(57)【要約】【課題】一の装置と他の装置の双方向通信により両装置間における伝搬時間の平均値を算出して、他の装置における遅延時間を考慮することなく、両装置間の距離を算出する。【解決手段】他の装置に対して第１信号を送信する送信部と、他の装置から、他の装置が備える時計部で計測された第１信号の受信時刻、第２信号、及び他の装置が備える時計部で計測された第２信号の送信時刻を受信する受信部と、他の装置が備える時計部とは非同期に動作し、第１信号の送信時刻と第２信号の受信時刻を計測する自装置の時計部と、自装置の時計部で計測した第１信号の送信時刻、受信部で受信した第１信号の受信時刻、受信部で受信した第２信号の送信時刻、及び自装置の時計部で計測した第２信号の受信時刻に基づいて他の装置との間における伝搬時間の平均値を算出し、算出した伝搬時間の平均値と伝搬速度に基づいて他の装置との間の距離を算出する演算部とを備えた装置。
2018150474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の装置に対して第１信号を送信する送信部と、  前記他の装置から、前記他の装置が備える時計部で計測された前記第１信号の受信時刻、第２信号、及び前記他の装置が備える時計部で計測された前記第２信号の送信時刻を受信する受信部と、  前記他の装置が備える時計部とは非同期に動作し、前記第１信号の送信時刻と前記第２信号の受信時刻を計測する自装置の時計部と、  前記自装置の時計部で計測した第１信号の送信時刻、前記受信部で受信した第１信号の受信時刻、前記受信部で受信した第２信号の送信時刻、及び前記自装置の時計部で計測した第２信号の受信時刻に基づいて前記他の装置との間における伝搬時間の平均値を算出し、前記算出した伝搬時間の平均値と伝搬速度に基づいて前記他の装置との間の距離を算出する演算部とを備えた装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置と前記他の装置とを備えたシステム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は測距に関する。
【背景技術】
【０００２】  送信元と受信先の間でのパケット送信及びその応答手続を利用して測距を行うシステムが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５８００９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、上記のシステムでは、受信先における遅延時間（パケットを受信してから返送するまでの時間）を考慮しなければならず、送信元と受信先の間の距離を正確に算出することができない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記の課題は、例えば、次の手段により解決することができる。【０００６】  他の装置に対して第１信号を送信する送信部と、前記他の装置から、前記他の装置が備える時計部で計測された前記第１信号の受信時刻、第２信号、及び前記他の装置が備える時計部で計測された前記第２信号の送信時刻を受信する受信部と、前記他の装置が備える時計部とは非同期に動作し、前記第１信号の送信時刻と前記第２信号の受信時刻を計測する自装置の時計部と、前記自装置の時計部で計測した第１信号の送信時刻、前記受信部で受信した第１信号の受信時刻、前記受信部で受信した第２信号の送信時刻、及び前記自装置の時計部で計測した第２信号の受信時刻に基づいて前記他の装置との間における伝搬時間の平均値を算出し、前記算出した伝搬時間の平均値と伝搬速度に基づいて前記他の装置との間の距離を算出する演算部とを備えた装置。【０００７】  上記装置と上記他の装置とを備えたシステム。
【発明の効果】
【０００８】  一の装置と他の装置の双方向通信により両装置間における伝搬時間の平均値を算出して、他の装置における遅延時間を考慮することなく、両装置間の距離を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係るシステム１の構成を示す模式図である。
【図２】実施形態１に係るシステム１の動作例を説明するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】［実施形態１に係るシステム１］  図１は実施形態１に係るシステム１の構成を示す模式図である。図１に示すように、実施形態１に係るシステム１は装置Ａ、Ｂを有している。装置Ａ、Ｂは、いずれも、送信部１２、２２と、受信部１４、２４と、時計部１６、２６と、演算部１８、２８と、を備えている。以下、各部について詳細に説明する。
【００１１】（装置Ａ、Ｂ）  装置Ａ、Ｂはそれ自体単体で持ち歩いて利用される装置であってもよいし、例えばスマートフォン、キーホルダー、衣服、ベルト、救命胴衣、自動車、自動車のスマートキー、子供の居場所を知らせるデバイスなどに取り付けて利用される装置であってもよい。装置Ａ、Ｂは自装置内に電源を有してもよいし、自装置内に電源を有さず、取付先や内蔵先のデバイスから電力の供給を受けてもよい。
【００１２】（送信部１２、２２）  送信部１２、２２は他の装置に対して信号を送信する部である。送信部１２、２２は例えばアンテナや変調装置などから構成することができる。
【００１３】（受信部１４、２４）  受信部１４、２４は他の装置から信号を受信する部である。受信部１４、２４は例えばアンテナや復調装置などから構成することができる。
【００１４】  本明細書において他の装置とは自装置以外の装置をいう。装置Ｂは装置Ａにとっての他の装置に該当し、装置Ａは装置Ｂにとっての他の装置に該当する。装置Ａの送信部１２は装置Ｂの受信部２４に対して第１信号を送信し、装置Ｂの送信部２２は装置Ａの受信部１４に対して第２信号を送信する。第１信号や第２信号は例えばパケットで構成することができるが、第１信号や第２信号の形式などは特に限定されない。装置Ａと装置Ｂには同じ構造・機能を有する装置を用いることができる。
【００１５】（時計部１６、２６）  時計部１６、２６は各種信号の送信時刻や受信時刻を計測する部である。すなわち、装置Ａの時計部１６は第１信号の送信時刻と第２信号の受信時刻とを計測する。また、装置Ｂの時計部２６は第１信号の受信時刻と第２信号の送信時刻とを計測する。ここで、送信時刻とは例えば信号の送信を開始した時刻をいい、信号がパケットで構成される場合にはパケットの先頭に配置されているビットを送信した時刻などをいう。受信時刻とは例えば信号の受信を開始した時刻をいい、信号がパケットで構成される場合にはパケットの先頭に配置されているビットを受信した時刻などをいう。
【００１６】  時計部１６、２６による各種時刻の計測は、基準時刻と基準時刻からの経過時間とを用いて行うことができる。例えば、装置Ａの基準時刻をＴＡとし、基準時刻ＴＡから第１信号が送信されるまでの経過時間をＴＡ１とすると、装置Ａの時計部１６は、第１信号の送信時刻＝ＴＡ＋ＴＡ１の関係式に基づき、第１信号の送信時刻を計測することができる。
【００１７】  装置Ａと装置Ｂの時計部１６、２６は非同期に動作している。また、装置Ａ、Ｂの時計部１６、２６はそれぞれ独立して基準時刻を定めている。装置Ａ、Ｂの基準時刻が同一の時刻になるとは限らない。後述のとおり、本実施形態によれば、基準時刻の値を用いることなく伝搬時間の平均値を算出することができるため、装置Ａ、Ｂの基準時刻が同一の時刻であるか否かに関わらず、装置Ａ、Ｂの間における伝搬時間の平均値を求めることができる。
【００１８】  各装置の時計部が基準時刻をどのタイミングに定めるのかは限定されない。例えば、各装置は、電源が投入されたタイミングや所定のボタンが押されたタイミングなどを基準時刻として定め、これらのタイミングから経過時間の計測を開始することができる。本実施形態によれば、基準時刻の値を用いることなく伝搬時間の平均値を算出することができるため、各装置の時計部が基準時刻をどのタイミングに定めるのかに関わらず、装置Ａ、Ｂの間における伝搬時間の平均値を求めることができる。
【００１９】  各装置の時計部が基準時刻にどのような値を用いるのかは特に限定されない。例えば、各装置の時計部は基準時刻を０時０分０秒に設定することができるが、３時３分３秒や１２時０分０秒などの値に設定することも可能である。後述のとおり、本実施形態によれば、基準時刻の値を用いることなく伝搬時間の平均値を算出することができるため、各装置の時計部が基準時刻にどのような値を用いるのかに関わらず、装置Ａ、Ｂの間における伝搬時間の平均値を求めることができる。
【００２０】  各装置の時計部が基準時刻や経過時間をどのような精度で記憶や計測などするのかは特に限定されない。例えば、各装置の時計部は、ｓ、ｍｓ、μｓ、ｎｓ、ｐｓなどの単位で基準時刻や経過時間を記憶や計測などすることができる。ただし、基準時刻や経過時間を記憶や計測などする精度や単位は、各装置の時計部において同一であることが好ましい。精度や単位を揃えれば、装置Ａ、Ｂの間における伝搬時間の平均値を精度良く求めることができる。
【００２１】  時計部１６、２６は、基準時刻を設定することができ、且つ、基準時刻からの経過時間を計測し、計測した経過時間を用いて各種信号の送信時刻や受信時刻を求めることができる装置であればよい。時計部１６、２６には、必要とされる測定の精度に応じて、セラミックオシレータや水晶発振器や温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）などを時計部１６、２６として適宜用いることができる。
【００２２】  装置Ｂの時計部１６で計測された第１信号の受信時刻と第２信号の送信時刻は、装置Ｂの送信部１２から装置Ａの受信部２４に対して送信される。
【００２３】（演算部１８、２８）  演算部１８、２８は自装置と他の装置との間の距離を算出する部である。演算部１８、２８には例えばＣＰＵを用いることができる。
【００２４】  装置Ａの演算部１８は、装置Ａの時計部１６で計測した第１信号の送信時刻、装置Ａの受信部１４で受信した第１信号の受信時刻、装置Ａの受信部１４で受信した第２信号の送信時刻、及び装置Ａの時計部１６で計測した第２信号の受信時刻に基づいて装置Ｂとの間における伝搬時間の平均値を算出する。伝搬時間とは、例えば、一の装置が一の信号の送信を開始してから他の装置が当該一の信号の受信を開始するまでの時間である。
【００２５】  装置Ａ、Ｂの演算部１８は、算出した伝搬時間の平均値と伝搬速度（例：光速、音速）に基づいて互いの間の距離を算出する。伝搬速度は信号が伝搬する速度である。伝搬速度には、例えば、信号が電磁波であれば光速を用い、信号が音波であれば音速を用いることができる。
【００２６】  図２は実施形態１に係るシステム１の動作例を説明するシーケンス図である。以下、図２を参照しつつ、実施形態１に係るシステム１の動作例について説明する。
【００２７】（ステップＳ１）  まず、装置Ａが装置Ｂに対し第１信号を送信し、装置Ｂが装置Ａから第１信号を受信する。装置Ａは自装置の時計部１６で第１信号の送信時刻（ＴＡ＋ＴＡ１）を計測する。装置Ｂは自装置の時計部２６で第１信号の受信時刻（ＴＢ＋ＴＢ１）を計測する。ここで、ＴＡは装置Ａの基準時刻であり、ＴＢは装置Ｂの基準時刻である。ＴＡ１は基準時刻ＴＡから第１信号が送信されるまでの経過時間であり、ＴＢ１は基準時刻ＴＢから第１信号が受信されるまでの経過時間である。
【００２８】（ステップＳ２）  次いで、装置Ｂが装置Ａに対し第２信号を送信し、装置Ａが装置Ｂから第２信号を受信する。装置Ｂは自装置の時計部２６で第２信号の送信時刻（ＴＢ＋ＴＢ２）を計測する。装置Ａは自装置の時計部１６で第２信号の受信時刻（ＴＡ＋ＴＡ２）を計測する。ここで、ＴＡ２は基準時刻ＴＡから第２信号が受信されるまでの経過時間であり、ＴＢ２は基準時刻ＴＢから第２信号が送信されるまでの経過時間である。
【００２９】（ステップＳ３）  次いで、装置Ｂが、装置Ｂの時計部２６で計測した第１信号の受信時刻（ＴＢ＋ＴＢ１）と第２信号の送信時刻（ＴＢ＋ＴＢ２）とを装置Ａに対して送信する。
【００３０】（ステップＳ４）  次いで、装置Ａが、装置Ａと装置Ｂの間における伝搬時間の平均値Ｔｄ０を算出する。伝搬時間の平均値Ｔｄ０は例えば次の数１に従って算出することができる。数１に示すように、本実施形態によれば、基準時刻の値を用いることなく伝搬時間の平均値を算出することができる。したがって、装置Ａ、Ｂは、任意のタイミングを基準時刻に設定して、それぞれのタイミング（基準時刻）からそれぞれに経過時間を計測することができる。【数１】
2018150474.tif 000003
【００３１】（ステップＳ５）  次いで、装置Ａが、装置Ａと装置Ｂの間における距離Ｄを算出する。この距離Ｄの算出は例えば次の数２に従って算出することができる。【数２】
2018150474.tif 000004
ここで、Ｖは伝搬速度である。
【００３２】  以上説明した本実施形態によれば、一の装置Ａと他の装置Ｂの双方向通信により両装置間における伝搬時間Ｔｄ０を算出するため、装置Ａは、他の装置Ｂにおける遅延時間を考慮することなく、両装置間の距離Ｄを算出することができる。また、本実施形態によれば、基準時刻の値を用いることなく伝搬時間の平均値を算出することができる。したがって、装置Ａ、Ｂは、任意のタイミングを基準時刻に設定して、それぞれのタイミング（基準時刻）からそれぞれに経過時間を計測することができる。本実施形態によれば、このように装置Ａ、Ｂが非同期に動作する場合であっても、両装置間における伝搬時間Ｔｄ０を算出して、両装置間の距離Ｄを求めることができる。
【００３３】  装置Ａは、装置Ａの時計部１６で計測された第１信号の送信時刻（ＴＡ＋ＴＡ１）と第２信号の受信時刻（ＴＡ＋ＴＡ２）を装置Ｂに対して送信することができる。このようにすれば、装置Ｂにおいても、上記した数１、数２に従い、両装置間の距離Ｄを算出することができる。
【００３４】  本実施形態では、システム１が装置Ａと装置Ｂの２台を備えるものとしたが、システム１は、装置Ａと同様の構成・機能を備える装置を３台以上備えることができる。システム１が、例えば、装置Ａと装置Ｂと装置Ｃの３台の装置を備える場合には、装置Ａと装置Ｂの間の距離、装置Ａと装置Ｃの間の距離、装置Ｂと装置Ｃの間の距離を測定することができる。
【００３５】  システム１が装置Ａと同様の構成・機能を備える装置を複数台備える場合には、世の中にある様々な物体にこれら装置を取り付けたりこれら装置の機能を内蔵させたりすることなどにより、様々な２物体間の距離を測定することができる。すなわち、本実施形態によれば、装置Ａや装置Ｂなどの各装置は、任意のタイミングを基準時刻に設定して、それぞれのタイミング（基準時刻）からそれぞれに経過時間を計測することができる。また、本実施形態によれば、装置Ａや装置Ｂなどの各装置が非同期に動作する場合であっても、２つの装置間における伝搬時間を算出して、両装置間の距離を求めることができる。したがって、本実施形態によれば、様々な人が、それぞれが所有や管理などする様々な物体に、装置Ａや装置Ｂなどの装置を取り付けたりこれら装置の機能を内蔵させたりすることなどにより、基準時刻の同期処理などを各装置の間で事前に行なわなくても、様々な２物体間の距離を測定することができる。
【００３６】  以上説明したシステム１によれば、様々な２物体間の距離を測定することができるため、例えば、迷子の子供、行方不明者、あるいは遭難者などと捜索者の間の距離を測定して、これらの者を容易に発見することができる。また、財布やメガネなどとこれらの持ち主との間の距離を測定して、紛失物を容易に発見することができる。また、車と人の間の距離を測定して、運転中に物陰から人が飛び出してくるのを事前に察知することができる。また、車と車の間の距離を測定して、車間距離や渋滞情報などを知ることができる。また、車と道路の路肩や中央分離帯の間の距離を測定して、たとえ雪で路肩や中央分離帯が埋もれていても、路肩から中央分離帯の位置を把握することができる。また、自動運転される車と車の外にいる運転手（スマートキー）の間の距離を測定して、自動運転される車が運転手に衝突しないようにすることができる。
【００３７】  以上、実施形態について説明したが、これらの説明によって特許請求の範囲に記載された構成は何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３８】１            システム１２、２２    送信部１４、２４    受信部１６、２６    時計部１８、２８    演算部 
【図１】
2018150474.tif 000005
【図２】
2018150474.tif 000006
【国際調査報告】
2018150474.tif 000007
2018150474.tif 000008