JP4089709B2

JP4089709B2 - Position detection system

Info

Publication number: JP4089709B2
Application number: JP2005187249A
Authority: JP
Inventors: 弘通後藤; 和男澤田; 山中　　浩
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2025-06-27
Also published as: JP2007003492A

Description

本発明は、媒質の圧力変化を周期的に繰り返す超音波や媒質の圧力変化が単発的であるいわゆる圧力波のような疎密波を利用して検出対象の位置を検出する位置検出システムに関するものである。 The present invention relates to a position detection system that detects the position of a detection target using an ultrasonic wave that periodically repeats a pressure change of a medium or a so-called pressure wave in which a pressure change of a medium is single. is there.

従来から、位置検出の検出対象である移動体に超音波を送波する送信装置（超音波発信機）を設け、建物内の天井面の所定領域ごとに設置された少なくとも３個の受信装置（超音波受信機）で送信装置からの超音波を受波し、送信装置から送波された超音波が受信装置に受信されるまでの時間を用いて位置演算部（演算処理手段）により移動体の位置を求める位置検出システムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。 Conventionally, a transmitting device (ultrasonic transmitter) that transmits ultrasonic waves to a moving object that is a detection target of position detection is provided, and at least three receiving devices (for each predetermined area on a ceiling surface in a building) ( The ultrasonic wave from the transmission device is received by the ultrasonic receiver), and the position calculating unit (calculation processing means) uses the time until the ultrasonic wave transmitted from the transmission device is received by the reception device. There has been proposed a position detection system for obtaining the position (see, for example, Patent Document 1).

特許文献１に記載の位置検出システムでは、受信装置から送信装置に対して赤外線を伝送媒体とする許可信号を送信し、送信装置では許可信号を受け取ると超音波を送波する。したがって、受信装置では許可信号を送信してから超音波を受波するまでの時間を計測することで、送信装置までの距離を算出することができ、３個の受信装置において送信装置までの距離を算出するから、３個の受信装置の既知の位置に基づいて送信装置の位置を特定することができる構成になっている。 In the position detection system described in Patent Document 1, a permission signal using infrared as a transmission medium is transmitted from a reception device to a transmission device, and the transmission device transmits an ultrasonic wave when the permission signal is received. Therefore, the distance to the transmitter can be calculated by measuring the time from receiving the permission signal to receiving the ultrasonic wave in the receiver, and the distance to the transmitter in the three receivers Therefore, the position of the transmitting device can be specified based on the known positions of the three receiving devices.

また、送信装置があらかじめ時分割設定された分割時間に基づいて超音波を順次送波することにより、送信装置を特定するとともに移動体の位置を算出する構成が従来構成として記載されている。特許文献１では、送信装置ごとに受信時間が決まっているときに送信装置の台数が多くなると、各送信装置の位置を一通り算出するのに長い時間を要するという問題を解決するために、送信装置から受信装置に対して超音波発受期間の開始を指定する構成を採用している。 In addition, a configuration is described as a conventional configuration in which the transmission device sequentially transmits ultrasonic waves based on division times set in advance in a time division manner, thereby specifying the transmission device and calculating the position of the moving body. In Patent Literature 1, in order to solve the problem that it takes a long time to calculate the position of each transmitting device when the number of transmitting devices increases when the receiving time is determined for each transmitting device. A configuration is adopted in which the start of the ultrasonic transmission / reception period is designated from the apparatus to the receiving apparatus.

これらの構成は、複数台の送信装置から送波した超音波を受信装置において識別することを前提条件に含んだ構成であって、いずれの構成も複数台の送信装置が存在していても、各送信装置ごとに位置を求めることができる。
特開２００３−２７９６４０号公報 These configurations are preconditions for identifying ultrasonic waves transmitted from a plurality of transmission devices in the reception device, and even if any configuration includes a plurality of transmission devices, The position can be obtained for each transmission device.
JP 2003-279640 A

ところで、特許文献１に記載された従来技術を採用すると、送信装置の台数が多いときに各送信装置の位置を計測するのに時間を要するという問題があり、特許文献１の実施形態に記載の技術では、送信装置に付設された位置検知スイッチを操作しなければならないから、送信装置が時々刻々と位置を変化させるときには、送信装置の位置を追跡することができない。 By the way, when the prior art described in Patent Document 1 is adopted, there is a problem that it takes time to measure the position of each transmitting device when the number of transmitting devices is large. According to the technology, since the position detection switch attached to the transmission apparatus must be operated, the position of the transmission apparatus cannot be tracked when the transmission apparatus changes its position every moment.

さらに、特許文献１に記載の技術では、３個の受信装置を用いなければ送信装置の位置を求めることができない上に、３個の受信装置の検知エリアが重なる範囲内でしか送信装置の位置を求めることができないものであるから、目的とする検知エリアを設定するための受信装置の配置設計が難しく、しかも受信装置を施工する作業に手間がかかるという問題がある。 Furthermore, in the technique described in Patent Document 1, the position of the transmitting apparatus cannot be obtained unless three receiving apparatuses are used, and the position of the transmitting apparatus is only within a range where the detection areas of the three receiving apparatuses overlap. Therefore, there is a problem that it is difficult to design the arrangement of the receiving apparatus for setting the target detection area, and that the work for constructing the receiving apparatus is troublesome.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数台の送信装置が存在していても特別な操作をすることなく各送信装置ごとに迅速に位置を求めることができるようにして送信装置の位置の追跡を可能とし、しかも受信装置の配置設計が容易かつ受信装置の施工作業の手間も従来構成に比較して少なくすることができる位置検出システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and the object thereof is to promptly determine the position for each transmitting apparatus without performing a special operation even when a plurality of transmitting apparatuses exist. Thus, it is intended to provide a position detection system that enables tracking of the position of a transmitting apparatus, and that can easily arrange the receiving apparatus and can reduce the time and labor of construction of the receiving apparatus as compared with the conventional configuration. .

請求項１の発明は、建物内で床面上を移動する移動体に搭載され少なくとも疎密波を間欠的に送波する送信装置と、床面の上方である天井面の定位置に設置され前記移動体から送波された疎密波を受波することにより前記移動体が存在する相対的な方向を検出する受信装置とを備え、送信装置は、疎密波を送波する疎密波送波部と、固有の識別データをワイヤレス信号を用いて送信する識別データ送信部とを備え、受信装置は、疎密波送波部から送波された疎密波を受波するとともに受波した疎密波を電気信号である受波信号に変換する受波素子を複数個配列したアレイセンサからなる疎密波受波部と、疎密波受波部の各受波素子による疎密波の受波時刻の時間差と各受波素子の配置位置とに基づいて疎密波受波部に対して前記移動体の存在する方向を求める位置演算部と、識別データ送信部からの識別データを受信する識別データ受信部と、疎密波受波部により疎密波を受波する期間を既定の受波可能時間内に制限する受波時間制限部とを備え、受波時間制限部は、識別データ受信部で受信した識別データがあらかじめ登録されている範囲内の識別データであるときに識別データ受信部が当該識別データを受信した時点から既定の遅延時間後に受波可能時間を開始し、受波可能時間の制限内で受波信号を待ち受け、当該遅延時間は前記移動体と受信装置との許容された最小距離において送信装置から受信装置まで疎密波が到達するのに要する時間に設定されており、位置演算部は、各受波素子ごとの受波信号をそれぞれ疎密波の到来方向に対応付けて設定した時間差分だけ遅延させるとともに、遅延後の受波信号を加算した結果が最大になる遅延時間を求め、その遅延時間に対応付けられた到来方向を疎密波の到来方向として求める遅延加算処理を行い、遅延時間を複数の到来方向に対応付けて設定していることを特徴とする。 The invention of claim 1 is mounted on a moving body that moves on a floor surface in a building, and is installed at a fixed position on a ceiling surface above the floor surface, and a transmission device that intermittently transmits at least a dense wave. A receiving device that detects a relative direction in which the moving body exists by receiving a dense wave transmitted from the moving body , and the transmitting device includes a dense wave transmitting unit that transmits the dense wave; An identification data transmission unit that transmits unique identification data using a wireless signal, and the reception device receives the density wave transmitted from the density wave transmission unit and receives the density signal as an electrical signal. The dense wave receiving unit composed of an array sensor in which a plurality of receiving elements to be converted into received signals are arranged, and the time difference between the receiving times of the dense waves by each receiving element of the dense wave receiving unit and each received wave the presence of the moving body relative to compressional wave reception unit on the basis of the position of the element The period for receiving the sparse / dense wave by the sparse / dense wave receiving unit is limited to a predetermined reception time within the predetermined reception time. A reception time limiting unit, and the reception time limiting unit receives the identification data when the identification data received by the identification data receiving unit is identification data within a pre-registered range. The reception possible time starts after a predetermined delay time from the time when the signal is received, and the reception signal is waited within the limit of the reception possible time. The delay time is within the minimum allowable distance between the mobile unit and the reception device. The position calculation unit delays the received signal for each receiving element by a time difference set in association with the arrival direction of the sparse wave. The In addition, a delay time that maximizes the result of adding the received signals after the delay is obtained, and a delay addition process for obtaining the arrival direction associated with the delay time as the arrival direction of the sparse / dense wave is performed. It is characterized in that it is set in association with the direction of arrival.

この構成によれば、受信装置において送信装置からの疎密波を受波する時間を、受信装置において識別データを受信した後に設定した既定の受波可能時間内に制限しているから、外来の疎密波を受波する可能性を低減することができる。また、移動体が、受信装置に対して相対的に移動するとともに受信装置における疎密波の受波可能領域に移動体が出入りするような使用用途では、複数の移動体が存在していると各移動体に搭載した送信装置からの疎密波が衝突することによって、移動体の位置を個別に検出できない可能性があるが、送信装置から固有の識別データを送信していることにより各送信装置を識別できるとともに、各送信装置ごとに疎密波を受波する時間を制限していることによって、各送信装置からの疎密波の混信を低減でき、各移動体の位置を個別に検出できる可能性が高くなる。ここに、この構成では、複数台の送信装置からの疎密波の混信を回避できるわけではないが、送信装置においては混信ないし衝突の回避のための構成が不要であるから、送信装置において特別な処理や操作をすることなく送信装置ごとの位置を迅速に求めることができ、送信装置の位置の追跡も可能になる。しかも、アレイセンサを用いた疎密波受波部を用い、アレイセンサに設けた受波素子による疎密波の受波時刻の時間差と各受波素子の配置位置とに基づいて移動体の存在する方向（つまり、送信装置からの疎密波の到来方向）を検出するから、３個の受信装置を用いることなく送信装置の位置を知ることができる。その結果、施工が容易であり検知エリアの設定も容易になる。つまり、低コストでの提供が可能になる。ここに、疎密波送波部から送波する疎密波としては、超音波の間欠波（超音波のバースト波）を用いるか、単発的な疎密波を用いるのが望ましい。 According to this configuration, since the time for receiving the density wave from the transmission device in the reception device is limited to the predetermined reception time set after receiving the identification data in the reception device, the external density The possibility of receiving waves can be reduced. Further, the moving body, the intended use, such as mobile is out of the reception area of the compressional wave in the receiving apparatus while moving relative to the receiving apparatus, a plurality of mobile bodies are present each There is a possibility that the position of the moving object cannot be detected individually due to collision of the dense waves from the transmitting device mounted on the moving body , but each transmitting device can be detected by transmitting unique identification data from the transmitting device. In addition to being able to identify, by restricting the time for receiving the dense wave for each transmission device, it is possible to reduce the interference of the dense wave from each transmission device and to detect the position of each mobile object individually Get higher. Here, in this configuration, it is not possible to avoid the interference of sparse and close waves from a plurality of transmission devices. However, since the transmission device does not require a configuration for avoiding interference or collision, a special configuration is required in the transmission device. The position of each transmission device can be quickly obtained without processing or operation, and the position of the transmission device can be tracked. Moreover, the direction in which the moving body exists is based on the time difference of the reception times of the dense waves by the receiving elements provided in the array sensor and the arrangement position of each receiving element using the dense wave receiving section using the array sensor. In other words, since the direction of arrival of the dense wave from the transmission device is detected, the position of the transmission device can be known without using three reception devices. As a result, construction is easy and the detection area can be easily set. That is, it can be provided at a low cost. Here, it is desirable to use an ultrasonic intermittent wave (ultrasonic burst wave) or a single dense wave as the dense wave transmitted from the dense wave transmission unit.

さらに、識別データを送信するワイヤレス信号が、送信装置から受信装置まで達する時間を実質的に無視できる伝送媒体（赤外線あるいは電波）を用いているときに有効であって、当該識別データを送信した送信装置からの疎密波を受信する可能性のない時間には、当該送信装置からの疎密波を受け付けないことにより、複数台の送信装置からの疎密波の混信を抑制することができる。 Furthermore, the wireless signal for transmitting the identification data is effective when a transmission medium (infrared ray or radio wave) that can substantially ignore the time from the transmission device to the reception device is used. By not accepting the dense wave from the transmitting device at a time when there is no possibility of receiving the dense wave from the device, it is possible to suppress the interference of the dense waves from a plurality of transmitting devices.

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記識別データ送信部が前記識別データを一定の時間間隔で間欠的に送信し、前記送信装置が、識別データを送信する時間間隔を設定する指示を受けて発生させた乱数を用いて当該時間間隔を不規則に設定する手段を備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention , the identification data transmitting unit intermittently transmits the identification data at a constant time interval, and the transmission device sets a time interval for transmitting the identification data. A means for irregularly setting the time interval using a random number generated in response to the instruction is provided.

この構成によれば、識別データを送信する時間間隔を乱数により不規則に設定するから、複数台の送信装置が存在している場合でも受信装置において識別データを異なるタイミングで受信できる期間が必ず生じ、結果的に複数台の送信装置ごとに識別データを受信して送信装置の位置を検出することが可能になる。 According to this configuration, since the time interval for transmitting the identification data is irregularly set by a random number, there is always a period in which the identification data can be received at different timings in the reception device even when there are a plurality of transmission devices. As a result, it becomes possible to receive the identification data for each of the plurality of transmitting apparatuses and detect the position of the transmitting apparatus.

請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記疎密波送波部から送波される疎密波の送波パターンを前記識別データ送信部から送信する識別データに対応付ける識別パターン生成部を備え、前記位置演算部が、前記疎密波受波部で受波した疎密波の受波パターンが前記識別データ受信部で受信した識別データに対応しているときに当該疎密波を用いて前記移動体の存在する方向を求めることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the identification pattern associating the transmission pattern of the sparse / dense wave transmitted from the sparse / dense wave transmission unit with the identification data transmitted from the identification data transmission unit. A generation unit, and the position calculation unit uses the density wave when the reception pattern of the density wave received by the density wave reception unit corresponds to the identification data received by the identification data reception unit. Then, the direction in which the moving body exists is obtained.

この構成によれば、疎密波の送波パターンを識別データに対応付け、かつ受信装置では識別データに対応する受波パターンを持つ疎密波から検出対象の方向を求めるから、受信した疎密波がどの送信装置から送波されたかを識別することができる。 According to this configuration, the transmission / reception pattern of the sparse / dense wave is associated with the identification data, and the receiving device obtains the direction of the detection target from the sparse / dense wave having the reception pattern corresponding to the identification data. It is possible to identify whether the wave is transmitted from the transmission device.

請求項４の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記疎密波送波部は、媒質の圧力変化が単発的に生じる圧力波を送波することを特徴とする。
この構成によれば、疎密波の送波間隔を短くすることが可能であり、受波時には短い時間間隔で疎密波を受波しても疎密波に対応する受波信号が重複しないように分離することができる。 In the invention of claim 4, claims 1 Te either invention odor according to claim 3, the pre-Symbol compressional wave transmitting portion, and characterized in that the pressure change of the medium to transmit the pressure wave generated sporadically To do.
According to this configuration, it is possible to shorten the transmission interval of the sparse / dense wave, and when receiving the signal, separation is performed so that the received signals corresponding to the sparse / dense wave do not overlap even if the sparse / dense wave is received at a short time interval. can do.

請求項５の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記疎密波受波部は、複数個の前記受波素子を二次元的に配列してあることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the dense wave receiving section includes a plurality of the receiving elements arranged two-dimensionally. .

本発明の構成によれば、受信装置において送信装置からの疎密波を受波する時間を、受信装置において識別データを受信した後に設定した既定の受波可能時間内に制限しているから、外来の疎密波を受波する可能性を低減することができるという利点がある。この構成では、複数台の送信装置からの疎密波の混信を回避できるわけではないが、送信装置においては混信ないし衝突の回避のための構成が不要であるから、送信装置において特別な処理や操作をすることなく送信装置ごとの位置を迅速に求めることができ、送信装置の位置の追跡も可能になるという利点がある。しかも、アレイセンサを用いた疎密波受波部を用い、アレイセンサに設けた受波素子による疎密波の受波時刻の時間差と各受波素子の配置位置とに基づいて送信装置からの疎密波の到来方向を検出するから、３個の受信装置を用いることなく送信装置の位置を知ることができる。その上、複数個の受波素子ごとの受波信号を時間軸方向に偏移させた後に加算する遅延加算処理を行って、加算結果が最大になるときの遅延時間を求めるから、加算結果の評価のみでただちに到来方向を求めることができる。さらに、識別データを送信するワイヤレス信号が、送信装置から受信装置まで達する時間を実質的に無視できる伝送媒体（赤外線あるいは電波）を用いているときに有効であって、当該識別データを送信した送信装置からの疎密波を受信する可能性のない時間には、当該送信装置からの疎密波を受け付けないことにより、複数台の送信装置からの疎密波の混信を抑制することができる。 According to the configuration of the present invention, the reception time of the dense wave from the transmission device in the reception device is limited to a predetermined reception time set after receiving the identification data in the reception device. There is an advantage that it is possible to reduce the possibility of receiving the dense wave. In this configuration, interference of sparse and close waves from a plurality of transmission devices cannot be avoided, but a configuration for avoiding interference or collision is not necessary in the transmission device, so that special processing and operation in the transmission device are not required. There is an advantage that the position of each transmitting apparatus can be quickly obtained without performing tracking, and the position of the transmitting apparatus can be tracked. In addition, a dense wave receiving unit using an array sensor is used, and the dense wave from the transmitting device is based on the time difference between the reception times of the dense waves by the receiving elements provided in the array sensor and the arrangement position of each receiving element. Since the arrival direction is detected, the position of the transmitting apparatus can be known without using three receiving apparatuses. In addition, a delay addition process is performed in which the reception signals for each of the plurality of reception elements are shifted in the time axis direction and then added to obtain the delay time when the addition result is maximized. The direction of arrival can be obtained immediately by evaluation alone. Furthermore, the wireless signal for transmitting the identification data is effective when a transmission medium (infrared ray or radio wave) that can substantially ignore the time from the transmission device to the reception device is used. By not accepting the dense wave from the transmitting device at a time when there is no possibility of receiving the dense wave from the device, it is possible to suppress the interference of the dense waves from a plurality of transmitting devices.

（実施形態１）
本実施形態では、位置検出システムとして、図２に示すように、建物内で床面ＦＬ上を移動する移動体（たとえば、ショッピングカート）を位置検出の検出対象Ｏｂとし、検出対象Ｏｂが移動した位置を追跡する動線計測システムを例示する。検出対象Ｏｂの位置を追跡するために、検出対象Ｏｂの上面には疎密波を送波する送信装置１を搭載し、床面ＦＬの上方である天井面ＣＬの定位置には疎密波を受波する受信装置２を設置する。したがって、既知の位置に受信装置２が配置されることになる。本実施形態では、疎密波として媒質（空気）の圧力変化が単発的に生じる圧力波を用いる。 (Embodiment 1)
In this embodiment, as a position detection system, as shown in FIG. 2, a moving body (for example, a shopping cart) that moves on the floor FL in a building is set as a detection target Ob for position detection, and the detection target Ob is moved. 1 illustrates a flow line measurement system that tracks a position. In order to track the position of the detection target Ob, the transmitting device 1 that transmits the dense wave is mounted on the upper surface of the detection target Ob, and the dense wave is received at a fixed position of the ceiling surface CL above the floor surface FL. A wave receiving device 2 is installed. Therefore, the receiving device 2 is arranged at a known position. In the present embodiment, a pressure wave in which a pressure change of the medium (air) occurs once as a dense wave is used.

送信装置１は、図１に示すように、疎密波を送波する疎密波送波部１１と、赤外線を伝送媒体としたワイヤレス信号を送信する識別データ送信部１２とを備える。疎密波送波部１１および識別データ送信部１２は、それぞれドライバ１３，１４を介して制御部１０からの指示を受けて動作する。制御部１０はワンチップマイコンからなり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、シリアル通信用インターフェイスを包含している。疎密波送波部１１からは疎密波を間欠的に送波し、識別データ送信部１２は識別データを含んだワイヤレス信号を送信する。識別データは制御部１０に設定されており、送信装置１ごとに固有の識別データが設定される。疎密波の送波タイミングおよびワイヤレス信号の送信タイミングは制御部１０において制御される。具体的には識別データを含むワイヤレス信号の送信と同時に疎密波を送波しており（実際には、ワイヤレス信号を送信する時刻と疎密波を送波する時刻との間には、ワンチップマイコンの命令処理に要する時間程度の時間遅れはある）、ワイヤレス信号と疎密波とは所定の出力間隔で間欠的に出力される。上述した送信装置１の機能は制御部１０を構成しているワンチップマイコンに適宜のプログラムを搭載することにより実現される。 As shown in FIG. 1, the transmission device 1 includes a dense wave transmission unit 11 that transmits a dense wave, and an identification data transmission unit 12 that transmits a wireless signal using infrared as a transmission medium. The sparse / dense wave transmission unit 11 and the identification data transmission unit 12 operate in response to instructions from the control unit 10 via the drivers 13 and 14, respectively. The control unit 10 includes a one-chip microcomputer and includes a CPU, RAM, ROM, and serial communication interface. The sparse / dense wave transmission unit 11 intermittently transmits the sparse / dense wave, and the identification data transmission unit 12 transmits a wireless signal including identification data. The identification data is set in the control unit 10, and unique identification data is set for each transmission device 1. The control unit 10 controls the transmission timing of the sparse / dense wave and the transmission timing of the wireless signal. Specifically, a sparse wave is transmitted simultaneously with the transmission of a wireless signal including identification data (actually, the one-chip microcomputer is between the time when the wireless signal is transmitted and the time when the sparse wave is transmitted. In other words, the wireless signal and the sparse / dense wave are intermittently output at a predetermined output interval. The functions of the transmission device 1 described above are realized by mounting an appropriate program on the one-chip microcomputer constituting the control unit 10.

受信装置２は、送信装置１に設けた疎密波送波部１１から送波された疎密波を受波する疎密波受波部２１を備え、疎密波受波部２１は疎密波を受波すると電気信号である受波信号を出力する。つまり、疎密波受波部２１は疎密波を受波信号に変換する。また、受信装置２は、送信装置１に設けた識別データ送信部１２から送信されたワイヤレス信号を受信する識別データ受信部２２も設けられる。識別データ受信部２２は、ワイヤレス信号からキャリアを除去して識別データを抽出する。識別データ受信部２２で抽出されたパルス列からなる識別データは制御部２０に入力され、識別データを送信した送信装置１が制御部２０において認識される。制御部２０はマイクロコンピュータを主構成要素としており、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、シリアル通信インターフェイスを包含している。また、出力用のインターフェイスが別に出力部２６として付加される。出力部２６には、ＴＩＡ／ＥＩＡ−２３２−ＥやＵＳＢなどの仕様のシリアルインターフェイスのほかＳＣＳＩのような仕様のパラレルインターフェイスなどを採用することができ、別に設けた管理装置において受信装置２での検出結果を利用できるようにしてある。 The receiver 2 includes a sparse wave receiver 21 that receives the sparse wave transmitted from the sparse wave transmitter 11 provided in the transmitter 1, and the sparse wave receiver 21 receives the sparse wave. A received signal that is an electrical signal is output. That is, the dense wave receiving unit 21 converts the dense wave into a received signal. The receiving device 2 is also provided with an identification data receiving unit 22 that receives a wireless signal transmitted from the identification data transmitting unit 12 provided in the transmitting device 1. The identification data receiving unit 22 removes the carrier from the wireless signal and extracts the identification data. The identification data composed of the pulse train extracted by the identification data receiving unit 22 is input to the control unit 20, and the transmission device 1 that has transmitted the identification data is recognized by the control unit 20. The control unit 20 includes a microcomputer as a main component, and includes a CPU, a RAM, a ROM, and a serial communication interface. Further, an output interface is added as an output unit 26 separately. The output unit 26 can employ a serial interface with specifications such as TIA / EIA-232-E and USB, and a parallel interface with specifications such as SCSI. The detection result can be used.

疎密波受波部２１は、複数個の受波素子を配列したアレイセンサであって、制御部２０では各受波素子による疎密波の受波時刻の時間差と受波素子の配列位置とに基づいて疎密波の到来方向、すなわち検出対象Ｏｂの存在する方向を求める。ここで求める方向は疎密波受波部２１に対する相対的な方向であるが、受信装置２の配置は既知であるから、受信装置２の配置を特定する絶対座標系における疎密波の到来方向を求めることができる。 The dense wave receiving unit 21 is an array sensor in which a plurality of receiving elements are arranged, and the control unit 20 is based on the time difference between the receiving times of the dense waves by the receiving elements and the arrangement positions of the receiving elements. Thus, the arrival direction of the dense wave, that is, the direction in which the detection object Ob exists is obtained. The direction to be obtained here is a relative direction with respect to the dense wave receiving unit 21, but since the arrangement of the receiving device 2 is known, the arrival direction of the dense wave in the absolute coordinate system for specifying the arrangement of the receiving device 2 is obtained. be able to.

上述したように疎密波の到来方向を求めるには、疎密波を受波した受波素子での受波時刻の時間差を含む情報が必要であるから、疎密波受波部２１から出力される受波信号をＡ／Ｄ変換部２３をデジタル信号である受波データに変換した後、各受波素子に対応する出力を一時記憶するデータ格納部２４に格納する。疎密波受波部２１は到来する疎密波を常時受波しているが、Ａ／Ｄ変換部２３およびデータ格納部２４の動作タイミングは、制御部２０からの指示によってタイミング制御部２５が制御する。タイミング制御部２５は、ＣＰＬＤ（ＣｏｍｐｌｅｘＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ）あるいはＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）を用いて構成されており、Ａ／Ｄ変換部２３およびデータ格納部２４の動作タイミングを制御するエネーブル信号を生成するほか、データ格納部２４の記憶領域を指定するためのアドレスを生成する。 As described above, in order to obtain the arrival direction of the dense wave, information including the time difference between the reception times at the wave receiving elements that have received the dense wave is required. The wave signal is converted into received data that is a digital signal by the A / D converter 23 and then stored in the data storage unit 24 that temporarily stores the output corresponding to each receiving element. The sparse / dense wave receiving unit 21 always receives incoming sparse / dense waves, but the timing control unit 25 controls the operation timing of the A / D conversion unit 23 and the data storage unit 24 according to instructions from the control unit 20. . The timing control unit 25 is configured using CPLD (Complex Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array), and generates an enable signal for controlling the operation timing of the A / D conversion unit 23 and the data storage unit 24. In addition, an address for designating a storage area of the data storage unit 24 is generated.

制御部２０では、識別データ受信部２２からシリアル通信インターフェイスを通して入力される識別データが、あらかじめ登録されている範囲内の識別データであるときには、タイミング制御部２５に指示し受波信号に対応する受波データをデータ格納部２４に格納するための待機状態になる。この待機状態は、識別データを含むワイヤレス信号を受信した後から設定される受波可能時間内に制限されている。つまり、受波可能時間以外において疎密波受波部２１で受波された疎密波は、受波データに変換されずデータ格納部２４にも格納されないから、疎密波受波部２１では、実質的に受波可能時間内でのみ疎密波を受波することになる。言い換えると、制御部２０およびタイミング制御部２５は、受波時間制限部として機能する。 In the control unit 20, when the identification data input from the identification data receiving unit 22 through the serial communication interface is identification data within a pre-registered range, the control unit 20 instructs the timing control unit 25 to receive the reception signal corresponding to the received signal. The standby state for storing the wave data in the data storage unit 24 is entered. This standby state is limited to a wave reception time set after receiving a wireless signal including identification data. In other words, the dense wave received by the dense wave receiving unit 21 outside the reception possible time is not converted into received data and is not stored in the data storage unit 24. In other words, a sparse / dense wave is received only within the reception time. In other words, the control unit 20 and the timing control unit 25 function as a reception time limit unit.

受波可能時間は一定時間であって、受波可能時間が開始された後に受波可能時間内で疎密波受波部２１が疎密波を受波すると、各受波素子が疎密波を受波した時刻情報を含む形で受波信号に対応する受波データがデータ格納部２４に格納される。また、受波可能時間が終了すると、その後に受波した疎密波は無効になる。 The wave reception time is a fixed time, and when the dense wave receiving unit 21 receives the dense wave within the wave reception possible time after the wave reception possible time is started, each wave receiving element receives the density wave. The received data corresponding to the received signal is stored in the data storage unit 24 in a form including the time information. In addition, when the wave reception possible time ends, the dense wave received thereafter becomes invalid.

データ格納部２４に格納された受波データは受波可能時間の終了後に制御部２０に読み込まれ、各受波素子での受波時刻の時間差に相当する時間を求めるために、隣接する受波素子に対応する受波データを時間軸方向に既定した時間分だけシフトして加算する。 The received data stored in the data storage unit 24 is read into the control unit 20 after the reception-enabled time has ended, and adjacent reception signals are obtained in order to obtain a time corresponding to the time difference between reception times at each reception element. The received data corresponding to the element is shifted by a predetermined time in the time axis direction and added.

この処理について簡単に説明する。いま、疎密波受波部２１において受波素子４０が図３に示すように同一平面上において一次元的に等間隔で配列されているものとする（実際には二次元的に配列されている）。受波素子４０が配列された面に対する超音波の波面の角度がθ_０であるとき、疎密波の到来方向もθ_０になる。音速をｃ、受波素子４０の配列ピッチ（中間間の距離）をＬとすれば、到来方向がθ_０である疎密波の波面が隣接する受波素子４０に到達する際の時間差ΔＴ_０は、ΔＴ_０＝Ｌ・ｓｉｎθ_０／ｃである。すなわち、θ_０＝ｓｉｎ^−１（ΔＴ_０・ｃ／Ｌ）であって、時間差ΔＴ_０を求めると到来方向θ_０を求めることができる。 This process will be briefly described. Now, it is assumed that the receiving elements 40 are arranged one-dimensionally at equal intervals on the same plane as shown in FIG. 3 (in practice, they are arranged two-dimensionally). ). When the angle of the wavefront of the ultrasonic wave with respect to the surface on which the wave receiving elements 40 are arranged is θ ₀ , the arrival direction of the dense wave is also θ ₀ . If the speed of sound is c and the arrangement pitch (intermediate distance) of the receiving elements 40 is L, the time difference ΔT ₀ when the wavefront of the dense wave whose arrival direction is θ ₀ reaches the adjacent receiving element 40 is , ΔT ₀ = L · sin θ ₀ / c. That is, θ ₀ = sin ⁻¹ (ΔT ₀ · c / L), and the arrival direction θ ₀ can be obtained by obtaining the time difference ΔT ₀ .

以上の関係から、各受波素子４０で受波した疎密波に対応する受波信号を到来方向θ_０に対応した時間差ΔＴ_０分だけ遅延させると、時間軸方向において受波信号の位置を一致させることができることがわかる。たとえば、隣り合う３個の受波素子４０から図４（ａ）〜（ｃ）のような受波信号が出力され、隣接する受波素子４０から出力される受波信号が時間差ΔＴ_０を有しているものとする。この場合、隣接する受波素子４０から得られる受波信号を、適宜の遅延手段によって互いにΔＴ_０だけ遅延させる。つまり、図４（ｃ）の受波信号を２ΔＴ_０だけ遅延させ、図４（ｂ）の受波信号をΔＴ_０だけ遅延させると、両受波信号は時間軸方向において図４（ａ）の受波信号の位置に一致する。各受波素子４０の出力である受波信号の時間軸方向における位置が一致していれば、これらの受波信号を加算したときに加算結果は大きな振幅になる。言い換えると、加算結果の振幅が大きければ、疎密波の到来方向θ_０は当該遅延時間ΔＴ_０に対応しているといえる。 Based on the above relationship, if the received signal corresponding to the sparse / dense wave received by each receiving element 40 is delayed by the time difference ΔT ₀ corresponding to the arrival direction θ ₀ , the position of the received signal matches in the time axis direction. You can see that For example, the received signals as shown in FIGS. 4A to 4C are output from three adjacent receiving elements 40, and the received signals output from the adjacent receiving elements 40 have a time difference ΔT ₀ . Suppose you are. In this case, the reception signals obtained from the adjacent reception elements 40 are delayed by ΔT _{0 from} each other by appropriate delay means. That is, when the received signal in FIG. 4C is delayed by 2ΔT ₀ and the received signal in FIG. 4B is delayed by ΔT ₀ , both received signals in FIG. It matches the position of the received signal. If the received signals that are the outputs of the receiving elements 40 have the same position in the time axis direction, when these received signals are added, the addition result has a large amplitude. In other words, if the amplitude of the addition result is large, it can be said that the arrival direction θ ₀ of the density wave corresponds to the delay time ΔT ₀ .

本実施形態では、受信信号を時間軸方向に偏移させるのではなく、受波データを時間軸方向に偏移させる構成を採用しているが、到来方向θ_０を算出する目的においては差異はない。しかして、制御部２０ではデータ格納部２４に格納された受波データに対して、あらかじめ設定した複数種類の遅延時間を適用して遅延させた後に加算し、加算結果が最大になるときの遅延時間を求める。この遅延時間は時間差ΔＴ_０に対応するから、遅延時間にあらかじめ到来方向θ_０を対応付けておくことにより、疎密波の到来方向をただちに求めることができる。遅延時間は、たとえば到来方向を５度刻みで検出することができるように設定される。上述のように受波データを時間軸方向に偏移させた後に加算する処理を遅延加算処理と呼ぶ。遅延加算処理は制御部２０に設定したプログラムにより実現される。 In the present embodiment, the received signal is not shifted in the time axis direction, but the received data is shifted in the time axis direction. However, for the purpose of calculating the arrival direction θ ₀ , the difference is Absent. Thus, the control unit 20 adds the delay time to the received data stored in the data storage unit 24 after applying a plurality of preset delay times, and adds the delay time. Ask for time. Since this delay time corresponds to the time difference ΔT ₀ , the arrival direction of the dense wave can be immediately obtained by associating the arrival direction θ ₀ with the delay time in advance. The delay time is set so that, for example, the arrival direction can be detected in increments of 5 degrees. As described above, the process of adding the received data after shifting the received data in the time axis direction is called a delay addition process. The delay addition process is realized by a program set in the control unit 20.

以上説明したように、受信装置２では送信装置１からのワイヤレス信号を受信し、制御部２０に登録された範囲内の識別データを含むワイヤレス信号であることを確認すると、受波可能時間の制限内で受波信号を待ち受け、受波可能時間内に受波した疎密波のみを用いて疎密波の到来方向を算出する。 As described above, when the receiving device 2 receives the wireless signal from the transmitting device 1 and confirms that the wireless signal includes identification data within the range registered in the control unit 20, the reception time limit is limited. The received signal is waited for in the receiver, and the arrival direction of the sparse / dense wave is calculated using only the sparse / dense wave received within the reception time.

ここに、上述したように、ワイヤレス信号の送信と疎密波の送波とのタイミングには既知の一定の時間遅れがあるが、識別データ送信部１２からのワイヤレス信号の送信と識別データ受信部２２でのワイヤレス信号の受信とは実質的に同時とみなせるから、識別データ受信部２２でのワイヤレス信号の受信時刻と、疎密波受波部２１での疎密波の受波時刻との時間差は、既知の時間遅れを考慮して計算すると実質的に疎密波が媒質中を伝播する時間とみなすことができる。したがって、ワイヤレス信号を受信してから疎密波を受波するまでの時間によって受信装置２に対する送信装置１の相対的な距離を知ることができる。つまり、送信装置１の方向と距離とを知ることができるから、受信装置２では送信装置１の三次元位置を求めることができる。なお、上述した制御部２０の動作はマイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより実現される。 Here, as described above, there is a known constant time delay between the transmission of the wireless signal and the transmission of the sparse / dense wave, but the transmission of the wireless signal from the identification data transmitting unit 12 and the identification data receiving unit 22 Therefore, the time difference between the reception time of the wireless signal at the identification data receiving unit 22 and the reception time of the dense wave at the dense wave receiving unit 21 is known. If the calculation is performed in consideration of the time delay, it can be regarded as a time during which the dense wave propagates through the medium. Therefore, it is possible to know the relative distance of the transmission device 1 with respect to the reception device 2 based on the time from reception of the wireless signal to reception of the dense wave. That is, since the direction and distance of the transmission device 1 can be known, the reception device 2 can obtain the three-dimensional position of the transmission device 1. The operation of the control unit 20 described above is realized by installing an appropriate program in the microcomputer.

本実施形態の動作例を図５に示す。いま、図２に示すように、送信装置１からの疎密波を受波するとともにワイヤレス信号を受信できる検知エリア内に２個の検出対象Ｏｂが存在する場合を想定する。両検出対象Ｏｂを区別するために、ここでは図２の左側の検出対象をＯｂ１、右側の検出対象をＯｂ２と表記する。両検出対象Ｏｂ１，Ｏｂ２と受信装置２との距離はほぼ等しいものとする。 An operation example of this embodiment is shown in FIG. Now, as shown in FIG. 2, it is assumed that there are two detection targets Ob in a detection area that can receive a sparse / dense wave from the transmission apparatus 1 and receive a wireless signal. In order to distinguish between the two detection targets Ob, the left detection target in FIG. 2 is referred to as Ob1, and the right detection target is referred to as Ob2. It is assumed that the distances between the detection targets Ob1, Ob2 and the receiving device 2 are substantially equal.

各送信装置１は、それぞれ疎密波とワイヤレス信号とを間欠的に出力しているから、たとえば図５（ａ）のように、検出対象Ｏｂ１に設けた送信装置１から送信されたワイヤレス信号の識別データを受信装置２において時刻ｔ１で検出したとすると、図５（ｂ）のように時刻ｔ１から受波可能時間Ｔｐの時限が開始される。受波可能時間Ｔｐの時限中に受信装置２において疎密波を受波すると、当該疎密波を検出対象Ｏｂ１に設けた送信装置１からの疎密波であると判断して検出対象Ｏｂ１の存在する方向を算出する。つまり、受波可能時間Ｔｐにおいて受波した疎密波の到来方向を、識別データにより示された送信装置１の存在する方向とみなす。 Since each transmission device 1 intermittently outputs a dense wave and a wireless signal, for example, as shown in FIG. 5A, the wireless signal transmitted from the transmission device 1 provided in the detection target Ob1 is identified. Assuming that the data is detected at the time t1 in the receiving device 2, the time limit of the wave reception possible time Tp is started from the time t1 as shown in FIG. 5B. When the receiving device 2 receives a sparse / dense wave during the time limit of the receivable time Tp, it is determined that the sparse / dense wave is a sparse / dense wave from the transmitting device 1 provided in the detection target Ob1, and the direction in which the detection target Ob1 exists Is calculated. That is, the arrival direction of the sparse / dense wave received during the wave reception possible time Tp is regarded as the direction in which the transmission device 1 indicated by the identification data exists.

たとえば図５（ａ）のように、受波可能時間Ｔｐの時限中である時刻ｔ２において送信されてきたワイヤレス信号を無視し、図５（ｃ）のように、時刻ｔ１から受波可能時間Ｔｐの間に到来する疎密波Ｗ１のみを抽出すれば、検出対象Ｏｂ２に搭載した送信装置１からの疎密波Ｗ２の影響を除去して検出対象Ｏｂ１に搭載した送信装置１からの疎密波Ｗ１のみを抽出することが可能になる。 For example, as shown in FIG. 5A, the wireless signal transmitted at the time t2 during the time limit of the wave reception possible time Tp is ignored, and the wave reception possible time Tp from the time t1 as shown in FIG. 5C. If only the dense wave W1 arriving between the two is extracted, the influence of the dense wave W2 from the transmission device 1 mounted on the detection target Ob2 is removed, and only the dense wave W1 from the transmission device 1 mounted on the detection target Ob1 is removed. It becomes possible to extract.

なお、検出対象Ｏｂ１，Ｏｂ２の位置関係によっては、受信装置２において、受波可能時間Ｔｐの間に２台の送信装置１からの疎密波Ｗ１，Ｗ２を受波することもあるが、その場合には１台の送信装置１だけからの疎密波Ｗ１，Ｗ２を受波する状態になるまで疎密波Ｗ１，Ｗ２の到来方向の算出を行わないようにする。 Depending on the positional relationship between the detection targets Ob1 and Ob2, the reception device 2 may receive the dense waves W1 and W2 from the two transmission devices 1 during the wave reception possible time Tp. Therefore, the arrival directions of the dense waves W1, W2 are not calculated until the dense waves W1, W2 from only one transmitter 1 are received.

上述したように、ワイヤレス信号を受信することにより得られる識別データをトリガとして、受波可能時間Ｔｐの時限を開始し、受波可能時間Ｔｐの時限中に疎密波Ｗ１，Ｗ２を受波したときに、当該疎密波Ｗ１，Ｗ２を識別データに対応する送信装置１からの疎密波と判断し、疎密波Ｗ１，Ｗ２の到来方向を送信装置１の存在する方向として算出するのであって、このような動作により、疎密波Ｗ１，Ｗ２の混信によって送信装置１の存在方向を誤認識する可能性を低減することができる。 As described above, when the identification data obtained by receiving the wireless signal is used as a trigger to start the time limit of the receivable time Tp, and when the dense waves W1 and W2 are received during the time limit of the receivable time Tp In addition, the sparse / dense waves W1 and W2 are determined to be sparse / dense waves from the transmission device 1 corresponding to the identification data, and the arrival directions of the sparse / dense waves W1 and W2 are calculated as directions in which the transmission device 1 exists. With this operation, it is possible to reduce the possibility of erroneously recognizing the direction in which the transmitter 1 is present due to interference between the dense waves W1 and W2.

受波可能時間Ｔｐは、ワイヤレス信号を受信した後ただちに時限する必要はなく、送信装置１と受信装置２との許容された最小距離に相当する遅延時間が既知であるときには、ワイヤレス信号の受信から遅延時間が経過した後に受波可能時間Ｔｐの時限を開始してもよい。つまり、ワイヤレス信号は光を伝送媒体とするから、送信装置１からワイヤレス信号が送信された後に受信装置２で受信されるまでの時間差を無視することができ、一方、疎密波が送信装置１から受信装置２に達するまでの最小時間は、送信装置１と受信装置２との許容された最小距離を疎密波が伝播するように要する時間に相当する。 The reception possible time Tp does not need to be timed immediately after receiving the wireless signal. When the delay time corresponding to the minimum allowable distance between the transmission device 1 and the reception device 2 is known, the reception possible time Tp is from the reception of the wireless signal. You may start the time limit of the wave reception possible time Tp after delay time passes. That is, since the wireless signal uses light as a transmission medium, a time difference from when the wireless signal is transmitted from the transmission device 1 to when it is received by the reception device 2 can be ignored. The minimum time required to reach the receiving device 2 corresponds to the time required for the sparse wave to propagate the minimum allowable distance between the transmitting device 1 and the receiving device 2.

つまり、受信装置２においてワイヤレス信号を受信した後に、上記最小時間より前に疎密波が到達することはないから、この最小時間を遅延時間とし、ワイヤレス信号の受波から遅延時間だけ遅れて受波可能時間Ｔｐの時限時間を開始するようにしても、疎密波の到来方向を検出することができる。ここに、ワイヤレス信号を受信した時点では識別データを確認できていないが、ワイヤレス信号を受信してから識別データが確認されるまでの確認時間は既知であるから、識別データの確認時点から遅延時間を計時し、その際に既知の確認時間分だけ遅延時間を短く設定すれば、ワイヤレス信号の受信時点から遅延時間を計時したことと等価になる。 That is, after the wireless signal is received by the receiving device 2, the dense wave does not arrive before the minimum time, so this minimum time is set as the delay time, and the reception is delayed by the delay time from the reception of the wireless signal. Even if the time limit time of the possible time Tp is started, the arrival direction of the sparse / dense wave can be detected. Here, the identification data cannot be confirmed when the wireless signal is received, but the confirmation time from the reception of the wireless signal until the identification data is confirmed is known, so the delay time from the confirmation time of the identification data is known. If the delay time is set to be short by a known confirmation time at that time, it is equivalent to measuring the delay time from the reception time of the wireless signal.

受波可能時間Ｔｐの長さは、位置を検出しようとする送信装置１の最長距離によって規定される。つまり、受信装置２によって位置検出を行う最長距離を規定し、疎密波がこの距離を伝播するのに要する時間を、受信装置２がワイヤレス信号を受信してから受波可能時間Ｔｐが終了するまでの時間に設定する。 The length of the receivable time Tp is defined by the longest distance of the transmission apparatus 1 that attempts to detect the position. That is, the longest distance at which position detection is performed by the receiving device 2 is defined, and the time required for the sparse / dense wave to propagate through this distance is determined from the time when the receiving device 2 receives the wireless signal until the wave reception possible time Tp ends. Set the time.

受波可能時間Ｔｐを上述のように設定すると、受信装置２において受波する可能性のない期間に到来した疎密波は無効であって位置検出に用いられることがなく、送信装置１の位置を誤検出する可能性を低減することができる。 When the wave reception possible time Tp is set as described above, the sparse wave that arrives in a period during which there is no possibility of wave reception in the reception device 2 is invalid and is not used for position detection, and the position of the transmission device 1 is changed. The possibility of erroneous detection can be reduced.

たとえば、図６（ａ）に示すように、ワイヤレス信号を受信し識別データを時刻ｔ１において確認したとする。ここで、時刻ｔ１の後に２個の疎密波Ｗｘ，Ｗ１が受信装置２に到来する場合を想定する。図６（ｂ）のように、受波可能時間Ｔｐはワイヤレス信号の受信から遅延時間Ｔｄが経過した後の時刻ｔ２において時限が開始され、その後、目的とする最長距離に相当する時間が経過した時刻ｔ３において時限を終了する。上述した疎密波Ｗｘは時刻ｔ２より前に到来しており、到来した時点が受波可能時間Ｔｐから逸脱しているから無効になり、図６（ｃ）のように疎密波Ｗｘは取り出されない。一方、疎密波Ｗ１は時刻ｔ２と時刻ｔ３との間で到来するから、到来した時点が受波可能時間Ｔｐに含まれており位置検出に用いられるのである。 For example, as shown in FIG. 6A, it is assumed that a wireless signal is received and identification data is confirmed at time t1. Here, it is assumed that two dense waves Wx and W1 arrive at the receiving device 2 after time t1. As shown in FIG. 6 (b), the time Tp that can be received starts at the time t2 after the delay time Td has elapsed from the reception of the wireless signal, and then the time corresponding to the target longest distance has elapsed. The time limit ends at time t3. The above-described dense wave Wx arrives before time t2, and becomes invalid because the point of arrival deviates from the reception time Tp, and the dense wave Wx is not extracted as shown in FIG. 6C. . On the other hand, since the dense wave W1 arrives between time t2 and time t3, the arrival time is included in the wave reception possible time Tp and is used for position detection.

上述した構成例では、ワイヤレス信号および疎密波の送波間隔を一定とし、かつ異なる送信装置１において送波する時間間隔を等しい場合を想定しているが、この場合、複数台の送信装置１においてワイヤレス信号を送信するタイミングが最初に一致してしまうと、その後は、ワイヤレス信号を送信するタイミングがつねに一致し、受信装置２ではどの送信装置１からのワイヤレス信号かを識別できなくなる。 In the above-described configuration example, it is assumed that the transmission intervals of the wireless signal and the sparse / dense wave are constant and the time intervals of transmission in different transmission apparatuses 1 are equal. In this case, in the plurality of transmission apparatuses 1 If the timing for transmitting the wireless signal first matches, then the timing for transmitting the wireless signal always matches, and the receiving device 2 cannot identify the transmitting device 1 from which the wireless signal is transmitted.

そこで、送信装置１には、ワイヤレス信号（つまり、識別データ）を送信する時間間隔を自動的に設定する機能を設けている。この機能は、時間間隔の設定を要求されたときに起動され、まず乱数を発生させた後に、発生させた乱数を用いて識別データを送信する時間間隔を設定する。時間間隔の設定要求は、送信装置１の電源投入時のみとしてもよいが、押釦スイッチのような適宜の操作部を設け、任意のタイミングで時間間隔の設定要求を行えるようにしてもよい。 Therefore, the transmitter 1 is provided with a function for automatically setting a time interval for transmitting a wireless signal (that is, identification data). This function is activated when a time interval setting is requested. First, a random number is generated, and then the time interval for transmitting the identification data is set using the generated random number. The time interval setting request may be made only when the transmitter 1 is turned on, but an appropriate operation unit such as a push button switch may be provided so that the time interval setting request can be made at an arbitrary timing.

この構成を採用することにより、ワイヤレス信号を送信する時間間隔を各送信装置１ごとに異ならせることができる。したがって、送信装置１からワイヤレス信号を一度送信したときに他の送信装置１からのワイヤレス信号と衝突することによって受信装置２において識別データを認識できなかったとしても、ワイヤレス信号を複数回送信している間には他の送信装置１からのワイヤレス信号との衝突を回避できるタイミングでワイヤレス信号を送信することができるようになる。 By adopting this configuration, the time interval for transmitting the wireless signal can be made different for each transmitter 1. Therefore, even when the wireless signal from the transmitting device 1 is transmitted once and the receiving device 2 cannot recognize the identification data by colliding with the wireless signal from the other transmitting device 1, the wireless signal is transmitted a plurality of times. During this time, the wireless signal can be transmitted at a timing at which a collision with a wireless signal from another transmitter 1 can be avoided.

ところで、送信装置１における疎密波送波部１１を構成している送波素子には、圧電素子からなる超音波振動子を用いてもよいが、圧電素子は一般にせん鋭度（Ｑ値）が１００を越えるから残響時間が比較的長く、残響時間を考慮すると疎密波を送波する時間間隔が長くなる。つまり、送信装置１を搭載する検出対象が移動体であるときには、移動体の位置を細かく計測することができない。 By the way, although the ultrasonic transducer which consists of a piezoelectric element may be used for the transmission element which comprises the dense wave transmission part 11 in the transmitter 1, a piezoelectric element generally has a sharpness (Q value). Since it exceeds 100, the reverberation time is relatively long, and considering the reverberation time, the time interval for transmitting the dense wave becomes long. That is, when the detection target on which the transmission device 1 is mounted is a moving body, the position of the moving body cannot be measured finely.

そこで、疎密波送波部１１には、図７に示す構造を有した残響時間の短い送波素子３０を用いるのが望ましい。この送波素子３０は、単結晶のｐ形のシリコン基板からなる支持基板３１の一表面（図７における上面）側に多孔質シリコン層からなる熱絶縁層３２が形成され、熱絶縁層３２上に金属薄膜（たとえば、タングステン薄膜）からなる発熱体層３３が形成され、さらに、支持基板３１の上記一表面側に発熱体層３３と電気的に接続された一対の電極パッド３４が形成されている。支持基板３１の平面形状は長方形状であって、熱絶縁層３２、発熱体層３３も平面形状はそれぞれ長方形状に形成される。 Therefore, it is desirable to use the transmission element 30 having the structure shown in FIG. In this transmission element 30, a thermal insulating layer 32 made of a porous silicon layer is formed on one surface (upper surface in FIG. 7) side of a support substrate 31 made of a single crystal p-type silicon substrate. A heating element layer 33 made of a metal thin film (for example, a tungsten thin film) is formed, and a pair of electrode pads 34 electrically connected to the heating element layer 33 is formed on the one surface side of the support substrate 31. Yes. The planar shape of the support substrate 31 is rectangular, and the planar shape of the heat insulating layer 32 and the heating element layer 33 is also rectangular.

この送波素子３０は熱励起式であって、発熱体層３３に温度変化が生じるように発熱体層３３に通電し、発熱体層３３に接触している媒質の膨張収縮を促すことによって疎密波を発生させる。つまり、発熱体層３３の両端の電極パッド３４間に通電し発熱体層３３に温度変化を生じさせることで、発熱体層３３に接触している媒質である空気に温度変化を生じさせる。発熱体層３３に接触している空気は、発熱体層３３の温度上昇時には膨張し発熱体層３３の温度下降時には収縮するから、発熱体層３３への通電を制御することによって空気中を伝搬する疎密波を発生させることができるのである。 The wave transmitting element 30 is of a thermal excitation type, and the heating element layer 33 is energized so that a temperature change occurs in the heating element layer 33 and the medium in contact with the heating element layer 33 is encouraged to expand and contract. Generate a wave. That is, by energizing between the electrode pads 34 at both ends of the heating element layer 33 to cause a temperature change in the heating element layer 33, a temperature change is caused in the air that is in contact with the heating element layer 33. The air in contact with the heating element layer 33 expands when the temperature of the heating element layer 33 rises and contracts when the temperature of the heating element layer 33 decreases. It is possible to generate a dense wave.

圧電素子からなる送波素子はせん鋭度（Ｑ値）が大きいものであるから、疎密波を瞬間的に発生させたとしても、圧電素子の駆動を停止した後も図８（ｂ）に示すように、共振によって残響が継続する。これに対して、図７に示した熱励起式の送波素子３０は、せん鋭度が小さく、実質的に共振周波数を持たないものである。熱励起式の送波素子３０では、上述したように、一対の電極パッド３４を介した発熱体層３３への通電に伴う発熱体層３３の温度変化に伴って疎密波を発生する。 Since a wave transmitting element made of a piezoelectric element has a high sharpness (Q value), even if a sparse wave is generated instantaneously, the piezoelectric element is also shown in FIG. 8B even after the driving of the piezoelectric element is stopped. Thus, reverberation continues due to resonance. On the other hand, the thermally excited wave transmitting element 30 shown in FIG. 7 has a small sharpness and does not substantially have a resonance frequency. In the thermal excitation type wave transmitting element 30, as described above, a sparse wave is generated in accordance with a temperature change of the heating element layer 33 accompanying energization to the heating element layer 33 via the pair of electrode pads 34.

つまり、発熱体層３３へ与える駆動電圧ないし駆動電流の波形が正弦波形状であるときには、当該正弦波形の２倍の周波数の疎密波を発生させることができる。したがって、電極パッド３４に印加する駆動電圧の波形を、正弦波の半周期に相当する孤立波とすれば、図８（ａ）に示すような正弦波形の１周期分の疎密波を発生させることができる。しかも、熱励起式の送波素子３０は実質的に共振周波数を持たないから残響時間はごく短くなる。また、圧電素子は固有の共振周波数を有するので発生可能な疎密波の周波数範囲が狭いが、熱励起式の送波素子３０は実質的に共振周波数を持たないので発生可能な疎密波の周波数範囲が広範囲になる。しかも、駆動電圧もしくは駆動電流の波形を孤立波とすれば、図８（ａ）に示すように１周期程度の疎密波を発生させることができる。 That is, when the waveform of the drive voltage or drive current applied to the heating element layer 33 has a sine wave shape, a dense wave having a frequency twice that of the sine waveform can be generated. Therefore, if the waveform of the drive voltage applied to the electrode pad 34 is an isolated wave corresponding to a half cycle of a sine wave, a dense wave corresponding to one cycle of the sine waveform as shown in FIG. Can do. In addition, the reverberation time is very short because the thermal excitation type transmitting element 30 does not substantially have a resonance frequency. In addition, since the piezoelectric element has a specific resonance frequency, the frequency range of the density wave that can be generated is narrow. However, since the thermal excitation type transmission element 30 does not substantially have the resonance frequency, the frequency range of the density wave that can be generated. Becomes widespread. In addition, if the waveform of the drive voltage or drive current is an isolated wave, a sparse / dense wave of about one cycle can be generated as shown in FIG.

上述した熱励起式の送波素子３０は、支持基板３１としてｐ形のシリコン基板を用いており、熱絶縁層３２を多孔度が６０〜８０％（望ましくは略７０％）の多孔質シリコン層により構成している。これは、多孔度が６０％未満では断熱効果が小さくなり、多孔度が８０％を越えると構造的に脆くなるからである。この熱絶縁層３２は、支持基板３１として用いるシリコン基板の一部をフッ化水素水溶液とエタノールとの混合液からなる電解液中で陽極酸化処理することにより形成することができる。ここに、陽極酸化処理の条件（たとえば、電流密度、通電時間など）を適宜設定することにより、熱絶縁層３２となる多孔質シリコン層の多孔度や厚みそれぞれを所望の値とすることができる。 The above-described thermally excited wave transmitting element 30 uses a p-type silicon substrate as the support substrate 31, and the thermal insulating layer 32 is a porous silicon layer having a porosity of 60 to 80% (preferably about 70%). It is constituted by. This is because if the porosity is less than 60%, the heat insulating effect is reduced, and if the porosity exceeds 80%, the structure becomes brittle. The thermal insulating layer 32 can be formed by anodizing a part of a silicon substrate used as the support substrate 31 in an electrolytic solution made of a mixed solution of hydrogen fluoride aqueous solution and ethanol. Here, by appropriately setting conditions for anodizing treatment (for example, current density, energization time, etc.), the porosity and thickness of the porous silicon layer to be the heat insulating layer 32 can be set to desired values, respectively. .

多孔質シリコン層は、多孔度が高くなるにつれて熱伝導率および熱容量が小さくなることが知られている。たとえば、熱伝導率が１４８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が１．６３×１０６Ｊ／（ｍ^３・Ｋ）の単結晶のシリコン基板を陽極酸化し、多孔度が６０％の多孔質シリコン層を形成すると、この多孔質シリコン層は、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が０．７×１０６Ｊ／（ｍ^３・Ｋ）になる。本実施形態では、上述のように多孔度が略７０％の多孔質シリコン層により熱絶縁層３２を形成してあり、熱絶縁層３２の熱伝導率が０．１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が０．５×１０６Ｊ／（ｍ^３・Ｋ）になっている。 It is known that the porous silicon layer has a lower thermal conductivity and heat capacity as the porosity increases. For example, a single crystal silicon substrate having a thermal conductivity of 148 W / (m · K) and a heat capacity of 1.63 × 106 J / (m ³ · K) is anodized to form a porous silicon layer having a porosity of 60%. When formed, this porous silicon layer has a thermal conductivity of 1 W / (m · K) and a heat capacity of 0.7 × 10 6 J / (m ³ · K). In the present embodiment, as described above, the heat insulating layer 32 is formed of a porous silicon layer having a porosity of approximately 70%, and the heat conductivity of the heat insulating layer 32 is 0.12 W / (m · K), The heat capacity is 0.5 × 10 6 J / (m ³ · K).

なお、熱伝導度および熱容量について熱絶縁層３２を支持基板３１に比べて小さくし、熱伝導度と熱容量との積についても熱絶縁層３２を支持基板３１に比べて十分に小さくすることにより、発熱体層３３の温度変化を空気に効率よく伝達することができ、発熱体層３３と空気との間で効率よく熱交換させることができる。しかも、支持基板３１が熱絶縁層３２からの熱を効率よく受け取るから熱絶縁層３２の熱を逃がすことができ発熱体層３３からの熱が熱絶縁層３２に蓄積されるのを防止することができる。 The thermal insulation layer 32 is made smaller than the support substrate 31 in terms of thermal conductivity and heat capacity, and the product of thermal conductivity and thermal capacity is also made sufficiently smaller than the support substrate 31 in terms of the product of thermal conductivity and thermal capacity. The temperature change of the heat generating layer 33 can be efficiently transmitted to the air, and heat can be efficiently exchanged between the heat generating layer 33 and the air. In addition, since the support substrate 31 efficiently receives the heat from the heat insulating layer 32, the heat of the heat insulating layer 32 can be released and the heat from the heating element layer 33 is prevented from being accumulated in the heat insulating layer 32. Can do.

発熱体層３３は、高融点金属の一種であるタングステンにより形成してあり、熱伝導率が１７４Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が２．５×１０６Ｊ／（ｍ^３・Ｋ）となっている。発熱体層３３の材料はタングステンに限らず、たとえば、タンタル、モリブデン、イリジウムなどを採用してもよい。 The heating element layer 33 is made of tungsten, which is a kind of refractory metal, and has a thermal conductivity of 174 W / (m · K) and a heat capacity of 2.5 × 10 6 J / (m ³ · K). . The material of the heating element layer 33 is not limited to tungsten, and for example, tantalum, molybdenum, iridium, or the like may be employed.

上述の熱励起式の送波素子３０は、支持基板３１の厚さを５２５μｍ、熱絶縁層３２の厚さを１０μｍ、発熱体層３３の厚さを５０ｎｍ、各電極パッド３４の厚さを０．５μｍとしてある。ただし、これらの厚さは一例であり、とくに限定する主旨ではない。また、支持基板３１の材料としてＳｉを採用しているが、支持基板３１の材料はＳｉに限らず、たとえば、Ｇｅ，ＳｉＣ，ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＩｎＰなどの陽極酸化処理による多孔質化が可能な他の半導体材料でもよい。 In the thermal excitation type wave transmitting element 30 described above, the thickness of the support substrate 31 is 525 μm, the thickness of the thermal insulating layer 32 is 10 μm, the thickness of the heating element layer 33 is 50 nm, and the thickness of each electrode pad 34 is 0. .5 μm. However, these thicknesses are only examples, and are not intended to be particularly limited. Further, Si is adopted as the material of the support substrate 31, but the material of the support substrate 31 is not limited to Si, and for example, it can be made porous by anodizing treatment of Ge, SiC, GaP, GaAs, InP or the like. Other semiconductor materials may be used.

ところで、受信装置２の疎密波受波部２１に用いる受波素子４０は、疎密波を受波するとともに受波した疎密波を電気信号である受波信号に変換するものであり、疎密波受波部２１には１枚の基板（図示せず）に複数個の受波素子４０を配列して構成してある。ここでは、受波素子４０を二次元的に配列したアレイセンサを構成しているものとする。アレイセンサにおいて、受波素子４０の中心間距離（配列ピッチ）は疎密波送波部１１から発生させる疎密波の波長程度（たとえば、疎密波の波長の０．５〜５倍程度）に設定することが望ましい。これは、疎密波の波長の０．５倍よりも小さいと疎密波の波面が隣り合う受波素子４０にそれぞれ到達する時刻の時間差が小さくなり、時間差の検出が困難になるからである。受波素子４０として、圧電素子を用いることが可能であるが、疎密波送波部１１と同様に、残響の少ない構成が望ましい。したがって、疎密波の圧力（音圧）を静電容量の変化に変換する静電容量式の受波素子４０を用いることが望ましい。 By the way, the wave receiving element 40 used for the dense wave receiving unit 21 of the receiving device 2 receives the dense wave and converts the received dense wave into a received signal that is an electric signal. The wave section 21 is configured by arranging a plurality of receiving elements 40 on a single substrate (not shown). Here, it is assumed that an array sensor in which the receiving elements 40 are two-dimensionally arranged is configured. In the array sensor, the center-to-center distance (arrangement pitch) of the wave receiving elements 40 is set to about the wavelength of the density wave generated from the density wave transmission unit 11 (for example, about 0.5 to 5 times the wavelength of the density wave). It is desirable. This is because if the wavelength is smaller than 0.5 times the wavelength of the dense wave, the time difference between the times when the wave front of the dense wave reaches each of the adjacent receiving elements 40 becomes small, making it difficult to detect the time difference. Although a piezoelectric element can be used as the wave receiving element 40, a configuration with less reverberation is desirable as in the case of the dense wave transmission unit 11. Therefore, it is desirable to use a capacitive wave receiving element 40 that converts the pressure (sound pressure) of the density wave into a change in capacitance.

この種の受波素子４０は、図９に示す構成のものがある。図示する受波素子４０は、マイクロマシンニング技術により形成され、シリコン基板に厚み方向に貫通する窓孔４１ａを設けることで形成された矩形枠状のフレーム４１と、フレーム４１の一表面側において窓孔４１ａを囲む四辺のうちの一辺に固定されるとともに窓孔４１ａを覆う形に配置されたカンチレバー型の受圧板４２とを備える。フレーム４１の上記一表面には熱酸化膜４５を介してシリコン酸化膜４６が積層され、さらにシリコン酸化膜４６の表面はシリコン窒化膜４７で覆われる。受圧板４２の一端部は熱酸化膜４５を介してフレーム４１に固定され、受圧板４２の他端部はシリコン基板の厚み方向においてシリコン酸化膜４６に対向する。シリコン酸化膜４６における受圧板４２の他端部との対向面には金属薄膜（たとえば、クロム膜など）からなる固定電極４３ａが形成され、受圧板４２の他端部において固定電極４３ａと対向している部位であって固定電極４３ａとの対向面の背面側には金属薄膜（たとえば、クロム膜など）からなる可動電極４３ｂが形成される。フレーム４１の他表面にはシリコン窒化膜４８が形成される。ここに、受圧板４２は、各シリコン窒化膜４７，４８とは別工程で形成されるシリコン窒化膜により構成される。 This type of receiving element 40 has a configuration shown in FIG. A wave receiving element 40 shown in the figure is formed by a micromachining technique and has a rectangular frame-shaped frame 41 formed by providing a silicon substrate with a window hole 41a penetrating in the thickness direction, and a window hole on one surface side of the frame 41. And a cantilever type pressure receiving plate 42 which is fixed to one of the four sides surrounding 41a and is arranged to cover the window hole 41a. A silicon oxide film 46 is laminated on the one surface of the frame 41 via a thermal oxide film 45, and the surface of the silicon oxide film 46 is covered with a silicon nitride film 47. One end of the pressure receiving plate 42 is fixed to the frame 41 via the thermal oxide film 45, and the other end of the pressure receiving plate 42 faces the silicon oxide film 46 in the thickness direction of the silicon substrate. A fixed electrode 43a made of a metal thin film (for example, a chromium film) is formed on a surface of the silicon oxide film 46 facing the other end of the pressure receiving plate 42, and the other end of the pressure receiving plate 42 faces the fixed electrode 43a. A movable electrode 43b made of a metal thin film (for example, a chromium film) is formed on the back side of the surface facing the fixed electrode 43a. A silicon nitride film 48 is formed on the other surface of the frame 41. Here, the pressure receiving plate 42 is formed of a silicon nitride film formed in a separate process from the silicon nitride films 47 and 48.

図９に示す静電容量式の受波素子４０では、受圧板４２に疎密波の圧力（音圧）が作用すると、疎密波の圧力に応じて固定電極４３ａと可動電極４３ｂとの距離が変化するから、固定電極４３ａと可動電極４３ｂとの間の静電容量を検出することにより、疎密波の圧力を検出することができる。したがって、固定電極４３ａと可動電極４３ｂとの間に直流バイアス電圧を印加しておけば、固定電極４３ａと可動電極４３ｂとの間には疎密波の圧力に応じた電圧変化が生じ、疎密波の音圧を電気信号に変換することができる。この種の静電容量式の受波素子４０はせん鋭度が圧電素子よりも小さいから、圧電素子を用いる場合よりも受波できる疎密波の周波数帯域幅を広くとることができる。 In the capacitance type wave receiving element 40 shown in FIG. 9, when the pressure (sound pressure) of the dense wave acts on the pressure receiving plate 42, the distance between the fixed electrode 43a and the movable electrode 43b changes according to the pressure of the dense wave. Therefore, the pressure of the dense wave can be detected by detecting the capacitance between the fixed electrode 43a and the movable electrode 43b. Therefore, if a DC bias voltage is applied between the fixed electrode 43a and the movable electrode 43b, a voltage change corresponding to the pressure of the dense wave occurs between the fixed electrode 43a and the movable electrode 43b. Sound pressure can be converted into an electrical signal. Since this type of capacitive wave receiving element 40 has a sharpness smaller than that of the piezoelectric element, it is possible to widen the frequency bandwidth of the dense wave that can be received compared to the case where the piezoelectric element is used.

なお、受波素子４０は図９の構造に限定されるものではなく、たとえば、シリコン基板などをマイクロマシンニング技術などにより加工して形成され疎密波の圧力を受けるダイヤフラム部からなる可動電極と、ダイヤフラム部に対向する背板部からなる固定電極との間の静電容量を検出する構成を採用してもよい。この構成では、疎密波の圧力が作用していない状態でのダイヤフラム部と背板部とのギャップ長を規定する絶縁膜からなるスペーサ部を設け、背板部には複数の排気孔を貫設する。 The wave receiving element 40 is not limited to the structure shown in FIG. 9. For example, a movable electrode formed by processing a silicon substrate or the like by a micromachining technique or the like and having a diaphragm portion that receives the pressure of a dense wave, and a diaphragm You may employ | adopt the structure which detects the electrostatic capacitance between the fixed electrodes which consist of a backplate part which opposes a part. In this configuration, a spacer portion made of an insulating film that defines the gap length between the diaphragm portion and the back plate portion when the pressure of the dense wave is not applied is provided, and a plurality of exhaust holes are provided in the back plate portion. To do.

図７に示した熱励起式の送波素子３０のせん鋭度（Ｑ値）は１程度であり、図９に示した静電容量式の受波素子４０のせん鋭度は３〜４程度であって、圧電素子に比較するとせん鋭度が大幅に小さい。したがって、送波素子および受波素子に圧電素子を用いる場合に比較すると、疎密波送波部１１から送波される疎密波に含まれる残響成分の割合が少なくなり、疎密波受波部２１から出力される受波信号に含まれる残響成分の割合が少なくなる。つまり、送波時には疎密波の送波間隔を短くすることができ、受波時には短い時間間隔で疎密波を受波しても疎密波に対応する受波信号が重複しないように分離することができる。なお、送波素子３０および受波素子４０のせん鋭度（Ｑ値）はいずれも１０以下が望ましく、さらに望ましくは５以下とする。 The sharpness (Q value) of the thermal excitation type transmitting element 30 shown in FIG. 7 is about 1, and the sharpness of the capacitive type receiving element 40 shown in FIG. However, the sharpness is significantly smaller than that of the piezoelectric element. Therefore, as compared with the case where piezoelectric elements are used for the transmitting and receiving elements, the ratio of the reverberation component included in the dense wave transmitted from the dense wave transmitting unit 11 is reduced, and the density of the dense wave receiving unit 21 is reduced. The ratio of the reverberation component contained in the output received signal is reduced. In other words, the transmission interval of the sparse / dense wave can be shortened during transmission, and the received signal corresponding to the sparse / dense wave can be separated so as not to overlap even when the sparse / dense wave is received at a short time interval during reception. it can. Note that the sharpness (Q value) of each of the transmitting element 30 and the receiving element 40 is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less.

（実施形態２）
本実施形態は、図１０に示すように、送信装置１において疎密波送波部１１から送波する疎密波に送波パターンを付与する識別パターン生成部１５を付加したものである。識別パターン生成部１５は、疎密波の発生タイミングと発生個数との少なくとも一方によって疎密波に送波パターンを与えるものである。たとえば、識別データを１回送信すると、疎密波を複数個送波し、その個数によって疎密波の送波パターンを変化させる。あるいはまた、識別データを１回送信したときに、複数個の疎密波を送波するとともに疎密波を送波する時間間隔を変化させることにより疎密波の送波パターンを変化させる。 (Embodiment 2)
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, an identification pattern generation unit 15 that adds a transmission pattern to the dense wave transmitted from the dense wave transmission unit 11 in the transmission device 1 is added. The identification pattern generation unit 15 gives a transmission pattern to the density wave by at least one of the generation timing and the number of generation times of the density wave. For example, when identification data is transmitted once, a plurality of dense waves are transmitted, and the transmission pattern of the dense waves is changed according to the number of the dense data. Alternatively, when the identification data is transmitted once, the transmission pattern of the sparse / dense wave is changed by transmitting a plurality of sparse / dense waves and changing the time interval for transmitting the sparse / dense wave.

いま、ワイヤレス信号により送信する識別データを数値であるものとし、識別データが偶数値であるときには２個の疎密波を続けて発生させ、奇数値であるときには３個の疎密波を続けて発生させるようにすれば、受信装置２では到来した疎密波が受信した識別データに対応するものか否かを判別しやすくなる。この例では疎密波では２種類を区別しているだけであるから、識別データと疎密波とを一対一に対応付けるものではないが、対応付けを行わない場合に比較すると、受信した疎密波から求めた方向が識別データを送信した送信装置１と異なっている可能性を低減することができる。 Now, it is assumed that the identification data transmitted by the wireless signal is a numerical value. When the identification data is an even value, two sparse waves are continuously generated, and when the identification data is an odd value, three sparse waves are continuously generated. By doing so, the receiving device 2 can easily determine whether or not the incoming dense wave corresponds to the received identification data. In this example, only two types of sparse / dense waves are distinguished, so identification data and sparse / dense waves are not associated one-to-one. It is possible to reduce the possibility that the direction is different from that of the transmission device 1 that transmits the identification data.

本実施形態の構成では、受信装置２においても疎密波の受波パターンと識別データとの対応付けが必要であることはいうまでもなく、位置演算部として用いられている制御部２０において、データ格納部２４に格納されている受波データの受波パターンが、識別データ受信部２２から入力された識別データに対応するか否かを判断し、対応していない場合には当該受波データは破棄する。この処理によって、識別データに対応しない受波データを位置検出に用いることが防止される。他の構成および動作は実施形態１と同様である。 In the configuration of the present embodiment, it is needless to say that the reception device 2 also needs to associate the reception pattern of the sparse / dense wave with the identification data. In the control unit 20 used as the position calculation unit, the data It is determined whether or not the received pattern of the received data stored in the storage unit 24 corresponds to the identification data input from the identification data receiving unit 22, and if not, the received data is Discard. By this processing, it is possible to prevent the received wave data not corresponding to the identification data from being used for position detection. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.

実施形態１を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a first embodiment. 同上の使用例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the usage example same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の他の動作例の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the other operation example same as the above. 同上に用いる送波素子の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the wave transmission element used for the same as the above. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上に用いる受波素子の一例を示し、（ａ）は一部破断した斜視図、（ｂ）は断面図である。An example of the wave receiving element used for the above is shown, (a) is a partially broken perspective view, and (b) is a sectional view. 実施形態２に用いる送信装置を示すブロック図である。 Ru block diagram illustrating a transmission apparatus used in the second embodiment.

Explanation of symbols

１送信装置
２受信装置
１０制御部
１１疎密波送波部
１２識別データ送信部
１５識別パターン生成部
２０制御部（位置演算部、受波時間制限部））
２１疎密波受波部
２２識別データ受信部
２３Ａ／Ｄ変換器
２４データ格納部
２５タイミング制御部（受波時間制限部）
４０受波素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmission apparatus 2 Reception apparatus 10 Control part 11 Density / wave transmission part 12 Identification data transmission part 15 Identification pattern generation part 20 Control part (Position calculation part, reception time restriction | limiting part)
21 Density wave reception unit 22 Identification data reception unit 23 A / D converter 24 Data storage unit 25 Timing control unit (wave reception time limit unit)
40 Receiver element

Claims

A transmitter installed on a moving body that moves on the floor surface in a building, and a transmitter that intermittently transmits at least a sparse / dense wave, and installed at a fixed position on the ceiling surface above the floor surface and transmitted from the moving body A receiving device that detects a relative direction in which the moving body is present by receiving the sparse / dense wave, and the transmitting device wirelessly transmits a sparse / dense wave transmitting unit that transmits the sparse / dense wave and unique identification data. An identification data transmission unit that transmits using a signal, and the reception device receives the sparse / dense wave transmitted from the sparse / dense wave transmission unit and converts the received sparse / dense wave into a received signal that is an electrical signal. Based on the dense wave receiving unit composed of an array sensor in which a plurality of receiving elements are arranged, the time difference of the reception time of the dense wave by each receiving element of the dense wave receiving unit, and the position of each receiving element position seeking direction of existence of the moving body relative to the compressional wave reception unit Te A calculation unit, an identification data receiving unit that receives identification data from the identification data transmitting unit, and a reception time limiting unit that limits a period during which the sparse / dense wave is received by the sparse / dense wave reception unit within a predetermined reception time. The reception time limiter includes a predetermined time from when the identification data receiving unit receives the identification data when the identification data received by the identification data receiving unit is identification data within a pre-registered range. The reception time starts after the delay time , waits for a reception signal within the limit of the reception time , and the delay time is sparse from the transmission device to the reception device at the minimum allowable distance between the mobile unit and the reception device. waves is set to the time required to reach the position calculating section together with delaying time difference set in association with the arrival direction of the received signal each compressional wave at each wave receiving element, delay The delay time that maximizes the result of adding the received signals is obtained, and the delay addition process is performed to determine the arrival direction associated with the delay time as the arrival direction of the sparse / dense wave. A position detection system characterized by being attached.

The identification data transmission unit intermittently transmits the identification data at a constant time interval, and the transmission device uses the random number generated in response to an instruction to set the time interval for transmitting the identification data. The position detection system according to claim 1, further comprising means for irregularly setting .

An identification pattern generation unit that associates a transmission pattern of the dense wave transmitted from the dense wave transmission unit with identification data transmitted from the identification data transmission unit; and the position calculation unit is the dense wave reception unit. 2. The direction in which the moving object exists is obtained using the sparse / dense wave when the received pattern of the sparse / dense wave corresponds to the identification data received by the identification data receiving unit. Or the position detection system of Claim 2.

The position detection system according to any one of claims 1 to 3, wherein the dense wave transmission unit transmits a pressure wave in which a change in the pressure of the medium occurs once.

The compressional wave reception unit, a position detection system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that are arranged a plurality of said wave receiving devices two-dimensionally.