JP2001272448A - 構造物の震動変位計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の構造物の震動変位計測装置は、多数の
光学式カメラを必要とするために、多大のコストを要す
るという課題があった。 【解決手段】 構造物の震動変位計測装置において、互
いに異なる周波数の電波を送信する複数の電波送信機２
と、複数のアンテナ３と、アンテナ３で受信された信号
を各電波送信機２から送信される電波毎の信号に弁別す
る帯域通過フィルタ７と、２つのアンテナ３間での受信
電波の位相差を検出する位相差検出手段８と、３つの等
位相差面の交点を求めて電波送信機２の位置を推定する
測位計算手段９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電波を用いて被
測定対象の構造物の震動による歪みや基準位置からの変
位量を測定する構造物の震動変位計測装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】加震機上に載せられた建造物の応答や橋
梁等の構造物の震動による変位や歪みを計測すること
は、耐震性向上または疲労破壊防止等の研究に大変有用
である。震動による変位や歪みを測定するためには、構
造物全体に分布する複数の計測点の位置を精密に測定す
る必要がある。但し、例えばビルの壁面の揺れを解析す
る場合を想定すればわかるように、このような計測点は
一般に広範囲に分散して存在する。

【０００３】図９は、従来の構造物の震動変位計測装置
の例を示す概略図である。図において、１０１は計測対
象である建造物の壁面、１０２は光学式のカメラ、１０
３はカメラ１０２の画像を位置情報に変換する測位計算
手段である。複数のカメラ１０２が計測点を視野に入れ
て、ステレオ視することにより計測点の変位を計測す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の構造物の震動変
位計測装置は以上のように構成されているので、光学式
のカメラ１０２の視野は計測対象である構造物の壁面１
０１に比べると狭く、壁面に広く分散した全ての計測点
の変位を同時に測定するためには、各計測点毎あるいは
隣接する計測点から構成される各グループ毎にそれぞれ
視野を向けた多数のカメラが必要となる。但し、カメラ
１０２の位置を計測対象である壁面１０１から十分に離
せば１つのカメラの視野に多数の計測点を捉えることが
できるが、カメラと計測点の距離が離れれば変位計測の
計測精度が劣化する。したがって、従来の構造物の震動
変位計測装置では、多数のカメラを要することが避けら
れず、そのため多大のコストを要するという課題があっ
た。

【０００５】また、従来の構造物の震動変位計測装置で
は、光学画像により変位を計測するために、照明等の周
囲環境に計測精度が大きく影響されるという課題があっ
た。

【０００６】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、構造物の広い測定範囲における
各計測点の変位を同時かつ精密に低コストで測定するこ
とができる構造物の震動変位計測装置を得ることを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る構造物の
震動変位計測装置は、計測点毎に設けられて互いに異な
る周波数の電波を送信する複数の電波送信機と、互いに
異なる位置に配置された複数のアンテナと、それぞれの
アンテナ毎に設けられて、それぞれのアンテナで受信さ
れた信号を電波送信機毎の対応する周波数帯の信号に弁
別する複数の帯域通過フィルタと、複数のアンテナのな
かの２つのアンテナに係る少なくとも３つの異なる組み
合わせについて、電波送信機から送信される異なる周波
数の電波毎に、それぞれの組み合せに係る２つのアンテ
ナ間での受信電波の位相差を検出する位相差検出手段
と、電波送信機から送信される異なる周波数の電波毎
に、２つのアンテナに係る少なくとも３つの異なる組み
合せについての位相差からそれぞれ導かれる少なくとも
３つの等位相差面の交点を求めて、当該周波数の電波を
送信する電波送信機の位置を推定する測位計算手段とを
備えるようにしたものである。

【０００８】この発明に係る構造物の震動変位計測装置
は、測位計算手段が受信機の経路に係る透過位相誤差に
起因する２つのアンテナの組み合せについての位相差誤
差を補正するための透過位相差補正量を記憶する位相差
補正量記憶部を備えるようにしたものである。

【０００９】この発明に係る構造物の震動変位計測装置
は、既知の位置に配置される電波送信機を備えるように
したものである。

【００１０】この発明に係る構造物の震動変位計測装置
は、計測点毎に設けられ、それぞれが割り当てられた個
別の周波数に対して２種類のキャリア周波数を作用させ
て、それぞれ２種類の周波数の電波を送信する複数の電
波送信機と、互いに異なる位置に配置された複数のアン
テナと、各キャリア周波数を単位として、それぞれのア
ンテナ毎に設けられて、それぞれのアンテナで受信され
た信号を電波送信機毎の個別の周波数帯の信号に弁別す
る複数の帯域通過フィルタと、各キャリア周波数を単位
として、複数のアンテナのなかの２つのアンテナに係る
少なくとも３つの異なる組み合わせについて、電波送信
機から送信される異なる周波数の電波毎に、それぞれの
組み合せに係る２つのアンテナ間での受信電波の位相差
を検出する位相差検出手段と、電波送信機毎に、２つの
アンテナに係るそれぞれの組み合せに対してキャリア周
波数毎に求められた２つの位相差からそれぞれの組み合
せに係る等位相差面を確定して、確定された少なくとも
３つの位相差面の交点を求めて、当該電波発信機の位置
を推定する測位計算手段とを備えるようにしたものであ
る。

【００１１】この発明に係る構造物の震動変位計測装置
は、計測点毎に設けられて互いに直交する変調コードで
それぞれ変調された電波を送信する複数の電波送信機
と、互いに異なる位置に配置された複数のアンテナと、
それぞれのアンテナ毎に設けられて、それぞれのアンテ
ナで受信された信号を電波送信機から送信される信号毎
に弁別するように電波送信機毎の変調コードにそれぞれ
対応可能である複数のマッチトフィルタと、複数のアン
テナのなかの２つのアンテナに係る少なくとも３つの異
なる組み合せについて、電波送信機から送信される異な
る変調コードで変調された電波毎に、それぞれの組み合
せに係る２つのアンテナ間での受信電波の位相差を検出
する位相差検出手段と、電波送信機から送信される異な
る変調コードで変調された電波毎に、２つのアンテナに
係る少なくとも３つの異なる組み合せについての位相差
からそれぞれ導かれる少なくとも３つの等位相差面の交
点を求めて、当該変調コードで変調された電波を送信す
る電波送信機の位置を推定する測位計算手段とを備える
ようにしたものである。

【００１２】この発明に係る構造物の震動変位計測装置
は、計測点毎に設けられて互いに異なる送信タイミング
を有する電波を送信する複数の電波送信機と、互いに異
なる位置に配置された複数のアンテナと、それぞれのア
ンテナ毎に設けられて、それぞれのアンテナで受信され
た信号を電波送信機から送信される信号毎に弁別するよ
うに電波送信機毎の送信タイミングにそれぞれ同期して
導通状態となる複数のスイッチと、複数のアンテナのな
かの２つのアンテナに係る少なくとも３つの異なる組み
合せについて、電波送信機から送信される異なる送信タ
イミングを有する電波毎に、それぞれの組み合せに係る
２つのアンテナ間での受信電波の位相差を検出する位相
差検出手段と、電波送信機から送信される異なる送信タ
イミングを有する電波毎に、２つのアンテナに係る少な
くとも３つの異なる組み合せについての位相差からそれ
ぞれ導かれる少なくとも３つの等位相差面の交点を求め
て、当該送信タイミングを有する電波を送信する電波送
信機の位置を推定する測位計算手段とを備えるようにし
たものである。

【００１３】この発明に係る構造物の震動変位計測装置
は、計測点毎に設けられて互いに異なる周波数の電波を
送信する複数の電波送信機と、互いに異なる位置に配置
された複数のアンテナと、それぞれのアンテナ毎に設け
られて、それぞれのアンテナで受信された信号を電波送
信機毎の対応する周波数帯の信号に弁別する複数の帯域
通過フィルタと、複数のアンテナのなかの２つのアンテ
ナに係る少なくとも３つの異なる組み合わせについて、
電波送信機から送信される異なる周波数の電波毎に、そ
れぞれの組み合せに係る２つのアンテナ間での受信電波
の遅延時間差を検出する遅延時間差検出手段と、電波送
信機から送信される異なる周波数の電波毎に、２つのア
ンテナに係る少なくとも３つの異なる組み合せについて
の遅延時間差からそれぞれ導かれる少なくとも３つの等
遅延時間差面の交点を求めて、当該周波数の電波を送信
する電波送信機の位置を推定する測位計算手段とを備え
るようにしたものである。

【００１４】この発明に係る震動変位計測装置は、計測
点毎に設けられて互いに直交する変調コードでそれぞれ
変調された電波を送信する複数の電波送信機と、互いに
異なる位置に配置された複数のアンテナと、それぞれの
アンテナ毎に設けられて、それぞれのアンテナで受信さ
れた信号を電波送信機から送信される信号毎に弁別する
ように電波送信機毎の変調コードにそれぞれ対応可能で
ある複数のマッチトフィルタと、複数のアンテナのなか
の２つのアンテナに係る少なくとも３つの異なる組み合
せについて、電波送信機から送信される異なる変調コー
ドで変調された電波毎に、それぞれの組み合せに係る２
つのアンテナ間での受信電波の遅延時間差を検出する遅
延時間差検出手段と、電波送信機から送信される異なる
変調コードで変調された電波毎に、２つのアンテナに係
る少なくとも３つの異なる組み合せについての遅延時間
差からそれぞれ導かれる少なくとも３つの等遅延時間差
面の交点を求めて、当該変調コードで変調された電波を
送信する電波送信機の位置を推定する測位計算手段とを
備えるようにしたものである。

【００１５】この発明に係る震動変位計測装置は、計測
点毎に設けられて互いに異なる送信タイミングを有する
電波を送信する複数の電波送信機と、互いに異なる位置
に配置された複数のアンテナと、それぞれのアンテナ毎
に設けられて、それぞれのアンテナで受信された信号を
電波送信機から送信される信号毎に弁別するように電波
送信機毎の送信タイミングにそれぞれ同期して導通状態
となる複数のスイッチと、複数のアンテナのなかの２つ
のアンテナに係る少なくとも３つの異なる組み合せにつ
いて、電波送信機から送信される異なる送信タイミング
を有する電波毎に、それぞれの組み合せに係る２つのア
ンテナ間での受信電波の遅延時間差を検出する遅延時間
差検出手段と、電波送信機から送信される異なる送信タ
イミングを有する電波毎に、２つのアンテナに係る少な
くとも３つの異なる組み合せについての遅延時間差から
それぞれ導かれる少なくとも３つの等遅延時間差面の交
点を求めて、当該送信タイミングを有する電波を送信す
る電波送信機の位置を推定する測位計算手段とを備える
ようにしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１.図１は、この発明の実施の形態１による
構造物の震動変位計測装置を示す構成図である。図１に
おいて、１は計測対象である構造物の壁面、２_ｊ（ｊ＝
１〜ｎ：ｊは送信機番号）はそれぞれ壁面１上の各計測
点に設置された電波送信機、３ _ｉ（ｉ＝１〜４：ｉはア
ンテナ番号）はそれぞれ互いに異なる位置に配置された
アンテナ、４は局部発信機、５_ｉ（ｉはアンテナ番号）
は対応するアンテナに接続されたダウンコンバータ、６
_ｉ（ｉはアンテナ番号）はＡ／Ｄ変換器、７_ｉｊ（ｉは
アンテナ番号、ｊは送信機番号）は各アンテナ毎に設置
されそれぞれ通過帯域の中心周波数がｆ_１〜ｆ_ｎである
帯域通過フィルタ、８ａ，８ｂ，８ｃはそれぞれアンテ
ナ３_１とアンテナ３_２、アンテナ３_１とアンテナ３_３、
アンテナ３ _１とアンテナ３_４で測定された同一送信源か
らの電波の位相差を検出する位相差検出手段、９は測位
計算手段、１０は表示手段である。なお、アンテナ３_１
〜３ _４は直線配列ではないように配列され、これらのア
ンテナに複数の送信機２_１〜２_ｎから正弦波が入射す
る。

【００１７】次に動作について説明する。各計測点に設
置された電波送信機２_１〜２_ｎは、キャリア周波数ｆ_ｃ
を基準にして、それぞれ（ｆ_１＋ｆ_ｃ），…，（ｆ_ｎ＋
ｆ_ｃ）の周波数の電波を送信する。ここで、ｆ_１，…，
ｆ_ｎはｆ_ｃに比べ十分に小さな値とする。これらの電波
を、異なる位置に設置された少なくとも４個の受信アン
テナ３_１〜３_４で受信する。また、第ｉ番の受信アンテ
ナ３_ｉの位置をｑ _ｉ＝［Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ，Ｚ_ｉ］と表すこと
にする。なお、ｑに付されたアンダーラインは、本願明
細書においてベクトルを表すものとし、以下の記載にお
いても同様の意義を有する。

【００１８】それぞれの受信アンテナ３_ｉで受信された
信号は、ダウンコンバータ５_ｉで局部発信機４が出力す
る周波数ｆ_ｃの局発信号と乗じられて、それぞれｆ_１，
…，ｆ_ｎの周波数を有する信号に変換される。これらの
受信信号はＡ／Ｄ変換器６_ｉでデジタル信号に変換され
た後、帯域通過フィルタ７_ｉｊを通過して、電波送信機
２_ｊ毎の信号に弁別される。すなわち、帯域通過フィル
タ７_ｉｎから出力される信号は、第ｎ計測点の電波送信
機２_ｎからの受信信号ｒ’_ｎ，ｉのみとなる。

【００１９】帯域通過フィルタ７_ｉｊの作用により、複
数の送信機２_ｊからの電波を独立して処理することがで
きるので、以降では、第ｎ計測点の位置ｐ＝［ｘ，ｙ，
ｚ］を推定する測位処理を代表として動作について説明
する。第ｎ計測点に設置された電波送信機２_ｎから放射
された電波s(t)=exp[j2π(f_ｃ+f_ｎ)t]は、各受信アンテ
ナ３_１〜３_４で受信される。

【００２０】第１の受信アンテナ３_１および第２の受信
アンテナ３_２における受信信号はそれぞれ次式で与えら
れる。 ｒ_ｎ，１（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｅｘｐ［ｊφ_１］ （１） ｒ_ｎ，２（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｅｘｐ［ｊφ_２］ （２） ここで、φ_１，φ_２はそれぞれ受信アンテナ３_１，３_２
における受信信号の位相であり、次式のように表すこと
ができる。

【数１】 ここでｋ_ｉは整数である。なお、‖ｐ−ｑ _ｉ‖は計測点
（送信機２_ｎ）から受信アンテナ３_ｉまでの距離、λ≡
ｃ／（ｆ_ｃ＋ｆ_ｎ）は電波の波長、ｃは電波の速度（光
速）を示すものである。帯域通過フィルタ７_１ｎ，７
_２ｎから出力される受信信号ｒ’_ｎ，１，ｒ’_ｎ，２は
それぞれ次式のようになる。

【数２】 位相差検出手段８ａは、受信信号ｒ’_ｎ，１(t)とｒ’
_ｎ，２(t)との相関を次式のように求めることにより受
信信号の位相差Δφ_１２≡φ_１−φ_２を測定する。

【数３】 ここで、＜＞は時間ｔに関する平均操作を与え、＊は複
素共役を表すものである。位相差検出手段８ｂ，８ｃも
同様に、それぞれ受信アンテナ３_１の受信信号ｒ’
_ｎ，１(t)と受信アンテナ３_３の受信信号ｒ’_ｎ，３(t)
との位相差Δφ_１３≡φ_１−φ_３、受信アンテナ３_１の
受信信号ｒ’_ｎ，１(t)と受信アンテナ３_４の受信信号
ｒ’_ｎ，４(t)との位相差Δφ_１４≡φ_１−φ_４を測定
する。

【００２１】測位計算手段９は、上記位相差Δφ_１２，
Δφ_１３，Δφ_１４を入力し、後述の測位計算を行うこ
とにより第ｎ計測点の位置ｐ＝［ｘ，ｙ，ｚ］を算出
し、これを表示手段１０に出力する。測位計算手段９
は、他の計測点についても異なる帯域通過フィルタの出
力信号の位相差を入力することで同様に位置を算出し、
表示手段１０はすべての計測点の位置を合成することに
より、計測対象である壁面の震動変位の分布を表示す
る。

【００２２】次に、測位計算手段９の測位計算について
説明する。位相差Δφ_１２≡φ_１−φ_２の関係に、式
（３）および式（４）を代入すると、計測点の位置ｐ＝
［ｘ，ｙ，ｚ］に関する方程式を次のように得ることが
できる。

【数４】 ここで、ｋ_１２はｋ_１２≡ｋ_１−ｋ_２なる整数であり、
以降ｋを整数値バイアスと呼ぶこととする。同様に、位
相差Δφ_１３、位相差Δφ_１４について、次の関係式が
成立する。

【数５】

【００２３】したがって、整数値バイアスｋ_１２，ｋ
_１３，ｋ_１４が計測点の初期位置などの情報により既知
であるとすると、位相差Δφ_１２，Δφ_１３，Δφ_１４
を測定すれば、式（８）、式（９）および式（１０）を
解くことにより、第ｎ計測点の位置ｐ＝［ｘ，ｙ，ｚ］
を決定することができる。他の計測点についても同様に
独立に位置を推定することができる。

【００２４】図２は、２つのアンテナに受信される電波
に係る等位相差面を示す図である。図２に示されるよう
に、式（８）を満足する［ｘ，ｙ，ｚ］は放物面として
与えられる位相差Δφ_１２に係る等位相差面上に存在す
る。図３は、２種類の等位相差面の交差状態を示す図で
ある。式（８）の場合と同様に、式（９）を満足する
［ｘ，ｙ，ｚ］は位相差Δφ_１３に係る等位相差面上に
存在するから、［ｘ，ｙ，ｚ］の存在範囲は位相差Δφ
_１２に係る等位相差面と位相差Δφ_１３に係る等位相差
面との交差曲線上に限定される。さらに、式（１０）を
満足する［ｘ，ｙ，ｚ］は位相差Δφ_１４に係る等位相
差面上に存在するから、上記の交差曲線と位相差Δφ
_１４に係る等位相差面との交点を求めることで、第ｎ計
測点の位置ｐ＝［ｘ，ｙ，ｚ］を決定することができ
る。

【００２５】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、計測点毎に設けられて互いに異なる周波数の電波を
送信する複数の電波送信機２_ｊと、互いに異なる位置に
配置された複数のアンテナ３_ｉと、各アンテナ３_ｉ毎に
設けられて、それぞれのアンテナ３_ｉで受信された信号
を電波送信機２_ｊ毎の対応する周波数帯の信号に弁別す
る帯域通過フィルタ７_ｉｊと、複数のアンテナ３_ｉのな
かの２つのアンテナ３_ｉに係る少なくとも３つの異なる
組み合せについて、電波送信機２_ｊから送信される異な
る周波数の電波毎に、それぞれの組み合せに係る２つの
アンテナ３_ｉ間での受信電波の位相差を検出する位相差
検出手段（８ａ，８ｂ，８ｃ）と、電波送信機２_ｊから
送信される異なる周波数の電波毎に、２つのアンテナ３
_ｉに係る３つの異なる組み合せについての位相差からそ
れぞれ導かれる３つの等位相差面の交点を求めて、当該
周波数の電波を送信する電波送信機２_ｊの位置を推定す
る測位計算手段９とを備えるように構成したので、計測
点が広範囲に分布していてもすべての計測点に係る電波
送信機２_ｊから送信される電波をアンテナ３_ｉで受信し
て、各電波送信機２_ｊから送信される電波毎にそれぞれ
の組み合せに係るアンテナ３_ｉ間での位相差を基にして
当該電波送信機２_ｊの位置を独立に演算することができ
るから、構造物についての広い測定範囲における各計測
点の位置を同時に独立して推定することができるという
効果を奏する。

【００２６】また、計測点の位置を電波の位相差から求
めるよう構成したので、電波の波長の数分の１〜数１０
分の１の精度で高精度に位置を推定することができると
いう効果を奏する。また、電波を用いて計測しているの
で、周囲の照明環境に影響を受けることがないから、暗
い室内の測定や屋外における夜間の測定でも十分な計測
精度を得ることができるという効果を奏する。

【００２７】さらに、この発明の実施の形態では、広い
測定範囲を計測するには多数の電波発信機を要するが、
受信信号の位相差からその位置を算出するよう構成した
ので、発信電波の波形に係る制約が小さくなり、単純な
構造の電波発信機を用いることができるから、広範囲に
またがる壁面等の変位を低コストで高精度に観測するこ
とができるという効果を奏する。

【００２８】なお、この実施の形態では、電波送信機２
_ｊから正弦波信号を放射するように構成しているが、帯
域通過フィルタ７_ｉｊの通過帯域幅以下の周波数帯域を
有する任意の波形形状の信号を用いても同様の効果を奏
する。

【００２９】また、位相差検出手段（８ａ，８ｂ，８
ｃ）は、アンテナ３_１の受信信号とアンテナ３_２の受信
信号との位相差、アンテナ３_１の受信信号とアンテナ３
_３の受信信号との位相差、アンテナ３_１の受信信号とア
ンテナ３_４の受信信号との位相差を検出するように構成
されているが、アンテナ３_２の受信信号とアンテナ３_４
の受信信号との位相差のように他の受信信号の組合わせ
から得られる位相差を用いる構成としてもよく、この場
合にも同様の効果を奏することができる。

【００３０】局部発信機４、ダウンコンバータ５_ｉによ
る受信信号の周波数変換は、さらに複数の段数に分けた
スーパーヘテロダイン等の受信機構成を用いることもで
きる。また、Ａ／Ｄ変換器６_ｉは帯域通過フィルタ７
_ｉｊの後段に設置することもでき、Ａ／Ｄ変換器６_ｉを
省いて位相差検出手段８がアナログ信号を入力して位相
差を検出するように構成することもできる。さらに、図
１では受信信号のアンプが省略されているが、例えば受
信アンテナ３_ｉの直後等に挿入することもできる。

【００３１】実施の形態２.実施の形態１では、アンテ
ナ３_ｉから位相差検出手段８に至る受信機の経路に係る
透過位相誤差を考慮してはいないが、実際の装置にはこ
の透過位相誤差が存在する。したがって、実施の形態１
による構造物の震動変位計測装置の構成では、測位計算
手段９が用いる位相差に誤差が生じて、その結果計測点
の測位精度が劣化する。この実施の形態２による構造物
の震動変位計測装置は、透過位相誤差を補償する点で実
施の形態１と相違する。また、この実施の形態２による
構造物の震動変位計測装置の構成は、図１に示される実
施の形態１による構造物の震動変位計測装置と基本的に
は同一であり、測位計算手段９が位相補正量記憶部を備
える点で相違する。

【００３２】次に動作について説明する。図４は、この
発明の実施の形態２による構造物の震動変位計測装置を
用いての送信機位置の導出過程を示すフローチャートで
ある。第１に、測定前または測定後等の構造物が静止し
ている時点で、任意の電波送信機２_ｊが既知の位置にあ
る際あるいはレーザ等の他の測定手段でその位置を決定
できる位置にある際に、当該位置［ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０］
を記録する（ステップＳＴ１）。そして、位相差検出手
段（８ａ，８ｂ，８ｃ）を用いて、既知の位置にある電
波送信機２_ｊから送信される電波について、アンテナ３
_ｉ間の受信信号の位相差Δφ_１２，Δφ_１３，Δφ_１４
を測定する（ステップＳＴ２）。

【００３３】次に、以下の式（１１）〜式（１３）を満
足する位相差Δφ^０ _１２，Δφ^０ _{１ ３}，Δφ^０ _１４を求
める。なお、電波送信機２_ｊが既知の位置［ｘ_０，
ｙ_０，ｚ _０］にあるときには、幾何学的条件からそれぞ
れの２つのアンテナ３_ｉの組み合せに係る受信信号の位
相差Δφ^０ _１２，Δφ^０ _１３，Δφ^０ _１４は、式（１
１）〜式（１３）により一意に決定される。

【数６】 位相差Δφ^０ _１２，Δφ^０ _１３，Δφ^０ _１４が求められ
れば、以下の式（１４）〜式（１６）を用いて、受信機
の経路に係る透過位相誤差に起因するそれぞれの２つの
アンテナの組み合せについての位相差誤差を補正するた
めの透過位相差補正量η_１２，η_１３，η_１４を算出し
て、これらの透過位相差補正量を測位計算手段９内に設
けられた位相差補正量記憶部に記憶する（ステップＳＴ
３）。 η_１２＝Δφ_１２−Δ^０ _１２ （１４） η_１３＝Δφ_１３−Δ^０ _１３ （１５） η_１４＝Δφ_１４−Δ^０ _１４ （１６）

【００３４】次に、計測点の位置測定時には、位相差検
出手段８は、電波送信機２_ｊから送信される電波毎に、
受信信号の位相差Δφ_１２，Δφ_１３，Δφ_１４を測定
する（ステップＳＴ４）。位相差Δφ_１２，Δφ_１３，
Δφ_１４が測定されれば、測位計算手段９は、位相差補
正量記憶部に記憶された透過位相差補正量η_１２，η
_１３，η_１４を用いて、以下の式（１７）〜式（１９）
に示されるように位相差を補正する（ステップＳＴ
５）。 Δφ_１２←Δφ_１２−η_１２ （１７） Δφ_１３←Δφ_１３−η_１３ （１８） Δφ_１４←Δφ_１４−η_１４ （１９） 位相差が補正されれば、測位計算手段９は、補正後の位
相差Δφ_１２，Δφ_{１ ３}，Δφ_１４を用いて、実施の形
態１と同様に、式（８）〜式（１０）から計測点の位置
ｐ＝［ｘ，ｙ，ｚ］を算出する。

【００３５】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、測位計算手段９が受信機の経路に係る透過位相誤差
に起因する２つのアンテナの組み合せについての位相差
誤差を補正するための透過位相差補正量を記憶する位相
差補正量記憶部を備えるように構成したので、位相差検
出手段８から得られる位相差を補正して、正確な位相差
を基にして計測点の位置を算出するから、計測点位置に
係る測位精度の劣化を防止することができるという効果
を奏する。

【００３６】この実施の形態２では、測定の前後に、任
意の電波送信機２_ｊが既知の位置［ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０］
にあるときに透過位相差補正量η_１２，η_１３，η_１４
を求めている。これに代えて、既知の位置にある送信機
を別途設ける構成を採ることもできる。図５は、この発
明の実施の形態２の変形例による構造物の震動変位計測
装置を示す構成図である。図５において、図１と同一符
号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略す
る。２０は、既知の位置［ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０］にある別
途設けられた電波送信機である。また、７_ｉ０（ｉはア
ンテナ番号）はアンテナ毎に設けられて、（ｆ_０＋
ｆ_ｃ）の周波数の電波を送信する電波送信機２０からの
受信信号を通過させる通過帯域の中心周波数がｆ_０の帯
域通過フィルタである。

【００３７】上記のような構成を用いることで、既に述
べたように計測点位置に係る測位精度の劣化を防止する
ことができるという効果が得られ、さらに構造物の測定
範囲外の既知の位置［ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０］に配置される
電波送信機２０を備えるように構成したので、レーザ等
の他の測定手段を用いて電波送信機の初期位置を測定す
る必要がなく、装置構成を簡略化することができるとい
う効果を奏する。また、通過帯域の中心周波数がｆ_０で
ある帯域通過フィルタ７_ｉ０を付加することで、透過位
相補正処理を計測点測定時に同時に実施することができ
る。

【００３８】実施の形態３．実施の形態１では、式
（８）〜式（１０）の整数値バイアスｋ_１２，ｋ_１３，
ｋ_１４が既知であることを前提としている。ところが、
ｋ_１２，ｋ_１３，ｋ_１４を知ることが難しい場合には、
整数値バイアスによる推定位置の曖昧さが生じないよう
に長い波長の電波を用いることが強いられ、このために
十分な測位精度が得られないことがある。これは、測位
精度が一般に波長に反比例するからである。この実施の
形態３による構造物の震動変位計測装置は、整数値バイ
アスｋ_１２，ｋ_１３，ｋ_１４が未知の場合にも計測点の
位置を曖昧なく測定できるようにする点で実施の形態１
と相違する。

【００３９】図６は、この発明の実施の形態３による構
造物の震動変位計測装置を示す構成図である。図６にお
いて、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので
その説明を省略する。３１_ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｊは送信機
番号）は壁面１上の各計測点に設置されて周波数（ｆ_ｊ
＋ｆ_ｃ１）の電波と周波数（ｆ_ｊ＋ｆ_ｃ２）の電波との
２種類の電波を送信する電波送信機、３２_１，３２_２は
分配器、３３_１は周波数ｆ_ｃ１の局発信号を発生する局
部発信機、３３_２は周波数ｆ_ｃ２の局発信号を発生する
局部発信機、３４ａ，３４ｂ，３４ｃはそれぞれアンテ
ナ３_１とアンテナ３_２、アンテナ３_１とアンテナ３_３、
アンテナ３_１とアンテナ３_４で測定された同一送信源か
らの周波数（ｆ_ｊ＋ｆ_ｃ１）の電波の位相差を検出する
位相差検出手段、３４ａ’，３４ｂ’，３４ｃ’はそれ
ぞれアンテナ３_１とアンテナ３_２、アンテナ３_１とアン
テナ３_３、アンテナ３_１とアンテナ３_４で測定された同
一送信源からの周波数（ｆ_ｊ＋ｆ_ｃ２）の電波の位相差
を検出する位相差検出手段、３５は測位計算手段であ
る。ここで、ｆ_ｃ１とｆ_ｃ２とは互いに異なるキャリア
周波数である。

【００４０】次に動作について説明する。実施の形態１
と同様に、帯域通過フィルタ７_ｉｊの作用により、複数
の送信機３１_ｊからの電波を独立して処理することがで
きるので、以降では、第ｎ計測点の位置ｐ＝［ｘ，ｙ，
ｚ］を推定する測位処理を代表として動作について説明
する。第ｎ計測点に設置された電波送信機３１_ｎは周波
数（ｆ_ｎ＋ｆ_ｃ１）の電波と周波数（ｆ_ｎ＋ｆ_ｃ２）の
電波とを、すなわち波長λ_１≡ｃ／（ｆ_ｎ＋ｆ_ｃ１）の
電波と波長λ_２≡ｃ／（ｆ_ｎ＋ｆ_ｃ２）の電波との２種
類の電波を放射する。

【００４１】これらの電波は、異なる位置に設置された
少なくとも４個の受信アンテナ３_１〜３_４で受信され、
これら受信信号は分配器３２_１，３２_２でそれぞれ分配
され、ダウンコンバータ５_ｉで局部発信機３３_１が出力
する周波数ｆ_ｃ１の局発信号、および局部発信機３３_２
が出力する周波数ｆ_ｃ２の局発信号と乗じられて、共に
ｆ_ｎの周波数の信号に変換される。これらの受信信号
は、それぞれＡ／Ｄ変換器６_ｉでデジタル信号に変換さ
れ、帯域通過フィルタ７_ｉｊで電波送信機３１_ｊ毎の信
号に弁別される。このようにして、位相差検出手段３４
ａ〜３４ｃはそれぞれ波長λ_１の電波の受信信号の位相
差Δφ_１２，Δφ_１３，Δφ_１４を、位相差検出手段３
４ａ’〜３４ｃ’はそれぞれ波長λ_２の電波の受信信号
の位相差Δψ_１２，Δψ_１３，Δψ_１４を測定する。

【００４２】測位計算手段３５は、以下の式（２０）〜
式（２２）を満足するように、整数値バイアスｋ_１２，
ｋ_１３，ｋ_１４およびｌ_１２，ｌ_１３，ｌ_１４を決定す
る。

【数７】 上記の式（２０）〜式（２２）は、計測点の位置ｐ＝
［ｘ，ｙ，ｚ］と位相差Δφ_１２，Δφ_１３，Δ
φ_１４，Δψ_１２，Δψ_１３，Δψ_１４と整数値バイア
スｋ_１２，ｋ_１３，ｋ_１４，ｌ_１２，ｌ_１３，ｌ_１４と
の関係が以下の式（２３）〜式（２８）を満たすことに
基づいて得られたものである。例えば、式（２０）は式
（２３）と式（２６）とから導出される。

【数８】 次に、測位計算手段３５は、式（２０）〜式（２２）で
決定された整数値バイアスｋ_１２，ｋ_１３，ｋ_１４を用
いて、式（２３）〜式（２５）を満たすｐ＝［ｘ，ｙ，
ｚ］を算出して、これを第ｎ計測点位置の推定結果とし
て出力する。

【００４３】この実施の形態３における式（２０）〜式
（２２）に基づいた整数値バイアスの決定は、図７を用
いて説明される。図７は、２種類の電波に係る等位相差
面を示す図である。図７において、太い点線は波長λ_１
の電波に係る位相差Δφ_１２の等位相差面であり、これ
は式（２３）を満たす座標［ｘ，ｙ，ｚ］の集合として
与えられるものである。位相差Δφ_１２に係る複数個の
等位相差面は、それぞれ対応する整数値バイアスｋ_１２
が互いに異なっている。一方、一点鎖線は波長λ_２の電
波に係る位相差Δψ_１２の等位相差面であり、これは式
（２６）を満たす座標［ｘ，ｙ，ｚ］の集合として与え
られるものである。位相差Δψ_１２に係る複数個の等位
相差面は、それぞれ対応する整数値バイアスｌ_１２が互
いに異なっている。

【００４４】電波送信機３１_ｎとアンテナ３_１との間の
距離と、電波送信機３１_ｎとアンテナ３_２との間の距離
との距離差は測定する電波の波長によらず一定である。
したがって、図７に示されるように、上記２種類の等位
相差面のなかで電波送信機３１_ｎが真に存在する面は互
いに一致する。すなわち、整数値バイアスｋ_１２，ｌ
_１２が一意に決定される。

【００４５】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、２種類のキャリア周波数に基づいてそれぞれ２種類
の電波を送信する複数の電波送信機３１_ｊと、各キャリ
ア周波数毎に２つのアンテナ３_ｉ間での受信電波の位相
差を検出する位相差検出手段３４ａ〜３４ｃ’と、キャ
リア周波数毎に求められた２つの位相差からそれぞれの
２つのアンテナ３_ｉの組み合せに係る等位相差面を確定
して、確定された３つの等位相差面の交点を求めて電波
発信機３１_ｊの位置を推定する測位計算手段３５とを備
えるように構成したので、２つのアンテナ３_ｉの組み合
せに係る等位相差面を正確に導けるから、計測点の位置
測定に係る測位精度の劣化を防止することができるとい
う効果を奏する。

【００４６】また、計測点の位置測定に係る測位精度を
高いレベルに維持できるので、比較的短い波長の電波を
用いることができるから、計測点の位置をより高精度に
推定することができるという効果を奏する。

【００４７】なお、この実施の形態３では、２種類の波
長の電波を用いたが、さらに別の波長の電波を用いるこ
ともできる。また、測位計算手段３５は、式（２０）〜
式（２２）で決定された整数値バイアスｋ_１２，
ｋ_１３，ｋ_１４を用いて式（２３）〜式（２５）から第
ｎ計測点位置を算出しているが、同時に決定できる整数
値バイアスｌ_１２，ｌ_１３，ｌ_１４を用いて式（２６）
〜式（２８）から第ｎ計測点位置を算出しても同様な効
果を奏する。さらに、直接式（２３）〜式（２８）の最
小二乗解を求めても、同様な効果を奏する。

【００４８】実施の形態４.実施の形態１では、複数の
計測点を同時かつ独立に測位するために、電波送信機２
_ｊの発信周波数の違いを利用して、各アンテナ３_ｉで受
信された受信信号を帯域通過フィルタ７_ｉｊで弁別して
位相差を求めた。これに対し、この実施の形態４では電
波送信機２_ｊの送信信号の変調コードの違いを利用して
各アンテナ３ _ｉで受信された受信信号を弁別することに
より、複数の計測点を同時かつ独立に測位する。

【００４９】この実施の形態４による構造物の震動変位
計測装置の構成は、基本的には図１に示された実施の形
態１による構造物の震動変位計測装置と同様である。但
し、電波送信機２_ｊは、擬似ランダム系列等の互いに直
交する変調コードでそれぞれ変調された電波を送信す
る。また、各アンテナ３_ｉで受信された受信信号を弁別
するために、帯域通過フィルタ７_ｉｊに代えて各電波発
信機２_ｊ毎の変調コードにそれぞれ対応する複数のマッ
チトフィルタ（復調器）を用いる。

【００５０】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、計測点毎に設けられて互いに直交する変調コードで
それぞれ変調された電波を送信する複数の電波送信機
と、各アンテナで受信された受信信号を弁別するための
各電波発信機毎の変調コードにそれぞれ対応するように
設けられたマッチトフィルタとを備えるように構成した
ので、アンテナに受信された電波を各電波発信機毎の信
号に弁別して２つのアンテナ間の位相差を検出すること
ができるから、実施の形態１と同等の効果を得ることが
できる。また、互いに直交する変調コードでそれぞれ変
調された電波を送信する複数の電波送信機２_ｊを備える
ように構成したので、電波送信機が使用する周波数帯域
幅を小さくすることができるという効果を奏する。

【００５１】実施の形態５.実施の形態１では、複数の
計測点を同時かつ独立に測位するために、電波送信機２
_ｊの発信周波数の違いを利用して、各アンテナ３_ｉで受
信された受信信号を帯域通過フィルタ７_ｉｊで弁別して
位相差を求めた。これに対し、この実施の形態５では電
波送信機２_ｊの送信信号の送信タイミングの違いを利用
して各アンテナ３_ｉで受信された受信信号を弁別するこ
とにより、複数の計測点を同時かつ独立に測位する。

【００５２】この実施の形態５による構造物の震動変位
計測装置の構成は、基本的には図１に示された実施の形
態１による構造物の震動変位計測装置と同様である。但
し、電波送信機２_ｊは、互いに異なる送信タイミングを
有する電波を送信する。また、各アンテナ３_ｉで受信さ
れた受信信号を弁別するために、帯域通過フィルタ７
_ｉｊに代えて各電波送信機２_ｊ毎の送信タイミングにそ
れぞれ同期して導通状態となる複数のスイッチを用い
る。

【００５３】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、計測点毎に設けられて互いに異なる送信タイミング
を有する電波を送信する複数の電波送信機と、各アンテ
ナで受信された受信信号を弁別するために各電波発信機
毎の送信タイミングにそれぞれ同期して導通するように
設けられた複数のスイッチとを備えるように構成したの
で、アンテナに受信された電波を各電波発信機毎の信号
に弁別して２つのアンテナ間の位相差を検出することが
できるから、実施の形態１と同等の効果を得ることがで
きる。また、互いに異なる送信タイミングを有する電波
を送信する複数の電波送信機２_ｊを備えるように構成し
たので、電波送信機が使用する周波数帯域幅を小さくす
ることができるという効果を奏する。

【００５４】実施の形態６.実施の形態１〜５では、受
信信号の位相差を用いて計測点の位置を求めている。こ
の実施の形態６は、受信信号の遅延時間差から計測点の
位置を求める点で実施の形態１〜５と相違する。図８
は、この発明の実施の形態６による構造物の震動変位計
測装置を示す構成図である。図８において、図１と同一
符号は同一または相当部分を示すのでその説明を省略す
る。４１_ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｊは送信機番号）は壁面１上
の各計測点に設置されてそれぞれ異なる周波数の変調信
号の電波を送信する電波送信機、４２ａ，４２ｂ，４２
ｃはそれぞれアンテナ３_１とアンテナ３_２、アンテナ３
_１とアンテナ３_３、アンテナ３_１とアンテナ３_４で測定
された同一送信源からの電波の遅延時間差を検出する遅
延時間差検出手段、４３は測位計算手段である。

【００５５】次に動作について説明する。実施の形態１
と同様に、帯域通過フィルタ７_ｉｊの作用により、複数
の送信機４１_ｊからの電波を独立して処理することがで
きるので、以降では、第ｎ計測点の位置ｐ＝［ｘ，ｙ，
ｚ］を推定する測位処理を代表として動作を説明する。
第ｎ計測点に設置された電波送信機４１_ｎは、s(t)=ξ
_ｎ(t)exp[j2π(f_ｃ+f_ｎ)t]なる電波を放射する。但し、
変調信号ξ_ｎ（ｔ）の帯域幅は帯域通過フィルタ７ _ｉｊ
の通過帯域幅以下とする。帯域通過フィルタ７_１ｎ，７
_２ｎから出力される受信信号ｒ’_ｎ，１および受信信号
ｒ’_ｎ，２はそれぞれ次式のようになる。

【数９】 ここで、τ１，τ２は次式で表される遅延時間である。 τ_１＝‖ｐ−ｑ _１‖／ｃ （３１） τ_２＝‖ｐ−ｑ _２‖／ｃ （３２） 遅延時間差検出手段４２ａは、受信信号ｒ’
_ｎ，１（ｔ）とｒ’_ｎ，２（ｔ）との相関関数を式（３
３）に示されるように求めて、相関関数のピーク位置を
求めることにより遅延時間差Δτ_１２≡τ_１−τ_２を測
定する。

【数１０】

【００５６】測位計算手段４３は、遅延時間差検出手段
４２ａ，４２ｂ，４２ｃにより求められた遅延時間差Δ
τ_１２，Δτ_１３，Δτ_１４を入力して、以下の式（３
４）〜式（３６）を満たすｐ＝［ｘ，ｙ，ｚ］を算出
し、これを第ｎ計測点位置の推定結果として出力する。

【数１１】 この場合も実施の形態１と同様に、式（３４）〜式（３
６）によりそれぞれ放物面として与えられる３つの等遅
延時間差面の交点を求めることで、第ｎ計測点の位置が
導かれる。

【００５７】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、壁面１上の各計測点に設置されてそれぞれ異なる周
波数の変調信号の電波を送信する複数の電波送信機４１
_ｊと、それぞれの組み合せに係る２つのアンテナ３_ｉで
受信された同一送信源からの電波の遅延時間差を検出す
る遅延時間差検出手段（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ）とを
備えるように構成したので、アンテナに受信された電波
を各電波発信機毎の信号に弁別して２つのアンテナ間の
遅延時間差を検出することができるから、実施の形態１
と同等の効果を得ることができる。

【００５８】なお、この実施の形態６では、電波発信機
４１_ｊ毎の異なる送信周波数に基づいて、アンテナ３_ｉ
に受信される受信信号を各計測点毎の信号に弁別して計
測している。しかし、この実施の形態はこのような態様
に限定されるものではなく、実施の形態４および実施の
形態５に示されるように、電波の変調コードまたは電波
の送信タイミングで受信信号を弁別して計測するように
構成しても、同様な効果を得ることができる。さらに、
実施の形態２と同様に、既知の位置に設置された電波送
信機からの受信信号を用いて、遅延時間差の較正を行う
こともできる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、計測
点毎に設けられて互いに異なる周波数の電波を送信する
複数の電波送信機と、互いに異なる位置に配置された複
数のアンテナと、それぞれのアンテナ毎に設けられて、
それぞれのアンテナで受信された信号を電波送信機毎の
対応する周波数帯の信号に弁別する複数の帯域通過フィ
ルタと、複数のアンテナのなかの２つのアンテナに係る
少なくとも３つの異なる組み合わせについて、電波送信
機から送信される異なる周波数の電波毎に、それぞれの
組み合せに係る２つのアンテナ間での受信電波の位相差
を検出する位相差検出手段と、電波送信機から送信され
る異なる周波数の電波毎に、２つのアンテナに係る少な
くとも３つの異なる組み合せについての位相差からそれ
ぞれ導かれる少なくとも３つの等位相差面の交点を求め
て、当該周波数の電波を送信する電波送信機の位置を推
定する測位計算手段とを備えるように構成したので、計
測点が広範囲に分布していてもすべての計測点に係る電
波送信機から送信される電波をアンテナで受信して、各
電波送信機から送信される電波毎にアンテナ間での位相
差を基にして当該電波送信機の位置を独立に演算するこ
とができるから、構造物についての広い測定範囲におけ
る各計測点の位置を同時に独立して推定することができ
るという効果を奏する。また、計測点の位置を電波の位
相差から求めるように構成したので、電波の波長の数分
の１〜数１０分の１の精度で高精度に位置を推定するこ
とができるという効果を奏する。また、電波を用いて計
測しているので、周囲の照明環境に影響を受けることが
ないから、暗い室内の測定や屋外における夜間の測定で
も十分な計測精度を得ることができるという効果を奏す
る。さらに、受信信号の位相差から計測点の位置を算出
するように構成したので、発信電波の波形に係る制約が
小さくなり、単純な構造の電波発信機を用いることがで
きるから、広範囲にまたがる壁面等の変位を低コストで
高精度に観測することができるという効果を奏する。

【００６０】この発明によれば、測位計算手段が受信機
の経路に係る透過位相誤差に起因する２つのアンテナの
組み合せについての位相差誤差を補正するための透過位
相差補正量を記憶する位相差補正量記憶部を備えるよう
に構成したので、位相差検出手段から得られる位相差を
補正して、正確な位相差を基にして計測点の位置を算出
するから、計測点位置に係る測位精度の劣化を防止する
ことができるという効果を奏する。

【００６１】この発明によれば、既知の位置に配置され
る電波送信機を備えるように構成したので、レーザ等の
他の測定手段を用いて電波送信機の位置を測定する必要
がなく、装置構成を簡略化することができるという効果
を奏する。

【００６２】この発明によれば、計測点毎に設けられ、
それぞれが割り当てられた個別の周波数帯に対して２種
類のキャリア周波数を作用させて、それぞれ２種類の周
波数の電波を送信する複数の電波送信機と、各キャリア
周波数を単位として、複数のアンテナのなかの２つのア
ンテナに係る少なくとも３つの異なる組み合わせについ
て、電波送信機から送信される異なる周波数の電波毎
に、それぞれの組み合せに係る２つのアンテナ間での受
信電波の位相差を検出する位相差検出手段と、電波送信
機毎に、２つのアンテナに係るそれぞれの組み合せに対
してキャリア周波数毎に求められた２つの位相差からそ
れぞれの組み合せに係る等位相差面を確定して、確定さ
れた少なくとも３つの位相差面の交点を求めて、当該電
波発信機の位置を推定する測位計算手段とを備えるよう
に構成したので、２つのアンテナの組み合せに係る等位
相差面を正確に導けるから、計測点の位置測定に係る測
位精度の劣化を防止することができるという効果を奏す
る。また、計測点の位置測定に係る測位精度を高いレベ
ルに維持できるので、比較的短い波長の電波を用いるこ
とができ、計測点の位置をより高精度に推定することが
できるという効果を奏する。

【００６３】この発明によれば、計測点毎に設けられて
互いに直交する変調コードでそれぞれ変調された電波を
送信する複数の電波送信機と、それぞれのアンテナ毎に
設けられて、それぞれのアンテナで受信された信号を電
波送信機から送信される信号毎に弁別するように電波送
信機毎の変調コードにそれぞれ対応可能である複数のマ
ッチトフィルタとを備えるように構成したので、アンテ
ナに受信された電波を各電波発信機毎の信号に弁別して
それぞれの組み合せに係る２つのアンテナ間の位相差を
検出することができるから、構造物についての広い測定
範囲における各計測点の位置を同時に独立して推定する
ことができる等の効果を奏する。また、互いに直交する
変調コードでそれぞれ変調された電波を送信する複数の
電波送信機を備えるように構成したので、電波送信機が
使用する周波数帯域幅を小さくすることができるという
効果を奏する。

【００６４】この発明によれば、計測点毎に設けられて
互いに異なる送信タイミングを有する電波を送信する複
数の電波送信機と、それぞれのアンテナ毎に設けられ
て、それぞれのアンテナで受信された信号を電波送信機
から送信される信号毎に弁別するように電波送信機毎の
送信タイミングにそれぞれ同期して導通状態となる複数
のスイッチとを備えるように構成したので、アンテナに
受信された電波を各電波発信機毎の信号に弁別してそれ
ぞれの組み合せに係る２つのアンテナ間の位相差を検出
することができるから、構造物についての広い測定範囲
における各計測点の位置を同時に独立して推定すること
ができる等の効果を奏する。また、互いに異なる送信タ
イミングを有する電波を送信する複数の電波送信機を備
えるように構成したので、電波送信機が使用する周波数
帯域幅を小さくすることができるという効果を奏する。

【００６５】この発明によれば、計測点毎に設けられて
互いに異なる周波数の電波を送信する複数の電波送信機
と、互いに異なる位置に配置された複数のアンテナと、
それぞれのアンテナ毎に設けられて、それぞれのアンテ
ナで受信された信号を電波送信機毎の対応する周波数帯
の信号に弁別する複数の帯域通過フィルタと、複数のア
ンテナのなかの２つのアンテナに係る少なくとも３つの
異なる組み合わせについて、電波送信機から送信される
異なる周波数の電波毎に、それぞれの組み合せに係る２
つのアンテナ間での受信電波の遅延時間差を検出する遅
延時間差検出手段と、電波送信機から送信される異なる
周波数の電波毎に、２つのアンテナに係る少なくとも３
つの異なる組み合せについての遅延時間差からそれぞれ
導かれる少なくとも３つの等遅延時間差面の交点を求め
て、当該周波数の電波を送信する電波送信機の位置を推
定する測位計算手段とを備えるように構成したので、計
測点が広範囲に分布していてもすべての計測点に係る電
波送信機から送信される電波をアンテナで受信して、各
電波送信機から送信される電波毎にアンテナ間での遅延
時間差を基にして当該電波送信機の位置を独立に演算す
ることができるから、構造物についての広い測定範囲に
おける各計測点の位置を同時に独立して推定することが
できる等の効果を奏する。

【００６６】この発明によれば、計測点毎に設けられて
互いに直交する変調コードでそれぞれ変調された電波を
送信する複数の電波送信機と、それぞれのアンテナ毎に
設けられて、それぞれのアンテナで受信された信号を電
波送信機から送信される信号毎に弁別するように電波送
信機毎の変調コードにそれぞれ対応可能である複数のマ
ッチトフィルタとを備えるように構成したので、アンテ
ナに受信された電波を各電波発信機毎の信号に弁別して
それぞれの組み合せに係る２つのアンテナ間の遅延時間
差を検出することができるから、構造物についての広い
測定範囲における各計測点の位置を同時に独立して推定
することができる等の効果を奏する。

【００６７】この発明によれば、計測点毎に設けられて
互いに異なる送信タイミングを有する電波を送信する複
数の電波送信機と、それぞれのアンテナ毎に設けられ
て、それぞれのアンテナで受信された信号を電波送信機
から送信される信号毎に弁別するように電波送信機毎の
送信タイミングにそれぞれ同期して導通状態となる複数
のスイッチとを備えるように構成したので、アンテナに
受信された電波を各電波発信機毎の信号に弁別してそれ
ぞれの組み合せに係る２つのアンテナ間の遅延時間差を
検出することができるから、構造物についての広い測定
範囲における各計測点の位置を同時に独立して推定する
ことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による構造物の震動
変位計測装置を示す構成図である。

【図２】 ２つのアンテナに受信される電波に係る等位
相差面を示す図である。

【図３】 ２種類の等位相差面の交差状態を示す図であ
る。

【図４】 この発明の実施の形態２による構造物の震動
変位計測装置を用いての送信機位置の導出過程を示すフ
ローチャートである。

【図５】 この発明の実施の形態２の変形例による構造
物の震動変位計測装置を示す構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態３による構造物の震動
変位計測装置を示す構成図である。

【図７】 ２種類の電波に係る等位相差面を示す図であ
る。

【図８】 この発明の実施の形態６による構造物の震動
変位計測装置を示す構成図である。

【図９】 従来の構造物の震動変位計測装置の例を示す
概略図である。

【符号の説明】 １ 壁面、２_ｊ（ｊ＝１〜ｎ），２０，３１_ｊ（ｊ＝１
〜ｎ），４１_ｊ（ｊ＝１〜ｎ） 電波送信機、３_ｉ（ｉ
＝１〜４） アンテナ、４，３３_１，３３_２局部発信
機、５_ｉ（ｉ＝１〜４） ダウンコンバータ、６_ｉ（ｉ
＝１〜４） Ａ／Ｄ変換器、７_ｉｊ（ｉ＝１〜４，ｊ＝
１〜ｎ） 帯域通過フィルタ、８ａ，８ｂ，８ｃ，３４
ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ａ’，３４ｂ’，３４ｃ’
位相差検出手段、９，３５，４３ 測位計算手段、１０
表示手段、３２_１，３２_２ 分配器、４２ａ，４２
ｂ，４２ｃ 遅延時間差検出手段。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測点毎に設けられて互いに異なる周波
   数の電波を送信する複数の電波送信機と、 互いに異なる位置に配置された複数のアンテナと、 それぞれの前記アンテナ毎に設けられて、それぞれの前
   記アンテナで受信された信号を前記電波送信機毎の対応
   する周波数帯の信号に弁別する複数の帯域通過フィルタ
   と、 複数の前記アンテナのなかの２つの前記アンテナに係る
   少なくとも３つの異なる組み合わせについて、前記電波
   送信機から送信される異なる周波数の電波毎に、それぞ
   れの組み合せに係る２つの前記アンテナ間での受信電波
   の位相差を検出する位相差検出手段と、 前記電波送信機から送信される異なる周波数の電波毎
   に、２つの前記アンテナに係る少なくとも３つの異なる
   組み合せについての位相差からそれぞれ導かれる少なく
   とも３つの等位相差面の交点を求めて、当該周波数の電
   波を送信する電波送信機の位置を推定する測位計算手段
   とを備えたことを特徴とする構造物の震動変位計測装
   置。
2. 【請求項２】 測位計算手段が、受信機の経路に係る透
   過位相誤差に起因する２つのアンテナの組み合せについ
   ての位相差誤差を補正するための透過位相差補正量を記
   憶する位相差補正量記憶部を備えることを特徴とする請
   求項１記載の構造物の震動変位計測装置。
3. 【請求項３】 既知の位置に配置される電波送信機を備
   えることを特徴とする請求項２記載の構造物の震動変位
   計測装置。
4. 【請求項４】 計測点毎に設けられ、それぞれが割り当
   てられた個別の周波数に対して２種類のキャリア周波数
   を作用させて、それぞれ２種類の周波数の電波を送信す
   る複数の電波送信機と、 互いに異なる位置に配置された複数のアンテナと、 各キャリア周波数を単位として、それぞれの前記アンテ
   ナ毎に設けられて、それぞれの前記アンテナで受信され
   た信号を前記電波送信機毎の個別の周波数帯の信号に弁
   別する複数の帯域通過フィルタと、 各キャリア周波数を単位として、複数の前記アンテナの
   なかの２つの前記アンテナに係る少なくとも３つの異な
   る組み合わせについて、前記電波送信機から送信される
   異なる周波数の電波毎に、それぞれの組み合せに係る２
   つの前記アンテナ間での受信電波の位相差を検出する位
   相差検出手段と、 前記電波送信機毎に、２つの前記アンテナに係るそれぞ
   れの組み合せに対してキャリア周波数毎に求められた２
   つの位相差からそれぞれの組み合せに係る等位相差面を
   確定して、確定された少なくとも３つの位相差面の交点
   を求めて、当該電波発信機の位置を推定する測位計算手
   段とを備えたことを特徴とする構造物の震動変位計測装
   置。
5. 【請求項５】 計測点毎に設けられて互いに直交する変
   調コードでそれぞれ変調された電波を送信する複数の電
   波送信機と、 互いに異なる位置に配置された複数のアンテナと、 それぞれの前記アンテナ毎に設けられて、それぞれの前
   記アンテナで受信された信号を前記電波送信機から送信
   される信号毎に弁別するように前記電波送信機毎の変調
   コードにそれぞれ対応可能である複数のマッチトフィル
   タと、 複数の前記アンテナのなかの２つの前記アンテナに係る
   少なくとも３つの異なる組み合せについて、前記電波送
   信機から送信される異なる変調コードで変調された電波
   毎に、それぞれの組み合せに係る２つの前記アンテナ間
   での受信電波の位相差を検出する位相差検出手段と、 前記電波送信機から送信される異なる変調コードで変調
   された電波毎に、２つの前記アンテナに係る少なくとも
   ３つの異なる組み合せについての位相差からそれぞれ導
   かれる少なくとも３つの等位相差面の交点を求めて、当
   該変調コードで変調された電波を送信する電波送信機の
   位置を推定する測位計算手段とを備えたことを特徴とす
   る構造物の震動変位計測装置。
6. 【請求項６】 計測点毎に設けられて互いに異なる送信
   タイミングを有する電波を送信する複数の電波送信機
   と、 互いに異なる位置に配置された複数のアンテナと、 それぞれの前記アンテナ毎に設けられて、それぞれの前
   記アンテナで受信された信号を前記電波送信機から送信
   される信号毎に弁別するように前記電波送信機毎の送信
   タイミングにそれぞれ同期して導通状態となる複数のス
   イッチと、 複数の前記アンテナのなかの２つの前記アンテナに係る
   少なくとも３つの異なる組み合せについて、前記電波送
   信機から送信される異なる送信タイミングを有する電波
   毎に、それぞれの組み合せに係る２つの前記アンテナ間
   での受信電波の位相差を検出する位相差検出手段と、 前記電波送信機から送信される異なる送信タイミングを
   有する電波毎に、２つの前記アンテナに係る少なくとも
   ３つの異なる組み合せについての位相差からそれぞれ導
   かれる少なくとも３つの等位相差面の交点を求めて、当
   該送信タイミングを有する電波を送信する電波送信機の
   位置を推定する測位計算手段とを備えたことを特徴とす
   る構造物の震動変位計測装置。
7. 【請求項７】 計測点毎に設けられて互いに異なる周波
   数の電波を送信する複数の電波送信機と、 互いに異なる位置に配置された複数のアンテナと、 それぞれの前記アンテナ毎に設けられて、それぞれの前
   記アンテナで受信された信号を前記電波送信機毎の対応
   する周波数帯の信号に弁別する複数の帯域通過フィルタ
   と、 複数の前記アンテナのなかの２つの前記アンテナに係る
   少なくとも３つの異なる組み合わせについて、前記電波
   送信機から送信される異なる周波数の電波毎に、それぞ
   れの組み合せに係る２つの前記アンテナ間での受信電波
   の遅延時間差を検出する遅延時間差検出手段と、 前記電波送信機から送信される異なる周波数の電波毎
   に、２つの前記アンテナに係る少なくとも３つの異なる
   組み合せについての遅延時間差からそれぞれ導かれる少
   なくとも３つの等遅延時間差面の交点を求めて、当該周
   波数の電波を送信する電波送信機の位置を推定する測位
   計算手段とを備えたことを特徴とする構造物の震動変位
   計測装置。
8. 【請求項８】 計測点毎に設けられて互いに直交する変
   調コードでそれぞれ変調された電波を送信する複数の電
   波送信機と、 互いに異なる位置に配置された複数のアンテナと、 それぞれの前記アンテナ毎に設けられて、それぞれの前
   記アンテナで受信された信号を前記電波送信機から送信
   される信号毎に弁別するように前記電波送信機毎の変調
   コードにそれぞれ対応可能である複数のマッチトフィル
   タと、 複数の前記アンテナのなかの２つの前記アンテナに係る
   少なくとも３つの異なる組み合せについて、前記電波送
   信機から送信される異なる変調コードで変調された電波
   毎に、それぞれの組み合せに係る２つの前記アンテナ間
   での受信電波の遅延時間差を検出する遅延時間差検出手
   段と、 前記電波送信機から送信される異なる変調コードで変調
   された電波毎に、２つの前記アンテナに係る少なくとも
   ３つの異なる組み合せについての遅延時間差からそれぞ
   れ導かれる少なくとも３つの等遅延時間差面の交点を求
   めて、当該変調コードで変調された電波を送信する電波
   送信機の位置を推定する測位計算手段とを備えたことを
   特徴とする構造物の震動変位計測装置。
9. 【請求項９】 計測点毎に設けられて互いに異なる送信
   タイミングを有する電波を送信する複数の電波送信機
   と、 互いに異なる位置に配置された複数のアンテナと、 それぞれの前記アンテナ毎に設けられて、それぞれの前
   記アンテナで受信された信号を前記電波送信機から送信
   される信号毎に弁別するように前記電波送信機毎の送信
   タイミングにそれぞれ同期して導通状態となる複数のス
   イッチと、 複数の前記アンテナのなかの２つの前記アンテナに係る
   少なくとも３つの異なる組み合せについて、前記電波送
   信機から送信される異なる送信タイミングを有する電波
   毎に、それぞれの組み合せに係る２つの前記アンテナ間
   での受信電波の遅延時間差を検出する遅延時間差検出手
   段と、 前記電波送信機から送信される異なる送信タイミングを
   有する電波毎に、２つの前記アンテナに係る少なくとも
   ３つの異なる組み合せについての遅延時間差からそれぞ
   れ導かれる少なくとも３つの等遅延時間差面の交点を求
   めて、当該送信タイミングを有する電波を送信する電波
   送信機の位置を推定する測位計算手段とを備えたことを
   特徴とする構造物の震動変位計測装置。