推定系統(tǒng)以及接收節(jié)點的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實施方式涉及基于波動傳播時間的距離或位置的推定。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，為了推定車輛導(dǎo)航系統(tǒng)、智能手機(jī)等的位置信息而利用了GPS(Global PositioningSystem:全球定位系統(tǒng)）。然而，在難以接收到來自衛(wèi)星的電波的環(huán)境（例如 屋內(nèi)）下，利用GPS來推定位置信息是很困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 實施方式的目的在于高精度地推定波動發(fā)送源與波動接收節(jié)點之間的距離、該波 動發(fā)送源的位置或該波動接收節(jié)點的位置。
[0004] 根據(jù)實施方式，推定系統(tǒng)包括節(jié)點群和推定器。節(jié)點群包括接收第1波動的第1 節(jié)點和與該第1節(jié)點進(jìn)行無線通信的第2節(jié)點。推定器基于第1波動的傳播時間來推定從 發(fā)送了第1波動的第1發(fā)送源到第1節(jié)點的距離、該第1發(fā)送源的位置或該第1節(jié)點的位 置。第1節(jié)點包括第1波動接收部和第1無線通信部。第1波動接收部接收第1波動。第 1無線通信部內(nèi)置第1計時器，經(jīng)由與第2節(jié)點的無線通信使該第1計時器與內(nèi)置于該第2 節(jié)點的第2計時器同步，從該第1計時器取得表示接收到第1波動的時刻的第1接收時刻 信息，將該第1接收時刻信息輸出給推定器。
[0005] 根據(jù)另一實施方式，推定系統(tǒng)包括發(fā)送節(jié)點群、接收節(jié)點和推定器。發(fā)送節(jié)點群包 括發(fā)送第1波動的第1發(fā)送節(jié)點、發(fā)送第2波動的第2發(fā)送節(jié)點、發(fā)送第3波動的第3發(fā) 送節(jié)點以及發(fā)送第4波動的第4發(fā)送節(jié)點，所述第1發(fā)送節(jié)點、所述第2發(fā)送節(jié)點、所述第 3發(fā)送節(jié)點以及所述第4發(fā)送節(jié)點互相進(jìn)行無線通信。接收節(jié)點接收第1波動、第2波動、 第3波動以及第4波動。推定器基于第1波動、第2波動、第3波動以及第4波動的傳播時 間來推定接收節(jié)點的位置。第1發(fā)送節(jié)點包括第1波動發(fā)送部和第1無線通信部。第1波 動發(fā)送部發(fā)送第1波動。第1無線通信部內(nèi)置第1計時器，經(jīng)由與第2發(fā)送節(jié)點、第3發(fā)送 節(jié)點以及第4發(fā)送節(jié)點的無線通信使該第1計時器與內(nèi)置于該第2發(fā)送節(jié)點、該第3發(fā)送 節(jié)點以及該第4發(fā)送節(jié)點的第2計時器、第3計時器以及第4計時器同步，基于該第1計時 器的計時器值來控制從第1波動發(fā)送部發(fā)送第1波動的定時。第2發(fā)送節(jié)點包括第2波動 發(fā)送部和第2無線通信部。第2波動發(fā)送部發(fā)送第2波動。第2無線通信部內(nèi)置第2計時 器，經(jīng)由與第1發(fā)送節(jié)點、第3發(fā)送節(jié)點以及第4發(fā)送節(jié)點的無線通信使該第2計時器與第 1計時器、第3計時器以及第4計時器同步，基于該第2計時器的計時器值來控制從第2波 動發(fā)送部發(fā)送第2波動的定時。第3發(fā)送節(jié)點包括第3波動發(fā)送部和第3無線通信部。第 3波動發(fā)送部發(fā)送第3波動。第3無線通信部內(nèi)置第3計時器，經(jīng)由與第1發(fā)送節(jié)點、第2 發(fā)送節(jié)點以及第4發(fā)送節(jié)點的無線通信使該第3計時器與第1計時器、第2計時器以及第4 計時器同步，基于該第3計時器的計時器值來控制從第3波動發(fā)送部發(fā)送第3波動的定時。 第4發(fā)送節(jié)點包括第4波動發(fā)送部和第4無線通信部。第4波動發(fā)送部發(fā)送第4波動。第 4無線通信部內(nèi)置第4計時器，經(jīng)由與第1發(fā)送節(jié)點、第2發(fā)送節(jié)點以及第3發(fā)送節(jié)點的無 線通信使該第4計時器與第1計時器、第2計時器以及第3計時器同步，基于該第4計時器 的計時器值來控制從第4波動發(fā)送部發(fā)送第4波動的定時。接收節(jié)點將接收到第1波動、 第2波動、第3波動以及第4波動這一情況通知給推定器。推定器基于從接收節(jié)點接收到 表示接收到第1波動、第2波動、第3波動以及第4波動這一情況的通知的時刻，分別算出 參照傳播時間與第2波動從第2發(fā)送節(jié)點到該接收節(jié)點的傳播時間之間的傳播時間差、所 述參照傳播時間與第3波動從第3發(fā)送節(jié)點到該接收節(jié)點的傳播時間之間的傳播時間差以 及所述參照傳播時間與第4波動從第4發(fā)送節(jié)點到該接收節(jié)點的傳播時間之間的傳播時間 差，基于該傳播時間差來推定接收節(jié)點的位置，所述參照傳播時間是第1波動從第1發(fā)送節(jié) 點到接收節(jié)點的傳播時間。
[0006] 根據(jù)另一實施方式，接收節(jié)點包括波動接收部和無線通信部。波動接收部接收聲 波。無線通信部內(nèi)置第1計時器，經(jīng)由與其他節(jié)點的無線通信使該第1計時器與內(nèi)置于該 其他節(jié)點的第2計時器同步，從該第1計時器取得表示接收到聲波的時刻的接收時刻信息。
[0007] 根據(jù)上述構(gòu)成的推定系統(tǒng)以及接收節(jié)點，能夠高精度地推定波動發(fā)送源與波動接 收節(jié)點之間的距離、該波動發(fā)送源的位置或該波動接收節(jié)點的位置。
【附圖說明】
[0008] 圖1是例示第1實施方式的位置推定系統(tǒng)的框圖。
[0009] 圖2是例示圖1的波動接收節(jié)點的框圖。
[0010] 圖3是例示圖2的通信控制部的工作的流程圖。
[0011] 圖4是表示圖1的變形例的框圖。
[0012] 圖5是表示圖1的變形例的框圖。
[0013] 圖6是表示圖1的變形例的框圖。
[0014] 圖7是例示第2實施方式的位置推定系統(tǒng)所包含的波動接收節(jié)點的框圖。
[0015] 圖8是例示圖7的通信控制部的工作的流程圖。
[0016] 圖9是例示第3實施方式的位置推定系統(tǒng)的框圖。
[0017] 圖10是例示圖9的波動收發(fā)節(jié)點的框圖。
[0018] 圖11是例示圖10的通信控制部的工作的流程圖。
[0019] 圖12是例示第4實施方式的位置推定系統(tǒng)的框圖。
[0020] 圖13是例示圖12的波動發(fā)送節(jié)點的框圖。
[0021] 圖14是例示圖12的波動接收節(jié)點的框圖。
[0022] 圖15是例示第5實施方式的位置推定系統(tǒng)的框圖。
[0023] 圖16是例示圖15的波動接收節(jié)點的框圖。
[0024] 圖17是例示圖12的位置推定系統(tǒng)的工作的時序圖。
[0025] 圖18是例示圖15的位置推定系統(tǒng)的工作的時序圖。
【具體實施方式】
[0026] 以下，參照附圖來說明實施方式。此外，以后對與已說明的要素相同或類似的要素 標(biāo)注相同或類似的符號，基本上省略重復(fù)的說明。例如，在存在多個相同或類似的要素的情 況下，有時為了不區(qū)分各要素地說明而使用共同的符號，也有時為了區(qū)分各要素地說明而 除了該共同的符號之外還使用細(xì)分序號。
[0027] (第1實施方式）
[0028] 如圖1所例示，第1實施方式的位置推定系統(tǒng)包括4個波動接收節(jié)點100-1、 100-2、100-3、100-4、波動發(fā)送源130和位置推定器140。此外，波動接收節(jié)點100的總數(shù)也 可以為5個以上。
[0029] 波動發(fā)送源130能夠發(fā)送波動。該波動可以如后述那樣具有預(yù)定的特征以便與其 他的波動區(qū)分。在以后的說明中，作為波動利用了聲波（包括超聲波），但也能夠利用電磁 波、振動波等其他波動。此外，波動發(fā)送源130既可以是具備揚(yáng)聲器的機(jī)器人等裝置，也可 以是動物或人等生物。在波動發(fā)送源130為生物的情況下，從該生物發(fā)出的聲音、叫聲或振 動相當(dāng)于波動。
[0030] 波動接收節(jié)點100-1、100-2、100-3、100-4接收波動。波動接收節(jié)點100-1、100-2、 100-3、100-4在檢測出所接收到的波動例如具有上述預(yù)定的特征時，取得表示接收到該波 動的時刻的信息（以后，稱為接收時刻信息）。接收時刻信息例如可以是計時器值。此外， 從減小位置推定誤差的觀點出發(fā)，由波動接收節(jié)點100-1、100-2、100-3、100-4參照的計時 器優(yōu)選高精度地同步。該接收時刻信息由位置推定器140收集。
[0031] 具體而言，波動接收節(jié)點100包括波動接收部110以及無線通信部120。波動接收 部110接收從波動發(fā)送源130發(fā)送的波動。波動接收部110在檢測出所接收到的波動具有 上述預(yù)定的特征時，將接收到所希望的波動這一情況通知給無線通信部120。
[0032] 無線通信部120在從波動接收部110接收到通知時，訪問內(nèi)置的計時器來取得接 收時刻信息。無線通信部120將接收時刻信息輸出給位置推定器140。此外，位置推定器 140可以以有線或無線方式與波動接收節(jié)點100-1、100-2、100-3、100-4的任一方連接。無 線通信部120在與位置推定器140直接連接的情況下，將接收時刻信息直接輸出給該位置 推定器140。另一方面，無線通信部120在與位置推定器140不直接連接的情況下，將接收 時刻信息經(jīng)由其他的波動接收節(jié)點100輸出給該位置推定器140。
[0033] 圖2示出了波動接收節(jié)點100的具體例。波動接收部110包括麥克風(fēng)111和檢測 部112。無線通信部120包括通信控制部121、同步計時器122、無線接收部123以及無線發(fā) 送部124。
[0034] 麥克風(fēng)111接收聲波并轉(zhuǎn)換成電信號。麥克風(fēng)111將電信號輸出給檢測部112。
[0035] 檢測部112從麥克風(fēng)111接收電信號，檢查該電信號是否具有預(yù)定的特征。檢測 部112在檢測出電信號具有預(yù)定的特征時，將接收到所希望的波動這一情況通知給通信控 制部121。例如，來自波動發(fā)送源130的聲波可以具有預(yù)定的聲壓等級、時間波形或頻率成 分作為預(yù)定的特征。
[0036] 通信控制部121控制同步計時器122、無線接收部123以及無線發(fā)送部124。例如， 通信控制部121在從檢測部112接收到通知時，取得同步計時器122的計時器值。該計時 器值相當(dāng)于接收時刻信息。通信控制部121將接收時刻信息輸出給位置推定器140。
[0037] 詳細(xì)而言，通信控制部121在與位置推定器140直接連接的情況下，將接收時刻信 息直接輸出給該位置推定器140。另一方面，通信控制部121在與位置推定器140不直接連 接的情況下，使無線發(fā)送部124將接收時刻信息發(fā)送給該位置推定器140或其他的波動接 收節(jié)點100。此外，在無線接收部123從其他的波動接收節(jié)點100接收到接收時刻信息的情 況下，通信控制部121也同樣將該接收時刻信息輸出給位置推定器140。
[0038] 進(jìn)而，通信控制部121進(jìn)行用于使同步計時器122與內(nèi)置于其他的波動接收節(jié)點 100的同步計時器122同步的同步處理。例如，通信控制部121即可以使無線發(fā)送部124向 其他的波動接收節(jié)點100發(fā)送同步計時器122的計時器值，也可以使用無線接收部123接 收到的其他的波動接收節(jié)點100的計時器值對同步計時器122的計時器值進(jìn)行修正。
[0039] 具體而言，通信控制部121可以如圖3所例示那樣進(jìn)行工作。首先，通信控制部 121持續(xù)等待來自檢測部112的通知（步驟S101)。然后，在從檢測部112接收到通知時， 通信控制部121取得同步計時器122的計時器值（步驟S102)。
[0040] 通信控制部121在與位置推定器140直接連接的情況下，將在步驟S102中取得的 計時器值直接輸出給該位置推定器140(步驟S103以及步驟S104)。另一方面，通信控制部 121在與位置推定器140不直接連接的情況下，使無線發(fā)送部124將在步驟S102中取得的 計時器值發(fā)送給該位置推定器140或其他的波動接收節(jié)點100(步驟S103以及步驟S105)。
[0041] 同步計時器122通過按照時鐘信號進(jìn)行遞增動作來獲得計時器值。同步計時器 122由通信控制部121控制，以與內(nèi)置于其他的波動接收節(jié)點100的同步計時器122同步。 例如，如果無線通信部120與遵循ffiEE802. 11的無線LAN設(shè)備相當(dāng)，則同步計時器122可 以通過TSF(TimingSynchronizationFunction:定時同步功能）計時器來安裝。TSF計 時器的同步處理雖然根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（基建（Infrastructure)模式或點對點（Ad-Hoc)模 式）而不同，但是在任何網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中都能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的同步。例如，根據(jù)IEEE802. 11， TSF計時器間的同步誤差為數(shù)μ秒以下。另外，在無線通信部120是遵循IEEE802. 15. 1或 ΙΕΕΕ802. 15. 4等其他無線通信規(guī)格的設(shè)備的情況下，也能夠在無線通信部120內(nèi)置有同樣 的計時器的情況下使用該無線通信部120。
[0042] 無線接收部123以無線信號的形式接收各種信息。具體而言，無線接收部123以 無線信號的形式從其他的波動接收節(jié)點100接收接收時刻信息、同步處理所需的信息（例 如，內(nèi)置于其他的波動接收節(jié)點100的同步計時器122的計時器值）。
[0043] 無線發(fā)送部124以無線信號的形式發(fā)送各種信息。具體而言，無線發(fā)送部124以無 線信號的形式向其他的波動接收節(jié)點100、位置推定器140等發(fā)送接收時刻信息、同步處理 所需的信息（例如，同步計時