JP2021192005A - センサシステム、センサシステムの調整方法、及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】個人に関する情報を特定することなく、対象の位置情報などの取得可能なセンサシステムにおいて、設置や検出領域の変更が容易なセンサシステムを提供する。【解決手段】振動を測定することにより人や物の移動状態や位置情報を取得するセンサシステムであって、調整用の振動を発生させる振動源を有する調整装置５と、所定の場所に設置され、固体中を伝搬してきた前記振動を計測する振動センサを有するセンサ端末５と、前記振動源から発生した振動を前記振動センサが計測した計測結果に基づき、前記センサ端末のセンシング条件を設定する制御装置６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、振動センサを有するセンサ端末で構成され、地面や床などの固体を伝搬する振動を測定し、人や物などの移動状態や位置を推定するセンサシステムに関する。

社会環境において、都市計画や交通計画、災害時の避難や救出活動、マーケティングなどの利用を目的として、人や物等の対象の分布や流動状況をリアルタイムに把握する技術が求められている。一方、公共空間における情報の取得においては、プライバシへの配慮が求められる。そのため、個人に関する情報を特定することなく、対象の数量や位置情報の取得が可能な技術が必要とされている。

これらを実現する技術として、地面や床などを伝播する振動を測定することによって、対象の位置情報を取得するセンサシステムが考えられている。

このようなセンサシステムとして、例えば特許文献１（特開２０２０−６７４１３号公報）には、「床上の対象者の位置を追跡するためのシステムであって、床に配設される１以上の振動センサが出力する振動値のピーク値を検出する手段と、前記振動センサが出力する振動値のピーク値に基づいて該振動センサから振動発生源までの離間距離を導出する距離導出手段と、前記振動センサの設置位置を中心とし、該振動センサについて導出された前記離間距離を半径とする第１の円と、直近に記録された対象者の位置を中心とし、所定の閾値距離を半径とする第２の円とを定義する円定義手段と、前記第２の円と重なる前記第１の円の中で最小の半径を有する円と該第２の円が重なる領域の代表位置を対象者の位置として算出する位置記録手段と、を含む位置追跡システム。」（請求項１参照）が開示されている。

特開２０２０−６７４１３号公報

振動センサを用いて対象が発する振動を測定することで、対象の位置情報を取得するセンサシステムにおいては、設置場所となる地面や床などの種類、外乱振動といった環境がそれぞれ異なっている。そのため、所期の検出性能を得るためには、設置個所毎や設置環境の変化のたび毎に調整を行う必要があり、センサシステムの調整のための時間やコストを多く要している。つまり、センサシステムの設置や検出領域の変更が容易ではないことが課題となっている。

特許文献１記載の位置追跡システムでは、システムの設置時の調整については考慮されていない。

本発明は、個人に関する情報を特定することなく、対象の位置情報などの取得可能なセンサシステムにおいて、設置や検出領域の変更が容易なセンサシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための、本発明の「センサシステム」の一例を示せば、
振動を測定することにより人や物の移動状態や位置情報を取得するセンサシステムであって、調整用の振動を発生させる振動源を有する調整装置と、所定の場所に設置され、固体中を伝搬してきた前記振動を計測する振動センサを有するセンサ端末と、前記振動源から発生した振動を前記振動センサが計測した計測結果に基づき、前記センサ端末のセンシング条件を設定する制御装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、個人に関する情報を特定することなく、対象の位置情報などの取得可能なセンサシステムにおいて、設置や検出領域の変更が容易なセンサシステムを提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

実施例１のセンサシステムの構成例を示す図である。 実施例１のセンサ端末の構成例を示す図である。 実施例１のセンサ端末の他の構成例を示す図である。 実施例１の調整装置の構成例を示す図である。 実施例１の調整装置の他の構成例を示す図である。 実施例１の調整装置が発生させる信号のパターンの一例を示す図である。 実施例１のセンサ端末の変形例を示す図である。 実施例１のセンサ端末の他の変形例を示す図である。 実施例１のセンサシステムにおける計測アルゴリズムの一例を説明する図である。 実施例１のセンサシステムにおける計測・調整アルゴリズムの一例を説明する図である。 実施例１のセンサシステムにおける計測・調整アルゴリズムの他の一例を説明する図である。 実施例１のセンサ端末が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例１の調整装置が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例１の制御装置が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。 実施例２のセンサシステムの構成例を示す図である。 実施例２のセンサシステムにおける計測アルゴリズムの一例を説明する図である。 実施例２のセンサシステムにおける計測・調整アルゴリズムの一例を説明する図である。 実施例２のセンサシステムにおける計測・調整アルゴリズムの他の一例を説明する図である。

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
以下に説明する発明の構成において、同一又は類似する構成又は機能には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添え字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添え字を省略して説明する場合がある。
本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」等の表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数又は順序を限定するものではない。
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、及び範囲等は、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、及び範囲等を表していない場合がある。したがって、本発明では、図面等に開示された位置、大きさ、形状、及び範囲等に限定されない。

図１は、実施例１のセンサシステムの構成例を示す図である。図２Ａ及び図２Ｂは、実施例１のセンサ端末４の構成例を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂは、実施例１の調整装置５の構成例を示す図である。図４は、実施例１の調整装置５が発生させる信号のパターンの一例を示す図である。

センサシステム１は、センサ端末４、調整装置５、制御装置６、及びユーザ端末７から構成される。
制御装置６とセンサ端末４はネットワークを介して接続され、制御装置６と調整装置５はネットワークを介して接続される。また、制御装置６とユーザ端末７はネットワークを介して接続される。ネットワークは例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）及びＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等である。接続方式は有線又は無線のいずれでもよい。なお、制御装置６とセンサ端末４は直接接続されてもよいし、制御装置６と調整装置５は直接接続されてもよい。また、制御装置６とユーザ端末７は直接接続されてもよい。

センサ端末４は、床や地盤の面もしくは内部に設置され、当該の空間内の検出対象（例えば、人及び物）から発生し、当該の面もしくは内部を伝搬する振動を計測する振動センサを有し、計測結果を含むセンサデータを制御装置６に送信する。
センサ端末４は、例えば、床、通路、階段、壁、硝子等に固定された状態で設置される。また、計測される振動は、例えば、検出対象の振動等である。計測結果には、計測時刻、振動のパターン、振動の回数、振動の強度等が含まれる。なお、センサデータには、後述する調整を行った時刻等が含まれてもよい。なお、センサ端末４の詳細な構成については後述する。

調整装置５は、例えば、床、通路、階段、壁、硝子等に固定された状態で設置される。センサシステム１の調整時において、調整装置５は、調整用の振動を発生させる。その際の振動は、当該設置先の面もしくは内部を伝搬する振動である。なお、調整装置５は、調整時にのみ設置をしてもよい。なお、調整装置５の詳細な構成については後述する。

制御装置６は、センサデータの収集や蓄積を行い、また、センサデータを解析することによって、空間内の検出対象の数や位置を推定する。また、制御装置６は、調整の実行時に、調整装置５に調整用の振動を発生させる制御をし、センサ端末４に前記振動をセンシングし、センシング条件を調整する制御を行う。また、制御装置６は、調整の実行時に、センサデータを解析することによって、センサ端末４のセンシング条件の補正値の算出や、空間内の検出対象の数や位置を推定する際の補正値の算出を行う。
制御装置６は、検出対象の位置を推定するための情報として、センサ端末４の位置を管理する。また、制御装置６は、調整の実行時にセンサデータを解析することによって、センサ端末４の位置を算出する。

制御装置６は、演算装置６０、記憶装置６２、及び通信装置６３を有する。
演算装置６０は、制御装置６全体を制御する装置であり、例えば、ＣＰＵやマイコン等である。演算装置６０は、記憶装置６２に格納されるプログラムを実行する。演算装置６０は、プログラムを実行することによって、所定の機能を実現するモジュールとして動作する。
記憶装置６２は、メモリ等であり、演算装置６０が実行するプログラム及びプログラムが使用する情報を格納する。実施例１の記憶装置６２には、センサデータ、検出対象の位置、センサ端末４の位置及び補正値、調整装置５の調整用信号のパターンの選択値や、時間、振幅等のパラメータの選択値等が格納される。なお、記憶装置６２に格納されるデータは、ユーザ端末７がアクセスできるように管理されているものとする。
通信装置６３は、ネットワークインタフェース等であり、ネットワークを介して、外部装置と通信する。実施例１の通信装置６３は、センサ端末４及び調整装置５及びユーザ端末７に接続される。

ユーザ端末７は、制御装置６を操作するための端末である。ユーザ端末７は、図示しない演算装置、記憶装置、及び通信装置を有する。なお、制御装置６にキーボード及びマウス等の入力装置、並びに、ディスプレイ等の出力装置が接続されている場合、制御装置６と一体に構成してもよい。

なお、図１では、センサシステム１を制御する構成として制御装置６を記載したが、ＩｏＴゲートウェイや解析サーバ化構成される制御システムに置き換えてもよい。例えば、センサ端末４の近傍にＩｏＴゲートウェイを設置し、クラウド又は遠隔地に解析サーバを設置するシステム構成が考えられる。
なお、少なくとも一つのセンサ端末４が、制御装置６の機能を有するようにしてもよい。この場合、センサシステム１は、センサ端末４と調整装置５から構成される。

ここで、図２Ａ及び図２Ｂを用いて、センサ端末４の構成について説明する。
図２Ａは、全てのハードウェア構成が内蔵されたセンサ端末４の構成例を示す。センサ端末４は、演算装置４０、振動センサ４１、記憶装置４２、及び通信装置４３を有する。通信装置４３は、通信装置６３と同様の構成である。また、演算装置４０及び記憶装置４２は、演算装置６０及び記憶装置６２と同様の構成であってもよい。

振動センサ４１は、床や地盤の面もしくは内部を伝搬する振動を計測する装置である。検出対象の振動を計測する振動センサ４１としては、例えば、加速度センサ及び変位計等が挙げられる。

記憶装置４２は、メモリ等であり、演算装置４０が実行するプログラムが使用する情報を格納する。実施例１の記憶装置４２には、センサデータ、補正値等が格納される。なお、記憶装置４２に格納されるデータは、演算装置４０がアクセスできるように管理されているものとする。

演算装置４０は、振動センサ４１が計測した信号に対するデジタル処理を実行することによってセンサデータを生成し、通信装置４３を介してセンサデータを制御装置６に送信する。なお、デジタル処理の際、記憶装置４２に補正値がある場合は、その補正値をデジタル処理での計算に適用する。

センサ端末４は、通信装置４３を介して制御装置６から制御される。センサシステム１の調整時においては、制御装置６から送信された補正値を受信する。

図２Ｂは、一部のハードウェア構成が外付けされたセンサ端末４の他の構成例を示す。センサ端末４は、演算装置４０、記憶装置４２、通信装置４３、及び接続装置４４を有する。
接続装置４４は、外部装置と接続する装置であり、例えば、ＩＯインタフェースである。接続装置４４は、配線を介して振動センサ４１と接続する。配線を介して、振動センサ４１への給電及びデータ通信が行われる。
振動センサ４１は、治具４５を介して、床、通路、階段、壁、及び硝子等に固定される。センサ端末４から振動センサ４１を分離することによって、設置空間が狭い場合でも振動センサ４１を設置することができる。

ここで、図３Ａ及び図３Ｂを用いて、調整装置５の構成について説明する。
図３Ａは、全てのハードウェア構成が内蔵された調整装置５の構成例を示す。調整装置５は、演算装置５０、振動源である信号発生装置５１、記憶装置５２、及び通信装置５３を有する。通信装置５３は、通信装置６３と同様の構成である。また、演算装置５０及び記憶装置５２は、演算装置６０及び記憶装置６２と同様の構成であってもよい。

信号発生装置５１は、調整に使用する信号（調整用信号）を発生させるための装置である。信号発生装置５１は、物体の振動を発生させる振動発生装置である。振動発生装置としては、振幅、周波数、及び位相を制御可能な振動モータ、インパルスの出力が可能なメカニカルリレー等が挙げられる。

記憶装置５２は、メモリ等であり、演算装置５０が実行するプログラムが使用する情報を格納する。記憶装置５２には、調整用信号のパターンや、時間、振幅等のパラメータ等が格納される。なお、記憶装置５２に格納されるデータは、演算装置５０がアクセスできるように管理されているものとする。

演算装置５０は、調整用信号を生成し、信号発生装置５１で発生させる制御を行う。調整用信号の生成においては、記憶装置５２に格納したパターンやパラメータを読み出してデジタル処理を実行することで生成する。

調整装置５において、調整用信号の発生は、通信装置５３を介して制御装置６から制御される。また、調整用信号の発生はセンサシステム１の調整時においてのみ実行される。また、調整装置５の調整用信号のパターンの選択や、時間、振幅等のパラメータの選択は、制御装置６から制御されてもよい。
そして、調整装置は、所望の場所に配置できるように、可搬で移動可能に構成するのが好ましい。

図３Ｂは、一部のハードウェア構成が外付けされた調整装置５の他の構成例を示す。調整装置５は、演算装置５０、記憶装置５２、通信装置５３、及び接続装置５４を有する。
接続装置５４は、外部装置と接続する装置であり、例えば、ＩＯインタフェースである。接続装置５４は、配線を介して振動発生装置５１と接続する。配線を介して、信号発生装置５１への給電及びデータ通信が行われる。
信号発生装置５１は、治具５５を介して、床、通路、階段、壁、及び硝子等に固定される。調整装置５から信号発生装置５１を分離することによって、設置空間が狭い場合でも信号発生装置５１を設置することができる。

図４に、信号発生装置５１が発生する調整用信号の一例を示す。信号発生装置５１は、図４に示すようにパターンの異なる調整用信号を発生させてもよい。
例えば、信号発生装置５１は、信号３００−１を基準のキャリブレーション信号として生成する。信号発生装置５１は、信号３００−１を変調することによって、信号３００−１と周波数成分が異なる信号３００−２、信号３００-１と時間成分が異なる信号３００−３を生成する。また、信号発生装置５１は、信号３００−１を変調することによって、複雑なパターンの信号３００−４を生成してもよい。また、信号発生装置５１は、人の歩行時の振動特性を模擬した、インパルス状の信号３００−５を生成してもよい。
信号発生装置５１は、特定の周波数帯域が減数又は増幅する等の空間の特性に基づいて、調整用信号のパターンを選択してもよい。

図５Ａ及び図５Ｂは、実施例１のセンサ端末４の変形例を示す図である。この変形例は、センサ端末４が、調整装置５の機能を有するようにしたものである。図５Ａに示すように、センサ端末４が信号発生装置５１を有している。この場合、センサシステム１は、センサ端末４と制御装置６から構成される。
なお、図５Ｂに示すように、振動センサ４１及び信号発生装置５１の両方、または、いずれか一方のみがセンサ端末４に外付けされてもよい。

なお、信号発生装置５１による振動以外の振動は外乱信号となるため、当該振動の発生を抑制する必要がある。そのため、外乱信号となる振動を発生する機構を搭載しない、又は、振動の発生を低減するように制御することが望ましい。例えば、排熱用の冷却ファンの振動は外乱信号となり得る。発熱の抑制は調整装置５の消費電力の削減効果と、外乱信号となる振動の発生の抑止効果とを考慮し、ファンの回転速度を調整すればよい。また、一定の強度の振動を計測するように制御する。

図６は、実施例１のセンサシステム１における計測アルゴリズムの一例を説明する図である。
センサ端末４は、振動伝搬部２２上の面２０に設置される。人などの検出対象１１は振動伝搬部２２上の面２１に存在する。なお、面２０と面２１としては、例えば、カーペットやタイル、ゴムシートなどの床材がある。また、面２０と面２１は同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、振動伝搬部２２としては、例えば、土、コンクリート、岩盤、板状の木材、板状の岩石、板状のプラスチックなどがある。

例えば、センサ端末４と検出対象１１間の距離Ｘ１を検出する場合、検出対象１１が移動や跳躍などの運動をすると、その時の振動は面２１に対して弾性波１００となる。そして、弾性波１００は、振動伝搬部２２に伝搬する。弾性波１００は面２１を構成する材料やその厚さによる減衰特性により面２１直下の振動伝搬部２２においては弾性波１０１に変化する。振動伝搬部２２を伝搬する弾性波１０１は、距離Ｘ１において、弾性波の加速度ａ１、弾性波１０１の周波数f、伝搬路の減衰特性Ｑ、伝搬路の伝搬速度v、とすると、関係式は式（１）で与えられる。そして、センサ端末４では弾性波１０１を面２０を介して弾性波１０２として測定する。

式（１）で示すように、減衰特性Ｑと伝搬速度ｖは振動伝搬部２２を構成する材料で決まり、加速度ａ１と周波数ｆは検出対象１１の運動状態で決まる。そのため、検出対象１１の移動状態が一定、すなわち運動時の振動が一定であれば、加速度ａ１をセンサ端末４で測定することで、センサシステム１は距離Ｘ１を計測することができる。

また、例えば、検出対象１１の歩数Ｆ１を検出する場合には、式（１）により、センサ端末４で測定した加速度ａ１から、一定振幅以上のピークを抽出し、その数を数える方法がある。
また、検出対象１１から検出される信号のパターンは、検出対象毎に異なっている。例えば、人の体重などに応じて異なる。信号のパターンの違いを検出することにより、人の人数や分布を求めることもできる。
距離Ｘ１としては、例えば、数１０ｃｍ〜数１０ｍを挙げる。

図７Ａ及び図７Ｂは、実施例１のセンサシステム１における計測・調整アルゴリズムの一例を説明する図である。

まず、図７Ａに示すセンサシステム１における計測・調整アルゴリズムの例を説明する。
センサ端末４は振動伝搬部２２上の面２０に設置される。調整装置５は振動伝搬部２２上の面２１に設置される。センサ端末４と調整装置５の間には距離Ｘ１１がある。
調整時において、調整装置５は、信号発生装置５１により振動を発生する。その時の振動は面２１に対して弾性波１１０となる。そして、弾性波１１０は、振動伝搬部２２に伝搬する。弾性波１１０は面２１を構成する材料やその厚さによる減衰特性により面２１直下の振動伝搬部２２においては弾性波１１１に変化する。センサ端末４では弾性波１１１を面２０を介して弾性波１１２として測定する。
センサ端末４で測定した加速度a１１は、式（１）と同様に式（２）の関係が成立する。

面２０、面２１においては、それぞれを構成する材料やその厚さにより減衰特性が異なる。また、振動伝搬部２２においては、材料によって減衰特性Ｑと伝搬速度ｖが異なる。そのため、センサシステム１は、センサ端末４の設置場所や検出対象の場所の面２０、面２１、振動伝搬部２２のいずれかが変わると、センサ端末４の測定値にも差が生じるため、調整を行うことになる。
調整時においては、信号発生装置５１により振動に対して、センサ端末４で測定する弾性波１１２及び加速度ａ２が一定となるように補正値を求める、もしくは制御装置６で解析した結果が一定となるように補正値を求める。そして、補正値は制御装置６の記憶装置６２に格納される。
距離Ｘ１１はＸ１と同程度であり、例えば、数１０ｃｍ〜数１０ｍを挙げる。

図７Ｂは、調整装置５が複数ある場合のセンサシステム１における計測・調整アルゴリズムの例である。第２の調整装置５−２は、第１の調整装置５−１とは異なる地点に置かれる。調整装置５−１と調整装置５−２のそれぞれから送信された調整用信号を、センサ端末４で受信し、受信したセンサデータを比較することで、センサシステム１の検出範囲の拡大や検出範囲の分解能の確認ができる。また、振動伝搬部２２の減衰特性Ｑや伝搬速度ｖを知ることができる。また、調整装置５−１と調整装置５−２がセンサ端末４に対して等距離においた場合で、受信したセンサデータが異なる場合は、いずれかの場所の状態が異なる（例えば、直下に空間や亀裂などがある）と推測することが可能になる。

図８は、実施例１のセンサ端末４が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
センサ端末４は、通常、検出対象１１から発生した振動を計測する検知モードで稼働しているものとする。

センサ端末４は、検出対象１１から発生した振動の計測を実行する（ステップＳ１０１）。具体的には、センサ端末４は、検出対象１１から発生した振動を振動センサ４１で検出した場合、センサデータを制御装置６に送信する。

センサ端末４は、調整の実行イベントを検出したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。調整の実行イベントは、センサ端末４自身が検出してもよいし、調整装置５自身が検出してもよいし、制御装置６が検出してもよい。
センサ端末４自身が検出する調整の実行イベントは、例えば、センサ端末４の初期起動又は再起動、実行周期を表すタイマの経過、異常信号の検出、センサ端末による任意のパターンの振動の計測、及び気温等の環境の変化等が考えられる。センサ端末４が調整の実行イベントを検出した場合、調整の実行指示が制御装置６に送信される。この場合、制御装置６は、調整の実行指示の受信を、調整の実行イベントとして検出する。
調整装置５自身が検出する調整の実行イベントは、例えば、調整装置５の初期起動又は再起動、実行周期を表すタイマの経過、調整装置の設置や移動、調整装置の設置環境の変化、及び気温等の環境の変化等が考えられる。調整装置５が調整の実行イベントを検出した場合、調整の実行指示が制御装置６に送信される。この場合、制御装置６は、調整の実行指示の受信を、調整の実行イベントとして検出する。
制御装置６が検出する調整の実行イベントは、例えば、実行周期の経過、センサ端末４の異常の検出、センサ端末の構成の変更、空間内におけるセンサ端末４の設置や移動や増減、調整装置５の設置や移動、センサ端末４もしくは調整装置５の設置環境の変化等が考えられる。制御装置６が調整の実行イベントを検出した場合、調整の実行指示がセンサ端末４と調整装置５に送信される。この場合、センサ端末４と調整装置５は、調整の実行指示の受信を、調整の実行イベントとして検出する。
調整の実行イベントを検出していない場合、センサ端末４は、ステップＳ１０１に戻り、検知モードでの稼働を継続する。

調整の実行イベントを検出した場合、センサ端末４は、調整モードに移行し、調整装置５が出力した調整用信号の検出を行う（ステップＳ１０３）。なお、調整では、調整用信号以外の信号が検出される可能性があるが、特徴的な調整用信号のパターンを予め設定することによって、センサ端末４は調整用信号を識別することができる。

センサ端末４は、制御装置６から補正値を受信した場合（ステップＳ１０４）、補正値に基づいてセンシング条件を補正するための適用処理を実行する（ステップＳ１０５）。センシング条件とは、振動センサ４１のサンプリング周波数や分解能、周波数帯域や、演算装置４０で行うデジタル処理の条件等があげられる。デジタル処理の条件とは、フィルタリング処理の周波数帯域や、検出対象の振動とノイズを区別するための閾値、サンプリング点数等があげられる。

次に、センサ端末４は、調整の終了条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０６）。例えば、センサ端末４は、前回受信した補正値と今回受信した補正値とが同一である場合、調整の終了条件を満たすと判定する。
調整の終了条件を満たさないと判定された場合、センサ端末４は、ステップＳ１０３に戻り、同様の処理を実行する。なお、制御装置６からシステム異常を通知する信号を受信した場合、センサ端末４は異常処理を実行する。例えば、センサ端末４の停止及び再起動等を行う。
調整の終了条件を満たすと判定された場合、センサ端末４は、検知モードに移行した後、ステップＳ１０１に戻る。

図９は、実施例１の調整装置５が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。
調整装置５は、通常は、待機状態にあるものとする（ステップＳ２０１）。待機状態では、信号発生装置５１から調整用信号は出力されない。

調整装置５は、調整の実行イベントを検出したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
調整の実行イベントは、センサ端末４が検出してもよいし、制御装置６が検出してもよいし、調整装置５自身が検出してもよい。
調整装置５が調整の実行イベントを検出した場合、制御装置６は、当該調整装置５から送信された調整の実行要求を受信する。この場合、制御装置６は、調整の実行要求の受信を、調整の実行イベントとして検出する。
調整の実行イベントを検出していない場合、調整装置５は、ステップＳ２０１に戻り、待機状態を継続する。

調整の実行イベントを検出した場合、調整装置５は、調整モードに移行し、調整用信号を出力する（ステップＳ２０３）。なお、調整用信号のパターン及び発生タイミング等は複数あり、複数種類や複数回出力されていてもよい。その際の制御は、制御装置６により行われてもよい。

調整装置５は、調整の終了条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０６）。例えば、制御装置６において調整の終了条件を満たすと判定したときに、調整装置５も調整の終了条件を満たすと判定する。
調整の終了条件を満たさないと判定された場合、調整装置５は、ステップＳ２０３に戻り、同様の処理を実行する。なお、制御装置６からシステム異常を通知する信号を受信した場合、調整装置５は異常処理を実行する。例えば、調整装置５の停止及び再起動等を行う。
調整の終了条件を満たすと判定された場合、調整装置５は、ステップＳ２０１に戻る。

図１０は、実施例１の制御装置６が実行する処理の一例を説明するフローチャートである。制御装置６は、通常、センサデータに基づいて検出対象１１の数や位置を推定する検知モードで稼働しているものとする。

制御装置６は、センサデータを受信し、当該センサデータを用いて検出対象１１の数や位置を推定する（ステップＳ３０１）。制御装置６は、受信したセンサデータ、及び検出対象１１の数や位置に関する情報を記憶装置６２に格納する。

制御装置６は、調整の実行イベントを検出したか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
調整の実行イベントは、センサ端末４が検出してもよいし、調整装置５が検出してもよいし、制御装置６自身が検出してもよい。なお、センサ端末４が調整の実行イベントを検出した場合、制御装置６は、当該センサ端末４から送信された調整の実行要求を受信する。この場合、制御装置６は、調整の実行要求の受信を、調整の実行イベントとして検出する。また、調整装置５が調整の実行イベントを検出した場合、制御装置６は、当該調整装置５から送信された調整の実行要求を受信する。この場合、制御装置６は、調整の実行要求の受信を、調整の実行イベントとして検出する。
調整の実行イベントを検出していない場合、制御装置６は、ステップＳ３０１に戻り、検知モードでの稼働を継続する。

調整の実行イベントを検出した場合、制御装置６は、調整モードに移行し、調整の実行指示をセンサ端末４と調整装置５に送信する（ステップＳ３０３）。なお、調整の実行指示には、調整用信号のパターン及び発生タイミング等を指定する情報が含まれてもよい。
制御装置６は、センサ端末４からセンサデータを受信し、当該センサデータを用いて調整の処理を実行する（ステップＳ３０４）。これによって、センサ端末４のセンシング条件の補正値が算出される。
制御装置６は、センサ端末４に補正値を送信する（ステップＳ３０５）。なお、補正値を送信する必要がない場合、ステップＳ３０５の処理は省略されてもよい。

制御装置６は、調整の終了条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３０６）。例えば、制御装置６は、センサ端末４について、前回算出した補正値と今回算出した補正値とが同一である場合、調整の終了条件を満たすと判定する。
調整の終了条件を満たさないと判定された場合、制御装置６は、ステップＳ３０４に戻り、同様の処理を実行する。なお、制御装置６は、調整の処理の実行回数が閾値より大きい場合、システム異常と判定し、センサ端末４や調整装置５にシステム異常を通知する信号を送信してもよい。
調整の終了条件を満たすと判定された場合、制御装置６は、検知モードに移行した後、ステップＳ３０１に戻る。

なお、人などの移動体が第１の場所から第２の場所へ移動する場合は、制御装置の記憶部に、第１の場所から固体中を伝搬してきた振動の伝搬特性である第１の伝搬特性と、第１の場所に隣接した領域にある第２の場所から固体中を伝搬してきた振動の伝搬特性である第２の伝搬特性とを其々記憶し、制御装置の演算部が、第１の場所から第２の場所に移動する移動体から発生した振動を、センサ端末で計測した振動データについて、移動体が第１の場所にあると予測されるときは第１の伝搬特性に基づきデータ処理し、移動体が第２の場所にあると予測されるときは第２の伝搬特性に基づきデータ処理すればよい。

本実施例によれば、振動源である信号発生装置を有する調整装置を備えることにより、調整用の振動を発生させてセンサ端末の調整を行うことができるので、設置や検出領域の変更が容易なセンサシステムを提供することができる。そして、センサシステムの調整工数（作業内容や作業時間）が低減できる。また、信号発生装置により入力する振動が一定になり、作業者やその人の状態・感覚に依存しなくなるため、調整のバラツキが低減できる。また、図４に示すような特定の振動パターンを備えることで、外乱振動化でも調整を行うことができる。

本発明の実施例２として、センサシステム１の変形例について、図１１を参照しつつ説明する。図１１は、実施例２のセンサシステム１の構成例を示す図である。本実施例では、実施例１に対して、センサ端末４が２台とする点が異なる。以下、図１１を説明するにあたり、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５Ａ、図５Ｂと同一の構成要素については、その詳細な説明を省略し、異なる点を中心に説明することとする。

センサシステム１は、第１のセンサ端末４−１と、第２のセンサ端末４−２と、調整装置５、制御装置６、及びユーザ端末７から構成される。なお、調整装置５は、図に示すように、複数（５−１，５−２）あってもよい。

図１２は、実施例２のセンサシステム１における計測アルゴリズムの一例を説明する図である。以下、図１２を説明するにあたり、図６と同一の構成要素については、その詳細な説明を省略し、異なる点を中心に説明することとする。
第２のセンサ端末４−２は第１のセンサ端末４−１とは異なる第２の位置におかれる。このとき、センサ端末４−１とセンサ端末４−２間の距離Ｘ１０において、センサ端末４−２は、センサ端末４−２と検出対象１１間の距離Ｘ２を検出する。
センサ端末４−２で測定した加速度a２は、式（１）と同様に式（３）の関係が成立する。

この時、加速度a１とａ２の強度を比較することで、式（１）、式（３）の距離Ｘ１と距離Ｘ２を比較することができる。つまり、センサ端末４−１とセンサ端末４−２間において、検出対象１１の距離Ｘ１０内の相対位置を知ることができる。

また、検出対象１１の相対位置の時間変化により、検出対象１１の相対速度を知ることができる。
さらに、検出対象１１の移動状態が一定、すなわち運動時の振動が一定であれば、加速度ａ１とａ２それぞれの時間変化も用いることで、センサ端末４−１とセンサ端末４−２間の延長線上での相対位置も知ることができる。
距離Ｘ１０はＸ１と同程度であり、例えば、数１０ｃｍ〜数１０ｍを挙げる。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、実施例２のセンサシステム１における計測・調整アルゴリズムの一例を説明する図である。以下、図１３Ａ、図１３Ｂを説明するにあたり、図７Ａ、７Ｂと同一の構成要素については、その詳細な説明を省略し、異なる点を中心に説明することとする。

まず、図１３Ａに示すセンサシステム１における計測・調整アルゴリズムの例を説明する。
センサシステム１において、調整装置５は、センサ端末４−１とセンサ端末４−２間に置かれる。センサ端末４−１とセンサ端末４−２間の距離Ｘ１０において、センサ端末４−１と調整装置５の間には距離Ｘ１１があり、センサ端末４−２と調整装置５の間には距離Ｘ１２がある。
調整時において、調整装置５は、信号発生装置５１により振動を発生する。調整装置５からセンサ端末４−２に伝搬する振動は、面２１に対して弾性波１１０となる。そして、弾性波１１０は、振動伝搬部２２に伝搬する。弾性波１１０は面２１を構成する材料やその厚さによる減衰特性により面２１直下の振動伝搬部２２においては弾性波１１１−２に変化する。センサ端末４−２では弾性波１１１−２を面２０−２を介して弾性波１１２−２として測定する。
センサ端末４−１、４−２で測定した加速度a１１、ａ１２は、式（２）と同様に式（４）（５）の関係が成立する。

そして、調整装置５の絶対位置に対して、センサ端末４−１、４−２が測定した加速度a１１とａ１２の強度比のマップデータもしくは関数を制御装置６で記憶しておく。
検出対象１１の位置検出時においては、センサ端末４−１、４−２が測定した加速度a１１とａ１２の強度比に、前記マップデータもしくは関数を適用することで、検出対象１１の絶対位置を知ることができる。
なお、調整の回数は複数回行うことで、前記マップデータのデータ数の増加や前記関数の精度が向上できるため、絶対位置の検出精度も向上できる。その際、調整装置５の設置位置も複数とするとさらに向上できる。

図１３Ｂは、調整装置５が複数ある場合のセンサシステム１における計測・調整アルゴリズムの例である。第２の調整装置５−２は、第１の調整装置５−１とは異なる地点に置かれる。
本実施例においては、センサ端末２台を例に述べたが、センサ端末４が３台以上ある場合は、センサ端末４を２台選択して、検出対象１１を検知すればよく、更にこの選択の組み合わせを複数とすることで、検知の精度を向上することができる。また、３台以上のセンサ端末４の内、いずれかの１台が、他のセンサ端末４間の線上とは異なる位置にある場合は、検知空間を面にすることができる。

以上で説明したように、本発明のセンサシステム１は、任意のタイミングで発生する調整の実行イベントを検出した場合、調整装置５により、センサ端末４や制御装置６の調整を実行することができる。

本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、振動センサを有するセンサ端末４或いは信号発生装置を有する調整装置５を複数設けたので、測定や調整の精度を上げることができる。そして、設置や検出領域の変更が容易なセンサシステムを提供することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために構成を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成に追加、削除、置換することが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、本発明は、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をコンピュータに提供し、そのコンピュータが備えるプロセッサが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。

また、本実施例に記載の機能を実現するプログラムコードは、例えば、アセンブラ、Ｃ／Ｃ＋＋、ｐｅｒｌ、Ｓｈｅｌｌ、ＰＨＰ、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｊａｖａ（登録商標）等の広範囲のプログラム又はスクリプト言語で実装できる。

さらに、実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信することによって、それをコンピュータのハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ等の記憶媒体に格納し、コンピュータが備えるプロセッサが当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしてもよい。

上述の実施例において、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。

１…センサシステム、４…センサ端末、５…調整装置、６…制御装置、７…ユーザ端末、１０…通路、１１…検出対象、２０…面、２１…面、２２…振動伝搬部、４０…演算装置、４１…振動センサ、４２…記憶装置、４３…通信装置、４４…接続装置、４５…治具、５０…演算装置、５１…信号発生装置（振動源）、５２…記憶装置、５３…通信装置、５４…接続装置、５５…治具、６０…演算装置、６２…記憶装置、６３…通信装置、１００〜１１５…弾性波、３００…信号、Ｘ…距離。

Claims (15)

1. 振動を測定することにより人や物の移動状態や位置情報を取得するセンサシステムであって、
   調整用の振動を発生させる振動源を有する調整装置と、
   所定の場所に設置され、固体中を伝搬してきた前記振動を計測する振動センサを有するセンサ端末と、
   前記振動源から発生した振動を前記振動センサが計測した計測結果に基づき、前記センサ端末のセンシング条件を設定する制御装置と、
   を備えるセンサシステム。
2. 請求項１に記載のセンサシステムであって、
   前記制御装置は、前記センサ端末のセンシング条件を設定するイベントを検出した場合、
   前記振動源に振動を発生させる実行指示を送信し、
   前記センサ端末に、固体中を伝搬してきた前記振動の受信を行わせる実行指示を送信する
   ことを特徴とするセンサシステム。
3. 請求項１に記載のセンサシステムであって、
   前記制御装置は、
   前記センサ端末のセンシング条件を調整するための補正値を算出し、
   前記センサ端末に、前記補正値を送信する
   ことを特徴とするセンサシステム。
4. 請求項２に記載のセンサシステムであって、
   前記振動源は、パターンが異なる複数の振動を発生させることができるものであり、
   前記振動源に振動を発生させる実行指示には、前記振動源が発生させる前記振動のパターンを指定する情報が含まれる
   ことを特徴とするセンサシステム。
5. 請求項２に記載のセンサシステムであって、
   前記センサ端末のセンシング条件を設定するイベントは、タイマの経過、前記センサ端末による任意のパターンの振動の計測、前記センサ端末の起動、前記センサ端末の構成の変更、前記センサ端末の移動、前記センサ端末の設置、前記振動源の設置、及び前記センサシステムにおける環境の変化の少なくともいずれかである
   ことを特徴とするセンサシステム。
6. 請求項１に記載のセンサシステムであって、
   少なくとも一つのセンサ端末が、前記制御装置を有する
   ことを特徴とするセンサシステム。
7. 請求項１に記載のセンサシステムであって、
   少なくとも一つのセンサ端末が、前記振動源を有する
   ことを特徴とするセンサシステム。
8. 請求項１に記載のセンサシステムであって、
   前記調整装置は可搬で移動可能である
   ことを特徴とするセンサシステム。
9. 請求項１に記載のセンサシステムであって、
   前記制御装置は、
   第１の場所から固体中を伝搬してきた振動の伝搬特性である第１の伝搬特性と、前記第１の場所に隣接した領域にある第２の場所から固体中を伝搬してきた振動の伝搬特性である第２の伝搬特性とを其々記憶する記憶部と、
   前記第１の場所から前記第２の場所に移動する移動体から発生した振動を、前記センサ端末で計測した振動データについて、前記移動体が第１の場所にあると予測されるときは第１の伝搬特性に基づきデータ処理し、前記移動体が第２の場所にあると予測されるときは第２の伝搬特性に基づきデータ処理する演算部と、
   を備えることを特徴とするセンサシステム。
10. 物体の面もしくは内部で発生した振動の位置や移動状態をセンシングするために、振動のセンシングを行う振動センサを有するセンサ端末の制御と、
    前記センサ端末のセンシング条件を設定するイベントにおいて、振動を発生する振動源の制御と、
    を行う制御装置であって、
    前記センシング条件を設定するイベント時には、前記制御装置は、
    前記振動源に振動を発生させる実行指示を送信し、
    前記センサ端末には前記振動を受信させる実行指示を送信し、
    前記センサ端末が受信したセンシングデータを解析し、前記センサ端末のセンシング条件を計算し、前記センシング条件を前記センサ端末に送信する
    ことを特徴とする制御装置。
11. 請求項１０に記載の制御装置であって、
    前記振動源に振動を発生させる実行指示には、前記振動源が発生する振動のパターンを指定する情報を含む
    ことを特徴とする制御装置。
12. 請求項１０に記載の制御装置であって、
    前記センサ端末のセンシング条件を設定するイベントは、タイマの経過、前記センサ端末による任意のパターンの振動の計測、前記センサ端末の起動、前記センサ端末の構成の変更、前記センサ端末の移動、前記センサ端末の設置、前記振動源の設置、及び前記センサシステムにおける環境の変化の少なくともいずれかである
    ことを特徴とする制御装置。
13. 調整用の振動を発生する振動源を有する調整装置と、
    所定の場所に設置され、固体中を伝搬してきた振動を計測する振動センサを有するセンサ端末と、
    前記振動源から発生した振動を前記振動センサが計測した計測結果に基づき、前記センサ端末のセンシング条件を設定する制御装置と、
    を備え、振動を測定することにより人や物の移動状態や位置情報を検出するセンサシステムの調整方法であって、
    前記振動源が、調整用の振動を発生するステップと、
    前記振動センサで、前記振動源から固体中を伝搬してきた振動を計測するステップと、
    前記制御装置が、前記振動センサが計測した計測結果に基づき、前記センサ端末のセンシング条件を設定するステップと、
    を備えるセンサシステムの調整方法。
14. 請求項１３に記載のセンサシステムの調整方法であって、
    前記制御装置は、前記センサ端末のセンシング条件を設定するイベントを検出した場合に、調整を始める
    ことを特徴とするセンサシステムの調整方法。
15. 請求項１３に記載のセンサシステムの調整方法であって、
    前記振動源が発生する調整用の振動は、パターンが異なる複数の振動である
    ことを特徴とするセンサシステムの調整方法。

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