(57)【要約】【課題】所定の高度からの高度差を高精度で計測することができる計測システム、制御システム及び計測方法を提供する。【解決手段】参照気圧センサは所定の高度に設置され、物体気圧センサは移動可能な物体に取り付けられ、高度差算出部は、前記参照気圧センサと前記物体気圧センサとによって同時に計測された気圧の計測値に基づいて、前記物体気圧センサの高度と前記参照気圧センサの高度との高度差を算出する。本実施形態は、計測システム、制御システム又は計測方法として実現される。【選択図】図３
2019066347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の高度に設置された参照気圧センサと、
移動可能な物体に取り付けられた物体気圧センサと、
前記参照気圧センサと前記物体気圧センサとによって同時に計測された気圧の計測値に基づいて、前記物体気圧センサの高度と前記参照気圧センサの高度との高度差を算出する高度差算出部と、
を備える計測システム。
【請求項２】
前記参照気圧センサが設置された高度とは異なる高度に設置された少なくとも１つの補助参照気圧センサと、
前記参照気圧センサと前記補助参照気圧センサとによって同時に計測された気圧の計測値に基づいて、高度と気圧との関係を示す関数のパラメータを算出するパラメータ算出部と、をさらに備え、
前記高度差算出部は、
前記パラメータ算出部によって算出されたパラメータが適用された前記関数を用いて、前記物体気圧センサの高度と前記参照気圧センサが設置された高度との高度差を算出する
請求項１に記載の計測システム。
【請求項３】
前記補助参照気圧センサの数はｎ（ｎは１以上の整数）であり、前記関数は前記参照気圧センサにより計測される気圧を基準値とする気圧のｎ次関数である、請求項２に記載の計測システム。
【請求項４】
前記物体が予め設定された基準位置に配置されているとき、前記物体気圧センサと前記参照気圧センサとによって計測された気圧の計測値の差である基準位置差圧を記憶する基準位置差圧記憶部と、をさらに備え、
前記高度差算出部は、
前記基準位置差圧をさらに用いて前記基準位置と前記物体との高度差を算出する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の計測システム。
【請求項５】
前記高度差を通知する通知部をさらに備える
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の計測システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の計測システムと、
前記物体を移動させる駆動部と、
前記高度差を、前記高度差の目標値である目標高度差に近づくように制御する制御部と、
を備える制御システム。
【請求項７】
所定の高度に設置された参照気圧センサと、移動可能な物体に取り付けられた物体気圧センサとによってそれぞれ気圧の計測を行う第１ステップと、
前記参照気圧センサと前記物体気圧センサとが同時に計測した気圧の計測値に基づいて、前記物体気圧センサの高度と前記参照気圧センサの高度との高度差を算出する第２ステップと、
を有する計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測システム、制御システム及び計測方法、例えば、気圧センサが計測した気圧に基づいて、物体の高度と所定の参照高度との高度差に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設など、物体を昇降させる作業工程を伴う作業現場では、事故の未然防止のため作業に係る物体の位置モニタリングの導入が検討されている。一般に、気圧センサは、分解能が高く、経済的である。そのため、位置モニタリングの一環として、高度計測、鉛直方向の位置計測において気圧センサが採用されることがある。より具体的には、気圧センサは、多機能携帯電話機などの携帯端末装置における高度計測、起重機などの旋回素子による作業前後における高度変化の計測、などに活用される。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の旋回素子を備える作業装置の作業高さを決定するための方法は、旋回素子の旋回前に、旋回素子の作業高さゼロに相当する基準圧力を決定し、作業装置に対する旋回素子の角度および旋回素子の長さが変更される旋回素子の旋回後に、旋回素子の自由に可動な端部で生じる圧力を測定する。そして、当該方法は、旋回素子が進んだ高低差から得られる差圧から、旋回素子の作業高さを計算し、計算した作業高さおよび旋回素子の角度から、旋回素子の長さを三角関数により計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６３８０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、気圧、温度、湿度などの環境の変動は、測定される高度の誤差要因となる。このことは、物体のわずかな高度変化を高い精度でモニタリングすることが困難にしていた。例えば、特許文献１に記載の方法は、旋回前後で異なる時刻で計測された圧力測定値から差圧を求める工程を含む。気象などの変化に伴う環境の経時変化が、計算した作業高さと現実の作業高さとの誤差要因となる。気象変化による１ｈＰａのＩＣＡＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｉｖｉｌ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ；国際民間航空機関）標準大気の気圧変化は、海抜高度０ｍにおける８ｍの高度変化に相当する。このような誤差は、高精度の高度モニタリングでは許容されない。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、所定の高度からの高度差を高精度で計測することができる計測システム、制御システム及び計測方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、所定の高度に設置された参照気圧センサと、移動可能な物体に取り付けられた物体気圧センサと、前記参照気圧センサと前記物体気圧センサとによって同時に計測された気圧の計測値に基づいて、前記物体気圧センサの高度と前記参照気圧センサの高度との高度差を算出する高度差算出部と、を備える計測システムである。
【０００８】
（２）本発明の他の態様は、上記の計測システムであって、前記参照気圧センサが設置された高度とは異なる高度に設置された少なくとも１つの補助参照気圧センサと、前記参照気圧センサと前記補助参照気圧センサとによって同時に計測された気圧の計測値に基づいて、高度と気圧との関係を示す関数のパラメータを算出するパラメータ算出部と、をさらに備え、前記高度差算出部は、前記パラメータ算出部によって算出されたパラメータが適用された前記関数を用いて、前記物体気圧センサの高度と前記参照気圧センサが設置された高度との高度差を算出する。
【０００９】
（３）本発明の他の態様は、上記の計測システムであって、前記補助参照気圧センサの数はｎ（ｎは１以上の整数）であり、前記関数は前記参照気圧センサにより計測される気圧を基準値とする気圧のｎ次関数である。
【００１０】
（４）本発明の他の態様は、上記の計測システムであって、前記物体が予め設定された基準位置に配置されているとき、前記物体気圧センサと前記参照気圧センサとによって計測された気圧の計測値の差である基準位置差圧を記憶する基準位置差圧記憶部と、をさらに備え、前記高度差算出部は、前記基準位置差圧をさらに用いて前記基準位置と前記物体との高度差を算出する。
【００１１】
（５）本発明の他の態様は、上記の計測システムであって、前記高度差を通知する通知部をさらに備える。
【００１２】
（６）本発明の他の態様は、上記の計測システムと、前記物体を移動させる駆動部と、前記高度差を、前記高度差の目標値である目標高度差に近づくように制御する制御部と、を備える制御システムである。
【００１３】
（７）本発明の他の態様は、所定の高度に設置された参照気圧センサと、移動可能な物体に取り付けられた物体気圧センサとによってそれぞれ気圧の計測を行う第１ステップと、前記参照気圧センサと前記物体気圧センサとが同時に計測した気圧の計測値に基づいて、前記物体気圧センサの高度と前記参照気圧センサの高度との高度差を算出する第２ステップと、を有する計測方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、所定の高度からの高度差を高精度で計測することができる計測システム、制御システム及び計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る計測システムの適用例を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る計測システムの機能構成例を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る高度差計測処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係る計測システムの適用例を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る計測システムの機能構成例を示すブロック図である。
【図６】第２施形態に係る高度差計測処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】第３実施形態に係る計測システムの適用例を示す図である。
【図８】第３実施形態に係る計測システムの機能構成例を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態に係る高度差計測処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第４実施形態に係る計測システムの機能構成例を示すブロック図である。
【図１１】第４実施形態に係る計測システムの適用例を示す図である。
【図１２】第４実施形態に係る高度差計測処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】第１〜４実施形態に係る高度差計測処理の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明に係る計測システムの実施形態について説明する。以下の説明では、理解を容易にするために、本実施形態に係る計測システムが、建築等の工事現場において運搬される物体の高度の計測に適用する場合を例にする。この例では、物体が起重機（クレーン）によって運搬される過程で高度が変化することを仮定する。なお、本実施形態に係る計測システムは、その他の作業現場において移動する物体の高度の計測に応用されてもよい。また、高度の計測対象となる物体は、動力を備え自律移動する物体であってもよいし、動力を備えずに他の物体に付随して移動する物体であってもよい。
【００１７】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る計測システム１について説明する。
図１は、本実施形態に係る計測システム１の適用例を示す図である。
本実施形態に係る計測システム１は、物体気圧センサ１１と、参照気圧センサ１２と、演算装置２０と、を含んで構成される。
【００１８】
図１に示す例では、物体気圧センサ１１は、高度差の計測対象となる物体に着脱可能とする装着具を備え、移動可能とする物体である荷７８の表面に装着されている。この配置により、物体気圧センサ１１は、荷７８の表面における気圧を計測する。以下、物体気圧センサ１１が計測する気圧の計測値、物体気圧センサ１１の高度を、それぞれ「物体計測値」、「物体高度」と呼ぶことがある。
参照気圧センサ１２は、計測対象物の高度の基準となる基準位置の例として地面に設置されている。この配置により、参照気圧センサ１２は、地面上の気圧を計測する。以下、参照気圧センサ１２が計測する気圧の計測値、参照気圧センサ１２の高度を、それぞれ「参照計測値」、「参照高度」と呼ぶことがある。
【００１９】
物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２は、例えば、それぞれ真空状態を圧力の基準（０〔Ｐａ〕）とする絶対圧力計である。また、物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２は、それぞれ計測時刻の同期に関する時刻情報を取得する時刻情報取得部（図示せず）を備える。時刻情報取得部は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からＧＰＳ時刻を示す時刻情報を逐次に受信する。ＧＰＳ時刻は、ＧＰＳ衛星で採用している基準時刻である。基準時刻は、物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２が、それぞれ備えるタイマが計時する時刻の校正に用いられる。物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２は、所定計測周期（例えば、０．１〜０．３秒）で物体計測値、参照計測値をそれぞれ計測する。物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２は、計測した物体計測値、参照計測値に、それぞれその時点の時刻を示す時刻情報を付加して演算装置２０に送信する。
【００２０】
演算装置２０は、物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２からそれぞれ時刻情報を付加した物体計測値、参照計測値を受信する。演算装置２０は、受信した物体計測値と参照計測値のそれぞれに付加された時刻情報を参照して、互いに同一時刻に計測された物体計測値と参照計測値を特定する。演算装置２０は、物体計測値と、その物体計測値と同時に計測された参照計測値に基づいて、物体高度と参照高度との高度差ΔＨを算出する。高度差ΔＨは、参照高度を基準とした物体気圧センサ１１の高度に相当する。演算装置２０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の演算デバイスを備える専用の装置として構成されてもよいし、かかる演算デバイスを備える多機能携帯電話機（いわゆる、スマートフォンを含む）、タブレット端末装置、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の汎用の電子機器として構成されてもよい。
なお、物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２及び演算装置２０とは、各種の情報が送受信可能となるように、無線で接続されてもよいし、有線で接続されてもよい。
【００２１】
図１に示す例では、荷７８を運搬する起重機７０の旋回体７２に演算装置２０が配置されている。旋回体７２は、脚７１の先端部に旋回可能に支持され、脚７１の基端部は地面に支持されている。旋回体７２には、ユーザである作業者が入室可能とする操縦室が設けられ、起重機７０の動作を操縦するための操縦部材が備えられる。起重機７０の動作には、巻上装置７３による荷７８の昇降、旋回体７２の水平方向の旋回、鉛直方向の昇降、ジブ７４の伸縮が含まれる。荷７８は、吊りワイヤ７７により巻上ロープ７５の一端に取り付けられた吊り具７６に吊り下げられている。旋回体７２に設置された巻上装置７３の回転体は、所定の回転方向（順方向）に回転することでジブ７４に沿って張られた巻上ロープ７５の他端を巻き取り、荷７８を上昇させることができる。また、巻上装置７３の回転体は、順方向とは逆方向に回転することで巻上ロープ７５の他端を巻き出し、荷７８を下降させることができる。荷７８の昇降は、作業者の操作により指示される。本実施形態に係る計測システム１は、作業により変化しうる物体高度と参照高度との高度差ΔＨを計測、通知して操縦室に乗務する作業者の業務の効率化に役立てることができる。
【００２２】
（機能構成）
次に、本実施形態に係る計測システム１の機能構成例について説明する。
図２は、本実施形態に係る計測システム１の機能構成例を示すブロック図である。
時刻情報提供部１０は、その時点における時刻を示す時刻情報を物体気圧センサ１１と参照気圧センサ１２に提供する。時刻情報提供部１０は、例えば、ＧＰＳ衛星に搭載され、所定の基準時刻周期（例えば、１秒）の基準時刻としてＧＰＳ時刻を示す時刻情報を生成し、生成した時刻情報を搬送する電波を送出する。
【００２３】
物体気圧センサ１１は、現時刻を逐次に計時するタイマ（図示せず）を備える。タイマは、自部が計時する時刻を時刻情報提供部１０から取得した時刻情報が示す基準時刻に調整する時刻調整部（図示せず）を備える。
物体気圧センサ１１は、所定の計測間隔で気圧を計測し、計測した気圧の計測値である物体計測値にタイマが計時したその時点の時刻（現時刻）を示す時刻情報を付加して演算装置２０に送信する。
参照気圧センサ１２は、物体気圧センサ１１と同様に、現時刻を逐次に計時するタイマ（図示せず）を備える。タイマは、自部が計時する時刻を時刻情報提供部１０から取得した時刻情報が示す基準時刻に調整する時刻調整部（図示せず）を備える。
参照気圧センサ１２は、所定の計測間隔で気圧を計測し、計測した気圧の計測値である参照計測値にタイマが計時したその時点の時刻を示す時刻情報を付加して演算装置２０に送信する。
【００２４】
演算装置２０は、通信部２１と、操作部２２と、通知部２３と、記憶部２４と、制御部２５と、を含んで構成される。
通信部２１は、ネットワークＮＷを介して他の機器、例えば、物体気圧センサ１１と参照気圧センサ１２と通信可能に接続し、制御部２５の制御に基づいて各種のデータを無線又は有線で送受信する。通信部２１は、例えば、通信インタフェース、入出力インタフェースである。
操作部２２は、ユーザの操作を受け付け、受け付けた操作に応じて生成した操作信号を制御部２５に出力する。操作部２２は、例えば、専用のボタン、レバーなどの専用の入力部材でもよいし、マウス、タッチセンサ等のポインティングデバイス、キーボード、などの汎用の入力部材であってもよい。
【００２５】
通知部２３は、制御部２５から入力される各種の通知情報、例えば、高度差を通知する。通知部２３は、例えば、ディスプレイパネル、スピーカ等の出力部材を含んで構成される。なお、操作部２２を構成するタッチパッドと、通知部２３を構成するディスプレイは、互いに一体化したタッチパネルとして構成されてもよい。
【００２６】
記憶部２４は、制御部２５で実行される処理に用いられる各種情報、その処理により取得された各種情報、その処理を実行するためのプログラムを記憶する。記憶部２４は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、またはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶媒体を含んで構成される。
【００２７】
制御部２５は、演算装置２０の各種の機能を制御する。制御部２５は、演算デバイスを備え、記憶部２４に予め記憶されたプログラムに記述された各種の命令で指示された処理を実行して、その機能の一部又は全部を実現してもよい。制御部２５は、高度差算出部２５１と、通知制御部２５２と、を含んで構成される。
【００２８】
高度差算出部２５１は、通信部２１を介して物体気圧センサ１１と参照気圧センサ１２から、それぞれ物体計測値、参照計測値を受信する。高度差算出部２５１は、物体計測値、参照計測値のそれぞれに付加された時刻情報を参照して、相互に同一の時刻を示す時刻情報が付加された物体計測値と参照計測値を対応付ける。そして、高度差算出部２５１は、物体計測値Ｐｓｔと、その物体計測値に対応付けられた参照計測値Ｐｒから、式（１）に例示される高度と気圧との関係を示す関数を用いて物体高度Ｈｓｔから参照高度Ｈｒの高度差Ｈｓｔ−Ｈｒを算出する。算出される高度差Ｈｓｔ−Ｈｒは、図１に示される高度差ΔＨに相当する。
【００２９】
【数１】
2019066347.tif 000003
【００３０】
式（１）において、Ｔ０は、地上気温を示す。地上温度Ｔ０は、例えば、２８８．１５［Ｋ］である。Ｌは、気温減率を示す。気温減率Ｌは、例えば、−０．００６５［Ｋ／ｍ］である。ｇ０は、重力加速度を示す。重力加速度ｇ０は、例えば、９．８０６６５［ｍ／ｓ２］である。Ｍは、大気のモル質量を示す。モル質量Ｍは、例えば、０．０２８９９６４４［ｋｇ／ｍｏｌ］である。Ｒは、気体定数を示す。気体定数Ｒは、例えば、８．３１４４５９８［Ｊ／Ｋ／ｍｏｌ］である。上記の地上温度Ｔ０、気温減率Ｌは、それぞれＩＣＡＯ標準大気の諸定数の一部として規定されている。参照高度Ｈｒは、高度差算出部２５１に予め設定されてもよい。また、高度差算出部２５１は、操作部２２からの操作信号で指示された高度を、参照高度Ｈｒとして設定可能としてもよい。
高度差算出部２５１は、算出した高度差を通知制御部２５２に出力する。
【００３１】
通知制御部２５２は、高度差算出部２５１から入力される高度差の情報を通知部２３に出力する。通知制御部２５２は、例えば、入力される高度差を示す数値を高度差情報として通知部２３に出力し、通知部２３を構成するディスプレイパネルにその数値を表示させる。通知制御部２５２は、高度差を示すグラフィック画面を高度差情報として通知部２３に出力し、ディスプレイパネルにその画面を表示させてもよい。
通知制御部２５２は、操作部２２から操作信号で指示される目標高度差を設定可能とし、入力される高度差と目標高度差の差分の絶対値が所定範囲内に達したか否かを判定してもよい。通知制御部２５２は、所定範囲内に達したとき、目標高度通知情報を通知部２３に出力し、通知部２３を構成するスピーカに所定の合図音を鳴動させてもよいし、目標高度への接近を示す案内音声を再生させてもよい。
【００３２】
（計算式の導出）
次に、高度差の計算式である式（１）の導出過程を説明する。
大気が平衡状態にあると仮定し、鉛直方向の高さｄＨの微小気柱の表面における気圧と底面における気圧との差圧ｄＰは、式（２）に示すように微小気柱内の大気の質量により生じる重力により鉛直方向にかかる圧力に相当する。
【００３３】
【数２】
2019066347.tif 000004
【００３４】
式（２）は、差圧ｄＰが、大気の密度ρ、重力加速度ｇ０及び高さｄＨの積となることを示す。式（２）の右辺において、負値を示す符号（‐）は、差圧ｄＰの方向が鉛直方向にかかることを示す。
気体の状態方程式は、一般に式（３）で与えられる。
【００３５】
【数３】
2019066347.tif 000005
【００３６】
式（３）は、密度ρ、気体定数Ｒ及び気温Ｔの積が、モル質量Ｍと気圧Ｐの積に等しいことを示す。
式（２）を式（３）に代入すると、式（４）が得られる。
【００３７】
【数４】
2019066347.tif 000006
【００３８】
ここで、気温Ｔが高度Ｈに対して線形に変化する、即ち、Ｔ０＋ＬＨと仮定する。この仮定のもとでは、式（４）は式（５）に示すように変形される。
【００３９】
【数５】
2019066347.tif 000007
【００４０】
式（５）は、式（６）に示すように、左辺を気圧Ｐの関数とし、右辺を気温Ｔの関数となるように変形される。
【００４１】
【数６】
2019066347.tif 000008
【００４２】
そして、大気が上昇に伴い断熱膨張することを仮定する。この仮定のもとで、式（６）の左辺を気圧Ｐについて参照計測値Ｐｒから物体計測値Ｐｓｔまで積分し、右辺を参照計測値Ｐｒが与えられるときの参照高度Ｈｒから物体計測値Ｐｓｔが与えられるときの物体高度Ｈｓｔまで積分すると、式（７）が得られる。
【００４３】
【数７】
2019066347.tif 000009
【００４４】
式（７）を整理すると、式（１）が得られる。
【００４５】
（高度差計測処理）
次に、本実施形態に係る高度差計測処理について説明する。
図３は、本実施形態に係る高度差計測処理の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１２）物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２は、それぞれ時刻情報を取得し、取得した時刻情報を基準として互いに同一の時刻を計時する。
（ステップＳ１４）物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２は、それぞれ所定の計測周期で互いに同一の時刻における気圧を計測し、物体計測値、参照計測値として演算装置２０の制御部２５に送信する。
（ステップＳ１６）演算装置２０の高度差算出部２５１は、物体気圧センサ１１から受信した物体計測値と、参照気圧センサ１２から受信した参照計測値であって物体計測値と同時に計測された参照計測値から、式（１）に示す関係を用いて高度差を算出する。その後、高度差算出部２５１は、算出した高度差を示す高度差情報を通知部２３に出力し、通知部２３に通知させる。
【００４６】
以上に説明したように、本実施形態に係る計測システム１は、所定の高度に設置された参照気圧センサ１２と、移動可能な物体に取り付けられた物体気圧センサ１１と、高度差算出部２５１と、を備える。高度差算出部２５１は、参照気圧センサ１２と物体気圧センサ１１によって同時に計測された気圧の計測値に基づいて、物体気圧センサ１１の高度と参照気圧センサ１２の高度との高度差を算出する。
【００４７】
この構成によれば、参照気圧センサ１２と物体気圧センサ１１によって計測された気圧の計測値を用いて物体気圧センサ１１の高度と参照気圧センサ１２の高度との高度差が算出される。そのため、海面気圧情報を用いずに物体気圧センサ１１が取り付けられた物体の高度が得られる。
また、気象変動等の変動要因により気圧が変動しても、参照気圧センサ１２と物体気圧センサ１１によって同時に計測された気圧の計測値を用いて高度差が算出される。そのため、算出される高度差に対する気圧変動の影響が緩和又は解消されるので、高度差が高い精度で求められる。
【００４８】
計測システム１は、高度差算出部２５１が算出した高度差をユーザに通知する通知部２３を備える。ここで、計測システム１を高層ビルの解体現場に適用し、解体現場において起重機７０（図１）が高層ビルの最上階から解体された部材を荷７８として地上に降ろす工程を仮定する。この工程では、従来、起重機７０の操縦者とは別の作業者が、地上階において解体された部材の高度を観察し、部材の高度を携帯電話機等の無線端末装置を用いて操縦席に在席する操縦者の無線端末装置に音声で伝達することがある。操縦者は、作業者から伝達される情報に基づいて部材の高度を調整し、地上への着地を判断して部材の移動を停止している。操縦者が部材の高度の調整や移動の停止を判断する際、作業者から伝達される情報に頼るので、作業効率が低下していた。
【００４９】
この点、本実施形態では、物体気圧センサ１１を荷７８に取り付け、地上に参照気圧センサ１２が設置される。時刻情報による時刻同期のもとで物体気圧センサ１１と参照気圧センサ１２は、それぞれ物体計測値と参照計測値を計測する。そして、高度差算出部２５１は、計測された物体計測値と参照計測値に基づいて、荷７８の地上からの高さが高度差として算出する。起重機７０の操縦室に設置されたディスプレイパネルを通知部２３として適用することで、算出された高度差が通知される。操縦者は、別の作業者との通話を行わなくても解体した部材の高度を把握することができるので、部材の高度の調整に係る作業効率が格段に向上する。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る計測システム１について説明する。以下の説明は、第１実施形態との差異点を主とし、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、特に断らない限りその説明を援用する。
図４は、本実施形態に係る計測システム１の適用例を示す図である。
本実施形態に係る計測システム１は、物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２及び演算装置２０に、補助参照気圧センサ１３をさらに含んで構成される。補助参照気圧センサ１３は、参照気圧センサ１２の高度とは異なる高度に設置される。以下の説明では、補助参照気圧センサ１３が計測する気圧の計測値、高度を、それぞれ「補助参照計測値」、「補助参照高度」と呼ぶことがある。
【００５１】
図４に示す例では、物体気圧センサ１１が設置される荷７８の起重機７０による可動範囲に近接した所定範囲内に、参照気圧センサ１２と補助参照気圧センサ１３が互いに異なる高度に設置される。この例では、起重機７０の近傍に細長い形状を有する支持部材８０が長手方向を鉛直方向と平行に向けて設置される。参照気圧センサ１２と補助参照気圧センサ１３は、それぞれ支持部材の基端部、先端部に設置されている。
支持部材８０は、金属、石材、コンクリート等の剛性が高く、参照気圧センサ１２と補助参照気圧センサ１３の位置を固定することができる部材であればよい。支持部材８０として、作業現場に一時的に設置される足場、常時設置されるビルディング、橋梁、ポールなどが利用可能である。
【００５２】
（機能構成例）
次に、本実施形態に係る計測システム１の機能構成例について説明する。
図５は、本実施形態に係る計測システム１の機能構成例を示すブロック図である。
補助参照気圧センサ１３は、参照気圧センサ１２と同様に、現時刻を逐次に計時するタイマ（図示せず）を備える。タイマは、自部が計時する時刻を時刻情報提供部１０から取得した時刻情報が示す基準時刻とする調整部を備える。
補助参照気圧センサ１３は、所定の計測間隔で気圧を計測し、計測した気圧の計測値を参照計測値とし、タイマが計時したその時点の時刻を示す時刻情報を付加して演算装置２０に送信する。
【００５３】
演算装置２０の制御部２５は、高度差算出部２５１と通知制御部２５２の他、さらにパラメータ算出部２５３を備える。
パラメータ算出部２５３は、通信部２１を介して参照気圧センサ１２と補助参照気圧センサ１３から、それぞれ参照計測値、補助参照計測値を受信する。パラメータ算出部２５３は、参照計測値、補助参照計測値のそれぞれに付加された時刻情報を参照して、相互に同一の時刻を示す時刻情報が付加された参照計測値と補助参照計測値を対応付ける。パラメータ算出部２５３は、補助参照計測値Ｐ１と、その補助参照計測値に対応付けられた参照計測値Ｐｒから、気圧と高度との関係を示す関数のパラメータを算出する。より具体的には、パラメータ算出部２５３は、その関係を示す一次関数のパラメータＡ１を、予め設定された補助参照高度Ｈ１、参照高度Ｈｒ、補助参照計測値Ｐ１及び参照計測値Ｐｒから式（８）に示す関係を用いて算出する。
【００５４】
【数８】
2019066347.tif 000010
【００５５】
式（８）は、パラメータＡ１が、補助参照計測値Ｐ１と参照計測値Ｐｒとの差圧Ｐ１‐Ｐｒに対する補助参照高度Ｈ１から参照高度Ｈｒの高度差の比（傾き）に相当することを示す。但し、式（８）の右辺の分母に示される差圧Ｐ１‐Ｐｒは、参照計測値Ｐｒで正規化されている。パラメータＡ１は、高度の次元を有する変数である。パラメータ算出部２５３は、算出したパラメータＡ１を高度差算出部２５１に出力する。なお、補助参照高度Ｈ１と参照高度Ｈｒを、パラメータ算出部２５３に予め設定しておく。
【００５６】
高度差算出部２５１は、パラメータ算出部２５３から入力されたパラメータＡ１と、物体気圧センサ１１と参照気圧センサ１２からそれぞれ受信した物体計測値と参照計測値とを用いて、物体高度と参照高度との高度差を算出する。より具体的には、高度差算出部２５１は、式（９）に例示される高度と気圧との関係を示す関数を用いて物体高度Ｈｓｔと参照高度Ｈｒとの高度差Ｈｓｔ−Ｈｒを算出する。
【００５７】
【数９】
2019066347.tif 000011
【００５８】
式（９）は、高度差Ｈｓｔ−Ｈｒが、参照計測値Ｐｒで正規化（除算）された物体計測値Ｐｓｔから参照計測値Ｐｒの差圧Ｐｓｔ‐Ｐｒに比例する一次関数であることを示す。この一次関数の比例係数が、パラメータＡ１となる。高度差算出部２５１は、算出した高度差を通知制御部２５２に出力する。
【００５９】
（計算式の導出）
次に、パラメータＡ１の計算式である式（８）の導出過程を説明する。
式（１０）に示すように、補助参照高度Ｈ１から参照高度Ｈｒの高度差が、補助参照計測値Ｐ１から参照計測値Ｐｒの差圧に比例すると仮定する。式（１０）の右辺に示す差圧Ｐ１−Ｐｒは、参照計測値Ｐｒを基準値とする補助参照計測値Ｐ１を示し、参照計測値Ｐｒで正規化されている。
【００６０】
【数１０】
2019066347.tif 000012
【００６１】
式（１０）を整理すると式（８）が得られる。
なお、式（１０）において、補助参照高度Ｈ１を物体高度Ｈｓｔに置き換え、補助参照計測値Ｐ１を物体計測値Ｐｓｔに置き換えれば、式（９）が得られる。
【００６２】
（高度差計測処理）
次に、本実施形態に係る高度差計測処理について説明する。
図６は、本実施形態に係る高度差計測処理の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ２２）物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２、補助参照気圧センサ１３は、それぞれ時刻情報を取得し、取得した時刻情報を基準として互いに同一の時刻を計時する。
（ステップＳ２４）物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２、補助参照気圧センサ１３は、それぞれ所定の計測周期で互いに同一の時刻における気圧を計測し、物体計測値、参照計測値、補助参照計測値として演算装置２０の制御部２５に送信する。
（ステップＳ２６）演算装置２０のパラメータ算出部２５３は、参照気圧センサ１２と補助参照気圧センサ１３から、それぞれ受信した参照計測値、補助参照計測値から式（８）に示す関係を用いてパラメータＡ１を算出する。
（ステップＳ２８）高度差算出部２５１は、物体気圧センサ１１と参照気圧センサ１２からそれぞれ受信した物体計測値と参照計測値とパラメータ算出部２５３が算出したパラメータＡ１から、式（９）に示す関係を用いて物体高度Ｈｓｔと参照高度Ｈｒとの高度差Ｈｓｔ−Ｈｒを算出する。その後、高度差算出部２５１は、算出した高度差を示す高度差情報を通知部２３に出力し、通知部２３に通知させる。
【００６３】
なお、パラメータ算出部２５３がパラメータＡ１を算出する時間間隔は、高度差算出部２５１が高度差Ｈｓｔ−Ｈｒを算出する時間間隔と等しくてもよいし、より長くてもよい。パラメータＡ１を算出する時間間隔は、気象変動等による高度と気圧との対応関係の変化に追従するのに十分な時間間隔（例えば、１分〜１０分）であればよい。
【００６４】
なお、第１実施形態では、高度差を算出する際、式（１）に示す気圧と高度との関係を示す関数が用いられるが、関数のパラメータとして、所定の地上温度Ｔ０、気温減率Ｌ、重力加速度ｇ０及びモル質量Ｍが用いられる。このことは、地上温度Ｔ０、気温減率Ｌ及びモル質量Ｍは、現実の気象条件、特に温度と湿度により変化しうる。そのため、気象条件の変化が測定された高度差に誤差を生じる原因となりうる。
【００６５】
これに対して、本実施形態に係る計測システム１は、参照気圧センサ１２が設置された高度とは異なる高度に補助参照気圧センサ１３を備える。また、計測システム１は、参照気圧センサ１２と補助参照気圧センサ１３とによって同時に計測された気圧の計測値に基づいて、高度と気圧との関係を示す関数のパラメータを算出するパラメータ算出部２５３を備える。高度差算出部２５１は、パラメータ算出部２５３が算出したパラメータが適用された前記関数を用いて、物体気圧センサ１１の高度と参照気圧センサ１２が設置された高度との高度差を算出する。
この構成により、高度と気圧との関係を示す関数のパラメータが、参照気圧センサ１２と補助参照気圧センサ１３とによって同時に計測された気圧の計測値に基づいて算出され、算出されたパラメータを用いて物体気圧センサ１１の高度と参照気圧センサ１２が設置された高度との高度差が算出される。そのため、気象条件の変化の影響が緩和又は解消されるので、高度差の精度が向上する。
【００６６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る計測システム１について説明する。以下の説明は、上記の実施形態との差異点を主とし、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、特に断らない限りその説明を援用する。
図７は、本実施形態に係る計測システム１の適用例を示す図である。
本実施形態に係る計測システム１は、物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２及び演算装置２０に、補助参照気圧センサ１３をｎ（ｎは、２以上の整数）個含んで構成される。ｎ個の補助参照気圧センサ１３−１〜１３−ｎは、支持部材８０において相互に異なる高度に設置される。また、ｎ個の補助参照気圧センサ１３−１〜１３−ｎの高度は、それぞれ参照気圧センサ１２の高度とも異なる。符号１３−１〜１３−ｎは、個々の補助参照気圧センサの高度の昇順に付されている。
【００６７】
（機能構成例）
次に、本実施形態に係る計測システム１の機能構成例について説明する。
図８は、本実施形態に係る計測システム１の機能構成例を示すブロック図である。
補助参照気圧センサ１３−１〜１３−ｎは、それぞれ上記のタイマ（図示せず）を備える。
補助参照気圧センサ１３−１〜１３−ｎは、それぞれ所定の計測間隔で気圧を計測し、計測した気圧の計測値を参照計測値とし、タイマが計時したその時点の時刻を示す時刻情報を付加して演算装置２０に送信する。
【００６８】
演算装置２０の制御部２５は、高度差算出部２５１と、通知制御部２５２と、パラメータ算出部２５３とを備える。
パラメータ算出部２５３は、通信部２１を介して参照気圧センサ１２から参照計測値を受信し、補助参照気圧センサ１３−１〜１３−ｎからそれぞれ補助参照計測値を受信する。パラメータ算出部２５３は、参照計測値とｎ個の補助参照計測値のそれぞれに付加された時刻情報を参照して、相互に同一の時刻を示す時刻情報が付加された参照計測値とｎ個の補助参照計測値を対応付ける。パラメータ算出部２５３は、相互に対応付けられた補助参照計測値Ｐ１〜Ｐｎと、参照計測値Ｐｒから、気圧と高度との関係を示すｎ次関数のパラメータＡ１〜Ａｎを算出する。より具体的には、パラメータ算出部２５３は、予め設定された補助参照高度Ｈ１〜Ｈｎ及び参照高度Ｈｒと、補助参照計測値Ｐ１〜Ｐｎ及び参照計測値Ｐｒとから、式（１１）に示す関係を満たすｎ次関数のパラメータＡ１〜Ａｎを算出する。
【００６９】
【数１１】
2019066347.tif 000013
【００７０】
式（１１）において、ｉは、１からｎまでの整数を示す。つまり、パラメータＡ１〜Ａｎは、１からｎまでのそれぞれをｉに代入して得られるｎ本の式（１１）を連立して算出される。式（１１）の左辺は、補助参照気圧センサ１３−ｉの補助参照高度Ｈｉから参照高度Ｈｒの高度差を示す。式（１１）の右辺におけるΔＰｉｒは、補助参照気圧センサ１３−ｉで計測された補助参照計測値Ｐｉから参照計測値Ｐｒの差分である差圧Ｐｉ−Ｐｒ、を示す。即ち、式（１１）は、高度が参照計測値Ｐｒを基準値とする気圧Ｐを参照計測値Ｐｒで正規化して得られる正規化気圧（Ｐ−Ｐｒ）／Ｐｒのｎ次関数となるとの仮定に基づく。このｎ次関数は、高度Ｈを参照高度Ｈｒにおける参照計測値Ｐｒを基準値として気圧Ｐでテイラー展開して与えられる気圧の関数に相当する。ｉ次のパラメータＡｉは、正規化気圧（Ｐ−Ｐｒ）／Ｐｒのｉ乗値に乗じられるパラメータであり、高度Ｈの次元を有する。
パラメータ算出部２５３は、算出したパラメータＡ１〜Ａｎを高度差算出部２５１に出力する。なお、補助参照高度Ｈ１〜Ｈｎと参照高度Ｈｒをパラメータ算出部２５３に予め設定しておく。
【００７１】
高度差算出部２５１は、パラメータ算出部２５３から入力されたパラメータＡ１〜Ａｎと、物体気圧センサ１１と参照気圧センサ１２からそれぞれ受信した物体計測値と参照計測値とを用いて、物体高度と参照高度との高度差を算出する。より具体的には、高度差算出部２５１は、式（１２）に例示される高度と気圧との関係を示すｎ次関数を用いて物体高度Ｈｓｔと参照高度Ｈｒとの高度差Ｈｓｔ−Ｈｒを算出する。
【００７２】
【数１２】
2019066347.tif 000014
【００７３】
式（１２）は、高度差Ｈｓｔ−Ｈｒが、参照計測値Ｐｒで正規化された物体計測値Ｐｓｔから参照計測値Ｐｒの差圧のｎ次関数を示す。式（１２）は、参照計測値Ｐｒで正規化された差圧のｉ乗値にｉ次のパラメータＡｉを乗じて得られる乗算値の１次からｎ次までの総和を高度差Ｈｓｔ−Ｈｒとして算出することを示す。
高度差算出部２５１は、算出した高度差を通知制御部２５２に出力する。
【００７４】
（変形例）
なお、パラメータ算出部２５３は、式（１３）に示す関係を用いてパラメータＡ１〜Ａｎを算出してもよい。
【００７５】
【数１３】
2019066347.tif 000015
【００７６】
式（１３）において、ｍは、１からｎまでの整数を示す。式（１３）によるパラメータＡ１〜Ａｎの算出は、独立に実行することが可能であり、上記の例のようにｎ本の等式を連立させる必要はない。但し、変数Ｃ１は、式（１４）で与えられる。
【００７７】
【数１４】
2019066347.tif 000016
【００７８】
（計算式の導出）
次に、パラメータＡｍの計算式である式（１３）の導出過程を説明する。
補助参照高度Ｈｉは、式（１５）に示すように、式（１）の物体計測値Ｐｓｔに補助参照計測値Ｐｉを代入して算出される。
【００７９】
【数１５】
2019066347.tif 000017
【００８０】
式（１５）のＰｉにＰｒ＋ΔＰｉｒを代入し、‐ＲＬ／ｇ０ＭにＣ１を代入すると、式（１５）は式（１６）に示すように変形される。
【００８１】
【数１６】
2019066347.tif 000018
【００８２】
他方、（１＋ΔＰｉｒ／Ｐｒ）Ｃ１は、式（１７）に示すように（ΔＰｉｒ／Ｐｒ）によるべき級数に展開される。
【００８３】
【数１７】
2019066347.tif 000019
【００８４】
式（１６）の（１＋ΔＰｉｒ／Ｐｒ）Ｃ１に式（１７）を代入すると、式（１６）は式（１８）に示すように変形される。
【００８５】
【数１８】
2019066347.tif 000020
【００８６】
式（１１）と式（１８）を比較すると、（ΔＰｉｒ／Ｐｒ）ｍに乗算されるｍ次のパラメータＡｍが式（１３）で与えられることが導かれる。
【００８７】
（高度差計測処理）
次に、本実施形態に係る高度差計測処理について説明する。
図９は、本実施形態に係る高度差計測処理の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ３２）物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２、ｎ個の補助参照気圧センサ１３−１〜１３−ｎは、それぞれ時刻情報を取得し、取得した時刻情報を基準として互いに同一の時刻を計時する。
（ステップＳ３４）物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２、ｎ個の補助参照気圧センサ１３−１〜１３−ｎは、それぞれ所定の計測周期で互いに同一の時刻における気圧を計測し、物体計測値、参照計測値、ｎ個の補助参照計測値として演算装置２０の制御部２５に送信する。
（ステップＳ３６）演算装置２０のパラメータ算出部２５３は、参照気圧センサ１２と補助参照気圧センサ１３−１〜１３−ｎから、それぞれ受信した参照計測値、補助参照計測値から式（１１）に示すｎ個の関係を連立してパラメータＡ１〜Ａｎを算出する。
（ステップＳ３８）高度差算出部２５１は、物体気圧センサ１１と参照気圧センサ１２からそれぞれ受信した物体計測値Ｐｓｔ、参照計測値Ｐｒ、及びパラメータ算出部２５３が算出したパラメータＡ１〜Ａｎから、式（１２）に示す関係を用いて物体高度Ｈｓｔと参照高度Ｈｒとの高度差Ｈｓｔ−Ｈｒを算出する。その後、高度差算出部２５１は、算出した高度差を示す高度差情報を通知部２３に出力し、通知部２３に通知させる。
【００８８】
以上に説明したように、本実施形態に係る計測システム１は、互いに異なる高度にｎ個の補助参照気圧センサ１３−１〜１３−ｎ（ｎは、２以上の整数）を備える。これらの高度は、いずれも参照気圧センサ１２が設置された高度とは異なる。パラメータ算出部２５３は、参照気圧センサ１２と補助参照気圧センサ１３−１〜１３−ｎが同時に計測した気圧Ｐｒ、Ｐ１〜Ｐｎに基づいて、高度と気圧との関係として、参照計測値Ｐｒを基準値とする気圧のｎ次関数のパラメータＡ１〜Ａｎを算出する。高度差算出部２５１は、参照計測値Ｐｒを基準値とする物体気圧センサ１１が計測した物体計測値Ｐｓｔについて、パラメータＡ１〜Ａｎを適用したｎ次関数を用いて、物体気圧センサ１１の高度と参照気圧センサ１２が設置された高度との高度差を算出する。
この構成により、温度、湿度などの気象条件の変化の影響が緩和又は解消されるうえ、算出される高度には、参照計測値Ｐｒを基準値とする気圧の高次の成分が含まれる。そのため、第２実施形態よりも算出される高度差の精度が向上する。
【００８９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る計測システム１について説明する。以下の説明は、第１実施形態との差異点を主とし、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、特に断らない限りその説明を援用する。以下に説明する本実施形態は、第１実施形態を応用して構成される場合を例にするが、第２実施形態又は第３実施形態を応用して構成されてもよい。
【００９０】
図１０は、本実施形態に係る計測システム１の機能構成例を示すブロック図である。
演算装置２０の制御部２５は、高度差算出部２５１と通知制御部２５２に、基準位置設定部２５４をさらに備える。
基準位置設定部２５４は、操作部２２から入力される操作信号として、基準位置設定信号が入力されるとき、その時点における計測対象物である荷７８の位置を所定の基準位置として定める。このとき、基準位置設定部２５４は、物体気圧センサ１１から受信した物体計測値と参照気圧センサ１２から受信した参照計測値との差を基準位置差圧として算出し、算出した基準位置差圧を示す基準位置差圧情報を記憶部２４に記憶する。記憶部２４は、差圧情報記憶部として機能する。操作部２２は、例えば、所定の基準位置設定ボタンを備え、基準位置設定ボタンへの押下が検出されたときに基準位置設定信号を基準位置設定部２５４に出力するようにしてもよい。
【００９１】
よって、ユーザの操作に応じて高度の基準とする基準位置が設定される。例えば、図１１（ａ）に示すように、荷７８が地上に設置されているとき、その荷７８の位置が基準位置として設定される。物体気圧センサ１１は、必ずしも荷７８に接触もしくは近接している必要はなく、荷７８の位置に関わらず、荷７８との高度差が一定に保たれる位置に設置されればよい。図１１（ａ）、（ｂ）に示す例では、物体気圧センサ１１は、荷７８を吊るための吊り具７６に設置されている。図１１（ｂ）に示すように、荷７８が巻上装置７３に吊り上げられ地上から離れていても、物体気圧センサ１１と荷７８との高度差は、荷７８が地上に設置されているときの高度差から変化しない。
【００９２】
図１０に戻り、高度差算出部２５１は、物体気圧センサ１１から受信した物体計測値と、物体計測値と同時に計測され参照気圧センサ１２から受信した参照計測値の他、記憶部２４に記憶された差圧情報を用いて物体高度と参照高度との高度差を算出する。より具体的には、高度差算出部２５１は、物体計測値から基準位置差圧情報が示す基準位置差圧を差し引いて補正後の物体計測値を算出し、補正後の物体計測値と参照計測値を式（１）に代入して高度差を算出する。算出される高度は、基準位置を基準とする物体の高度に相当する。
【００９３】
（高度差計測処理）
次に、本実施形態に係る高度差計測処理について説明する。
図１２は、本実施形態に係る高度差計測処理の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ４２）基準位置設定部２５４は、操作部２２から基準位置設定信号が入力されるとき、その時点における計測対象物となる物体の位置を所定の基準位置として設定する。
（ステップＳ４４）基準位置設定部２５４は、その時点における物体計測値と参照計測値との差である基準位置差圧を示す基準位置差圧情報を記憶部２４に記憶する。
（ステップＳ４６）物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２は、ステップＳ１２と同様に、それぞれ時刻情報を取得し、取得した時刻情報を基準として互いに同一の時刻を計時する。
（ステップＳ４８）物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２は、ステップＳ１４と同様に、それぞれ所定の計測周期で互いに同一の時刻における気圧を計測し、物体計測値、参照計測値として演算装置２０の制御部２５に送信する。
（ステップＳ５０）演算装置２０の高度差算出部２５１は、物体気圧センサ１１から物体計測値を受信し、記憶部２４から基準位置差圧情報を読み出す。高度差算出部２５１は、受信した物体計測値から読み出した基準位置差圧情報が示す基準位置差圧を差し引いて補正後の物体計測値を算出する。高度差算出部２５１は、補正後の物体計測値と、参照気圧センサ１２から受信し、物体計測値と同時に計測された参照計測値から、式（１）に示す関係を用いて高度差を算出する。その後、高度差算出部２５１は、算出した高度差を示す高度差情報を通知部２３に出力し、通知部２３に通知させる。
【００９４】
なお、上記の説明では、第１実施形態に係る計測システム１に基準位置設定部２５４を備え、基準位置設定部２５４により記憶部２４に記憶された基準位置差圧情報をさらに用いて物体高度と参照高度との高度差を算出する場合を例にしたが、これには限られない。例えば、第２実施形態もしくは第３実施形態に係る計測システム１に基準位置設定部２５４を備え、基準位置設定部２５４により記憶部２４に記憶された基準位置差圧情報をさらに用いて物体高度と参照高度との高度差を算出するようにしてもよい。その場合、演算装置２０の高度差算出部２５１は、ステップＳ２８（図６）、Ｓ３８（図９）において物体計測値に代えて、上記のように物体気圧センサ１１から受信した物体計測値から基準位置差圧を差し引いて得られる補正後の物体計測値を用いて高度差を算出すればよい。
【００９５】
以上に説明したように、本実施形態に係る計測システム１において、記憶部２４は、移動可能な物体が予め設定された基準位置に配置されているとき、物体気圧センサ１１が計測した気圧と参照気圧センサ１２が計測した気圧の計測値の差である基準位置差圧を記憶する。高度差算出部２５１は、基準位置差圧をさらに用いて第１〜第３実施形態のいずれかで採用された手法で高度差を算出する。
この構成により、物体が基準位置に配置されているとき、物体気圧センサ１１と参照気圧センサ１２の高度が異なる場合であっても、物体気圧センサ１１と参照気圧センサ１２との高度差が一定に保たれれば、物体の高度と基準位置の高度との高度差が算出される。そのため、物体気圧センサ１１の配置の自由度が高くなり、その着脱に係る作業を省略することが許容される。このことは、物体の移動に係る作業員の作業効率の向上に寄与する。
【００９６】
例えば、計測システム１を高層ビルの解体現場に適用し、解体現場において起重機７０が高層ビルの最上階から解体された部材を地上に降ろす工程を仮定する。この工程は、部材を荷７８として吊り具７６に取り付ける作業と、吊り具７６から取り外す作業とを要する。第１〜第３実施形態に係る計測システム１では、部材を運搬する前に物体気圧センサ１１を取り付けることや、部材を運搬した後に物体気圧センサ１１を部材から取り外す必要がある。しかしながら、本実施形態では、物体気圧センサ１１と運搬中の部材との高度差が一定に保たれれば足りるため、物体気圧センサ１１は、例えば、図１１に示すように吊り具７６に装着したままでもよい。そのため、物体気圧センサ１１と部材との着脱に係る作業を要しない。また、巻上ロープ７５や吊りワイヤ７７の長さが変わった場合においても、その都度、ユーザの操作に応じて基準位置差圧情報を取得して、取得後の基準位置差圧情報に基づいて、物体の高度と基準位置の高度との高度差が算出される。
【００９７】
（変形例）
以上、図面を参照してこの発明の実施形態について説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
図１３に示すように、計測システム１は、さらに高度制御部２５５を備えてもよい。高度制御部２５５は、高度差算出部２５１が算出した高度差が所定の目標高度差に近づくように物体気圧センサ１１が設置される物体の高度を制御する。
【００９８】
高度制御部２５５には、出力値として高度差算出部２５１から入力される高度が出力値として入力され、目標値として目標高度差が設定される。目標高度差は、例えば、操作部２２から入力される操作信号で指示される。高度制御部２５５は、既存の制御手法を用いて出力値から目標値の差の大きさが減少するように操作量として巻上装置７３（図１）の回転子の回転量を算出する。高度制御部２５５は、制御方法として、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御などの手法を用いることができる。高度制御部２５５は、算出した回転量を与える電力量を巻上装置７３に供給する。巻上装置７３の回転子は、高度制御部２５５から供給される電力量に応じて回転し、巻上ロープ７５を巻き取る、もしくは巻き出して、吊り具７６を介して吊り下げられた荷７８の高度を調整する駆動部として機能する。
【００９９】
上記の実施形態では、物体気圧センサ１１を設置する移動可能な物体として、主に起重機７０によって昇降する荷７８、吊り具７６を例にしたが、これには限られない。物体気圧センサ１１は、例えば、ドローン等の飛行体、エレベータ、エスカレータ等の昇降機、ロープウェイ、ケーブルカー等の移動により高度変化を伴う車両、またはそれらに搭載される他の物体であってもよい。また、物体気圧センサ１１は、非生物に限られず、例えば、生物（高齢者、幼児、患者などの人物、ペット、家畜などの人物以外の動物を含む）に直接、又はそれらの生物を搭載する物体に設置されてもよい。そして、計測した高度は、それらの高度に基づいて生物の活動状態を分析するシステムに応用されてもよい。例えば、入院患者の高度の時間変化により寝ている状態、倒れた状態、などの状態が検出されてもよい。より具体的には、当該システムは、高度の観測時点（例えば、１〜３秒）間の変化量が所定の変化量以内である状態が所定期間（例えば、１〜３分）以上継続する場合、入院患者が寝ていると判定し、観測時点間での高度の低下量が所定の低下量（例えば、０．４〜０．７ｍ）を超え、その直後、高度の変化量が所定の変化量以内である状態が所定期間以上継続する場合、入院患者が倒れていると判定する。
【０１００】
物体気圧センサ１１が撮影装置、測定装置などの情報収集装置（図示せず）に設置又は情報収集装置と位置関係を一定に保ちながら設置されている場合には、演算装置２０の高度差算出部２５１は、情報収集装置の高度と参照高度との高度差を算出することができる。その場合、演算装置２０は、算出した高度差の情報を、情報収集装置から取得した収集情報に付加してもよい。例えば、演算装置２０の制御部２５は、画像センサから受信した画像情報に、その時点において高度差算出部２５１が算出した高度差の情報を付加する。また、制御部２５は、温度センサから受信した温度情報に、その時点において高度差算出部２５１が算出した高度差の情報を付加する。制御部２５は、高度差の情報を付加した収集情報を記憶部２４に蓄積してもよいし、所定の提供先に送信してもよい。また、制御部２５は、高度差の情報に加え、高度差とともに物体気圧センサ１１から受信した時刻情報を収集情報に付加してもよい。これにより、収集情報の収集時点の高度に基づく解析の効率を向上することができる。
【０１０１】
上述の物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２、補助参照気圧センサ１３（１３−１〜１３−ｎ）は、振動式トランスデューサを備える気圧センサであってもよい。振動式トランスデューサは、例えば、シリコン単結晶の基板に設けられた振動梁と、振動梁の周辺に隙間が維持されるように振動梁を囲み基盤と共に真空室を構成するシリコン材よりなるシェルと、振動梁を励振する励振器と、振動梁の振動を検出する検出器とを備え、振動梁の共振周波数を測定して振動梁に印加された歪を測定する。振動梁は、真空室内に設けられ、基板に対して引張の応力が付与され基板面に平行方向より垂直方向の断面暑さが長い断面形状を有する。また、当該振動式トランスデューサは、第１〜第３の電極板とド凸凹部を備える。第１の電極板は、基板面に平行に設けられ振動梁に一端が接続され、振動梁を励振する励振電極として作用する。第２、第３の電極板は、振動梁を挟んで基板面に平行に対向して設けられ振動梁と第１の電極板と共に基板面に平行な一平面状をなす、振動梁に直流バイアス電圧を印加するバイアス電圧電極として用いられ、振動梁の振動を検出する振動検出電極として用いられる。凹凸部は、振動梁と第２、第３の電極板と対向する側壁部面に設けられ相互の付着を防止する。検出される共振周波数は、その周囲の気圧に依存する。この構成により、応答が速く、高い精度（例えば、２．１Ｐａ）で気圧が測定される。当該振動式トランスデューサの構成については、例えば、特開２０１２−５８１２７号公報により詳しく記載されている。
【０１０２】
また、演算装置２０は、操作部２２と通知部２３の一方又は両方と各種の情報を入出力可能に接続されていれば、その一方又は両方が省略されてもよい。
物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２及び補助参照気圧センサ１３（１３−１〜１３−ｎ）に提供される時刻情報は、ＧＰＳ衛星から電波で搬送される時刻情報に限られず、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバからネットワークを介して提供される時刻情報であってもよい。ＮＴＰサーバは、標準時刻を示す時刻情報を送出するサーバ装置である。これにより、ＧＰＳ衛星からの電波が届かない屋内でも物体高度と参照高度との高度差を高い精度で取得することができる。
また、時刻情報に代えて、測定タイミングを示す同期信号が物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２及び補助参照気圧センサ１３（１３−１〜１３−ｎ）に提供されてもよい。物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２及び補助参照気圧センサ１３（１３−１〜１３−ｎ）は、それぞれ同期信号で指示された測定タイミングにおける気圧の計測値を演算装置２０に送信する。その場合、演算装置２０の高度差算出部２５１、パラメータ算出部２５３は、それぞれ時刻情報を参照せずに、各センサから受信した計測値をそのまま同時に測定された計測値として扱うことができる。また、演算装置２０は、同期信号を生成し、生成した同期信号を物体気圧センサ１１、参照気圧センサ１２及び補助参照気圧センサ１３（１３−１〜１３−ｎ）に送信する同期信号提供部（図示せず）を備えてもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１…計測システム、１１…物体気圧センサ、１２…参照気圧センサ、１３…補助参照気圧センサ、２０…演算装置、２１…通信部、２２…操作部、２３…通知部、２４…記憶部、２５…制御部、２５１…高度差算出部、２５２…通知制御部、２５３…パラメータ算出部、２５４…基準位置設定部、２５５…高度制御部
【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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【図１２】
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【図１３】
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