(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の機器と有線で接続されていない同期装置であって、
第１無線信号を発信する発信部と、
前記第１無線信号を受信した外部の発信器であって、他の機器と有線で接続されていない発信器が前記第１無線信号を受信してから遅滞なく発信した第２無線信号を用いて、前記外部の発信器と前記同期装置との間における前記第１無線信号と前記第２無線信号の往復時間を取得する取得部と、
前記取得部が取得した往復時間を用いて前記発信部の前記第１無線信号の発信タイミングを調整することによって、前記外部の発信器の前記第２無線信号の発信タイミングと前記発信部の前記第１無線信号の発信タイミングとの差を調整する調整部と、を備えることを特徴とする同期装置。
【請求項２】
外部の機器と有線で接続されていない同期装置であって、
第１無線信号を発信する発信部と、
前記第１無線信号を受信した外部の発信器であって、他の機器と有線で接続されていない発信器が前記第１無線信号を受信してから遅滞なく発信した第２無線信号を用いて、前記外部の発信器と前記同期装置との間における一方から他方への前記第１無線信号又は前記第２無線信号の到達時間を取得する取得部と、
前記取得部が取得した到達時間を用いて前記発信部の前記第１無線信号の発信タイミングを調整することによって、前記外部の発信器の前記第２無線信号の発信タイミングと前記発信部の前記第１無線信号の発信タイミングとの差を調整する調整部と、を備えることを特徴とする同期装置。
【請求項３】
前記外部の発信器が発信する前記第２無線信号を受信する受信部を備え、
前記取得部は、前記外部の発信器が前記２無線信号を発信してから前記受信部が当該第２無線信号を受信するまでの時間を前記到達時間として取得することを特徴とする請求項２記載の同期装置。
【請求項４】
前記調整部は、前記発信部の前記第１無線信号の発信タイミングを、前記外部の発信器の前記第２無線信号の発信タイミングに一致させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の同期装置。
【請求項５】
前記外部の発信器は、一定の周期で前記第２無線信号を発信し、
前記発信部は、前記外部の発信器と同一の周期で前記第１無線信号を発信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の同期装置。
【請求項６】
前記第１無線信号及び前記第２無線信号は、音波信号であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の同期装置。
【請求項７】
第１無線信号を発信すると共に、外部の機器と有線で接続されていない第１発信器と、
前記第１無線信号を受信してから遅滞なく第２無線信号を発信すると共に、他の機器と有線で接続されていない第２発信器と、を備え、
前記第１発信器は、前記第２無線信号を用いて、前記第１発信器と前記第２発信器との間における前記第１無線信号と前記第２無線信号の往復時間を取得する取得部と、前記取得部が取得した往復時間を用いて前記第１無線信号の発信タイミングを調整することによって前記第１発信器の前記第１無線信号の発信タイミングと前記第２発信器の前記第２無線信号の発信タイミングとの差を調整する調整部と、を備えることを特徴とする同期システム。
【請求項８】
前記取得部は、前記第１発信器が前記第１無線信号を発信してから前記第１発信器が前記第２無線信号を受信するまでの時間を前記往復時間として取得することを特徴とする請求項７記載の同期システム。
【請求項９】
第１無線信号を発信すると共に、外部の機器と有線で接続されていない第１発信器と、
前記第１無線信号を受信してから遅滞なく第２無線信号を発信すると共に、他の機器と有線で接続されていない第２発信器と、を備え、
前記第１発信器は、前記第２無線信号を用いて、前記第１発信器と前記第２発信器との間における一方から他方への前記第１無線信号又は前記第２無線信号の到達時間を取得する取得部と、前記取得部が取得した到達時間を用いて前記第１無線信号の発信タイミングを調整することによって前記第１発信器の前記第１無線信号の発信タイミングと前記第２発信器の前記第２無線信号の発信タイミングとの差を調整する調整部と、を備えることを特徴とする同期システム。
【請求項１０】
外部の機器と有線で接続されていない第１発信器が発信した第１無線信号を受信してから遅滞なく他の機器と有線で接続されていない第２発信器が発信した第２無線信号を用いて、前記第１発信器と前記第２発信器との間における前記第１無線信号と前記第２無線信号の往復時間を取得し、
取得した往復時間を用いて前記第１発信器の前記第１無線信号の発信タイミングを調整することによって、前記第１発信器の前記第１無線信号の発信タイミングと前記第２発信器の前記第２無線信号の発信タイミングとの差を調整する、ことを特徴とする同期方法。
【請求項１１】
外部の機器と有線で接続されていない第１発信器が発信した第１無線信号を受信してから遅滞なく他の機器と有線で接続されていない第２発信器が発信した第２無線信号を用いて、前記第１発信器と前記第２発信器との間における一方から他方への前記第１無線信号又は前記第２無線信号の到達時間を取得し、
取得した到達時間を用いて前記第１発信器の前記第１無線信号の発信タイミングを調整することによって、前記第１発信器の前記第１無線信号の発信タイミングと前記第２発信器の前記第２無線信号の発信タイミングとの差を調整する、ことを特徴とする同期方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
外部の機器と有線で接続されていない第１発信器が発信した第１無線信号を受信してから遅滞なく他の機器と有線で接続されていない第２発信器が発信した第２無線信号を用いて、前記第１発信器と前記第２発信器との間における前記第１無線信号と前記第２無線信号の往復時間を取得する処理と、
取得した往復時間を用いて前記第１発信器の前記第１無線信号の発信タイミングを調整することによって、前記第１発信器の前記第１無線信号の発信タイミングと前記第２発信器の前記第２無線信号の発信タイミングとの差を調整する処理と、を実行させることを特徴とする同期プログラム。
【請求項１３】
コンピュータに、
外部の機器と有線で接続されていない第１発信器が発信した第１無線信号を受信してから遅滞なく他の機器と有線で接続されていない第２発信器が発信した第２無線信号を用いて、前記第１発信器と前記第２発信器との間における一方から他方への前記第１無線信号又は前記第２無線信号の到達時間を取得する処理と、
取得した到達時間を用いて前記第１発信器の前記第１無線信号の発信タイミングを調整することによって、前記第１発信器の前記第１無線信号の発信タイミングと前記第２発信器の前記第２無線信号の発信タイミングとの差を調整する処理と、を実行させることを特徴とする同期プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、同期装置、同期システム、同期方法および同期プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の発信器に無線信号を発信させ、受信器に当該無線信号を受信させることによって、発信器と受信器との相対的な位置関係を取得する技術が開示されている。この相対的な位置関係を取得することによって、受信器の位置を特定することができる。この技術においては、各発信器の発信タイミングを同期させることが望まれる。そこで、例えば、有線ネットワークを用いて各発信器の発信タイミングを同期させることが考えられる。しかしながら、有線ネットワークを用いて各発信器の発信タイミングを同期させる場合、発信器の設置箇所に制約を受け、設置費用がかさむ。したがって、無線で複数の発信器を同期させることが望まれる。例えば、無線で互いの距離などを測定する技術が開示されている（例えば、特許文献１，２等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５１６１９０号公報
【特許文献２】特開平４−７６４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献に係る技術は、無線で複数の発信器の発信タイミングを同期させる技術を開示していない。
【０００５】
１つの側面では、本件は、無線で複数の発信器の発信タイミングを同期させることができる同期装置、同期システム、同期方法および同期プログラ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】
【０００６】
一つの態様では、同期装置は、外部の機器と有線で接続されていない同期装置であって、第１無線信号を発信する発信部と、前記第１無線信号を受信した外部の発信器であって、他の機器と有線で接続されていない発信器が前記第１無線信号を受信してから遅滞なく発信した第２無線信号を用いて、前記外部の発信器と前記同期装置との間における前記第１無線信号と前記第２無線信号の往復時間を取得する取得部と、前記取得部が取得した往復時間を用いて前記発信部の前記第１無線信号の発信タイミングを調整することによって、前記外部の発信器の前記第２無線信号の発信タイミングと前記発信部の前記第１無線信号の発信タイミングとの差を調整する調整部と、を備える。
【０００７】
一つの態様では、同期装置は、外部の機器と有線で接続されていない同期装置であって、第１無線信号を発信する発信部と、前記第１無線信号を受信した外部の発信器であって、他の機器と有線で接続されていない発信器が前記第１無線信号を受信してから遅滞なく発信した第２無線信号を用いて、前記外部の発信器と前記同期装置との間における一方から他方への前記第１無線信号又は前記第２無線信号の到達時間を取得する取得部と、前記取得部が取得した到達時間を用いて前記発信部の前記第１無線信号の発信タイミングを調整することによって、前記外部の発信器の前記第２無線信号の発信タイミングと前記発信部の前記第１無線信号の発信タイミングとの差を調整する調整部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
無線で複数の発信器の発信タイミングを同期させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】位置特定システムの概略図である。
【図２】同期制御を例示する図である。
【図３】第１発信器および第２発信器の構成を例示するブロック図である。
【図４】第１発信器および第２発信器が行う同期処理のフローを例示する図である。
【図５】位置特定システムの全体構成を例示する図である。
【図６】位置特定システムの動作の一例を例示するフローチャートである。
【図７】発信部、受信部、取得部および調整部のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、以下の実施例に係る同期装置、同期方法、同期システムおよび同期プログラムが適用される位置特定システムの概略について説明する。図１は、位置特定システム２００の概略図である。図１で例示するように、位置特定システム２００は、複数の発信器２０１，２０２，２０３と位置特定対象の受信器２０４とが無線で信号を発信および受信する構成を有する。
【００１１】
複数の発信器２０１〜２０３は、同一周期で音波信号を発信する。受信器２０４が発信器２０１〜２０３の各音波信号を識別できるように、例えば、発信器２０１〜２０３は、互いに異なる周波数の音波信号を発信する。受信器２０４は、発信器２０１〜２０３から音波信号を受信する。受信器２０４は、各音波信号の周波数が異なるため、受信した音波信号がどの発信器からの音波信号であるか識別することができる。
【００１２】
一例として、各音波信号の発信タイミングが同一である場合、発信器２０１〜２０３から受信器２０４までの距離が同じであれば、受信器２０４が各音波信号を受信するタイミングが同じになる。発信器２０１〜２０３から受信器２０４までの距離が異なると、受信器２０４が各音波信号を受信するタイミングにズレが生じる。このズレから、発信器２０１〜２０３に対する受信器２０４の相対的な位置を特定することができる。
【００１３】
この位置特定システム２００においては、発信器２０１〜２０３の発信タイミングを必ずしも一致させる必要はなく、発信器２０１〜２０３の発信タイミング差を規定値に調整（同期）しておけばよい。当該規定値がゼロでなくても、当該規定値を用いて、発信器２０１〜２０３のそれぞれと受信器２０４との距離を算出することができるからである。そこで、複数の発信器で同期を得るための同期制御が望まれる。
【００１４】
図２は、同期制御を例示する図である。図２で例示するように、例えば、発信器２０１と発信器２０２とを有線ネットワークで接続し、Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌによる時刻同期により発信器２０１および発信器２０２の発信タイミングを同期させることが考えられる。また、発信器同士で同期信号によりタイミングを合わせることも考えられるが、信号到達遅延を抑制するためには、有線ネットワークが用いられる。しかしながら、有線ネットワークを用いると、発信器の設置箇所に制約を受け、設置費用がかさむ。そこで、以下の実施例では、無線で複数の発信器を同期させることができる同期装置、同期システム、同期方法および同期プログラムについて説明する。
【実施例１】
【００１５】
実施例１では、２つの発信器間での発信タイミングの同期について説明する。一例として、音波信号を発信する２つの発信器間での発信タイミングの同期について説明する。図３は、第１発信器１０および第２発信器２０の構成を例示するブロック図である。図３の例では、第１発信器１０が同期装置の一例として機能し、第１発信器１０および第２発信器２０が同期システムの一例として機能する。図３で例示するように、第１発信器１０は、スピーカー１１、マイク１２、発信部１３、受信部１４などを備える。第２発信器２０は、スピーカー２１、マイク２２、発信部２３、受信部２４、取得部２５、調整部２６などを備える。
【００１６】
発信部１３は、スピーカー１１を用いて音波信号を発信する。受信部１４は、マイク１２を用いて音波信号を受信する。発信部２３は、スピーカー２１を用いて音波信号を発信する。受信部２４は、マイク２２を用いて音波信号を受信する。取得部２５は、第１発信器１０と第２発信器２０との間で音波信号が到達する時間を取得する。調整部２６は、取得部２５が取得した時間を用いて、発信部１３の発信タイミングと発信部２３の発信タイミングとの差を調整する。
【００１７】
図４は、第１発信器１０および第２発信器２０が行う同期処理のフローを例示する図である。以下、図３および図４を参照しつつ、同期処理について説明する。発信部１３は、スピーカー１１を用いて一定の周期Ｔ１で音波信号Ｓａを発信する。受信部２４は、マイク２２を用いて音波信号Ｓａを受信する。受信部２４は、音波信号Ｓａの周波数を予め記憶しておくことによって、音波信号Ｓａを識別する。調整部２６は、受信部２４が音波信号Ｓａを受信した所定の時刻を時刻ｔ１として記憶する。調整部２６は、受信部２４が次の音波信号Ｓａを受信した時刻を時刻ｔ２として記憶する。調整部２６は、（ｔ２−ｔ１）を演算することで、音波信号Ｓａの発信周期Ｔ１を取得する。
【００１８】
次に、発信部２３は、スピーカー２１を用いて、所定のタイミングで音波信号Ｓｂを発信する。一例として、発信部２３は、時刻ｔ２の次の音波信号Ｓａを受信した時刻ｔ３に音波信号Ｓｂを発信する。音波信号Ｓｂの周波数は、音波信号Ｓａの周波数と異なっている。受信部１４は、音波信号Ｓｂの周波数を予め記憶しておくことによって、音波信号Ｓｂを識別する。受信部１４が音波信号Ｓｂを受信すると、発信部１３は、遅滞無く音波信号Ｓｂと同じ周波数の音波信号Ｓｃを発信する。受信部１４が音波信号Ｓｂを受信してから発信部１３が音波信号Ｓｃを発信するまでの機器動作時間は、短いため、無視することができる。受信部２４は、音波信号Ｓｃの周波数を予め記憶しておくことによって、音波信号Ｓｃを識別する。調整部２６は、音波信号Ｓｃを受信した時刻を時刻ｔ４として記憶する。
【００１９】
（ｔ４−ｔ３）は、一方の発信器から他方の発信器へ音波信号が到達する時間（遅延時間）の２倍である。そこで、取得部２５は、（ｔ４−ｔ３）／２を演算することによって、遅延時間Ｔ２を取得する。遅延時間Ｔ２は、発信部１３が音波信号Ｓｃを発信してから受信部２４が受信するまでの時間に相当する。または、遅延時間Ｔ２は、発信部２３が音波信号Ｓｂを発信してから受信部１４が受信するまでの時間に相当する。
【００２０】
調整部２６は、遅延時間Ｔ２を用いて、発信部１３の発信タイミングと発信部２３の発信タイミングとの差を規定値に調整する。一例として、調整部２６は、発信部１３の発信タイミングと発信部２３の発信タイミングとを一致させる。具体的には、調整部２６は、受信部２４が音波信号Ｓａを受信した時刻から（Ｔ１−Ｔ２）を経過した後に、発信部２３に音波信号Ｓａの発信周期Ｔで音波信号を発信させる。それにより、発信部１３の発信タイミングと発信部２３の発信タイミングとを一致させることができる。
【００２１】
他の発信器が第２発信器２０と同じ動作を行うことで、当該他の発信器の発信タイミングと第１発信器１０および第２発信器２０の発信タイミングとを一致させることができる。このようにすることで、発信タイミングが一致する発信器の台数を増やすことができる。
【００２２】
続いて、発信タイミングが一致する３つの発信器を用いた位置特定処理について説明する。図５は、位置特定システム１００の全体構成を例示する図である。位置特定システム１００は、発信タイミングが一致する３つの発信器３０ａ〜３０ｃ、位置特定対象の受信器４０、およびサーバ５０などを備える。発信器３０ａ〜３０ｃは、上述した第１発信器１０または第２発信器２０であり、発信タイミングが一致している。受信器４０は、受信部４１、算出部４２などを備える。
【００２３】
図６は、位置特定システム１００の動作の一例を例示するフローチャートである。以下、図５および図６を参照しつつ、位置特定システム１００の動作の一例について説明する。なお、図５および図６では、ＸＹ座標系（２次元座標系）において、発信器３０ａ〜３０ｃの位置から受信器４０の位置を特定する例について説明する。
【００２４】
まず、ユーザによって、算出部４２に発信器３０ａ〜３０ｃの発信時刻、発信周期、発信周波数などに係る情報が設定される（ステップＳ１）。次に、算出部４２は、サーバ５０から、発信器３０ａの位置座標（ａ１，ｂ１）、発信器３０ｂの位置座標（ａ２，ｂ２）、および発信器３０ｃの位置座標（ａ３，ｂ３）を取得する（ステップＳ２）。これらの位置座標は、サーバ５０に予め保存されている。
【００２５】
次に、受信部４１は、音波信号を受信するまで待機する（ステップＳ３）。受信部４１が発信器３０ａ〜３０ｃのいずれかから音波信号を受信すると（ステップＳ４）、算出部４２は、当該受信の時刻を記録する（ステップＳ５）。発信器３０ａからの受信時刻を時刻ｔ１と称し、発信器３０ｂからの受信時刻を時刻ｔ２と称し、発信器３０ｃからの受信時刻を時刻ｔ３と称する。受信器４０は、発信器３０ａ〜３０ｃの発信周波数を予め記憶しておくことによって、発信器３０ａ〜３０ｃからの音波信号を識別する。
【００２６】
次に、受信部４１は、発信器３０ａ〜３０ｃの全てから音波信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６で「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ３〜Ｓ５が再度実行される。ステップＳ６で「Ｙｅｓ」と判定された場合、算出部４２は、発信器３０ａ〜３０ｃから受信器４０への音波信号の到達時間を算出する（ステップＳ７）。具体的には、発信器３０ａ〜３０ｃが音波信号を発信した発信時刻をｔ０とすると、発信器３０ａから受信器４０への到達時間Ｔ１は、Ｔ１＝ｔ１−ｔ０と表すことができる。発信器３０ｂから受信器４０への到達時間Ｔ２は、Ｔ２＝ｔ２−ｔ０と表すことができる。発信器３０ｃから受信器４０への到達時間Ｔ３は、Ｔ３＝ｔ３−ｔ０と表すことができる。
【００２７】
次に、算出部４２は、到達時間に音速Ｓを掛け合わせることによって、発信器３０ａ〜３０ｃから受信器４０までの距離ｒ１〜ｒ３を算出する（ステップＳ８）。距離ｒ１は、ｒ１＝Ｔ１×Ｓで表すことができる。距離ｒ２は、ｒ２＝Ｔ２×Ｓで表すことができる。距離ｒ３は、ｒ３＝Ｔ３×Ｓで表すことができる。次に、算出部４２は、距離ｒ１〜ｒ３を変数とする３元連立方程式を用いて、受信器４０の位置（ｘ，ｙ）を算出する（ステップＳ９）。具体的には、以下の３元連立方程式を用いることで、位置（ｘ，ｙ）が算出される。
（ｘ−ａ１）２＋（ｙ−ｂ１）２＝ｒ１２
（ｘ−ａ２）２＋（ｙ−ｂ２）２＝ｒ２２
（ｘ−ａ３）２＋（ｙ−ｂ３）２＝ｒ３２
【００２８】
本実施例によれば、第１発信器１０と第２発信器２０との間で音波信号が到達する時間を取得することによって、第１発信器１０と第２発信器２０との距離に応じた遅延時間を取得することができる。この遅延時間を取得することによって、第１発信器１０の発信タイミングを検出することができる。その結果、第１発信器１０の発信タイミングと第２発信器２０の発信タイミングとを一致させることができる。発信タイミングを一致させた発信器に音波信号を発信させることで、受信器４０の位置を特定することができる。
【００２９】
なお、複数の発信器の発信タイミングを必ずしも一致させなくてもよい。例えば、複数の発信器の発信タイミングの差を規定値に調整しておけば、当該規定値を用いて、複数の発信器の発信タイミングを予め把握しておくことができる。各発信器の発信タイミングを予め把握できていれば、各発信器と受信器との距離を算出することができる。それにより、受信器の位置を特定することができる。
【００３０】
なお、本実施例においては、３つの発信器を用いて受信器の２次元の座標を特定したが、それに限られない。例えば、２つの発信器を用いて受信器の１次元の座標を特定することもでき、４つの発信器を用いて受信器の３次元の座標を特定することもできる。
【００３１】
本実施例においては、無線信号の一例として音波信号を用いたが、それに限られない。例えば、電波信号などを用いることもできる。ただし、音波信号は電波信号などと比較して伝播速度が低いため、各機器の動作時間を無視することができる。例えば、第１発信器１０が第２発信器２０からの無線信号を折り返す際の機器動作時間を無視することができる。すなわち、各発信器の発信タイミングの調整精度が向上する。その結果、受信器の位置特定精度が向上する。なお、各機器の動作時間が大きい場合には、当該動作時間を予め取得しておいて、差し引けばよい。
【００３２】
また、発信器は、特定の箇所に固定されていてもよいが、移動してもよい。いずれの場合においても、発信器が無線信号を発信する際の位置を予め取得しておくことができれば、当該位置を用いて受信器の位置を特定することができる。
【００３３】
（他の例）
図７は、第２発信器２０の発信部２３、受信部２４、取得部２５および調整部２６のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図７で例示するように、発信部２３、受信部２４、取得部２５および調整部２６は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、記憶装置１０３、インタフェース１０４などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１は、中央演算処理装置である。ＣＰＵ１０１は、１以上のコアを含む。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、ＣＰＵ１０１が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置１０３は、不揮発性記憶装置である。記憶装置１０３として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。ＣＰＵ１０１が所定のプログラムを実行することによって、第２発信器２０内に、発信部２３、受信部２４、取得部２５および調整部２６が実現される。または、発信部２３、受信部２４、取得部２５および調整部２６は、専用の回路などのハードウェアであってもよい。
【００３４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  第１発信器
１１  スピーカー
１２  マイク
１３  発信部
１４  受信部
２０  第２発信器
２１  スピーカー
２２  マイク
２３  発信部
２４  受信部
２５  取得部
２６  調整部
３０ａ〜３０ｃ  発信器
４０  受信器
５０  サーバ
１００  位置特定システム
【図１】
0006570283.tif 000002
【図２】
0006570283.tif 000003
【図３】
0006570283.tif 000004
【図４】
0006570283.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006570283.tif 000007
【図７】
0006570283.tif 000008