(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状に広がる面状光を発信し、前記面状光を予め定められた軸中心に回転させる複数の発信機であって、それぞれが、軸に対して第１角度傾いた第１面状光、および軸に対して第２角度傾いた第２面状光を発信する複数の発信機と、
前記複数の発信機からの面状光を受信する受信機と、
前記複数の発信機からの面状光を前記受信機が受信するタイミングに基づいて、前記受信機の位置を特定する位置特定部と、
前記受信機が第１面状光を受信する時間間隔および第２面状光を受信する時間間隔、前記第１面状光が前記受信機を横切る時間および前記第２面状光が前記受信機を横切る時間、又は、前記受信機が前記第１面状光を受信してから前記第２面状光を受信するまでの時間間隔および第２面状光を受信してから第１面状光を受信するまでの時間間隔に基づいて、前記発信機に対する前記受信機の方位角方向および仰角方向の少なくとも一方の移動を特定する移動特定部と、
を備える位置検出システム。
【請求項２】
前記位置特定部は、前記受信機が第１面状光および第２面状光の少なくとも一方を受信するタイミングに基づいて前記発信機に対する前記受信機の方位角を特定し、前記受信機が第１面状光および第２面状光の一方を受信してから他方を受信するまでの受信時間間隔に基づいて前記発信機に対する前記受信機の仰角を特定する
請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項３】
前記移動特定部は、前記受信機が第１面状光を受信する時間間隔および第２面状光を受信する時間間隔の平均に基づいて、前記受信機の方位角方向の移動を特定する請求項１又は２に記載の位置検出システム。
【請求項４】
前記移動特定部は、前記受信機の位置における方位角方向の面状光の移動速度に対する前記受信機の移動速度の比ｆｘを数式（１）から算出する請求項１から３のいずれか１項に記載の位置検出システム（Ｔ０は前記第１面状光および前記第２面状光の回転周期を示し、Ｔ２は前記受信機が前記第２面状光を受信する時間間隔を示し、Ｔ３は前記受信機が第１面状光を受信する時間間隔を示す）。
【数１】
0005990935.tif 000024
【請求項５】
前記移動特定部は、前記受信機が第１面状光を受信する時間間隔および第２面状光を受信する時間間隔の平均時間間隔および差分時間間隔に基づいて、前記受信機の仰角方向の移動を特定する請求項１から４のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項６】
前記移動特定部は、前記受信機の位置における方位角方向の面状光の移動速度に対する前記受信機の仰角方向の移動速度の比ｆｚを数式（２）から算出する請求項５に記載の位置検出システム（Ｔ０は前記第１面状光および前記第２面状光の回転周期を示し、Ｔ２は前記受信機が前記第２面状光を受信する時間間隔を示し、Ｔ３は前記受信機が第１面状光を受信する時間間隔を示し、ＦＢθは前記第１面状光および前記第２面状光の回転軸に対する傾き角度を示す）。
【数２】
0005990935.tif 000025
【請求項７】
前記移動特定部は、前記複数の発信機のそれぞれに対する方位角方向および仰角方向の移動量を算出し、算出した移動量に基づいて空間内における移動を特定する請求項１から６のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項８】
前記受信機の加速度を検出する加速度センサを更に備え、
前記位置特定部は、前記移動特定部が検出した移動量および前記加速度センサが検出した加速度に基づいて、前記受信機の位置の変化を特定する
請求項１から７のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項９】
前記受信機を備えた物体が移動する移動経路を更に備え、
前記複数の発信機は、前記移動経路を前記物体が移動した場合に前記受信機が移動する軌跡上の任意の点において、当該点に対して前記複数の発信機のうち当該点に近い予め定められた基準個数の発信機同士がなす角度が、全周を前記基準個数で割った角度から基準角度の範囲内となるように配置される
請求項１から８のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項１０】
面状に広がる面状光を発信し、前記面状光を軸中心に回転させる複数の発信機であって、それぞれが、軸に対して第１角度傾いた第１面状光、および軸に対して第２角度傾いた第２面状光を発信する複数の発信機と、前記複数の発信機からの面状光を受信する受信機とを備える位置検出システムにおける前記受信機の位置を特定する位置検出装置であって、
前記複数の発信機からの面状光を受信するタイミングに基づいて、前記受信機の位置を特定する位置特定部と、
前記受信機が第１面状光を受信する時間間隔および第２面状光を受信する時間間隔、前記第１面状光が前記受信機を横切る時間および前記第２面状光が前記受信機を横切る時間、又は、前記受信機が前記第１面状光を受信してから前記第２面状光を受信するまでの時間間隔および第２面状光を受信してから第１面状光を受信するまでの時間間隔に基づいて、前記発信機に対する前記受信機の方位角方向および仰角方向の少なくとも一方の移動を特定する移動特定部と、
を備える位置検出装置。
【請求項１１】
それぞれが、軸に対して第１角度傾いた第１面状光、および軸に対して第２角度傾いた第２面状光を発信する複数の発信機により、面状に広がる面状光を発信し、前記面状光を軸中心に回転させる発信段階と、
受信機により、前記複数の発信機からの面状光を受信する受信段階と、
前記複数の発信機からの面状光を受信するタイミングに基づいて、前記受信機の位置を特定する位置特定段階と、
前記受信機が第１面状光を受信する時間間隔および第２面状光を受信する時間間隔、前記第１面状光が前記受信機を横切る時間および前記第２面状光が前記受信機を横切る時間、又は、前記受信機が前記第１面状光を受信してから前記第２面状光を受信するまでの時間間隔および第２面状光を受信してから第１面状光を受信するまでの時間間隔に基づいて、前記発信機に対する前記受信機の方位角方向および仰角方向の少なくとも一方の移動を特定する移動特定段階と、
を備える位置検出方法。
【請求項１２】
それぞれが、軸に対して第１角度傾いて面状に広がる第１面状光、および軸に対して第２角度傾いて面状に広がる第２面状光を発信する複数の発信機と、前記複数の発信機からの面状光を受信する受信機とを備える位置検出システムにおいて、コンピュータを前記受信機の位置を特定する位置検出装置として機能させるプログラムであって、
当該プログラムは、前記コンピュータを、
前記複数の発信機からの面状光を受信するタイミングに基づいて、前記受信機の位置を特定する位置特定部と、
前記受信機が第１面状光を受信する時間間隔および第２面状光を受信する時間間隔、前記第１面状光が前記受信機を横切る時間および前記第２面状光が前記受信機を横切る時間、又は、前記受信機が前記第１面状光を受信してから前記第２面状光を受信するまでの時間間隔および第２面状光を受信してから第１面状光を受信するまでの時間間隔に基づいて、前記発信機に対する前記受信機の方位角方向および仰角方向の少なくとも一方の移動を特定する移動特定部と、
して機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出システム、位置検出装置、位置検出方法および位置検出用のプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発信機が発信する電磁波を利用して、室内ＧＰＳにより受信機の位置を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［特許文献１］  特開２０１０−４９３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
室内ＧＰＳは、例えば、複数の発信機からの受信機の方位角等を測定することにより受信機の位置を算出する。しかし、受信機が移動する場合、時間経過とともに受信機の位置が変化するので受信機の正確な位置を検出することができないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、面状に広がる面状光を発信し、面状光を予め定められた軸中心に回転させる発信機と、発信機からの面状光を受信する受信機と、発信機からの面状光を受信機が受信するタイミングに基づいて、受信機の位置を特定する位置特定部と、受信機が面状光を受信する時間間隔の変化および面状光が受信機を横切る時間の変化の少なくとも一方に基づいて、受信機の移動を特定する移動特定部とを備える位置検出システム、及びこれに用いる位置検出装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、発信機により、面状に広がる面状光を発信し、面状光を軸中心に回転させる発信段階と、受信機により、発信機からの面状光を受信する受信段階と、発信機からの面状光を受信するタイミングに基づいて、受信機の位置を特定する位置特定段階と、受信機が面状光を受信する時間間隔の変化および面状光が受信機を横切る時間の変化の少なくとも一方に基づいて、受信機の移動を特定する移動特定段階とを備える位置検出方法を提供する。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、面状に広がる面状光を発信し、面状光を軸中心に回転させる発信機と、発信機からの面状光を受信する受信機とを備える位置検出システムにおいて、コンピュータを受信機の位置を特定する位置検出装置として機能させるプログラムであって、当該プログラムは、前記コンピュータを、発信機からの面状光を受信するタイミングに基づいて、受信機の位置を特定する位置特定部と、受信機が面状光を受信する時間間隔の変化および面状光が受信機を横切る時間の変化の少なくとも一方に基づいて、受信機の移動を特定する移動特定部として機能させるプログラムを提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の位置検出システム１０が設けられた工場２０の概略図である。
【図２】本実施形態の発信機１２の側面図である。
【図３】本実施形態の発信機１２の上面図である。
【図４】本実施形態の面状発光部３６および３８から出力される第１面状光ＦＢ１、第２面状光ＦＢ２を説明する図である。
【図５】本実施形態の面状発光部３６および３８から出力される第１面状光ＦＢ１、第２面状光ＦＢ２を説明する図である。
【図６】本実施形態の受信機１４の側面図である。
【図７】本実施形態の位置検出装置１６の構成を説明するブロック図である。
【図８】受信機１４に受信されたストロボライトＳＬおよび第１面状光ＦＢ１、第２面状光ＦＢ２の波形である。
【図９】複数の発信機からの方位角に基づく受信機１４の位置の特定方法を説明する図である。
【図１０】受信機１４の移動を考慮して受信機１４の位置を特定する方法を説明する図である。
【図１１】異なる高さの受信機１４に受信された面状光の波形である。
【図１２】受信機１４の高さを特定する具体的な方法を説明する図である。
【図１３】受信機１４の移動による同一面状光を受信する時間間隔の変化を説明する図である。
【図１４】同一面状光を受信する時間間隔の変化に基づいて受信機１４の移動を特定する方法を説明する。
【図１５】異なる面状光を受信する時間間隔の変化に基づいて受信機１４の移動を特定する方法を説明する。
【図１６】同一面状光が受信機を横切る時間の変化に基づいて受信機１４の移動を特定する方法を説明する。
【図１７】受信機１４の水平方向の移動の特定方法について説明する図である。
【図１８】受信機１４の高さ方向の移動の特定方法について説明する図である。
【図１９】受信機１４の位置および移動が特定される時刻の関係を説明する図である。
【図２０】本実施形態の位置検出システム１０の処理のフローチャートである。
【図２１】本実施形態の第１変形例の位置検出システム１０を説明する図である。
【図２２】本実施形態の第２変形例の位置検出システム１０を説明する図である。
【図２３】本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウエア構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本実施形態の位置検出システム１０が設けられた工場２０の概略図である。図１に示すように、位置検出システム１０は、工場２０等の室内空間の柱２２、梁２４、天井、床、および／または壁面等に設けられた複数の発信機１２と、工場２０の機械等の対象物２６に設けられた受信機１４と、工場２０内に設けられた位置検出装置１６とを備える。
【００１１】
発信機１２は、常時発光し面状に広がる面状光と、周期的に全方位に発光するストロボライトＳＬを含む発信波ＳＲを発信する。発信機１２は、面状光を予め定められた軸中心に回転させる。ストロボライトＳＬと面状光は、電磁波であって、例えば、７７０ｎｍから８００ｎｍの波長を有する赤外線である。
【００１２】
受信機１４は、少なくとも２個の発信機１２からのストロボライトＳＬおよび面状光を受信して、これらの光を電気信号に変換する。位置検出装置１６は、有線または無線経由で受信機１４と接続され、受信機１４から電気信号を受け取る。位置検出装置１６は、この電気信号を用いて位置検出システムにおける受信機１４の３次元の位置を特定する。
【００１３】
このように、位置検出システム１０は、複数の発信機１２、受信機１４および位置検出装置１６により室内ＧＰＳシステムを構成する。これにより、位置検出システム１０を設置した工場２０は、受信機１４の位置を常時検出することができる。また、位置検出システム１０は、発信機１２および受信機１４等を室外に設置して、屋外において受信機１４の位置を検出してもよい。
【００１４】
図２は、本実施形態の発信機１２の側面図である。図３は、本実施形態の発信機１２の上面図である。図２に矢印で示す上下を上下方向とし、上下方向と直交する方向を水平方向として説明する。図２および図３に示すように、発信機１２は、発信用筐体３０と、ストロボ発光部３２と、回転部３４と、面状発光部３６と、面状発光部３８とを備える。
【００１５】
発信用筐体３０は、部分円錐状に形成されている。発信用筐体３０は、ストロボ発光部３２と、回転部３４と、面状発光部３６と、面状発光部３６および３８とを支持する。発信用筐体３０には、柱２２または梁２４等に取り付けられる取付部が設けられている。
【００１６】
ストロボ発光部３２は、発信用筐体３０の上部に固定されている。ストロボ発光部３２は、複数の発光素子４２を有する。発光素子４２の一例は、赤外線を発光するＬＥＤ（light emitting diode）である。複数の発光素子４２は、周方向において、略等間隔で配列されている。発光素子４２の複数の列が、上下方向に配列されている。全ての発光素子４２は、一度に発光する。これにより、ストロボ発光部３２は、周方向の全方位に同時に、ストロボライトＳＬを発信する。発光素子４２は、周期的に発光する。例えば、発光素子４２は、回転部３４が１回転または２回転する間に１度発光する。
【００１７】
回転部３４は、ストロボ発光部３２の上部に設けられている。回転部３４は、発信用筐体３０の中心を通り上下方向に平行な回転軸ＲＡの周りに回転する。回転部３４は、一定の回転周期Ｔ０で回転する。回転部３４の回転周期Ｔ０の一例は、１／４０秒である。回転部３４の回転周期Ｔ０は、発信機１２毎に異なる。回転部３４は、面状発光部３６および３８を保持する。
【００１８】
面状発光部３６および３８は、回転部３４の外周部に設けられており、回転部３４とともに回転軸ＲＡの周りで回転して、それぞれ第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２を発信する。面状発光部３６は、周方向において、面状発光部３８から９０°回転した位置に配置されている。面状発光部３６および３８は、赤外帯域のレーザ光を発光する半導体レーザと、半導体レーザから出力された光を一方向に広げるレンチキュラーレンズとを有する。面状発光部３６および３８の半導体レーザが出力する赤外線の波長は、ストロボ発光部３２が出力する赤外線の波長とは異なる。面状発光部３６および３８の半導体レーザは、回転軸ＲＡの周りで回転しつつ、常時、発光している。
【００１９】
このように、発信機１２は、ストロボ発光部３２からストロボライトＳＬを全方位に向けて周期的に発信する。また、発信機１２は、面状発光部３６および３８から第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２を回転させながら常時発信する。
【００２０】
図４および図５は、本実施形態の面状発光部３６および３８から出力される第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２を説明する図である。図５は、図４の状態から回転部３４が回転軸ＲＡの周りに９０°回転した状態である。
【００２１】
図４および図５に示すように、面状発光部３６および３８は、半導体レーザから出力されたレーザ光をレンチキュラーレンズによって一方向に広げ、当該一方向と略直交する他の方向には狭い幅のままで出力する。したがって、図４の第２面状光ＦＢ２および図５の第１面状光ＦＢ１に示すように、面状発光部３６および３８から出力される第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２は、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の一側方から見ると、面状発光部３６および３８を頂点として拡がる扇形形状のビーム（ＦＢ：Ｆａｎ  Ｂｅａｍ）となる。一方、図４の第１面状光ＦＢ１および図５の第２面状光ＦＢ２に示すように、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２は、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の他の側方から見ると、面状発光部３６および３８と重なる幅の狭い長方形状となる。
【００２２】
ここで、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２は、互いに異なる方向に所定の角度傾いている。例えば、第１面状光ＦＢ１は、回転軸に対して右周りに第１角度ＦＢθ１傾いており、第２面状光ＦＢ２は、回転軸に対して左周りに第２角度ＦＢθ２傾いている。第１角度ＦＢθ１と第２角度ＦＢθ２は、例えば３０°である。この傾きにより、第１面状光ＦＢ１と第２面状光ＦＢ２との周方向における間隔（あるいは、方位角方向における第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の間の角度）は、高さによって異なる。なお、後の説明では、第１面状光ＦＢ１の傾き角度ＦＢθ１および第２面状光ＦＢ２の傾き角度ＦＢθ２がいずれもＦＢθであるものとする。
【００２３】
図６は、本実施形態の受信機１４の側面図である。受信機１４は、受信用筐体５０と、受信部５２とを有する。受信用筐体５０は、円柱状に形成されている。受信機１４は、複数の発信機１２から発信されたストロボライトＳＬ、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２を受信する。受信部５２は、複数の受光素子５４を有する。受光素子５４の一例は、赤外線等の光を電気信号に変換可能なフォトダイオードまたはフォトトランジスタである。受光素子５４は、受信用筐体５０の外周面に設けられている。受光素子５４は、周方向において、等間隔で全方位に配列されている。複数列の受光素子５４は、上下方向において、等間隔で配置されている。これにより、受信機１４は、全方位からのストロボライトＳＬ、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２等の電磁波を受信できる。受信機１４は、受信した電磁波を電気信号に変換して出力する。
【００２４】
受信機１４は、受信機１４の加速度を検出する加速度センサ１８をさらに有してよい。加速度センサ１８は、受信機１４の加速度を検出して電気信号に変換して出力する。
【００２５】
図７は、本実施形態の位置検出装置１６の構成を説明するブロック図である。図７に示すように、位置検出装置１６は、位置特定部６２と、移動特定部６４と、記憶部６８とを有する。位置検出装置１６は、受信機１４と通信可能なコンピュータ等であり受信機１４と離れて設置される。これに代えて、位置検出装置１６は、受信機１４と一体に受信用筐体５０に設置されてもよい。
【００２６】
位置特定部６２は、受信機１４から電気信号を受信して、受信機１４が複数の発信機のそれぞれから面状光およびストロボライトＳＬを受信するタイミングを算出し、このタイミングに基づいて受信機１４の位置を特定する。具体的には、位置特定部６２は、受信機１４が第１面状光ＦＢ１、第２面状光ＦＢ２およびストロボライトＳＬを受信するタイミングに基づいて、各々の発信機１２からの受信機１４の方位角および仰角を算出する。次に、位置特定部６２は、受信機１４の移動を推定して算出した方位角および仰角を補正する。
【００２７】
次に、位置特定部６２は、複数の発信機１２からの方位角等に基づいて、受信機１４の水平方向および高さ方向を含む３次元の位置を特定する。さらに、位置特定部６２は、加速度センサ１８から受信機１４の加速度を取得し、受信機１４の移動量および加速度に基づいて、受信機１４の位置の変化を特定する。より具体的な受信機１４の位置の特定方法は、後に説明する。
【００２８】
移動特定部６４は、受信機１４から電気信号を受信して、受信機１４が面状光を受信する時間間隔の変化および面状光が受信機を横切る時間の変化の少なくとも一方を算出し、これらの少なくとも一方に基づいて、受信機１４の移動を特定する。具体的には、移動特定部６４は、受信機１４が面状光を受信する時間間隔の変化等から、受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚを特定し、これを位置特定部６２に送信する。次に、移動特定部６４は、位置特定部６２から受信機１４の位置を受信し、受信機１４と発信機１２との距離を算出する。次に、移動特定部６４は、算出した発信機１２および受信機１４の距離と、受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚに基づいて受信機１４の水平方向および高さ方向の移動を特定する。より具体的な受信機１４の移動の特定方法は、後に説明する。
【００２９】
記憶部６８は、発信機テーブル７０を記憶する。発信機テーブル７０は、発信機１２の発信機ＩＤ毎に、発信機１２の座標と、発信機１２の回転部３４の回転周期Ｔ０、ストロボ発光部３２の発光周期、およびストロボライトＳＬの発光タイミングにおける面状光の方向とを関連付けて、これらを記憶している。また、記憶部６８は、位置検出装置１６を受信機１４、位置特定部６２および移動特定部６４として機能させる位置特定用のプログラムを記憶している。
【００３０】
このように、図７によれば、位置特定部６２は、移動特定部６４が特定した受信機１４の移動および加速度センサ１８が検出した受信機１４の加速度に基づいて、受信機１４の位置を特定する。したがって、位置検出装置１６は、受信機１４が移動する場合であっても受信機１４の位置を正確に特定することができる。
【００３１】
次に図８〜１０を参照して、位置特定部６２による受信機１４の水平方向の位置の特定方法を説明する。まず、図８を参照して、位置特定部６２による発信機１２に対する受信機１４の方位角の特定方法について説明する。
【００３２】
図８は、受信機１４が受信する、発信機１２が１回転する間のストロボライトＳＬ、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の波形である。受信機１４は、この波形を電気信号に変換して位置特定部６２および移動特定部６４へと出力する。
【００３３】
位置特定部６２は、受信機１４がストロボライトＳＬを受信するタイミングを示す受信時刻ＴＳを算出する。例えば、位置特定部６２は、ストロボライトＳＬの受信強度のピークの半値となる２つの半値時刻ＳＬＦａおよびＳＬＦｂを算出して、その２つの半値時刻の中央時刻をストロボライトＳＬの受信時刻ＴＳとして算出する。
【００３４】
また、位置特定部６２は、受信機１４が第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２を受信するタイミングである受信時刻ＴＦ１およびＴＦ２を算出する。位置特定部６２は、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の受信強度のピークの半値となる２組の半値時刻ＴＨＦ１ａとＴＨＦ１ｂおよびＴＨＦ２ａとＴＨＦ２ｂを算出して、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１およびＴＦ２を算出する。
【００３５】
なお、図中においてはストロボライトＳＬ、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の強度が同一である例を示したが、ストロボライトＳＬおよび面状光の強度は異なってもよい。これにより、位置検出装置１６は、ストロボライトＳＬおよび面状光を判別しやすくなる。
【００３６】
位置特定部６２は、複数回転分の第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１およびＴＦ２から、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２を受信するそれぞれの受信周期を算出する。位置特定部６２は、同じ周期で受信する第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２を同じ発信機１２から発信された第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２と特定する。ここで、受信周期は、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２を発信する発信機１２の回転部３４の回転周期Ｔ０と概ね一致する。したがって、位置特定部６２は、当該受信周期と、発信機テーブル７０の回転周期Ｔ０に関連付けられている発信機ＩＤとに基づいて、当該第１面状光ＦＢ１、第２面状光ＦＢ２を発信している発信機１２を特定することができる。
【００３７】
位置特定部６２は、受信時刻ＴＦ１およびＴＦ２の少なくとも一方に基づいて発信機１２に対する受信機１４の方位角を特定する。例えば、受信機１４が高さ方向に移動する可能性がない場合は、位置特定部６２は、受信時刻ＴＦ１およびＴＦ２の一方のみを用いて受信機１４の方位角を特定する。位置特定部６２は、ストロボライトＳＬの受信時刻ＴＳと、第２面状光ＦＢ２の受信時刻ＴＦ２との時間差である方位時間差ＴＳＦ２ｄを算出する。位置特定部６２は、方位時間差ＴＳＦ２ｄと発信機１２の角速度ωｃとから、発信機１２に対する受信機１４の受信時刻ＴＦ２における方位角を算出する。方位角θｎ（ｎ＝ａ、ｂ、・・）は、「θｎ＝ω×ＴＳＦ２ｄ」によって算出される。位置特定部６２は、第２面状光ＦＢ２の受信時刻ＴＦ２に代えて、ストロボライトＳＬの受信時刻ＴＳと第１面状光ＦＢ１の受信時刻ＴＦ１との差から方位角θｎを算出してもよい。
【００３８】
また、受信機１４が高さ方向に移動する可能性がある場合は、位置特定部６２は、受信時刻ＴＦ１およびＴＦ２の両方を用いて受信機１４の方位角を特定する。例えば、位置特定部６２は、第１面状光ＦＢ１の受信時刻ＴＦ１と、第２面状光ＦＢ２の受信時刻ＴＦ２との中央時刻ＴＦＣを算出し、ストロボライトＳＬの受信時刻ＴＳと中央時刻ＴＦＣとのの時刻差から方位時間差ＴＳＦＣｄを算出してもよい。位置特定部６２は、算出した方位時刻差ＴＳＦＣｄから中央時刻ＴＦＣにおける方位角θｎを算出する。これにより、位置特定部６２は、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１およびＴＦ２のいずれか一方を用いた場合よりも、高い精度で受信機１４の方位角θｎを算出できる。この後、複数の発信機１２に対して同じ処理を実行することにより、位置特定部６２は、複数の発信機１２に対する受信機１４の複数の方位角θｎを算出する。
【００３９】
図９は、複数の発信機１２からの方位角に基づく受信機１４の位置の特定方法を説明する図である。位置検出装置１６は、２個以上の発信機１２からの方位角から受信機１４の位置を特定する。例えば、図９において、位置特定部６２は、２個の発信機１２ａおよび１２ｂからの方位角θａおよびθｂを用いて受信機１４の位置を特定する。位置特定部６２は、発信機１２ａから方位角θａの方向に延びた延長線ＥＬａおよび発信機１２ｂから方位角θｂの方向に延びた延長線ＥＬｂの交点ＣＰを、受信機１４の水平方向の位置と特定する。
【００４０】
ここで、受信機１４の位置の特定に用いる発信機１２の基準個数をｎとすると、発信機１２からの方位角方向に延びる延長線によりｎ（ｎ−１）／２個の交点ＣＰが生じる。ｎが３以上であると複数の交点が生じるが、位置特定部６２は全ての交点の重心から受信機１４の位置を特定してよい。これにより、位置検出システム１０は、３個以上の発信機１２により、高い精度で受信機１４の位置を特定することができる。
【００４１】
図１０は、受信機１４の移動を考慮して受信機１４の位置を特定する方法を説明する図である。図１０に示すように、受信機１４は、時刻Ｔ'から時刻Ｔの間に矢印方向に移動している。位置特定部６２は、時刻Ｔ'から基準時刻Ｔまでの受信機１４の移動を反映させて、受信機１４の基準時刻Ｔにおける正確な位置を算出する。
【００４２】
具体的には、位置特定部６２は、基準時刻Ｔおよび時刻Ｔ'の差分である移動時間に角速度ωｘａを乗じたものを発信機１２ａからの方位角θａ'に加算して、基準時刻Ｔにおける方位角θａを得る。同様に、位置特定部６２は、基準時刻Ｔと時刻Ｔ'の差分および角速度ωｘｂを乗じたものを発信機１２ａからの方位角θｂ'に加算して、基準時刻Ｔにおける方位角θｂを得る。位置特定部６２は、方位角θａの方向に伸びる延長線および方位角θｂの方向に伸びる延長線の交点ＣＰから、基準時刻Ｔにおける受信機１４の水平方向の位置を特定する。
【００４３】
同様に、位置特定部６２は、時刻Ｔ'および基準時刻Ｔの差分である移動時間における受信機１４の仰角方向の移動を、時刻Ｔ'における受信機１４の位置に反映させることにより、基準時刻Ｔにおける正確な高さを特定することができる。なお、図１０の説明では、位置特定部６２は複数の発信機１２ａおよび１２ｂからの同一時刻Ｔ'における方位角を特定しているが、異なる発信機１２からの方位角が異なる時刻に特定された場合も、位置特定部６２は受信機１４の位置を特定することができる。
【００４４】
次に図１１および１２を参照して、位置特定部６２による受信機１４の高さの特定方法を説明する。図１１は、異なる高さの受信機１４に受信された面状光の波形である。図中のＦＢ１およびＦＢ２は、ある高さＨ１に配置された受信機１４が、受信時刻ＴＦで受信する第１面状光ＦＢ１および受信時刻ＴＦ２で受信する第２面状光ＦＢ２を表す。図中のＦＢ１'およびＦＢ２'は、高さＨ１よりも高い高さＨ２に配置された受信機１４が、受信時刻ＴＦ'で受信する第１面状光ＦＢ１'および、受信時刻ＴＦ２'で受信する第２面状光ＦＢ２'を表す。
【００４５】
図１１に示されるように、高さＨ２における第１面状光ＦＢ１'と第２面状光ＦＢ２'との受信時間差ＴＦｄ'は、高さＨ１における第１面状光ＦＢ１と第２面状光ＦＢ２との受信時間差ＴＦｄよりも大きい。これは、上述した図４および図５に示すように、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２が、受信機１４の高さが大きいほど面状光同士の間隔が広がるように上下方向から互いに逆方向に３０°傾斜していることによる。第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２が、受信機１４の高さが大きいほど面状光同士の間隔が狭まるように逆方向に傾斜する場合、高さが高いほど面状光との受信時間差ＴＦｄは小さくなる。
【００４６】
位置特定部６２は、高さによって受信機１４が第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の一方を受信してから他方を受信するまでの受信時間間隔が変化することを利用して、この受信時間間隔に基づいて発信機１２に対する受信機１４の仰角を特定する。なお、受信機１４が高さ方向に移動する場合、位置特定部６２が特定する受信機１４の高さは、受信時刻ＴＦ２およびＴＦ１等の中央時刻ＴＦＣ等における高さである。
【００４７】
図１２は、受信機１４の高さを特定する具体的な方法を説明する図である。図１２は、発信機１２、受信機１４、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の幾何学的配置を示す。基準面は、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の角度が９０°となる高さにおける水平面である。角度θｃは、受信機１４の高さにおける第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の角度である。角度θｃは、第１面状光ＦＢ１と第２面状光ＦＢ２との受信時間差ＴＦｄに発信機１２の角速度ωｃを乗ずることにより得られる。
【００４８】
位置特定部６２は、受信機１４の仰角αを下記数式（１）および（２）に基づいて算出する。
【数１】
0005990935.tif 000002
【数２】
0005990935.tif 000003
【００４９】
ここで、位置特定部６２は、既に特定した受信機１４の水平方向の位置から発信機１２と受信機１４との距離を算出する。次に、位置特定部６２は、受信機１４の仰角αの正接と、発信機１２および受信機１４の距離とを乗じることで受信機１４の高さを算出する。
【００５０】
次に、図１３〜図１６を参照して、移動特定部６４が、受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚを特定する方法を説明する。受信機１４が移動する場合、上記図８〜１２に示した方法においては位置検出に誤差が生じる。そこで、本実施形態において、移動特定部６４は受信機１４の移動を検出し、必要に応じて検出位置を補正することにより、受信機１４の移動がある場合においても検出位置の精度を高めることができる。
【００５１】
移動特定部６４は、受信機１４が面状光を受信する時間間隔の変化および面状光が受信機を横切る時間の変化の少なくとも一方に基づいて、受信機１４の移動を特定する。図１３〜１５は、移動特定部６４が受信機１４が面状光を受信する時間間隔の変化に基づいて受信機１４の移動を特定する方法を説明する。図１６は、移動特定部６４が受信機１４が面状光を横切る時間の変化に基づいて受信機１４の移動を特定する方法を説明する。
【００５２】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、受信機１４の移動による同一面状光を受信する時間間隔の変化を説明する図である。具体的には、図１３（ａ）〜（ｃ）は、発信機１２の回転軸を中心軸とした円筒を平面に展開し、当該平面上で面状光の位置を固定した場合において、受信機１４が面状光を受信してから次に同一の面状光を受信するまでの受信機１４の相対的な移動の軌跡を示す。
【００５３】
発信機１２の回転周期Ｔ０は１／４０秒程度と短いので、回転周期Ｔ０の間の受信機１４の移動距離は、発信機１２と受信機１４との距離と比較して十分に小さい。このため、回転周期Ｔ０の間、面状光および受信機１４は、発信機１２の回転軸を中心軸とする同一の円筒上を方位角方向にそれぞれ角速度ωｃおよびωｘで移動すると近似することができる。従って、面状光を固定した場合、受信機１４は、円筒を展開した平面上を正の相対角速度（ωｃ−ωｘ）で方位角方向に移動する。例えば、面状光と受信機１４の移動方向が同じ場合、相対角速度（ωｃ−ωｘ）は面状光の角速度ωｃよりも小さくなる。また、受信機１４は、円筒を展開した平面上を角速度ωｚで仰角方向に移動する。
【００５４】
図１３（ａ）〜（ｃ）において、移動特定部６４は、位置特定部６２と同様に受信機１４が同一面状光を受信するタイミングの差から受信機１４が同一面状光を受信する時間間隔Ｔ１、Ｔ２およびＴ３を算出する。
【００５５】
図１３（ａ）は、受信機１４は方位角方向のみに角速度ωｘで移動するが、仰角方向には移動しない場合を示す。この場合、受信機１４は、発信機１２の回転周期Ｔ０とは異なる時間間隔Ｔ１で第２面状光ＦＢ２を受信する。受信機１４が第２面状光ＦＢ２の回転方向と同方向に移動する場合には、時間間隔Ｔ１は回転周期Ｔ０よりも大きく、受信機１４が第２面状光ＦＢ２の回転方向と逆方向に移動する場合には時間間隔Ｔ１は回転周期Ｔ０よりも小さくなる。
【００５６】
発信機の回転周期Ｔ０、時間間隔Ｔ１、第２面状光ＦＢ２の角速度ωｃ、受信機１４の方位角方向の角速度ωｘの間には、数式（３）および（４）の式の関係が成立する。
【数３】
0005990935.tif 000004
【数４】
0005990935.tif 000005
【００５７】
数式（４）で示されるように、移動特定部６４は、受信機１４が第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔Ｔ１を面状光の回転周期Ｔ０から減じた時間を時間間隔Ｔ１で割ることにより、受信機の位置における方位角方向の面状光の角速度ωｃに対する受信機の角速度ωｘの比を算出する。移動特定部６４は、算出した比に発信機１２と受信機１４の距離を乗ずることで、受信機１４の位置における方位角方向の面状光の移動速度に対する受信機１４の移動速度の比を算出する。第２面状光ＦＢ２の受信間隔と第１面状光ＦＢ１の受信間隔は同一なので、移動特定部６４は、第２面状光ＦＢ２に代えて第１面状光ＦＢ１の受信間隔を時間間隔Ｔ１としてもよい。
【００５８】
また、移動特定部６４は、受信機１４が第１面状光ＦＢ１を受信する時間間隔および第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔の平均に基づいて、受信機１４の方位角方向の移動を特定することができる。具体的には、移動特定部６４は、受信機１４が第１面状光ＦＢ１を受信する時間間隔および第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔の平均時間間隔を時間間隔Ｔ１とする。移動特定部６４は、時間間隔Ｔ１を面状光の回転周期Ｔ０から減じた時間を当該時間間隔Ｔ１で割ることにより、受信機１４の位置における方位角方向の面状光の移動速度に対する受信機１４の移動速度の比を算出する。この方法によれば、移動特定部６４は、受信機１４が高さ方向に移動しない場合に、受信機１４の移動を正確に特定することができる。
【００５９】
図１３（ｂ）は、受信機１４が方位角方向および仰角方向に移動する場合において、第２面状光ＦＢ２を受信してから次に第２面状光ＦＢ２を受信するまでに、受信機１４が移動する円筒上の軌跡を平面に展開した図である。時間間隔Ｔ２が経過する間に、受信機１４は、方位角方向に角速度ωｘで移動し、仰角方向に角速度ωｚで移動する。したがって、受信機１４が移動を表す直線は、図１３（ｂ）に示されるように傾く。この結果、受信機１４は、図１３（ａ）で説明した時間間隔Ｔ１と異なる時間間隔Ｔ２で、第２面状光ＦＢ２を受信する。
【００６０】
例えば、図１３（ｂ）において、受信機１４の角速度ωｚは正であるので受信機１４は上方に移動する。第２面状光ＦＢ２は受信機１４に対して手前に傾いているので、受信機１４が第２面状光ＦＢ２を受信してから次に第２面状光ＦＢ２を受信するまでに移動する方位角は一周分（３６０°）よりも小さくなる。したがって、時間間隔Ｔ２は時間間隔Ｔ１よりも小さくなる。受信機１４の角速度ωｚが大きくなるほど受信機１４が第２面状光ＦＢ２を受信するために移動する方位角が小さくなる。したがって、時間間隔Ｔ２は角速度ωｚが大きくなるほど小さくなる。
【００６１】
図１３（ｃ）は、受信機１４が図１３（ｂ）と同一の移動をする場合において、第１面状光ＦＢ１を受信してから次に第１面状光ＦＢ１を受信するまでに、受信機１４が移動する円筒上の軌跡を平面に展開した図である。受信機１４は、図１３（ａ）で説明した時間間隔Ｔ１と異なる時間間隔Ｔ３で、第１面状光ＦＢ１を受信する。
【００６２】
図１３（ｃ）では、受信機１４の角速度ωｚは正であり、第１面状光ＦＢ１は受信機１４に対して奥に傾いているので、受信機１４が第２面状光ＦＢ２を受信してから次に第２面状光ＦＢ２を受信するまでに移動する方位角は一周分（３６０°）よりも大きくなる。したがって、時間間隔Ｔ３は時間間隔Ｔ１よりも大きくなる。受信機１４の角速度ωｚが大きくなるほど受信機１４が第１面状光ＦＢ１を受信するために移動する方位角が大きくなる。したがって、時間間隔Ｔ３は角速度ωｚが大きくなるほど大きくなる。
【００６３】
図１３（ａ）〜（ｃ）によれば、受信機１４が仰角方向に移動しない場合、受信機１４が第１面状光ＦＢ１を受信する時間間隔Ｔ３と第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔Ｔ２はいずれも等しい。従って、受信間隔の差分（Ｔ３−Ｔ２）は０になる。受信機１４が仰角方向の角速度ωｚを有する場合は、受信機１４が第１面状光ＦＢ１を受信する時間間隔Ｔ３と第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔Ｔ２は、角速度ωｚの大きさに応じて逆方向に変化する。従って、受信機１４が、仰角方向において第１面状光ＦＢ１および第２面状光が離れる方向（図１３で上方向）に移動する場合、第１面状光ＦＢ１の受信間隔と第２面状光ＦＢ２との受信間隔の差分（Ｔ３−Ｔ２）は仰角方向の角速度ωｚの大きさに応じて正に大きくなる。また、受信機１４が、仰角方向において第１面状光ＦＢ１および第２面状光が近づく方向（図１３で下方向）に移動する場合、受信間隔の差分（Ｔ３−Ｔ２）は仰角方向の角速度ωｚの大きさに応じて負に大きくなる。このように、移動特定部６４は、面状光を受信する時間間隔に基づいて、受信機１４の方位角方向および仰角方向の移動を特定する。
【００６４】
図１４は、同一面状光を受信する時間間隔の変化に基づいて受信機１４の移動を特定する方法を説明する。図１４は、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）に示される受信機１４の移動を表す直線を説明のために模式的に重ねた図である。図１４の線分ＡＢおよび線分ＢＥで示されるように、受信機１４は、第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔Ｔ２に、方位角方向に（ωｃ−ωｘ）Ｔ２移動し、仰角方向にωｚＴ２移動する。また、線分ＡＤおよび線分ＧＤで示されるように、受信機１４は、第１面状光ＦＢ１を受信する時間間隔Ｔ３に、方位角方向に（ωｃ−ωｘ）Ｔ３移動し、仰角方向にωｚＴ３移動する。図１４から数式（５）および（６）が成立する。
【００６５】
【数５】
0005990935.tif 000006
【数６】
0005990935.tif 000007
【００６６】
また、ＢＣ、ＢＤ、ＢＥおよびＤＧは下記数式（７）〜（１０）で表すことができる。
【数７】
0005990935.tif 000008
【数８】
0005990935.tif 000009
【数９】
0005990935.tif 000010
【数１０】
0005990935.tif 000011
【００６７】
数式（５）〜（１０）から、受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚは下記数式（１１）および（１２）で表せる。
【数１１】
0005990935.tif 000012
【数１２】
0005990935.tif 000013
【００６８】
これにより、移動特定部６４は、受信機１４が第１面状光ＦＢ１を受信する時間間隔Ｔ３および第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔Ｔ２に基づいて、発信機１２に対する受信機１４の方位角方向および仰角方向の少なくとも一方の移動を特定する。例えば、移動特定部６４は、数式（１１）に示されるように、受信機１４が第１面状光ＦＢ１を受信する時間間隔および第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔の平均（Ｔ２＋Ｔ３）／２に基づいて、受信機１４の方位角方向の移動を特定する。また、移動特定部６４は、下記数式（１３）から、受信機１４の位置における方位角方向の面状光の移動速度に対する受信機１４の移動速度の比ｆｘを算出する。
【数１３】
0005990935.tif 000014
【００６９】
また、移動特定部６４は、数式（１２）に示されるように、受信機１４が第１面状光ＦＢ１を受信する時間間隔Ｔ３および第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔Ｔ２の和（Ｔ３＋Ｔ２）および差分時間間隔（Ｔ３−Ｔ２）に基づいて、受信機１４の仰角方向の移動の角速度ωｚを特定する。移動特定部６４は、下記数式（１４）から、受信機１４の位置における方位角方向の面状光の移動速度に対する受信機１４の仰角方向の移動速度の比ｆｚを算出する。
【数１４】
0005990935.tif 000015
【００７０】
このように、図１４によれば、移動特定部６４は、受信機１４が第１面状光ＦＢ１を受信する時間間隔Ｔ３および第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔Ｔ２を算出することにより、受信機１４の方位角方向および仰角方向の移動の角速度を特定することができる。
【００７１】
図１５は、異なる面状光を受信する時間間隔の変化に基づいて受信機１４の移動を特定する方法を説明する。図１５は、受信機１４が第２面状光ＦＢ２を受信してから、第１面状光ＦＢ１を受信し、さらに次に第２面状光を受信するまでの受信機１４の移動の軌跡を示す。
【００７２】
図１５の線分ＡＣおよび線分ＣＤで示されるように、受信機１４は、第２面状光ＦＢ２を受信してから第１面状光ＦＢ１を受信するまでの時間間隔Ｔ１'に、方位角方向に（ωｃ−ωｘ）Ｔ１'移動し、仰角方向にωｚＴ１'移動する。また、線分ＡＥおよび線分ＥＧで示されるように、受信機１４は、第１面状光ＦＢ１を受信してから第２面状光ＦＢ２を受信するまでの時間間隔Ｔ２'に、方位角方向に（ωｃ−ωｘ）Ｔ２'移動し、仰角方向にωｚＴ２'移動する。移動特定部６４は、最初に第２面状光ＦＢ２を受信した時刻の受信機１４の高さにおいて、第２面状光ＦＢ２を受信してから第１面状光ＦＢ１を受信するまでの時間間隔Ｔ０'を予め算出しておく。例えば、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２のなす角度が９０°となる基準面上においては、時間間隔Ｔ０'はＴ０／４となる。図１５から数式（１５）および（１６）が成立する。
【００７３】
【数１５】
0005990935.tif 000016
【数１６】
0005990935.tif 000017
【００７４】
また、ＢＣ、ＣＤ、ＥＦおよびＥＧは下記数式（１７）〜（２０）で表すことができる。
【数１７】
0005990935.tif 000018
【数１８】
0005990935.tif 000019
【数１９】
0005990935.tif 000020
【数２０】
0005990935.tif 000021
【００７５】
数式（１５）〜（２０）から、受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚは下記数式（２１）および（２２）で表すことができる。
【数２１】
0005990935.tif 000022
【数２２】
0005990935.tif 000023
【００７６】
移動特定部６４は、この数式（２１）および（２２）を用いて、受信機１４が第２面状光ＦＢ２を受信してから第１面状光ＦＢ１を受信するまでの時間間隔Ｔ１'および第１面状光ＦＢ１を受信してから第２面状光ＦＢ２を受信するまでの時間間隔Ｔ２'に基づいて、発信機１２に対する受信機１４の方位角方向および仰角方向の少なくとも一方の移動を特定することができる。
【００７７】
図１６（ａ）〜（ｃ）は、面状光が受信機を横切る時間の変化に基づいて受信機１４の移動を特定する方法を説明する。移動特定部６４は、第１面状光ＦＢ１が受信機１４を横切る時間および第２面状光ＦＢ２が受信機１４を横切る時間に基づいて、発信機１２に対する受信機１４の方位角方向および仰角方向の少なくとも一方の移動を特定することができる。
【００７８】
図１６（ａ）は、発信機１２の第２面状光ＦＢ２を横切るときに、受信機１４が移動する円筒上の軌跡を平面に展開した図である。受信機１４は、方位角方向にのみ角速度ωｘで移動する。移動特定部６４は、受信機１４から取得した第２面状光ＦＢ２の波形から、第２面状光ＦＢ２の受信開始時刻および受信終了時刻との差分を算出し、この差分を第２面状光ＦＢ２が受信機１４を横切る時間とする。これに代えて、移動特定部６４は、第２面状光ＦＢ２の受信強度がピークの半値となる２つの半値時刻ＴＨＦ２ａおよびＴＦＨ２ｂとの差分を第２面状光ＦＢ２が受信機１４を横切る時間としてもよい。
【００７９】
受信機１４が移動しないとき、第２面状光ＦＢ２は受信機１４を時間ｔ０で横切る。移動特定部６４は時間ｔ０を予め記憶しておく。時間ｔ０は、発信機１２と受信機１４との距離に応じて変化するが、発信機１２と受信機１４の距離が十分離れていれば、受信機１４の移動によりほとんど変化しない。図１６（ａ）において、受信機１４は方位角方向のみに角速度ωｘで移動するが、仰角方向には移動しない。この場合、受信機１４は、時間ｔ１で第２面状光ＦＢ２を横切る。
【００８０】
図１６（ｂ）は、第２面状光ＦＢ２を横切るときに、受信機１４が移動する円筒上の軌跡を平面に展開した図である。受信機１４は、方位角方向に角速度ωｘで移動し仰角方向に正の角速度ωｚで移動する。移動特定部６４は、受信機１４は第２面状光ＦＢ２を横切る時間ｔ２を算出する。
【００８１】
図１６（ｃ）は、発信機１２の第１面状光ＦＢ１を横切るときに、受信機１４が移動する円筒上の軌跡を平面に展開した図である。受信機１４は、方位角方向に角速度ωｘで移動し仰角方向に正の角速度ωｚで移動する。移動特定部６４は、第２面状光ＦＢ２と同様に、第１面状光ＦＢ１が受信機１４を横切る時間ｔ３を算出する。
【００８２】
受信機１４が面状光を横切る時間ｔ１、ｔ２およびｔ３は、図１３（ａ）〜（ｃ）で説明した受信機１４が面状光を受信する時間間隔Ｔ１、Ｔ２およびＴ３にそれぞれｔ０／Ｔ０を乗じたものと考えることができる。したがって、移動特定部６４は、数式（４）、（１１）および（１２）の時間間隔Ｔ１、Ｔ２およびＴ３を時間ｔ１、ｔ２およびｔ３とそれぞれ置き換えることにより、受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚを特定することができる。なお、面状光が受信機１４を横切る時間ｔ０等は短いので、移動特定部６４は、図１６に示した方法により受信機１４の方位角方向よび仰角方向の移動の有無および移動方向を検出し、図１３〜１５に示した方法により受信機１４の移動の大きさを特定してよい。
【００８３】
このように図１３〜１６によれば、移動特定部６４は、面状光を受信する時間間隔の変化および面状光が受信機１４を横切る時間の変化を算出し、この時間間隔等の変化から受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚを特定することができる。
【００８４】
次に、図１７および図１８を参照して、移動特定部６４が、受信機１４の移動を特定する方法について説明する。移動特定部６４は、複数の発信機１２からの方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚを取得する。移動特定部６４はこれらの複数の発信機１２からの角速度ωｘおよび角速度ωｚに基づいて、複数の発信機１２のそれぞれに対する方位角方向および仰角方向の移動量を算出し、算出した移動量に基づいて空間内における移動を特定する。
【００８５】
図１７は、受信機１４の水平方向の移動の特定方法について説明する図である。移動特定部６４は、受信機１４の位置および２個の発信機１２ａおよび１２ｂからの方位角方向の角速度ωｘａおよびωｘｂから、受信機１４の移動Ｖベクトルを特定する。
【００８６】
具体的には、移動特定部６４は、予め位置特定部６２から受信機１４の位置を取得する。移動特定部６４は、受信機１４および発信機１２ａの距離と受信機１４の発信機１２ａからの方位角方向の角速度ωｘａの正接を乗じて、受信機１４と発信機１２ａとの延長線ＥＬａの法線方向における、受信機１４の移動ベクトルＶａを得る。同様に、移動特定部６４は、受信機１４および発信機１２ｂの距離と受信機１４の発信機１２ｂからの方位角方向の角速度ωｘｂの正接を乗じて、受信機１４と発信機１２ｂとの延長線ＥＬｂの法線方向における、受信機１４の移動ベクトルＶｂを得る。移動特定部６４は、移動ベクトルＶａおよびＶｂを成分として含む移動ベクトルＶを算出することにより、受信機１４の水平方向の移動を特定することができる。
【００８７】
図１８は、受信機１４の高さ方向の移動の特定方法について説明する図である。移動特定部６４は、受信機１４の位置および発信機１２からの仰角方向の角速度ωｚの正接を乗じて、受信機１４の高さ方向の移動ベクトルＶｚを算出する。このように、移動特定部６４は、受信機１４の位置および複数の発信機１２からの受信機１４の角速度から受信機１４の３次元の移動を特定する。
【００８８】
図１３〜図１８で説明したように、移動特定部６４は、まず、受信機１４が面状光を受信する時間間隔等の変化に基づいて、受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚを算出する。次に、移動特定部６４は、位置特定部６２から受信機１４の位置を取得する。そして、移動特定部６４は、複数の発信機１２からの受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚおよび受信機の位置に基づいて、受信機１４の移動を特定する。
【００８９】
図１９は、受信機１４の位置および移動が特定される時刻の関係を説明する図である。図１９において、受信機１４は、点Ａから点Ｂに矢印方向に移動しながら、第２面状光ＦＢ２を受信時刻ＴＦ２およびＴＦ２'で受信し、第１面状光を受信時刻ＴＦ１およびＴＦ１'で受信する。位置特定部６２は、時刻ＴＦ１およびＴＦ２の中央時刻ＴＦＣおよび時刻ＴＦ１'およびＴＦ２'の中央時刻ＴＦＣ'における受信機１４の位置をそれぞれ特定する。
【００９０】
位置特定部６２は、移動特定部６４が図１７および１８の方法で特定した受信機１４の移動から受信機１４の位置の変化を推定する。これにより、位置特定部６２は、中央時刻ＴＦＣおよびＴＦＣ'の間の任意の時刻における受信機１４の位置を特定する。
【００９１】
ここで、移動特定部６４は、受信間隔Ｔ２およびＴ３を算出して受信機１４の移動を特定するので、時刻ＴＦ２からＴＦ１'の間に受信機１４の速度が変化する場合には、移動特定部６４がこの時刻の間の受信機１４の正確な移動を特定することができない。
【００９２】
そこで、位置特定部６２は、加速度センサ１８から受信機１４の加速度を取得し、加速度の値から受信機１４の微小な速度変化を算出して受信機１４の移動方向および移動速度を補正する。位置特定部６２は、補正前と補正後の移動をそれぞれ積分した差分から受信機１４の位置の誤差を修正する。これにより、位置特定部６２は、受信機１４が等速運動でない移動をする場合であっても、受信機１４の正確な位置を特定することができる。
【００９３】
図２０は、本実施形態の位置検出システム１０の処理のフローチャートである。位置検出システム１０は、Ｓ１０からＳ２６までの処理を経ることにより、受信機１４の位置および移動を特定する。
【００９４】
図２０に示すように、位置特定部６２は、受信機１４がストロボライトＳＬ、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２を受信したか否かを判定する（Ｓ１０）。位置特定部６２は、受信機１４からストロボライトＳＬ、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２に対応する電気的信号が入力されるまで、受信機１４が受信をしていないと判定して（Ｓ１０：Ｎｏ）、ステップＳ１０を繰り返す。
【００９５】
位置検出装置１６の位置特定部６２は、受信機１４からストロボライトＳＬ、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２に対応する電気的信号が入力されると、受信機１４の位置等の特定に必要な発信信号を受信したと判定する（Ｓ８：Ｙｅｓ）。
【００９６】
次に、位置検出装置１６は、ストロボライトＳＬ、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２を発信する発信機１２を特定する（Ｓ１０）。例えば、位置検出装置１６は、受信したストロボライトＳＬ、第１面状光ＦＢ１および第２面状光ＦＢ２の受信周期を算出し、これらの受信周期を記憶部６８に記憶された発信機テーブル７０上で検索することで、発信機１２を特定してもよい。
【００９７】
次に、位置特定部６２は、それぞれの発信機１２から受信した第１面状光ＦＢ１、第２面状光ＦＢ２、ストロボライトＳＬの受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ＴＳから、それぞれの発信機１２からの受信機１４の方位角θを特定する（Ｓ１２）。また、位置特定部６２は、受信した第１面状光ＦＢ１、第２面状光ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２から、それぞれの発信機１２からの受信機１４の仰角αを特定する（Ｓ１４）。
【００９８】
次に、移動特定部６４は、受信した第１面状光ＦＢ１、第２面状光ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２から、第２面状光ＦＢ２を受信する時間間隔Ｔ２および第１面状光ＦＢ１を受信する時間間隔Ｔ３を算出する。移動特定部６４は、算出した時間間隔Ｔ２およびＴ３から、それぞれの発信機１２からの受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚを特定する（Ｓ１６）。
【００９９】
次に、位置特定部６２は、移動特定部６４から受信機１４の方位角方向の角速度ωｘおよび仰角方向の角速度ωｚを取得する。位置特定部６２は、受信機１４の方位角方向の角速度ωｘと受信機１４の移動時間（Ｔ−Ｔ'）とを乗じて得た角度によりＳ１４で得た受信機１４の方位角θを補正し、仰角方向の角速度ωｚと受信機１４の移動時間（Ｔ−Ｔ'）とを乗じて得た角度により受信機１４の仰角αを補正する（Ｓ１８）。
【０１００】
次に、位置特定部６２は、複数の発信機１２からの方位角θおよび仰角αから、受信機１４の位置を特定する（Ｓ２０）。次に、移動特定部６４は、位置特定部６２から受信機１４の位置を取得し、各々の発信機１２および受信機１４との距離および各々の発信機１２からの方位角方向の角速度ωｘの正接および仰角方向の角速度ωｚの正接を乗じることで得た各々の発信機１２からの移動ベクトルから、受信機１４の移動を特定する（Ｓ２２）。
【０１０１】
次に、位置特定部６２は、加速度センサ１８から受信機１４の加速度を取得し（Ｓ２４）、受信機１４の位置をさらに補正する（Ｓ２６）。例えば、位置特定部６２は、Ｓ２２で特定した受信機１４の位置に対して、加速度の値から算出される受信機１４の移動を加算して、受信機１４の位置とする。
【０１０２】
図２１は、本実施形態の第１変形例の位置検出システム１０を説明する図である。位置検出システム１０は、複数の発信機１２、受信機１４、受信機１４を備えた物体８０、および物体８０が移動する移動経路２８を備える。物体８０は、移動経路２８上を矢印方向に移動する。
【０１０３】
複数の発信機１２は、移動経路２８を物体８０が移動した場合に受信機１４が移動する軌跡上の任意の点において、当該点に対して複数の発信機１２のうち当該点に近い予め定められた基準個数の発信機１２同士がなす角度が、全周を基準個数で割った角度から基準角度の範囲内となるように配置される。
【０１０４】
例えば、位置検出システム１０は、ｍ個の発信機１２のうち、受信機１４の近くに配された基準個数ｎの発信機１２のみを受信機１４の位置および移動を特定するために用いる。例えば、図２１において基準個数ｎは３である。位置検出システム１０は、軌跡上の点Ｐに存在する受信機１４の位置を特定するために、発信機１２ａ〜ｆのうち点Ｐに近い発信機１２ａ、１２ｂよび１２ｄを用いる。発信機１２ａ、１２ｂおよび１２ｄ同士がなす角度は、それぞれθ１、θ２およびθ３である。発信機１２ａ、１２ｂおよび１２ｄは、θ１、θ２およびθ３が、全周（３６０°）を３で割った１２０°から基準角度を±した範囲内となるように配置される。例えば、基準角度は６０°であり、この場合、θ１、θ２およびθ３はいずれも１２０°±６０°の範囲内となる。
【０１０５】
同様に、位置検出システム１０は、軌跡上の点Ｑに存在する受信機１４の位置を特定するために、発信機１２ａ〜ｆのうち点Ｑに近い発信機１２ｃ、１２ｅよび１２ｆを用いる。３個の発信機１２ｃ、１２ｅおよび１２ｆ同士がなす角度は、それぞれθ４、θ５およびθ６である。発信機１２ｃ、１２ｅおよび１２ｆは、θ４、θ５およびθ６が、全周（３６０°）を３で割った１２０°から基準角度の範囲内となるように配置される。
【０１０６】
このように、位置検出システム１０は、受信機１４に近い複数の発信機１２を、受信機１４の周囲に一定の角度範囲の間隔で配置する。したがって、各々の発信機１２は、受信機１４の方位角等を互いに一定の角度範囲で離れた複数の方向から特定することができる。これにより、位置検出システム１０は、受信機１４の位置および移動をより正確に特定することができる。
【０１０７】
図２２は、本実施形態の第２変形例の位置検出システム１０を説明する図である。移動経路２８上を移動する物体８０は、複数の受信機１４を備える。これにより、位置検出システム１０は、複数の受信機１４の位置および移動の情報から、物体８０の位置および移動をより正確に特定することができる。また、位置検出システム１０は、複数の受信機１４の位置から、物体８０の向きを特定することができる。
【０１０８】
図２３は、本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、および表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、およびＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、および入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部とを備える。
【０１０９】
ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００およびグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０およびＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
【０１１０】
入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラムおよびデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０は、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。
【０１１１】
また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、および入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、および／または、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ２０５０は、フレキシブルディスク２０９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続するとともに、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。
【０１１２】
ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。
【０１１３】
コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を受信機１４の位置を検出する位置検出装置１６として機能させるプログラムは、位置特定モジュールと、移動特定モジュールと、記憶モジュールとを備える。これらのプログラムまたはモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、位置特定部６２、移動特定部６４、および記憶部６８としてそれぞれ機能させる。
【０１１４】
これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウエア資源とが協働した具体的手段である位置特定部６２、移動特定部６４、および記憶部６８として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算または加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の位置検出装置１６が構築される。
【０１１５】
一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、フレキシブルディスク２０９０、またはＣＤ−ＲＯＭ２０９５等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置または通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０または記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
【０１１６】
また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０（ＣＤ−ＲＯＭ２０９５）、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０（フレキシブルディスク２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、および／または記憶装置に含まれるものとする。
【０１１７】
また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（または不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
【０１１８】
また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。
【０１１９】
以上に示したプログラムまたはモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５の他に、ＤＶＤまたはＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。
【０１２０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１２１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１２２】
１０  位置検出システム
１２  発信機
１４  受信機
１６  位置検出装置
１８  加速度センサ
２０  工場
２２  柱
２４  梁
２６  対象物
２８  移動経路
３０  発信用筐体
３２  ストロボ発光部
３４  回転部
３６  面状発光部
３８  面状発光部
４２  発光素子
５０  受信用筐体
５２  受信部
５４  受光素子
６２  位置特定部
６４  移動特定部
６８  記憶部
７０  発信機テーブル
８０  物体
１９００  コンピュータ
２０００  ＣＰＵ
２０１０  ＲＯＭ
２０２０  ＲＡＭ
２０３０  通信インターフェイス
２０４０  ハードディスクドライブ
２０５０  フレキシブルディスク・ドライブ
２０６０  ＣＤ−ＲＯＭドライブ
２０７０  入出力チップ
２０７５  グラフィック・コントローラ
２０８０  表示装置
２０８２  ホスト・コントローラ
２０８４  入出力コントローラ
２０９０  フレキシブルディスク
２０９５  ＣＤ−ＲＯＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005990935.tif 000033
【図９】
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【図１０】
0005990935.tif 000035
【図１１】
0005990935.tif 000036
【図１２】
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【図１３】
0005990935.tif 000038
【図１４】
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【図１５】
0005990935.tif 000040
【図１６】
0005990935.tif 000041
【図１７】
0005990935.tif 000042
【図１８】
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【図１９】
0005990935.tif 000044
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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