JP2017078688A - 測定装置、測定方法および測定用プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波の測定の作業効率を高める。【解決手段】位置測定装置４００が測定した反射プリズム２０２の位置情報を取得する位置情報取得部と、反射プリズム２０２に近接した位置にある照度計２０３が測定した照度の情報を取得する電磁波情報取得部と、前記位置情報と前記照度の情報とを関連付けて記憶するデータ記憶部と、予め定められた測定予定位置の情報と位置測定装置４００が測定した反射プリズム２０２の位置情報とを照合し、測定予定位置と特定の関係にある照度の情報を選択する選択部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波の測定を行なう技術に関する。

照明機器や照明設備の性能を調べる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１５０９３号公報

照明設備の性能の調査は、複数の位置で行う必要があるが、測定位置の特定作業が煩雑であり作業の効率が悪いという問題がある。このような背景において、本発明は、電磁波の測定の作業効率を高める技術の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、位置測定装置が測定したターゲットの位置情報を取得する位置情報取得部と、前記ターゲットと特定の位置関係にある電磁波測定装置が測定した電磁波の情報を取得する電磁波情報取得部と、前記位置情報と前記電磁波の情報とを関連付けて記憶するデータ記憶部と、予め定められた測定予定位置の情報と前記位置測定装置が測定した前記ターゲットの位置情報とを照合し、前記測定予定位置と特定の関係にある前記電磁波の情報を選択する選択部とを備えることを特徴とする測定装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記位置測定装置による前記ターゲットの位置の測定を行うタイミングと前記電磁波測定装置による電磁波の測定を行うタイミングとを同期させる同期制御部を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記測定予定位置の一つに隣接する１または複数の位置における電磁波の情報に基づき、前記測定予定位置の一つにおける電磁波の情報を推定する推定部を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、位置測定装置が測定したターゲットの位置情報を取得する位置情報取得ステップと、前記ターゲットと特定の位置関係にある電磁波測定装置が測定した電磁波の情報を取得する電磁波情報取得ステップと、前記位置情報と前記電磁波の情報とを関連付けて記憶するデータ記憶ステップと、予め定められた測定予定位置の情報と前記位置測定装置が測定した前記ターゲットの位置情報とを照合し、前記測定予定位置と特定の関係にある前記電磁波の情報を選択する選択ステップとを備えることを特徴とする測定方法である。

請求項５に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、コンピュータに位置測定装置が測定したターゲットの位置情報を取得する位置情報取得ステップと、前記ターゲットと特定の位置関係にある電磁波測定装置が測定した電磁波の情報を取得する電磁波情報取得ステップと、前記位置情報と前記電磁波の情報とを関連付けて記憶するデータ記憶ステップと、予め定められた測定予定位置の情報と前記位置測定装置が測定した前記ターゲットの位置情報とを照合し、前記測定予定位置と特定の関係にある前記電磁波の情報を選択する選択ステップとを実行させることを特徴とする測定用プログラムである。

本発明によれば、電磁波の測定の作業効率が高められる。

照度の測定を行う様子を示す概念図である。 陸上競技場における測定予定位置を示す平面図である。 図３に作業者の移動経路を記載した平面図である。 実施形態における位置測定装置のブロック図である。 実施形態における端末のブロック図である。 処理の手順の一例を示すフローチャートである。 処理の手順の一例を示すフローチャートである。

（概要）
図１には、実施形態における照度の測定を行なう作業の概要が示されている。この例では、作業者１００が、測定ユニット２００を用いて照度の測定を行う様子が概念的に示されている。図１には、３カ所で測定を行う場合が示されているが、測定を行う位置の数は限定されない。

この例では、照度測定と位置測定を同時に行う。すなわち、測定ユニット２００を用いた照度の測定を行うのと同時に、測定ユニット２００の位置（つまり測定位置）が位置測定装置４００によって測定される。そして照度の測定値とその測定位置のデータが関連付けされて端末３００に記憶される。

図２には、夜間照明設備を備えた陸上競技場の例が示されている。図２に示す陸上競技場では、格子状に多数の測定予定位置が設定されている。この場合、作業者１００は、図示しない照明設備を稼働させた状態で、図３に示す経路で移動しつつ測定予定位置と推定される位置で照度の測定を行う。図３の移動経路の選択は大凡なものでよい。この作業では、照度の測定を行った位置を位置測定装置４００で測定する。この測定位置のデータは、端末３００に送られる。端末３００は、照度の測定値と測定位置のデータを関連付けしたデータを作成し、それを記憶する。

また、端末３００は、図２の測定予定位置（データＡ）と、上記の照度の測定値および測定位置のデータを関連付けしたデータ（データＢ）とを照合し、測定予定位置に近い位置で測定された照度のデータを抽出する。また、条件に適合する照度のデータが見つからない場合、該当する位置の照度を周辺の照度から推定する。上記の方法では、後処理により測定予定位置における照度のデータが取得されるので、照度の測定時における測定予定位置を厳密に特定する作業が不要となる。このため、作業者１００の負担か軽減される。

（ハードウェアの構成）
（測定ユニット）
図１には、測定ユニット２００が示されている。測定ユニット２００は、棒状の支持ポール２０１、支持ポール２０１の先端に固定された反射プリズム２０２、反射プリズム２０２の上に固定された照度計２０３を備えている。反射プリズム２０２と照度計２０３の位置関係は、予め既知の特定の位置関係となるように設定されている。この例では、両者は近接した位置（例えば、２５ｃｍ以内の距離）に配置されており、両者が同一の位置と見なせる位置関係とされている。両者の位置が離れている場合には、その差をオフセット値として把握しておく。そして、反射プリズム２０２の測定位置をこのオフセット値で修正し、照度計２０３の位置が特定される。

支持ポール２０１は、伸縮が可能であり、反射プリズム２０２および照度計２０３の高さの位置を作業者が希望する位置に調整できる構造を有している。支持ポール２０１を伸縮させる機構は、作業者が手動で行う構造が採用されている。この伸縮を行う機構として、各種のアクチュエータや電動モータを用いることもできる。

反射プリズム２０２は、レーザ光を用いた位置の測定に用いるターゲットであり、位置測定装置４００からの測定用レーザ光を位置測定装置４００に向けて反射する。照度計２０３は、電磁波測定器の一例であり、照明光の照度を測定する。照度計２０３は、作業者が手にする端末３００に接続されており、端末３００の操作により動作する。照度計２０３が測定した照度のデータは、端末３００に記憶される。なお、端末３００を支持ポール２０１に取り付け、端末３００が測定ユニット２００と共に移動する構成も可能である。

（位置測定装置）
位置測定装置４００は、測定用レーザ光を周囲に向かって走査しつつ照射する。この測定用レーザ光が反射プリズム２０２に当たるとそこで反射され、その反射光が位置測定装置４００で受光される。位置測定装置４００は、測定用レーザ光の照射方向と伝搬時間とから位置測定装置４００からの反射プリズム２０２の方向と距離を算出する。この結果、位置測定装置４００に対する反射プリズム２０２の相対的な位置関係が判明する。ここで、位置測定装置４００の位置を予め定めておくことで、反射プリズム２０２の位置の情報が得られる。この例では、照度の測定を行う想定フィールド（測定が行われる場所）における位置測定装置４００の位置を予め決めておく。例えば、上述した測定フィールドには当該測定フィールド内での位置が明確な基準点が一または複数設けられており、この基準点に位置測定装置４００を設置することで、当該測定フィールドにおける位置測定装置４００の位置を予め既知点とすることができる。なお、位置測定装置４００の位置を予め高精度ＧＮＳＳ装置等を用いて測定する方法も可能である。

図４に位置測定装置４００のブロック図を示す。位置測定装置４００は、測定光照射部４０１、反射光受光部４０２、スキャン制御部４０３、ターゲット方位取得部４０４、距離算出部４０５、ターゲット位置算出部４０６および通信部４０７を備えている。測定光照射部４０１は、距離測定用のレーザ光を周囲に向けて走査しつつ照射する。反射光受光部４０２は、ターゲット（図１の反射プリズム２０２）に当たり、そこで反射された測定光を受光する。測定光照射部４０１と反射光受光部４０２とは、回転が可能な架台に乗せられており、周囲をスキャンしつつ測定光の照射と反射光の受光が可能とされている。

スキャン制御部４０３は、上記の測定光のスキャンを制御する。例えば、スキャンのタイミング、スキャンの方向、測定用レーザ光の発光のタイミングの制御がスキャン制御部４０３によって行われる。ターゲット方位取得部４０４は、測定光の照射方向（反射光の入射方向）から、位置測定装置４００から見たターゲット（この場合は、反射プリズム２０２）の方向を取得する。距離算出部４０５は、測定光の飛翔時間（伝搬時間）と光速から位置測定装置４００からターゲットまでの距離を算出する。

ターゲット位置算出部４０６は、位置測定装置４００から見たターゲットの方向、および位置測定装置４００とターゲットの間の距離に基づき、位置測定装置４００に対するターゲットの位置を算出する。ここで、予め位置測定装置４００の測定フィールドにおける位置が判っていれば、ターゲット（図１の反射プリズム２０２）の測定フィールドにおける位置を知ることができる。

例えば、測定フィールドにおける位置測定装置４００の位置Ｐ_０（ｘ’ｙ’ｚ’）が既知であり、このデータが位置測定装置４００に入力されている場合を考える。この場合、位置測定装置４００の位置を原点とした三次元座標系における測定された反射プリズム２０２の位置をＰ_１（ｘｙｚ）とすると、測定フィールドにおける反射プリズム２０２の位置（座標）Ｐは、Ｐ＝Ｐ_０＋Ｐ_１により求まる。この処理もターゲット位置算出部４０６で行われる。なお、Ｐ_０の値を端末３００に入力させておき、上記のＰを求める演算を端末３００で行うことも可能である。なお、位置測定装置４００の絶対位置が既知である場合、ターゲットの絶対位置を算出できる。

通信部４０７は、端末３００との間で無線通信を行う。無線通信の規格は特に限定されないが、例えばＷｉ−Ｆｉ、Bluetooth（登録商標）、各種の無線LAN、携帯電話網等の通信規格が利用される。通信部４０７は、ターゲット位置算出部４０６が算出したターゲット（図１の反射プリズム２０２）の位置に関するデータを端末３００に送信する。また、予め求めておいた（あるいは予め定まっている）位置測定装置４００の位置のデータが通信部４０７を介して位置測定装置４００に入力される。

位置測定装置４００に係る技術については、例えば特開２０１５−０４０８３１号公報や特開２０１０−２３７１６９号公報に記載されている。

（端末）
図１に示すように、作業者１００は、端末３００を携帯している。端末は、携帯型の汎用コンピュータとして利用可能な市販のタブレットであり、ＣＰＵ、メモリおよび各種のインターフェースを備えている。端末３００としては、汎用のコンピュータを利用する以外に専用の端末を用意し、それを用いてもよい。作業者１００は、端末３００を用いて照度の測定に係る作業を行う。

端末３００は、通信部３０１、測定予定位置データ取得部３０２、測定データ取得部３０３、測定位置データ取得部３０４、データ記憶部３０５、データ照合部３０６、同期制御部３０７、測定データ推定部３０８、ＧＵＩ制御部３０９、表示部３１０を備えている。この例では、通信部３０１および表示部３１０は、タブレットが備えたハードウェアが利用され、それ以外の機能部は、ソフトウェア的に構成されており、ＣＰＵにより特定のプログラムが実行されることでその動作が実現される。

図示する各機能部の少なくとも一部を専用の回路によって構成してもよい。例えば、図示する各機能部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路により構成することができる。

各機能部を専用のハードウェアで構成するのか、ＣＰＵにおけるプログラムの実行によりソフトウェア的に構成するのかは、要求される演算速度、コスト、消費電力等を勘案して決定される。例えば、特定の機能部をＦＰＧＡで構成すれば、処理速度の上では優位であるが高コストとなる。他方で、ＣＰＵでプログラムを実行することで特定の機能部を実現する構成は、汎用のハードウェアを利用できるのでコスト的に優位となる。しかしながら、ＣＰＵで機能部を実現する場合、処理速度は、専用のハードウェアに比較して見劣りする。また、ＣＰＵで機能部を実現する場合、複雑な演算に対応できない場合もあり得る。なお、機能部を専用のハードウェアで構成することとソフトウェア的に構成することとは、上述した違いはあるが、特定の機能を実現するという観点からは、等価である。また、一つの回路で複数の機能部を実現する構成も可能である。

通信部３０１は、位置測定装置４００（図１および図４参照）および他の装置との間で通信を行う。通信の規格は、公知の各種のものを利用できる。測定予定位置データ取得部３０２は、照度の測定を行う候補となる予定位置である測定予定位置に係るデータを取得する。測定予定位置に係るデータとしては、例えば図２に示す測定予定位置のデータが挙げられる。照度の測定を行う測定予定位置は、予め決められており、通信部３０１を介して端末３００に入力される。勿論、公知の記憶媒体（ＵＳＢメモリ等）を介して、測定予定位置のデータを端末３００に入力してもよい。なお、受け付けた測定予定位置のデータは、データ記憶部３０５に記憶される。

測定データ取得部３０３は、照度計２０３が測定した照度のデータを取得する。測定位置データ取得部３０４は、位置測定装置４００が測定した反射プリズム２０２の測定位置のデータを取得する。この例では、反射プリズム２０２の位置が照度計２０３の位置として取り扱われる。位置測定装置４００が測定した反射プリズム２０２（照度計２０３）の測定位置のデータは、通信部３０１で受信され、測定位置データ取得部３０４に送られる。

データ記憶部３０５は、測定データ取得部３０３が受け付けた照度計２０３が測定した照度のデータと測定位置データ取得部３０４が受け付けた反射プリズム２０２（照度計２０３）の測定位置のデータとを関連付けさせたデータ、すなわち照度の測定値と測定位置のデータを関連付けしたデータを記憶する。表１にデータ記憶部３０５に記憶されるデータの一例を示す。

表１には、測定した照度の値と、その測定が行われた位置を位置測定装置４００により測定した測定位置のデータとが関連付けされた状態が示されている。すなわち、表１の照度の値は、照度計２０３が測定した値であり、測定位置は、その測定が行われた位置を位置測定装置４００で測定した値である。この２つのデータは、異なる測定装置で測定されたデータであるが、照度計２０３による照度の測定が行われたタイミングに合わせて位置測定装置４００による反射プリズム２０２の位置の測定を行うことで、両者を関連付けることができる。なお、データ記憶部３０５には、端末３００の動作に必要な各種のデータも記憶される。

データ照合部３０６は、表１に例示される「照度の測定値と測定位置のデータを関連付けしたデータ」と測定予定位置のデータとを照合（比較）し、測定予定位置に近い位置で測定された照度のデータを選択する。選択するか否かの条件は、位置の差を閾値で判定することにより行う。

以下、データ照合部３０６で行われる処理の一例を説明する。ここでは、設定閾値を仮に５０ｃｍとする。まず、特定の測定予定位置に着目する。そして、この着目した測定予定位置から５０ｃｍ以内の距離にある測定位置の照度の値が表１から選択される。５０ｃｍ以内の距離という条件を満足する測定位置が複数ある場合、当該測定予定位置に最も近い測定位置における照度の値が選択される。

同期制御部３０７は、照度計２０３による照度の測定と位置測定装置４００による反射プリズム２０２の位置の測定とを同期させて行うための制御を行う。同期に時間差があってもよいが、極力タイミングを合わせるようにする。

測定データ推定部３０８は、データ照合部３０６による測定データの選択が行われなかった場合、すなわち測定予定位置に近接（近接の程度は、閾値で判定される）する測定位置がない場合に、当該測定予定位置における照度の値を推定する。この推定は、当該測定予定位置に隣接する測定位置における照度の値に基づいて行われる。

この処理は、当該測定予定位置に隣接する測定位置を複数選択し、この選択された測定位置における照度の値の平均値を計算することで行われる。例えば、当該測定予定位置に隣接する測定位置から４カ所を選択し、この４カ所の測定位置における照度値の平均値を求め、その値を当該測定予定位置の照度の値の推定値とする。なお、利用できる隣接測定位置が一ヵ所しかない場合は、その位置の測定照度値を用いることもできる。

ＧＵＩ制御部３０９は、表示部３１０を利用したＧＵＩ(Graphical User Interface)の制御を行う。表示部３１０は、タッチパネル機能を有した液晶ディスプレイである。これは、通常のタブレットが備えているものと同じである。作業者１００は、表示部３１０を用いたＧＵＩ機能を利用して端末３００の操作を行う。

（測定時の処理）
ここでは、測定フィールドとして図２に例示する陸上競技場で照明設備の照度の測定を行う場合の例を説明する。図６には、端末３００で実行される処理の手順の一例が示されている。図６の処理を実行させるためのプログラムは、データ記憶部３０５やその他適当な記憶領域に記憶され、端末３００が備えるＣＰＵによって実行される。このプログラムは、ＵＳＢメモリ等の適当な記憶媒体に記憶され、そこから提供される形態であってもよい。これは、図７の処理を実行するためのプログラムについても同じである。

まず、図３に示す経路で作業者１００（図１参照）が測定ユニット２００を用いて照度の測定を行う。この際、移動経路は大凡のものが作業者１００によって選択され、測定予定位置も作業者により大凡の位置が選択される。

作業者１００は、端末３００を操作し、照度計２０３を用いた照度の測定を行う。端末３００に対して、照度計２０３による照度の測定を指示する操作が行われると（ステップＳ１０１）、その操作を契機として、照度計２０３に照度の測定を指示する信号が出力され、同時に位置測定装置４００に反射プリズム２０２の位置の測定を指示する信号が出力される（ステップＳ１０２）。この例では、これらの信号が同期制御部３０７（図５参照）から出力される。

その後、照度計２０３による照度の測定値と位置測定装置４００が測定した反射プリズム２０２の位置の測定値を取得する（ステップＳ１０３）。照度のデータは測定データ取得部３０３で取得され、位置の測定値は測定位置データ取得部３０４で取得される。

照度と位置のデータを取得したら、それらを関連付けしてデータ記憶部３０５に記憶する（ステップＳ１０４）。この処理では、照度計２０３が測定した照度の測定値と、その測定に同期して位置測定装置４００により測定された反射プリズム２０３の位置の測定値とが関連付けされた状態（例えば、表１のデータの状態）で記憶される。

次に、作業者１００による処理の終了を指示する操作が行われたか否か、が判定され（ステップＳ１０５）、処理の終了が指示された場合は処理を終了し、そうでなければステップＳ１０１以下の処理を繰り返す。

（後処理）
測定作業の終了後、端末３００において図７に示す処理が行なわれる。処理が開始されると、予め取得しておいた測定予定位置の一つが選択される（ステップＳ２０１）。次いで、ステップＳ２０１で選択された測定予定位置のデータとステップＳ１０４で記憶したデータとが照合され、当該測定予定位置に一致または近接する測定位置が取得され、更に当該測定位置における照度の測定値が選択される（ステップＳ２０２）。ここで、近接の程度は、予め定めた閾値を用いて判定される。この処理は、データ照合部３０６において行われる。

次に、ステップＳ２０２において当該測定予定位置における照度の取得が行なえたか否か、が判定される（ステップＳ２０３）。当該測定予定位置における照度の取得が行なえなかった場合、照度の推定が行われ（ステップＳ２０４）、照度の取得が行なえた場合、ステップＳ２０５に進む。

照度の推定は、以下のようにして行われる。まず、当該測定予定位置に隣接し、既に照度の測定が行われた位置であり、且つ、当該測定予定位置から規定の距離以下である位置の照度の測定値を全て選択する。次に、選択した照度の測定値の平均値を算出する。そして、この平均値を推定値として採用する。

照度の推定を行った後、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、この時点で選択していない他の測定予定位置があるのか否か、が判定され、他の測定予定位置があれば、ステップＳ２０１以下の処理を繰り返し、他の測定予定位置がなければ処理を終了する。

（優位性）
以上説明した方法によれば、作業者１００（図１参照）が照度を測定する際に厳密な位置決め作業を行う必要がない。あるいは位置決め作業は簡易なものであってもよい。このため、照度の測定に係る作業効率を高くできる。

（その他）
照度に加えて、色度や波長分布特性等のデータの測定を行うこともできる。また、通信用の電磁波（例えば、無線ＬＡＮの電波）の測定、ガンマ線等の放射線の測定、視認できない紫外領域や赤外領域の光の測定、高圧送電線や高圧電気設備が発生する電磁波の測定といった技術に本発明を利用することができる。

測定の対象となるフィールドは、特に限定されず、何らかの作業を行う部屋、教室、講堂、イベント施設、図書館、各種の公共空間、商業施設、公共交通機関の室内等が選択可能である。

図５に示す機能部の一部を端末３００とは別の外部機器で実現してもよい。この場合、システムの発明として本発明を把握することができる。

反射プリズム２０２と照度計２０３とを特定の位置関係とした構造として、両者を一体化した構造を採用することもできる。

Claims (5)

1. 位置測定装置が測定したターゲットの位置情報を取得する位置情報取得部と、
   前記ターゲットと特定の位置関係にある電磁波測定装置が測定した電磁波の情報を取得する電磁波情報取得部と、
   前記位置情報と前記電磁波の情報とを関連付けて記憶するデータ記憶部と、
   予め定められた測定予定位置の情報と前記位置測定装置が測定した前記ターゲットの位置情報とを照合し、前記測定予定位置と特定の関係にある前記電磁波の情報を選択する選択部と
   を備えることを特徴とする測定装置。
2. 前記位置測定装置による前記ターゲットの位置の測定を行うタイミングと前記電磁波測定装置による電磁波の測定を行うタイミングとを同期させる同期制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記測定予定位置の一つに隣接する１または複数の位置における電磁波の情報に基づき、前記測定予定位置の一つにおける電磁波の情報を推定する推定部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。
4. 位置測定装置が測定したターゲットの位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
   前記ターゲットと特定の位置関係にある電磁波測定装置が測定した電磁波の情報を取得する電磁波情報取得ステップと、
   前記位置情報と前記電磁波の情報とを関連付けて記憶するデータ記憶ステップと、
   予め定められた測定予定位置の情報と前記位置測定装置が測定した前記ターゲットの位置情報とを照合し、前記測定予定位置と特定の関係にある前記電磁波の情報を選択する選択ステップと
   を備えることを特徴とする測定方法。
5. コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
   コンピュータに
   位置測定装置が測定したターゲットの位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
   前記ターゲットと特定の位置関係にある電磁波測定装置が測定した電磁波の情報を取得する電磁波情報取得ステップと、
   前記位置情報と前記電磁波の情報とを関連付けて記憶するデータ記憶ステップと、
   予め定められた測定予定位置の情報と前記位置測定装置が測定した前記ターゲットの位置情報とを照合し、前記測定予定位置と特定の関係にある前記電磁波の情報を選択する選択ステップと
   を実行させることを特徴とする測定用プログラム。
   
   
   
   
   
   

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