(57)【要約】【課題】任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供する。【解決手段】音波１１５を送信し、音波１１５を送信した時刻を電波１１７で送信する親機と、音波１１５と電波１１７とを受信し、音波１１５を送信した時刻と音波１１５を受信した時刻とから親機１０１との距離を測定する子機１０３と、を備える距離測定システムであって、親機１０１と子機１０３とは、内部時計が標準時と同期される距離測定システムを提供する。【選択図】図１
2020134383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波を送信し、前記音波を送信した時刻を電波で送信する親機と、
前記音波と前記電波とを受信し、前記音波を送信した時刻と前記音波を受信した時刻とから前記親機との距離を測定する子機と、を備える距離測定システムであって、
前記親機と前記子機とは、内部時計が標準時と同期される距離測定システム。
【請求項２】
前記親機は、前記電波で前記音波の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを送信し、
前記子機は、音波を常時受信し、前記音波を受信した時刻と前記音波の周波数と前記音波の波形のデータを記憶し、
前記子機は、所定の時間の間、前記データを保持し、
前記子機が、前記親機から前記電波を受信しないときは、前記データを破棄し、
前記子機が、前記親機から前記電波を受信し、前記電波で送信された前記音波の周波数と前記音波の波形のデータと前記受信した前記音波の周波数と前記音波の前記波形のデータが概略一致または一致したときは、前記親機と前記子機との距離を測定する、請求項１に記載の距離測定システム。
【請求項３】
前記子機は、前記親機に変更できる、請求項１または２に記載の距離測定システム。
【請求項４】
前記親機は、３箇所以上あり、それぞれ送信する音波の周波数が異なる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項５】
前記親機は、固定され絶対位置が識別されており、
複数の前記親機は、それぞれの前記絶対位置を前記電波で送信することで、前記子機の絶対位置を測定できる、請求項４に記載の距離測定システム。
【請求項６】
親機に変更された前記子機が、前記親機に変更された前記子機の絶対位置のデータを送信することで、新たな子機の絶対位置を測定できる、請求項３を引用する請求項４を引用する請求項５に記載の距離測定システム。
【請求項７】
前記子機は、複数あり、
同時に複数の前記子機の距離を測定できる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項８】
前記子機は、複数の箇所で前記音波を受信する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項９】
前記子機は、携帯電話装置を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項１０】
前記内部時計を標準時と同期する方法は、ＮＩＴＺ、ＮＴＰ、またはＧＰＳを用いる、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項１１】
前記音波の周波数は、１６ｋＨｚ以上９６ｋＨｚ以下である、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音波を用いて距離を測定する距離測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送信機で音波を送信して対象物に当て、受信機で対象物から跳ね返った音波を受信し、送信から受信までの時間を計測することが距離測定システムにおいてなされている。計測した時間と音速をかけることで対象物との往復の距離がわかるものである。
【０００３】
音波を発振する時刻と音波を受信する時刻は、正確であることが求められる。時刻は、少なくともミリ秒の単位での正確性が要求される。ＧＰＳは、現在使われている技術において、比較的容易に正確な時刻を得られる。そのため、特許文献１は、ＧＰＳを用いた送信機により正確な時刻で超音波信号を送信し、ＧＰＳを用いた受信機により正確な時刻で超音波を受信することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２５９４８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、あらかじめ決められた時刻に超音波パルスを送信していた。したがって、任意のタイミングで距離を測定できなかった。そこで、本発明は、ＧＰＳ等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の距離測定システムは、
音波を送信し、前記音波を送信した時刻を電波で送信する親機と、
前記音波と前記電波とを受信し、前記音波を送信した時刻と前記音波を受信した時刻とから前記親機との距離を測定する子機と、を備える距離測定システムであって、
前記親機と前記子機とは、内部時計が標準時と同期されることを特徴とする。
【０００７】
標準時と同期することで、音波を送信する時刻と音波を受信する時刻に大がかりな時刻合わせがいらない。また、音波を送信した時刻と音波の波形を電波で送信することにより、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、ＧＰＳ等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る距離測定システムの概略構成図である。
【図２】本発明の距離測定システムの一実施形態のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２に係る距離測定システムの一部の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る距離測定システムの一部の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る距離測定システムの一部の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態５に係る距離測定システムの一部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための様々な実施の形態を、図面を参照して説明する。要点の説明または理解の容易性を考慮して、異なる図面で便宜上符号を変えて示す。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施の形態を分けて示すが、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。実施の形態２以降では、実施の形態１と要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施の形態を分けて示すが、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。また、実施の形態２以降では、実施の形態１と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に同様の構成による同様の作用効果については、実施の形態毎には逐次言及しないものとする。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る距離測定システムの概略構成図である。図１を参照して、実施の形態１について説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態では、測定物体である親機１０１と被測定物体である子機１０３を備える。ＧＰＳを利用するならば衛星１０５も本距離測定システムに組み込まれる。
【００１３】
（音波送信機）
親機１０１は、音波１１５を送信する音波送信機１０７を備える。音波送信機１０７は、ハイレゾアンプとスピーカとの組み合わせが好ましい。ハイレゾアンプは、周波数が９６ｋＨｚまでの音波を再生することができる超音波送受信手段である。また、音波送信機１０７は、周波数が２０ｋＨｚまでの音波を再生可能な可聴音アンプとスピーカであってもよい。
【００１４】
音波１１５は、可聴音であってもよいし、超音波であってもよい。音波１１５は、周波数が１６ｋＨｚ以上であると高すぎてほぼ全ての人に聞こえないため好ましい。特に、周波数が１６ｋＨｚから２０ｋＨｚ程度であると、人の耳に聞こえず、超音波よりも波長が長いので障害物に回り込むことができるので、より好ましい。
【００１５】
（電波送信機）
親機１０１は、電波１１７を送信する電波送信機１０９を備える。電波送信機１０９は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉｆｉ等デジタル無線によりデジタルデータの送信が可能である。また、電波を送信するだけでなく、子機１０３からのデジタルデータを受信する機能を備えてもよい。
【００１６】
電波１１７は、音波１１５を送信した時刻と音波１１５の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを送信する。電波１１７は音波１１５と同時、または遅れて、または先に送信されることができる。
【００１７】
（音波受信機）
子機１０３は、音波１１５を受信する音波受信機１１１を備える。音波受信機１１１は、周波数が９６ｋＨｚまで応答可能な無指向性のハイレゾマイクを用いることが好ましい。音波受信機１１１は、子機１０３と別部材であってもよい。また、周波数が２０ｋＨｚまで応答可能な携帯電話装置の内蔵マイクであってもよい。音波受信機１１１は、子機１０３と親機１０１の音波の送受信の性能を合わせることが好ましい。
【００１８】
（電波受信機）
子機１０３は、電波１１７を受信する電波受信機１１３を備える。電波送信機１０９と規格を合わせることで電波１１７のデジタルデータの受信が可能である。子機１０３は、電波を送信する機能を備えてもよい。子機１０３は、音波、電波を受信できる装置であるスマートフォンなどの携帯電話装置を用いることが好ましい。
【００１９】
（標準時合わせ）
ここで、親機１０１と子機１０３の内部時計（図示せず）は、衛星１０５から発振されるＧＰＳ信号１１９により標準時と同期されている。親機１０１と子機１０３の時刻は１００μｓの精度で合わせられる必要がある。ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、原子時計を用いており、この条件に適合している。
【００２０】
親機と子機が、携帯電話ネットワークまたはインターネットに接続しているならば、標準時に同期する方法としてＧＰＳに変えてＮＩＴＺ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｉｄｅｎｔｉｔｙ  ａｎｄ  Ｔｉｍｅ  Ｚｏｎｅ）、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を使ってもよい。いずれも、現在比較的利用しやすい標準時に合わせる手段である。
【００２１】
（距離の測定原理）
子機１０３は、音波１１５を受信した時刻を記録する。また、子機１０３は電波１１７を受信して音波１１５を送信した時刻を得る。子機１０３は音波１１５を受信した時刻から音波１１５を送信した時刻を引いて、親機１０１から子機１０３まで音波１１５が到達する時間ｔを測定する。音の速さｖは、温度によって変化するが既知であるため、親機１０１と子機１０３の距離ｄは、次式で与えられる。
【００２２】
【数１】
2020134383.tif 000003
【００２３】
例えば、室温２０℃とすると、音速は３４３．５９５０１８８ｍ／Ｓなので、
送信時刻２０１８年１２月２７日午前９時３４分１０秒３１２ミリ秒１２０マイクロ秒で、受信時刻２０１８年１２月２７日午前９時３４分１０秒３１３ミリ秒５２０マイクロ秒であったとすると、
３４３．５９５０１８８×（３１３．５２−３１２．１２）×０．００１＝０．４８１ｍ
と、距離は０．４８１ｍと判断される。
【００２４】
上記計算は、子機１０３で行っても、子機１０３からデータを受信した親機１０１が行っても、子機１０３または親機１０１が接続している計算機で行ってもよい。また、音速は、温度による補正を行ってもよい。
【００２５】
ＧＰＳの誤差が１０μ秒であったとき、距離の誤差は約３．４ｍｍしか生じない。ＧＰＳによって測位するとき、その誤差は２ｍ程度であるため、本発明の距離測定システムを用いることで、距離を測定する精度を大幅に向上できる。また、スマートフォンなどに内蔵されたＧＰＳやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を利用した測距システムと並行して用い、距離を測定するさらに精度を向上できる。
【００２６】
また、音波や無線の受信強度も併用し、測距の精度を高めてもよい。音波の位相情報を利用して測距の精度を高めてもよい。
【００２７】
本発明は、ＧＰＳ等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。
【００２８】
また、本発明は、携帯電話装置、ＧＰＳ、ＮＩＴＺ、ＮＴＰ、ハイレゾ音源等既存の技術を用いることで、技術的に比較的容易に距離または位置を測定する距離測定システムを提供できる。
【００２９】
（距離測定システムのフローチャート）
図２は、本発明の一実施形態の距離測定システムのフローチャートである。図２を参照して、本発明の距離測定システムのフローを説明する。
【００３０】
フローを開始して、子機が音波の常時受信を開始する。子機は、音波を受信した時刻と音波の周波数と音波の波形のデータを記憶する（２０１）。子機は、所定の時間の間の音波の周波数と音波の波形と音波を受信した時刻のデータを保持する（２０２）。一方、親機は、音波を送信し、同時に、音波を送信した時刻と音波の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを電波で送信する。
【００３１】
子機が、親機から電波を受信した場合（２０３）、受信した音波の周波数と波形のデータと親機が電波で送信した音波の周波数と波形のデータを照合し、一定以上一致したときに、実施の形態１で示した距離の測定を行う（２０４）。一定以上一致とは、概略一致することまたは完全に一致することである。
【００３２】
例えば、親機は、４０ｋＨｚの音波を１０ｍｓの間送信する。子機は、電波で送信された４０ｋＨｚの音波を１００ｍｓの間に渡って探す。４０ｋＨｚの音波を見つけたとき、その音波の立ち上がりの時刻を、音波を受信した時刻とする。
【００３３】
電波が子機に到達したとき、音波はまだ到達していないことがある。その場合、音波が到達する時間まで待って、音波の周波数と波形のデータの照合を行う。３４ｍ程度の距離を測定する場合、音波が到達するのは１００ｍｓ程度なので、十分音波の周波数と波形のデータを記憶しつつ音波の周波数と波形のデータを保持できる。
【００３４】
距離を測定した後に、音波を受信した時刻と音波の周波数と波形のデータを破棄する。距離を測定する処理は終了するが、データを破棄した後に、子機は、音波を常時受信する待機状態に戻ってもよい。
【００３５】
子機は、親機から電波を受信しない場合（２０３）、音波を受信した時刻と音波の周波数と波形のデータを破棄する（２０５）。データを破棄した後に、子機は、音波を常時受信する待機状態に戻る。子機は、マルチスレッドによって、データを破棄しつつ、音波を常時受信する待機状態になってもよい。
【００３６】
所定の時間は、通常測定する距離に応じてあらかじめ決められた時間、またはＧＰＳ等で測定距離がある範囲に絞られることで計算された時間である。所定の時間は、親機が音波を送信してから子機に届く時間よりも長い。所定の時間は、１００ｍｓから２５０ｍｓであることが好ましい。
【００３７】
このようにすることで、任意のタイミングで音波を送信する親機に合わせて距離を測定できる。本発明は、ＧＰＳ等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。
【００３８】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る距離測定システムの一部の構成図である。図３を参照して、本発明の実施の形態２を説明する。
【００３９】
実施の形態２は、実施の形態１と親機が３箇所以上ある点で異なる。図３に示すように、本実施形態の距離測定システムは、少なくとも第１の親機３０１、第２の親機３０３、第３の親機３０５と子機３０７を備える。第１の親機３０１と第２の親機３０３と第３の親機３０５と子機３０７は、図示しないが、実施の形態１と同じようにＧＰＳ等で内部時計を標準時に合わせられている。
【００４０】
第１の親機３０１と第２の親機３０３と第３の親機３０５は、固定されている。また、第１の親機３０１と第２の親機３０３と第３の親機３０５の相対位置または絶対位置（地球上の座標の位置）は、識別されている。
【００４１】
第１の親機３０１は、実施の形態１と同様に音波３２５を送信する音波送信機３０９を備える。第２の親機３０３は、音波３２９を送信する音波送信機３１３を備える。第３の親機３０５は、音波３３３を送信する音波送信機３１７を備える。
【００４２】
音波３２５、３２９、３３３も実施の形態１と同じように、超音波または可聴音を用いる。しかしながら、音波３２５、３２９、３３３は、どの親機から送信されたか識別できるように周波数が異なる。
【００４３】
第１の親機３０１は、実施の形態１と同様に電波３２７を送信する電波送信機３１１を備える。第２の親機３０３は、電波３３１を送信する電波送信機３１５を備える。第３の親機３０５は、電波３３５を送信する電波送信機３１９を備える。
【００４４】
電波３２７は、音波３２５を送信した時刻と音波３２５の周波数と波形のデータを送信する。電波３３１は、音波３２９を送信した時刻と音波３２９の周波数と波形のデータを送信する。電波３３５は、音波３３３を送信した時刻と音波３３３の周波数と波形のデータを送信する。ただし、電波３２７、３３１、３３５は、どの親機から送信されたか識別できる。
【００４５】
子機３０７は、音波受信機３２１と電波受信機３２３を備える。子機３０７は、実施の形態１と同じように携帯電話装置であることが好ましい。
【００４６】
子機３０７は、音波３２５と電波３２７を受信し、第１の親機３０１と子機３０７の距離を測定する。子機３０７は、音波３２９と電波３３１を受信し、第２の親機３０３と子機３０７の距離を測定する。子機３０７は、音波３３３と電波３３５を受信し、第３の親機３０５と子機３０７の距離を測定する。
【００４７】
３つの親機からの距離を測定することで、親機からの子機３０７の相対位置が３次元で測定できる。また、第１の親機３０１、第２の親機３０３、第３の親機３０５の絶対位置がわかっている場合、本実施形態を用いることで子機の絶対位置が測定できる。
【００４８】
例えば、第１の親機３０１、第２の親機３０３、第３の親機３０５が室内の壁面に設置された場合、室内での子機３０７の位置が測定できる。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸が互いに直交し、第１の親機３０１が（ｘ１，０，０）、第２の親機３０３が（０，ｙ１，０）、第３の親機３０５が（０，０，ｚ１）にある場合、子機３０７（ｘ、ｙ、ｚ）の位置は、第１の親機３０１からの距離をｄ１、第２の親機３０３からの距離をｄ２、第３の親機３０５からの距離をｄ３として、次式で与えられる。
【００４９】
【数２】
2020134383.tif 000004
【００５０】
本実施形態では、音波３２５、３２９、３３３の周波数が異なる例を示したが、同じであってもよい。その場合、第１の親機３０１、第２の親機３０３、第３の親機３０５は、一台ずつ一定の間隔、例えば２５０ｍｓ程度などを開けて音波を送信する。
【００５１】
また、本実施形態では親機が３箇所以上ある例を示したが、２箇所であってもよい。例えば、室内の前後左右の４つの壁面のうち直交する壁面にそれぞれ親機が設けられた場合、2次元で室内での位置が測定できる。
【００５２】
このように、本発明は、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対位置を測定する距離測定システムを提供できる。また、本発明は、ＧＰＳの精度以上の数ｍｍの精度で絶対位置を測定できる。
【００５３】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る距離測定システムの一部の構成図である。図４を参照して、本発明の実施の形態３を説明する。
【００５４】
実施の形態３は、実施の形態２と子機が複数あり、少なくとも1つの子機は、少なくとも1つの親機から遮蔽されていて直接距離を測定できない点で異なる。
【００５５】
図４に示すように、本実施形態は、少なくとも第１の親機４０１、第２の親機４０３、第３の親機４０５を備え、少なくとも第１の子機４０７と第２の子機４０９を備える。第１の親機４０１と第２の親機４０３と第３の親機４０５と第１の子機４０７と第２の子機４０９は、図示しないが、実施の形態１と同じようにＧＰＳ等で内部時計を標準時に合わせられている。
【００５６】
第１の親機４０１と第２の親機４０３と第３の親機４０５は、固定されている。また、第１の親機４０１と第２の親機４０３と第３の親機４０５の相対位置または絶対位置（以下、単に位置とする）は、識別されている。
【００５７】
第１の親機４０１と第２の親機４０３と第３の親機４０５は、実施の形態２と同じようにそれぞれ音波４３３、４３７、４４１を送信する音波送信機４１３、４１７、４２１を備える。また、第１の親機４０１と第２の親機４０３と第３の親機４０５は、実施の形態２と同じようにそれぞれ電波４３５、４３９、４４３を送信する電波送信機４１５、４１９、４２３を備える。
【００５８】
第１の子機４０７は、音波受信機４２５と電波受信機４２７を備える。実施の形態２と同様に、第１の子機４０７は、音波４３３と電波４３５を受信し、第１の親機４０１と第１の子機４０７の距離を測定する。また、第１の子機４０７は、音波４３７と電波４３９を受信し、第２の親機４０３と第１の子機４０７の距離を測定する。さらに、第１の子機４０７は、音波４４１と電波４４３を受信し、第３の親機４０５と第１の子機４０７の距離を測定する。
【００５９】
位置が識別されている第１の親機４０１、第２の親機４０３、第３の親機４０５からの距離がわかることで、第１の子機４０７の位置が測定される。
【００６０】
新たな第２の子機４０９は、音波受信機４２９と電波受信機４３１を備え、電波及び音波を受信できる。第２の子機４０９の音波受信機４２９は、実施の形態１と同様である。第２の子機４０９の電波受信機４３１は、実施の形態１と同様に第１の子機４０７、第１の親機４０１、第２の親機４０３、第３の親機４０５の電波送信機と規格を合わせることで電波のデジタルデータの受信が可能である。
【００６１】
第２の子機４０９は、位置を測定するために第１の親機４０１から音波４３３を受信したいが、遮蔽物４１１があるために、第１の親機４０１からの音波４３３は第２の子機４０９に届かない。
【００６２】
そこで、第１の子機４０７は、位置が測定された後、親機に変更される。第１の子機４０７は、音波送信機（図示せず）により音波４４５を送信できる。また、第１の子機４０７は、電波送信機（図示せず）により電波４４７を送信できる。
【００６３】
第１の子機４０７の音波送信機は、第１の親機４０１、第２の親機４０３、第３の親機４０５と同様に、ハイレゾアンプとスピーカとの組み合わせが好ましい。第１の子機４０７の音波送信機は、第１の子機４０７と別部材であってもよい。また、第１の子機４０７の音波送信機は、周波数が２０ｋＨｚまでの音波を再生可能な可聴音アンプとスピーカであってもよい。また、第１の子機４０７の音波送信機は、音波受信機４２５のアクチュエータがセラミック圧電素子等であれば、音波受信機４２５と共用できる。
【００６４】
第１の子機４０７の電波送信機は、第１の親機４０１、第２の親機４０３、第３の親機４０５と同様にＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉｆｉ等デジタル無線によりデジタルデータの送信が可能である。電波４４７は、音波４４５を送信した時刻と送信した音波４４５の波形を送信する。
【００６５】
第１の子機４０７は、親機に変更された後、音波４４５と、音波４４５の周波数と波形と音波４４５の送信した時刻を載せた電波４４７を第２の子機４０９に送信する。携帯電話装置は、一定の超音波と電波を送信、受信できるため、子機から親機に変更できる第１の子機４０７として好ましい。
【００６６】
第２の子機４０９は、第２の親機４０３から音波４３７と電波４３９を受信し、第２の親機４０３と第２の子機４０９の距離を測定する。第２の子機４０９は、第３の親機４０５から音波４３７と電波４３９を受信し、第３の親機４０５と第２の子機４０９の距離を測定する。さらに、第２の子機４０９は、親機に変更された第１の子機４０７から音波４４５と電波４４７を受信し、第１の子機４０７と第２の子機４０９の距離を測定する。
【００６７】
第２の親機４０３、第３の親機４０５、第１の子機４０７は、位置が識別されているため、第２の子機４０９の位置も測定できる。このように、親機に変更された子機が、親機に変更された子機の位置のデータを送信することで、新たな子機の位置を測定できる。また、遮蔽物により音波の届かない子機の位置を測定できる。
【００６８】
親機に変更された第１の子機４０７は、加速度センサを使用して静止しているときに測定を行うことが好ましい。ＡＩなどを用いて動きが予測できれば、動きながらの測距もできる。
【００６９】
第２の子機４０９も第１の子機４０７と同様に親機に変更できる携帯電話装置であることが好ましい。子機が親機に変更できると、子機を親機に変えて被測定物体を変えていくことができる。第２の子機４０９の位置が識別されたとき、さらに隠れた場所にある他の子機の位置を識別できるようになる。このように、連鎖して子機を親機に変更することで、複数の子機の位置が識別される。また、いずれの親機からも隠れた場所にある子機の位置も識別できる。
【００７０】
ダイレクトに音波が届かないような場所でも、何カ所かの子機を経由することで、測位が可能となる。例えば、広大な場所ではＡ，Ｂ，Ｃ親機−Ｄ子機で測定後、Ｂ，Ｃ，Ｄ親機−Ｅ子機のように展開できる。あるいは、子機が物陰に隠れていても、最後の測距データや電波強度等で判断した周囲の子機を次々と親機として音波を出し、子機がアクノリッジを返す（ｗｉｆｉ等で現在位置をアップする）まで動作を続ける等、能動的に特定対象を探すことができる。
【００７１】
また、無線規格のＺｉｇｂｅｅやインターネットのＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）のように、メッシュ状に臨機応変に音波及び無線の送受を行い、相互に位置を補正しあうような測位ができるため、エラー（異常値）が少なく、かつ高精度の測位ができる。例えばＦ子機−Ｇ，Ｈ，Ｉ親機で測定後、Ｇ子機−Ｆ，Ｈ，Ｉ親機に切り替えて再測定し、値を比較して誤差を相殺できる。
【００７２】
本発明は、子機を親機に変えて被測定物体を変えていく距離測定システムを提供できる。また、本発明は、遮蔽物により音波の届かない子機の位置を測定する距離測定システムを提供できる。
【００７３】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る距離測定システムの一部の構成図である。図５を参照して、本発明の実施の形態４を説明する。
【００７４】
実施の形態４は、同時に複数の子機の距離を測定する点で実施の形態１と異なる。図５に示すように、本実施形態は、少なくとも１つの親機５０１と、少なくとも第１の子機５０３と第２の子機５０５を備える。親機５０１と第１の子機５０３と第２の子機５０５は、図示しないが、実施の形態１と同じようにＧＰＳ等で内部時計を標準時に合わせられている。
【００７５】
親機５０１は、実施の形態１と同じように音波５１９を送信する音波送信機５０７を備える。親機５０１は、実施の形態１と同じように電波５２１を送信する電波送信機５０９を備える。
【００７６】
第１の子機５０３は、実施の形態１と同じように音波受信機５１１と電波受信機５１３を備える。第２の子機５０５は、実施の形態１と同じように音波受信機５１５と電波受信機５１７を備える。
【００７７】
第１の子機５０３と第２の子機５０５は、それぞれ同時に親機５０１から出た音波５１９と電波５２１を受信する。第１の子機５０３は、音波５１９と電波５２１を受信し、親機５０１と第１の子機５０３の距離を測定できる。第２の子機５０５は、音波５１９と電波５２１を受信し、親機５０１と第１の子機５０３の距離を測定できる。音波５１９は、指向性がなく、電波５２１も指向性がないため、複数の子機の距離を同時に測定できる。
【００７８】
本実施の形態は、実施の形態１乃至実施の形態３と任意に組み合わせることができる。本発明は、複数の子機の距離を同時に測定する距離測定システムを提供できる。
【００７９】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５に係る距離測定システムの一部の構成図である。図６を参照して、本発明の実施の形態５を説明する。
【００８０】
実施の形態６は、1つの親機からの電波と音波により位置を計測するものである。図６に示すように、本実施形態は、レシーバ６０１と子機６０３と図示しないが親機を備える。親機と子機６０３は、図示しないが、実施の形態１と同じようにＧＰＳ等で内部時計を標準時に合わせられている。
【００８１】
レシーバは、少なくとも第１の音波受信機６０５、第２の音波受信機６０７、第３の音波受信機６０９を備える。第１の音波受信機６０５、第２の音波受信機６０７、第３の音波受信機６０９は、周波数が９６ｋＨｚまで応答可能なハイレゾマイクが好ましい。また、周波数が２０ｋＨｚまで応答可能なマイクであってもよい。第１の音波受信機６０５、第２の音波受信機６０７、第３の音波受信機６０９は、親機が送信する音波の性能を合わせることが好ましい。ここでは３つの音波受信機を示したが、レシーバは、一辺数ｃｍの立方体で、音波受信機が無指向性で各面の中央にあることが好ましい。
【００８２】
第１の音波受信機６０５、第２の音波受信機６０７、第３の音波受信機６０９は、1つの親機から送信された音波６１３を受信する。第１の音波受信機６０５、第２の音波受信機６０７、第３の音波受信機６０９は、わずかに位置が異なるため音波６１３の到達する時間が異なる。
【００８３】
子機６０３は、情報処理装置で、例えば携帯電話装置が好ましい。子機６０３は、電波受信機６１１を備え、1つの親機から送信された電波６１５を受信する。電波６１５は、音波６１３を送信した時刻と音波６１３の周波数と音波６１３の波形のデータを送信する。
【００８４】
音波６１３が第１の音波受信機６０５、第２の音波受信機６０７、第３の音波受信機６０９に到達する時間から親機との距離を求める。それぞれの親機との距離と第１の音波受信機６０５と第２の音波受信機６０７と第３の音波受信機６０９のそれぞれの距離の比から、３次元でレシーバ６０１の親機からの相対位置が測定できる。親機の絶対位置が識別されていれば、レシーバ６０１の絶対位置が測定できる。このように、親機が一つであっても、子機の相対位置または絶対位置が測定できる。
【００８５】
本実施の形態を用いて、ヘルメット等に複数の音波受信機を装着し、頭の動きを測定できる。例えば、体調管理、昏倒などを検知できる。一般的な加速度センサと異なり、センサ内のおもりの慣性によるオーバーシュートがないことから、より正確に頭の動きを測定できる。
【００８６】
本実施の形態は、実施の形態１乃至実施の形態４と任意に組み合わせることができる。本発明は、1つの親機から、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対値を測定する距離測定システムを提供できる。
【００８７】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
【００８８】
例えば、子機や親機の数を増減することができる。また、子機として携帯電話装置を例示したが、その他の音波受信機能、電波受信機能を有するモバイル機器であってもよい。
【００８９】
本発明は、ＧＰＳ等で標準時と同期した距離測定システムにおいて、任意のタイミングで測定物体である親機と被測定物体である子機の距離を測定するシステムを提供できる。
【００９０】
また、本発明は、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対位置を測定する距離測定システムを提供できる。また、本発明は、子機を親機に変えて被測定物体を変えていく距離測定システムを提供できる。また、本発明は、遮蔽物により音波の届かない子機の位置を測定する距離測定システムを提供できる。
【００９１】
さらに、本発明は、複数の子機の距離を同時に測定する距離測定システムを提供できる。本発明は、1つの親機から、親機に対する子機の相対位置または子機の絶対値を測定する距離測定システムを提供できる。
【００９２】
さらに、本発明は、携帯電話装置、ＧＰＳ、ＮＩＴＺ、ＮＴＰ、ハイレゾ音源等既存の技術を用いることで、技術的に比較的容易に距離または位置を測定する距離測定システムを提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明を使用することで、対象の場所の全子機を俯瞰的に測位するのと同時に周囲の特定の装置をターゲットにして精密に測位できる。そのため、例えば、自立走行ロボットと従業員等にこの装置を装着し、ロボットが走行しながら周辺の従業員と相互に測距を行うことで従業員の接近に対してロボットが回避行動とることができる。回避行動の代わりに、ロボットが従業員にアラートを出してもよい。そのため、ロボットが従業員と衝突することを回避できる。
【００９４】
本発明は、携帯電話を持った人を探すことができる。例えば、ショッピングセンタなどの広大な場所で、親機が声を出して、子機を探すことで迷子を探すことができる。
【符号の説明】
【００９５】
１０１  親機
１０３  子機
１０５  衛星
１０７  音波送信機
１０９  電波送信機
１１１  音波受信機
１１３  電波受信機
１１５  音波
１１７  電波
１１９  ＧＰＳ信号
３０１  第１の親機
３０３  第２の親機
３０５  第３の親機
３０７  子機
３０９  音波送信機
３１１  電波送信機
３１３  音波送信機
３１５  電波送信機
３１７  音波送信機
３１９  電波送信機
３２１  音波受信機
３２３  電波受信機
３２５  音波
３２７  電波
３２９  音波
３３１  電波
３３３  音波
３３５  電波
４０１  第１の親機
４０３  第２の親機
４０５  第３の親機
４０７  第１の子機
４０９  第２の子機
４１１  遮蔽物
４１３  音波送信機
４１５  電波送信機
４１７  音波送信機
４１９  電波送信機
４２１  音波送信機
４２３  電波送信機
４２５  音波受信機
４２７  電波受信機
４２９  音波受信機
４３１  電波受信機
４３３  音波
４３５  電波
４３７  音波
４３９  電波
４４１  音波
４４３  電波
４４５  音波
４４７  電波
５０１  親機
５０３  第１の子機
５０５  第２の子機
５０７  音波送信機
５０９  電波送信機
５１１  音波受信機
５１３  電波受信機
５１５  音波受信機
５１７  電波受信機
５１９  音波
５２１  電波
６０１  レシーバ
６０３  子機
６０５  第１の音波受信機
６０７  第２の音波受信機
６０９  第３の音波受信機
６１１  電波受信機
６１３  音波
６１５  電波
【図１】
2020134383.tif 000005
【図２】
2020134383.tif 000006
【図３】
2020134383.tif 000007
【図４】
2020134383.tif 000008
【図５】
2020134383.tif 000009
【図６】
2020134383.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月3日(2019.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波を送信し、前記音波を送信した時刻を電波で送信する親機と、
前記音波と前記電波とを受信し、前記音波を送信した時刻と前記音波を受信した時刻とから前記親機との距離を測定する子機と、を備える距離測定システムであって、
前記親機と前記子機とは、内部時計が標準時と同期され、
前記親機は、前記電波で前記音波の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを送信し、
前記子機は、音波を常時受信し、前記音波を受信した時刻と前記音波の周波数と前記音波の波形のデータを記憶し、
前記子機は、所定の時間の間、前記データを保持し、
前記子機が、前記親機から前記電波を受信しないときは、前記データを破棄し、
前記子機が、前記親機から前記電波を受信し、前記電波で送信された前記音波の周波数と前記音波の波形のデータと前記受信した前記音波の周波数と前記音波の前記波形のデータが概略一致または一致したときは、前記親機と前記子機との距離を測定する距離測定システム。
【請求項２】
前記子機は、前記親機に変更できる、請求項１に記載の距離測定システム。
【請求項３】
前記親機は、３箇所以上あり、それぞれ送信する音波の周波数が異なる、請求項１または２に記載の距離測定システム。
【請求項４】
前記親機は、固定され絶対位置が識別されており、
複数の前記親機は、それぞれの前記絶対位置を前記電波で送信することで、前記子機の絶対位置を測定できる、請求項３に記載の距離測定システム。
【請求項５】
親機に変更された前記子機が、前記親機に変更された前記子機の絶対位置のデータを送信することで、新たな子機の絶対位置を測定できる、請求項２を引用する請求項３を引用する請求項４に記載の距離測定システム。
【請求項６】
前記子機は、複数あり、
同時に複数の前記子機の距離を測定できる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項７】
前記子機は、複数の箇所で前記音波を受信する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項８】
前記子機は、携帯電話装置を備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項９】
前記内部時計を標準時と同期する方法は、ＮＩＴＺ、ＮＴＰ、またはＧＰＳを用いる、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項１０】
前記音波の周波数は、１６ｋＨｚ以上９６ｋＨｚ以下である、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月3日(2020.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波を送信し、前記音波を送信した時刻を電波で送信する親機と、
前記音波と前記電波とを受信し、前記音波を送信した時刻と前記音波を受信した時刻とから前記親機との距離を測定する子機と、を備える距離測定システムであって、
前記親機と前記子機とは、内部時計が標準時と同期され、
前記親機は、前記電波で前記音波の単数もしくは複数の周波数及び波形のデータを送信し、
前記子機は、音波を常時受信し、前記音波を受信した時刻と前記音波の周波数と前記音波の波形のデータを記憶し、
前記子機は、所定の時間の間、前記データを保持し、
前記子機が、前記親機から前記電波を受信しないときは、前記データを破棄し、
前記子機が、前記親機から前記電波を受信し、前記電波で送信された前記音波の周波数と前記音波の波形のデータと前記受信した前記音波の周波数と前記音波の前記波形のデータが概略一致または一致したときは、前記親機と前記子機との距離を測定し、
前記内部時計を標準時と同期する方法は、ＧＰＳを用いる、距離測定システム。
【請求項２】
前記子機は、前記親機に変更できる、請求項１に記載の距離測定システム。
【請求項３】
前記親機は、３箇所以上あり、それぞれ送信する音波の周波数が異なる、請求項１または２に記載の距離測定システム。
【請求項４】
前記親機は、固定され絶対位置が識別されており、
複数の前記親機は、それぞれの前記絶対位置を前記電波で送信することで、前記子機の絶対位置を測定できる、請求項３に記載の距離測定システム。
【請求項５】
親機に変更された前記子機が、前記親機に変更された前記子機の絶対位置のデータを送信することで、新たな子機の絶対位置を測定できる、請求項２を引用する請求項３を引用する請求項４に記載の距離測定システム。
【請求項６】
前記子機は、複数あり、
同時に複数の前記子機の距離を測定できる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項７】
前記子機は、複数の箇所で前記音波を受信する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項８】
前記子機は、携帯電話装置を備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の距離測定システム。
【請求項９】
前記音波の周波数は、１６ｋＨｚ以上９６ｋＨｚ以下である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の距離測定システム。