(57)【要約】【課題】地磁気センサの精度が落ちる建物の屋内や地下等であっても、絶対方位を正確に算出することができる絶対方位検出システムを提供する。【解決手段】絶対方位検出システムは、送信機１と、２台のマイクＭＩＣ１、ＭＩＣ２を備えた受信機２と、から構成される。送信機１は、自装置の設置時に、絶対方位を示す絶対方位情報を設置者により登録される。送信機１は、絶対方位からの放音方位を示す放音方位角ΘＳを超音波に重畳して、当該放音方位に向けて放音する。受信機２は、受信した超音波を復調して放音方位角ΘＳを取得する。また、受信機２は、各マイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２への超音波の到達時間差（到達距離差ΔＬ）とマイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２間の距離Ｌとに基づいて、相対方位角ΘＬを算出する。そして、受信機２は、放音方位角ΘＳと相対方位角ΘＬとに基づいて、絶対方位を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一指向性の音声を放音する放音手段を備え、
前記放音手段は、絶対方位からの放音方位を示す放音方位角を、前記音声に重畳して、該放音方位へ向けて放音する送信機。
【請求項２】
前記放音手段の前記放音方位を指示する放音方位指示手段を更に備え、
前記放音手段は、前記放音方位指示手段が放音方位を変更すると、変更後の放音方位に基づいて、前記音声を放音する請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された送信機からの音声を収音する収音手段と、
前記収音手段が収音した音声を復調して、前記放音方位角を取得する復調手段と、
前記送信機からの方位である相対方位角を算出する相対方位算出手段と、
前記放音方位角と前記相対方位角に基づいて、絶対方位を算出する絶対方位算出手段と、を備えた受信機。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の送信機と、請求項３に記載の受信機と、からなる絶対方位検出システム。
【請求項５】
送信機が、絶対方位からの放音方位を示す放音方位角を重畳した単一指向性の音声を、該放音方位に向けて放音する手順と、
受信機が、前記送信機から収音した音声を復調して前記放音方位角を取得する手順と、
前記受信機が、前記送信機からの方位である相対方位角を算出する手順と、
前記受信機が、前記放音方位角と前記相対方位角とに基づいて、絶対方位を算出する手順と、からなる絶対方位検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、絶対方位の算出に用いる信号を送信する送信機と、該信号を受信して絶対方位を算出する受信機と、からなる絶対方位検出システム、及び絶対方位検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、受信機の方位を検出するための方位検出方法が各種考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１のアクティブタグ装置は、送信機からスペクトラム拡散符号で拡散された高周波信号を受信して、高周波信号の搬送波の伝搬位相差を測定することで、送信機からの方位（相対方位）を算出することができる。そして、アクティブタグ装置は、地磁気センサを用いて、絶対方位を算出している。
【特許文献１】特許３９９１０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、建物の屋内や、地下等では、地磁気センサの精度が落ちるので、絶対方位を正確に算出することができない。
【０００５】
そこで、この発明は、建物の屋内や地下等であっても、絶対方位を正確に検出することができる絶対方位検出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の送信機は、単一指向性の音声、例えば超音波を放音する放音手段（例えば、スピーカやスピーカアレイ）を備える。送信機は、所定の放音方位へ向けて、単一指向性の音声を放音する。この際、送信機は、絶対方位からの所定の放音方位を示す放音方位角を、単一指向性の音声に重畳して放音する。
【０００７】
これにより、送信機は、絶対方位からの放音方位を示す放音方位角を重畳した音声信号を、該重畳した放音方位へ向けて放音することができる。
【０００８】
また、この発明の送信機は、放音方位を指示する放音方位指示手段を備える。送信機は、放音方位指示手段が放音方位を変更すると、変更後の放音方位に基づいて、音声を放音手段から放音する。
【０００９】
これにより、送信機は、放音方位を変更しながら、当該放音方位を示す放音方位角を重畳した音声を放音することができるので、音声を広範囲へ向けて放音することができる。
【００１０】
更に、この発明の受信機は、収音手段と、復調手段と、相対方位算出手段と、絶対方位算出手段と、を備える。収音手段は、例えば、シリコンマイクであり、上述の送信機から放音された音声を収音する。復調手段は、収音手段が収音した音声を復調して、音声に重畳された放音方位角を取得する。相対方位算出手段は、収音した音声を用いて、送信機からの方位を示す相対方位角を算出する。絶対方位算出手段は、取得した放音方位角と算出した相対方位角とを用いて絶対方位を算出する。
【００１１】
これにより、受信機は、絶対方位を検出するための地磁気センサ等を自装置内に備えなくても、送信機から放音された音声を収音するだけで、絶対方位を正確に算出することができる。また、受信機は、算出した絶対方位に基づいて、自装置がどの方位を向いているか判断することができる。
【００１２】
加えて、この発明の絶対方位検出システムは、上述の送信機と受信機とから構成される。
【００１３】
また、この発明の絶対方位検出方法は、送信機が単一指向性の音声を放音する。この際、送信機は、絶対方位からの放音方位を示す放音方位角を音声に重畳する。また、受信機は、送信機から放音された音声を収音して復調し、放音方位角を取得するとともに、送信機からの相対方位角を算出する。具体的に例えば、受信機は、送信機から放音された音声を収音する到達時間差等に基づいて、相対方位角を算出する。そして、受信機は、取得した放音方位角と算出した相対方位角とに基づいて、絶対方位を算出する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の送信機と受信機とからなる絶対方位検出システム、及び絶対方位検出方法では、地磁気センサの精度が落ちる建物の屋内や地下等であっても、絶対方位を正確に算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る送信機１及び受信機２からなる絶対方位検出システムについて、図１〜３を参照して説明する。図１は、絶対方位の検出方法に関する説明図である。図２は、絶対方位検出システムの機能・構成を示すブロック図である。図２（Ａ）は、送信機を示し、図２（Ｂ）は、受信機を示す。図３は、絶対方位の検出方法の具体例を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の絶対方位検出システムは、スピーカＳＰから超音波を放音する送信機１と、当該超音波を収音するマイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２を有する受信機２と、から構成される。受信機２は、各ユーザが携帯する装置であり、例えば、携帯電話端末、補聴器、時計等である。この受信機２は、送信機１からの超音波を受信して、絶対方位を算出する。なお、図１では、絶対方位を真北方位（地球自転北軸からの方位角）としたが、真北方位に限らない。
【００１７】
次に、送信機１と受信機２との機能、構成について、図２を参照して説明する。図２（Ａ）に示すように、送信機１は、スピーカＳＰ、記憶部１１、放音方位指示部１２、方位データ生成部１３、変調部１４、及び制御部１５から構成される。
【００１８】
スピーカＳＰは、非可聴領域（例えば、２０ｋＨｚ以上の周波数帯域）の音声である超音波を放音する。
【００１９】
記憶部１１は、絶対方位を示す絶対方位情報を記憶している。この絶対方位情報は、送信機１の設置時に、設置者により登録される。例えば、設置者は、ジャイロセンサと超音波とによる複合センサ等を用いて絶対方位を計測し、計測結果を記憶部１１に登録する。
【００２０】
放音方位指示部１２は、記憶部１１から絶対方位情報を取得して、スピーカＳＰから放音する超音波の絶対方位からの放音方位を示す放音方位角ΘＳを決定する。そして、放音方位指示部１２は、超音波の放音方位を制御部１５へ指示するとともに、放音方位角ΘＳを方位データ生成部１３へ出力する。
【００２１】
方位データ生成部１３は、放音方位指示部１２から入力された放音方位角ΘＳを示す方位データを生成して、変調部１４へ出力する。
【００２２】
変調部１４は、方位データを超音波に重畳する。この重畳方式は、ＯＤＦＭ（直交周波数分割多重方式）方式や、スペクトラム拡散方式等である。また、この際、変調部１４は、非可聴領域に方位データを重畳する。そして、変調部１４は、重畳後の超音波を制御部１５へ出力する。
【００２３】
制御部１５は、放音方位指示部１２から指示された放音方位に向けて超音波を放音するように、スピーカＳＰの放音方位を制御する。スピーカＳＰは、制御部１５から入力された超音波を放音する。
【００２４】
図２（Ｂ）に示すように、受信機２は、２台のマイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２、ＢＰＦ２１Ａ，２１Ｂ、復調部２２Ａ，２２Ｂ、相対方位算出部２３、及び絶対方位算出部２４から構成される。
【００２５】
マイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２は、非可聴領域の音声である超音波を収音可能なシリコンマイクである。マイクＭＩＣ１、ＭＩＣ２は、収音した音声信号をそれぞれＢＰＦ２１Ａ，２１Ｂへ出力する。なお、マイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２は、シリコンマイクに限らず、非可聴領域の音声を収音することができるマイクであればよい。
【００２６】
ＢＰＦ２１Ａ，２１Ｂは、バンドパスフィルタであり、それぞれマイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２から入力された音声信号から、方位データを重畳した周波数帯域の音声信号を取得して、復調部２２Ａ，２２Ｂへ出力する。
【００２７】
復調部２２Ａ，２２Ｂは、ＢＰＦ２１Ａ，２１Ａからそれぞれ入力された音声信号を復調して、放音方位角ΘＳを取得し、相対方位算出部２３へ出力する。
【００２８】
相対方位算出部２３は、復調部２２Ａ，２２Ｂから放音方位角ΘＳが入力される時間差（すなわち、超音波の到達時間差）に基づいて、到達距離差ΔＬを算出する。相対方位算出部２３は、マイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２間の距離Ｌと到達距離差ΔＬとに基づいて、送信機１からの自装置（厳密には、受信機２のマイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２の収音面）への方位を示す相対方位角ΘＬを算出する。この相対方位角ΘＬは、式１により算出することができる。そして、相対方位算出部２３は、放音方位角ΘＳと算出した相対方位角ΘＬを絶対方位算出部２４へ出力する。
【００２９】
【数１】
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【００３０】
絶対方位算出部２４は、相対方位算出部２３から入力された放音方位角ΘＳと相対方位角ΘＬとに基づいて、絶対方位角Θを算出する。この絶対方位角Θは、式２により算出することができる。
【００３１】
【数２】
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【００３２】
例えば、図３に示すように、送信機１が絶対方位から南東の方位（放音方位角ΘＳ＝１３５度）に向けて超音波を放音し、送信機１から受信機２に対する方位が４５度（相対方位角ΘＬ＝４５度）と算出された場合、絶対方位角Θは、Θ＝１３５−４５＝９０度となる。この場合、受信機２のマイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２の収音面の向きから９０度の方向が絶対方位であることが分かる。すなわち、受信機２は、マイクＭＩＣ１，ＭＩＣ２の収音面が西の方位を向いている（自装置が西の方位を向いている）ことが判断できる。
【００３３】
以上より、受信機２は、自装置内に地磁気センサを備えなくよいため、地磁気センサの精度が落ちる建物の屋内や地下等であっても、送信機１から放音された超音波を受信するだけで、絶対方位角Θを算出することができ、自装置の向きがわかる。また、送信機１は、放音方位を変更しながら超音波を放音することができるので、広範囲に向けて超音波を放音することができる。
【００３４】
このような受信機２を各ユーザが携帯することで、屋内ナビとして用いることができる。例えば、巨大ショッピングモールにおいて、顧客は、自身がどの方位に向いているかがわからなくなってしまうことが多々ある。そこで、モール内に送信機１を設置することで、顧客に自身の向きを教えることができる。
【００３５】
また、例えば、地図を用いて宝探しの時間を競う屋内のアミューズメントに用いることができる。この場合、ゲームの参加者は、地図を所有しても、宝箱への方位を知ることができない。そこで、チェックポイントに送信機１を設置しておき、アイテムとして受信機２を用意しておく。アイテム（受信機２）を取得することができた参加者は、自身がどの方位を向いているかをチェックポイントで把握することができるので、受信機２を取得できなかった参加者に比べて、短時間で宝を見つけることができる。
【００３６】
なお、上述の実施形態では、放音方位を変更しながら放音したが、放音方位を一定値に固定して放音してもよい。この場合、送信機１の設置時に、送信機１の放音方位を固定するとともに、方位データを生成して記憶部１１に記憶しておく。運用時に、変調部１４が記憶部１１から方位データを取得すればよいため、放音方位指示部１２、方位データ生成部１３は、必須の構成ではない。
【００３７】
また、上述の実施形態では、記憶部１１に絶対方位情報を記憶した。しかし、送信機１は、記憶部１１に代えて、絶対方位を検出可能な地磁気センサを備えてもよい。この場合、地磁気センサは、絶対方位を正確に検出することができる場所（屋外等）に設置されており、検出した絶対方位を放音指示部１２へ出力する。
【００３８】
更に、上述の実施形態では、送信機１は１台のスピーカＳＰを備えたが、複数台のスピーカＳＰからなるスピーカアレイを備えてもよい。この場合、送信機１は、同時に複数の音声ビームを生成して放音することができるので、絶対方位角を同時に検出可能な範囲を広範囲に広げることができる。
【００３９】
加えて、上述の実施形態では、超音波を用いる例を示したが、単一指向性の音声であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】絶対方位の検出方法に関する説明図である。
【図２】絶対方位検出システムの機能・構成を示すブロック図である。
【図３】絶対方位の検出方法の具体例を示す図である。
【００４１】
１…送信機，１１…記憶部，１２…放音方位指示部，１３…方位データ生成部，１４…変調部，１５…制御部，２…受信機，２１Ａ，２１Ｂ…ＢＰＦ，２２Ａ，２２Ｂ…復調部，２３…相対方位算出部，２４…絶対方位算出部，ΘＳ…放音方位角，ΘＬ…相対方位角，Θ…絶対方位角，Ｌ…距離，ＭＩＣ１，ＭＩＣ２…マイク，ＳＰ…スピーカ
【図２】
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【図３】
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【図１】
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