JP5513706B2

JP5513706B2 - Position detection system

Info

Publication number: JP5513706B2
Application number: JP2006228271A
Authority: JP
Inventors: 山中　　浩; 弘通後藤; ▲頼▼信村山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2006-08-24
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2026-08-24
Also published as: JP2008051655A

Description

本発明は、超音波を利用して検出対象の物体の位置情報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 position information of an object to be detected using ultrasonic waves.

従来から、位置検出対象の複数の移動体それぞれに設けられた送信装置（超音波発信機）と、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）と、送信装置から送波された超音波が受信装置で受波されるまでの時間に基づいて移動体の位置情報を求める演算処理手段とを備えた位置検出システムが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。なお、上記特許文献１に開示された位置検出システムでは、各受信装置それぞれを２線式の信号線によりジャンクションボックスと接続し、演算処理手段の一部を構成するコンピュータとジャンクションボックスとを別途の信号線を介して接続している。 Conventionally, a transmission device (ultrasonic transmitter) provided for each of a plurality of moving bodies to be position-detected, and at least three reception devices (ultrasonic receivers) installed for each predetermined area of a ceiling surface in a building ) And arithmetic processing means for obtaining position information of the moving body based on the time until the ultrasonic wave transmitted from the transmission device is received by the reception device has been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2). In the position detection system disclosed in Patent Document 1, each receiving device is connected to a junction box by a two-wire signal line, and a computer and a junction box constituting a part of the arithmetic processing means are separately provided. Connected via signal line.

上記特許文献１に開示された位置検出システムは、受信装置から送信装置に対して赤外線を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、上述の位置検出システムでは、受信装置において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。 The position detection system disclosed in Patent Document 1 transmits a permission signal using infrared rays as a medium from a receiving device to a transmitting device, and the transmitting device transmits an ultrasonic wave when receiving the permission signal. Therefore, in the above-described position detection system, the distance to the transmission device can be calculated by measuring the time from the transmission of the permission signal to the reception of the ultrasonic wave in the reception device, and the three receptions. Since the distance to the transmitting apparatus is calculated in the apparatus, the position of the transmitting apparatus can be specified based on the known positions of the three receiving apparatuses.

また、建物内に存在する移動体の位置を検出する位置検出システムとして、互いに離間して配置される第１の送信装置（超音波発信装置）と第２の送信装置（超音波発信装置）と、移動体に装着され超音波を受信する受信装置とを備え、第１の送信装置から間欠的に発信される超音波パルス信号および第２の送信装置から間欠的に発信される超音波パルス信号を受信装置にて受信して移動体の位置を求めるようにした位置検出システムが提案されている（例えば、特許文献２）。
特開２００３−２７９６４０号公報（段落〔００１２〕〜〔００２４〕、図１〜図４）特開平７−１４０２４１号公報（段落〔０００９〕〜〔００２２〕、図１〜図６） In addition, as a position detection system for detecting the position of a moving object existing in a building, a first transmission device (ultrasonic transmission device) and a second transmission device (ultrasonic transmission device) that are arranged apart from each other; An ultrasonic pulse signal that is intermittently transmitted from the first transmission device and an ultrasonic pulse signal that is intermittently transmitted from the second transmission device. A position detection system has been proposed in which the position of a moving body is obtained by receiving a signal from a receiving device (for example, Patent Document 2).
JP 2003-279640 A (paragraphs [0012] to [0024], FIGS. 1 to 4) JP-A-7-140241 (paragraphs [0009] to [0022], FIGS. 1 to 6)

上記特許文献１に開示された位置検出システムは、建物の天井面の所定領域ごとに受信装置を１個ずつ設置する必要があり、演算処理手段において位置検出対象の物体（移動体）の位置情報を求めるためには、少なくとも３箇所に受信装置を設置しなければならず、施工に手間がかかる。しかも、上述の位置検出システムでは、３個の受信装置の検知エリアの重なる領域に存在する物体の位置情報しか得ることができないので、受信装置の配置設計が難しく、施工に手間がかかるという問題があった。 In the position detection system disclosed in Patent Document 1, it is necessary to install one receiving device for each predetermined area on the ceiling surface of a building, and position information of an object (moving body) that is a position detection target in an arithmetic processing unit. Therefore, it is necessary to install receivers in at least three places, which takes time. Moreover, in the above-described position detection system, only the position information of the object existing in the region where the detection areas of the three reception devices overlap can be obtained, so that the layout design of the reception device is difficult and the construction is troublesome. there were.

また、上記特許文献１に開示された位置検出システムでは、送信装置から送波される超音波が３個の受信装置それぞれで受波されるように超音波の指向性を低くする必要があるので、送信装置の超音波送波面の面積を広くする必要があり、送信装置での消費エネルギが高くなってしまう。 Further, in the position detection system disclosed in Patent Document 1, it is necessary to lower the directivity of the ultrasonic waves so that the ultrasonic waves transmitted from the transmitting device are received by the three receiving devices. Therefore, it is necessary to increase the area of the ultrasonic wave transmission surface of the transmission device, which increases the energy consumption in the transmission device.

また、上記特許文献２に開示された位置検出システムは、位置検出対象の移動体の位置情報を求めるためには少なくとも第１の送信装置と第２の送信装置との２台の送信装置を設置する必要があり、しかも、第１の送信装置から間欠的に発信させる超音波パルス信号と第２の送信装置から間欠的に発信させる超音波パルス信号とを同期させるために別途の制御手段が必要となるので、コストが高くなってしまう。 In addition, the position detection system disclosed in Patent Document 2 is provided with at least two transmission apparatuses, ie, a first transmission apparatus and a second transmission apparatus, in order to obtain position information of a position detection target moving body. In addition, a separate control means is required to synchronize the ultrasonic pulse signal intermittently transmitted from the first transmitter and the ultrasonic pulse signal intermittently transmitted from the second transmitter. Therefore, the cost becomes high.

また、上記特許文献２に開示された位置検出システムにおいては、１個の受信装置において２個の発信装置から送波される超音波を受波しなければならず、超音波の指向性を低くする必要があるので、送信装置の超音波送波面の面積を広くする必要があり、送信装置での消費エネルギが高くなってしまう。 Further, in the position detection system disclosed in Patent Document 2, ultrasonic waves transmitted from two transmitters must be received by one receiver, and the directivity of ultrasonic waves is reduced. Therefore, it is necessary to widen the area of the ultrasonic wave transmission surface of the transmission device, and energy consumption in the transmission device becomes high.

また、上記特許文献１，２に開示された位置検出システムでは、移動体の移動空間がある程度決まっているような場合でも、移動体の移動空間とは無関係で必要のない領域まで送信装置から超音波が送波されるので、超音波の利用効率が低くなってしまう。また、移動体の移動空間が例えば壁などにより仕切られた通路のような幅が比較的狭い空間に限られているような場合、反射波の影響により、位置検出の精度が低下してしまうことがあった。 Further, in the position detection systems disclosed in Patent Documents 1 and 2, even when the moving space of the moving body is determined to some extent, the transmitting device can be moved beyond the moving space of the moving body to an unnecessary area. Since sound waves are transmitted, the utilization efficiency of ultrasonic waves is lowered. In addition, when the moving space of the moving body is limited to a space with a relatively narrow width such as a passage partitioned by walls or the like, the accuracy of position detection is reduced due to the influence of reflected waves. was there.

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、施工が容易で、且つ、超音波の利用効率を高めることができるとともに、位置検出の精度を高めることが可能な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-mentioned reasons, and the purpose thereof is position detection that is easy to construct and can improve the use efficiency of ultrasonic waves and can improve the accuracy of position detection. To provide a system.

請求項１の発明は、位置検出対象の移動体に搭載され超音波を送波する超音波送波部を有する送信装置と、超音波送波部から送波された超音波を受波するとともに受波した超音波を電気信号である受波信号に変換する複数個の受波素子が同一基板上に配列されたアレイセンサからなる超音波受波部を有する受信装置と、超音波受波部の各受波素子で超音波を受波した時刻の時間差と各受波素子の配置位置とに基づいて受信装置に対して送信装置の存在する方位を求めるとともに、受信装置と送信装置との距離を求め、受信装置に対する送信装置の相対位置を求める位置演算部と、超音波送波部から送波される超音波の指向性を調整する指向性調整部とを備え、指向性調整部は、超音波送波部にて発生させる超音波の波長を変えることにより超音波の指向性を調整する波長調整手段からなり、超音波送波部が、熱励起式の超音波発生素子からなり、操作部の操作に応じて超音波送波部にて発生させる超音波の波長を調整できることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a transmission device including an ultrasonic wave transmission unit that is mounted on a position detection target moving body and transmits ultrasonic waves, and receives ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic wave transmission unit. A receiving device having an ultrasonic wave receiving unit composed of an array sensor in which a plurality of wave receiving elements for converting received ultrasonic waves into electric wave received signals are arranged on the same substrate, and the ultrasonic wave receiving unit The receiving device determines the direction in which the transmitting device exists based on the time difference between the time when the receiving device receives the ultrasonic wave and the position of the receiving device, and the distance between the receiving device and the transmitting device. A position calculation unit for obtaining the relative position of the transmission device with respect to the reception device, and a directivity adjustment unit for adjusting the directivity of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmission unit, the directivity adjustment unit, By changing the wavelength of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave transmitter Consists wavelength adjusting means that adjusts the directivity of the wave, the ultrasonic wave transmitter is a thermal excitation type consists ultrasonic generating element in response to the operation of the operation portion of the ultrasonic generating an ultrasonic wave transmitter The wavelength can be adjusted .

この発明によれば、受信装置が、超音波送波部から送波された超音波を受波するとともに受波した超音波を電気信号である受波信号に変換する複数個の受波素子が同一基板上に配列されたアレイセンサからなる超音波受波部を有し、位置演算部が、超音波受波部の各受波素子で超音波を受波した時刻の時間差と各受波素子の配置位置とに基づいて受信装置に対して送信装置の存在する方位を求めるとともに、受信装置と送信装置との距離を求め、受信装置に対する送信装置の相対位置を求めるように構成されているので、１個の受信装置の出力に基づいて当該受信装置に対する送信装置の相対位置を求めることができるから、施工が容易になり、また、超音波送波部から送波される超音波の指向性を調整する指向性調整部を備えているので、超音波の利用効率を高めることができるとともに、位置検出の精度を高めることが可能になる。また、この発明によれば、指向性調整部は、超音波送波部にて発生させる超音波の波長を変えることにより超音波の指向性を調整する波長調整手段からなるので、超音波送波部にて発生させる超音波の波長を変える波長調整手段によって超音波の指向性を調整することができる。また、この発明によれば、超音波送波部へ与える駆動電圧あるいは駆動電流の波形の周波数を変化させることにより、超音波の波長を変化させることができ、操作部の操作に応じて超音波送波部にて発生させる超音波の波長を調整できる。 According to the present invention, the receiving device receives the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitting unit and converts the received ultrasonic wave into a received signal that is an electrical signal. It has an ultrasonic wave receiving unit composed of array sensors arranged on the same substrate, and the position calculation unit receives the time difference between the time when the ultrasonic wave is received by each wave receiving element of the ultrasonic wave receiving unit and each wave receiving element. Is determined so as to obtain the direction in which the transmitting device exists with respect to the receiving device based on the arrangement position of the receiving device, the distance between the receiving device and the transmitting device, and the relative position of the transmitting device with respect to the receiving device. Since the relative position of the transmitting device with respect to the receiving device can be obtained based on the output of one receiving device, the construction becomes easy, and the directivity of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitting unit Because it has a directivity adjustment unit that adjusts It is possible to enhance the utilization efficiency of the acoustic waves, it is possible to increase the accuracy of position detection. Further, according to the present invention, the directivity adjusting unit includes the wavelength adjusting unit that adjusts the directivity of the ultrasonic wave by changing the wavelength of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave transmitting unit. The directivity of the ultrasonic waves can be adjusted by wavelength adjusting means for changing the wavelength of the ultrasonic waves generated in the unit . Further, according to the present invention, the wavelength of the ultrasonic wave can be changed by changing the frequency of the waveform of the drive voltage or drive current applied to the ultrasonic wave transmission unit, and the ultrasonic wave can be changed according to the operation of the operation unit. It is possible to adjust the wavelength of the ultrasonic wave generated in the transmission unit.

請求項２の発明は、定位置に配置され位置検出対象の移動体の移動空間内へ超音波を送波する超音波送波部を有する送信装置と、移動体に搭載され超音波送波部から送波された超音波を受波するとともに受波した超音波を電気信号である受波信号に変換する複数個の受波素子が同一基板上に配列されたアレイセンサからなる超音波受波部を有する受信装置と、前記基板に平行な面内における移動体の向きを検出する向き検出手段と、超音波受波部の各受波素子で超音波を受波した時刻の時間差と各受波素子の配置位置と向き検出手段により検出された移動体の向きとに基づいて受信装置に対して送信装置の存在する方位を求めるとともに、受信装置と送信装置との距離を求め、受信装置に対する送信装置の相対位置を求める位置演算部と、超音波送波部から送波される超音波の指向性を調整する指向性調整部とを備え、指向性調整部は、超音波送波部にて発生させる超音波の波長を変えることにより超音波の指向性を調整する波長調整手段からなり、超音波送波部が、熱励起式の超音波発生素子からなり、操作部の操作に応じて超音波送波部にて発生させる超音波の波長を調整できることを特徴とする。請 Motomeko 2 of the invention includes a transmission apparatus having an ultrasonic wave transmitter for transmitting ultrasonic waves to a mobile space of the moving body position detection object is placed in position, ultrasonic transmitting mounted on the mobile Receiving an ultrasonic wave transmitted from a unit and converting the received ultrasonic wave into a received signal as an electric signal, an ultrasonic wave reception comprising an array sensor arranged on the same substrate. A receiving device having a wave section, a direction detecting means for detecting the direction of a moving body in a plane parallel to the substrate, a time difference between times when ultrasonic waves are received by each receiving element of the ultrasonic wave receiving section, and each Based on the arrangement position of the wave receiving element and the direction of the moving body detected by the direction detecting means, the direction in which the transmission device exists is obtained with respect to the reception device, the distance between the reception device and the transmission device is obtained, and the reception device A position calculation unit for determining the relative position of the transmitter with respect to A directivity adjustment unit that adjusts the directivity of the ultrasonic wave transmitted from the wave transmission unit, and the directivity adjustment unit changes the wavelength of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave transmission unit. The wavelength of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave transmission unit according to the operation of the operation unit. Can be adjusted .

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記送信装置が、トリガ信号を送信するトリガ信号送信部を有するとともに、前記受信装置が、トリガ信号を受信するトリガ信号受信部を有し、前記位置演算部は、トリガ信号受信部によりトリガ信号を受信した時刻と前記受波素子により超音波を受波した時刻との関係から前記受信装置と前記送信装置との距離を求めることを特徴とする。 Invention 請 Motomeko 3 is the invention of claim 1 or claim 2, wherein the transmission device, which has a trigger signal transmission unit for transmitting a trigger signal, the receiving device, the trigger signal reception for receiving a trigger signal The position calculating unit calculates a distance between the receiving device and the transmitting device from a relationship between a time when the trigger signal is received by the trigger signal receiving unit and a time when the ultrasonic wave is received by the receiving element. It is characterized by seeking.

この発明によれば、トリガ信号受信部によりトリガ信号を受信してから前記受波素子により超音波を受波するまでの時刻を計測することによって、超音波が送信装置から受信装置まで伝搬するのに要した伝搬時間を知ることができ、当該伝搬時間と超音波の既知の速度とを用いて前記受信装置と前記送信装置との距離を求めることができる。 According to this invention, the ultrasonic wave propagates from the transmitting device to the receiving device by measuring the time from when the trigger signal is received by the trigger signal receiving unit until the ultrasonic wave is received by the receiving element. And the distance between the receiving device and the transmitting device can be obtained using the propagation time and the known ultrasonic velocity .

また、本発明とは別の発明では、前記指向性調整部は、前記超音波送波部の超音波送波面の面積を変えることにより超音波の指向性を調整する面積調整手段からなることを特徴とする。 Also, in another invention the present invention, the directivity adjustment unit, it consisting of area adjusting means for adjusting the ultrasonic wave directivity by varying the area of the ultrasonic wave transmission surface of the ultrasonic wave transmitter It is characterized by.

この発明によれば、前記超音波送波部の超音波送波面の面積を変える面積調整手段によって超音波の指向性を調整することができる。 According to this invention, the directivity of the ultrasonic wave can be adjusted by the area adjusting means that changes the area of the ultrasonic wave transmission surface of the ultrasonic wave transmission unit.

請求項１，２の発明では、施工が容易になり、且つ、超音波の利用効率を高めることができるとともに、位置検出の精度を高めることが可能になるという効果がある。 According to the first and second aspects of the present invention, there are effects that the construction becomes easy, the use efficiency of ultrasonic waves can be increased, and the accuracy of position detection can be increased.

（実施形態１）
本実施形態では、位置検出システムとして、図１（ａ）に示すように、位置検出対象の物体が建物内で床面１００上を移動する移動体（例えば、ショッピングカートなど）Ａであり、間欠的に超音波を送波可能な超音波送波部１１を有する送信装置１を移動体Ａの上面に搭載する一方で、超音波送波部１１から間欠的に送波された超音波を受波する超音波受波部２１を有する受信装置２を施工面である天井面２００の定位置に設置し、移動体Ａの移動状況（移動体Ａの移動した位置）を追跡する動線計測システムを例示する。 (Embodiment 1)
In this embodiment, as a position detection system, as shown in FIG. 1A, the object whose position is to be detected is a moving body (for example, a shopping cart) A that moves on the floor surface 100 in a building, and is intermittent. While the transmitter 1 having the ultrasonic transmission unit 11 capable of transmitting ultrasonic waves is mounted on the upper surface of the moving body A, the ultrasonic wave transmitted intermittently from the ultrasonic transmission unit 11 is received. A flow line measurement system in which the receiving device 2 having the wave receiving ultrasonic wave receiving unit 21 is installed at a fixed position on the ceiling surface 200 that is a construction surface and the moving state of the moving body A (the position where the moving body A has moved) is tracked. Is illustrated.

送信装置１には、上述の超音波送波部１１と、超音波送波部１１を駆動するドライバ１２と、光もしくは電波からなるトリガ信号を発信するトリガ信号発信部１３と、トリガ信号発信部１３を駆動するドライバ１４と、固有の識別情報信号を発信する識別情報信号発信部１５と、識別情報信号発信部１５を駆動するドライバ１６と、各ドライバ１２，１４，１６を制御する制御部１７とを備えている。ここにおいて、超音波送波部１１からの超音波の送波開始タイミング、トリガ信号発信部１３からのトリガ信号の送信開始タイミング、識別情報信号発信部１５からの識別情報信号の送信タイミングは、制御部１７により制御される。なお、制御部１７は、マイクロコンピュータを主構成とし、上述の制御部１７の機能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。 The transmission device 1 includes the above-described ultrasonic wave transmission unit 11, a driver 12 that drives the ultrasonic wave transmission unit 11, a trigger signal transmission unit 13 that transmits a trigger signal composed of light or radio waves, and a trigger signal transmission unit. 13, a driver 14 that drives the identification information signal transmission unit 15 that transmits a unique identification information signal, a driver 16 that drives the identification information signal transmission unit 15, and a control unit 17 that controls the drivers 12, 14, and 16. And. Here, the transmission start timing of the ultrasonic wave from the ultrasonic wave transmission unit 11, the transmission start timing of the trigger signal from the trigger signal transmission unit 13, and the transmission timing of the identification information signal from the identification information signal transmission unit 15 are controlled. Controlled by the unit 17. The control unit 17 includes a microcomputer as a main component, and the functions of the control unit 17 described above are realized by installing an appropriate program in the microcomputer.

一方、受信装置２は、上述の超音波受波部２１と、トリガ信号発信部１３から送信されたトリガ信号を受信したときにトリガ受信信号を出力するトリガ信号受信部２３と、識別情報信号発信部１５から送信された識別情報信号を受信する識別情報信号受信部２５と、超音波受波部２１から出力される受波信号とトリガ信号受信部２３から出力されるトリガ受信信号とを用いて移動体Ａが移動する空間に設定した直交座標からなるグローバル座標における送信装置１の位置を求める位置演算部２２と、現在時刻を計時する時計機能を有しトリガ信号受信部２３からのトリガ受信信号を受けた時刻（以下、トリガ受信時刻と称す）を出力するタイマ２６と、位置演算部２２で求めた送信装置１の位置と当該位置に送信装置１が位置していたときの時刻（タイマ２６から出力されたトリガ受信時刻）と、当該送信装置１の識別情報信号の識別データとを対応付けて時系列的に記憶するメモリ２４とを備えている。 On the other hand, the reception device 2 includes the above-described ultrasonic wave reception unit 21, the trigger signal reception unit 23 that outputs a trigger reception signal when receiving the trigger signal transmitted from the trigger signal transmission unit 13, and the identification information signal transmission. The identification information signal receiving unit 25 that receives the identification information signal transmitted from the unit 15, the reception signal output from the ultrasonic reception unit 21, and the trigger reception signal output from the trigger signal reception unit 23 are used. A position calculation unit 22 for obtaining the position of the transmitter 1 in global coordinates composed of orthogonal coordinates set in a space in which the moving body A moves, and a trigger reception signal from the trigger signal reception unit 23 having a clock function for measuring the current time Timer 26 for outputting the received time (hereinafter referred to as trigger reception time), the position of the transmitter 1 obtained by the position calculator 22 and when the transmitter 1 is located at the position. Time (the trigger receiving time output from the timer 26), and a memory 24 for time series stored in association with identification data of the identification information signal of the transmitter 1.

ここで、位置演算部２２において、超音波受波部２１からの出力とトリガ信号受信部２３の出力とを用いて求められる送信装置１の位置は、受信装置２に対する相対位置であり、図３に示すように受信装置２に設定された直交座標（ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌ）の座標位置として求められる。ここに、本実施形態では、床面１００から天井面２００までの高さは一定とみなしている。したがって、移動体Ａの移動する空間において送信装置１の高さ位置は変化しないから、受信装置２に設定されたローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌを床面１００の上の２次元座標として扱い、移動体Ａの移動する空間に設定したグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇも高さについては考慮せず、床面１００の上の２次元座標として扱う。さらに説明すれば、位置演算部２２は、超音波受波部２１からの出力とトリガ信号受信部２３の出力とを用いて、受信装置２に設定された直交座標からなるローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける送信装置１の座標位置を求め、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置とローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける送信装置１の座標位置とに基づいて、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける送信装置１の座標位置を求めるように構成されている。なお、この構成については後述する。 Here, in the position calculating section 22, the position of the transmitting device 1 obtained by using the output of the ultrasonic wave receiving unit 21 or these outputs and the trigger signal receiver 23 is a relative position with respect to the receiving apparatus 2, As shown in FIG. 3, it is obtained as a coordinate position of orthogonal coordinates (local coordinates X _L −Y _L ) set in the receiving device 2. Here, in this embodiment, the height from the floor surface 100 to the ceiling surface 200 is considered to be constant. Accordingly, since the height position of the transmission device 1 does not change in the space in which the moving object A moves, the local coordinates X _L -Y _L set in the reception device 2 are treated as two-dimensional coordinates on the floor surface 100 and moved. The global coordinates X _G -Y _G set in the space in which the body A moves are also handled as two-dimensional coordinates on the floor surface 100 without considering the height. In more explanation, the position calculating unit 22 uses the output of the ultrasonic wave receiving unit 21 or these outputs and the trigger signal receiving unit 23, the local coordinate consisting set orthogonal coordinate the reception apparatus 2 X _L obtains the coordinate position of the transmitting device 1 in the -Y _L, based on the coordinate position of the transmitting device 1 in the global coordinate _X G -Y local coordinates and the coordinate position of the receiving apparatus 2 in _G _X L -Y _L, global coordinates X It is configured to determine the coordinate position of the transmitting device 1 in _G -Y _G. This configuration will be described later.

本実施形態の位置検出システムでは、受信装置２のキャリブレーションが必要であり、キャリブレーションの際には、位置演算部２２において、超音波受波部２１の出力およびトリガ信号受信部２３の出力を用いてローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌでの送信装置１の座標位置を求め、送信装置１がグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける既知の座標位置（基準位置）に位置するときに、両座標位置を用いてグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの受信装置２の座標位置を求める。また、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの受信装置２の座標位置を求めた後には、ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌでの送信装置１の座標位置を用いてグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの送信装置１の座標位置を求めることができる。つまり、受信装置２には、ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌでの送信装置１の座標位置を用いて、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置を求める動作モード（キャリブレーションモード）と、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける送信装置１の座標位置を求める動作モード（運転モード）とがある。なお、位置演算部２２の動作については後述する。 In the position detection system of the present embodiment, the receiver 2 needs to be calibrated. At the time of calibration, the position calculator 22 outputs the output of the ultrasonic wave receiver 21 and the output of the trigger signal receiver 23. The coordinate position of the transmission apparatus 1 at the local coordinates X _L -Y _L is obtained, and when the transmission apparatus 1 is located at a known coordinate position (reference position) in the global coordinates X _G -Y _G , both coordinate positions are obtained. The coordinate position of the receiving device 2 at the global coordinates X _G -Y _G is obtained. Further, after obtaining the coordinate position of the receiving device 2 in the global coordinates X _G -Y _G , the coordinate position of the transmitting device 1 in the local coordinates X _L -Y _L is used to determine the coordinate position of the receiving device 2 in the global coordinates X _G -Y _G. The coordinate position of the transmission device 1 can be obtained. In other words, the receiving apparatus 2 uses the coordinate position of the transmitting apparatus 1 in the local coordinates X _L -Y _L to determine the coordinate position of the receiving apparatus 2 in the global coordinates X _G -Y _G (calibration mode). And an operation mode (operation mode) for obtaining the coordinate position of the transmitter 1 in the global coordinates X _G -Y _G. The operation of the position calculation unit 22 will be described later.

メモリ２４に格納されているトリガ受信時刻、トリガ受信時刻毎のグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける送信装置１の座標位置は制御部２７により出力部２８のデータ転送形式のデータ列に変換され出力部２８を通して外部のコンピュータなどの管理装置などへ出力される。出力部２８としては、例えば、ＴＩＡ／ＥＩＡ−２３２−ＥやＵＳＢなどのようなシリアル転送方式のインタフェースや、ＳＣＳＩなどのようなパラレル転送方式のインタフェースなどを採用することができる。出力部２８から取り出されたデータは、管理装置において利用され、移動体Ａが移動した経路を追跡することにより動線を計測することができる。なお、制御部２７の機能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。 The trigger reception time stored in the memory 24 and the coordinate position of the transmission device 1 in the global coordinates X _G -Y _G for each trigger reception time are converted by the control unit 27 into a data sequence in the data transfer format of the output unit 28 and output unit 28 to the management device such as an external computer. As the output unit 28, for example, a serial transfer system interface such as TIA / EIA-232-E or USB, a parallel transfer system interface such as SCSI, or the like can be employed. The data taken out from the output unit 28 is used in the management device, and the flow line can be measured by tracking the route traveled by the moving object A. The function of the control unit 27 is realized by installing an appropriate program in the microcomputer.

送信装置１の超音波送波部１１としては、図４に示すように、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４における上面）側に多孔質シリコン層からなる熱絶縁層（断熱層）３２が形成され、熱絶縁層３２上に金属薄膜（例えば、タングステン薄膜）からなる発熱体層３３が形成され、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パッド３４，３４が形成された熱励起式の超音波発生素子１１ａを用いることが望ましい。なお、支持基板３１の平面形状は矩形状であって、発熱体層３３の平面形状も矩形状に形成してある。また、支持基板３１の上記一表面側において熱絶縁層３２が形成されていない部分の表面にはシリコン酸化膜からなる絶縁膜（図示せず）が形成されている。 As shown in FIG. 4, the ultrasonic wave transmission unit 11 of the transmission device 1 is formed of a porous silicon layer on one surface (upper surface in FIG. 4) side of a support substrate 31 made of a single crystal p-type silicon substrate. A heat insulating layer (heat insulating layer) 32 is formed, a heat generating layer 33 made of a metal thin film (for example, a tungsten thin film) is formed on the heat insulating layer 32, and the heat generating layer 33 is formed on the one surface side of the support substrate 31. It is desirable to use a thermal excitation type ultrasonic generator 11a in which a pair of electrically connected pads 34, 34 are formed. The planar shape of the support substrate 31 is rectangular, and the planar shape of the heating element layer 33 is also rectangular. An insulating film (not shown) made of a silicon oxide film is formed on the surface of the support substrate 31 where the thermal insulating layer 32 is not formed on the one surface side.

熱励起式の超音波発生素子１１ａでは、発熱体層３３の両端のパッド３４，３４間に通電して発熱体層３３に温度変化を生じさせると、発熱体層３３に接触している空気に温度変化が生じる。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への通電を適宜に制御することによって空気中を伝搬する超音波を発生させることができる。 In the thermal excitation type ultrasonic wave generating element 11 a, when a temperature change is caused in the heating element layer 33 by energizing between the pads 34, 34 at both ends of the heating element layer 33, the air in contact with the heating element layer 33 is changed to air. A temperature change occurs. 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 falls. Therefore, by appropriately controlling the energization of the heating element layer 33, Can be generated.

一方、従来から超音波発生素子として広く用いられている圧電式の超音波発生素子では、共振特性のＱ値が高いので、図５（ｂ）に示す超音波波形のように残響時間が長くなってしまうが、上述の熱励起式の超音波発生素子１１ａでは、一対のパッド３４，３４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超音波を発生するものであり、発熱体層３３へ与える駆動電圧あるいは駆動電流の波形を例えば周波数がｆ１の正弦波波形とした場合、当該周波数ｆ１の略２倍の周波数の超音波を発生させることができ、例えば正弦波波形の半周期の孤立波を駆動電圧としてドライバ１２から一対のパッド３４，３４間へ与えることによって、図５（ａ）に示すような残響時間が短く且つ発生期間の短い略１周期の超音波を発生させることができる。要するに、圧電式の超音波発生素子は、固有の共振周波数をもつので周波数帯域が狭いが、熱励起式の超音波発生素子１１ａでは、発生させる超音波の周波数を広範囲にわたって変化させることができ、駆動電圧もしくは駆動電流の波形を孤立波とすれば、図５（ａ）に示すような略１周期の超音波を発生させることができる。 On the other hand, a piezoelectric ultrasonic generator that has been widely used as an ultrasonic generator has a high Q value of resonance characteristics, so that the reverberation time becomes longer as in the ultrasonic waveform shown in FIG. However, in the above-described thermal excitation type ultrasonic generating element 11a, an ultrasonic wave is generated in accordance with a temperature change of the heating element layer 33 accompanying energization of the heating element layer 33 via the pair of pads 34, 34. If the waveform of the drive voltage or drive current applied to the heating element layer 33 is, for example, a sinusoidal waveform having a frequency f1, an ultrasonic wave having a frequency approximately twice the frequency f1 can be generated. By applying a solitary wave with a half cycle of a sine wave waveform as a driving voltage from the driver 12 to the pair of pads 34, 34, the reverberation time as shown in FIG. Emit ultrasound It can be. In short, the piezoelectric ultrasonic wave generation element has a unique resonance frequency and thus a narrow frequency band. However, in the thermal excitation type ultrasonic wave generation element 11a, the frequency of the generated ultrasonic wave can be changed over a wide range. If the waveform of the drive voltage or drive current is an isolated wave, it is possible to generate an ultrasonic wave having approximately one cycle as shown in FIG.

上述の熱励起式の超音波発生素子１１ａ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を多孔度が略７０％の多孔質シリコン層により構成しているので、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熱絶縁層３２となる多孔質シリコン層を形成することができる。ここに、陽極酸化処理の条件（例えば、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。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り、例えば、熱伝導率が１４８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が１．６３×１０^６Ｊ／（ｍ^３・Ｋ）の単結晶のシリコン基板を陽極酸化して形成される多孔度が６０％の多孔質シリコン層は、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が０．７×１０^６Ｊ／（ｍ^３・Ｋ）であることが知られている。本実施形態では、上述のように熱絶縁層３２を多孔度が略７０％の多孔質シリコン層により構成してあり、熱絶縁層３２の熱伝導率が０．１２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱容量が０．５×１０^６Ｊ／（ｍ^３・Ｋ）となっている。なお、熱絶縁層３２の熱伝導度および熱容量を支持基板３１の熱伝導度および熱容量に比べて小さくし、熱絶縁層３２の熱伝導度と熱容量との積を支持基板３１の熱伝導度と熱容量との積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的な熱交換が起こり、且つ、支持基板３１が熱絶縁層３２からの熱を効率よく受け取って熱絶縁層３２の熱を逃がすことができて発熱体層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。 In the above-described thermal excitation type ultrasonic generating element 11a, a p-type silicon substrate is used as the support substrate 31, and the thermal insulating layer 32 is composed of a porous silicon layer having a porosity of approximately 70%. A porous silicon layer serving as the thermal insulating layer 32 can be formed by anodizing a part of the silicon substrate used as the support substrate 31 in an electrolytic solution composed of a mixed solution of hydrogen fluoride aqueous solution and ethanol. Here, by appropriately setting the 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. . The porous silicon layer has a smaller thermal conductivity and heat capacity as the porosity increases. For example, the thermal conductivity is 148 W / (m · K), and the heat capacity is 1.63 × 10 ⁶ J / (m ³ · K. The porous silicon layer having a porosity of 60% formed by anodizing a single crystal silicon substrate of) 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 thermal insulating layer 32 is configured by a porous silicon layer having a porosity of approximately 70%, and the thermal conductivity of the thermal insulating layer 32 is 0.12 W / (m · K), The heat capacity is 0.5 × 10 ⁶ J / (m ³ · K). The thermal conductivity and thermal capacity of the thermal insulating layer 32 are made smaller than the thermal conductivity and thermal capacity of the support substrate 31, and the product of the thermal conductivity and thermal capacity of the thermal insulating layer 32 is calculated as the thermal conductivity of the support substrate 31. By making it sufficiently smaller than the product of the heat capacity, the temperature change of the heating element layer 33 can be efficiently transmitted to the air, and efficient heat exchange occurs between the heating element layer 33 and the air, and The support substrate 31 can efficiently receive the heat from the heat insulating layer 32 and release the heat of the heat insulating layer 32, thereby preventing the heat from the heating element layer 33 from being accumulated in the heat insulating layer 32. Can do.

また、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２．５×１０^６Ｊ／（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、例えば、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). It has become. 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.

なお、上述の熱励起式の超音波発生素子１１ａでは、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、各パッド３４の厚さを０．５μｍとしてあるが、これらの厚さは一例であって特に限定するものではない。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、例えば、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 ultrasonic generator 11a 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 pad 34. However, these thicknesses are only examples and are not 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.

トリガ信号発信部１３は、トリガ信号として光を採用する場合には、例えば、発光ダイオードを用いればよく、トリガ信号として電波を採用する場合には、例えば、電波発信部を用いればよい。ここにおいて、光や電波は音波に対して十分に高速なので、送信装置１から受信装置２までの超音波の到達時間のレンジでは、光や電波の到達時間はゼロとみなすことができる。 For example, a light emitting diode may be used as the trigger signal transmission unit 13 when light is used as the trigger signal. For example, a radio wave transmission unit may be used when a radio wave is used as the trigger signal. Here, since light and radio waves are sufficiently fast with respect to sound waves, the arrival time of light and radio waves can be regarded as zero in the range of the arrival time of ultrasonic waves from the transmission device 1 to the reception device 2.

識別情報信号発信部１５としては、識別情報信号として光を採用する場合には、例えば、発光ダイオードを用いればよく、識別情報信号として電波を採用する場合には、例えば、電波発信部を用いればよく、識別情報信号として音波を採用する場合には、例えば、熱励起式の音波発生素子を用いればよい。 As the identification information signal transmission unit 15, for example, a light emitting diode may be used when light is used as the identification information signal, and when a radio wave is used as the identification information signal, for example, a radio wave transmission unit may be used. When a sound wave is adopted as the identification information signal, for example, a thermal excitation type sound wave generating element may be used.

受信装置２の超音波受波部２１は、図２（ｂ）に示すように、超音波送波部１１から送波された超音波を受波するとともに受波した超音波を電気信号である受波信号に変換する複数個の受波素子２１ａが同一基板２１ｂ上で２次元的に配列されたアレイセンサにより構成されている。ここにおいて、受波素子２１ａの中心間距離（配列ピッチ）Ｌは超音波送波部１１から発生させる超音波の波長程度（例えば、超音波の波長の０．５〜５倍程度）に設定することが望ましく、超音波の波長の０．５倍よりも小さいと超音波が隣り合う受波素子２１ａそれぞれへ到達する時間の時間差が小さくなり、当該時間差の検出が困難となる。受波素子２１ａとしては、例えば、超音波を圧電効果により電気信号に変換する圧電式の受波素子（圧電素子）や、超音波を静電容量の変化に変換する静電容量式の受波素子などの超音波用の受波素子として広く知られているものを採用することが考えられるが、超音波送波部１１と同様に残響を少なくするために、静電容量式の受波素子の構造を採用することが望ましい。 As shown in FIG. 2B, the ultrasonic wave receiving unit 21 of the receiving device 2 receives the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitting unit 11 and the received ultrasonic wave is an electrical signal. A plurality of receiving elements 21a for converting into received signals are constituted by an array sensor arranged two-dimensionally on the same substrate 21b. Here, the center-to-center distance (arrangement pitch) L of the wave receiving elements 21a is set to about the wavelength of the ultrasonic waves generated from the ultrasonic wave transmission unit 11 (for example, about 0.5 to 5 times the wavelength of the ultrasonic waves). Desirably, if it is smaller than 0.5 times the wavelength of the ultrasonic wave, the time difference between the times when the ultrasonic waves reach the adjacent receiving elements 21a becomes small, and it becomes difficult to detect the time difference. As the wave receiving element 21a, for example, a piezoelectric wave receiving element (piezoelectric element) that converts an ultrasonic wave into an electric signal by a piezoelectric effect, or a capacitance wave receiving wave that converts an ultrasonic wave into a change in capacitance. Although it is conceivable to employ a widely known ultrasonic wave receiving element such as an element, in order to reduce reverberation in the same manner as the ultrasonic wave transmission unit 11, a capacitive wave receiving element is used. It is desirable to adopt this structure.

本実施形態では、受波素子２１ａとして、図６に示すような静電容量式のマイクロホンを採用している。図６に示す構成の静電容量式のマイクロホンは、マイクロマシニング技術を利用して形成されており、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フレーム４１の対向する２つの辺に跨る形で配置されるカンチレバー型の受圧部４２とを備えている。ここにおいて、フレーム４１の一表面側には熱酸化膜４５と熱酸化膜４５を覆うシリコン酸化膜４６とシリコン酸化膜４６を覆うシリコン窒化膜４７とが形成されており、受圧部４２の一端部がシリコン窒化膜４７とを介してフレーム４１に支持され、他端部が上記シリコン基板の厚み方向においてシリコン窒化膜４７に対向している。また、シリコン窒化膜４７における受圧部４２の他端部との対向面に金属薄膜（例えば、クロム膜など）からなる固定電極４３ａが形成され、受圧部４２の他端部におけるシリコン窒化膜４７との対向面とは反対側に金属薄膜（例えば、クロム膜など）からなる可動電極４３ｂが形成されている。なお、フレーム４１の他表面にはシリコン窒化膜４８が形成されている。また、受圧部４２は、上記各シリコン窒化膜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ている。 In the present embodiment, a capacitive microphone as shown in FIG. 6 is employed as the wave receiving element 21a. The capacitance type microphone having the configuration shown in FIG. 6 is formed by using a micromachining technique, and is a rectangular frame-shaped frame 41 formed by providing a window hole 41a penetrating in a thickness direction in a silicon substrate. And a cantilever-type pressure receiving portion 42 disposed on one surface side of the frame 41 so as to straddle two opposing sides of the frame 41. Here, a thermal oxide film 45, a silicon oxide film 46 covering the thermal oxide film 45, and a silicon nitride film 47 covering the silicon oxide film 46 are formed on one surface side of the frame 41, and one end portion of the pressure receiving portion 42. Is supported by the frame 41 through the silicon nitride film 47, and the other end faces the silicon nitride film 47 in the thickness direction of the silicon substrate. In addition, a fixed electrode 43 a made of a metal thin film (for example, a chromium film) is formed on the surface of the silicon nitride film 47 facing the other end of the pressure receiving portion 42, and the silicon nitride film 47 at the other end of the pressure receiving portion 42 A movable electrode 43b made of a metal thin film (for example, a chromium film) is formed on the opposite side of the opposite surface. A silicon nitride film 48 is formed on the other surface of the frame 41. The pressure receiving portion 42 is constituted by a silicon nitride film formed in a separate process from the silicon nitride films 47 and 48 described above.

図６に示した構成の静電容量式のマイクロホンからなる受波素子２１ａでは、固定電極４３ａと可動電極４３ｂとを電極とするコンデンサが形成されるから、受圧部４２が音波の圧力を受けることにより固定電極４３ａと可動電極４３ｂとの間の距離が変化し、固定電極４３ａと可動電極４３ｂとの間の静電容量が変化する。したがって、固定電極４３ａおよび可動電極４３ｂに設けたパッド（図示せず）間に直流バイアス電圧を印加しておけば、パッドの間には超音波の音圧に応じて微小な電圧変化が生じるから、超音波の音圧を電気信号に変換することができる。 In the wave receiving element 21a composed of a capacitance type microphone having the configuration shown in FIG. 6, a capacitor having the fixed electrode 43a and the movable electrode 43b as electrodes is formed, so that the pressure receiving portion 42 receives the pressure of the sound wave. As a result, the distance between the fixed electrode 43a and the movable electrode 43b changes, and the capacitance between the fixed electrode 43a and the movable electrode 43b changes. Therefore, if a DC bias voltage is applied between pads (not shown) provided on the fixed electrode 43a and the movable electrode 43b, a minute voltage change occurs between the pads in accordance with the sound pressure of the ultrasonic waves. The sound pressure of ultrasonic waves can be converted into an electric signal.

なお、受波素子２１ａとして用いる静電容量式のマイクロホンの構造は図６の構造に特に限定するものではなく、例えば、シリコン基板などをマイクロマシニング技術などにより加工して形成され、超音波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に、超音波を受け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が介在し、背板部に複数の排気孔が貫設された構造を有するものでもよい。このような静電容量式のマイクロホンでは、ダイヤフラム部が超音波を受けて変形してダイヤフラム部と背板部との距離が変化することにより、可動電極と固定電極との間の静電容量が変化する。 Note that the structure of the capacitance type microphone used as the wave receiving element 21a is not particularly limited to the structure shown in FIG. 6. For example, the structure is formed by processing a silicon substrate or the like by a micromachining technique and receives ultrasonic waves. Between the movable electrode made of the diaphragm and the fixed electrode made of the back plate facing the diaphragm, an insulating film that defines the gap length between the diaphragm and the back plate in a state where no ultrasonic waves are received. It may have a structure in which a plurality of exhaust holes are provided in the back plate portion. In such a capacitance type microphone, the diaphragm portion receives the ultrasonic wave and is deformed to change the distance between the diaphragm portion and the back plate portion, so that the capacitance between the movable electrode and the fixed electrode is increased. Change.

ところで、図６に示した静電容量式のマイクロホンからなる受波素子２１ａの共振特性のＱ値は３〜４程度であり、圧電素子に比べてＱ値が十分に小さく、従来のように送波素子および受波素子に圧電素子を用いている場合に比べて、超音波送波部１１から送波される超音波における残響成分に起因した不感帯を短くすることができるとともに、受波素子２１ａで超音波を受波したときに発生する受波信号における残響時間を短くできて受波素子２１ａから出力される受波信号における残響成分に起因した不感帯を短くすることができるので、角度分解能を改善することができる。 By the way, the Q value of the resonance characteristics of the receiving element 21a made of the capacitive microphone shown in FIG. 6 is about 3 to 4, which is sufficiently smaller than that of the piezoelectric element. Compared to the case where a piezoelectric element is used for the wave element and the wave receiving element, the dead zone due to the reverberation component in the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmission unit 11 can be shortened, and the wave receiving element 21a. Since the reverberation time in the received signal generated when the ultrasonic wave is received at can be shortened and the dead zone caused by the reverberant component in the received signal output from the receiving element 21a can be shortened, the angular resolution can be reduced. Can be improved.

トリガ信号受信部２３は、トリガ信号発信部１３から送信するトリガ信号として光を採用する場合には、例えば、フォトダイオードを用いればよく、トリガ信号として電波を採用する場合には、例えば、電波受信アンテナを用いればよい。要するに、トリガ信号受信部２３は、トリガ信号を受信してトリガ信号を電気信号（トリガ受信信号）に変換して出力できるものであればよい。 The trigger signal receiving unit 23 may use, for example, a photodiode when light is used as the trigger signal transmitted from the trigger signal transmitting unit 13. When the radio signal is used as the trigger signal, the trigger signal receiving unit 23, for example, receives radio waves. An antenna may be used. In short, the trigger signal receiving unit 23 only needs to receive the trigger signal, convert the trigger signal into an electrical signal (trigger reception signal), and output the electrical signal.

識別情報信号受信部２５は、識別情報信号発信部１５から送信する識別情報信号として光を採用する場合には、例えば、フォトダイオードを用いればよく、識別情報信号として電波を採用する場合には、例えば、電波受信アンテナを用いればよく、識別情報信号として音波を採用する場合には、例えば、静電容量式の受波素子を用いればよい。要するに、識別情報信号受信部２５は、識別情報信号を受信して識別情報信号を電気信号からなる識別情報に変換して出力できるものであればよい。 When the identification information signal receiving unit 25 employs light as the identification information signal transmitted from the identification information signal transmission unit 15, for example, a photodiode may be used, and when the radio wave is employed as the identification information signal, For example, a radio wave receiving antenna may be used, and when a sound wave is adopted as the identification information signal, for example, a capacitive receiving element may be used. In short, the identification information signal receiving unit 25 only needs to be able to receive the identification information signal, convert the identification information signal into identification information including an electric signal, and output the identification information signal.

位置演算部２２は、超音波受波部２１の各受波素子２１ａで音波を受波した時刻（以下、受波時刻と称す）の時間差と各受波素子２１ａの配置位置とに基づいて超音波の到来方向、すなわち、送信装置１の存在する方位を求める。ここにおいて、超音波の到来方向は、図３に示す直交座標におけるｘｚ平面とｙｚ平面との各角度として求められる。以下では、ｘｚ平面内での角度をθｘ、ｙｚ平面内での角度をθｙと記述する。つまり、超音波の到来方向は（θｘ，θｙ）の対で表される。 The position calculation unit 22 is supersonic based on the time difference between the time when the sound wave is received by each wave receiving element 21a of the ultrasonic wave receiving part 21 (hereinafter referred to as wave receiving time) and the arrangement position of each wave receiving element 21a. The arrival direction of the sound wave, that is, the direction in which the transmission device 1 exists is obtained. Here, the arrival direction of the ultrasonic wave is obtained as each angle between the xz plane and the yz plane in the orthogonal coordinates shown in FIG. Hereinafter, the angle in the xz plane is described as θx, and the angle in the yz plane is described as θy. That is, the arrival direction of the ultrasonic wave is represented by a pair of (θx, θy).

以下、位置演算部２２において超音波の到来方向（θｘ，θｙ）を求める処理について説明するが、説明を簡単にするために、超音波受波部２１の受波素子２１ａが図７に示すように同一平面上において１次元的に等間隔で配列されているものとする（実際には上述のように２次元的に配列されている）。受波素子２１ａが配列された面に対する超音波の波面の角度がθ_０である場合を想定すると、超音波の到来方向（すなわち、超音波受波部２１に対して超音波送波部１１の存在する方位角）はθ_０になる。ここにおいて、超音波の速度をｃ、超音波の波面が隣り合う受波素子２１ａのうちの一方の受波素子２１ａに到達する時刻における超音波の波面と他方の受波素子２１ａの中心との間の距離（遅延距離）をｄ_０、隣り合う受波素子２１ａの中心間距離をＬとすれば、超音波の波面が隣り合う受波素子２１ａ間に到達する時間差Δｔ_０（図８参照）は、Δｔ_０＝ｄ_０／ｃ＝Ｌ・ｓｉｎθ_０／ｃになる。したがって、θ_０＝ｓｉｎ^-1（Δｔ_０・ｃ／Ｌ）となるから、時間差Δｔ_０を求めれば、超音波の到来方向θ_０を求めることができる。 Hereinafter, a process for obtaining the arrival direction (θx, θy) of the ultrasonic wave in the position calculation unit 22 will be described. However, in order to simplify the description, the wave receiving element 21a of the ultrasonic wave receiving unit 21 is as illustrated in FIG. Are arranged one-dimensionally at equal intervals on the same plane (actually two-dimensionally arranged as described above). Assuming that the angle of the wavefront of the ultrasonic wave with respect to the surface on which the wave receiving elements 21 a are arranged is θ ₀ , the direction of arrival of the ultrasonic wave (that is, the ultrasonic wave transmission unit 11 with respect to the ultrasonic wave reception unit 21). The existing azimuth angle is θ ₀ . Here, the ultrasonic velocity is c, and the ultrasonic wavefront at the time when the ultrasonic wavefront reaches one of the adjacent receiving elements 21a and the center of the other receiving element 21a. If the distance (delay distance) between them is d ₀ , and the distance between the centers of the adjacent wave receiving elements 21 a is L, the time difference Δt _{0 when the} ultrasonic wavefront reaches between the adjacent wave receiving elements 21 a (see FIG. 8). Is Δt ₀ = d ₀ / c = L · sin θ ₀ / c. Accordingly, since θ ₀ = sin ⁻¹ (Δt ₀ · c / L), the ultrasonic arrival direction θ ₀ can be obtained by obtaining the time difference Δt ₀ .

図８（ａ）〜（ｃ）は上述の超音波送波部１１から略１周期の超音波（図５（ａ）参照）を送波したときの図７の各受波素子２１ａそれぞれの受波信号を示しており、図８（ａ）が図７の一番上の受波素子２１ａの受波信号、図８（ｂ）が図７の真ん中の受波素子２１ａの受波信号、図８（ｃ）が図７の一番下の受波素子２１ａの受波信号を示している。ここにおいて、位置演算部２２は、超音波の到来方向を求める機能を有する信号処理部２２ｃを備えている。信号処理部２２ｃは、超音波受波部２１の各受波素子２１ａから出力された電気信号である受波信号をそれぞれ各受波素子２１ａの配列パターンに応じた遅延時間で遅延させた受波信号を組にして出力する遅延手段と、遅延手段により遅延された受波信号の組を加算する加算器と、加算器の出力波形のピーク値と適宜の閾値との大小関係を比較し閾値を超えるピーク値が得られたときに遅延手段で設定されている遅延時間に対応する方向を超音波の到来方向と判断する判断手段とを備えているので、超音波受波部２１に対する超音波の到来方向を求めることができる。ここで、位置演算部２２は、上述の信号処理部２２ｃの他に、超音波受波部２１の各受波素子２１ａから出力されるアナログの受波信号をディジタルの受波信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換部２２ａと、トリガ信号受信部２３からのトリガ受信信号が入力された時点から所定の受波期間だけＡ／Ｄ変換部２２ａの出力が格納されるデータ格納部２２ｂとを備えており、上述の信号処理部２２ｃは、データ格納部２２ｂにトリガ受信信号が入力されたときに受波期間を設定し、受波期間にのみＡ／Ｄ変換部２２ａを作動させ、受波期間にデータ格納部２２ｂに格納された受波信号のデータに基づいて超音波の到来方向を求める。 FIGS. 8A to 8C show the reception of each of the receiving elements 21a in FIG. 7 when the ultrasonic wave transmission unit 11 transmits ultrasonic waves of approximately one cycle (see FIG. 5A). 8A shows a wave signal, FIG. 8A shows the received signal of the top receiving element 21a in FIG. 7, FIG. 8B shows the received signal of the middle receiving element 21a in FIG. 8 (c) shows a received signal of the lowermost receiving element 21a in FIG. Here, the position calculation unit 22 includes a signal processing unit 22c having a function of obtaining the arrival direction of the ultrasonic waves. The signal processing unit 22c receives the received signals obtained by delaying the received signals, which are electrical signals output from the receiving elements 21a of the ultrasonic receiving unit 21, by delay times corresponding to the arrangement patterns of the receiving elements 21a. The delay means for outputting a set of signals, the adder for adding the set of received signals delayed by the delay means, and comparing the magnitude relationship between the peak value of the output waveform of the adder and an appropriate threshold value, Since there is a judgment means for judging the direction corresponding to the delay time set by the delay means as the arrival direction of the ultrasonic wave when a peak value exceeding it is obtained, the ultrasonic wave for the ultrasonic wave receiving section 21 is provided. The direction of arrival can be obtained. Here, in addition to the signal processing unit 22c described above, the position calculation unit 22 converts an analog reception signal output from each reception element 21a of the ultrasonic reception unit 21 into a digital reception signal. An output A / D converter 22a and a data storage unit 22b in which the output of the A / D converter 22a is stored for a predetermined reception period from when the trigger reception signal from the trigger signal receiver 23 is input. The signal processing unit 22c described above sets a reception period when a trigger reception signal is input to the data storage unit 22b, operates the A / D conversion unit 22a only during the reception period, and receives the wave. Based on the received signal data stored in the data storage unit 22b during the period, the arrival direction of the ultrasonic wave is obtained.

ところで、本実施形態では、超音波送波部１１として上述の熱励起式の超音波発生素子１１ａを用いているので、図９に示すように、超音波受波部２１の各受波素子２１ａへ２つの到来方向θ_１，θ_２から超音波が到来する場合、到来方向θ_１から到来する超音波の方が到来方向θ_２の方向から到来する超音波に比べて先に到達するとすれば、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように各受波素子２１ａそれぞれから出力される２つの受波信号が重なりにくく、超音波の到来方向θ_１，θ_２を求めることができる。ここで、図１０は、（ａ）が図９の一番上の受波素子２１ａの２つの受波信号、（ｂ）が図９の真ん中の受波素子２１ａの２つの受波信号、（ｃ）が図９の一番下の受波素子２１ａの２つの受波信号を示しており、（ａ）〜（ｃ）それぞれにおける左側の受波信号が到来方向θ_１から到来した超音波に対応し、右側の受波信号が到来方向θ_２から到来した超音波に対応している。なお、到来方向θ_１からの超音波の波面が隣り合う受波素子２１ａのうちの一方の受波素子２１ａに到達する時刻における超音波の波面と他方の受波素子２１ａの中心との間の距離（遅延距離）をｄ_１（図９参照）とすれば、超音波の波面が隣り合う受波素子２１ａ間に到達する時間差Δｔ_１（図１０参照）は、Δｔ_１＝ｄ_１／ｃ＝Ｌ・ｓｉｎθ_１／ｃとなるから、θ_１＝ｓｉｎ^-1（Δｔ_１・ｃ／Ｌ）となり、時間差Δｔ_１を求めれば、超音波の到来方向θ_１を求めることができる。同様に、到来方向θ_２からの超音波の波面が隣り合う受波素子２１ａのうちの一方の受波素子２１ａに到達する時刻における超音波の波面と他方の受波素子２１ａの中心との間の距離（遅延距離）をｄ_２（図９参照）とすれば、超音波の波面が隣り合う受波素子２１ａ間に到達する時間差Δｔ_２（図１０参照）は、Δｔ_２＝ｄ_２／ｃ＝Ｌ・ｓｉｎθ_２／ｃとなるから、θ_２＝ｓｉｎ^-1（Δｔ_２・ｃ／Ｌ）となり、時間差Δｔ_２を求めれば、超音波の到来方向θ_２を求めることができる。 By the way, in this embodiment, since the above-mentioned thermal excitation type ultrasonic wave generation element 11a is used as the ultrasonic wave transmission part 11, each reception element 21a of the ultrasonic wave reception part 21 as shown in FIG. If the ultrasonic waves arrive from the two arrival directions θ ₁ and θ ₂ , it is assumed that the ultrasonic waves arriving from the arrival direction θ ₁ reach earlier than the ultrasonic waves arriving from the direction of the arrival direction θ _2. As shown in FIGS. 10A to 10C, the two received signals output from each of the receiving elements 21a are unlikely to overlap, and the arrival directions θ ₁ and θ ₂ of the ultrasonic waves can be obtained. Here, FIG. 10A shows two received signals of the top receiving element 21a of FIG. 9, FIG. 10B shows two received signals of the middle receiving element 21a of FIG. c) is shows the two received signals of wave receiving element 21a at the bottom of FIG. 9, the ultrasonic waves left received signal arrives from the direction of arrival theta ₁ in each (a) ~ (c) corresponding corresponds to ultrasonic waves right received signal arrives from the direction of arrival theta _2. Incidentally, from the arrival direction theta ₁ between the center of one ultrasonic wave in the time to reach the wave receiving element 21a of the wavefront and the other wave receiving element 21a of the wave receiving devices 21a ultrasonic wavefront adjacent If the distance (delay distance) is d ₁ (see FIG. 9), the time difference Δt ₁ (see FIG. 10) at which the wavefront of the ultrasonic wave reaches between adjacent receiving elements 21a is Δt ₁ = d ₁ / c = Since L · sin θ ₁ / c, θ ₁ = sin ⁻¹ (Δt ₁ · c / L), and if the time difference Δt ₁ is obtained, the arrival direction θ _{1 of the} ultrasonic wave can be obtained. Similarly, between the center of one ultrasonic wave in the time to reach the wave receiving element 21a of the wavefront and the other wave receiving element 21a of the wave receiving devices 21a ultrasonic wavefront from the arrival direction theta ₂ is adjacent If the distance (delay distance) is d ₂ (see FIG. 9), the time difference Δt ₂ (see FIG. 10) at which the ultrasonic wavefront reaches between the adjacent receiving elements 21a is Δt ₂ = d ₂ / c = L · sin θ ₂ / c, so θ ₂ = sin ⁻¹ (Δt ₂ · c / L), and if the time difference Δt ₂ is obtained, the arrival direction θ _{2 of the} ultrasonic wave can be obtained.

図７、図９の例では説明を簡単にするために受波素子２１ａを一直線上に配列した例で説明したが、実際には一平面上においてｘ方向とｙ方向とにそれぞれ複数個の受波素子２１ａを配列してあるので、ｘｚ平面内での到来方向θｘと、ｙｚ平面内での到来方向θｙとを同時に求めることができる。つまり、超音波の到来方向を（θｘ，θｙ）の組み合わせで求めることができる。 In the examples of FIGS. 7 and 9, the wave receiving elements 21a are arranged on a straight line in order to simplify the explanation. However, in reality, a plurality of receiving elements are arranged in the x direction and the y direction on one plane. Since the wave elements 21a are arranged, the arrival direction θx in the xz plane and the arrival direction θy in the yz plane can be obtained simultaneously. That is, the arrival direction of the ultrasonic wave can be obtained by a combination of (θx, θy).

また、位置演算部２２の信号処理部２２ｃは、トリガ信号受信部２３によりトリガ信号を受信した時刻と受波素子２１ａにより超音波を受波した時刻との関係から受信装置２と送信装置１との距離（実質的には、受信装置２の超音波受波部２１と送信装置１の超音波送波部１１との距離）を求める距離演算手段を備えている。ここにおいて、上述のようにトリガ信号として光もしくは電波のように超音波に比べて十分に高速な信号を採用していることにより、送信装置１から受信装置２までのトリガ信号の到達時間は送信装置１から受信装置２までの超音波の到達時間に比べて十分に短く（無視できる程度に短く）、トリガ信号の到達時間をゼロとみなすことができるので、距離演算手段では、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すようにデータ格納部２２ｂを介してトリガ受信信号ＳＴを受信した時刻と当該トリガ受信信号ＳＴの受信後に最初に受波素子２１ａからの受波信号ＳＰを受信した時刻との時間差Ｔと、超音波の速度とによって受信装置２と送信装置１との距離を求めるようにしてある。なお、信号処理部２２ｃの距離演算手段は、当該信号処理部２２ｃを構成する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。 Further, the signal processing unit 22c of the position calculation unit 22 receives the trigger signal from the trigger signal receiving unit 23 and the time at which the ultrasonic wave is received by the wave receiving element 21a. Distance calculating means (substantially, the distance between the ultrasonic wave receiving unit 21 of the receiving device 2 and the ultrasonic wave transmitting unit 11 of the transmitting device 1) is provided. Here, as described above, the trigger signal arrival time from the transmission device 1 to the reception device 2 is transmitted by adopting a sufficiently high speed signal as compared with the ultrasonic wave such as light or radio wave as the trigger signal as described above. Since the arrival time of the trigger signal can be regarded as zero because the arrival time of the ultrasonic wave from the device 1 to the reception device 2 is sufficiently short (so short as to be negligible), the distance calculation means can perform the operation shown in FIG. ) To (c), the time when the trigger reception signal ST is received via the data storage unit 22b, and the time when the reception signal SP from the reception element 21a is first received after the reception of the trigger reception signal ST. The distance between the receiving device 2 and the transmitting device 1 is obtained from the time difference T and the ultrasonic velocity. The distance calculation means of the signal processing unit 22c is realized by mounting an appropriate program on the microcomputer that constitutes the signal processing unit 22c.

なお、データ格納部２２ｂには、〔受波素子２１ａの個数〕×〔各受波素子２１ａからの受波信号のデータ数〕の数だけデータが格納されることになるので、例えば、受波素子２１ａの個数を８個、受波期間を３０ｍｓ、Ａ／Ｄ変換部２２ａのサンプリング周期を１μｓとした場合には、１データを１ワードとして２４０ｋワードの容量が必要となるから、２５６ｋワードのＳＲＡＭなどを使用すればよい。 The data storage unit 22b stores data as many as [number of receiving elements 21a] × [number of received signal data from each receiving element 21a]. If the number of the elements 21a is 8, the receiving period is 30 ms, and the sampling period of the A / D converter 22a is 1 μs, a capacity of 240 kwords is required with one data as one word, and 256 kwords An SRAM or the like may be used.

ところで、本実施形態では、上述のように、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの受信装置２の座標位置を求める必要があり、そのため、移動体Ａをグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇの座標位置が既知である基準位置に位置させる。 By the way, in the present embodiment, as described above, it is necessary to obtain the coordinate position of the receiving device 2 in the global coordinates X _G -Y _G. Therefore, the coordinate position of the global coordinates X _G -Y _G is determined for the moving object A. Position it at a known reference position.

いま、図１２に示すように床面１００の上でグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇの座標位置が既知である基準位置Ｐｓを設定し、基準位置Ｐｓに移動体Ａを位置させた場合を想定する。ここで、移動体Ａに対する送信装置１の位置は変化しないから、移動体Ａの位置は送信装置１の位置を表しているものとみなして説明する。基準位置Ｐｓのグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける座標位置を（Ｘ_Ｇ１１，Ｙ_Ｇ１１）とする。グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置を求めるには、まず、位置演算部２２を受信装置２の位置を求めるキャリブレーションモードに設定した状態で、移動体Ａを基準位置Ｐｓに位置させる。 Now, as shown in FIG. 12, it is assumed that the reference position Ps where the coordinate position of the global coordinates X _G -Y _G is known is set on the floor surface 100 and the moving object A is positioned at the reference position Ps. . Here, since the position of the transmitting apparatus 1 with respect to the moving body A does not change, the position of the moving body A will be described assuming that it represents the position of the transmitting apparatus 1. Let the coordinate position of the reference position Ps in the global coordinates X _G -Y _{G be} (X _G11 , Y _G11 ). In order to obtain the coordinate position of the receiving device 2 in the global coordinates X _G -Y _G , first, the mobile object A is set to the reference position Ps in a state where the position calculation unit 22 is set to a calibration mode for obtaining the position of the receiving device 2. Position.

受信装置２の位置演算部２２では、ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける送信装置１の座標位置を求めることができるから、この座標位置を（Ｘ_Ｌ１１，Ｙ_Ｌ１１）とする。ここで、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇとローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌとの座標軸の向きが一致するという制約条件を設定すれば、基準位置Ｐｓについて、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける座標位置（Ｘ_Ｇ１１，Ｙ_Ｇ１１）とローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける座標位置（Ｘ_Ｌ１１，Ｙ_Ｌ１１）との差が、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）になる。すなわち、Ｘ_Ｒ＝Ｘ_Ｇ１１−Ｘ_Ｌ１１、Ｙ_Ｒ＝Ｙ_Ｇ１１−Ｙ_Ｌ１１として受信装置２の座標位置を求めることができる。 Since the position calculation unit 22 of the receiving apparatus 2 can obtain the coordinate position of the transmitting apparatus 1 in the local coordinates X _L -Y _L , this coordinate position is assumed to be (X _L11 , Y _L11 ). Here, if the constraint condition that the orientation of the coordinate axes of the global coordinates X _G -Y _G and the local coordinates X _L -Y _L match is set, the coordinate position (in the global coordinates X _G -Y _G) ( X _G11 , Y _G11 ) and the coordinate position (X _L11 , Y _L11 ) in the local coordinates X _L -Y _L are the coordinate position (X _R , Y _R ) of the receiver 2 in the global coordinates X _G -Y _G. become. That _is, it is possible to determine the coordinate position of the receiving apparatus 2 as _{_{_{_{X R = X G11 -X L11,}}}} Y R = Y G11 -Y L11.

グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの受信装置２の座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）は座標変換処理部２２ｄに格納され、信号処理部２２ｃでの以後の処理に用いられる。また、座標変換処理部２２ｄには、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける基準位置Ｐｓの座標位置（Ｘ_Ｇ１１，Ｙ_Ｇ１１）も格納されている。ここで、座標変換処理部２２ｄに格納されたデータの変更頻度は少なくから、座標変換処理部２２ｄにはＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリを用いるのが望ましい。座標位置（Ｘ_Ｇ１１，Ｙ_Ｇ１１）は、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける基準位置Ｐｓを実装した結果に基づいて設定される。すなわち、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの送信装置１の座標位置を求める運転モードでは、座標変換処理部２２ｄに格納された受信装置２の座標位置を用いることで、送信装置１の座標位置を算出するのである。なお、基準位置Ｐｓの計測は床面１００の上で行うから作業は容易である。 The coordinate position (X _R , Y _R ) of the receiving device 2 at the global coordinates X _G -Y _G is stored in the coordinate conversion processing unit 22d and used for subsequent processing in the signal processing unit 22c. The coordinate conversion processing unit 22d also stores the coordinate position (X _G11 , Y _G11 ) of the reference position Ps in the global coordinates X _G -Y _G. Here, since the frequency of changing the data stored in the coordinate conversion processing unit 22d is small, it is desirable to use a nonvolatile memory such as an EEPROM for the coordinate conversion processing unit 22d. The coordinate position (X _G11 , Y _G11 ) is set based on the result of mounting the reference position Ps in the global coordinates X _G -Y _G. That is, in the operation mode for obtaining the coordinate position of the transmission device 1 in the global coordinates X _G -Y _G , the coordinate position of the transmission device 1 is obtained by using the coordinate position of the reception device 2 stored in the coordinate conversion processing unit 22d. It is calculated. Since the measurement of the reference position Ps is performed on the floor surface 100, the operation is easy.

ところで、上述の説明では、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇの座標軸とローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌの座標軸との向きが一致しているという制約条件を設定したが、このような制約条件を成立させるには、受信装置２の取付方向がグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇの座標軸に対して一定の関係になるように施工しなければならない。したがって、受信装置２の設置施工時に座標位置については考慮しなくてもよいから設置施工が容易になるものの、依然としてグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇの座標軸との関係については考慮しなければならない（グローバル座標の座標軸に沿ったラインが天井面２００に設けられている場合もあるから、その場合には設置施工は比較的容易である）。 By the way, in the above description, the constraint condition that the direction of the coordinate axis of the global coordinate X _G -Y _{G and} the coordinate axis of the local coordinate X _L -Y _L coincide is set, but such a constraint condition is satisfied. In this case, it is necessary to construct the receiving device 2 so that the mounting direction of the receiving device 2 is in a fixed relationship with respect to the coordinate axes of the global coordinates X _G -Y _G. Therefore, although it is not necessary to consider the coordinate position at the time of installation of the receiving device 2, the installation is easy, but the relationship with the coordinate axes of the global coordinates X _G -Y _G must still be considered (global Since a line along the coordinate axis of the coordinates may be provided on the ceiling surface 200, the installation work is relatively easy in that case).

そこで、以下では受信装置２の取付方向についても制約を設けずに設置施工が可能になる技術を説明する。上述の動作ではグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置を求めるだけであり、座標軸の回転角を考慮しないから、未知数は２であって、上述したように１つの基準位置Ｐｓについて２式を設定すれば未知数を求めることができる。一方、座標軸の回転角を考慮する場合にはグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇの座標軸に対するローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌの座標軸の回転角θ_Ｒを求めなければならないから、未知数が３つ（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，θ_Ｒ）になる。つまり、１つの基準位置Ｐｓから得られる２式のみでは未知数を求めることができない。そこで、基準位置を２つ設定する。 Therefore, hereinafter, a technique that enables installation without restricting the mounting direction of the receiving device 2 will be described. In the above-described operation, only the coordinate position of the receiving device 2 in the global coordinates X _G -Y _G is obtained, and the rotation angle of the coordinate axis is not considered. Therefore, the unknown is 2, and as described above, one reference position Ps is obtained. If two equations are set, the unknown can be obtained. On the other hand, when considering the rotation angle of the coordinate axis, the rotation angle θ _R of the coordinate axis of the local coordinate X _L -Y _L with respect to the coordinate axis of the global coordinate X _G -Y _G must be obtained, so there are three unknowns (X _R , Y _R , θ _R ). In other words, the unknown cannot be obtained by only two formulas obtained from one reference position Ps. Therefore, two reference positions are set.

いま、図１３に示すように、２つの基準位置Ｐｓ１，Ｐｓ２（Ｐｓ２は図示せず）のうちの一方の基準位置Ｐｓ１について、受信装置２ではグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける座標位置（Ｘ_Ｇ１１，Ｙ_Ｇ１１）が既知であり、ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける座標位置（Ｘ_Ｌ１１，Ｙ_Ｌ１１）が計測されているものとする。ここで、受信装置２に関する未知数（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，θ_Ｒ）とこれらの座標位置（Ｘ_Ｇ１１，Ｙ_Ｇ１１），（Ｘ_Ｌ１１，Ｙ_Ｌ１１）との関係は、下記数１のように表すことができる。 Now, as shown in FIG. 13, with respect to one reference position Ps1 of two reference positions Ps1 and Ps2 (Ps2 is not shown), the receiver 2 uses the coordinate position (X _G11 in the global coordinates X _G -Y _G) . , Y _G11 ) is known, and the coordinate position (X _L11 , Y _L11 ) in the local coordinates X _L -Y _L is measured. Here, the relationship between the unknowns (X _R , Y _R , θ _R ) related to the receiving device 2 and their coordinate positions (X _G11 , Y _G11 ), (X _L11 , Y _L11 ) is expressed as the following formula 1. be able to.

同様にして、基準位置Ｐｓ２についてもグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける座標位置（Ｘ_Ｇ１２，Ｙ_Ｇ１２）とローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける座標位置（Ｘ_Ｌ１２，Ｙ_Ｌ１２）との関係を下記数２のように表すことができる。 Similarly, for the reference position Ps2, the relationship between the coordinate position (X _G12 , Y _G12 ) in the global coordinates X _G -Y _G and the coordinate position (X _L12 , Y _L12 ) in the local coordinates X _L -Y _L is as follows. 2 can be expressed.

ここで、数１と数２とから（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）を消去すれば、θ_Ｒに関する下記数３が得られる。 Here, if (X _R , Y _R ) is eliminated from Equations 1 and 2, Equation 3 below regarding θ _R is obtained.

さらに、数３を数１、数２に適用すれば、（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）を求めることができる。 Furthermore, if Equation 3 is applied to Equation 1 and Equation 2, (X _R , Y _R ) can be obtained.

したがって、受信装置２の座標位置を求めるには、まず移動体Ａを基準位置Ｐｓ１に位置させてローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける座標位置（Ｘ_Ｌ１１，Ｙ_Ｌ１１）を求め、次に、移動体Ａを基準位置Ｐｓ２に位置させてローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける座標位置（Ｘ_Ｌ１２，Ｙ_Ｌ１２）を求めると、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の位置をローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける座標軸の回転角θ_Ｒを含めて求めることができる。 Accordingly, in order to obtain the coordinate position of the receiving device 2, first, the moving body A is positioned at the reference position Ps1, the coordinate position (X _L11 , Y _L11 ) in the local coordinates X _L -Y _L is obtained, and then the moving body When determining the coordinate position in the local coordinate _{_{_{_{X L -Y L (X L12,}}}} Y L12) by positioning the a to the reference position Ps2, global coordinates _X G -Y local coordinate the position of the receiving apparatus 2 in _G _X L -Y The rotation angle θ _R of the coordinate axis at _L can be obtained.

ところで、送信装置１には、超音波送波部１１から送波される超音波の指向性を調整する指向性調整部１８が設けられている。ここにおいて、指向性調整部１８は、超音波送波部１１にて発生させる超音波の波長を変えることにより超音波の指向性を調整する波長調整手段であって、超音波送波部１１を駆動するドライバ１２から上述の熱励起式の超音波発生素子１１ａからなる超音波送波部１１へ与える駆動電圧あるいは駆動電流の波形の周波数を変化させることにより、超音波の波長を変化させる。ここで、指向性調整部１８は、図示しない操作部の操作に応じて超音波送波部１１にて発生させる超音波の波長を適宜調整できるように構成されている。 By the way, the transmitter 1 is provided with a directivity adjusting unit 18 that adjusts the directivity of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitting unit 11. Here, the directivity adjusting unit 18 is a wavelength adjusting unit that adjusts the directivity of the ultrasonic wave by changing the wavelength of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave transmitting unit 11. The wavelength of the ultrasonic wave is changed by changing the frequency of the waveform of the drive voltage or drive current applied from the driver 12 to be driven to the ultrasonic wave transmission unit 11 comprising the above-described thermal excitation type ultrasonic wave generating element 11a. Here, the directivity adjusting unit 18 is configured to be able to appropriately adjust the wavelength of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave transmitting unit 11 in accordance with an operation of an operation unit (not shown).

ところで、超音波送波部１１の超音波送波面が正方形である場合、例えば、正弦波状の超音波の波長を６０ｋＨｚ、超音波送波面のサイズを３ｍｍ□とすると、超音波送波面に直交する中心線とのなす角度で規定した指向角θと指向角θが０°での音圧を１として規格化した指向性Ｄｓ（θ）とは図１４に示すような関係にあり、指向角θが大きくなるにつれて指向性Ｄｓ（θ）が徐々に小さくなるが、変曲点が存在する。ここで、指向角θと指向性Ｄｓ（θ）との関係は、超音波送波面の１辺の長さを２ａ、超音波の波長をλ、指向角をθとした場合、下記数４で表されることが知られている。 By the way, when the ultrasonic wave transmission surface of the ultrasonic wave transmission part 11 is square, for example, when the wavelength of the sine wave ultrasonic wave is 60 kHz and the size of the ultrasonic wave transmission surface is 3 mm □, it is orthogonal to the ultrasonic wave transmission surface. The directivity angle θ defined by the angle between the center line and the directivity Ds (θ) normalized with the sound pressure when the directivity angle θ is 0 ° as 1 has a relationship as shown in FIG. As the value increases, the directivity Ds (θ) gradually decreases, but there is an inflection point. Here, the relationship between the directivity angle θ and the directivity Ds (θ) is expressed by the following equation 4 where the length of one side of the ultrasonic transmission surface is 2a, the wavelength of the ultrasonic wave is λ, and the directivity angle is θ. It is known to be represented.

ここで、例えば、図１５に示すように移動体Ａの移動範囲がある程度決まっており、超音波受波部２１において、上記ｘｚ平面における視野角θｘｍ＝４０°、上記ｙｚ平面における視野角θｙｍ＝４０°となる視野Ｅを必要とする場合、超音波送波面を１辺が１０ｍｍの正方形とすると、上記数４を利用して算出されるλから、超音波の周波数を３４ｋＨｚに調整すればよい。 Here, for example, as shown in FIG. 15, the moving range of the moving body A is determined to some extent. In the ultrasonic wave receiving unit 21, the viewing angle θxm = 40 ° in the xz plane and the viewing angle θym in the yz plane = When a visual field E of 40 ° is required, assuming that the ultrasonic wave transmission surface is a square with a side of 10 mm, the frequency of the ultrasonic wave may be adjusted to 34 kHz from λ calculated using the above Equation 4. .

以上説明した本実施形態の位置検出システムでは、受信装置２が、超音波送波部１１から送波された超音波を受波するとともに受波した超音波を電気信号である受波信号に変換する複数個の受波素子２１ａが同一基板２１ｂ上に配列されたアレイセンサからなる超音波受波部２１を有し、位置演算部２２が、超音波受波部２１の各受波素子２１ａで超音波を受波した時刻の時間差と各受波素子２１ａの配置位置とに基づいて受信装置２に対して送信装置１の存在する方位を求めるとともに、受信装置２と送信装置１との距離を求め、受信装置２に対する送信装置１の相対位置を求めるように構成されているので、１個の受信装置２の出力に基づいて当該受信装置２に対する送信装置１の相対位置を求めることができるから、施工が容易になる。 In the position detection system of the present embodiment described above, the reception device 2 receives the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmission unit 11 and converts the received ultrasonic wave into a reception signal that is an electrical signal. A plurality of receiving elements 21 a having an ultrasonic receiving unit 21 composed of an array sensor arranged on the same substrate 21 b, and a position calculating unit 22 is provided for each receiving element 21 a of the ultrasonic receiving unit 21. Based on the time difference between the times when the ultrasonic waves are received and the arrangement positions of the respective receiving elements 21a, the azimuth in which the transmitting device 1 exists is obtained from the receiving device 2, and the distance between the receiving device 2 and the transmitting device 1 is determined. Since the relative position of the transmission device 1 with respect to the reception device 2 is obtained, the relative position of the transmission device 1 with respect to the reception device 2 can be obtained based on the output of one reception device 2. Easy to install

また、超音波送波部１１から送波される超音波の指向性を調整する指向性調整部１８を備えているので、移動体Ａの移動空間Ｄがある程度決まっているような場合に、移動体Ａの移動空間Ｄとは無関係で必要のない領域まで送信装置１から超音波が送波されたり、反射波の影響により位置検出の精度が低下してしまうのを抑制することができ、超音波の利用効率を高めることができるとともに、位置検出の精度を高めることが可能になる。 In addition, since the directivity adjusting unit 18 that adjusts the directivity of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmitting unit 11 is provided, the moving object D moves when the moving space D is determined to some extent. It is possible to prevent ultrasonic waves from being transmitted from the transmission device 1 to a region that is not necessary and unrelated to the movement space D of the body A, or to reduce the accuracy of position detection due to the influence of reflected waves. The use efficiency of sound waves can be increased and the accuracy of position detection can be increased.

なお、上記実施形態では、送信装置１にトリガ信号発信部１３を設けるとともに受信装置２にトリガ信号受信部２３を設けてあるが、トリガ信号発信部１３を受信装置２側に設けるとともにトリガ信号受信部２３を送信装置１側に設けて、制御部１７がトリガ信号受信部２３の出力に基づいて超音波送波部１１から超音波が送波されるようにドライバ１２を制御するようにし、位置演算部２２における信号処理部２２ｃが、トリガ信号発信部１３からトリガ信号が発信された時刻と受波素子２１ａにより超音波を受波した時刻との関係から送信装置１までの距離を求めるようにしてもよい。ここにおいて、制御部１７は、トリガ信号受信部２３から出力されたトリガ受信信号が入力されたときに直ちにドライバ１２を制御するようにしてもよいし、所定時間後にドライバ１２を制御するようにしてもよい。 In the above embodiment, the transmitter 1 is provided with the trigger signal transmitter 13 and the receiver 2 is provided with the trigger signal receiver 23. However, the trigger signal transmitter 13 is provided on the receiver 2 side and the trigger signal is received. The control unit 17 controls the driver 12 so that the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic wave transmission unit 11 based on the output of the trigger signal reception unit 23, by providing the unit 23 on the transmission device 1 side. The signal processing unit 22c in the calculation unit 22 obtains the distance to the transmission device 1 from the relationship between the time when the trigger signal is transmitted from the trigger signal transmission unit 13 and the time when the ultrasonic wave is received by the wave receiving element 21a. May be. Here, the control unit 17 may control the driver 12 immediately when the trigger reception signal output from the trigger signal reception unit 23 is input, or may control the driver 12 after a predetermined time. Also good.

（実施形態２）
本実施形態の位置検出システムの基本構成は実施形態１と略同じであって、超音波送波部１１が、図１６に示すように複数個の超音波発生素子１１ａが同一基板１１ｂ上で２次元アレイ状に配列されており、指向性調整部１８が、超音波送波部１１の超音波送波面の面積を変えることにより超音波の指向性を調整する面積調整手段により構成されている点が相違する。なお、超音波発生素子１１ａの中心間距離（配列ピッチ）Ｌ１は、実際に超音波を発生させる超音波発生素子１１ａの集合が１つの音源としてみなせる程度に短く設定することが望ましく、本実施形態では、５ｍｍに設定してある。他の構成は実施形態１と同じなので、図示および説明を省略する。 (Embodiment 2)
The basic configuration of the position detection system of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the ultrasonic transmission unit 11 includes two ultrasonic generation elements 11a on the same substrate 11b as shown in FIG. It is arranged in a three-dimensional array, and the directivity adjusting unit 18 is configured by area adjusting means that adjusts the directivity of ultrasonic waves by changing the area of the ultrasonic wave transmission surface of the ultrasonic wave transmitting unit 11. Is different. Note that the center-to-center distance (arrangement pitch) L1 of the ultrasonic wave generation elements 11a is desirably set to be short enough that a set of ultrasonic wave generation elements 11a that actually generate ultrasonic waves can be regarded as one sound source. Then, it is set to 5 mm. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.

ここで、超音波送波部１１は、図１６における上下方向をｙ方向、左右方向をｘ方向とすれば、ｙ方向に並んだ超音波発生素子１１ａのうち超音波を発生させる超音波発生素子１１ａの数をｙ方向に並んだ複数個の切替スイッチＳＷｙにより選択することができ、また、ｘ方向に並んだ超音波発生素子１１ａのうち超音波を発生させる超音波発生素子１１ａの数をｘ方向に並んだ複数個の選択スイッチＳＷｘにより選択することができるようになっており、指向性調整部１８を操作して各切替スイッチＳＷｙおよび各選択スイッチＳＷｘを適宜制御することにより、超音波送波部１１の超音波送波面の面積を変えることができる。なお、図１６には、全ての選択スイッチＳＷｘをオンし、全ての切替スイッチＳＷｙを図１６における一番下の超音波発生素子１１ａ以外の超音波発生素子１１ａに通電されないように切り替えた例を示してあり、超音波送波部１１の一対の入力端子１１ｃ，１１ｃへの通電に伴い超音波を発生する超音波発生素子１１ａに斜線を施してある。 Here, if the vertical direction in FIG. 16 is the y direction and the horizontal direction is the x direction, the ultrasonic transmission unit 11 generates an ultrasonic wave among the ultrasonic generation elements 11a arranged in the y direction. The number of the 11a can be selected by a plurality of changeover switches SWy arranged in the y direction, and the number of the ultrasonic generating elements 11a that generate ultrasonic waves among the ultrasonic generating elements 11a arranged in the x direction is x. A plurality of selection switches SWx arranged in the direction can be selected, and the directivity adjustment unit 18 is operated to appropriately control each changeover switch SWy and each selection switch SWx, thereby transmitting ultrasonic waves. The area of the ultrasonic wave transmission surface of the wave part 11 can be changed. FIG. 16 shows an example in which all the selection switches SWx are turned on and all the change-over switches SWy are switched so that the ultrasonic wave generating elements 11a other than the lowermost ultrasonic wave generating element 11a in FIG. The ultrasonic wave generation element 11a that generates an ultrasonic wave when energized to the pair of input terminals 11c and 11c of the ultrasonic wave transmission unit 11 is hatched.

ところで、実施形態１にて説明したように、超音波送波部１１の超音波送波面が１辺が２ａの正方形であるとすると、指向角θと指向性Ｄｓ（θ）との関係は上記数４で表される。ここにおいて、例えば、図１７に示すように移動体Ａの移動方向Ｂがある程度決まっており、超音波受波部２１において、上記ｘｚ平面における視野角θｘｍ＝４０°、上記ｙｚ平面における視野角θｙｍ＝８°となる視野Ｅを必要とする場合、超音波送波部１１はＤｓ（４０°）がＤｓ（０°）の５０％となるように超音波送波面の形状を設計すればよく、超音波の波長λを５．６７μｍ（つまり、超音波の周波数を６０ｋＨｚ）とすると、上記数４から、超音波送波面におけるｘ方向の長さを２６ｍｍ、ｙ方向の長さを５．６ｍｍとすればよいことが分かる。ここで、超音波送波面のサイズをあらかじめ大きく設計しておいて、上記数４により決まる超音波送波面のサイズに対応する開孔部を有するマスクを設けることも考えられるが、移動体Ａの移動空間Ｄに合わせてマスクを設計して製造する必要があるので、コストが高くなってしまう。 By the way, as explained in the first embodiment, when the ultrasonic wave transmission surface of the ultrasonic wave transmission unit 11 is a square having one side of 2a, the relationship between the directivity angle θ and the directivity Ds (θ) is as described above. It is expressed by Equation 4. Here, for example, as shown in FIG. 17, the moving direction B of the moving body A is determined to some extent. In the ultrasonic wave receiving unit 21, the viewing angle θxm = 40 ° in the xz plane and the viewing angle θym in the yz plane. When the visual field E of = 8 ° is required, the ultrasonic wave transmission unit 11 may design the shape of the ultrasonic wave transmission surface so that Ds (40 °) is 50% of Ds (0 °), Assuming that the wavelength λ of the ultrasonic wave is 5.67 μm (that is, the frequency of the ultrasonic wave is 60 kHz), the length in the x direction on the ultrasonic wave transmission surface is 26 mm and the length in the y direction is 5.6 mm from Equation 4 above. You can see that Here, it is conceivable that the size of the ultrasonic wave transmission surface is designed to be large in advance, and a mask having an aperture corresponding to the size of the ultrasonic wave transmission surface determined by Equation 4 is provided. Since it is necessary to design and manufacture a mask according to the moving space D, the cost increases.

これに対して、本実施形態では、指向性調整部１８がマイクロコンピュータなどにより構成されており、超音波受波部２１の視野角θｘｍ、θｙｍの値を入力することにより、上記数４を利用して矩形状の超音波送波面のうち上記ｘ方向およびｙ方向それぞれに沿った各辺の長さを求める演算を行い、当該演算により求めた超音波送波面の各辺の長さに応じて各切替スイッチＳＷｙおよび各選択スイッチＳＷｘの状態を制御するようになっている。 On the other hand, in this embodiment, the directivity adjusting unit 18 is configured by a microcomputer or the like, and the above formula 4 is used by inputting the values of the viewing angles θxm and θym of the ultrasonic wave receiving unit 21. Then, calculation is performed to obtain the length of each side along the x direction and y direction of the rectangular ultrasonic wave transmission surface, and the length of each side of the ultrasonic wave transmission surface obtained by the calculation is determined. The state of each changeover switch SWy and each selection switch SWx is controlled.

しかして、本実施形態の位置検出システムでは、超音波送波部１１が２次元アレイ状に配列された複数個の超音波発生素子１１ａを有しており、超音波を発生させる超音波発生素子１１ａの数を互いに直交するｘ方向、ｙ方向それぞれについて独立して調整することにより、超音波送波部１１の超音波送波面の面積を変えることができるので、汎用性が高くなり、低コスト化を図れる。 Therefore, in the position detection system according to the present embodiment, the ultrasonic wave transmission unit 11 includes a plurality of ultrasonic wave generation elements 11a arranged in a two-dimensional array, and generates an ultrasonic wave. x direction orthogonal to 11a number of other, by adjusting independently the y-direction, respectively, it is possible to change the area of the ultrasonic wave transmission surface of the ultrasonic wave transmitting unit 11, the versatility increases, low Cost can be reduced.

（実施形態３）
実施形態１においては送信装置１を移動体Ａに搭載し、受信装置２を天井面などの定位置に固定する例を示したが、本実施形態の位置検出システムでは、図１８に示すように、受信装置２がジャイロセンサ２９を備え、図１９に示すように、送信装置１を天井面２００の定位置に固定し、受信装置２を移動体Ａに搭載する点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。 (Embodiment 3)
In the first embodiment, the example in which the transmission device 1 is mounted on the moving body A and the reception device 2 is fixed at a fixed position such as a ceiling surface is shown. However, in the position detection system of the present embodiment, as shown in FIG. The receiving device 2 includes a gyro sensor 29, and as shown in FIG. 19, the transmitting device 1 is fixed at a fixed position on the ceiling surface 200, and the receiving device 2 is mounted on the moving body A. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.

本実施形態においても、受信装置２の超音波受波部２１の出力を用いて得られる送信装置１の位置は、受信装置２に対する送信装置１の相対位置であり、受信装置２に設定されたローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌの座標位置として求められる。ここに、本実施形態においても、床面１００から天井面２００までの高さは一定とみなしており、移動体Ａの移動空間Ｄにおいて受信装置２の高さ位置は変化しないから、ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌを床面１００の上の二次元座標として扱う。後述するように、受信装置２にはグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける送信装置１の座標位置が格納されており、超音波受波部２１の出力を用いてローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける送信装置１の座標位置を求めることにより、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置を求めることができるようにしてある。グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇも高さについては考慮せず、床面１００の上の二次元座標として扱う。 Also in this embodiment, the position of the transmission device 1 obtained by using the output of the ultrasonic wave reception unit 21 of the reception device 2 is a relative position of the transmission device 1 with respect to the reception device 2 and is set in the reception device 2. It is obtained as a coordinate position of local coordinates X _L -Y _L. Here, also in the present embodiment, the height from the floor surface 100 to the ceiling surface 200 is assumed to be constant, and the height position of the receiving device 2 does not change in the moving space D of the moving body A. _L− Y _L is treated as a two-dimensional coordinate on the floor surface 100. As will be described later, the receiving device 2 stores the coordinate position of the transmitting device 1 in the global coordinates X _G -Y _{G, and} the transmission in the local coordinates X _L -Y _L using the output of the ultrasonic wave receiving unit 21. by determining the coordinate position of the device 1, it is to be able to determine the coordinate position of the receiving apparatus 2 in the global coordinate X _G -Y _G. The global coordinates X _G -Y _G are also considered as two-dimensional coordinates on the floor surface 100 without considering the height.

本実施形態においても、受信装置２のキャリブレーションが必要であって、キャリブレーションの際には、位置演算部２２において、超音波受波部２１の出力を用いてローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌでの送信装置１の座標位置を求め、受信装置２がグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける既知の座標位置に位置するときに、両座標位置を用いてグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの送信装置１の座標位置を求める。また、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの送信装置１の座標位置を求めた後には、ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌでの送信装置１の座標位置を用いることにより、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの受信装置２の座標位置を求めることができる。 Also in the present embodiment, calibration of the receiving device 2 is necessary, and at the time of calibration, the position calculation unit 22 uses the output of the ultrasonic wave reception unit 21 to calculate the local coordinates X _L -Y _L. obtains the coordinate position of the transmitting device 1, when the receiving apparatus 2 is positioned at a known coordinate positions in the global coordinate X _G -Y _G, the transmitting device in the global coordinate X _G -Y _G using both coordinate positions 1 Find the coordinate position of. Further, after obtaining the coordinate position of the transmitting device 1 in the global coordinate _X G -Y _G, by using the coordinate position of the transmitting device 1 of the local coordinate _X L -Y _L, global coordinates _X G -Y _G The coordinate position of the receiving device 2 can be obtained.

つまり、受信装置２には、ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌでの送信装置１の座標位置を用いて、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける送信装置１の座標位置を求める動作モード（キャリブレーションモード）と、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置を求める動作モード（運転モード）とがある。 In other words, the receiving device 2 uses the coordinate position of the transmitting device 1 at the local coordinates X _L -Y _L to obtain the operation mode (calibration mode) for obtaining the coordinate position of the transmitting device 1 at the global coordinates X _G -Y _G. And an operation mode (operation mode) for obtaining the coordinate position of the receiving device 2 in the global coordinates X _G -Y _G.

メモリ２４には、位置演算部２２で求めたグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置と、当該座標位置に位置していたときの時刻（トリガ信号受信部２３でトリガ信号を受信した時刻）と、当該受信装置２の識別データとが対応付けられて格納される。メモリ２４に格納されたデータは制御部２７において必要に応じて読み出され、出力部２８を通して外部の管理装置などに出力される。出力部２８から取り出された検出結果は、別に設けた管理装置において利用され、本実施形態では、移動体Ａが移動した経路を追跡することにより動線を計測する。ここに、受信装置２は移動体Ａに搭載されているから、出力部２８から取り出された検出結果は無線により管理装置に伝送するのが望ましい。 In the memory 24, the coordinate position of the receiving device 2 in the global coordinates X _G -Y _G obtained by the position calculation unit 22 and the time when the position is at the coordinate position (the trigger signal is received by the trigger signal receiving unit 23). And the identification data of the receiving device 2 are stored in association with each other. The data stored in the memory 24 is read by the control unit 27 as necessary, and is output to an external management device or the like through the output unit 28. The detection result taken out from the output unit 28 is used in a management device provided separately, and in this embodiment, the flow line is measured by tracking the route traveled by the moving object A. Here, since the receiving device 2 is mounted on the moving object A, it is desirable to transmit the detection result extracted from the output unit 28 to the management device wirelessly.

本実施形態においても、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。ただし、上述したように本実施形態では床面１００の上の二次元座標での座標位置を求める。つまり、三次元位置に対して既知の高さ寸法を用いることにより床面１００の上での二次元座標を求めることができる。なお、この演算は信号処理部２２ｃにおいて行う。 Also in this embodiment, the relative distance of the transmission device 1 with respect to the reception device 2 can be known. 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. However, as described above, in the present embodiment, the coordinate position in two-dimensional coordinates on the floor surface 100 is obtained. That is, the two-dimensional coordinates on the floor surface 100 can be obtained by using a known height dimension for the three-dimensional position. This calculation is performed in the signal processing unit 22c.

以上説明したように、受信装置２では送信装置１からのトリガ信号を受信すると、超音波の到来方向および送信装置１までの距離を算出し、移動体Ａの床面１００の上の二次元座標（ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌ）での座標位置を求める。また、実施形態１と同様、トリガ信号を受信した時刻およびトリガ信号に対応する識別データをメモリ２４に格納する。 As described above, when the receiving device 2 receives the trigger signal from the transmitting device 1, it calculates the arrival direction of the ultrasonic wave and the distance to the transmitting device 1, and the two-dimensional coordinates on the floor 100 of the moving object A. The coordinate position at (local coordinates X _L -Y _L ) is obtained. As in the first embodiment, the time when the trigger signal is received and the identification data corresponding to the trigger signal are stored in the memory 24.

上述した処理によってローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌでの送信装置１の座標位置を求めることができる。すなわち、位置演算部２２のうちデータ格納部２２ｂ、信号処理部２２ｃによりローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌでの受信装置２の座標位置を求めることができる。一方、本実施形態では、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの送信装置１の座標位置を求める必要があり、そのため、移動体Ａをグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇの座標位置が既知である基準位置に位置させる。 The coordinate position of the transmission apparatus 1 at the local coordinates X _L -Y _L can be obtained by the processing described above. That is, the coordinate position of the receiving device 2 at the local coordinates X _L -Y _L can be obtained by the data storage unit 22 b and the signal processing unit 22 c in the position calculation unit 22. On the other hand, in this embodiment, it is necessary to obtain the coordinate position of the transmission apparatus 1 at the global coordinates X _G -Y _G , and therefore, the mobile object A is a reference position where the coordinate position of the global coordinates X _G -Y _G is known. To be located.

受信装置２の位置演算部２２では、ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける送信装置１の座標位置を求めることができるから、この座標位置を（Ｘ_Ｌ１，Ｙ_Ｌ１）とする。ここで、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇとローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌとの座標軸との向きが一致するという制約条件を設定すれば、図２０に示すように、送信装置１のグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）と、送信装置１のローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける座標位置（Ｘ_Ｌ１，Ｙ_Ｌ１）と、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）との間には、Ｘ_Ｇ１＝Ｘ_Ｒ＋Ｘ_Ｌ１、Ｙ_Ｇ１＝Ｙ_Ｒ＋Ｙ_Ｌ１の関係が成立する。つまり、受信装置２が座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）に位置するときに、送信装置１のローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける座標位置（Ｘ_Ｌ１，Ｙ_Ｌ１）を用いて、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける送信装置１の座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）を求めることができる。逆に、送信装置１についてグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）が既知であれば、ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける座標位置（Ｘ_Ｌ１，Ｙ_Ｌ１）を計測することにより、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）を求めることができる。 Since the position calculation unit 22 of the receiving apparatus 2 can obtain the coordinate position of the transmitting apparatus 1 in the local coordinates X _L -Y _L , this coordinate position is assumed to be (X _L1 , Y _L1 ). Here, if the constraint condition that the directions of the coordinate axes of the global coordinates X _G -Y _G and the local coordinates X _L -Y _L coincide with each other is set, as shown in FIG. 20, the global coordinates X _G of the transmission device 1 are set. The coordinate position (X _G1 , Y _G1 ) in −Y _G, the coordinate position (X _L1 , Y _L1 ) in the local coordinates X _L -Y _L of the transmission apparatus 1, and the reception apparatus 2 in the global coordinates X _G -Y _G The relationship of X _G1 = X _R + X _L1 and Y _G1 = Y _R + Y _L1 is established between the coordinate positions (X _R , Y _R ). That is, when the receiving device 2 is located at the coordinate position (X _R , Y _R ), the global coordinate X _G is used by using the coordinate position (X _L1 , Y _L1 ) in the local coordinates X _L -Y _L of the transmission device 1. The coordinate position (X _G1 , Y _G1 ) of the transmission device 1 at −Y _G can be obtained. Conversely, if the coordinate position (X _G1 , Y _G1 ) in the global coordinates X _G -Y _G is known for the transmission device 1, the coordinate position (X _L1 , Y _L1 ) in the local coordinates X _L -Y _L is measured. Thus, the coordinate position (X _R , Y _R ) of the receiving device 2 in the global coordinates X _G -Y _G can be obtained.

ここで、移動体Ａに対する受信装置２の位置は変化しないから、以下では移動体Ａの位置は受信装置２の位置を表しているものとみなして説明する。 Here, since the position of the receiving device 2 with respect to the moving object A does not change, the following description will be made assuming that the position of the moving object A represents the position of the receiving device 2.

グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）を求めるには、位置演算部２２をキャリブレーションモードとし、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける送信装置１の座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）を求める必要がある。つまり、床面１００の上でグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇの座標位置が既知である基準位置を設定し、位置演算部２２をキャリブレーションモードに設定した状態で、移動体Ａを基準位置に位置させる。基準位置に移動体Ａを位置させると、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）が既知であり、ローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける送信装置１の座標位置（Ｘ_Ｌ１，Ｙ_Ｌ１）を計測することができるから、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける送信装置１の座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）を求めることができる。 In order to obtain the coordinate position (X _R , Y _R ) of the receiving device 2 in the global coordinates X _G -Y _G , the position calculation unit 22 is set to the calibration mode, and the coordinate position of the transmitting device 1 in the global coordinates X _G -Y _G It is necessary to obtain (X _G1 , Y _G1 ). In other words, in a state in which the coordinate position of the global coordinates X _G -Y _G on the floor surface 100 to set the reference position is known, and sets the position calculation unit 22 in the calibration mode, located at the reference position moving object A Let When the moving body A is positioned at the reference position, the coordinate position (X _R , Y _R ) of the receiving device 2 in the global coordinates X _G -Y _G is known, and the coordinates of the transmitting device 1 in the local coordinates X _L -Y _L Since the position (X _L1 , Y _L1 ) can be measured, the coordinate position (X _G1 , Y _G1 ) of the transmission device 1 in the global coordinates X _G -Y _G can be obtained.

グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの送信装置１の座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）は座標変換処理部２２ｄに格納され、信号処理部２２ｃでの以後の処理に用いられる。また、座標変換処理部２２ｄには、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける基準位置の座標位置も格納されている。なお、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの基準位置の座標位置は実測により設定される。また、基準位置の計測は床面１００の上で行うから作業は容易である。 The coordinate position (X _G1 , Y _G1 ) of the transmission apparatus 1 in the global coordinates X _G -Y _G is stored in the coordinate conversion processing unit 22d and used for subsequent processing in the signal processing unit 22c. Further, the coordinate conversion processing unit 22d is also stored coordinate position of the reference position in the global coordinate X _G -Y _G. Note that the coordinate position of the reference position in the global coordinates X _G -Y _G is set by actual measurement. Further, since the measurement of the reference position is performed on the floor surface 100, the work is easy.

グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの送信装置１の座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）を求めた後には、位置演算部２２を動作モードとしてグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇでの受信装置２の座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）を求めることができる。動作モードでは、座標変換処理部２２ｄに格納された送信装置１の座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）を用いることで、受信装置２の座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）を算出する。 Coordinate position of the transmitting device 1 in the global coordinate _{_{_{_{X G -Y G (X G1,}}}} Y G1) after obtaining the the global coordinates _X G -Y receiving apparatus 2 coordinates at _G the position calculating unit 22 as the operation mode The position (X _R , Y _R ) can be determined. In the operation mode, the coordinate position (X _R , Y _R ) of the receiving device 2 is calculated by using the coordinate position (X _G1 , Y _G1 ) of the transmitting device 1 stored in the coordinate conversion processing unit 22d.

ところで、上述の説明では、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇとローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌとの座標軸との向きが一致しているという制約条件を設定したが、この制約条件があると移動体Ａの移動にも制約が生じる。そこで、上述の制約条件を取り除くために、本実施形態では、移動体Ａに搭載される受信装置２に、上記基板２１ｂに平行な面内における移動体Ａの向きを検出する向き検出手段としてのジャイロセンサ２９を設けている。ジャイロセンサ２９の出力はＡ／Ｄ変換器２２ｅを介して信号処理部２２ｃに入力される。 By the way, in the above description, the constraint condition that the directions of the coordinate axes of the global coordinates X _G -Y _G and the local coordinates X _L -Y _L coincide with each other is set. There are also restrictions on the movement of Therefore, in order to remove the above-described constraints, in the present embodiment, the receiving device 2 mounted on the moving body A is used as a direction detection unit that detects the direction of the moving body A in a plane parallel to the substrate 21b. A gyro sensor 29 is provided. The output of the gyro sensor 29 is input to the signal processing unit 22c via the A / D converter 22e.

上述の動作ではグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇに対するローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌの回転角、すなわち移動体Ａの向きを考慮していないから未知数は２であって、上述したように１個の基準位置について２式を設定すれば未知数を求めることができる。一方、座標軸の回転角を考慮する場合にはグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇの座標軸に対するローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌの座標軸の回転角θ_Ｒを求めなければならないから未知数が３個（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ，θ_Ｒ）になる。つまり、１個の基準位置から得られる２式のみでは未知数を求めることができない。そこで、回転角θ_Ｒを求めるためにジャイロセンサ２９を設けている。 In the above-described operation, the rotation angle of the local coordinates X _L -Y _L with respect to the global coordinates X _G -Y _G , that is, the direction of the moving object A is not taken into account, so the unknown is 2, and as described above, one reference If two formulas are set for the position, the unknown can be obtained. On the other hand, when the rotation angle of the coordinate axes is taken into account, the rotation angle θ _R of the coordinate axes of the local coordinates X _L -Y _L with respect to the coordinate axes of the global coordinates X _G -Y _G must be obtained, so three unknowns (X _R , Y _R , θ _R ). That is, the unknown cannot be obtained by only two formulas obtained from one reference position. Therefore, the gyro sensor 29 is provided to determine the rotational angle theta _R.

座標軸の回転角θＲを考慮すると、図２１に示すように、送信装置１のグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）と、送信装置１のローカル座標Ｘ_Ｌ−Ｙ_Ｌにおける座標位置（Ｘ_Ｌ１，Ｙ_Ｌ１）と、グローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）との間には、下記数５の関係が成立する。 Considering the rotation angle θR of the coordinate axis, as shown in FIG. 21, the coordinate position (X _G1 , Y _G1 ) in the global coordinates X _G -Y _G of the transmission apparatus 1 and the local coordinates X _L -Y _{L of the} transmission apparatus 1. a coordinate position in the _(X _{L1, Y L1),} between the coordinate position of the receiving apparatus 2 in the global coordinate _{_{_{X G -Y G (X R,}}} Y R), the relationship of the following Expression 5 is satisfied.

回転角θ_Ｒを考慮する場合であっても演算式が異なるだけであって、上述した処理と同様の処理になる。すなわち、キャリブレーションモードでグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける送信装置１の座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）を求めて座標変換処理部２２ｄに格納し、動作モードにおいてグローバル座標Ｘ_Ｇ−Ｙ_Ｇにおける受信装置２の座標位置（Ｘ_Ｒ，Ｙ_Ｒ）を求める際には、座標変換処理部２２ｄに格納した送信装置１の座標位置（Ｘ_Ｇ１，Ｙ_Ｇ１）を用いるのである。なお、受信装置２では識別情報信号によって各送信装置１を識別する。 A is operational even when considering the rotation angle theta _R expression are different only be similar to the above-described processing process. That is, the coordinate position (X _G1 , Y _G1 ) of the transmission device 1 at the global coordinates X _G -Y _G is obtained in the calibration mode and stored in the coordinate conversion processing unit 22d, and the global coordinates X _G -Y _G are obtained in the operation mode. When the coordinate position (X _R , Y _R ) of the receiving device 2 is obtained, the coordinate position (X _G1 , Y _G1 ) of the transmitting device 1 stored in the coordinate conversion processing unit 22d is used. The receiving device 2 identifies each transmitting device 1 by the identification information signal.

また、本実施形態においても、例えば、図２２に示すように移動体Ａの移動範囲がある程度決まっており、超音波受波部２１において、上記ｘｚ平面における視野角θｘｍ＝４０°、上記ｙｚ平面における視野角θｙｍ＝４０°となる視野Ｅを必要とする場合、超音波送波面を１辺が１０ｍｍの正方形とすると、上記数４を利用して算出されるλから、超音波の周波数を３４ｋＨｚに調整すればよい。 Also in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 22, the moving range of the moving object A is determined to some extent, and the ultrasonic wave receiving unit 21 has a viewing angle θxm = 40 ° in the xz plane and the yz plane. If the field E of view angle θym = 40 ° is required and the ultrasonic wave transmission surface is a square with a side of 10 mm, the frequency of the ultrasonic wave is 34 kHz from λ calculated using Equation 4 above. You may adjust to.

以上説明した本実施形態の位置検出システムにおいても、実施形態１と同様に、１個の受信装置２の出力に基づいて当該受信装置２に対する送信装置１の相対位置を求めることができるから、施工が容易になり、また、超音波送波部１１から送波される超音波の指向性を調整する指向性調整部１８を備えているので、超音波の利用効率を高めることができるとともに、位置検出の精度を高めることが可能になる。 In the position detection system of the present embodiment described above, the relative position of the transmission device 1 with respect to the reception device 2 can be obtained based on the output of one reception device 2 as in the first embodiment. And the directivity adjustment unit 18 for adjusting the directivity of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmission unit 11 is provided, so that the use efficiency of the ultrasonic wave can be improved and the position can be improved. It becomes possible to improve the accuracy of detection.

（実施形態４）
本実施形態の位置検出システムの基本構成は実施形態３と略同じであって、超音波送波部１１および指向性調整部１８が実施形態２と同じになっている点が相違するだけなので、システム構成の図示および説明を省略する。 (Embodiment 4)
The basic configuration of the position detection system of the present embodiment is substantially the same as that of the third embodiment, except that the ultrasonic wave transmission unit 11 and the directivity adjustment unit 18 are the same as those of the second embodiment. Illustration and description of the system configuration are omitted.

本実施形態の位置検出システムにおいても、例えば、図２３に示すように移動体Ａの移動方向Ｂがある程度決まっており、超音波受波部２１において、上記ｘｚ平面における視野角θｘｍ＝４０°、上記ｙｚ平面における視野角θｙｍ＝８°となる視野Ｅを必要とする場合、超音波送波部１１はＤｓ（４０°）がＤｓ（０°）の５０％となるように超音波送波面の形状を設計すればよく、超音波の波長λを５．６７μｍ（つまり、超音波の周波数を６０ｋＨｚ）とすると、上記数４から、超音波送波面におけるｘ方向の長さを２６ｍｍ、ｙ方向の長さを５．６ｍｍとすればよいことが分かる。 Also in the position detection system of this embodiment, for example, as shown in FIG. 23, the moving direction B of the moving body A is determined to some extent, and the ultrasonic wave receiving unit 21 has a viewing angle θxm = 40 ° in the xz plane. When the visual field E that requires the visual field angle θym = 8 ° in the yz plane is required, the ultrasonic wave transmission unit 11 is configured so that Ds (40 °) is 50% of Ds (0 °). If the ultrasonic wavelength λ is 5.67 μm (that is, the ultrasonic frequency is 60 kHz), the length in the x direction on the ultrasonic transmission surface is 26 mm and the y direction is It can be seen that the length may be 5.6 mm.

ここで、本実施形態においても、実施形態２と同様に、指向性調整部１８がマイクロコンピュータなどにより構成されており、超音波受波部２１の視野角θｘｍ、θｙｍの値を入力することにより、上記数４を利用して矩形状の超音波送波面のうち上記ｘ方向およびｙ方向それぞれに沿った各辺の長さを求める演算を行い、当該演算により求めた超音波送波面の各辺の長さに応じて各切替スイッチＳＷｙおよび各選択スイッチＳＷｘの状態を制御するようになっている。 Here, also in the present embodiment, as in the second embodiment, the directivity adjusting unit 18 is configured by a microcomputer or the like, and by inputting the values of the viewing angles θxm and θym of the ultrasonic wave receiving unit 21. The calculation of the length of each side along the x direction and the y direction in the rectangular ultrasonic wave transmission surface using the above equation 4 is performed, and each side of the ultrasonic wave transmission surface obtained by the calculation is calculated. The state of each changeover switch SWy and each selection switch SWx is controlled in accordance with the length of each.

しかして、本実施形態に位置検出システムにおいても、超音波送波部１１が２次元アレイ状に配列された複数個の超音波発生素子１１ａを有しており、超音波を発生させる超音波発生素子１１ａの数を互いに直交するｘ方向、ｙ方向それぞれについて独立して調整することにより、超音波送波部１１の超音波送波面の面積を変えることができるので、汎用性が高くなり、低コスト化を図れる。 Thus, also in the position detection system according to the present embodiment, the ultrasonic wave transmission unit 11 has a plurality of ultrasonic wave generation elements 11a arranged in a two-dimensional array, and generates ultrasonic waves that generate ultrasonic waves. x direction perpendicular to the number of elements 11a with each other, by adjusting independently the y-direction, respectively, it is possible to change the area of the ultrasonic wave transmission surface of the ultrasonic wave transmitting unit 11, the versatility increases, Cost reduction can be achieved.

実施形態１を示すシステム構成図である。1 is a system configuration diagram illustrating a first embodiment. 同上を示し、（ａ）は使用例を示す概略構成図、（ｂ）は超音波受波部の概略斜視図である。The same as the above, (a) is a schematic configuration diagram showing an example of use, and (b) is a schematic perspective view of an ultrasonic wave receiving unit. 同上の原理説明図である。It is principle explanatory drawing same as the above. 同上における熱励起式の超音波発生素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the thermal excitation type ultrasonic wave generation element 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. 同上における静電容量式のマイクロホンを示し、（ａ）は一部破断した概略斜視図、（ｂ）は概略断面図である。The electrostatic capacitance type microphone in the same as above is shown, (a) is a schematic perspective view partly broken, and (b) is a schematic sectional view. 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. 同上の原理説明図である。It is principle explanatory drawing same as the above. 同上の他の動作での原理説明図である。It is principle explanatory drawing in other operation | movement same as the above. 同上の説明図である。It is explanatory drawing same as the above. 同上の説明図である。It is explanatory drawing same as the above. 実施形態２における超音波送波部の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an ultrasonic wave transmission unit in the second embodiment. 同上の説明図である。It is explanatory drawing same as the above. 実施形態３を示すシステム構成図である。FIG. 6 is a system configuration diagram illustrating a third embodiment. 同上を示し、（ａ）は使用例を示す概略構成図、（ｂ）は超音波受波部の概略斜視図である。The same as the above, (a) is a schematic configuration diagram showing an example of use, and (b) is a schematic perspective view of an ultrasonic wave receiving unit. 同上の原理説明図である。It is principle explanatory drawing same as the above. 同上の他の動作での原理説明図である。It is principle explanatory drawing in other operation | movement same as the above. 同上の説明図である。It is explanatory drawing same as the above. 実施形態４の説明図である。It is explanatory drawing of Embodiment 4. FIG.

Ａ移動体
Ｄ移動空間
１送信装置
２受信装置
１１超音波送波部
１２ドライバ
１３トリガ信号発信部
１７制御部
１８指向性調整部（波長調整手段、面積調整手段）
２１超音波受波部
２１ａ受波素子
２１ｂ基板
２２位置演算部
２３トリガ信号受信部
２４メモリ
２９ジャイロセンサ（向き検出手段） A moving body D moving space 1 transmitting device 2 receiving device 11 ultrasonic wave transmitting unit 12 driver 13 trigger signal transmitting unit 17 control unit 18 directivity adjusting unit (wavelength adjusting unit, area adjusting unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Ultrasonic wave receiving part 21a Receiving element 21b Board | substrate 22 Position calculating part 23 Trigger signal receiving part 24 Memory 29 Gyro sensor (direction detection means)

Claims

A transmitter having an ultrasonic wave transmission unit that is mounted on a position detection target mobile body and transmits ultrasonic waves, and receives ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic wave transmission unit and electrically receives the received ultrasonic waves. A receiving device having an ultrasonic wave receiving unit composed of an array sensor in which a plurality of wave receiving elements to be converted into a received wave signal are arranged on the same substrate, and each wave receiving element of the ultrasonic wave receiving unit Based on the time difference between the time when the sound wave is received and the arrangement position of each receiving element, the azimuth of the transmitting device is determined for the receiving device, the distance between the receiving device and the transmitting device is determined, and transmission to the receiving device is performed. The position calculation unit for obtaining the relative position of the device, and a directivity adjustment unit for adjusting the directivity of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic wave transmission unit, the directivity adjustment unit is the ultrasonic wave transmission unit Adjusting the directivity of ultrasonic waves by changing the wavelength of generated ultrasonic waves It consists wavelength adjusting means that ultrasonic transmitting unit is composed of ultrasonic wave generating element of thermal excitation type, to be able to adjust the ultrasonic wave of generating by the ultrasonic wave transmitter in response to the operation of the operation portion Feature position detection system.

A transmission device having an ultrasonic wave transmission unit that is disposed at a fixed position and transmits ultrasonic waves into a moving space of a moving object that is a position detection target, and an ultrasonic wave that is mounted on the moving object and transmitted from the ultrasonic wave transmission unit And a receiving device having an ultrasonic wave receiving unit composed of an array sensor in which a plurality of wave receiving elements that convert the received ultrasonic wave into an electric wave received signal are arranged on the same substrate; Direction detection means for detecting the direction of the moving body in a plane parallel to the substrate, time difference between times when ultrasonic waves are received by each wave receiving element of the ultrasonic wave receiving unit, arrangement position and direction of each wave receiving element Based on the direction of the moving body detected by the detection means, the direction in which the transmission device exists is obtained with respect to the reception device, the distance between the reception device and the transmission device is obtained, and the relative position of the transmission device with respect to the reception device is obtained. Transmitted from the position calculator and ultrasonic transmitter A directivity adjustment unit that adjusts the directivity of the ultrasonic wave, and the directivity adjustment unit adjusts the directivity of the ultrasonic wave by changing the wavelength of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave transmission unit. The ultrasonic wave transmitting unit is composed of a thermal excitation type ultrasonic wave generating element, and the wavelength of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave transmitting unit can be adjusted according to the operation of the operation unit. Position detection system.

The transmitter has a trigger signal transmitter that transmits a trigger signal, and the receiver has a trigger signal receiver that receives a trigger signal. The position calculator receives a trigger signal by the trigger signal receiver. The position detection system according to claim 1, wherein a distance between the reception device and the transmission device is obtained from a relationship between a reception time and a time when an ultrasonic wave is received by the reception element .