JP2016530501A

JP2016530501A - スマートハウスの位置測定システム及びその方法

Info

Publication number: JP2016530501A
Application number: JP2016524651A
Authority: JP
Inventors: 李　文嵩; 文嵩李
Original assignee: 李文嵩
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2016-09-29
Also published as: WO2015003382A1; EP3021502A4; KR20160030095A; EP3021502A1

Abstract

【課題】スマートハウスの位置測定システム及びその方法を提供する。【解決手段】本発明は、２次元の密閉空間１０内に装着され、位置測定装置１を含む。位置測定装置１は、方向測定演算装置１１及び位置測定演算装置１２及び複数のセンサ素子２１，２２．．．を含む。各センサ素子２１，２２．．．は、位置測定装置１の位置測定演算装置１２及び方向測定装置１１に電気的に接続される。位置測定装置１は、位置測定演算装置１２及び方向測定演算装置１１を利用し、複数のセンサ素子２１，２２．．．間の時間差及び電圧出力量に基づき、被測定物４の２次元の密閉空間１０内の位置を正確に測定することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、人体から放出される熱源によって住居室内の人の位置を正確に測定することができる、実用性の極めて高いスマートハウスの位置測定システム及びその方法に関する。

科学技術の進歩に伴い、住居内における生活水準が徐々に高まっているが、以前は、１日の仕事が終わって帰宅した後、休息したり、入浴したり、テレビを鑑賞したり、エアコンをつけたりして帰宅後の生活を快適に送りたい場合、各電気製品のスイッチを１つずつ入れる必要がある上、機械が起動するまで暫く待たなければならなかった。このために、完全にリラックスすることができないばかりか、逆に更に疲労する状況が頻繁に発生していた。

科学技術の進歩によって利便性の高い生活を享受できるようになった。現代においては、外出する必要がある場合、住居内の電気製品に対して予め起動時間を設定することにより、帰宅後に疲れた身体で各種電気製品を１つずつ起動させる必要がない技術が開発された。更には、無線遠隔制御の方式によって住居内の電気製品を制御できるようになり、帰宅途中に携帯電話などの制御装置によって住居内の電気製品を予め起動運転させ、帰宅した際に快適に過ごせる技術が開発された。また、電気製品の起動を制御できるのみならず、住居内の保安システム、監視システムなどを制御し、住居生活における安全を確保することができる技術も開発された。

特許文献１の「位置読み取り制御システム」は、少なくとも１つの移動物の位置を検出し、電気制御信号を出力するマットと、電気制御信号に基づいて制御コマンドを伝送する中央制御ユニットと、移動物の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、マット及び中央制御ユニットに必要な電力を供給する自家発電ユニットと、を含む。これにより、特許文献１は、移動物の分布位置に基づき、制御コマンドを介して少なくとも１つの電子装置の作用範囲が移動物をカバーするようにし、電子装置をスマート制御する目的を実現するものである。

上述の「位置読み取り制御システム」は、マットが踏まれることを利用して移動物の所在地を検出することにより、中央制御ユニットが電気製品の起動を制御し、所望の目的及び効果を実現するものである。しかし、マットによる検出では、移動物の正確な所在地を検出することができず、人がマットを踏まない場合、人の所在地を検出することができず、マットが電気制御信号を中央制御ユニットに伝送し、電気製品を起動させることができない。このため、大衆の使用に符合するように改良することが求められていた。

上述の欠点に鑑み、本発明の発明者は、当該技術の研究に多くの時間を費やし、幾度もの実験及びテストを行い、上述の従来技術の欠点を解決し、大衆の需要を満たすことができる本発明の「スマートハウスの位置測定システム」を案出した。

台湾特許出願第０９９１２１４４８号

本発明の目的は、ユーザが住居にいる際、位置測定装置により、室内に位置するユーザの所在地を正確に認識することができ、これにより、住居内の電気製品の使用方向を正確に制御することができ、従来技術における、ユーザがマットを踏まない場合、マットが電気制御信号を中央制御装置に伝送することができず、住居内の電気製品の起動及び使用方向を有効に制御できないという欠点を改善することができるスマートハウスの位置測定システム及びその方法を提供することにある。

上述の課題を解決するために、請求項１の発明は、２次元の密閉空間内に設置され、位置測定装置及び複数のセンサ素子を備えるスマートハウスの位置測定システムであって、位置測定装置は、方向測定演算装置及び位置測定演算装置を有し、複数のセンサ素子は、位置測定装置の位置測定演算装置及び方向測定演算装置に電気的に接続され、位置測定装置は、位置測定演算装置及び方向測定演算装置を利用し、複数のセンサ素子間の時間差及び電圧出力量に基づき、２次元の密閉空間内におけるユーザの位置を正確に測定することを特徴とするスマートハウスの位置測定システムである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のスマートハウスの位置測定システムによるスマートハウスの位置測定方法であって、位置測定演算装置が２つの隣り合うセンサ素子間の距離パラメータ及びサンプル速度パラメータにより、被測定物と任意の一センサ素子間との間の角度値を計算する、被測定物の方向を測定するステップと、位置測定演算装置が少なくとも３つの隣り合うセンサ素子の電圧ＡＤＣの出力から、被測定物の３つのセンサ素子に対する位置を測定する、被測定物の位置を測定するステップと、を含み、被測定物の方向を測定するステップ及び被測定物の位置を測定するステップにより、被測定物の密閉空間内の位置を正確に測定することができることを特徴とするスマートハウスの位置測定方法である。

請求項３の発明は、被測定物は、熱源又はＩＲであることを特徴とする請求項２に記載のスマートハウスの位置測定方法である。

本発明のスマートハウスの位置測定システムは、位置測定装置を含む。位置測定装置は、方向測定演算装置及び位置測定演算装置及び複数のセンサ素子を含む。位置測定装置は、位置測定演算装置及び方向測定演算装置を利用し、複数のセンサ素子間の時間差及び電圧出力量に基づき、被測定物の２次元の密閉空間内の位置を正確に測定することができる。

本発明の装置を示すブロック図である。本発明の方法を示す流れ図である。本発明を２次元の空間で使用する状態を示す模式図である。本発明の２次元の領域範囲を示す模式図である。本発明の方向測定を行う状態を示す模式図である。本発明の位置測定を行う状態を示す模式図である。

本発明の上述の目的及び効果を実現するために採用した技術手段及び構造を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。

本発明は、２次元の密閉空間（例えば、部屋、台所、客間などの室内空間）中に応用され、被測定物の位置を正確に測定するために用いられる。本発明は、スマートハウスの位置測定システムを提供するものであり、図１?図５に示すように、位置測定装置１を含む。位置測定装置１は、方向測定演算装置１１及び位置測定演算装置１２及び複数のセンサ素子２１，２２．．．を含む。本発明のセンサ素子２１，２２．．．は、ＰＩＲＳｅｎｓｏｒである。各センサ素子２１，２２．．．は、位置測定装置１の位置測定演算装置１２及び方向測定装置１１に電気的に接続される。位置測定装置１は、位置測定演算装置１２及び方向測定演算装置１１を利用し、複数のセンサ素子２１，２２．．．間の時間差及び電圧出力量に基づき、被測定物の２次元の密閉空間１０内の位置を正確に測定することができる。被測定物は、熱源又はＩＲである。

上述のスマートハウスの位置測定システムに基づき、本発明のスマートハウスの位置測定方法を説明する。図２に示すように、本発明のスマートハウスの位置測定方法は、位置測定演算装置１２が２つの隣り合うセンサ素子２１，２２．．．間の距離パラメータ及びサンプル速度パラメータにより、被測定物と任意の一センサ素子２との間の角度値を計算する、被測定物の方向を測定するステップＳ１と、位置測定演算装置１２が少なくとも３つの隣り合うセンサ素子の電圧ＡＤＣの出力から、被測定物の３つのセンサ素子２１，２２，２３．．．に対する位置を測定する、被測定物の位置を測定するステップＳ２と、を含む。被測定物の方向を測定するステップＳ１及び被測定物の位置を測定するステップＳ２により、被測定物の密閉空間１０内の位置を正確に測定することができる。被測定物４は、熱源又はＩＲである。

本発明には、各種スマート装置を組み合わせることができる。例えば、ユーザの身分及びユーザの位置に基づき、電子装置をユーザの習慣的な運転状態に正確に調整制御し、ユーザに快適な環境を提供することができる。また、本発明は、２次元の密閉空間１０内の位置及び変位方向を正確に測定することができるため、各ユーザの動態情報を随時検出し、随時モニタリングすることができる。

図３及び図４を参照する。図３では、密閉空間１０、センサ素子２１，２２．．．及び検出領域３を示す。図４では、２次元におけるセンサ素子の検出領域３を示す。本実施形態中、複数のセンサ素子２１，２２．．．は、天井板上に間隔をあけて設置されるため、複数のセンサ素子２１，２２．．．の時間差及び電圧のＡＤＣ出力を運用して被測定物の正確な位置を取得することができる。

方向測定演算装置１１の実際の演算過程及び実施過程を更に詳細に説明する。方向測定演算装置１１によって被測定物４が移動する方向を計算することができる。本実施形態中、被測定物４は、人であり、熱源と称することもできる。図５中、２つのセンサ素子２１，２２を有する。左側のセンサ素子２１は、ＰＩＲ−Ａであり、右側のセンサ素子２２は、ＰＩＲ−Ｂである。被測定物４（人）の位置は、センサ素子２１，２２の右上方向である。右側のセンサ素子２２には、センサ素子２２の中心を貫通する中心線Ｘが定義される。また、被測定物４（人）からセンサ素子２２の方向には、右熱伝導平面波Ｒ１が定義される。右熱伝導平面波Ｒ１と中止線Ｘとは、センサ素子２２上端面で互いに交差する。また、右対称熱伝導平面波Ｒ２が定義される。右熱伝導平面波Ｒ１と右対称熱伝導平面波Ｒ２とは、中止線Ｘを中心として鏡対称に設置される。右熱伝導平面波Ｒ１と中心線Ｘとの間は、挟角θを有する。また、被測定物４（人）から左側のセンサ素子２１には、左熱伝導平面波Ｌ１が定義される。また、センサ素子２１を通過し、左熱伝導平面波Ｌ１と鏡対称に設置される左対称熱伝導平面波Ｌ２が定義される。また、被測定物のサンプルレート（ＳａｍｐｌｅＲａｔｅ）及び２つのセンサ素子２１，２２（ＰＩＲ−Ａ及びＰＩＲ−Ｂ）間に存在する距離Ｄ（ＤＡＢ）に基づき、左対称熱伝導平面波Ｌ２と右対称熱伝導平面波Ｒ２との間隙は、ＤＡＢＳｉｎθである。距離とサンプルレートとの関係は、数式１で示される。

数式１中、ｖは、被測定物４（人）からセンサ素子２１，２２までの伝達速度である。θは、被測定物４（人）からセンサ素子３２までの挟角である（被測定物４から平面波の方式で伝達されると仮定する）。このため、サンプルレートは、固定される。２つのセンサ素子２１，２２の遅延（Ｄｅｌａｙ）から挟角θを推論し、被測定物４の移動方向を知ることができる。その演算式は、数式２で示される。

図６を参照する。領域内の位置測定定義（速度等価重量なし、マトリクス関係）を更に説明する。センサ素子は、人体の体温エネルギーから放出される特定波長（約１０ｍｍ）の赤外線に対して動作を行い、人体からセンサ素子までの距離が電圧ＡＤＣの出力に影響を与える。電圧ＡＤＣの出力を距離パラメータとした場合、３つのセンサ素子２３，２４，２５によって３点の位置を測定する方式により、被測定物４（人）の相対位置を決定することができる。図６中、中間の白点は、被測定物４（人）であり、被測定物４（人）の周囲を取り囲むのは、三角形に設置される３つのセンサ素子２３，２４，２５であり、３つの円５０，５１，５２は、センサ素子２３，２４，２５の測定範囲である。３つのセンサ素子２３，２４，２５は、それぞれ、左側ＰＩＲ−Ａに位置し、座標位置が（ＸＡ，ＹＡ）、右側ＰＩＲ−Ｂに位置し、座標位置が（ＸＢ，ＹＢ）及び上方ＰＩＲ−Ｃに位置し、座標が（ＸＣ，ＹＣ）である。被測定物４（人）の座標位置は、（ＸＯ，ＹＯ）である。センサ素子２３ＰＩＲ−Ａから人までの距離は、ＤＡＯであり、センサ素子２４ＰＩＲ−Ｂから人までの距離は、ＤＢＯであり、センサ素子２５ＰＩＲ−Ｃから人までの距離は、ＤＣＯである。被測定物４（人）の位置測定算式は、数式３のように定義される。

ＤＡＯからＤＢＯ及びＤＣＯを減算することから数式４が取得される。

数式４を二乗してルートを消去すると数式５が取得される。

数式５を整理して線形方程式にすると数式６が取得される。

センサ素子がＮ個の場合、数式７で示すことができる。

最後に数式８のように定義される。

本発明は、上述の定義によって被測定物４（人）の位置及びその変位方向を正確に測定することができる。

なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変動や潤色を加えることができることは勿論である。

１位置測定装置
１０密閉空間
１１方向測定演算装置
１２位置測定演算装置
２１センサ素子
２２センサ素子
２３センサ素子
２４センサ素子
２５センサ素子
３検出領域
４被測定物
５０円
５１円
５２円
Ｘ中心線
Ｌ１左熱伝導平面波
Ｌ２左対称熱伝導平面波
Ｒ１右熱伝導平面波
Ｒ２右対称熱伝導平面波
Ｓ１被測定物の方向を測定するステップ
Ｓ２被測定物の位置を測定するステップ
θ 挟角
Ｄ距離

Claims

２次元の密閉空間内に設置され、位置測定装置及び複数のセンサ素子を備えるスマートハウスの位置測定システムであって、
前記位置測定装置は、方向測定演算装置及び位置測定演算装置を有し、
前記複数のセンサ素子は、前記位置測定装置の位置測定演算装置及び前記方向測定演算装置に電気的に接続され、
前記位置測定装置は、前記位置測定演算装置及び前記方向測定演算装置を利用し、前記複数のセンサ素子間の時間差及び電圧出力量に基づき、２次元の密閉空間内におけるユーザの位置を正確に測定することを特徴とするスマートハウスの位置測定システム。
請求項１に記載のスマートハウスの位置測定システムによるスマートハウスの位置測定方法であって、
位置測定演算装置が２つの隣り合うセンサ素子間の距離パラメータ及びサンプル速度パラメータにより、被測定物と任意の一センサ素子間との間の角度値を計算する、被測定物の方向を測定するステップと、
位置測定演算装置が少なくとも３つの隣り合うセンサ素子の電圧ＡＤＣの出力から、被測定物の前記３つのセンサ素子に対する位置を測定する、被測定物の位置を測定するステップと、を含み、
前記被測定物の方向を測定するステップ及び前記被測定物の位置を測定するステップにより、前記被測定物の密閉空間内の位置を正確に測定することができることを特徴とするスマートハウスの位置測定方法。
前記被測定物は、熱源又はＩＲであることを特徴とする請求項２に記載のスマートハウスの位置測定方法。