JP2002296349A

JP2002296349A - 超音波位置評定システム

Info

Publication number: JP2002296349A
Application number: JP2001104142A
Authority: JP
Inventors: Masao Ogino; 正夫荻野; Toshio Kawaguchi; 利雄川口; Minoru Kidena; 稔貴傳名
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の人員の位置を精度良く評定できる超音
波位置評定システムを提供する。【解決手段】制御装置と第１及び第２室内用センサと
複数の人員用センサとを有する超音波位置評定システム
において、制御装置は、指示信号を出力する指示部と人
員用センサの位置を算出する位置算出部とを有する。第
１室内用センサは、指示信号に基づいて第１位置評定信
号を作成する第１位置評定信号作成部と、超音波を送信
する送信部を有する。人員用センサは、超音波を受信す
る第１受信部と、第１位置評定信号を受信してから一定
の遅延時間経過後に第２位置評定信号を出力する第２位
置評定信号作成部と、超音波を送信する第２送信部とを
有する。第２及び第３室内用センサは、超音波を受信す
る第２及び第３受信部と、指示信号及び第２位置評定信
号に基づいて、人員用センサまでの距離情報を算出する
第１及び第２距離情報算出部とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を用いて室
内にいる人員の位置を評定する超音波位置評定システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】位置評定としては、無線電波による方
式、赤外線による方式、超音波による方式がある。無線
電波による方式では、ＧＰＳ等に代表されるものであ
り、無線電波を用いて、人工衛星と移動局との間の伝搬
遅延時間を測定して、移動体の位置を評定するものであ
る。赤外線による方式は、赤外線を出射して、その反射
波の有無による人の存在の有無を判断するものである。
超音波による方式としては、特開平５−２７２９５６号
公報（文献）がある。文献は、移動体から超音波発信器
により発振し、２つの距離の分かっている超音波受信器
により受信し、距離を測定することにより位置を算出す
る方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
位置評定には次の問題点があった。無線電波による方式
では、無線の伝搬速度が高速であるために、室内では伝
搬遅延時間が極めて小さくなり位置を評定することは困
難であった。赤外線による方式では、人の存在の有無を
測定するものであり、人の位置を評定するものではなか
った。建物内にて人員の位置を精度よく（数１０ｃｍ）
測定するためには、超音波を使用する必要があると考え
られる。しかし、超音波を使用する場合には、超音波の
伝搬減衰が多いこと（最大数１０ｍの距離）及び建物内
は反射波が多く誤差となりやすいことの問題点がある。

【０００４】本発明は上記を鑑みてなされたものであ
り、複数の人員の位置を精度良く評定できる超音波位置
評定システムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図で
ある。図１に示すように、超音波位置評定システムは、
制御装置３、第１室内用センサ４＃１、第２室内用セン
サ４＃２及び複数の人員用センサ５＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）
を有する。制御装置３は、指示部６及び位置算出部７を
有する。第１室内用センサ４＃１は、第１位置評定信号
作成部８、第１送信部９、第２受信部１０＃１及び第１
距離情報算出部１１＃１を有する。第２室内用センサ４
＃２は、第３受信部１０＃２及び第２距離情報算出部１
１＃２を有する。人員用センサ５＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）
は、第１受信部１２＃ｉ、第２位置評定信号作成部１３
＃ｉ及び第２送信部１４＃ｉを有する。第１室内用セン
サ４＃１及び第２室内用センサ４＃２は室内２に配置さ
れる。

【０００６】人員用センサ５＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の位置
を算出するとき、指示部６は、位置算出の開始を指示す
る指示信号を作成する。第１位置評定信号作成部８は、
指示信号を受信すると、第１位置評定信号を作成する。
第１送信部９は、第１位置評定信号に基づいて超音波を
送信する。第１受信部１２＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、超音
波を受信する。第２位置評定信号作成部１３＃ｉ（ｉ＝
１〜ｎ）は、第１位置評定信号を受信すると、それぞれ
異なる一定時間経過後に第２位置評定信号を出力する。
この時間は、複数の人員用センサ５＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）
から送出される第２位置評定信号の直接波が互いに重な
らないように人員用センサ毎に異なる時間を設定する。
又、更に以前に送出された第１位置評定信号及び第２位
置評定信号の反射波と重ならないように更に十分時間を
あけて設定される。第２送信部１４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）
は、第２位置評定信号に基づいて超音波を送信する。

【０００７】第２及び第３受信部１０＃ｉ（ｉ＝１，
２）は超音波を受信する。第１及び第２距離情報算出部
１１＃ｉ（ｉ＝１，２）は、第２及び第３受信部１０＃
ｉ（ｉ＝１，２）が受信した超音波が第２位置評定信号
であるとき、指示信号及び第２位置評定信号に基づい
て、第２位置評定信号を送信した人員用センサ５＃ｉま
での距離情報を算出する。このとき、上記のように人員
用センサ毎に異なる一定時間経過後に第２位置評定信号
が送信されるので、第２及び第３受信部１０＃ｉ（ｉ＝
１，２）により人員用センサを切り分けて受信可能であ
る。位置算出部７は、距離情報及び第１及び第２室内用
センサ４＃ｉ（ｉ＝１，２）の位置情報に基づいて、人
員用センサの位置を算出する。これにより、建物内は反
射波の影響を受けることがなくなり、位置算出の精度が
向上する。

【０００８】

【発明の実施の形態】第１実施形態図２は本発明の第１実施形態による超音波位置評定シス
テムを示す図である。図２に示すように、位置評定シス
テムは、位置算出部２０、複数の室内用センサ２２＃Ａ
〜２２＃Ｃ及び複数の人員用センサ２４＃ｉ（ｉ＝１〜
ｎ）を具備する。室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃Ｃは、
室内２６の特定の場所、例えば、天井２８に配設され
る。天井２８に配設するのは、鉛直方向にｚ軸、鉛直方
向に垂直な平面上にｘ，ｙ軸を取ると、天井２８に配置
された室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃Ｃのｚ座標が一定
となり、人員用センサ２４＃ｉの位置評定計算より得ら
れる解集合から解の範囲の判断が簡単になることからで
ある。例えば、天井面をｚ＝０、天井面から下方を正の
方向とすると、解の範囲は、ｚ＞０に制限される。人員
用センサ２４＃ｉは、ヘルメットや隊員の肩などに配設
されることにより、室内２６にいる隊員により移動され
る。室内センサ２２＃Ａ〜＃Ｃは、他にも同一平面上の
壁面等に取り付けることによっても、上記と同様に人員
用センサ２４＃ｉの位置評定計算より得られる解集合か
ら解の範囲を制限することができる。

【０００９】位置算出部２０は、次の機能を有する。
室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃Ｃに位置評定の開始を指
示する制御信号を信号線２１＃Ａ〜２１＃Ｃに出力す
る。室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃Ｃからの各人員用
センサ２４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の距離データを受信し、
距離データ、室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃Ｃの設置位
置に基づいて、人員用センサ２４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の
位置を算出する。算出した人員用センサ２４＃ｉの位
置をディスプレイ等の表示装置に表示する。

【００１０】図３は、図２中の位置算出部２０の構成図
である。図３に示すように、位置算出部２０は、制御部
２９、通信インタフェース部３０、ＣＰＵ３２、メモリ
３４及び表示装置３８を有する。制御部２９は、室内用
センサ２２＃Ａ〜２２＃Ｃに位置評定の開始を指示する
制御信号を一定周期で出力すると共に制御信号を出力し
た旨の情報をＣＰＵ３２に出力する。制御信号は、例え
ば、信号線２３をアサートすることにより出力する。一
定周期は、制御信号に基づいて人員用センサ２４＃ｉ
（ｉ＝１〜ｎ）を所持する隊員の位置が評定されること
から、制御信号を出力してから全隊員の距離データを取
得するまでに要する時間よりも大きく且つ隊員が移動し
た軌跡が把握できる時間内、例えば、約１秒とする。通
信インタフェース部３０は、信号線２１＃Ａ〜２１＃Ｃ
から距離データを受信して、ＣＰＵ３２に出力する。

【００１１】ＣＰＵ３２は次の機能を有する。通信イ
ンタフェース部３０より室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃
Ｃからの各人員用センサ２４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）につい
ての距離データ及び制御部２９より制御信号が出力され
た旨の情報を入力して、各人員用センサ２４＃ｉ（ｉ＝
１〜ｎ）を所持する隊員の制御信号が出力された時点で
の位置を算出する。

【００１２】図４は位置評定のためのデータを示す図で
ある。図５は、三角錐の原理を示す図である。図４に示
すように、人員用センサ２４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の位置
を評定するために、室内用センサ２２＃Ａと室内用セン
サ２２＃Ｂ間の距離ｄ01、室内用センサ２２＃Ｂと室内
用センサ２２＃Ｃ間の距離ｄ02、室内用センサ２２＃Ａ
と室内用センサ２２＃Ｃ間の距離ｄ03、室内用センサ２
２＃Ａと人員用センサ２４＃ｉの距離ｄAi、室内用セン
サ２２＃Ｂと人員用センサ２４＃ｉの距離ｄBi、室内用
センサ２２＃Ｃと人員用センサ２４＃ｉの距離ｄCiとす
る。距離データ１〜３は、距離ｄAi，ｄBi，ｄCiが算出
可能な測定データである。図５に示すように、点Ａ，
Ｂ，Ｃに室内センサ２２＃Ａ，２２＃Ｂ，２２＃Ｃ、点
Ｄに人員用センサ２４＃ｉが位置しているとすると、
(i)ｄ01，ｄ02，ｄ03は既知、ｄAi，ｄBi，ｄCiは測定
値である。(ii)ｄ03，ｄAi，ｄBiより、三角形ＡＣＤの
形が求まる。(iii)ｄ02，ｄBi，ｄCiより、三角形ＢＣ
Ｄの形が求まる。(iv)(ii)，(iii)の三角形よりＤの位
置が求められる。尚、Ｄの天井２８について対称な点も
計算解となるが、例えば、天井２８をｚ＝０、鉛直方向
にｚ軸として、ｚ＞０の条件で解を算出することによ
り、対象外の解を無視する。

【００１３】このように本実施形態では、室内用センサ
を３個設けているが、室内用センサを４個以上又は２個
の場合も位置を算出することは可能である。室内用セン
サを４個以上設ける場合は、次のようにして位置を算出
する。(i)各３個の室内用センサについて、三角錐の原
理を用いて人員用センサＤの位置を算出する。(ii)得ら
れた人員用センサＤについての複数の位置データから平
均を取る等を行うことにより、人員用センサＤの位置を
算出する。これにより３個の室内用センサの場合よりも
位置算出の精度が向上する。室内用センサを２個設けた
場合は、次のようにして位置を算出する。

【００１４】室内用センサを２個、例えば、室内用セン
サ２２＃Ａ，２１＃Ｂを設けた場合、図５に示すよう
に、ｄ01，ｄAi，dBiより三角形ＡＢＤの形が求まる
が、その解集合は、室内用センサ２２＃Ａ，２１＃Ｂを
結ぶ直線を軸とする垂直な円状となるので、このままで
は、解を特定することはできない。そこで、人員の高さ
を或る値（ｚ：一定）に仮定して、解を算出する。しか
し、人員の高さが一定としたときでも、解が２組出てく
る。そこで、一方の解は、壁の中又は壁の向こう側と存
在するように室内用センサ２２＃Ａ，２１＃Ｂの位置を
選定する。例えば、室内用センサ２２＃Ａ，２１＃Ｂを
天井２８の壁際に配置する。これにより、壁の中又は壁
の向こう側となる解を除外すると、一意的に人員の位置
が選定できる。

【００１５】各人員用センサ２４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）
を所持する隊員の各位置を表示装置３８に出力する。こ
れにより、隊員が移動した軌跡を表示装置３８に表示
し、確認することが可能となっている。メモリ３４は、
ＣＰＵ３２が実行する、位置算出プログラム及びｄ01，
ｄ02，ｄ03等のデータを格納するメインメモリである。
表示装置３８は、各隊員の位置を表示するディスプレイ
である。

【００１６】室内用センサ２２＃Ａは、次の機能を有す
る。位置算出部２０より制御信号を入力して、一定ビ
ットレート（例えば、４Ｋｂｐｓ）の位置評定信号を超
音波より送信する。人員用センサ２４＃ｉより位置評
定信号を受信すると、距離データを算出する。距離デ
ータを信号線２１＃Ａに出力する。位置評定信号は、室
内用センサ２２＃Ａから人員用センサ２４＃ｉ（ｉ＝１
〜ｎ）に対して送信するものと、人員用センサ２４＃ｉ
から室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃Ｃに対して送信する
ものがある。室内用センサ２２＃Ａから送信された位置
評定信号は、人員用センサ２４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）以外
にも他の室内用センサ２２＃Ｂ，２２＃Ｃが受信するこ
とになる。また、人員用センサ２４＃ｉから送信された
位置評定信号は、室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃Ｃ以外
にも他の人員用センサ２４＃ｊ（ｊ≠ｉ）が受信するこ
とになる。よって、位置評定信号を区別する必要があ
る。これはタイミングによって区別することも可能であ
るが制御が複雑になるので信号の内容を別々のものとす
ることによって区別する。前者を室内用位置評定信号、
後者を人員用位置評定信号と呼ぶ。

【００１７】図６は、図２中の室内用センサ２２＃Ａの
構成図である。図６に示すように、室内用センサ２２＃
Ａは、制御部４０、クロック４１、カウンタ４２、温度
センサ４４、発振回路４６、変調回路４８、駆動回路５
０、スピーカ５２、マイク５４、増幅回路５６、復調回
路５８及び波形整形部６０を有する。制御部４０は、次
の機能を有する。位置算出部２０より制御信号を入力
すると、一定ビットレート（例えば、４Ｋｂｐｓ）の室
内用位置評定信号を変調回路４８に出力する。

【００１８】図７は、室内用位置評定信号を示す図であ
る。図７に示すように、室内用位置評定信号は、室内用
位置評定コード及び送信回数識別コードより構成され
る。室内用位置評定コードは、室内用位置評定信号であ
ることを示すためのコードである。送信回数識別コード
は、送信回数を示すコードであり、送信毎にインクリメ
ントされる。人員用センサ２４＃ｉは、室内用位置評定
信号の直接波のみならず反射波も受信することになるが
直接波を既に受信しているとき、その反射波に基づいて
人員用位置評定信号を送信する必要がないので、既に送
信回数識別コードで指示される室内用位置評定信号を受
信しているときは、その室内用位置評定信号について
は、人員用センサ２４＃ｉが処理しないようにする。

【００１９】位置算出部２０より制御信号を入力する
と、カウンタ４２をリセットする。波形整形部６０よ
り人員用位置評定信号が入力されると、温度センサ４４
より温度データ及びカウンタ４２からカウンタ値を入力
して、距離データを算出する。

【００２０】図８は、人員用位置評定信号を示す図であ
る。図８に示すように、人員用位置評定信号は、人員用
位置評定コード及び人員用コードより構成される。人員
用位置評定コードは、人員用位置評定信号であることを
示すコードである。人員用コードは、人員用位置評定信
号を送信した人員用センサ２４＃ｉに固有のコードであ
る。尚、制御が若干複雑になるが、後述するように人員
用位置評定信号は人員用センサ２４＃ｉにより室内用位
置評定信号が受信されてから固有の遅延時間ｔi経過後
に送信されるので、人員用コードではなく、遅延時間ｔ
iに基づいて人員用センサ２４＃ｉを特定することもで
きる。

【００２１】図９は、距離データを示す図である。図９
に示すように、距離データは、人員コード、カウンタ値
及び温度から構成される。人員コードは、人員用位置評
定信号に設定されていたものである。カウンタ値は、人
員用位置評定信号が入力されたときのカウンタ４２の値
である。尚、カウンタ値は、室内用位置評定信号を出力
してから人員用位置評定信号を入力するまでクロック４
１のクロック数である。温度は人員用位置評定信号が入
力されたときの温度センサ４４より計測された温度であ
る。温度を入力するのは、超音波は温度により音速ｖ＝
３３１．５＋０．０６０７（ｔ：温度）の式により変わ
るため伝搬速度の温度補正を行うためである。

【００２２】クロック４１は外部同期した一定周波数の
クロックをカウンタ４２に出力する。クロック周波数
は、人員用センサ２４＃ｉまでの距離が精度良く測定可
能なものであれば良い。カウンタ４２は、制御部４０に
よりリセットされて、クロック４１より出力されるクロ
ックに従ってカウントする。温度センサ４４は、室内用
センサ２２＃Ａの周辺の温度を測定して、制御部４０に
出力する。発振回路４６は、超音波の周波数帯域、例え
ば、４０ＫＨｚで発振する。変調回路４８は、発振回路
４６の出力信号を室内用位置評定信号（約４ＫＨｚ）に
より振幅変調を行う。変調を行うのは、室内用位置評定
信号を超音波の帯域で送信するためである。駆動回路５
０は、変調回路４８により出力に従って、スピーカ５２
を駆動する。

【００２３】スピーカ５２は、駆動回路５０の出力に従
って、超音波の送信波を外部に出力する。この送信波の
包絡線が室内用位置評定信号である。尚、スピーカ５２
は、室内用位置評定信号を送信するときのみ駆動される
が、それ以外は駆動されない。人員用位置評定信号との
衝突を回避するためである。マイク５４は、超音波の受
信波を受信して、増幅回路５６に出力する。増幅回路５
６は、マイク５４の出力信号を増幅する。復調回路５８
は、振幅変調信号の包絡検波を行うことにより、復調を
する。波形整形部６０は、信号をフリップフロック等に
よりラッチして、信号の波形整形を行って、位置評定信
号を制御部４０に出力する。

【００２４】室内用センサ２２＃ｊ（ｊ＝Ｂ，Ｃ）は、
次の機能を有する。人員用センサ２４＃ｉより人員用
位置評定信号を受信すると、距離データを算出する。
距離データを信号線２１＃Ｂ，２１＃Ｃに出力する。

【００２５】図１０は、図２中の室内用センサ２２＃ｊ
（ｊ＝Ｂ，Ｃ）の構成図である。図１０に示すように、
室内用センサ２２＃ｊは、制御部７０、クロック７１、
カウンタ７２、温度センサ７４、マイク７６、増幅回路
７８、復調回路８０及び波形整形部８２を有する。制御
部７０は、次の機能を有する。位置算出部２０より制
御信号を入力すると、カウンタ７２をリセットする。
人員用位置評定信号を入力すると、図９に示した距離デ
ータを算出する。距離データを信号線２１＃ｊ（ｊ＝
Ｂ，ｃ）に出力する。マイク７６、増幅回路７８、復調
回路８０、波形整形部８２は、図中のマイク５４、増幅
回路５６、復調回路５８、波形整形部６０と実質的に同
一である。

【００２６】人員用センサ２４＃ｉは、次の機能を有す
る。室内用位置評定信号を受信する。送信回数識別
コードで指示される室内用位置評定信号を受信済みでな
ければ、室内用位置評定信号を受信してから一定時間ｔ
iだけ遅延して人員用位置評定信号を送信する。遅延時
間ｔiは、人員用センサ２４＃ｉに固有のものであり、
人員用センサ２４＃ｉが送信する人員用位置評定信号が
他の人員用位置評定信号と衝突しないこと及び先に送信
された室内用位置評定信号又は人員用位置評定信号の反
射波が重ならないよう、室内センサ２２＃Ａの位置、室
内２６の大きさ及び超音波の伝搬速度等により決定され
る。送信回数識別コードで指示される室内用位置評定
信号を受信済みならば、何も処理しない。

【００２７】図１１は、人員用センサ２４＃ｉの構成図
である。図１１に示すように、人員用センサ２４＃ｉ
は、マイク９０＃ｉ、増幅回路９２＃ｉ、復調回路９４
＃ｉ、波形整形部９６＃ｉ、制御部９８＃ｉ、遅延回路
１００＃ｉ、発振回路１０２、変調回路１０４＃ｉ、駆
動回路１０６＃ｉ及びスピーカ１０８＃ｉを有する。マ
イク９０＃ｉ、増幅回路９２＃ｉ、復調回路９４＃ｉ、
波形整形部９６＃ｉ、発振回路１０２、変調回路１０４
＃ｉ、駆動回路１０６＃ｉ及びスピーカ１０８＃ｉは、
図６中のものと実質的に同一である。制御部９８＃ｉ
は、次の機能を有する。受信された位置評定信号が室
内用位置評定信号か否かをチェックする。送信回数識
別コードで指示される室内用位置評定信号を受信済みで
なければ、図８に示される人員用位置評定信号を作成し
て、遅延回路１００＃ｉに出力する。送信回数識別コ
ードで指示される室内用位置評定信号を受信済みなら
ば、人員用位置評定信号を作成しない。

【００２８】遅延回路１００＃ｉは、入力された人員用
位置評定信号を一定時間ｔiだけ遅延してから変調回路
１０４＃ｉに出力する遅延回路であり、例えば、一定段
数のシフトレジスタ等により構成される。遅延回路１０
０＃ｉは、遅延時間ｔiに固有の回路とすることもでき
るし、遅延回路１００＃ｉを全て同一の構成とし、外部
からディプスイッチ等によって遅延時間を設定すること
により、遅延時間を決定することもできる。例えば、最
大遅延時間に相当するシフトレジスタ及びシフトレジス
タの各段の出力を外部から遅延時間を指示する選択信号
より選択するセレクタにより構成する。

【００２９】図１２は、室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃
Ｃにおける時間測定のタイムチャートである。図１３
は、位置評定信号のタイムフローを示す図である。図１
４は、人員用センサ２４＃ｉの動作フローチャートであ
る。図１５は、室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃Ｃの時間
測定のフローチャートである。図１６は、位置算出部２
０の位置算出のフローチャートである。以下、これらの
図面を参照して、隊員の位置評定の説明をする。

【００３０】位置算出部２０は、一定周期で時間測定の
開始を指示する制御信号を室内用センサ２２＃Ａ〜２２
＃Ｃに出力する。室内用センサ２２＃Ａは制御信号を受
信すると、図７に示した室内用位置評定信号（４ＫＨ
ｚ）を作成して、変調回路４８に出力すると共にカウン
タ４２をリセットする。カウンタ４２は、図１２に示す
ように、クロック４１に従ってカウント動作を開始す
る。発振回路４６は、常時、超音波の帯域（約４０ＫＨ
ｚ）の信号を出力している。変調回路４８は、発振回路
４６の出力信号を室内用位置評定信号により振幅変調し
て、駆動回路５０に出力する。駆動回路５０は、変調回
路４８の出力に従ってスピーカ５２を駆動する。スピー
カ５２は、駆動回路５０より駆動されて、図１３に示す
ように、室内用位置評定信号Ａ（Ｔ）を示す超音波を送
信する。一方、室内用センサ２２＃Ｂ，２２＃Ｃは、制
御信号を受信すると、カウンタ７２をリセットする。カ
ウンタ７２は、図１２に示すように、クロック７１に従
ってカウント動作を開始する。

【００３１】人員用センサ２４＃ｉは、図１３に示すよ
うに、マイク９０＃ｉより超音波Ａ（Ｒ）を受信する。
増幅回路９２＃ｉは、マイク９０＃ｉの出力信号を増幅
する。復調回路９４＃ｉは、振幅変調された信号を復調
する。波形整形部９６＃ｉは、入力信号を波形して、制
御部９８＃ｉに出力する。制御部９８＃ｉは、図１４中
のステップＳ２において、位置評定コードを検出する。
ステップＳ４において、位置評定コードが室内用位置評
定コードであるか否かを判断する。位置評定コードが室
内用位置評定コードならば、ステップＳ６に進む。位置
評定コードが室内用位置評定コードでなければ、処理を
行わない。ステップＳ６において、送信回数識別コード
検出する。ステップＳ８において、例えば、既に受信し
た送信回数識別コードと比較することにより、送信回数
識別コードを既に受信しているか否かを判断する。既に
送信回数識別コードを受信しているとき、処理を行わな
い。送信回数識別コードを受信していなければ、ステッ
プＳ１０に進む。ステップＳ１０において、図８に示す
人員用位置評定信号を作成して、遅延回路１００＃ｉに
出力する。遅延回路１００＃ｉは、人員用位置評定信号
を一定時間ｔiだけ遅延して、駆動回路１００＃ｉに出
力する。駆動回路１００＃ｉは、スピーカ１０２＃ｉを
駆動する。スピーカ１０２＃ｉは、駆動回路１００＃ｉ
により駆動されて、人員用位置評定信号を出力する。

【００３２】例えば、ｔ1＜ｔ2＜…＜ｔnとすると、図
１３に示すように、ｔ1は、室内用位置評定信号の直接
波Ａ（Ｒ）が受信されてから室内用位置評定信号の反射
波Ａ（Ｒ）’が人員用センサ２４＃１に到達した後に人
員用センサ２４＃１が人員用位置評定信号１（Ｔ）を送
信するまでの時間である。また、ｔi+1（ｉ＝１，２，
３，…）は、室内用位置評定信号の直接波Ａ（Ｒ）が受
信されてから人員用センサ２４＃ｉが送信した人員用位
置評定信号ｉ（Ｔ）の反射波ｉ（Ｒ）’が人員用センサ
２４＃（ｉ＋１）に到達した後に人員用センサ２４＃
（ｉ＋１）が人員用位置評定信号（ｉ＋１）（Ｔ）を送
信するまでの時間である。これにより、人員用位置評定
信号ｉ（Ｔ）が人員用位置評定信号（ｉ−１）（Ｒ）及
びその反射波（ｉ−１）（Ｒ）’／室内用位置評定信号
Ａ（Ｒ）及びその反射波Ａ（Ｒ）’と衝突することがな
い。

【００３３】室内用センサ２２＃Ａ〜２２＃Ｃ中のマイ
ク５４，７６は、各人員用位置評定信号ｉ（Ｒ）を受信
する。増幅回路５６，７８は、マイク５４，７６の出力
信号を増幅する。復調回路５８，８０は、振幅変調され
た入力信号を復調する。波形整形部６０，８２は復調さ
れた信号の波形整形をして、制御部４０，７０に出力す
る。制御部４０，７０は、図１５中のステップＳ２０に
おいて、位置評定コード検出する。ステップＳ２２にお
いて、人員用位置評定コードであるか否かを判断する。
人員用位置評定コードならば、ステップＳ２４に進む。
人員用位置評定コードでなければ、何もせずに終了す
る。ステップＳ２４において、人員用コードを検出す
る。ステップＳ２６において、カウンタ４２，７２のカ
ウント値を取り出す。ステップＳ２８において、温度セ
ンサ４４，７４から温度を取り出す。ステップＳ３０に
おいて、図９に示した距離データを作成する。ステップ
Ｓ３２において、距離データｊを信号線２１＃ｊ（ｊ＝
Ａ，Ｂ，Ｃ）を通して、位置算出部２０に送信する。

【００３４】位置算出部２０中の通信インタフェース部
３０は、信号線２１＃ｊ（ｊ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）より距離デ
ータｊ（ｊ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）を受信して、ＣＰＵ３２に出
力する。ＣＰＵ３２は、図１６中のステップＳ４０にお
いて、各人員用センサ２４＃ｉについての距離データｊ
（ｊ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）を取得する。ステップＳ４２におい
て、距離データＡ中のカウント値及び温度から次のよう
にして室内用センサ２２＃Ａと人員用センサ２４＃ｉと
の間の距離ｄAiを算出する。

【００３５】室内用センサ２２＃Ａから室内用位置評定
信号が送信されてから人員用センサ２４＃ｉからの人員
用位置評定信号を室内用センサ２２＃Ａが受信するまで
の時間をＴAi、室内用センサ２２＃Ａと人員用センサ２
４＃ｉとの間の距離ｄAi、人員用センサ２４＃ｉにおけ
る固定遅延時間をｔiとすると、次式（１）〜（３）が
成り立つ。

【００３６】ＴAi＝カウント値×クロック周波数・・・（１）ＴAi＝ｄAi／ｖ＋ｔi＋ｄAi／ｖ・・・（２）ｖ＝３３１．５＋０．００６０７ｔ（ｔ：温度）・・・（３）ｔiは既知、ＴAi，ｖは測定値なので、ｄAiが得られ
る。

【００３７】ステップＳ４４において、距離データＢ中
のカウント値及び温度から次のようにして室内用センサ
２２＃Ｂと人員用センサ２４＃ｉとの間の距離ｄBiを算
出する。(i)室内用センサ２２＃Ａから室内用位置評定
信号が送信されてから人員用センサ２４＃ｉからの人員
用位置評定信号を室内用センサ２２＃Ｂが受信するまで
の時間をＴBi、室内用センサ２２＃Ｂと人員用センサ２
４＃ｉとの間の距離ｄBi、人員用センサ２４＃ｉにおけ
る固定遅延時間をｔiとすると、次式（４）〜（６）が
成り立つ。

【００３８】ＴBi＝カウント値×クロック周波数・・・（４）ＴBi＝ｄAi／ｖ＋ｔi＋ｄBi／ｖ・・・（５）ｖ＝３３１．５＋０．００６０７ｔ（ｔ：温度）・・・（６）ｔiは既知、ＴBi，ｖは測定値、ｄAiは算出値なので、
ｄBiが得られる。

【００３９】ステップＳ４６において、距離データＣ中
のカウント値及び温度から次のようにして室内用センサ
２２＃Ｃと人員用センサ２４＃ｉとの間の距離ｄCiを算
出する。(i)室内用センサ２２＃Ａから室内用位置評定
信号が送信されてから人員用センサ２４＃ｉからの人員
用位置評定信号を室内用センサ２２＃Ｃが受信するまで
の時間をＴCi、室内用センサ２２＃Ｃと人員用センサ２
４＃ｉとの間の距離ｄCi、人員用センサ２４＃ｉにおけ
る固定遅延時間をｔiとすると、次式（７）〜（９）が
成り立つ。

【００４０】ＴCi＝カウント値×クロック周波数・・・（７）ＴCi＝ｄAi／ｖ＋ｔi＋ｄCi／ｖ・・・（８）ｖ＝３３１．５＋０．００６０７ｔ（ｔ：温度）・・・（９）ｔiは既知、ＴCi，ｖは測定値、ｄAiは算出値なので、
ｄCiが得られる。

【００４１】ステップＳ４８において、室内用センサ２
２＃Ａ，２１＃Ｂ，２２＃Ｃ間の距離ｄ01，ｄ02，ｄ03
及び室内用センサ２２＃Ａ，２１＃Ｂ，２２＃Ｃと人員
用センサ２４＃ｉとの間の距離ｄAi，ｄBi，ｄCiを元
に、図５に示した三角錐の原理より人員用センサ２４＃
ｉの位置（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する。尚、天井２８の上
方にも解が得られるが、この解は無視する。ステップＳ
５０において、人員用センサ２４＃ｉの位置（ｘ，ｙ，
ｚ）をメモリ３４に記録する。ステップＳ５２におい
て、人員用センサ２４＃ｉの位置（ｘ，ｙ，ｚ）を表示
装置３８に表示する。ステップＳ５４において、位置が
未算出の人員用センサが有るか否かを判断する。未算出
の人員用センサが有れば、ステップＳ４０に進む。未算
出の人員用センサが無ければ、終了する。上記人員用セ
ンサ２４＃ｉの位置データが周期的（例えば、１秒）に
得られる。変調信号の有無による誤差は概略次のように
なる。変調信号を４ＫＨｚ、音波の伝搬速度を３４０ｍ
／ｓとすると、誤差＝３４０ｍ／４０００Ｈｚ＝０．０８５ｍ＝８．５
ｃｍ即ち、パルスの有無による８．５ｃｍの誤差となる。こ
の誤差は装置のハード上の遅延誤差は４ＫＨｚの変調波
の１サイクルの時間（２５０μｓ）に対して十分無視で
きる範囲である。変調波の中の位置評定コードの有無を
検出することにより、パルスの立ち上がり、又は波形の
乱れ等の影響をなくすことができる。

【００４２】以上説明した実施形態によれば、位置評定
信号の反射波及び直接波が互いに重ならないように遅延
時間を設定して人員用位置評定信号を送信するので、室
内用センサが誤りなく人員用位置評定信号を受信するこ
とができ、建物内のどの場所に人員が位置しているかを
精度良く測定し、パソコン等にリアルタイムに表示でき
るため、各個人の動き及び全体との関連の位置等が分か
り訓練上の効果が大きい。

【００４３】第２実施形態図１７は本発明の第２実施形態による超音波による位置
評定システムを示す図である。本実施形態は、超音波の
伝搬減衰が大きい（最大数１０ｍの距離）ことから、室
内１２６が比較的広い場合、位置評定信号を送信する室
内用センサが１個では、位置評定信号を受信できない場
所が発生することもあるので、位置評定信号を送信する
室内用センサを複数個としている。図１７に示すよう
に、超音波位置評定システムは、位置算出部１２０、複
数の室内用センサ１２２＃Ａ〜２２＃Ｆ及び複数の人員
用センサ１２４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を具備する。室内用
センサ１２１＃Ａ〜２１＃Ｆのうち複数個の室内用セン
サが室内用位置評定信号を送信する。ここでは、室内用
センサ１２２＃Ａ，１２２＃Ｄが室内用位置評定信号を
送信する。受信範囲を最大とするべく、室内用センサ１
２２＃Ａ，１２２＃Ｄの位置は、例えば、室内１２６を
２つに分割したとき、それぞれの中央に配置する。

【００４４】残りの室内用センサ１２２＃Ｂ，１２２＃
Ｃ，１２２＃Ｅ，１２２＃Ｆは、位置測定のためのもの
であり、三角錐の原理を利用する場合は、３個の室内用
センサが任意の場所に位置する人員用センサ１２４＃ｉ
から送信された人員用位置評定信号を受信できれば良い
が、ここでは、室内１２６を２つのゾーンＺ１，Ｚ２に
分割して、各ゾーンＺ１，Ｚ２に３個の室内用センサを
配置して、各ゾーンについて三角錐の原理を適用するこ
とにより人員用センサ１２４＃ｉの位置を算出するよう
にしている。例えば、ゾーンＺ１は、室内用センサ１２
２＃Ａが位置するゾーンであり、ゾーンＺ１には、室内
用センサ１２２＃Ｂ，１２２＃Ｃが配置されている。別
のゾーンＺ２には、室内用センサ１２２＃Ｄが位置して
おり、室内用センサ１２２＃Ｅ，１２２＃Ｆが位置して
いる。そして、ゾーンＺ１に位置する人員用センサにつ
いては、室内用センサ１２２＃Ａ〜１２２＃Ｃより測定
された距離データに従って位置が算出される。また、ゾ
ーンＺ２に位置する人員用センサについては、室内用セ
ンサ１２２＃Ｄ〜１２２＃Ｆより測定された距離データ
に従って位置が算出される。勿論、他の方法、例えば、
人員用センサ１２４＃ｉからの人員用位置信号を受信し
た全ての室内用センサが得た測定データを元に三角錐の
原理を用いて位置を算出しても良い。

【００４５】位置算出部１２０は、次の機能を有する。
室内用センサ１２２＃Ａ〜１２２＃Ｆに位置評定の開
始を指示する制御信号を信号線１２３に出力する。ゾ
ーン１に位置する室内用センサ１２２＃Ａ〜１２２＃Ｃ
又はゾーン２に位置する室内用センサ１２２＃Ｄ〜１２
２＃Ｆより各人員用センサ１２４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に
ついての距離データを入力して、三角錐の原理より、人
員用センサ１２４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の位置を算出す
る。算出した人員用センサ１２４＃ｉの位置をディス
プレイ等の表示装置に表示する。

【００４６】図１８は、図１７中の室内用センサ１２２
＃Ａ，１２２＃Ｄの構成図であり、図６中の構成要素と
実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。
制御部１３０は、次の機能を有する。位置算出部１２
０より制御信号を入力すると、室内用位置評定信号を変
調回路４８に出力する。

【００４７】図１９は、室内用位置評定信号を示す図で
ある。図１９に示すように、室内用位置評定信号は、図
７に示す室内用位置評定信号に室内用センサ識別コード
が追加されている。室内用センサ識別コードは、室内用
位置評定信号を送信した室内用センサ１２２＃Ａ又は１
２２＃Ｄの識別コードである。室内用センサ識別コード
を設定するのは、人員用センサ１２４＃ｉは室内用位置
評定信号を受信すると、人員用位置評定信号を送信する
が、室内用センサ用位置評定信号がいずれの室内用セン
サ１２２＃Ａ，１２２＃Ｄからのものであるかが分から
ないと、人員用センサ１２４＃ｉの位置を算出すること
ができないからである。

【００４８】位置算出部１２０より制御信号を入力す
ると、カウンタ４２をリセットする。波形整形部６０
より波形整形された人員用位置評定信号が入力される
と、人員用位置評定信号中の室内用センサ識別コードよ
り自身が送信した室内用センサ用評定信号に対するもの
であるとき、温度センサ４４より温度データ及びカウン
タ４２からカウンタ値を入力して、距離データを算出す
る。距離データを位置算出部１２０に送信する。

【００４９】図２０は、人員用位置評定信号を示す図で
ある。図２０に示すように、人員用位置評定信号は、図
８に示す人員用位置評定信号に室内用センサ識別コード
が追加されている。室内用センサ識別コードは、人員用
センサ１２４＃ｉが受信した室内用センサ用位置評定信
号に設定されていたものである。これにより、人員用セ
ンサ１２４＃ｉが送信した人員用位置評定信号はどの室
内用センサ１２２＃Ａ，１２２＃Ｄからの室内用位置評
定信号に対するものであるかが分かる。

【００５０】図２１は、図１７中の室内用センサ１２２
＃ｉ（ｉ＝Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ）の構成図であり、図１０中
の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を
附している。制御部１３２は次の機能を有する。位置
算出部１２０より制御信号を入力すると、カウンタ７２
をリセットする。人員用位置評定信号を入力すると、
室内用センサ識別コードを取り出して、室内用センサ識
別コードが、自身が位置するゾーンの室内用センサ１２
２＃Ａ，１２２＃Ｄのものであるか否かを判断する。
室内用センサ識別コードが、自身が位置するゾーンの室
内用センサ１２２＃Ａ，１２２＃Ｄのものであれば、そ
の室内用センサ識別コードを含む図２１に示す距離デー
タを作成する。距離データを信号線１２１＃ｉに出力
する。

【００５１】図２２は、図１７中の人員用センサ１２４
＃ｉの構成図であり、図１１中の構成要素と実質的に同
一の構成要素には同一の符号を附している。制御部１３
４＃ｉは次の機能を有する。受信された位置評定信号
が室内用位置評定信号か否かをチェックする。送信回
数識別コードで指示される室内用位置評定信号を受信済
みでなければ、図２０に示される人員用位置評定信号を
作成して、遅延回路１００＃ｉに出力する。これによ
り、最も近い室内用センサ１２２＃Ａ，１２２＃Ｄより
送信された室内用位置評定信号の直接波に対してのみ人
員用位置評定信号が作成される。ここで、２つの室内用
センサ１２２＃Ａ，１２２＃Ｄから送信された室内用位
置評定信号が重なり、最悪状態として、位置評定信号が
消滅する場合もあり得る。図１７に示すこの領域を不感
帯領域１２９で示している。不感帯領域１２９の幅は、
位置評定信号期間×音速となる。例えば、位置評定信号
が４Ｋｂｐｓの８ビット信号であるとき、不感帯領域１
２９の幅は、８×３４０００／４０００＝６８ｃｍ間隔
となる。この程度の不感帯領域１２９の幅では、人員用
センサ１２４＃ｉが移動しているので、実用上問題ない
ものと考えられる。送信回数識別コードで指示される
室内用位置評定信号を受信済みならば、人員用位置評定
信号を作成しない。

【００５２】以下、隊員の位置評定の説明をする。位置
算出部１２０は、一定周期で時間測定の開始を指示する
制御信号を室内用センサ１２２＃Ａ〜１２２＃Ｆに出力
する。室内用センサ１２２＃Ａ，１２２＃Ｄは制御信号
を受信すると、図１９に示した室内用位置評定信号を作
成すると共にカウンタ４２をリセットする。尚、送信回
数識別コードは、双方の室内用位置評定信号について同
一であるように同期を取っておく。室内用位置評定信号
をスピーカ５２より送信する。一方、室内用センサ１２
２＃Ｂ，１２２＃Ｃ，１２２＃Ｅ，１２２＃Ｆは、制御
信号を受信すると、カウンタ７２をリセットする。人員
用センサ１２４＃ｉは、マイク９０＃ｉより受信した位
置評定コードを検出する。位置評定コードが室内用位置
評定コードならば、送信回数識別コードを検出する。既
に送信回数識別コードを受信しているとき、処理を行わ
ない。送信回数識別コードを受信していなければ、図２
０に示す人員用位置評定信号を作成して、遅延回路１０
０＃ｉより一定時間ｔiだけ遅延して、スピーカ１０２
＃ｉを通して外部に出力する。

【００５３】室内用センサ１２２＃Ａ〜１２２＃Ｆは、
各人員用位置評定信を受信する。位置評定コード及び室
内用センサ識別コードを検出する。位置評定コードが人
員用位置評定コード且つ室内用センサ識別コードが自身
が位置するゾーンの室内用センサ１２２＃Ａ，１２２＃
Ｄの識別コードならば、カウンタ４２，７２からカウン
ト値及び温度センサ４４，７４から温度を取り出す。図
２１に示した距離データを作成する。距離データｊを信
号線１２１＃ｊを通して、位置算出部１２０に送信す
る。これにより、人員用センサ１２４＃ｉが位置するゾ
ーン内の３個の室内用センサから距離データが送信され
る。位置算出部１２０は、人員用センサ１２４＃ｉが位
置するゾーン内の３個の室内用センサから距離データを
受信すると、第１実施形態と同様にして、距離データよ
りゾーン内の３個の室内用センサと人員用センサ１２４
＃ｉとの距離を算出する。ゾーン内の３個の室内用セン
サと人員用センサ１２４＃ｉ間の距離及び室内用センサ
間の距離を元に、三角錐の原理より人員用センサ１２４
＃ｉの位置を算出する。

【００５４】以上説明した実施形態によれば、第１実施
形態と同様の効果がある上に、室内が比較的広い場合に
も精度良く隊員の位置評定を行うことができる。

【００５５】第３実施形態図２３は本発明の第３実施形態による超音波による位置
評定システムを示す図であり、図２中の構成要素と実質
的に同一の構成要素には同一の符号を附している。人員
用センサや室内用センサの超音波を受信するマイクは、
一般に、約±６０度の立体角の指向性を有する。従っ
て、位置評定信号を送信する、室内用センサ又は人員用
センサと、それを受信する、人員用センサ又は室内用セ
ンサとの角によっては位置評定信号が受信できない恐れ
がある。そこで、人員用センサ及び室内用センサの少な
くとも一方のセンサに位置評定信号を受信するマイクを
複数個設けている。本実施形態では、第１実施形態に示
す位置評定システム中の人員用センサに複数個のマイク
を設けた場合を例に説明する。図２４に示すように、位
置評定システムは、位置算出部２０、複数の室内用セン
サ２２＃Ａ〜２２＃Ｃ及び複数の人員用センサ１４０＃
ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を具備する。

【００５６】図２４は、図２３中の人員用センサ１４０
＃ｉの構成図であり、図１１中の構成要素と実質的に同
一の構成要素には同一の符号を附している。図２５に示
すように、人員用センサ１４０＃ｉは、マイク１５０＃
ｉｊ（ｊ＝１〜３）、増幅回路１５２＃ｉｊ（ｊ＝１〜
３）、復調回路１５４＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）及び波形整
形部１５６＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）を複数個設けたこと及
び波形整形部１５６＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）の出力側にＯ
Ｒ回路１５８＃ｉを設けたことが図１１中の人員用セン
サ２４＃ｉと異なる。マイク１５０＃ｉｊ（ｊ＝１〜
３）は、室内用センサ２２＃Ａから送信された室内用位
置評定信号の受信範囲を拡大するべく、複数個設けられ
ている。その個数は、マイクの指向性や人員用センサ１
４０＃ｉと室内用センサ２２＃Ａとの角度により決定さ
れるべきものであるが、本実施形態では、マイクは、そ
の指向性の立体角が１２０度であること、３６０度の全
範囲を受信するべく３個により構成されている。

【００５７】増幅回路１５２＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）は、
マイク１５０＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）の出力を増幅するた
めのものである。復調回路１５４＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）
は、増幅回路１５２＃ｉｊ（ｊ＝〜３）を復調する回路
である。波形整形部１５６＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）は、復
調回路１５４＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）の出力の波形整形を
する。ＯＲ回路１５８＃ｉは、波形整形部１５６＃ｉｊ
（ｊ＝１〜３）の出力の論理和を取る。尚、ＯＲ回路１
５８＃ｉの代わりに増幅回路１５２＃ｉｊ（ｊ＝１〜
３）の出力側にアナログ信号を合成する合成部を設け、
その出力側に復調回路及び波形整形部を設けても良い。

【００５８】以下、人員用センサ１４０＃ｉの動作説明
をする。各人員用センサ１４０＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、
訓練等のために、室内２６を移動している。室内用セン
サ２２＃Ａは、室内用位置評定信号を送信する。人員用
センサ１４０＃ｉは、移動しているため室内用センサ２
２＃Ａとの角度が変化する。しかし、人員用センサ１４
０＃ｉに複数個のマイク１５０＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）を
設けており、受信範囲が拡大しているので、マイク１５
０＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）のいずれかにより室内用位置評
定信号が受信されて増幅回路１５２＃ｉｊ（ｊ＝１〜
３）で増幅される。そして、波形整形部１５４＃ｉｊ
（ｊ＝１〜３）で波形整形され、ＯＲ回路１５６＃ｉで
波形整形部１５４＃ｉｊ（ｊ＝１〜３）の出力に対して
論理和が取られて、制御部７８＃ｉに出力される。これ
により、人員用センサ１４０＃ｉが室内２６のどこに移
動しても室内用センサ２２＃Ａからの室内用位置評定信
号を受信することができ、それに対する人員用位置評定
信号を送信することができる。このため、人員用センサ
１４０＃ｉがどこに移動してもその位置を算出すること
ができる。以上説明した実施形態によれば、受信範囲を
より拡大することができる。

【００５９】更に、本発明の他の実施形態として、超音
波を利用して測定対象物と、建物内に同一直線上となら
ないように配置した３台の測定器のそれぞれとの間の距
離を求め、該３台の測定器の位置及びそれぞれの距離に
基づいて該測定対象物の空間位置を算出する位置測定シ
ステムにおいて、その建物の構造データを記憶する記憶
手段と、算出した空間位置のうち、その建物の構造デー
タから測定対象物が存在し得る範囲に属する空間位置を
その測定対象物の空間位置と判定する判定手段とを備え
たことを特徴とする位置評定システムを用いる。

【００６０】即ち、まず、建物内に同一直線上とならな
いように少なくとも３台の測定器を配置する。配置位置
としては、例えば、建物の天井面、壁面である。同一直
線上とならないようにするのは、測定対象物の存在する
可能性がある位置を２点に絞り込むためであり、隣接す
る３台の測定器が一直線上にならないようにすることが
望ましい。この３台の測定器はそれぞれ少なくとも所定
のタイミングに超音波を送信する送信部を備えており、
例えば、ヘルメットに取り付け、このヘルメットを訓練
員がかぶることにより、この訓練員の位置を測定するこ
とができる。そして、この所定のタイミングとは、例え
ば、測定対象物に時計機能を備え、ある時刻を基準とし
た所定の時間経過後をこの時計機能により検出し、その
タイミング（Ｔ１）とする手法、又は、少なくとも３台
の測定器のうち１台に超音波を送信することができる送
信部を備え、測定対象物がこの送信部から超音波を受信
したタイミング（Ｔ２）又はこの受信したタイミングか
ら所定時間経過後のタイミング（Ｔ３）とする手法等が
採用可能である。

【００６１】各測定器は、タイミング（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ
３等）で測定対象物から送信された超音波を受信する。
その受信タイミング（Ｔ１’，Ｔ２’，Ｔ３’）から自
測定器と測定対象物との間の距離を求めることができ
る。即ち、例えば、測定器又は測定器と接続された測定
器管理装置に、演算処理部を設け、この演算処理部は各
測定器におけるタイミングＴ１’から既知のタイミング
Ｔ１を減算して超音波の測定対象物から測定器までの超
音波の到達時間を求め、それに超音波の伝播速度を乗算
して、測定器と測定対象物との間の距離を求める。タイ
ミングＴ２’，Ｔ３’を用いる場合には、Ｔ２’から測
定器が測定対象物に超音波を送信したタイミングを減算
し（より厳密には測定対象物が超音波を受信してから送
信するまでに要する時間を更に減算し）、それに超音波
の伝播速度を乗算したものを２で割ることにより測定器
と測定対象物との間の距離を求める。

【００６２】そして、３台の測定器とそれぞれから測定
対象物までの距離を求め、測定対象物の空間位置を求め
る。例えば、位置測定システム内にある空間の一点を基
準として各測定器の空間座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、
（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）、（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）を記憶し
ておき、演算処理部で求めた各測定器と測定対象物との
間の距離をＤ１，Ｄ２，Ｄ３とすると、（ｘ−Ｘ１）²＋（ｙ−Ｙ１）²＋（ｚ−Ｚ１）²＝Ｄ１² （ｘ−Ｘ２）²＋（ｙ−Ｙ２）²＋（ｚ−Ｚ２）²＝Ｄ２² （ｘ−Ｘ３）²＋（ｙ−Ｙ３）²＋（ｚ−Ｚ３）²＝Ｄ３² の連立方程式の解（ｘ，ｙ）を求めることにより測定対
象物の位置が求まる。

【００６３】しかし、座標空間が既知の３点からの距離
が分かっていても、測定対象物の位置は不確定となる
（解が２つ存在する）。本発明では、建物の構造データ
を記憶する記憶手段を備えており、判定手段は、その構
造データに基づいて解の選択を行う。

【００６４】即ち、構造データとして、建物の天井、
床、壁等の面の空間位置を座標として管理記憶してい
る。好ましくは、測定器の配置場所も座標管理してい
る。そして、天井に配置された３台の測定器を用いた測
定対象物の位置として求められた解が、天井の上、下に
存在する場合には、測定器が配置された天井の上に測定
対象物が存在するはずがないので、天井の下に存在する
解（天井面によって仕切られる空間のうち測定器が配置
されている側の空間）を測定対象物の位置として、判定
手段は判定する。

【００６５】この判定の具体的な手法の例としては、例
えば、天井面から床面に垂直に通過する方向を正の方向
をｚ軸の方向とし、天井面のｚ座標を０として、測定対
象物の空間位置を算出して得られた解のｚ座標がａ，−
ａの２つである場合には、正である側のａ、即ち、測定
器が配置された天井面側が正しい解であると判定し、測
定対象物の位置を算出する。

【００６６】好ましくは、測定対象物が存在し得る座標
範囲を建物の部屋毎に記憶したものを構造データとし、
解の解釈を行う際には、その範囲に属する解を判定手段
は選択する。

【００６７】本発明は以下の付記を含むものである。

【００６８】（付記１）制御装置と室内に配置された
第１及び第２室内用センサと複数の人員用センサとを有
する超音波位置評定システムにおいて、指示信号を出力
する前記制御装置に設けられた指示部と、前記指示信号
に基づいて第１位置評定信号を作成する前記第１室内用
センサに設けられた第１位置評定信号作成部と、前記第
１位置評定信号に基づいて超音波を送信する前記第１室
内用センサに設けられた送信部と、超音波を受信する前
記複数の人員用センサに設けられた第１受信部と、前記
第１受信部が受信した超音波が前記第１位置評定信号で
あるとき、該第１位置評定信号を受信してから一定の遅
延時間経過後に第２位置評定信号を出力する前記複数の
人員用センサに設けられた第２位置評定信号作成部と、
前記第２位置評定信号に基づいて超音波を送信する前記
複数の人員用センサに設けられた第２送信部と、超音波
を受信する前記第１及び第２室内用センサに設けられた
第２及び第３受信部と、前記第２及び第３受信部が受信
した超音波が第２位置評定信号であるとき、前記指示信
号及び前記第２位置評定信号に基づいて、該第２位置評
定信号を送信した人員用センサまでの距離情報を算出す
る前記第１及び第２室内用センサに設けられた第１及び
第２距離情報算出部と、前記距離情報及び前記第１及び
第２室内用センサの位置情報に基づいて、人員用センサ
の位置を算出する前記制御装置に設けられた位置算出部
とを具備し、前記遅延時間は、複数の人員用センサから
送出される第２位置評定信号の直接波が互いに重ならず
且つ以前に送出された第１位置評定信号及び第２位置評
定信号の反射波と重ならないように設定されていること
を特徴とする超音波位置評定システム。

【００６９】（付記２）前記第１及び第２室内用セン
サは、前記人員用センサの高さを固定したときに、三角
錐の原理より得られる２つの解のうち、一方の解を正解
としたとき、他方の解が室外となるように配置されてい
ることを特徴とする付記１記載の超音波位置評定システ
ム。

【００７０】（付記３）前記第１位置評定信号は送信
回数に基づく送信回数識別コードを含み、前記第２位置
評定信号作成部は受信した第１位置評定信号に含まれる
送信回数識別コードに基づいて当該第１位置評定信号が
反射波であるか否かを判定し、反射波であれば、該第１
位置評定信号に対する第２位置評定信号を作成しないこ
とを特徴とする付記１記載の超音波位置評定システム。

【００７１】（付記４）前記第２位置評定信号は人員
用センサに固有の人員用センサコードを含み、前記距離
情報は前記人員用センサコードを含むことを特徴とする
付記１記載の超音波位置評定システム。

【００７２】（付記５）前記第１位置評定信号は室内
用位置評定コードを含み、前記第２位置評定信号作成部
は、前記室内用位置評定コードが含まれるか否かにより
前記第１位置評定信号であるか否かを判定し、前記第２
位置評定信号は前記室内用位置評定コードと異なる人員
用位置評定コードを含み、前記第１及び第２距離情報算
出部は、前記人員用位置評定コードが含まれるか否かに
より前記第２位置評定信号であるか否かを判定すること
を特徴とする付記１記載の超音波位置評定システム。

【００７３】（付記６）制御装置と室内に配置された
第１〜第３室内用センサと複数の人員用センサとを有す
る超音波位置評定システムにおいて、指示信号を出力す
る前記制御装置に設けられた指示部と、前記指示信号に
基づいて固有の室内用センサ識別コードを含む第１位置
評定信号を作成する前記第１及び第２室内用センサに設
けられた第１及び第２位置評定信号作成部と、前記第１
位置評定信号に基づいて第１超音波を送信する前記第１
及び第２室内用センサに設けられた第１及び第２送信部
と、超音波を受信する前記人員用センサに設けられた第
１受信部と、前記第１受信部が受信した超音波が第１位
置評定信号であるとき、該第１位置評定信号を受信して
から一定の遅延時間経過後に該第１位置評定信号に含ま
れる室内用センサ識別コードを含む第２位置評定信号を
出力する前記複数の人員用センサに設けられた第３位置
評定信号作成部と、前記第２位置評定信号に基づいて第
２超音波を送信する前記複数の人員用センサに設けられ
た第３送信部と、超音波を受信する前記第１〜第３室内
用センサに設けられた第２〜第４受信部と、前記第２〜
第３受信部が受信した超音波が第２位置評定信号であり
且つ該第２位置評定信号が自室内用センサ識別コードを
含むとき、前記指示信号及び前記第２位置評定信号に基
づいて、前記人員用センサまでの距離情報を算出する前
記第１及び第２室内用センサに設けられた第１及び第２
距離情報算出部と、前記第４受信部が受信した超音波が
前記第２位置評定信号であるとき、前記指示信号及び前
記第２位置評定信号に基づいて、前記人員用センサまで
の距離情報を算出する前記第３室内用センサに設けられ
た第３距離情報算出部と、前記距離情報及び前記第１〜
第３室内用センサの位置情報に基づいて、前記人員用セ
ンサの位置を算出する前記制御装置に設けられた位置算
出部とを具備し、前記遅延時間は、複数の人員用センサ
から送出される第２位置評定信号の直接波が互いに重な
らず且つ以前に送出された第１位置評定信号及び第２位
置評定信号の反射波と重ならないように設定されている
ことを特徴とする超音波位置評定システム。

【００７４】（付記７）前記室内を複数のゾーンに分
割し、各ゾーン毎に前記第１送信部、前記第２受信部及
び前記第１距離情報算出部と同一の機能を有する室内用
センサ並びに前記第４受信部及び前記第３距離情報算出
部と同一の機能を有する室内用センサを具備したことを
特徴とする付記６記載の超音波位置評定システム。

【００７５】（付記８）前記人員用センサは、指向性
に基づいて配設された複数個の第１受信部と該複数個の
第１受信部の出力を合成する合成部とを具備し、前記第
２位置評定信号作成部は、前記合成部の出力に基づいて
前記第２位置評定信号を作成することを特徴とする付記
１又は６記載の超音波位置評定システム。

【００７６】（付記９）超音波を利用して測定対象物
と、建物内に同一直線上とならないように配置した３台
の測定器のそれぞれのと間の距離を求め、該３台の測定
器の位置及びそれぞれの距離に基づいて該測定対象物の
空間位置を算出する位置算出システムにおいて、前記建
物の構造データを記憶する記憶手段と、算出した前記空
間位置のうち、前記建物の構造データから測定対象物が
存在し得る範囲に属する空間位置を該測定対象物の空間
位置と判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする
超音波位置評定システム。

【００７７】（付記１０）付記９記載の超音波位置評
定システムにおいて、前記測定器は３台とも前記建物の
壁面に配置されているか、又は前記建物の天井に配置さ
れており、前記測定対象物が存在しうる範囲は、前記壁
面又は天井面により仕切られる空間のうち、前記測定器
が配置されている側の空間とすることを特徴とする超音
波位置評定システム。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、位置評定信号の反射波
及び直接波が互いに重ならないように遅延時間を設定し
て人員用位置評定信号を送信するので、室内用センサが
誤りなく人員用位置評定信号を受信することができ、人
員用センサを所持する隊員の位置を誤りなく測定するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の第１実施形態による超音波位置評定シ
ステムの構成図である。

【図３】図２中の位置算出部の構成図である。

【図４】位置評定のためのデータを示す図である。

【図５】三角錐の原理図である。

【図６】図２中の室内用センサＡの構成図である。

【図７】室内用位置評定信号を示す図である。

【図８】人員用位置評定信号を示す図である。

【図９】距離データを示す図である。

【図１０】図２中の室内用センサＢ，Ｃを示す図であ
る。

【図１１】図２中の人員用センサの構成図である。

【図１２】室内用センサＡ〜Ｃにおける時間測定タイム
チャートである。

【図１３】位置評定信号のタイムフローを示す図であ
る。

【図１４】人員用センサの動作フローチャートである。

【図１５】室内用センサＡ〜Ｃの時間測定のフローチャ
ートである。

【図１６】位置算出部の位置算出のフローチャートであ
る。

【図１７】本発明の第２実施形態による超音波位置評定
システムの構成図である。

【図１８】図１７中の室内用センサＡ，Ｄの構成図であ
る。

【図１９】室内用位置評定信号を示す図である。

【図２０】人員用位置評定信号を示す図である。

【図２１】図１７中の室内用センサＢ，Ｃ，Ｅ，Ｆの構
成図である。

【図２２】図１７中の人員用センサの構成図である。

【図２３】本発明の第３実施形態による超音波位置評定
システムの構成図である。

【図２４】図２３中の人員用センサの構成図である。

【符号の説明】

２室内３制御装置４＃１第１室内用センサ４＃２第２室内用センサ５＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）人員用センサ６指示部７位置算出部８第１位置評定信号作成部９第１送信部１０＃１第２受信部１０＃２第３受信部１１＃１第１距離情報算出部１１＃２第２距離情報算出部１２＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）第１受信部１３＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）第２位置評定信号作成部１４＃ｉ（ｉ＝１〜ｎ）第２送信部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者貴傳名稔大阪府大阪市中央区城見二丁目２番53号富士通関西中部ネットテック株式会社内Ｆターム(参考） 2F068 AA04 DD11 DD12 DD14 KK17 KK18 PP12 QQ15 QQ41 5J083 AA03 AB14 AC08 AC17 AC29 AD02 AD04 AE08 AF01 BA10 BE14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御装置と室内に配置された第１及び第
２室内用センサと複数の人員用センサとを有する超音波
位置評定システムにおいて、指示信号を出力する前記制御装置に設けられた指示部
と、前記指示信号に基づいて第１位置評定信号を作成する前
記第１室内用センサに設けられた第１位置評定信号作成
部と、前記第１位置評定信号に基づいて超音波を送信する前記
第１室内用センサに設けられた送信部と、超音波を受信する前記複数の人員用センサに設けられた
第１受信部と、前記第１受信部が受信した超音波が前記第１位置評定信
号であるとき、該第１位置評定信号を受信してから一定
の遅延時間経過後に第２位置評定信号を出力する前記複
数の人員用センサに設けられた第２位置評定信号作成部
と、前記第２位置評定信号に基づいて超音波を送信する前記
複数の人員用センサに設けられた第２送信部と、超音波を受信する前記第１及び第２室内用センサに設け
られた第２及び第３受信部と、前記第２及び第３受信部が受信した超音波が第２位置評
定信号であるとき、前記指示信号及び前記第２位置評定
信号に基づいて、該第２位置評定信号を送信した人員用
センサまでの距離情報を算出する前記第１及び第２室内
用センサに設けられた第１及び第２距離情報算出部と、前記距離情報及び前記第１及び第２室内用センサの位置
情報に基づいて、人員用センサの位置を算出する前記制
御装置に設けられた位置算出部と、を具備したことを特徴とする超音波位置評定システム。
【請求項２】制御装置と室内に配置された第１〜第３
室内用センサと複数の人員用センサとを有する超音波位
置評定システムにおいて、指示信号を出力する前記制御装置に設けられた指示部
と、前記指示信号に基づいて固有の室内用センサ識別コード
を含む第１位置評定信号を作成する前記第１及び第２室
内用センサに設けられた第１及び第２位置評定信号作成
部と、前記第１位置評定信号に基づいて超音波を送信する前記
第１及び第２室内用センサに設けられた第１及び第２送
信部と、超音波を受信する前記複数の人員用センサに設けられた
第１受信部と、前記第１受信部が受信した超音波が第１位置評定信号で
あるとき、該第１位置評定信号を受信してから一定の遅
延時間経過後に該第１位置評定信号に含まれる室内用セ
ンサ識別コードを含む第２位置評定信号を出力する前記
複数の人員用センサに設けられた第３位置評定信号作成
部と、前記第２位置評定信号に基づいて超音波を送信する前記
複数の人員用センサに設けられた第３送信部と、超音波を受信する前記第１〜第３室内用センサに設けら
れた第２〜第４受信部と、前記第２〜第３受信部が受信した超音波が第２位置評定
信号であり且つ該第２位置評定信号が自室内用センサ識
別コードを含むとき、前記指示信号及び前記第２位置評
定信号に基づいて、前記人員用センサまでの距離情報を
算出する前記第１及び第２室内用センサに設けられた第
１及び第２距離情報算出部と、前記第４受信部が受信した超音波が前記第２位置評定信
号であるとき、前記指示信号及び前記第２位置評定信号
に基づいて、前記人員用センサまでの距離情報を算出す
る前記第３室内用センサに設けられた第３距離情報算出
部と、前記距離情報及び前記第１〜第３室内用センサの位置情
報に基づいて、前記人員用センサの位置を算出する前記
制御装置に設けられた位置算出部と、を具備したことを特徴とする超音波位置評定システム。
【請求項３】前記第１及び第２室内用センサは、前記
人員用センサの高さを固定したときに、三角錐の原理よ
り得られる２つの解のうち、一方の解を正解としたと
き、他方の解が室外となるように配置されていることを
特徴とする請求項１又は２記載の超音波位置評定システ
ム。
【請求項４】前記第１位置評定信号は送信回数に基づ
く送信回数識別コードを含み、前記第２位置評定信号作
成部は受信した第１位置評定信号に含まれる送信回数識
別コードに基づいて当該第１位置評定信号が反射波であ
るか否かを判定し、反射波であれば、該第１位置評定信
号に対する第２位置評定信号を作成しないことを特徴と
する請求項１又は２記載の超音波位置評定システム。
【請求項５】超音波を利用して測定対象物と、建物内
に同一直線上とならないように配置した３台の測定器の
それぞれとの間の距離を求め、該３台の測定器の位置及
びそれぞれの距離に基づいて該測定対象物の空間位置を
算出する超音波位置評定システムにおいて、前記建物の構造データを記憶する記憶手段と、算出した前記空間位置のうち、前記建物の構造データか
ら測定対象物が存在し得る範囲に属する空間位置を該測
定対象物の空間位置と判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする超音波位置評定システム。