JP2016045119A - ３次元位置測定システム及び３次元位置測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信対象の超音波と同じ周波数成分を含むノイズの発生する環境下において、３次元位置の測定精度を向上させる。
【解決手段】超音波発信機が発信した超音波を３以上の超音波受信機で受信し、３以上の超音波受信機に対する超音波の到達時間情報に基づき超音波発信機の３次元位置を演算する一方、超音波受信機で受信する超音波の周波数成分から外れた周波数成分を含む音波を１以上の音波受信機で受信し、超音波の受信タイミングにおいて、超音波発信機が発信した超音波を超音波受信機で受信しかつこの超音波の周波数成分から外れた周波数成分を含む音波を音波受信機で受信したと判定すると、超音波受信機がノイズを受信したと判定して、３次元位置の演算を禁止する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、超音波を利用して測位対象の３次元位置を測定する技術に関する。

超音波を使った測定対象の３次元位置測定技術については、例えば特許文献１などに開示されている。
特許文献１に代表される従来技術では、例えば、超音波タグ等の測位対象から発信される超音波を、測位空間内に設置した３以上の超音波受信機にて受信する。その際、超音波が発信されてから（超音波の発信指令を受信してから）各超音波受信機に超音波が到達するまでの到達時間をそれぞれ計測し、これら到達時間から、三角測量の要領で測位対象からそれぞれの超音波受信機までの距離情報を求める。そして、これら距離情報をもとに測位対象の３次元位置を求める。

特開２００５−２９２１２９号公報

ところで、３次元位置測定を行う空間は、できるだけ超音波受信機が測定対象から発信される超音波を受信しやすいように騒音源が干渉しないような環境が望ましい。しかし、そのような環境であっても、空間内あるいは周辺で突発的なノイズが発生することがある。このようなノイズが、超音波発信機が発信する超音波と同じ周波数帯域の超音波成分を含む場合、３次元位置測定システムは誤った位置データを出力してしまう。

すなわち、超音波受信機がノイズに含まれる超音波成分を超音波発信機からの信号と誤判断すると、この誤判断した超音波成分の受信タイミングと超音波発信指令の受信タイミングとの時間差（到達時間に相当）から測位対象までの距離を計算してしまう。その結果、実際とは異なる３次元位置演算の結果が出力されてしまう。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、受信対象の超音波と同じ周波数成分を含むノイズの発生する環境下において、３次元位置の測定精度を向上させるのに好適な３次元位置測定システム及び３次元位置測定方法を提供することを目的としている。

〔形態１〕 上記目的を達成するために、形態１の３次元位置測定システムは、超音波発信機の発信する超音波を受信する３以上の超音波受信機と、３以上の超音波受信機に対する超音波の到達時間情報に基づき超音波発信機の３次元位置を演算する３次元位置演算部と、超音波受信機で受信する超音波の周波数成分から外れた周波数成分を含む音波を受信する１以上の音波受信機と、超音波の受信タイミングにおいて、超音波受信機が超音波を受信しかつ音波受信機が音波を受信したと判定すると、超音波受信機がノイズを受信したと判定するノイズ判定部と、を備え、３次元位置演算部は、ノイズ判定部がノイズを受信したと判定すると、ノイズを受信時の到達時間情報に基づく３次元位置の演算を禁止する。

このような構成であれば、超音波の受信タイミングにおいて、超音波受信機が超音波を受信しかつ音波受信機が超音波受信機で受信する超音波の周波数成分から外れた周波数成分を含む音波を受信した場合に、超音波受信機がノイズを受信したと判定して、ノイズを受信時の到達時間情報に基づく３次元位置の演算を禁止することが可能となる。
これによって、超音波受信機が、受信すべき超音波ではなく、この超音波の周波数成分を含むノイズを受信してしまった場合でも、ノイズを受信時の３次元位置の演算を禁止することが可能となる。その結果、誤った３次元位置データの混入を防ぎ、３次元位置の測定精度を向上することができるという効果が得られる。
ここで、上記到達時間情報は、到達時間そのものでもよいし、到達時間を測定するタイマのカウント値など、到達時間に換算できる値などでもよい。

〔形態２〕 更に、形態２の３次元位置測定システムは、形態１の構成に対して、超音波受信機と音波受信機とを一体に設けた。
このような構成であれば、超音波受信機と音波受信機とが一体に設けられていることから、受信用のマイクロフォンを共通化する、又は両者の距離を短くすることが可能となる。
これによって、音波受信機への音波（ノイズ）の到達時間と、超音波受信機への音波（ノイズ）の到達時間との時間差をゼロ又は小さくすることが可能となり、超音波受信機がノイズを受信したことを、より高精度に検出することができるという効果が得られる。

〔形態３〕 更に、形態３の３次元位置測定システムは、形態１の構成に対して、超音波受信機と音波受信機とを別体に設けた。
このような構成であれば、複数の超音波受信機に対して１の音波受信機を設ける構成としたり、既存の３次元位置測定システムに対して音波受信機を追加することで既存の超音波受信機を無駄にしたりすることなくシステムを構築することなどが可能となる。
これによって、超音波受信機と音波受信機とを１対１で設ける構成や、既存の超音波受信機の代わりに、超音波受信機と音波受信機とが一体構成となった機器を新規に設ける場合と比較して、コストを低減することができるという効果が得られる。

〔形態４〕 更に、形態４の３次元位置測定システムは、形態１乃至３のいずれか１の構成に対して、音波受信機は、少なくとも可聴周波数帯域の周波数成分を含む音波を受信するように構成されている。
超音波受信機の受信する超音波の周波数成分から外れた周波数成分を含む音波としては、例えば、ダンボールからガムテープを剥がすときに発生する音波や、人が手を叩いたときに発生する音波などノイズ音として発生する音波である場合が多い。
従って、音波受信機を、可聴周波数帯域の周波数成分を含む音波を受信する構成とすることで、ノイズ音を精度良く検出することができるという効果が得られる。

〔形態５〕 更に、形態５の３次元位置測定システムは、形態４の構成に対して、音波受信機は、音波を受信するマイクロフォンとして、ＥＣＭ（Electrlet Condenser Microphone）を備え、ＥＣＭを用いて、可聴周波数帯域の音波のみを受信するように構成した。
このような構成であれば、比較的安価なＥＣＭによって、超音波受信機の受信する超音波の周波数成分を含むと推定されるノイズ音を受信（検出）することが可能となる。
これによって、音波受信機にかかるコストを低減することができるという効果が得られる。

〔形態６〕 更に、形態６の３次元位置測定システムは、形態４の構成に対して、音波受信機は、音波を受信するマイクロフォンとして、広域受信型のマイクロフォンを備え、広域受信型のマイクロフォンを用いて、可聴周波数帯域及び超音波の周波数帯域を含む広周波数帯域の音波を受信するように構成した。
このような構成であれば、超音波受信機の受信する超音波の周波数成分を含むノイズを、より確実に受信（検出）することが可能となる。
これによって、音波受信機がノイズ音を受信し、かつ、超音波受信機が正規の超音波を受信した場合に、ノイズ音に正規の超音波成分が含まれていない場合は、３次元位置の演算を禁止せずに実施することが可能となる。その結果、３次元位置の演算を不必要に禁止することを防ぐことが可能となり、３次元位置の測定精度をより向上することができるという効果が得られる。

〔形態７〕 上記目的を達成するために、形態７の３次元位置測定方法は、超音波発信機の発信した超音波を３以上の超音波受信機で受信し、３以上の超音波受信機に対する前記超音波の到達時間情報に基づき超音波発信機の３次元位置を演算する一方、超音波受信機で受信する超音波の周波数成分から外れた周波数成分を含む音波を１以上の音波受信機で受信し、超音波の受信タイミングにおいて、超音波受信機が超音波を受信しかつ音波受信機が音波を受信したと判定すると、超音波受信機がノイズを受信したと判定して、ノイズを受信時の到達時間情報に基づく３次元位置の演算を禁止する。

これによって、形態１の３次元位置測定システムと同等の作用及び効果が得られる。

第１実施形態の第１の３次元位置測定システム１の構成例を示すブロック図である。 主制御装置２の構成例を示すブロック図である。 演算装置５の構成例を示すブロック図である。 第１実施形態の超音波受信機６及び可聴音受信機８の配設構成の一例を示す斜視図である。 （ａ）は、論理演算回路５３の構成例を示す回路図であり、（ｂ）は、（ａ）の論理演算回路５３の真理値表を示す図である。 （ａ）は、超音波７０の音圧波形の一例を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の音圧波形の中心周波数成分を示す模式図であり、（ｃ）は、（ｂ）の中心周波数成分の感度を閾値と比較した模式図である。 アクティブ・タグ７の構成例を示すブロック図である。 可聴音受信機８の構成例を示すブロック図である。 （ａ）は、可聴音８０の音圧波形の一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の音圧波形の周波数成分を示す図であり、（ｃ）は、可聴音８０の周波数成分の感度が第１閾値以上となる超音波７０の中心周波数成分を有する一例を示す図である。 （ａ）は、可聴音受信機８で受信する可聴域成分の一例を示す図であり、（ｂ）は、ＥＣＭ８１によって、可聴音８０の周波数成分から可聴域を検出する一例を示す図である。 ３次元位置測定処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態の第２の３次元位置測定システム９の構成例を示すブロック図である。 第２実施形態の超音波受信機６及び可聴音受信機８の配設構成の一例を示す斜視図である。

（第１実施形態）
（構成）
本発明の第１実施形態に係る第１の３次元位置測定システム１は、図１に示すように、主制御装置２と、副制御装置３と、呼出装置４と、第１及び第２演算装置５Ａ及び５Ｂと、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍと、第１〜第Ｎアクティブ・タグ７−１〜７−Ｎと、第１〜第ｍ可聴音受信機８−１〜８−ｍとを含んで構成される。

第１実施形態において、図１中のｎ及びｍは「３≦ｎ，３≦ｍ，ｎ＝ｍ」の自然数であり、Ｎは３以上の自然数である。なお、図１の構成例では、アクティブ・タグの数（Ｎ）が３以上となっているが、３以上に限らず、１又は２としてもよい。また、図１の構成例では、演算装置の数が２となっているが、この構成に限らず、超音波受信機及び可聴音受信機の数に応じて１又は３以上としてもよい。

また、第１実施形態において、主制御装置２と副制御装置３とは、例えば、ＲＳ２３２Ｃの通信プロトコルに対応するケーブルで接続され、ＲＳ２３２Ｃの通信プロトコルに従ってデータの送受信を行うように構成されている。
また、副制御装置３と、呼出装置４、第１及び第２演算装置５Ａ及び５Ｂとは、例えば、ＲＳ４８５の通信プロトコルに対応するケーブルでカスケード接続され、ＲＳ４８５の通信プロトコルに従ってデータの送受信を行うように構成されている。

また、第１演算装置５Ａと、第１〜第ｎ超音波受信機６−１〜６−ｎ、及び第１〜第ｎ可聴音受信機８−１〜８−ｎとは、例えば、ＲＳ４８５の通信プロトコルに対応するケーブルで接続され、ＲＳ４８５の通信プロトコルに従ってデータの送受信を行うように構成されている。同様に、第２演算装置５Ｂと、第（ｎ＋１）〜第ｍ超音波受信機６−（ｎ＋１）〜６−ｍ、及び第（ｎ＋１）〜第ｍ可聴音受信機８−（ｎ＋１）〜８−ｍとは、例えば、ＲＳ４８５の通信プロトコルに対応するケーブルで接続され、ＲＳ４８５の通信プロトコルに従ってデータの送受信を行うように構成されている。

以下、区別する必要が無い場合に、第１及び第２演算装置５Ａ及び５Ｂを、単に「演算装置５」と称する場合があり、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍを、単に「超音波受信機６」と称する場合がある。加えて、第１〜第Ｎアクティブ・タグ７−１〜７−Ｎを、単に「アクティブ・タグ７」と称する場合があり、第１〜第ｍ可聴音受信機８−１〜８−ｍを、単に「可聴音受信機８」と称する場合がある。

主制御装置２は、図２に示すように、第１のＣＰＵ（Central Processing Unit）２０と、マウスやキーボード等の入力装置２１と、ハードディスク等の記憶装置２２と、ＲＳ２３２Ｃインターフェースに対応する第１データ通信装置２３とを含んで構成されている。
主制御装置２は、更に、第１のＣＰＵ２０によってプログラムを実行することで実現される各機能部として、図２に示すように、基本情報設定部２０１と、制御部２０２と、３次元位置演算部２０３とを備えている。

基本情報設定部２０１は、入力装置２１を介したユーザからの入力情報に基づき、超音波の発信指令を出すアクティブ・タグ７のＩＤ番号や発信の間隔、発信指令の順番などの基本情報を設定する機能を有している。なお、基本情報は、記憶装置２２に記憶される。
制御部２０２は、基本情報設定部２０１で設定した基本情報に基づき測位開始指令等の制御指令を、第１データ通信装置２３を介して副制御装置３に送信する機能を有している。

３次元位置演算部２０３は、呼出装置４、副制御装置３及び第１データ通信装置２３を介して、演算装置５からの測位対象のアクティブ・タグ７に対する各超音波受信機６への超音波の到達時間情報を受信する。そして、受信した到達時間情報に基づき、測位対象のアクティブ・タグ７の３次元位置を演算する機能を有している。
具体的に、３次元位置演算部２０３は、受信した到達時間情報の示す到達時間のうち、任意の３つの超音波受信機６に対する、同一のアクティブ・タグ７から発信された超音波７０の到達時間ｔ１，ｔ２，ｔ３を選択する。そして、選択した到達時間ｔ１，ｔ２，ｔ３に基づき、アクティブ・タグ７と各３つの超音波受信機６との間の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を演算する。

ここで、超音波の伝搬速度Ｖは既知であるので、３次元位置演算部２０３は、各到達時間ｔ１，ｔ２，ｔ３に伝搬速度Ｖを乗算することで、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を演算する。
次に、距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に基づき、三角測量の要領で、下式（１）〜（３）に基づき、アクティブ・タグ７の３次元位置（３次元座標）（ｘ，ｙ，ｚ）を演算する。具体的には、下式（１）〜（３）の連立方程式を解いて、半径Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の３つの球の交点を求める。この交点の座標位置が、アクティブ・タグ７の３次元位置となる。

（ｘ１−ｘ）²＋（ｙ１−ｙ）²＋（ｚ１−ｚ）²＝Ｌ１² ・・・（１）
（ｘ２−ｘ）²＋（ｙ２−ｙ）²＋（ｚ２−ｚ）²＝Ｌ２² ・・・（２）
（ｘ３−ｘ）²＋（ｙ３−ｙ）²＋（ｚ３−ｚ）²＝Ｌ３² ・・・（３）
なお、上式（１）〜（３）において、（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）及び（ｘ３，ｙ３，ｚ３）は、選択した３つの超音波受信機６の３次元位置である。ここで、測位空間内に配設された超音波受信機６の３次元位置は、測位空間内のある位置（例えば、建物の４隅のうちの１つ）を基準にして設定された既知の情報である。

また、３次元位置演算部２０３は、呼出装置４、副制御装置３及び第１データ通信装置２３を介して、演算装置５からの演算実施判定フラグを受信する。そして、受信した演算実施判定フラグに基づき、３次元位置の演算処理の実施を制限する機能を有している。
具体的に、３次元位置演算部２０３は、演算実施判定フラグが「０」である場合に、この演算実施判定フラグに対応する超音波受信期間に対する３次元位置の演算を禁止し、演算実施判定フラグが「１」である場合に、３次元位置の演算を許可する。なお、演算実施判定フラグについての詳細は後述する。

図１に戻って、副制御装置３は、図示しないが、ＣＰＵと、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）とを含むコンピュータシステムと、ＲＳ４８５インターフェースに対応するデータ通信装置と、操作ボタン等の入力装置とを備えている。そして、データ通信装置を介して入力される主制御装置２からの各種指令に応じて、システムを構成する各機器の動作を制御する機能を有している。

具体的に、副制御装置３は、主制御装置２からの測位開始指令に応じて、測位の区切りとなるタイミング信号を生成し、生成したタイミング信号を、データ通信装置を介して、呼出装置４と、演算装置５とにそれぞれ送信する機能を有している。
また、副制御装置３は、呼出装置４及びデータ通信装置を介して受信した、演算装置５からの到達時間情報や演算実施判定フラグ等の情報を、データ通信装置を介して主制御装置２に送信する機能を有している。

呼出装置４は、図示しないが、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、を含むコンピュータシステムと、ＲＳ４８５インターフェースに対応するデータ通信装置と、操作ボタン等の入力装置と、電波発信機とを備えている。そして、データ通信装置を介して入力された副制御装置３からのタイミング信号をトリガとして、予め基本情報として設定されたアクティブ・タグ７のＩＤ番号等に基づき、電波発信機によって、アクティブ・タグ７の個別のＩＤ番号を含む呼出電波４０を発信する機能を有している。なお、呼出装置４は、呼出電波４０の周波数帯域として、例えば、３１５［ＭＨｚ］又は２．４［ＧＨｚ］を使用することが可能となっている。

第１演算装置５Ａは、副制御装置３からのタイミング信号をトリガとして、該タイミング信号を受信してから第１〜第ｎ超音波受信機６−１〜６−ｎが第１〜第Ｎアクティブ・タグ７−１〜７−Ｎのいずれか１の発信した超音波７０を受信するまでの時間を測定する機能を有している。
第２演算装置５Ｂは、副制御装置３からのタイミング信号をトリガとして、該タイミング信号を受信してから第（ｎ＋１）〜第ｍ超音波受信機６−（ｎ＋１）〜６−ｍが第１〜第Ｎアクティブ・タグ７−１〜７−Ｎのいずれか１の発信した超音波７０を受信するまでの時間を測定する機能を有している。

以下、第１及び第２演算装置５Ａ及び５Ｂが、タイミング信号を受信してから次のタイミング信号を受信するまでの期間を「超音波受信期間」と称する場合がある。
具体的に、第１及び第２演算装置５Ａ及び５Ｂは、図３に示すように、第２のＣＰＵ５０と、タイマ５１と、第１メモリ５２と、論理演算回路５３と、ＲＳ４８５インターフェースに対応する第２データ通信装置５４とを含んで構成されている。

第１及び第２演算装置５Ａ及び５Ｂは、更に、第２のＣＰＵ５０によってプログラムを実行することで実現される各機能部として、図３に示すように、到達時間測定部５０１と、フラグ設定部５０２と、データ送信部５０３とを備えている。
到達時間測定部５０１は、タイミング信号の受信タイミングでタイマ５１をリセットすると共にタイマ５１によるカウントを開始する。そして、超音波受信機６からの超音波７０を受信したことを示す超音波受信通知の各受信タイミングに応じて、タイマ５１のカウント値を取得する。到達時間測定部５０１は、取得した各カウント値を測定時間に換算して到達時間を求め、この到達時間情報を測位対象のアクティブ・タグ７のＩＤ番号と超音波受信通知の送信元の超音波受信機６のＩＤ番号とに対応付けて第１メモリ５２に記憶する。ここで、超音波受信通知には、その送信元の超音波受信機６のＩＤ番号が含まれている。

なお、タイマ５１のカウント値を測定時間に換算したものを到達時間情報とする構成としたが、この構成に限らず、カウント値そのものを到達時間情報とする構成としてもよい。
フラグ設定部５０２は、超音波受信機６からの超音波受信通知と、可聴音受信機８からの可聴音８０を受信したことを示す可聴音受信通知とを受信する。そして、受信した超音波受信通知及び可聴音受信通知に基づき、演算実施判定フラグを設定する機能を有している。ここで、可聴音受信通知には、その送信元の可聴音受信機８のＩＤ番号が含まれている。

具体的に、フラグ設定部５０２は、１回の超音波受信期間内において、超音波受信通知を受信した場合は、各超音波受信機６に対して予め設定された超音波受信判定フラグのうち該当するものを「１」に設定する。また、１回の超音波受信期間内において、超音波受信通知を受信しなかった場合は該当する超音波受信判定フラグを「０」に設定する（例えば、初期値「０」のままとする）。

一方、１回の超音波受信期間内において、可聴音受信通知を受信した場合は、各可聴音受信機８に対して予め設定された可聴音受信判定フラグのうち該当するものを「１」に設定する。また、１回の超音波受信期間内において、可聴音受信通知を受信しなかった場合は該当する可聴音受信判定フラグを「０」に設定する（例えば、初期値「０」のままとする）。

第１実施形態において、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍ及び第１〜第ｍ可聴音受信機８−１〜８−ｍは、図４に示すように、例えば、内部に測位空間を有する建物１００の天井１００Ｃに所定間隔を空けて配設されている。
図４に示すように、第１実施形態では、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍと、これら第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍと同数の第１〜第ｍ可聴音受信機８−１〜８−ｍとが、天井１００Ｃに配設されている。加えて、各超音波受信機６の近傍（図４では右横）に、末尾の数字が同じ可聴音受信機８がそれぞれ配設されている。即ち、超音波受信機６と可聴音受信機８とを一対一に対応付けて配設している。

なお、アクティブ・タグ７から発信される超音波７０の到達距離は比較的短い（例えば、５［ｍ］〜７［ｍ］）。そのため、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍ及び第１〜第ｍ可聴音受信機８−１〜８−ｍは、建物１００の天井１００Ｃの高さに応じて、天井１００Ｃに直接的に固定して配設する構成としてもよいし、天井１００Ｃからワイヤー等によって吊り下げて配設する構成としてもよい。

また、天井１００Ｃに配設する構成に限らず、地面にポールを立てて、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍ及び第１〜第ｍ可聴音受信機８−１〜８−ｍを、ポールの上端に固定して配設する構成とするなど他の構成としてもよい。
以上説明した配設構成であるため、第１実施形態のフラグ設定部５０２は、例えば、第１超音波受信機６−１からの超音波受信通知と第１可聴音受信機８−１からの可聴音受信通知との組といったように、一対一に対応付けられた超音波受信機６と可聴音受信機８との組毎に超音波受信判定フラグ及び可聴音受信判定フラグの設定処理を行う。

また、１回の超音波受信期間において、少なくとも３以上の超音波受信機６及び可聴音受信機８からの受信通知を受信するため、１回の超音波受信期間において、複数の超音波受信判定フラグ及び可聴音受信判定フラグの組が設定されることになる。
そのため、第１実施形態のフラグ設定部５０２は、複数の超音波受信判定フラグ及び可聴音受信判定フラグの値の組合せの多数決をとり、最も多い組合せの値に対応する入力信号を、論理演算回路５３に入力して演算実施判定フラグを設定（演算）するようになっている。

なお、多数決とする構成に限らず、例えば、可聴音受信判定フラグが「１」に設定されているものが１組でもあった場合に、可聴音受信判定フラグを「１」に確定する構成とするなど他の構成としてもよい。
また、例えば、超音波受信判定フラグ及び可聴音受信判定フラグの各組に対する演算実施判定フラグをそれぞれ求めて、これら演算実施判定フラグの論理積又は論理和を演算して、その演算結果を最終的な演算実施判定フラグの値とする構成としてもよい。または、複数の演算実施判定フラグの値の多数決をとり、最も多い値を、最終的な演算実施判定フラグの値とする構成としてもよい。

フラグ設定部５０２は、多数決によって決定された、超音波受信判定フラグの「０」、「１」に対応する論理「０」、「１」の入力信号Ａと、可聴音受信判定フラグの「０」、「１」に対応する論理「０」、「１」の入力信号Ｂとを、論理演算回路５３に入力する。
ここで、論理演算回路５３は、図５（ａ）に示すように、ＮＯＴ回路５３ａと、ＡＮＤ回路５３ｂとを備える。ＮＯＴ回路５３ａの入力端子には、可聴音受信判定フラグの値（論理値）を示す入力信号Ｂが入力され、ＮＯＴ回路５３ａの出力端子はＡＮＤ回路５３ｂの有する２つの入力端子の一方の入力端子に接続されている。また、ＡＮＤ回路５３ｂの他方の入力端子には、超音波受信判定フラグの値（論理値）を示す入力信号Ａが入力される。そして、ＡＮＤ回路５３ｂの出力端子からは、演算実施判定フラグの値（論理値）を示す出力信号Ｃが出力される。

すなわち、ＡＮＤ回路５３ｂの入力端子には、入力信号Ａと、入力信号ＢをＮＯＴ回路５３ａで論理反転した反転信号ＮＢとが入力され、ＡＮＤ回路５３ｂの出力端子からは、入力信号Ａと反転信号ＮＢとの論理積を示す出力信号Ｃが出力される。
具体的に、論理演算回路５３は、図５（ｂ）の真理値表に示すように、入力信号Ａが論理「０」で、入力信号Ｂが論理「０」及び「１」のときに、出力信号Ｃが論理「０」となる。また、入力信号Ａが論理「１」で、入力信号Ｂが論理「１」のときに、反転信号ＮＢが論理「０」となるため、出力信号Ｃが論理「０」となる。そして、入力信号Ａが論理「１」で、入力信号Ｂが論理「０」のときに、反転信号ＮＢが論理「１」となるため、出力信号Ｃが論理「１」となる。

すなわち、フラグ設定部５０２は、１回の超音波受信期間内において、超音波受信通知及び可聴音受信通知の双方を受信した場合に、超音波受信機６が、超音波７０の周波数成分を含むノイズを受信したと判定するように構成されている。そして、ノイズを受信したと判定すると、主制御装置２において、３次元位置の演算処理が実施されないように、演算実施判定フラグを「０」に設定する。

なお、演算実施判定フラグの設定は、論理演算回路５３のようにハードウェアを用いて設定する構成に限らず、ソフトウェアを用いて行ってもよい。
フラグ設定部５０２は、設定した演算実施判定フラグをデータ送信部５０３に出力する。
データ送信部５０３は、演算実施判定フラグが「０」の場合、この演算実施判定フラグのみを、データ通信装置を介して主制御装置２に送信する。一方、演算実施判定フラグが「１」の場合、この演算実施判定フラグに加えて、第１メモリ５２に記憶した各到達時間情報を、データ通信装置を介して主制御装置２に送信する。

図１に戻って、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍは、超音波受信用のマイクロフォンを備え、第１〜第Ｎアクティブ・タグ７−１〜７−Ｎから発信される超音波７０を受信する機能を有している。
ここで、アクティブ・タグ７の発信する超音波７０は、例えば、図６（ａ）に示す音圧波形を有しており、図６（ｂ）に示すように、中心周波数である４０［ｋＨｚ］の周波数成分がピークとなる特性を有している。なお、図６（ｂ）〜（ｃ）中の横軸及び縦軸は対数軸となっている。

また、第１実施形態の第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍは、各々の受信した超音波をフィルタリングして、４０［ｋＨｚ］の中心周波数を有する超音波のみを受信（検出）するように構成されている。即ち、本実施形態の超音波受信機は、予め設定した周波数（ここでは４０［ｋＨｚ］）にピークを持ち、予め設定した出力（感度）以上の超音波のみを受信するようにフィルタリングを行っている。

具体的に、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍは、図６（ｃ）に示すように、超音波を受信すると、受信した超音波の中心周波数（４０［ｋＨｚ］）の周波数成分の感度が、予め設定した第１閾値以上であるか否かを判定する。そして、第１閾値以上であると判定した場合に、第１〜第Ｎアクティブ・タグ７−１〜７−Ｎから発信された超音波７０を受信したと判定し、自己のＩＤ番号を含む超音波受信通知を演算装置５に送信するように構成されている。

また、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍは、１回の超音波受信期間内に超音波７０を受信しなかった場合も、超音波受信通知を送信しないように構成されている。
ここで、感度とは、超音波受信用のマイクロフォンの、受信した超音波に対する電気信号の出力レベル（出力信号電圧）である。超音波受信用のマイクロフォンは、マイクロフォン・アンプを備えているため、厳密にはマイクロフォン・アンプの出力信号レベルとなる。

一方、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍは、各々の受信した超音波の予め設定した周波数成分（中心周波数成分）の感度が第１閾値未満であると判定した場合に、超音波７０を受信していないと判定し、超音波受信通知を送信しないように構成されている。
図１に戻って、第１〜第Ｎアクティブ・タグ７−１〜７−Ｎは、携帯型のタグであり、各々が異なるユーザ（測位対象者）に携帯されている。

アクティブ・タグ７は、図７に示すように、電波受信機７１と、第３のＣＰＵ７２と、第２メモリ７３と、超音波発信機７４とを含んで構成されている。
電波受信機７１は、呼出装置４から発信した呼出電波４０を受信すると共に受信した呼出電波４０に含まれるＩＤ番号を抽出する。そして、抽出したＩＤ番号を第３のＣＰＵ７２に出力する。

第３のＣＰＵ７２は、電波受信機７１から入力されたＩＤ番号が第２メモリ７３に予め記憶されているＩＤ番号と一致するか否かを判定し、一致すると判定した場合に、超音波発信機７４に超音波７０の発信指令を出力する。
ここで、第１〜第Ｎアクティブ・タグ７−１〜７−Ｎは、各々がユニークなＩＤ番号を内部の第２メモリ７３に記憶している。

超音波発信機７４は、第３のＣＰＵ７２からの発信指令に応じて、予め設定した中心周波数（例えば、４０［ｋＨｚ］）を有する超音波７０を発信する。
図１に戻って、第１〜第ｍ可聴音受信機８−１〜８−ｍの各々は、ノイズ発生源から発信される少なくとも可聴周波数帯域（以下、「可聴域」と称する場合がある）の周波数成分を含む音波を受信する機能を有している。

ここで、ノイズ発生源としては、建物１００内（測位空間内）で作業する作業員などが該当する。例えば、作業員が手を叩く音や、ダンボールからガムテープを剥がす音などは、可聴周波数成分に加えて超音波７０の中心周波数成分を含む比較的広域の周波数成分を含んでいる。
具体的に、第１実施形態の可聴音受信機８は、図８に示すように、ＥＣＭ（Electrlet Condenser Microphone）８１と、Ａ／Ｄ変換器８２と、第４のＣＰＵ８３と、第３メモリ８４と、第３データ通信装置８５とを含んで構成されている。

ＥＣＭ８１は、公知のエレクトレット・コンデンサ・マイクロフォンであり、受信音波を電気信号（音響信号）に変換するコンデンサ・マイク部と、電気信号を増幅するマイク・アンプ部とを備えている。ＥＣＭ８１は、コンデンサ・マイク部を構成する２つの電極のいずれか一方にエレクトレット素子の薄膜を形成した構造を有している。
また、ＥＣＭ８１のコンデンサ・マイク部（振動系）は、可聴域の音波を高感度に受信するように可聴周波数帯域に共振周波数が設定されている。

ここで、測位空間が、通常時には騒音等の発生しない静音環境である場合、可聴音８０は、恒常的に発生するものでは無く、測位空間内又はその近くにおいて突発的に発生するノイズである場合が多い。このような可聴音８０は、例えば、図９（ａ）に示すように、インパルス状の音圧波形となる。このようなインパルス状の音波は、図９（ｂ）に示すように、可聴域（２０［Ｈｚ］〜２０［ｋＨｚ］）及び超音波７０の中心周波数帯域を含む広域に渡る周波数成分を含む音波となる。なお、図９（ｂ）〜（ｃ）中の横軸及び縦軸は対数軸となっている。

従って、超音波受信機６では、図９（ｃ）に示すように、可聴音８０に含まれる４０［ｋＨｚ］の周波数成分の感度が第１閾値以上である場合に、受信した可聴音８０を超音波７０として誤検出してしまう。
そこで、第１実施形態では、このような超音波７０の周波数成分を含む恐れのある可聴音８０を可聴音受信機８で受信するようにした。そして、可聴音受信機８で可聴音８０を受信した場合に、超音波受信機６で超音波７０を受信したと判定しても、超音波受信機６がノイズを受信したと判断して、３次元位置の演算処理を実施しないようにしている。

特に、第１実施形態では、可聴音８０が超音波７０の中心周波数成分を含んでいない場合でも、可聴音８０を受信した場合に、超音波受信機６がノイズを受信したと判断して、３次元位置の演算処理を実施しないようにしている。
そのため、第１実施形態の可聴音受信機８は、ＥＣＭ８１を用いて、図１０（ａ）に示すように、可聴音８０における可聴域の周波数成分のみを受信するように構成されている。なお、図１０（ａ）〜（ｂ）中の横軸及び縦軸は対数軸となっている。

Ａ／Ｄ変換器８２は、マイク・アンプ部から出力される受信音波の電気信号をＡ／Ｄ変換して、そのデジタルの電圧値を第４のＣＰＵ８３に出力する機能を有している。
第４のＣＰＵ８３は、Ａ／Ｄ変換器８２から入力されたデジタルの電圧値（可聴周波数成分の感度（信号レベル））と、第３メモリ８４に予め記憶された第２閾値とを比較し、可聴周波数成分の感度が第２閾値以上であると判定した場合に、可聴音８０を受信したと判定する。なお、第１実施形態では、可聴周波数帯域であればどの周波数帯の感度であっても第２閾値以上であると判定した場合に可聴音８０を受信したと判定する。そして、自己のＩＤ番号を含む可聴音受信通知を、第３データ通信装置８５を介して、演算装置５に対して送信する。ここで、第２閾値は、予め設定した信号レベル以上の可聴音を受信したことを判定するための閾値であり、超音波受信機６が誤検出しない程度のノイズを省くための閾値である。

第４のＣＰＵ８３は、例えば、図１０（ｂ）に示すように、受信した音波の共振周波数成分（４［ｋＨｚ］）が第２閾値以上であると判定したときに、可聴音８０を受信したと判定する。
一方、第４のＣＰＵ８３は、受信音波の可聴周波数成分の感度が第２閾値未満であると判定した場合に、可聴音８０を受信していないと判定する。そして、可聴音受信通知を、演算装置５に対して送信しないようになっている。
なお、第２閾値と比較する構成に限らず、可聴周波数帯域の音波を受信したと判定した場合に、その感度（信号レベル）に関係なく、可聴音８０を受信したと判定する構成としてもよい。

（３次元位置測定処理）
次に、図７に基づき、第１の３次元位置測定システム１の３次元位置測定処理の処理手順の一例を説明する。
３次元位置測定処理が開始されると、図７に示すように、まず、ステップＳ１に移行し、主制御装置２によって、測位開始指令を副制御装置３に出力して、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、副制御装置３によって、タイミング信号を呼出装置４及び演算装置５に対して出力して、ステップＳ３に移行する。

ステップＳ３では、副制御装置３からのタイミング信号をトリガとして、呼出装置４において呼出電波４０が発信され、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、副制御装置３からのタイミング信号をトリガとして、演算装置５において時間計測が開始され、ステップＳ５に移行する。
ステップＳ５では、演算装置５において、各超音波受信期間における超音波受信機６からの超音波受信通知の受信の有無に基づき、超音波７０を受信したか否かを判定する。そして、受信したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、超音波受信判定フラグを「１」に設定して、ステップＳ６に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、超音波受信判定フラグを「０」に設定して、ステップＳ８に移行する。

ステップＳ６に移行した場合は、演算装置５において、各超音波受信期間における可聴音受信機８からの可聴音受信通知の受信の有無に基づき、可聴音８０を受信したか否かを判定する。そして、受信しなかったと判定した場合（Ｎｏ）は、可聴音受信判定フラグを「０」に設定する。これにより、超音波受信判定フラグが「１」、可聴音受信判定フラグが「０」となり、論理「１」の入力信号Ａ及び論理「０」の入力信号Ｂが論理演算回路５３に入力されて論理「１」の出力信号Ｃが得られるので、演算実施判定フラグを「１」に設定する。更に、設定した演算実施判定フラグ「１」と、第１メモリ５２に記憶された到達時間情報とを、主制御装置２に送信する。その後、ステップＳ７に移行する。

一方、ステップＳ６において、可聴音８０を受信したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、可聴音受信判定フラグを「１」に設定する。これにより、超音波受信判定フラグが「１」、可聴音受信判定フラグが「１」となり、論理「１」の入力信号Ａ及び論理「１」の入力信号Ｂが論理演算回路５３に入力されて論理「０」の出力信号Ｃが得られるので、演算実施判定フラグを「０」に設定する。そして、設定した演算実施判定フラグ「０」の情報のみを、主制御装置２に送信する。その後、ステップＳ９に移行する。

また、ステップＳ６において、可聴音８０を受信しなかったと判定してステップＳ７に移行した場合は、主制御装置２において、演算実施判定フラグが「１」であるので、演算装置５からの到達時間情報に基づき、測位対象のアクティブ・タグ７の３次元位置の演算処理を実施する。そして、演算して得られた３次元位置情報を記憶装置２２に記憶して、ステップＳ１０に移行する。

また、ステップＳ５において超音波７０を受信しなかったと判定してステップＳ８に移行した場合は、演算装置５において、各超音波受信期間における可聴音受信機８からの可聴音受信通知の有無に基づき、可聴音８０を受信したか否かを判定する。そして、受信したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、可聴音受信判定フラグを「１」に設定する。これにより、超音波受信判定フラグが「０」、可聴音受信判定フラグが「１」となり、論理「０」の入力信号Ａ及び論理「１」の入力信号Ｂが論理演算回路５３に入力されて論理「０」の出力信号Ｃが得られるので、演算実施判定フラグを「０」に設定する。更に、設定した演算実施判定フラグ「０」のみを、主制御装置２に送信する。その後、ステップＳ９に移行する。

また、ステップＳ８において、可聴音８０を受信しなかったと判定した場合（Ｎｏ）は、可聴音受信判定フラグを「０」に設定する。これにより、超音波受信判定フラグが「０」、可聴音受信判定フラグが「０」となり、論理「０」の入力信号Ａ及び論理「０」の入力信号Ｂが論理演算回路５３に入力されて論理「０」の出力信号Ｃが得られるので、演算実施判定フラグを「０」に設定する。更に、設定した演算実施判定フラグ「０」のみを、主制御装置２に送信する。その後、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９に移行した場合は、主制御装置２において、演算実施判定フラグが「０」であるので、この演算実施判定フラグに対応する測位対象のアクティブ・タグ７の３次元位置の演算処理を実施せずに、ステップＳ１０に移行する。
ステップＳ１０では、副制御装置３において、測位が終了したか否かを判定し、終了したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、一連の処理を終了し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２に移行する。

（動作）
次に、図１〜図１１を参照して、第１実施形態の第１の３次元位置測定システム１の動作を説明する。
電源が投入され第１の３次元位置測定システム１の各機器が起動し、主制御装置２の入力装置２１を介してユーザからの測位開始指示が入力されると、主制御装置２は、記憶装置２２に記憶された基本情報を読み出し、読み出した基本情報に基づき測位開始指令を生成する。そして、生成した測位開始指令を、副制御装置３に出力する。副制御装置３は、主制御装置２からの測位開始指令に応じて、タイミング信号を生成し、生成したタイミング信号を、呼出装置４及び演算装置５にそれぞれ出力する。これによって、呼出装置４は、タイミング信号をトリガとして、測位対象のアクティブ・タグ７のＩＤ番号を含む呼出電波４０を発信する。また、演算装置５は、タイミング信号をトリガとして、タイマ５１をリセットすると共にカウントを開始して到達時間の測定を開始する。

一方、アクティブ・タグ７は、電波受信機７１を介して、呼出電波４０を受信すると、受信した呼出電波４０を復調して、ＩＤ番号を抽出する。そして、抽出したＩＤ番号が自己の第２メモリ７３に記憶されたＩＤ番号と一致するか否かを判定し、一致すると判定すると、超音波発信機７４によって、超音波７０を発信する。
アクティブ・タグ７は、測位対象者が携帯しており、測位対象者が移動することでアクティブ・タグ７も移動するようになっている。

超音波受信機６は、アクティブ・タグ７の発信した超音波７０を受信すると、まず、受信した超音波７０の中心周波数成分（４０［ｋＨｚ］成分）の感度と、第１閾値とを比較する。ここでは、中心周波数成分の感度が第１閾値以上であるとして、超音波受信機６は、超音波受信通知を演算装置５に出力する。
ここでは、１回の超音波受信期間Ｔ１内において、例えば、第１〜第３超音波受信機６−１〜６−３、第８〜第１０超音波受信機６−８〜６−１０で超音波７０が受信され、これらからの超音波受信通知が、第１演算装置５Ａに入力されたとする。

第１演算装置５Ａは、各超音波受信通知の受信タイミングに応じて、タイマのカウント値を取得し、取得したカウント値を到達時間に換算して、換算した到達時間情報を、アクティブ・タグ７のＩＤ番号と、各超音波受信通知の送信元の超音波受信機６のＩＤ番号とに対応付けて第１メモリ５２に記憶する。
一方、同じ超音波受信期間Ｔ１内において、第１演算装置５Ａに、第１〜第３可聴音受信機８−１〜８−３、第８〜第１０可聴音受信機８−８〜８−１０からの可聴音受信通知が入力されなかったとする。

この場合、第１演算装置５Ａは、多数決によって、超音波受信判定フラグを「１」に確定し、可聴音受信判定フラグを「０」に確定する。そして、論理演算回路５３のＡＮＤ回路５３ｂに入力信号Ａとして論理「１」の信号を入力し、ＮＯＴ回路５３ａに入力信号Ｂとして論理「０」の信号を入力する。これによって、論理「１」の出力信号Ｃが得られるので、第１演算装置５Ａは、演算実施判定フラグを「１」に設定する。そして、設定した演算実施判定フラグ「１」と、第１メモリ５２に記憶された各到達時間情報とを、主制御装置２に送信する。

主制御装置２は、演算実施判定フラグ「１」及び各到達時間情報を受信すると、３次元位置演算処理を実施する。具体的に、受信した各到達時間情報のうちから、任意の３つの超音波受信機６に対応する到達時間情報を選択する。
ここでは、第１超音波受信機６−１、第８超音波受信機６−８及び第３超音波受信機６−３に対応する到達時間情報を選択したとする。

主制御装置２は、選択した到達時間情報の示す到達時間と既知の超音波の伝搬速度Ｖとから、測位対象のアクティブ・タグ７と、第１超音波受信機６−１との間の距離Ｌ１、第８超音波受信機６−８との間の距離Ｌ２、及び第３超音波受信機６−３との間の距離Ｌ３を算出する。
これにより、例えば、Ｌ１＝２．０［ｍ］、Ｌ２＝１．７［ｍ］、Ｌ３＝１．０［ｍ］が得られたとする。

主制御装置２は、上式（１）〜（３）に基づき、第１超音波受信機６−１の座標値（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を中心とした半径２．０［ｍ］の球と、第８超音波受信機６−８の座標値（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を中心とした半径１．７［ｍ］の球と、第３超音波受信機６−３の座標値（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を中心とした半径１．０［ｍ］の球との交点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。

そして、交点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を、測位対象のアクティブ・タグ７の３次元位置として、測位対象のアクティブ・タグ７のＩＤ番号、測位時刻情報等に対応付けて記憶装置２２に記憶する。
一方、他の１回の超音波受信期間Ｔ２内において、例えば、第１〜第３超音波受信機６−１〜６−３、第８〜第１０超音波受信機６−８〜６−１０で超音波７０が受信され、これらからの超音波受信通知が、第１演算装置５Ａに入力されたとする。

また、同じ超音波受信期間Ｔ２内において、測位空間内の作業員がダンボールからガムテープを剥がすなどして、第１〜第３可聴音受信機８−１〜８−３、第８〜第１０可聴音受信機８−８〜８−１０で可聴音８０が受信され、これらからの可聴音受信通知が、第１演算装置５Ａに入力されたとする。
この場合、第１演算装置５Ａは、多数決によって、超音波受信判定フラグを「１」に確定し、可聴音受信判定フラグを「１」に確定する。そして、論理演算回路５３のＡＮＤ回路５３ｂに入力信号Ａとして論理「１」の信号を入力し、ＮＯＴ回路５３ａに入力信号Ｂとして論理「１」の信号を入力する。これによって、論理「０」の出力信号Ｃが得られるので、第１演算装置５Ａは、演算実施判定フラグを「０」に設定する。そして、設定した演算実施判定フラグ「０」のみを、主制御装置２に送信する。

主制御装置２は、演算実施判定フラグ「０」を受信すると、３次元位置演算処理を実施せずに、３次元位置演算処理を実施しなかったことを示す情報（例えば、座標値（０，０，０））を、測位対象のアクティブ・タグ７のＩＤ番号、測位時刻情報等に対応付けて記憶装置２２に記憶する。
以上、第１実施形態の第１の３次元位置測定システム１は、１回の超音波受信期間内において、超音波受信機６で超音波７０を受信し、かつ、可聴音受信機８で可聴音８０を受信しなかった場合に、測位対象の３次元位置の演算処理を実施することが可能である。

また、１回の超音波受信期間内において、超音波受信機６で超音波７０を受信し、かつ、可聴音受信機８で可聴音８０を受信した場合に、超音波７０の周波数成分を含むノイズを受信したと判定する。この場合に、主制御装置２において、測位対象の３次元位置の演算処理を実施しないようにする（禁止する）ことが可能である。
以上の構成によって、測位空間内で超音波７０の中心周波数成分を含むノイズが発生した場合に、測位対象の３次元位置の演算処理の実施を禁止することができるので、誤った３次元位置を演算するのを防止することが可能となる。

また、可聴音受信機８を、ＥＣＭによって、可聴域の音波のみを受信又は可聴域の音波を高感度に受信する構成とし、かつ、可聴音８０を受信したと判定した場合に、その超音波の周波数成分に関係なく、３次元位置の演算処理を実施しない構成とした。これにより、可聴音８０に含まれる超音波の周波数成分まで検出する構成と比較して、可聴音受信機８にかかるコストを低減することが可能となる。

また、超音波受信機６と同数の可聴音受信機８を、超音波受信機６の近くに、超音波受信機６と可聴音受信機８とを一対一に対応させて配設する構成としたので、各超音波受信機６に対する可聴音８０の検出精度を向上することが可能となる。
ここで、可聴音受信機８は、音波受信機に対応し、フラグ設定部５０２及び論理演算回路５３は、ノイズ判定部に対応する。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る第２の３次元位置測定システム９について説明する。
第２の３次元位置測定システム９は、２以上の超音波受信機６に対して１の可聴音受信機８を対応付けて備えている点が上記第１実施形態の第１の３次元位置測定システム１と異なる。それ以外については、上記第１実施形態の第１の３次元位置測定システム１と同様の構成を有している。
以下、上記第１実施形態と異なる部分を詳細に説明し、同じ部分は同じ符号を付して適宜説明を省略する。

第２の３次元位置測定システム９は、図１２に示すように、主制御装置２と、副制御装置３と、呼出装置４と、第１及び第２演算装置５Ａ及び５Ｂと、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍと、第１〜第Ｎアクティブ・タグ７−１〜７−Ｎと、第１〜第ｊ可聴音受信機８−１〜８−ｊとを含んで構成される。第２実施形態において、図１２中のｎ及びｍは「３≦ｎ，３≦ｍ，ｎ＝ｍ」の自然数であり、Ｎは３以上の自然数である。また、ｉ及びｊは「ｉ＜ｎ、ｊ＜ｍ、ｉ＝ｊ」の自然数である。

なお、図１２に示す構成例では、アクティブ・タグの数（Ｎ）が３以上となっているが、３以上に限らず、１又は２としてもよい。また、図１２に示す構成例では、演算装置５の数が２となっているが、この構成に限らず、超音波受信機６及び可聴音受信機８の数に応じて１又は３以上としてもよい。
第２実施形態において、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍ及び第１〜第ｊ可聴音受信機８−１〜８−ｊは、図１３に示すように、第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍと、これら第１〜第ｍ超音波受信機６−１〜６−ｍよりも少ない数の第１〜第ｊ可聴音受信機８−１〜８−ｊとが、天井１００Ｃに配設されている。図１３の例では、３つの超音波受信機６に対して１つの可聴音受信機８が対応するように配設されている。

具体的に、３つの超音波受信機６から最短かつ等距離となる位置に１つの可聴音受信機８が配設されている。すなわち、３つの超音波受信機６に対して１つの可聴音受信機８を対応付けて配設している。
なお、超音波受信機６と可聴音受信機８とは、３対１の構成に限らず、２対１又は４以上対１など他の構成としてもよい。

以上説明した配設構成であるため、第２実施形態のフラグ設定部５０２は、例えば、第１超音波受信機６−１〜６−３からの３つの超音波受信通知と第１可聴音受信機８−１からの１つの可聴音受信通知との組といったように、３対１に対応付けられた超音波受信機６と可聴音受信機８との組毎に超音波受信判定フラグ及び可聴音受信判定フラグの設定処理を行う。

このように、組毎に３つの超音波受信判定フラグ及び１つの可聴音受信判定フラグの設定処理を行うため、上記第１実施形態と同様に、１回の超音波受信期間において、複数の超音波受信判定フラグ及び可聴音受信判定フラグの組が設定されることになる。
そのため、第２実施形態のフラグ設定部５０２は、組毎に３つの超音波受信判定フラグの値の多数決をとり、最も多い値を代表値に設定する。次に、代表値と可聴音受信判定フラグの値の組合せの多数決をとり、最も多い組合せの値に対応する入力信号を、論理演算回路５３に入力して演算実施判定フラグを設定（演算）するようになっている。

なお、多数決とする構成に限らず、例えば、可聴音受信判定フラグが「１」に設定されているものが１組でもあった場合に、可聴音受信判定フラグを「１」に確定する構成とするなど他の構成としてもよい。
また、例えば、３つの超音波受信判定フラグ及び１つの可聴音受信判定フラグの各組に対する演算実施判定フラグをそれぞれ求めて、これら演算実施判定フラグの論理積又は論理和を演算して、その演算結果を最終的な演算実施判定フラグの値とする構成としてもよい。または、複数の演算実施判定フラグの値の多数決をとり、最も多い値を、最終的な演算実施判定フラグの値とする構成としてもよい。

以上、第２実施形態の第２の３次元位置測定システム９は、超音波受信機６の総数よりも少ない総数の可聴音受信機８を配設すると共に、複数の超音波受信機６から最短かつ等距離となる位置に１の可聴音受信機８を配設する構成とした。これにより、超音波受信機６と可聴音受信機８とを１対１に対応させて配設する構成と比較して、可聴音受信機８にかかるコストを低減することが可能となる。
ここで、可聴音受信機８は、音波受信機に対応し、フラグ設定部５０２及び論理演算回路５３は、ノイズ判定部に対応する。

（変形例）
（１）上記第１実施形態では、超音波受信機６と可聴音受信機８とを別体とする構成としたが、この構成に限らない。超音波受信機６と可聴音受信機８とを一体構成としてもよい。この構成であれば、超音波受信機６と可聴音受信機８との距離をゼロ又は最短とすることが可能となり、ノイズの検出精度を向上することが可能となる。

（２）上記各実施形態では、可聴音受信機８として、可聴周波数帯域で高感度となる狭帯域型のマイクロフォン（ＥＣＭ８１）を用いて、可聴周波数帯域の音波のみを受信（検出）する構成としたがこの構成に限らない。例えば、可聴周波数帯域及び超音波周波数帯域を含む広い周波数範囲で一定感度を有する広帯域型のマイクロフォンを用いて広帯域の音波を受信する構成としてもよい。この構成であれば、例えば、高速フーリエ変換によって、目的の超音波成分の他に可聴音域が含まれているか否かを判定できるので、ノイズをより高精度に検出することが可能となり、３次元位置の演算処理を無用に禁止するといったことを低減することが可能となる。その結果、３次元位置の測定精度をより向上することが可能となる。

（３）上記各実施形態では、最終的なノイズ判断の結果を示す情報としての演算実施判定フラグを主制御装置２に送信する構成としたが、この構成に限らない。例えば、超音波受信機６と可聴音受信機８の組合せ毎に演算実施判定フラグを設定すると共に、これら複数の演算実施判定フラグと各到達時間情報とを主制御装置２に送信する。そして、主制御装置２側で複数の演算実施判定フラグの値に基づき演算処理を実施するか否かを判定する構成としてもよい。

（４）上記各実施形態では、ＲＳ２３２Ｃ及びＲＳ４８５の通信プロトコルを用いて各機器をデータ通信可能に接続する構成としたが、この構成に限らず、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ等の他の通信プロトコルを用いて各機器を接続する構成としてもよい。
また、上記各実施形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、上記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、上記の説明で用いる図面は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。
また、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

１ 第１の３次元位置測定システム
２ 主制御装置
５ 演算装置
６ 超音波受信機
７ アクティブ・タグ
８ 可聴音受信機
９ 第２の３次元位置測定システム
５１ 論理演算回路
７０ 超音波
８０ 可聴音
８１ ＥＣＭ
２０３ ３次元位置演算部
５０２ フラグ設定部

Claims (7)

1. 超音波発信機の発信する超音波を受信する３以上の超音波受信機と、
   ３以上の前記超音波受信機に対する前記超音波の到達時間情報に基づき前記超音波発信機の３次元位置を演算する３次元位置演算部と、
   前記超音波受信機で受信する超音波の周波数成分から外れた周波数成分を含む音波を受信する１以上の音波受信機と、
   前記超音波の受信タイミングにおいて、前記超音波受信機が前記超音波を受信しかつ前記音波受信機が前記音波を受信したと判定すると、前記超音波受信機がノイズを受信したと判定するノイズ判定部と、を備え、
   前記３次元位置演算部は、前記ノイズ判定部が前記ノイズを受信したと判定すると、前記ノイズを受信時の前記到達時間情報に基づく前記３次元位置の演算を禁止することを特徴とする３次元位置測定システム。
2. 前記超音波受信機と前記音波受信機とを一体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の３次元位置測定システム。
3. 前記超音波受信機と前記音波受信機とを別体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の３次元位置測定システム。
4. 前記音波受信機は、少なくとも可聴周波数帯域の周波数成分を含む音波を受信するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の３次元位置測定システム。
5. 前記音波受信機は、前記音波を受信するマイクロフォンとして、ＥＣＭ（Electrlet Condenser Microphone）を備え、前記ＥＣＭを用いて、可聴周波数帯域の音波のみを受信するように構成したことを特徴とする請求項４に記載の３次元位置測定システム。
6. 前記音波受信機は、前記音波を受信するマイクロフォンとして、広域受信型のマイクロフォンを備え、前記広域受信型のマイクロフォンを用いて、前記可聴周波数帯域及び超音波の周波数帯域を含む広周波数帯域の音波を受信するように構成したことを特徴とする請求項４に記載の３次元位置測定システム。
7. 超音波発信機の発信した超音波を３以上の超音波受信機で受信し、３以上の前記超音波受信機に対する前記超音波の到達時間情報に基づき前記超音波発信機の３次元位置を演算する一方、前記超音波受信機で受信する超音波の周波数成分から外れた周波数成分を含む音波を１以上の音波受信機で受信し、前記超音波の受信タイミングにおいて、前記超音波受信機が前記超音波を受信しかつ前記音波受信機が前記音波を受信したと判定すると、前記超音波受信機がノイズを受信したと判定して、前記ノイズを受信時の到達時間情報に基づく前記３次元位置の演算を禁止することを特徴とする３次元位置測定方法。

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