可視光通信式ナビゲーションシステム
【課題】可視光通信式ナビゲーションシステムにおいて、利用者が目的地までのルートに沿った移動をする前であっても、受信端末が利用者に対して正確なルート案内を行う。
【解決手段】可視光通信式ナビゲーションシステム１は、自器具の位置情報を含むデータを照明光に重畳させて送信する複数の照明器具２と、受信端末３とを備える。受信端末３は、受信端末３の位置及び方向を判定する判定部６と、照明器具２の照明光を受光する受光範囲が互いに異なる第１及び第２の受光手段４１、４２とを備える。判定部６は、前記第１の受光手段４１が受光した照明光に重畳された位置情報から受信端末３の位置を判定すると共に、第１の受光手段４１が受光した照明光に重畳された位置情報を始点とし、第２の受光手段４２が受光した照明光に重畳された位置情報を終点とした方向を受信端末３の方向と判定する。これにより、位置情報の履歴が無くても、方向を判定できる。
【解決手段】可視光通信式ナビゲーションシステム１は、自器具の位置情報を含むデータを照明光に重畳させて送信する複数の照明器具２と、受信端末３とを備える。受信端末３は、受信端末３の位置及び方向を判定する判定部６と、照明器具２の照明光を受光する受光範囲が互いに異なる第１及び第２の受光手段４１、４２とを備える。判定部６は、前記第１の受光手段４１が受光した照明光に重畳された位置情報から受信端末３の位置を判定すると共に、第１の受光手段４１が受光した照明光に重畳された位置情報を始点とし、第２の受光手段４２が受光した照明光に重畳された位置情報を終点とした方向を受信端末３の方向と判定する。これにより、位置情報の履歴が無くても、方向を判定できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信端末が、可視光通信機能付き照明器具から送信されるデータを受信してルート案内を行う可視光通信式ナビゲーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、屋内において、それぞれ定位置に固定された複数個の照明器具から可視光通信によって送信される光信号により位置情報を得る位置情報システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような位置情報システムを利用する利用者は、光信号を受信する受信端末を携帯し、その受信端末が報知する地図情報と位置情報とによって、現在自分が所定領域内のどこに位置しているかを把握する。その所定領域内に、光信号を送信する照明器具を多数配置することにより、歩行する利用者にとって十分な分解能（例えば数ｍ程度）が、受信端末によって報知される位置情報に付与される。また、受信端末が、目的地の位置情報が設定されると、記憶手段よりルートデータを読み出して現在位置から目的地までのルートを決定し、その決定したルートに基づいて、ルートを案内（ナビゲーション）するための案内情報を報知するナビゲーションシステムが知られている。利用者は、この案内情報により、目的地までどのような経路を辿って移動すればよいかを知る。
【０００３】
さらに、受信端末が、コンパス（方位磁石）を備えていない、又は、コンパスを備えていても周囲環境中に形成されている磁場の影響によってコンパスが使用不能である場合であっても、位置情報の受信履歴に基づいて移動方向を判定するナビゲーションシステムが知られている。
【０００４】
しかしながら、上述したような従来のナビゲーションシステムは、目的地までのルートが定められ、受信端末を携帯する利用者がそのルートに乗れば、照明器具同士を結ぶ線分によって利用者が向いている方向を特定できるが、利用者がルートに乗る前は、利用者が向いている方向を特定できないため、正確なルート案内ができない。
【０００５】
また、より良い照明環境を構築するために、用途や部位に応じた推奨照度基準（例えばＪＩＳＺ９１１０−１９７９）が定められている。現状、このような基準を満足できるように、照明器具（配光曲線）が選定され、個々の照明器具の設置位置座標が決定されている。そのため、携帯受信端末が複数の可視光通信機能付き照明器具から送信される位置情報を得る位置情報システムにおいて、可視光通信機能付き照明器具は、推奨照度基準を満足するように配置されており、目的地や分岐点等のように、案内情報を利用者に報知すべきポイントや、利用者が利用するのに十分な分解能である例えば数ｍ程度間隔には、可視光通信機能付き照明器具が必ずしも配置されていない。このため、従来のナビゲーションシステムは、案内情報を報知するポイント等に可視光通信機能付き照明器具が配置されていない場合には、利用者に対して正確なルート案内ができない。また、従来のナビゲーションシステムは、受信端末がルートに沿った順序で位置情報を受信しない場合には、ルート案内ができない。
【特許文献１】特開２００５−１７６２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するものであり、受信端末が可視光通信機能付き照明器具から送信されるデータを受信して目的地までのルート案内を行う可視光通信式ナビゲーションシステムにおいて、利用者が目的地までのルートに沿った移動をする前であっても、利用者に対して正確なルート案内を行うことを目的とする。また、案内情報を報知するポイントに可視光通信機能付き照明器具が配置されていない場合にも正確なルート案内を行い、受信端末がルートに沿った順序で位置情報を受信しない場合にもルート案内を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、自器具の位置情報を含むデータを照明光に重畳させて送信する複数の照明器具と、前記照明器具から送信されたデータを受信する受信端末と、を備え、前記受信端末は、受信されたデータに基づいて該受信端末の位置及び方向を判定する判定部と、情報を報知する報知部と、目的地を設定入力するための設定入力部と、設定された目的地までのルート及び地図情報を含む案内情報を記憶する記憶部と、前記判定部によって判定された該受信端末の位置及び方向に基づいて前記記憶部に記憶された案内情報を前記報知部に報知させる制御部と、を有する可視光通信式ナビゲーションシステムであって、前記受信端末は、前記照明器具からの照明光を受光する受光範囲が互いに異なる第１及び第２の受光手段を備え、前記判定部は、前記第１の受光手段で受信した位置情報を受信端末の位置と判定すると共に、判定された位置情報の履歴に基づいて算出される方向、及び、前記第１の受光手段で受信した位置情報を始点とし前記第２の受光手段で受信した位置情報を終点とした方向のいずれか一方を受信端末の方向と判定し、前記制御部は、前記判定部によって判定された受信端末の方向と、前記判定部によって判定された受信端末の位置を起点とした目的地までのルートの方向との成す角度に基づいて、前記記憶部に記憶された案内情報を前記報知部に報知させるものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の可視光通信式ナビゲーションシステムにおいて、前記制御部は、設定された目的地に前記照明器具が配置されていない場合には、前記地図情報における該目的地に仮想器具を配置し、該仮想器具を含めて前記ルートを定めるものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の可視光通信式ナビゲーションシステムにおいて、前記受信端末は、前記第１の受光手段が、設定された目的地と該受信端末の現在位置とから定められるルートに沿った順序でデータを受信していない場合には、現在の位置情報を送信する照明器具とその前段の照明器具の順序でルートに沿ってデータを受信したとみなして、前記判定部が該受信端末の方向を判定するものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、第１の受光手段で受信した位置情報と第２の受光手段で受信した位置情報から受信端末の方向を判定することにより、位置情報の履歴が無い、利用者が目的地までのルートに沿った移動をする前であっても、受信端末の方向、すなわち利用者が向いている方向を判定できるので、正確なルート案内ができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、利用者に案内情報を報知するポイントに照明器具が設置されていない場合には、そのポイントに仮想器具を配置し、照明器具と仮想器具を結んでルートを定めるので、そのポイントで案内情報を報知することができ、正確なルート案内ができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、受信端末がルートに沿った順序で位置情報を受信しない場合には、現在の位置情報を送信する照明器具とその前段の照明器具の順序でルートに沿ってデータを受信したとみなすので、利用者がルートから外れた場合にも、ルート案内ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１の実施形態に係る可視光通信式ナビゲーションシステムについて図１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図１（ａ）は本実施形態の可視光通信式ナビゲーションシステム１（以下、ナビゲーションシステムという）の構成を示し、図１（ｂ）はナビゲーションシステム１が備える各照明器具２の構成を示す。ナビゲーションシステム１は、自器具の位置情報を含むデータを照明光に重畳させて送信する複数の照明器具２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ等（総称して照明器具２と記す）と、各照明器具２から送信されたデータを受信する受信端末３とを備える。
【００１４】
照明器具２は、光を発する光源２１と、光源２１を点灯させる点灯部２２と、自己の照明器具２（自器具）が配置されている位置情報を記憶した照明記憶部２３と、点灯部２２と照明記憶部２３の動作を制御する照明制御部２４とを有する。
【００１５】
光源２１は、例えば放電灯や発光ダイオードである。点灯部２２は、例えばインバータ回路や直流電源回路である。照明器具２は、光源２１と点灯部２２を複数有してもよい。照明記憶部２３は、例えば不揮発性メモリである。照明制御部２４は、例えば制御用集積回路（Micro Controller）である。
【００１６】
上記構成の照明器具２においては、照明制御部２４が、点灯部２２を制御し、光源２１の光を、人間の目では認識できない程度の高い周波数の搬送波を用いた周波数変調によって光信号にする。例えば、光源２１としての放電灯と、点灯部２２としてのインバータ回路とを組み合わせて用いる場合、周波数変調は、インバータ回路が放電灯に供給する交流電力の周波数の制御によって行なわれる。この光信号は、光源２１の光が照射される範囲において受信可能となる。
【００１７】
照明器具２が送信する光信号は、例えば、米国海洋電子機器協会（National Marine Electronics Association）が定めた規格であるＮＭＥＡ０１８３に準拠した、「開始符号」、「ＩＤ（位置情報）」、「誤り検出符号」、「終端符号」からなる３２バイトの信号であり、例えば伝送速度９６００ｂｐｓで伝送される。光信号が表す位置情報は、例えば緯度、経度、高度の内容とし、高度に代えて建物内の階数を用いてもよい。また、建物毎に固有の座標系を用いた表現にしたり、予め照明器具２毎に割り当てられた識別符号による表現とすれば、ＧＰＳ信号と共通の表現を用いる場合に比べ、光信号のデータ量が減り、光信号の送受信に必要な時間が短縮し、光信号の送受信の信頼性が向上する。
【００１８】
受信端末３は、照明器具２からの照明光を受光して電気信号に変換する受光部４と、受光部４によって変換された電気信号からデータを復調する処理部５と、処理部５からのデータに基づいて受信端末３の位置及び方向を判定する判定部６と、各部の動作を制御する制御部７と、設定された目的地までのルート及び地図情報を含む案内情報を記憶する記憶部８と、目的地を設定入力するための設定入力部９と、情報を報知する報知部１０とを備える。受信端末３は、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯型デジタル音楽プレイヤ等の音声情報出力端末器やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等に組み込んでもよいし、音声情報出力端末器に付加する分離型の構成にしてもよい。
【００１９】
受光部４は、受光範囲が互いに異なる第１受光部４１（第１の受光手段）及び第２受光部４２（第２の受光手段）を有する。第１受光部４１は、２つの光電変換部４１１、４１２を有し、第２受光部４２は、２つの光電変換部４２１、４２２を有する。第１受光部４１及び第２受光部４２が有する光電変換部は、２個に限られず、１個でも３個以上でもよい。
【００２０】
光電変換部４１１、４１２、４２１、４２２は、アクリル樹脂等の透光性材料から成形されたレンズと、このレンズを透過した光を受け、電気信号に変換するＰＩＮフォトダイオードのような光電変換素子と、光電変換素子から出力された電気信号を増幅する増幅回路とを有している。レンズの外形は、例えば直方体状、又は立方体状であるが、これらに限定されない。また、レンズは、所定の波長の光を受光素子に入射させるように成形されていてもよい。ＰＩＮフォトダイオードの代わりに、フォトトランジスタやフォトダイオードと増幅回路とを集積したフォトＩＣを用いてもよい。増幅回路は、例えば汎用のオペアンプＩＣ等で構成される差動増幅回路であるが、オペアンプＩＣの代わりにトランジスタ等で構成されるディスクリート回路であっても構わない。また、光電変換部４１１、４１２、４２１、４２２から出力された電気信号が処理部５で復調処理するのに十分なレベルであれば、増幅回路を省略してもよい。
【００２１】
ここで、受光部４の受光範囲を図２を参照して説明する。図２は、照明器具２と受信端末３の位置関係の一例を示す。受信端末３は、利用者が向いている方向に略水平に保持されて利用される。第１受光部４１は、略水平に保持された受信端末３の上方の所定角度内を受光範囲Ｓ１とし、第２受光部４２は、第１受光部４１の受光範囲Ｓ１よりも前方に位置する所定角度内を受光範囲Ｓ２とする。第１受光部４１の受光範囲Ｓ１のうち、その後側を光電変換部４１１の受光範囲Ｓ１１とし、前側を光電変換部４１２の受光範囲Ｓ１２としている。第２受光部４２の受光範囲Ｓ２のうち、その後側を光電変換部４２１の受光範囲Ｓ２１とし、前側を光電変換部４２２の受光範囲Ｓ２２としている。光電変換部４１１、４１２、４２１、４２２のそれぞれの受光範囲Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２は、互いに重ならないように設定される。
【００２２】
利用者は、情報を発している照明光を認知して、受信端末３を光にかざしたり、受信端末３を光に向けたりして、情報を取得する。しかしながら、手に持った受信端末３で受光する場合、特に歩行時においては、受光軸がぶれやすいため、誤った情報を取得する虜がある。この場合には、設定入力部９の押しボタンスイッチなどにより、スイッチＯＮ時には制御部７で通常通り処理、スイッチＯＦＦ時には、制御部７で取得した情報をノイズ情報として破棄する制御を行わせることで、信頼性を高めてもよい。
【００２３】
再び、図１（ａ）を参照して説明する。処理部５は、受光部４から出力された受信信号（電気信号）から変調周波数の周波数成分を弁別するフィルタ回路５１と、フィルタ回路５１を通過した受信信号をデータに復調する復調回路５２とを有している。フィルタ回路５１は、帯域通過フィルタやオペアンプ等から成り、例えば、ＬＣ型パッシブチェビシェフのバンドパスフィルタで構成される。復調回路５２は、フィルタ回路５１を通過した受信信号の信号強度を閾値と比較する比較回路を有する。この比較回路は、コンパレータＩＣ等から成り、変調周波数の２倍の周波数成分がフィルタ回路５１を通過したときにＨレベル（通信信号“１”）の信号を出力すると共に、その他のときにＬレベル（通信信号“０”）の信号を出力することによって受信信号を復調する。
【００２４】
処理部５は、照明器具２から照射された照明光に重畳されたデータを、２値化データ“１”及び“０”に復調する。具体的には、復調回路５２は、信号周波数に対応付けられた通信信号の値を記憶しており、その信号周波数の有無に基づき、２値化処理を行う。例えば、照明器具２から受信する信号周波数を１３０ｋＨｚと設定した場合には、復調回路５２は、１３０ｋＨｚを通信信号“１”、１３０ｋＨｚ以外の周波数を通信信号“０”と２値化処理する。
【００２５】
判定部６は、制御用集積回路を主構成要素とし、データ認識部６１と、比較部６２と、位置判定部６３と、方向判定部６４とを有する。
【００２６】
データ認識部６１は、各復調回路５２が出力した２値化データが、予め定められたパターンによって正しく復号されているかを認識する。具体的には、例えば、位置情報データの開始信号として“＄”を２値化データの最初に付与すると定めている場合に、データ認識部６１は、２値化データの最初に開始信号“＄”があれば２値化データが位置情報データであり、開始信号“＄”がなければノイズであると認識する。
【００２７】
比較部６２は、各フィルター回路５１を通過した受信信号のピーク（アナログ）電圧値を比較し、データが重畳された照明光すなわち光信号の信号強度の順位付けをする。
【００２８】
位置判定部６３は、第１受光部４１からの光信号に基づいて受信端末３の位置を判定する。第１受光部４１が受信した光信号の内で信号強度が一番強い光信号を判定し、その信号強度が一番強い光信号を送信した照明器具２の位置を、受信端末３の位置と判定する。そして、その光信号に含まれる位置情報が受信端末３の位置と判定される。
【００２９】
方向判定部６４は、第１の方向判定部６４１と第２の方向判定部６４２とを有する。第１の方向判定部６４１は、第１受光部４１からのデータのうち、位置判定部６３で判定された位置情報の履歴に基づいて受信端末３の方向を判定する。第２の方向判定部６４２は、第１受光部４１からのデータのうち、位置判定部６３で判定された位置情報を始点、第２受光部４２が受信した各光信号の内で信号強度が一番強い光信号を判定し、その信号強度が一番強い光信号を送信した照明器具２の位置を終点とした方向を、受信端末３の方向と判定する。すなわち、第１受光部４１が受光した照明光に重畳された位置情報を始点とし、第２受光部４２が受光した照明光に重畳された位置情報を終点とした方向が受信端末３の方向と判定される。方向の判定は、信号強度が一番弱い光信号を送信した照明器具２の位置の方向としてもよいが、信号強度が強い光信号の方が通信エラーの発生が少ないので、信号強度が強い光信号で判定することが好ましい。
【００３０】
ここで、上記構成の判定部６の動作を図２を参照して説明する。図２で示す例では、照明器具２ａからの光信号Ｄａの信号強度が照明器具２ｂからの光信号Ｄｂよりも強く、位置判定部６３は、受信端末３が照明器具２ａの位置にあると判定する。第２受光部４２が受信した光信号はＤｃだけであり、方向判定部６４は、照明器具２ａの位置から、光信号Ｄｃを送信した照明器具２ｃの方向に受信端末３が向いていると判定する。
【００３１】
再び、図１（ａ）を参照して説明する。記憶部８には、地図情報として、照明器具２のＩＤ（位置情報）、照明器具２の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、照明器具ＩＤの相互接続による重み付きデータ（各照明器具２の中心点間の距離（ｍ））等が記憶されている。照明器具ＩＤの接続関係は、建物の形状及び照明器具２の配置に応じて決定される。
【００３２】
次に、記憶部８に記憶される地図情報を図３を参照して説明する。図３は、ナビゲーションシステム１が用いられている建物内のある階におけるルート案内をするためのデータ例を示す。建物の中央部分には、中庭３１が配置され、中庭３１を囲む屋内空間の外縁部分には、部屋３２、階段３３、ＷＣ３４、及びエレベータ３５等の施設設備が配置されている。これら各施設設備と中庭３１との間には、通路３６が位置している。これら、施設設備及び通路の配置は、地図情報として記憶部８に記憶されている。
【００３３】
通路３６の天井には、複数の照明器具２が配置されている。当該階の照明器具２のＩＤは、１９〜４０である。各照明器具２は、自器具のＩＤ（位置情報）を含むデータを照明光に重畳させた光信号を送信する。各照明器具２のポイントをノードとし、各ノードは、そのノードにおける照明器具２のＩＤをノードＩＤとして有する。照明器具ＩＤの接続関係は、隣接するノード間を結ぶ線分（リンク）によって表わされる。
【００３４】
目的地等、受信端末３の報知部１０から案内情報を報知するポイントに照明器具２が配置されていない場合には、記憶部８に記憶されている地図情報における当該ポイントに仮想器具３７が配置され、そのポイントを仮想ノードとする仮想ノードＩＤが設られけ、仮想ノードＩＤと照明器具ＩＤとの接続による重み付きデータ（距離）が記憶部８に記憶される。図３では、仮想ノードＩＤを括弧書きで示す（以下、同様）。
【００３５】
また、記憶部８には、上記地図情報に加え、位置判定部６３で判定された位置（現在位置）と、方向判定部６４で判定された方向と目的地までのルートの方向との成す角度に基づいて報知される、音声メッセージ、画像メッセージ、振動内容等のコンテンツが案内情報として記憶されている。
【００３６】
再び、図１（ａ）を参照して説明する。設定入力部９は、例えば、押しボタンスイッチやタッチパネル等により構成され、これにより、利用者による目的地の設定等が入力される。
【００３７】
制御部７は、制御用集積回路を主構成要素とし、下記の４つ制御を主に行うものである。第１に、制御部７は、位置判定部６３で判定された位置情報と設定入力部９から入力された目的地情報から、ダイクストラアルゴリズム（Dijkstra's Algorithm）等を活用して、出発地から目的地までのルートデータ（出発地から目的地までのルートのデータの順序）を算出してルートを定め、記憶部８に記憶する。
【００３８】
第２に、制御部７は、位置判定部６３で判定されたデータの受信履歴があり、データがルートに沿った順序になっている場合は、第１の方向判定部６４１で判定された受信端末３の方向と、位置判定部６３で判定された受信端末３の位置を起点としたルートの方向との成す角度に基づいた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００３９】
第３に、制御部７は、位置判定部６３で判定されたデータの受信履歴がない場合は、第２の方向判定部６４２で判定された受信端末３の方向と、位置判定部６３で判定された受信端末３の位置を起点としたルートの方向との成す角度に基づいた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００４０】
第４に、制御部７は、位置判定部６３で判定されたデータの受信履歴があり、ルートに沿った順序になっていない場合は、現在の位置情報を送信する照明器具２とそのルート前段の照明器具２の順序でルートに沿って位置情報を受信したとみなして、第１の方向判定部６４１が判定した方向に基づいた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００４１】
報知部１０は、記憶部８に記憶されている案内情報を利用者に報知するものであり、液晶表示装置等から成り、画像で案内情報を報知するものであっても、スピーカー等から成り、音声で報知するものであっても、また、携帯電話用振動発生装置等から成り、振動により報知するものであっても、さらに、それらを組み合わせたものであってもよい。
【００４２】
ナビゲーションシステム１は、上記構成に加え、受信端末３から無線でアクセスされるサーバ（図示せず）を設け、ＩＤ（位置情報）に関連付けられたデータ等が受信端末３の記憶部８に記憶されていない場合、サーバーに要求信号を送信し、サーバーからＩＤ（位置情報）に関連付けられたデータを受信し、記憶部８に記憶するように構成してもよい。
【００４３】
次に、上記のように構成されたナビゲーションシステム１によるルート案内について図４を参照して説明する。図４は出発地から目的地までのルートの一例を示す。この例では、出発地に照明器具２が配置されており、そのノードＩＤはＩＤ１９である。目的地は、照明器具２が配置されておらず、そのため、地図情報に仮想器具３７が配置される。その仮想ノードＩＤはＩＤ１０４である。ナビゲーションシステム１は、下記のステップによってルート案内を行う。
【００４４】
［ステップ１］受信端末３は、目的地情報であるＩＤ１０４が、利用者によって設定入力部９から入力されることにより、目的地が設定される。目的地情報ＩＤ１０４は、記憶部８に記憶される。
【００４５】
［ステップ２］第１受光部４１は、照明器具２から照明光に重畳されたＩＤを受信し、位置判定部６３は、現在地（出発地）がノードＩＤ１９であると判定する。この出発地情報ＩＤ１９は、記憶部８に記憶される。
【００４６】
［ステップ３］制御部７は、ダイクストラアルゴリズムを活用して、目的地までの最短ルートを算出する。現在地情報と目的地情報から、ルートＩＤ（ＩＤ１９−ＩＤ４０−ＩＤ３９−ＩＤ３７−ＩＤ３８−ＩＤ１０４）が、最短ルートと定められ、目的地までのルート（太い矢印で図示）として記憶部８に記憶される。
【００４７】
［ステップ４−１］出発地において、第１受光部４１は、真上からの照明光を受光している（ＩＤ１９）。第２受光部４２は、進行方向からの照明光を受光する。進行方向からの照明光にはＩＤ４０が重畳されている。第２の方向判定部６４２は、受信端末３の方向、すなわち利用者の向きを、ＩＤ１９とＩＤ４０とに基づいて判定する。制御部７は、ＩＤ１９とＩＤ４０の座標から利用者の向きの単位ベクトルを算出し、現在地のＩＤ１９の座標から、ルートＩＤから算出されるＩＤ１９の次のＩＤ４０の座標へのルートの方向の単位ベクトルを算出し、これら２つの単位ベクトルの成す角度θを算出する。角度θ＝０°と算出されるため、制御部７は、案内情報として、「前へ進め」のメッセージを報知部１０から報知させる。報知される案内情報は、角度θに基づいて決定される。受信端末３を２台が利用される場合、各受信端末３からのメッセージを相互に識別するため、メッセージ出力の声質（例えば男性の声と女性の声）を変更できるようにしてもよい。
【００４８】
［ステップ４−２］第１受光部４１は、照明器具２からの照明光をＩＤ１９、ＩＤ４０の順序で受信する。第１の方向判定部６４１は、利用者の向きをＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ１９、ＩＤ４０）に基づいて判定する。制御部７は、その向きに応じた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００４９】
［ステップ４−３］第１受光部４１は、照明光をＩＤ４０、ＩＤ３９の順序で受信する。第１の方向判定部６４１は、利用者の向きをＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ４０、ＩＤ３９）に基づいて判定する。制御部７は、その向きに応じた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００５０】
［ステップ４−４］第１受光部４１は、照明光をＩＤ３９、ＩＤ３７の順序で受信する。第１の方向判定部６４１は、利用者の向きをＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ３９、ＩＤ３７）に基づいて判定する。制御部７は、その向きに応じた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００５１】
［ステップ４−５］第１受光部４１は、照明光をＩＤ３７、ＩＤ３８の順序で受信する。第１の方向判定部６４１は、利用者の向きをＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ３７、ＩＤ３８）に基づいて判定する。制御部７は、ＩＤ３７とＩＤ３８の座標から利用者の向きの単位ベクトルを算出し、現在地のＩＤ３８の座標と、ルートＩＤから算出されるＩＤ３８の次のＩＤ１０４の座標からルートの方向の単位ベクトルを算出し、これら２つの単位ベクトルの成す角度θを算出する。角度θ＝２７0°と算出されるため、制御部７は、案内情報として、「右へ進め」のメッセージを報知部１０から報知させる。
【００５２】
このように、ナビゲーションシステム１は、第１受光部４１で受信した位置情報と第２受光部４２で受信した位置情報から受信端末３の方向を判定することにより、位置情報の履歴が無い、利用者が目的地までのルートに沿った移動をする前（ルートに乗る前）であっても、受信端末３の方向、すなわち利用者が向いている方向を判定できるので、正確なルート案内ができる。
【００５３】
また、ナビゲーションシステム１は、利用者に案内情報を報知するポイントに照明器具２が設置されていない場合には、そのポイントに仮想器具３７を配置し、照明器具２と仮想器具３７を結んでルートを定めるので、そのポイントで案内情報を報知することができ、正確なルート案内ができる。
【００５４】
ここで、報知部１０から報知される案内情報について図５、図６を参照して詳細に説明する。図５は、記憶部８に記憶されるデータにおける、ノード間を結ぶ線分（リンク）の角度例を示す。ルートにおける一つのノードから次のノードへのルートの方向は、記憶部８を参照することによって得られる。
【００５５】
図６は、報知部１０から報知される案内情報としてのメッセージ例を示す。報知部１０から報知されるメッセージは、例えば音声と画面表示である。利用者の向きとルートの方向との成す角度θに対応して、音声合成用メッセージと画面表示用メッセージがテーブルの形式で記憶部８に記憶されている。例えば、角度θが１５０°の場合、制御部７は、記憶部８のテーブルを参照して、「後へ戻れ」を音声と画面表示によって報知部１０に報知させる。メッセージ例は、略３０°の刻み幅でメッセージが格納されているが、これに限定されない。音声によるメッセージは、文字列から音声を合成して出力してもよいし、予め録音したメッセージを再生用ＷＡＶ（RIFF waveform audio format）ファイルとして記憶部８に記憶しておいて再生してもよい。角度θに対応した再生用ＷＡＶファイルがある場合は、再生用ＷＡＶファイルのファイル名がテーブルよって角度θに対応付けられる。再生用ＷＡＶファイルが無い場合は、テーブルにおいて文字列（ｎｕｌｌ）が設定される。
【００５６】
次に、出発地ＩＤ１９から目的地ＩＤ１０４へのナビゲーションシステム１によるルート案内において、受信端末３がＩＤ１９を受信した後に、ＩＤ４０を受信せずにＩＤ３９を受信した（ＩＤ４０を飛ばした）場合について、再び、図４を参照して説明する。
【００５７】
［ステップ１］受信端末３は、目的地情報であるＩＤ１０４が、利用者によって設定入力部９から入力されることにより、目的地が設定される。
【００５８】
［ステップ２］第１受光部４１は、照明器具２から照明光に重畳されたＩＤを受信し、位置判定部６３は、現在地（出発地）がノードＩＤ１９であると判定する。
【００５９】
［ステップ３］制御部７は、ダイクストラアルゴリズムを活用して、目的地までの最短ルートを算出する。現在地情報と目的地情報から、ルートＩＤ（ＩＤ１９−ＩＤ４０−ＩＤ３９−ＩＤ３７−ＩＤ３８−ＩＤ１０４）が、最短ルートと定められる。
【００６０】
［ステップ４］第１受光部４１は、照明光をＩＤ１９、ＩＤ３９の順序で受信する。ＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ１９、ＩＤ３９）が、ルートに沿った順序になっていないため、第１の方向判定部６４２は、現在の位置情報を送信する照明器具２（ＩＤ３９）とその前段の照明器具２（ＩＤ４０）の順序でルートに沿って位置情報を受信したものとみなして、受信履歴を変更し、利用者の向きを変更したＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ４０、ＩＤ３９）基づいて判定する。制御部７は、その向きに応じたと案内情報を報知部１０から報知させる。
【００６１】
このように、ナビゲーションシステム１は、受信端末３がルートに沿った順序で位置情報を受信しない場合には、現在の位置情報を送信する照明器具２とその前段の照明器具２の順序でルートに沿ってデータを受信したとみなすので、利用者がルートから外れた場合にも、ルート案内ができる。
【００６２】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、サーバを設ける場合、サーバは、受信端末３が使用される同じ建物内に設置して、受信端末３と無線ＬＡＮによって接続してもよいし、別の建物内に設置して、受信端末３と携帯電話のデータ通信によって接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係るナビゲーションシステムのブロック構成図、（ｂ）は同システムにおける照明器具のブロック構成図。
【図２】同システムにおける照明器具と受信端末の位置関係の一例を示す図。
【図３】同システムにおける地図情報の例を示す図。
【図４】同システムにおけるルート案内におけるルートの一例を示す図。
【図５】同システムにおけるノード間を結ぶ線分の角度例を示す図。
【図６】同システムにおける報知部から報知される案内情報例を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
１ ナビゲーションシステム
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 照明器具
３ 受信端末
４１ 第１受光部（第１の受光手段）
４２ 第２受光部（第２の受光手段）
６ 判定部
６３ 位置判定部
６４１ 第１の方向判定部
６４２ 第２の方向判定部
７ 制御部
８ 記憶部
９ 設定入力部
１０ 報知部
３７ 仮想器具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信端末が、可視光通信機能付き照明器具から送信されるデータを受信してルート案内を行う可視光通信式ナビゲーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、屋内において、それぞれ定位置に固定された複数個の照明器具から可視光通信によって送信される光信号により位置情報を得る位置情報システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような位置情報システムを利用する利用者は、光信号を受信する受信端末を携帯し、その受信端末が報知する地図情報と位置情報とによって、現在自分が所定領域内のどこに位置しているかを把握する。その所定領域内に、光信号を送信する照明器具を多数配置することにより、歩行する利用者にとって十分な分解能（例えば数ｍ程度）が、受信端末によって報知される位置情報に付与される。また、受信端末が、目的地の位置情報が設定されると、記憶手段よりルートデータを読み出して現在位置から目的地までのルートを決定し、その決定したルートに基づいて、ルートを案内（ナビゲーション）するための案内情報を報知するナビゲーションシステムが知られている。利用者は、この案内情報により、目的地までどのような経路を辿って移動すればよいかを知る。
【０００３】
さらに、受信端末が、コンパス（方位磁石）を備えていない、又は、コンパスを備えていても周囲環境中に形成されている磁場の影響によってコンパスが使用不能である場合であっても、位置情報の受信履歴に基づいて移動方向を判定するナビゲーションシステムが知られている。
【０００４】
しかしながら、上述したような従来のナビゲーションシステムは、目的地までのルートが定められ、受信端末を携帯する利用者がそのルートに乗れば、照明器具同士を結ぶ線分によって利用者が向いている方向を特定できるが、利用者がルートに乗る前は、利用者が向いている方向を特定できないため、正確なルート案内ができない。
【０００５】
また、より良い照明環境を構築するために、用途や部位に応じた推奨照度基準（例えばＪＩＳＺ９１１０−１９７９）が定められている。現状、このような基準を満足できるように、照明器具（配光曲線）が選定され、個々の照明器具の設置位置座標が決定されている。そのため、携帯受信端末が複数の可視光通信機能付き照明器具から送信される位置情報を得る位置情報システムにおいて、可視光通信機能付き照明器具は、推奨照度基準を満足するように配置されており、目的地や分岐点等のように、案内情報を利用者に報知すべきポイントや、利用者が利用するのに十分な分解能である例えば数ｍ程度間隔には、可視光通信機能付き照明器具が必ずしも配置されていない。このため、従来のナビゲーションシステムは、案内情報を報知するポイント等に可視光通信機能付き照明器具が配置されていない場合には、利用者に対して正確なルート案内ができない。また、従来のナビゲーションシステムは、受信端末がルートに沿った順序で位置情報を受信しない場合には、ルート案内ができない。
【特許文献１】特開２００５−１７６２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するものであり、受信端末が可視光通信機能付き照明器具から送信されるデータを受信して目的地までのルート案内を行う可視光通信式ナビゲーションシステムにおいて、利用者が目的地までのルートに沿った移動をする前であっても、利用者に対して正確なルート案内を行うことを目的とする。また、案内情報を報知するポイントに可視光通信機能付き照明器具が配置されていない場合にも正確なルート案内を行い、受信端末がルートに沿った順序で位置情報を受信しない場合にもルート案内を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、自器具の位置情報を含むデータを照明光に重畳させて送信する複数の照明器具と、前記照明器具から送信されたデータを受信する受信端末と、を備え、前記受信端末は、受信されたデータに基づいて該受信端末の位置及び方向を判定する判定部と、情報を報知する報知部と、目的地を設定入力するための設定入力部と、設定された目的地までのルート及び地図情報を含む案内情報を記憶する記憶部と、前記判定部によって判定された該受信端末の位置及び方向に基づいて前記記憶部に記憶された案内情報を前記報知部に報知させる制御部と、を有する可視光通信式ナビゲーションシステムであって、前記受信端末は、前記照明器具からの照明光を受光する受光範囲が互いに異なる第１及び第２の受光手段を備え、前記判定部は、前記第１の受光手段で受信した位置情報を受信端末の位置と判定すると共に、判定された位置情報の履歴に基づいて算出される方向、及び、前記第１の受光手段で受信した位置情報を始点とし前記第２の受光手段で受信した位置情報を終点とした方向のいずれか一方を受信端末の方向と判定し、前記制御部は、前記判定部によって判定された受信端末の方向と、前記判定部によって判定された受信端末の位置を起点とした目的地までのルートの方向との成す角度に基づいて、前記記憶部に記憶された案内情報を前記報知部に報知させるものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の可視光通信式ナビゲーションシステムにおいて、前記制御部は、設定された目的地に前記照明器具が配置されていない場合には、前記地図情報における該目的地に仮想器具を配置し、該仮想器具を含めて前記ルートを定めるものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の可視光通信式ナビゲーションシステムにおいて、前記受信端末は、前記第１の受光手段が、設定された目的地と該受信端末の現在位置とから定められるルートに沿った順序でデータを受信していない場合には、現在の位置情報を送信する照明器具とその前段の照明器具の順序でルートに沿ってデータを受信したとみなして、前記判定部が該受信端末の方向を判定するものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、第１の受光手段で受信した位置情報と第２の受光手段で受信した位置情報から受信端末の方向を判定することにより、位置情報の履歴が無い、利用者が目的地までのルートに沿った移動をする前であっても、受信端末の方向、すなわち利用者が向いている方向を判定できるので、正確なルート案内ができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、利用者に案内情報を報知するポイントに照明器具が設置されていない場合には、そのポイントに仮想器具を配置し、照明器具と仮想器具を結んでルートを定めるので、そのポイントで案内情報を報知することができ、正確なルート案内ができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、受信端末がルートに沿った順序で位置情報を受信しない場合には、現在の位置情報を送信する照明器具とその前段の照明器具の順序でルートに沿ってデータを受信したとみなすので、利用者がルートから外れた場合にも、ルート案内ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１の実施形態に係る可視光通信式ナビゲーションシステムについて図１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図１（ａ）は本実施形態の可視光通信式ナビゲーションシステム１（以下、ナビゲーションシステムという）の構成を示し、図１（ｂ）はナビゲーションシステム１が備える各照明器具２の構成を示す。ナビゲーションシステム１は、自器具の位置情報を含むデータを照明光に重畳させて送信する複数の照明器具２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ等（総称して照明器具２と記す）と、各照明器具２から送信されたデータを受信する受信端末３とを備える。
【００１４】
照明器具２は、光を発する光源２１と、光源２１を点灯させる点灯部２２と、自己の照明器具２（自器具）が配置されている位置情報を記憶した照明記憶部２３と、点灯部２２と照明記憶部２３の動作を制御する照明制御部２４とを有する。
【００１５】
光源２１は、例えば放電灯や発光ダイオードである。点灯部２２は、例えばインバータ回路や直流電源回路である。照明器具２は、光源２１と点灯部２２を複数有してもよい。照明記憶部２３は、例えば不揮発性メモリである。照明制御部２４は、例えば制御用集積回路（Micro Controller）である。
【００１６】
上記構成の照明器具２においては、照明制御部２４が、点灯部２２を制御し、光源２１の光を、人間の目では認識できない程度の高い周波数の搬送波を用いた周波数変調によって光信号にする。例えば、光源２１としての放電灯と、点灯部２２としてのインバータ回路とを組み合わせて用いる場合、周波数変調は、インバータ回路が放電灯に供給する交流電力の周波数の制御によって行なわれる。この光信号は、光源２１の光が照射される範囲において受信可能となる。
【００１７】
照明器具２が送信する光信号は、例えば、米国海洋電子機器協会（National Marine Electronics Association）が定めた規格であるＮＭＥＡ０１８３に準拠した、「開始符号」、「ＩＤ（位置情報）」、「誤り検出符号」、「終端符号」からなる３２バイトの信号であり、例えば伝送速度９６００ｂｐｓで伝送される。光信号が表す位置情報は、例えば緯度、経度、高度の内容とし、高度に代えて建物内の階数を用いてもよい。また、建物毎に固有の座標系を用いた表現にしたり、予め照明器具２毎に割り当てられた識別符号による表現とすれば、ＧＰＳ信号と共通の表現を用いる場合に比べ、光信号のデータ量が減り、光信号の送受信に必要な時間が短縮し、光信号の送受信の信頼性が向上する。
【００１８】
受信端末３は、照明器具２からの照明光を受光して電気信号に変換する受光部４と、受光部４によって変換された電気信号からデータを復調する処理部５と、処理部５からのデータに基づいて受信端末３の位置及び方向を判定する判定部６と、各部の動作を制御する制御部７と、設定された目的地までのルート及び地図情報を含む案内情報を記憶する記憶部８と、目的地を設定入力するための設定入力部９と、情報を報知する報知部１０とを備える。受信端末３は、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯型デジタル音楽プレイヤ等の音声情報出力端末器やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等に組み込んでもよいし、音声情報出力端末器に付加する分離型の構成にしてもよい。
【００１９】
受光部４は、受光範囲が互いに異なる第１受光部４１（第１の受光手段）及び第２受光部４２（第２の受光手段）を有する。第１受光部４１は、２つの光電変換部４１１、４１２を有し、第２受光部４２は、２つの光電変換部４２１、４２２を有する。第１受光部４１及び第２受光部４２が有する光電変換部は、２個に限られず、１個でも３個以上でもよい。
【００２０】
光電変換部４１１、４１２、４２１、４２２は、アクリル樹脂等の透光性材料から成形されたレンズと、このレンズを透過した光を受け、電気信号に変換するＰＩＮフォトダイオードのような光電変換素子と、光電変換素子から出力された電気信号を増幅する増幅回路とを有している。レンズの外形は、例えば直方体状、又は立方体状であるが、これらに限定されない。また、レンズは、所定の波長の光を受光素子に入射させるように成形されていてもよい。ＰＩＮフォトダイオードの代わりに、フォトトランジスタやフォトダイオードと増幅回路とを集積したフォトＩＣを用いてもよい。増幅回路は、例えば汎用のオペアンプＩＣ等で構成される差動増幅回路であるが、オペアンプＩＣの代わりにトランジスタ等で構成されるディスクリート回路であっても構わない。また、光電変換部４１１、４１２、４２１、４２２から出力された電気信号が処理部５で復調処理するのに十分なレベルであれば、増幅回路を省略してもよい。
【００２１】
ここで、受光部４の受光範囲を図２を参照して説明する。図２は、照明器具２と受信端末３の位置関係の一例を示す。受信端末３は、利用者が向いている方向に略水平に保持されて利用される。第１受光部４１は、略水平に保持された受信端末３の上方の所定角度内を受光範囲Ｓ１とし、第２受光部４２は、第１受光部４１の受光範囲Ｓ１よりも前方に位置する所定角度内を受光範囲Ｓ２とする。第１受光部４１の受光範囲Ｓ１のうち、その後側を光電変換部４１１の受光範囲Ｓ１１とし、前側を光電変換部４１２の受光範囲Ｓ１２としている。第２受光部４２の受光範囲Ｓ２のうち、その後側を光電変換部４２１の受光範囲Ｓ２１とし、前側を光電変換部４２２の受光範囲Ｓ２２としている。光電変換部４１１、４１２、４２１、４２２のそれぞれの受光範囲Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２は、互いに重ならないように設定される。
【００２２】
利用者は、情報を発している照明光を認知して、受信端末３を光にかざしたり、受信端末３を光に向けたりして、情報を取得する。しかしながら、手に持った受信端末３で受光する場合、特に歩行時においては、受光軸がぶれやすいため、誤った情報を取得する虜がある。この場合には、設定入力部９の押しボタンスイッチなどにより、スイッチＯＮ時には制御部７で通常通り処理、スイッチＯＦＦ時には、制御部７で取得した情報をノイズ情報として破棄する制御を行わせることで、信頼性を高めてもよい。
【００２３】
再び、図１（ａ）を参照して説明する。処理部５は、受光部４から出力された受信信号（電気信号）から変調周波数の周波数成分を弁別するフィルタ回路５１と、フィルタ回路５１を通過した受信信号をデータに復調する復調回路５２とを有している。フィルタ回路５１は、帯域通過フィルタやオペアンプ等から成り、例えば、ＬＣ型パッシブチェビシェフのバンドパスフィルタで構成される。復調回路５２は、フィルタ回路５１を通過した受信信号の信号強度を閾値と比較する比較回路を有する。この比較回路は、コンパレータＩＣ等から成り、変調周波数の２倍の周波数成分がフィルタ回路５１を通過したときにＨレベル（通信信号“１”）の信号を出力すると共に、その他のときにＬレベル（通信信号“０”）の信号を出力することによって受信信号を復調する。
【００２４】
処理部５は、照明器具２から照射された照明光に重畳されたデータを、２値化データ“１”及び“０”に復調する。具体的には、復調回路５２は、信号周波数に対応付けられた通信信号の値を記憶しており、その信号周波数の有無に基づき、２値化処理を行う。例えば、照明器具２から受信する信号周波数を１３０ｋＨｚと設定した場合には、復調回路５２は、１３０ｋＨｚを通信信号“１”、１３０ｋＨｚ以外の周波数を通信信号“０”と２値化処理する。
【００２５】
判定部６は、制御用集積回路を主構成要素とし、データ認識部６１と、比較部６２と、位置判定部６３と、方向判定部６４とを有する。
【００２６】
データ認識部６１は、各復調回路５２が出力した２値化データが、予め定められたパターンによって正しく復号されているかを認識する。具体的には、例えば、位置情報データの開始信号として“＄”を２値化データの最初に付与すると定めている場合に、データ認識部６１は、２値化データの最初に開始信号“＄”があれば２値化データが位置情報データであり、開始信号“＄”がなければノイズであると認識する。
【００２７】
比較部６２は、各フィルター回路５１を通過した受信信号のピーク（アナログ）電圧値を比較し、データが重畳された照明光すなわち光信号の信号強度の順位付けをする。
【００２８】
位置判定部６３は、第１受光部４１からの光信号に基づいて受信端末３の位置を判定する。第１受光部４１が受信した光信号の内で信号強度が一番強い光信号を判定し、その信号強度が一番強い光信号を送信した照明器具２の位置を、受信端末３の位置と判定する。そして、その光信号に含まれる位置情報が受信端末３の位置と判定される。
【００２９】
方向判定部６４は、第１の方向判定部６４１と第２の方向判定部６４２とを有する。第１の方向判定部６４１は、第１受光部４１からのデータのうち、位置判定部６３で判定された位置情報の履歴に基づいて受信端末３の方向を判定する。第２の方向判定部６４２は、第１受光部４１からのデータのうち、位置判定部６３で判定された位置情報を始点、第２受光部４２が受信した各光信号の内で信号強度が一番強い光信号を判定し、その信号強度が一番強い光信号を送信した照明器具２の位置を終点とした方向を、受信端末３の方向と判定する。すなわち、第１受光部４１が受光した照明光に重畳された位置情報を始点とし、第２受光部４２が受光した照明光に重畳された位置情報を終点とした方向が受信端末３の方向と判定される。方向の判定は、信号強度が一番弱い光信号を送信した照明器具２の位置の方向としてもよいが、信号強度が強い光信号の方が通信エラーの発生が少ないので、信号強度が強い光信号で判定することが好ましい。
【００３０】
ここで、上記構成の判定部６の動作を図２を参照して説明する。図２で示す例では、照明器具２ａからの光信号Ｄａの信号強度が照明器具２ｂからの光信号Ｄｂよりも強く、位置判定部６３は、受信端末３が照明器具２ａの位置にあると判定する。第２受光部４２が受信した光信号はＤｃだけであり、方向判定部６４は、照明器具２ａの位置から、光信号Ｄｃを送信した照明器具２ｃの方向に受信端末３が向いていると判定する。
【００３１】
再び、図１（ａ）を参照して説明する。記憶部８には、地図情報として、照明器具２のＩＤ（位置情報）、照明器具２の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、照明器具ＩＤの相互接続による重み付きデータ（各照明器具２の中心点間の距離（ｍ））等が記憶されている。照明器具ＩＤの接続関係は、建物の形状及び照明器具２の配置に応じて決定される。
【００３２】
次に、記憶部８に記憶される地図情報を図３を参照して説明する。図３は、ナビゲーションシステム１が用いられている建物内のある階におけるルート案内をするためのデータ例を示す。建物の中央部分には、中庭３１が配置され、中庭３１を囲む屋内空間の外縁部分には、部屋３２、階段３３、ＷＣ３４、及びエレベータ３５等の施設設備が配置されている。これら各施設設備と中庭３１との間には、通路３６が位置している。これら、施設設備及び通路の配置は、地図情報として記憶部８に記憶されている。
【００３３】
通路３６の天井には、複数の照明器具２が配置されている。当該階の照明器具２のＩＤは、１９〜４０である。各照明器具２は、自器具のＩＤ（位置情報）を含むデータを照明光に重畳させた光信号を送信する。各照明器具２のポイントをノードとし、各ノードは、そのノードにおける照明器具２のＩＤをノードＩＤとして有する。照明器具ＩＤの接続関係は、隣接するノード間を結ぶ線分（リンク）によって表わされる。
【００３４】
目的地等、受信端末３の報知部１０から案内情報を報知するポイントに照明器具２が配置されていない場合には、記憶部８に記憶されている地図情報における当該ポイントに仮想器具３７が配置され、そのポイントを仮想ノードとする仮想ノードＩＤが設られけ、仮想ノードＩＤと照明器具ＩＤとの接続による重み付きデータ（距離）が記憶部８に記憶される。図３では、仮想ノードＩＤを括弧書きで示す（以下、同様）。
【００３５】
また、記憶部８には、上記地図情報に加え、位置判定部６３で判定された位置（現在位置）と、方向判定部６４で判定された方向と目的地までのルートの方向との成す角度に基づいて報知される、音声メッセージ、画像メッセージ、振動内容等のコンテンツが案内情報として記憶されている。
【００３６】
再び、図１（ａ）を参照して説明する。設定入力部９は、例えば、押しボタンスイッチやタッチパネル等により構成され、これにより、利用者による目的地の設定等が入力される。
【００３７】
制御部７は、制御用集積回路を主構成要素とし、下記の４つ制御を主に行うものである。第１に、制御部７は、位置判定部６３で判定された位置情報と設定入力部９から入力された目的地情報から、ダイクストラアルゴリズム（Dijkstra's Algorithm）等を活用して、出発地から目的地までのルートデータ（出発地から目的地までのルートのデータの順序）を算出してルートを定め、記憶部８に記憶する。
【００３８】
第２に、制御部７は、位置判定部６３で判定されたデータの受信履歴があり、データがルートに沿った順序になっている場合は、第１の方向判定部６４１で判定された受信端末３の方向と、位置判定部６３で判定された受信端末３の位置を起点としたルートの方向との成す角度に基づいた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００３９】
第３に、制御部７は、位置判定部６３で判定されたデータの受信履歴がない場合は、第２の方向判定部６４２で判定された受信端末３の方向と、位置判定部６３で判定された受信端末３の位置を起点としたルートの方向との成す角度に基づいた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００４０】
第４に、制御部７は、位置判定部６３で判定されたデータの受信履歴があり、ルートに沿った順序になっていない場合は、現在の位置情報を送信する照明器具２とそのルート前段の照明器具２の順序でルートに沿って位置情報を受信したとみなして、第１の方向判定部６４１が判定した方向に基づいた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００４１】
報知部１０は、記憶部８に記憶されている案内情報を利用者に報知するものであり、液晶表示装置等から成り、画像で案内情報を報知するものであっても、スピーカー等から成り、音声で報知するものであっても、また、携帯電話用振動発生装置等から成り、振動により報知するものであっても、さらに、それらを組み合わせたものであってもよい。
【００４２】
ナビゲーションシステム１は、上記構成に加え、受信端末３から無線でアクセスされるサーバ（図示せず）を設け、ＩＤ（位置情報）に関連付けられたデータ等が受信端末３の記憶部８に記憶されていない場合、サーバーに要求信号を送信し、サーバーからＩＤ（位置情報）に関連付けられたデータを受信し、記憶部８に記憶するように構成してもよい。
【００４３】
次に、上記のように構成されたナビゲーションシステム１によるルート案内について図４を参照して説明する。図４は出発地から目的地までのルートの一例を示す。この例では、出発地に照明器具２が配置されており、そのノードＩＤはＩＤ１９である。目的地は、照明器具２が配置されておらず、そのため、地図情報に仮想器具３７が配置される。その仮想ノードＩＤはＩＤ１０４である。ナビゲーションシステム１は、下記のステップによってルート案内を行う。
【００４４】
［ステップ１］受信端末３は、目的地情報であるＩＤ１０４が、利用者によって設定入力部９から入力されることにより、目的地が設定される。目的地情報ＩＤ１０４は、記憶部８に記憶される。
【００４５】
［ステップ２］第１受光部４１は、照明器具２から照明光に重畳されたＩＤを受信し、位置判定部６３は、現在地（出発地）がノードＩＤ１９であると判定する。この出発地情報ＩＤ１９は、記憶部８に記憶される。
【００４６】
［ステップ３］制御部７は、ダイクストラアルゴリズムを活用して、目的地までの最短ルートを算出する。現在地情報と目的地情報から、ルートＩＤ（ＩＤ１９−ＩＤ４０−ＩＤ３９−ＩＤ３７−ＩＤ３８−ＩＤ１０４）が、最短ルートと定められ、目的地までのルート（太い矢印で図示）として記憶部８に記憶される。
【００４７】
［ステップ４−１］出発地において、第１受光部４１は、真上からの照明光を受光している（ＩＤ１９）。第２受光部４２は、進行方向からの照明光を受光する。進行方向からの照明光にはＩＤ４０が重畳されている。第２の方向判定部６４２は、受信端末３の方向、すなわち利用者の向きを、ＩＤ１９とＩＤ４０とに基づいて判定する。制御部７は、ＩＤ１９とＩＤ４０の座標から利用者の向きの単位ベクトルを算出し、現在地のＩＤ１９の座標から、ルートＩＤから算出されるＩＤ１９の次のＩＤ４０の座標へのルートの方向の単位ベクトルを算出し、これら２つの単位ベクトルの成す角度θを算出する。角度θ＝０°と算出されるため、制御部７は、案内情報として、「前へ進め」のメッセージを報知部１０から報知させる。報知される案内情報は、角度θに基づいて決定される。受信端末３を２台が利用される場合、各受信端末３からのメッセージを相互に識別するため、メッセージ出力の声質（例えば男性の声と女性の声）を変更できるようにしてもよい。
【００４８】
［ステップ４−２］第１受光部４１は、照明器具２からの照明光をＩＤ１９、ＩＤ４０の順序で受信する。第１の方向判定部６４１は、利用者の向きをＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ１９、ＩＤ４０）に基づいて判定する。制御部７は、その向きに応じた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００４９】
［ステップ４−３］第１受光部４１は、照明光をＩＤ４０、ＩＤ３９の順序で受信する。第１の方向判定部６４１は、利用者の向きをＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ４０、ＩＤ３９）に基づいて判定する。制御部７は、その向きに応じた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００５０】
［ステップ４−４］第１受光部４１は、照明光をＩＤ３９、ＩＤ３７の順序で受信する。第１の方向判定部６４１は、利用者の向きをＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ３９、ＩＤ３７）に基づいて判定する。制御部７は、その向きに応じた案内情報を報知部１０に報知させる。
【００５１】
［ステップ４−５］第１受光部４１は、照明光をＩＤ３７、ＩＤ３８の順序で受信する。第１の方向判定部６４１は、利用者の向きをＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ３７、ＩＤ３８）に基づいて判定する。制御部７は、ＩＤ３７とＩＤ３８の座標から利用者の向きの単位ベクトルを算出し、現在地のＩＤ３８の座標と、ルートＩＤから算出されるＩＤ３８の次のＩＤ１０４の座標からルートの方向の単位ベクトルを算出し、これら２つの単位ベクトルの成す角度θを算出する。角度θ＝２７0°と算出されるため、制御部７は、案内情報として、「右へ進め」のメッセージを報知部１０から報知させる。
【００５２】
このように、ナビゲーションシステム１は、第１受光部４１で受信した位置情報と第２受光部４２で受信した位置情報から受信端末３の方向を判定することにより、位置情報の履歴が無い、利用者が目的地までのルートに沿った移動をする前（ルートに乗る前）であっても、受信端末３の方向、すなわち利用者が向いている方向を判定できるので、正確なルート案内ができる。
【００５３】
また、ナビゲーションシステム１は、利用者に案内情報を報知するポイントに照明器具２が設置されていない場合には、そのポイントに仮想器具３７を配置し、照明器具２と仮想器具３７を結んでルートを定めるので、そのポイントで案内情報を報知することができ、正確なルート案内ができる。
【００５４】
ここで、報知部１０から報知される案内情報について図５、図６を参照して詳細に説明する。図５は、記憶部８に記憶されるデータにおける、ノード間を結ぶ線分（リンク）の角度例を示す。ルートにおける一つのノードから次のノードへのルートの方向は、記憶部８を参照することによって得られる。
【００５５】
図６は、報知部１０から報知される案内情報としてのメッセージ例を示す。報知部１０から報知されるメッセージは、例えば音声と画面表示である。利用者の向きとルートの方向との成す角度θに対応して、音声合成用メッセージと画面表示用メッセージがテーブルの形式で記憶部８に記憶されている。例えば、角度θが１５０°の場合、制御部７は、記憶部８のテーブルを参照して、「後へ戻れ」を音声と画面表示によって報知部１０に報知させる。メッセージ例は、略３０°の刻み幅でメッセージが格納されているが、これに限定されない。音声によるメッセージは、文字列から音声を合成して出力してもよいし、予め録音したメッセージを再生用ＷＡＶ（RIFF waveform audio format）ファイルとして記憶部８に記憶しておいて再生してもよい。角度θに対応した再生用ＷＡＶファイルがある場合は、再生用ＷＡＶファイルのファイル名がテーブルよって角度θに対応付けられる。再生用ＷＡＶファイルが無い場合は、テーブルにおいて文字列（ｎｕｌｌ）が設定される。
【００５６】
次に、出発地ＩＤ１９から目的地ＩＤ１０４へのナビゲーションシステム１によるルート案内において、受信端末３がＩＤ１９を受信した後に、ＩＤ４０を受信せずにＩＤ３９を受信した（ＩＤ４０を飛ばした）場合について、再び、図４を参照して説明する。
【００５７】
［ステップ１］受信端末３は、目的地情報であるＩＤ１０４が、利用者によって設定入力部９から入力されることにより、目的地が設定される。
【００５８】
［ステップ２］第１受光部４１は、照明器具２から照明光に重畳されたＩＤを受信し、位置判定部６３は、現在地（出発地）がノードＩＤ１９であると判定する。
【００５９】
［ステップ３］制御部７は、ダイクストラアルゴリズムを活用して、目的地までの最短ルートを算出する。現在地情報と目的地情報から、ルートＩＤ（ＩＤ１９−ＩＤ４０−ＩＤ３９−ＩＤ３７−ＩＤ３８−ＩＤ１０４）が、最短ルートと定められる。
【００６０】
［ステップ４］第１受光部４１は、照明光をＩＤ１９、ＩＤ３９の順序で受信する。ＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ１９、ＩＤ３９）が、ルートに沿った順序になっていないため、第１の方向判定部６４２は、現在の位置情報を送信する照明器具２（ＩＤ３９）とその前段の照明器具２（ＩＤ４０）の順序でルートに沿って位置情報を受信したものとみなして、受信履歴を変更し、利用者の向きを変更したＩＤ（位置情報）の受信履歴（ＩＤ４０、ＩＤ３９）基づいて判定する。制御部７は、その向きに応じたと案内情報を報知部１０から報知させる。
【００６１】
このように、ナビゲーションシステム１は、受信端末３がルートに沿った順序で位置情報を受信しない場合には、現在の位置情報を送信する照明器具２とその前段の照明器具２の順序でルートに沿ってデータを受信したとみなすので、利用者がルートから外れた場合にも、ルート案内ができる。
【００６２】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、サーバを設ける場合、サーバは、受信端末３が使用される同じ建物内に設置して、受信端末３と無線ＬＡＮによって接続してもよいし、別の建物内に設置して、受信端末３と携帯電話のデータ通信によって接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係るナビゲーションシステムのブロック構成図、（ｂ）は同システムにおける照明器具のブロック構成図。
【図２】同システムにおける照明器具と受信端末の位置関係の一例を示す図。
【図３】同システムにおける地図情報の例を示す図。
【図４】同システムにおけるルート案内におけるルートの一例を示す図。
【図５】同システムにおけるノード間を結ぶ線分の角度例を示す図。
【図６】同システムにおける報知部から報知される案内情報例を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
１ ナビゲーションシステム
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 照明器具
３ 受信端末
４１ 第１受光部（第１の受光手段）
４２ 第２受光部（第２の受光手段）
６ 判定部
６３ 位置判定部
６４１ 第１の方向判定部
６４２ 第２の方向判定部
７ 制御部
８ 記憶部
９ 設定入力部
１０ 報知部
３７ 仮想器具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自器具の位置情報を含むデータを照明光に重畳させて送信する複数の照明器具と、前記照明器具から送信されたデータを受信する受信端末と、を備え、
前記受信端末は、受信されたデータに基づいて該受信端末の位置及び方向を判定する判定部と、情報を報知する報知部と、目的地を設定入力するための設定入力部と、設定された目的地までのルート及び地図情報を含む案内情報を記憶する記憶部と、前記判定部によって判定された該受信端末の位置及び方向に基づいて前記記憶部に記憶された案内情報を前記報知部に報知させる制御部と、を有する可視光通信式ナビゲーションシステムであって、
前記受信端末は、前記照明器具からの照明光を受光する受光範囲が互いに異なる第１及び第２の受光手段を備え、
前記判定部は、前記第１の受光手段で受信した位置情報を受信端末の位置と判定すると共に、判定された位置情報の履歴に基づいて算出される方向、及び、前記第１の受光手段で受信した位置情報を始点とし前記第２の受光手段で受信した位置情報を終点とした方向のいずれか一方を受信端末の方向と判定し、
前記制御部は、前記判定部によって判定された受信端末の方向と、前記判定部によって判定された受信端末の位置を起点とした目的地までのルートの方向との成す角度に基づいて、前記記憶部に記憶された案内情報を前記報知部に報知させることを特徴とする可視光通信式ナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記制御部は、設定された目的地に前記照明器具が配置されていない場合には、前記地図情報における該目的地に仮想器具を配置し、該仮想器具を含めて前記ルートを定めることを特徴とする請求項１に記載の可視光通信式ナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記受信端末は、前記第１の受光手段が、設定された目的地と該受信端末の現在位置とから定められるルートに沿った順序でデータを受信していない場合には、現在の位置情報を送信する照明器具とその前段の照明器具の順序でルートに沿ってデータを受信したとみなして、前記判定部が該受信端末の方向を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可視光通信式ナビゲーションシステム。
【請求項１】
自器具の位置情報を含むデータを照明光に重畳させて送信する複数の照明器具と、前記照明器具から送信されたデータを受信する受信端末と、を備え、
前記受信端末は、受信されたデータに基づいて該受信端末の位置及び方向を判定する判定部と、情報を報知する報知部と、目的地を設定入力するための設定入力部と、設定された目的地までのルート及び地図情報を含む案内情報を記憶する記憶部と、前記判定部によって判定された該受信端末の位置及び方向に基づいて前記記憶部に記憶された案内情報を前記報知部に報知させる制御部と、を有する可視光通信式ナビゲーションシステムであって、
前記受信端末は、前記照明器具からの照明光を受光する受光範囲が互いに異なる第１及び第２の受光手段を備え、
前記判定部は、前記第１の受光手段で受信した位置情報を受信端末の位置と判定すると共に、判定された位置情報の履歴に基づいて算出される方向、及び、前記第１の受光手段で受信した位置情報を始点とし前記第２の受光手段で受信した位置情報を終点とした方向のいずれか一方を受信端末の方向と判定し、
前記制御部は、前記判定部によって判定された受信端末の方向と、前記判定部によって判定された受信端末の位置を起点とした目的地までのルートの方向との成す角度に基づいて、前記記憶部に記憶された案内情報を前記報知部に報知させることを特徴とする可視光通信式ナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記制御部は、設定された目的地に前記照明器具が配置されていない場合には、前記地図情報における該目的地に仮想器具を配置し、該仮想器具を含めて前記ルートを定めることを特徴とする請求項１に記載の可視光通信式ナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記受信端末は、前記第１の受光手段が、設定された目的地と該受信端末の現在位置とから定められるルートに沿った順序でデータを受信していない場合には、現在の位置情報を送信する照明器具とその前段の照明器具の順序でルートに沿ってデータを受信したとみなして、前記判定部が該受信端末の方向を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の可視光通信式ナビゲーションシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１１７３０１（Ｐ２０１０−１１７３０１Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９２０３６（Ｐ２００８−２９２０３６）
【出願日】平成２０年１１月１４日（２００８．１１．１４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度総務省ＳＣＯＰＥ「視覚障害者歩行支援を軸とした蛍光灯通信位置情報プラットフォームの開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１４日（２００８．１１．１４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度総務省ＳＣＯＰＥ「視覚障害者歩行支援を軸とした蛍光灯通信位置情報プラットフォームの開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【出願人】（３０４０２７２７９）国立大学法人 新潟大学 (310)
【Ｆターム（参考）】
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