| 超音波測位の基本原理 |
イメージは3点測量
超音波測位の原理は、「タグ」と呼ぶ送信機から発信した超音波を、「リーダ」と呼ぶ受信機最低3個以上で受信し、各々のリーダまでの超音波の到達時間の違いを利用して、それぞれのリーダまでの距離を算出します。この距離をもとに3点測量の要領で音源のX、Y、Zの3次元位置を特定します。
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| 超音波の発信方法 |
複数タグからの発信も全て認識
タグからの超音波の発信は、微弱電波によるタグへの発信指令により行われます。（但し、タグを有線方式にすれば、微弱電波は使用しません）この発信指令は、予め制御用PCに、指令を出すタグID番号や発信の間隔、発信指令の順番などの基本情報の設定をして自動的に行います。
複数のタグがある場合、タグへの発信指令は予め決めた順番に基づいて行います。これにより、リーダが受信した超音波がどのタグから発信されたものなのかが判断できます。超音波の周波数帯は40kHzを、微弱電波の周波数帯は315kHzを中心に使用しています。
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| 位置情報システムの種類 |
3次元位置情報は超音波方式
移動体の位置情報取得の代表的な方法は、屋外はGPS、屋内では超音波方式の他に電波方式、赤外線方式、無線LAN方式などがあります。
超音波方式はセンチメートル単位での3次元位置情報が検出ができますが、その他の方式はゾーン検出が主体ですので、受信機の受信エリアにいるかいないかという2次元でのラフな位置情報になります。受発信感度を下げて受信エリアを小さくしたり、受信機を増やして複数の受信機で受信することで発信機の存在エリアを絞ることは可能ですが、おのずと限界があります。
従って、センチメートル単位の3次元位置情報が必要であれば超音波方式、数メートル単位での平面的な2次元位置情報でいいのであればその他の方式などを選定します。
また、画像によって位置情報を取得方法もありますが、特定の用途に限られ一般的ではありません。
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| 測定範囲と精度の比較 |
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| 特長 |
超音波の特長を生かしたシステム作りには
1.超音波の指向性と検出距離
タグから発信される超音波は、指向性を持っています。超音波は、発信源からおおよそ100°の角度で円錐型に広がっていきます。また、受信する方のリーダにも指向性があります。リーダも、おおよそ100°の円錐型の範囲内で受信します。超音波の受信距離は5〜7mです。このように超音波は電波よりも指向性が強いのでは、エリアを限定して何かをしたい場合などには最適です。しかし、指向性があるが故に、電波方式などと比較するとリーダの数量が多く必要になります。
2.検出精度
検出精度は、条件により多少差が出ますが、3次元データでは20〜80mm、各々のリーダに対する距離情報のみなら5〜20mmの誤差で検出することができます。限定された小規模空間で、超音波は床・壁・ガラス・天井等に遮られてしまいますが、反面その特性は、電波のような誤検出をしないで、限定された空間内においては確実な検出を可能にしています。センチメートル単位のオーダでの利用であれば、本システムが最適です。
また、タグから発信される超音波の音自体を大きくしたり小さくしたり、或いはリーダの受信感度を上げたり下げたりと調整すれば、検出距離を変更したり、ノイズとなる同レベルの周波数の音に影響されないシステムを構築することができます。
3.個別タグの識別と検出速度
タグは、固有のID番号を持っています。しかし、超音波自体にはID情報がありません。だから、発信指令を順番に行うわけですが、最初のタグに発信指令を出して、その指令に従って最初のタグが超音波を発信、その超音波が受信されてから次のタグに発信指令を出すというサイクルで発信を連続させていくので、この指令の間隔は受信距離にもよりますが、一番早くても20ms、距離が長ければ50ms以上かかる場合もあります。そのため、1秒間で検出できるタグの数は、最大でも50個程度となります。
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| 製品バリエーション |
目的に合った製品をお選び下さい
・ZPS-3D
オーダメイドでつくる人やモノの位置測位システムです。医療施設（病院や特別養護老人ホームなど）やオフィスビルなど建物や部屋の中での人の位置を検出したり、工場や施設の中の設備機器や工具といったモノの位置を検出する場合に、その条件に合わせてタグやリーダなどの個数を決定します。ソフトは、基本ソフトかSDKを選択いただけます。また、アプリケーションソフトも必要な場合、カスタマイズいたします。
→詳細はこちら
・ZPS-MK
機器に組み込んで使えるように小型モジュール化した製品です。ソフトは、MK専用基本ソフトが付属いたしますが、別にSDKもご用意しております。また、アプリケーションソフトも必要な場合、カスタマイズいたします。
→詳細はこちら
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| 産業技術総合研究所との共同研究を加速 |
検出精度をより高くより高速に
本システムは独立行政法人産業技術総合研究所（産総研）との共同研究により当社にて製品化しております。現在、超音波の特性である指向性を自由に変えられる技術や検出精度をミリメートルオーダまで高める研究などを進めて、より高機能のシステムを開発中です。
※仕様は製品改良のため予告なく変更することがあります。
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