JP2017181317A - 測位システム - Google Patents

Abstract

【課題】広域の監視空間で受信機の位置を測定する測位システムを提供する。
【解決手段】自機が属するグループ内で一意かつグループ間で重複させて定められた送信順で第一音響信号を送信し、第一音響信号の送信から自機が属するグループに固有のグループ時間差で第二音響信号を送信する複数の送信機３と、第一音響信号と第二音響信号を受信する受信機４と、複数の送信機の設置位置、送信順、グループ時間差を記憶する記憶部と、受信機が受信した所定強度以上の第一音響信号（第一受信信号）と第二音響信号（第二受信信号）を検出し、第一受信信号の受信順および第一受信信号と第二受信信号の間の時間差を、記憶されている送信順およびグループ時間差と比較して第一受信信号の送信元を特定し、送信元の設置位置から受信機の位置を測定する信号解析部とを備え、送信順が同一である送信機どうしを所定距離だけ互いに離して配置した測位システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の送信機から音響信号を送信し、受信機が受信した音響信号に基づいて、受信機の位置を測定する測位システムに関する。

従来、監視空間に存在する移動物体の位置を測定するために、様々な技術が提案されている。その一つとして、監視空間に設置した複数の送信機から超音波等の音響信号を送信し、移動物体に所持させた受信機が受信した音響信号および送信機の配置に基づいて、受信機の位置、すなわち移動物体の位置を測定するものがある。

例えば、特許文献１には、複数の中継局から超音波信号を送信し、携帯端末が受信した超音波信号の起点からの位相差に基づいて、監視空間内における携帯端末の位置を測定するシステムが開示されている。なお、特許文献１に記載のシステムでは、複数の中継局を縦方向と横方向に間隔を置いて離散的にもしくはメッシュ状に配置し、各中継局が時分割で割りつけられたタイムスロットで超音波信号を順番に発信する。

特開２０１１−１１７８８０号公報

複数の送信機を用いて監視空間に存在する移動物体の位置を測定する場合、監視空間が広域になるほど、当該空間をカバーするために必要な送信機の数が増えていく。このため、特許文献１に記載のシステムのように、各送信機が超音波信号を順番に送信していく場合、監視空間が広域になるほど、全ての送信機が超音波信号を送信し終えるまでに長い時間を要することになる。すなわち、全ての送信機が超音波信号を送信し終えるまでに、移動物体の位置が大きく変化してしまう可能性が高くなるため、移動物体に所持させた受信機が受信した超音波信号に基づいて移動物体の位置を正確に測定することが困難になるという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、監視空間が広域であっても、受信機を所持している移動物体の位置を正確に測定することができる測位システムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明は、監視空間内の受信機の位置を測定する測位システムであって、それぞれが前記監視空間内の所定の設置位置に配され、自機が属するグループ内において一意かつグループ間で重複させて定められた送信順にて第一音響信号を送信し、前記第一音響信号の送信から自機が属する前記グループに固有のグループ時間差で第二音響信号を送信する複数の送信機と、前記第一音響信号および前記第二音響信号を受信する受信機と、前記複数の送信機それぞれの前記設置位置、前記送信順および前記グループ時間差を記憶している記憶部と、前記受信機が受信した所定強度以上の前記第一音響信号および前記第二音響信号をそれぞれ第一受信信号および第二受信号として検出し、前記第一受信信号の受信順および前記第一受信信号と前記第二受信信号の間の時間差を前記記憶部に記憶されている前記送信順および前記グループ時間差と比較して前記第一受信信号の送信元を特定し、前記記憶部に記憶されている前記送信元の前記設置位置から前記受信機の位置を測定する信号解析部と、を備え、前記複数の送信機は、少なくとも任意の前記送信元からの前記第一受信信号が検出される前記監視空間内の位置において当該送信元と前記送信順が同一である送信機からの前記第一受信信号が検出されない距離だけ、前記送信順が同一である送信機どうしを離して配したことを特徴とする測位システムを提供する。

また、前記複数の送信機のそれぞれは、前記第一音響信号と前記第二音響信号を互いに異なる周波数帯域で送信することが好適である。

本発明によれば、監視空間が広域であっても、複数の送信機から送信された音響信号を用いて、当該音響信号を受信した受信機の位置を正確に測定することができる。

本実施の形態における監視空間を模式的に示す図である。 本実施の形態における測位システムの全体構成を示す図である。 本実施の形態における送信機の機能ブロック図を示す図である。 本実施の形態における音響信号の送信タイミングを模式的に示す図である。 本実施の形態における受信機の機能ブロック図を示す図である。 本実施の形態における送信機の配置を模式的に示す図である。 送信機の他の配置例を模式的に示す図である。 本実施の形態における受信機の受信波形を示す図である。 本実施の形態におけるタイムスロット内の受信波形を示す図である。 本実施の形態における同期信号送信処理のフローチャートである。 本実施の形態における音響信号送信処理のフローチャートである。 本実施の形態における測位処理のフローチャートである。

以下、本発明にかかる測位システムの実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態における監視空間を模式的に示した図である。本実施の形態では、広域な施設の屋内を監視空間（点線で示した領域６）とし、当該監視空間に存在する人物５の位置を測定する測位システムの例を説明する。本実施形態における測位システムは、施設の天井に所定の間隔（例えば、４メートル間隔）で設置した複数の送信機３から音響信号を送信し、施設内に存在する受信機４が受信した音響信号に基づいて、当該受信機４の位置を測定する。このとき、本実施の形態では、人物５に受信機４を所持または装着させることにより、受信機４の位置を人物５の位置として測定する。本実施の形態では、図１に示すように、監視空間に全３６個の送信機３が設置されている。

なお、本実施の形態では、屋内において人物の位置を測位する測位システムについて説明するが、本発明の測位システムは、この実施形態に限られない。例えば、屋外での測位に使用してもよいし、人物ではなく貨物等の物品に受信機を取り付けて、当該物品の測位に使用してもよい。

＜システム構成＞
図２は、本実施の形態における測位システム１の全体構成を示した図である。図２に示すように、測位システム１は、管理装置２、複数の送信機３、人物等の移動物体に所持される受信機４、を含んで構成される。

測位システム１において、管理装置２と複数の送信機３は、通信ネットワークにより接続される。通信ネットワークは、有線接続により実現されてもよいし、無線接続により実現されてもよい。また、必要に応じて、管理装置２と受信機４を通信ネットワークで接続するようにしてよい。

以下、図を参照して、測位システム１の各構成について詳しく説明する。

＜管理装置２＞
管理装置２は、図２に示すように、通信部２１、記憶部２２、同期信号送信部２３を含んで構成される。本実施の形態では、管理装置２は、複数の送信機３に対して、同期信号を送信する。具体的には、同期信号送信部２３は、記憶部２２に記憶された測位周期を参照し、当該周期で、通信部２１を介して、測位システム１を構成する全ての送信機３に対して同期信号を一斉に送信する。本実施の形態では、測位システム１は、同期信号送信部２３から同期信号が複数の送信機３に対して１回送信される毎に、受信機４の位置を１回測定する。すなわち、記憶部２２に記憶される測位周期は、測位システム１が測位を行う周期に相当する情報である。ここで、測位周期は、「同期信号の送信時点から、測位システム１を構成する全ての送信機３が音響信号を送信し、その残響成分が減衰するまでの時間」を考慮して設定され、記憶部２２に予め記憶される。

記憶部２２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ、ハードディスク等のメモリ装置によって構成される。記憶部２２は、上述したとおり、測位周期を記憶するが、その他にも、測位システム１の各処理において必要な情報を記憶しておき、通信部２１を介して、送信機３や受信機４との間で当該情報を送受信するようにしてもよい。

同期信号送信部２３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の少なくとも１つのプロセッサ、およびその周辺回路を含んで構成される。同期信号送信部２３は、上述したとおり、記憶部２２に記憶された測位周期に従って、測位システム１を構成する全ての送信機３に対して同期信号を送信する。なお、本実施の形態では、同期信号送信部２３を管理装置２の構成の一つとして説明しているが、同期信号送信部２３を管理装置２とは別の装置として測位システム１を構成してもよい。この場合、同期信号送信部２３は、管理装置２および送信機３と通信ネットワークにより接続され、管理装置２の記憶部２２に記憶された測位周期を参照して、送信機３に対して同期信号を送信すればよい。

＜送信機３＞
送信機３は、監視空間に複数設置され、それぞれが所定のタイミングで音響信号を監視空間に対して送信する。図３は、本実施形態における送信機３の機能ブロック図を示した図である。図３に示すように、送信機３は、通信部３１、記憶部３２、送信制御部３３、音響信号送信部３４を含んで構成される。

通信部３１は、管理装置２との間で、各種情報を送受信する。本実施の形態では、通信部３１は、管理装置２の同期信号送信部２３から送信された同期信号を受信する。

記憶部３２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ、ハードディスク等のメモリ装置によって構成される。記憶部３２は、送信機３において各処理を実行するためのプログラム、設定データや生成されたデータ等の各種情報を記憶する。例えば、記憶部３２は、送信機３に関する２種類のＩＤ（グループＩＤおよび送信順ＩＤ）、および信号送信周期を記憶する。以下、これらの情報について、詳しく説明する。

まず、グループＩＤについて説明する。測位システム１を構成する複数の送信機３は、予め、所定数の送信機３で構成される所定数のグループに分けられる。グループＩＤは、送信機３が所属するグループを識別するためのＩＤである。すなわち、同一のグループに所属する送信機３の記憶部３２には、それぞれ同一のグループＩＤが記憶される。なお、本実施の形態では、グループＩＤを１以上の連続する整数としており、例えば、測位システム１を構成する複数の送信機３を４つのグループ（グループ１、グループ２、グループ３、グループ４）に分けた場合、各グループを識別するグループＩＤは、それぞれ、「１」、「２」、「３」、「４」となる。

次に、送信順ＩＤについて説明する。送信順ＩＤは、所属するグループ内における送信機３の送信順を識別するためのＩＤである。各送信機３は、送信順ＩＤによって定まる順番で監視空間に対して、音響信号を送信する。ここで、送信順ＩＤは、所属グループが同一の送信機３間では、それぞれ異なるＩＤが付与されるが、所属するグループが異なる送信機３間では、同一のＩＤが付与されることが許容されている。すなわち、測位システム１では、所属グループが異なる送信機３が、監視空間に対して同時に音響信号を送信することを許容しており、これらの送信機３には同一の送信順ＩＤが付与される。なお、本実施の形態では、送信順ＩＤを１から始まる連続する整数（グループを構成する送信機３の数が上限）としている。例えば、本実施の形態では、監視空間に設置された全３６個の送信機３を、９個の送信機３から構成される４つのグループに分ける。このため、送信機３に付与される送信順ＩＤは、１から９までの整数となる。

送信順ＩＤについて、より具体的に説明すると、グループ１において音響信号の送信順が１番目の送信機３については、送信順ＩＤ「１」が付与され、グループ１において送信順が２番目の送信機３については、送信順ＩＤ「２」が付与され、同様に、グループ１において送信順が最後の送信機３については、送信順ＩＤ「９」が付与される。そして、グループ２において音響信号の送信順が１番目の送信機３については、送信順ＩＤ「１」が付与され、グループ２において送信順が２番目の送信機３については、送信順ＩＤ「２」が付与され、同様に、グループ２において送信順が最後の送信機３については、送信順ＩＤ「９」が付与される。グループ３およびグループ４についても、同様に送信順ＩＤが付与される。ここで、本実施の形態では、同一の送信順ＩＤが付与された送信機３は、監視空間に対して同時に音響信号を送信するため、例えば、送信順ＩＤ「１」が付与されたグループ１の送信機３と、送信順ＩＤ「１」が付与されたグループ２の送信機３、送信順ＩＤ「１」が付与されたグループ３の送信機３、送信順ＩＤ「１」が付与されたグループ４の送信機３が監視空間に対して同時に音響信号を送信する。

次に、信号送信周期について説明する。信号送信周期は、送信順が連続する送信機３間の音響信号の送信間隔である。本実施の形態では、信号送信周期は、音響信号に含まれる主バンドの信号（後述する）の送信間隔に相当する情報である。なお、信号送信周期は、測位システム１が設置される監視空間の残響時間を考慮して設定される。具体的には、信号送信周期は、送信機３から送信された音響信号の直接波と、当該送信機３より送信順が一つ前の送信機３から送信された音響信号の残響成分と、を受信機４が区別できるように、直前に送信された音響信号の残響成分が十分に減衰するまでの時間を考慮した長さに設定される。すなわち、信号送信周期は、残響時間が短い監視空間であれば短時間に設定され、残響時間が長くなるほど長く設定される。例えば、本実施の形態では、信号送信周期は、５０ｍｓとしている。

以上説明したグループＩＤ、送信順ＩＤ、および信号送信周期は、各送信機３の記憶部３２に予め記憶される。しかし、送信機３が、これらの情報の取得する方法については、特に制限はなく、既存の技術を用いればよい。例えば、グループＩＤおよび送信順ＩＤは、各送信機３に設けられたディップスイッチ（図示しない）の状態を読み取って、記憶部３２に記憶するようにしてもよい。また、管理装置２の記憶部２２に、測位システム１を構成する全ての送信機３のグループＩＤおよび送信順ＩＤ、測位システム１の信号送信周期を予め記憶しておき、各送信機３は、通信部３１を介して、自己のグループＩＤおよび送信順ＩＤ、信号送信周期を取得し、記憶部３２に記憶するようにしてもよい。

送信制御部３３は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＭＣＵ等の少なくとも１つのプロセッサ、およびその周辺回路を含んで構成される。送信制御部３３は、記憶部３２に記憶されたグループＩＤ、送信順ＩＤ、および信号送信周期を参照して、送信機３における音響信号の送信を制御する。具体的には、送信制御部３３は、音響信号のデジタルデータを生成し、グループＩＤ、送信順ＩＤ、信号送信周期によって定まるタイミングで監視空間に音響信号を送信できるよう、当該音響信号のデジタルデータを後述する音響信号送信部３４に出力する。以下に、送信機３から送信される音響信号について、詳しく説明する。

まず、送信機３が送信する音響信号の形式について説明する。本実施の形態では、音響信号として、ベースバンドのＴＳＰ（Ｔｉｍｅ Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ Ｐｕｌｓｅ）を超音波帯域に周波数変調させた信号を送信する。ここで、周波数変調させる帯域は、送信機３における音圧が高い帯域と、受信機４の感度が高い帯域の両方が備わった連続する帯域を選択することが好ましい。

また、詳細は後述するが、本実施の形態の音響信号は、第１の周波数帯域（以下、主バンドと称する）の信号である第１信号と、第２の周波数帯域（以下、副バンドと称する）の信号である第２信号から構成される。ここで、主バンドおよび副バンドは、上述した好ましい周波数帯域からそれぞれ選択される。例えば、本実施の形態では、２４ｋＨｚ〜２８ｋＨｚを主バンドとし、２８ｋＨｚ〜３２ｋＨｚを副バンドとする。

なお、送信機３から送信する音響信号の形式は、上述したものに限られない。例えば、ＴＳＰではなく、Ｍ系列を周波数変調させた信号を音響信号として用いてもよい。また、ＴＳＰやＭ系列などのワイドバンドの信号を用いずに、ＢＰＳＫ （Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ ）やＱＰＳＫ （Ｑｕａｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ ）を使ったエンコード信号、バーストパルス信号を使用してもよい。この場合、送信機３において２５ｋＨｚおよび４０ｋＨｚの一般的な超音波送信素子を使用し、受信機４においても同じ周波数の超音波受信素子を使用すればよく、２５ｋＨｚおよび４０ｋＨｚのうち一方を主バンド、他方を副バンドとすればよい。また、本実施の形態では、音響信号として超音波帯域の信号を用いているが、可聴帯域の信号を用いることも可能である。

次に、上述した第１信号と第２信号について、詳しく説明する。送信制御部３３は、記憶部３２に記憶されたグループＩＤを参照して、当該グループＩＤに固有の音響信号を送信するように制御する。具体的には、送信制御部３３は、上述した信号形式で第１信号および第２信号のデジタルデータを生成し、これらの信号がグループＩＤ毎に定められた時間間隔で監視空間に送信されるよう、第１信号のデジタルデータと第２信号のデジタルデータを当該時間間隔で音響信号送信部３４に出力する。本実施の形態では、第１信号および第２信号から構成される信号を「音響信号」と称している。なお、時間間隔は、グループＩＤと対応付けて記憶部３２に記憶しておけばよいし、時間間隔の値をグループＩＤの値として記憶するようにしてもよい。なお、グループＩＤに対応付ける時間間隔は、０以上とすればよい。

第１信号と第２信号の時間間隔は、受信機４にてグループＩＤ毎に異なる時間間隔を区別可能な範囲で、なるべく短い時間になるように設定される。例えば、本実施の形態において、受信機４が１ｍｓの時間差を識別できる分解能を有する場合は、グループＩＤが「１」であれば時間間隔を「１ｍｓ」とし、グループＩＤが「２」であれば時間間隔を「２ｍｓ」とし、グループＩＤが「３」であれば時間間隔を「３ｍｓ」とし、グループＩＤが「４」であれば時間間隔を「４ｍｓ」とすればよい。なお、上述したように、本実施の形態では、送信制御部３３は、第１信号と第２信号を互いに異なる周波数帯域（主バンドと副バンド）で生成する。これにより、受信機４は、第１信号と第２信号を、互いの残響成分の影響を受けずに区別することが可能であるため、第１信号と第２信号の時間間隔をさらに短時間に設定することが可能となる。なお、第１信号と第２信号を同じ周波数帯域で送信するようにしてもよい。

次に、送信機３における音響信号の送信タイミングについて説明する。送信機３は、記憶部３２に記憶された送信順ＩＤおよび信号送信周期を参照して、送信順ＩＤで定まる順番、信号送信周期で定まる周期で音響信号を送信する。具体的には、各送信機３の送信制御部３３は、通信部３１を介して、管理装置２から同期信号を受信すると、まず、ＳＹＮＣ信号を監視空間に送信するよう制御する。すなわち、ＳＹＮＣ信号のデジタルデータを生成し、後述する音響信号送信部３４に出力する。なお、ＳＹＮＣ信号は、上述した主バンドで生成されたパルス信号とすればよい。その後、送信制御部３３は、送信順ＩＤで定まる自らの送信タイミングになるまで待機し、当該送信タイミングになると生成しておいた音響信号のうち第１信号を監視空間に送信するよう制御する。その後、グループＩＤによって定まる時間間隔が経過すると、生成しておいた音響信号のうち第２信号を監視空間に送信するよう制御し、再び、管理装置２から同期信号を受信するまで音響信号の送信を待機する。例えば、本実施の形態では、送信順ＩＤをｉ、信号送信周期をＴとした場合に、送信制御部３３は、ＳＹＮＣ信号の送信を制御した後、ｉ・Ｔの時間待機して音響信号を送信するよう制御する。これにより、測位システム１の送信機３は、送信順ＩＤで定められた順番、かつ信号送信周期で定められた周期で音響信号を送信することが可能となる。また、管理装置２から同期信号が送信される毎に、測位システム１を構成する全ての送信機３が音響信号の送信を１回行うことが可能となる。

ここで、図４を参照して、音響信号の送信タイミングについて、より具体的に説明する。図４は、本実施の形態における音響信号の送信タイミングを模式的に示した図である。上述したように、本実施の形態の測位システム１は、全３６個の送信機３を、９個の送信機３から構成される４つグループに分けたものであるため、図４においても、４つのグループ毎に、各グループに所属する９個の送信機３から送信される音響信号の送信タイミングを示している。図４において、黒矢印は第１信号の送信時点を表し、白矢印は第２信号の送信時点を表す。また、丸で囲われた数字は、送信機３の送信順ＩＤに対応している。丸で囲われた１は送信順ＩＤ＝１が付与された送信機３の音響信号であることを示し、同様に丸で囲われた２，３，９は、それぞれ送信順ＩＤ＝２，３，９が付与された送信機３の音響信号であることを示している。なお、送信順ＩＤ＝４〜８が付与された送信機３の音響信号については、図示を省略している。

図４に示すように、まず、送信機３は、管理装置２から同期信号を受信すると、ＳＹＮＣ信号を送信する。なお、ＳＹＮＣ信号は、全ての送信機３から同時に送信される。その後、ＳＹＮＣ信号の送信時点から、信号送信周期Ｔが経過すると、各グループの送信順ＩＤ「１」の送信機３が同時に第１信号を送信する。そして、各グループＩＤによって定まる時間間隔Ｄｎ（ｎ＝１〜４）が経過すると第２信号を送信する。具体的には、グループ１の送信順ＩＤ「１」の送信機３は時間間隔Ｄ１で第２信号を送信し、グループ２の送信順ＩＤ「１」の送信機３は時間間隔Ｄ２で第２信号を送信し、グループ３の送信順ＩＤ「１」の送信機３は時間間隔Ｄ３で第２信号を送信し、グループ４の送信順ＩＤ「１」の送信機３は時間間隔Ｄ４で第２信号を送信する。その後、ＳＹＮＣ信号の送信時点から２Ｔが経過すると、各グループの送信順ＩＤ「２」の送信機３が同時に第１信号を送信する。そして、グループ１の送信機３と同様に、各グループＩＤによって定まる時間間隔Ｄｎ（ｎ＝１〜４）が経過すると第２信号を送信する。その後、同様に、送信順ＩＤ「３」〜「９」の送信機３が順次、第１信号および第２信号を送信する。各送信機３は、管理装置２から、再び、同期信号を受信するまで音響信号の送信を待機する。すなわち、送信順ＩＤ「９」の送信機３が音響信号を送信し終えると、再び、管理装置２から同期信号が送信されるまで、測位システム１の送信機３は音響信号の送信を待機する。

図３に戻り、送信機３の音響信号送信部３４について説明する。

音響信号送信部３４は、Ｄ−Ａ変換器、パワーアンプ、スピーカを含んで構成される。音響信号送信部３４は、送信制御部３３から音響信号のデジタルデータが出力される度に、当該音響信号を監視空間に対して送信する。具体的には、送信制御部３３から音響信号のデジタルデータを入力すると、Ｄ−Ａ変換器にて当該デジタルデータをアナログデータに変換し、当該アナログデータをパワーアンプで増幅した上で、スピーカから送信する。すなわち、本実施の形態では、送信制御部３３にて生成されたＳＹＮＣ信号、第１信号、第２信号のデジタルデータが音響信号送信部３４に入力される度に、当該デジタルデータをアナログデータに変換してスピーカから送信する。送信制御部３３は、各信号のデジタルデータを、上述した各信号の送信タイミングで音響信号送信部に出力するため、音響信号送信部３４は、各信号をそれぞれの送信タイミングにおいて監視空間に対して送信することが可能となる。

本発明の測位システム１は、当該システムを構成する複数の送信機３を、所定数の送信機３から構成される所定数のグループに分け、送信機３はグループ内で定められた送信順で音響信号を監視空間に対して送信する。このとき、各グループの同じ送信順の送信機３は音響信号を監視空間に同時に送信するため、測位システム１を構成する全ての送信機３が音響信号を送信し終えるまでに要する時間は、１つのグループを構成する送信機３の数と信号送信周期に応じて決まる。すなわち、送信機３の数を少なくすれば、全ての送信機３が音響信号を送信し終えるまでに要する時間を短時間にすることができる。もちろん、本発明の測位システム１では、グループＩＤ毎に定めた時間間隔で第１信号と第２信号を送信するため、グループ数が増えるにつれて、当該時間間隔の最大値も大きくなる。しかし、本発明の測位システムでは、第１信号と第２信号を異なる周波数帯域で生成することにより、これらの混信を排除できるため、第１信号と第２信号の時間間隔を短時間に設定することができる。すなわち、本発明の測位システム１によれば、グループ数が増えても、測位システム１を構成する全ての送信機３が音響信号を送信し終えるまでに要する時間を短時間に保つことが可能となる。従来は、システムを構成する各送信機が音響信号を順番に送信するものであったため、監視空間の広さをカバーするために必要な送信機の個数が増えるほど、全ての送信機３が音響信号を送信し終えるまでに要する時間が長くなってしまう。すなわち、従来は、監視空間が広域になるほど、全ての送信機３が音響信号を送信し終えるまでに要する時間が長くなってしまうという問題があった。しかし、本発明によれば、上述したように、監視空間が広域になっても、測位システム１を構成する全ての送信機３が音響信号を送信し終えるまでに要する時間を短時間に保つことが可能となる。

なお、監視空間がさらに広域になると、本発明の測位システム１においても、さらに多くのグループを設定する必要があるため、グループ数が増えるにつれて増加する第１信号と第２信号の時間間隔が、全ての送信機３が音響信号を送信し終えるまでに要する時間に与える影響を無視できなくなる可能性がある。しかし、本発明の音響信号は、第１信号と第２信号から構成されるものに限らないため、送信機３から送信する音響信号を、第１信号、第２信号、第３信号から構成されるようにし、第３信号の周波数帯を主バンドおよび副バンドと異なる周波数帯域とすればよい。そして、グループＩＤに応じて定められる時間間隔として、第１信号と第２信号の時間間隔と、第１信号と第３信号の時間間隔を採用すればよい。これにより、さらにグループ数を増やしても、測位システム１を構成する全ての送信機３が音響信号を送信し終えるまでに要する時間を短時間に保つことが可能となる。

＜受信機４＞
受信機４は、監視空間に存在し、送信機３から送信された音響信号を受信する。本実施の形態では、受信機４は、監視空間に存在する人物によって所持または装着され、受信した音響信号に基づいて、監視空間における自己の位置を測定する。そして、受信機４は、測定した自己の位置を、人物の位置として出力する。図５は、本実施形態における受信機４の機能ブロック図を示した図である。図５に示すように、受信機４は、音響信号受信部４１、記憶部４２、信号解析部４３、出力部４４を含んで構成される。

音響信号受信部４１は、マイク、マイクアンプ、Ａ−Ｄ変換器を含んで構成される。音響信号受信部４１は、送信機３から送信された音響信号を随時受信する。具体的には、音響信号受信部４１は、監視空間に送信された音響信号をマイクで集音し、集音した音のアナログデータをマイクアンプで増幅した上で、Ａ−Ｄ変換器にてデジタルデータに変換する。そして、音響信号受信部４１は、変換したデジタルデータを後述する信号解析部４３に出力する。なお、信号解析部４３へのデジタルデータの出力は、後述する記憶部４２を介して行ってもよい。

記憶部４２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ、ハードディスク等のメモリ装置によって構成される。記憶部４２は、受信機４において各処理を実行するためのプログラム、設定データや生成されたデータ等の各種情報を記憶する。例えば、記憶部４２は、高さ情報、グループＩＤテーブル、送信順ＩＤテーブル、送信機３の配置情報を記憶する。以下、これらの情報について、詳しく説明する。なお、記憶部４２には、送信機３の記憶部３２と同様に、信号送信周期も記憶される。

まず、高さ情報について説明する。高さ情報は、監視空間における受信機４の床面からの高さを示す情報であり、後述する信号解析部４３にて、受信機４の位置を測定する際に用いられる。本実施の形態では、受信機４は、人物によって所持または装着されるため、高さ情報は、床面から人物の手までの高さや、床面から受信機４の装着位置までの高さを考慮して設定され、予め記憶部４２に記憶される。

次に、グループＩＤテーブルについて説明する。グループＩＤテーブルは、グループＩＤと上述した第１信号と第２信号の時間間隔を対応付けたテーブルである。グループＩＤテーブルは、後述する信号解析部４３にて参照され、受信機４が受信した音響信号の第１信号と第２信号の時間間隔から当該音響信号を送信した送信機３の所属グループを識別するために用いられる。以下、グループＩＤに対応付けられた時間間隔を「グループ時間差」と称する。

なお、本実施の形態におけるグループＩＤテーブルは、グループＩＤ「１」とグループ時間差「１ｍｓ」、グループＩＤ「２」とグループ時間差「２ｍｓ」、グループＩＤ「３」とグループ時間差「３ｍｓ」、グループＩＤ「４」とグループ時間差「４ｍｓ」がそれぞれ対応付けられたテーブルとなる。

次に、送信順ＩＤテーブルについて説明する。送信順ＩＤテーブルは、送信順ＩＤと受信機４が受信した音響信号のタイムスロット番号を対応付けたテーブルである。本実施の形態において、後述する信号解析部４３は、音響信号受信部４１から入力したデジタルデータを複数個のタイムスロットに分割して解析を行う。具体的には、信号解析部４３は、デジタルデータに含まれるＳＹＮＣ信号を監視しており、ＳＹＮＣ信号を検出すると、当該ＳＹＮＣ信号の検出時点から上述した信号送信周期Ｔの間隔でデジタルデータを分割して信号解析を行う。この分割された単位をタイムロットとする。例えば、本実施の形態では、ＳＹＮＣ信号の位置から信号送信周期Ｔが経過した時点を起点として、当該起点から信号送信周期Ｔが経過する時点までをタイムスロット「１」とし、タイムスロット「１」の終点から信号送信周期Ｔが経過する時点までをタイムスロット「２」とし、同様にタイムスロット「９」まで分割して音響信号を解析する。上述したように、送信機３は、ＳＹＮＣ信号を送信した後、信号送信周期Ｔの間隔で送信順ＩＤによって定まる順番で音響信号を送信する。このため、信号解析部４３は、ＳＹＮＣ信号からの受信タイミング、すなわち、ＳＹＮＣ信号から何番目のタイムスロットで検出された音響信号であるかを確認することで、当該音響信号を送信した送信機３の送信順ＩＤを識別することが可能となる。

なお、本実施の形態における送信順ＩＤテーブルは、送信順ＩＤ「１」とタイムスロット「１」、送信順ＩＤ「２」とタイムスロット「２」、送信順ＩＤ「３」とタイムスロット「３」、送信順ＩＤ「４」とタイムスロット「４」、送信順ＩＤ「５」とタイムスロット「５」、送信順ＩＤ「６」とタイムスロット「６」、送信順ＩＤ「７」とタイムスロット「７」、送信順ＩＤ「８」とタイムスロット「８」、送信順ＩＤ「９」とタイムスロット「９」が対応付けられたテーブルとなる。

次に、配置情報について説明する。配置情報は、監視空間における送信機３の配置を示す情報である。配置情報は、後述する信号解析部４３にて参照され、受信機４の位置を測定するために用いられる。本実施の形態では、配置情報として、各送信機３の送信順ＩＤ、グループＩＤ、床面からの設置高、監視空間の床面をＸＹ平面としたときの２次元座標（Ｘ，Ｙ）が対応付けられている。

ここで、監視空間における送信機３の配置について、詳しく説明する。上述したように、本実施形態の測位システム１では、異なるグループに所属する送信順ＩＤが同一の送信機３が、監視空間に音響信号を同時に送信する。このため、これらの同時に送信された音響信号が混信しないよう、同一の送信順ＩＤが付与された送信機３は、監視空間において互いに隣り合わない位置、かつ所定距離以上離れた位置に設置される。

図６は、本実施の形態における送信機３の配置を模式的に示した図である。図６において、白丸印は送信機３の位置を示し、白丸で囲った数字は、送信機３の送信順ＩＤに対応する。また、同一のグループＩＤが付与された送信機３をそれぞれ点線で囲って示している。図６に示すように、本実施の形態における測位システム１は、全３６個の送信機３で構成されており、９個の送信機３から構成される４つのグループに分けられている。そして、送信順ＩＤが同一の送信機３は、互いに隣り合わない位置、かつ所定距離以上離れた位置に配置されている。本発明の測位システム１は、このように送信機３を配置することにより、送信機３から同時に送信された音響信号が混信しないようにしている。

例えば、図６に示すように、受信機４が黒丸印４ａの位置に存在している場合、グループＩＤ「１」の送信順ＩＤ「１」が付与された送信機３の位置と比べて、グループＩＤ「２」の送信順ＩＤ「１」が付与された送信機３、グループＩＤ「３」の送信順ＩＤ「１」が付与された送信機３、グループＩＤ「４」の送信順ＩＤ「１」が付与された送信機３は、受信機４までの距離が長い。このため、これらの送信機３が同時に音響信号を送信しても、受信機４では、最初にグループＩＤ「１」の送信順ＩＤ「１」が付与された送信機３から送信された音響信号が受信され、その後、時間差と信号強度の減衰を伴って、他のグループの送信順ＩＤ「１」が付与された送信機３から送信された音響信号を受信する。すなわち、送信順ＩＤ「１」が付与された送信機３が監視空間に対して同時に音響信号を送信しても、受信機４では、受信タイミングと信号強度から受信機４の近くに設置されている送信機３とそれ以外の送信機３を区別することが可能となる。なお、所定距離は、同時に送信された音響信号のうち、最も受信機４に近い位置に存在する送信機３から送信された音響信号の受信波形と、その他の送信機３から送信された音響信号の受信波形とを、受信機４にて信号強度から区別できるような値とすればよい。

また、受信機４が黒丸印４ｂの位置に存在している場合、各グループの送信順ＩＤ「１」が付与された送信機３から受信機４までの距離が略同一になる。この場合、送信順ＩＤ「１」が付与された送信機３から同時に送信された音響信号は、受信機４にて略同時かつ同程度の信号強度で受信されるため、これらを区別することが困難になる。しかし、図６に示すように、本発明の測位システム１では、同一の送信順ＩＤが付与された送信機３は、隣り合わない位置に設置されている。これにより、受信機４にて送信順ＩＤ「１」が付与された送信機３の音響信号を区別できなくても、他の送信順ＩＤが付与された送信機３、例えば、図６に示した送信順ＩＤ「５」，「６」，「８」が付与された送信機３から送信される音響信号については、上述したように受信タイミングと信号強度から区別することが可能となる。すなわち、受信機４は、これらの区別可能な音響信号に基づいて受信機４の位置を測定することが可能となる。

なお、送信機３の配置は、上述した例に限らない。例えば、本実施の形態では、測位システム１を構成する送信機３を、９個の送信機３から構成される４つのグループに分けたが、１つのグループを構成する送信機３の数やグループの数は、監視目的や監視空間の形状、監視空間の面積等を考慮して適宜変更してもよい。また、グループ毎に送信機３の配置を異ならせてもよい。

図７は、送信機３の他の配置例を模式的に示した図である。図７（ａ）は、測位システム１を構成する送信機３を７個の送信機３から構成される２つのグループに分けた例を示しており、図７（ｂ）は、測位システム１を構成する送信機３を５個の送信機３から構成される２つのグループに分けた例を示している。図７に示すとおり、グループを構成する送信機３の数やグループ毎の送信機３の配置は異ならせているが、各送信機３は上述した配置条件を満たし、同一の送信順ＩＤが付与された送信機が互いに隣り合わない位置、かつ所定距離以上離れた位置に配置されていることがわかる。また、図示はしないが、グループ毎に構成する送信機３の数を異ならせてもよい。例えば、グループＩＤ「１」が付与された送信機３を７個、グループＩＤ「２」が付与された送信機を５個として、測位システム１を実現してもよい。また、本実施形態のように同一のグループＩＤが付与された送信機３が監視空間において近傍にまとまるように配置されなくてもよい。例えば、グループＩＤが異なる複数の送信機３どうしが互いに隣接するように送信機３を配置するようにしてもよい。

以上説明した、高さ情報、グループＩＤテーブル、送信順ＩＤテーブル、送信機３の配置情報は、受信機４の記憶部３２に予め記憶される。しかし、受信機４が、これらの情報の取得する方法については、特に制限はない。例えば、管理装置２の記憶部２２に、高さ情報、グループＩＤテーブル、送信順ＩＤテーブル、送信機３の配置情報を予め記憶しておき、受信機４は、通信ネットワークを介してこれらの情報を取得し、記憶部４２に記憶するようにしてもよい。

次に、図５に戻り、受信機４の信号解析部４３について説明する。

信号解析部４３は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＭＣＵ等の少なくとも１つのプロセッサ、およびその周辺回路を含んで構成される。信号解析部４３は、受信機４が受信した音響信号を解析し、監視空間における受信機４の位置を測定する。具体的には、本実施の形態では、音響信号受信部４１から入力したデジタルデータを、上述したように複数個のタイムスロットに分割し、それぞれのタイムスロットについて解析を行う。なお、本実施の形態では、ベースバンドのＴＳＰを超音波帯域に変調した信号を送信機３から送信するため、信号解析部４３は、入力したデジタルデータをベースバンドに復調してからタイムスロットの解析を行う。また、本実施の形態では、２種類の周波数帯域（主バンドと副バンド）を用いているため、信号解析部４３は、主バンドの信号と副バンドの信号に復調する。

信号解析部４３は、各タイムスロットを分析し、タイムスロット内のパルスの信号強度、主バンドにおけるタイムスロットの開始時点から所定パルスまでの時間差（第１時間差）、主バンドの所定パルスと副バンドの所定パルスの時間差（第２時間差）、をそれぞれ算出する。

ここで、図８，図９を参照し、タイムスロットの分析について、詳しく説明する。図８は、本実施の形態における受信機４の受信波形を示した図である。図９は、本実施の形態におけるタイムスロット内の受信波形を示した図である。

まず、信号解析部４３は、音響信号受信部４１から入力したデジタルデータの受信波形から、ＳＹＮＣ信号を検出する。ＳＹＮＣ信号は、上述したとおり、主バンドのみのパルス信号であるため、信号解析部４３は、主バンドが所定強度（以下、ＳＹＮＣ強度）以上となる時点を検出する。そして、副バンドにおいて、当該検出時点から所定時間（例えば、信号送信周期Ｔ）内に信号が存在しない場合に、当該検出時点をＳＹＮＣ信号の受信時点とする。図８においては、矢印で示した時点がＳＹＮＣ信号の受信時点となる。

そして、信号解析部４３は、ＳＹＮＣ信号が検出されると、図８に示すように、当該受信時点から信号送信周期Ｔが経過した時点をタイムスロット「１」の起点として、当該起点から信号送信周期Ｔが経過した時点をタイムスロット「１」の終点とする。その後、タイムスロット「１」の終点をタイムスロット「２」の起点として、当該起点から信号送信周期Ｌが経過した時点をタイムスロット「２」の終点とする。同様に、送信順ＩＤの数と同数のタイムスロットを規定する。なお、図８においては、タイムスロット「４」から「９」については、図示を省略している。

図９では、図８に示したタイムスロット「１」の受信波形を拡大して示している。信号解析部４３は、タイムスロット内のパルスの信号強度を確認し、まず、主バンドのパルスが最初に所定強度（第１信号強度）以上となる時点を検出する。そして、信号解析部４３は、タイムスロットの開始時点から当該検出した時点までの時間差ｓｎ（ｎ＝１〜９）を求める。この時間を第１時間差とする。図９に示すｓ１がタイムスロット「１」における第１時間差である。本実施形態における測位システム１の送信機３は、上述したように、送信順ＩＤが同一の送信機３は所定距離以上離れた位置に設置されているため、タイムスロット内において、主バンドのパルスが最初に第１信号強度となる時点は、送信順ＩＤが同一の送信機３のうち、受信機４に最も近い送信機３から送信された第１信号の直接波の受信時点とみなせる。なお、第１信号強度の値は、送信順ＩＤが同一の送信機３間の距離を考慮して、最も受信機４に近い位置に存在する送信機３から送信された第１信号の受信波形と、その他の送信機３から送信された第１信号の受信波形とを、受信機４にて区別できる値に予め設定すればよい。

次に、信号解析部４３は、タイムスロット内の副バンドのパルスの信号強度を確認し、最初に所定強度（第２信号強度）以上となる時点を検出する。そして、信号解析部４３は、先に検出しておいた、主バンドのパルスが最初に第１信号強度以上となる時点との時間差ｄｎ（ｎ＝１〜９）を求める。この時間差が第２時間差である。図９に示すｄ１がタイムスロット「１」における第２時間差である。本実施形態における測位システム１の送信機３は、上述したように、送信順ＩＤが同一の送信機３は所定距離以上離れた位置に設置されているため、タイムスロット内において、副バンドのパルスが最初に第２信号強度となる時点は、送信順ＩＤが同一の送信機３のうち、受信機４に最も近い送信機３から送信された第２信号の直接波の受信時点とみなせる。なお、第２信号強度の値は、送信順ＩＤが同一の送信機３間の距離を考慮して、最も受信機４に近い位置に存在する送信機３から送信された第２信号の受信波形と、その他の送信機３から送信された第２信号の受信波形とを、受信機４にて区別できる値に予め設定すればよい。

なお、本実施の形態では、第１時間差と第２時間差を求める際、タイムスロット内において、パルスが最初に第１信号強度以上となる時点やパルスが最初に第２信号強度以上となる時点を用いた。しかし、これに限るものではない。例えば、パルスの信号強度を用いずに、タイムスロット内において最初に現れたパルスの受信時点を用いて、第１時間差と第２時間差を求めるようにしてもよい。この場合、送信機３を配置する際、送信順ＩＤが同一の送信機３間の距離（所定距離）を、「同一の送信機３から送信された第１信号と第２信号が必ず連続して受信機４に受信されるような距離」にすればよい。なお、この場合、所定距離の値は、グループＩＤ毎に設定した第１信号と第２信号の時間間隔（グループ時間差）の最大値等を考慮して、適宜決定すればよい。

信号解析部４３は、各タイムスロットについて、第１時間差および第２時間差を求めた後、タイムスロットのうち受信機４の測位に用いるタイムスロット（有効タイムスロット）を複数個選定する。なお、本実施の形態では、信号解析部４３は、有効タイムスロットを３個選定する。これは、本実施の形態における信号解析部４３が、三角測量の原理で受信機４の位置を測定するためであり、３個の送信機３の設置位置、当該送信機３から送信された音響信号が受信機に受信されるまでに要する時間（第１時間差）が測位に必要となるからである。このとき、測位に用いられる送信機３は、受信機４の近くに設置されているものから３個選定されることが好ましいため、信号解析部４３は、有効タイムスロットとして、受信機４の位置の近くに設置されている送信機３から送信された音響信号が含まれるタイムスロットを選定する。したがって、本実施の形態においては、タイムスロット内の第１時間差が短い順、かつ、第１時間差の算出に用いたパルスの信号強度が所定強度（有効強度）以上となるタイムスロットを有効タイムスロットとして３個選定する。なお、有効タイムスロットにおける第１時間差の算出に用いたパルスが「第１受信信号」の一例に相当する。

信号解析部４３は、有効タイムスロットを選定すると、各有効タイムスロットについて、第１時間差の算出に用いたパルスの送信元の送信機３を特定する。まず、信号解析部４３は、記憶部４２に記憶した送信順ＩＤテーブルを参照し、有効タイムスロットのタイムスロット番号から送信元の送信機３の送信順ＩＤを特定する。ここで、上述したように、本実施の形態における測位システム１は、送信順ＩＤが同一の送信機３が同時に音響信号を送信するため、タイムスロット番号だけでは、第１時間差の算出に用いたパルスがどのグループに所属する送信機３から送信された音響信号によるものであるかが判別できない。そこで、信号解析部４３は、グループを識別するために第２時間差を用いる。具体的には、信号解析部４３は、記憶部４２に記憶されているグループＩＤテーブルを参照し、当該テーブルのグループ時間差と有効タイムスロットの第２時間差を比較し、最も近いグループ時間差に対応付けられているグループＩＤを特定する。信号解析部４３は、このように特定した送信順ＩＤとグループＩＤから、測位に用いる送信機３を特定する。例えば、図６に示した図において、受信機４が４ａに存在する場合、まず、有効タイムスロットとしてタイムスロット「１」、「２」、「４」が選定され、その後、タイムスロット番号から送信順ＩＤ「１」、「２」「４」が特定される。そして、それぞれの各有効タイムスロットの第２時間差から、グループＩＤ「１」送信順ＩＤ「１」の送信機３、グループ「１」送信順ＩＤ「２」の送信機３、グループＩＤ「１」送信順ＩＤ「４」の送信機３が、測位に用いる送信機３として特定される。なお、有効タイムスロットにおける第２時間差の算出に用いた副バンドのパルスが「第２受信信号」の一例に相当する。

信号解析部４３は、測位に用いる３個の送信機３を特定すると、記憶部４２に記憶されている受信機４の高さ情報、配置情報に含まれる送信機３の設置高と２次元座標を参照し、これらの情報と各送信機３の第１時間差を用いて、三角測量の原理で受信機４の位置を算出する。すなわち、本実施の形態では、受信機４の位置は、床面をＸＹ平面としたときの２次元座標（Ｘ，Ｙ）として測定される。なお、本実施の形態では、三角測量の原理を用いて受信機４の位置を測定したが、測定方法はこれに限るものではなく、上述した方法により測位に用いる送信機３を特定し、当該特定した送信機３の位置を用いて受信機４の位置を測定するものであればよい。

信号解析部４３は、受信機４の位置を算出すると、算出結果を順次出力部４４に出力する。

次に、図５に戻り、受信機４の出力部４４について説明する。

出力部４４は、信号解析部４３から受信機４の位置を入力すると、当該位置を外部の装置に出力する。本実施の形態では、測定された受信機４の位置を液晶ディスプレイなどの表示装置（図示しない）に表示する。このとき、本実施の形態における受信機４は、人物に所持または装着されているため、出力部４４は、信号解析部４３で測定された受信機４の位置を、当該受信機４を所持する人物の位置として表示する。なお、出力部４４の出力先や出力方法は、これに限らない。例えば、受信機４に外部の装置と通信を行う通信部（図示しない）を設け、通信ネットワークを介して、信号解析部４３で測定された受信機４の位置（人物の位置）を出力するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、記憶部４２、信号解析部４３、出力部４４を受信機４の構成の一つとして説明しているが、記憶部４２、信号解析部４３および出力部４４を受信機４とは別の装置として測位システム１を構成してもよい。この場合、当該装置は、受信機４と通信ネットワークにより接続され、受信機４の音響信号受信部４１から出力されるデジタルデータを順次解析して、受信機４の位置を測定するようにすればよい。

また、上述したように、さらに広域な監視空間を対象とするために音響信号を構成する信号として第３信号を増やした場合、信号解析部４３は、第２時間差と同様に、第３信号の周波数帯域について解析を行って第３時間差を算出し、記憶部４２のグループＩＤテーブルを参照して、第１信号と第３信号の時間間隔に対応づけられたグループＩＤを特定するようにすればよい。

＜システムの動作＞
以下、本実施の形態における測位システム１の動作について説明する。まず、図１０を参照して、管理装置２の同期信号送信処理について説明する。図１０は、本実施の形態における同期信号送信処理のフローチャートである。

測位システム１が動作を開始すると、まず、管理装置２の同期信号送信部２３は、複数の送信機３に対して、通信部２１を介して同期信号を送信する。このとき、同期信号送信部２３は、計時を開始する（Ｓ１０１）

その後、同期信号送信部２３は、記憶部２２に記憶された測位周期を参照し、測位周期になったか否かを判定する（Ｓ１０２）。測位周期になった場合（Ｓ１０２，ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に移行し、新たな同期信号を複数の送信機３に対して送信する。このとき、計時をリセットし、再度計時を開始する。測位周期になっていない場合（Ｓ１０２，ＮＯ）は、測位周期になるまで同期信号の送信を待機する。

次に、図１１を参照して、送信機３の音響信号送信処理について説明する。図１１は、本実施の形態における音響信号送信処理のフローチャートである。

測位システム１が動作を開始すると、送信機３の送信制御部３３は、第１信号および第２信号のデジタルデータを生成する（Ｓ２０１）。そして、送信制御部３３は、通信部３１を介して管理装置２から同期信号を受信したか否かを判定する（Ｓ２０２）。同期信号を受信した場合（Ｓ２０２，ＹＥＳ）、ＳＹＮＣ信号のデジタルデータを生成し、音響信号送信部３４に出力する。入力を受けた音響信号送信部３４は、監視空間にＳＹＮＣ信号を送信する（Ｓ２０３）。同期信号を受信していない場合（Ｓ２０２，ＮＯ）、同期信号を受信するまでＳＹＮＣ信号の送信を待機する。

送信制御部３３は、ＳＹＮＣ信号の送信を制御すると、計時を開始し、第１信号の送信タイミングであるか否かを判定する（Ｓ２０４）。具体的には、本実施の形態では、記憶部３２に記憶された信号送信周期「Ｔ」および送信順ＩＤ「ｉ」を参照し、時間Ｔ・iが経過したか否かを判定する。時間Ｔ・ｉが経過した場合（Ｓ２０４，ＹＥＳ）、第１信号の送信タイミングになったと判定し、生成しておいた第１信号のデジタルデータを音響信号送信部３４に出力する。入力を受けた音響信号送信部３４は、監視空間に第１信号を送信する（Ｓ２０５）。時間Ｔ・ｉが経過していない場合（Ｓ２０４，ＮＯ）、第１信号の送信タイミングではないと判定し、時間Ｔ・ｉが経過するまで第１信号の送信を待機する。

送信制御部３３は、第１信号の送信を制御すると、計時をリセットし、再度計時を開始する。そして、第２信号の送信タイミングであるか否かを判定する（Ｓ２０６）。具体的には、本実施の形態では、記憶部３２に記憶されたグループＩＤを参照し、当該グループＩＤに対応付いた時間（グループ時間差）が経過したか否かを判定する。グループ時間差が経過した場合（Ｓ２０６，ＹＥＳ）、第２信号の送信タイミングになったと判定し、生成しておいた第２信号のデジタルデータを音響信号送信部３４に出力する。入力を受けた音響信号送信部３４は、監視空間に第２信号を送信する（Ｓ２０７）。グループ時間差が経過していない場合（Ｓ２０６，ＮＯ）、第２信号の送信タイミングではないと判定し、グループ時間差が経過するまで第２信号の送信を待機する。送信制御部３３は、第２信号の送信を制御すると、計時を０にし、ステップＳ２０２に戻り、再び同期信号を受信するまで待機する。

次に、図１２を参照して、受信機４の測位処理について説明する。図１２は、本実施の形態における測位処理のフローチャートである。

受信機４は、動作を開始すると、音響信号受信部４１にて監視空間の音を集音し、順次、信号解析部４３にデジタルデータを出力する。信号解析部４３は、入力したデジタルデータにＳＹＮＣ信号が含まれているか否かを判定する（Ｓ３０１，Ｓ３０２）。ＳＹＮＣ信号を検出すると（Ｓ３０２，ＹＥＳ）、記憶部４２の信号送信周期、送信順ＩＤテーブルを参照し、送信順ＩＤの数だけタイムスロットを分割する（Ｓ３０３）。ＳＹＮＣ信号が検出されない場合（Ｓ３０２，ＮＯ）、ステップＳ３０１に戻り、ＳＹＮＣ信号が検出されるまで、ＳＹＮＣ信号の検出処理を繰り返す。

信号解析部４３は、タイムスロットの分割を行うと、タイムスロット毎にステップＳ３０５からステップＳ３０６の処理を行う。全てのタイムスロットについて、ステップＳ３０５からステップＳ３０６が終了すると、ステップＳ３０８に移行する（Ｓ３０４，Ｓ３０７）。信号解析部４３は、処理対象のタイムスロットについて、信号を解析し、第１時間差を算出する（Ｓ３０５）。その後、処理対象のタイムスロットについて、信号を解析し、第２時間差を算出する（Ｓ３０６）。

信号解析部４３は、全てのタイムスロットについて、第１時間差および第２時間差を算出すると、タイムスロットの中から有効タイムスロットを所定数選定する。本実施の形態では、有効スタイムロットを３個選定する（Ｓ３０８）。

信号解析部４３は、有効タイムスロットの選定が終了すると、記憶部４２の送信順ＩＤテーブルを参照し、各有効タイムスロットについて、タイムスロット番号に対応する送信順ＩＤを特定する。その後、記憶部４２のグループＩＤテーブルを参照し、各有効タイムスロットについて、グループＩＤテーブルに記憶されたグループ時間差と第２時間差を比較し、グループＩＤを特定する。信号解析部４３は、特定された送信順ＩＤおよびグループＩＤに基づいて、測位に用いる送信機３を特定する。そして、信号解析部４３は、記憶部４２に記憶された配置情報を参照し、特定した送信機３の設置高と２次元座標を取得する。信号解析部４３は、記憶部４２に記憶された高さ情報、特定した送信機３の設置高と２次元座標、各有効タイムスロットの第１時間差に基づいて、受信機４の位置を測定する。信号解析部４３は、測定した位置情報を出力部４４に出力する（Ｓ３０９）。

出力部４４は、信号解析部４３から受信機４の位置の入力を受けると、当該位置を、受信機４を所持する人物の位置として、外部に出力する。本実施の形態では、表示装置に人物の位置を表示する（Ｓ３１０）。出力処理が終わると、ステップＳ３０１に戻り、再び、ＳＹＮＣ信号が検出されるまで、ＳＹＮＣ信号の検出処理を繰り返す。

以上のように、本実施の形態における測位システム１によれば、システムを構成する送信機３の数を増やしても、全ての送信機３が音響信号を送信し終えるまでに要する時間、すなわち、受信機４の位置を測定するために必要な時間を短時間に保つことができる。このため、監視空間が広域であっても、当該監視空間を移動する受信機４の位置、すなわち、移動物体の位置を精度良く測定することが可能となる。

１ 測位システム、２ 管理装置、３ 送信機、４ 受信機、５ 人物、６ 領域、２１ 通信部、２２ 記憶部、２３ 同期信号送信部、３１ 通信部、３２ 記憶部、３３ 送信制御部、３４ 音響信号送信部、４１ 音響信号受信部、４２ 記憶部、４３ 信号解析部、４４ 出力部

Claims (2)

1. 監視空間内の受信機の位置を測定する測位システムであって、
   それぞれが前記監視空間内の所定の設置位置に配され、自機が属するグループ内において一意かつグループ間で重複させて定められた送信順にて第一音響信号を送信し、前記第一音響信号の送信から自機が属する前記グループに固有のグループ時間差で第二音響信号を送信する複数の送信機と、
   前記第一音響信号および前記第二音響信号を受信する受信機と、
   前記複数の送信機それぞれの前記設置位置、前記送信順および前記グループ時間差を記憶している記憶部と、
   前記受信機が受信した所定強度以上の前記第一音響信号および前記第二音響信号をそれぞれ第一受信信号および第二受信号として検出し、前記第一受信信号の受信順および前記第一受信信号と前記第二受信信号の間の時間差を前記記憶部に記憶されている前記送信順および前記グループ時間差と比較して前記第一受信信号の送信元を特定し、前記記憶部に記憶されている前記送信元の前記設置位置から前記受信機の位置を測定する信号解析部と、
   を備え、
   前記複数の送信機は、少なくとも任意の前記送信元からの前記第一受信信号が検出される前記監視空間内の位置において当該送信元と前記送信順が同一である送信機からの前記第一受信信号が検出されない距離だけ、前記送信順が同一である送信機どうしを離して配したことを特徴とする測位システム。
2. 請求項１に記載の測位システムであって、
   前記複数の送信機のそれぞれは、前記第一音響信号と前記第二音響信号を互いに異なる周波数帯域で送信すること、を特徴とする測位システム。
   

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