JP2005292129A - 超音波位置計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 いろいろな状況にも対応できる超音波発信器から発射される超音波信号を複数の超音波受信器により受信して３次元位置計測を行う超音波位置計測装置を提供する。
【解決手段】
超音波位置計測装置は、超音波レーダとして利用する超音波受信器と、超音波３次元タグ位置計測システムで用いる超音波受信器を共用し、超音波タグ（超音波発信器）がある場合には、その位置を検出し、超音波タグを取り付けていない、または取り付けられない位置検出対象物に対しては、超音波レーダ機能により位置検出を行う。
【選択図】 図１

Description

この発明は、超音波発信器から発射される超音波信号を複数の超音波受信器により受信して３次元位置計測を行う超音波位置計測装置に関するものであり、計測対象物に超音波タグ（超音波発信器）を付加できるものは超音波タグを用いて３次元位置計測を行うと共に、計測対象物に超音波タグを付加できないものについては、超音波受信器の側に設けられた超音波発信器を制御して位置計測を行う超音波レーダ機能を利用して位置計測を行う超音波位置計測装置に関するものである。

人はいかなる対象物も存在しない空間では、行動できない。人の行動は、目的を達成するために、環境に置かれた様々な対象物の機能、また、他の人の機能（能力）を利用する活動であるからである。情報処理能力を備えた環境が、人の行動を観察することができるようになれば、その時の人の状態に合わせて支援する新しい機能を提供することが可能となる。

人ができないことをさせてくれたり、不得意なことを簡単にできるようにさせてくれたり、逆に、やってはいけない行動を起こしにくくしてくれる環境（Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）の構築が所望される。このような環境を構築するためには、その基本要素として、行動観察システムが必要である。こうした行動観察システムを用いる場所は、実際に行動が生じる現場であるので、観察システムを現場で手早く構築する手法が重要となる。

人が生活している空間に行動観察システムを持ち込んで長期に渡って人の行動を観察しようとした場合、プライバシー侵害の問題が顕著となる。このようなプライバシー侵害の問題については、テレビカメラを用いないシステム構成とするか、または、必要最低限の使用に抑制することが必要である。

人間行動観察システムを構築するには、観察すべき対象をセンサを用いて計測する行動計測システムと、計測データから必要な情報を収集するための行動解釈システムが必要となる。行動計測システムに求められる機能としては、実際に行動が生じる現場で手早く実現するためのキャリブレーション手法や、人の行動を阻害せず、人の行動や環境のノイズに頑健な計測手法があげられる。さらに、行動計測システムを現実的な価格で実現できることも重要である。

このような行動計測システムを現実的な価格で実現でき、人間の日常活動を頑健に観察するためのシステムとして、超音波三次元タグシステムが開発されている。超音波３次元タグシステムは、環境側に設置された超音波受信器と、人間が操作する物体に取付けられた超音波発信器からシステムが構成される三次元位置計測システムであり、物体の３次元位置とその識別情報のＩＤを実時間で計測することができる。

なお、従来におけるこの種の３次元位置計測装置に関係する公知文献として、例えば、特許文献１に記載されている「３次元位置測定方法および３次元位置測定装置」があげられる。この３次元位置測定装置においては、超音波源（超音波発信器）の送波タイミングを知ることなく超音波源の３次元の座標位置が求められる。また、特許文献２に記載されているように、送信機と受信器の関係を逆にして、環境側に設置された超音波送信機と、計測対象とする物体に取付けられた超音波受信器からなるシステム構成として、超音波信号を用いて位置計測を行う位置計測装置も開発されている。
特開平６−２２２１３０号公報 特開平８−１１４６６６号公報

ところで、超音波３次元タグシステムは、環境側に設置された超音波受信器と、位置計測の計測対象物体となる人間が操作する物体に取付けられた超音波発信器（３次元タグ）からなる三次元位置計測システムであり、位置計測の対象には識別情報にしたがって特定されて制御される超音波発信器が取り付けられている必要がある。ここでの超音波発信器は、移動可能な計測対象物に取り付けられるものであり、電池駆動とならざるを得ない。したがって、超音波発信器の電池が消耗してしまうと、三次元位置計測システムが動作しなくなる。

また、このシステムでは、位置計測を行う対象となる（移動状態を判定する）対象物は、あらかじめ決められており、変更することは容易ではない。この場合に、超音波発信器が取り付けられてない物体は、位置計測を行う移動状態を判定する対象物にはできず、計測不能ということになる。

したがって、この発明の目的は、いろいろな状況にも対応できる超音波発信器から発射される超音波信号を複数の超音波受信器により受信して３次元位置計測を行う超音波位置計測装置を提供することにあり、この発明の他の目的は、具体的には、計測対象物に超音波タグ（超音波発信器）を付加できるものは超音波タグを用いて３次元位置計測を行うと共に、計測対象物に超音波タグを付加できないものについては、超音波受信器の側に設けられた超音波発信器を制御して位置計測を行う超音波レーダ機能を利用して位置計測を行う超音波位置計測装置を提供することにある。

上記のような目的を達成するため、本発明による超音波位置計測装置は、基本的な構成として、超音波発信器から発射される超音波信号を複数の超音波受信器により受信して３次元位置計測を行う超音波位置計測装置であって、位置計測対象に貼り付けられた第１の超音波発信器（１０）により発信された超音波信号を受信する少なくとも３個以上の超音波受信器（２０）と、位置計測対象に対して超音波信号を発射する第２の超音波発信器（１１）と、前記超音波受信器により前記第１の超音波発信器により発信された超音波信号を受信して位置計測対象の３次元位置を求め、前記第１の超音波発信器からの超音波信号を受信して３次元位置が求められない位置計測対象に対して、前記第２の超音波発信器を制御し超音波信号を発射して、その反射波の受信信号により位置計測対象の３次元位置を求める３次元位置処理装置（３０１）を備えることを特徴とするものである。

本発明による超音波位置計測装置において、前記複数の超音波受信器および前記第２の超音波発信器は、位置計測対象物のある部屋の天井に装備されるようにしても良く、または、位置計測対象物のある部屋の天井に近い壁面に装備されるようにしても良いものとなっている。

また、本発明による超音波位置計測装置においては、更に、前記３次元位置処理装置から出力された３次元位置データを計測時データと共に時系列データとして格納する３次元位置データ格納装置（３０２）と、前記３次元位置データ格納装置に格納された３次元位置データの時系列データにより位置移動を判別する位置移動判別装置（３０３）とを備えることを特徴とするものであってもよい。

この場合に、本発明による超音波位置計測装置において、前記位置移動判別装置は、車椅子に貼り付けられた第１の超音波発信器からの超音波信号による車椅子の位置移動を判別すると共に、前記３次元位置処理装置により前記第２の超音波発信器を制御して超音波信号を発射し、人の頭部からの反射信号により位置計測対象の３次元位置を求め、車椅子での人の移動を判別するものであってもよい。

上記のような本発明による超音波位置計測装置においては、超音波レーダとして利用する超音波受信器と、超音波３次元タグ位置計測システムで用いる超音波受信器を共用することができ、超音波タグ（超音波発信器）がある場合には、その位置を検出し、超音波タグ（超音波発信器）を取り付けていない、または取り付けられない位置検出対象物に対しては、超音波レーダ機能により位置検出を行えるものとなっている。このようにして、計測対象物に超音波タグ（超音波発信器）を付加できるものは超音波タグを用いて３次元位置計測を行うと共に、計測対象物に超音波タグを付加できないものについては、超音波受信器の側に設けられた超音波発信器を制御して位置計測を行う超音波レーダ機能を利用して位置計測を行うことができ、いろいろな状況に対応できるものとなる。

以下、本発明を実施する場合の一形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明による超音波位置計測装置の構成を説明するためのブロック図である。

図１を参照すると、超音波位置計測装置の本体装置３００は、３次元位置計測処理部３０１、３次元位置データ格納装置３０２、位置移動判定処理部３０３を備えた構成とされており、位置計測対象物のある部屋の天井に装備される複数の超音波受信器２０および超音波発信器１１を制御すると共に、位置計測対象物に取り付けられた超音波発信器１０を制御する。超音波発信器１０から発射される超音波信号を複数の超音波受信器２０により受信して３次元位置計測を行う。また、超音波発信器１１から発射される超音波信号の位置計測対象物体５０からの反射信号を複数の超音波受信器２０により受信して３次元位置計測を行う。

超音波位置計測装置の本体装置３００は、位置測定対象物の位置計測を行う場合、その計測対象物に取り付けられた超音波発信器１０を識別情報のＩＤにより特定して制御し、超音波信号の反射タイミングを制御し、発射された超音波信号を複数の受信器２０により受信するタイミングを計測する。これらの信号により３次元位置計測処理を行い、３次元位置データ格納装置３０２に、その３次元位置データを計測時データと共に時系列データとして格納する。この場合、少なくとも３個以上の超音波受信器２０において受信した信号を用いてデータ処理を行うことにより、３次元位置が特定できる。

また、超音波発信器１０が取り付けられていない位置測定対象物５０の位置計測を行う場合には、天井に取り付けられた超音波発信器１１を識別情報のＩＤにより特定して制御することで、超音波信号の反射タイミングを制御し、発射された超音波信号の反射信号を複数の受信器２０により受信するタイミングを計測し、その信号により３次元位置計測処理を行う。計測を行った位置データは、３次元位置データ格納装置３０２に、計測時データと共に時系列データとして格納する。

図１においては、複数の超音波受信器２０および超音波発信器１１は、位置計測対象物のある部屋の天井に装備されるものとしているが、これは、位置計測対象物のある部屋の天井に近い壁面に装備されるようにしても良い。

３次元位置計測処理部３０１においては、たとえば、カップなど移動状態を知りたい３次元位置の位置計測対象物には超音波発信器１０が貼り付けられているので、超音波受信器２０により超音波発信器１０により発信された超音波信号を受信して位置計測対象の３次元位置が求められるが、超音波発信器１０が貼り付けられておらず、この超音波発信器１０からの超音波信号を受信して３次元位置が求められない位置計測対象物体５０に対しては、超音波発信器１１を制御し超音波信号を発射して、その反射波の受信信号により位置計測対象の３次元位置を求める。

３次元位置データ格納装置３０２は、３次元位置計測処理部３０１から出力された３次元位置データを計測時データと共に時系列データとして格納する。この３次元位置データ格納装置３０２に格納された３次元位置データの時系列データは、位置移動判定処理部３０３により、その時系列位置データを判別することにより、位置計測対象物の位置移動を判別する。

後述するように、位置移動判定処理部３０３による位置計測対象物の位置移動の判別では、たとえば、位置計測対象物を車椅子とし、車椅子に貼り付けられた超音波発信器１０からの超音波信号による車椅子の位置移動を判別すると共に、超音波発信器１０が貼り付けられない位置計測対象物５０を、たとえば人の頭部とし、人の頭部に対して超音波発信器１１を制御して超音波信号を発射し、人の頭部からの反射波の受信信号により位置計測対象の３次元位置を求め、車椅子での人の移動を判別する。

次に、本発明による超音波位置計測装置を実施する場合のシステム構成の具体例について説明する。図２は、本発明による超音波位置計測装置を一態様で実施するシステム構成を示す図である。図２に示すシステムは、超音波式３次元位置計測装置（超音波３次元タグシステム）を構成している。ここで構成される超音波式３次元タグシステムは、小型に構成された超音波発信装置を３次元タグとして用いるためのシステムであり、３次元タグとする複数個の超音波発信器１０から発信される超音波パルスを少なくとも３つ、好ましくは４つ以上の超音波受信器２０により共に受信して、当該超音波発信器１０の３次元位置を求めるシステムである。

図２に示すように、超音波３次元タグシステムは、計測対象物に貼り付けられて所定のタイミングで超音波信号を発信する超音波発信器（超音波３次元タグ）１０、天井に設けられて所定のタイミングで超音波信号を発信する超音波発信器１１、天井に設けられて超音波信号を受信する超音波受信装置および増幅装置からなる超音波受信器２０、受信した超音波信号の位相差から距離を計測すると共に超音波発信器１１が接続されている場合には当該超音波発信器１１を制御して超音波レーダ計測を行う距離計測サブシステム３４、無線により超音波発信器１０から超音波信号を発信するタイミングを制御する無線式超音波発信器制御装置３３、距離計測サブシステム３４から得られた３次元位置データを収集するデータ収集処理部３２、および、システム制御を行うと共にデータ処理を行うデータ処理装置（パーソナルコンピュータ：ＰＣ）３１から構成されている。

超音波発信器１０が発信した超音波パルスは、複数の超音波受信器２０により受信される。超音波受信器２０は、超音波受信装置部および増幅装置から構成されており、超音波パルスを受信し増幅して、距離計測サブシステム３４に受信信号を供給する。距離計測サブシステム３４においては、超音波発信器１０から発射された超音波パルスが超音波受信器２０に到達するまでの時間を計測して、その間の距離を計測する。同じ超音波発信器１０から発射された超音波パルスを異なる超音波受信器２０によりそれぞれに受信することで、当該超音波発信器１０の三次元位置が求められる。それぞれの超音波発信器１０は識別情報のＩＤで区別されて制御される。三次元位置を求めるためのデータ処理は、データ処理装置（パーソナルコンピュータ）３１により処理される。

距離計測サブシステム３４は、接続された超音波受信器２０において、複数の超音波発信器１０をそれぞれに区別して、それぞれの超音波発信器１０からの超音波パルスを受信するために、それぞれの超音波発信器１０の超音波パルスの発信タイミングが個別に制御される。つまり、距離計測サブシステム３４が行う距離計測では、超音波発信器が超音波パルスを発信するタイミングに合わせて時間計測を開始して、それぞれの超音波受信器が超音波パルスを受信するまでの時間と空気中を進む超音波の速度から、超音波発信器と超音波受信器との距離を計測する。また、超音波発信器１１が接続されている場合には当該超音波発信器１１を制御して超音波レーダ計測を行う。

そのため、無線式超音波発信器制御装置３３が設けられており、無線式超音波発信器制御装置３３が、複数のそれぞれの超音波発信器１０に対して、同期信号と識別符号ＩＤを高周波信号（ＶＨＦ：３１４．９ＭＨｚ）により変調して送信し、それぞれの超音波発信器１０の超音波パルスの発信のタイミングを個別に制御する。無線式超音波発信器制御装置３３は、超音波発信器１０に識別符号ＩＤを無線で送信すると共に、システム全体に同期信号を送信する。

データ収集処理部３２は、距離計測サブシステム３４により計測された距離情報のデータを収集して、データ処理装置（パーソナルコンピュータ：ＰＣ）３１に送信する。データ処理装置３１では、複数の超音波発信器１０と複数の超音波受信器２０との間の距離情報に基づいて３次元位置を計算する。データ処理装置３１は、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、図１において説明した３次元位置計測処理部３０１、３次元位置データ格納装置３０２、および位置移動判定処理部３０３のそれぞれの処理を行う。

図３は、距離計測サブシステム３４が行う計測処理の制御の処理フローを示すフローチャートである。図３を参照して、処理の概要を説明する。距離計測サブシステム３４においては、無線式超音波発信器制御装置３３によりそれぞれの超音波発信器１０を制御して位置計測する処理を行い、また、天井に設けられた超音波発信器１１を制御してレーダ計測機能による位置計測する処理を行う。ここでの処理を開始すると、識別情報（ＩＤ）を順次走査してそれぞれの超音波発信器を制御し、それぞれに位置計測を行う。このため、まず、ステップ１０１において、超音波発信器の発信器Ｘ番を制御して、ステップ１０２において、超音波計測を行う。

次に、ステップ１０３において、発信器Ｘ番はタグであるか否かを判別し、タグである場合には、ステップ１０４において、タグの位置を計算する。この場合にはタグ３次元位置計測処理を行う。そして、再びステップ１０１に戻り、次の識別情報の超音波発信器の制御による位置計測処理を行うため、ステップ１０１からの処理を繰り返す。また、ステップ１０３の判定において、発信器Ｘ番はタグでない判定の場合は、ステップ１０５において、レーダ計測機能による位置計測処理を行う。この場合には超音波レーダ位置推定処理を行う。そして、再びステップ１０１に戻り、次の識別情報の超音波発信器の制御による位置計測処理を行うため、ステップ１０１からの処理を繰り返す。

次に、本発明にかかる超音波位置計測装置を応用または適用できるシステム構築の可能性について説明する。

超音波式３次元タグシステムは、対象物や人に取り付けられた超音波タグ（超音波発信器：モジュール）によって発せられた超音波を、天井や壁に設置された超音波受信器で受信し、到達時間から距離を算出し、３次元位置を計測するシステムである。市販されているモーションキャプチャと比較すると低コストであり、現実的なコストで、センサの数を増やすことが可能である。そのため、広範囲の空間の計測や、オクルージョンの影響を軽減するためのロバストな計測が可能となる

超音波式３次元タグシステムを用いて、計測対象物の軌跡（移動）の計測例を説明すると、たとえば、サンプリング周波数を、約５０［Ｈｚ］とした場合、追跡すべきタグを時分割で選択しているために、計測対象物の個数（ｎ個）の増加に伴ってサンプリング周波数は、５０／ｎ［Ｈｚ］低下することになる。

超音波式３次元タグシステムを利用する場合、超音波３次元タグシステムの受信器を天井や壁に適当な位置に配置するが、この場合に、３次元位置計測をするためには、受信器の位置が既知である必要がある。このためには、キャリブレーションを行う。キャリブレーションは、環境側の受信器の３次元位置を求めることを示している。受信器の位置から、超音波タグ（発信器）の位置を求める手法を用いれば、逆に位置が既知である複数のタグの位置に基づいて、受信機の位置を求めることが可能である。広範囲に配置された受信器を、それよりも小さなサイズのキャリブレーション装置でキャリブレーションを行う。その場合には、たとえば、３個以上の発信器が取り付けられたキャリブレーション装置を適当に動かしながらキャリブレーションを行い、キャリブレーションを行えば、天井や壁の適当な位置に配置された受信器の位置（３次元位置）が確定でき、その位置を基準として３次元位置計測を行うことができる。

また、本発明にかかる超音波位置計測装置は、低プライバシー侵害性の人の頭部位置計測システムに適用することができる。人が生活している空間にセンサを持ち込んで計測をしようとした場合、プライバシーの問題を扱う必要が出てくる。特に、長期に渡る計測では、この問題が顕著となる。例えば、人間行動観察のために風呂場やトイレなどにカメラを設置する場合、「データは厳重に管理されており、処理をするのはコンピュータなので他人に知られる心配はありません」と言われても、カメラの設置を快く思う人はいない。むしろ不快・不安を覚えるのが現代における一般人の感受性である。

プライバシーを侵害する危険性がまったくない計測システムとは、いかなる情報も取得しない計測システムである。しかし、それでは全く役に立たない。実際に役立つ計測システムの一つは、なんらかの個人に関する情報を収集するからには、プライバシー侵害の危険性を皆無にはできないが、その危険性を極力抑え、不必要に詳細な情報は収集せず、必要な情報のみを収集する計測システムであることが必要となる。

本発明にかかる超音波位置計測装置は、このような低プライバシー侵害性の人の頭部位置計測システムに、好適なシステムとして適用することができる。本発明にかかる超音波位置計測装置にかかる超音波レーダ位置計測機能を利用することで、非接触型の計測を行うことができ、人の自由な動きを拘束しない無拘束計測が可能となる。さらに、プライバシーを侵害する危険性が低い（低プライバシー侵害性の）、人の位置計測システムとして、天井埋め込み型超音波レーダを用いた頭部位置計測システムとすることができる。このシステムでは、日常空間では、最も高い位置にある動きのある物体は人の頭部であることが多いという特徴を利用し、天井に埋め込まれた超音波レーダを用いて人の位置を検出する手法を用いる。

具体的に、本発明にかかる超音波位置計測装置を、天井埋め込み型超音波レーダを用いた頭部位置計測システムとする場合について説明すると、ここでは、超音波レーダと頭部の反射の現象を、音響学的理論により解析する。理論的には精度の良いシミュレーションを行うことによって、システムを構築する場合の問題点を抽出できる。すなわち、この場合には、人の頭部の反射の現象をシミュレーションすることで、ある使用状況では、天井に埋め込まれた超音波レーダの超音波受信器をどのように配置することが適切かを考慮したシステム構成とすることができる。

たとえば、この場合のシミュレーションとして、システムを７個の超音波受信器と１個の超音波発信器からなる天井埋め込み型超音波レーダとして、その有効性を検証した。試作システムによる検証実験により、人の頭部の３次元位置計測では、頭部の髪などの影響で、反射係数が０．１以下と低いため、超音波発信器のパワーと超音波受信器の感度を適切に選択する必要があることが判明している。

検証システムにより計測された頭部の位置の結果によると、ここでの天井埋め込み型超音波レーダの下で、人の頭部位置を９箇所の地点で計測した結果、天井から床方向を見た場合、実際の人を対象とした検証実験によれば、人の頭部の位置計測誤差は、３．４ｃｍ程度であった。したがって、たとえば、老人ホーム等の施設において、人がベッドに寝ている状態と起きあがっている状態とを区別して判別できるので、ベッド周辺の人の動きを計測することが可能となる。このため、事故につながるような行動を検出したり、近い将来に起こりそうな行動を推定したりする手法に適用できる。

次に、本発明による超音波位置計測装置を人の行動を検出する人間行動検出システムに適用する場合のシステム構成の一例につい説明する。図４および図５は応用システム構成の概略を説明する図であり、図６は、システム構成の中のソフトウェア構成の概略を説明する図である。

ここでの人間行動検出システムは、本発明にかかる超音波位置計測装置を用いることで低プライバシー侵害性のシステム構成となる。図４に示すように、このシステム構成として、超音波位置計測装置において、位置移動判別装置（本体装置３００）は、車椅子６０に貼り付けられた超音波発信器１０からの超音波信号による車椅子の位置移動を判別すると共に、３次元位置計測処理部により天井に設備された超音波発信器２０を制御して超音波信号を発射し、計測対象物５０の人の頭部から反射される超音波信号の反射波の受信信号により位置計測対象の人の頭部の３次元位置が求める。車椅子６０の位置の移動と合わせて判別することにより、人の移動が判別できる。

この場合に、車椅子６０に貼り付けられた超音波発信器１０からの超音波信号による車椅子の位置移動が判別できても、人の頭部の位置が所定の範囲でない場合には、車椅子に人が乗っていない状態であり、車椅子での人の移動はないと判別する。この場合に、車椅子で移動する人の移動は判別できるが、人の個人的特徴については判別できないことで、低プライバシー侵害性のシステム構成となっている。

また、図５に示すように、システム構成として、超音波位置計測装置において、ベッド７０の端部に貼り付けられた超音波発信器１０からの超音波信号によるベッド７０の３次元位置を判別すると共に、３次元位置計測処理部により天井に設備された超音波発信器２０を制御して超音波信号を発射し、計測対象物５０の人の頭部から反射される超音波信号の反射波の受信信号により位置計測対象の人の頭部の３次元位置が求める。この場合に、ベッド７０の端部に貼り付ける超音波発信器１０の位置（３次元位置）を、その高さが、人が寝ている状態と起きあがっている状態の中間位置となるような高さの位置とすることにより、人がベッドの上で起きあがっている状態であるか、またはベッドに寝ている状態であるかが明確に判別できる。

図４に示した車椅子６０の位置の移動と、図５に示した人がベッドの上で起きあがっている状態であるがベッドに寝ている状態であるかを併せて判別することにより、介護病院等における人の移動および行動が判別できる。

更に、図６に示すように、たとえば、老人ホームにおける車椅子の位置移動の判別システムを、ナース・コール機能と組み合わせることにより、介護が必要な老人ホームの運営に効果的に利用できる。図６に示すソフトウェア構成は、その一例を示している。このようなシステム構成では、車椅子の移動位置を、例えば、老人ホームの全体位置の中の位置づけを判別するための地図データ２００を必要とする。

このようなシステム構成では、超音波位置計測装置により、車椅子の位置を計測し（ステップ２０１）、その計測した位置が、介護を必要とする位置（ベッド・トイレ位置）に近づいたか否かを、地図データ２００を参照して判別し（ステップ２０２）、そのような位置に近づくと、ナース・コールを発信する（ステップ２０３）。

本発明にかかる超音波位置計測装置は、環境に埋め込まれたセンサを用いて、人間が行っている行動を観察することができるので、人間を中心としたサービスを提供する知的生活空間を構築しようとした際に、必要となる基本技術の一つとなる。特に、人間の行動が生じる現場で行動観察システムを「手早く」構築する技術として、行動計測システムを手早く構築する技術と行動解釈システムを手早く構築することに利用できる。

本発明による超音波位置計測装置の構成を説明するためのブロック図である。 本発明による超音波位置計測装置を一態様で実施するシステムの構成を示す図である。 距離計測サブシステムが行う計測処理の概略の処理フローを示すフローチャートである。 応用システム構成の概略を説明する第１の図である。 応用システム構成の概略を説明する第２の図である。 システム構成の中のソフトウェア構成の概略を説明する図である。

符号の説明

１０ 超音波発信器、
１１ 超音波発信器
２０ 超音波受信器、
３１ データ処理装置、
３２ データ収集装置、
３３ 無線式超音波発信制御装置、
３４ 距離計測サブシステム、
５０ 位置計測対象物体、

Claims (5)

1. 超音波発信器から発射される超音波信号を複数の超音波受信器により受信して３次元位置計測を行う超音波位置計測装置であって、
   位置計測対象に貼り付けられた第１の超音波発信器により発信された超音波信号を受信する少なくとも３個以上の超音波受信器と、
   位置計測対象に対して超音波信号を発射する第２の超音波発信器と、
   前記超音波受信器により前記第１の超音波発信器により発信された超音波信号を受信して位置計測対象の３次元位置を求め、前記第１の超音波発信器からの超音波信号を受信して３次元位置が求められない位置計測対象に対して、前記第２の超音波発信器を制御し超音波信号を発射して、その反射波の受信信号により位置計測対象の３次元位置を求める３次元位置処理装置と、
   を備えることを特徴とする超音波位置計測装置。
2. 請求項１に記載の超音波位置計測装置において、
   前記複数の超音波受信器および前記第２の超音波発信器は、位置計測対象物のある部屋の天井に装備される
   ことを特徴とする超音波位置計測装置。
3. 請求項１に記載の超音波位置計測装置において、
   前記複数の超音波受信器および前記第２の超音波発信器は、位置計測対象物のある部屋の天井に近い壁面に装備される
   ことを特徴とする超音波位置計測装置。
4. 請求項１に記載の超音波位置計測装置において、更に、
   前記３次元位置処理装置から出力された３次元位置を計測時データと共に時系列データとして格納する３次元位置データ格納装置と、
   前記３次元位置データ格納装置に格納された３次元位置の時系列データにより位置移動を判別する位置移動判別装置とを備える
   ことを特徴とする超音波位置計測装置。
5. 請求項４に記載の超音波位置計測装置において、
   前記位置移動判別装置は、
   車椅子に貼り付けられた第１の超音波発信器からの超音波信号による車椅子の位置移動を判別すると共に、
   前記３次元位置処理装置により前記第２の超音波発信器を制御して超音波信号を発射し、人の頭部からの反射信号により位置計測対象の３次元位置を求めて、車椅子での人の移動を判別する
   ことを特徴とする超音波位置計測装置。