に搭載された発振器によるクロック周波数の精度に起因する誤差を考慮していない。
【００７９】
図４に示したようなパケット送受信動作を行なう無線機１、並びに無線機２の処理時間には自身のクロックの精度に起因する誤差が含まれている。ここで、処理時間ｔ_Ｐ１、ｔ_Ｐ２の公称値をそれぞれｔ_Ｐ１'、ｔ_Ｐ２'とし、無線機１及び無線機２のクロックの誤差（比）をそれぞれε_１、ε_２とする。ここで言う処理時間の公称値は、処理に要する正確なクロック数をクロック周波数の公称値により換算した時間を意味する。例えば、ＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｓｃｉｌａｔｏｒ：温度補償型水晶発振器）の誤差が１０ｐｐｍ以内であるならば、|ε| ＜ １０×１０^−６である。この定義により、無線機１がパケットを送出してから無線機２のパケットを検出するまでの真の時間ｔは下式で表わされる。
【００８０】
ｔ＝２ｔ_ＡＩＲ＋ｔ_Ｄ１＋ｔ_Ｄ２＋ｔ_Ｐ１'（１＋ε_１）＋ｔ_Ｐ２'（１＋ε_２） …（３）
【００８１】
無線機１は真の時間ｔを自身のクロックでカウントするが、そのカウント値に基づく計測時間をｔ_ＣＮＴとすると、ｔ＝ｔ_ＣＮＴ・（１＋ε_１）である。但し、ここではクロックの分解能による量子化誤差は考慮しない。以上により、無線機１と無線機２間の距離ｄは以下のように表わされる。
【００８２】
ｄ＝ｃ・ｔ_ＡＩＲ
＝｛（ｔ_ＣＮＴ−ｔ_Ｐ１'）（１＋ε_１）−ｔ_Ｐ２'（１＋ε_２）−（ｔ_Ｄ１＋ｔ_Ｄ２）｝ｃ／２ …（４）
【００８３】
実際の距離計算において、ＲＦ送受信回路の遅延時間ｔ_Ｄ１、ｔ_Ｄ２とクロックの誤差ε_１、ε_２を考慮しない最も簡易な距離計算を行なう場合（すなわち、ε_１、ε_２＝０として計算）、正確な距離に対して下式に示すような誤差Δｄを生ずる。
【００８４】
Δｄ＝｛（ｔ_ＣＮＴ−ｔ_Ｐ１'）ε_１−ｔ_Ｐ２'ε_２−（ｔ_Ｄ１＋ｔ_Ｄ２）｝ｃ／２ …（５）
【００８５】
最も簡易な距離計算による結果には、上式（５）が示すように、ＲＦ送受信回路の遅延時間とクロック精度に起因する誤差を生ずる。ＲＦ送受信回路１２の遅延時間については、せいぜい分解能程度の誤差か、または分解能程度の精度でわかると考えられる。ｔ_Ｐ１'は十分小さいと思われるので、クロック精度の影響はｔ_Ｐ２'が支配的になる。
【００８６】
例えば、ｔ_Ｐ２'を１００マイクロ秒、ε_１、ε_２を１０ｐｐｍとした場合、上式（５）より誤差は最大３０ｃｍ程度となる。ｔ_Ｐ２'が小さい場合には充分な測距精度となる。ｔ_Ｐ２'が大きくなると、ほぼ比例して誤差は大きくなる。
【００８７】
また、上述の説明では、上式（５）が無線機１、並びに無線機２の処理時間の公称値ｔ_Ｐ１'、ｔ_Ｐ２'が正しいことを前提としているということに留意されたい。これらの公称値自体が誤っている（設計者によるクロック数見積もりのミス）と、大きな誤差の要因となる。例えば、ｔ_Ｐ２'に１０ナノ秒分のミスカウント（クロックが１００ＭＨｚであれば１クロック分）があった場合、上式（４）より３ｍほど誤差が生ずる。但し、ミスカウントの最小単位が１０ナノ秒であれば誤差は３ｍの倍数となるので、受信時の信号強度又はＳ／Ｎと合わせて判断することで補正できる可能性がある。
【００８８】
パケットの送受信を２回だけ行ない、２回の結果から測距の誤差を減らすことができる。無線機２で処理時間ｔ_Ｐ２'を故意に変えて、２回ｔ_ＣＮＴを測ると、上式（５）の誤差Δｄを小さくし、測距の精度を改善することができる。
【００８９】
例えば、無線機１、及び無線機２が図４に示したようなパケットの送受信処理を２回続けて行なう場合に、無線機２は１回目と２回目で処理時間ｔ_Ｐ２を故意に変える。１回目の処理時間ｔ_Ｐ２'に対し、２回目をｔ_Ｐ２'のｋ倍（但し、ｋは正の実数）とすれば、無線機１の１回目、及び２回目の時間計測値ｔ_ＣＮＴ１、_{ｔＣＮＴ２}はそれぞれ下式のように表わされる。
【００９０】
ｔ_ＣＮＴ１＝｛２ｔ_ＡＩＲ＋ｔ_Ｄ１＋ｔ_Ｄ２＋ｔ_Ｐ１'（１＋ε_１）＋ｔ_Ｐ２'（１＋ε_２）｝／（１＋ε_１） …（６−１）
ｔ_ＣＮＴ２＝｛２ｔ_ＡＩＲ＋ｔ_Ｄ１＋ｔ_Ｄ２＋ｔ_Ｐ１'（１＋ε_１）＋ｋｔ_Ｐ２'（１＋ε_２）｝／（１＋ε_１） …（６−２）
【００９１】
上記の２式からｔ_Ｐ２'の項を消去することにより、無線機１、無線機２間の距離ｄは下式のように求められる。
【００９２】
ｄ＝ｃ・ｔ_ＡＩＲ＝［｛（ｋｔ_ＣＮＴ１−ｔ_ＣＮＴ２）／（ｋ−１）−ｔ_Ｐ１'｝（１＋ε_１） −（ｔ_Ｄ１＋ｔ_Ｄ２）］ｃ／２ …（７）
【００９３】
この方法によれば、上式（７）が示すように、無線機２のクロック精度による誤差要因を除くことができ、測距精度が改善される。特に、無線機１のクロックの精度が高い場合に効果が大きい。但し、ｋに誤差がない（すなわち、クロック数のミスカウントがない）ことが前提である。ｋ → ｋ（１＋ε_ｋ） のように誤差があると、以下のような距離誤差Δｄを生ずる。
【００９４】
Δｄ＝ε_ｋｔ_Ｐ２'（１＋ε_２）ｃ／２≒ε_ｋｔ_Ｐ２'ｃ／２ …（８）
【００９５】
測距を行なう場合におけるｔ_Ｐ１'並びにｔ_Ｐ２'のクロック数のミスカウントによる公称値からのずれは、そのまま測距の誤差となり、クロック周波数の精度以上に大きくなる可能性が高い。したがって、ｔ_Ｐ１'、ｔ_Ｐ２'には正確さが要求される。
【００９６】
クロック周波数の精度が高く、ｔ_Ｐ１'にも誤差のないリファレンスとなる無線機を用意し、そのリファレンスを無線機１とし、無線機１並びに無線機２を例えば正確に１ｍ離して測距を行なわせ、上式（１）及び（２）により計算される距離ｄと真の距離１ｍの差の２倍を光速ｃで割ることで、ｔ_Ｐ２'における誤差を知り、補正することができる。このような補正作業を、例えば量産時の工程で必ず行ない、前記方法で得た補正値を無線機の記憶領域に保持するようにすれば、処理時間ｔＰ２'の公称値からのずれの問題を解消することができる。
【００９７】
また、処理時間ｔ_Ｐ２'の公称値からのずれがないことが保証されている場合には、リファレンスの受信機のクロックを高精度（ε_１がε_２に比べてかなり小さい）にしておくことで、上式（１）及び（２）により計算される距離ｄと真の距離１ｍの差をΔｄとすることで、上式（５）から無線機２のクロック周波数の誤差ε_２を計算することができ、補正用に保持しておくことも可能である。
【００９８】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００９９】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、電波を利用して物体間の相対的な距離を好適に測定することができる、優れた測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置を提供することができる。
【０１００】
また、本発明によれば、パケットを送受信する２つの無線通信機間で好適に測距・測位することができる、優れた測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置を提供することができる。
【０１０１】
また、本発明によれば、無線機がパケットを受信してから返送するまでの時間を固定とせず、また、測距するために特別な情報をパケットに加えることなく、パケットを送受信する２つの無線通信機間で好適に測距・測位することができる、優れた測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置を提供することができる。
【０１０２】
本発明に係る無線通信システムによれば、情報伝送を行なう毎に無線機間の測距を行なうことができ、逐次測距情報を更新することができる。
【０１０３】
また、相手の無線機がパケット検出から返送までの時間を固定値としない柔軟な無線ネットワークにおいても、相手の無線機の時間情報をもらうことなく測距することができる。
【０１０４】
また、測距で得られる情報を利用して無線機あるいは無線ネットワークの制御や無線機を有する機器の機能を制限することができる。
【０１０５】
また、本発明を逐次更新される無線機の位置情報を利用した位置認識システムなどへ応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用することが可能な、ＵＷＢ無線通信装置１０の構成を模式的に示した図である。
【図２】ＵＷＢ ＲＦ処理部１２の内部構成をより詳細に示した図である。
【図３】ＵＷＢベースバンド処理部１３の内部構成を示した図である。
【図４】２つの無線機が無線機同士の信号の送受信により無線機同士の測距を行なう仕組みを説明するための図である。
【図５】拡散コードとの相関をとることによりパケット検出処理を行なった例を示した図である。
【図６】周囲の無線機から無線機のリストと測距情報を獲得し、自身の保持するリスト及び測距情報とすり合わせて、近隣の無線機相互の相対的な位置関係を把握する様子を示した図である。
【図７】無線機間の相対位置は悪に基づくマルチホップ伝送のルート決定を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…ＵＷＢ無線通信装置
１１…ＵＷＢアンテナ
１２…ＵＷＢ ＲＦ処理部
１３…ＵＷＢベースバンド処理部
１４…ＵＷＢ ＭＡＣ層処理部
１５…ＵＷＢ ＤＬＣ層処理部
１０２…バンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）
１０３…分波器（ＳＷ）
１０４…パワー・アンプ（ＰＡ）
１０５…乗算器
１０６…ＶＣＯ
１０７…ＰＬＬ
１０８…ＴＣＸＯ
１０９…パルス発生器
１１０…低雑音アンプ（ＬＮＡ）
１１１…直交変調器
１１２…パルス発生器
１１５，１１６…ローパス・フィルタ
１１７，１１８…Ａ／Ｄ変換器
１１９…位相シフタ回路
１５１，１５２，１５３…乗算器
１５４，１５５…積分ダンプ
１５６…ＦＥＣ
１５７…ＣＲＣ
１５８…ループ・フィルタ
１５９…同期獲得用論理回路
１６１…カウンタ
１６２…相関検出器

Claims (35)

1. パケットを送受信する２つの無線機間で測距・測位する測距・測位システムであって、
   送信元の無線機からパケットを送信し、
   送信先の無線機において、パケットを受信してから所定の単位時間の整数倍に相当する時間が経過後にパケットを返送し、
   送信元の無線機において、パケットを送信してから返送パケットを受信するまでの所要時間から所定の単位時間の整数倍を除去して、パケットの往復伝送時間を求め、該往復伝送時間に基づいて、送信元及び送信先の無線機間の距離を測定する、
   ことを特徴とする測距・測位システム。
2. 前記の所定の単位時間は、無線機の通信可能距離を無線信号の伝送速度で割った値から求まる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測距・測位システム。
3. 無線機は他の無線機と通信する毎にパケットを送信してから通信相手からの返送パケットを検出までの時間を計測し、距離測定結果を毎回更新する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測距・測位システム。
4. 受信信号強度又はパケット復調結果あるいはその両方に基づいて無線機の計測結果についての正当性を判断してから相対距離を利用する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測距・測位システム。
5. 無線機は周辺に存在する無線機のリストと自身と各無線機との測距データを保持する記憶領域を有し、測距を行なう毎に記憶内容を更新する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測距・測位システム。
6. 無線機は他の無線機の保持する測距情報を獲得でき、獲得した測距情報と自身の持つ測距情報により周囲の無線機の相対位置関係を導出する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の測距・測位システム。
7. 無線機は位置が固定の場合に位置固定であることを示す情報を保持し、各無線機は他の無線機の位置固定情報を通信により検知し、位置固定の無線機の位置を基点とした位置関係を導出する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の測距・測位システム。
8. 無線機間の通信で送信先の無線機がパケットを返送するまでの時間を変えて２回通信を行ない、送信元の無線機は２回の計測結果に基づいて送信先の無線機における所定時間の計測精度に起因する誤差をキャンセルする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測距・測位システム。
9. ２以上の無線機のアンテナ間を所定の位置関係に配置し、無線機は既知の相対距離に対する測距結果により自身のパケット検出から送信までの時間の公称値と実際の誤差を補正する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の測距・測位システム。
10. ２つ以上の無線機のアンテナ間を所定の位置関係に配置し、無線機が既知の相対距離に対する測距結果により自身の持つ発振器の誤差を補正する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の測距・測位システム。
11. パケットを送受信する２つの無線機間で測距・測位する測距・測位方法であって、
    送信元の無線機からパケットを送信するステップと、
    送信先の無線機において、パケットを受信してから所定の単位時間の整数倍に相当する時間が経過後にパケットを返送するステップと、
    送信元の無線機において、パケットを送信してから返送パケットを受信するまでの所要時間をカウントするステップと、
    該カウントされた所要時間から所定の単位時間の整数倍を除去して、パケットの往復伝送時間を求めるステップと、
    該往復伝送時間に基づいて送信元及び送信先の無線機間の距離を測定するステップと、
    を具備することを特徴とする測距・測位方法。
12. 前記の所定の単位時間は、無線機の通信可能距離を無線信号の伝送速度で割った値から求まる、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の測距・測位方法。
13. 前記の距離を測定するステップでは、受信信号強度又はパケット復調結果あるいはその両方に基づいて無線機の計測結果についての正当性を判断し、該判断結果が肯定的である場合に距離の測定を実行する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の測距・測位方法。
14. 無線機は周辺に存在する無線機のリストと自身と各無線機との測距データを保持するステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の測距・測位方法。
15. 他の無線機の保持する測距情報を獲得するステップと、
    該獲得した測距情報と自身の持つ測距情報により周囲の無線機の相対位置関係を導出するステップと、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の測距・測位方法。
16. 各無線機は他の無線機の位置固定情報を通信により検知し、位置固定の無線機の位置を基点とした位置関係を導出するステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の測距・測位方法。
17. 前記のパケットを返送するステップでは、送信先の無線機がパケットを返送するまでの時間を変えて２回の通信を行ない、
    送信元の無線機において２回の計測結果に基づいて送信先の無線機の所定時間における計測精度に起因する誤差をキャンセルするステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の測距・測位方法。
18. ２以上の無線機のアンテナ間を所定の位置関係に配置し、無線機は既知の相対距離に対する測距結果により自身のパケット検出から送信までの時間の公称値と実際の誤差を補正するステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の測距・測位方法。
19. ２つ以上の無線機のアンテナ間を所定の位置関係に配置し、無線機が既知の相対距離に対する測距結果により自身の持つ発振器の誤差を補正するステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の測距・測位方法。
20. パケット送信及びその応答手続を利用して測距・測位する無線通信装置であって、
    パケットを送信する手段と、
    パケットの送信後、所定の単位時間の整数倍だけ経過後に返送パケットの検出処理を行なう手段と、
    パケットを送信してから返送パケットを検出するまでの時間を計測する手段と、
    該計測された時間に基づいてパケット送信先までの距離を算出する手段と、
    を具備することを特徴とする無線通信装置。
21. 前記の所定の単位時間は、無線通信機の通信可能距離を無線信号の伝送速度で割った値から求まる、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
22. 前記パケット検出手段は、受信データと拡散コードとの相関検出に基づいてパケット検出位置を検出する、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
23. 前記のパケット送信先までの距離を算出する手段は、パケット送信先の無線機のパケット検出から送信までの時間を所定の単位時間の整数倍に基づいて決定し、該決定した時間と自身の処理時間を計測時間から差し引いた時間を、パケット送信先の無線機との伝搬距離に換算することで測距を行なう、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
24. 前記の距離を算出する手段は、受信信号強度又はパケット復調結果あるいはその両方に基づいて無線機の計測結果についての正当性を判断し、該判断結果が肯定的である場合に距離の測定を実行する、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
25. 前記の距離を算出する手段における測距結果に基づいて無線機の送信電力を制御するステップをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
26. 前記の距離を算出する手段における測距結果に基づいて特定の機能を制御又は制限する手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
27. 前記の距離を算出する手段における測距結果に基づいて相対距離が所定の値以下の場合のみセキュリティ関連の特定の機能に関して通信する手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
28. 前記の距離を算出する手段における測距結果に基づいて送信電力を下げる、又は伝送速度を上げる、あるいはその組み合わせにより、特定の相手以外の無線機が受信することを意図的に困難にする手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
29. 周辺に存在する無線機のリストと自身と各無線機との測距データを保持する手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
30. 他の無線機の保持する測距情報を獲得する手段と、
    該獲得した測距情報と自身の持つ測距情報により周囲の無線機の相対位置関係を導出する手段と、
    をさらに具備することを特徴とする請求項２９に記載の無線通信装置。
31. 各無線機は他の無線機の位置固定情報を通信により検知し、位置固定の無線機の位置を基点とした位置関係を導出する手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項２９に記載の無線通信装置。
32. ３個以上の位置固定である無線機の位置情報を見取り図や地図情報を始めとする他の位置情報と結合し、各無線機は他の２個以上の位置情報に基づく自位置又は他の無線機の位置を導出しマッピングする手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項３１に記載の無線通信装置。
33. 送信先の無線機がパケットを返送するまでの時間を変えて行なった２回の通信の計測結果に基づいて送信先の無線機における所定時間の計測精度に起因する誤差をキャンセルする手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
34. アンテナ間を所定の位置関係に配置された送信先の無線機との既知の相対距離に対する測距結果により自身のパケット検出から送信までの時間の公称値と実際の誤差を補正する手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。
35. アンテナ間を所定の位置関係に配置された送信先の無線機との既知の相対距離に対する測距結果により自身の持つ発振器の誤差を補正する手段をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の無線通信装置。

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