JP2010230467A - Positioning system, positioning device, positioning method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号源の位置を算出する測位システム、測位装置、測位方法および測位プログラムに関する。 The present invention relates to a positioning system, a positioning device, a positioning method, and a positioning program that calculate the position of a signal source.
信号源の位置を算出するシステムとして、信号源から同時に放射された音波、超音波、もしくは、電波を、複数の受信装置で受信して、その信号伝達時間から信号源の位置を算出するシステムが提案されている。例えば、特許文献1、非特許文献1および非特許文献2には、信号源から放射された信号を時刻同期された複数の受信装置で受信するまでの信号伝達時間から算出した距離に基づいて、信号源の位置を算出する技術が記載されている。 As a system for calculating the position of a signal source, a system that receives sound waves, ultrasonic waves, or radio waves simultaneously emitted from a signal source by a plurality of receiving devices and calculates the position of the signal source from the signal transmission time. Proposed. For example, in Patent Document 1, Non-Patent Document 1, and Non-Patent Document 2, based on distances calculated from signal transmission times until signals received from a signal source are received by a plurality of time-synchronized receiving devices, A technique for calculating the position of the signal source is described.
特許文献1は、信号源と受信装置の間に信号伝達速度の異なる2つの信号伝達経路を設けている。そして、これら2つの信号伝達経路のうち、より速い信号伝達経路を用いてもう一方の経路上の信号発信タイミングを知らせる構成である。これにより、複数の受信装置の時刻を同期させる必要なく、信号源から発信した信号を複数の受信装置で受信するまでの信号伝達時間を計測し、信号源の位置を算出している。 In Patent Document 1, two signal transmission paths having different signal transmission speeds are provided between a signal source and a receiving device. And it is the structure which notifies the signal transmission timing on the other path | route using a faster signal transmission path | route among these two signal transmission paths. Thereby, the signal transmission time until the signals transmitted from the signal sources are received by the plurality of receiving devices is measured and the positions of the signal sources are calculated without having to synchronize the times of the plurality of receiving devices.
特許文献2は、電波信号源から放射された信号を、単一の基準発振器に接続された複数の受信アンテナで受信した際の任意の2つの組合せ毎の信号位相差を計測している。そして、信号位相差計測に含まれるアンテナ経路毎の位相差計測誤差を、既知の位置に設置した基準信号源を用いて補正した上で、信号源の位置を算出している。 Patent Document 2 measures a signal phase difference between any two combinations when a signal radiated from a radio wave signal source is received by a plurality of receiving antennas connected to a single reference oscillator. Then, the position of the signal source is calculated after correcting the phase difference measurement error for each antenna path included in the signal phase difference measurement using a reference signal source installed at a known position.
特許文献3は、信号源を移動させながら実施した複数回の位相差計測結果に基づいて、基準信号源無しでアンテナ経路毎の位相差計測誤差を補正する。
上記技術を用いても、信号源測位システムを低コストかつ広範囲に適用するのが難しいことである。 Even if the above technique is used, it is difficult to apply the signal source positioning system at a low cost and in a wide range.
その理由は、信号源の位置を算出するために必要な信号伝達時間の計測のために、空間上に設置する複数の受信装置の時刻を高精度に同期させる必要がある。そのために、複数の受信装置間を専用のケーブルで接続するなど、特殊な設備が必要になるためである。また、複数の受信装置の時刻を高精度に同期させずに信号源の位置を算出するためには、信号源と受信装置に特別な装置を設ける、空間上に位置が既知の基準信号源を設置する、もしくは、信号源を移動させながら複数回の計測を行う必要があるためである。 The reason is that it is necessary to synchronize the time of a plurality of receiving apparatuses installed in the space with high accuracy in order to measure the signal transmission time necessary for calculating the position of the signal source. This is because special equipment such as connecting a plurality of receiving apparatuses with a dedicated cable is required. In addition, in order to calculate the position of the signal source without synchronizing the times of a plurality of receiving apparatuses with high accuracy, a special apparatus is provided for the signal source and the receiving apparatus, and a reference signal source whose position is known in space is provided. This is because it is necessary to perform multiple measurements while installing or moving the signal source.
そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的は、空間上に設置する複数の受信装置の時刻を高精度に同期させたり、信号源と受信装置に単一の信号伝達経路以外のための特別な装置を設けたり、空間内に位置が既知の基準信号源を設置したりする必要なく、信号源から1回信号を放射して信号源の位置を算出できる信号源測位システムおよびその技術を提供することにある。 Therefore, the present invention has been invented in view of the above problems, and its purpose is to synchronize the times of a plurality of receiving apparatuses installed in space with high accuracy or to provide a single signal source and receiving apparatus. A signal that can be used to calculate the position of a signal source by emitting a signal once from the signal source without the need to provide a special device for other than the signal transmission path or to install a reference signal source whose position is known in space. It is to provide a source positioning system and its technology.
上記課題を解決するための本発明は、測位システムであって、複数のセンサを有し、前記複数のセンサが受信した信号の到着時刻を、自身の時刻源を用いて計測する計測手段と、前記計測した到着時刻を複数の計測手段から収集し、信号伝達速度、各計測手段のセンサの位置を示す位置情報及び前記各センサの到着時刻から、前記信号の信号源の位置を算出する算出手段とを有することを特徴とする。 The present invention for solving the above problems is a positioning system, comprising a plurality of sensors, and measuring means for measuring arrival times of signals received by the plurality of sensors using its own time source, The calculating means for collecting the measured arrival times from a plurality of measuring means and calculating the position of the signal source of the signal from the signal transmission speed, the position information indicating the position of the sensor of each measuring means, and the arrival time of each sensor. It is characterized by having.
上記課題を解決するための本発明は、測位装置であって、複数のセンサを有する計測装置が自身の時刻源を用いて計測した、前記複数のセンサにおける信号の到着時刻を、複数の計測装置から収集し、信号伝達速度、各計測装置のセンサの位置を示す位置情報及び前記各センサの到着時刻から、前記信号の信号源の位置を算出する算出手段を有することを特徴とする。 The present invention for solving the above-mentioned problems is a positioning device, wherein a measuring device having a plurality of sensors measures the arrival times of signals in the plurality of sensors measured by using its own time source. And calculating means for calculating the position of the signal source of the signal from the signal transmission speed, the position information indicating the position of the sensor of each measuring device, and the arrival time of each sensor.
上記課題を解決するための本発明は、測位方法であって、複数のセンサを有する計測装置が自装置の時刻源を用いて、前記複数のセンサが受信した信号の到着時刻を計測する計測ステップと、前記計測した到着時刻を複数の計測装置から収集する収集ステップと、信号伝達速度、各計測装置のセンサの位置を示す位置情報及び前記各センサの到着時刻から、前記信号の信号源の位置を算出する算出ステップとを有することを特徴とする。 The present invention for solving the above-described problem is a positioning method, in which a measuring device having a plurality of sensors uses a time source of its own device to measure arrival times of signals received by the plurality of sensors. A collection step for collecting the measured arrival times from a plurality of measurement devices, a signal transmission speed, position information indicating the position of the sensor of each measurement device, and the arrival time of each sensor, the position of the signal source of the signal And a calculating step for calculating.
上記課題を解決するための本発明は、プログラムであって、情報処理装置のプログラムであって、前記プログラムは、前記情報処理装置に、複数のセンサを有する計測装置が自身の時刻源を用いて計測した、前記複数のセンサにおける信号の到着時刻を、複数の計測装置から収集する収集処理と、信号伝達速度、各計測装置のセンサの位置を示す位置情報及び前記各センサの到着時刻から、前記信号の信号源の位置を算出する算出処理と実行させることを特徴とする。 The present invention for solving the above-described problem is a program, which is a program for an information processing device, and the program uses a time source of a measuring device having a plurality of sensors in the information processing device. The measured signal arrival times at the plurality of sensors are collected from a plurality of measurement devices, the signal transmission speed, the position information indicating the positions of the sensors of the measurement devices, and the arrival times of the sensors, And a calculation process for calculating a position of a signal source of the signal.
本発明によると、信号源測位システムを低コストかつ広範囲に適用できることにある。 According to the present invention, the signal source positioning system can be widely applied at low cost.
その理由は、空間上に設置する複数の受信装置に内蔵された時刻同士を同期させる必要ないため、同期させるための構成部を必要としないためである。 The reason is that it is not necessary to synchronize the times built in a plurality of receiving apparatuses installed in the space, and thus no configuration part for synchronization is required.
本発明の測位システムは、信号源から発信された信号を受信する複数のセンサを有する受信装置が自装置のセンサに信号が到来した時刻を計測し、互いに時刻が同期していない複数の受信装置から信号到来時刻を測位装置が収集し、既知である信号速度とセンサの位置と収集した信号到来時刻から信号源の位置を測位装置が算出する。このような構成を採用し、互いに時刻の同期されていない複数の受信装置から得られる測定量から信号源の位置を算出することができる。 The positioning system of the present invention measures a time when a receiving device having a plurality of sensors that receive a signal transmitted from a signal source has received a signal to the sensor of the device, and a plurality of receiving devices whose time is not synchronized with each other Then, the positioning device collects the signal arrival time, and the positioning device calculates the position of the signal source from the known signal speed, the position of the sensor, and the collected signal arrival time. By adopting such a configuration, it is possible to calculate the position of the signal source from measured amounts obtained from a plurality of receiving apparatuses whose time is not synchronized with each other.
本発明の詳細について説明する。 Details of the present invention will be described.
本発明の第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施の形態の測位システムは、信号源1と複数の受信装置3と、測位装置4とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the positioning system according to the first embodiment of the present invention includes a signal source 1, a plurality of
信号源1は、物理的な空間上に設置されており、あらかじめ決められた特定の信号を音波に重畳して放射する。特定の信号としては、例えば、単一のパルスや、複数の信号源1毎に特有となるようなビット列を用いることができる。尚、本説明では、音波に重畳して放射する場合を用いて説明するが、空間を伝播する波であり、伝達速度が既知であれば、超音波、電波等であってもよい。 The signal source 1 is installed in a physical space and emits a specific signal determined in advance superimposed on a sound wave. As the specific signal, for example, a single pulse or a bit string that is unique to each of the plurality of signal sources 1 can be used. In this description, the case where radiation is superimposed on the sound wave will be described. However, if it is a wave propagating in space and the transmission speed is known, it may be an ultrasonic wave, a radio wave, or the like.
センサ21、22は、受信した音波の振幅をデジタル情報に変換し、受信装置で処理可能な時系列デジタル信号として、信号検出部31へ出力する。なお、本構成でセンサ21、22は受信装置毎に2つずつ用意されているが、必ずしも2つである必要はなく、3つ以上であってもよい。
The
受信装置3は、信号検出部31と、信号到来時刻計測部32と、時刻源33とを有する。尚、複数の受信装置3のそれぞれに内蔵される時刻源33同士は同期されている必要は無い。
The
信号検出部31は、センサ21もしくは22から入力された時系列デジタル信号からあらかじめ決められた特定の信号を検出する。
The
時刻源33は時計であり、この時計は各受信装置3内でそれぞれ有効な時計として利用できる。
The
信号到来時刻計測部32は、信号検出部31で信号が検出された場合に、時刻源33を参照して信号が検出された時刻を計測する。
When the
測位装置4は、信号到来時刻収集部41と、センサ設置位置記憶部42と、信号源位置算出部43とを有する。
The positioning device 4 includes a signal arrival
信号到来時刻収集部41は、複数の受信装置3のうち、信号を受信することのできたN台の受信装置3(受信装置3−1、3−2、・・・、3−N:Nは自然数)で得られた信号到来時刻を収集し、信号源位置算出部43へ出力する。ここで、受信装置3−i(iは自然数であり、受信装置の配列番号を示す)について、内蔵する時刻源33−iを用いてセンサ21−i、22−iで計測された信号到来時刻を、それぞれ、t1−i、t2−iとする。このとき、信号到来時刻収集部41は、N台の受信装置3から、t1−1、t2−1、t1−2、t2−2、・・・、t1−N、t2−Nの、合計2×N個の信号到来時刻を収集する。
The signal arrival
センサ設置位置記憶部42には、あらかじめ測量機器などを用いて計測したセンサ21、22の設置位置を記録しておく。図3にセンサ設置位置記憶部42に記録される内容の一例を示す。図3に示す如く、センサ設置位置記憶部42には、あらかじめ計測した各センサの設置位置を、各センサを識別するための識別子に対応付けて記録する。また、図3には信号源1の位置を3次元座標で算出するためにセンサ設置位置も3次元で表す例を示したが、信号源1の位置を2次元座標で算出する場合にはセンサ設置位置も2次元で、信号源1の位置を1次元座標で算出する場合にはセンサ設置位置も1次元で表せばよい。
In the sensor installation
信号源位置算出部43は、信号到来時刻収集部41から得られた各センサで計測された信号到来時刻と、センサ設置位置記憶部42に記録された各センサの設置位置とから、信号源1の位置(x、y、z)を算出し信号源位置出力装置5に出力する。ここで、信号が信号源1から放射された瞬間の受信装置3−iに内蔵した時刻源33−iが示す時刻をt0−i(i=1、2、・・・、N)、センサ設置位置記憶部42にあらかじめ記録されたセンサ21−iの設置位置を(x1−i、y1−i、z1−i)、センサ22−iの設置位置を(x2−i、y2−i、z2−i)、信号源から放射されセンサに受信される信号の伝達速度をcとし、信号源と各センサ間の距離に着目すると、受信装置3−i毎に以下の2式が成り立つ。尚、本説明では、信号の伝達速度cは、音速である。
The signal source
以下、最小二乗法を用いて、未知数x、y、zおよびti(i=1,2,...,N)を求める方法を説明する。 Hereinafter, using the least squares method, the unknowns x, y, z and t i (i = 1,2, ... , N) describes a method for determining the.
まず、各受信装置iのセンサ1およびセンサ2で信号を受信した仮定時刻ti,1およびti,2は、x,y,z,tiの近似値をそれぞれx0,y0,z0,ti 0と仮定すると、式(1)とから以下のように求められる.
First, the assumed times t i, 1 and t i, 2 at which signals are received by the sensor 1 and the sensor 2 of each receiver i are approximated values of x, y, z, t i , x 0 , y 0 , z, respectively. 0, assuming t i 0, is determined as follows Kara equation (1).
すると、観測方程式は以下の通りとなる。
Then, the observation equation is as follows.
この式をΔx,Δy,Δz,Δtiについて展開し、これらが十分小さいとして2次項以上を省略すると以下が得られる。
If this equation is developed for Δx, Δy, Δz, Δt i , and these are sufficiently small and the second and higher terms are omitted, the following is obtained.
ただし、Si,1およびSi,2は以下で与える。
However, S i, 1 and S i, 2 are given below.
式(4)をN台の受信装置について考えると、以下の全観測方程式が得られる。
Considering equation (4) for N receivers, the following observational equations are obtained.
式(6)の観測方程式から、最小二乗法を用いてxを以下の通り算出する。
From the observation equation of equation (6), x is calculated as follows using the method of least squares.
尚、pは適当な重み行列であり、あらかじめ想定されるモデルに従って各観測量の分散を与えることにより決定する。 Note that p is an appropriate weight matrix, and is determined by giving the variance of each observation amount according to a model assumed in advance.
算出されたxを用いて仮定座標および仮定時刻を更新しながら繰り返し計算することで、x,y,zおよびti(i=1,2,…,N)の推定値を得ることができる。すなわち、信号を受信することのできた受信装置3の台数Nが3以上である場合には、信号源1の位置(x、y、z)、および、信号が信号源1を放射した瞬間に受信装置3−iに内蔵した時刻源33−iが示す時刻t0−i(i=1、2、・・・、N)を算出することができる。
By repeatedly calculating the assumed coordinates and the assumed time using the calculated x, estimated values of x, y, z and t i (i = 1, 2,..., N) can be obtained. That is, when the number N of receiving
なお、本実施の形態では、信号源1が信号を音波に重畳して放射し、センサ21、22および受信装置3が、音波に重畳された信号を受信および検出する場合について説明したが、信号源1が信号を超音波もしくは電波に重畳して放射し、センサ21、22および受信装置3が、超音波もしくは電波に重畳された信号を受信及び検出する構成としてもよい。
In the present embodiment, the signal source 1 radiates the signal superimposed on the sound wave, and the
次に、図2および図4を参照して本実施の形態の動作について詳細に説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
信号源1は、所定のタイミングで信号を放射する(図4のステップA1)。信号源1から放射された信号はセンサ21、22で受信され、受信装置3に内蔵された時刻源33を用いて信号到来時刻計測部32により信号到来時刻が計測される(図4のステップA2)。複数の受信装置3で計測された各センサ21、22での信号到来時刻は測位装置4へ出力される(図4のステップA3)。測位装置4は、複数の受信装置3から信号到来時刻収集部41を用いて信号到来時刻を収集し、センサ設置位置記憶部42に記録されたセンサ設置位置を用いて、信号源1の位置を算出する(図4のステップA4)。測位装置4で算出された信号源1の位置は、信号源位置出力装置5に出力される(図4のステップA5)。
The signal source 1 emits a signal at a predetermined timing (step A1 in FIG. 4). The signal radiated from the signal source 1 is received by the
ここで、信号源1は、信号を放射するタイミングを適切に決定する。例えば、信号を放射する時間間隔を待ち時間1で一定として、待ち時間1を、ステップA1からステップA5までの処理に必要な時間より十分長く設定することにより、信号源1の位置を定期的に算出し続けることが可能である。 Here, the signal source 1 appropriately determines the timing of emitting the signal. For example, by setting the time interval for radiating the signal to be constant at waiting time 1, and setting the waiting time 1 sufficiently longer than the time required for the processing from step A1 to step A5, the position of the signal source 1 is periodically set. It is possible to continue to calculate.
また、測位装置4は、複数の受信装置3より入力される信号到来時刻を適切なグループに分類し、グループ毎に収集された信号到来時刻から信号源1の位置を算出する。例えば、最初に信号到来時刻が入力されてから、待ち時間2の分、入力を待ち受け、この期間に入力された信号到来時刻を1つのグループと見なして、信号源1の位置を算出することができる。このとき、待ち時間2を、想定される信号源1と受信装置3の間の距離のばらつきに従って決めることができる。例えば、想定される信号源1と受信装置3の間の距離のばらつきが0mから300mであり、信号伝達速度が約毎秒300mである場合、信号到来時刻の差は最大で1秒間であることから、待ち時間2を1秒程度に設定できる。
Further, the positioning device 4 classifies the signal arrival times input from the plurality of
次に、第1の実施の形態の効果について説明する。
本実施の形態によると、空間上に設置する複数の受信装置に内蔵された時刻同士を同期させる必要ないため、同期させるための構成部を必要としない。また、信号源とセンサとの間に信号伝達速度の異なる複数の信号伝達経路を用意したり、位置が既知の基準信号源を準備したりする必要がなく、1回の信号放射で信号源の位置を算出することができる。このため、信号源位置算出システムの導入・運用コストを低減し、広範囲へのシステム導入が可能となる。
Next, the effect of the first embodiment will be described.
According to the present embodiment, it is not necessary to synchronize the times built in a plurality of receiving apparatuses installed in the space, so that no component for synchronizing is required. In addition, it is not necessary to prepare a plurality of signal transmission paths having different signal transmission speeds between the signal source and the sensor or to prepare a reference signal source having a known position. The position can be calculated. For this reason, the introduction / operation cost of the signal source position calculation system can be reduced, and the system can be introduced in a wide range.
次に、第2の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Next, a second embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図5および図6を参照すると、第2の実施の形態は、図1および図2に示された第1の実施の形態に比べて、受信装置3の代わりに、受信装置3における信号検出部31および信号到来時刻計測部32と、時刻源34と、時刻源同期部35とを備えた受信装置6を備え、測位装置4の代わりに、測位装置4における信号到来時刻収集部41およびセンサ設置位置記憶部と、信号源位置算出部44と、時刻源相対誤差算出部45とを備えた測位装置7を備える点で異なる。尚、上記実施の形態と同様の構成については、詳細な説明は省略する。
Referring to FIGS. 5 and 6, the second embodiment is different from the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the signal detecting unit in the receiving
時刻源34は、複数存在する各受信装置6内でそれぞれ有効な時計として利用でき、時刻源同期部35によって時刻を同期することができる。
The
時刻源同期部35は、時刻源相対誤差算出部45から入力される時刻源相対誤差に基づいて、時刻源34を同期する。たとえば、時刻源相対誤差として−5。0秒という値が入力された場合、時刻源同期部35は、時刻源34を5。0秒進めることにより、他の受信装置6に内蔵された時刻源34と同期する。
The time source synchronization unit 35 synchronizes the
信号源位置算出部44は、信号到来時刻収集部41から得られた各センサで計測された信号到来時刻と、センサ設置位置記憶部42に記録された各センサの設置位置とから、信号源1の位置を算出し信号源位置出力装置5へ出力すると共に、信号源1の位置と共に算出される、信号が信号源1を放射した瞬間に受信装置6−iに内蔵した時刻源34−iが示す時刻t0−i(i=1、2、・・・、N)を時刻源相対誤差算出部45へ出力する。
The signal source
時刻源相対誤差算出部45は、信号源位置算出部44から得られた、信号が信号源1を放射した瞬間に時刻源34−iが示す時刻t0−i(i=1、2、・・・、N)から、時刻源34−iの時刻源相対誤差tE−iを算出し、受信装置6−iに内蔵された時刻源同期部35−iへ出力する。時刻源相対誤差tE−iは、ある受信装置6−kに内蔵された時刻源34−kを基準として、どれだけ時刻がずれているかを示す値であり、tE−i=(t0−i)―(t0−k)で算出できる。算出された時刻源相対誤差tE−iに基づいて時刻源34−iの時計を補正することにより、複数の受信装置6に内蔵された時刻源34を互いに同期することができる。
The time source relative
なお、本実施の形態では、信号源1が信号を音波に重畳して放射し、センサ21、22および受信装置6が、音波に重畳された信号を受信および検出する場合について説明したが、信号源1が信号を超音波もしくは電波に重畳して放射し、センサ21、22および受信装置6が、超音波もしくは電波に重畳された信号を受信及び検出する構成としてもよい。
In the present embodiment, the signal source 1 emits the signal superimposed on the sound wave, and the
次に、図6および図7を参照して第2の実施の形態の動作について詳細に説明する。 Next, the operation of the second embodiment will be described in detail with reference to FIG. 6 and FIG.
第2の実施の形態における信号源1、信号検出部31、信号到来時刻計測部32、信号到来時刻41、センサ設置位置記憶部42および信号源位置出力装置5の動作は、上記第1の実施の形態における信号源1、信号検出部31、信号到来時刻計測部32、信号到来時刻41、センサ設置位置記憶部42および信号源位置出力装置5の動作と同一のため、説明は省略する。
The operations of the signal source 1, the
測位装置4は、複数の受信装置6より入力される信号到来時刻から信号源1の位置を算出し信号源位置出力装置5に出力する(図7のステップA5)と共に、信号源1の位置と共に算出される、信号が信号源1を放射した瞬間に受信装置6に内蔵した時刻源34が示す時刻から時刻源相対誤差を算出し(図7のステップA6)受信装置6へ出力する(図7のステップA7)。
The positioning device 4 calculates the position of the signal source 1 from the signal arrival times input from the plurality of receiving
受信装置6は、測位装置から入力される時刻源相対誤差に基づいて、時刻源34を同期する。
The receiving
次に、第2の実施の形態の効果について説明する。 Next, the effect of the second embodiment will be described.
本実施の形態では、第1の実施の形態の効果に加えて、複数の受信装置に内蔵された時刻源同士を互いに同期させることができる。 In the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, time sources incorporated in a plurality of receiving apparatuses can be synchronized with each other.
次に、第3の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Next, a third embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図8を参照すると、第3の実施の形態は、上記第1の実施の形態と同様に、音波により信号を発信する信号源1と、空間上に設置され信号源1から発信された信号を受信するセンサ21、22と、センサ21、22に信号が到来した時刻を計測する受信装置3と、複数の受信装置3で得られた信号到来時刻から信号源の位置を算出する測位装置4と、測位結果を出力する信号源位置出力装置5とを備える。
Referring to FIG. 8, in the third embodiment, similarly to the first embodiment, a signal source 1 that transmits a signal by sound waves and a signal that is installed in space and transmitted from the signal source 1 are shown.
測位用プログラム8は、測位装置4に読み込まれ測位装置4の動作を制御する。測位装置4は、測位用プログラム8の制御により、上記第1の実施の形態における測位装置4による処理と同一の処理を実行する。
The
本実施の形態によると、第1の実施の形態と同様に、信号源位置算出システムの導入・運用コストを低減し、広範囲へのシステム導入が可能となる。これは、空間上に設置する複数の受信装置に内蔵された時刻同士を同期させる必要ないため、同期させるための構成部を必要としないからである。また、信号源とセンサとの間に信号伝達速度の異なる複数の信号伝達経路を用意したり、位置が既知の基準信号源を準備したりする必要がなく、1回の信号放射で信号源の位置を算出することができるからである。 According to the present embodiment, as in the first embodiment, the introduction / operation cost of the signal source position calculation system can be reduced, and the system can be introduced in a wide range. This is because it is not necessary to synchronize the times built in a plurality of receiving apparatuses installed in the space, and thus no configuration unit for synchronization is required. In addition, it is not necessary to prepare a plurality of signal transmission paths having different signal transmission speeds between the signal source and the sensor or to prepare a reference signal source having a known position. This is because the position can be calculated.
次に、第4の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Next, a fourth embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図9を参照すると、第4の実施の形態は、上記第2の実施の形態と同様に、音波により信号を発信する信号源1と、空間上に設置され信号源1から発信された信号を受信するセンサ21、22と、センサ21、22に信号が到来した時刻を計測する受信装置6と、複数の受信装置6で得られた信号到来時刻から信号源の位置を算出する測位装置7と、測位結果を出力する信号源位置出力装置5とを備える。
Referring to FIG. 9, in the fourth embodiment, similarly to the second embodiment, a signal source 1 that transmits a signal by sound waves and a signal that is installed in space and transmitted from the signal source 1 are shown.
測位用プログラム9は、測位装置7に読み込まれ測位装置7の動作を制御する。測位装置7は、測位用プログラム9の制御により、上記第2の実施の形態における測位装置7による処理と同一の処理を実行する。 The positioning program 9 is read by the positioning device 7 and controls the operation of the positioning device 7. The positioning device 7 executes the same processing as the processing by the positioning device 7 in the second embodiment under the control of the positioning program 9.
本実施の形態では、第3の実施の形態の効果に加えて、複数の受信装置に内蔵された時刻源同士を互いに同期させることができる。 In the present embodiment, in addition to the effects of the third embodiment, the time sources incorporated in the plurality of receiving devices can be synchronized with each other.
次に、第1の実施例を説明する。かかる実施例は上記第1の実施の形態に対応するものである。 Next, a first embodiment will be described. This example corresponds to the first embodiment.
本実施例は、信号源1として人を、センサ21、22としてコンデンサ型のモノラルマイクロフォンを、受信装置3として小型Linuxボードを、測位装置4としてパーソナルコンピュータを、信号源位置出力装置5としてディスプレイを用いる。小型Linuxボードとパーソナルコンピュータの間は有線LANによりネットワーク接続されている。また、小型Linuxボードは、信号検出部31として機能するサウンドボードと、信号到来時刻計測部32および時刻源33として機能する中央演算装置とを、パーソナルコンピュータは、信号到来時刻収集部41および信号源位置算出部43として機能する中央演算装置と、センサ設置位置記憶部42として機能する記憶装置とを、それぞれ有している。
In this embodiment, a person is used as the signal source 1, a condenser monaural microphone is used as the
本実施例では、空間上に設置した複数のマイクロフォンを利用して、人が発する特定の音(例えば、指をはじく音や声など)の発生位置を、マイクロフォンを接続した複数の小型Linuxボードの時刻を高精度に同期させる必要なく、計測することができる。 In this embodiment, using a plurality of microphones installed in the space, the generation position of a specific sound emitted by a person (for example, a finger repelling sound or a voice) is indicated on a plurality of small Linux boards connected to the microphone. Measurement can be performed without the need to synchronize the time with high accuracy.
次に、第2の実施例を説明する。かかる実施例は上記第2の実施の形態に対応するものである。 Next, a second embodiment will be described. This example corresponds to the second embodiment.
本実施例は、信号源1として人を、センサ21、22としてコンデンサ型のモノラルマイクロフォンを、受信装置6として小型Linuxボードを、測位装置7としてパーソナルコンピュータを、信号源位置出力装置5としてディスプレイを用いる。小型Linuxボードとパーソナルコンピュータの間は有線LANによりネットワーク接続されている。また、小型Linuxボードは、信号検出部31として機能するサウンドボードと、信号到来時刻計測部32、時刻源34および時刻源同期部35として機能する中央演算装置とを、パーソナルコンピュータは、信号到来時刻収集部41、信号源位置算出部43および時刻源相対誤差算出部45として機能する中央演算装置と、センサ設置位置記憶部42として機能する記憶装置とを、それぞれ有している。
In this embodiment, a person is used as the signal source 1, a condenser monaural microphone is used as the
本実施例では、空間上に設置した複数のマイクロフォンを利用して、人が発する特定の音(例えば、指をはじく音や声など)の発生位置を、マイクロフォンを接続した複数の小型Linuxボードの時刻をあらかじめ高精度に同期させる必要なく計測することができ、さらに、定期的な信号源の位置計測によって、複数の小型Linuxボードの時刻を高精度に同期させることができる。 In this embodiment, using a plurality of microphones installed in the space, the generation position of a specific sound emitted by a person (for example, a finger repelling sound or a voice) is indicated on a plurality of small Linux boards connected to the microphone. The time can be measured without the need to synchronize with high accuracy in advance, and the time of a plurality of small Linux boards can be synchronized with high accuracy by periodically measuring the position of the signal source.
本発明によれば、信号源の位置計測を低コストかつ広範囲で実現することが可能なシステムをコンピュータに実現するためのプログラムといった用途に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the present invention can be applied to an application such as a program for realizing in a computer a system capable of realizing signal source position measurement at a low cost and in a wide range.
1 信号源
21 センサ
22 センサ
3 受信装置
31 信号検出部
32 信号到来時刻計測部
33 時刻源
34 時刻源
35 時刻源同期部
4 測位装置
41 信号到来時刻収集部
42 センサ設置位置記憶部
43 信号源位置算出部
44 信号源位置算出部
45 時刻源相対誤差算出部
5 信号源位置出力装置
6 受信装置
7 測位装置
8 測位用プログラム
9 測位用プログラム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
前記計測した到着時刻を複数の計測手段から収集し、信号伝達速度、各計測手段のセンサの位置を示す位置情報及び前記各センサの到着時刻から、前記信号の信号源の位置を算出する算出手段と
を有することを特徴とする測位システム。 Measuring means for measuring the arrival time of signals received by the plurality of sensors by using its own time source;
The calculating means for collecting the measured arrival times from a plurality of measuring means and calculating the position of the signal source of the signal from the signal transmission speed, the position information indicating the position of the sensor of each measuring means, and the arrival time of each sensor. And a positioning system.
を有することを特徴とする測位装置。 The measurement devices having a plurality of sensors collect the signal arrival times at the plurality of sensors measured by using their own time sources from the plurality of measurement devices, and indicate the signal transmission speed and the sensor position of each measurement device. A positioning apparatus comprising: a calculation unit that calculates a position of a signal source of the signal from position information and arrival time of each sensor.
前記計測した到着時刻を複数の計測装置から収集する収集ステップと、
信号伝達速度、各計測装置のセンサの位置を示す位置情報及び前記各センサの到着時刻から、前記信号の信号源の位置を算出する算出ステップと
を有することを特徴とする測位方法。 A measuring step in which a measuring device having a plurality of sensors uses the time source of its own device to measure arrival times of signals received by the plurality of sensors,
A collecting step of collecting the measured arrival times from a plurality of measuring devices;
A positioning method comprising: a calculation step of calculating a position of a signal source of the signal from a signal transmission speed, position information indicating a position of a sensor of each measuring device, and arrival time of each sensor.
複数のセンサを有する計測装置が自身の時刻源を用いて計測した、前記複数のセンサにおける信号の到着時刻を、複数の計測装置から収集する収集処理と、
信号伝達速度、各計測装置のセンサの位置を示す位置情報及び前記各センサの到着時刻から、前記信号の信号源の位置を算出する算出処理と
実行させることを特徴とするプログラム。 An information processing apparatus program, the program is stored in the information processing apparatus,
A collection process for collecting arrival times of signals in the plurality of sensors from the plurality of measurement devices, measured by a measurement device having a plurality of sensors using its own time source,
A program for executing a calculation process for calculating a position of a signal source of the signal from a signal transmission speed, position information indicating a position of a sensor of each measuring device, and arrival time of each sensor.
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