CN111226125A - 位置推定装置、空调系统、位置推定方法以及程序 - Google Patents
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Abstract
提供对空间内的声源的位置进行推定的位置推定装置。位置推定装置取得在空间中设置的多个麦克风检测到在空间中发出的声音的各个时刻,根据取得的各个所述时刻,算出多个麦克风中成为基准的一个麦克风检测到声音的时刻与其他各个麦克风检测到的时刻的差即到达时间差,根据决定了预先决定的到达时间差以及给定的声源位置的关系的查找表、和实际上算出的到达时间差,来推定声音的发信号位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种位置推定装置、空调系统、位置推定方法以及程序。本申请主张享有基于在2017年10月16日在日本提出申请的特愿2017-200260号的优先权,并将其内容引用于此。
背景技术
在对办公室等空间进行空气调节的情况下,大多进行控制以使该空间的室温等变得均一。对此,例如提供了一种以用户所存在的区段为对象进行室温等的空调控制的方法。在进行这样的控制的情况下,空调系统需要准确地推定用户所存在的位置。以往,在位置的推定方法中,提供了各种方法。。
例如,已知一种通过从位置已知的四个GPS卫星接收到的电波的到达时间,来推定接收机的位置的方法。这里,设四个卫星的坐标分别为(A1、B1、C1)、(A2、B2、C2)、(A3、B3、C3)、(A4、B4、C4),设接收机的位置的坐标为(x、y、z),设接收机的时间的偏差为d、并设电波的速度为光速c,则得到以下的联立方程式。
f1=(x-A1)2+(y-B1)2+(z-C1)2-(c(t1-d))2=0
f2=(x-A2)2+(y-B2)2+(z-C2)2-(c(t2-d))2=0
f3=(x-A3)2+(y-B3)2+(z-C3)2-(c(t3-d))2=0
f4=(x-A4)2+(y-B4)2+(z-C4)2-(c(t4-d))2=0
接收机的位置通过对该方程式进行求解而得到,然而,一般而言,大多使用牛顿-拉夫逊法等近似计算来求取该方程式的解。该近似计算处理负荷高,若想要将同样的计算应用于空调机的控制,则可能会超出空调机中能够搭载的计算机的性能。此外,在通过近似计算来导出解的情况下,有时会由于搜索的初始值而导致陷于局部解。
此外,专利文献1中记载了一种为了进行基于人形机器人与人类的对话的沟通,对声音发出的方向进行推定的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2016-537622号公报
发明内容
发明要解决的课题
寻求一种在搭载于空调机的计算机中也能够合理地处理的计算负荷,不会陷入局部解,而能够推定用户所在的位置的方法。
本发明提供一种能够解决上述课题的位置推定装置、空调系统、位置推定方法以及程序。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方式,位置推定装置具备:时刻信息取得部,其取得在空间中设置的多个麦克风检测到在所述空间中发出的声音的各个时刻;到达时间差算出部,其根据取得的各个所述时刻,算出多个所述麦克风中成为基准的一个所述麦克风检测到所述声音的时刻与其他各个麦克风检测到的时刻的差即到达时间差;以及位置推定部,其根据决定了预先决定的所述到达时间差以及给定的声源位置的关系的查找表、和实际上所述到达时间差算出部所算出的所述到达时间差,来推定所述声音的发信号位置。
根据本发明的一个方式,所述位置推定装置将所述到达时间差算出部所算出的所述到达时间差与基于所述查找表的所述到达时间差的差成为最小时的、基于所述查找表的所述声源位置,推定为所述声音的发信号位置。
根据本发明的一个方式,在所述查找表中记录有在以配置了多个所述麦克风的位置的重心为原点的坐标系中表示的所述声源位置与所述到达时间差的关系。
根据本发明的一个方式,在所述查找表中记录有与配置了所述麦克风的空间的环境条件对应的所述到达时间差以及所述声源位置的关系。
根据本发明的一个方式,所述空间的环境条件是温度、湿度以及气压中的至少一者。
根据本发明的一个方式,在所述查找表中记录了给定的温度下的所述到达时间差以及所述声源位置的关系,所述位置推定部根据实际的温度来修正基于所述查找表的所述到达时间差,并根据修正后的所述查找表和所述到达时间差算出部所算出的所述到达时间差,来推定所述声音的发信号位置。
根据本发明的一个方式,所述位置推定装置还具备:地图信息生成部,其根据所述位置推定部针对一边在所述空间的内部移动一边发出的所述声音而推定出的所述声音的发信号位置,来生成表示所述空间的形状的地图信息。
根据本发明的一个方式,空调系统具备上述的位置推定装置,并以所述位置推定装置所推定出的所述声音的发信号位置为对象来进行空气调节。
根据本发明的一个方式,位置推定方法具有如下步骤:取得在空间中设置的多个麦克风检测到在所述空间中发出的声音的各个时刻的步骤;根据取得的各个所述时刻,算出多个所述麦克风中成为基准的一个所述麦克风检测到所述声音的时刻与其他各个麦克风检测到的时刻的差即到达时间差的步骤;以及根据决定了预先决定的所述到达时间差以及给定的声源位置的关系的查找表、和实际上在算出所述到达时间差的步骤中算出的所述到达时间差,来推定所述声音的发信号位置的步骤。
根据本发明的一个方式,一种程序,用于使计算机作为如下单元发挥功能:
取得在空间中设置的多个麦克风检测到在所述空间中发出的声音的各个时刻的单元;
根据取得的各个所述时刻,算出多个所述麦克风中成为基准的一个所述麦克风检测到所述声音的时刻与其他各个麦克风检测到的时刻的差即到达时间差的单元;以及
根据决定了预先决定的所述到达时间差以及给定的声源位置的关系的查找表、和实际上算出所述到达时间差的单元所算出的所述到达时间差,来推定所述声音的发信号位置的单元。
发明效果
根据上述的位置推定装置、空调系统、位置推定方法以及程序,能够以少的计算负荷来准确地推定位置。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的空调系统的一例的图。
图2是表示本发明的一实施方式的位置推定装置的一例的框图。
图3是表示本发明的一实施方式的麦克风的配置例的图。
图4是说明本发明的一实施方式的到达时间差的第一图。
图5是说明本发明的一实施方式的到达时间差的第二图。
图6是说明本发明的一实施方式的到达时间差的第三图。
图7是表示本发明的一实施方式的LUT的一例的图。
图8是表示本发明的一实施方式的位置推定结果的一例的第一图。
图9是表示本发明的一实施方式的位置推定结果的一例的第二图。
图10是表示本发明的一实施方式的位置推定处理的一例的流程图。
图11是表示本发明的一实施方式的地图信息的一例的图。
图12是表示本发明的一实施方式的地图信息的生成处理的一例的流程图。
图13是表示本发明的一实施方式的位置推定装置的硬件结构的一例的图。
具体实施方式
<实施方式>
以下,参照图1~图13来说明本发明的一实施方式的制冷剂回路。
图1是表示本发明的一实施方式的空调系统的一例的图。
如图示那样,空调系统包含:空调机10、终端装置40、以及麦克风M1~M4。空调机10具备控制装置20。控制装置20控制空调机10的运转。控制装置20具有:控制空调机10以便以空间w的一部分区段为对象来进行空气调节的功能。控制装置20具备位置推定装置30。位置推定装置30根据终端装置40所发出的声音S,来推定发出声音S的位置。控制装置20例如以位置推定装置30所推定出的位置为对象来进行空调控制。终端装置40具有输出给定频率的声音S的功能。终端装置40具有:将对终端装置40所存在的空间w中的区段进行指定的信息K发送给空调机10(控制装置20)的功能。终端装置40例如是智能手机等信息处理装置。或者,终端装置40也可以由输出声音的装置、和输出信息k的装置这两台而构成。麦克风M1~M4对终端装置40发出的声音进行检测。
位置推定装置30根据各个麦克风M1~M4检测到终端装置40所发出的声音S的时刻的差,来推定其声源(终端装置40)的位置,控制装置20将位置推定装置30所推定出的位置作为对象来进行空调控制。
位置推定装置30具有利用声源的位置推定,来生成空间w的地图信息的功能。控制装置20取得对用户针对位置推定装置30所生成的地图信息经由终端装置40而指定出的空间w中的区段进行指定的信息k,并将信息k所指定的区段作为对象来进行空调控制。接下来,说明位置推定装置30的功能。
图2是表示本发明的一实施方式的位置推定装置的一例的框图。
位置推定装置30具备:声音信息取得部31、到达时间差算出部32、位置推定部33、传感器信息取得部34、地图信息生成部35、以及存储部36。
声音信息取得部31分别按麦克风M1~M4取得麦克风M1~M4检测声音S并变换成电信号而得的声音信号。声音信息取得部31将麦克风M1~M4和各麦克风检测到声音S的时刻(声音信息取得部31取得声音信号的时刻)对应起来记录于存储部36。
到达时间差算出部32以麦克风M1~M4中的一个麦克风(例如麦克风M1)为基准,算出成为基准的麦克风M1检测到声音S的时刻与其他三个麦克风M2~M4检测到声音S的时刻的差,也就是,声音S到达麦克风M1的时刻与到达麦克风M2~M4的时刻的时间差(到达时间差)。
位置推定部33根据到达时间差算出部32所算出的到达时间差和存储部36所存储的查找表37(以下,记载为LUT37),来推定声音S发出的位置。LUT37包含规定了麦克风M1~M4中的两个麦克风之间的到达时间差与空间w中的给定的声源位置之间的对应关系的表格。
传感器信息取得部34从温度传感器、湿度传感器、气压传感器取得空间w的温度、湿度、气压的信息。温度传感器、湿度传感器、气压传感器可以由空调机10所具备,也可以设置于空间w。这些传感器不必全部均设置,设置任何一个即可。
地图信息生成部35使用位置推定部33所推定出的位置信息,来生成空间w的地图信息。更具体地,地图信息生成部35使用位置推定部33针对一边使终端装置40沿着空间w的形状移动一边输出的声音S而推定出的位置信息,生成空间w的地图信息。地图信息生成部35还可以作为独立于位置推定装置30的装置来设置。
存储部36存储LUT37、位置推定部33所推定出的终端装置40的位置信息、和地图信息生成部35所生成的地图信息等。存储部36可以是位置推定装置30所具备的存储装置,也可以是外部(例如,数据中心等)的存储装置。
接下来,使用图3~图9,说明本实施方式的位置推定方法。
图3是表示本发明的一实施方式的麦克风的配置例的图。
图3中表示麦克风M1~M4的配置例。麦克风M1~M4配置于空间w的顶棚,以使例如各个麦克风M1~M成为以空调机10的出风口的中心为重心的正方形的顶点。
图4是说明本发明的一实施方式的到达时间差的第一图。
图4中表示用于算出到达时间差的坐标系的示例。首先,将四个麦克风M1~M4的重心设为原点o。于是,能够使用相距原点的距离r、和设X轴的正方向为0度时的角度θ,利用极坐标(r、θ)来表示空间w的位置P1。将在某时刻在位置P1(有时记载为声源P1)处终端装置40发出声音S起直到各个麦克风M1、M2、M3、M4检测声音S为止的时间,分别设为Tm1、Tm2、Tm3、Tm4。若声源P1的位置变化,则声源P1与麦克风M1~M4的距离变化,因此,Tm1~Tm4也变化。Tm1~Tm4能够作为r以及θ的函数来表示。图5中示出了该情况。
图5是说明本发明的一实施方式的到达时间差的第二图。
图5是分别按距离r示出了角度θ与Tm1~Tm4的关系的图表。例如,左上端的图表是示出了当相距麦克风M1~M4的重心的距离r为0.5m时的角度θ与Tm1~Tm4的关系的图表。到达时间Tm1~Tm4对应于伴随角度θ的变化的麦克风M1~M4与声源P1的距离的变化而如图示那样地变化。关于其他表格也是同样的。例如,右下端的图表是示出了当相距麦克风M1~M4的重心的距离r为3m时的角度θ与Tm1~Tm4的关系的图表。与左上端的图表(距离r=0.5m)相比,以距离隔开的量,整体上到达时间变长。
当设麦克风M1为基准麦克风,并设麦克风M1检测声音c的时刻为基准(时刻=0)时,其他各个麦克风M2~M4检测声音c的时刻(到达时间差)为以下。也就是说,麦克风M2的到达时间差(ΔT21)是Tm2-Tm1,麦克风M3的到达时间差(ΔT31)是Tm3-Tm1,麦克风M4的到达时间差(ΔT41)是Tm4-Tm1。若声源P1的位置变化,则声源P1与各个麦克风M1~M4的距离变化,因此,ΔT21、ΔT31、ΔT41也变化。也就是说,ΔT21、ΔT31、ΔT41能够表示为r以及θ的函数。图6中示出了该情况。
图6是说明本发明的一实施方式的到达时间差的第三图。
图6是分别按到达时间差ΔT21、ΔT31、ΔT41示出了按每个距离r表示角度θ与到达时间差的关系的图表的图。例如,左端的图表示出了针对到达时间差ΔT21,当距离r=0.5m、1m、2m时的到达时间差与角度θ的关系。对应于声音S的声源P1的位置与麦克风M1以及麦克风M2的位置关系的变化,到达时间如图示那样而变化。针对其他图表也是同样的。
在图5、图6中例示的图表例如是通过根据声速与距离与到达时间的关系(d=ct,d是距离、c是声速,t是到达时间)进行计算而生成的。声速通过温度而变化,因此,还可以按每个给定温度来准备图5、图6的图表。图6中例示的到达时间差ΔT21、ΔT31、ΔT41的图表是预先准备的,实际上如果在空间w的某位置P1发出声音S,则能够根据针对该声音S测量出的ΔT21m、ΔT31m、ΔT41m,来推定声源P1的位置。例如,如果到达时间差ΔT21m是2000μs,则能够从左端的图表推定为声源P1的位置信息是由r=0.5m、θ=240度表示的位置。如果到达时间差ΔT21m是0μs,则声源P1的位置是由r=0.5m、1m、2m的任一个,且θ=0度或180度表示的位置。由于候补有多个,因此能够根据ΔT31m、ΔT41m来倒查剩余的两个图表,推定声源P1的位置。也就是说,针对ΔT21m、ΔT31m、ΔT41m,倒查对应的图表而得到的位置信息(坐标信息)的候补中一致的,是声源P1的推定位置。
如果按每个温度准备了到达时间差Δ21等的图表,则通过参照与空间w的室温对应的到达时间差Δ21等的图表来进行倒查,能够推定更准确的声源的位置。
为了说明的方便,设为利用平面的极坐标(图4)表示声源P1的位置来进行说明,然而,若能够以麦克风数量为四个以上,且到达时间差的图表为三个以上来准备,则能够推定声源P1在三维中的位置。例如,若设想办公室等坐着进行业务的空间w,并能够固定空调对象的高度方向,则仅推定二维的位置即可。该情况下,麦克风的数量最低限存在3个即可,若到达时间差的图表能够准备两个以上,则能够进行声源P1的位置推定。
以数据表格的形式表示图6中例示的图表而得的图表是查找表。图7中示出了以二维坐标表示声源位置时的LUT37的一例。
图7是表示本发明的一实施方式的LUT的一例的图。
图6中例示的是利用极坐标表示声源P1的位置而得的图表,与此相对地,图7的LUT37是规定了利用直角坐标表示声源P1的位置时的X、Y坐标与到达时间差Δ21的关系的表格。LUT37的各列对应于以图4中例示的麦克风M1~M4的重心为原点的直角坐标中的X坐标值,各行对应于Y坐标值。表格的各单元格中记载了当声源P1存在于表示对应的行和列的坐标位置时的到达时间Δt21的值。该表格能够按照以下那样的顺序来生成。(1)例如,在X=[-10、10]、Y=[-10、10][m]的范围内,将空间分割为格子状。格子的间隔根据空间w的大小来任意决定。(2)接着,计算从各格子点(x、y)发出声音时的到达各麦克风Mi(i=1~4)的到达时间ti。这里,当将格子点与各麦克风Mi的距离设为di,将声速设为c,则到达时间ti=di/c。(3)接着,计算以麦克风M1为基准的ΔT21、ΔT31、ΔT41,生成ΔT21(x、y)、ΔT31(x、y)、ΔT41(x、y)的地图。图7的LUT是如这样生成的表格的一例。
能够使用与图6的图表同样地在表格中包含Z轴(高度方向)的项目,并定义了声源位置的三维坐标与到达时间差Δt21的关系的LUT37。图7的表格记录于存储部36。与图示的同样地,与到达时间差ΔT31、到达时间差ΔT41对应的LUT37也记录于存储部36。还可以将关于按每个温度在各个温度下的到达时间差ΔT21~ΔT41的LUT37记录于存储部36。关于湿度、气压也是同样的。
例如,在测量的到达时间差Δt21m的值是2131.6的情况下,位置推定部33参照LUT37将声源的位置推定为(10、10)。位置推定部33同样地使用测量出的到达时间差ΔT31m的值和与到达时间差ΔT31相关的LUT37、测量出的到达时间差ΔT41m的值和与到达时间差ΔT41相关的LUT37,算出声源P1的坐标信息。关于未在LUT37登记的到达时间差,通过线性插补、外插等,算出对应的坐标信息。若使用与各麦克风间的到达时间差对应的LUT37而算出的多个坐标信息一致,则位置推定部33将该坐标所表示的位置推定为声源P1的位置。或者,位置推定部33还可以算出根据LUT37而得的多个坐标信息的平均,将该坐标所表示的位置设为声音S的声源P1的位置。
此外,例如,位置推定部33还可以算出通过下式(1)定义的到达时间差的实测值与LUT37中登记的到达时间差的误差量εRMS成为最小的坐标(x、y),将该坐标(x、y)推定为声源P1的位置信息。
[式1]
这里,ΔT21m、ΔT31m、ΔT41m是到达时间差的实测值,ΔT21(x、y)、ΔT31(x、y)、ΔT41(x、y)是在LUT37中登记的到达时间差的值,或者通过插补、外插而算出的到达时间差的值。式(1)的最小值能够通过局部搜索法、最速下降法、最小二乗法等高效地算出。
在LUT37中,还可以规定有极坐标与到达时间差的对应关系。
接下来,表示通过本实施方式的位置推定方法推定声源P1的位置而得的结果的示例。
图8是表示本发明的一实施方式的位置推定结果的一例的第一图。
设声源P1的真实位置的XYZ坐标是(1,3,3)。图中示出了省略了高度方向(Z轴)的麦克风M1~M4与声源P1的位置关系。基于本实施方式的位置推定方法的声源P1的坐标的推定结果是(1,3,3)。另一方面,若使用以往的通过牛顿-拉夫逊法算出四个联立方程式的解的方法,则坐标的推定结果是(1,3,3)。通过该推定结果,进行使用了本实施方式的到达时间差ΔT21~ΔT41和LUT37的位置推定,由此,能够确认能够一边降低计算负荷,一边准确地推定声源P1的真实位置。
图9是表示本发明的一实施方式的位置推定结果的一例的第二图。
设声源P1的真实位置的XYZ坐标是(0,5,3)。基于本实施方式的位置推定方法的声源P1的坐标的推定结果是(0,5,3)。另一方面,若使用以往的通过牛顿-拉夫逊法算出四个联立方程式的解的方法,则坐标的推定结果是(0,-6.9,-2.6)。图中利用圆圈表示基于以往方法的解。在如该例那样在位于与两个麦克风(M1以及M3、M2以及M4)等距离的位置有声源P1的情况下,声源P1的位置成为奇异点,若使用以往方法则无法正确地进行位置推定。与此相对地,根据本实施方式的位置推定方法,能够确认,即使在位于与两个麦克风等距离的位置有声源P1的情况下,也能够准确地推定位置。
接下来,说明本实施方式的位置推定方法的流程。
图10是表示本发明的一实施方式的位置推定方法的一例的流程图。
作为前提,在空间w的顶棚设置有麦克风M1~M4。存储部36中记录有到达时间差ΔT21、ΔT31、ΔT41与声源P1的位置(坐标信息)的对应表格、也就是在图7中例示的LUT37。
用户移动到空间w中的所期望的位置(设为空调对象的区段),操作终端装置40,使给定频率的声音S输出。于是,麦克风M1~M4检测声音S(步骤S11)。声音信息取得部31从各个麦克风M1~M4取得声音信号。声音信息取得部31将从各个麦克风M1~M4取得声音信号的时刻与各麦克风的识别信息对应起来记录于存储部36。接着,到达时间差算出部32算出以基于麦克风M1的声音信号的取得时刻为基准的其他麦克风M2、M3、M4的到达时间差ΔT21m、ΔT31m、ΔT41m(步骤S12)。接着,到达时间差算出部32将算出的实际的到达时间差ΔT21m、ΔT31m、ΔT41m输出给位置推定部33。
接着,到达时间差算出部32参照图7中例示的LUT37(步骤S13),取得与各到达时间差ΔT21m、ΔT31m、ΔT41m对应的(最近的)声源P1的坐标信息的候补值。此时,若LUT37中未登记有与到达时间差ΔT21m等相等的值,则通过插补、外插等来取得声源P1的坐标信息的候补值。接着,位置推定部33根据从LUT37取得的声源P1的坐标信息的候补值,来推定声源P1的位置(步骤S14)。例如,到达时间差算出部32将坐标信息的候补值应用于上述式(1),进而算出误差量εRMS成为最小的坐标(x、y、z),并将该坐标(x、y、z)表示的位置推定为声源P1的位置。或者,到达时间差算出部32还可以算出根据到达时间差ΔT21m从LUT37取得的坐标信息1、根据到达时间差ΔT31m从LUT37取得的坐标信息2、以及根据到达时间差ΔT41m从LUT37取得的坐标信息3的平均,将该值推定为声源P1的位置信息。位置推定部33将推定出的位置信息(坐标信息)记录于存储部36。
在LUT37中,还可以按温度、湿度以及气压中的至少一者的每一个,决定了到达时间差ΔT21~ΔT41和声源位置的坐标信息。该情况下,位置推定部33根据温度、湿度以及气压中的至少一者、和实际的到达时间差ΔT21m等,从LUT37选择与该温度等对应的表格。位置推定部33参照选择出的表格,取得声源P1的坐标信息的候补值。例如,传感器信息取得部34从温度传感器取得空间w的室温,输出给位置推定部33。位置推定部33根据该温度和到达时间差ΔT21m,参照LUT37中针对最近的温度而准备的表格来取得坐标信息。关于到达时间差ΔT31m、ΔT41m,也是同样的。此外,位置推定部33使用式(1)来推定声源P1的位置。
此外,如上述那样,在声速c[m/s]、声源P1与麦克风M1之间的距离即d[m]、到达时间t[s]之间,存在以下关系。
d=c(T)×t
这里,利用温度T的函数,声速c(T)在经验上成立以下关系。
c(T)=331.5+0.6×T[m/s](T[degC]是摄氏温度)
因此,即使并未按各种温度的每一个来准备LUT37,例如,如果准备了在某温度(25degC)下的LUT37,也能够使用传感器信息取得部34所取得的温度,通过上述(段落0036)的(1)~(3)的顺序,算出基于相加了温度的影响量进行修正而得的声速的修正后的到达时间差,并生成与任意的温度对应的表格。
除了温度以外,作为对声速有影响的环境条件,还可以设为,能够进行对气压、湿度的仿真等来算出与气压、湿度对应的声速,并设为能够制作与气压、湿度对应的表格。
根据本实施方式,根据将从声源P1发出的声音到达麦克风M1~M4的时刻的差、从空间w内的各种位置发出声音时该声音到达麦克风M1~M4的时刻的差、和发出声音的位置对应起来的LUT37,能够推定声源P1的准确的位置。本实施方式的基于到着时间差和LUT37的位置推定方法,计算负荷比较低,不存在陷于局部解等问题,能够推定准确的位置,因此,对于空调机10所具备的微型计算机等位置推定装置30也是优选的。
通过具备本实施方式的位置推定装置30,控制装置20能够进行以用户所期望的区段为对象的空调控制。
此外,设为用户持有终端装置40,并设定成以给定的时间间隔输出声音S,由此,即使用户在空间w内移动,控制装置20也能够追随于其移动来变更作为空调对象的区段,因此,用户的满意度提高。若要进行声源P1的三维坐标的推定,则即使在空间w跨越多个楼层的情况下,如果例如用户从一层移动到二层,能够将空调对象区段自动地变更成二层,便利性提高。
此外,还可以设为对位置推定装置30所推定出的位置进行蓄积,并设为根据固定期间的推定结果来进行空调控制。例如,如果空间w的用户处于某位置(例如,有沙发的场所)的时间长,则控制装置20可以设为即使并未从终端装置40输出声音S也进行以该位置为对象的空调控制。例如设为从终端装置40断续地输出声音的设定,蓄积伴随用户的移动的位置信息从而解析用户的移动线路,并推定空间w的进出口的位置。进而,控制装置20还可以根据进出口的推定结果,进行不在推定出的进出口的方向上送风的控制。由此,能够期待省能量的效果。
在上述的实施方式中,设为同时使用麦克风M1~M4的全部,然而,如果麦克风有三个,则能够进行声源P1在平面中的位置的推定。在要进行平面上的位置推定的情况下,还可以设为仅使用麦克风M1~M3来进行位置推定,当某一个麦克风发生了故障时使用剩余的麦克风。或者,还可以设为每次从四个麦克风中选择任意的三个麦克风,通过选择出的麦克风来进行位置推定。
此外,当要进行在平面中的位置推定的情况下,还可以针对一次的声源P1的位置推定,进行:使用麦克风M1、M2、M3的推定、使用麦克风M1、M3、M4的推定、使用麦克风M1、M2、M4的推定、以及使用麦克风M2、M3、M4的推定这四次位置推定处理,将四次的推定结果的平均决定为最终的声源P1的位置。
在上述实施方式中,设为将声音S从终端装置40输出,然而,还可以设为,预先登记用户的声音,位置推定装置30推定用户的声音发出的位置,控制装置20对该推定位置进行空调控制。
<地图信息的生成>
接下来,说明使用由到此为止说明的方法的推定出的位置信息来生成地图信息,并在空调控制中利用该地图信息的方法。例如,在空调机10的安装时进行安装作业的员工在从未图示的终端装置40a输出声音Sa的同时,沿着空间w的内墙壁移动。位置推定装置30以给定的周期取得麦克风M1~M4输出的声音信号,并推定该位置信息。地图信息生成部35将这些位置信息所表示的点连结,生成表示空间w的形状的地图信息。地图信息是模拟空间w的内侧形状的二维或三维的图。图11中表示地图信息的一例。
图11是表示本发明的一实施方式的地图信息的一例的图。
地图信息生成部35使用在存储部36中记录的坐标信息,生成图11中例示的地图信息G。进而,地图信息生成部35还可以例如以空调机10能够区分地进行空调控制的大小的单位区域,对地图信息G的内侧区域进行分割。图11的各单元格(E11等)是分割后的单位区域。地图信息生成部35将地图信息G记录于存储部36。
例如通过控制装置20将地图信息G发送给空间w的用户所有的终端装置40,并显示于终端装置40的显示画面。于是,用户从终端装置40的显示画面选择所期望的区段(例如,图11的P2)。于是,终端装置40将包含P2的区段的识别信息E33(信息k)发送给控制装置20。于是,控制装置20进行以E33所表示的区段为对象的空调控制。
图12是表示本发明的一实施方式的地图信息的生成处理的一例的流程图。作为前提,安装员工在空间w中沿着墙壁在一个方向上移动。首先,进行空调机10的安装作业的员工移动到空间w内的给定位置,操作终端装置40a,使从终端装置40a输出声音Sa(步骤S21)。麦克风M1~M4检测声音Sa(步骤S22),并将声音信号输出给位置推定装置30。在位置推定装置30中,声音信息取得部31取得声音信号。此外,位置推定部33通过图10的流程图中说明的处理,推定终端装置40a发出声音Sa的声源的位置(步骤S23)。位置推定部33将推定出的声源的位置信息与检测到声音Sa的时刻对应起来记录于存储部36(步骤S24)。接着,地图信息生成部35判定是否已经针对全部位置记录了位置信息(步骤S25)。例如,如果安装员工对终端装置40进行表示空间w的测量结束了的操作,则终端装置40a将测定完结信号发送给位置推定装置30。地图信息生成部35若取得测定完结信号,则判定为已经针对全部位置记录了位置信息。在并未记录全部的位置信息的情况下(步骤S25:否),重复进行从步骤S21起的处理。在已经记录全部的位置信息的情况下(步骤S25:是),地图信息生成部35将存储部36中记录的位置信息按照对应于位置信息而记录的时刻顺序进行连结,生成表示空间w的形状的地图信息(步骤S26)。
若应用本实施方式的位置推定方法,则能够生成空间w的地图信息,该地图信息能够用于作为空调控制的对象的区段的选择。地图信息生成部35所生成的地图信息还可以是表示空间w的立体形状的三维地图信息。
图13是表示本发明的一实施方式的位置推定装置的硬件结构的一例的图。
计算机900具备:CPU901、主存储装置902、辅助存储装置903、接口904。
上述位置推定装置30具备计算机900。并且,上述的各处理部的动作以程序的形式存储于辅助存储装置903。CPU901将程序从辅助存储装置903读出并在主存储装置902中展开,并按照该程序执行上述处理。CPU901按照程序在主存储装置902中确保与上述的存储部36对应的存储区域。
在至少一个实施方式中,辅助存储装置903是非易失性有形媒体的一例。作为非易失性有形媒体的其他例,列举经由接口904而连接的磁盘、光磁盘、光盘、半导体存储器等。还可以是,在将该程序通过通信线路发布给计算机900的情况下,接收到发布的计算机900将该程序在主存储装置902中展开,并执行上述处理。
上述的位置推定装置30中的各处理的过程以程序的形式存储于计算机可读取的记录媒体,位置推定装置30的计算机读出该程序并执行,由此,来进行上述处理。这里,所谓计算机可读取的记录媒体是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。还可以设为,通过通信线路将该计算机程序发布给计算机,接收到该发布的计算机执行该程序。
上述程序还可以是用于实现前述的功能的一部分的程序。此外,还可以是通过与计算机系统中已经记录的程序的组合来实现前述功能的所谓的差分文件(差分程序)。位置推定装置30可以由1台计算机构成,也可以由以能够通信的方式连接的多个计算机构成。
另外,在不脱离本发明的要旨的范围内,能够适当将上述实施方式中的结构要素替换成周知的结构要素。该发明的技术范围并不受限于上述实施方式,在不脱离本发明的要旨的范围内能够添加各种变更。声音信息取得部31是时刻信息取得部的一例。声源P1的位置是发信号位置的一例。
产业上的可利用性
根据上述的位置推定装置、空调系统、位置推定方法以及程序,能够以少的计算负荷来准确地推定位置。
符号说明
10 空调机
20 控制装置
30 位置推定装置
31 声音信息取得部
32 到达时间差算出部
33 位置推定部
34 传感器信息取得部
35 地图信息生成部
36 存储部
37 LUT(查找表)
40 终端装置
M1、M2、M3、M4 麦克风
w 空间
s 声音
900 计算机
901 CPU
902 主存储装置
903 辅助存储装置
904 接口。
Claims (10)
1.一种位置推定装置,其中,
具备:
时刻信息取得部,其取得在空间中设置的多个麦克风检测到在所述空间中发出的声音的各个时刻;
到达时间差算出部,其根据取得的各个所述时刻,算出多个所述麦克风中成为基准的一个所述麦克风检测到所述声音的时刻与其他各个麦克风检测到的时刻的差即到达时间差;以及
位置推定部,其根据决定了预先决定的所述到达时间差以及给定的声源位置的关系的查找表、和实际上所述到达时间差算出部所算出的所述到达时间差,来推定所述声音的发信号位置。
2.根据权利要求1所述的位置推定装置,其中,
所述位置推定部将所述到达时间差算出部所算出的所述到达时间差与基于所述查找表的所述到达时间差的差成为最小时的、基于所述查找表的所述声源位置,推定为所述声音的发信号位置。
3.根据权利要求1或2所述的位置推定装置,其中,
在所述查找表中记录有在以配置了多个所述麦克风的位置的重心为原点的坐标系中表示的所述声源位置与所述到达时间差的关系。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的位置推定装置,其中,
在所述查找表中记录有与配置了所述麦克风的空间的环境条件对应的所述到达时间差以及所述声源位置的关系。
5.根据权利要求4所述的位置推定装置,其中,
所述空间的环境条件是温度、湿度以及气压中的至少一者。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的位置推定装置,其中,
在所述查找表中记录了给定的温度下的所述到达时间差以及所述声源位置的关系,
所述位置推定部根据实际的温度来修正基于所述查找表的所述到达时间差,并根据修正后的所述查找表和所述到达时间差算出部所算出的所述到达时间差,来推定所述声音的发信号位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的位置推定装置,其中,
所述位置推定装置还具备:
地图信息生成部,其根据所述位置推定部针对一边在所述空间的内部移动一边发出的所述声音而推定出的所述声音的发信号位置,来生成表示所述空间的形状的地图信息。
8.一种空调系统,其中,
所述空调系统具备权利要求1至7中任一项所述的位置推定装置,
以所述位置推定装置所推定出的所述声音的发信号位置为对象来进行空气调节。
9.一种位置推定方法,其中,
具有如下步骤:
取得在空间中设置的多个麦克风检测到在所述空间中发出的声音的各个时刻的步骤;
根据取得的各个所述时刻,算出多个所述麦克风中成为基准的一个所述麦克风检测到所述声音的时刻与其他各个麦克风检测到的时刻的差即到达时间差的步骤;以及
根据决定了预先决定的所述到达时间差以及给定的声源位置的关系的查找表、和实际上在算出所述到达时间差的步骤中算出的所述到达时间差,来推定所述声音的发信号位置的步骤。
10.一种程序,其中,
该程序用于使计算机作为如下单元发挥功能:
取得在空间中设置的多个麦克风检测到在所述空间中发出的声音的各个时刻的单元;
根据取得的各个所述时刻,算出多个所述麦克风中成为基准的一个所述麦克风检测到所述声音的时刻与其他各个麦克风检测到的时刻的差即到达时间差的单元;以及
根据决定了预先决定的所述到达时间差以及给定的声源位置的关系的查找表、和实际上算出所述到达时间差的单元所算出的所述到达时间差,来推定所述声音的发信号位置的单元。
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