CN105388451A - 推定***以及接收节点 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及推定***以及接收节点,基于波动传播时间推定距离或位置,高精度地推定波动发送源与波动接收节点之间的距离、该波动发送源的位置或该波动接收节点的位置。根据本发明,推定***包括接收波动的第1节点、与该第1节点进行无线通信的第2节点、和推定器。推定器基于波动的传播时间来推定从发送了波动的发送源到第1节点的距离、该发送源的位置或该第1节点的位置。第1节点包括波动接收部和第1无线通信部。波动接收部接收波动。第1无线通信部内置第1计时器,经由与第2节点的无线通信使该第1计时器与内置于该第2节点的第2计时器同步,从该第1计时器取得表示接收到波动的时刻的接收时刻信息,将该接收时刻信息输出给推定器。
Description
技术领域
实施方式涉及基于波动传播时间的距离或位置的推定。
背景技术
以往,为了推定车辆导航***、智能手机等的位置信息而利用了GPS(GlobalPositioningSystem:全球定位***)。然而,在难以接收到来自卫星的电波的环境(例如屋内)下,利用GPS来推定位置信息是很困难的。
发明内容
实施方式的目的在于高精度地推定波动发送源与波动接收节点之间的距离、该波动发送源的位置或该波动接收节点的位置。
根据实施方式,推定***包括节点群和推定器。节点群包括接收第1波动的第1节点和与该第1节点进行无线通信的第2节点。推定器基于第1波动的传播时间来推定从发送了第1波动的第1发送源到第1节点的距离、该第1发送源的位置或该第1节点的位置。第1节点包括第1波动接收部和第1无线通信部。第1波动接收部接收第1波动。第1无线通信部内置第1计时器,经由与第2节点的无线通信使该第1计时器与内置于该第2节点的第2计时器同步,从该第1计时器取得表示接收到第1波动的时刻的第1接收时刻信息,将该第1接收时刻信息输出给推定器。
根据另一实施方式,推定***包括发送节点群、接收节点和推定器。发送节点群包括发送第1波动的第1发送节点、发送第2波动的第2发送节点、发送第3波动的第3发送节点以及发送第4波动的第4发送节点,所述第1发送节点、所述第2发送节点、所述第3发送节点以及所述第4发送节点互相进行无线通信。接收节点接收第1波动、第2波动、第3波动以及第4波动。推定器基于第1波动、第2波动、第3波动以及第4波动的传播时间来推定接收节点的位置。第1发送节点包括第1波动发送部和第1无线通信部。第1波动发送部发送第1波动。第1无线通信部内置第1计时器,经由与第2发送节点、第3发送节点以及第4发送节点的无线通信使该第1计时器与内置于该第2发送节点、该第3发送节点以及该第4发送节点的第2计时器、第3计时器以及第4计时器同步,基于该第1计时器的计时器值来控制从第1波动发送部发送第1波动的定时。第2发送节点包括第2波动发送部和第2无线通信部。第2波动发送部发送第2波动。第2无线通信部内置第2计时器,经由与第1发送节点、第3发送节点以及第4发送节点的无线通信使该第2计时器与第1计时器、第3计时器以及第4计时器同步,基于该第2计时器的计时器值来控制从第2波动发送部发送第2波动的定时。第3发送节点包括第3波动发送部和第3无线通信部。第3波动发送部发送第3波动。第3无线通信部内置第3计时器,经由与第1发送节点、第2发送节点以及第4发送节点的无线通信使该第3计时器与第1计时器、第2计时器以及第4计时器同步,基于该第3计时器的计时器值来控制从第3波动发送部发送第3波动的定时。第4发送节点包括第4波动发送部和第4无线通信部。第4波动发送部发送第4波动。第4无线通信部内置第4计时器,经由与第1发送节点、第2发送节点以及第3发送节点的无线通信使该第4计时器与第1计时器、第2计时器以及第3计时器同步,基于该第4计时器的计时器值来控制从第4波动发送部发送第4波动的定时。接收节点将接收到第1波动、第2波动、第3波动以及第4波动这一情况通知给推定器。推定器基于从接收节点接收到表示接收到第1波动、第2波动、第3波动以及第4波动这一情况的通知的时刻,分别算出参照传播时间与第2波动从第2发送节点到该接收节点的传播时间之间的传播时间差、所述参照传播时间与第3波动从第3发送节点到该接收节点的传播时间之间的传播时间差以及所述参照传播时间与第4波动从第4发送节点到该接收节点的传播时间之间的传播时间差,基于该传播时间差来推定接收节点的位置,所述参照传播时间是第1波动从第1发送节点到接收节点的传播时间。
根据另一实施方式,接收节点包括波动接收部和无线通信部。波动接收部接收声波。无线通信部内置第1计时器,经由与其他节点的无线通信使该第1计时器与内置于该其他节点的第2计时器同步,从该第1计时器取得表示接收到声波的时刻的接收时刻信息。
根据上述构成的推定***以及接收节点,能够高精度地推定波动发送源与波动接收节点之间的距离、该波动发送源的位置或该波动接收节点的位置。
附图说明
图1是例示第1实施方式的位置推定***的框图。
图2是例示图1的波动接收节点的框图。
图3是例示图2的通信控制部的工作的流程图。
图4是表示图1的变形例的框图。
图5是表示图1的变形例的框图。
图6是表示图1的变形例的框图。
图7是例示第2实施方式的位置推定***所包含的波动接收节点的框图。
图8是例示图7的通信控制部的工作的流程图。
图9是例示第3实施方式的位置推定***的框图。
图10是例示图9的波动收发节点的框图。
图11是例示图10的通信控制部的工作的流程图。
图12是例示第4实施方式的位置推定***的框图。
图13是例示图12的波动发送节点的框图。
图14是例示图12的波动接收节点的框图。
图15是例示第5实施方式的位置推定***的框图。
图16是例示图15的波动接收节点的框图。
图17是例示图12的位置推定***的工作的时序图。
图18是例示图15的位置推定***的工作的时序图。
具体实施方式
以下,参照附图来说明实施方式。此外,以后对与已说明的要素相同或类似的要素标注相同或类似的符号,基本上省略重复的说明。例如,在存在多个相同或类似的要素的情况下,有时为了不区分各要素地说明而使用共同的符号,也有时为了区分各要素地说明而除了该共同的符号之外还使用细分序号。
(第1实施方式)
如图1所例示,第1实施方式的位置推定***包括4个波动接收节点100-1、100-2、100-3、100-4、波动发送源130和位置推定器140。此外,波动接收节点100的总数也可以为5个以上。
波动发送源130能够发送波动。该波动可以如后述那样具有预定的特征以便与其他的波动区分。在以后的说明中,作为波动利用了声波(包括超声波),但也能够利用电磁波、振动波等其他波动。此外,波动发送源130既可以是具备扬声器的机器人等装置,也可以是动物或人等生物。在波动发送源130为生物的情况下,从该生物发出的声音、叫声或振动相当于波动。
波动接收节点100-1、100-2、100-3、100-4接收波动。波动接收节点100-1、100-2、100-3、100-4在检测出所接收到的波动例如具有上述预定的特征时,取得表示接收到该波动的时刻的信息(以后,称为接收时刻信息)。接收时刻信息例如可以是计时器值。此外,从减小位置推定误差的观点出发,由波动接收节点100-1、100-2、100-3、100-4参照的计时器优选高精度地同步。该接收时刻信息由位置推定器140收集。
具体而言,波动接收节点100包括波动接收部110以及无线通信部120。波动接收部110接收从波动发送源130发送的波动。波动接收部110在检测出所接收到的波动具有上述预定的特征时,将接收到所希望的波动这一情况通知给无线通信部120。
无线通信部120在从波动接收部110接收到通知时,访问内置的计时器来取得接收时刻信息。无线通信部120将接收时刻信息输出给位置推定器140。此外,位置推定器140可以以有线或无线方式与波动接收节点100-1、100-2、100-3、100-4的任一方连接。无线通信部120在与位置推定器140直接连接的情况下,将接收时刻信息直接输出给该位置推定器140。另一方面,无线通信部120在与位置推定器140不直接连接的情况下,将接收时刻信息经由其他的波动接收节点100输出给该位置推定器140。
图2示出了波动接收节点100的具体例。波动接收部110包括麦克风111和检测部112。无线通信部120包括通信控制部121、同步计时器122、无线接收部123以及无线发送部124。
麦克风111接收声波并转换成电信号。麦克风111将电信号输出给检测部112。
检测部112从麦克风111接收电信号,检查该电信号是否具有预定的特征。检测部112在检测出电信号具有预定的特征时,将接收到所希望的波动这一情况通知给通信控制部121。例如,来自波动发送源130的声波可以具有预定的声压等级、时间波形或频率成分作为预定的特征。
通信控制部121控制同步计时器122、无线接收部123以及无线发送部124。例如,通信控制部121在从检测部112接收到通知时,取得同步计时器122的计时器值。该计时器值相当于接收时刻信息。通信控制部121将接收时刻信息输出给位置推定器140。
详细而言,通信控制部121在与位置推定器140直接连接的情况下,将接收时刻信息直接输出给该位置推定器140。另一方面,通信控制部121在与位置推定器140不直接连接的情况下,使无线发送部124将接收时刻信息发送给该位置推定器140或其他的波动接收节点100。此外,在无线接收部123从其他的波动接收节点100接收到接收时刻信息的情况下,通信控制部121也同样将该接收时刻信息输出给位置推定器140。
进而,通信控制部121进行用于使同步计时器122与内置于其他的波动接收节点100的同步计时器122同步的同步处理。例如,通信控制部121即可以使无线发送部124向其他的波动接收节点100发送同步计时器122的计时器值,也可以使用无线接收部123接收到的其他的波动接收节点100的计时器值对同步计时器122的计时器值进行修正。
具体而言,通信控制部121可以如图3所例示那样进行工作。首先,通信控制部121持续等待来自检测部112的通知(步骤S101)。然后,在从检测部112接收到通知时,通信控制部121取得同步计时器122的计时器值(步骤S102)。
通信控制部121在与位置推定器140直接连接的情况下,将在步骤S102中取得的计时器值直接输出给该位置推定器140(步骤S103以及步骤S104)。另一方面,通信控制部121在与位置推定器140不直接连接的情况下,使无线发送部124将在步骤S102中取得的计时器值发送给该位置推定器140或其他的波动接收节点100(步骤S103以及步骤S105)。
同步计时器122通过按照时钟信号进行递增动作来获得计时器值。同步计时器122由通信控制部121控制,以与内置于其他的波动接收节点100的同步计时器122同步。例如,如果无线通信部120与遵循IEEE802.11的无线LAN设备相当,则同步计时器122可以通过TSF(TimingSynchronizationFunction:定时同步功能)计时器来安装。TSF计时器的同步处理虽然根据网络结构(基建(Infrastructure)模式或点对点(Ad-Hoc)模式)而不同,但是在任何网络结构中都能够实现高精度的同步。例如,根据IEEE802.11,TSF计时器间的同步误差为数μ秒以下。另外,在无线通信部120是遵循IEEE802.15.1或IEEE802.15.4等其他无线通信规格的设备的情况下,也能够在无线通信部120内置有同样的计时器的情况下使用该无线通信部120。
无线接收部123以无线信号的形式接收各种信息。具体而言,无线接收部123以无线信号的形式从其他的波动接收节点100接收接收时刻信息、同步处理所需的信息(例如,内置于其他的波动接收节点100的同步计时器122的计时器值)。
无线发送部124以无线信号的形式发送各种信息。具体而言,无线发送部124以无线信号的形式向其他的波动接收节点100、位置推定器140等发送接收时刻信息、同步处理所需的信息(例如,同步计时器122的计时器值)。此外,无线发送部124也可以将波动接收节点100的标识符与接收时刻信息一起发送。例如,如果无线通信部120与遵循IEEE802.11的无线LAN设备相当,则标识符可以为MAC(MediaAccessControl:介质访问控制)地址。
位置推定器140从波动接收节点100-1、100-2、100-3、100-4收集接收时刻信息。位置推定器140基于所收集到的接收时刻信息、波动的速度和各波动接收节点100的位置来推定波动发送源130的位置。位置推定器140例如能够参照各波动接收节点100的标识符和位置以及波动的速度。各波动接收节点100的标识符以及位置可以在该波动接收节点100的设置时进行登记。
若将波动发送源130的位置设为(x,y,z),将波动接收节点100-i(i为1以上且4以下的整数)的位置设为(xi,yi,zi),将从波动发送源130到波动接收节点100-i的波动传播时间设为ti,将波动(例如声波)的速度设为v,则下述式(1)成立。
进而,针对i>1,若将从波动接收节点100-i收集到的接收时刻信息与从波动接收节点100-1收集到的接收时刻信息之间的差设为Δti,则下述式(2)成立。
ti=t1+Δti(2)
根据式(1)以及式(2),关于未知数x、y、z、t1,以下的四元一次联立方程式成立。
式(3)中的v、x1、y1、z1、x2、y2、z2、x3、y3、z3、x4、y4、z4对于位置推定器140而言是已知的。另外,位置推定器140能够基于从波动接收节点100-1、100-2、100-3、100-4收集到的接收时刻信息来算出Δt2、Δt3、Δt4。因此,位置推定器140通过求解式(3),能够算出波动发送源130的位置(x,y,z)。进而,位置推定器140通过例如将x、y、z代入到式(1)的右边,也能够算出从波动接收节点100-i到波动发送源130的距离。
此外,在图1中,无线通信部120-1、120-2、120-3、120-4被描绘成形成例如IEEE802.11的点对点模式的P2P(peer-to-peer)网络。但是,无线通信部120-1、120-2、120-3、120-4也可以形成例如IEEE802.11的基建模式的星形网络。
例如,图1的位置推定***可以如图4所例示那样进行变形。图4的位置推定***包括位置推定器140、波动发送源130和4个波动接收节点200-1、200-2、200-3、200-4。此外,波动接收节点200的总数也可以为5个以上。
波动接收节点200-1所包含的无线通信部220-1作为与星形网络的集线器(hub)相当的主站(例如IEEE802.11的AP(AccessPoint:接入点))发挥功能。另一方面,波动接收节点200-2、200-3、200-4所包含的无线通信部220-2、220-3、220-4作为从站(例如IEEE802.11的STA(Station:站点))发挥功能。
通常在星形网络中,主站能够与任意的从站直接通信。另一方面,从站能够经由主站与其他的从站通信。在图4的例子中,通过将位置推定器140与主站连接,与将该位置推定器140与从站连接的情况相比,能够减少接收时刻信息的通信量(traffic)。
另外,因为主站的通信负荷比从站的通信负荷大,所以取得内置计时器的计时器值(例如接收时刻信息)的定时有可能会延迟,导致位置推定精度劣化。因此,如图5所例示,也可以独立于波动接收节点来准备主站。图5的位置推定***包括位置推定器140、波动发送源130、4个波动接收节点200-1、200-2、200-3、200-4和无线通信装置350。此外,波动接收节点200的总数也可以为5个以上。
无线通信装置350作为与星形网络的集线器相当的主站(例如IEEE802.11的AP(AccessPoint))发挥功能。另一方面,各波动接收节点200所包含的无线通信部220作为从站(例如IEEE802.11的STA(Station))发挥功能。
作为主站的无线通信装置350从各波动接收节点200收集接收时刻信息,并输出给位置推定器140。各无线通信部220需要设计成具有取得内置计时器的计时器值的功能,而无线通信装置350不需要该功能。因此,无线通信装置350只要满足例如同时连接台数等基本的使用条件,即使是通用的AP也能够安装。
进而,位置推定器140不需要为独立于无线通信部的装置(例如,PC(PersonalComputer))。例如图6所示,位置推定器140也可以组装入波动接收节点400-1的无线通信部420-1(主站)。通过将位置推定器140组装入无线通信部420-1,能够减少本实施方式的位置推定***所包含的装置件数,因此容易进行该位置推定***的设置。此外,位置推定器140不限于组装入主站,也可以组装入从站。
如以上的说明,第1实施方式的位置推定***包括4个以上的波动接收节点,这些波动接收节点各自包含的无线通信部形成无线通信网络。各波动接收节点从内置于其无线通信部的计时器取得从波动发送源发送的波动在该波动接收节点的接收时刻信息并输出给位置推定器。
位置推定器基于所收集到的接收时刻信息、波动的速度和各波动接收节点的位置来推定波动发送源的位置。因为上述计时器在波动接收节点间高精度地同步,所以位置推定器能够收集波动接收节点间的准确的波动传播时间差,能够高精度地推定波动发送源的位置。
另外,波动接收节点能够从内置于其无线通信部的计时器取得上述接收时刻信息。即,波动接收节点不另外需要用于进行例如基于NTP(NetworkTimeProtocol:网络时间协议)的时刻同步处理的硬件或软件,该位置推定***也不需要NTP服务器等时刻同步用的特殊装置。除此以外,因为波动接收节点间以无线方式连接,所以也不需要铺设通信电缆,也能够使用例如遵循IEEE802.11的通用的无线LAN设备来安装波动接收节点所包含的无线通信部。因此,该位置推定***能够低成本、简单且紧凑地进行构筑,也容易进行该位置推定***所包含的装置的设置。
(第2实施方式)
第2实施方式的位置推定***相当于在图1的位置推定***中将位置推定器140替换为位置推定器540,并将各波动接收节点100替换为波动接收节点500而得到的***。此外,波动接收节点500的总数也可以为5个以上。
波动接收节点500接收波动,取得接收时刻信息。具体而言,波动接收节点500包括波动接收部510以及无线通信部520。波动接收部510接收从波动发送源130发送的波动。波动接收部510将所接收到的波动转换成数字数据(以后,称为波动数据),将该波动数据输出给无线通信部520。
无线通信部520在从波动接收部510接收到通知时,访问内置的计时器,取得接收时刻信息。无线通信部520将接收时刻信息和上述波动数据输出给位置推定器540。此外,位置推定器540可以以有线或无线方式与波动接收节点500-1、500-2、500-3、500-4的任一方连接。无线通信部520在与位置推定器540直接连接的情况下,将接收时刻信息以及波动数据直接输出给该位置推定器540。另一方面,无线通信部520在与位置推定器540不直接连接的情况下,将接收时刻信息以及波动数据经由其他的波动接收节点500输出给该位置推定器540。
波动接收节点500的具体例如图7所示。波动接收部510包括麦克风111以及转换部512。无线通信部520包括通信控制部521、同步计时器122、无线接收部523以及无线发送部524。
转换部512从麦克风111接收电信号,将该电信号转换成波动数据。转换部512将波动数据输出给通信控制部521。转换部512可以通过按预定区间使声波逐次帧化来生成声音帧形式的波动数据。
通信控制部521控制同步计时器122、无线接收部523以及无线发送部524。例如,通信控制部521在从转换部512接收到波动数据时,取得同步计时器122的计时器值。该计时器值相当于表示波动接收节点500接收到来自波动发送源130的声波的时刻的信息。通信控制部521将接收时刻信息以及波动数据输出给位置推定器540。
详细而言,通信控制部521在与位置推定器540直接连接的情况下,将接收时刻信息以及波动数据直接输出给该位置推定器540。另一方面,通信控制部521在与位置推定器540不直接连接的情况下,使无线发送部524将接收时刻信息以及波动数据发送给该位置推定器540或其他的波动接收节点500。此外,在无线接收部523从其他的波动接收节点500接收到接收时刻信息以及波动数据的情况下,通信控制部521也同样将该接收时刻信息以及波动数据输出给位置推定器540。
进而,通信控制部521进行用于使同步计时器122与内置于其他的波动接收节点500的同步计时器122同步的同步处理。例如,通信控制部521可以使无线发送部524向其他的波动接收节点500发送同步计时器122的计时器值,也可以使用无线接收部523接收到的其他的波动接收节点500的计时器值来修正同步计时器122的计时器值。
具体而言,通信控制部521可以如图8所例示那样进行工作。首先,通信控制部521持续等待来自转换部512的波动数据(步骤S201)。然后,在从转换部512接收到波动数据时,通信控制部521取得同步计时器122的计时器值(步骤S202)。
通信控制部521在与位置推定器540直接连接的情况下,将在步骤S202中取得的计时器值以及波动数据直接输出给该位置推定器540(步骤S203以及步骤S204)。另一方面,通信控制部521在与位置推定器540不直接连接的情况下,使无线发送部524将在步骤S202中取得的计时器值以及波动数据发送给该位置推定器540或其他的波动接收节点500(步骤S203以及步骤S205)。
无线接收部523以无线信号的形式接收各种信息。具体而言,无线接收部523以无线信号的形式从其他的波动接收节点500接收接收时刻信息以及波动数据、同步处理所需的信息(例如,内置于其他的波动接收节点500的同步计时器122的计时器值)。
无线发送部524以无线信号的形式发送各种信息。具体而言,无线发送部524以无线信号的形式向其他的波动接收节点500、位置推定器540等发送接收时刻信息以及波动数据、同步处理所需的信息(例如,同步计时器122的计时器值)。此外,无线发送部524也可以将波动接收节点500的标识符与接收时刻信息以及波动数据一起发送。
位置推定器540从波动接收节点500-1、500-2、500-3、500-4收集接收时刻信息以及波动数据。如前所述,来自波动发送源130的声波也可以为了与其他的声波区分而具有例如预定的声压等级、时间波形或频率成分作为预定的特征。位置推定器540在检测出所收集到的波动数据具有上述预定的特征时,基于与该波动数据对应的接收时刻信息、波动的速度和各波动接收节点500的位置来推定波动发送源130的位置。此外,位置推定器540在所收集到的波动数据不包含预定的特征的情况下,可以忽略该波动数据以及对应的接收时刻信息。位置推定器540例如能够参照各无线通信部520的标识符和位置以及波动的速度。各无线通信部520的标识符以及位置可以在各波动接收节点500的设置时进行登记。
此外,无线通信部520-1、520-2、520-3、520-4也可以取代P2P网络而形成星形网络。另外,也可以独立于波动接收节点500来准备主站。进而,位置推定器540也可以组装入任一个无线通信部520。
如以上的说明,第2实施方式的位置推定***与第1实施方式的位置推定***的不同之处在于:不是各波动接收节点而是位置推定器来集中进行检查在该波动接收节点接收到的波动是否具有预定的特征的处理。因此,根据该位置推定***,通过使用例如高性能的计算机来安装位置推定器,能够进行与波动数据对应的复杂的分析,因此能够更准确地识别从所希望的波动发送源发送的波动。另一方面,根据该位置推定***,波动接收节点所包含的波动接收部不分析所接收到的波动而变化为波动数据即可,因此能够比第1实施方式简化。除此以外,根据该位置推定***,也能够获得与第1实施方式相同或类似的效果。
(第3实施方式)
如图9所例示,第3实施方式的位置推定***包括4个波动收发节点600-1、600-2、600-3、600-4和位置推定器640。此外,波动收发节点600的总数也可以为5个以上。另外,一部分波动收发节点600也可以替换为波动接收节点。
在图9的位置推定***中,任一个波动收发节点600(例如,假设为波动收发节点600-1)发送波动,剩余的波动收发节点600(例如,假设为波动收发节点600-2、600-3、600-4)接收该波动。位置推定器640能够从波动收发节点600-2、600-3、600-4接收到波动的时刻分别减去波动收发节点600-1发送了波动的时刻来分别算出与该波动收发节点600-2、600-3、600-4对应的波动传播时间。位置推定器640基于这些波动传播时间来推定发送了波动的波动收发节点600的位置,或者推定发送了波动的波动收发节点600与接收到该波动的任意的波动收发节点600之间的距离。
波动收发节点600能够发送波动(例如声波)。该波动可以具有预定的特征以便与其他的波动区分。此外,波动收发节点600可以是具备扬声器的机器人等装置。波动收发节点600在发送波动时,取得表示该时刻的信息(以后,称为发送时刻信息)。发送时刻信息例如可以是计时器值。此外,从减小位置推定误差的观点出发,由波动收发节点600-1、600-2、600-3、600-4参照的计时器优选高精度地同步。进而,波动收发节点600能够接收波动。波动收发节点600在检测出所接收到的波动具有上述预定的特征时,取得接收时刻信息。
具体而言,波动收发节点600包括波动接收部110、无线通信部620以及波动发送部660。波动发送部660发送具有预定的特征的波动并且将发送了该波动这一情况通知给无线通信部620。
无线通信部620在从波动接收部110接收到通知时,访问内置的计时器,取得接收时刻信息。无线通信部620在从波动发送部660接收到通知时,访问内置的计时器,取得发送时刻信息。无线通信部620将接收时刻信息或发送时刻信息输出给位置推定器640。此外,位置推定器640可以以有线或无线方式与波动收发节点600-1、600-2、600-3、600-4的任一方连接。无线通信部620在与位置推定器640直接连接的情况下,将接收时刻信息或发送时刻信息直接输出给该位置推定器640。另一方面,无线通信部620在与位置推定器640不直接连接的情况下,将接收时刻信息或发送时刻信息经由其他的波动收发节点600输出给该位置推定器640。
波动收发节点600的具体例如图10所示。无线通信部620包括通信控制部621、同步计时器122、无线接收部623以及无线发送部624。波动发送部660包括扬声器661以及扬声器控制部662。
扬声器控制部662在预定的定时向扬声器661提供发送指示,使该扬声器661发送具有预定的特征的声波。此外,扬声器控制部662也可以在从通信控制部621接收到发送指示的情况下,向扬声器661提供上述发送指示。进而,扬声器控制部662将扬声器661发送了声波这一情况通知给通信控制部621。
扬声器661在从扬声器控制部662接收到发送指示时,发送具有预定的特征的声波。例如,从扬声器661发送的声波可以具有预定的声压等级、时间波形或频率成分。
通信控制部621控制同步计时器122、无线接收部623以及无线发送部624。例如,通信控制部621在从检测部112或扬声器控制部662接收到通知时,取得同步计时器122的计时器值。该计时器值相当于接收时刻信息或发送时刻信息。通信控制部621将接收时刻信息或发送时刻信息输出给位置推定器640。此外,通信控制部621除了输出计时器值之外,还可以输出表示该计时器值相当于接收时刻信息和发送时刻信息的哪一方的信息。
详细而言,通信控制部621在与位置推定器640直接连接的情况下,将接收时刻信息或发送时刻信息直接输出给该位置推定器640。另一方面,通信控制部621在与位置推定器640不直接连接的情况下,使无线发送部624将接收时刻信息或发送时刻信息发送给该位置推定器640或其他的波动收发节点600。此外,在无线接收部623从其他的波动收发节点600接收到接收时刻信息或发送时刻信息的情况下,通信控制部621也同样将该接收时刻信息或发送时刻信息输出给位置推定器640。
进而,通信控制部621进行用于使同步计时器122与内置于其他的波动收发节点600的同步计时器122同步的同步处理。例如,通信控制部621可以使无线发送部624向其他的波动收发节点600发送同步计时器122的计时器值,也可以使用无线接收部623接收到的其他的波动收发节点600的计时器值来修正同步计时器122的计时器值。
除此以外,通信控制部621也可以为了使扬声器661发送声波而向扬声器控制部662提供发送指示。此外,通信控制部621也可以在从位置推定器640接收到发送指示的情况下,向扬声器控制部662提供上述发送指示。此外,在该情况下,位置推定器640不需要与通信控制部621直接连接。例如,发送指示可以通过例如其他的无线通信部620来无线传输。
具体而言,通信控制部621可以如图11所例示那样进行工作。首先,通信控制部621持续等待来自检测部112的通知(接收通知)或来自扬声器控制部662的通知(发送通知)(步骤S301)。然后,在接收到发送通知或接收通知时,通信控制部621取得同步计时器122的计时器值(步骤S302)。
通信控制部621在与位置推定器640直接连接的情况下,将在步骤S302中取得的计时器值直接输出给该位置推定器640(步骤S303以及步骤S304)。另一方面,通信控制部621在与位置推定器640不直接连接的情况下,使无线发送部624将在步骤S302中取得的计时器值发送给该位置推定器640或其他的波动收发节点600(步骤S303以及步骤S305)。
无线接收部623以无线信号的形式接收各种信息。具体而言,无线接收部623从其他的波动收发节点600以无线信号的形式接收接收时刻信息或发送时刻信息、同步处理所需的信息(例如,内置于其他的波动收发节点600的同步计时器122的计时器值)。
无线发送部624以无线信号的形式发送各种信息。具体而言,无线发送部624向其他的波动收发节点600、位置推定器640等以无线信号的形式发送接收时刻信息或发送时刻信息、同步处理所需的信息(例如,同步计时器122的计时器值)。此外,无线发送部624也可以将波动收发节点600的标识符与接收时刻信息或发送时刻信息一起发送。
位置推定器640从波动收发节点600-1、600-2、600-3、600-4收集接收时刻信息以及发送时刻信息。位置推定器640基于所收集到的接收时刻信息以及发送时刻信息、波动的速度和接收到波动的波动收发节点600的位置,推定发送了波动的波动收发节点600的位置。位置推定器640例如能够参照接收到波动的波动收发节点600的标识符和位置以及波动的速度。接收到波动的波动收发节点600的标识符以及位置可以在该波动收发节点600的设置时进行登记。
若将发送了波动的波动收发节点600-j(j为1以上且4以下的任意的整数)的位置设为(x,y,z),将接收到波动的波动收发节点600-i(i为1以上且4以下的不同于j的整数)的位置设为(xi,yi,zi),将从波动收发节点600-j到波动收发节点600-i的波动传播时间设为ti,将波动(例如声波)的速度设为v,则下述的式(4)成立。
式(4)中的v、xi、yi、zi对位置推定器640而言是已知的。进而,ti能够通过从波动收发节点600-i收集到的接收时刻信息与从波动收发节点600-j收集到的发送时刻信息之间的差来算出。因此,位置推定器640通过对从式(4)导出的三元一次联立方程式进行求解,能够算出波动收发节点600-j的位置(x,y,z)。进而,位置推定器640通过例如将ti代入到式(4)的左边,也能够算出从波动收发节点600-j到波动收发节点600-i的距离。
此外,在波动收发节点600的总数为2个的情况下,通过从一个波动收发节点600发送波动,位置推定器640能够基于上述式(4)来算出从该波动收发节点600到另一个波动收发节点600的距离。进而,在增设新的波动收发节点600的情况下,通过从该波动收发节点600发送波动,位置推定器640能够基于上述式(4)来算出从该波动收发节点600分别到其他2个波动收发节点600的距离。
进而,如果3个以上的波动收发节点600的位置已知,则通过位置不明的波动收发节点600发送波动,位置推定器640能够推定该位置不明的波动收发节点600的位置。因此,不管波动收发节点600的总数如何,只要设置者等登记了至少3个波动收发节点600的位置,位置推定器640就能够推定剩余的波动收发节点600的位置。即,不管位置推定***的规模如何,都能够抑制设置者等的位置计测作业的负担。
此外,无线通信部620-1、620-2、620-3、620-4也可以取代P2P网络而形成星形网络。另外,也可以独立于波动收发节点600来准备主站。进而,位置推定器640也可以组装入任一个无线通信部620。
如以上的说明,第3实施方式的位置推定***包括4个以上的波动收发节点,这些波动收发节点各自包含的无线通信部形成无线通信网络。发送波动的波动收发节点从内置于其无线通信部的计时器取得该波动的发送时刻信息并输出给位置推定器。另一方面,接收波动的剩余的波动收发节点从内置于其无线通信部的计时器取得该波动的接收时刻信息并输出给位置推定器。
位置推定器基于所收集到的发送时刻信息及接收时刻信息、波动的速度和接收到该波动的各波动收发节点的位置,推定发送了该波动的波动收发节点的位置。因为上述计时器在波动收发节点间高精度地同步,所以位置推定器能够收集与接收到波动的各波动收发节点对应的准确的波动传播时间,能够高精度地推定发送了该波动的波动收发节点的位置。
另外,根据该位置推定***,在增设新的波动收发节点的情况下,通过使该波动收发节点发送波动,能够推定该波动收发节点的位置。因此,不需要设置者等实际测量增设的波动收发节点的位置。
进而,波动收发节点能够从内置于其无线通信部的计时器取得上述发送时刻信息或接收时刻信息。即,波动收发节点不另外需要用于进行例如基于NTP的时刻同步处理的硬件或软件,该位置推定***也不需要NTP服务器等时刻同步用的特殊装置。除此以外,因为波动收发节点间以无线方式连接,所以也不需要铺设通信电缆,也能够使用例如遵循IEEE802.11的通用的无线LAN设备来安装波动收发节点所包含的无线通信部。因此,该位置推定***能够以低成本、简单且紧凑地进行构筑,也容易进行该位置推定***所包含的装置的设置。
(第4实施方式)
如图12所例示,第4实施方式的位置推定***包括4个波动发送节点700-1、700-2、700-3、700-4、位置推定器740和波动接收节点770。此外,波动发送节点700的总数也可以为5个以上。另外,波动发送节点700或波动接收节点770也可以替换为波动收发节点。
波动发送节点700能够发送波动(例如声波)。该波动可以具有预定的特征以便与其他的波动区分。此外,波动发送节点700可以是具备扬声器的机器人等装置。
具体而言,波动发送节点700包括无线通信部720以及波动发送部760。波动发送部760发送具有预定的特征的波动。波动发送部760发送波动的定时由无线通信部720控制。
无线通信部720参照与内置于其他的无线通信部720的计时器同步的计时器,基于该计时器的计时器值,控制从波动发送部760发送波动的定时。
波动发送节点700的具体例如图13所示。无线通信部720包括通信控制部721、同步计时器122、无线接收部723、无线发送部724。波动发送部760包括扬声器661以及扬声器控制部762。
扬声器控制部762在从通信控制部721接收到发送指示时,向扬声器661提供发送指示,使该扬声器661发送具有预定的特征的声波。该预定的特征明确或默认表示波动发送节点700的标识符。例如,从扬声器661发送的声波可以基于波动发送节点700的标识符来调制振幅、相位和频率的至少一方。
通信控制部721控制同步计时器122、无线接收部723、无线发送部724以及扬声器控制部762。例如,通信控制部721进行用于使同步计时器122与内置于其他的波动发送节点700的同步计时器122同步的同步处理。例如,通信控制部721可以使无线发送部724向其他的波动发送节点700发送同步计时器122的计时器值,也可以使用无线接收部723接收到的其他的波动发送节点700的计时器值来修正同步计时器122的计时器值。
除此以外,通信控制部721为了使扬声器661在预定的定时发送声波而向扬声器控制部762提供发送指示。例如,通信控制部721可以参照同步计时器122的计时器值,在该计时器值达到与上述预定的定时相当的预定值时向扬声器控制部762提供发送指示。
或者,通信控制部721也可以基于同步计时器122的计时器值,将预定周期的脉冲波输出给扬声器控制部762。该情况下,扬声器控制部762根据从通信控制部721接收到的脉冲波来使扬声器661发送声波。另外,该脉冲波的频率以及相位可以在无线通信部720-1、720-2、720-3、720-4之间经由无线通信事先决定为预定值。该情况下,通信控制部721-1、721-2、721-3、721-4能够输出频率以及相位同步的脉冲波。即,扬声器661-1、661-2、661-3、661-4能够周期性且一起发送各自的声波。
无线接收部723以无线信号的形式接收各种信息。具体而言,无线接收部723从其他的波动发送节点700以无线信号的形式接收同步处理所需的信息(例如,内置于其他的波动发送节点700的同步计时器122的计时器值)。
无线发送部724以无线信号的形式发送各种信息。具体而言,无线发送部724向其他的波动发送节点700以无线信号的形式发送同步处理所需的信息(例如,同步计时器122的计时器值)。
波动接收节点770接收波动。波动接收节点770在检测出所接收到的波动具有上述预定的特征时,将接收到该波动这一情况通知给位置推定器740。此外,在图12以及图14中,位置推定器740被描绘成组装入波动接收节点770,但也可以设置在该波动接收节点770的外部。
波动接收节点770的具体例如图14所示。波动接收节点770包括波动接收部710以及位置推定器740。波动接收部710接收从各波动发送节点700发送的波动。波动接收部710在检测出所接收到的波动具有上述预定的特征时,将接收到所希望的波动这一情况与发送了该波动的波动发送节点700的标识符一起通知给位置推定器740。
位置推定器740在从波动接收部710接收到通知时,访问内置的计时器,取得接收时刻信息。此外,也可以取代位置推定器740而在波动接收部710(例如,检测部712)中内置计时器。在该情况下,位置推定器740能够从波动接收部710取得接收时刻信息。这些计时器都只要能够为了算出波动传播时间差而参照即可,因此不需要与同步计时器122同步。位置推定器740如此收集从各波动发送节点700发送的波动在波动接收节点770的接收时刻信息。
位置推定器740基于所收集到的接收时刻信息、波动的速度和各波动发送节点700的位置,推定波动接收节点770的位置。位置推定器740例如能够参照各波动发送节点700的标识符和位置以及波动的速度。各波动发送节点700的标识符以及位置可以在该波动发送节点700的设置时进行登记。
若将波动接收节点770的位置设为(x,y,z),将波动发送节点700-i(i为1以上且4以下的整数)的位置设为(xi,yi,zi),将从波动发送节点700-i到波动接收节点770的波动传播时间设为ti,将波动(例如声波)的速度设为v,则上述式(1)成立。
进而,假设为波动发送节点700-1、700-2、700-3、700-4在相同的定时分别发送了波动,则关于i>1,若将来自波动发送节点700-i的波动的接收时刻信息与来自波动发送节点700-1的波动的接收时刻信息之间的差设为Δti,则上述式(2)成立。此外,波动发送节点700-1、700-2、700-3、700-4发送波动的定时也可以不相同,可以有预定的时间差。但是,特别是在波动接收节点770以高速移动的情况下,从抑制位置推定误差的观点出发,优选在相同的定时发送波动。
根据式(1)以及式(2),关于未知数x、y、z、t1,上述式(3)成立。式(3)中的v、x1、y1、z1、x2、y2、z2、x3、y3、z3、x4、y4、z4对于位置推定器740而言是已知的。另外,位置推定器740能够基于所收集到的接收时刻信息来算出Δt2、Δt3、Δt4。因此,位置推定器740通过求解式(3),能够算出波动接收节点770的位置(x,y,z)。进而,位置推定器740通过例如将x、y、z代入到式(1)的右边,也能够算出从波动发送节点700-i到波动接收节点770的距离。
图12的位置推定***如图17所例示那样进行工作。
在各波动发送节点700中,无线通信部720使波动发送部760发送声波。从各波动发送部760发送的声波以与从该波动发送部760到波动接收部710的距离相符的传播时间被该波动接收部710接收。
波动接收部710在检测出所接收到的声波具有与任一个波动发送节点700的标识符对应的预定的特征时,将接收到该标识符以及声波这一情况通知给位置推定器740。
位置推定器740在从波动接收部710接收到表示接收到声波这一情况的最初通知时,以该声波的接收时刻信息为基准来开始其他声波的传播时间差的计测。例如,位置推定器740可以启动内置的计时器。以后,位置推定器740每次接收到表示从波动接收部710接收到声波的通知时,都计测该声波的传播时间差。该传播时间差相当于例如上述式(3)的Δt2、Δt3、Δt4。位置推定器740只要从至少4个波动发送节点700接收到声波,就能够推定波动接收节点770的位置。因此,如果声波的接收数达到了4个,位置推定器740就能够结束传播时间差的计测。例如,位置推定器740可以使内置的计时器停止。并且,位置推定器740基于所计测出的传播时间差、波动的速度和各波动发送节点700的位置,推定波动接收节点770的位置
此外,无线通信部720-1、720-2、720-3、720-4也可以取代P2P网络而形成星形网络。另外,也可以独立于波动发送节点700来准备主站。
如以上的说明,第4实施方式的位置推定***包括4个以上的波动发送节点,这些波动发送节点各自包含的无线通信部形成无线通信网络。位置推定器收集从各波动发送节点发送的波动在波动接收节点的接收时刻信息。
位置推定器基于所收集到的接收时刻信息、波动的速度和各波动发送节点的位置来推定波动接收节点的位置。因为上述计时器在波动发送节点间高精度地同步,所以位置推定器能够收集波动发送节点间的准确的波动传播时间差,能够高精度地推定波动接收节点的位置。
另外,波动发送节点能够基于内置于其无线通信部的计时器的计时器值来同步发送声波。即,波动发送节点不另外需要用于进行例如基于NTP的时刻同步处理的硬件或软件,该位置推定***也不需要NTP服务器等时刻同步用的特殊装置。除此以外,因为波动发送节点间以无线方式连接,所以也不需要铺设通信电缆,也能够使用例如遵循IEEE802.11的通用的无线LAN设备来安装波动发送节点所包含的无线通信部。因此,该位置推定***能够以低成本、简单且紧凑地进行构筑,也容易进行该位置推定***所包含的装置的设置。
(第5实施方式)
如图15所例示,第3实施方式的位置推定***包括3个波动发送节点800-1、800-2、800-3、位置推定器840和波动接收节点870。此外,波动发送节点800的总数也可以为4个以上。另外,波动发送节点800或波动接收节点870也可以替换为波动收发节点。
在图15的位置推定***中,波动发送节点800-1、800-2、800-3发送波动,波动接收节点870接收该波动。位置推定器840通过从波动接收节点870接收到波动的时刻分别减去波动发送节点800-1、800-2、800-3发送了波动的时刻,能够分别算出从该波动发送节点800-1、800-2、800-3起的波动传播时间。位置推定器840基于这些波动传播时间来推定波动接收节点870的位置,或推定波动接收节点870与波动发送节点800-1、800-2、800-3的任一个之间的距离。
波动发送节点800能够发送波动(例如声波)。该波动可以具有预定的特征以便与其他的波动区分。此外,波动发送节点800可以是具备扬声器的机器人等装置。波动发送节点800在发送波动时,取得发送时刻信息。
具体而言,波动发送节点800包括无线通信部820以及波动发送部760。波动发送部760可以在发送具有预定的特征的波动的同时将发送了该波动这一情况通知给无线通信部820。波动发送部760发送波动的定时由无线通信部820控制。
无线通信部820在从波动发送部760接收到通知时,访问内置的计时器,取得发送时刻信息。或者,无线通信部820也可以在提供用于使波动发送部760发送波动的发送指示时,访问内置的计时器,取得发送时刻信息。该情况下,波动发送部760不需要通知功能。
无线通信部820将发送时刻信息输出给位置推定器840。此外,位置推定器840可以以有线或无线方式与波动发送节点800-1、800-2、800-3的任一个连接。无线通信部820在与位置推定器840直接连接的情况下,将发送时刻信息直接输出给该位置推定器840。另一方面,无线通信部820在与位置推定器840不直接连接的情况下,将发送时刻信息经由其他的波动发送节点800输出给该位置推定器840。此外,因为波动发送节点800-1、800-2、800-3同步发送波动,所以波动发送节点800-1、800-2、800-3的发送时刻信息大致一致。因此,无线通信部820在与位置推定器840不直接连接的情况下,也可以省略发送时刻信息的输出。
进而,无线通信部820参照与内置于其他的无线通信部820的计时器同步的计时器,基于该计时器的计时器值,控制从波动发送部760发送波动的定时。
具体而言,无线通信部820包括通信控制部821、同步计时器122、无线接收部823以及无线发送部824。
通信控制部821控制同步计时器122、无线接收部823以及无线发送部824。例如,通信控制部821在从扬声器控制部762接收到通知时,取得同步计时器122的计时器值。该计时器值相当于发送时刻信息。通信控制部821将发送时刻信息输出给位置推定器840。
详细而言,通信控制部821在与位置推定器840直接连接的情况下,将发送时刻信息直接输出给该位置推定器840。另一方面,通信控制部821在与位置推定器840不直接连接的情况下,使无线发送部824将发送时刻信息发送给该位置推定器840或其他的波动发送节点800。此外,在无线接收部823从其他的波动发送节点800接收到发送时刻信息的情况下,通信控制部821也同样将该发送时刻信息输出给位置推定器840。
进而,通信控制部821进行用于使同步计时器122与内置于其他的波动发送节点800以及波动接收节点870的同步计时器122同步的同步处理。例如,通信控制部821可以使无线发送部824向其他的波动发送节点800以及波动接收节点870发送同步计时器122的计时器值,也可以使用无线接收部823接收到的其他的波动发送节点800或波动接收节点870的计时器值来修正同步计时器122的计时器值。
除此以外,通信控制部821为了使扬声器661在预定的定时发送声波而向扬声器控制部762提供发送指示。例如,通信控制部821可以参照同步计时器122的计时器值,在该计时器值达到与上述预定的定时相当的预定值时向扬声器控制部762提供发送指示。
或者,通信控制部821也可以基于同步计时器122的计时器值,将预定周期的脉冲波输出给扬声器控制部762。该情况下,扬声器控制部762根据从通信控制部821接收到的脉冲波来使扬声器661发送声波。另外,该脉冲波的频率以及相位可以在无线通信部720-1、720-2、720-3之间经由无线通信事先决定为预定值。该情况下,通信控制部821-1、821-2、821-3能够输出频率以及相位同步的脉冲波。即,扬声器661-1、661-2、661-3能够周期性且一起发送各自的声波。
无线接收部823以无线信号的形式接收各种信息。具体而言,无线接收部823从其他的波动发送节点800、波动接收节点870等以无线信号的形式接收发送时刻信息、接收时刻信息、同步处理所需的信息(例如,内置于其他的波动发送节点800或波动接收节点870的同步计时器122的计时器值)。
无线发送部824以无线信号的形式发送各种信息。具体而言,无线发送部824向其他的波动发送节点800、位置推定器840等以无线信号的形式发送发送时刻信息、同步处理所需的信息(例如,同步计时器122的计时器值)。此外,无线发送部824也可以将波动发送节点800的标识符与发送时刻信息一起发送。
波动接收节点870接收波动。波动接收节点870在检测出所接收到的波动具有上述预定的特征时,取得接收时刻信息。具体而言,波动接收节点870包括波动接收部710以及无线通信部880。
无线通信部880在每次从波动接收部710接收到通知时,都访问内置的计时器,取得接收时刻信息。无线通信部880将接收时刻信息以及对应的波动发送节点800的标识符输出给位置推定器840。此外,位置推定器840可以以有线或无线方式与波动发送节点800-1、800-2、800-3的任一个连接。该情况下,无线通信部880将接收时刻信息以及标识符经由波动发送节点800输出给位置推定器840。
波动接收节点870的具体例如图16所示。无线通信部880包括通信控制部881、同步计时器122、无线接收部883以及无线发送部884。
通信控制部881控制同步计时器122、无线接收部883以及无线发送部884。例如,通信控制部881在从检测部712接收到通知(该通知包括与由波动接收部710接收到的波动的发送源相当的波动发送节点800的标识符)时,取得同步计时器122的计时器值。该计时器值相当于接收时刻信息。通信控制部881将接收时刻信息以及对应的波动发送节点800的标识符输出给位置推定器840。详细而言,通信控制部881使无线发送部884将接收时刻信息以及标识符发送给位置推定器840或其他的波动接收节点100。
进而,通信控制部881进行用于使同步计时器122与内置于波动发送节点800的同步计时器122同步的同步处理。例如,通信控制部881可以使无线发送部884向波动发送节点800发送同步计时器122的计时器值,也可以使用无线接收部883接收到的波动发送节点800的计时器值来修正同步计时器122的计时器值。
无线接收部883以无线信号的形式接收各种信息。具体而言,无线接收部883从波动发送节点800以无线信号的形式接收同步处理所需的信息(例如,内置于波动发送节点800的同步计时器122的计时器值)。
无线发送部884以无线信号的形式发送各种信息。具体而言,无线发送部884向波动发送节点800、位置推定器840等以无线信号的形式发送接收时刻信息以及对应的波动发送节点800的标识符、同步处理所需的信息(例如,同步计时器122的计时器值)。
位置推定器840从波动发送节点800-1、800-2、800-3收集发送时刻信息,从波动接收节点870收集从各波动发送节点800发送的波动的接收时刻信息。位置推定器840基于所收集到的接收时刻信息及发送时刻信息、波动的速度和波动发送节点800的位置,推定波动接收节点870的位置。位置推定器840例如能够参照波动发送节点800的标识符和位置以及波动的速度。波动发送节点800的标识符以及位置可以在该波动发送节点800的设置时进行登记。
若将波动接收节点870的位置设为(x,y,z),将波动发送节点800-i(i为1以上且3以下的整数)的位置设为(xi,yi,zi),将从波动发送节点800-i到波动接收节点870的波动传播时间设为ti,将波动(例如声波)的速度设为v,则上述式(4)成立。
式(4)中的v、xi、yi、zi对于位置推定器840而言是已知的。进而,ti能够通过从波动发送节点800-i收集到的发送时刻信息与从波动接收节点870收集到的与波动发送节点800-i对应的接收时刻信息之差来算出。因此,位置推定器840通过对从式(4)导出的三元一次联立方程式进行求解,能够算出波动接收节点870的位置(x,y,z)。进而,位置推定器840通过例如将ti代入到式(4)的左边,也能够算出从波动接收节点870到波动发送节点800-i的距离。
此外,即使在波动发送节点800不发送发送时刻信息的情况下,如果该波动发送节点800的总数为4个以上,则位置推定器840也能够通过求解上述式(3)来算出波动接收节点870的位置。
图15的位置推定***如图18所例示那样进行工作。
在各波动发送节点800中,无线通信部820使波动发送部760发送声波。从各波动发送部760发送的声波以与从该波动发送部760到波动接收部710的距离相符的传播时间被该波动接收部710接收。
此外,无线通信部820在提供用于使波动发送部760发送波动的发送指示时,访问内置的同步计时器122,取得发送时刻信息。并且,无线通信部820将发送时刻信息输出给位置推定器840。
波动接收部710在检测出所接收到的声波具有与任一个波动发送节点800的标识符对应的预定的特征时,将接收到该标识符以及声波这一情况通知给无线通信部880。
无线通信部880在每次接收到表示从波动接收部710接收到声波这一情况的通知时,都从同步计时器122取得该声波的接收时刻信息。只要无线通信部880至少从3个波动发送节点800接收到声波,位置推定器840就能够推定波动接收节点870的位置。因此,如果声波的接收数达到了3个,则无线通信部880将至少3组的接收时刻信息(计时器值)以及对应的波动发送节点800的标识符输出给位置推定器840。
位置推定器840基于发送时刻信息及接收时刻信息、波动的速度和各波动发送节点800的位置,推定波动接收节点870的位置。
此外,无线通信部820-1、820-2、820-3、880也可以取代P2P网络而形成星形网络。另外,也可以独立于波动发送节点800以及波动接收节点870来准备主站。进而,位置推定器840也可以组装入任一个无线通信部820-1、820-2、820-3。
如以上的说明,第5实施方式的位置推定***包括3个以上的波动发送节点和波动接收节点,这些波动发送节点以及波动接收节点各自包含的无线通信部形成无线通信网络。至少一个波动发送节点从内置于其无线通信部的计时器取得发送时刻信息并输出给位置推定器。另一方面,波动接收节点从内置于其无线通信部的计时器取得从各波动发送节点发送的波动的接收时刻信息并将其与该波动发送节点的标识符一起输出给位置推定器。
位置推定器基于所收集到的发送时刻信息及接收时刻信息、波动的速度和各波动发送节点的位置来推定波动接收节点的位置。因为上述计时器在波动发送节点以及波动接收节点之间高精度地同步,所以位置推定器能够收集从各波动发送节点起的准确的波动传播时间,能够高精度地推定波动接收节点的位置。
另外,波动发送节点能够基于内置于其无线通信部的计时器的计时器值来同步发送声波,取得上述发送时刻信息。进而,波动接收节点能够从内置于其无线通信部的计时器取得上述接收时刻信息。即,波动发送节点以及波动接收节点不另外需要用于进行例如基于NTP的时刻同步处理的硬件或软件,该位置推定***也不需要NTP服务器等时刻同步用的特殊装置。除此以外,因为波动发送节点以及波动接收节点之间以无线方式连接,所以也不需要铺设通信电缆,也能够使用例如遵循IEEE802.11的通用的无线LAN设备来安装波动发送节点以及波动接收节点所包含的无线通信部。因此,该位置推定***能够以低成本、简单且紧凑地进行构筑,也容易进行该位置推定***所包含的装置的设置。
上述各实施方式的处理的至少一部分也能够通过将通用的计算机用作基本硬件来实现。实现上述处理的程序可以存储在计算机可读取的记录介质中来提供。程序作为可安装形式的文件或可执行形式的文件存储在记录介质中。作为记录介质,是磁盘、光盘(CD-ROM、CD-R、DVD等)、光磁盘(MO等)、半导体存储器等。记录介质只要能够存储程序并且能够由计算机读取,可以是任意的。另外,也可以将实现上述处理的程序存储在与因特网等网络连接的计算机(服务器)上,并经由网络使计算机(客户端)下载。
说明了本发明的几个实施方式,但是这些实施方式是作为例子而举出的,没有限定发明范围的意图。这些新的实施方式能够以其他的各种各样的方式来实施,在不脱离发明要旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围或要旨内,并且包含于权利要求所记载的发明及其等同的范围内。
Claims (15)
1.一种推定***,具备:
节点群,其包括接收第1波动的第1节点和与该第1节点进行无线通信的第2节点;和
推定器,其基于所述第1波动的传播时间来推定从发送了所述第1波动的第1发送源到所述第1节点的距离、该第1发送源的位置或者该第1节点的位置,
所述第1节点具备:
接收所述第1波动的第1波动接收部;和
第1无线通信部,其内置第1计时器,经由与所述第2节点的无线通信使该第1计时器与内置于该第2节点的第2计时器同步,从该第1计时器取得表示接收到所述第1波动的时刻的第1接收时刻信息,将该第1接收时刻信息输出给所述推定器。
2.根据权利要求1所述的推定***,其中,
所述节点群还包括与所述第1节点以及所述第2节点进行无线通信的第3节点以及第4节点,
所述第1无线通信部经由与所述第2节点、所述第3节点以及所述第4节点的无线通信使所述第1计时器与内置于该第2节点、该第3节点以及该第4节点的所述第2计时器、第3计时器以及第4计时器同步,
所述第2节点具备:
接收所述第1波动的第2波动接收部;和
第2无线通信部,其内置所述第2计时器,经由与所述第1节点、所述第3节点以及所述第4节点的无线通信使该第2计时器与所述第1计时器、所述第3计时器以及所述第4计时器同步,从该第2计时器取得表示接收到所述第1波动的时刻的第2接收时刻信息,将该第2接收时刻信息输出给所述推定器,
所述第3节点具备:
接收所述第1波动的第3波动接收部;和
第3无线通信部,其内置所述第3计时器,经由与所述第1节点、所述第2节点以及所述第4节点的无线通信使该第3计时器与所述第1计时器、所述第2计时器以及所述第4计时器同步,从该第3计时器取得表示接收到所述第1波动的时刻的第3接收时刻信息,将该第3接收时刻信息输出给所述推定器,
所述第4节点具备:
接收所述第1波动的第4波动接收部;和
第4无线通信部,其内置所述第4计时器,经由与所述第1节点、所述第2节点以及所述第3节点的无线通信使该第4计时器与所述第1计时器、所述第2计时器以及所述第3计时器同步,从该第4计时器取得表示接收到所述第1波动的时刻的第4接收时刻信息,将该第4接收时刻信息输出给所述推定器,
所述推定器基于所述第1接收时刻信息、所述第2接收时刻信息、所述第3接收时刻信息以及所述第4接收时刻信息,分别算出参照传播时间与所述第1波动从该第1发送源到所述第2节点的传播时间之间的传播时间差、所述参照传播时间与所述第1波动从该第1发送源到所述第3节点的传播时间之间的传播时间差以及所述参照传播时间与所述第1波动从该第1发送源到所述第4节点的传播时间之间的传播时间差,基于该传播时间差来推定所述第1发送源的位置,所述参照传播时间是所述第1波动从所述第1发送源到所述第1节点的传播时间。
3.根据权利要求1所述的推定***,其中,
所述第1波动是声波,
所述第1波动接收部具备:
麦克风,其接收所述声波并转换成电信号;和
检测部,其检查所述电信号是否具有预定的特征,当检测出该电信号具有该预定的特征时,将接收到所希望的声波这一情况通知给所述第1无线通信部,
所述第1无线通信部在从所述检测部接收到通知时,从所述第1计时器取得所述第1接收时刻信息。
4.根据权利要求1所述的推定***,其中,
所述第1波动是声波,
所述第1波动接收部具备:
麦克风,其接收所述声波并转换成电信号;和
转换部,其将所述电信号转换成数字数据,
所述第1无线通信部将所述第1接收时刻信息以及所述数字数据输出给所述推定器,
所述推定器检查所述数字数据是否具有预定的特征,当检测出该数字数据具有该预定的特征时,基于与该数字数据对应的所述第1接收时刻信息,推定从所述第1发送源到所述第1节点的距离、该第1发送源的位置或该第1节点的位置。
5.根据权利要求1所述的推定***,其中,
所述第1发送源是所述第2节点,
所述第2节点具备:
发送所述第1波动的第1波动发送部;和
第2无线通信部,其内置所述第2计时器,经由与所述第1节点的无线通信使该第2计时器与该第1计时器同步,从该第2计时器取得表示发送了所述第1波动的时刻的发送时刻信息,将该发送时刻信息输出给所述推定器,
所述推定器通过从所述第1接收时刻信息减去所述发送时刻信息来算出所述第1波动从所述第2节点到所述第1节点的传播时间,基于该传播时间来推定从所述第2节点到所述第1节点的距离。
6.根据权利要求5所述的推定***,其中,
所述第2无线通信部在以无线方式接收到所述第1波动的发送指示时,向所述第1波动发送部提供该第1波动的发送指示,
所述第1波动发送部在被从所述第2无线通信部提供所述第1波动的发送指示时,发送该第1波动。
7.根据权利要求1所述的推定***,其中,
所述节点群还包括与所述第1节点以及所述第2节点进行无线通信的第3节点以及第4节点,
所述第1发送源是所述第4节点,
所述第1无线通信部经由与所述第2节点、所述第3节点以及所述第4节点的无线通信使所述第1计时器与内置于该第2节点、该第3节点以及该第4节点的所述第2计时器、第3计时器以及第4计时器同步,
所述第2节点具备:
接收所述第1波动的第2波动接收部;和
第2无线通信部,其内置所述第2计时器,经由与所述第1节点、所述第3节点以及所述第4节点的无线通信使该第2计时器与所述第1计时器、所述第3计时器以及所述第4计时器同步,从该第2计时器取得表示接收到所述第1波动的时刻的第2接收时刻信息,将该第2接收时刻信息输出给所述推定器,
所述第3节点具备:
接收所述第1波动的第3波动接收部;和
第3无线通信部,其内置所述第3计时器,经由与所述第1节点、所述第2节点以及所述第4节点的无线通信使该第3计时器与所述第1计时器、所述第2计时器以及所述第4计时器同步,从该第3计时器取得表示接收到所述第1波动的时刻的第3接收时刻信息,将该第3接收时刻信息输出给所述推定器,
所述第4节点具备:
发送所述第1波动的第1波动发送部;和
第4无线通信部,其内置所述第4计时器,经由与所述第1节点、所述第2节点以及所述第3节点的无线通信使该第4计时器与所述第1计时器、所述第2计时器以及所述第3计时器同步,从该第4计时器取得表示发送了所述第1波动的时刻的发送时刻信息,将该发送时刻信息输出给所述推定器,
所述推定器通过分别从所述第1接收时刻信息、所述第2接收时刻信息以及所述第3接收时刻信息减去所述发送时刻信息来分别算出所述第1波动从所述第4节点到所述第1节点的传播时间、从所述第4节点到所述第2节点的传播时间以及从所述第4节点到所述第3节点的传播时间,基于该传播时间来推定所述第4节点的位置。
8.根据权利要求7所述的推定***,其中,
所述第4无线通信部在以无线方式接收到所述第1波动的发送指示时,向所述第1波动发送部提供该第1波动的发送指示,
所述第1波动发送部在被从所述第4无线通信部提供所述第1波动的发送指示时,发送该第1波动。
9.根据权利要求1所述的推定***,其中,
所述节点群还包括与所述第1节点以及所述第2节点进行无线通信的第3节点以及第4节点,
所述第1发送源是所述第2节点,
所述第2节点具备:
发送所述第1波动的第1波动发送部;和
第2无线通信部,其内置所述第2计时器,经由与所述第1节点、所述第3节点以及所述第4节点的无线通信使该第2计时器与内置于该第1节点、该第3节点以及该第4节点的所述第1计时器、第3计时器以及第4计时器同步,基于该第2计时器的计时器值来控制从所述第1波动发送部发送所述第1波动的定时,从该第2计时器取得表示发送了该第1波动的时刻的发送时刻信息,将该发送时刻信息输出给所述推定器,
所述第3节点具备:
发送第2波动的第2波动发送部;和
第3无线通信部,其内置所述第3计时器,经由与所述第1节点、所述第2节点以及所述第4节点的无线通信使该第3计时器与所述第1计时器、所述第2计时器以及所述第4计时器同步,基于该第3计时器的计时器值来控制从所述第2波动发送部发送所述第2波动的定时,
所述第4节点具备:
发送第3波动的第3波动发送部;和
第4无线通信部,其内置所述第4计时器,经由与所述第1节点、所述第2节点以及所述第3节点的无线通信使该第4计时器与所述第1计时器、所述第2计时器以及所述第3计时器同步,基于该第4计时器的计时器值来控制从所述第3波动发送部发送所述第3波动的定时,
所述第1波动接收部接收所述第1波动、所述第2波动以及所述第3波动,
所述第1无线通信部经由与所述第2节点、所述第3节点以及所述第4节点的无线通信使所述第1计时器与所述第2计时器、所述第3计时器以及所述第4计时器同步,从该第1计时器分别取得表示接收到所述第1波动的时刻的第1接收时刻信息、表示接收到所述第2波动的时刻的第2接收时刻信息以及表示接收到所述第3波动的时刻的第3接收时刻信息,将该第1接收时刻信息、该第2接收时刻信息以及该第3接收时刻信息分别输出给所述推定器,
所述推定器通过分别从所述第1接收时刻信息、所述第2接收时刻信息以及所述第3接收时刻信息减去所述发送时刻信息,分别算出所述第1波动从所述第2节点到所述第1节点的传播时间、所述第2波动从所述第3节点到所述第1节点的传播时间以及所述第3波动从所述第4节点到所述第1节点的传播时间,基于该传播时间来推定所述第1节点的位置。
10.根据权利要求1所述的推定***,其中,
内置于所述第2节点的第2无线通信部相当于星形网络中的主站,将所述第2计时器的计时器值以无线方式发送给所述第1无线通信部,
所述第1无线通信部相当于所述星形网络中的从站,基于所述第2计时器的计时器值来修正所述第1计时器,将所述第1接收时刻信息发送给所述第2无线通信部,
所述第2无线通信部将所述第1接收时刻信息输出给所述推定器。
11.根据权利要求1所述的推定***,其中,
还具备相当于星形网络中的主站的无线通信装置,
所述第1无线通信部以及内置于所述第2节点的第2无线通信部相当于所述星形网络中的从站,
所述第1无线通信部和所述第2无线通信部经由所述无线通信装置进行无线通信。
12.根据权利要求1所述的推定***,其中,
所述推定器与内置于所述第2节点的第2无线通信部以无线方式连接。
13.根据权利要求1所述的推定***,其中,
所述推定器内置在所述第2节点所内置的第2无线通信部中。
14.一种推定***,具备:
发送节点群,其包括发送第1波动的第1发送节点、发送第2波动的第2发送节点、发送第3波动的第3发送节点以及发送第4波动的第4发送节点,所述第1发送节点、所述第2发送节点、所述第3发送节点以及所述第4发送节点互相进行无线通信;
接收节点,其接收所述第1波动、所述第2波动、所述第3波动以及所述第4波动;以及
推定器,其基于所述第1波动、所述第2波动、所述第3波动以及所述第4波动的传播时间来推定所述接收节点的位置,
所述第1发送节点具备:
发送所述第1波动的第1波动发送部;和
第1无线通信部,其内置第1计时器,经由与所述第2发送节点、所述第3发送节点以及所述第4发送节点的无线通信使该第1计时器与内置于该第2发送节点、该第3发送节点以及该第4发送节点的第2计时器、第3计时器以及第4计时器同步,基于该第1计时器的计时器值来控制从所述第1波动发送部发送所述第1波动的定时,
所述第2发送节点具备:
发送所述第2波动的第2波动发送部;和
第2无线通信部,其内置所述第2计时器,经由与所述第1发送节点、所述第3发送节点以及所述第4发送节点的无线通信使该第2计时器与所述第1计时器、所述第3计时器以及所述第4计时器同步,基于该第2计时器的计时器值来控制从所述第2波动发送部发送所述第2波动的定时,
所述第3发送节点具备:
发送所述第3波动的第3波动发送部;和
第3无线通信部,其内置所述第3计时器,经由与所述第1发送节点、所述第2发送节点以及所述第4发送节点的无线通信使该第3计时器与所述第1计时器、所述第2计时器以及所述第4计时器同步,基于该第3计时器的计时器值来控制从所述第3波动发送部发送所述第3波动的定时,
所述第4发送节点具备:
发送所述第4波动的第4波动发送部;和
第4无线通信部,其内置所述第4计时器,经由与所述第1发送节点、所述第2发送节点以及所述第3发送节点的无线通信使该第4计时器与所述第1计时器、所述第2计时器以及所述第3计时器同步,基于该第4计时器的计时器值来控制从所述第4波动发送部发送所述第4波动的定时,
所述接收节点将接收到所述第1波动、所述第2波动、所述第3波动以及所述第4波动这一情况通知给所述推定器,
所述推定器基于从所述接收节点接收到表示接收到所述第1波动、所述第2波动、所述第3波动以及所述第4波动这一情况的通知的时刻,分别算出参照传播时间与所述第2波动从所述第2发送节点到该接收节点的传播时间之间的传播时间差、所述参照传播时间与所述第3波动从所述第3发送节点到该接收节点的传播时间之间的传播时间差以及所述参照传播时间与所述第4波动从所述第4发送节点到该接收节点的传播时间之间的传播时间差,基于该传播时间差来推定所述接收节点的位置,所述参照传播时间是第1波动从所述第1发送节点到所述接收节点的传播时间。
15.一种接收节点,具备:
接收声波的波动接收部;和
无线通信部,其内置第1计时器,经由与其他节点的无线通信使该第1计时器与内置于该其他节点的第2计时器同步,从该第1计时器取得表示接收到所述声波的时刻的接收时刻信息。
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C04 | Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
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