JP5664550B2 - 位置検出システム、送信装置、受信装置及び位置検出方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、上述した課題を解決し、複数の移動体を同時に使用する場合に、各移動体の位置検出を正確かつ安定的に行うことができる位置検出システム、送信装置、受信装置及び位置検出方法を提供することにある。
図1は、本発明の第1の実施の形態による位置検出システムの構成を示すブロック図である。以下の実施の形態においては、本発明による位置検出システムを、電子ペンシステムに適用した場合を例にとって説明する。
次に、図3のフローチャートを参照して、電子ペン10の送信部100による動作について説明する。電子ペン10は、動作中は、一定周期で以下の動作を繰り返す。
本実施の形態によれば、複数の電子ペン10を同時に使用する場合に、受信部200で受信するそれぞれの電子ペン10からの超音波信号の受信レベルに差がある場合であっても、複数の電子ペン10からの送出される複数の超音波信号の影響を受けることなく、最初に受信部200に到達する直接波によってそれぞれの電子ペン10の位置を検出することができる。よって、複数の電子ペンを同時に使用する場合に、各電子ペンの位置検出を正確かつ安定的に行うことができる。
次に、本発明の第2の実施の形態による位置検出システムについて詳細に説明する。
本実施の形態によれば、複数の電子ペン10から送信する超音波信号を、複数の電子ペン10で重複しないような帯域のものを送信する構成とし、受信装置20で、各電子ペン10で使用する帯域を抽出するフィルタを施す構成としたことにより、複数の電子ペンからの超音波を同時に受信した合成波からそれぞれの電子ペンからの超音波を確実に抽出し、超音波の到達点を検出することで、各電子ペンの位置検出を正確かつ安定的に行うことができる。
Claims (20)
- 送信タイミングを示すトリガ信号と、基準となる周波数の信号を自己相関性の高い擬似ランダム系列のデータに基づいて変調した超音波信号とを同時に送出する送信装置を含む少なくとも1つの移動体と、
前記トリガ信号と前記超音波信号を受信し、前記移動体の位置を検出する受信装置とを備え、
前記受信処理装置が、
所定間隔で設定された前記超音波信号を受信する少なくとも2つの超音波受信手段と、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められた前記擬似ランダム系列のモデル波形との間で相関値を算出する手段と、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められた前記擬似ランダム系列のモデル波形とに、前記移動体を特徴づける成分を残す同等の特性を有するフィルタをそれぞれ施し、前記フィルタをそれぞれ施した後の双方の波形の間で相関値を算出する手段と、
算出された何れかの前記相関値の最初のピーク値を検出し、前記トリガ信号を受信した時点と該相関ピーク値の検出時点とから前記2つの超音波受信手段に到達するまでの超音波伝搬時間をそれぞれ算出する手段と、
算出した前記超音波伝播時間と前記超音波受信手段相互の間隔長に基づいて、前記移動体の位置を算出する手段とを備え、
前記擬似ランダム系列として、相互相関の低い異なる系列を用いることを特徴とする位置検出システム。 - 送信タイミングを示すトリガ信号と、基準となる周波数の信号を自己相関性の高い擬似ランダム系列のデータに基づいて変調し、さらに帯域を制限した超音波信号とを同時に送出する送信装置を含む少なくとも1つの移動体と、
前記トリガ信号と前記超音波信号を受信し、前記移動体の位置を検出する受信装置とを備え、
前記受信処理装置が、
所定間隔で設定された前記超音波信号を受信する少なくとも2つの超音波受信手段と、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められた前記擬似ランダム系列のモデル波形とに、前記移動体を特徴づける成分を残す同等の特性を有するフィルタをそれぞれ施し、前記フィルタをそれぞれ施した後の双方の波形の間で相関値を算出する手段と、
算出された前記相関値の最初のピーク値を検出し、前記トリガ信号を受信した時点と該相関ピーク値の検出時点とから前記2つの超音波受信手段に到達するまでの超音波伝搬時間をそれぞれ算出する手段と、
算出した前記超音波伝播時間と前記超音波受信手段相互の間隔長に基づいて、前記移動体の位置を算出する手段とを備え、
前記擬似ランダム系列として、相互相関の低い異なる系列を用いることを特徴とする位置検出システム。 - 前記トリガ信号が、前記送信装置を識別可能な電磁波信号であることを特徴とする請求項1から請求項2の何れかに記載の位置検出システム。
- 前記トリガ信号が、前記送信装置毎に重複が生じないよう帯域分割された信号であることを特徴とする請求項3に記載の位置検出システム。
- 前記トリガ信号が、前記送信装置毎に異なる自己相関性の高い擬似ランダム信号に基づいて変調された電磁波信号であり、
前記受信装置が、受信したトリガ信号の受信波形と、予め設定されたモデル波形との間で相関値を算出し、前記送信装置毎に異なるトリガ信号の先頭を検出し、超音波信号の到達時間の起点となるタイミングを生成することを特徴とする請求項1から請求項2の何れかに記載の位置検出システム。 - 擬似ランダム系列として、M系列を用いることを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の位置検出システム。
- 前記移動体が、電子ペンであることを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の位置検出システム。
- 前記移動体が、前記送信装置を備えたロボットであることを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の位置検出システム。
- 送信装置から送信される超音波信号を受信装置で受信して前記送信装置の位置を検出する位置検出システムの前記受信装置であって、
前記送信装置から送信される送信タイミングを示すトリガ信号を受信するトリガ信号受信手段と、
所定間隔で設定された、前記トリガ信号に同期して前記送信装置から送信される、基準となる周波数の信号を自己相関性の高い擬似ランダム信号に基づいて変調した前記超音波信号を受信する少なくとも2つの超音波受信手段と、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められたモデル波形との間で相関値を算出する手段と、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められた前記擬似ランダム系列のモデル波形とに、前記移動体を特徴づける成分を残す同等の特性を有するフィルタをそれぞれ施し、前記フィルタをそれぞれ施した後の双方の波形の間で相関値を算出する手段と、
算出された何れかの前記相関値の最初のピーク値を検出し、前記トリガ信号を受信した時点と該相関ピーク値の検出時点とから前記2つの超音波受信手段に到達するまでの超音波伝搬時間をそれぞれ算出する手段と、
算出した前記超音波伝播時間と前記超音波受信手段相互の間隔長に基づいて、前記移動体の位置を算出する手段とを備え、
前記超音波信号の擬似ランダム信号の系列として、相互相関の低い異なる系列を用いることを特徴とする受信装置。 - 送信装置から送信される超音波信号を受信装置で受信して前記送信装置の位置を検出する位置検出システムの前記受信装置であって、
前記送信装置から送信される送信タイミングを示すトリガ信号を受信するトリガ信号受信手段と、
所定間隔で設定された、前記トリガ信号に同期して前記送信装置から送信される、基準となる周波数の信号を自己相関性の高い擬似ランダム信号に基づいて変調し、さらに帯域を制限した前記超音波信号を受信する少なくとも2つの超音波受信手段と、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められた前記擬似ランダム系列のモデル波形とに、前記移動体を特徴づける成分を残す同等の特性を有するフィルタをそれぞれ施し、前記フィルタをそれぞれ施した後の双方の波形の間で相関値を算出する手段と、
算出された前記相関値の最初のピーク値を検出し、前記トリガ信号を受信した時点と該相関ピーク値の検出時点とから前記2つの超音波受信手段に到達するまでの超音波伝搬時間をそれぞれ算出する手段と、
算出した前記超音波伝播時間と前記超音波受信手段相互の間隔長に基づいて、前記移動体の位置を算出する手段とを備え、
前記超音波信号の擬似ランダム信号の系列として、相互相関の低い異なる系列を用いることを特徴とする受信装置。 - 前記トリガ信号が、前記送信装置毎に異なる自己相関性の高い擬似ランダム信号に基づいて変調された電磁波信号であり、
受信したトリガ信号の受信波形と、予め設定されたモデル波形との間で相関値を算出し、前記送信装置毎に異なるトリガ信号の先頭を検出し、超音波信号の到達時間の起点となるタイミングを生成することを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の受信装置。 - 擬似ランダム系列として、M系列を用いることを特徴とする請求項9から請求項11の何れかに記載の受信装置。
- 少なくとも1つの送信装置が、
送信タイミングを示すトリガ信号と、基準となる周波数の信号を自己相関性の高い擬似ランダム信号に基づいて変調した超音波信号とを同時に送信するステップを実行し、
前記トリガ信号と前記超音波信号を受信し、前記移動体の位置を検出する受信装置が、
所定間隔で設定された少なくとも2つの超音波受信手段によって前記超音波信号を受信するステップと、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められたモデル波形との間で相関値を算出するステップと、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められたモデル波形とに、前記移動体を特徴づける成分を残す同等の特性を有するフィルタをそれぞれ施し、前記フィルタをそれぞれ施した後の双方の波形の間で相関値を算出するステップと、
算出された何れかの前記相関値の最初のピーク値を検出し、前記トリガ信号を受信した時点と該相関ピーク値の検出時点とから前記2つの超音波受信手段に到達するまでの超音波伝搬時間をそれぞれ算出するステップと、
算出した前記超音波伝播時間と前記超音波受信手段相互の間隔長に基づいて、前記移動体の位置を算出するステップを実行し、
前記送信装置が送出する前記超音波信号の擬似ランダム信号の系列として、相互相関の低い異なる系列を用いることを特徴とする位置検出方法。 - 少なくとも1つの送信装置が、
送信タイミングを示すトリガ信号と、基準となる周波数の信号を自己相関性の高い擬似ランダム信号に基づいて変調し、さらに帯域を制限した超音波信号とを同時に送信するステップを実行し、
前記トリガ信号と前記超音波信号を受信し、前記移動体の位置を検出する受信装置が、
所定間隔で設定された少なくとも2つの超音波受信手段によって前記超音波信号を受信するステップと、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められたモデル波形とに、前記移動体を特徴づける成分を残す同等の特性を有するフィルタをそれぞれ施し、前記フィルタをそれぞれ施した後の双方の波形の間で相関値を算出するステップと、
算出された前記相関値の最初のピーク値を検出し、前記トリガ信号を受信した時点と該相関ピーク値の検出時点とから前記2つの超音波受信手段に到達するまでの超音波伝搬時間をそれぞれ算出するステップと、
算出した前記超音波伝播時間と前記超音波受信手段相互の間隔長に基づいて、前記移動体の位置を算出するステップを実行し、
前記送信装置が送出する前記超音波信号の擬似ランダム信号の系列として、相互相関の低い異なる系列を用いることを特徴とする位置検出方法。 - 前記トリガ信号が、前記送信装置を識別可能な電磁波信号であることを特徴とする請求項13から請求項14の何れかに記載の位置検出方法。
- 前記トリガ信号が、前記送信装置毎に重複が生じないよう帯域分割された信号であることを特徴とする請求項15に記載の位置検出方法。
- 前記トリガ信号が、前記送信装置毎に異なる自己相関性の高い擬似ランダム信号に基づいて変調された電磁波信号であり、
前記受信装置が、受信したトリガ信号の受信波形と、予め設定されたモデル波形との間で相関値を算出し、前記送信装置毎に異なるトリガ信号の先頭を検出し、超音波信号の到達時間の起点となるタイミングを生成することを特徴とする請求項16に記載の位置検出方法。 - 擬似ランダム系列として、M系列を用いることを特徴とする請求項13から請求項17の何れかに記載の位置検出方法。
- 少なくとも1つの送信装置が、
送信タイミングを示すトリガ信号と、基準となる周波数の信号を自己相関性の高い擬似ランダム信号に基づいて変調した超音波信号とを同時に送信するステップを実行し、
前記トリガ信号と前記超音波信号を受信し、前記移動体の位置を検出する受信装置が、
所定間隔で設定された少なくとも2つの超音波受信手段によって前記超音波信号を受信するステップと、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められたモデル波形との間で相関値を算出するステップと、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められたモデル波形とに、前記移動体を特徴づける成分を残す同等の特性を有するフィルタをそれぞれ施し、前記フィルタをそれぞれ施した後の双方の波形の間で相関値を算出するステップと、
算出された何れかの前記相関値の最初のピーク値を検出し、前記トリガ信号を受信した時点と該相関ピーク値の検出時点とから前記2つの超音波受信手段に到達するまでの超音波伝搬時間をそれぞれ算出するステップを実行し、
前記送信装置が送出する前記超音波信号の擬似ランダム信号の系列として、相互相関の低い異なる系列を用いることを特徴とする伝播時間決定方法。 - 少なくとも1つの送信装置が、
送信タイミングを示すトリガ信号と、基準となる周波数の信号を自己相関性の高い擬似ランダム信号に基づいて変調し、さらに帯域を制限した超音波信号とを同時に送信するステップを実行し、
前記トリガ信号と前記超音波信号を受信し、前記移動体の位置を検出する受信装置が、
所定間隔で設定された少なくとも2つの超音波受信手段によって前記超音波信号を受信するステップと、
前記超音波信号の受信波形と、前記移動体に応じて予め決められたモデル波形とに、前記移動体を特徴づける成分を残す同等の特性を有するフィルタをそれぞれ施し、前記フィルタをそれぞれ施した後の双方の波形の間で相関値を算出するステップと、
算出された前記相関値の最初のピーク値を検出し、前記トリガ信号を受信した時点と該相関ピーク値の検出時点とから前記2つの超音波受信手段に到達するまでの超音波伝搬時間をそれぞれ算出するステップを実行し、
前記送信装置が送出する前記超音波信号の擬似ランダム信号の系列として、相互相関の低い異なる系列を用いることを特徴とする伝播時間決定方法。
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