(57)【要約】【課題】移動体の位置の特定精度を向上させる。【解決手段】位置特定装置１は、タンク１００の外周に設けられ、タンク１００内部に向けて超音波を送信する超音波送信部１１ａ〜１１ｃ、移動体２０に設けられ、超音波を受信する超音波受信部１２、超音波送信部１１ａ〜１１ｃから超音波受信部１２にそれぞれ伝達される超音波の各伝達時間を取得する伝達時間取得部１３１、伝達時間取得部１３１が取得した各伝達時間に基づいて、超音波送信部１１ａ〜１１ｃと超音波受信部１２との間の各距離を求める距離算出部１３２、距離算出部１３２が求めた各距離と当該各距離に対応する超音波送信部１１ａ〜１１ｃの予め定められた位置とから、移動体２０の位置を求める位置特定部１３４を備える。【選択図】図３
2018169335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内部を移動する移動体の位置を特定する位置特定装置であって、
前記容器の外周に設けられ、前記容器内部に向けて超音波を送信する少なくとも３つ以上の超音波送信部と、
前記移動体に設けられ、超音波を受信する超音波受信部と、
前記３つ以上の前記超音波送信部から前記超音波受信部にそれぞれ伝達される超音波の各伝達時間を取得する伝達時間取得部と、
前記伝達時間取得部が取得した前記各伝達時間に基づいて、前記３つ以上の超音波送信部と前記超音波受信部との間の各距離を求める距離算出部と、
前記距離算出部が求めた各距離と当該各距離に対応する前記超音波送信部の予め定められた位置とから、前記移動体の位置を求める位置特定部と、を備える、
位置特定装置。
【請求項２】
前記超音波受信部は、前記超音波の受信に応じて、当該超音波に基づく電気信号を前記伝達時間取得部に供給し、
前記伝達時間取得部は、前記超音波送信部に前記超音波を送信させるとともに、前記超音波受信部から前記超音波に基づく電気信号を受け取り、前記超音波を送信させてから当該超音波に基づく電気信号を受け取るまでの時間を前記伝達時間として取得する、
請求項１に記載の位置特定装置。
【請求項３】
前記３つ以上の超音波送信部および前記超音波受信部のそれぞれに対応して設けられ、互いに共通の時刻情報を取得する計時部をさらに備え、
前記超音波送信部は、前記超音波送信部毎に異なり、前記計時部が前記時刻情報を取得するタイミングを基準に定められた送信タイミングに従って、前記超音波を送信し、
前記超音波受信部は、前記超音波の受信に応じて、当該超音波に基づく電気信号を前記伝達時間取得部に供給し、
前記伝達時間取得部は、前記計時部が前記時刻情報を取得したタイミングと、前記超音波送信部毎に予め記憶された前記送信タイミングと、前記超音波受信部から前記超音波に基づく電気信号を受け取ったタイミングとに基づいて、前記各伝達時間を取得する、
請求項１に記載の位置特定装置。
【請求項４】
前記伝達時間取得部は、前記送信タイミングを表す情報を前記超音波送信部に供給し、
前記超音波送信部は、前記伝達時間取得部から受け取った前記情報により表される送信タイミングを設定し、当該送信タイミングに従って、前記超音波を送信する、
請求項３に記載の位置特定装置。
【請求項５】
容器内部を移動する移動体の位置を特定する位置特定方法であって、
制御部が、前記容器の外周に設けられ、前記容器内部に向けて超音波を送信する少なくとも３つ以上の超音波送信部から、前記移動体に設けられた超音波受信部に超音波が伝達される各超音波の伝達時間を取得し、
前記制御部が、取得した前記各伝達時間に基づいて、前記３つ以上の超音波送信部と前記超音波受信部との間の各距離を求め、
前記制御部が、前記各距離と、当該各距離に対応する各超音波送信部の予め定められた位置とから前記移動体の位置を求める、
位置特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内部を移動する移動体の位置を特定する位置特定装置および位置特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や発電所等に設置されたタンク（容器）に液体を貯留させた状態でタンク内部の検査を行う技術が知られている。例えば特許文献１には、タンク内部を移動する水中移動ロボットに水中テレビカメラを搭載し、水中テレビカメラによってタンク内部の様子を撮影することにより、タンク内部の検査を実施する検査手法が開示されている。
【０００３】
上記検査手法は、水中移動ロボットに搭載された超音波送信機とタンク外周に配置された複数の超音波受信機との間で行われる超音波による通信に基づいて水中移動ロボットの位置が特定される。しかし、超音波送信機は、全指向性（無指向性）を有さず、全方位の方向に超音波を均等に送信できないため、超音波送信機と各超音波受信機との間の距離を正確に特定できず、水中移動ロボットの位置の特定精度が低いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平４−４２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題に着目してなされたものであり、容器内部を移動する移動体の位置の特定精度を向上させることができる、位置特定装置および位置特定方法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】
上記目的を達成するために、本発明に係る位置特定装置は、
容器内部を移動する移動体の位置を特定する位置特定装置であって、
前記容器の外周に設けられ、前記容器内部に向けて超音波を送信する少なくとも３つ以上の超音波送信部と、
前記移動体に設けられ、超音波を受信する超音波受信部と、
前記３つ以上の前記超音波送信部から前記超音波受信部にそれぞれ伝達される超音波の各伝達時間を取得する伝達時間取得部と、
前記伝達時間取得部が取得した前記各伝達時間に基づいて、前記３つ以上の超音波送信部と前記超音波受信部との間の各距離を求める距離算出部と、
前記距離算出部が求めた各距離と当該各距離に対応する前記超音波送信部の予め定められた位置とから、前記移動体の位置を求める位置特定部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態１に係る位置特定装置の設置例を示した図である。
【図２】図１に示したタンク（容器）を側方から見た場合を示した模式図である。
【図３】図１に示した位置特定装置の構成を示したブロック図である。
【図４】各超音波送信部から送信される超音波の送信タイミングと超音波受信部が受信する超音波の受信タイミングとの関係を示した図である。
【図５】図３に示した送信位置記憶部に記憶された各超音波送信部の位置を示した図である。
【図６】各超音波送信部の位置、各超音波送信部から移動体までの距離、移動体の位置の関係を示した図である。
【図７】位置特定装置が行う位置特定処理を示したフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態２に係る位置特定装置の構成を示したブロック図である。
【図９】時刻情報の受信タイミング、各超音波送信部から送信される超音波の送信タイミング、および超音波受信部が受信する超音波の受信タイミングの関係を示した図である。
【図１０】超音波送信部をタンクの底面に追加して設けた例を示した図である。
【図１１】３つ以上の超音波送信部をタンクの外周に取り付けた例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（実施形態１）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態１に係る位置特定装置および位置特定方法を説明する。
【０００９】
図１および図２に示すように、位置特定装置１は、工場や発電所等に設置された円筒状のタンク１００内部を移動する移動体２０の位置を特定するものである。移動体２０は、液体が貯留されたタンク１００内部の検査を実施するための水中移動ロボットである。移動体２０は、液体が貯留された状態でタンク１００内部に投入され、移動体２０に搭載された水中テレビカメラによってタンク内部の様子を撮影する。移動体２０が撮影した画像は、タンク１００外部に設置されたモニタ等に表示され、オペレータは、表示された画像を確認しながらリモートコントローラを操作等して、移動体２０を前後、左右および高さ方向に移動させる。
【００１０】
位置特定装置１は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃと、超音波受信部１２と、制御部１３とを備える。なお、以下の説明では、超音波送信部１１ａ〜１１ｃを区別しない場合は超音波送信部１１と称する。
【００１１】
各超音波送信部１１は、圧電セラミック振動子を備えるピンガから構成され、タンク１００の外周の所定位置に設けられる。例えば、各超音波送信部１１は、タンク１００の外周面の下部に着脱自在に取り付けられる。
【００１２】
具体的には、各超音波送信部１１は、磁力により設置が可能な場合は、貼り付けられる側の面にマグネットが設けられ、マグネットの磁力によってタンク１００の外周に着脱自在に取り付けられる。その他の取り付け態様として、各超音波送信部１１は、簡易な支持台等によってタンク１００の外周面に着脱自在に取り付けられてもよい。
【００１３】
各超音波送信部１１は、例えば、周波数が４０ｋＨｚの超音波をタンク１００の内部に向けて送信する。各超音波送信部１１は、制御用のケーブルを介して制御部１３と接続され、制御部１３から受け取る制御信号に従って超音波を送信する。また、各超音波送信部１１が備える圧電セラミック振動子の振動モードは、例えば円筒広がり振動モードであり、全指向性（無指向性）を有する。
【００１４】
超音波受信部１２は、超音波用の水中マイクロフォンであるハイドロフォン等から構成され、移動体２０に搭載されている。また、超音波受信部１２は、信号用のケーブルを介して制御部１３と接続されている。超音波受信部１２は、各超音波送信部１１から送信された超音波を受信する。超音波受信部１２は、受信した超音波に基づく電気信号を制御部１３に供給する。
【００１５】
制御部１３は、マイクロコントローラ（ＭＣＵ：microcontroller）等から構成される。なお、制御部１３は、一部がＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用回路から構成されてもよい。制御部１３は、各超音波送信部１１および超音波受信部１２を制御することにより、位置特定装置１全体を制御し、移動体２０の位置を求める。
【００１６】
制御部１３は、図３に示すように、計時部１３０と、伝達時間取得部１３１と、距離算出部１３２と、送信位置記憶部１３３と、位置特定部１３４とを備える。
【００１７】
計時部１３０は、タイマから構成され、伝達時間取得部１３１の制御のもと、計時部１３０の時刻情報を伝達時間取得部１３１に供給する。
【００１８】
伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１に超音波を送信させるとともに、当該超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から取得する。伝達時間取得部１３１は、超音波送信部１１に超音波を送信させてから当該超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取るまでの時間を、超音波送信部１１から超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間として取得する。
【００１９】
具体的には、伝達時間取得部１３１は、超音波送信部１１毎に異なる超音波の送信タイミングが予め定められる。伝達時間取得部１３１は、予め定められた送信タイミングに従って、各超音波送信部１１に超音波を送信させ、そのタイミングの時刻（送信時刻）を計時部１３０から受け取り、一時記憶する。
【００２０】
ここで、伝達時間取得部１３１に設定される超音波の送信タイミングは、タンク１００内部に先に送信された超音波の残響と混合しないように定められる。つまり、超音波の送信タイミングは、先に送信された超音波の残響が収束する時間を待ってから次の超音波が送信されるように定められる。例えば、図４に示すように、各超音波送信部１１の送信タイミングの時間差Ｔｐｄは、タンク１００内部を移動する移動体２０と超音波送信部１１との間で想定される最長距離（最も離れた距離）にかかる超音波の伝達時間（最長時間）Ｔｍｌと、その伝達時間Ｔｍｌに対応する残響消失時間Ｔｍｋとを組み合わせた時間を基に定められる。
【００２１】
伝達時間取得部１３１は、超音波受信部１２から受け取った受信信号に増幅やフィルタ等の信号処理を行う。伝達時間取得部１３１は、当該処理後の信号の大きさが予め定められた基準値を超えたか否かによって、超音波受信部１２から連続的に受け取る電気信号（受信信号）の中から、超音波に基づく電気信号を識別する。
【００２２】
また、伝達時間取得部１３１は、超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取ったタイミングの時刻（受信時刻）を計時部１３０から受け取る。伝達時間取得部１３１は、当該受信時刻と一時記憶された送信時刻との時間差を、超音波送信部１１から超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間として取得する。
【００２３】
距離算出部１３２は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃと超音波受信部１２（移動体２０）との間の各距離を求める。超音波送信部１１と超音波受信部１２との間の各距離は、伝達時間取得部１３１が取得した伝達時間に超音波の速度を乗ずることにより求められる。具体的には、超音波送信部１１ａと超音波受信部１２との間の距離Ｒ１は、超音波送信部１１ａと超音波受信部１２との間の伝達時間に超音波の速度を乗ずることにより求められる。超音波送信部１１ｂと超音波受信部１２との間の距離Ｒ２、超音波送信部１１ｃと超音波受信部１２との間の距離Ｒ３についても同様にして求められる。
【００２４】
送信位置記憶部１３３には、図５に示すように、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃの各位置を表す３次元座標値が記憶されている。各超音波送信部１１の位置は、タンク１００の設計図面の設計値や現場で計測された実測値等によって設定、記憶される。なお、その他の位置情報を設定する手段として、各超音波送信部１１にＧＰＳ（Global Positioning System）受信機やＷｉ−Ｆｉ（ワイファイ：登録商標）受信機等の位置情報受信部を備え、各位置情報受信部が受信した位置情報を送信位置記憶部１３３に設定、記憶してもよい。
【００２５】
位置特定部１３４は、移動体２０（超音波受信部１２）の位置を求める。移動体２０の位置は、距離算出部１３２によって求められた３つの距離（各超音波送信部１１と超音波受信部１２との間の距離）と、送信位置記憶部１３３に記憶された超音波送信部１１ａ〜１１ｃの各位置を表す３次元座標値とから求められる。
【００２６】
具体的には、図６に示すように、移動体２０の位置（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃの各位置から距離算出部１３２によって求められた距離Ｒ１〜Ｒ３をそれぞれ伸ばした３直線の交点である。よって、位置特定部１３４は、超音波送信部１１ａ〜１１ｃと超音波受信部１２との間の各距離Ｒ１〜Ｒ３、超音波送信部１１ａ〜１１ｃの各位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、（ｘ３，ｙ３，ｚ３）から、以下の３つの式をたて、移動体２０の位置（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）を求める。
Ｒ１＝｛（ｘ１−ｘｐ）２＋（ｙ１−ｙｐ）２＋（ｚ１−ｚｐ）２｝１／２
Ｒ２＝｛（ｘ２−ｘｐ）２＋（ｙ２−ｙｐ）２＋（ｚ２−ｚｐ）２｝１／２
Ｒ３＝｛（ｘ３，−ｘｐ）２＋（ｙ３−ｙｐ）２＋（ｚ３−ｚｐ）２｝１／２
【００２７】
以上のように構成された位置特定装置１について、以下、図７を参照して位置特定装置１が行う位置特定処理を説明する。
【００２８】
位置特定処理は、各超音波送信部１１から超音波受信部１２に超音波が伝達される超音波の各伝達時間を取得する処理と、取得した各伝達時間に基づいて、各超音波送信部１１と超音波受信部１２との間の各距離を求める処理と、求めた各距離と各超音波送信部１１が設けられた位置とから移動体２０の位置を求める処理とから構成される。
【００２９】
はじめに、伝達時間取得部１３１は、予め設定された各超音波送信部１１の送信タイミングを基に送信タイミングが到来した超音波送信部１１があるか否かを判別し（ＡＣＴ１０１）、送信タイミングが到来するまでは待機状態を維持する（ＡＣＴ１０１；ＮＯ）。
【００３０】
例えば、ここでは超音波送信部１１ａの送信タイミングが到来したものとする。この場合、伝達時間取得部１３１は、送信タイミングが到来した超音波送信部１１があると判別し（ＡＣＴ１０１；ＹＥＳ）、超音波送信部１１ａから超音波を送信させる制御を行う（ＡＣＴ１０２）。
【００３１】
超音波送信部１１ａは、伝達時間取得部１３１の制御に従って、タンク１００内部に向けて超音波を送信する。また、伝達時間取得部１３１は、超音波送信部１１ａに超音波を送信させたタイミングの時刻（送信時刻）を計時部１３０から取得し、これを送信時刻として一時記憶する。
【００３２】
超音波送信部１１ａから送信された超音波は超音波受信部１２に伝達される。伝達時間取得部１３１は、超音波送信部１１ａが送信した超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取る（ＡＣＴ１０３）。伝達時間取得部１３１は、当該電気信号を取得したタイミングの時刻（受信時刻）を計時部１３０から取得する。伝達時間取得部１３１は、取得した送信時刻と受信時刻との時間差を求め、当該時間差を、超音波送信部１１ａから超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間として取得する（ＡＣＴ１０４）。
【００３３】
つづいて、距離算出部１３２は、伝達時間取得部１３１が取得した伝達時間に超音波の速度を乗ずる。これにより超音波送信部１１ａと超音波受信部１２との間の距離Ｒ１を算出し、一時記憶する。
【００３４】
その後、距離算出部１３２は、３つの距離が得られたか否かを判別する（ＡＣＴ１０６）。３つの距離が得られていない場合は（ＡＣＴ１０６；ＮＯ）、ＡＣＴ１０１に戻り、その他の距離を得るための処理を行う。ここでは、超音波送信部１１ｂ，１１ｃと超音波受信部１２との間の各距離Ｒ２、Ｒ３が求められていないので、この場合は、ＡＣＴ１０１に戻り、各距離Ｒ２，Ｒ３を得るための処理が行われる。
【００３５】
ＡＣＴ１０６において、３つの距離が得られたと判別された場合（ＡＣＴ１０６；ＹＥＳ）、位置特定部１３４は、送信位置記憶部１３３から各超音波送信部１１の位置を読み出し、距離算出部１３２によって得られた３つの距離（各超音波送信部１１と超音波受信部１２との間の距離）と、各超音波送信部１１の各位置とから移動体２０（超音波受信部１２）の位置を求める（ＡＣＴ１０８）。
【００３６】
以上のＡＣＴ１０１〜１０８の処理によって一連の位置特定処理が終了する。位置特定装置１は、電源供給が停止されるまでの間、ＡＣＴ１０１〜１０８の処理を繰り返し行い、移動体２０の位置を特定する処理を繰り返し行う。なお、特定された移動体２０の位置は、タンク１００外部に設置されたモニタ等に表示され、オペレータは、表示された位置を確認しながらリモートコントローラを操作等して移動体２０を移動させる。
【００３７】
以上、本実施形態１に係る位置特定装置１によれば、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃをタンク１００の外周に設け、超音波送信部１１ａ〜１１ｃから超音波受信部１２に送信された各超音波に基づいて各伝達時間を正確に求めることができるので、従来のものと比べて移動体２０の位置の特定精度を向上させることができる。
【００３８】
また、位置特定装置１は、超音波送信部１１に超音波を送信させてから当該超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取るまでの時間を同一の計時部１３０によって計るので、正確な伝達時間を取得できる。
【００３９】
なお、上記実施形態１では、各超音波送信部１１および超音波受信部１２が、何れもケーブルを介して制御部１３と接続される例を説明したが、各超音波送信部１１および超音波受信部１２は、制御部１３と無線通信により接続されてもよい。これにより、位置特定装置１をより簡単に設置、運用できる。
【００４０】
また、上記実施形態１では、制御部１３がタンク１００の外部に設けられる例を説明したが、制御部１３は、超音波受信部１２とともに移動体２０に搭載されてもよい。この場合、制御部１３は、移動体２０において移動体２０の位置を特定できる。
【００４１】
具体的には、上記と同様に、伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１から超音波を送信させる制御を行うとともに、当該超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取る。これにより、各超音波送信部１１から超音波受信部１２にそれぞれ伝達される超音波の各伝達時間を取得する。また、距離算出部１３２は、伝達時間取得部１３１が取得した各伝達時間に基づいて、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃと超音波受信部１２との間の各距離を求める。また、位置特定部１３４は、距離算出部１３２が求めた各距離と３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃの位置とから移動体２０の位置を求める。このように、移動体２０において自己の位置（現在位置）を特定できるようにすることにより、予め定められた軌道データに沿って、移動体２０を自律移動させることもできる。
【００４２】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る移動体の位置特定装置および位置特定方法を説明する。上記実施形態１では、各超音波送信部１１が行う超音波の送信は、その都度、伝達時間取得部１３１から受け取る制御信号に従って行われたが、本実施形態２では、各超音波送信部１１は、伝達時間取得部１３１によって設定された超音波の送信タイミングに基づいて、超音波の送信を行う例を説明する。
【００４３】
図８に示すように、位置特定装置１は、計時部１３０ａ〜１３０ｄと、送信タイミング記憶部１３５とを備える。
【００４４】
計時部１３０ａ〜１３０ｄは、各超音波送信部１１ａ〜１１ｃおよび超音波受信部１２のそれぞれに対応して設けられる。また、計時部１３０ａ〜１３０ｄは、互いに共通の時刻情報を取得する。時刻情報は、例えば周期的に送信されるＧＰＳ信号や標準電波信号等に基づく時刻情報である。計時部１３０ａ〜１３０ｄは、取得した時刻情報に基づいて、自己の時刻情報を補正する機能を備え、相互に時刻情報の同期を行う。なお、以下の説明では、計時部１３０ａ〜１３０ｄを区別しない場合は計時部１３０と称する。また、実施形態１で説明した構成と同一のものについては説明を省略する。
【００４５】
伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１が送信する超音波の各送信タイミングを設定する。当該送信タイミングは、超音波送信部１１毎に異なり、計時部１３０ａ〜１３０ｄが時刻情報を取得するタイミングを基準に定められる。
【００４６】
例えば、図９に示すように、計時部１３０ａ〜１３０ｄは、１秒パルス信号（ＰＰＳ）の周期的な時刻情報であるＧＰＳ信号を同時に取得する。超音波送信部１１ａ〜１１ｃには、時刻情報を取得したタイミングを基準に、そのタイミングからｔｄ後、２ｔｄ後、３ｔｄ後に超音波を送信するよう各送信タイミングが割り当てられる。
【００４７】
伝達時間取得部１３１は、設定した送信タイミングを表す情報を、各超音波送信部１１に供給する。当該情報を受け取った各超音波送信部１１は、自己に割り当てられた送信タイミングを設定する。各超音波送信部１１は、計時部１３０が時刻情報を取得したタイミングと、自己に設定された送信タイミングとに基づいて超音波を送信する。
【００４８】
送信タイミング記憶部１３５は、伝達時間取得部１３１によって設定された、各超音波送信部１１が送信する超音波の各送信タイミングを記憶する。伝達時間取得部１３１は、計時部１３０ａが時刻情報を取得したタイミングの時刻と、送信タイミング記憶部１３５に記憶された各送信タイミングとから、各超音波送信部１１の超音波の送信時刻を求める。また、伝達時間取得部１３１は、超音波受信部１２から超音波に基づく電気信号を受け取ったタイミングの時刻を受信時刻とする。
【００４９】
以上のように構成された位置特定装置１について、以下、移動体２０の位置を特定する処理を説明する。
【００５０】
各超音波送信部１１は、それぞれに設けられた計時部１３０が時刻情報を受信する毎に、自己に割り当てられた送信タイミングに従って超音波を送信する。具体的には、超音波送信部１１ａは、時刻情報を取得してからｔｄ後、超音波送信部１１ｂは、時刻情報を取得してから２ｔｄ後、超音波送信部１１ｃは、時刻情報を取得してから３ｔｄ後にそれぞれ超音波を送信する。
【００５１】
伝達時間取得部１３１は、計時部１３０ａが時刻情報を取得したタイミングの時刻と、送信タイミング記憶部１３５に記憶された各送信タイミングとから、各超音波送信部１１の超音波の送信時刻を求める。例えば、超音波送信部１１ａの送信タイミングｔｄの時刻（送信時刻）は、計時部１３０ａが時刻情報を取得したタイミングの時刻と、送信タイミング記憶部１３５に予め記憶された、超音波送信部１１ａの送信タイミングｔｄとから求められる。
【００５２】
また、伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１によって送信された超音波に基づく電気信号を超音波受信部１２から受け取り、受け取った各タイミングの時刻（受信時刻）を計時部１３０ａから取得する。例えば、図９に示したように、伝達時間取得部１３１は、時刻情報を取得してから、ｔ１、ｔ２、ｔ３経過後に、各超音波に基づく電気信号を受け取る。伝達時間取得部１３１は、各電気信号を受け取ったタイミングの時刻（受信時刻）を計時部１３０ａから取得する。
【００５３】
伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１から超音波受信部１２に伝達された超音波の各伝達時間を取得する。例えば、超音波送信部１１ａから超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間は、伝達時間取得部１３１が求めた超音波送信部１１ａの送信タイミングｔｄの時刻（送信時刻）と、当該超音波に基づく電気信号を伝達時間取得部１３１が受け取ったタイミングｔ１の時刻（受信時刻）との時間差から得られる。これと同様に、超音波送信部１１ｂから超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間は、超音波送信部１１ｂの送信タイミング２ｔｄの時刻（送信時刻）と、当該超音波に基づく電気信号を伝達時間取得部１３１が受け取ったタイミングｔ２の時刻（受信時刻）との時間差から得られる。超音波送信部１１ｃから超音波受信部１２に伝達された超音波の伝達時間は、超音波送信部１１ｃの送信タイミング３ｔｄの時刻（送信時刻）と、当該超音波に基づく電気信号を伝達時間取得部１３１が受け取ったタイミングｔ３の時刻（受信時刻）との時間差から得られる。
【００５４】
その後は上記実施形態１と同様、距離算出部１３２は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃと超音波受信部１２との間の各距離を求め、位置特定部１３４は、移動体２０の位置を求める。
【００５５】
以上、本実施形態２に係る位置特定装置１では、各超音波送信部１１ａ〜１１ｃおよび超音波受信部１２のそれぞれに、互いに共通の時刻情報を取得する計時部１３０が対応して設けられる。また、伝達時間取得部１３１（制御部１３）は、各超音波送信部１１が送信する送信タイミングを設定する。当該送信タイミングは、超音波送信部１１毎に異なり、かつ、計時部１３０が時刻情報を取得するタイミングを基準に設定される。これにより、伝達時間取得部１３１（制御部１３）は、各超音波送信部１１が超音波を送信する度に、当該超音波送信部１１の制御を行うことなく、各超音波送信部１１から超音波受信部１２に伝達された超音波の各伝達時間を得ることができる。
【００５６】
（実施形態３）
３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃを用いる場合、その設置位置によっては、超音波送信部１１ａ〜１１ｃを結ぶ線によって形成される面を対称に２箇所の位置が、算定上、移動体２０の位置として特定される。図２に示したように各超音波送信部１１がタンク１００の外周面下部（底面付近）に設けられたり、外周面上部（液面付近）に設けられたりすれば、２箇所の位置の一方がタンク１００の外であると識別できるので、何れか一方を移動体２０の位置の候補から除外（無視）できる。しかし、超音波送信部１１ａ〜１１ｃの設置位置によっては、位置特定装置１によって特定される移動体２０の位置が、両方ともタンク１００の内部を示す事態が起こり得る。そこで、このような事態を避けるため、位置特定装置１は、図１０に示すように、超音波送信部１１ａ〜１１ｃ以外に超音波送信部１４を備えるとよい。
【００５７】
超音波送信部１４は、例えば、タンク１００の外側の底面に設けられる。この場合、伝達時間取得部１３１は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃから超音波受信部１２に超音波が伝達された各伝達時間を取得する以外に、超音波送信部１４から超音波受信部１２に超音波が伝達された伝達時間を取得し、距離算出部１３２は、超音波送信部１４と超音波受信部１２との間の距離を求める。
【００５８】
これにより、位置特定部１３４は、超音波送信部１４と超音波受信部１２との間の距離に基づいて、２箇所の位置のうち一方に特定できる。なお、超音波送信部１４は、超音波送信部１１ａ〜１１ｃを結ぶ線によって形成される面の方向から外れた位置に設けられていればよく、タンク１００の外周面または上部の接液された位置等に設けられてもよい。
【００５９】
（実施形態４）
図１１に示すように、超音波送信部１１ａと超音波受信部１２（移動体２０）との間に障害物Ｂがある場合、伝達時間取得部１３１は、超音波送信部１１ａによって送信された超音波に基づく電気信号を、超音波受信部１２から受け取ることができない。このような場合を想定して、位置特定装置１は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃ以外に超音波送信部１５を補助的に設けてもよい。
【００６０】
超音波送信部１５は、タンク１００の外周に着脱自在に取り付けられる。伝達時間取得部１３１は、３つの超音波送信部１１ａ〜１１ｃのうち何れかが送信した超音波に基づく電気信号を、超音波受信部１２から受け取ることができなかった場合、超音波送信部１５に超音波を送信させ、超音波送信部１５から超音波受信部１２に伝達される超音波の伝達時間を取得する。この場合、距離算出部１３２は、超音波の送信が成功した（伝達できた）各超音波送信部１１，１５と超音波受信部との間の各距離を求める。また、位置特定部１３４は、距離算出部１３２が求めた各距離と、当該各超音波送信部１１，１５が設けられた位置とから移動体２０の位置を求める。
【００６１】
このように、３つ以上の超音波送信部１１，１５をタンク１００の外周に設けることにより、タンク１００内部にある障害物等によって、超音波を伝達できなくても、他の超音波送信部１５を選択することにより、移動体２０の位置を特定できる。
【００６２】
（変形例）
また、位置特定装置１は、３つ以上の超音波送信部１１を備える場合、３つの超音波送信部１１から構成される複数の組を決定し、移動体２０の位置を組毎に求めてもよい。位置特定装置１は、組毎に求められた位置の平均または最小二乗法によって求められる位置を移動体２０の位置として出力してもよい。
【００６３】
また、位置特定装置１は、タンク１００の設計図面の設計値や現場で計測された実測値等に基づく補正値を設定してもよく、当該補正値によって、位置特定部１３４で特定される位置を補正してもよい。補正値は、例えば、タンク１００の所定位置に移動体２０を配置して位置特定装置１によって特定された値（ａ値）と、設計図面の設計値や現場で計測された実測値等によって得られる当該所定位置の値（ｂ値）との差分によって設定される。
【００６４】
その他、上記実施形態１〜４では、各超音波送信部１１から送信される超音波は互いに異なるタイミングによって送信される例を説明したが、各超音波送信部１１から送信される超音波は同じタイミングによって送信されてもよい。例えば、各超音波送信部１１から送信される超音波の周波数帯を互いに異なるよう設定し、各超音波送信部１１から同時に超音波を送信するようにしてもよい。この場合、伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１に対応する各周波数帯を記憶し、超音波受信部１２から取得する電気信号により表される周波数に基づいて、当該電気信号に対応する超音波を送信した超音波送信部１１を識別してもよい。
【００６５】
また、これと同様に、位置特定装置１は、スペクトラム拡散変調方式による超音波通信を行ってもよい。この場合、各超音波送信部１１は、個別に割り当てられた疑似雑音符号によって超音波を送信し、伝達時間取得部１３１は、各超音波送信部１１に割り当てられた疑似雑音符号を記憶する。これにより、各超音波送信部１１が同一タイミングで超音波を送信しても、伝達時間取得部１３１は、超音波受信部１２から取得した電気信号に含まれる疑似雑音符号を基に、当該電気信号に対応する超音波を送信した超音波送信部１１を識別してもよい。
【００６６】
その他、位置特定装置１は、液体が貯留されていないタンク１００の内部を移動する移動体２０の位置を特定してもよい。
【００６７】
以上、いくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１：位置特定装置
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１４、１５：超音波送信部
１２：超音波受信部
１３：制御部
１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ：計時部
１３１：伝達時間取得部
１３２：距離算出部
１３３：送信位置記憶部
１３４：位置特定部
１３５：送信タイミング記憶部
２０：移動体
１００：タンク（容器）
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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