JPH05142331A - 位置測定システム - Google Patents

位置測定システム

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JPH05142331A
JPH05142331A JP33265191A JP33265191A JPH05142331A JP H05142331 A JPH05142331 A JP H05142331A JP 33265191 A JP33265191 A JP 33265191A JP 33265191 A JP33265191 A JP 33265191A JP H05142331 A JPH05142331 A JP H05142331A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 環境の温度変化に伴う座標の計測誤差を補正
すること。 【構成】 各基準局1a〜1eは被測定体2からの連続
的もしくは間欠的に発信される信号を受信し、同期回路
で同期信号を取り出し、信号到達を知らせるタイミング
信号を遅れ時間計測器3に送出する。該遅れ時間計測器
3では被測定体から信号が発せられた時刻から各基準局
に信号が到達するまでの絶対遅れ時間もしくは最初に入
力されたタイミング信号をトリガとして、各々の局にお
ける信号の皆達遅れ時間を計測し、結果を計算機に転送
する。複数の基準局からの遅れ時間計測値を時間補正項
と音速の温度補正項を考慮した座標計算式にあてること
で、環境の温度変化に伴う測定誤差の少ない位置測定が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、位置測定システムに関し、より
詳細には、被測定体から発する音波を受信して被測定体
の位置の座標を測定する位置測定あるいは距離測定する
技術に関する。例えば、ローカルエリア無線通信、ファ
クトリーオートメーション、ホームオートメーションな
どに適用されるものである。
【0002】
【従来技術】屋内環境などの限られた領域内での被測定
体の正確な位置座標情報を得ることができる発信機位置
測定システムとして、疑似雑音信号を発信する発信機を
被測定体に保持させ、測定領域内に設置された複数の基
準局の同期回路で信号の到達時刻を観測し、発信機の位
置を測定するシステムが提案されている。例えば、特願
平2−35550号の「発信機位置測定システム及び発
信機」は、疑似雑音信号を発信する発信機と疑似雑音信
号発生の時刻の基準となる時計を被測定体に保持させ、
測定領域内に設置された複数の基準局の同期回路と発信
機の時計とほぼ同じ時刻を示す時計から、信号の到達時
間を連続的に観測し、発信機の位置を測定するシステム
である。
【0003】また、他に提案された「発信機位置測定シ
ステム」は、特定の領域における被測定体の位置を測定
する位置測定システムにおいて、被測定体に固有に割当
てられた疑似雑音符号の信号を周期的に連続もしくは間
欠的に発信する発信機を被測定体に保持させ、また、そ
の信号の到達時間計測の基準信号となる被測定体とは異
なる符号の疑似雑音信号を発生する基準発信機を領域内
に固定設置し、同領域内に複数設置された基準局におい
て、発信機からの疑似雑音信号と基準発信機からの疑似
雑音信号を受信し、被測定体に割当てられた疑似雑音信
号に関する整合フィルタと、基準発信機に割当てられた
疑似雑音信号に関する整合フィルタでそれぞれの相関パ
ルス信号を得て、基準発信機からの信号と被測定体から
の信号の到達時間差を計測することで被測定体の位置お
よび被測定体が保持する発信機の座標を計測することを
特徴とする位置測定システムである。
【0004】また、更に他に提案された「発信機位置測
定システム」は、特定の領域における被測定体の位置を
測定する位置測定システムにおいて、被測定体に固有に
割当てられた疑似雑音符号の信号を周期的に発信する発
信機を被測定体に保持させ、同領域内に複数設置された
基準局において、被測定体から発信される疑似雑音信号
を受信し、被測定体に割当てられた疑似雑音信号に対応
した整合フィルタもしくは遅延ロックループなどの同期
回路によりタイミング信号を得て、各基準局から得られ
るタイミング信号のうち、最初のタイミング信号が検出
された時刻を基準とした他基準局で検出される信号の到
達遅れ時間を計測することで被測定体の位置および被測
定体が保持する発信機の座標を計測することを特徴とす
る位置測定システムである。
【0005】これらのシステムは、疑似雑音信号の送信
手段として疑似雑音信号で変調された電波、音波または
光を想定しており、距離の測定誤差要因として、送受信
の時刻をきめる時計やクロックなどの安定性に起因する
時間誤差を考慮し、“測定対象座標の次元数+1”の数
の基準局を設置し、それらと被測定体との距離から測定
対象の座標を推定する計算をおこなっている。しかし、
音波を用いる場合、その伝播速度(音速)は測定領域の
温度に依存し、従来の計算方法では、温度変化が誤差要
因として考慮されていないため、被測定体の座標の測定
値が測定環境の温度変化の影響を受けてしまうという欠
点があった。
【0006】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、疑似雑音信号を送信するための搬送波として音
波を用いる場合に、座標計算に用いる基準局の数を増や
し、座標計算に音速の温度補正項を導入することで、環
境の温度変化に伴う座標の計測誤差が小さい発信機位置
測定システムを実現することを目的としている。
【0007】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、被測定
体に固有に割当てられた疑似雑音符号の信号で変調され
た音波を発信する発信機を被測定体に保持させ、該被測
定体が存在する特定な領域内に設置された複数の基準局
を有し、該被測定体から発信される疑似雑音信号を受信
し、該被測定体に割当てられた疑似雑音信号に対応する
整合フィルタを用いた受動的な同期方法もしくは遅延ロ
ックループのような能動的な同期方法により受信された
疑似雑音信号の同期信号を得て、送信時刻から受信時刻
まで、もしくは最初に信号が到達した局の到達時刻を基
準として受信遅れ時間を計測し、各局の遅れ時間から被
測定体の座標を計測する位置測定シスシムにおいて、座
標の次元数に2局以上の基準局からの遅れ時間計測値を
加えたものを用いることで、座標計算と時間補正計算に
加えて測定領域内の温度を計測し、音波の伝播速度の温
度補正を行なうことを特徴としたものである。以下、本
発明の実施例に基づいて説明する。
【0008】図1は、本発明による位置測定システムの
一実施例を説明するための構成図で、図中、1a〜1e
は基準局、2は被測定体、3は遅れ時間計測器、4は計
算機である。ここで、基準局1〜5は、例えば、屋内の
天井の四隅に固定設置され、受波器の位置座標がわかっ
ている。ただし、測定座標を一意に決める為に、各局の
受波器は同一平面上にないようにする。被測定体と基準
局はお互に見通し内にあり、従って、被測定体から発せ
られる疑似雑音信号で変調された音波は見通し内伝播を
して各基準局に到達する。
【0009】各基準局は被測定体および基準発信機から
連続的もしくは間欠的に発信される信号を受信し、整合
フィルタや遅延ロックループなどの同期回路で同期信号
を取り出し、信号到達を知らせるタイミング信号を遅れ
時間計測器に送出する。遅れ時間計測器では被測定体か
ら信号が発せられた時刻から各基準局に信号が到達する
までの絶対遅れ時間もしくは最初に入力されたタイミン
グ信号をトリガとして、それぞれの局における信号の到
達遅れ時間を計測し、結果を計算機に転送する。計算機
では、転送されてきた遅れ時間の情報と各基準局の受信
位置の座標(X1,Y1,Z1)〜(X5,Y5,Z5)から
被測定体の位置座標(X,Y,Z)を測定する。
【0010】図2(a),(b)は、被測定体が保持す
る発信機と各基準局の受信機の構成図で、図中、11は
PN信号発生器、12は乗算器、13はアンプ、14は
トランスジューサ(送信用)、15は搬送波信号発生
器、16はトランスジューサ(受信用)、17はアン
プ、18は周波数変換器、19は乗算器、20は搬送波
信号発生器、21は遅延ロックループ、22は相関ネッ
トワーク、23は電圧制御クロック、24はPN符号発
生器である。被測定体は固有の系列の疑似雑音(PN)
信号発生器11を有し、その信号を超音波トランスデュ
ーサの中心周波数帯(例えば40kHz)にアップコン
バートしてアンプ13を介してトランスデューサ14に
入力し、音波として送信する。本発明の実施例では、P
N信号が常に連続的に発せられている場合を示す。基準
局では、受信したRF帯信号をダウンコンバートして、
遅延ロックループ21に入力し、遅延ロックループ21
から得られる同期信号をもとにタイミング信号を取り出
している。
【0011】図2ではPN信号が7ビットのフィードバ
ック・シフトレジスタ(FSR)から発生される127
チップ長のM系列符号である場合を想定し、タイミング
信号の抽出回路を設けている。FSRの7チップからそ
れぞれ同期したPN信号を取り出し、アンド・ゲートに
入力している。127チップ中、“1”が7回連続する
信号列“1111111”は1パターンしか存在しない
ので、この信号が来た時のみタイミング信号が出力され
る。同期信号の抽出には整合フィルタを用いてもよく、
従来の方法のどの方法でもよい。被測定体とある一つの
基準局、それぞれの座標を(x,y,z)と(X,Y,Z)
とおき、被測定体から発せられた信号が基準局に到達す
るまでの時間をtとすると、被測定体と基準局間の距離
の関係より次の関係式が得られる。
【0012】
【数1】
【0013】ただし、Coは0℃における空気中の音速
であり、通常331.5[m/s]が用いられる。T
[℃]は測定時の環境の温度であるが、音波の伝播経路
上に温度分布がある場合はTは環境のおおよその温度を
反映するとみなす。ここで、座標測定の一つの方法とし
て、最初に信号を受信した基準局からのタイミング信号
を基準として相対的な時間遅れを用いる場合を考える。
いま、第1の基準局1aに最初に信号が到達したとし、
該第1の基準局1aで受信された信号からの他局信号の
遅れ時間をt2,t3,t4,t5とすると、被測定体の座
標(x,y,z)と各基準局座標(X1,Y1,Z1)〜
(X5,Y5,Z5)との関係は次式で与えられる。
【0014】
【数2】
【0015】上式を解くことで、被測定体の座標(x,
y,z)および温度Tが計算される。被測定体が移動
し、第2の基準局1bで最初に受信信号が得られた場
合、該第2の基準局1bで受信された信号からの他局信
号の遅れ時間t1,t3,t4,t5が計測されれば、被測
定体の座標(x,y,z)と各基準局座標(X1,Y1,Z
1)〜(X5,Y5,Z5)との関係は次式で与えられる。
【0016】
【数3】
【0017】上式を解くことで、移動先の被測定体の座
標が計算される。以上のように本発明によれば、座標
(x,y,z)の計算に環境の温度をパラメータに加え、
3次元座標の計測では最低5局の基準局を設けて、温度
変化による測定誤差を小さくすることができる。実施例
では被測定体が一つであったが、複数の異なる系列のP
N符号を用い、基準局にはそれらに対応した複数の同期
回路を用意することで、複数の被測定体の位置追跡が可
能である。
【0018】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。被測定体に固有に割当て
られた疑似雑音符号の信号で変調された音波を発信する
発信機を被測定体に保持させ、被測定体が存在する特定
な領域内に設置された複数の基準局において、被測定体
から発信される疑似雑音信号を受信し、被測定体に割当
てられた疑似雑音信号に応じた同期方法により、受信し
た疑似雑音信号の同期信号を得て、送信時刻から受信時
刻までもしくは最初に信号が到達した局の到達時刻を基
準として受信遅れ時間を計測し、各局の遅れ時間から被
測定体の座標を計測する位置測定システムにおいて、複
数の基準局からの遅れ時間計測値を時間補正項と音速の
温度補正項を考慮した座標計算式にあてることで、環境
の温度変化に伴う測定誤差の少ない位置測定が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による位置測定システムの一実施例を
説明するための構成図である。
【図2】 発信機と受信機の構成図である。
【符号の説明】
1a〜1e…基準局、2…被測定体、3…遅れ時間計測
器、4…計算機。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定体に固有に割当てられた疑似雑音
    符号の信号で変調された音波を発信する発信機を被測定
    体に保持させ、該被測定体が存在する特定な領域内に設
    置された複数の基準局を有し、該被測定体から発信され
    る疑似雑音信号を受信し、該被測定体に割当てられた疑
    似雑音信号に対応する整合フィルタを用いた受動的な同
    期方法もしくは遅延ロックループのような能動的な同期
    方法により受信された疑似雑音信号の同期信号を得て、
    送信時刻から受信時刻まで、もしくは最初に信号が到達
    した局の到達時刻を基準として受信遅れ時間を計測し、
    各局の遅れ時間から被測定体の座標を計測する位置測定
    シスシムにおいて、座標の次元数に2局以上の基準局か
    らの遅れ時間計測値を加えたものを用いることで、座標
    計算と時間補正計算に加えて測定領域内の温度を計測
    し、音波の伝播速度の温度補正を行なうことを特徴とす
    る位置測定システム。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0777569A (ja) * 1993-09-08 1995-03-20 Ishikawa Seisakusho:Kk 音響源検出装置
JP2011038799A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Honda Motor Co Ltd 位置検出装置、位置検出方法およびプログラム
JP2011038801A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Honda Motor Co Ltd 位置検出装置、位置検出方法およびプログラム
JP2011038800A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Honda Motor Co Ltd 位置検出装置、位置検出方法およびプログラム
KR101452853B1 (ko) * 2013-11-28 2014-10-22 한국해양과학기술원 트랜스듀서를 이용한 수중청음기 배열위치 보정장치
KR101540171B1 (ko) * 2014-01-27 2015-07-28 한국해양과학기술원 수중청음기 배열위치 확인장치의 제작방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0777569A (ja) * 1993-09-08 1995-03-20 Ishikawa Seisakusho:Kk 音響源検出装置
JP2011038799A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Honda Motor Co Ltd 位置検出装置、位置検出方法およびプログラム
JP2011038801A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Honda Motor Co Ltd 位置検出装置、位置検出方法およびプログラム
JP2011038800A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Honda Motor Co Ltd 位置検出装置、位置検出方法およびプログラム
KR101452853B1 (ko) * 2013-11-28 2014-10-22 한국해양과학기술원 트랜스듀서를 이용한 수중청음기 배열위치 보정장치
KR101540171B1 (ko) * 2014-01-27 2015-07-28 한국해양과학기술원 수중청음기 배열위치 확인장치의 제작방법
WO2015111940A1 (ko) * 2014-01-27 2015-07-30 한국해양과학기술원 수중청음기의 배열위치 보정방법

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