JP2020134383A - Distance measuring system - Google Patents

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万寿夫 吉本
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

To provide a system that measures the distance between a master unit which is a measuring object and a slave unit which is a measured object at an arbitrary timing.SOLUTION: A distance measuring system includes: a master unit 101 that transmits a sound wave 115 and transmits time when the sound wave 115 was transmitted by a radio wave 117; and a slave unit 103 that receives the sound wave 115 and the radio wave 117, and measures a distance to and from the master unit with the time when the sound wave 115 was transmitted and time when the sound wave 115 was received. In the master unit 101 and the slave unit 103, their internal clocks are synchronized with the standard time.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、音波を用いて距離を測定する距離測定システムに関する。 The present invention relates to a distance measuring system that measures a distance using sound waves.

送信機で音波を送信して対象物に当て、受信機で対象物から跳ね返った音波を受信し、送信から受信までの時間を計測することが距離測定システムにおいてなされている。計測した時間と音速をかけることで対象物との往復の距離がわかるものである。 In a distance measurement system, a transmitter transmits sound waves to hit an object, a receiver receives sound waves bounced off the object, and the time from transmission to reception is measured. By multiplying the measured time and the speed of sound, the round-trip distance to the object can be found.

音波を発振する時刻と音波を受信する時刻は、正確であることが求められる。時刻は、少なくともミリ秒の単位での正確性が要求される。GPSは、現在使われている技術において、比較的容易に正確な時刻を得られる。そのため、特許文献1は、GPSを用いた送信機により正確な時刻で超音波信号を送信し、GPSを用いた受信機により正確な時刻で超音波を受信することが開示されている。 The time when the sound wave is oscillated and the time when the sound wave is received are required to be accurate. Times are required to be accurate, at least in milliseconds. GPS is a technology currently in use that makes it relatively easy to obtain accurate time. Therefore, Patent Document 1 discloses that a transmitter using GPS transmits an ultrasonic signal at an accurate time, and a receiver using GPS receives ultrasonic waves at an accurate time.

特開昭63−259484JP-A-63-259484

しかしながら、特許文献1では、あらかじめ決められた時刻に超音波パルスを送信していた。したがって、任意のタイミングで距離を測定できなかった。そこで、本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供することを目的の一とする。 However, in Patent Document 1, ultrasonic pulses are transmitted at a predetermined time. Therefore, the distance could not be measured at any timing. Therefore, one object of the present invention is to provide a system for measuring the distance between a master unit which is a measurement object and a slave unit which is a measurement object at an arbitrary timing in a distance measurement system synchronized with standard time by GPS or the like. And.

本発明の距離測定システムは、
音波を送信し、前記音波を送信した時刻を電波で送信する親機と、
前記音波と前記電波とを受信し、前記音波を送信した時刻と前記音波を受信した時刻とから前記親機との距離を測定する子機と、を備える距離測定システムであって、
前記親機と前記子機とは、内部時計が標準時と同期されることを特徴とする。
The distance measurement system of the present invention
A master unit that transmits sound waves and transmits the time when the sound waves were transmitted by radio waves,
A distance measuring system including a slave unit that receives the sound wave and the radio wave and measures the distance from the master unit from the time when the sound wave is transmitted and the time when the sound wave is received.
The master unit and the slave unit are characterized in that the internal clock is synchronized with the standard time.

標準時と同期することで、音波を送信する時刻と音波を受信する時刻に大がかりな時刻合わせがいらない。また、音波を送信した時刻と音波の波形を電波で送信することにより、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定できる。 By synchronizing with standard time, there is no need for a large time adjustment between the time when sound waves are transmitted and the time when sound waves are received. Further, by transmitting the time when the sound wave is transmitted and the waveform of the sound wave by radio waves, the distance between the master unit which is the measurement object and the slave unit which is the object to be measured can be measured at an arbitrary timing.

本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。 The present invention can provide a system for measuring the distance between a master unit, which is a measuring object, and a slave unit, which is a measured object, at an arbitrary timing in a distance measuring system synchronized with standard time by GPS or the like.

本発明の実施の形態1に係る距離測定システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the distance measurement system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の距離測定システムの一実施形態のフローチャートである。It is a flowchart of one Embodiment of the distance measurement system of this invention. 本発明の実施の形態2に係る距離測定システムの一部の構成図である。It is a block diagram of a part of the distance measurement system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る距離測定システムの一部の構成図である。It is a block diagram of a part of the distance measurement system which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る距離測定システムの一部の構成図である。It is a block diagram of a part of the distance measurement system which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る距離測定システムの一部の構成図である。It is a block diagram of a part of the distance measurement system which concerns on Embodiment 5 of this invention.

以下、本発明を実施するための様々な実施の形態を、図面を参照して説明する。要点の説明または理解の容易性を考慮して、異なる図面で便宜上符号を変えて示す。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施の形態を分けて示すが、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。実施の形態2以降では、実施の形態1と要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施の形態を分けて示すが、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。また、実施の形態2以降では、実施の形態1と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に同様の構成による同様の作用効果については、実施の形態毎には逐次言及しないものとする。 Hereinafter, various embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In consideration of the explanation of the main points or the ease of understanding, the reference numerals are changed for convenience in different drawings. Although the embodiments are shown separately for convenience in consideration of the explanation of the main points or the ease of understanding, partial replacement or combination of the configurations shown in the different embodiments is possible. In the second and subsequent embodiments, the embodiments are shown separately for the sake of convenience in consideration of the ease of explanation or understanding of the main points from the first embodiment, but partial replacement or combination of the configurations shown in the different embodiments. Is possible. Further, in the second and subsequent embodiments, the description of the matters common to the first embodiment will be omitted, and only the differences will be described. In particular, the same action and effect due to the same configuration will not be mentioned sequentially for each embodiment.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る距離測定システムの概略構成図である。図1を参照して、実施の形態1について説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a distance measurement system according to a first embodiment of the present invention. The first embodiment will be described with reference to FIG.

図1に示すように、本実施形態では、測定物体である親機101と被測定物体である子機103を備える。GPSを利用するならば衛星105も本距離測定システムに組み込まれる。 As shown in FIG. 1, the present embodiment includes a master unit 101 as a measurement object and a slave unit 103 as a measurement object. If GPS is used, the satellite 105 will also be incorporated into this distance measurement system.

(音波送信機)
親機101は、音波115を送信する音波送信機107を備える。音波送信機107は、ハイレゾアンプとスピーカとの組み合わせが好ましい。ハイレゾアンプは、周波数が96kHzまでの音波を再生することができる超音波送受信手段である。また、音波送信機107は、周波数が20kHzまでの音波を再生可能な可聴音アンプとスピーカであってもよい。
(Sonic transmitter)
The master unit 101 includes a sound wave transmitter 107 that transmits sound waves 115. The sound wave transmitter 107 is preferably a combination of a high resolution amplifier and a speaker. The high resolution amplifier is an ultrasonic transmission / reception means capable of reproducing sound waves having a frequency of up to 96 kHz. Further, the sound wave transmitter 107 may be an audible sound amplifier and a speaker capable of reproducing sound waves having a frequency of up to 20 kHz.

音波115は、可聴音であってもよいし、超音波であってもよい。音波115は、周波数が16kHz以上であると高すぎてほぼ全ての人に聞こえないため好ましい。特に、周波数が16kHzから20kHz程度であると、人の耳に聞こえず、超音波よりも波長が長いので障害物に回り込むことができるので、より好ましい。 The sound wave 115 may be an audible sound wave or an ultrasonic wave. The sound wave 115 is preferable when the frequency is 16 kHz or higher because it is too high to be heard by almost all people. In particular, when the frequency is about 16 kHz to 20 kHz, it is inaudible to the human ear and has a longer wavelength than ultrasonic waves, so that it can wrap around obstacles, which is more preferable.

(電波送信機)
親機101は、電波117を送信する電波送信機109を備える。電波送信機109は、Bluetooth(登録商標)、Wifi等デジタル無線によりデジタルデータの送信が可能である。また、電波を送信するだけでなく、子機103からのデジタルデータを受信する機能を備えてもよい。
(Radio transmitter)
The master unit 101 includes a radio wave transmitter 109 that transmits radio waves 117. The radio wave transmitter 109 can transmit digital data by digital radio such as Bluetooth (registered trademark) and Wifi. Further, it may have a function of not only transmitting radio waves but also receiving digital data from the slave unit 103.

電波117は、音波115を送信した時刻と音波115の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを送信する。電波117は音波115と同時、または遅れて、または先に送信されることができる。 The radio wave 117 transmits the data of the time when the sound wave 115 was transmitted and the frequency and waveform of one or more of the sound waves 115. The radio wave 117 can be transmitted simultaneously with, after, or earlier than the sound wave 115.

(音波受信機)
子機103は、音波115を受信する音波受信機111を備える。音波受信機111は、周波数が96kHzまで応答可能な無指向性のハイレゾマイクを用いることが好ましい。音波受信機111は、子機103と別部材であってもよい。また、周波数が20kHzまで応答可能な携帯電話装置の内蔵マイクであってもよい。音波受信機111は、子機103と親機101の音波の送受信の性能を合わせることが好ましい。
(Sonic receiver)
The slave unit 103 includes a sound wave receiver 111 that receives the sound wave 115. As the sound wave receiver 111, it is preferable to use an omnidirectional high-resolution microphone capable of responding up to a frequency of 96 kHz. The sound wave receiver 111 may be a separate member from the slave unit 103. Further, it may be a built-in microphone of a mobile phone device capable of responding to a frequency of up to 20 kHz. It is preferable that the sound wave receiver 111 matches the performance of transmitting and receiving sound waves of the slave unit 103 and the master unit 101.

(電波受信機)
子機103は、電波117を受信する電波受信機113を備える。電波送信機109と規格を合わせることで電波117のデジタルデータの受信が可能である。子機103は、電波を送信する機能を備えてもよい。子機103は、音波、電波を受信できる装置であるスマートフォンなどの携帯電話装置を用いることが好ましい。
(Radio receiver)
The slave unit 103 includes a radio wave receiver 113 that receives the radio wave 117. By matching the standard with the radio wave transmitter 109, it is possible to receive the digital data of the radio wave 117. The slave unit 103 may have a function of transmitting radio waves. As the slave unit 103, it is preferable to use a mobile phone device such as a smartphone, which is a device capable of receiving sound waves and radio waves.

(標準時合わせ)
ここで、親機101と子機103の内部時計(図示せず)は、衛星105から発振されるGPS信号119により標準時と同期されている。親機101と子機103の時刻は100μsの精度で合わせられる必要がある。GPS(Global Positioning System)は、原子時計を用いており、この条件に適合している。
(Standard time adjustment)
Here, the internal clocks (not shown) of the master unit 101 and the slave unit 103 are synchronized with the standard time by the GPS signal 119 oscillated from the satellite 105. The time of the master unit 101 and the slave unit 103 needs to be adjusted with an accuracy of 100 μs. GPS (Global Positioning System) uses an atomic clock and meets this condition.

親機と子機が、携帯電話ネットワークまたはインターネットに接続しているならば、標準時に同期する方法としてGPSに変えてNITZ(Network Identity and Time Zone)、NTP(Network Time Protocol)を使ってもよい。いずれも、現在比較的利用しやすい標準時に合わせる手段である。 If the master unit and the slave unit are connected to a mobile phone network or the Internet, NITZ (Network Identity and Time Zone) or NTP (Network Time Protocol) may be used instead of GPS as a method of synchronizing at standard time. .. Both are currently relatively easy-to-use means of adjusting to standard time.

(距離の測定原理)
子機103は、音波115を受信した時刻を記録する。また、子機103は電波117を受信して音波115を送信した時刻を得る。子機103は音波115を受信した時刻から音波115を送信した時刻を引いて、親機101から子機103まで音波115が到達する時間tを測定する。音の速さvは、温度によって変化するが既知であるため、親機101と子機103の距離dは、次式で与えられる。
(Distance measurement principle)
The slave unit 103 records the time when the sound wave 115 is received. Further, the slave unit 103 obtains the time when the radio wave 117 is received and the sound wave 115 is transmitted. The slave unit 103 subtracts the time when the sound wave 115 is transmitted from the time when the sound wave 115 is received, and measures the time t when the sound wave 115 arrives from the master unit 101 to the slave unit 103. Since the speed v of the sound is known to change depending on the temperature, the distance d between the master unit 101 and the slave unit 103 is given by the following equation.

Figure 2020134383
Figure 2020134383

例えば、室温20℃とすると、音速は343.5950188m/Sなので、
送信時刻2018年12月27日午前9時34分10秒312ミリ秒120マイクロ秒で、受信時刻2018年12月27日午前9時34分10秒313ミリ秒520マイクロ秒であったとすると、
343.5950188×(313.52−312.12)×0.001=0.481m
と、距離は0.481mと判断される。
For example, if the room temperature is 20 ° C, the speed of sound is 343.5950188 m / S.
Assuming that the transmission time is 9:34:10 am 312 ms 120 microseconds on December 27, 2018, and the reception time is 9:34:10 am 313 ms 520 microseconds on December 27, 2018.
343.5950188 × (313.52-31.12.2) × 0.001 = 0.481m
The distance is determined to be 0.481 m.

上記計算は、子機103で行っても、子機103からデータを受信した親機101が行っても、子機103または親機101が接続している計算機で行ってもよい。また、音速は、温度による補正を行ってもよい。 The above calculation may be performed by the slave unit 103, by the master unit 101 that has received data from the slave unit 103, or by the computer to which the slave unit 103 or the master unit 101 is connected. Further, the speed of sound may be corrected by temperature.

GPSの誤差が10μ秒であったとき、距離の誤差は約3.4mmしか生じない。GPSによって測位するとき、その誤差は2m程度であるため、本発明の距離測定システムを用いることで、距離を測定する精度を大幅に向上できる。また、スマートフォンなどに内蔵されたGPSやBluetooth(登録商標)を利用した測距システムと並行して用い、距離を測定するさらに精度を向上できる。 When the GPS error is 10 μs, the distance error is only about 3.4 mm. Since the error is about 2 m when positioning by GPS, the accuracy of measuring the distance can be significantly improved by using the distance measurement system of the present invention. In addition, it can be used in parallel with a distance measuring system using GPS or Bluetooth (registered trademark) built in a smartphone or the like to further improve the accuracy of measuring a distance.

また、音波や無線の受信強度も併用し、測距の精度を高めてもよい。音波の位相情報を利用して測距の精度を高めてもよい。 In addition, the reception intensity of sound waves and radio may be used in combination to improve the accuracy of distance measurement. The phase information of the sound wave may be used to improve the accuracy of distance measurement.

本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。 The present invention can provide a system for measuring the distance between a master unit, which is a measuring object, and a slave unit, which is a measured object, at an arbitrary timing in a distance measuring system synchronized with standard time by GPS or the like.

また、本発明は、携帯電話装置、GPS、NITZ、NTP、ハイレゾ音源等既存の技術を用いることで、技術的に比較的容易に距離または位置を測定する距離測定システムを提供できる。 Further, the present invention can provide a distance measuring system that technically relatively easily measures a distance or a position by using existing techniques such as a mobile phone device, GPS, NITZ, NTP, and a high resolution sound source.

(距離測定システムのフローチャート)
図2は、本発明の一実施形態の距離測定システムのフローチャートである。図2を参照して、本発明の距離測定システムのフローを説明する。
(Flowchart of distance measurement system)
FIG. 2 is a flowchart of the distance measurement system according to the embodiment of the present invention. The flow of the distance measurement system of the present invention will be described with reference to FIG.

フローを開始して、子機が音波の常時受信を開始する。子機は、音波を受信した時刻と音波の周波数と音波の波形のデータを記憶する(201)。子機は、所定の時間の間の音波の周波数と音波の波形と音波を受信した時刻のデータを保持する(202)。一方、親機は、音波を送信し、同時に、音波を送信した時刻と音波の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを電波で送信する。 The flow is started, and the slave unit starts constantly receiving sound waves. The slave unit stores data on the time when the sound wave is received, the frequency of the sound wave, and the waveform of the sound wave (201). The slave unit holds data on the frequency of the sound wave, the waveform of the sound wave, and the time when the sound wave is received during a predetermined time (202). On the other hand, the master unit transmits sound waves, and at the same time, transmits the time at which the sound waves are transmitted and data of a single frequency or a plurality of frequencies and waveforms of the sound waves by radio waves.

子機が、親機から電波を受信した場合(203)、受信した音波の周波数と波形のデータと親機が電波で送信した音波の周波数と波形のデータを照合し、一定以上一致したときに、実施の形態1で示した距離の測定を行う(204)。一定以上一致とは、概略一致することまたは完全に一致することである。 When the slave unit receives radio waves from the master unit (203), the frequency and waveform data of the received sound waves are collated with the frequency and waveform data of the sound waves transmitted by the master unit by radio waves, and when they match more than a certain level. , The distance shown in the first embodiment is measured (204). Matching above a certain level means roughly matching or perfect matching.

例えば、親機は、40kHzの音波を10msの間送信する。子機は、電波で送信された40kHzの音波を100msの間に渡って探す。40kHzの音波を見つけたとき、その音波の立ち上がりの時刻を、音波を受信した時刻とする。 For example, the master unit transmits a 40 kHz sound wave for 10 ms. The slave unit searches for a 40 kHz sound wave transmitted by radio waves over 100 ms. When a sound wave of 40 kHz is found, the rising time of the sound wave is defined as the time when the sound wave is received.

電波が子機に到達したとき、音波はまだ到達していないことがある。その場合、音波が到達する時間まで待って、音波の周波数と波形のデータの照合を行う。34m程度の距離を測定する場合、音波が到達するのは100ms程度なので、十分音波の周波数と波形のデータを記憶しつつ音波の周波数と波形のデータを保持できる。 When the radio waves reach the handset, the sound waves may not have arrived yet. In that case, the frequency of the sound wave and the waveform data are collated after waiting until the time when the sound wave arrives. When measuring a distance of about 34 m, the sound wave reaches about 100 ms, so that the sound wave frequency and waveform data can be retained while sufficiently storing the sound wave frequency and waveform data.

距離を測定した後に、音波を受信した時刻と音波の周波数と波形のデータを破棄する。距離を測定する処理は終了するが、データを破棄した後に、子機は、音波を常時受信する待機状態に戻ってもよい。 After measuring the distance, the time when the sound wave was received and the frequency and waveform data of the sound wave are discarded. Although the process of measuring the distance is completed, the slave unit may return to the standby state in which the sound wave is constantly received after the data is discarded.

子機は、親機から電波を受信しない場合(203)、音波を受信した時刻と音波の周波数と波形のデータを破棄する(205)。データを破棄した後に、子機は、音波を常時受信する待機状態に戻る。子機は、マルチスレッドによって、データを破棄しつつ、音波を常時受信する待機状態になってもよい。 When the slave unit does not receive radio waves from the master unit (203), the slave unit discards the data of the time when the sound wave was received, the frequency of the sound wave, and the waveform (205). After discarding the data, the slave unit returns to the standby state in which it constantly receives sound waves. The slave unit may be in a standby state for constantly receiving sound waves while discarding data by multithreading.

所定の時間は、通常測定する距離に応じてあらかじめ決められた時間、またはGPS等で測定距離がある範囲に絞られることで計算された時間である。所定の時間は、親機が音波を送信してから子機に届く時間よりも長い。所定の時間は、100msから250msであることが好ましい。 The predetermined time is usually a predetermined time according to the distance to be measured, or a time calculated by narrowing the measurement distance to a certain range by GPS or the like. The predetermined time is longer than the time it takes for the master unit to reach the slave unit after transmitting the sound wave. The predetermined time is preferably 100 ms to 250 ms.

このようにすることで、任意のタイミングで音波を送信する親機に合わせて距離を測定できる。本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。 By doing so, the distance can be measured according to the master unit that transmits sound waves at an arbitrary timing. The present invention can provide a system for measuring the distance between a master unit, which is a measuring object, and a slave unit, which is a measured object, at an arbitrary timing in a distance measuring system synchronized with standard time by GPS or the like.

(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2に係る距離測定システムの一部の構成図である。図3を参照して、本発明の実施の形態2を説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a partial configuration diagram of the distance measuring system according to the second embodiment of the present invention. A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

実施の形態2は、実施の形態1と親機が3箇所以上ある点で異なる。図3に示すように、本実施形態の距離測定システムは、少なくとも第1の親機301、第2の親機303、第3の親機305と子機307を備える。第1の親機301と第2の親機303と第3の親機305と子機307は、図示しないが、実施の形態1と同じようにGPS等で内部時計を標準時に合わせられている。 The second embodiment is different from the first embodiment in that there are three or more master units. As shown in FIG. 3, the distance measuring system of the present embodiment includes at least a first master unit 301, a second master unit 303, a third master unit 305, and a slave unit 307. Although not shown, the first master unit 301, the second master unit 303, the third master unit 305, and the slave unit 307 are set to the standard time by GPS or the like as in the first embodiment. ..

第1の親機301と第2の親機303と第3の親機305は、固定されている。また、第1の親機301と第2の親機303と第3の親機305の相対位置または絶対位置(地球上の座標の位置)は、識別されている。 The first master unit 301, the second master unit 303, and the third master unit 305 are fixed. Further, the relative positions or absolute positions (coordinate positions on the earth) of the first master unit 301, the second master unit 303, and the third master unit 305 are identified.

第1の親機301は、実施の形態1と同様に音波325を送信する音波送信機309を備える。第2の親機303は、音波329を送信する音波送信機313を備える。第3の親機305は、音波333を送信する音波送信機317を備える。 The first master unit 301 includes a sound wave transmitter 309 that transmits sound waves 325 as in the first embodiment. The second master unit 303 includes a sound wave transmitter 313 that transmits sound waves 329. The third master unit 305 includes a sound wave transmitter 317 that transmits sound waves 333.

音波325、329、333も実施の形態1と同じように、超音波または可聴音を用いる。しかしながら、音波325、329、333は、どの親機から送信されたか識別できるように周波数が異なる。 The sound waves 325, 329, and 333 also use ultrasonic waves or audible sounds as in the first embodiment. However, the frequencies of the sound waves 325, 329, and 333 are different so that it can be identified from which master unit the sound waves are transmitted.

第1の親機301は、実施の形態1と同様に電波327を送信する電波送信機311を備える。第2の親機303は、電波331を送信する電波送信機315を備える。第3の親機305は、電波335を送信する電波送信機319を備える。 The first master unit 301 includes a radio wave transmitter 311 that transmits radio waves 327 as in the first embodiment. The second master unit 303 includes a radio wave transmitter 315 that transmits radio waves 331. The third master unit 305 includes a radio wave transmitter 319 that transmits radio waves 335.

電波327は、音波325を送信した時刻と音波325の周波数と波形のデータを送信する。電波331は、音波329を送信した時刻と音波329の周波数と波形のデータを送信する。電波335は、音波333を送信した時刻と音波333の周波数と波形のデータを送信する。ただし、電波327、331、335は、どの親機から送信されたか識別できる。 The radio wave 327 transmits data on the time when the sound wave 325 was transmitted and the frequency and waveform of the sound wave 325. The radio wave 331 transmits data on the time when the sound wave 329 was transmitted and the frequency and waveform of the sound wave 329. The radio wave 335 transmits data on the time when the sound wave 333 was transmitted and the frequency and waveform of the sound wave 333. However, the radio waves 327, 331, and 335 can be identified from which master unit they are transmitted.

子機307は、音波受信機321と電波受信機323を備える。子機307は、実施の形態1と同じように携帯電話装置であることが好ましい。 The slave unit 307 includes a sound wave receiver 321 and a radio wave receiver 323. The slave unit 307 is preferably a mobile phone device as in the first embodiment.

子機307は、音波325と電波327を受信し、第1の親機301と子機307の距離を測定する。子機307は、音波329と電波331を受信し、第2の親機303と子機307の距離を測定する。子機307は、音波333と電波335を受信し、第3の親機305と子機307の距離を測定する。 The slave unit 307 receives the sound wave 325 and the radio wave 327, and measures the distance between the first master unit 301 and the slave unit 307. The slave unit 307 receives the sound wave 329 and the radio wave 331, and measures the distance between the second master unit 303 and the slave unit 307. The slave unit 307 receives the sound wave 333 and the radio wave 335, and measures the distance between the third master unit 305 and the slave unit 307.

3つの親機からの距離を測定することで、親機からの子機307の相対位置が3次元で測定できる。また、第1の親機301、第2の親機303、第3の親機305の絶対位置がわかっている場合、本実施形態を用いることで子機の絶対位置が測定できる。 By measuring the distances from the three master units, the relative position of the slave unit 307 from the master unit can be measured in three dimensions. Further, when the absolute positions of the first master unit 301, the second master unit 303, and the third master unit 305 are known, the absolute positions of the slave units can be measured by using this embodiment.

例えば、第1の親機301、第2の親機303、第3の親機305が室内の壁面に設置された場合、室内での子機307の位置が測定できる。x軸、y軸、z軸が互いに直交し、第1の親機301が(x1,0,0)、第2の親機303が(0,y1,0)、第3の親機305が(0,0,z1)にある場合、子機307(x、y、z)の位置は、第1の親機301からの距離をd1、第2の親機303からの距離をd2、第3の親機305からの距離をd3として、次式で与えられる。 For example, when the first master unit 301, the second master unit 303, and the third master unit 305 are installed on the wall surface of the room, the position of the slave unit 307 in the room can be measured. The x-axis, y-axis, and z-axis are orthogonal to each other, the first master unit 301 is (x1,0,0), the second master unit 303 is (0, y1,0), and the third master unit 305 is. When it is at (0,0, z1), the position of the slave unit 307 (x, y, z) is d1 for the distance from the first master unit 301, d2 for the distance from the second master unit 303, and the second. It is given by the following equation, where d3 is the distance from the master unit 305 of 3.

Figure 2020134383
Figure 2020134383

本実施形態では、音波325、329、333の周波数が異なる例を示したが、同じであってもよい。その場合、第1の親機301、第2の親機303、第3の親機305は、一台ずつ一定の間隔、例えば250ms程度などを開けて音波を送信する。 In the present embodiment, examples in which the frequencies of the sound waves 325, 329, and 333 are different are shown, but they may be the same. In that case, the first master unit 301, the second master unit 303, and the third master unit 305 transmit sound waves one by one at regular intervals, for example, about 250 ms.

また、本実施形態では親機が3箇所以上ある例を示したが、2箇所であってもよい。例えば、室内の前後左右の4つの壁面のうち直交する壁面にそれぞれ親機が設けられた場合、2次元で室内での位置が測定できる。 Further, in the present embodiment, an example in which there are three or more master units is shown, but there may be two. For example, when a master unit is provided on each of the four wall surfaces orthogonal to each other in the front, rear, left, and right sides of the room, the position in the room can be measured in two dimensions.

このように、本発明は、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対位置を測定する距離測定システムを提供できる。また、本発明は、GPSの精度以上の数mmの精度で絶対位置を測定できる。 As described above, the present invention can provide a distance measuring system for measuring the relative position of the slave unit with respect to the master unit or the absolute position of the slave unit. Further, the present invention can measure the absolute position with an accuracy of several mm, which is higher than the accuracy of GPS.

(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3に係る距離測定システムの一部の構成図である。図4を参照して、本発明の実施の形態3を説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a partial configuration diagram of the distance measurement system according to the third embodiment of the present invention. Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG.

実施の形態3は、実施の形態2と子機が複数あり、少なくとも1つの子機は、少なくとも1つの親機から遮蔽されていて直接距離を測定できない点で異なる。 The third embodiment differs from the second embodiment in that there are a plurality of slave units, and at least one slave unit is shielded from at least one master unit and the distance cannot be measured directly.

図4に示すように、本実施形態は、少なくとも第1の親機401、第2の親機403、第3の親機405を備え、少なくとも第1の子機407と第2の子機409を備える。第1の親機401と第2の親機403と第3の親機405と第1の子機407と第2の子機409は、図示しないが、実施の形態1と同じようにGPS等で内部時計を標準時に合わせられている。 As shown in FIG. 4, the present embodiment includes at least the first master unit 401, the second master unit 403, and the third master unit 405, and at least the first slave unit 407 and the second slave unit 409. To be equipped with. Although the first master unit 401, the second master unit 403, the third master unit 405, the first slave unit 407, and the second slave unit 409 are not shown, GPS and the like are the same as in the first embodiment. The internal clock is set to standard time.

第1の親機401と第2の親機403と第3の親機405は、固定されている。また、第1の親機401と第2の親機403と第3の親機405の相対位置または絶対位置(以下、単に位置とする)は、識別されている。 The first master unit 401, the second master unit 403, and the third master unit 405 are fixed. Further, the relative positions or absolute positions (hereinafter, simply referred to as positions) of the first master unit 401, the second master unit 403, and the third master unit 405 are identified.

第1の親機401と第2の親機403と第3の親機405は、実施の形態2と同じようにそれぞれ音波433、437、441を送信する音波送信機413、417、421を備える。また、第1の親機401と第2の親機403と第3の親機405は、実施の形態2と同じようにそれぞれ電波435、439、443を送信する電波送信機415、419、423を備える。 The first master unit 401, the second master unit 403, and the third master unit 405 include sound wave transmitters 413, 417, and 421 that transmit sound waves 433, 437, and 441, respectively, as in the second embodiment. .. Further, the first master unit 401, the second master unit 403, and the third master unit 405 are radio wave transmitters 415, 419, 423 that transmit radio waves 435, 439, and 443, respectively, as in the second embodiment. To be equipped.

第1の子機407は、音波受信機425と電波受信機427を備える。実施の形態2と同様に、第1の子機407は、音波433と電波435を受信し、第1の親機401と第1の子機407の距離を測定する。また、第1の子機407は、音波437と電波439を受信し、第2の親機403と第1の子機407の距離を測定する。さらに、第1の子機407は、音波441と電波443を受信し、第3の親機405と第1の子機407の距離を測定する。 The first slave unit 407 includes a sound wave receiver 425 and a radio wave receiver 427. Similar to the second embodiment, the first slave unit 407 receives the sound wave 433 and the radio wave 435, and measures the distance between the first master unit 401 and the first slave unit 407. Further, the first slave unit 407 receives the sound wave 437 and the radio wave 439, and measures the distance between the second master unit 403 and the first slave unit 407. Further, the first slave unit 407 receives the sound wave 441 and the radio wave 443, and measures the distance between the third master unit 405 and the first slave unit 407.

位置が識別されている第1の親機401、第2の親機403、第3の親機405からの距離がわかることで、第1の子機407の位置が測定される。 By knowing the distances from the first master unit 401, the second master unit 403, and the third master unit 405 whose positions are identified, the position of the first slave unit 407 is measured.

新たな第2の子機409は、音波受信機429と電波受信機431を備え、電波及び音波を受信できる。第2の子機409の音波受信機429は、実施の形態1と同様である。第2の子機409の電波受信機431は、実施の形態1と同様に第1の子機407、第1の親機401、第2の親機403、第3の親機405の電波送信機と規格を合わせることで電波のデジタルデータの受信が可能である。 The new second slave unit 409 includes a sound wave receiver 429 and a radio wave receiver 431, and can receive radio waves and sound waves. The sound wave receiver 429 of the second slave unit 409 is the same as that of the first embodiment. The radio wave receiver 431 of the second slave unit 409 transmits radio waves of the first slave unit 407, the first master unit 401, the second master unit 403, and the third master unit 405 as in the first embodiment. It is possible to receive digital data of radio waves by matching the standard with the machine.

第2の子機409は、位置を測定するために第1の親機401から音波433を受信したいが、遮蔽物411があるために、第1の親機401からの音波433は第2の子機409に届かない。 The second slave unit 409 wants to receive the sound wave 433 from the first master unit 401 in order to measure the position, but the sound wave 433 from the first master unit 401 is the second because of the shield 411. It does not reach the slave unit 409.

そこで、第1の子機407は、位置が測定された後、親機に変更される。第1の子機407は、音波送信機(図示せず)により音波445を送信できる。また、第1の子機407は、電波送信機(図示せず)により電波447を送信できる。 Therefore, the first slave unit 407 is changed to the master unit after the position is measured. The first slave unit 407 can transmit sound waves 445 by a sound wave transmitter (not shown). Further, the first slave unit 407 can transmit radio waves 447 by a radio wave transmitter (not shown).

第1の子機407の音波送信機は、第1の親機401、第2の親機403、第3の親機405と同様に、ハイレゾアンプとスピーカとの組み合わせが好ましい。第1の子機407の音波送信機は、第1の子機407と別部材であってもよい。また、第1の子機407の音波送信機は、周波数が20kHzまでの音波を再生可能な可聴音アンプとスピーカであってもよい。また、第1の子機407の音波送信機は、音波受信機425のアクチュエータがセラミック圧電素子等であれば、音波受信機425と共用できる。 As for the sound wave transmitter of the first slave unit 407, a combination of a high resolution amplifier and a speaker is preferable as in the case of the first master unit 401, the second master unit 403, and the third master unit 405. The sound wave transmitter of the first slave unit 407 may be a separate member from the first slave unit 407. Further, the sound wave transmitter of the first slave unit 407 may be an audible sound amplifier and a speaker capable of reproducing sound waves having a frequency of up to 20 kHz. Further, the sound wave transmitter of the first slave unit 407 can be shared with the sound wave receiver 425 if the actuator of the sound wave receiver 425 is a ceramic piezoelectric element or the like.

第1の子機407の電波送信機は、第1の親機401、第2の親機403、第3の親機405と同様にBluetooth(登録商標)、Wifi等デジタル無線によりデジタルデータの送信が可能である。電波447は、音波445を送信した時刻と送信した音波445の波形を送信する。 The radio wave transmitter of the first slave unit 407 transmits digital data by digital radio such as Bluetooth (registered trademark) and Wifi, like the first master unit 401, the second master unit 403, and the third master unit 405. Is possible. The radio wave 447 transmits the time when the sound wave 445 is transmitted and the waveform of the transmitted sound wave 445.

第1の子機407は、親機に変更された後、音波445と、音波445の周波数と波形と音波445の送信した時刻を載せた電波447を第2の子機409に送信する。携帯電話装置は、一定の超音波と電波を送信、受信できるため、子機から親機に変更できる第1の子機407として好ましい。 After being changed to the master unit, the first slave unit 407 transmits the sound wave 445 and the radio wave 447 carrying the frequency and waveform of the sound wave 445 and the transmission time of the sound wave 445 to the second slave unit 409. Since the mobile phone device can transmit and receive constant ultrasonic waves and radio waves, it is preferable as the first slave unit 407 that can be changed from the slave unit to the master unit.

第2の子機409は、第2の親機403から音波437と電波439を受信し、第2の親機403と第2の子機409の距離を測定する。第2の子機409は、第3の親機405から音波437と電波439を受信し、第3の親機405と第2の子機409の距離を測定する。さらに、第2の子機409は、親機に変更された第1の子機407から音波445と電波447を受信し、第1の子機407と第2の子機409の距離を測定する。 The second slave unit 409 receives sound waves 437 and radio waves 439 from the second master unit 403, and measures the distance between the second master unit 403 and the second slave unit 409. The second slave unit 409 receives sound waves 437 and radio waves 439 from the third master unit 405, and measures the distance between the third master unit 405 and the second slave unit 409. Further, the second slave unit 409 receives the sound wave 445 and the radio wave 447 from the first slave unit 407 changed to the master unit, and measures the distance between the first slave unit 407 and the second slave unit 409. ..

第2の親機403、第3の親機405、第1の子機407は、位置が識別されているため、第2の子機409の位置も測定できる。このように、親機に変更された子機が、親機に変更された子機の位置のデータを送信することで、新たな子機の位置を測定できる。また、遮蔽物により音波の届かない子機の位置を測定できる。 Since the positions of the second master unit 403, the third master unit 405, and the first slave unit 407 are identified, the position of the second slave unit 409 can also be measured. In this way, the slave unit changed to the master unit can measure the position of the new slave unit by transmitting the data of the position of the slave unit changed to the master unit. In addition, the position of the slave unit that the sound wave does not reach can be measured by the shield.

親機に変更された第1の子機407は、加速度センサを使用して静止しているときに測定を行うことが好ましい。AIなどを用いて動きが予測できれば、動きながらの測距もできる。 It is preferable that the first slave unit 407, which has been changed to the master unit, uses an acceleration sensor to perform measurement when it is stationary. If the movement can be predicted using AI or the like, it is possible to measure the distance while moving.

第2の子機409も第1の子機407と同様に親機に変更できる携帯電話装置であることが好ましい。子機が親機に変更できると、子機を親機に変えて被測定物体を変えていくことができる。第2の子機409の位置が識別されたとき、さらに隠れた場所にある他の子機の位置を識別できるようになる。このように、連鎖して子機を親機に変更することで、複数の子機の位置が識別される。また、いずれの親機からも隠れた場所にある子機の位置も識別できる。 It is preferable that the second slave unit 409 is also a mobile phone device that can be changed to a master unit like the first slave unit 407. If the slave unit can be changed to the master unit, the slave unit can be changed to the master unit and the object to be measured can be changed. When the position of the second slave unit 409 is identified, the position of another slave unit in a further hidden place can be identified. By changing the slave unit to the master unit in a chain in this way, the positions of the plurality of slave units are identified. In addition, the position of the slave unit hidden from any master unit can be identified.

ダイレクトに音波が届かないような場所でも、何カ所かの子機を経由することで、測位が可能となる。例えば、広大な場所ではA,B,C親機−D子機で測定後、B,C,D親機−E子機のように展開できる。あるいは、子機が物陰に隠れていても、最後の測距データや電波強度等で判断した周囲の子機を次々と親機として音波を出し、子機がアクノリッジを返す(wifi等で現在位置をアップする)まで動作を続ける等、能動的に特定対象を探すことができる。 Even in places where sound waves do not reach directly, positioning is possible by going through several slave units. For example, in a vast place, after measuring with the A, B, C master unit-D slave unit, it can be deployed as the B, C, D master unit-E slave unit. Alternatively, even if the slave unit is hidden in the shadow, sound waves are emitted one after another using the surrounding slave units judged by the last ranging data and radio field strength as the master unit, and the slave unit returns the acknowledge (current position by wifi etc.). You can actively search for a specific target, such as continuing the operation until (up).

また、無線規格のZigbeeやインターネットのWWW(World Wide Web)のように、メッシュ状に臨機応変に音波及び無線の送受を行い、相互に位置を補正しあうような測位ができるため、エラー(異常値)が少なく、かつ高精度の測位ができる。例えばF子機−G,H,I親機で測定後、G子機−F,H,I親機に切り替えて再測定し、値を比較して誤差を相殺できる。 In addition, like the wireless standard Zigbee and the WWW (World Wide Web) on the Internet, sound waves and wireless transmission and reception can be performed flexibly in a mesh shape, and positioning can be performed so that the positions are mutually corrected, resulting in an error (abnormality). Value) is small, and highly accurate positioning is possible. For example, after measurement with the F slave unit-G, H, I master unit, the error can be offset by switching to the G slave unit-F, H, I master unit and re-measuring, and comparing the values.

本発明は、子機を親機に変えて被測定物体を変えていく距離測定システムを提供できる。また、本発明は、遮蔽物により音波の届かない子機の位置を測定する距離測定システムを提供できる。 The present invention can provide a distance measurement system in which a slave unit is changed to a master unit to change an object to be measured. Further, the present invention can provide a distance measurement system that measures the position of a slave unit that is out of reach of sound waves due to a shield.

(実施の形態4)
図5は、本発明の実施の形態4に係る距離測定システムの一部の構成図である。図5を参照して、本発明の実施の形態4を説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a partial configuration diagram of the distance measurement system according to the fourth embodiment of the present invention. A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

実施の形態4は、同時に複数の子機の距離を測定する点で実施の形態1と異なる。図5に示すように、本実施形態は、少なくとも1つの親機501と、少なくとも第1の子機503と第2の子機505を備える。親機501と第1の子機503と第2の子機505は、図示しないが、実施の形態1と同じようにGPS等で内部時計を標準時に合わせられている。 The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the distances of a plurality of slave units are measured at the same time. As shown in FIG. 5, the present embodiment includes at least one master unit 501, and at least the first slave unit 503 and the second slave unit 505. Although not shown, the master unit 501, the first slave unit 503, and the second slave unit 505 are set to the standard time by GPS or the like as in the first embodiment.

親機501は、実施の形態1と同じように音波519を送信する音波送信機507を備える。親機501は、実施の形態1と同じように電波521を送信する電波送信機509を備える。 The master unit 501 includes a sound wave transmitter 507 that transmits sound waves 519 as in the first embodiment. The master unit 501 includes a radio wave transmitter 509 that transmits radio waves 521 as in the first embodiment.

第1の子機503は、実施の形態1と同じように音波受信機511と電波受信機513を備える。第2の子機505は、実施の形態1と同じように音波受信機515と電波受信機517を備える。 The first slave unit 503 includes a sound wave receiver 511 and a radio wave receiver 513 as in the first embodiment. The second slave unit 505 includes a sound wave receiver 515 and a radio wave receiver 517 as in the first embodiment.

第1の子機503と第2の子機505は、それぞれ同時に親機501から出た音波519と電波521を受信する。第1の子機503は、音波519と電波521を受信し、親機501と第1の子機503の距離を測定できる。第2の子機505は、音波519と電波521を受信し、親機501と第1の子機503の距離を測定できる。音波519は、指向性がなく、電波521も指向性がないため、複数の子機の距離を同時に測定できる。 The first slave unit 503 and the second slave unit 505 simultaneously receive the sound wave 519 and the radio wave 521 emitted from the master unit 501, respectively. The first slave unit 503 can receive the sound wave 519 and the radio wave 521 and measure the distance between the master unit 501 and the first slave unit 503. The second slave unit 505 can receive the sound wave 519 and the radio wave 521 and measure the distance between the master unit 501 and the first slave unit 503. Since the sound wave 519 has no directivity and the radio wave 521 also has no directivity, the distances of a plurality of slave units can be measured at the same time.

本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態3と任意に組み合わせることができる。本発明は、複数の子機の距離を同時に測定する距離測定システムを提供できる。 The present embodiment can be arbitrarily combined with the first to third embodiments. The present invention can provide a distance measuring system that simultaneously measures the distances of a plurality of slave units.

(実施の形態5)
図6は、本発明の実施の形態5に係る距離測定システムの一部の構成図である。図6を参照して、本発明の実施の形態5を説明する。
(Embodiment 5)
FIG. 6 is a partial configuration diagram of the distance measurement system according to the fifth embodiment of the present invention. A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

実施の形態6は、1つの親機からの電波と音波により位置を計測するものである。図6に示すように、本実施形態は、レシーバ601と子機603と図示しないが親機を備える。親機と子機603は、図示しないが、実施の形態1と同じようにGPS等で内部時計を標準時に合わせられている。 In the sixth embodiment, the position is measured by radio waves and sound waves from one master unit. As shown in FIG. 6, the present embodiment includes a receiver 601 and a slave unit 603, and a master unit (not shown). Although not shown, the master unit and the slave unit 603 are set to the standard time by GPS or the like as in the first embodiment.

レシーバは、少なくとも第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609を備える。第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609は、周波数が96kHzまで応答可能なハイレゾマイクが好ましい。また、周波数が20kHzまで応答可能なマイクであってもよい。第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609は、親機が送信する音波の性能を合わせることが好ましい。ここでは3つの音波受信機を示したが、レシーバは、一辺数cmの立方体で、音波受信機が無指向性で各面の中央にあることが好ましい。 The receiver includes at least a first sound wave receiver 605, a second sound wave receiver 607, and a third sound wave receiver 609. The first sound wave receiver 605, the second sound wave receiver 607, and the third sound wave receiver 609 are preferably high-resolution microphones capable of responding up to a frequency of 96 kHz. Further, the microphone may have a frequency of up to 20 kHz. It is preferable that the first sound wave receiver 605, the second sound wave receiver 607, and the third sound wave receiver 609 match the performance of the sound waves transmitted by the master unit. Although three sound wave receivers are shown here, it is preferable that the receiver is a cube having a side of several cm, and the sound wave receiver is omnidirectional and is located in the center of each surface.

第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609は、1つの親機から送信された音波613を受信する。第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609は、わずかに位置が異なるため音波613の到達する時間が異なる。 The first sound wave receiver 605, the second sound wave receiver 607, and the third sound wave receiver 609 receive the sound wave 613 transmitted from one master unit. Since the positions of the first sound wave receiver 605, the second sound wave receiver 607, and the third sound wave receiver 609 are slightly different, the arrival time of the sound wave 613 is different.

子機603は、情報処理装置で、例えば携帯電話装置が好ましい。子機603は、電波受信機611を備え、1つの親機から送信された電波615を受信する。電波615は、音波613を送信した時刻と音波613の周波数と音波613の波形のデータを送信する。 The slave unit 603 is an information processing device, preferably a mobile phone device, for example. The slave unit 603 includes a radio wave receiver 611, and receives the radio wave 615 transmitted from one master unit. The radio wave 615 transmits data on the time when the sound wave 613 was transmitted, the frequency of the sound wave 613, and the waveform of the sound wave 613.

音波613が第1の音波受信機605、第2の音波受信機607、第3の音波受信機609に到達する時間から親機との距離を求める。それぞれの親機との距離と第1の音波受信機605と第2の音波受信機607と第3の音波受信機609のそれぞれの距離の比から、3次元でレシーバ601の親機からの相対位置が測定できる。親機の絶対位置が識別されていれば、レシーバ601の絶対位置が測定できる。このように、親機が一つであっても、子機の相対位置または絶対位置が測定できる。 The distance from the master unit is obtained from the time when the sound wave 613 reaches the first sound wave receiver 605, the second sound wave receiver 607, and the third sound wave receiver 609. From the ratio of the distance to each master unit and the distances of the first sound wave receiver 605, the second sound wave receiver 607, and the third sound wave receiver 609, the relative to the master unit of the receiver 601 in three dimensions. The position can be measured. If the absolute position of the master unit is identified, the absolute position of the receiver 601 can be measured. In this way, even if there is only one master unit, the relative position or absolute position of the slave unit can be measured.

本実施の形態を用いて、ヘルメット等に複数の音波受信機を装着し、頭の動きを測定できる。例えば、体調管理、昏倒などを検知できる。一般的な加速度センサと異なり、センサ内のおもりの慣性によるオーバーシュートがないことから、より正確に頭の動きを測定できる。 By using this embodiment, a plurality of sound wave receivers can be attached to a helmet or the like to measure the movement of the head. For example, physical condition management and fainting can be detected. Unlike a general acceleration sensor, there is no overshoot due to the inertia of the weight inside the sensor, so the movement of the head can be measured more accurately.

本実施の形態は、実施の形態1乃至実施の形態4と任意に組み合わせることができる。本発明は、1つの親機から、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対値を測定する距離測定システムを提供できる。 The present embodiment can be arbitrarily combined with the first to fourth embodiments. The present invention can provide a distance measurement system that measures the relative position of a slave unit with respect to a master unit or the absolute value of the slave unit from one master unit.

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。 The description of the embodiments described above is exemplary in all respects and is not restrictive. Modifications and changes can be made appropriately for those skilled in the art. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, not by the above-described embodiment. Further, the scope of the present invention includes modifications from the embodiment within the scope of the claims and within the scope of the claims.

例えば、子機や親機の数を増減することができる。また、子機として携帯電話装置を例示したが、その他の音波受信機能、電波受信機能を有するモバイル機器であってもよい。 For example, the number of slave units and master units can be increased or decreased. Further, although the mobile phone device is exemplified as the slave unit, it may be a mobile device having other sound wave receiving function and radio wave receiving function.

本発明は、GPS等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。 The present invention can provide a system for measuring the distance between a master unit, which is a measuring object, and a slave unit, which is a measured object, at an arbitrary timing in a distance measuring system synchronized with standard time by GPS or the like.

また、本発明は、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対位置を測定する距離測定システムを提供できる。また、本発明は、子機を親機に変えて被測定物体を変えていく距離測定システムを提供できる。また、本発明は、遮蔽物により音波の届かない子機の位置を測定する距離測定システムを提供できる。 The present invention can also provide a distance measuring system that measures the relative position of the slave unit with respect to the master unit or the absolute position of the slave unit. Further, the present invention can provide a distance measurement system in which a slave unit is changed to a master unit to change an object to be measured. Further, the present invention can provide a distance measurement system that measures the position of a slave unit that is out of reach of sound waves due to a shield.

さらに、本発明は、複数の子機の距離を同時に測定する距離測定システムを提供できる。本発明は、1つの親機から、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対値を測定する距離測定システムを提供できる。 Further, the present invention can provide a distance measuring system that simultaneously measures the distances of a plurality of slave units. The present invention can provide a distance measurement system that measures the relative position of a slave unit with respect to a master unit or the absolute value of the slave unit from one master unit.

さらに、本発明は、携帯電話装置、GPS、NITZ、NTP、ハイレゾ音源等既存の技術を用いることで、技術的に比較的容易に距離または位置を測定する距離測定システムを提供できる。 Further, the present invention can provide a distance measuring system that technically relatively easily measures a distance or a position by using existing techniques such as a mobile phone device, GPS, NITZ, NTP, and a high resolution sound source.

本発明を使用することで、対象の場所の全子機を俯瞰的に測位するのと同時に周囲の特定の装置をターゲットにして精密に測位できる。そのため、例えば、自立走行ロボットと従業員等にこの装置を装着し、ロボットが走行しながら周辺の従業員と相互に測距を行うことで従業員の接近に対してロボットが回避行動とることができる。回避行動の代わりに、ロボットが従業員にアラートを出してもよい。そのため、ロボットが従業員と衝突することを回避できる。 By using the present invention, it is possible to perform a bird's-eye view of all the slave units at a target location, and at the same time, precisely target a specific device in the vicinity. Therefore, for example, the self-driving robot and the employee may be equipped with this device, and the robot may take evasive action against the approach of the employee by mutually measuring the distance with the surrounding employees while the robot is traveling. it can. Instead of evasive action, the robot may alert the employee. Therefore, it is possible to prevent the robot from colliding with the employee.

本発明は、携帯電話を持った人を探すことができる。例えば、ショッピングセンタなどの広大な場所で、親機が声を出して、子機を探すことで迷子を探すことができる。 The present invention can search for a person with a mobile phone. For example, in a vast place such as a shopping center, a master unit can search for a lost child by speaking out and searching for a slave unit.

101 親機
103 子機
105 衛星
107 音波送信機
109 電波送信機
111 音波受信機
113 電波受信機
115 音波
117 電波
119 GPS信号
301 第1の親機
303 第2の親機
305 第3の親機
307 子機
309 音波送信機
311 電波送信機
313 音波送信機
315 電波送信機
317 音波送信機
319 電波送信機
321 音波受信機
323 電波受信機
325 音波
327 電波
329 音波
331 電波
333 音波
335 電波
401 第1の親機
403 第2の親機
405 第3の親機
407 第1の子機
409 第2の子機
411 遮蔽物
413 音波送信機
415 電波送信機
417 音波送信機
419 電波送信機
421 音波送信機
423 電波送信機
425 音波受信機
427 電波受信機
429 音波受信機
431 電波受信機
433 音波
435 電波
437 音波
439 電波
441 音波
443 電波
445 音波
447 電波
501 親機
503 第1の子機
505 第2の子機
507 音波送信機
509 電波送信機
511 音波受信機
513 電波受信機
515 音波受信機
517 電波受信機
519 音波
521 電波
601 レシーバ
603 子機
605 第1の音波受信機
607 第2の音波受信機
609 第3の音波受信機
611 電波受信機
613 音波
615 電波
101 Master unit 103 Slave unit 105 Satellite 107 Sonic transmitter 109 Radio transmitter 111 Sonic receiver 113 Radio receiver 115 Sonic 117 Radio 119 GPS signal 301 First master 303 Second master 305 Third master 307 Slave unit 309 Sonic transmitter 311 Radio transmitter 313 Sonic transmitter 315 Radio transmitter 317 Sonic transmitter 319 Radio transmitter 321 Sonic receiver 323 Radio receiver 325 Sonic 327 Radio 329 Sonic 331 Radio 333 Sonic 335 Radio 401 First Master unit 403 2nd master unit 405 3rd master unit 407 1st slave unit 409 2nd slave unit 411 Obstruction 413 Sound transmitter 415 Radio transmitter 417 Sound transmitter 419 Radio transmitter 421 Sound transmitter 423 Radio transmitter 425 Sound wave receiver 427 Radio wave receiver 429 Sound wave receiver 431 Radio wave receiver 433 Sound wave 435 Radio wave 437 Sound wave 439 Radio wave 441 Sound wave 443 Radio wave 445 Sound wave 447 Radio wave 501 Master unit 503 First slave unit 505 Second slave unit 507 Sonic transmitter 509 Radio transmitter 511 Sonic receiver 513 Radio receiver 515 Sonic receiver 517 Radio receiver 519 Sonic 521 Radio 601 Receiver 603 Slave unit 605 1st Sonic receiver 607 2nd Sonic receiver 609 3rd Sonic receiver 611 Radio receiver 613 Sonic 615 Radio

Claims (11)

音波を送信し、前記音波を送信した時刻を電波で送信する親機と、
前記音波と前記電波とを受信し、前記音波を送信した時刻と前記音波を受信した時刻とから前記親機との距離を測定する子機と、を備える距離測定システムであって、
前記親機と前記子機とは、内部時計が標準時と同期される距離測定システム。
A master unit that transmits sound waves and transmits the time when the sound waves were transmitted by radio waves,
A distance measuring system including a slave unit that receives the sound wave and the radio wave and measures the distance from the master unit from the time when the sound wave is transmitted and the time when the sound wave is received.
The master unit and the slave unit are distance measurement systems in which the internal clock is synchronized with the standard time.
前記親機は、前記電波で前記音波の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを送信し、
前記子機は、音波を常時受信し、前記音波を受信した時刻と前記音波の周波数と前記音波の波形のデータを記憶し、
前記子機は、所定の時間の間、前記データを保持し、
前記子機が、前記親機から前記電波を受信しないときは、前記データを破棄し、
前記子機が、前記親機から前記電波を受信し、前記電波で送信された前記音波の周波数と前記音波の波形のデータと前記受信した前記音波の周波数と前記音波の前記波形のデータが概略一致または一致したときは、前記親機と前記子機との距離を測定する、請求項1に記載の距離測定システム。
The master unit transmits data of a single frequency and a plurality of frequencies and waveforms of the sound wave by the radio wave.
The slave unit constantly receives sound waves, stores the time when the sound waves are received, the frequency of the sound waves, and the waveform data of the sound waves.
The slave unit holds the data for a predetermined time,
When the slave unit does not receive the radio wave from the master unit, the data is discarded.
The slave unit receives the radio wave from the master unit, and the frequency of the sound wave and the waveform data of the sound wave transmitted by the radio wave, the frequency of the received sound wave, and the waveform data of the sound wave are approximated. The distance measuring system according to claim 1, wherein when they match or match, the distance between the master unit and the slave unit is measured.
前記子機は、前記親機に変更できる、請求項1または2に記載の距離測定システム。 The distance measuring system according to claim 1 or 2, wherein the slave unit can be changed to the master unit. 前記親機は、3箇所以上あり、それぞれ送信する音波の周波数が異なる、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の距離測定システム。 The distance measurement system according to any one of claims 1 to 3, wherein the master unit has three or more locations, and the frequencies of sound waves transmitted are different from each other. 前記親機は、固定され絶対位置が識別されており、
複数の前記親機は、それぞれの前記絶対位置を前記電波で送信することで、前記子機の絶対位置を測定できる、請求項4に記載の距離測定システム。
The master unit is fixed and its absolute position is identified.
The distance measuring system according to claim 4, wherein the plurality of master units can measure the absolute position of the slave unit by transmitting the absolute position of each of the master units by the radio wave.
親機に変更された前記子機が、前記親機に変更された前記子機の絶対位置のデータを送信することで、新たな子機の絶対位置を測定できる、請求項3を引用する請求項4を引用する請求項5に記載の距離測定システム。 Claim 3 quoting claim 3, wherein the slave unit changed to the master unit can measure the absolute position of the new slave unit by transmitting the data of the absolute position of the slave unit changed to the master unit. The distance measuring system according to claim 5, which cites item 4. 前記子機は、複数あり、
同時に複数の前記子機の距離を測定できる、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の距離測定システム。
There are multiple slave units,
The distance measuring system according to any one of claims 1 to 6, which can measure the distances of a plurality of the slave units at the same time.
前記子機は、複数の箇所で前記音波を受信する、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の距離測定システム。 The distance measuring system according to any one of claims 1 to 7, wherein the slave unit receives the sound waves at a plurality of locations. 前記子機は、携帯電話装置を備える、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の距離測定システム。 The distance measuring system according to any one of claims 1 to 8, wherein the slave unit includes a mobile phone device. 前記内部時計を標準時と同期する方法は、NITZ、NTP、またはGPSを用いる、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の距離測定システム。 The distance measuring system according to any one of claims 1 to 9, wherein the method of synchronizing the internal clock with the standard time uses NITZ, NTP, or GPS. 前記音波の周波数は、16kHz以上96kHz以下である、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の距離測定システム。 The distance measurement system according to any one of claims 1 to 10, wherein the frequency of the sound wave is 16 kHz or more and 96 kHz or less.
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