特許 6862322 測位システムおよび装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6862322

(24)【登録日】2021年4月2日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】測位システムおよび装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20210412BHJP

【ＦＩ】

   G01B7/00 103M

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-177707(P2017-177707)

(22)【出願日】2017年9月15日

(65)【公開番号】特開2019-52958(P2019-52958A)

(43)【公開日】2019年4月4日

【審査請求日】2020年2月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】503376518

【氏名又は名称】東芝ライフスタイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(72)【発明者】

【氏名】高安 俊貴

【審査官】 仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−３９５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−４４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２７２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７５３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−３８３０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれの軸方向が互いに直交し、かつ中心が共通する３つのコイルを含み、前記３つのコイルから順に磁界を発生させることで、磁界分布が略無指向性である合成磁界を発生する磁界発生装置と、
前記合成磁界を検出する検出部と、検出した前記合成磁界に基づいて前記磁界発生装置の位置を推定する推定部と、を含む測位装置と、
を具備する測位システム。

【請求項2】

前記測位装置は、３つ以上の前記検出部を具備し、
前記検出部は、それぞれの軸方向が互いに直交し、かつ中心が共通する３つのコイルを含み、
前記検出部は、前記３つのコイルにより前記合成磁界を検出する請求項１に記載の測位システム。

【請求項3】

前記磁界発生装置および前記検出部の少なくとも一方は、前記３つのコイルのコアが同一である請求項１または請求項２に記載の測位システム。

【請求項4】

前記磁界発生装置および前記検出部の少なくとも一方は、前記３つのコイルのコアが磁性体である請求項１または請求項２に記載の測位システム。

【請求項5】

前記検出部は、それぞれの軸方向が互いに直交する３つの磁気センサを含み、
前記検出部は、前記３つの磁気センサにより前記合成磁界を検出する請求項１に記載の測位システム。

【請求項6】

前記測位装置は、前記磁界発生装置の位置を表示する表示部をさらに具備する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の測位システム。

【請求項7】

前記測位装置は、前記合成磁界から測定環境下での外乱磁場成分を除去するフィルタ部をさらに具備し、
前記推定部は、前記外乱磁場成分が除去された磁界に基づいて、前記磁界発生装置の位置を推定する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の測位システム。

【請求項8】

それぞれの軸方向が互いに直交し、かつ中心が共通する３つのコイルを含み、前記３つのコイルから順に磁界を発生させることで、磁界分布が略無指向性である合成磁界を発生する磁界発生装置からの合成磁界を検出する検出部と、
検出した前記合成磁界に基づいて前記磁界発生装置の位置を推定する推定部と、
を具備する測位装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、測位システムおよび装置に関する。

【背景技術】

【0002】

物体の位置を推定するデバイス（測位デバイス）が種々提案されており、広く活用されている。例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の信号を用いた測位デバイス、音を用いた測位デバイス、磁気を用いた測位デバイスがある。ＧＰＳや音を用いた測位デバイスは、視界が良好な空間では威力を発揮するが、視界不良（豪雨、濃霧、降雪、森林、煙、粉塵、懸濁水など）もしくは直視不可な環境下（逆光、死角、生体内など）といった、悪条件下での適用は困難とされる。
一方、磁気を利用した測位デバイス（磁気式測位デバイス）は、上述の悪条件下にも比較的適用がしやすいと考えられる。磁気式測位デバイスは、運動解析（モーションキャプチャ）、医療機器、対象物の捜索などの分野に用いられる。

【0003】

しかし、磁気式測位デバイスは、例えば運動解析（モーションキャプチャ）に用いられるような分野では、有線方式であるため、追跡対象物の運動を阻害してしまう。また、磁界の発生源の位置とともに当該発生源の姿勢も推定する必要があるため、磁束密度とともにその磁界の空間微分を同時に計測しなければならない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−２９５４４３号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】中村 他３名、“直流磁界を用いた経鼻胃管先端部の非接触位置推定法の提案”， 非破壊検査Vol. 62 No. 11，pp.562-569 （2013）

【非特許文献2】永岡 他２名，“永久磁石を用いた三次元位置センサの開発とその応用”，生体医工学 Vol. 42 No. 4，pp.300-306 （2004）

【非特許文献3】奈良，“中波帯の近接磁界を用いた瓦礫埋没者の探索”，電気通信普及財団 研究調査報告書 No.29 （2014）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、低コストかつ簡易な構成で環境計測を実現できる測位システムおよび装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態に係る測位システムは、磁界発生装置と、測位装置とを含む。磁界発生装置は、磁界分布が略無指向性である磁界を発生する。測位装置は、前記磁界を検出する検出部と、検出した前記磁界に基づいて前記磁界発生装置の位置を推定する推定部とを含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態に係る測位システムを示すブロック図。

【図2】第１の実施形態に係る磁界発生装置を示すブロック図。

【図3】第１の実施形態に係る磁界発生装置の励磁コイルの一例を示す図。

【図4】第１の実施形態に係る励磁コイルから発生する合成磁界を示す図。

【図5】第１の実施形態に係る励磁コイルの駆動方法の一例を示す図。

【図6】第１の実施形態に係る測位装置の磁界検出部および信号処理部を示すブロック図。

【図7】第１の実施形態に係る磁界検出部の一例を示す図。

【図8】第１の実施形態に係る測位システムの測位処理を示すフローチャート。

【図9】第１の実施形態に係る比例定数Ｋ_ｍの算出方法の一例を示す概念図。

【図10】第１の実施形態に係る表示部における表示例を示す図。

【図11】第２の実施形態に係る励磁コイルを示す図。

【図12】第３の実施形態に係る励磁コイルを示す図。

【図13】第５の実施形態に係る測位装置の磁界検出部の一例を示す図。

【図14】第６の実施形態に係る測位装置の磁界検出部を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

一般的なＧＰＳ信号を用いたＧＰＳ測位装置について説明する。
ＧＰＳ測位は、地球外に配備した人工衛星の内４個の衛星を利用した測位方法である。ＧＰＳ測位には、衛星と地上の管制局との間で電波にのせた信号を送受信し、信号の伝搬時間を用いて３つの衛星からの距離を測定、１点に交わる位置を求める「三角測量」の方法が採られている。
また、水中で利用される測位システムとして、音を媒体として信号を送受しながら対象の位置を特定する音響測位システムが挙げられる。例えば、潜水船の位置把握では、海底に設置したトランスポンダと呼ばれる呼出応答型の発信器を利用し、水上の母船や潜水船に装備した測位デバイスの送受波器との間で音響信号のやりとりを行う。これにより、各トランスポンダと測位デバイスとの間の距離を三角測量で求める。なお、座標基準の取り方によりＬＢＬ（Ｌｏｎｇ Ｂａｓｅ−Ｌｉｎｅ）、ＳＢＬ（Ｓｈｏｒｔ Ｂａｓｅ−Ｌｉｎｅ）、ＳＳＢＬ（Ｓｕｐｅｒ Ｓｈｏｒｔ Ｂａｓｅ−Ｌｉｎｅ）の３方式に分類される。

【0010】

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る測位システムおよび装置について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。

【0011】

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る測位システムについて図１を参照して説明する。

【0012】

第１の実施形態に係る測位システム１は、磁界発生装置１０と測位装置２０とを含む。
磁界発生装置１０は、略無指向性とみなせる合成磁界を発生する。磁界発生装置１０は、例えば、スマートフォンなどの携帯端末５０に内蔵される場合を想定するが、磁界発生装置１０単体であってもよい。磁界発生装置１０の詳細については、図２を参照して後述する。

【0013】

測位装置２０は、少なくとも３つ以上の磁界検出部２０１と、信号処理部２０２と、表示部２０３とを含む。

【0014】

磁界検出部２０１は、磁界発生装置１０から発生した合成磁界について、３軸方向の各成分の磁界強度を取得する。なお、以下の説明では、磁界検出部２０１は、３つ配置される場合を想定するが、これに限らず４つ以上の磁界検出部２０１が配置されてもよい。配置される磁界検出部２０１の個数が多いほど、磁界発生装置１０の位置の推定精度は向上する。

【0015】

信号処理部２０２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサとＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリとを有する。信号処理部２０２は、各磁界検出部２０１から３軸方向の各成分の磁界強度を取得し、各成分の磁界強度から磁界発生装置１０の位置を推定し、推定位置情報を生成する。

【0016】

表示部２０３は、信号処理部２０２から推定位置情報を受け取り、ディスプレイ（図示せず）などに表示する。なお、測位装置２０の詳細については、図６を参照して後述する。

【0017】

次に、磁界発生装置１０の詳細について図２のブロック図を参照して説明する。
図２に示す磁界発生装置１０は、駆動部１１０と励磁コイル１２０とを含む。

【0018】

駆動部１１０は、電源１１１と、降圧部１１２と、信号生成部１１３と、接続切替部１１４と、増幅部１１５とを含む。電源１１１と降圧部１１２とをあわせて電源供給部とも呼ぶ。信号生成部１１３と、接続切替部１１４と、増幅部１１５とをあわせて信号制御部とも呼ぶ。

【0019】

電源１１１は、所定の電圧及び電流が取り出せる電源であればよく、例えばＬｉ−Ｐｏ電池であればよい。
降圧部１１２は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、電源１１１から供給される出力電圧を下げる。

【0020】

信号生成部１１３は、例えば、基準信号発生器であり、基準となる正弦波信号（基準信号）を生成する。
接続切替部１１４は、例えば、スイッチ回路であり、信号生成部１１３から基準信号を、降圧部１１２から出力電圧をそれぞれ受け取り、後述する励磁コイル１２０に対する基準信号の出力先を切り替える。
増幅部１１５は、例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、接続切替部１１４から基準信号を受け取り、基準信号を増幅する。なお、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）により、信号生成部１１３と接続切替部１１４とを一体化した処理が行えるようにしてもよい。

【0021】

励磁コイル１２０は、例えば、３軸方向に磁気双極子モーメントが向くように配置した３つの磁気双極子を含む。磁界発生装置１０からは、３つの磁気双極子が発生する各磁界が合成され、合成磁界が発生する。

【0022】

次に、磁界発生装置１０の励磁コイル１２０の一例について図３を参照して説明する。
以下の例では、励磁コイル１２０としてソレノイドコイルを磁気双極子とみなし、６つのソレノイドコイル１２１−ｘ，１２１−ｙ及び１２１−ｚを組み合わせることにより、励磁コイル１２０が形成される。具体的には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の各軸に２つのソレノイドコイル１２１−ｘ，１２１−ｙ及び１２１−ｚが１組として配置される。ただし、２つのソレノイドコイル１２１−ｘ、１２１−ｙ及び１２１−ｚの各組は、２つのコイルが結線（直列接続）され、一体となっている。ソレノイドコイル１２１−ｘ，１２１−ｙ及び１２１−ｚの各組は、各軸方向に互いに直交し、かつ軸心方向の中心が共通するように配置される。なお各ソレノイドコイル１２１−ｘ，１２１−ｙ及び１２１−ｚは、それぞれ独立して駆動される。各ソレノイドコイル１２１−ｘ，１２１−ｙ及び１２１−ｚは、駆動部１１０から同一値の出力電圧を受けた場合、発生する磁界の強度が略一致するようにソレノイドコイルの巻線の巻数等が設計される。

【0023】

次に、磁界発生装置１０の励磁コイル１２０から発生する合成磁界について図４を参照して説明する。
図４の左図は、３つの磁気双極子が空間座標の原点に存在する場合の、各軸の磁気双極子の向きを示す概念図である。図４の右図は、ｘｙ平面における各磁気双極子により発生する磁界４０１〜４０３と、各磁気双極子により発生する磁界４０１〜４０３を合成した合成磁界４０４とを示す。なお、図４に示す各磁界４０１〜４０３と合成磁界４０４とは、合成磁界（合成磁束密度Ｂ）の最大値｜Ｂ_ｍａｘ｜で規格化した値である。ｘｙ平面の原点を回転中心として、＋ｘ軸方向を０°（零度）、−ｘ軸方向を１８０°に規定する。

【0024】

具体的には、磁気双極子がｘ軸を向く場合の磁界４０１は、ｘ軸方向、すなわち図４では零度方向及び１８０度方向で強度が最大となり、９０度方向及び２７０度方向で最小となるような磁界分布が形成される。磁気双極子がｙ軸を向く場合の磁界４０２は、磁界４０１の磁界分布を９０度回転させた磁界分布が形成される。磁気双極子がｚ軸を向く場合の磁界４０３は、ｘｙ平面において均一な磁界分布が形成される。

【0025】

上述した磁界４０１〜４０３を合成した場合、合成磁界４０４が形成される。図４の例では、合成磁界４０４の最大値と最小値との差は、約４％であり、略無指向性の磁界が発生することが分かる。

【0026】

次に、駆動部１１０による励磁コイル１２０の駆動方法の一例について図５を参照して説明する。図５は、各軸のソレノイドコイル１２１−ｘ，１２１−ｙ及び１２１−ｚに対し供給される電流に関するタイミングチャートである。

【0027】

図５に示すように、まず、駆動部１１０の接続切替部１１４が、基準信号の出力先をｘ軸方向に軸を有するソレノイドコイル１２１−ｘに設定し、駆動部１１０がｔ_ｘ期間、出力電圧に応じた電流をソレノイドコイル１２１−ｘに流す。
次に、駆動部１１０の接続切替部１１４が、ソレノイドコイル１２１−ｘからｙ軸方向に軸を有するソレノイドコイル１２１−ｙへ接続を切り替え、駆動部１１０がｔ_ｙ期間、出力電圧に応じた電流をソレノイドコイル１２１−ｙに流す。さらに、駆動部１１０の接続切替部１１４が、ソレノイドコイル１２１−ｙからｚ軸方向に軸を有するソレノイドコイル１２１−ｚへ接続を切り替え、駆動部１１０がｔ_ｚ期間、出力電圧に応じた電流をソレノイドコイル１２１−ｚに流す。その後ｔ’期間、電流の供給を停止する（接続を切り離す）。
上述の作業を１サイクルとして、１サイクルに係る期間Ｔ（＝ｔ_ｘ＋ｔ_ｙ＋ｔ_ｚ＋ｔ’）が繰り返される。

【0028】

なお、製作精度などの理由から３つのソレノイドコイル１２１−ｘ，１２１−ｙ及び１２１−ｚの間で磁気特性（磁気双極子とみなす場合、磁気双極子モーメントｍ）のばらつきが大きくなると、合成磁界は無指向性とはみなせなくなる可能性もある。この場合は、例えば、測位システム１の出荷前または測定開始前に、各ソレノイドコイル１２１へ印加する電流の大きさを調整しておくことで、各ソレノイドコイル１２１から発生する磁界に関するソレノイドコイル１２１間のばらつきを抑制し、合成磁界を無指向性に近づけてもよい。印加する電流の大きさは、信号生成部１１３で生成する基準信号の振幅または増幅部１１５の増幅率を変更することにより調整されればよい。

【0029】

また、各ソレノイドコイル１２１−ｘ〜１２１−ｚに電流を印加するタイミング（ｔ_ｘ、ｔ_ｙおよびｔ_ｚの開始時点）は、ソレノイドコイル１２１のコアが磁性体であれば、電流がコイルに流れ、異方性の向きが一方向となる期間を考慮して決定されればよい。なお、ソレノイドコイル１２１のコアが非磁性体であれば、各ソレノイドコイル１２１−ｘ〜１２１−ｚへ同時に電流が印加されてもよい。

【0030】

次に、測位装置２０の磁界検出部２０１−１〜２０１−３及び信号処理部２０２の詳細について図６のブロック図を参照して説明する。

【0031】

磁界検出部２０１−１〜２０１−３はそれぞれ、検出コイルｘ２０１１、検出コイルｙ２０１２及び検出コイルｚ２０１３を含む。

【0032】

検出コイルｘ２０１１は、ｘ軸方向に感度を持ち、ｘ軸に方向成分を有する磁界を検出し、検出信号を得る。
検出コイルｙ２０１２は、ｙ軸方向に感度を持ち、ｙ軸に方向成分を有する磁界を検出し、検出信号を得る。
検出コイルｚ２０１３は、ｚ軸方向に感度を持ち、ｚ軸に方向成分を有する磁界を検出し、検出信号を得る。

【0033】

信号処理部２０２は、フィルタ部２０２１と、周波数解析部２０２２と、推定部２０２３とを含む。
フィルタ部２０２１は、磁界検出部２０１−１〜２０１−３からそれぞれ、検出された各軸の方向成分の検出信号を受け取り、基準信号の周波数以外の周波数成分を除去し（フィルタ処理し）、フィルタ後検出信号を得る。

【0034】

周波数解析部２０２２は、フィルタ部２０２１からフィルタ後検出信号を受け取り、フィルタ後検出信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）する等の周波数解析を行い、解析信号を得る。
推定部２０２３は、周波数解析部２０２２から解析信号を受け取り、解析信号に基づいて位置推定処理を行い、磁界発生装置１０の位置に関する推定位置情報を生成する。

【0035】

次に、磁界検出部２０１の一例について図７を参照して説明する。
図７に示すように、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の各軸方向が互いに直交するように配置された３つの検出コイルを有すればよい。なお、磁界検出部２０１で用いられるコイルは、磁界発生装置１０の励磁コイル１２０と同様の構成であってもよい。

【0036】

次に、第１の実施形態に係る測位システム１の測位処理について図８のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ８０１では、磁界発生装置１０が、磁界を発生する。磁界を発生するタイミングは、例えば、磁界発生装置１０を内蔵する携帯端末５０を保持するユーザが、ボタンをタッチまたは押下する、または音声入力による指示などを、磁界を発生するトリガとすればよい。磁界発生装置１０は、当該トリガが発生した場合、略無指向性の合成磁界を発生する。なお、磁界発生装置１０は、測位装置２０側からの起動信号を受信した場合に、磁界を発生するように設定されてもよい。

【0037】

ステップＳ８０２では、図５の１サイクルに係る期間Ｔ毎に測位装置２０の磁界検出部２０１が、磁界発生装置１０の磁界を検出し、検出信号を得る。
ステップＳ８０３では、図５の１サイクルに係る期間Ｔ毎に測位装置２０のフィルタ部２０２１が、検出信号に対してフィルタ処理を行う。
ステップＳ８０４では、図５の１サイクルに係る期間Ｔ毎に測位装置２０の周波数解析部２０２２が、フィルタ後検出信号に対して周波数解析を行い、解析信号を生成する。

【0038】

ステップＳ８０５では、図５の１サイクルに係る期間Ｔ毎に測位装置２０の推定部２０２３が、解析信号が所望の周波数帯の信号であるか否かを判定する。例えば、推定部２０２３が、解析信号に含まれる信号成分のうちの所望の周波数帯の信号が閾値以上であるか否かを判定すればよい。所望の周波数帯の信号とは、基準信号であり、測位装置２０が予め基準信号の周波数帯に関する情報を保持しておき、検出した信号における基準信号の周波数帯が閾値以上であれば、解析信号が所望の周波数帯の信号であると判定すればよい。所望の周波数帯の信号である場合、ステップＳ８０６に進み、所望の周波数帯の信号でない場合、ステップＳ８０２に戻り、同様の処理を繰り返す。

【0039】

ステップＳ８０６では、図５の１サイクルに係る期間Ｔ毎に測位装置２０の推定部２０２３が、解析信号に基づいて位置推定処理を行い、推定位置情報を生成する。
ステップＳ８０７では、測位装置２０の表示部２０３が、推定位置情報をディスプレイに表示する。図５の１サイクルに係る期間Ｔ毎に推定位置情報が更新される。

【0040】

なお、ステップＳ８０５において、所望の周波数帯の信号が得られない場合、より広範囲に磁界が分布するよう、磁界発生装置１０から発生する合成磁界の強さを増加させるために励磁コイル１２０に流れる電流を大きくしてもよい。例えば、磁界発生装置１０が合成磁界を発生してから第１期間経過した後に、電流を最初の合成磁界を発生させたときの電流よりも大きくし、合成磁界の強さが増加すればよい。または、測位装置２０側から合成磁界の強度を増加させる指示信号が送信され、磁界発生装置１０が当該指示信号を受信したのち、磁界発生装置１０が合成磁界の強度を増加させればよい。

【0041】

次に、推定部２０２３における位置推定処理の詳細について説明する。
まず、磁界発生装置１０から発生する磁界について説明する。例えば、ｚ軸方向に磁気双極子モーメントが向いた１個の磁気双極子が空間座標の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）にある場合、位置（ｘ，ｙ，ｚ）に形成される各磁界成分（磁束密度Ｂ_ｘ，Ｂ_ｙおよびＢ_ｚ）は、式（１）で表される。

【0042】

【数1】

【0043】

式（１）において、μ_０は真空の透磁率、ｒは励磁コイル１２０から磁界検出部２０１までの距離、ｍは磁気双極子モーメントを示している。
ここで、磁気双極子が直交座標系の原点に存在する場合を考えると、位置（ｘ，ｙ，ｚ）に形成する磁界は式（１）で（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，０）として式（３）で表される。

【0044】

【数2】

【0045】

これより、ｚ軸上に形成される磁界の磁束密度の大きさは、式（５）で表される。

【0046】

【数3】

【0047】

上記理論式を用いて、互いに直交した３つの磁気双極子の合成磁界分布が求まる。なお、式（５）は、磁気双極子単体では磁気双極子モーメントが向く方向の軸上のみで成り立つ関係式であるが、互いに直交した３つの磁気双極子を一体化する場合は任意の方向で近似的に成り立つと考えられる。

【0048】

次に、３つの磁界検出部２０１の配置について説明する。例えば、３つの磁界検出部２０１の配置は任意に決められるが、例えば、３つの磁界検出部を図１に示すように同一円周上（半径ａ）で１２０度で等配してもよい。この場合、各磁界検出部２０１の座標（ｘ，ｙ，ｚ）は式（７）で表される。

【0049】

【数4】

【0050】

ここで、磁界発生装置１０の座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、磁界発生装置１０と３つの磁界検出部２０１−１〜２０１〜３と間の距離をそれぞれｒ_１，ｒ_２，ｒ_３とする。式（７）で示す位置に磁界検出部２０１−１〜２０１−３を配置した場合、磁界発生装置１０の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、式（８）により算出できる。

【0051】

【数5】

【0052】

なお、磁界発生装置１０と各磁界検出部２０１との間の距離には、式（９）の関係式が成り立つ。

【0053】

【数6】

【0054】

任意の地点に存在する磁界発生装置１０が各磁界検出部２０１の位置に形成する磁界（磁束密度）の大きさを計測し、式（９）に代入して演算することでｒ_１，ｒ_２及びｒ_３が得られる。

【0055】

よって、得られたｒ_１，ｒ_２及びｒ_３を式（８）に代入することで、磁界発生装置１０の空間座標における位置座標を得ることができる。当該位置座標は推定位置情報に含まれる。

【0056】

次に、推定部２０２３による式（９）の比例定数Ｋ_ｍの算出方法の一例について図９を参照して説明する。
Ｋ_ｍは、図９に示すような方法で事前に取得すればよい。まず、磁界発生装置１０を空間座標の原点に配置し、磁界検出部２０１の１つの軸（図９の場合はｙ_１軸）が空間座標の１つの軸（図９の場合はｙ軸）に一致するように、磁界検出部２０１を配置する。次に、両者の軸を一致させたまま磁界発生装置１０と磁界検出部２０１との間の距離ｒを変えながら、各地点で磁束密度の大きさ｜Ｂ｜を計測する。これにより、磁界発生装置１０と磁界検出部２０１とにおける、距離ｒと磁束密度の大きさ｜Ｂ｜との関係データが得られる。最後に式（５）を用いて当該関係データを最小二乗近似し、比例定数Ｋ_ｍと決定すればよい。

【0057】

次に、表示部２０３における表示例について図１０を参照して説明する。
表示部２０３では、表示画面上の空間座標３０に表示し、さらに式（７）及び式（８）で得られる座標情報（図１０では（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’））と視覚的に磁界発生装置１０を表現するマーカーとを含む推定位置情報３５を表示する。これによって、磁界発生装置１０の三次元位置を視覚的に把握することができる。なお、マーカーを点滅させるといった、推定位置情報３５がより目立つような手法を用いてもよい。
また、三次元表示ではなく二次元平面において推定位置情報を表示してもよい。

【0058】

なお、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）技術を用いて、推定位置情報３５をカメラなどで撮像した映像の上に重畳表示してもよい。これによって、磁界発生装置１０の三次元位置をより視覚的に把握しやすくなる。また、二次元平面で推定位置情報を表示する場合は、地図に推定位置情報を重畳表示させてもよい。

【0059】

以上に示した第１の実施形態によれば、合成磁界分布が略無指向性である磁界発生装置１０からの磁界を、少なくとも３つ以上の磁界検出部２０１で検出して磁界発生装置１０の位置を推定する。これによって、無線方式で、磁界発生装置１０の位置を推定することができ、有線のような取り回しの煩わしさがない。また、合成磁界分布が略無指向性であるため、磁界の発生源の姿勢を推定する必要がなく、測位装置２０の磁界検出部２０１側に特別な工夫を施さなくとも磁界発生装置１０の３次元位置を所定の精度及び簡易な構成で推定可能な測位システムを構築することができる。

【0060】

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る測位システム１は、磁界発生装置１０の励磁コイル１２０が第１の実施形態と異なる。
第２の実施形態に係る励磁コイルについて、図１１を参照して説明する。

【0061】

図１１に示すように、励磁コイル１２０が、それぞれの軸方向が互いに直交し、かつ、各ソレノイドコイル１２１−ｘ，１２１−ｙ及び１２１−ｚのコイルコア１２２を同一とする３つのソレノイドコイルで形成される。ここで、３つのソレノイドコイルはそれぞれ独立して駆動される。

【0062】

以上に示した第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することに加え、磁界発生装置１０の励磁コイル１２０を小型化できる。

【0063】

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る測位システム１は、磁界発生装置１０の励磁コイル１２０が第１の実施形態と異なる。
第３の実施形態に係る励磁コイル１２０について、図１２を参照して説明する。
第３の実施形態では、励磁コイル１２０のコイルコア１２２に磁性体を適用する。コイルコア１２２は、例えば、ソフトフェライトの成形体で形成されればよい。

【0064】

以上に示した第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することに加え、磁界発生装置１０が発生する磁界の強度（送信出力）が増大し、信号対雑音比が向上する。

【0065】

（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る測位装置２０は、磁界検出部２０１のコイルが、図１１に示すように、第２の実施形態の磁界発生装置１０の励磁コイル１２０と同様に形成される点が、第１の実施形態と異なる。

【0066】

以上に示した第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することに加え、測位装置２０、特に磁界検出部２０１を小型化できる。

【0067】

（第５の実施形態）
第５の実施形態に係る測位装置２０は、磁界検出部２０１のコイルが、第１の実施形態と異なる。
第５の実施形態に係る測位装置２０について、図１３を参照して説明する。
第５の実施形態では、磁界検出部２０１のコイルコア１２２に磁性体を適用する。コイルコア１２２は、例えば図１３左図の場合、ソフトフェライトで形成されればよい。あるいは図１３右図の場合、ソフトフェライトと非磁性体とを組み合わせた成形体で形成されればよい。具体的に、図１３右図に示す磁界検出部２０１のコイルは、ソフトフェライトで形成されるコイルコア１２２を用いた６つのソレノイドコイルが、矢印に沿って、非磁性体で形成される６面体１２３（ここでは立方体１２３）の各面にそれぞれ接着されることにより、成形される。ここで、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の各軸に配置された２つのソレノイドコイル１２１’−ｘ、１２１’−ｙ及び１２１’−ｚは１組として扱われる。さらに、２つのソレノイドコイル１２１’−ｘ、１２１’−ｙ及び１２１’−ｚの各組は、２つのコイルが結線（直列接続）され、一体となっている。

【0068】

以上に示した第５の実施形態によれば、測位装置２０の磁界検出感度を向上させることができ、信号対雑音比が向上する。

【0069】

（第６の実施形態）
第６の実施形態に係る測位装置２０について、図１４を参照して説明する。
第６の実施形態に係る測位装置２０は、磁界検出部２０１として、磁気センサを用いる点が第１の実施形態の測位装置２０と異なる。

【0070】

図１４に示すように、磁界検出部２０１が、それぞれの軸方向が互いに直交するように配置された３つの磁気センサにより形成される。磁気センサは、例えば、ＭＩ（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）センサ素子が搭載されるＭＩセンサ基板７０を利用すればよい。
ＭＩセンサ基板７０を用いる場合は、ＭＩセンサ基板７０の基板サイズを考慮し、３つのＭＩセンサ素子７１の中心が、空間座標における原点７２から等距離となる位置に配置されるように、ＭＩセンサ基板７０を組み合わせればよい。

【0071】

以上に示した第６の実施形態によれば、測位装置２０の磁界検出感度を向上させることができ、信号対雑音比が向上する。

【0072】

（第７の実施形態）
第７の実施形態に係る測位装置２０は、磁界発生装置１０から発生する磁界から測定環境下における外乱磁場成分を除去する点が上述の実施形態とは異なる。外乱磁場は、例えば、電線や電気機器からのノイズが挙げられる。従って、測位装置２０のフィルタ部２０２１が、商用電源周波数及びその倍数の周波数成分（高調波成分）を除去することで、外乱磁場を含まない信号を抽出し、外乱磁場を含まない信号を用いて位置推定処理を行うことができる。

【0073】

なお、磁界発生装置１０から基準信号に基づく磁界が発生する場合に、商用電源周波数である５０Ｈｚ又は６０Ｈｚから周波数をずらした基準信号に基づいて、磁界を発生させてもよい。例えば、磁界発生装置１０の信号生成部１１３が、磁界の基準信号を５１Ｈｚと設定すればよい。また、磁界の発生サイクル毎に、基準信号の周波数を変化させてもよい。例えば、図５に示す最初のサイクルＴ１（ｉ＝１）では、磁界の基準信号を５０Ｈｚとし、次のサイクルＴ２（ｉ＝２）では、磁界の基準信号を１Ｈｚ高くして５１Ｈｚとする、といった処理を行ってもよい。

【0074】

以上に示した第７の実施形態によれば、検出信号のノイズレベルを低下させることができ、信号対雑音比が向上する。

【0075】

なお、上述の実施形態に係る測位システム１を、雪山などの遭難者、がれきの下などの埋没者の捜索に利用する場合、サーモセンサやレーダーなど（図示せず）を用いて大まかに捜索範囲を限定した後に、測位装置２０による位置推定処理を実施してもよい。

【0076】

上述の実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。汎用の計算機システムが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した測位システムおよび装置の制御動作による効果と同様な効果を得ることも可能である。上述の実施形態で記述された指示は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃなど）、半導体メモリ、又はこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータまたは組み込みシステムが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した実施形態の測位システムおよび装置の制御と同様な動作を実現することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを取得する場合又は読み込む場合はネットワークを通じて取得又は読み込んでもよい。
また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。
さらに、本実施形態における記録媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。
また、記録媒体は１つに限られず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も、本実施形態における記録媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。

【0077】

なお、本実施形態におけるコンピュータまたは組み込みシステムは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。
また、本実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

【0078】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0079】

１・・・測位システム、１０・・・磁界発生装置、２０・・・測位装置、３０・・・空間座標、３５・・・推定位置情報、５０・・・携帯端末、７０・・・ＭＩセンサ基板、７１・・・ＭＩセンサ素子、７２・・・原点、１１０・・・駆動部、１１１・・・電源、１１２・・・降圧部、１１３・・・信号生成部、１１４・・・接続切替部、１１５・・・増幅部、１２０・・・励磁コイル、１２１−ｘ〜１２１−ｚ，１２１’−ｘ〜１２１’−ｚ・・・ソレノイドコイル、１２２・・・コイルコア、１２３・・・６面体（立方体）、２０１−１〜２０１〜３・・・磁界検出部、２０２・・・信号処理部、２０３・・・表示部、４０１〜４０３・・・磁界、４０４・・・合成磁界、２０２１・・・フィルタ部、２０２２・・・周波数解析部、２０２３・・・推定部、２０１１・・・検出コイルｘ、２０１２・・・検出コイルｙ、２０１３・・・検出コイルｚ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】