(57)【要約】【課題】計測システムの座標を簡易に校正する。【解決手段】観測対象体１〜６の位置を電波で計測する計測システム１００の座標を校正する座標校正方法であって、観測対象体１〜６が存在する室内１１０の３箇所以上の位置に配置される位置マーカＭ１〜Ｍ３に向けて、電波送受信部１１から電波を発信するステップと、電波送受信部１１から発信され位置マーカＭ１〜Ｍ３のそれぞれで反射された電波を、電波送受信部１１で受信するステップと、電波送受信部１１で受信した電波の受信信号から、電波送受信部１１を基準とする極座標における位置マーカＭ１〜Ｍ３それぞれの位置を求めるステップと、極座標における位置マーカＭ１〜Ｍ３それぞれの位置に基づいて、電波送受信部１１を基準とする極座標から位置マーカＭ１〜Ｍ３を基準とする直交座標に変換する座標変換式を求めるステップと、座標変換式を記憶部１７に記憶するステップと、を含む。【選択図】図２
2020003313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測対象体の位置を電波で計測する計測システムの座標を校正する座標校正方法であって、
前記観測対象体が存在する室内の３箇所以上の位置に配置される位置マーカに向けて、電波送受信部から電波を発信するステップと、
前記電波送受信部から発信され前記位置マーカのそれぞれで反射された電波を、前記電波送受信部で受信するステップと、
前記電波送受信部で受信した電波の受信信号から、前記電波送受信部を基準とする極座標における前記位置マーカそれぞれの位置を求めるステップと、
前記極座標における前記位置マーカそれぞれの位置に基づいて、前記電波送受信部を基準とする極座標から前記位置マーカを基準とする直交座標に変換する座標変換式を求めるステップと、
前記座標変換式を記憶部に記憶するステップと、
を含む座標校正方法。
【請求項２】
前記位置マーカは、前記電波送受信部から発信された電波を、前記電波送受信部が前記観測対象体と区別して検出できるように変化させて反射する、
請求項１に記載の座標校正方法。
【請求項３】
前記位置マーカは、当該位置マーカに設けられた電波反射部を振動させることで、前記電波送受信部から発信された電波の位相を変化させて反射する、
請求項２に記載の座標校正方法。
【請求項４】
前記受信するステップは、前記電波送受信部で受信した電波の受信信号から前記位置マーカで反射された反射信号を抽出するステップを含み、
前記位置を求めるステップは、前記反射信号に基づいて前記位置を求めるステップを含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の座標校正方法。
【請求項５】
さらに、
ユーザが指定する直交座標を受け付けるステップと、
前記ユーザが指定する直交座標に基づいて、前記座標変換式を新たな座標変換式に変更するステップと、
前記新たな座標変換式を前記記憶部に記憶するステップと、
を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の座標校正方法。
【請求項６】
さらに、前記ユーザが指定する直交座標に基づいて、前記電波送受信部から発信する電波の発信方向を変更するステップを含む、
請求項５に記載の座標校正方法。
【請求項７】
前記位置を求めるステップの前に、前記位置マーカのそれぞれで反射される電波の強度の差が予め決められた閾値よりも小さくなるように、前記電波送受信部から発信する電波の発信方向を変更するステップを含む、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の座標校正方法。
【請求項８】
前記観測対象体は、生体であり、
前記電波の波長は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の座標校正方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の座標校正方法にて求めた前記座標変換式を用いて、前記観測対象体の位置を求める位置計測方法であって、
前記観測対象体に向けて前記電波送受信部から電波を発信するステップと、
前記電波送受信部から発信され前記観測対象体にて反射された電波を、前記電波送受信部で受信するステップと、
前記電波送受信部で受信した電波の受信信号に基づいて得られた前記観測対象体の極座標における位置を前記座標変換式に代入して演算し、前記観測対象体の直交座標における位置を求めるステップと、
を含む位置計測方法。
【請求項１０】
観測対象体の位置を電波で計測する計測システムであって、
前記観測対象体が存在する室内の３箇所以上の位置に配置される位置マーカと、
前記位置マーカに向けて電波を発信し、および、前記位置マーカのそれぞれから反射された電波を受信する電波送受信部と、
前記電波送受信部で受信した電波の受信信号から、前記電波送受信部を基準とする極座標における前記位置マーカそれぞれの位置を求める位置演算部と、
前記極座標における前記位置マーカそれぞれの位置に基づいて、前記電波送受信部を基準とする極座標を、前記位置マーカを基準とする直交座標に変換する座標変換式を生成する座標変換式生成部と、
前記座標変換式を記憶する記憶部と、
を備える計測システム。
【請求項１１】
前記位置マーカは、前記電波送受信部から発信された電波を、前記電波送受信部が前記観測対象体と区別して検出できるように変化させて反射する、
請求項１０に記載の計測システム。
【請求項１２】
前記位置マーカは、前記電波送受信部から発信された電波を反射する電波反射部を備え、当該電波反射部を振動させることで、前記電波送受信部から発信された電波の位相を変化させて反射する、
請求項１１に記載の計測システム。
【請求項１３】
さらに、ユーザが指定する直交座標を受け付ける入力部を備え、
前記座標変換式生成部は、前記入力部にて受け付けた前記ユーザが指定する直交座標に基づいて、前記座標変換式を新たな座標変換式に変更し、
前記記憶部は、前記新たな座標変換式を前記記憶部に記憶する、
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項１４】
さらに、前記電波送受信部から発信する電波の発信方向を変更するため前記電波送受信部の姿勢を変更する姿勢可変部を備え、
前記姿勢可変部は、前記ユーザが指定する直交座標に基づいて、前記電波送受信部の姿勢を変更する、
請求項１３に記載の計測システム。
【請求項１５】
さらに、前記電波送受信部から発信する電波の発信方向を変更するため前記電波送受信部の姿勢を変更する姿勢可変部を備え、
前記姿勢可変部は、前記位置マーカのそれぞれで反射される電波の強度の差が予め決められた閾値よりも小さくなるように、前記電波送受信部の姿勢を変更する、
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項１６】
さらに、前記観測対象体の位置を求める座標変換部を備え、
前記電波送受信部は、前記観測対象体に向けて電波を発信し、および、前記観測対象体から反射された電波を受信し、
前記座標変換部は、前記電波送受信部で受信した電波の受信信号に基づいて得られた前記観測対象体の極座標における位置を前記座標変換式に代入して演算し、前記観測対象体の直交座標における位置を求める
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の計測システム。
【請求項１７】
さらに、前記座標変換部で求めた前記観測対象体の位置を表示する表示部を備える
請求項１６に記載の計測システム。
【請求項１８】
前記観測対象体は、生体であり、
前記電波の波長は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、
請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、観測対象体の位置を電波で計測する計測システムの座標を校正する座標校正方法、観測対象体の位置を求める位置計測方法、および、計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体などの観測対象体の位置を電波で計測する計測システムが知られている。この種の計測システムの一例として、特許文献１には、レーダ装置を用いて観測対象体の位置を計測する計測システムが開示されている。この計測システムでは、レーダ装置を基準とする座標上の距離および方位によって、観測対象体の位置を特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８７３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、計測システムの座標を簡易に校正する座標校正方法、および、観測対象体の位置を簡易に求める位置計測方法等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る座標校正方法は、観測対象体の位置を電波で計測する計測システムの座標を校正する座標校正方法であって、前記観測対象体が存在する室内の３箇所以上の位置に配置される位置マーカに向けて、電波送受信部から電波を発信するステップと、前記電波送受信部から発信され前記位置マーカのそれぞれで反射された電波を、前記電波送受信部で受信するステップと、前記電波送受信部で受信した電波の受信信号から、前記電波送受信部を基準とする極座標における前記位置マーカそれぞれの位置を求めるステップと、前記極座標における前記位置マーカそれぞれの位置に基づいて、前記電波送受信部を基準とする極座標から前記位置マーカを基準とする直交座標に変換する座標変換式を求めるステップと、前記座標変換式を記憶部に記憶するステップと、を含む。
【０００６】
本開示の一態様に係る位置計測方法は、上記記載の座標校正方法にて求めた前記座標変換式を用いて、前記観測対象体の位置を求める位置計測方法であって、前記観測対象体に向けて前記電波送受信部から電波を発信するステップと、前記電波送受信部から発信され前記観測対象体にて反射された電波を、前記電波送受信部で受信するステップと、前記電波送受信部で受信した電波の受信信号に基づいて得られた前記観測対象体の極座標における位置を前記座標変換式に代入して演算し、前記観測対象体の直交座標における位置を求めるステップと、を含む。
【０００７】
本開示の一態様に係る計測システムは、観測対象体の位置を電波で計測する計測システムであって、前記観測対象体が存在する室内の３箇所以上の位置に配置される位置マーカと、前記位置マーカに向けて電波を発信し、および、前記位置マーカのそれぞれから反射された電波を受信する電波送受信部と、前記電波送受信部で受信した電波の受信信号から、前記電波送受信部を基準とする極座標における前記位置マーカそれぞれの位置を求める位置演算部と、前記極座標における前記位置マーカそれぞれの位置に基づいて、前記電波送受信部を基準とする極座標を、前記位置マーカを基準とする直交座標に変換する座標変換式を生成する座標変換式生成部と、前記座標変換式を記憶する記憶部と、を備える。
【０００８】
なお、本開示の全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の座標校正方法によれば、計測システムの座標を簡易に校正することができる。また、本開示の位置計測方法、計測システムによれば、観測対象体の位置を簡易に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態に係る計測システムを示す概略図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る計測システムの機能的な構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態に係る計測システムの位置マーカを示す概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施の形態に係る位置マーカの一部を拡大した断面図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る位置マーカにて反射された電波の周波数分布を示す概念図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る計測システムの表示部を示す概略図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る計測システムの座標校正方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態に係る計測システムにて観測対象体の位置を計測する位置計測方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、実施の形態の変形例１に係る計測システムを示す概略図である。
【図９】図９は、実施の形態の変形例１に係る計測システムの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、実施の形態の変形例１に係る計測システムの電波送受信部および姿勢可変部を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態の変形例１に係る計測システムの座標校正方法を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施の形態の変形例２に係る計測システムを示す概略図である。
【図１３】図１３は、実施の形態の変形例２に係る計測システムの機能的な構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、実施の形態の変形例２に係る計測システムの座標校正方法を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、実施の形態の変形例２に係る計測システムの電波送受信部および姿勢可変部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本開示の基礎となった知見）
従来、生体などの観測対象体の状態および位置を、レーダ装置を用いて計測する計測システムが知られている。この計測システムでは、例えば、レーダ装置を基準とする距離、方位、仰角の位置情報によって観測対象体の位置を特定する。
【００１２】
しかしながら、従来の計測システムで出力される位置情報は、レーダ装置を基準とした距離、方位、仰角からなる位置情報であるので、計測システムを使用するユーザは、室内に設置されているレーダ装置の位置および姿勢を予め把握しておく必要がある。また、室内のレイアウトを変更した場合、または、観測対象体の配置を変更した場合、その変更に合わせてレーダ装置の姿勢等を変更しなければならず、ユーザにとって多くの労力が必要である。
【００１３】
本発明者は、これらの課題に対して鋭意検討を行い、計測システムの座標を簡易に校正することができる座標校正方法、および、観測対象体の位置を簡易に求めることができる位置計測方法等に想到した。
【００１４】
本開示の座標校正方法は、観測対象体の位置を電波で計測する計測システムの座標を校正する座標校正方法であって、前記観測対象体が存在する室内の３箇所以上の位置に配置される位置マーカに向けて、電波送受信部から電波を発信するステップと、前記電波送受信部から発信され前記位置マーカのそれぞれで反射された電波を、前記電波送受信部で受信するステップと、前記電波送受信部で受信した電波の受信信号から、前記電波送受信部を基準とする極座標における前記位置マーカそれぞれの位置を求めるステップと、前記極座標における前記位置マーカそれぞれの位置に基づいて、前記電波送受信部を基準とする極座標から前記位置マーカを基準とする直交座標に変換する座標変換式を求めるステップと、前記座標変換式を記憶部に記憶するステップと、を含む。
【００１５】
このように、電波送受信部を基準とする極座標から位置マーカを基準とする直交座標に変換する座標変換式を記憶部に記憶させることで、計測システムの座標を簡易に校正することができる。
【００１６】
また、前記位置マーカは、前記電波送受信部から発信された電波を、前記電波送受信部が前記観測対象体と区別して検出できるように変化させて反射してもよい。
【００１７】
この構成によれば、電波送受信部が、位置マーカと観測対象体とを区別して検出することができる。これにより、電波送受信部を基準とする極座標における位置マーカの位置を簡易に求めることができ、計測システムの座標を簡易に校正することができる。
【００１８】
また、前記位置マーカは、当該位置マーカに設けられた電波反射部を振動させることで、前記電波送受信部から発信された電波の位相を変化させて反射してもよい。
【００１９】
このように、位置マーカの反射波の位相を変化させることで、電波送受信部が、位置マーカと観測対象体とを区別して検出することができる。これにより、電波送受信部を基準とする極座標における位置マーカの位置を簡易に求めることができ、計測システムの座標を簡易に校正することができる。
【００２０】
また、前記受信するステップは、前記電波送受信部で受信した電波の受信信号から前記位置マーカで反射された反射信号を抽出するステップを含み、前記位置を求めるステップは、前記反射信号に基づいて前記位置を求めるステップを含んでいてもよい。
【００２１】
このように、受信信号から位置マーカで反射された反射信号を抽出することで、位置マーカと観測対象体とを区別して検出することができる。これにより、電波送受信部を基準とする極座標における位置マーカの位置を簡易に求めることができ、計測システムの座標を簡易に校正することができる。
【００２２】
また、さらに、ユーザが指定する直交座標を受け付けるステップと、前記ユーザが指定する直交座標に基づいて、前記座標変換式を新たな座標変換式に変更するステップと、前記新たな座標変換式を前記記憶部に記憶するステップと、を含んでいてもよい。
【００２３】
この構成によれば、例えば、観測対象体の配置が変更された場合に、ユーザが指定する直交座標に基づく新たな座標変換式を記憶部に記憶することができるので、計測システムの座標を簡易に校正することができる。
【００２４】
また、さらに、前記ユーザが指定する直交座標に基づいて、前記電波送受信部から発信する電波の発信方向を変更するステップを含んでいてもよい。
【００２５】
この構成によれば、例えば、観測対象体の配置が変更された場合に、電波送受信部の電波の発信方向を適切に変更することができ、計測システムの座標を適切に校正することができる。
【００２６】
また、前記位置を求めるステップの前に、前記位置マーカのそれぞれで反射される電波の強度の差が予め決められた閾値よりも小さくなるように、前記電波送受信部から発信する電波の発信方向を変更するステップを含んでいてもよい。
【００２７】
この構成によれば、位置マーカから反射される電波の強度が小さい場合であっても、電波の発信方向を調整することができ、計測システムの座標を適切に校正することができる。
【００２８】
また、前記観測対象体は、生体であり、前記電波の波長は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。
【００２９】
この構成によれば、電波を用いて生体を適切に計測することができる。
【００３０】
また、本開示の位置計測方法は、上記座標校正方法にて求めた前記座標変換式を用いて、前記観測対象体の位置を求める位置計測方法であって、前記観測対象体に向けて前記電波送受信部から電波を発信するステップと、前記電波送受信部から発信され前記観測対象体にて反射された電波を、前記電波送受信部で受信するステップと、前記電波送受信部で受信した電波の受信信号に基づいて得られた前記観測対象体の極座標における位置を前記座標変換式に代入して演算し、前記観測対象体の直交座標における位置を求めるステップと、を含む。
【００３１】
このように、観測対象体の極座標における位置を座標変換式に代入して観測対象体の直交座標における位置を求めることで、観測対象体の位置を簡易に求めることができる。
【００３２】
また、本開示の計測システムは、観測対象体の位置を電波で計測する計測システムであって、前記観測対象体が存在する室内の３箇所以上の位置に配置される位置マーカと、前記位置マーカに向けて電波を発信し、および、前記位置マーカのそれぞれから反射された電波を受信する電波送受信部と、前記電波送受信部で受信した電波の受信信号から、前記電波送受信部を基準とする極座標における前記位置マーカそれぞれの位置を求める位置演算部と、前記極座標における前記位置マーカそれぞれの位置に基づいて、前記電波送受信部を基準とする極座標を、前記位置マーカを基準とする直交座標に変換する座標変換式を生成する座標変換式生成部と、前記座標変換式を記憶する記憶部と、を備える。
【００３３】
このように、計測システムの記憶部が、電波送受信部を基準とする極座標から位置マーカを基準とする直交座標に変換する座標変換式を記憶していることで、計測システムの座標を簡易に校正することができる。
【００３４】
また、前記位置マーカは、前記電波送受信部から発信された電波を、前記電波送受信部が前記観測対象体と区別して検出できるように変化させて反射してもよい。
【００３５】
この構成によれば、電波送受信部が、位置マーカと観測対象体とを区別して検出することができる。これにより、電波送受信部を基準とする極座標における位置マーカの位置を簡易に求めることができ、計測システムの座標を簡易に校正することができる。
【００３６】
また、前記位置マーカは、前記電波送受信部から発信された電波を反射する電波反射部を備え、当該電波反射部を振動させることで、前記電波送受信部から発信された電波の位相を変化させて反射してもよい。
【００３７】
このように、位置マーカの反射波の位相を変化させることで、電波送受信部が、位置マーカと観測対象体とを区別して検出することができる。これにより、電波送受信部を基準とする極座標における位置マーカの位置を簡易に求めることができ、計測システムの座標を簡易に校正することができる。
【００３８】
また、さらに、ユーザが指定する直交座標を受け付ける入力部を備え、前記座標変換式生成部は、前記入力部にて受け付けた前記ユーザが指定する直交座標に基づいて、前記座標変換式を新たな座標変換式に変更し、前記記憶部は、前記新たな座標変換式を前記記憶部に記憶してもよい。
【００３９】
この構成によれば、例えば、観測対象体の配置が変更された場合に、ユーザの入力に基づく新たな座標変換式を記憶部に記憶することができ、計測システムの座標を簡易に校正することができる。
【００４０】
また、さらに、前記電波送受信部から発信する電波の発信方向を変更するため前記電波送受信部の姿勢を変更する姿勢可変部を備え、前記姿勢可変部は、前記ユーザが指定する直交座標に基づいて、前記電波送受信部の姿勢を変更してもよい。
【００４１】
この構成によれば、例えば、観測対象体の配置が変更された場合に、電波送受信部の姿勢を適切に変更することができ、計測システムの座標を適切に校正することができる。
【００４２】
また、さらに、前記電波送受信部から発信する電波の発信方向を変更するため前記電波送受信部の姿勢を変更する姿勢可変部を備え、前記姿勢可変部は、前記位置マーカのそれぞれで反射される電波の強度の差が予め決められた閾値よりも小さくなるように、前記電波送受信部の姿勢を変更してもよい。
【００４３】
この構成によれば、位置マーカから反射される電波の強度が小さい場合であっても、電波送受信部の姿勢を調整することができ、計測システムの座標を適切に校正することができる。
【００４４】
また、さらに、前記観測対象体の位置を求める座標変換部を備え、前記電波送受信部は、前記観測対象体に向けて電波を発信し、および、前記観測対象体から反射された電波を受信し、前記座標変換部は、前記電波送受信部で受信した電波の受信信号に基づいて得られた前記観測対象体の極座標における位置を前記座標変換式に代入して演算し、前記観測対象体の直交座標における位置を求めてもよい。
【００４５】
また、さらに、前記座標変換部で求めた前記観測対象体の位置を表示する表示部を備えていてもよい。
【００４６】
この構成によれば、ユーザが、観測対象体の位置を表示部で把握することができる。
【００４７】
また、前記観測対象体は、生体であり、前記電波の波長は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。
【００４８】
この構成によれば、電波を用いて生体を適切に計測することができる。
【００４９】
以下、本開示の一態様に係る座標校正方法、位置計測方法および計測システムについて、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００５０】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００５１】
（実施の形態）
［１．計測システムの構成］
まず、計測システム１００の構成について、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００５２】
図１は、実施の形態に係る計測システム１００を示す概略図である。図２は、計測システム１００の機能的な構成を示すブロック図である。
【００５３】
図１に示すように、計測システム１００は、室内１１０において、複数の観測対象体１〜６の状態および位置を計測する。計測システム１００は、観測対象体１〜６の状態として例えば、心拍数、呼吸数、眠りの深さなどを計測することで、観測対象体１〜６の異状の有無を検知する。また、図１には、観測対象体１〜６を監視する監視者９が示されている。監視者９は、例えば午睡中の観測対象体１〜６に対して見回り監視作業を行うことで、観測対象体１〜６の異状の有無を確認する。観測対象体は６名に限られず、１名以上であればよい。
【００５４】
図１および図２に示すように、計測システム１００は、電波送受信部１１と、３つの位置マーカＭ１、Ｍ２、Ｍ３と、制御部Ｃ１と、記憶部１７と、表示部２０とを備えている。電波送受信部１１、記憶部１７および表示部２０のそれぞれは、制御部Ｃ１に有線または無線で接続されている。
【００５５】
図１に示すように、電波送受信部１１、制御部Ｃ１および記憶部１７は室内１１０の天井に設置されている。位置マーカＭ１〜Ｍ３は、室内１１０の床に設置されている。表示部２０は、例えば携帯端末であり、監視者９に携帯されている。
【００５６】
電波送受信部１１は、例えばレーダ装置である。電波送受信部１１は、電波ｅｗを放射することで室内１１０の観測対象体１〜６および位置マーカＭ１〜Ｍ３を非接触で検出する。具体的には、電波送受信部１１は、室内１１０に探知波である電波ｅｗを発信し、観測対象体１〜６から反射された電波（反射波）を受信することで、観測対象体１〜６の位置および生体状態を検出する。また、電波送受信部１１は、室内１１０に配置された位置マーカＭ１〜Ｍ３に向けて電波ｅｗを発信し、位置マーカＭ１〜Ｍ３から反射された電波（反射波）を受信することで、位置マーカＭ１〜Ｍ３の位置を検出する。観測対象体１〜６および位置マーカＭ１〜Ｍ３の検出は、公知のレーダ信号処理方式（例えば、特許第４９７７８０６号公報）を用いて実現する。生体状態の検知は、公知のレーダ信号処理方式（例えば、特開２０１６−２１４８７６号公報）を用いて実現する。
【００５７】
電波送受信部１１から発信する電波ｅｗとしては、例えば周波数が３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下、すなわち、波長が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるミリ波帯が使用される。電波送受信部１１は、探知波の送信指向性および反射波の受信指向性のいずれも制御しない無指向性モードで観測対象体１〜６および位置マーカＭ１〜Ｍ３を検出してもよいし、送信指向性および受信指向性の少なくとも一方を制御する指向性モードで観測対象体１〜６および位置マーカＭ１〜Ｍ３を検出してもよい。電波送受信部１１によって検出した検出情報は、制御部Ｃ１に出力される。
【００５８】
位置マーカＭ１〜Ｍ３は、室内１１０の直交座標を規定するためのマーカである。位置マーカＭ１〜Ｍ３は、観測対象体１〜６が存在する室内１１０の３箇所以上の位置に配置される。具体的には、位置マーカＭ１〜Ｍ３は、観測対象体１〜６が配置された領域の外に配置される。なお、位置マーカＭ１〜Ｍ３は、観測対象体１〜６が配置された領域の内に配置されていてもよい。
【００５９】
図１に示すように、計測システム１００では、位置マーカＭ１およびＭ２によって線分Ｍ１−Ｍ２を含むＸ軸が規定され、Ｘ軸に対して位置マーカＭ３から引き出された垂線によってＹ軸が規定され、Ｘ軸およびＹ軸の両方に直交する軸によってＺ軸が規定されている。図１では、位置マーカＭ１によって直交座標の原点が規定されている。
【００６０】
位置マーカＭ１〜Ｍ３は、電波送受信部１１から発信された電波ｅｗを、電波送受信部１１が観測対象体１〜６またはベッドなどの他の反射体と区別して検出できるように変化させて反射する。具体的には、各位置マーカＭ１〜Ｍ３に設けられた電波反射部５０（図３Ｂ参照）を振動させることで、電波送受信部１１から発信された電波ｅｗの位相を変化させて反射する。
【００６１】
図３Ａは、計測システム１００の位置マーカＭ１〜Ｍ３を示す概略図である。図３Ｂは、位置マーカＭ１〜Ｍ３の一部を拡大した断面図である。
【００６２】
図３Ａに示すように、位置マーカＭ１〜Ｍ３は、電波ｅｗを反射する電波反射部５０と、電波反射部５０に振動を与える加振部５１と、加振部５１を固定する支柱５８と、支柱５８を支持する底板５９とを有している。
【００６３】
図３Ｂに示すように、電波反射部５０は、全方角から送信された電波ｅｗを反射できるように、球状の形状を有している。また電波反射部５０は、電波ｅｗを反射しやすい金属材料によって形成されている。なお、電波反射部５０は、殻状の樹脂体の外表面を金属材料で被覆することによって形成されていてもよい。位置マーカＭ１〜Ｍ３の各電波反射部５０は、床から同じ高さに設けられている。
【００６４】
加振部５１は、例えばボイスコイル装置であり、支持台５５と、支持台５５上に設けられたコイル５２、磁石５３およびヨーク５４とを有している。また、加振部５１は、電波反射部５０に接続されるダンパ５６と、ダンパ５６を支持するダンパ取付具５７とを有している。加振部５１は、例えば、電波反射部５０を鉛直方向に振動させる。電波反射部５０を振動させる際の振動数は、例えば３０ｋＨｚであり、電波送受信部１１から発信される電波ｅｗの周波数よりも低い。
【００６５】
図４は、位置マーカＭ１〜Ｍ３にて反射された電波（反射波）の周波数分布を示す概念図である。図４に示すように、位置マーカＭ１〜Ｍ３にて反射された反射波は、位置マーカＭ１〜Ｍ３の振動に起因するドップラー周波数成分を含む。電波送受信部１１は、例えば、ドップラー周波数フィルタを用いて反射波の位相変化によって生じた周波数成分を抽出することで、位置マーカＭ１〜Ｍ３の反射波を観測対象体１〜６または他の反射体の反射波と区別して選択的に抽出する。
【００６６】
位置マーカＭ１〜Ｍ３を検出する場合、３つの位置マーカＭ１〜Ｍ３の各電波反射部５０を異なる周波数で振動させ同時に検出してもよいし、１つの位置マーカＭ１を３箇所に順次配置して異時に検出してもよい。
【００６７】
図５は、計測システム１００の表示部２０を示す図である。
【００６８】
表示部２０は、例えば、スマートフォンまたはタブレット端末などの携帯端末である。表示部２０には、制御部Ｃ１から出力された観測対象体１〜６の直交座標上の位置情報、または心拍数などの生体情報が表示される。これにより監視者９は、表示部２０を携帯しながら見回り監視作業を行うことができる。なお、表示部２０は、携帯端末に限られず、据え置き型のモニターなどであってもよい。
【００６９】
記憶部１７は、メモリによって構成される。記憶部１７は、後述する座標変換式生成部１６にて生成された座標変換式が保存される。また、記憶部１７に保存された座標変換式は、必要に応じて読みだされ、後述する座標変換部１８に出力される。
【００７０】
制御部Ｃ１は、例えば、プロセッサ、メモリ、通信回路などを有するコンピュータで構成される。制御部Ｃ１は、レーダ装置に含まれていてもよいし、レーダ装置と異なる外部装置に含まれていてもよい。後述する制御部Ｃ１の個々の構成要素は、例えば、プロセッサがメモリに記録されたプログラムを実行することによって果たされるソフトウェア機能であってもよい。
【００７１】
制御部Ｃ１は、計測システム１００の座標を校正するための座標変換式を求め、また、この座標変換式を使って、観測対象体１〜６の直交座標における位置を求める。なお本実施の形態において、計測システム１００の座標を校正するとは、電波送受信部１１を基準とする極座標を、位置マーカＭ１〜Ｍ３を基準とする直交座標に変更することをいう。
【００７２】
図２に示すように、制御部Ｃ１は、位置演算部１２と、座標変換式生成部１６と、座標変換部１８とを有している。計測システム１００の座標を校正する場合は、位置演算部１２および座標変換式生成部１６が作動し、計測システム１００にて観測対象体１〜６を計測する場合は、座標変換部１８が作動する。
【００７３】
まず、計測システム１００の座標を校正する場合（図２に示す太破線矢印の流れ）について説明する。
【００７４】
位置演算部１２は、電波送受信部１１にて受信した電波の受信信号に基づいて、電波送受信部１１を基準とする各位置マーカＭ１〜Ｍ３の距離、方位、仰角を求める。具体的には、位置演算部１２は、電波送受信部１１を基準とする極座標における各位置マーカＭ１〜Ｍ３の位置を求めるとともに、電波送受信部１１の位置および姿勢を推定する。
【００７５】
座標変換式生成部１６は、電波送受信部１１を基準とする極座標を、位置マーカＭ１〜Ｍ３を基準とする直交座標に変換する座標変換式を生成する。
【００７６】
座標変換式生成部１６にて生成される座標変換式は、以下に示す式（１）で表される。
【００７７】
【数１】
2020003313.tif 000003
【００７８】
式（１）のＲは、電波送受信部１１の姿勢に関する回転行列であり、式（２）で表される。
【００７９】
【数２】
2020003313.tif 000004
【００８０】
式（２）のＲｘ（θ）は、Ｘ軸周りの回転角であり、式（３）で表される。Ｒｙ（θ）は、Ｙ軸周りの回転角であり、式（４）で表される。Ｒｚ（θ）は、Ｚ軸周りの回転角であり、式（５）で表される。
【００８１】
【数３】
2020003313.tif 000005
【００８２】
【数４】
2020003313.tif 000006
【００８３】
【数５】
2020003313.tif 000007
【００８４】
式（１）のｔは、直交座標における電波送受信部１１のオフセットベクトルであり、式（６）で表される。
【００８５】
【数６】
2020003313.tif 000008
【００８６】
座標変換式生成部１６は、位置演算部１２にて求めた各位置マーカＭ１〜Ｍ３の距離、方位、仰角およびオフセットベクトルの値をこれらの式に代入することで、座標変換式である式（１）を導出する。座標変換式生成部１６にて生成された座標変換式は、記憶部１７に記憶される。
【００８７】
次に、式（１）の座標変換式を使って、観測対象体１〜６の位置を計測する場合（図２に示す実線矢印の流れ）について説明する。
【００８８】
まず電波送受信部１１は、観測対象体１〜６に向けて電波ｅｗを発信し、観測対象体１〜６から反射された電波を受信する。次に、位置演算部１２は、電波送受信部１１にて受信した電波の受信信号に基づいて、電波送受信部１１を基準とする観測対象体１〜６の距離、方位、仰角を求める。具体的に位置演算部１２は、電波送受信部１１を基準とする極座標における各観測対象体１〜６の位置を求める。
【００８９】
一方、座標変換部１８は、記憶部１７に記憶されている座標変換式を読み出す。そして、座標変換部１８は、観測対象体１〜６の極座標における位置を座標変換式に代入して演算し、観測対象体１〜６の直交座標における位置を求める。求めた観測対象体１〜６の位置は、表示部２０に出力される。
【００９０】
［２．座標校正方法］
次に、計測システム１００の座標校正方法について説明する。図６は、計測システム１００の座標校正方法を示すフローチャートである。
【００９１】
まず、観測対象体１〜６が存在する室内１１０の３箇所以上の位置に配置される位置マーカＭ１〜Ｍ３に向けて、電波送受信部１１から電波ｅｗを発信する（ステップＳ１１）。
【００９２】
位置マーカＭ１〜Ｍ３は、発信された電波ｅｗを、電波送受信部１１が位置マーカＭ１〜Ｍ３と観測対象体１〜６とを区別して検出できるように変化させて反射する。具体的には、位置マーカＭ１〜Ｍ３に設けられた電波反射部５０を振動させることで、電波送受信部１１から発信された電波ｅｗの位相を変化させて反射する。なお、室内１１０に配置される位置マーカの数は、３つに限られず、４つ以上であってもよい。また準備する位置マーカの数は１つでもよく、例えば１つの位置マーカＭ１を３箇所に順次配置して異なる時に検出してもよい。
【００９３】
次に、電波送受信部１１から発信され位置マーカＭ１〜Ｍ３のそれぞれで反射された電波を、電波送受信部１１で受信する（ステップＳ１２）。電波送受信部１１から発信された電波ｅｗは、位置マーカＭ１〜Ｍ３に限られず、観測対象体１〜６またはその他の反射体で反射される。そこでステップＳ１２にて、電波送受信部１１で受信した電波の受信信号から位置マーカＭ１〜Ｍ３で反射された反射信号を抽出する。具体的には、電波送受信部１１が、ドップラー周波数フィルタを用いて、位置マーカＭ１〜Ｍ３の反射波の位相変化によって生じる周波数成分を抽出する。これにより、位置マーカＭ１〜Ｍ１の反射波を観測対象体１〜６または他の反射体の反射波と区別して抽出する。なお、位置マーカＭ１〜Ｍ３の反射波の抽出は、制御部Ｃ１にて実行されてもよい。
【００９４】
次に、制御部Ｃ１にて、電波送受信部１１で受信した電波の受信信号から、電波送受信部１１を基準とする極座標における位置マーカＭ１〜Ｍ３の位置を求める（ステップＳ１３）。具体的には、位置演算部１２が、電波送受信部１１にて受信した電波の受信信号に基づいて、電波送受信部１１を基準とする各位置マーカＭ１〜Ｍ３の距離、方位、仰角を求め、極座標における各位置マーカＭ１〜Ｍ３の位置を求める。
【００９５】
次に、制御部Ｃ１にて、電波送受信部１１を基準とする極座標から位置マーカＭ１〜Ｍ３を基準とする直交座標に変換する座標変換式（式（１））を求める（ステップＳ１４）。具体的には、座標変換式生成部１６が、位置演算部１２にて求めた各位置マーカＭ１〜Ｍ３の距離、方位、仰角およびオフセットベクトルの値を式（２）〜（６）に代入することで、式（１）の座標変換式を導出する。
【００９６】
次に、記憶部１７にて、座標変換式生成部１６にて生成された座標変換式を記憶する（ステップＳ１５）。これにより、計測システム１００の座標を校正する。
【００９７】
上記に示すような座標校正方法によれば、電波送受信部１１の設置位置および姿勢にかかわらず、計測システム１００の座標を、位置マーカＭ１〜Ｍ３を用いて簡易に校正することができる。
【００９８】
［３．位置計測方法］
次に、観測対象体１〜６の位置計測方法について説明する。図７は、計測システム１００にて観測対象体１〜６の位置を計測する位置計測方法を示すフローチャートである。
【００９９】
この位置計測方法では、まず、観測対象体１〜６に向けて電波送受信部１１から電波ｅｗを発信する（ステップＳ２１）。
【０１００】
次に、電波送受信部１１から発信され観測対象体１〜６にて反射された電波ｅｗを、電波送受信部１１で受信する（ステップＳ２２）。
【０１０１】
次に、座標校正方法にて求めた式（１）の座標変換式を用いて、観測対象体１〜６の直交座標における位置を求める（ステップ２３）。具体的には、電波送受信部１１で受信した電波の受信信号に基づいて得られた観測対象体１〜６の極座標における位置を、式（１）の座標変換式に代入して演算し、観測対象体１〜６の直交座標における位置を求める。
【０１０２】
次に、観測対象体１〜６の位置および状態を表示部２０に表示する（ステップ２４）。上記に示す位置計測方法によれば、観測対象体１〜６の位置を簡易に計測することができる。また、観測対象体１〜６の生体情報および位置を、監視者９に簡易に知らせることができる。
【０１０３】
［４．実施の形態の変形例１］
実施の形態の変形例１に係る計測システム１００Ａについて説明する。変形例１では、計測システム１００Ａが、電波送受信部１１の姿勢を変更する姿勢可変部４０を備えている例について説明する。
【０１０４】
図８は、変形例１に係る計測システム１００を示す概略図である。図９は、計測システム１００Ａの機能的な構成を示すブロック図である。図１０は、計測システム１００Ａの電波送受信部１１および姿勢可変部４０を示す図である。
【０１０５】
図８および図９に示すように、計測システム１００Ａは、電波送受信部１１と、３つの位置マーカＭ１、Ｍ２、Ｍ３と、制御部Ｃ１と、記憶部１７と、表示部２０とを備えている。また、計測システム１００Ａは、電波送受信部１１を支持する姿勢可変部４０と、制御部Ｃ１内に設けられた姿勢制御部１５とを備えている。
【０１０６】
図１０に示すように、姿勢可変部４０は、天井に回転可能に支持されているθ軸駆動部４２と、θ軸駆動部４２に回転可能に支持されているφ軸駆動部４３とを有している。φ軸駆動部４３の先端には、電波送受信部１１が固定されている。姿勢可変部４０は、電波送受信部１１の電波の発信方向を変更するための駆動機構であり、例えば複数のサーボモータによって構成される。姿勢可変部４０は、姿勢制御部１５からの制御指令に従って、電波送受信部１１の姿勢を方位θＤＲＶおよび仰角φＤＲＶの方向に変更する。
【０１０７】
電波送受信部１１は、電波ｅｗを発信し、各観測対象体１〜６または各位置マーカＭ１〜Ｍ３で反射された電波を検出し、検出した情報を制御部Ｃ１に出力する。
【０１０８】
例えば、位置マーカＭ１〜Ｍ３のうち、いずれかの位置マーカから反射される電波の強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が小さい場合、その位置マーカを十分に検出することができず、上記実施の形態に示す座標校正を適切に実行できない場合がある。そこで本変形例では、図６に示す座標校正方法の一環として行われる、電波ｅｗの発信方向の調整について説明する。
【０１０９】
図１１は、計測システム１００Ａの座標校正方法を示すフローチャートである。
【０１１０】
この座標校正方法では、まず、室内１１０に配置された３つの位置マーカＭ１〜Ｍ３に向けて、電波送受信部１１から電波ｅｗを発信する（ステップＳ３１）。
【０１１１】
次に、各位置マーカＭ１〜Ｍ３にて反射された電波（反射波）を電波送受信部１１で受信する（ステップＳ３２）。
【０１１２】
次に、制御部Ｃ１にて、反射された電波の強度の差が予め決められた閾値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３３）。電波の強度の差が閾値よりも大きい場合は（Ｓ３３にてＮ）、電波送受信部１１から発信する電波の発信方向を変更する（ステップＳ３４）。具体的には、姿勢制御部１５にて姿勢可変部４０を駆動し、位置マーカＭ１〜Ｍ３の電波の強度の差が小さくなるように電波送受信部１１の姿勢を変更させる。そしてステップＳ３１およびステップＳ３２を再び実行し、電波の強度の差が閾値よりも小さいかを再び判断する。電波の強度の差が閾値よりも小さい場合は（Ｓ３３にてＹ）、電波ｅｗの発信方向の調整を終了し、以降、図６に示す座標校正方法を実行する。
【０１１３】
これによれば、位置マーカＭ１〜Ｍ３のうち、いずれかの位置マーカから反射される電波の強度が小さい場合であっても、上記に示すように電波ｅｗの発信方向を調整することで、計測システム１００Ａの座標校正を適切に行うことができる。
【０１１４】
［５．実施の形態の変形例２］
実施の形態の変形例２に係る計測システム１００Ｂについて説明する。変形例２では、観測対象体１〜６の配置が変更された場合の例について説明する。
【０１１５】
図１２は、変形例２に係る計測システム１００Ｂを示す概略図である。図１３は、計測システム１００Ｂの機能的な構成を示すブロック図である。
【０１１６】
図１２の（ａ）には、変更前の観測対象体１〜６の配置および観測対象体１〜６の中央に相当する観測中心ｃｐが示され、図１２の（ｂ）には、変更後の観測対象体１〜６の配置および観測中心ｃｐが示されている。図１２の（ａ）および（ｂ）に示すように、観測対象体１〜６および観測中心ｃｐは、変更前から変更後に至る過程でＸ軸方向の正側に移動させられている。
【０１１７】
図１２および図１３に示すように、計測システム１００Ｂは、電波送受信部１１と、姿勢可変部４０と、制御部Ｃ１と、記憶部１７と、表示部２０と、入力部３０とを備えている。表示部２０および入力部３０は、例えば携帯端末である。入力部３０は、監視者９などのユーザによって入力される情報を受け付ける。
【０１１８】
変形例２では、観測対象体１〜６が移動させられた後、その移動に関する情報が入力部３０に入力される。この移動に関する情報は、例えば観測中心ｃｐの位置情報であり、ユーザが指定する新たな直交座標として入力部３０に入力される。入力部３０にて受け付けた情報は、例えば無線通信を用いて制御部Ｃ１に送信される。
【０１１９】
ここで変形例２に係る計測システム１００Ｂの座標校正方法について説明する。なお、この座標校正方法では、直交座標を新たな直交座標に変更する場合について示す。図１４は、計測システム１００Ｂの座標校正方法を示すフローチャートである。
【０１２０】
まず、入力部３０にてユーザが指定する直交座標を受け付ける（ステップＳ４１）。具体的には、入力部３０には、ユーザが指定する直交座標として、観測中心ｃｐの直交座標における位置が入力される。
【０１２１】
次に、ユーザが指定する直交座標に基づいて、変更前の座標変換式を新たな座標変換式に変更する（ステップＳ４２）。
【０１２２】
次に、新たな座標変換式を記憶部１７に記憶する（ステップＳ４３）。この座標校正方法によれば、観測対象体１〜６の配置が変更された場合でも、簡易に座標を校正することができる。
【０１２３】
なお、ステップＳ４２にて座標変換式を変更する前に、ユーザが指定する直交座標に基づいて、電波送受信部１１から発信する電波ｅｗの発信方向を変更してもよい。その場合、新たな座標変換式は、ユーザが指定する直交座標と、変更後の電波ｅｗの発信方向とに基づいて導出されてもよい。これによれば、観測対象体１〜６座標の校正を適切に行うことができる。
【０１２４】
ここで、変形例２に係る制御部Ｃ１の機能について詳しく説明する。なお以下において、電波送受信部１１を基準とする極座標をローカル座標と呼び、位置マーカＭ１〜Ｍ３を基準とする直交座標をグローバル座標と呼ぶ場合がある。
【０１２５】
制御部Ｃ１は、位置演算部１２、姿勢制御部１５、座標変換式生成部１６および座標変換部１８を備えている。位置演算部１２は、送受信部状態推定部１３および可変部状態導出部１４を含む。送受信部状態推定部１３は、電波送受信部１１の位置および姿勢を推定する部分である。可変部状態導出部１４は、姿勢可変部４０の位置および姿勢を導出する部分である。
【０１２６】
制御部Ｃ１のうち、位置演算部１２、送受信部状態推定部１３、可変部状態導出部１４、姿勢制御部１５、座標変換式生成部１６は座標の校正を行う際に動作する。
【０１２７】
位置演算部１２は、各位置マーカＭ１〜Ｍ３で反射された反射波を他の反射体の反射波から分離し、それぞれの位置をローカル座標の位置情報として出力する。
【０１２８】
送受信部状態推定部１３は、上記ローカル座標の位置情報を用いて、電波送受信部１１の位置をグローバル座標で推定する。また、送受信部状態推定部１３は、さらに電波送受信部１１の姿勢をグローバル座標のＸ軸方向を基準として、そこからＸ軸周りの回転角θｘ、Ｙ軸まわりの回転θｙ、および、Ｚ軸周りの回転θｚを順に実行して得られる姿勢として推定する。
【０１２９】
姿勢制御部１５は、電波送受信部１１の電波の発信方向について、グローバル座標のＸ軸方向を基準方向とし、Ｙ軸まわりの回転θｙとＺ軸周りの回転θｚとを順に実行して得られる姿勢として定義される駆動方向（θｙ，θｚ）を用いて姿勢可変部４０を制御し、また、現在の駆動状態を保持する。
【０１３０】
可変部状態導出部１４は、送受信部状態推定部１３の推定結果と姿勢制御部１５に保持されている現在の駆動方向（θｙ，θｚ）を用いて、姿勢可変部４０そのものの位置および姿勢を導出する。
【０１３１】
姿勢制御部１５はさらに、可変部状態導出部１４が出力する姿勢可変部４０の位置および姿勢に関する情報と、入力部３０から入力されるユーザが指定するグローバル座標を用いて、電波送受信部１１の電波の発信方向が観測中心ｃｐに向くための姿勢可変部４０の駆動方向を算出し、その結果により姿勢可変部４０を駆動するとともに、駆動後の姿勢可変部４０の駆動方向を座標変換式生成部１６にも出力する。
【０１３２】
座標変換式生成部１６は可変部状態導出部１４の出力と姿勢制御部１５の出力を用いて、電波送受信部１１が出力するローカル座標に関する位置情報をグローバル座標に変換する変換式（座標変換式）を生成する。
【０１３３】
記憶部１７は、座標の校正が終了した後も座標変換式が利用できるように座標変換式生成部１６が生成した座標変換式を記憶する。
【０１３４】
座標変換部１８は電波送受信部１１が出力するローカル座標に関する位置情報に対し、記憶部１７に保持されている座標変換式を用いて、ローカル座標に関する位置情報をグローバル座標に関する位置情報に変換して出力する。
【０１３５】
以上の構成により、計測システム１００Ｂは、座標校正の際に決定したグローバル座標で観測対象体１〜６の位置情報を出力することができる。
【０１３６】
さらに、制御部Ｃ１の各構成の処理について詳しく説明する。
【０１３７】
以下の説明において、Ｒｘ（θ）、Ｒｙ（θ）、Ｒｚ（θ）は、それぞれＸ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転を表す行列であり、以下のとおりである。ただし、θは、回転角度である。
【０１３８】
【数７】
2020003313.tif 000009
【０１３９】
【数８】
2020003313.tif 000010
【０１４０】
【数９】
2020003313.tif 000011
【０１４１】
また、以下の説明においてＲ（ω）は、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転、Ｚ軸周りの回転を順に適用した場合の回転行列であり、式（１０）で計算する。
【０１４２】
【数１０】
2020003313.tif 000012
【０１４３】
式（１０）のωは、姿勢を表すベクトルであり、３つの回転角を要素とするベクトルである。
【０１４４】
【数１１】
2020003313.tif 000013
【０１４５】
送受信部状態推定部１３の処理について説明する。
【０１４６】
まず、位置演算部１２が出力するローカル座標の位置マーカＭ１〜Ｍ３の位置情報（ＬＰｍ１、ＬＰｍ２、ＬＰｍ３）は、距離ｒ、仰角φ、方位θで構成される極座標である。そこで、次の式（１２）を用いてローカル座標を直交座標に変換し、直交座標のマーカの位置情報（Ｌｍ１、Ｌｍ２、Ｌｍ３）を求める。
【０１４７】
【数１２】
2020003313.tif 000014
【０１４８】
次にグローバル座標のＸ方向およびＹ方向を表す単位ベクトルをローカル座標で表したＬｅｘ、Ｌｅｙを次の式（１３）のように求める。
【０１４９】
【数１３】
2020003313.tif 000015
【０１５０】
ただし、
【数１４】
2020003313.tif 000016
【数１５】
2020003313.tif 000017
【数１６】
2020003313.tif 000018
であり、本変形例では位置マーカＭ３は、グローバル座標でｙ＞０の範囲に配置されていることを仮定している。
【０１５１】
次に、（Ｌｅｘ、Ｌｅｙ）を用いてローカル座標の基準点（Ｌｐ１、Ｌｐ２、Ｌｐ３）を次の式（１７）、式（１８）、式（１９）のように求める。
【０１５２】
【数１７】
2020003313.tif 000019
【０１５３】
【数１８】
2020003313.tif 000020
【０１５４】
【数１９】
2020003313.tif 000021
【０１５５】
ローカル座標の基準点（Ｌｐ１、Ｌｐ２、Ｌｐ３）に対応するグローバル座標の基準点（Ｇｐ１、Ｇｐ２、Ｇｐ３）は、次の式（２０）、式（２１）、式（２２）である。
【０１５６】
【数２０】
2020003313.tif 000022
【０１５７】
【数２１】
2020003313.tif 000023
【０１５８】
【数２２】
2020003313.tif 000024
【０１５９】
図１５は、変形例２に係る計測システム１００Ｂの電波送受信部１１および姿勢可変部４０を示す図である。図１５には、電波送受信部１１の位置の推定値ｐＲＤ、ローカル座標であらわされる位置情報の原点と姿勢可変部４０の位置との距離ｒＰＦ、姿勢可変部４０の回転中心ＰＰＦ、電波送受信部１１の姿勢を表す方位角θＤＲＶおよび仰角φＤＲＶが示されている。
【０１６０】
電波送受信部１１の位置の推定値ｐＲＤは、例えば最小２乗法を用いて次の式（２３）、式（２４）、式（２５）、式（２６）、式（２７）のように求める。
【０１６１】
【数２３】
2020003313.tif 000025
【０１６２】
【数２４】
2020003313.tif 000026
【０１６３】
【数２５】
2020003313.tif 000027
【０１６４】
【数２６】
2020003313.tif 000028
【０１６５】
【数２７】
2020003313.tif 000029
【０１６６】
電波送受信部１１の姿勢の推定値ωＲＤは、次の式（２８）、式（２９）、式（３０）のように求める。
【０１６７】
【数２８】
2020003313.tif 000030
【０１６８】
【数２９】
2020003313.tif 000031
【０１６９】
【数３０】
2020003313.tif 000032
【０１７０】
送受信部状態推定部１３は、以上の処理で求めた電波送受信部１１の位置の推定値ｐＲＤ、および電波送受信部１１の姿勢の推定値ωＲＤを出力する。
【０１７１】
次に、可変部状態導出部１４の処理について説明する。
【０１７２】
姿勢可変部４０の位置は、姿勢可変部４０の回転中心ＰＰＦであるとして定義し、電波送受信部１１が観測するローカル座標であらわされる位置情報の原点と、姿勢可変部４０の位置との距離が距離ｒＰＦであるとすると、姿勢可変部４０のグローバル座標であらわされる位置ｐＰＦは、次の式（３１）のように求められる。
【０１７３】
【数３１】
2020003313.tif 000033
【０１７４】
姿勢可変部４０の姿勢ωＰＦについては、回転行列Ｒ（ωＰＦ）を次の式（３２）、式（３３）のように求める。
【０１７５】
【数３２】
2020003313.tif 000034
【０１７６】
【数３３】
2020003313.tif 000035
【０１７７】
ただし、θＤＲＶ０およびφＤＲＶ０は、それぞれ、姿勢可変部４０の現在の方位角および仰角であり、姿勢制御部１５から入力される情報である。θＤＲＶ０およびφＤＲＶ０は、図１５に示すように姿勢可変部４０の基準軸ＰＦｘ、ＰＦｙ、ＰＦｚに対して定義される。図１５では、姿勢可変部４０は、基準軸ＰＦｘおよびＰＦｙを含む平面において基準軸ＰＦｘから反時計方向にθＤＲＶ０の方位角で、かつ当該方位角において下向きにφＤＲＶ０の仰角の位置に配されている。ここで、姿勢可変部４０の基準軸ＰＦｘ、ＰＦｙ、ＰＦｚはグローバル座標のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を回転行列Ｒ（ωＰＦ）で回転させることで得られる軸である。
【０１７８】
可変部状態導出部１４は、以上の処理で求めたグローバル座標であらわされる位置ｐＰＦ、および、回転行列Ｒ（ωＰＦ）を出力する。
【０１７９】
次に、姿勢制御部１５は、入力部３０からグローバル座標の直交座標で入力される観測対象座標ｐＴＧが電波送受信部１１の観測範囲の中央（観測中心ｃｐ）に配置されるように姿勢可変部４０および座標変換式生成部１６に対して、最適方位角θＤＲＶおよび最適仰角φＤＲＶを出力する。
【０１８０】
最適方位角θＤＲＶおよび最適仰角φＤＲＶは、次の式（３４）、式（３５）、式（３６）、式（３７）、式（３８）のように求める。
【０１８１】
【数３４】
2020003313.tif 000036
【０１８２】
【数３５】
2020003313.tif 000037
【０１８３】
【数３６】
2020003313.tif 000038
【０１８４】
【数３７】
2020003313.tif 000039
【０１８５】
【数３８】
2020003313.tif 000040
【０１８６】
次に、座標変換式生成部１６は、ローカル座標からグローバル座標へ変換する座標変換式を生成する。
【０１８７】
電波送受信部１１が出力するローカル座標の極座標表示の位置情報が（ＬＰｐ）であるとすれば、対応するグローバル座標の直交座標表示の位置情報（Ｇｐ）を求める式として次の式（３９）を出力する。
【０１８８】
【数３９】
2020003313.tif 000041
【０１８９】
ただし、
【数４０】
2020003313.tif 000042
である。
【０１９０】
記憶部１７は、座標変換式生成部１６が出力する座標変換式を記憶し、必要な時に座標変換部１８に対して座標変換式を出力する。座標変換部１８は、電波送受信部１１が出力するローカル座標の極座標表示の位置情報を記憶部１７に保存された座標変換式でグローバル座標の直交座標表示の位置情報に変換して出力する。
【０１９１】
本開示に係る計測システム１００Ｂの座標校正方法によれば、電波送受信部１１の設置姿勢を簡易な方法で計測し、電波送受信部１１の設置位置および姿勢にかかわらず、ユーザが決定する観測範囲を基準とした座標で観測対象体１〜６の位置情報を得ることができる。したがって、例えば、室内マップなどに観測対象体１〜６の位置を表示することが可能になり、位置情報の把握が容易になる。また、観測対象体１〜６の配置の変更に伴って電波送受信部１１の姿勢を変更するので、電波送受信部１１の観測範囲とユーザが決定した観測範囲を対応させることが可能となる。これにより、電波送受信部１１の姿勢を変えて設置し直すなどの手間を削減することができる。
【０１９２】
（その他の形態）
以上、本開示の実施の形態に係る座標校正方法、位置計測方法および計測システムについて説明したが、本開示は、個々の実施の形態には限定されない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０１９３】
例えば、実施の形態では、電波送受信部１１が天井の片隅に設置されている例を示したが、それに限られず、天井の中央に設置されていてもよい。
【０１９４】
例えば、計測システム１００の電波送受信部１１、制御部Ｃ１および記憶部１７は、一体化されていてもよいし、それぞれが別の装置で校正されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１９５】
本開示の座標校正方法、位置計測方法および計測システムは、例えば、保育所、介護施設、病院などにおける見守りシステムなど、生体情報を表示する装置等に広く利用できる。
【符号の説明】
【０１９６】
１〜６  観測対象体
９    監視者
１１  電波送受信部
１２  位置演算部
１３  送受信部状態推定部
１４  可変部状態導出部
１５  姿勢制御部
１６  座標変換式生成部
１７  記憶部
１８  座標変換部
２０  表示部
３０  入力部
４０  姿勢可変部
４２  θ軸駆動部
４３  φ軸駆動部
５０  電波反射部
５１  加振部
５２  コイル
５３  磁石
５４  ヨーク
５５  支持台
５６  ダンパ
５７  ダンパ取付具
５８  支柱
５９  底板
１００、１００Ａ、１００Ｂ  計測システム
１１０  室内
Ｃ１  制御部
ｃｐ  観測中心
ｅｗ  電波
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  位置マーカ
【図１】
2020003313.tif 000043
【図２】
2020003313.tif 000044
【図３Ａ】
2020003313.tif 000045
【図３Ｂ】
2020003313.tif 000046
【図４】
2020003313.tif 000047
【図５】
2020003313.tif 000048
【図６】
2020003313.tif 000049
【図７】
2020003313.tif 000050
【図８】
2020003313.tif 000051
【図９】
2020003313.tif 000052
【図１０】
2020003313.tif 000053
【図１１】
2020003313.tif 000054
【図１２】
2020003313.tif 000055
【図１３】
2020003313.tif 000056
【図１４】
2020003313.tif 000057
【図１５】
2020003313.tif 000058