(57)【要約】【課題】複数の送信機から送信された音響信号を用いて受信機の位置を正確に測定することができる測位システムを提供する。【解決手段】複数の送信機３と受信機４を備え、受信機４が受信した所定強度以上の第一音響信号及び第二音響信号をそれぞれ第一受信信号及び第二受信信号として検出し、第一受信信号の周波数及び第一受信信号と第二受信信号の間の時間差に対応する送信機３の設置位置を特定し、当該設置位置から受信機４の位置を測定する。ここで、少なくとも複数の送信機３のうち同一の周波数帯域が割り当てられた送信機３同士は、監視空間の任意の位置において受信機４が受信した当該周波数帯域の第一音響信号の中から、当該周波数帯域が割り当てられた２以上の送信機３からの第一受信信号が検出されない距離だけ離して配される。【選択図】図１
2018165623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視空間内の受信機の位置を測定する測位システムであって、
それぞれが前記監視空間内の所定の設置位置に配された複数の送信機であって、同一の周波数帯域が割り当てられた前記送信機同士には異なる時間差が割り当てられ、それぞれ割り当てられた周波数帯域及び時間差で第一音響信号と第二音響信号を送信する送信機と、
前記第一音響信号及び前記第二音響信号を受信する受信機と、
前記複数の送信機の各々の前記設置位置、前記周波数帯域及び前記時間差をデータベースとして記憶している記憶部と、
前記受信機が受信した所定強度以上の前記第一音響信号及び前記第二音響信号をそれぞれ第一受信信号及び第二受信信号として検出し、前記データベースを参照して前記第一受信信号の周波数及び前記第一受信信号と前記第二受信信号の間の時間差に対応する前記送信機の前記設置位置を特定し、当該設置位置から前記受信機の位置を測定する信号解析部と、を備え、
少なくとも前記複数の送信機のうち同一の前記周波数帯域が割り当てられた送信機同士は、前記監視空間内の任意の位置において前記受信機が受信した当該周波数帯域の前記第一音響信号の中から、当該周波数帯域が割り当てられた２以上の送信機からの前記第一受信信号が検出されない距離だけ離して配されていることを特徴とする測位システム。
【請求項２】
請求項１に記載の測位システムであって、
前記送信機は、グループごとに前記監視空間内の前記設置位置に配されており、
同一の前記グループに属する前記送信機には互いに異なる前記周波数帯域及び当該グループを特定できる前記時間差が割り当てられることを特徴とする測位システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の測位システムであって、
前記複数の送信機は、前記監視空間内の任意の位置において前記受信機が受信した前記第一音響信号の中から、互いに異なる前記周波数帯域が割り当てられた３以上の送信機からの前記第一受信信号を検出可能に配されていることを特徴とする測位システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送信機から音響信号を送信し、受信機が受信した音響信号に基づいて受信機の位置を測定する測位システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
監視空間に存在する移動物体の位置を測定するための技術が提案されている。その１つとして、監視空間に設置された複数の送信機から超音波を送信して、移動物体に設けた受信機にてこれを受信し、受信波の強度と送信元の送信機の設置位置の関係に基づいて移動物体の位置（受信機の位置）を検出する技術がある。
【０００３】
例えば、送信機毎に異なる周波数帯域の超音波を送信させ、受信機にて受信された超音波の周波数から送信元の送信機を特定する技術が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−０３５５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
広い監視空間において受信機の位置を検出しようとすると多数の送信機を設置することが必要になる。しかしながら、測位システム全体において使用できる周波数帯域は有限であるため、従来技術では送信機の数が増えるほど各送信機にて占有できる周波数帯域を狭くしなければならない。その結果、時間分解能が劣化してしまい、測位の精度が悪化するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、広い空間でも受信機の位置を精度良く測定できる測位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】
【０００７】
本発明の１つの態様は、監視空間内の受信機の位置を測定する測位システムであって、それぞれが前記監視空間内の所定の設置位置に配された複数の送信機であって、同一の周波数帯域が割り当てられた前記送信機同士には異なる時間差が割り当てられ、それぞれ割り当てられた周波数帯域及び時間差で第一音響信号と第二音響信号を送信する送信機と、前記第一音響信号及び前記第二音響信号を受信する受信機と、前記複数の送信機の各々の前記設置位置、前記周波数帯域及び前記時間差をデータベースとして記憶している記憶部と、前記受信機が受信した所定強度以上の前記第一音響信号及び前記第二音響信号をそれぞれ第一受信信号及び第二受信信号として検出し、前記データベースを参照して前記第一受信信号の周波数及び前記第一受信信号と前記第二受信信号の間の時間差に対応する前記送信機の前記設置位置を特定し、当該設置位置から前記受信機の位置を測定する信号解析部と、を備え、少なくとも前記複数の送信機のうち同一の前記周波数帯域が割り当てられた送信機同士は、前記監視空間内の任意の位置において前記受信機が受信した当該周波数帯域の前記第一音響信号の中から、当該周波数帯域が割り当てられた２以上の送信機からの前記第一受信信号が検出されない距離だけ離して配されていることを特徴とする測位システムである。
【０００８】
ここで、前記送信機は、グループごとに前記監視空間内の前記設置位置に配されており、同一の前記グループに属する前記送信機には互いに異なる前記周波数帯域及び当該グループを特定できる前記時間差が割り当てられることが好適である。
【０００９】
また、前記複数の送信機は、前記監視空間内の任意の位置において前記受信機が受信した前記第一音響信号の中から、互いに異なる前記周波数帯域が割り当てられた３以上の送信機からの前記第一受信信号を検出可能に配されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、広い空間であっても、複数の送信機から送信された音響信号を用いて、その音響信号を受信した受信機の位置を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における測位システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における監視空間を模式的に示した図である。
【図３】本発明の実施の形態における送信機の機能ブロックを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における音響信号の送信タイミングを説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態における受信機の機能ブロックを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における送信機の配置例を模式的に示した図である。
【図７】本実施の形態における送信機の配置の別例を模式的に示した図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるタイムスロットにおける受信信号の復調波形の例を示した図である。
【図９】本発明の実施の形態における管理装置による同期信号送信処理のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態における送信機の音響信号送信処理のフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態における受信機の測位処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［測位システム］
本発明の実施の形態における測位システム１は、図１に示すように、管理装置２、複数の送信機３、人物等の移動物体に携帯される受信機４を含んで構成される。測位システム１において、管理装置２と複数の送信機３は、無線又は有線の通信ネットワークによって接続される。また、必要に応じて、管理装置２と受信機４を通信ネットワークによって接続してもよい。
【００１３】
測位システム１は、受信機４を携帯する人物等の測位対象物の位置を測定する空間（監視空間）に設置される。図２は、本実施の形態における監視空間を模式的に示した図である。本実施の形態では、広域な施設の屋内を監視空間（点線で示した領域６）として、当該監視空間に存在する人物５の位置を測定する例を説明する。
【００１４】
図２に示すように、監視空間には全３６個の送信機３が設置される。そして、複数の送信機３は、監視空間を画定する施設の天井に所定の間隔（例えば、４メートル間隔）で設置される。測位システム１は、複数の送信機３から音響信号を送信し、施設内に存在する受信機４が受信した音響信号に基づいて当該受信機４の位置を測定する。このとき、本実施の形態では、人物５に受信機４を所持または装着させることにより、受信機４の位置を人物５の位置として測定することができる。
【００１５】
なお、本実施の形態では、監視空間である屋内において人物５の位置を測位する測位システム１について説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、測位システム１を屋外での測位に使用してもよいし、人物ではなく貨物等の物品に受信機４を取り付けて、当該物品の測位に使用してもよい。
【００１６】
以下、図１を参照して、測位システム１の各構成について詳しく説明する。管理装置２は、図１に示すように、通信部２１、記憶部２２及び同期信号送信部２３を含んで構成される。
【００１７】
管理装置２は、複数の送信機３に対して同期信号を送信する。具体的には、同期信号送信部２３は、記憶部２２に記憶されている測位周期を参照し、通信部２１を介して、測位システム１を構成する全ての送信機３に対して当該周期で同期信号を一斉に送信する。ここで、測位システム１は、同期信号送信部２３から同期信号が複数の送信機３に対して１回送信される毎に受信機４の位置を１回測定する。すなわち、記憶部２２に記憶されている測位周期は、測位システム１が受信機４の測位を行う周期に相当する情報である。測位周期は、同期信号の送信時点から、測位システム１を構成する全ての送信機３が音響信号を送信した後に監視空間においてその残響成分が減衰するまでの時間を考慮して設定することが好適である。測位周期は、予め設定され、記憶部２２に予め記憶される。
【００１８】
通信部２１は、ネットワークを介して管理装置２と送信機３とを接続するためのインタフェースである。例えば、通信部２１は、有線又は無線のＬＡＮ、ＵＳＢ等の通信インタフェースである。
【００１９】
記憶部２２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリ、ハードディスク等のメモリ装置を含んで構成される。記憶部２２は、測位周期等の測位システム１の各処理において必要な情報を記憶する。記憶部２２は、通信部２１を介して送信機３や受信機４との間で当該情報を送受信するようにしてもよい。
【００２０】
同期信号送信部２３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）等の少なくとも１つのプロセッサ及びその周辺回路を含んで構成される。同期信号送信部２３は、記憶部２２に記憶された測位周期に基づいて測位システム１を構成する全ての送信機３に対して同期信号を送信する。
【００２１】
なお、本実施の形態では、同期信号送信部２３を管理装置２の構成の一つとして説明したが、同期信号送信部２３を管理装置２とは別の装置として測位システム１を構成してもよい。この場合、同期信号送信部２３は、管理装置２及び送信機３と通信ネットワークによって接続され、管理装置２の記憶部２２に記憶された測位周期を参照して、送信機３に対して同期信号を送信すればよい。
【００２２】
次に、測位システム１の送信機３について説明する。送信機３は、監視空間に複数設置される。送信機３の各々は、管理装置２から同期信号を受信し、同期信号に同期させて監視空間に対してＳＹＮＣ信号と音響信号を送信する。
【００２３】
送信機３は、図３の機能ブロック図に示すように、通信部３１、記憶部３２、送信制御部３３及び音響信号送信部３４を含んで構成される。
【００２４】
通信部３１は、ネットワークを介して、送信機３と接続するためのインタフェースである。例えば、通信部３１は、有線又は無線のＬＡＮ、ＵＳＢ等の通信インタフェースである。送信機３は、通信部３１を介して、管理装置２の同期信号送信部２３から送信された同期信号を受信する。
【００２５】
記憶部３２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ、ハードディスク等のメモリ装置によって構成される。記憶部３２は、送信機３において各処理を実行するためのプログラム、設定データや生成されたデータ等の各種情報を記憶する。記憶部３２は、自己の送信機３に関する２種類のＩＤ（グループＩＤ及び周波数帯域ＩＤ）を記憶する。また、記憶部３２は、周波数帯域テーブルを記憶する。
【００２６】
グループＩＤは、送信機３の各々が所属するグループを識別するためのＩＤである。測位システム１を構成する複数の送信機３は、予め、それぞれ所定数の送信機３から構成される所定数のグループに分けられる。同一のグループに所属する送信機３には同一のグループＩＤが割り当てられる。各送信機３の記憶部３２には、それぞれ所属するグループのグループＩＤが記憶される。
【００２７】
グループＩＤは、１以上の連続する整数とすることが好適である。例えば、測位システム１を構成する複数の送信機３を４つのグループ（グループ１、グループ２、グループ３、グループ４）に分けた場合、各グループを識別するグループＩＤをそれぞれ「１」、「２」、「３」、「４」とすればよい。
【００２８】
周波数帯域ＩＤは、送信機３の各々が占有する周波数帯域を識別するためのＩＤである。各送信機３は、周波数帯域ＩＤによって定まる周波数帯域の音響信号を監視空間に対して送信する。ただし、後述するＳＹＮＣ信号は、各送信機３に割り当てられた周波数帯域にかかわらず、全ての送信機３で共通の周波数帯域の音響信号とする。
【００２９】
同一のグループに所属する送信機３に対してはそれぞれ異なる周波数帯域ＩＤが割り当てられる。一方、異なるグループに所属する送信機３に対しては同一の周波数帯域ＩＤを割り当てることが許容される。すなわち、測位システム１では、所属グループが異なれば、複数の送信機３に対して同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられることがあり、当該複数の送信機３は監視空間に対して同一の周波数帯域で音響信号を送信することが許容されている。
【００３０】
周波数帯域ＩＤは、１以上の連続する整数とすることが好適である。例えば、グループを構成する複数の送信機３の数を上限とする１から始まる連続した整数とすればよい。監視空間に設置された全３６個の送信機３をそれぞれ９個の送信機３から構成される４つのグループに分けた場合、各グループに含まれる９個の送信機３に対して「１」から「９」の整数からなる周波数帯域ＩＤを割り当てればよい。
【００３１】
周波数帯域テーブルは、周波数帯域ＩＤと周波数帯域の範囲とを対応付けたデータベースである。各送信機３は、周波数帯域テーブルを参照して、自らに割り当てられた周波数帯域ＩＤに対応する周波数帯域の音響信号を生成して監視空間に送信する。
【００３２】
例えば、周波数帯域テーブルには、周波数帯域ＩＤ「１」と周波数帯域「２５ｋＨｚ〜２８ｋＨｚ」、周波数帯域ＩＤ「２」と周波数帯域「２８ｋＨｚ〜３１ｋＨｚ」が対応付けられ、以下同様にして、周波数帯域ＩＤ「９」と周波数帯域「４９ｋＨｚ〜５２ｋＨｚ」まで対応付けられる。この場合、各周波数帯域ＩＤに対して３ｋＨｚ幅で周波数帯域が割り当てられていることになる。
【００３３】
なお、上記例では、周波数帯域ＩＤが小さい順に低い周波数帯域を対応付けたが、これに限定されるものではない。例えば、周波数帯域ＩＤが大きい順に低い周波数帯域を対応付けてもよい。また、使用する周波数帯域や割り当てられる周波数帯域の幅も上記例に限定されるものではない。
【００３４】
また、各送信機３の記憶部３２には、グループＩＤ及び周波数帯域ＩＤが予め記憶される。送信機３が、これらの情報を取得する方法は、特に限定されるものではなく、既存の技術を適用すればよい。例えば、各送信機３に設けられたディップスイッチ（図示しない）によってグループＩＤ及び周波数帯域ＩＤを設定できるようにしてもよい。この場合、送信機３は、ディップスイッチの設定からグループＩＤ及び周波数帯域ＩＤを読み取って記憶部３２に記憶するようにすればよい。
【００３５】
また、例えば、測位システム１を構成する全ての送信機３のグループＩＤ、周波数帯域ＩＤ及び周波数帯域テーブルを管理装置２の記憶部２２に予め記憶しておいてもよい。この場合、各送信機３は、通信部３１を介して自己のグループＩＤ及び自己の周波数帯域ＩＤに対応する周波数帯域の範囲を管理装置２から取得して記憶部３２に記憶するようにすればよい。
【００３６】
送信制御部３３は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＭＣＵ等の少なくとも１つのプロセッサ及びその周辺回路を含んで構成される。送信制御部３３は、管理装置２から同期信号を受信すると、ＳＹＮＣ信号のデジタルデータを生成し、後述する音響信号送信部３４に出力する。また、送信制御部３３は、記憶部３２に記憶されたグループＩＤ及び周波数帯域ＩＤに基づいて、送信機３における音響信号の送信を制御する。
【００３７】
具体的には、送信制御部３３は、記憶部３２に記憶されている周波数帯域テーブルを参照して、自己の周波数帯域ＩＤで特定される周波数帯域の音響信号のデジタルデータを生成し、後述する音響信号送信部３４に出力する。なお、音響信号は、第１信号（第一音響信号）と第２信号（第二音響信号）から構成される。具体的には、送信制御部３３は、記憶部３２に記憶されたグループＩＤを参照して、第１信号と第２信号とが自己のグループＩＤで特定される時間差で監視空間に送信されるような音響信号のデジタルデータを生成して音響信号送信部３４へ出力する。時間差は、グループＩＤと対応付けて記憶部３２に予め記憶させておけばよい。また、時間差の値をグループＩＤの値として予め記憶させておいてもよい。
【００３８】
時間差は、受信機４にてグループＩＤ毎に異なる時間差を区別することが可能な値とすることが好適である。なお、受信機４の位置の測定に必要な時間を短縮するためには、時間差の値は、なるべく短い時間になるように設定することが好適である。第１信号が出力されてから第２信号が出力されるまで時間差、すなわち第２信号の出力タイミングは、第１信号の監視空間における残響成分が十分減衰する時間、及びグループ毎に異なることが判別できる時間の分解能を考慮して決定される。例えば、音波の減衰時間が５０ｍｓであり、音波において１ｍｓの時間の差を判別可能なシステム構成であれば、各グループに対して、５０ｍｓ以上であってグループ間の差が１ｍｓ以上となるように時間差の値を割り当てればよい。具体的には、例えば、グループＩＤ「１」に対して５１ｍｓ、グループＩＤ「２」に対して５２ｍｓ、・・・を割り当てればよい。
【００３９】
なお、本実施の形態では、音響信号のデジタルデータにおいて第１信号と第２信号とを同一の周波数帯域の信号としているが、各送信機３に割り当てられた周波数帯域の範囲内において第１信号と第２信号の周波数帯域を異ならせてもよい。この場合、第２信号の周波数帯域は、第１信号とは異なる周波数帯域、かつ、他の周波数帯域ＩＤに対応付けられている周波数帯域とも異なる帯域にすることが好ましい。例えば、周波数帯域ＩＤ「１」である送信機３に割り当てられた周波数帯域が２５ｋＨｚ〜２８ｋＨｚである場合、第１信号の周波数帯域を２５ｋＨｚ〜２６．５ｋＨｚとし、第２信号の周波数帯域を２６．５ｋＨｚ〜２８ｋＨｚとすればよい。また、この場合、前述した残響時間を考慮する必要は無く、第１信号と第２信号との時間差を受信機４が識別可能な時間分解能のみから決定することができる。例えば、グループＩＤ「１」であれば時間差を１ｍｓとし、グループＩＤ「２」であれば時間差を２ｍｓ、・・・とすればよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、グループ毎に異なる時間差で第１信号と第２信号を送信するが、これに限定されるものではない。すなわち、音響信号の周波数帯域と第１信号と第２信号の時間差の組み合わせによって送信機３の各々が一意に特定できればよい。同一の周波数帯域が割り当てられた送信機３同士には異なる時間差が割り当てられ、同一の時間差が割り当てられた送信機３同士には異なる周波数帯域が割り当てられ、それぞれ割り当てられた周波数帯域及び時間差で第１信号と第２信号を送信するようにすればよい。
【００４１】
本実施の形態では、グループ毎に異なる時間差で第１信号と第２信号を送信するが、例えば、異なるグループであって同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられた送信機同士で異なる時間差を設定して第１信号と第２信号を送信してもよい。すなわち、グループ内で複数種類の時間差が設定されていてもよい。この場合も、グループＩＤと対応付けて、それぞれの時間差を記憶部３２に予め記憶させておけばよい。
【００４２】
以下、送信機３から送信される音響信号について詳しく説明する。本実施の形態では、音響信号は、ベースバンドのＴＳＰ（Ｔｉｍｅ  Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ  Ｐｕｌｓｅ）を超音波帯域に周波数変調させた信号とする。ここで、周波数変調させる帯域は、送信機３における音圧が高い帯域と、受信機４の感度が高い帯域の両方が備わった連続する帯域を選択することが好ましい。音響信号の形式は、上記に限定されるものではない。例えば、ＴＳＰではなく、Ｍ系列を周波数変調させた信号を音響信号として用いてもよい。また、ＴＳＰやＭ系列等のワイドバンドの信号を用いずに、ＢＰＳＫ （Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ ）やＱＰＳＫ （Ｑｕａｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ ）を使ったエンコード信号、バーストパルス信号を使用してもよい。
【００４３】
なお、本実施の形態では音響信号を超音波帯域の信号としているが、可聴帯域の信号としてもよい。また、ＳＹＮＣ信号は、音響信号と同様の形式で生成することができる。ただし、ＳＹＮＣ信号の周波数帯域はすべての送信機３において共通とすることが好適である。
【００４４】
次に、送信機３による音響信号の送信タイミングについて説明する。各送信機３の送信制御部３３は、予め全ての送信機３で共通のＳＹＮＣ信号と、自己の周波数帯域ＩＤで特定される周波数帯域の音響信号（第１信号及び第２信号）を生成する。送信制御部３３は、通信部３１を介して管理装置２から同期信号を受信すると、ＳＹＮＣ信号と音響信号を監視空間へ送信する。すなわち、管理装置２から同期信号が送信される毎に、測位システム１を構成する全ての送信機３からＳＹＮＣ信号及び音響信号の送信が１回行われる。
【００４５】
図４を参照して、音響信号の送信タイミングについて具体的に説明する。図４は、本実施の形態における音響信号の送信タイミングを模式的に示した図である。図４（ａ）は、グループＩＤ「１」が割り当てられた送信機３から送信される各種信号の周波数帯域及び送信タイミングを示す。図４（ｂ）は、グループＩＤ「２」が割り当てられた送信機３から送信される各種信号の周波数帯域及び送信タイミングを示す。図４の縦軸は周波数、横軸は時間を表す。
【００４６】
各グループに属する９個の送信機３ではそれぞれ異なる周波数帯域にて音響信号が送信され、さらに異なる周波数帯域にてＳＹＮＣ信号も送信されるので、各グループでは使用される周波数帯域は１０帯域である。具体的には、ＳＹＮＣ信号で使用する周波数帯域「Ｂｓｙｎｃ」、周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３が占有する周波数帯域「Ｂ１」、周波数帯域ＩＤ「２」の送信機３が占有する周波数帯域「Ｂ２」、・・・周波数帯域ＩＤ「９」の送信機３が占有する周波数帯域「Ｂ９」が使用される。
【００４７】
なお、図４では周波数帯域「Ｂ３」から周波数帯域「Ｂ８」までの図示を省略している。また、これらの周波数帯域の並びは任意である。また、図４では、各送信機３において第１信号及び第２信号を同一の周波数帯域とする例を示すが、上記のとおり、第１信号及び第２信号を別の周波数帯域としてもよい。この場合、周波数帯域「Ｂ１−１」及び周波数帯域「Ｂ１−２」等として区別する。
【００４８】
図４に示すように、送信機３は、管理装置２から同期信号を受信すると、周波数帯域「Ｂｓｙｎｃ」のＳＹＮＣ信号を監視空間へ送信する。そして、ＳＹＮＣ信号を送信後、所定時間Ｔが経過後、自己に割り当てられている周波数帯域ＩＤで特定される周波数帯域の第１信号を送信する。なお、所定時間Ｔは、予め記憶部３２に記憶しておけばよい。また、ＳＹＮＣ信号と第１信号を同時に送信してもよい。送信機３は、第１信号を送信後、自己に割り当てられているグループＩＤに基づく時間の経過後、自己に割り当てられている周波数帯域ＩＤで特定される周波数帯域の第２信号を送信する。その後、全ての送信機３は、管理装置２から同期信号が再び送信されるまで待機する。
【００４９】
なお、本実施の形態では、第１信号、第２信号及びＳＹＮＣ信号をそれぞれ別々に生成し、上記のタイミングでそれぞれ送信する態様としたが、これに限定されるものではない。例えば、第１信号、第２信号及びＳＹＮＣ信号を上記の時間間隔になるように予め合成した合成信号を生成し、当該合成信号を送信するようにしてもよい。
【００５０】
図３に戻り、送信機３の音響信号送信部３４について説明する。音響信号送信部３４は、Ｄ−Ａ変換器、パワーアンプ及びスピーカ等の音響装置を含んで構成される。音響信号送信部３４は、送信制御部３３からＳＹＮＣ信号及び音響信号のデジタルデータが入力される度に、デジタルデータからＳＹＮＣ信号及び音響信号を超音波に変換して監視空間へ送信する。具体的には、送信制御部３３からＳＹＮＣ信号及び音響信号のデジタルデータが入力されると、Ｄ−Ａ変換器にて当該デジタルデータがアナログデータに変換される。アナログデータはパワーアンプで増幅された上でスピーカから監視空間へ送信される。すなわち、送信制御部３３にて生成されたＳＹＮＣ信号、第１信号及び第２信号のデジタルデータが音響信号送信部３４に入力される度に、当該デジタルデータをアナログデータに変換してスピーカから送信する。送信制御部３３は、上記のように各信号の送信タイミングで各信号のデジタルデータを音響信号送信部３４に出力するので、音響信号送信部３４は、それぞれの送信タイミングにて各信号を監視空間へ送信する。
【００５１】
すなわち、測位システム１では、複数の送信機３が所定数のグループに分けられ、送信機３の各々においてグループ毎に定められた時間差にて周波数帯域ＩＤで定められた周波数帯域の第1信号及び第２信号の音響信号が監視空間に送信される。
【００５２】
再び、図１を参照して、測位システム１の受信機４について詳しく説明する。受信機４は、監視空間内に配置される。例えば、受信機４は、監視空間に存在する人物によって所持又は人物に装着される。受信機４は、送信機３の各々から送信されたＳＹＮＣ信号及び音響信号を受信する。受信機４は、受信した音響信号に基づいて監視空間における自己の位置を測定する。そして、受信機４は、測定した自己の位置を人物の位置として出力する。
【００５３】
受信機４は、図５の機能ブロック図に示すように、音響信号受信部４１、記憶部４２、信号解析部４３及び出力部４４を含んで構成される。
【００５４】
音響信号受信部４１は、マイク、マイクアンプ及びＡ−Ｄ変換器を含んで構成される。音響信号受信部４１は、送信機３から送信されたＳＹＮＣ信号及び音響信号を随時受信する。具体的には、音響信号受信部４１は、送信機３の各々から監視空間に送信されたＳＹＮＣ信号及び音響信号をマイクで集音し、集音した音のアナログデータをマイクアンプで増幅した上で、Ａ−Ｄ変換器にてデジタルデータに変換する。そして、音響信号受信部４１は、変換したデジタルデータを後述する信号解析部４３に出力する。なお、信号解析部４３へのデジタルデータの出力は、後述する記憶部４２を介して行ってもよい。
【００５５】
記憶部４２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ、ハードディスク等のメモリ装置を含んで構成される。記憶部４２は、受信機４において各処理を実行するためのプログラム、設定データや生成されたデータ等の各種情報を記憶する。例えば、記憶部４２は、高さ情報、グループＩＤテーブル、周波数帯域ＩＤテーブル、送信機３の配置情報、周波帯域テーブル等の情報を記憶する。高さ情報、グループＩＤテーブル、周波数帯域テーブル、送信機３の配置情報及び周波帯域テーブルは、受信機４の記憶部３２に予め記憶される。
【００５６】
高さ情報は、監視空間における受信機４の床面からの高さを示す情報である。高さ情報は、後述する信号解析部４３にて受信機４の位置を測定する際に用いられる。本実施の形態では、受信機４は、人物によって所持又は人物に装着されているため、高さ情報は、床面から人物の手までの高さや、床面から受信機４の装着位置までの高さを考慮して設定される。
【００５７】
グループＩＤテーブルは、グループＩＤと上述した第１信号と第２信号との時間差を対応付けたデータベースである。グループＩＤテーブルは、後述する信号解析部４３にて参照され、受信機４が受信した音響信号の第１信号と第２信号との時間差から当該音響信号を送信した送信機３の所属グループを識別するために用いられる。以下、グループＩＤに対応付けられた時間差を「グループ時間差」と称する。なお、以下の説明では、グループＩＤテーブルは、グループＩＤ「１」とグループ時間差「５１ｍｓ」、グループＩＤ「２」とグループ時間差「５２ｍｓ」、グループＩＤ「３」とグループ時間差「５３ｍｓ」、グループＩＤ「４」とグループ時間差「５４ｍｓ」がそれぞれ対応付けられたテーブルであるとする。
【００５８】
周波数帯域テーブルは、周波数帯域ＩＤと周波数帯域を対応付けたデータベースである。周波数帯域テーブルは、送信機３に記憶される周波数帯域テーブルと同様である。周波数帯域テーブルは、後述する信号解析部４３にて音響信号受信部４１で得られたデジタルデータをタイムスロットに分割して周波数帯域毎に解析を行うために用いられる。具体的には、信号解析部４３は、ＳＹＮＣ信号を検出すると、当該ＳＹＮＣ信号の検出時点を基準としてタイムスロットを設定して、当該タイムスロットに含まれるデジタルデータに対して信号解析を行う。例えば、ＳＹＮＣ信号を検出してから所定時間後をタイムスロットの開始時点とし、当該開始時点から所定の時間長をタイムスロットとして設定する。当該所定時間は、送信機３にてＳＹＮＣ信号を検出してから第１信号を送信するまでの所定時間Ｔに基づいて設定することが好適である。例えば、当該所定時間は、所定時間Ｔと等しくすることが好適である。また、タイムスロットの時間長は、すべての送信機３において送信される第１信号及び第２信号を含む程度の時間長とすることが好適である。例えば、タイムスロットの時間長を１２０ｍｓとすることが好適である。
【００５９】
なお、タイムスロットの設定方法は、これに限定されるものではない。例えば、ＳＹＮＣ信号と第１信号が同時に送信される場合は、ＳＹＮＣ信号の検出時点をタイムスロットの開始時点としてもよい。また、第１音響信号の送信後にＳＹＮＣ信号を送信するようにしてもよく、この場合は、ＳＹＮＣ信号の検出時点をタイムスロットの終了時点として、上記のタイムスロットの時間長だけ時間を遡ってタイムスロットを設定してもよい。
【００６０】
配置情報は、監視空間における送信機３の配置を示す情報である。配置情報は、後述する信号解析部４３にて参照され、受信機４の位置を測定するために用いられる。本実施の形態では、配置情報として、各送信機３の周波数帯域ＩＤ、グループＩＤ、床面からの設置高、及び監視空間の床面をＸＹ平面としたときの２次元座標（Ｘ，Ｙ）が対応付けられる。
【００６１】
監視空間における送信機３の配置について詳しく説明する。前述したように、測位システム１では、同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられた複数の送信機３が監視空間に同一の周波数帯域の音響信号を送信する。このため、これらの音響信号が混信しないように、同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられた複数の送信機３は、監視空間において互いに隣り合わない位置かつ所定距離以上離れた位置に設置される。
【００６２】
図６は、本実施の形態における送信機３の配置例を模式的に示した図である。図６において、白丸印は送信機３の位置を示し、白丸で囲った数字は、送信機３の各々の周波数帯域ＩＤを示す。また、同一のグループに属し、同一のグループＩＤが割り当てられた送信機３をそれぞれ点線で囲って示す。
【００６３】
図６に示す測位システム１の例では、全３６個の送信機３で構成されており、それぞれ９個の送信機３から構成される４つのグループに分けられている。そして、同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられた複数の送信機３は、互いに隣り合わない位置かつ所定距離以上離れた位置に配置される。このように送信機３を配置することにより、送信機３から同時に送信された音響信号が混信しないようにされている。
【００６４】
例えば、図６に示すように、受信機４が位置４ａ（黒丸印）に存在している場合、グループＩＤ「１」及び周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３の位置と比べて、グループＩＤ「２」及び周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３、グループＩＤ「３」及び周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３、グループＩＤ「４」及び周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３は、受信機４までの距離が遠い。このため、これらの送信機３が同時に信号を送信しても、受信機４では、最初にグループＩＤ「１」及び周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３から送信された信号が受信され、その後、受信機４までの距離に応じた遅延時間と信号強度の減衰を伴って、他のグループＩＤ及び周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３から送信された信号が受信される。すなわち、周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３が監視空間に対して同時に音響信号を送信しても、受信機４では、信号の受信タイミング及び信号の強度から受信機４の近くに設置されている送信機３とそれ以外の送信機３を区別することが可能である。
【００６５】
なお、同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられた複数の送信機３を所定距離以上離して配置する際、当該所定距離は、これらの複数の送信機３から同時に送信された信号のうち、最も受信機４に近い位置に存在する送信機３から送信された信号の受信波形と、その他の送信機３から送信された信号の受信波形とを受信機４にて信号の強度から区別できるような値とすることが好適である。
【００６６】
また、図６において受信機４が位置４ｂ（黒丸印）の位置に存在している場合、各グループの周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３から受信機４までの距離が略同一になる。この場合、周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３から同時に送信された信号は、受信機４にて略同時かつ同程度の信号強度で受信される。したがって、これらの信号を受信までの遅延時間や信号の強度に基づいて区別することが困難である。しかしながら、図６に示すように、受信機４にて周波数帯域ＩＤ「１」が割り当てられた送信機３の信号を区別できなくても、他の周波数帯域ＩＤが割り当てられた送信機３、例えば、周波数帯域ＩＤ「５」，「６」，「８」が割り当てられた送信機３から送信された信号を用いれば受信までの遅延時間や信号の強度に基づいて送信元の送信機３を区別することができる。すなわち、受信機４は、これらの区別可能な信号に基づいて受信機４の位置を測定することが可能である。
【００６７】
なお、送信機３の配置は、図６に示した例に限定されるものではない。すなわち、測位システム１を構成する３６個の送信機３をそれぞれ９個の送信機３から構成される４つのグループに分けたが、これに限定されるものではない。例えば、グループの数や１つのグループを構成する送信機３の数は、監視目的、監視空間の形状、監視空間の面積等の条件を考慮して適宜変更してもよい。
【００６８】
また、グループ毎の送信機３の配置を異ならせてもよい。図７は、送信機３の他の配置例を模式的に示した図である。図７（ａ）は、測位システム１を構成する送信機３をそれぞれ７個の送信機３から構成される２つのグループに分けた例を示す。図７（ｂ）は、測位システム１を構成する送信機３をそれぞれ５個の送信機３から構成される２つのグループに分けた例を示す。図７に示すとおり、グループを構成する送信機３の数やグループ毎の送信機３の配置は異ならせているが、各送信機３は上記の配置条件を満たし、同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられた送信機３が互いに隣り合わない位置、かつ所定距離以上離れた位置に配置されている。
【００６９】
また、図示はしないが、グループ毎に構成する送信機３の数を異ならせてもよい。例えば、グループＩＤ「１」が割り当てられた送信機３を７個、グループＩＤ「２」が割り当てられた送信機３を５個としてもよい。また、同一のグループＩＤが割り当てられた送信機３が監視空間において近傍にまとまるように配置されなくてもよい。例えば、グループＩＤが異なる複数の送信機３が互いに隣接するように送信機３を配置するようにしてもよい。
【００７０】
なお、受信機４が、高さ情報、グループＩＤテーブル、周波数バンドＩＤテーブル、送信機３の配置情報を取得する方法は、特に限定されるものではない。例えば、管理装置２の記憶部２２に、高さ情報、グループＩＤテーブル、周波数帯域ＩＤテーブル、送信機３の配置情報を予め記憶しておき、受信機４は、通信ネットワークを介してこれらの情報を取得して記憶部４２に記憶させるようにしてもよい。
【００７１】
図５に戻り、受信機４の信号解析部４３について説明する。信号解析部４３は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＭＣＵ等の少なくとも１つのプロセッサ及びその周辺回路を含んで構成される。信号解析部４３は、受信機４が受信した音響信号を解析して、監視空間における受信機４の位置を測定する。具体的には、信号解析部４３は、音響信号受信部４１から入力されたデジタルデータにおいてＳＹＮＣ信号の周波数帯域「Ｂｓｙｎｃ」を監視してＳＹＮＣ信号を検出する。信号解析部４３は、デジタルデータにおいてＳＹＮＣ信号が検出されると、上記のようにＳＹＮＣ信号の検出時刻に基づいて所定の時間長のタイムスロットを設定する。そして、信号解析部４３は、設定されたタイムスロットのデジタルデータにおいて複数の周波数帯域についてそれぞれ解析を行う。
【００７２】
なお、ベースバンドのＴＳＰを複数の超音波帯域に変調した信号を送信機３から送信する場合、信号解析部４３は、入力したデジタルデータから切り出されたタイムスロットから複数のベースバンドに復調して解析を行う。具体的には、まず、信号解析部４３は、音響信号受信部４１から入力されたデジタルデータの受信波形から、ＳＹＮＣ信号を検出する。ＳＹＮＣ信号は、全ての送信機３から共通の周波数帯域「Ｂｓｙｎｃ」で送信されるので、その周波数帯域の復調信号の最初のパルスは受信機４から最も近い送信機３から送信されたＳＹＮＣ信号を示す。信号解析部４３は、周波数帯域「Ｂｓｙｎｃ」における復調信号が所定強度（以下、ＳＹＮＣ強度）以上となる時点をＳＹＮＣ信号の検出時刻とする。そして、信号解析部４３は、当該ＳＹＮＣ信号の検出時点から所定時間（例えば、所定時間Ｔ）が経過した時点を開始時点として、そこから所定の時間長（例えば、１２０ｍｓ）をタイムスロットとして設定する。そして、信号解析部４３は、設定されたタイムスロットにおける受信信号を切り出して解析対象とする。
【００７３】
さらに、信号解析部４３は、タイムスロットにおける受信信号から周波数帯域ＩＤで特定される周波数帯域毎に復調信号を生成する。信号解析部４３は、タイムスロットの受信信号を分析し、複数の周波数帯域におけるパルスの信号強度、タイムスロットの開始時点から第1信号までの時間差（第１時間差）、第1信号と第２信号の時間差（第２時間差）、をそれぞれ求める。
【００７４】
図８は、タイムスロットにおける受信信号の復調波形の例を示した図である。図８では、タイムスロットにおける周波数帯域「Ｂ１」の受信信号の復調波形を示す。信号解析部４３は、タイムスロットにおける復調信号での第１信号のパルスの強度（レベル）が最初に所定強度（第１信号強度）以上となる第１時点を検出する。そして、信号解析部４３は、タイムスロットの開始時点から当該検出した第１時点までの第１時間差ｓ１を求める。
【００７５】
測位システム１では同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられている複数の送信機３は所定距離以上離れた位置に設置されている。したがって、タイムスロットにおいて第１信号のパルスが最初に第１信号強度となる時点は、当該複数の送信機３のうち受信機４に最も近い送信機３から送信された第１信号の直接波の受信時点とみなすことができる。
【００７６】
なお、第１信号強度の値は、同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられている複数の送信機３間の距離を考慮して、最も受信機４に近い位置に存在する送信機３から送信された第１信号の受信信号（第一受信信号）の波形と、その他の送信機３から送信された第１信号の受信波形とを、受信機４にて区別できる値に予め設定すればよい。
【００７７】
次に、信号解析部４３は、タイムスロットにおける第２信号のパルスの強度（レベル）が最初に所定強度（第２信号強度）以上となる第２時点を検出する。そして、信号解析部４３は、第１時点と第２時点との時間差である第２時間差ｄ１を求める。
【００７８】
測位システム１では同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられた複数の送信機３は所定距離以上離れた位置に設置されている。したがって、タイムスロットにおいて第２信号のパルスが最初に第２信号強度となる時点は、当該複数の送信機３のうち受信機４に最も近い送信機３から送信された第２信号の直接波の受信時点とみなせる。
【００７９】
なお、第２信号強度の値は、同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられている複数の送信機３間の距離を考慮して、最も受信機４に近い位置に存在する送信機３から送信された第２信号の受信信号（第二受信信号）の波形と、その他の送信機３から送信された第２信号の受信波形とを、受信機４にて区別できる値に予め設定すればよい。
【００８０】
同様に、信号解析部４３は、タイムスロットにおける各周波数帯域「Ｂ２」、「Ｂ３」、・・・「Ｂ９」の受信信号の復調波形に対してそれぞれ第１時間差ｓ２及び第２時間差ｄ２、第１時間差ｓ３及び第２時間差ｄ３、・・・第１時間差ｓ９及び第２時間差ｄ９を求める。
【００８１】
信号解析部４３は、各周波数帯域について第１時間差及び第２時間差を求めた後、受信機４の測位に用いる有効時間差を複数個選定する。本実施の形態では、信号解析部４３は、有効時間差を３個以上選定する。これは、本実施の形態における信号解析部４３が、三角測量の原理で受信機４の位置を測定するためであり、少なくとも３個の送信機３の設置位置、当該送信機３から送信された音響信号が受信機４に受信されるまでに要する時間（第１時間差）が測位に必要となるからである。
【００８２】
このとき、測位に用いられる送信機３は、受信機４の近くに設置されているものから３個選定されることが好ましい。したがって、信号解析部４３は、受信機４の位置の近くに設置されている送信機３から送信された音響信号から求められた第１時間差及び第２時間差を有効時間差として選定する。例えば、信号解析部４３は、第１時間差を求める際のパルスの信号強度が所定強度（有効強度）以上であり、かつ、第１時間差が短い順に、当該第１時間差及びそれに対応する第２時間差を３個ずつ有効時間差として選定する。
【００８３】
信号解析部４３は、３つの有効時間差を選定すると、当該有効時間差に基づいて３つの送信元の送信機３を特定する。まず、信号解析部４３は、記憶部４２に記憶されている周波数帯域テーブルを参照し、有効時間差として選定された第１時間差を求めたパルスの送信元の送信機３の周波数帯域ＩＤを特定する。具体的には、信号解析部４３は、周波数帯域テーブルを参照して、有効時間差を求めた受信信号が検出された周波数帯域が対応付けられている周波数帯域ＩＤを求める。
【００８４】
ここで、測位システム１では、同一の周波数帯域ＩＤが割り当てられた送信機３が同時に音響信号を送信するので、周波数帯域ＩＤだけではどのグループに属する送信機３から送信された音響信号によるものであるかが判別できない。そこで、信号解析部４３は、グループを識別するために第２時間差を用いる。具体的には、信号解析部４３は、記憶部４２に記憶されているグループＩＤテーブルを参照して、当該テーブルのグループ時間差と有効時間差として選定された第２時間差を比較し、最も近いグループ時間差に対応付けられているグループＩＤを特定する。
【００８５】
信号解析部４３は、このように特定した周波数帯域ＩＤ及びグループＩＤに基づいて測位に用いる送信機３を特定する。例えば、図６において、受信機４が位置４ａに存在する場合、グループＩＤ「１」及び周波数帯域ＩＤ「１」、「２」、「４」が割り当てられた送信機３から送信された音響信号の時間差（第１時間差ｓ１及び第２時間差ｄ１、第１時間差ｓ２及び第２時間差ｄ２並びに第１時間差ｓ４及び第２時間差ｄ４）が有効時間差として選定される。そして、それぞれの第２時間差に基づいて、グループＩＤ「１」及び周波数帯域ＩＤ「１」の送信機３、グループ「１」及び周波数帯域ＩＤ「２」の送信機３、グループＩＤ「１」及び周波数帯域ＩＤ「４」の送信機３が測位に用いられる送信機３として特定される。
【００８６】
信号解析部４３は、測位に用いる３個の送信機３を特定すると、記憶部４２に記憶されている受信機４の高さ情報、配置情報に含まれる送信機３の設置高と２次元座標を参照し、これらの情報と各送信機３の第１時間差を用いて、三角測量の原理で受信機４の位置を算出する。すなわち、本実施の形態では、受信機４の位置は、床面をＸＹ平面としたときの２次元座標（Ｘ，Ｙ）として測定される。
【００８７】
なお、本実施の形態では、三角測量の原理を用いて受信機４の位置を測定したが、測定方法はこれに限定されるものではなく、上記方法により測位に用いる送信機３を特定し、当該特定した送信機３の位置を用いて受信機４の位置を測定するものであればよい。
【００８８】
信号解析部４３は、受信機４の位置を算出すると算出結果を順次出力部４４に出力する。次に、図５に戻り、受信機４の出力部４４について説明する。出力部４４は、信号解析部４３から受信機４の位置が入力されると当該位置を外部の装置に出力する。例えば、測定された受信機４の位置を液晶ディスプレイなどの表示装置（図示しない）に表示する。受信機４を人物が所持している又は受信機４が人物に装着されている場合、出力部４４は、信号解析部４３で測定された受信機４の位置を当該受信機４を携帯する人物の位置として表示してもよい。
【００８９】
なお、出力部４４の出力先や出力方法は、これに限定されるものではない。例えば、受信機４に外部の装置と通信を行う通信部（図示しない）を設け、通信ネットワークを介して信号解析部４３で測定された受信機４の位置（人物の位置）を出力するようにしてもよい。
【００９０】
また、本実施の形態では、記憶部４２、信号解析部４３及び出力部４４を受信機４の構成の一つとして説明しているが、記憶部４２、信号解析部４３及び出力部４４を受信機４とは別の装置としてもよい。この場合、当該装置は、受信機４と通信ネットワークにより接続され、受信機４の音響信号受信部４１から出力されるデジタルデータを順次解析して、受信機４の位置を測定するようにすればよい。
【００９１】
［測位方法］
以下、図９〜図１１のフローチャートを参照して、本実施の形態における測位システム１による測位方法について説明する。
【００９２】
まず、図９を参照して、管理装置２による同期信号送信処理について説明する。図９は、本実施の形態における同期信号送信処理のフローチャートである。
【００９３】
測位システム１が動作を開始すると、まず、管理装置２の同期信号送信部２３は、複数の送信機３に対して、通信部２１を介して同期信号を送信する。このとき、同期信号送信部２３は、計時を開始する（Ｓ１０１）その後、同期信号送信部２３は、記憶部２２に記憶された測位周期を参照し、測位周期になったか否かを判定する（Ｓ１０２）。測位周期になった場合（Ｓ１０２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１０１に移行され、新たな同期信号を複数の送信機３に対して送信する。そして、計時をリセットし、再度計時を開始する。測位周期になっていない場合（Ｓ１０２においてＮＯ）、測位周期になるまで同期信号の送信を待機する。
【００９４】
次に、図１０を参照して、送信機３の音響信号送信処理について説明する。図１０は、本実施の形態における音響信号送信処理のフローチャートである。
【００９５】
測位システム１が動作を開始すると、送信機３の送信制御部３３は、ＳＹＮＣ信号、第１信号及び第２信号のデジタルデータを生成する（Ｓ２０１）。送信制御部３３は、通信部３１を介して管理装置２から同期信号を受信したか否かを判定する（Ｓ２０２）。同期信号を受信した場合（Ｓ２０２においてＹＥＳ）、ＳＹＮＣ信号のデジタルデータを音響信号送信部３４に出力する。入力を受けた音響信号送信部３４は、監視空間にＳＹＮＣ信号を送信する（Ｓ２０３）。
【００９６】
同期信号を受信していない場合（Ｓ２０２においてＮＯ）、同期信号を受信するまでＳＹＮＣ信号の送信を待機する。送信制御部３３は、ＳＹＮＣ信号の送信を制御すると、計時を開始し、第１信号の送信タイミングであるか否かを判定する（Ｓ２０４）。本実施の形態では、ＳＹＮＣ信号の送信から所定時間Ｔが経過したか否かを判定する。
【００９７】
当該時間差が経過すると（Ｓ２０４においてＹＥＳ）、第１信号の送信タイミングになったと判定し、生成しておいた第１信号のデジタルデータを音響信号送信部３４に出力する。入力を受けた音響信号送信部３４は、監視空間に第１信号を送信する（Ｓ２０５）。当該時間差が経過していない場合（Ｓ２０４においてＮＯ）、第１信号の送信タイミングではないと判定し、当該時間差が経過するまで第１信号の送信を待機する。
【００９８】
送信制御部３３は、第１信号の送信を制御すると、計時を開始し、第２信号の送信タイミングであるか否かを判定する（Ｓ２０６）。具体的には、本実施の形態では、記憶部３２に記憶されたグループＩＤを参照し、グループＩＤ時間差が経過したか否かを判定する。
【００９９】
当該時間差が経過した場合（Ｓ２０６においてＹＥＳ）、第２信号の送信タイミングになったと判定し、生成しておいた第２信号のデジタルデータを音響信号送信部３４に出力する。入力を受けた音響信号送信部３４は、監視空間に第２信号を送信する（Ｓ２０７）。
当該時間差が経過していない場合（Ｓ２０６においてＮＯ）、第２信号の送信タイミングではないと判定し、当該時間差が経過するまで第２信号の送信を待機する。送信制御部３３は、第２信号の送信を制御すると、計時を０にし、ステップＳ２０２に戻り、再び同期信号を受信するまで待機する。
【０１００】
次に、図１１を参照して、受信機４の測位処理について説明する。図１１は、本実施の形態における測位処理のフローチャートである。
【０１０１】
受信機４は、動作を開始すると、音響信号受信部４１にて監視空間の音を集音し、順次、信号解析部４３にデジタルデータを出力する。信号解析部４３は、入力したデジタルデータに対してＳＹＮＣ信号の周波数帯域への復調を行い、ＳＹＮＣ信号が含まれているか否かを判定する（Ｓ３０１，Ｓ３０２）。
【０１０２】
ＳＹＮＣ信号を検出すると（Ｓ３０２においてＹＥＳ）、タイムスロットの設定を行う（Ｓ３０３）。ＳＹＮＣ信号が検出されない場合（Ｓ３０２においてＮＯ）、ステップＳ３０１に戻り、ＳＹＮＣ信号が検出されるまで、ＳＹＮＣ信号の検出処理を繰り返す。信号解析部４３は、タイムスロットを設定すると、周波数帯域毎にステップＳ３０５からステップＳ３０６の処理を行う。信号解析部４３は、処理対象であるタイムスロットについて、周波数帯域毎に復調して解析し、第１時間差を算出する（Ｓ３０５）。その後、処理対象の復調信号を解析し、第２時間差を算出する（Ｓ３０６）。全ての周波数帯域について、ステップＳ３０５からステップＳ３０６の処理が終了すると、ステップＳ３０８に移行する（Ｓ３０４，Ｓ３０７）。
【０１０３】
信号解析部４３は、全ての周波数帯域に対して第１時間差及び第２時間差を算出すると、その中から有効時間差を所定数選定する。本実施の形態では、有効時間差を３個選定する（Ｓ３０８）。
【０１０４】
信号解析部４３は、タイムスロット解析が終了すると、特定した有効時間差を求めた周波数帯域について、記憶部４２の周波数帯域テーブルを参照し、周波数帯域ＩＤを特定する。そして、記憶部４２のグループＩＤテーブルを参照し、第２時間差に対応するグループＩＤを特定する。その後、信号解析部４３は、特定された周波数帯域ＩＤ及びグループＩＤに基づいて、測位に用いる送信機３を特定する。そして、信号解析部４３は、記憶部４２に記憶された配置情報を参照し、特定した送信機３の設置の高さと２次元座標を取得する。信号解析部４３は、記憶部４２に記憶された高さ情報、特定した送信機３の設置高と２次元座標、有効時間差の第１時間差に基づいて、受信機４の位置を測定する。信号解析部４３は、測定した位置情報を出力部４４に出力する（Ｓ３０９）。
【０１０５】
出力部４４は、信号解析部４３から受信機４の位置の入力を受けると、受信機４を携帯する人物の位置として当該位置を外部に出力する。本実施の形態では、表示装置に人物の位置を表示させる（Ｓ３１０）。出力処理が終わると、ステップＳ３０１に戻り、ＳＹＮＣ信号が検出されるまでＳＹＮＣ信号の検出処理を再び繰り返す。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態における測位システム１によれば、システムを構成する送信機３の数を増やしても、各送信機３で占有する周波数帯域を狭くしすぎることがない。したがって、測位精度を保ちつつ、測位範囲を拡げることができる。すなわち、監視空間が広域であっても、当該監視空間を移動する受信機４の位置を精度良く測定することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０７】
１  測位システム、２  管理装置、３  送信機、４  受信機、４ａ，４ｂ  位置、５  人物、６  領域、２１  通信部、２２  記憶部、２３  同期信号送信部、３１  通信部、３２  記憶部、３３  送信制御部、３４  音響信号送信部、４１  音響信号受信部、４２  記憶部、４３  信号解析部、４４  出力部。
【図１】
2018165623.tif 000003
【図２】
2018165623.tif 000004
【図３】
2018165623.tif 000005
【図４】
2018165623.tif 000006
【図５】
2018165623.tif 000007
【図６】
2018165623.tif 000008
【図７】
2018165623.tif 000009
【図８】
2018165623.tif 000010
【図９】
2018165623.tif 000011
【図１０】
2018165623.tif 000012
【図１１】
2018165623.tif 000013