(57)【要約】      （修正有）【課題】最大長系列を用いて移動物体の位置を特定する。【解決手段】基材２０５上に複数のビットからなる系列２１０を配列することによって物体２２０の位置が特定される。その複数のビットからなる系列２１０は複数のビットからなる部分系列２３０を含み、基材２０５に沿った位置毎に一意的である。物体２２０が基材２０５に沿った特定の位置にあるとき、センサ２２１がその特定の位置において複数のビットからなる部分系列２３０を検出し、復号器２５５がその特定の位置における部分系列２３０の位置を物体２２０と関連付ける。その基材２０５は、ビットに対応して、スリットがあるか、又はスリットがない漏洩同軸ケーブル２００とすることができる。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の位置を特定するためのシステムであって、
複数のビットからなる系列を含む基材であって、複数のビットからなる該系列は該基材上に物理的に配列され、複数のビットからなる該系列は複数のビットからなる重なり合う部分系列を含み、複数のビットからなる各該部分系列は該基材に沿った位置毎に一意的である、該基材と、
前記基材に沿った特定の位置にある物体と、
前記物体の前記特定の位置において複数のビットからなる前記部分系列を検出するように構成されたセンサと、
前記特定の位置における複数のビットからなる前記部分系列の位置を前記物体と関連付けるように構成された復号器とを備える、システム。
【請求項２】
前記物体は移動しており、
前記物体が前記基材に沿って移動するのに応じて、複数の位置を前記物体と関連付けることをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
複数のビットからなる前記系列は最大長系列（ＭＬＳ）である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
複数のビットからなる前記系列は最大線形フィードバックシフトレジスタ（ＬＦＳＲ）によって生成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＬＦＳＲはＭ個の状態を有し、複数のビットからなる前記系列はＢ≦２Ｍ＋Ｍ−２個のビットを有し、各前記部分系列はそれぞれＮ個のビットを有し、ｋ個の位置が存在し、１≦ｋ≦２Ｍ＋Ｍ−Ｎ−１である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記基材は同軸ケーブルであり、複数のビットからなる前記系列は、前記同軸ケーブルのスリット、及びスリットの不在として形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記同軸ケーブルは、前記スリットにおいて無線周波数信号を送信し、複数のビットからなる前記部分系列はＮ個のビットを含み、前記センサは、Ｎ個のビットからなる部分系列を検出するＮ個の受信アンテナからなるセットを備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記物体は無線周波数信号を送信するためのＮ個の送信アンテナからなるセットを備え、前記センサは前記同軸ケーブルに接続される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記ビットは既知の距離をおいて均等に離隔して配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記センサは１つのアンテナを含み、複数のビットからなる前記部分系列は、前記物体が前記基材に沿って移動するのに応じて経時的に検出される、請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
Ｎ個のアンテナからなる前記セットは、複数のビットからなる前記系列にわたってビームステアリングを実行する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記基材は１つの平面を含み、複数のビットからなる前記系列は前記平面上のマークとして形成され、前記センサは複数のビットからなる前記系列の画像を捕捉するために前記物体上に取り付けられるカメラである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ビットは色によって区別可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ビットは形状によって区別可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ビットは赤外線範囲において区別可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ビットは反射率によって区別可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ビットはテクスチャによって区別可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ビットは磁気的に区別可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記平面は道路である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２０】
前記位置はＱ次元空間内にあり、前記位置は、Ｑ個の独立した最大長系列内の部分系列によって特定され、次元毎に１つの独立した最大長系列が存在する、請求項３に記載のシステム。
【請求項２１】
前記基材はエレベータシャフト内に配置され、前記物体はエレベータかごである、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
物体の位置を特定するための方法であって、該方法は、プロセッサによって実行され、
基材上に複数のビットからなる系列を配列するステップであって、複数のビットからなる該系列は複数のビットからなる重なり合う部分系列を含み、各ビット部分系列は該基材に沿った位置毎に一意的である、配列するステップと、
物体の特定の位置において複数のビットからなる前記部分系列を検知するステップと、
前記特定の位置において複数のビットからなる前記部分系列の位置を復号化するステップと、
前記特定の位置における複数のビットからなる前記部分系列の位置を前記物体と関連付けるステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的には物体の位置を特定することに関し、より詳細には、最大長系列を用いて、移動物体の位置を特定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
数多くの用途において、物体の位置を高い精度で確実に特定することが必要である。たとえば、エレベータシステムでは、エレベータかごの位置を、フロア間で±１０ｃｍ、そして各フロアでは±１ｃｍの範囲内で測定しなければならない。この精度を達成するために、エレベータシステムは、スイッチの形式の多数の位置センサを利用する。スイッチの設置及び保守には時間を要し、コストがかかる。さらに、緊急時に、スイッチが存在しないフロア間でエレベータかごの位置を特定することは難しい。
【０００３】
図１Ａは、従来の漏洩同軸ケーブル１００を示す。そのケーブルは、導体１０１と、分離材１０２と、シールド１０３とを備える。スリット１０４がＲＦ信号１０５を送信する。監視システムにおいて侵入者を検出するために、２本の漏洩同軸ケーブルが用いられてきた。その場合、移動物体は受動的であり、検出は、ケーブル間の電磁界が乱れることによって行なわれる。米国特許第２００９−０１５３１４７号明細書「Intrusion detection system」を参照されたい。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の実施形態は、最大長系列（ＭＬＳ）に従って基材に符号化された信号を用いて、移動物体の位置を特定するための方法を提供する。
【０００５】
一実施形態では、ＭＬＳに従って離隔して配置された複数のスリットを有する漏洩同軸ケーブルを通して、無線周波数（ＲＦ）信号が送信される。移動物体におけるＲＦセンサがＲＦ信号の部分系列を検出する。物体がケーブルに沿って移動するのに応じて、復号器がＭＬＳの部分系列の相関をとる。それらの部分系列は、ケーブルに沿った位置毎に一意的である。１つの応用例では、そのケーブルはエレベータシャフトの壁に配置され、ＲＦセンサはエレベータかごに配置される。
【０００６】
別の実施形態では、ＭＬＳを用いて、道路、又はエレベータシャフトの壁のような平面上に、白色及び黒色のマークからなるバイナリー配列を構成する。この場合、移動物体におけるカメラセンサが、復号器のための部分系列を検出する。その配列は多次元とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】従来の漏洩同軸ケーブルの概略図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態による、最大長系列（ＭＬＳ）を生成するための最大線形フィードバックシフトレジスタのブロック図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による、ＭＬＳを符号化するスリットの物理的な配列を有する漏洩同軸ケーブルの概略図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による、ＭＬＳを符号化するマークの物理的な配列を有する画像パターンの概略図である。
【図３】１ビットずつＭＬＳの部分系列を検出することを示す概略図である。
【図４】平面上に構成されるＭＬＳの概略図である。
【図５】差動多次元最大長系列を符号化するバイナリー配列の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１Ｂは、本発明の実施形態によって用いられる最大長系列（ＭＬＳ）Ｓ１５０を生成するための、Ｍ個の状態を有する最大線形フィードバックシフトレジスタ（ＬＦＳＲ）ａ０〜ａ３１５２を示す。そのＭＬＳは、重なり合う一意的な部分系列を含む。ＬＦＳＲへの次の入力ビットは、そのＬＦＳＲの先行する状態の一次関数である。適切なフィードバック１５１を用いて、ＬＦＳＲは長い擬似ランダム系列を生成することができる。
【０００９】
ＭＬＳは、インパルス応答の測定、暗号化、シミュレーション、相関技法、飛行時間分光法のために、さらには、直接スペクトル拡散及び周波数ホッピングスペクトル拡散伝送ネットワークにおいて端末を同期させるために用いられている。
【００１０】
本発明者らはＭＬＳを用いて物体の位置を特定する。
【００１１】
図２Ａ及び図２Ｂは、基材２０５に符号化された最大長系列を用いて物体の位置を特定するための方法及びシステムを示す。
【００１２】
図２Ａは、本発明の実施形態による漏洩同軸ケーブル２００を示す。そのケーブルは、ｄ２０２の距離をおいてケーブルに沿って均等に配列されたＢ個の物理的位置２０１を有している。最大長系列（ＭＬＳ）２１０に従って、それらの位置におけるスリットの存否が符号化される。スリットはビット１を表し、スリットが存在していない箇所はビット０を表す。一意的な場所を得るために、本発明者らは、Ｂを、Ｂ≦２Ｍ＋Ｍ−２とする。ただし、ＭはＭＬＳを生成するＬＦＳＲ内の状態の数である。ＭＬＳのうちの任意の部分系列から、Ｂ個のビットを得ることができる。ただし、ビットｋの値は
Ｖ（ｋ）＝ｃ（（ｋ−１）ｍｏｄ２Ｍ−１）＋１
である。ただし、ｍｏｄはモジュロ演算子である。
【００１３】
同軸ケーブル上の物理的配列に沿って、物体２２０が配置されている。その物体は、Ｎ個のアンテナ（ｃ１〜ｃ４）からなる（１以上の）セットを有するＲＦセンサ（受信機）２２１を備えている。これらのアンテナもｄの距離をおいて配置されている。センサは、ＲＦ信号ｆ１〜ｆ４２３０を用いてＮビットからなる部分系列、たとえば、ビット｛００１１｝の部分系列を検出する。
【００１４】
その部分系列は、ケーブルに物理的に符号化されたＭＬＳに沿って、位置ｋ毎に一意的である。ただし、Ｎ≧Ｍであり、１≦ｋ≦２Ｍ＋Ｍ−Ｎ−１である。復号器が、その部分系列の位置を物体と関連付ける。物体が移動している場合、復号器は複数の位置を特定することができる。
【００１５】
スリットと位置合わせされる受信信号ｆ３〜ｆ４は、スリットと位置合わせされない信号ｆ１及びｆ２よりもはるかに高い電力である。プロセッサ２５０は、部分系列２３０とＭＬＳ２１０との相関をとり、移動物体の位置２６０を特定するための復号器２５５を備える。
【００１６】
なお、送信機及びセンサは入れ替えることができる、すなわち、物体が送信機及びアンテナのセットを含み、同軸ケーブルがＲＦ信号を受信することに留意されたい。この入れ替える構成では、アンテナは異なるＲＦ信号（ｆ１〜ｆ４）を送信し、スリットによって、特定の複数の信号だけを合成し、ケーブルの一端のセンサによって検出できるようにする。
【００１７】
図２Ｂは、エレベータシャフト２７０内の壁上のビットの配列を示す。この場合、移動物体はエレベータかごであり、ビットは平面上の黒色及び白色のマークによって表される。この実施形態では、センサはカメラ２７５とすることができる。
【００１８】
図３に示されるように、単一のアンテナｃ１を有するセンサ（又は送信機）を用いて、位置の特定を実行することもできる。この方式では、センサは、部分系列２３０を経時的に順次検出する。アンテナは、リニアアレイを形成し、ビームステアリングを実行可能なアンテナのセットとすることもできる。そのような場合には、センサは、Ｎ個のスリット（ｆ１〜ｆ４）の範囲においてビームを走査する。
【００１９】
図４に示されるように、ＭＬＳ２１０は、道路、又はエレベータシャフトの壁のような平面上に構成される、ＭＬＳに基づく２つの異なる組のマークからなるバイナリー配列である。このマークは、異なる色、形状、テクスチャ、反射率、たとえば、黒色及び白色のマークとすることができる。この場合、移動物体、たとえば乗物上のカメラセンサ４００は、復号器のための部分系列を検出する。それらのビットは、目で見ることができるように、赤外線カメラによって赤外線範囲において区別可能にすることもできる。
【００２０】
ＭＬＳを用いて１次元位置を復号化することができるが、２次元位置の場合にＭＬＳをそのまま適用することは難しい。それゆえ、本発明者らは、図５に示されるように、多次元位置を得るための差動ＭＬＳを記述する。
【００２１】
１次元では、差動ＭＬＳは、Ｍ個の状態及び２Ｍ−１個のＣ１を有するＭＬＳを用いて構成される。ただし、Ｃ１は以下の通りである。
【００２２】
【数１】
2011075550.tif 000003
【００２３】
２Ｍ個のビットを有する対応する差動ＭＬＳは以下の通りである。
【００２４】
【数２】
2011075550.tif 000004
【００２５】
ただし、以下の記号はＸＯＲ演算子を表す。
【００２６】
【数３】
2011075550.tif 000005
【００２７】
差動ＭＬＳは、対応するＭＬＳが値「１」を有するときに、連続しているビットの値を変更し、対応するＭＬＳが値「０」を有するときには変更しない。たとえば、Ｍ＝４を有するＭＬＳは１０１１００１０００１１１１０であり、対応する１次元差動ＭＬＳは、ビット０の場合に０の初期値を用いるとき、０１１０１１１００００１０１００である。
【００２８】
【数４】
2011075550.tif 000006
【００２９】
この実施態様では、センサは、差動ＭＬＳの少なくともＭ＋１個のビットの部分系列を検出し、復号器は、式（２）に従って、隣接するビットに関するＸＯＲ演算を実行して位置を特定する。
【００３０】
図５の２次元差動ＭＬＳは、１−Ｄ差動ＭＬＳ、及び第２のＭＬＳを用いて構成される。２−Ｄ差動ＭＬＳのビットがｄｉｊ（ただし、
【００３１】
【数５】
2011075550.tif 000007
【００３２】
）であり、Ｍ２個の状態を用いて生成されるＭＬＳが
【００３３】
【数６】
2011075550.tif 000008
【００３４】
である場合には、以下の式が成り立つ。
【００３５】
【数７】
2011075550.tif 000009
【００３６】
ただし、ｄ０，ｊは、式（１）における１次元差動ＭＬＳ  Ｃ１である。同じ列の場合に、差動２−ＤＭＬＳの連続する行上のビットは、対応するＭＬＳ  Ｃ２が値「１」を有するときに変化し、差動２−ＤＭＬＳの連続する行上のビットは、対応するＭＬＳが値「０」を有するときには変更されない。
【００３７】
２Ｄ位置を特定するために、センサは、復号化されることになる各次元のＭ＋１個の連続するビットを検出する。その復号器も、図３に示されるのと同じように、１ビットずつ復号化することができる。先行して復号化された位置が用いられるときに、その精度が改善される。
【００３８】
一般的に、Ｑ次元差動ＭＬＳ（ただし、Ｑ≧２）は、（Ｑ−１）次元差動ＭＬＳを用いて、反復的に構成することができる。（Ｑ−１）次元差動ＭＬＳがｄＸ（ただし、Ｘは（Ｑ−１）次元ベクトルである）であり、ＭＱ個の状態を用いて生成されるＭＬＳ  ＣＱに対応するＱ次元差動ＭＬＳがｄｉ，Ｘであるとすると、Ｑ次元差動ＭＬＳは以下の通りである。
【００３９】
【数８】
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【００４０】
ただし、Ｓｊ＝｛０、１、．．．、Ｍｊ｝である。
【００４１】
復号器は、全てのｊ＝１、２、．．．、Ｑの場合に、次元ｊ内のＭｊ個の連続したビットを推測する。ＸＯＲ演算を用いて、Ｑ次元位置を特定する。
【００４２】
差動符号の「１」は、漏洩同軸ケーブルのスリットとして、又は白色のマークとして表すことができる。「０」は、ケーブルのスリットの不在によって、又は黒色のマークによって表すことができる。ＭＬＳは、スクリーン上にピクセルの配列として表示又は投影することもできる。ビットは、磁気的に符号化するか、又は表示される画像上に色として符号化することもできる。
【００４３】
本発明は好ましい実施形態を例として記述されてきたが、本発明の精神及び範囲内で種々の他の改変及び変更を行なうことができることは理解されたい。それゆえ、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神及び範囲に入るような、全てのそのような変形及び変更を包含することである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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