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図面 (7)

課題

任意のタイミングで測定物体である親機被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供する。

解決手段

音波115を送信し、音波115を送信した時刻電波117で送信する親機と、音波115と電波117とを受信し、音波115を送信した時刻と音波115を受信した時刻とから親機101との距離を測定する子機103と、を備える距離測定システムであって、親機101と子機103とは、内部時計標準時と同期される距離測定システムを提供する。

概要

背景

送信機音波を送信して対象物に当て、受信機で対象物から跳ね返った音波を受信し、送信から受信までの時間を計測することが距離測定システムにおいてなされている。計測した時間と音速をかけることで対象物との往復の距離がわかるものである。

音波を発振する時刻と音波を受信する時刻は、正確であることが求められる。時刻は、少なくともミリ秒の単位での正確性が要求される。GPSは、現在使われている技術において、比較的容易に正確な時刻を得られる。そのため、特許文献1は、GPSを用いた送信機により正確な時刻で超音波信号を送信し、GPSを用いた受信機により正確な時刻で超音波を受信することが開示されている。

概要

任意のタイミングで測定物体である親機被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供する。音波115を送信し、音波115を送信した時刻を電波117で送信する親機と、音波115と電波117とを受信し、音波115を送信した時刻と音波115を受信した時刻とから親機101との距離を測定する子機103と、を備える距離測定システムであって、親機101と子機103とは、内部時計標準時と同期される距離測定システムを提供する。

目的

本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

音波を送信し、前記音波を送信した時刻電波で送信する親機と、前記音波と前記電波とを受信し、前記音波を送信した時刻と前記音波を受信した時刻とから前記親機との距離を測定する子機と、を備える距離測定システムであって、前記親機と前記子機とは、内部時計標準時と同期される距離測定システム。

請求項2

前記親機は、前記電波で前記音波の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを送信し、前記子機は、音波を常時受信し、前記音波を受信した時刻と前記音波の周波数と前記音波の波形のデータを記憶し、前記子機は、所定の時間の間、前記データを保持し、前記子機が、前記親機から前記電波を受信しないときは、前記データを破棄し、前記子機が、前記親機から前記電波を受信し、前記電波で送信された前記音波の周波数と前記音波の波形のデータと前記受信した前記音波の周波数と前記音波の前記波形のデータが概略一致または一致したときは、前記親機と前記子機との距離を測定する、請求項1に記載の距離測定システム。

請求項3

前記子機は、前記親機に変更できる、請求項1または2に記載の距離測定システム。

請求項4

前記親機は、3箇所以上あり、それぞれ送信する音波の周波数が異なる、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の距離測定システム。

請求項5

前記親機は、固定され絶対位置が識別されており、複数の前記親機は、それぞれの前記絶対位置を前記電波で送信することで、前記子機の絶対位置を測定できる、請求項4に記載の距離測定システム。

請求項6

親機に変更された前記子機が、前記親機に変更された前記子機の絶対位置のデータを送信することで、新たな子機の絶対位置を測定できる、請求項3を引用する請求項4を引用する請求項5に記載の距離測定システム。

請求項7

前記子機は、複数あり、同時に複数の前記子機の距離を測定できる、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の距離測定システム。

請求項8

前記子機は、複数の箇所で前記音波を受信する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の距離測定システム。

請求項9

前記子機は、携帯電話装置を備える、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の距離測定システム。

請求項10

前記内部時計を標準時と同期する方法は、NITZ、NTP、またはGPSを用いる、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の距離測定システム。

請求項11

前記音波の周波数は、16kHz以上96kHz以下である、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の距離測定システム。

技術分野

0001

本発明は、音波を用いて距離を測定する距離測定システムに関する。

背景技術

0002

送信機で音波を送信して対象物に当て、受信機で対象物から跳ね返った音波を受信し、送信から受信までの時間を計測することが距離測定システムにおいてなされている。計測した時間と音速をかけることで対象物との往復の距離がわかるものである。

0003

音波を発振する時刻と音波を受信する時刻は、正確であることが求められる。時刻は、少なくともミリ秒の単位での正確性が要求される。GPSは、現在使われている技術において、比較的容易に正確な時刻を得られる。そのため、特許文献1は、GPSを用いた送信機により正確な時刻で超音波信号を送信し、GPSを用いた受信機により正確な時刻で超音波を受信することが開示されている。

先行技術

0004

特開昭63−259484

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1では、あらかじめ決められた時刻に超音波パルスを送信していた。したがって、任意のタイミングで距離を測定できなかった。そこで、本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供することを目的の一とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明の距離測定システムは、
音波を送信し、前記音波を送信した時刻を電波で送信する親機と、
前記音波と前記電波とを受信し、前記音波を送信した時刻と前記音波を受信した時刻とから前記親機との距離を測定する子機と、を備える距離測定システムであって、
前記親機と前記子機とは、内部時計が標準時と同期されることを特徴とする。

0007

標準時と同期することで、音波を送信する時刻と音波を受信する時刻に大がかりな時刻合わせがいらない。また、音波を送信した時刻と音波の波形を電波で送信することにより、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定できる。

発明の効果

0008

本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施の形態1に係る距離測定システムの概略構成図である。
本発明の距離測定システムの一実施形態のフローチャートである。
本発明の実施の形態2に係る距離測定システムの一部の構成図である。
本発明の実施の形態3に係る距離測定システムの一部の構成図である。
本発明の実施の形態4に係る距離測定システムの一部の構成図である。
本発明の実施の形態5に係る距離測定システムの一部の構成図である。

実施例

0010

以下、本発明を実施するための様々な実施の形態を、図面を参照して説明する。要点の説明または理解の容易性を考慮して、異なる図面で便宜上符号を変えて示す。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施の形態を分けて示すが、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。実施の形態2以降では、実施の形態1と要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施の形態を分けて示すが、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。また、実施の形態2以降では、実施の形態1と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に同様の構成による同様の作用効果については、実施の形態毎には逐次言及しないものとする。

0011

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る距離測定システムの概略構成図である。図1を参照して、実施の形態1について説明する。

0012

図1に示すように、本実施形態では、測定物体である親機101と被測定物体である子機103を備える。GPSを利用するならば衛星105も本距離測定システムに組み込まれる。

0013

音波送信機
親機101は、音波115を送信する音波送信機107を備える。音波送信機107は、ハイレゾアンプスピーカとの組み合わせが好ましい。ハイレゾアンプは、周波数が96kHzまでの音波を再生することができる超音波送受信手段である。また、音波送信機107は、周波数が20kHzまでの音波を再生可能可聴音アンプとスピーカであってもよい。

0014

音波115は、可聴音であってもよいし、超音波であってもよい。音波115は、周波数が16kHz以上であると高すぎてほぼ全ての人に聞こえないため好ましい。特に、周波数が16kHzから20kHz程度であると、人のに聞こえず、超音波よりも波長が長いので障害物に回り込むことができるので、より好ましい。

0015

電波送信機
親機101は、電波117を送信する電波送信機109を備える。電波送信機109は、Bluetooth(登録商標)、Wifi等デジタル無線によりデジタルデータの送信が可能である。また、電波を送信するだけでなく、子機103からのデジタルデータを受信する機能を備えてもよい。

0016

電波117は、音波115を送信した時刻と音波115の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを送信する。電波117は音波115と同時、または遅れて、または先に送信されることができる。

0017

音波受信機
子機103は、音波115を受信する音波受信機111を備える。音波受信機111は、周波数が96kHzまで応答可能な無指向性のハイレゾマイクを用いることが好ましい。音波受信機111は、子機103と別部材であってもよい。また、周波数が20kHzまで応答可能な携帯電話装置内蔵マイクであってもよい。音波受信機111は、子機103と親機101の音波の送受信の性能を合わせることが好ましい。

0018

電波受信機
子機103は、電波117を受信する電波受信機113を備える。電波送信機109と規格を合わせることで電波117のデジタルデータの受信が可能である。子機103は、電波を送信する機能を備えてもよい。子機103は、音波、電波を受信できる装置であるスマートフォンなどの携帯電話装置を用いることが好ましい。

0019

(標準時合わせ)
ここで、親機101と子機103の内部時計(図示せず)は、衛星105から発振されるGPS信号119により標準時と同期されている。親機101と子機103の時刻は100μsの精度で合わせられる必要がある。GPS(Global Positioning System)は、原子時計を用いており、この条件に適合している。

0020

親機と子機が、携帯電話ネットワークまたはインターネットに接続しているならば、標準時に同期する方法としてGPSに変えてNITZ(Network Identity and Time Zone)、NTP(Network Time Protocol)を使ってもよい。いずれも、現在比較的利用しやすい標準時に合わせる手段である。

0021

(距離の測定原理
子機103は、音波115を受信した時刻を記録する。また、子機103は電波117を受信して音波115を送信した時刻を得る。子機103は音波115を受信した時刻から音波115を送信した時刻を引いて、親機101から子機103まで音波115が到達する時間tを測定する。音の速さvは、温度によって変化するが既知であるため、親機101と子機103の距離dは、次式で与えられる。

0022

0023

例えば、室温20℃とすると、音速は343.5950188m/Sなので、
送信時刻2018年12月27日午前9時34分10秒312ミリ秒120マイクロ秒で、受信時刻2018年12月27日午前9時34分10秒313ミリ秒520マイクロ秒であったとすると、
343.5950188×(313.52−312.12)×0.001=0.481m
と、距離は0.481mと判断される。

0024

上記計算は、子機103で行っても、子機103からデータを受信した親機101が行っても、子機103または親機101が接続している計算機で行ってもよい。また、音速は、温度による補正を行ってもよい。

0025

GPSの誤差が10μ秒であったとき、距離の誤差は約3.4mmしか生じない。GPSによって測位するとき、その誤差は2m程度であるため、本発明の距離測定システムを用いることで、距離を測定する精度を大幅に向上できる。また、スマートフォンなどに内蔵されたGPSやBluetooth(登録商標)を利用した測距システム並行して用い、距離を測定するさらに精度を向上できる。

0026

また、音波や無線受信強度も併用し、測距の精度を高めてもよい。音波の位相情報を利用して測距の精度を高めてもよい。

0027

本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。

0028

また、本発明は、携帯電話装置、GPS、NITZ、NTP、ハイレゾ音源等既存の技術を用いることで、技術的に比較的容易に距離または位置を測定する距離測定システムを提供できる。

0029

(距離測定システムのフローチャート)
図2は、本発明の一実施形態の距離測定システムのフローチャートである。図2を参照して、本発明の距離測定システムのフローを説明する。

0030

フローを開始して、子機が音波の常時受信を開始する。子機は、音波を受信した時刻と音波の周波数と音波の波形のデータを記憶する(201)。子機は、所定の時間の間の音波の周波数と音波の波形と音波を受信した時刻のデータを保持する(202)。一方、親機は、音波を送信し、同時に、音波を送信した時刻と音波の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを電波で送信する。

0031

子機が、親機から電波を受信した場合(203)、受信した音波の周波数と波形のデータと親機が電波で送信した音波の周波数と波形のデータを照合し、一定以上一致したときに、実施の形態1で示した距離の測定を行う(204)。一定以上一致とは、概略一致することまたは完全に一致することである。

0032

例えば、親機は、40kHzの音波を10msの間送信する。子機は、電波で送信された40kHzの音波を100msの間に渡って探す。40kHzの音波を見つけたとき、その音波の立ち上がりの時刻を、音波を受信した時刻とする。

0033

電波が子機に到達したとき、音波はまだ到達していないことがある。その場合、音波が到達する時間まで待って、音波の周波数と波形のデータの照合を行う。34m程度の距離を測定する場合、音波が到達するのは100ms程度なので、十分音波の周波数と波形のデータを記憶しつつ音波の周波数と波形のデータを保持できる。

0034

距離を測定した後に、音波を受信した時刻と音波の周波数と波形のデータを破棄する。距離を測定する処理は終了するが、データを破棄した後に、子機は、音波を常時受信する待機状態に戻ってもよい。

0035

子機は、親機から電波を受信しない場合(203)、音波を受信した時刻と音波の周波数と波形のデータを破棄する(205)。データを破棄した後に、子機は、音波を常時受信する待機状態に戻る。子機は、マルチスレッドによって、データを破棄しつつ、音波を常時受信する待機状態になってもよい。

0036

所定の時間は、通常測定する距離に応じてあらかじめ決められた時間、またはGPS等で測定距離がある範囲に絞られることで計算された時間である。所定の時間は、親機が音波を送信してから子機に届く時間よりも長い。所定の時間は、100msから250msであることが好ましい。

0037

このようにすることで、任意のタイミングで音波を送信する親機に合わせて距離を測定できる。本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。

0038

(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2に係る距離測定システムの一部の構成図である。図3を参照して、本発明の実施の形態2を説明する。

0039

実施の形態2は、実施の形態1と親機が3箇所以上ある点で異なる。図3に示すように、本実施形態の距離測定システムは、少なくとも第1の親機301、第2の親機303、第3の親機305と子機307を備える。第1の親機301と第2の親機303と第3の親機305と子機307は、図示しないが、実施の形態1と同じようにGPS等で内部時計を標準時に合わせられている。

0040

第1の親機301と第2の親機303と第3の親機305は、固定されている。また、第1の親機301と第2の親機303と第3の親機305の相対位置または絶対位置(地球上の座標の位置)は、識別されている。

0041

第1の親機301は、実施の形態1と同様に音波325を送信する音波送信機309を備える。第2の親機303は、音波329を送信する音波送信機313を備える。第3の親機305は、音波333を送信する音波送信機317を備える。

0042

音波325、329、333も実施の形態1と同じように、超音波または可聴音を用いる。しかしながら、音波325、329、333は、どの親機から送信されたか識別できるように周波数が異なる。

0043

第1の親機301は、実施の形態1と同様に電波327を送信する電波送信機311を備える。第2の親機303は、電波331を送信する電波送信機315を備える。第3の親機305は、電波335を送信する電波送信機319を備える。

0044

電波327は、音波325を送信した時刻と音波325の周波数と波形のデータを送信する。電波331は、音波329を送信した時刻と音波329の周波数と波形のデータを送信する。電波335は、音波333を送信した時刻と音波333の周波数と波形のデータを送信する。ただし、電波327、331、335は、どの親機から送信されたか識別できる。

0045

子機307は、音波受信機321と電波受信機323を備える。子機307は、実施の形態1と同じように携帯電話装置であることが好ましい。

0046

子機307は、音波325と電波327を受信し、第1の親機301と子機307の距離を測定する。子機307は、音波329と電波331を受信し、第2の親機303と子機307の距離を測定する。子機307は、音波333と電波335を受信し、第3の親機305と子機307の距離を測定する。

0047

3つの親機からの距離を測定することで、親機からの子機307の相対位置が3次元で測定できる。また、第1の親機301、第2の親機303、第3の親機305の絶対位置がわかっている場合、本実施形態を用いることで子機の絶対位置が測定できる。

0048

例えば、第1の親機301、第2の親機303、第3の親機305が室内の壁面に設置された場合、室内での子機307の位置が測定できる。x軸、y軸、z軸が互いに直交し、第1の親機301が(x1,0,0)、第2の親機303が(0,y1,0)、第3の親機305が(0,0,z1)にある場合、子機307(x、y、z)の位置は、第1の親機301からの距離をd1、第2の親機303からの距離をd2、第3の親機305からの距離をd3として、次式で与えられる。

0049

0050

本実施形態では、音波325、329、333の周波数が異なる例を示したが、同じであってもよい。その場合、第1の親機301、第2の親機303、第3の親機305は、一台ずつ一定の間隔、例えば250ms程度などを開けて音波を送信する。

0051

また、本実施形態では親機が3箇所以上ある例を示したが、2箇所であってもよい。例えば、室内の前後左右の4つの壁面のうち直交する壁面にそれぞれ親機が設けられた場合、2次元で室内での位置が測定できる。

0052

このように、本発明は、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対位置を測定する距離測定システムを提供できる。また、本発明は、GPSの精度以上の数mmの精度で絶対位置を測定できる。

0053

(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3に係る距離測定システムの一部の構成図である。図4を参照して、本発明の実施の形態3を説明する。

0054

実施の形態3は、実施の形態2と子機が複数あり、少なくとも1つの子機は、少なくとも1つの親機から遮蔽されていて直接距離を測定できない点で異なる。

0055

図4に示すように、本実施形態は、少なくとも第1の親機401、第2の親機403、第3の親機405を備え、少なくとも第1の子機407と第2の子機409を備える。第1の親機401と第2の親機403と第3の親機405と第1の子機407と第2の子機409は、図示しないが、実施の形態1と同じようにGPS等で内部時計を標準時に合わせられている。

0056

第1の親機401と第2の親機403と第3の親機405は、固定されている。また、第1の親機401と第2の親機403と第3の親機405の相対位置または絶対位置(以下、単に位置とする)は、識別されている。

0057

第1の親機401と第2の親機403と第3の親機405は、実施の形態2と同じようにそれぞれ音波433、437、441を送信する音波送信機413、417、421を備える。また、第1の親機401と第2の親機403と第3の親機405は、実施の形態2と同じようにそれぞれ電波435、439、443を送信する電波送信機415、419、423を備える。

0058

第1の子機407は、音波受信機425と電波受信機427を備える。実施の形態2と同様に、第1の子機407は、音波433と電波435を受信し、第1の親機401と第1の子機407の距離を測定する。また、第1の子機407は、音波437と電波439を受信し、第2の親機403と第1の子機407の距離を測定する。さらに、第1の子機407は、音波441と電波443を受信し、第3の親機405と第1の子機407の距離を測定する。

0059

位置が識別されている第1の親機401、第2の親機403、第3の親機405からの距離がわかることで、第1の子機407の位置が測定される。

0060

新たな第2の子機409は、音波受信機429と電波受信機431を備え、電波及び音波を受信できる。第2の子機409の音波受信機429は、実施の形態1と同様である。第2の子機409の電波受信機431は、実施の形態1と同様に第1の子機407、第1の親機401、第2の親機403、第3の親機405の電波送信機と規格を合わせることで電波のデジタルデータの受信が可能である。

0061

第2の子機409は、位置を測定するために第1の親機401から音波433を受信したいが、遮蔽物411があるために、第1の親機401からの音波433は第2の子機409に届かない。

0062

そこで、第1の子機407は、位置が測定された後、親機に変更される。第1の子機407は、音波送信機(図示せず)により音波445を送信できる。また、第1の子機407は、電波送信機(図示せず)により電波447を送信できる。

0063

第1の子機407の音波送信機は、第1の親機401、第2の親機403、第3の親機405と同様に、ハイレゾアンプとスピーカとの組み合わせが好ましい。第1の子機407の音波送信機は、第1の子機407と別部材であってもよい。また、第1の子機407の音波送信機は、周波数が20kHzまでの音波を再生可能な可聴音アンプとスピーカであってもよい。また、第1の子機407の音波送信機は、音波受信機425のアクチュエータセラミック圧電素子等であれば、音波受信機425と共用できる。

0064

第1の子機407の電波送信機は、第1の親機401、第2の親機403、第3の親機405と同様にBluetooth(登録商標)、Wifi等デジタル無線によりデジタルデータの送信が可能である。電波447は、音波445を送信した時刻と送信した音波445の波形を送信する。

0065

第1の子機407は、親機に変更された後、音波445と、音波445の周波数と波形と音波445の送信した時刻を載せた電波447を第2の子機409に送信する。携帯電話装置は、一定の超音波と電波を送信、受信できるため、子機から親機に変更できる第1の子機407として好ましい。

0066

第2の子機409は、第2の親機403から音波437と電波439を受信し、第2の親機403と第2の子機409の距離を測定する。第2の子機409は、第3の親機405から音波437と電波439を受信し、第3の親機405と第2の子機409の距離を測定する。さらに、第2の子機409は、親機に変更された第1の子機407から音波445と電波447を受信し、第1の子機407と第2の子機409の距離を測定する。

0067

第2の親機403、第3の親機405、第1の子機407は、位置が識別されているため、第2の子機409の位置も測定できる。このように、親機に変更された子機が、親機に変更された子機の位置のデータを送信することで、新たな子機の位置を測定できる。また、遮蔽物により音波の届かない子機の位置を測定できる。

0068

親機に変更された第1の子機407は、加速度センサを使用して静止しているときに測定を行うことが好ましい。AIなどを用いて動き予測できれば、動きながらの測距もできる。

0069

第2の子機409も第1の子機407と同様に親機に変更できる携帯電話装置であることが好ましい。子機が親機に変更できると、子機を親機に変えて被測定物体を変えていくことができる。第2の子機409の位置が識別されたとき、さらに隠れた場所にある他の子機の位置を識別できるようになる。このように、連鎖して子機を親機に変更することで、複数の子機の位置が識別される。また、いずれの親機からも隠れた場所にある子機の位置も識別できる。

0070

ダイレクトに音波が届かないような場所でも、何カ所かの子機を経由することで、測位が可能となる。例えば、広大な場所ではA,B,C親機−D子機で測定後、B,C,D親機−E子機のように展開できる。あるいは、子機が物陰に隠れていても、最後の測距データ電波強度等で判断した周囲の子機を次々と親機として音波を出し、子機がアクノリッジを返す(wifi等で現在位置をアップする)まで動作を続ける等、能動的に特定対象を探すことができる。

0071

また、無線規格のZigbeeやインターネットのWWW(World Wide Web)のように、メッシュ状に臨機応変に音波及び無線の送受を行い、相互に位置を補正しあうような測位ができるため、エラー異常値)が少なく、かつ高精度の測位ができる。例えばF子機−G,H,I親機で測定後、G子機−F,H,I親機に切り替えて再測定し、値を比較して誤差を相殺できる。

0072

本発明は、子機を親機に変えて被測定物体を変えていく距離測定システムを提供できる。また、本発明は、遮蔽物により音波の届かない子機の位置を測定する距離測定システムを提供できる。

0073

(実施の形態4)
図5は、本発明の実施の形態4に係る距離測定システムの一部の構成図である。図5を参照して、本発明の実施の形態4を説明する。

0074

実施の形態4は、同時に複数の子機の距離を測定する点で実施の形態1と異なる。図5に示すように、本実施形態は、少なくとも1つの親機501と、少なくとも第1の子機503と第2の子機505を備える。親機501と第1の子機503と第2の子機505は、図示しないが、実施の形態1と同じようにGPS等で内部時計を標準時に合わせられている。

0075

親機501は、実施の形態1と同じように音波519を送信する音波送信機507を備える。親機501は、実施の形態1と同じように電波521を送信する電波送信機509を備える。

0076

第1の子機503は、実施の形態1と同じように音波受信機511と電波受信機513を備える。第2の子機505は、実施の形態1と同じように音波受信機515と電波受信機517を備える。

0077

第1の子機503と第2の子機505は、それぞれ同時に親機501から出た音波519と電波521を受信する。第1の子機503は、音波519と電波521を受信し、親機501と第1の子機503の距離を測定できる。第2の子機505は、音波519と電波521を受信し、親機501と第1の子機503の距離を測定できる。音波519は、指向性がなく、電波521も指向性がないため、複数の子機の距離を同時に測定できる。

0078

本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態3と任意に組み合わせることができる。本発明は、複数の子機の距離を同時に測定する距離測定システムを提供できる。

0079

(実施の形態5)
図6は、本発明の実施の形態5に係る距離測定システムの一部の構成図である。図6を参照して、本発明の実施の形態5を説明する。

0080

実施の形態6は、1つの親機からの電波と音波により位置を計測するものである。図6に示すように、本実施形態は、レシーバ601と子機603と図示しないが親機を備える。親機と子機603は、図示しないが、実施の形態1と同じようにGPS等で内部時計を標準時に合わせられている。

0081

レシーバは、少なくとも第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609を備える。第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609は、周波数が96kHzまで応答可能なハイレゾマイクが好ましい。また、周波数が20kHzまで応答可能なマイクであってもよい。第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609は、親機が送信する音波の性能を合わせることが好ましい。ここでは3つの音波受信機を示したが、レシーバは、一辺数cmの立方体で、音波受信機が無指向性で各面の中央にあることが好ましい。

0082

第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609は、1つの親機から送信された音波613を受信する。第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609は、わずかに位置が異なるため音波613の到達する時間が異なる。

0083

子機603は、情報処理装置で、例えば携帯電話装置が好ましい。子機603は、電波受信機611を備え、1つの親機から送信された電波615を受信する。電波615は、音波613を送信した時刻と音波613の周波数と音波613の波形のデータを送信する。

0084

音波613が第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609に到達する時間から親機との距離を求める。それぞれの親機との距離と第1の音波受信機605と第2の音波受信機607と第3の音波受信機609のそれぞれの距離の比から、3次元でレシーバ601の親機からの相対位置が測定できる。親機の絶対位置が識別されていれば、レシーバ601の絶対位置が測定できる。このように、親機が一つであっても、子機の相対位置または絶対位置が測定できる。

0085

本実施の形態を用いて、ヘルメット等に複数の音波受信機を装着し、頭の動きを測定できる。例えば、体調管理、昏倒などを検知できる。一般的な加速度センサと異なり、センサ内のおもりの慣性によるオーバーシュートがないことから、より正確に頭の動きを測定できる。

0086

本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態4と任意に組み合わせることができる。本発明は、1つの親機から、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対値を測定する距離測定システムを提供できる。

0087

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

0088

例えば、子機や親機の数を増減することができる。また、子機として携帯電話装置を例示したが、その他の音波受信機能、電波受信機能を有するモバイル機器であってもよい。

0089

本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。

0090

また、本発明は、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対位置を測定する距離測定システムを提供できる。また、本発明は、子機を親機に変えて被測定物体を変えていく距離測定システムを提供できる。また、本発明は、遮蔽物により音波の届かない子機の位置を測定する距離測定システムを提供できる。

0091

さらに、本発明は、複数の子機の距離を同時に測定する距離測定システムを提供できる。本発明は、1つの親機から、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対値を測定する距離測定システムを提供できる。

0092

さらに、本発明は、携帯電話装置、GPS、NITZ、NTP、ハイレゾ音源等既存の技術を用いることで、技術的に比較的容易に距離または位置を測定する距離測定システムを提供できる。

0093

本発明を使用することで、対象の場所の全子機を俯瞰的に測位するのと同時に周囲の特定の装置をターゲットにして精密に測位できる。そのため、例えば、自立走行ロボット従業員等にこの装置を装着し、ロボット走行しながら周辺の従業員と相互に測距を行うことで従業員の接近に対してロボットが回避行動とることができる。回避行動の代わりに、ロボットが従業員にアラートを出してもよい。そのため、ロボットが従業員と衝突することを回避できる。

0094

本発明は、携帯電話を持った人を探すことができる。例えば、ショッピングセンタなどの広大な場所で、親機が声を出して、子機を探すことで迷子を探すことができる。

0095

101親機
103子機
105 衛星
107音波送信機
109電波送信機
111音波受信機
113電波受信機
115音波
117電波
119GPS信号
301 第1の親機
303 第2の親機
305 第3の親機
307 子機
309 音波送信機
311 電波送信機
313 音波送信機
315 電波送信機
317 音波送信機
319 電波送信機
321 音波受信機
323 電波受信機
325 音波
327 電波
329 音波
331 電波
333 音波
335 電波
401 第1の親機
403 第2の親機
405 第3の親機
407 第1の子機
409 第2の子機
411遮蔽物
413 音波送信機
415 電波送信機
417 音波送信機
419 電波送信機
421 音波送信機
423 電波送信機
425 音波受信機
427 電波受信機
429 音波受信機
431 電波受信機
433 音波
435 電波
437 音波
439 電波
441 音波
443 電波
445 音波
447 電波
501 親機
503 第1の子機
505 第2の子機
507 音波送信機
509 電波送信機
511 音波受信機
513 電波受信機
515 音波受信機
517 電波受信機
519 音波
521 電波
601レシーバ
603 子機
605 第1の音波受信機
607 第2の音波受信機
609 第3の音波受信機
611 電波受信機
613 音波
615 電波

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