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位置測定装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P07P006037
整理番号 215-578
掲載日 2008年3月14日
出願番号 特願2006-225931
公開番号 特開2008-051564
登録番号 特許第5200228号
出願日 平成18年8月22日(2006.8.22)
公開日 平成20年3月6日(2008.3.6)
登録日 平成25年2月22日(2013.2.22)
発明者
  • 都築 伸二
出願人
  • 国立大学法人愛媛大学
発明の名称 位置測定装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】この発明は、簡易な構成により、移動体の位置を高精度で測定することができ技術を提供することを目的とする。
【解決手段】上記の目的を解決するために、本発明の位置測定装置は、移動体に設けられたマイク部2と、複数のスピーカ部1と、それぞれのスピーカ部1に異なる可聴域のM系列音源データを供給する音源データ供給装置と、同期信号発生装置を有し、マイク部より送信される同期信号要求信号に対応して同期信号を同期信号発生装置からマイク部および音源データ供給装置を経由してスピーカ部へ電力線6を介して送信し、スピーカ部1からマイク部2への音の伝達時間差によって移動体の位置を測定するものである。
【選択図】図15

従来技術、競合技術の概要


近年、家庭内を活動領域とするロボット(ホームロボット) の研究がさかんに行われている。ホームロボットは人間の生活空間で活動できるようにするため、高度な障害物回避能力や柔軟な軌道計画能力が求められる。これらを実現するためにはロボットが自身の位置を高精度(数cmオーダと考えている) に把握する必要がある。



超音波を用いた手法の代表的なシステムはアクティブバット(Active bat)と呼ばれるものであり、40kHz の超音波信号を用いて3cm 程度の精度を実用化している(非特許文献1)。 しかし、超音波は直進性が強く家庭内のように多数の障害物や強い環境ノイズが存在する環境においては反射波の飛行時間を測定してしまうため精度が劣化する。その対策として多数の受信器を天井に設置する必要があり、本発明の目的には沿わない。一方、可聴音を使った位置検出では障害物があっても回折波を利用できるので精度低下の程度が少なくなる。また、回折するので隠れ端末となりにくく、かつ配置するセンサ(スピーカ)も少数ですむ可能性が高い。また、音速を343m/s とすると10kHz で標本化すれば理想的には3.43cm の分解能で検出できることになりRF 信号を用いるよりも安価なハードウェアで高精度検出を実現できる。反面、回折により測距した場合は結果として真の座標とは異なる位置が検出されてしまうため、検出結果を検定する必要があるという問題点がある。 Girod は障害物や環境ノイズによる精度劣化に対して可聴音をスペクトル拡散することを提案している(非特許文献2)。 しかし、測定範囲は1 次元にとどまっており、障害物を含む環境についてのコメントはあるものの測定結果は示されていない。
また、音波の飛行時間を測定するためには音波が送信された時間を受信器が正確に知る必要がある(同期問題と呼ぶ)。本発明は非特許文献2の Girodのシステムと同様に同期信号を電波で送信するものの、家庭内をくまなく電波をカバーするためには、多数の送信アンテナを設置する必要があった。



そこで、本発明者は、可聴域のM系列音源データを使用して2次元の位置測定を行うことを提案した(非特許文献3)。

【非特許文献1】Nissanka B. Priyantha, Anit Chakraborty, and Hari Balakrishnan,The Cricket Location-Support System, 6th ACM International Conference on Mobile Computing and Networking (ACM MOBICOM), Boston, MA,pp.32≡43, August 2000.

【非特許文献2】Lewis Girod, Development and Characterization of an Acoustic Rangefinder, Tech. rep. TR-00-728, Information Sciences Institute (ISI), the University of Southern California(USC), March 2000.

【非特許文献3】武市直之、都築伸二、今岡通博、山田芳郎、 “可聴音DS-CDMによる高精度位置検出法の検討”、平成17 年度電気関係学会四国支部連合大会,pp.88,2005.

産業上の利用分野


本発明は、可聴音を使用して移動体の位置を測定する技術に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
移動体に設けられたマイク部と、複数のスピーカ部と、それぞれのスピーカ部に異なる可聴域のM系列音源データを供給する音源データ供給装置と、同期信号発生装置を有し、マイク部より送信される同期信号要求信号に対応して同期信号を音源データ供給装置からマイク部とスピーカ部へ電力線を介して送信し、スピーカからマイクへの音の伝達時間によって移動体の位置を測定し、音源データ供給装置からマイク部への同期信号の送信を行う電力線アンテナが音源データ供給装置に設けられており、この電力線アンテナが送信に使用する送信波長の1/2またはその整数倍の長さのシールドを音源データ供給装置の動力線に設けることによって構成されている位置測定装置。
産業区分
  • その他通信
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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