JP2013250233A - 位置特定装置、位置特定方法及び位置特定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】反射された電磁波によって位置が特定されて、正確な位置が検出されない。
【解決手段】複数の発信機からの電磁波を受信する受信部と、前記受信部で受信した電磁波のうち、予め定められた条件に合致した反射波が含まれる電磁波に対応した発信機を特定する発信特定部と、前記受信部で電磁波が受信された前記複数の発信機のうち、前記発信特定部により特定された前記発信機の重み付けを、前記複数の発信機のうちの他の発信機の重み付け以下に設定して、前記受信部の位置を特定する位置特定部とを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、位置特定装置、位置特定方法及び位置特定プログラムに関する。

電磁波を利用して、室内での位置を検出する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［特許文献１］ 特開２０１０−４９３７４号公報

しかしながら、室内では、壁、天井等によって電磁波が反射される。この反射された電磁波によって位置が特定されて、正確な位置が検出されないといった課題がある。

本発明の第１の態様においては、複数の発信機からの電磁波を受信する受信部と、前記受信部で受信した電磁波のうち、予め定められた条件に合致した反射波が含まれる電磁波に対応した発信機を特定する発信特定部と、前記受信部で電磁波が受信された前記複数の発信機のうち、前記発信特定部により特定された前記発信機の重み付けを、前記複数の発信機のうちの他の発信機の重み付け以下に設定して、前記受信部の位置を特定する位置特定部とを備える位置特定装置を提供する。

本発明の第２の態様においては、複数の発信機からの電磁波を受信部により受信する受信段階と、前記受信段階で受信した電磁波のうち、予め定められた条件に合致した反射波が含まれる電磁波に対応した発信機を特定する発信特定段階と、前記受信段階で電磁波が受信された前記複数の発信機のうち、前記発信特定段階により特定された前記発信機の重み付けを、前記複数の発信機のうちの他の発信機の重み付け以下にして、前記受信部の位置を特定する位置特定段階とを備える位置特定方法を提供する。

本発明の第３の態様においては、複数の発信機からの電磁波を受信部により受信する受信機能と、前記受信機能で受信した電磁波のうち、予め定められた条件に合致した反射波が含まれる電磁波に対応した発信機を特定する発信特定機能と、前記受信機能で電磁波が受信された前記複数の発信機のうち、前記発信特定機能により特定された前記発信機の重み付けを、前記複数の発信機のうちの他の発信機の重み付け以下にして、前記受信部の位置を特定する位置特定機能とをコンピュータに実行させる位置特定プログラムを提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

ｉＧＰＳシステム１０が設けられた工場の概略図である。 発信機１２の側面図である。 発信機１２の上面図である。 ファン発光部３６、３８から出力されるファンビームＦＢ１、ＦＢ２を説明する図である。 ファン発光部３６、３８から出力されるファンビームＦＢ１、ＦＢ２を説明する図である。 位置特定装置１４の側面図である。 位置特定装置１４の制御系を説明するブロック図である。 記憶部６４に格納された高さテーブル６６の図である。 位置特定部６２による受信部５２の高さの特定方法について説明する。 位置特定部６２による受信部５２の高さの特定方法について説明する。 受信部５２に受信されたストロボライトＳＬ及びファンビームＦＢ１、ＦＢ２を含む受信波ＲＲの波形の図である。 位置特定部６２による受信部５２の位置の特定方法を説明する図である。 位置特定部６２による受信部５２の位置の特定方法を説明する図である。 ストロボライトＳＬの反射波ＲＷが、正常なストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の波形と重ならない場合の図である。 ストロボライトＳＬの反射波ＲＷが、正常なストロボライトＳＬの波形と重なった場合の図である。 位置特定装置１４による受信部５２の位置を特定する位置特定処理のフローチャートである。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、ｉＧＰＳシステム１０が設けられた工場の概略図である。図１に示すように、ｉＧＰＳシステム１０は、工場２０の柱２２または梁２４に設けられた複数の発信機１２と、工場２０の機械等の特定対象物２６に設けられた位置特定装置１４とを備える。

発信機１２は、対象の３次元の位置を特定できる発信波ＳＲを出力する。発信波ＳＲは、電磁波であって、例えば、７７０ｎｍから８００ｎｍの波長を有する赤外線である。発信波ＳＲは、回転しつつ狭い方向に常時発光する一対のファンビームＦＢ１、ＦＢ２と、周期的に全方位に発光するストロボライトＳＬとを含む。

位置特定装置１４は、少なくとも２個の発信機１２からの発信波ＳＲを含む受信波ＲＲを受信して、３次元の位置を特定する。尚、受信波ＲＲには、発信波ＳＲ以外に発信波ＳＲの反射波が含まれる場合がある。

図２は、発信機１２の側面図である。図３は、発信機１２の上面図である。図２に矢印で示す上下を上下方向とし、上下方向と直交する方向を水平方向として説明する。図２及び図３に示すように、発信機１２は、発信用筐体３０と、ストロボ発光部３２と、回転部３４と、ファン発光部３６と、ファン発光部３８とを備える。

発信用筐体３０は、部分円錐状に形成されている。発信用筐体３０は、ストロボ発光部３２と、回転部３４と、ファン発光部３６と、ファン発光部３６、３８とを支持する。発信用筐体３０には、柱２２または梁２４等に取り付けられる取付部が設けられている。

ストロボ発光部３２は、発信用筐体３０の上面に固定されている。ストロボ発光部３２は、複数の発光素子４２を有する。発光素子４２の一例は、赤外線を発光するＬＥＤ（light emitting diode）である。複数の発光素子４２は、周方向において、略等間隔で配列されている。発光素子４２の複数の列が、上下方向に配列されている。全ての発光素子４２は、一度に発光する。これにより、ストロボ発光部３２は、周方向の全方位に一度に、発信波ＳＲに含まれるストロボライトＳＬを発信する。発光素子４２は、周期的に発光する。具体的には、発光素子４２は、回転部３４が２回転する間に１度発光する。

回転部３４は、ストロボ発光部３２の上部に設けられている。回転部３４は、発信用筐体３０の中心を通り上下方向に平行な回転軸ＲＡの周りに回転する。回転部３４は、一定の回転周期で回転する。回転部３４の回転周期の一例は、１／４０秒である。回転部３４の周期は、発信機１２毎に異なる。回転部３４は、ファン発光部３６、３８を保持する。

ファン発光部３６、３８は、回転部３４の外周部に設けられている。これにより、ファン発光部３６、３８は、回転部３４とともに回転軸ＲＡの周りで回転する。ファン発光部３６は、周方向において、ファン発光部３８から９０°回転した位置に配置されている。ファン発光部３６、３８は、赤外帯域のレーザ光を発光する半導体レーザと、半導体レーザから出力された光を一方向に広げるレンチキュラーレンズとを有する。ファン発光部３６、３８の半導体レーザが出力する赤外線の波長は、ストロボ発光部３２が出力する赤外線の波長とは異なる。ファン発光部３６、３８の半導体レーザは、回転軸ＲＡの周りで回転しつつ、常時、発光している。従って、ファン発光部３６、３８は、発信波ＳＲに含まれるファンビームＦＢ１、ＦＢ２を全方位に周期的に発信する。

図４及び図５は、ファン発光部３６、３８から出力されるファンビームＦＢ１、ＦＢ２を説明する図である。図５は、図４の状態から回転部３４が回転軸ＲＡの周りに９０°回転した状態である。

図４及び図５に示すように、ファン発光部３６、３８は、半導体レーザから出力されたレーザ光をレンチキュラーレンズによって一方向に広げ、一方向と略直交する他の方向には狭い幅のままで出力する。従って、図４のファンビームＦＢ２及び図５のファンビームＦＢ１に示すように、ファン発光部３６、３８から出力されるファンビームＦＢ１、ＦＢ２は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の一側方から見ると、ファン発光部３６、３８を頂点とする三角形となる。一方、図４のファンビームＦＢ１及び図５のファンビームＦＢ２に示すように、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の他の側方から見ると、ファン発光部３６、３８を重心とする幅の狭い長方形状となる。

ここで、ファン発光部３６と、ファン発光部３８は、互いに異なる方向にファンビームＦＢ１、ＦＢ２を広げる。具体的には、図４にＦＢθ１で示すように、ファン発光部３６のファンビームＦＢ１は、上下方向から右回りに３０°傾斜している。一方、図５にＦＢθ２で示すように、ファン発光部３８のファンビームＦＢ２は、上下方向から左回りに３０°傾斜している。従って、ファン発光部３６と、ファン発光部３８とが、周方向の同じ位置で発光するファンビームＦＢ１、ＦＢ２は、上下方向を対称線とする線対称となる。これにより、周方向において、ファンビームＦＢ１とファンビームＦＢ２との間隔は、高さによって異なる。

図６は、位置特定装置１４の側面図である。位置特定装置１４は、受信用筐体５０と、受信部５２とを有する。受信用筐体５０は、円柱状に形成されている。受信部５２は、複数の発信機１２から発信された発信波ＳＲを含む受信波ＲＲを受信する。受信部５２は、複数の受光素子５４を有する。受光素子５４の一例は、赤外線等の光を電気信号に変換可能なフォトダイオードまたはフォトトランジスタである。受光素子５４は、受信用筐体５０の外周面に設けられている。受光素子５４は、周方向において、等間隔で全方位に配列されている。複数列の受光素子５４は、上下方向において、等間隔で配置されている。これにより、受信部５２は、いずれの方向から受信波ＲＲが入力されても受信できる。受信部５２は、受信した受信波ＲＲを電気信号に変換して出力する。

図７は、位置特定装置１４の制御系を説明するブロック図である。図７に示すように、位置特定装置１４は、受信部５２と、発信特定部６０と、位置特定部６２と、記憶部６４とを有する。発信特定部６０、位置特定部６２、及び、記憶部６４は、受信部５２と一体に受信用筐体５０に設けてもよく、受信部５２と通信可能な別のコンピュータ等にこれらの機能を持たせてもよい。

受信部５２は、複数の発信機１２からのファンビームＦＢ１、ＦＢ２、及び、ストロボライトＳＬを含む受信波ＲＲを受信する。受信部５２は、受信した受信波ＲＲを電気信号に変換して、発信特定部６０に出力する。

発信特定部６０は、複数の発信機１２から発信されて受信部５２によって受信された受信波ＲＲに基づいて、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２及びストロボライトＳＬに関する情報である受信情報ＡＩを算出して、その受信情報ＡＩを位置特定部６２へと出力する。

また、発信特定部６０は、受信部５２で受信した受信波ＲＲのうち、後述する反射判定値６８に合致した反射波ＲＷが含まれる受信波ＲＲに対応した発信機１２を特定する。反射判定値６８は、反射波ＲＷの有無を判定するための値であって、予め定められた条件の一例である。反射判定値６８は、各発信機１２が反射のない状況で発信波ＳＲを発信した場合の波形等の情報である。波形の情報とは、１個の波形の受信強度のピークの値、後述する１個の波形の半値時間幅等である。

位置特定部６２は、発信特定部６０が算出したファンビームＦＢ１、ＦＢ２及びストロボライトＳＬの受信情報ＡＩに基づいて、受信部５２の高さ及び水平面の位置を含む３次元の位置を特定する。具体的には、位置特定部６２は、受信したファンビームＦＢ１、ＦＢ２の受信情報ＡＩ及び記憶部６４に記憶された高さテーブル６６に基づいて、受信部５２の高さを特定する。位置特定部６２は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２及びストロボライトＳＬの受信情報ＡＩに基づいて、いずれかの発信機１２を基準とする受信部５２の水平方向における方位を特定する。位置特定部６２は、複数の発信機１２に対して特定された受信部５２の複数の方位の交点から受信部５２の水平方向の位置を特定する。

ここで、位置特定部６２は、受信部５２で受信した複数の発信機１２から発信されて受信した受信波ＲＲのうち、発信特定部６０により反射が含まれると特定された発信機１２からの受信波ＲＲの重み付けを、複数の発信機１２のうちの他の発信機１２からの受信波ＲＲの重み付け以下にして、受信部５２の位置を特定する。

記憶部６４は、高さテーブル６６、反射判定値６８、発信機テーブル７０を記憶する。反射判定値６８は、発信特定部６０が受信波ＲＲに反射波ＲＷが含まれているか否かを判定するのに必要な種々の値を含む。発信機テーブル７０は、発信機１２の発信機ＩＤに、発信機１２の座標と、発信機１２の回転部３４の回転周期及びストロボ発光部３２の発光周期とが関連付けられている。また、記憶部６４は、位置特定装置１４を受信部５２、発信特定部６０及び位置特定部６２として機能させる位置特定プログラムを記憶している。

図８は、記憶部６４に格納された高さテーブル６６の図である。図８に示すように、高さテーブル６６は、算出したファンビームＦＢ１、ＦＢ２の受信時刻の差である高さ時間差ＴＦｄｎ（ｎ＝１、２、・・）と、高さＨｎとが関連付けられている。位置特定部６２は、発信特定部６０によって算出された高さ時間差ＴＦｄｎに対応する高さＨｎを高さテーブル６６から抽出して高さを特定する。

次に、図９及び図１０を参照して、位置特定部６２による受信部５２の高さの特定方法について説明する。図９及び図１０は、受信部５２により受信されたファンビームＦＢ１、ＦＢ２の波形の図である。尚、図１０は、図９よりも受信部５２が低い位置に配置された場合のファンビームＦＢ１、ＦＢ２の波形の図である。

図９に示すように、受信部５２は、発信機１２の回転部３４が１周回転する間に、ファン発光部３６、３８が発光したファンビームＦＢ１、ＦＢ２を受信する。受信部５２は、受信したファンビームＦＢ１、ＦＢ２を電気的信号に変換して、発信特定部６０へと出力する。

発信特定部６０は、受信部５２から入力されたファンビームＦＢ１、ＦＢ２の波形から、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２を受信した受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２を算出する。例えば、発信特定部６０は、ファンビームＦＢ１の受信強度のピークの半値となる２つの半値時刻ＴＦ１ａ、ＴＦ１ｂを算出して、その２つの半値時刻の中央時刻をファンビームＦＢ１の受信時刻ＴＦ１として算出する。同様に、発信特定部６０は、ファンビームＦＢ２の２つの半値時刻ＴＦ２ａ、ＴＦ２ｂからファンビームＦＢ２の受信時刻ＴＦ２として算出する。発信特定部６０は、複数のファンビームＦＢ１、ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２からファンビームＦＢ１、ＦＢ２を受信するそれぞれの受信周期を算出する。受信周期は、最新の複数組の受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２から算出された複数の周期の平均としてもよい。発信特定部６０は、同じ周期で受信するファンビームＦＢ１、ＦＢ２を同じ発信機１２から発信されたファンビームＦＢ１、ＦＢ２と特定する。ここで、受信周期は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２を発信する発信機１２の回転部３４の回転周期と一致する。従って、発信特定部６０は、当該周期と、発信機テーブル７０の回転周期に関連付けられている発信機ＩＤとに基づいて、当該ファンビームＦＢ１、ＦＢ２を発信している発信機１２を特定する。

発信特定部６０は、ファンビームＦＢ１の受信時刻ＴＦ１とファンビームＦＢ２の受信時刻ＴＦ２との間の高さ時間差ＴＦｄを算出する。発信特定部６０は、受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２及び高さ時間差ＴＦｄ等を含む受信情報ＡＩを位置特定部６２へと出力する。

位置特定部６２は、発信特定部６０から入力された高さ時間差ＴＦｄに対応する高さＨｎを、記憶部６４に格納された高さテーブル６６から抽出する。位置特定部６２は、抽出した高さＨｎを受信部５２の高さＨとして特定する。

ここで、上述した図４及び図５に示すように、ファンビームＦＢ１及びファンビームＦＢ２は、上下方向から互いに逆方向に３０°傾斜している。従って、受信部５２の高さによって、ファンビームＦＢ１とファンビームＦＢ２との高さ時間差ＴＦｄが異なる。例えば、図９に対応する高さよりも低い位置に受信部５２が配置されている場合、図１０に示すように、ファンビームＦＢ１の受信時刻ＴＦ１とファンビームＦＢ２の受信時刻ＴＦ２との高さ時間差ＴＦｄ'は、高さ時間差ＴＦｄよりも短くなる。これにより、位置特定部６２は、受信部５２の高さＨとして特定できる。

次に、図１１を参照して、位置特定部６２による発信機１２に対する受信部５２の方位角の特定方法について説明する。図１１は、受信部５２に受信されたストロボライトＳＬ及びファンビームＦＢ１、ＦＢ２を含む受信波ＲＲの波形の図である。

図１１に示すように、受信部５２は、受信したストロボライトＳＬと、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２とを電気的信号に変換して、発信特定部６０に出力する。尚、受信部５２は、発信機１２の回転部３４が２周回転する間に、ストロボライトＳＬを１回受信するとともに、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２を２組受信する。従って、図１１に示す波形は、発信機１２が２周回転する間に受信した波形のうち、１周回転する間の波形である。

発信特定部６０は、ストロボライトＳＬの受信時刻ＴＳ及びファンビームＦＢ１、ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２を算出する。尚、ストロボライトＳＬの受信時刻ＴＳの算出は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２の算出方法と同様である。発信特定部６０は、受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ＴＳから算出された各周期が一致するファンビームＦＢ１、ＦＢ２及びストロボライトＳＬを同じ発信機１２から発信されたと特定するとともに、いずれの発信機１２かを発信機テーブル７０によって特定する。

発信特定部６０は、ファンビームＦＢ１の受信時刻ＴＦ１と、ファンビームＦＢ２の受信時刻ＴＦ２との中央時刻ＴＦＣを算出する。尚、中央時刻ＴＦＣは、受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２の平均である。従って、「ＴＦ１＋ＴＦ２＝２×ＴＦＣ」である。次に、発信特定部６０は、ストロボライトＳＬの受信時刻ＴＳと、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の中央時刻ＴＦＣとの時間差である方位時間差ＴＦＳｄを算出する。発信特定部６０は、受信時刻ＴＳ、ＴＦ１、ＴＦ２及び方位時間差ＴＦＳｄ等を含む受信情報ＡＩを位置特定部６２へと出力する。

位置特定部６２は、方位時間差ＴＦＳｄと、発信機１２の角速度ωとから発信機１２に対する受信部５２の方位角を算出する。方位角θｎ（ｎ＝ａ、ｂ、・・）は、「θｎ＝ω×ＴＦＳｄ」によって算出される。この後、複数の発信機１２に対して同じ処理を実行することにより、位置特定部６２は、複数の発信機１２に対する受信部５２の複数の方位角θｎを算出する。

次に、位置特定部６２による受信部５２の水平方向の位置の特定方法を説明する。図１２及び図１３は、位置特定部６２による受信部５２の位置の特定方法を説明する図である。図１２は、２個の発信機１２ａ、１２ｂに基づく位置の特定方法を説明する図である。図１３は、４個の発信機１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに基づく位置の特定方法を説明する図である。位置特定部６２は、少なくとも２個の発信機１２ａ、１２ｂに基づいて特定された複数の方位角θｎが交差する交差点ＣＰｍ（ｍ＝１、２・・）に基づいて、受信部５２の水平方向における位置を特定する。

例えば、位置特定部６２は、２個の発信機１２ａ、１２ｂからの方位角θａ、θｂを算出できた場合、図１２に示すように、２個の発信機１２ａ、１２ｂから方位角θａ、θｂの方向に延びた延長線ＥＬａ、ＥＬｂ上の交点ＣＰを受信部５２の位置と特定する。

次に、位置特定部６２は、４個の発信機１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄからの方位角θａ、θｂ、θｃ、θｄを算出できた場合について説明する。この場合、位置特定部６２は、図１３に示すように４個の発信機１２ａから１２ｄを基点として方位角θａからθｄの方向に延びた４本の延長線ＥＬａ、ＥＬｂ、ＥＬｃ、ＥＬｄに囲まれた最小の四角の４個の交点ＣＰａ、ＣＰｂ、ＣＰｃ、ＣＰｄの座標を算出する。次に、位置特定部６２は、４個の交点ＣＰａ、ＣＰｂ、ＣＰｃ、ＣＰｄの重心ＣＧの位置を算出して、重心ＣＧの位置を受信部５２の位置として特定する。尚、図１３の点線は、位置特定における反射波ＲＷの影響を説明するためのものであり、説明は後述する。

次に、発信特定部６０による反射波ＲＷが含まれている発信機１２の特定方法、及び、反射波ＲＷの特定方法について説明する。まず、複数の発信機１２のうち、１個の発信機１２のみが発信波ＳＷを発信して、他の発信機１２の発信を停止させる。この状態で、発信特定部６０は、反射波ＲＷが含まれる発信波ＳＲ及びその発信波ＳＲを発信している発信機１２を特定する。ここで、反射波ＲＷが含まれる受信波ＲＲは、次の２つのパターンに分けられる。１つ目のパターンは、反射波ＲＷが、正常なストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の波形とほとんど重ならない、または、全く重ならない場合である。２つ目のパターンは、反射波ＲＷが、正常なストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の波形と大部分が重なる場合である。

図１４は、ストロボライトＳＬの反射波ＲＷが、正常なストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の波形と重ならない場合の図である。

図１４に示すように、受信部５２は、受信したストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２及びストロボライトＳＬの反射波ＲＷを含む受信波ＲＲを電気的信号に変換して、発信特定部６０へと出力する。発信特定部６０は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ストロボライトＳＬの受信時刻ＴＳ及び反射波ＲＷの受信時刻ＴＲを算出する。発信特定部６０は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の中央時刻ＴＦＣを算出する。各受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ＴＳ、ＴＲ及び中央時刻ＴＦＣの算出方法は、上述の算出方法と同様である。

次に、発信特定部６０は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の中央時刻ＴＦＣの２周期の間に含まれる波の個数をカウントして、反射波ＲＷの有無を判定する。２周期の一例は、２／４０秒である。尚、反射波ＲＷが含まれていない場合、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の中央時刻ＴＦＣの２周期の間に含まれる波の個数は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２が２個ずつと、ストロボライトＳＬが１個の合計５個である。

例えば、発信特定部６０は、受信波ＲＲに含まれる各波の受信強度のピークの値と、個数閾値Ｎｔｈとを比較する。個数閾値Ｎｔｈの一例は、予想されるピークの値の半分程度である。ピークの値には、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２、ストロボライトＳＬ及び反射波ＲＷの受信強度のピーク値ＰＦ１、ＰＦ２、ＰＳ、ＰＲが含まれる。従って、図１４に示す例では、当該２周期の間にファンビームＦＢ１、ＦＢ２が２個ずつと、ストロボライトＳＬが１個と、反射波ＲＷが１個とが含まれているので、発信特定部６０は、波の個数を６個とカウントする。これにより、発信特定部６０は、反射波ＲＷが含まれていると判定する。発信特定部６０は、反射波ＲＷが含まれていると判定すると、反射波ＲＷが含まれる旨の判定結果及び当該発信機１２の発信機ＩＤを含む受信情報ＡＩを位置特定部６２へと出力する。

位置特定部６２は、反射波ＲＷが含まれる旨の判定結果が入力されると、反射波ＲＷが含まれていると判定された発信機１２の重み付けＷｇを「０」に設定する。尚、位置特定部６２は、反射波ＲＷが含まれないと判定された発信機１２の重み付けＷｇを「１」に設定する。これにより、位置特定部６２は、反射波ＲＷが含まれていると判定された発信機１２以外の発信機１２によって、受信部５２の位置を特定する。

尚、反射波ＲＷが含まれていると判定された発信機１２からの受信波ＲＲに含まれる反射波ＲＷを選別して、反射波ＲＷから選別された正常なファンビームＦＢ１、ＦＢ２またはストロボライトＳＬに基づいて、受信部５２の位置を特定してもよい。この場合、発信特定部６０は、反射波ＲＷが含まれていると判定すると、反射波ＲＷの判定結果、受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ＴＳ、ＴＲ、及び、受信強度のピーク値ＰＦ１、ＰＦ２、ＰＳ、ＰＲを含む受信情報ＡＩを位置特定部６２へと出力する。

位置特定部６２は、反射波ＲＷが含まれる旨の情報が入力されると、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２及びストロボライトＳＬと、反射波ＲＷとを反射判定値６８に基づいて選別する。例えば、位置特定部６２は、反射判定値６８に含まれる反射波閾値Ｒｔｈと、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２、ストロボライトＳＬ及び反射波ＲＷの受信強度のピーク値ＰＦ１、ＰＦ２、ＰＳ、ＰＲを比較する。尚、反射波閾値Ｒｔｈは、個数閾値Ｎｔｈ以上である。位置特定部６２は、反射波閾値Ｒｔｈよりも受信強度の小さい波形を反射波ＲＷと判定する。一方、位置特定部６２は、反射波閾値Ｒｔｈよりも受信強度の大きい波形をストロボライトＳＬと判定する。そして、位置特定部６２は、ストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ＴＳに基づいて、受信部５２の位置を特定する。尚、位置特定部６２は、２周期に含まれる波のうち、受信強度の大きい方から５個以外の波を反射波ＲＷとして選別してもよい。換言すれば、位置特定部６２は、２周期に含まれる波のうち、受信強度の大きい方から５個の波によって受信部５２の位置を特定してもよい。

位置特定部６２は、ストロボライトＳＬと、反射波ＲＷとを選別できた場合、当該発信機１２の重み付けＷｇを、他の反射波ＲＷを含まない発信機１２の重み付けＷｇ以下にして、位置を特定する。従って、位置特定部６２は、ストロボライトＳＬと、反射波ＲＷとを選別できた場合、当該発信機１２の重み付けＷｇを「１」以下に設定する。位置特定部６２は、ストロボライトＳＬと、反射波ＲＷとを選別できない場合、当該発信機１２の重み付けＷｇを「０」として、位置特定に当該発信機１２の受信時刻を用いない。選別できない場合とは、ストロボライトＳＬ及び反射波ＲＷがともに、反射波閾値Ｒｔｈ以上、または、反射波閾値Ｒｔｈ以下である。

図１５は、ストロボライトＳＬの反射波ＲＷが、正常なストロボライトＳＬの波形と重なった場合の図である。図１５に示すように、受信部５２は、ストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２及びストロボライトＳＬの反射波ＲＷを含む受信波ＲＲを電気的信号に変換して、発信特定部６０へと出力する。尚、ストロボライトＳＬ及びストロボライトＳＬの反射波ＲＷは、合成波ＣＷとして出力される。

発信特定部６０は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２及び合成波ＣＷの受信時刻ＴＣを算出する。発信特定部６０は、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の中央時刻ＴＦＣを算出する。各受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ＴＣ及び中央時刻ＴＦＣの算出方法は、上述の算出方法と同様である。

発信特定部６０は、受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ＴＣから算出された周期が一致するファンビームＦＢ１、ＦＢ２及び合成波ＣＷを同じ発信機１２から発信されたと特定するとともに、いずれの発信機１２かを発信機テーブル７０によって特定する。

発信特定部６０は、合成波ＣＷの受信時刻ＴＣの算出に使用した半値時刻と半値時刻との時間差である半値時間差ＴＨＣが正常なストロボライトＳＬの半値時間差ＴＨＳよりも大きい場合、反射波ＲＷが含まれると判定する。尚、正常なストロボライトＳＬの半値時間差ＴＨＳは、記憶部６４に記憶されている反射判定値６８の一つである。

発信特定部６０は、反射波ＲＷの判定結果、受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ＴＣと、合成波ＣＷの半値時間差ＴＨＣとを含む受信情報ＡＩを位置特定部６２に出力する。

位置特定部６２は、波形の数に基づいて、ストロボライトＳＬと反射波ＲＷとを選別可能か否かを判定する。合成波ＣＷが含まれる場合、波形の数が正常な場合と同じ３個なので、位置特定部６２は、正常なストロボライトＳＬと反射波ＲＷとが選別できないと判定する。位置特定部６２は、当該発信機１２の重み付けＷｇを「０」としてもよい。

また、位置特定部６２は、当該発信機１２の重み付けＷｇを「０」以外にしてもよい。この場合、位置特定部６２は、発信特定部６０から入力された合成波ＣＷの半値時刻差ＴＨＣから重み付けＷｇを算出する。重み付けＷｇの算出では、位置特定部６２は、半値時間差ＴＨＣと反射判定値６８に含まれる正常な半値時間差ＴＨＳとの差異である異常差を算出する。位置特定部６２は、異常差により重み付けＷｇを決定して付与する。ここで、異常差が大きいことは、正常なストロボライトＳＬの受信時刻ＴＳと、合成波ＣＷの受信時刻ＴＣとの時間差が大きいことを意味する。従って、位置特定部６２は、異常差が大きくなるにつれて、重み付けＷｇを小さくする。この後、位置特定部６２は、重み付けＷｇを当該発信機１２から算出される受信部５２の位置に積算して、他の発信機１２の重み付けＷｇを「１」として、受信部５２の位置を算出する。これにより、例えば、図１３に示す発信機１２ｄからの受信波ＲＲに合成波ＣＷが含まれている場合、位置特定部６２は、正常な延長線ＥＬｄからずれた一点鎖線で示す延長線ＥＬｄ''を合成波ＣＷから特定する。しかしながら、位置特定部６２は、重み付けＷｇによって、合成波ＣＷの延長線ＥＬｄ''よりも正常な延長線ＥＬｄに近い点線で示す延長線ＥＬｄ'を特定して、点線で示す受信部ＥＬｄ''の位置を特定する。これは、例えば、延長線ＥＬｄ''の交点の座標に重み付けＷｇを積算した後、全ての交点の座標を平均することにより得られる受信部５２の位置となる。これにより、位置特定部６２は、受信部５２の位置の誤差を小さくできる。尚、上述した図１４及び図１５の処理は両方実行することが好ましいが、いずれか一方のみを実行してもよい。

図１６は、位置特定装置１４による受信部５２の位置を特定する位置特定処理のフローチャートである。

図１６に示すように、発信特定部６０は、受信部５２がストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２を含む受信波ＲＲを受信したか否かを判定する（Ｓ１０）。発信特定部６０は、受信部５２から受信波ＲＲに対応する電気的信号が入力されるまで、受信部５２が受信波ＲＲを受信していないと判定して（Ｓ１０：Ｎｏ）、ステップＳ１０を繰り返す。

発信特定部６０は、受信部５２から受信波ＲＲに対応する電気的信号が入力されて、受信波ＲＲを受信したと判定すると（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、受信波ＲＲのファンビームＦＢ１、ＦＢ２、ストロボライトＳＬの受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ＴＳを算出する（Ｓ１２）。尚、受信波ＲＲに反射波ＲＷが含まれている場合、発信特定部６０は、反射波ＲＷの受信時刻ＴＲも算出する。

次に、発信特定部６０は、反射波ＲＷが含まれているか否かを判定する（Ｓ１４）。発信特定部６０は、ストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の受信時刻ＴＦ１、ＴＦ２、ＴＳ、及び、反射波ＲＷの判定結果を含む受信情報ＡＩを位置特定部６２へと出力する（Ｓ１６）。

位置特定部６２は、受信情報ＡＩに基づいて、反射波ＲＷが含まれているか否かを判定する（Ｓ１８）。位置特定部６２は、反射波ＲＷが含まれていると判定すると（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、反射波ＲＷが含まれている発信機１２に重み付けＷｇを付与した後（Ｓ２０）、受信部５２の位置を特定する（Ｓ２２）。

一方、位置特定部６２は、反射波ＲＷが含まれていないと判定すると（Ｓ１８：Ｎｏ）、重み付けＷｇを付与することなく、受信部５２の位置を特定する（Ｓ２２）。この結果、位置特定処理が終了する。

上述したように、位置特定装置１４では、発信特定部６０が、反射波ＲＷが含まれる受信波ＲＲを発信している発信機１２を特定するとともに、位置特定部６２に重み付けＷｇを付与する。これにより、位置特定装置１４は、反射波ＲＷに起因する特定される位置の誤差を低減することができる。

上述の実施形態では、１個の発信機１２のみが発信波ＳＲを発信している状態で、発信特定部６０が反射波ＲＷを特定する例を説明した。しかし、複数の発信機１２が発信波ＳＲを発信している状態で、発信特定部６０が反射波ＲＷ及び反射波ＲＷが含まれる発信波ＳＲを発信している発信機を特定してもよい。

例えば、発信特定部６０は、発信機１２がストロボライトＳＬを受信部５２に発信する周期、及び、回転部３４の回転周期によって、ストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２を発信している発信機１２を特定してもよい。回転周期は、ストロボ発光部３２のストロボ路ライトＳＬを受信する周期によって特定してもよい。この後、当該回転周期と同じ周期で受信されるファンビームＦＢ１、ＦＢ２を同じ発信機１２から発信されていると特定してもよい。上述したように、当該各回転周期は、発信機１２によって異なる。

別の例では、まず、複数の発信機１２のうち、１個の発信機１２の発信波ＳＲの発信を停止した状態で、受信部５２が受信波ＲＲ１を受信する。次に、複数の発信機１２の全てが発信波ＳＲを発信している状態で、受信部５２が受信波ＲＲ２を受信する。発信特定部６０は、受信波ＲＲ１と受信波ＲＲ２との差分を算出して、当該差分から反射波ＲＷ及びその反射波ＲＷを発信している発信機１２を特定してもよい。

さらに別の例では複数の発信機１２のうち、個々の発信波ＳＲの発信を停止することを順に行い、停止されていない発信波による波形が、正常なストロボライトＳＬ、ファンビームＦＢ１、ＦＢ２の波形の線形和で表されるかどうかの評価を行い、反射波の影響による発信波の信頼度の重み付けを行なってもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ ｉＧＰＳシステム、 １２ 発信機、 １４ 位置特定装置、 ２０ 工場、 ２２ 柱、 ２４ 梁、 ２６ 特定対象物、 ３０ 発信用筐体、 ３２ ストロボ発光部、 ３４ 回転部、 ３６ ファン発光部、 ３８ ファン発光部、 ４２ 発光素子、 ５０ 受信用筐体、 ５２ 受信部、 ５４ 受光素子、 ６０ 発信特定部、 ６２ 位置特定部、 ６４ 記憶部、 ６６ 高さテーブル、 ６８ 反射判定値
７０ 発信機テーブル

Claims (12)

1. 複数の発信機からの電磁波を受信する受信部と、
   前記受信部で受信した電磁波のうち、予め定められた条件に合致した反射波が含まれる電磁波に対応した発信機を特定する発信特定部と、
   前記受信部で電磁波が受信された前記複数の発信機のうち、前記発信特定部により特定された前記発信機の重み付けを、前記複数の発信機のうちの他の発信機の重み付け以下に設定して、前記受信部の位置を特定する位置特定部と
   を備える位置特定装置。
2. 前記複数の発信機のうち、１個の発信機のみから電磁波を発信させた状態で、前記発信特定部は、前記反射波が含まれる電磁波に対応した前記発信機を特定する
   請求項１に記載の位置特定装置。
3. 前記複数の発信機から電磁波を発信させた状態で、前記発信特定部は、前記反射波が含まれる電磁波に対応した前記発信機を特定する
   請求項１に記載の位置特定装置。
4. 前記複数の発信機は、それぞれ異なる周期で電磁波を前記受信部に発信し、
   前記発信特定部は、前記周期によって、電磁波を発信した前記複数の発信機を特定する
   請求項３に記載の位置特定装置。
5. 前記複数の発信機のうち、１個の発信機による電磁波の発信を停止した状態で、前記受信部が第１電磁波を受信するとともに、
   前記複数の発信機の全てが、電磁波を発信した状態で、前記受信部が第２電磁波を受信して、
   前記発信特定部は、前記第１電磁波と前記第２電磁波の差分から前記反射波が含まれる電磁波に対応した前記発信機を特定する
   請求項３に記載の位置特定装置。
6. 前記反射波の有無を判定する反射判定情報を記憶する記憶部を更に備え、
   前記発信特定部は、前記反射判定情報に基づいて、前記反射波の有無を判定する
   請求項１から５のいずれか１項に記載の位置特定装置。
7. 前記反射判定情報は、前記複数の発信機が反射のない状況で電磁波を発信した場合の情報である
   請求項６に記載の位置特定装置。
8. 前記反射波の有無を判定する反射判定情報を記憶する記憶部を更に備え、
   前記位置特定部は、前記反射判定情報に基づいて、前記反射波と、他の電磁波とを選別する
   請求項１から７のいずれか１項に記載の位置特定装置。
9. 前記位置特定部は、前記反射波と、他の電磁波とを受信強度により選別する
   請求項８に記載の位置特定装置。
10. 前記反射波の有無を判定する反射判定情報を記憶する記憶部を更に備え、
    前記位置特定部は、前記反射判定情報に基づいて、前記反射波と、前記反射波がない状態との差異である異常差を算出して、前記異常差により重み付けの大きさを決定する
    請求項１から９のいずれか１項に記載の位置特定装置。
11. 複数の発信機からの電磁波を受信部により受信する受信段階と、
    前記受信段階で受信した電磁波のうち、予め定められた条件に合致した反射波が含まれる電磁波に対応した発信機を特定する発信特定段階と、
    前記受信段階で電磁波が受信された前記複数の発信機のうち、前記発信特定段階により特定された前記発信機の重み付けを、前記複数の発信機のうちの他の発信機の重み付け以下にして、前記受信部の位置を特定する位置特定段階と
    を備える位置特定方法。
12. 複数の発信機からの電磁波を受信部により受信する受信機能と、
    前記受信機能で受信した電磁波のうち、予め定められた条件に合致した反射波が含まれる電磁波に対応した発信機を特定する発信特定機能と、
    前記受信機能で電磁波が受信された前記複数の発信機のうち、前記発信特定機能により特定された前記発信機の重み付けを、前記複数の発信機のうちの他の発信機の重み付け以下にして、前記受信部の位置を特定する位置特定機能と
    をコンピュータに実行させる位置特定プログラム。

Images