測位システム及び制御方法
【課題】移動局無線機１２の測位において、各地点の電界強度を事前に実測すること及びビーコン送信機１１−移動局無線機１２間の距離を計算することを省略し、かつビーコン送信機１１の配備数を少なくする。
【解決手段】複数のビーコン送信機１１は、測位空間１９内にほぼ等密度で分布して配備され、自機のＩＤを含むビーコンを周囲へ発射する。移動局無線機１２のビーコン受信機１３は、近辺のビーコン送信機１１からのビーコンを受信して、その電界強度を測定する。基地局１５では、移動局無線機１２からビーコン情報を受信し（Ｓ５１）、ビーコン送信位置情報テーブルを参照して、ビーコン送信位置を求める（Ｓ５２）。さらに、各ビーコンについて送信位置と移動局無線機１２における電界強度の比とに基づき移動局無線機１２の現在位置を算出する（Ｓ５３）。
【解決手段】複数のビーコン送信機１１は、測位空間１９内にほぼ等密度で分布して配備され、自機のＩＤを含むビーコンを周囲へ発射する。移動局無線機１２のビーコン受信機１３は、近辺のビーコン送信機１１からのビーコンを受信して、その電界強度を測定する。基地局１５では、移動局無線機１２からビーコン情報を受信し（Ｓ５１）、ビーコン送信位置情報テーブルを参照して、ビーコン送信位置を求める（Ｓ５２）。さらに、各ビーコンについて送信位置と移動局無線機１２における電界強度の比とに基づき移動局無線機１２の現在位置を算出する（Ｓ５３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動端末の現在位置を検出する測位システム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、位置検出技術として最も普及しているのはＧＰＳ（Global Positioning System）を用いた方式であり、カーナビのみならず携帯電話などでも利用されている。しかしながら、屋内や地下などでは、ＧＰＳの電波が届かないので、ＧＰＳに代わる測位技術が必要になる。
【０００３】
特許文献１は、赤外線ビーコンを屋内天井に格子状に配備し、各赤外線ビーコンからビーコンＩＤを下方へ照射し、携帯端末が、従業員に携帯されて移動し、受信した赤外線ビーコンからビーコンＩＤを抽出して、該ビーコンＩＤに基づき自機の現在位置を検出することを開示する（特許文献１の段落００５９ ００６０）。各赤外線ビーコンは、床における照射面が半径８ｃｍほどとなる広がりのものであり（特許文献１の段落００６９）、各携帯端末を１６ｃｍの誤差で測位することができることになる。
【０００４】
特許文献２は、移動端末と基地局との間でブルートゥースなどの近距離無線通信を実施し、移動端末は、送信電力を段階的に増大させながら、ブルートゥース接続要求を表すＩＤパケットを基地局へ送信するようにし、基地局が移動端末からのＩＤパケットを受信できた時の送信電力に対応する距離を移動端末と基地局との間の距離にすることを開示する（特許文献２の００５５）。特許文献２は、また、移動端末から送信電力情報付き電波を送信し、これを３つの基地局で受信して、その伝播損失に基づき該３つの基地局から該移動端末までの距離を測定し、三点測量法により移動端末の絶対位置を算出することも開示する（特許文献２の段落００６６、００６９及び００７０）。
【０００５】
特許文献３は、複数の基地局をサービスエリア（移動局の移動範囲）内に分布して配置するとともに（特許文献３の図１）、該サービスエリア内の各測定地点について各基地局からの受信電界強度をあらかじめ複数回、測定し、測定データを記憶することを開示する（特許文献３の段落００２８及び図２の電界強度データ記憶部）。そして、位置情報センターは、移動局が各基地局からの受信信号の内、電界強度が高い方から８つまでの受信信号に対応する基地局を選択して、それら基地局からの電界強度のデータを取得し、取得した電界強度データと記憶している各測定地点との電界強度データとを対比して、取得した電界強度データに最も近い電界強度データとなっている測定地点を該移動局の現在位置であると推定するようになっている（特許文献３の段落００２８及び００３１）。
【０００６】
特許文献４は、位置検出対象としてのＲＦＩＤタグに対して、その移動範囲に複数のタグリーダを分布して配置し（特許文献４の図５）、ＲＦＩＤタグからの電波を近辺の３つのタグリーダにおいて受信し、該３つのタグリーダにおける受信電界強度を測定し、各受信電界強度から該ＲＦＩＤタグと該３つのタグリーダまでの距離を算出し、算出した３つの距離から該ＲＦＩＤタグの位置を特定する（特許文献４の段落００１１）ことを開示する。
【０００７】
特許文献５は、小売店舗内に複数のアクセスポイントと複数のタグライタとを配備し（特許文献５の図１）、これらアクセスポイント及びタグライタからの無線を顧客の買い物カゴの無線タグへ送信する（特許文献５の図２）ことを開示する。該無線タグは、アクセスポイントからの無線の信号強度を測定するとともに、タグライタからの特定情報を受信し、位置特定装置は、アクセスポイント経由で各無線タグからの信号強度や特定情報を受信する（特許文献５の段落００７４〜００７６）。該位置特定装置は、各無線タグから受信した信号強度を、各地点であらかじめ実測しておいた信号強度と照合し、照合に基づき各無線タグの位置を確率的に推定する（特許文献５の段落００７９）。該位置特定装置は、さらに、無線タグから受信したタグライタＩＤに基づき、該無線タグが該タグライタＩＤのタグライタの位置近辺に存在することを把握する（特許文献５の段落００８７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３０９９０８号公報
【特許文献２】特開２００５−０８６５７９号公報
【特許文献３】特開２００１−１２８２２２公報
【特許文献４】特許第３５８７４４８号公報
【特許文献５】特許第４１６０１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１における携帯端末の測位では、測位の精度は高いものの、各赤外線ビーコンの照射範囲が半径８ｃｍであり、携帯端末の全移動範囲を網羅して該携帯端末を測位する場合には、赤外線ビーコンをほぼ天井一面に配備する必要があり、赤外線ビーコンの総数が膨大になってしまう。
【００１０】
特許文献２における移動端末の測位では、移動端末が送信電力を段階的に切り替えつつ、送信を行う必要があり、処理が煩雑になるとともに、複数の送信電力による送信を全部、終了するまでに時間がかかる。
【００１１】
特許文献３における移動端末の測位では、サービスエリア内の各測定について各基地局からの受信電界強度をあらかじめ複数回、測定しておく必要があり、手間がかかる。
【００１２】
特許文献４における移動端末の測位では、３つのタグリーダにおけるＲＦＩＤタグからの受信電界強度を測定するものの、それら受信電界強度からＲＦＩＤタグ−各タグリーダ間の距離を一旦、算出してから、ＲＦＩＤタグの現在位置を算出する必要があり、処理が煩雑になる。
【００１３】
特許文献５における移動端末の測位では、無線タグが各地点にあった場合の各アクセスポイントにおける受信信号強度を各各地点についてあらかじめ実測しておく必要があり、特許文献３の測位と同様に、手間がかかる。特許文献５におけるタグライタＩＤに基づく無線タグの測位では、小売店内のどの地点でも漏れのない測位を実現するためには、タグライタＩＤの配備数が膨大になってしまう。
【００１４】
本発明の目的は、固定局までの距離の計算や、測位空間内の各地点の電界強度の事前の実測を省略することができるとともに、測位空間内に分布して配備する固定局の数を低減することができる測位システム及び制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、移動端末は、ユーザ等に携帯されるとともに、ビーコン受信機を装備する。固定局のビーコン送信機は、測位空間に分布して、配備され、自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する。ビーコン受信機は、ビーコン送信機からのビーコンを受信し、その強度を測定するとともに、ＩＤを抽出する。移動端末の現在位置は、同一ＩＤについてのＩＤ別受信強度の比から算出される。
【００１６】
本発明の測位システムは次のものを備える。
測位空間に分布して配備され自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する固定局の複数のビーコン送信機、
前記ビーコン送信機からのビーコンを受信するビーコン受信機を装備する１以上の移動端末、及び
前記移動端末の現在位置を管理する管理装置。
【００１７】
前記移動端末は次のものを備える。
受信したビーコンの強度を測定する強度測定手段、
受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機のＩＤを抽出するＩＤ抽出手段、及び
ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を前記管理装置へ無線送信するビーコン情報送信手段。
【００１８】
前記管理装置は次のものを備える。
前記移動端末から前記ビーコン情報を受信するビーコン情報受信手段、
前記ビーコン情報から各移動端末におけるビーコン別受信強度を抽出するビーコン別受信強度抽出手段、及び
各移動端末におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末の現在位置を測位する現在位置測位手段。
【００１９】
本発明の測位システム制御方法が適用される測位システムは次のものを備える。
測位空間に分布して配備され自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する固定局の複数のビーコン送信機、
前記ビーコン送信機からのビーコンを受信するビーコン受信機を装備する１以上の移動端末、及び
前記移動端末の現在位置を管理する管理装置。
【００２０】
本発明の測位システム制御方法は次のステップを備える。
前記移動端末において受信したビーコンの強度を測定する強度測定ステップ、
前記移動端末において受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機のＩＤを抽出するＩＤ抽出ステップ、
ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を前記管理装置へ無線送信するビーコン情報送信ステップ、
前記管理装置において前記移動端末から前記ビーコン情報を受信するビーコン情報受信ステップ、
前記管理装置において前記ビーコン情報から各移動端末におけるビーコン別受信強度を抽出するビーコン別受信強度抽出ステップ、及び
前記管理装置において各移動端末におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末の現在位置を測位する現在位置測位ステップ。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、移動端末のビーコン受信機は、周囲のビーコン送信機からビーコンを受信して、その受信強度を測定するとともに、該ビーコンからその送信元のビーコン送信機のＩＤを抽出し、受信強度及びＩＤを含むビーコン情報を管理装置へ送る。管理装置は、移動端末におけるＩＤ別受信強度の比に基づき該移動端末の現在位置を算出する。結果、始動端末と固定局との間の距離の計算や、測位空間内の各地点の電界強度の事前の実測を省略することができる。また、測位空間内に分布して配備する固定局の数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ビーコンを利用した屋内用測位システムの構成図である。
【図２】各ビーコン送信機と配置場所との関係を示す図である。
【図３】ビーコン送信機がビーコンとして発信するパケットのデータ構造図である。
【図４】図１のビーコン送信機の配置分布において各ビーコン送信機からのビーコンの水平方向到達範囲を示す図である。
【図５】移動局無線機が自機の記憶装置内に格納するビーコン情報テーブルを示す図である。
【図６】移動局無線機におけるビーコン情報格納方法のフローチャートである。
【図７】各移動局無線機が基地局へ送信するビーコン情報のパケットのデータ構造図である。
【図８】パソコンにおいて実施する二次元測位方法のフローチャートである。
【図９】移動局無線機を三次元測位する場合のビーコン送信機の配置図である。
【図１０】移動局無線機が複数の階に分布して配備される場合にパソコンの記憶装置に記憶されるビーコン送信位置情報テーブルを示す図である。
【図１１】図１０におけるビーコン送信機の配備に対してパソコンにおいて実施する三次元測位方法のフローチャートである。
【図１２】屋内用測位システム全体におけるシーケンス図である。
【図１３】測位システムの機能ブロック図である。
【図１４】測位システム制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１はビーコンを利用した屋内用測位システム１０の構成図である。屋内用測位システム１０は、複数のビーコン送信機１１と、測位対象としての移動局無線機１２と、基地局１５とを備える。屋内用測位システム１０は、例えば、屋内や地下街など、ＧＰＳ電波を使用できない測位空間１９における移動局無線機１２の測位を行う。
【００２４】
移動局無線機１２は、図１では、簡略化上、１つしか図示記載されていないが、現実の屋内用測位システム１０では、複数、存在する。各移動局無線機１２は、周囲のビーコン送信機１１からのビーコンを受信するビーコン受信機１３を内蔵し、屋内用測位システム１０の利用例に応じてスタッフや顧客などのユーザに携帯される。基地局１５は、データを相互に授受自在にケーブル接続されている基地局無線機１６及びパソコン１７を備え、無線通信を介して移動局無線機１２との間で音声及びデータを授受する。
【００２５】
測位空間１９が高さを問題にしない二次元の水平空間であると想定する場合、複数のビーコン送信機１１は、測位空間１９において水平方向へほぼ等密度の分布となるように、各場所に固定的に配備される。各ビーコン送信機１１は、例えば、天井、壁及び床、さらには、既設の敷設物を利用して、取り付けられる。
【００２６】
図１では、ビーコン送信機１１は、測位空間１９において縦横３×３の等間隔配列で、配備されており、００１〜００９のＩＤを付与されている。図２は各ビーコン送信機１１と配置場所との関係を示す。ビーコン送信機１１の配置場所は、緯度及び経度で表され、ビーコン送信機１１のＩＤに対応付けられて、パソコン１７の記憶装置にあらかじめ登録されている。
【００２７】
移動局無線機１２のビーコン受信機１３は、測位空間１９における任意の場所において１以上のビーコン送信機１１からそのＩＤをデータに含むビーコンを受信する。図３はビーコン送信機１１がビーコンとして発信するパケットのデータ構造図である。パケットの先頭から順番に、ヘッダ、ＩＤ、チェックサム及びフッタが配置される。パケットのＩＤは、パケットの送信元のビーコン送信機１１のＩＤを表す。
【００２８】
該屋内用測位システム１０では、ビーコン送信機１１同士は、相互に等しい送信出力でかつ相互に等しい周波数でビーコンを相互に非同期で、自機のＩＤを含むパケット（図３）を発信する。したがって、各ビーコン送信機１１からのビーコンの到達距離は等しくなる。図４は図１のビーコン送信機１１の配置分布において各ビーコン送信機１１からのビーコンの水平方向到達範囲を示す。各ビーコン送信機１１のビーコンの到達圏は、半径が例えば約１５ｍの等しい円形領域となっており、隣りのビーコン送信機１１までには到達しない到達距離となっている。ここでは、該到達距離Ｒは、ビーコン送信機１１の格子状配列における升目に相当する正方形の対角線の長さＺに対し、Ｚ／２＜Ｒであり、該正方形の辺の長さＬに対し、Ｒ＜Ｌである。
【００２９】
測位空間１９内の各地点は、１以上のビーコン送信機１１からビーコンを受信することができ、最大、４つのビーコン送信機１１からビーコンを受信するようになっている。
【００３０】
各ビーコン送信機１１からのビーコンは、相互に非同期発信でかつ等周波数のビーコンの発信であるために、時間軸上、重複すると、相互に干渉して、移動局無線機１２がビーコンを受信できなくなる。各ビーコン送信機１１からのビーコン送信間隔（ビーコン送信間隔とは、ビーコン送信開始から次のビーコン送信開始までの時間を意味し、後述のＴiに対応する。）を同一に設定すると、個々の時間基準（クロック発振子）の精度誤差によりいずれ送信タイミングが重複することになる。この場合、一度送信重複が生じると、相互の時間ずれがわずかであるため、長期にわたり送信重複が発生し続ける事態が生じる。このような送信重複の確率を低減するために、隣接するビーコン送信機１１の送信間隔をビーコンの送信時間以上ずらした間隔に設定する。
【００３１】
ビーコンの送信時間をＴtx、或るビーコン送信機１１におけるビーコンの送信間隔をＴiにした場合、該或るビーコン送信機１１に隣接するビーコン送信機１１の送信間隔をＴi＋Ｔtx、Ｔi−Ｔtxのように設定する。この場合、両者の送信信号で重複が発生する確率は、Ｔtx／Ｔiとなる。
【００３２】
図４のように４つのビーコンカバー範囲が重なる場合、４つのビーコン送信機１１のビーコン送信間隔Ｔ1〜Ｔ4は、Ｔ1＝Ｔi、Ｔ2＝Ｔi＋Ｔtx、Ｔ3＝Ｔi− Ｔtx、Ｔ4=Ｔ1＋２・Ｔtxのように設定する必要がある。
【００３３】
この場合、隣接するビーコン送信機ａとｂとの間で送信重複Ｔabが発生する確率は、Ｔi ＞＞Ｔtxとして、Ｔ12≒Ｔtx／Ｔi、Ｔ13≒Ｔtx／Ｔi、Ｔ14≒２・Ｔtx／Ｔi、Ｔ23≒２・Ｔtx／Ｔi、Ｔ24≒Ｔtx／Ｔi、Ｔ34≒３・Ｔtx／Ｔiとなる。何らかの重複が発生する確率Ｐはこれらの総和となるから、Ｐ＝１０・Ｔtx／Ｔiとなる。
【００３４】
Ｔtxは、送信パケット構成によって定まり、送信ビットレートを４８００ｂｐｓとして図３のパケットを送信する場合約２０ｍｓｅｃとなる。Ｔiは、移動局がカバー範囲に入ってからそのＩＤを認識するまでの最大レスポンス時間に影響するためできるだけ短いことが望ましい。
【００３５】
送信重複を３％以下の確率とするためには上式より、Ｐ＝１０・Ｔtx／Ｔi、Ｔi＝１０・Ｔtx／Ｐ＝１０×２０／０．０３≒６６６７［ｍｓｅｃ］となり、約７秒以上の間隔とする必要がある。ただし、２回分の送信で衝突を回避する場合、そのどちらもが衝突する確率は、Ｐ＝（１０・Ｔtx／Ｔi）2となる。これを３％以下にするには、Ｔi＝１０・Ｔtx／ｓｑｒｔ（Ｐ）=１０×２０／０．１７３≒１１５５［ｍｓｅｃ］となり２秒程度以上の送信間隔とすればよい。
【００３６】
移動局無線機１２は、そのビーコン受信機１３においてビーコンを受信すると、該ビーコンの電界強度を測定し、ビーコンの送信元のビーコン送信機１１のＩＤと共に受信したビーコンの情報（受信電界強度ＲＳＳＩ：Receiving Signal Strength Indicator）を自機の記憶装置内の図５のビーコン情報テーブルに格納する。この時、同じＩＤのビーコン送信機１１からビーコンを受信した場合は、ビーコン情報テーブルにおける該ＩＤの行のＲＳＳＩを最新の情報に置き換える。またテーブルにおける行数が、ビーコンを受信したビーコン送信機１１の個数を超えた場合は、一番古い情報のビーコン送信機１１についてその行の情報を削除してから、該行に最後のビーコン送信機１１からのビーコン情報を追加する。
【００３７】
図６は移動局無線機１２におけるビーコン情報格納方法３０のフローチャートである。ビーコン情報格納方法３０は、移動局無線機１２がビーコンを受信するのに伴い実行される（Ｓ３１）。Ｓ３２では、受信したビーコンの電界強度を測定する。
【００３８】
Ｓ３３では、受信したビーコンのパケット（図３）から該ビーコンの送信元のビーコン送信機１１のＩＤを抽出し、ビーコン受信テーブル（図５）に該ＩＤがすでに存在するか否かを判定する。そして、判定が正であれば、Ｓ３４へ進み、否であれば、Ｓ３５へ進む。
【００３９】
Ｓ３４では、Ｓ３３で存在を確認されたＩＤの行に今回のビーコン情報、すなわち今回受信したビーコンのＩＤ及び電界強度を上書きする。Ｓ３４の後は、ビーコン情報格納方法３０を終了する。
【００４０】
Ｓ３５では、ビーコン受信テーブル（図５）上に空き行があるか否かを判定し、判定が正であれば、Ｓ３７へ進み、否であれば、Ｓ３６へ進む。
【００４１】
Ｓ３６では、ビーコン受信テーブルから最古のビーコン情報の行を削除し、ビーコン受信テーブルに空き行を作る。Ｓ３７では、ビーコン受信テーブルの空き行に今回のビーコン情報（今回受信のビーコンのＩＤ及び電界強度）を書き込む。
【００４２】
図７は各移動局無線機１２が基地局１５へ送信するビーコン情報のパケットのデータ構造図である。各移動局無線機１２は、定期的に又は基地局１５からビーコン情報の送信要求があった時、図７のパケットを基地局１５へ送信する。移動局無線機１２から基地局１５へのパケットの送信は、ビーコンとは別の周波数で行われ、ビーコンとの干渉を回避する。
【００４３】
図７のパケットでは、先頭から順番にヘッダ、データ数、データ１、データ２、・・・、チェックサム及びフッタが配置される。データ１、データ２、・・・は、図５のテーブルの各行のビーコン情報に対応し、図７におけるパケットの各データは、図５のビーコン受信テーブルにおける各行のＩＤと電界強度とをコピーしたものである。図７のパケットのヘッダには、該パケットを送信する移動局無線機１２のＩＤの情報が含まれる。
【００４４】
図８はパソコン１７において実施する二次元測位方法５０のフローチャートである。二次元測位方法５０は、パソコン１７が基地局無線機１６からビーコン情報を受信する毎に実施される。基地局無線機１６は、移動局無線機１２からビーコン情報を受信すると、位置情報管理システムが稼動しているパソコン１７に該ビーコン情報を直ちに送信する。二次元測位方法５０は該位置情報管理システムの具体的処理手順である。
【００４５】
移動局無線機１２は、一定周期毎又は基地局１５からの問合せがあった時に、自機の記憶装置のビーコン受信テーブル（図５）に格納してあるビーコン受信情報を図７の形式のパケットを用いて基地局１５へ送信する。該パケットのヘッダには、移動局無線機１２のＩＤが含まれる。
【００４６】
各移動局無線機１２が一定周期毎にビーコン受信情報を送信する場合は、各移動局無線機１２がら共通の基地局１５へのビーコン受信情報の送信が重複しないようにするために、すなわち相互に干渉しないようにするために、各移動局無線機１２は、基地局１５へのパケット送信間隔を、（１回の送受信処理時間）×（ビーコン受信機付き移動局無線機１２の台数）以上、空ける必要がある。各移動局無線機１２は各々がこの送信間隔を保ちつつ、他の移動局無線機１２との送信重複を起こさないように例えば、基地局無線機１６から各移動局無線機１２に対し、時間の補正コマンドを定期的に送るなどの方法で、送信タイミングの同期を取る必要がある。各移動局無線機１２は、また、基地局１５へビーコン受信情報を送信する毎に、図５のビーコン受信テーブルをクリアする。
【００４７】
移動局無線機１２と基地局無線機１６との１回の送受信処理時間は、移動局無線機１２のリトライ回数（初期値例：２回）及びリトライ間隔（初期値例：２秒）の設定と、基地局無線機１６のＡＣＫ返信時間（初期値例：０．５秒）によって決まる。初期値の例で考えると１回の送受信処理時間は最大 （２＋０．５）×２＝５（秒）となる。これに実際のデータ転送時間が少し加わるので、１回の送受信処理時間は、余裕を見て６秒くらいとなる。
【００４８】
移動局無線機１２が、前回、ビーコン受信情報を基地局１５へ送信してから一度もビーコン送信機１１からのビーコンを受信していない場合は、受信テーブルは空のままとなっている。移動局無線機１２は、テーブルが空の状態である時に、ビーコン受信情報を送信する場合には、図７のパケットの”データ数”のフィールドに"０"を記入することで、テーブルが空であるという情報を基地局１５へ送信する。
【００４９】
二次元測位方法５０において、Ｓ５１では、パソコン１７はビーコン情報を該ビーコン情報の送信元の移動局無線機１２のＩＤと共に基地局無線機１６から受信する。Ｓ５２では、該ビーコン情報から抽出したビーコンＩＤ（ビーコンの送信元のビーコン送信機１１のＩＤ）及び電界強度に対し、ビーコン送信位置情報テーブル（図２）を参照して、ビーコン送信位置、すなわち該ビーコンの送信元のビーコン送信機１１の位置を取得する。Ｓ５３では、各ビーコンについてそのビーコン送信位置と移動局無線機１２における電界強度とに基づき、該移動局無線機１２の位置を算出する。具体的な算出の仕方は次のとおりである。
【００５０】
ＩＤ：００１、ＩＤ：００２、ＩＤ：００４、ＩＤ：００５のビーコン送信機１１の設置位置の座標をそれぞれ（ｘ1，ｙ1）、（ｘ2，ｙ2）、（ｘ4，ｙ4）、（ｘ5，ｙ5）とし、ビーコン受信機で測定したそれぞれのビーコンの電界強度をＥ1、Ｅ2、Ｅ4、Ｅ5とすると、ビーコン受信機付き移動局無線機１２の位置座標（ｘ，ｙ）は次のように求めることができる。
【００５１】
x＝（ｘ1×Ｅ1＋ｘ2×Ｅ2＋ｘ4×Ｅ4＋ｘ5×Ｅ5）／（Ｅ1＋Ｅ2＋Ｅ4＋Ｅ5）・・・（１）
【００５２】
y＝（ｙ1×Ｅ1＋ｙ2×Ｅ2＋ｙ4×Ｅ4＋ｙ5×Ｅ5）／（Ｅ1＋Ｅ2＋Ｅ4＋Ｅ5）・・・（２）
【００５３】
（１）及び（２）式では、移動局無線機１２は４つのビーコン送信機１１からのビーコンを受信しているので、４つの電界強度Ｅ1、Ｅ2、Ｅ4、Ｅ5から移動局無線機１２の現在位置（ｘ，ｙ）が計算されているが、移動局無線機１２が受信できたビーコンの送信元のビーコン送信機１１の個数が３つ以下である場合には、３つ以下の電界強度から移動局無線機１２の現在位置（ｘ，ｙ）が計算される。移動局無線機１２が受信できたビーコンの送信元のビーコン送信機１１の個数が１つであり、それが例えばＩＤが００１のビーコン送信機１１である場合は、電界強度Ｅ1に関係なく、移動局無線機１２の現在位置（ｘ，ｙ）は（ｘ1，ｙ1）となる。
【００５４】
図８の二次元測位方法５０に戻って、Ｓ５４では、今回のビーコン情報の送信元の移動局無線機１２に対し、その現在位置を、（１）及び（２）式で求めた位置（ｘ，ｙ）にして、パソコン１７のディスプレイの地図上に表示する。二次元測位方法５０は、各移動局無線機１２に対して実施されるので、測位空間１９の全部の移動局無線機１２についてその現在位置がパソコン１７のディスプレイの地図上に表示されることになる。
【００５５】
図９は移動局無線機１２を三次元測位する場合のビーコン送信機１１の配置図である。ビーコン送信機１１は、複数の階に分布して、測位空間１９内に配備される。図９では、ＩＤ：００４，００５．０００６のビーコン送信機１１は１階に配備され、ＩＤ：００１，００２，００３のビーコン送信機１１は２階に配備されている。ビーコンはある程度の透過性があるので、階毎にビーコン送信機１１をずらして設置することにより、ビーコン送信機１１の設置数を抑えることができる。
【００５６】
図１０は移動局無線機１２が複数の階に分布して配備される場合にパソコン１７の記憶装置に記憶されるビーコン送信位置情報テーブルを示す。図１０のビーコン送信位置情報テーブルでは、前述の図２のビーコン送信位置情報テーブルに対して設置階が追加されている。
【００５７】
図１１は図１０におけるビーコン送信機１１の配備に対してパソコン１７において実施する三次元測位方法６０のフローチャートである。三次元測位方法６０において、図８の二次元測位方法５０のステップと同一のステップは、二次元測位方法５０の対応ステップと同一ステップ番号を付けて、説明は省略する。三次元測位方法６０では、二次元測位方法５０のＳ５３がＳ６１，Ｓ６２に置き換えられている。
【００５８】
Ｓ６１では、ビーコン情報の送信元の移動局無線機１２からのビーコン情報から抽出した電界強度であって、同一のビーコンＩＤ（同一のビーコン送信元のビーコン送信機１１のＩＤ）についての電界強度の内の最大値であるビーコンの送信元の移動局無線機１２２の配備階を該移動端末の存在階とする。移動局無線機１２の存在階を決定する別の仕方としては、（ａ）水平方向へ相互にほぼ同一位置にある２つのビーコン送信機１１からのビーコンを受信している場合に、電界強度が大きい方のビーコンを発信したビーコン送信機１１の配備階を移動局無線機１２の存在階とすること、及び（ｂ）ビーコン情報に、ｎ＋１階に配備されたビーコン送信機１１とｎ−１階に配備されたビーコン送信機１１が含まれている場合に、ｎ階を移動局無線機１２の存在階とすることがある。
【００５９】
Ｓ６２では、各ビーコンについてそのビーコン送信位置と同一の移動局無線機１２における電界強度とに基づき、該移動局無線機１２の水平方向位置を算出する。この場合、ビーコン送信機１１の配備階が異なるために、移動局無線機１２の存在階に配備されるビーコン送信機１１からのビーコンと、存在階以外に配備されているビーコン送信機１１からのビーコンとは、水平方向への移動局無線機１２までの距離が等しくても、電界強度に差が生じるので、算出式は前述の（１）及び（２）式を補正する必要がある。具体的な算出の仕方は次のとおりである。
【００６０】
ＩＤ：０００１、ＩＤ：０００２のビーコン送信機１１は１階に配備され、ＩＤ：０００４、ＩＤ：０００５のビーコン送信機１１は２階に配備されている。また、移動局無線機１２は、Ｓ６１の処理の結果、１階に存在すると仮定する。ＩＤ：００１、ＩＤ：００２、ＩＤ：００４、ＩＤ：００５のビーコン送信機１１の設置位置の座標をそれぞれ（ｘ1，ｙ1）、（ｘ2，ｙ2）、（ｘ4，ｙ4）、（ｘ5，ｙ5）とし、ビーコン受信機で測定したそれぞれのビーコンの電界強度をＥ1、Ｅ2、Ｅ4、Ｅ5とすると、ビーコン受信機付き移動局無線機１２の位置座標（ｘ，ｙ）は次のように求めることができる。ただし、α＞１である。
【００６１】
x＝（ｘ1×Ｅ1＋ｘ2×Ｅ2＋ｘ4×α・Ｅ4＋ｘ5×α・Ｅ5）／（Ｅ1＋Ｅ2＋α・Ｅ4＋α・Ｅ5）・・・（３）
【００６２】
y＝（ｙ1×Ｅ1＋ｙ2×Ｅ2＋ｙ4×α・Ｅ4＋ｙ5×α・Ｅ5）／（Ｅ1＋Ｅ2＋α・Ｅ4＋α・Ｅ5）・・・（４）
【００６３】
移動局無線機１２の存在階に対し、隣りの階に配備されているビーコン送信機１１から移動局無線機１２へのビーコンの電界強度は、同一階に配備されているビーコン送信機１１から移動局無線機１２へのビーコンの電界強度より弱まるので、上記（３）及び（４）式では、αを掛けて、増大させてある。
【００６４】
図１２は屋内用測位システム１０全体におけるシーケンス図である。該シーケンス図はビーコン情報格納方法３０及び二次元測位方法５０の処理を含んでいる。図１２において、移動局無線機１２は移動局無線機となっている。ビーコンＩＤは所定の周期（ＴｉｍｅＯｕｔ）でビーコンによりビーコン送信機１１からビーコン受信機１３へ送信され、ビーコン受信機１３では、該ビーコンの電界強度が測定され（ビーコン情報格納方法３０のＳ３２）、該電界強度がビーコンＩＤと共にビーコン受信機１３の記憶装置のビーコン情報テーブル（図５）に格納される（ビーコン情報格納方法３０のＳ３４，Ｓ３７）。
【００６５】
ビーコン受信情報要求は、パソコン１７の位置情報管理システムから基地局無線機１６及び移動局無線機１２を経てビーコン受信機１３へ到達する。ビーコン受信機１３は、移動局無線機１２からのビーコン受信情報要求に応動して、又はビーコンＩＤの送信周期とは別の所定の周期でビーコン受信情報（図５のビーコン情報テーブル）を移動局無線機１２へ送信し、該ビーコン受信情報は移動局無線機１２から基地局無線機１６を経てパソコン１７の位置情報管理システムへ送信される（二次元測位方法５０のＳ５１）。位置情報管理システムは、該ビーコン受信情報に基づき移動局無線機１２の現在位置を算出する（二次元測位方法５０のＳ５３）。
【００６６】
図１３は測位システム７０の機能ブロック図である。測位システム７０の一例は屋内用測位システム１０である。測位システム７０は、屋内や地下街等、ＧＰＳ電波の利用できない測位空間における現在位置測位に限定されない。ＧＰＳ電波が利用できる測位空間であっても、ＧＰＳ受信機を装備することなく、使用することができる。図１３では、ビーコン送信機７１は２つしか図示していないが、これはあくまで図示の便宜上のためであり、ビーコン送信機７１を２つに限定することを意味しない。
【００６７】
測位システム７０は、複数のビーコン送信機７１、１以上の移動端末７２及び管理装置７４を備える。ビーコン送信機７１、移動端末７２及び管理装置７４の具体例はそれぞれビーコン送信機１１、移動局無線機１２及び基地局１５である。固定局の複数のビーコン送信機７１は、測位空間に分布して配備され、自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する。各移動端末７２は、ビーコン送信機７１からのビーコンを受信するビーコン受信機７３を装備する１以上の移動端末７２、管理装置７４は移動端末７２の現在位置を管理する。
【００６８】
移動端末７２は強度測定手段７８、ＩＤ抽出手段７９及びビーコン情報送信手段８０を備える。強度測定手段７８は、受信したビーコンの強度を測定する。ＩＤ抽出手段７９は、受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機７１のＩＤを抽出する。ビーコン情報送信手段８０は、ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を管理装置７４へ無線送信する。
【００６９】
管理装置７４はビーコン情報受信手段８４、ビーコン別受信強度抽出手段８５及び現在位置測位手段８６を備える。ビーコン情報受信手段８４は、移動端末７２からビーコン情報を受信する。ビーコン別受信強度抽出手段８５は、ビーコン情報から各移動端末７２におけるビーコン別受信強度を抽出する。現在位置測位手段８６は、各移動端末７２におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末７２の現在位置を測位する。
【００７０】
ビーコン送信機７１、移動端末７２及び管理装置７４の具体例はそれぞれビーコン送信機１１、移動局無線機１２及び基地局１５である。移動端末７２は、人に携帯されることに限定されない。無人車やロボット等の他の移動体に装備されてもよい。強度測定手段７８が測定するビーコンの受信強度とは、ビーコンの受信信号の強度に対応するすべての強度を意味し、屋内用測位システム１０におけるビーコンの電界強度ＲＳＳＩに対応する。
【００７１】
現在位置測位手段８６が各移動端末７２におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末７２の現在位置を測位する具体的な仕方は、前述の計算式（１）〜（４）に基づくものである。
【００７２】
測位システム７０によれば、各地点の電界強度をあらかじめ実測する手間を排除しつつ、ビーコン送信機７１の配備数を少なくすることができる。さらに、ビーコン送信機７１−移動端末７２間の距離を算出することなく、移動端末７２の現在位置を直接、測位することができるので、測位計算を簡単化することができる。
【００７３】
典型的には、各ビーコン送信機７１は、相互に非同期でビーコンを等時間Ｔだけ間欠発信し、ビーコンの電波圏が重複するビーコン送信機７１同士は、ビーコンの間欠発信の周期をＴ以上ずらされる。典型的には、各ビーコン送信機７１が発信するビーコンの周波数は相互に等しい。
【００７４】
Ｔの具体例はビーコン送信機１１におけるＴtxである。ビーコン送信機７１は、ビーコンの送信に関して相互に同期を取ることなく、ビーコンを送信することができるとともに、各ビーコン送信機７１からのビーコン同士の干渉を十分に抑制することができる。
【００７５】
典型的には、各ビーコン送信機７１は、相互に等周波数でかつ等出力でビーコンを発信する。この結果、前述の計算式（１）〜（４）のように、測定した電界強度Ｅ1、Ｅ2、Ｅ4、Ｅ5に対し出力比に基づく係数を掛けて補正する手間を省略することができる。
【００７６】
移動端末７２の存在階を測位する場合には、複数のビーコン送信機７１は屋内の各階に分布して配備される。そして、管理装置７４の現在位置測位手段８６は、各移動端末７２におけるビーコン受信機別受信強度の比に基づき該移動端末７２の存在階を測位する。
【００７７】
移動端末７２が存在する階とは別の階に配備されたビーコン送信機７１から該移動端末７２へ届くビーコンの電界強度は、床や天井等のために、該移動端末７２の存在階と同一階に配備されたビーコン送信機７１から該移動端末７２へ届くビーコンの電界強度より著しく低下するので、典型的には、管理装置７４の現在位置測位手段８６は、各移動端末７２におけるビーコン受信機別受信強度の中で最大値であるビーコン受信機別受信強度に対応するビーコン送信機７１の配備階を該移動端末７２の存在階とする。
【００７８】
典型的には、管理装置７４の現在位置測位手段８６は、各移動端末７２におけるビーコン受信機別受信強度を該移動端末７２の存在階に基づき補正し、補正後のビーコン受信機別受信強度の比に基づき各移動端末７２の水平方向の現在位置を測位する。補正後のビーコン受信機別受信強度の具体例は、前述の（３）及び（４）式におけるα・Ｅ4及びα・Ｅ5である。
【００７９】
図１４は測位システム制御方法１００のフローチャートである。測位システム制御方法１００は測位システム７０に適用される。Ｓ１０１〜Ｓ１０３は移動端末７２において実行される。Ｓ１０１，Ｓ１０２の順番は、逆にすることができる。すなわち、Ｓ１０２をＳ１０１の前に実行してもよい。
【００８０】
Ｓ１０１では、移動端末７２において受信したビーコンの強度を測定する。Ｓ１０２では、移動端末７２において受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機７１のＩＤを抽出する。Ｓ１０３では、ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を管理装置７４へ無線送信する。
【００８１】
Ｓ１０４〜Ｓ１０６は管理装置７４において実行される。Ｓ１０４では、管理装置７４において移動端末７２からビーコン情報を受信する。Ｓ１０５では、管理装置７４においてビーコン情報から各移動端末７２におけるビーコン別受信強度を抽出する。Ｓ１０６では、管理装置７４において各移動端末７２におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末７２の現在位置を測位する。
【００８２】
Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理は、移動端末７２の強度測定手段７８〜ビーコン情報送信手段８０の機能にそれぞれ対応している。また、Ｓ１０４〜Ｓ１０６の処理は、ビーコン受信機７３のビーコン情報受信手段８４〜現在位置測位手段８６の機能にそれぞれ対応している。したがって、Ｓ１０１〜Ｓ１０６の処理についての具体的態様として、それらに対応する手段の機能について述べた具体的態様を適用可能である。
【００８３】
本明細書は様々な範囲及びレベルの発明を開示している。それら発明は、本明細書で説明した様々な技術的範囲及び具体的レベルの各装置及び各方法だけでなく、拡張ないし一般化の範囲で、各装置及び各方法から独立の作用、効果を奏する１つ又は複数の要素を抽出したものや、１つ又は複数の要素を拡張ないし一般化の範囲で変更したものや、さらに、各装置間及び各方法間で１つ又は複数の要素の組合せを入れ換えたものを含む。
【符号の説明】
【００８４】
７０：測位システム、７１：ビーコン送信機、７２：移動端末、７３：ビーコン受信機、７４：管理装置、７８：強度測定手段、７９：ＩＤ抽出手段、８０：ビーコン情報送信手段、８４：ビーコン情報受信手段、８５：ビーコン別受信強度抽出手段、８６：現在位置測位手段、１００：測位システム制御方法。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動端末の現在位置を検出する測位システム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、位置検出技術として最も普及しているのはＧＰＳ（Global Positioning System）を用いた方式であり、カーナビのみならず携帯電話などでも利用されている。しかしながら、屋内や地下などでは、ＧＰＳの電波が届かないので、ＧＰＳに代わる測位技術が必要になる。
【０００３】
特許文献１は、赤外線ビーコンを屋内天井に格子状に配備し、各赤外線ビーコンからビーコンＩＤを下方へ照射し、携帯端末が、従業員に携帯されて移動し、受信した赤外線ビーコンからビーコンＩＤを抽出して、該ビーコンＩＤに基づき自機の現在位置を検出することを開示する（特許文献１の段落００５９ ００６０）。各赤外線ビーコンは、床における照射面が半径８ｃｍほどとなる広がりのものであり（特許文献１の段落００６９）、各携帯端末を１６ｃｍの誤差で測位することができることになる。
【０００４】
特許文献２は、移動端末と基地局との間でブルートゥースなどの近距離無線通信を実施し、移動端末は、送信電力を段階的に増大させながら、ブルートゥース接続要求を表すＩＤパケットを基地局へ送信するようにし、基地局が移動端末からのＩＤパケットを受信できた時の送信電力に対応する距離を移動端末と基地局との間の距離にすることを開示する（特許文献２の００５５）。特許文献２は、また、移動端末から送信電力情報付き電波を送信し、これを３つの基地局で受信して、その伝播損失に基づき該３つの基地局から該移動端末までの距離を測定し、三点測量法により移動端末の絶対位置を算出することも開示する（特許文献２の段落００６６、００６９及び００７０）。
【０００５】
特許文献３は、複数の基地局をサービスエリア（移動局の移動範囲）内に分布して配置するとともに（特許文献３の図１）、該サービスエリア内の各測定地点について各基地局からの受信電界強度をあらかじめ複数回、測定し、測定データを記憶することを開示する（特許文献３の段落００２８及び図２の電界強度データ記憶部）。そして、位置情報センターは、移動局が各基地局からの受信信号の内、電界強度が高い方から８つまでの受信信号に対応する基地局を選択して、それら基地局からの電界強度のデータを取得し、取得した電界強度データと記憶している各測定地点との電界強度データとを対比して、取得した電界強度データに最も近い電界強度データとなっている測定地点を該移動局の現在位置であると推定するようになっている（特許文献３の段落００２８及び００３１）。
【０００６】
特許文献４は、位置検出対象としてのＲＦＩＤタグに対して、その移動範囲に複数のタグリーダを分布して配置し（特許文献４の図５）、ＲＦＩＤタグからの電波を近辺の３つのタグリーダにおいて受信し、該３つのタグリーダにおける受信電界強度を測定し、各受信電界強度から該ＲＦＩＤタグと該３つのタグリーダまでの距離を算出し、算出した３つの距離から該ＲＦＩＤタグの位置を特定する（特許文献４の段落００１１）ことを開示する。
【０００７】
特許文献５は、小売店舗内に複数のアクセスポイントと複数のタグライタとを配備し（特許文献５の図１）、これらアクセスポイント及びタグライタからの無線を顧客の買い物カゴの無線タグへ送信する（特許文献５の図２）ことを開示する。該無線タグは、アクセスポイントからの無線の信号強度を測定するとともに、タグライタからの特定情報を受信し、位置特定装置は、アクセスポイント経由で各無線タグからの信号強度や特定情報を受信する（特許文献５の段落００７４〜００７６）。該位置特定装置は、各無線タグから受信した信号強度を、各地点であらかじめ実測しておいた信号強度と照合し、照合に基づき各無線タグの位置を確率的に推定する（特許文献５の段落００７９）。該位置特定装置は、さらに、無線タグから受信したタグライタＩＤに基づき、該無線タグが該タグライタＩＤのタグライタの位置近辺に存在することを把握する（特許文献５の段落００８７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３０９９０８号公報
【特許文献２】特開２００５−０８６５７９号公報
【特許文献３】特開２００１−１２８２２２公報
【特許文献４】特許第３５８７４４８号公報
【特許文献５】特許第４１６０１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１における携帯端末の測位では、測位の精度は高いものの、各赤外線ビーコンの照射範囲が半径８ｃｍであり、携帯端末の全移動範囲を網羅して該携帯端末を測位する場合には、赤外線ビーコンをほぼ天井一面に配備する必要があり、赤外線ビーコンの総数が膨大になってしまう。
【００１０】
特許文献２における移動端末の測位では、移動端末が送信電力を段階的に切り替えつつ、送信を行う必要があり、処理が煩雑になるとともに、複数の送信電力による送信を全部、終了するまでに時間がかかる。
【００１１】
特許文献３における移動端末の測位では、サービスエリア内の各測定について各基地局からの受信電界強度をあらかじめ複数回、測定しておく必要があり、手間がかかる。
【００１２】
特許文献４における移動端末の測位では、３つのタグリーダにおけるＲＦＩＤタグからの受信電界強度を測定するものの、それら受信電界強度からＲＦＩＤタグ−各タグリーダ間の距離を一旦、算出してから、ＲＦＩＤタグの現在位置を算出する必要があり、処理が煩雑になる。
【００１３】
特許文献５における移動端末の測位では、無線タグが各地点にあった場合の各アクセスポイントにおける受信信号強度を各各地点についてあらかじめ実測しておく必要があり、特許文献３の測位と同様に、手間がかかる。特許文献５におけるタグライタＩＤに基づく無線タグの測位では、小売店内のどの地点でも漏れのない測位を実現するためには、タグライタＩＤの配備数が膨大になってしまう。
【００１４】
本発明の目的は、固定局までの距離の計算や、測位空間内の各地点の電界強度の事前の実測を省略することができるとともに、測位空間内に分布して配備する固定局の数を低減することができる測位システム及び制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、移動端末は、ユーザ等に携帯されるとともに、ビーコン受信機を装備する。固定局のビーコン送信機は、測位空間に分布して、配備され、自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する。ビーコン受信機は、ビーコン送信機からのビーコンを受信し、その強度を測定するとともに、ＩＤを抽出する。移動端末の現在位置は、同一ＩＤについてのＩＤ別受信強度の比から算出される。
【００１６】
本発明の測位システムは次のものを備える。
測位空間に分布して配備され自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する固定局の複数のビーコン送信機、
前記ビーコン送信機からのビーコンを受信するビーコン受信機を装備する１以上の移動端末、及び
前記移動端末の現在位置を管理する管理装置。
【００１７】
前記移動端末は次のものを備える。
受信したビーコンの強度を測定する強度測定手段、
受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機のＩＤを抽出するＩＤ抽出手段、及び
ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を前記管理装置へ無線送信するビーコン情報送信手段。
【００１８】
前記管理装置は次のものを備える。
前記移動端末から前記ビーコン情報を受信するビーコン情報受信手段、
前記ビーコン情報から各移動端末におけるビーコン別受信強度を抽出するビーコン別受信強度抽出手段、及び
各移動端末におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末の現在位置を測位する現在位置測位手段。
【００１９】
本発明の測位システム制御方法が適用される測位システムは次のものを備える。
測位空間に分布して配備され自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する固定局の複数のビーコン送信機、
前記ビーコン送信機からのビーコンを受信するビーコン受信機を装備する１以上の移動端末、及び
前記移動端末の現在位置を管理する管理装置。
【００２０】
本発明の測位システム制御方法は次のステップを備える。
前記移動端末において受信したビーコンの強度を測定する強度測定ステップ、
前記移動端末において受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機のＩＤを抽出するＩＤ抽出ステップ、
ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を前記管理装置へ無線送信するビーコン情報送信ステップ、
前記管理装置において前記移動端末から前記ビーコン情報を受信するビーコン情報受信ステップ、
前記管理装置において前記ビーコン情報から各移動端末におけるビーコン別受信強度を抽出するビーコン別受信強度抽出ステップ、及び
前記管理装置において各移動端末におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末の現在位置を測位する現在位置測位ステップ。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、移動端末のビーコン受信機は、周囲のビーコン送信機からビーコンを受信して、その受信強度を測定するとともに、該ビーコンからその送信元のビーコン送信機のＩＤを抽出し、受信強度及びＩＤを含むビーコン情報を管理装置へ送る。管理装置は、移動端末におけるＩＤ別受信強度の比に基づき該移動端末の現在位置を算出する。結果、始動端末と固定局との間の距離の計算や、測位空間内の各地点の電界強度の事前の実測を省略することができる。また、測位空間内に分布して配備する固定局の数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ビーコンを利用した屋内用測位システムの構成図である。
【図２】各ビーコン送信機と配置場所との関係を示す図である。
【図３】ビーコン送信機がビーコンとして発信するパケットのデータ構造図である。
【図４】図１のビーコン送信機の配置分布において各ビーコン送信機からのビーコンの水平方向到達範囲を示す図である。
【図５】移動局無線機が自機の記憶装置内に格納するビーコン情報テーブルを示す図である。
【図６】移動局無線機におけるビーコン情報格納方法のフローチャートである。
【図７】各移動局無線機が基地局へ送信するビーコン情報のパケットのデータ構造図である。
【図８】パソコンにおいて実施する二次元測位方法のフローチャートである。
【図９】移動局無線機を三次元測位する場合のビーコン送信機の配置図である。
【図１０】移動局無線機が複数の階に分布して配備される場合にパソコンの記憶装置に記憶されるビーコン送信位置情報テーブルを示す図である。
【図１１】図１０におけるビーコン送信機の配備に対してパソコンにおいて実施する三次元測位方法のフローチャートである。
【図１２】屋内用測位システム全体におけるシーケンス図である。
【図１３】測位システムの機能ブロック図である。
【図１４】測位システム制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１はビーコンを利用した屋内用測位システム１０の構成図である。屋内用測位システム１０は、複数のビーコン送信機１１と、測位対象としての移動局無線機１２と、基地局１５とを備える。屋内用測位システム１０は、例えば、屋内や地下街など、ＧＰＳ電波を使用できない測位空間１９における移動局無線機１２の測位を行う。
【００２４】
移動局無線機１２は、図１では、簡略化上、１つしか図示記載されていないが、現実の屋内用測位システム１０では、複数、存在する。各移動局無線機１２は、周囲のビーコン送信機１１からのビーコンを受信するビーコン受信機１３を内蔵し、屋内用測位システム１０の利用例に応じてスタッフや顧客などのユーザに携帯される。基地局１５は、データを相互に授受自在にケーブル接続されている基地局無線機１６及びパソコン１７を備え、無線通信を介して移動局無線機１２との間で音声及びデータを授受する。
【００２５】
測位空間１９が高さを問題にしない二次元の水平空間であると想定する場合、複数のビーコン送信機１１は、測位空間１９において水平方向へほぼ等密度の分布となるように、各場所に固定的に配備される。各ビーコン送信機１１は、例えば、天井、壁及び床、さらには、既設の敷設物を利用して、取り付けられる。
【００２６】
図１では、ビーコン送信機１１は、測位空間１９において縦横３×３の等間隔配列で、配備されており、００１〜００９のＩＤを付与されている。図２は各ビーコン送信機１１と配置場所との関係を示す。ビーコン送信機１１の配置場所は、緯度及び経度で表され、ビーコン送信機１１のＩＤに対応付けられて、パソコン１７の記憶装置にあらかじめ登録されている。
【００２７】
移動局無線機１２のビーコン受信機１３は、測位空間１９における任意の場所において１以上のビーコン送信機１１からそのＩＤをデータに含むビーコンを受信する。図３はビーコン送信機１１がビーコンとして発信するパケットのデータ構造図である。パケットの先頭から順番に、ヘッダ、ＩＤ、チェックサム及びフッタが配置される。パケットのＩＤは、パケットの送信元のビーコン送信機１１のＩＤを表す。
【００２８】
該屋内用測位システム１０では、ビーコン送信機１１同士は、相互に等しい送信出力でかつ相互に等しい周波数でビーコンを相互に非同期で、自機のＩＤを含むパケット（図３）を発信する。したがって、各ビーコン送信機１１からのビーコンの到達距離は等しくなる。図４は図１のビーコン送信機１１の配置分布において各ビーコン送信機１１からのビーコンの水平方向到達範囲を示す。各ビーコン送信機１１のビーコンの到達圏は、半径が例えば約１５ｍの等しい円形領域となっており、隣りのビーコン送信機１１までには到達しない到達距離となっている。ここでは、該到達距離Ｒは、ビーコン送信機１１の格子状配列における升目に相当する正方形の対角線の長さＺに対し、Ｚ／２＜Ｒであり、該正方形の辺の長さＬに対し、Ｒ＜Ｌである。
【００２９】
測位空間１９内の各地点は、１以上のビーコン送信機１１からビーコンを受信することができ、最大、４つのビーコン送信機１１からビーコンを受信するようになっている。
【００３０】
各ビーコン送信機１１からのビーコンは、相互に非同期発信でかつ等周波数のビーコンの発信であるために、時間軸上、重複すると、相互に干渉して、移動局無線機１２がビーコンを受信できなくなる。各ビーコン送信機１１からのビーコン送信間隔（ビーコン送信間隔とは、ビーコン送信開始から次のビーコン送信開始までの時間を意味し、後述のＴiに対応する。）を同一に設定すると、個々の時間基準（クロック発振子）の精度誤差によりいずれ送信タイミングが重複することになる。この場合、一度送信重複が生じると、相互の時間ずれがわずかであるため、長期にわたり送信重複が発生し続ける事態が生じる。このような送信重複の確率を低減するために、隣接するビーコン送信機１１の送信間隔をビーコンの送信時間以上ずらした間隔に設定する。
【００３１】
ビーコンの送信時間をＴtx、或るビーコン送信機１１におけるビーコンの送信間隔をＴiにした場合、該或るビーコン送信機１１に隣接するビーコン送信機１１の送信間隔をＴi＋Ｔtx、Ｔi−Ｔtxのように設定する。この場合、両者の送信信号で重複が発生する確率は、Ｔtx／Ｔiとなる。
【００３２】
図４のように４つのビーコンカバー範囲が重なる場合、４つのビーコン送信機１１のビーコン送信間隔Ｔ1〜Ｔ4は、Ｔ1＝Ｔi、Ｔ2＝Ｔi＋Ｔtx、Ｔ3＝Ｔi− Ｔtx、Ｔ4=Ｔ1＋２・Ｔtxのように設定する必要がある。
【００３３】
この場合、隣接するビーコン送信機ａとｂとの間で送信重複Ｔabが発生する確率は、Ｔi ＞＞Ｔtxとして、Ｔ12≒Ｔtx／Ｔi、Ｔ13≒Ｔtx／Ｔi、Ｔ14≒２・Ｔtx／Ｔi、Ｔ23≒２・Ｔtx／Ｔi、Ｔ24≒Ｔtx／Ｔi、Ｔ34≒３・Ｔtx／Ｔiとなる。何らかの重複が発生する確率Ｐはこれらの総和となるから、Ｐ＝１０・Ｔtx／Ｔiとなる。
【００３４】
Ｔtxは、送信パケット構成によって定まり、送信ビットレートを４８００ｂｐｓとして図３のパケットを送信する場合約２０ｍｓｅｃとなる。Ｔiは、移動局がカバー範囲に入ってからそのＩＤを認識するまでの最大レスポンス時間に影響するためできるだけ短いことが望ましい。
【００３５】
送信重複を３％以下の確率とするためには上式より、Ｐ＝１０・Ｔtx／Ｔi、Ｔi＝１０・Ｔtx／Ｐ＝１０×２０／０．０３≒６６６７［ｍｓｅｃ］となり、約７秒以上の間隔とする必要がある。ただし、２回分の送信で衝突を回避する場合、そのどちらもが衝突する確率は、Ｐ＝（１０・Ｔtx／Ｔi）2となる。これを３％以下にするには、Ｔi＝１０・Ｔtx／ｓｑｒｔ（Ｐ）=１０×２０／０．１７３≒１１５５［ｍｓｅｃ］となり２秒程度以上の送信間隔とすればよい。
【００３６】
移動局無線機１２は、そのビーコン受信機１３においてビーコンを受信すると、該ビーコンの電界強度を測定し、ビーコンの送信元のビーコン送信機１１のＩＤと共に受信したビーコンの情報（受信電界強度ＲＳＳＩ：Receiving Signal Strength Indicator）を自機の記憶装置内の図５のビーコン情報テーブルに格納する。この時、同じＩＤのビーコン送信機１１からビーコンを受信した場合は、ビーコン情報テーブルにおける該ＩＤの行のＲＳＳＩを最新の情報に置き換える。またテーブルにおける行数が、ビーコンを受信したビーコン送信機１１の個数を超えた場合は、一番古い情報のビーコン送信機１１についてその行の情報を削除してから、該行に最後のビーコン送信機１１からのビーコン情報を追加する。
【００３７】
図６は移動局無線機１２におけるビーコン情報格納方法３０のフローチャートである。ビーコン情報格納方法３０は、移動局無線機１２がビーコンを受信するのに伴い実行される（Ｓ３１）。Ｓ３２では、受信したビーコンの電界強度を測定する。
【００３８】
Ｓ３３では、受信したビーコンのパケット（図３）から該ビーコンの送信元のビーコン送信機１１のＩＤを抽出し、ビーコン受信テーブル（図５）に該ＩＤがすでに存在するか否かを判定する。そして、判定が正であれば、Ｓ３４へ進み、否であれば、Ｓ３５へ進む。
【００３９】
Ｓ３４では、Ｓ３３で存在を確認されたＩＤの行に今回のビーコン情報、すなわち今回受信したビーコンのＩＤ及び電界強度を上書きする。Ｓ３４の後は、ビーコン情報格納方法３０を終了する。
【００４０】
Ｓ３５では、ビーコン受信テーブル（図５）上に空き行があるか否かを判定し、判定が正であれば、Ｓ３７へ進み、否であれば、Ｓ３６へ進む。
【００４１】
Ｓ３６では、ビーコン受信テーブルから最古のビーコン情報の行を削除し、ビーコン受信テーブルに空き行を作る。Ｓ３７では、ビーコン受信テーブルの空き行に今回のビーコン情報（今回受信のビーコンのＩＤ及び電界強度）を書き込む。
【００４２】
図７は各移動局無線機１２が基地局１５へ送信するビーコン情報のパケットのデータ構造図である。各移動局無線機１２は、定期的に又は基地局１５からビーコン情報の送信要求があった時、図７のパケットを基地局１５へ送信する。移動局無線機１２から基地局１５へのパケットの送信は、ビーコンとは別の周波数で行われ、ビーコンとの干渉を回避する。
【００４３】
図７のパケットでは、先頭から順番にヘッダ、データ数、データ１、データ２、・・・、チェックサム及びフッタが配置される。データ１、データ２、・・・は、図５のテーブルの各行のビーコン情報に対応し、図７におけるパケットの各データは、図５のビーコン受信テーブルにおける各行のＩＤと電界強度とをコピーしたものである。図７のパケットのヘッダには、該パケットを送信する移動局無線機１２のＩＤの情報が含まれる。
【００４４】
図８はパソコン１７において実施する二次元測位方法５０のフローチャートである。二次元測位方法５０は、パソコン１７が基地局無線機１６からビーコン情報を受信する毎に実施される。基地局無線機１６は、移動局無線機１２からビーコン情報を受信すると、位置情報管理システムが稼動しているパソコン１７に該ビーコン情報を直ちに送信する。二次元測位方法５０は該位置情報管理システムの具体的処理手順である。
【００４５】
移動局無線機１２は、一定周期毎又は基地局１５からの問合せがあった時に、自機の記憶装置のビーコン受信テーブル（図５）に格納してあるビーコン受信情報を図７の形式のパケットを用いて基地局１５へ送信する。該パケットのヘッダには、移動局無線機１２のＩＤが含まれる。
【００４６】
各移動局無線機１２が一定周期毎にビーコン受信情報を送信する場合は、各移動局無線機１２がら共通の基地局１５へのビーコン受信情報の送信が重複しないようにするために、すなわち相互に干渉しないようにするために、各移動局無線機１２は、基地局１５へのパケット送信間隔を、（１回の送受信処理時間）×（ビーコン受信機付き移動局無線機１２の台数）以上、空ける必要がある。各移動局無線機１２は各々がこの送信間隔を保ちつつ、他の移動局無線機１２との送信重複を起こさないように例えば、基地局無線機１６から各移動局無線機１２に対し、時間の補正コマンドを定期的に送るなどの方法で、送信タイミングの同期を取る必要がある。各移動局無線機１２は、また、基地局１５へビーコン受信情報を送信する毎に、図５のビーコン受信テーブルをクリアする。
【００４７】
移動局無線機１２と基地局無線機１６との１回の送受信処理時間は、移動局無線機１２のリトライ回数（初期値例：２回）及びリトライ間隔（初期値例：２秒）の設定と、基地局無線機１６のＡＣＫ返信時間（初期値例：０．５秒）によって決まる。初期値の例で考えると１回の送受信処理時間は最大 （２＋０．５）×２＝５（秒）となる。これに実際のデータ転送時間が少し加わるので、１回の送受信処理時間は、余裕を見て６秒くらいとなる。
【００４８】
移動局無線機１２が、前回、ビーコン受信情報を基地局１５へ送信してから一度もビーコン送信機１１からのビーコンを受信していない場合は、受信テーブルは空のままとなっている。移動局無線機１２は、テーブルが空の状態である時に、ビーコン受信情報を送信する場合には、図７のパケットの”データ数”のフィールドに"０"を記入することで、テーブルが空であるという情報を基地局１５へ送信する。
【００４９】
二次元測位方法５０において、Ｓ５１では、パソコン１７はビーコン情報を該ビーコン情報の送信元の移動局無線機１２のＩＤと共に基地局無線機１６から受信する。Ｓ５２では、該ビーコン情報から抽出したビーコンＩＤ（ビーコンの送信元のビーコン送信機１１のＩＤ）及び電界強度に対し、ビーコン送信位置情報テーブル（図２）を参照して、ビーコン送信位置、すなわち該ビーコンの送信元のビーコン送信機１１の位置を取得する。Ｓ５３では、各ビーコンについてそのビーコン送信位置と移動局無線機１２における電界強度とに基づき、該移動局無線機１２の位置を算出する。具体的な算出の仕方は次のとおりである。
【００５０】
ＩＤ：００１、ＩＤ：００２、ＩＤ：００４、ＩＤ：００５のビーコン送信機１１の設置位置の座標をそれぞれ（ｘ1，ｙ1）、（ｘ2，ｙ2）、（ｘ4，ｙ4）、（ｘ5，ｙ5）とし、ビーコン受信機で測定したそれぞれのビーコンの電界強度をＥ1、Ｅ2、Ｅ4、Ｅ5とすると、ビーコン受信機付き移動局無線機１２の位置座標（ｘ，ｙ）は次のように求めることができる。
【００５１】
x＝（ｘ1×Ｅ1＋ｘ2×Ｅ2＋ｘ4×Ｅ4＋ｘ5×Ｅ5）／（Ｅ1＋Ｅ2＋Ｅ4＋Ｅ5）・・・（１）
【００５２】
y＝（ｙ1×Ｅ1＋ｙ2×Ｅ2＋ｙ4×Ｅ4＋ｙ5×Ｅ5）／（Ｅ1＋Ｅ2＋Ｅ4＋Ｅ5）・・・（２）
【００５３】
（１）及び（２）式では、移動局無線機１２は４つのビーコン送信機１１からのビーコンを受信しているので、４つの電界強度Ｅ1、Ｅ2、Ｅ4、Ｅ5から移動局無線機１２の現在位置（ｘ，ｙ）が計算されているが、移動局無線機１２が受信できたビーコンの送信元のビーコン送信機１１の個数が３つ以下である場合には、３つ以下の電界強度から移動局無線機１２の現在位置（ｘ，ｙ）が計算される。移動局無線機１２が受信できたビーコンの送信元のビーコン送信機１１の個数が１つであり、それが例えばＩＤが００１のビーコン送信機１１である場合は、電界強度Ｅ1に関係なく、移動局無線機１２の現在位置（ｘ，ｙ）は（ｘ1，ｙ1）となる。
【００５４】
図８の二次元測位方法５０に戻って、Ｓ５４では、今回のビーコン情報の送信元の移動局無線機１２に対し、その現在位置を、（１）及び（２）式で求めた位置（ｘ，ｙ）にして、パソコン１７のディスプレイの地図上に表示する。二次元測位方法５０は、各移動局無線機１２に対して実施されるので、測位空間１９の全部の移動局無線機１２についてその現在位置がパソコン１７のディスプレイの地図上に表示されることになる。
【００５５】
図９は移動局無線機１２を三次元測位する場合のビーコン送信機１１の配置図である。ビーコン送信機１１は、複数の階に分布して、測位空間１９内に配備される。図９では、ＩＤ：００４，００５．０００６のビーコン送信機１１は１階に配備され、ＩＤ：００１，００２，００３のビーコン送信機１１は２階に配備されている。ビーコンはある程度の透過性があるので、階毎にビーコン送信機１１をずらして設置することにより、ビーコン送信機１１の設置数を抑えることができる。
【００５６】
図１０は移動局無線機１２が複数の階に分布して配備される場合にパソコン１７の記憶装置に記憶されるビーコン送信位置情報テーブルを示す。図１０のビーコン送信位置情報テーブルでは、前述の図２のビーコン送信位置情報テーブルに対して設置階が追加されている。
【００５７】
図１１は図１０におけるビーコン送信機１１の配備に対してパソコン１７において実施する三次元測位方法６０のフローチャートである。三次元測位方法６０において、図８の二次元測位方法５０のステップと同一のステップは、二次元測位方法５０の対応ステップと同一ステップ番号を付けて、説明は省略する。三次元測位方法６０では、二次元測位方法５０のＳ５３がＳ６１，Ｓ６２に置き換えられている。
【００５８】
Ｓ６１では、ビーコン情報の送信元の移動局無線機１２からのビーコン情報から抽出した電界強度であって、同一のビーコンＩＤ（同一のビーコン送信元のビーコン送信機１１のＩＤ）についての電界強度の内の最大値であるビーコンの送信元の移動局無線機１２２の配備階を該移動端末の存在階とする。移動局無線機１２の存在階を決定する別の仕方としては、（ａ）水平方向へ相互にほぼ同一位置にある２つのビーコン送信機１１からのビーコンを受信している場合に、電界強度が大きい方のビーコンを発信したビーコン送信機１１の配備階を移動局無線機１２の存在階とすること、及び（ｂ）ビーコン情報に、ｎ＋１階に配備されたビーコン送信機１１とｎ−１階に配備されたビーコン送信機１１が含まれている場合に、ｎ階を移動局無線機１２の存在階とすることがある。
【００５９】
Ｓ６２では、各ビーコンについてそのビーコン送信位置と同一の移動局無線機１２における電界強度とに基づき、該移動局無線機１２の水平方向位置を算出する。この場合、ビーコン送信機１１の配備階が異なるために、移動局無線機１２の存在階に配備されるビーコン送信機１１からのビーコンと、存在階以外に配備されているビーコン送信機１１からのビーコンとは、水平方向への移動局無線機１２までの距離が等しくても、電界強度に差が生じるので、算出式は前述の（１）及び（２）式を補正する必要がある。具体的な算出の仕方は次のとおりである。
【００６０】
ＩＤ：０００１、ＩＤ：０００２のビーコン送信機１１は１階に配備され、ＩＤ：０００４、ＩＤ：０００５のビーコン送信機１１は２階に配備されている。また、移動局無線機１２は、Ｓ６１の処理の結果、１階に存在すると仮定する。ＩＤ：００１、ＩＤ：００２、ＩＤ：００４、ＩＤ：００５のビーコン送信機１１の設置位置の座標をそれぞれ（ｘ1，ｙ1）、（ｘ2，ｙ2）、（ｘ4，ｙ4）、（ｘ5，ｙ5）とし、ビーコン受信機で測定したそれぞれのビーコンの電界強度をＥ1、Ｅ2、Ｅ4、Ｅ5とすると、ビーコン受信機付き移動局無線機１２の位置座標（ｘ，ｙ）は次のように求めることができる。ただし、α＞１である。
【００６１】
x＝（ｘ1×Ｅ1＋ｘ2×Ｅ2＋ｘ4×α・Ｅ4＋ｘ5×α・Ｅ5）／（Ｅ1＋Ｅ2＋α・Ｅ4＋α・Ｅ5）・・・（３）
【００６２】
y＝（ｙ1×Ｅ1＋ｙ2×Ｅ2＋ｙ4×α・Ｅ4＋ｙ5×α・Ｅ5）／（Ｅ1＋Ｅ2＋α・Ｅ4＋α・Ｅ5）・・・（４）
【００６３】
移動局無線機１２の存在階に対し、隣りの階に配備されているビーコン送信機１１から移動局無線機１２へのビーコンの電界強度は、同一階に配備されているビーコン送信機１１から移動局無線機１２へのビーコンの電界強度より弱まるので、上記（３）及び（４）式では、αを掛けて、増大させてある。
【００６４】
図１２は屋内用測位システム１０全体におけるシーケンス図である。該シーケンス図はビーコン情報格納方法３０及び二次元測位方法５０の処理を含んでいる。図１２において、移動局無線機１２は移動局無線機となっている。ビーコンＩＤは所定の周期（ＴｉｍｅＯｕｔ）でビーコンによりビーコン送信機１１からビーコン受信機１３へ送信され、ビーコン受信機１３では、該ビーコンの電界強度が測定され（ビーコン情報格納方法３０のＳ３２）、該電界強度がビーコンＩＤと共にビーコン受信機１３の記憶装置のビーコン情報テーブル（図５）に格納される（ビーコン情報格納方法３０のＳ３４，Ｓ３７）。
【００６５】
ビーコン受信情報要求は、パソコン１７の位置情報管理システムから基地局無線機１６及び移動局無線機１２を経てビーコン受信機１３へ到達する。ビーコン受信機１３は、移動局無線機１２からのビーコン受信情報要求に応動して、又はビーコンＩＤの送信周期とは別の所定の周期でビーコン受信情報（図５のビーコン情報テーブル）を移動局無線機１２へ送信し、該ビーコン受信情報は移動局無線機１２から基地局無線機１６を経てパソコン１７の位置情報管理システムへ送信される（二次元測位方法５０のＳ５１）。位置情報管理システムは、該ビーコン受信情報に基づき移動局無線機１２の現在位置を算出する（二次元測位方法５０のＳ５３）。
【００６６】
図１３は測位システム７０の機能ブロック図である。測位システム７０の一例は屋内用測位システム１０である。測位システム７０は、屋内や地下街等、ＧＰＳ電波の利用できない測位空間における現在位置測位に限定されない。ＧＰＳ電波が利用できる測位空間であっても、ＧＰＳ受信機を装備することなく、使用することができる。図１３では、ビーコン送信機７１は２つしか図示していないが、これはあくまで図示の便宜上のためであり、ビーコン送信機７１を２つに限定することを意味しない。
【００６７】
測位システム７０は、複数のビーコン送信機７１、１以上の移動端末７２及び管理装置７４を備える。ビーコン送信機７１、移動端末７２及び管理装置７４の具体例はそれぞれビーコン送信機１１、移動局無線機１２及び基地局１５である。固定局の複数のビーコン送信機７１は、測位空間に分布して配備され、自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する。各移動端末７２は、ビーコン送信機７１からのビーコンを受信するビーコン受信機７３を装備する１以上の移動端末７２、管理装置７４は移動端末７２の現在位置を管理する。
【００６８】
移動端末７２は強度測定手段７８、ＩＤ抽出手段７９及びビーコン情報送信手段８０を備える。強度測定手段７８は、受信したビーコンの強度を測定する。ＩＤ抽出手段７９は、受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機７１のＩＤを抽出する。ビーコン情報送信手段８０は、ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を管理装置７４へ無線送信する。
【００６９】
管理装置７４はビーコン情報受信手段８４、ビーコン別受信強度抽出手段８５及び現在位置測位手段８６を備える。ビーコン情報受信手段８４は、移動端末７２からビーコン情報を受信する。ビーコン別受信強度抽出手段８５は、ビーコン情報から各移動端末７２におけるビーコン別受信強度を抽出する。現在位置測位手段８６は、各移動端末７２におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末７２の現在位置を測位する。
【００７０】
ビーコン送信機７１、移動端末７２及び管理装置７４の具体例はそれぞれビーコン送信機１１、移動局無線機１２及び基地局１５である。移動端末７２は、人に携帯されることに限定されない。無人車やロボット等の他の移動体に装備されてもよい。強度測定手段７８が測定するビーコンの受信強度とは、ビーコンの受信信号の強度に対応するすべての強度を意味し、屋内用測位システム１０におけるビーコンの電界強度ＲＳＳＩに対応する。
【００７１】
現在位置測位手段８６が各移動端末７２におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末７２の現在位置を測位する具体的な仕方は、前述の計算式（１）〜（４）に基づくものである。
【００７２】
測位システム７０によれば、各地点の電界強度をあらかじめ実測する手間を排除しつつ、ビーコン送信機７１の配備数を少なくすることができる。さらに、ビーコン送信機７１−移動端末７２間の距離を算出することなく、移動端末７２の現在位置を直接、測位することができるので、測位計算を簡単化することができる。
【００７３】
典型的には、各ビーコン送信機７１は、相互に非同期でビーコンを等時間Ｔだけ間欠発信し、ビーコンの電波圏が重複するビーコン送信機７１同士は、ビーコンの間欠発信の周期をＴ以上ずらされる。典型的には、各ビーコン送信機７１が発信するビーコンの周波数は相互に等しい。
【００７４】
Ｔの具体例はビーコン送信機１１におけるＴtxである。ビーコン送信機７１は、ビーコンの送信に関して相互に同期を取ることなく、ビーコンを送信することができるとともに、各ビーコン送信機７１からのビーコン同士の干渉を十分に抑制することができる。
【００７５】
典型的には、各ビーコン送信機７１は、相互に等周波数でかつ等出力でビーコンを発信する。この結果、前述の計算式（１）〜（４）のように、測定した電界強度Ｅ1、Ｅ2、Ｅ4、Ｅ5に対し出力比に基づく係数を掛けて補正する手間を省略することができる。
【００７６】
移動端末７２の存在階を測位する場合には、複数のビーコン送信機７１は屋内の各階に分布して配備される。そして、管理装置７４の現在位置測位手段８６は、各移動端末７２におけるビーコン受信機別受信強度の比に基づき該移動端末７２の存在階を測位する。
【００７７】
移動端末７２が存在する階とは別の階に配備されたビーコン送信機７１から該移動端末７２へ届くビーコンの電界強度は、床や天井等のために、該移動端末７２の存在階と同一階に配備されたビーコン送信機７１から該移動端末７２へ届くビーコンの電界強度より著しく低下するので、典型的には、管理装置７４の現在位置測位手段８６は、各移動端末７２におけるビーコン受信機別受信強度の中で最大値であるビーコン受信機別受信強度に対応するビーコン送信機７１の配備階を該移動端末７２の存在階とする。
【００７８】
典型的には、管理装置７４の現在位置測位手段８６は、各移動端末７２におけるビーコン受信機別受信強度を該移動端末７２の存在階に基づき補正し、補正後のビーコン受信機別受信強度の比に基づき各移動端末７２の水平方向の現在位置を測位する。補正後のビーコン受信機別受信強度の具体例は、前述の（３）及び（４）式におけるα・Ｅ4及びα・Ｅ5である。
【００７９】
図１４は測位システム制御方法１００のフローチャートである。測位システム制御方法１００は測位システム７０に適用される。Ｓ１０１〜Ｓ１０３は移動端末７２において実行される。Ｓ１０１，Ｓ１０２の順番は、逆にすることができる。すなわち、Ｓ１０２をＳ１０１の前に実行してもよい。
【００８０】
Ｓ１０１では、移動端末７２において受信したビーコンの強度を測定する。Ｓ１０２では、移動端末７２において受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機７１のＩＤを抽出する。Ｓ１０３では、ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を管理装置７４へ無線送信する。
【００８１】
Ｓ１０４〜Ｓ１０６は管理装置７４において実行される。Ｓ１０４では、管理装置７４において移動端末７２からビーコン情報を受信する。Ｓ１０５では、管理装置７４においてビーコン情報から各移動端末７２におけるビーコン別受信強度を抽出する。Ｓ１０６では、管理装置７４において各移動端末７２におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末７２の現在位置を測位する。
【００８２】
Ｓ１０１〜Ｓ１０３の処理は、移動端末７２の強度測定手段７８〜ビーコン情報送信手段８０の機能にそれぞれ対応している。また、Ｓ１０４〜Ｓ１０６の処理は、ビーコン受信機７３のビーコン情報受信手段８４〜現在位置測位手段８６の機能にそれぞれ対応している。したがって、Ｓ１０１〜Ｓ１０６の処理についての具体的態様として、それらに対応する手段の機能について述べた具体的態様を適用可能である。
【００８３】
本明細書は様々な範囲及びレベルの発明を開示している。それら発明は、本明細書で説明した様々な技術的範囲及び具体的レベルの各装置及び各方法だけでなく、拡張ないし一般化の範囲で、各装置及び各方法から独立の作用、効果を奏する１つ又は複数の要素を抽出したものや、１つ又は複数の要素を拡張ないし一般化の範囲で変更したものや、さらに、各装置間及び各方法間で１つ又は複数の要素の組合せを入れ換えたものを含む。
【符号の説明】
【００８４】
７０：測位システム、７１：ビーコン送信機、７２：移動端末、７３：ビーコン受信機、７４：管理装置、７８：強度測定手段、７９：ＩＤ抽出手段、８０：ビーコン情報送信手段、８４：ビーコン情報受信手段、８５：ビーコン別受信強度抽出手段、８６：現在位置測位手段、１００：測位システム制御方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位空間に分布して配備され自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する固定局の複数のビーコン送信機、
前記ビーコン送信機からのビーコンを受信するビーコン受信機を装備する１以上の移動端末、及び
前記移動端末の現在位置を管理する管理装置、
を備え、
前記移動端末は、
受信したビーコンの強度を測定する強度測定手段、
受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機のＩＤを抽出するＩＤ抽出手段、及び
ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を前記管理装置へ無線送信するビーコン情報送信手段、
を備え、
前記管理装置は、
前記移動端末から前記ビーコン情報を受信するビーコン情報受信手段、
前記ビーコン情報から各移動端末におけるビーコン別受信強度を抽出するビーコン別受信強度抽出手段、及び
各移動端末におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末の現在位置を測位する現在位置測位手段、
を備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２】
各ビーコン送信機は、相互に非同期でビーコンを等時間Ｔだけ間欠発信し、
ビーコンの電波圏が重複するビーコン送信機同士は、ビーコンの間欠発信の周期をＴ以上ずらされていることを特徴とする請求項１記載の測位システム。
【請求項３】
各ビーコン送信機は、相互に等周波数でかつ等出力でビーコンを発信することを特徴とする請求項１又は２記載の測位システム。
【請求項４】
前記複数のビーコン送信機は屋内の各階に分布して配備され、
前記管理装置の前記現在位置測位手段は、各移動端末におけるビーコン送信機別受信強度の比に基づき該移動端末の存在階を測位することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の測位システム。
【請求項５】
前記管理装置の前記現在位置測位手段は、各移動端末におけるビーコン送信機別受信強度の中で最大値であるビーコンの送信元のビーコン送信機の配備階を該移動端末の存在階とすることを特徴とする請求項４記載の測位システム。
【請求項６】
前記管理装置の前記現在位置測位手段は、各移動端末におけるビーコン送信機別受信強度を該移動端末の存在階に基づき補正し、補正後のビーコン送信機別受信強度の比に基づき各移動端末の水平方向の現在位置を測位することを特徴とする請求項４又は５記載の測位システム。
【請求項７】
測位空間に分布して配備され自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する固定局の複数のビーコン送信機、
前記ビーコン送信機からのビーコンを受信するビーコン受信機を装備する１以上の移動端末、及び
前記移動端末の現在位置を管理する管理装置、
を備える測位システムの制御方法であって、
前記移動端末において受信したビーコンの強度を測定する強度測定ステップ、
前記移動端末において受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機のＩＤを抽出するＩＤ抽出ステップ、
ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を前記管理装置へ無線送信するビーコン情報送信ステップ、
前記管理装置において前記移動端末から前記ビーコン情報を受信するビーコン情報受信ステップ、
前記管理装置において前記ビーコン情報から各移動端末におけるビーコン別受信強度を抽出するビーコン別受信強度抽出ステップ、及び
前記管理装置において各移動端末におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末の現在位置を測位する現在位置測位ステップ、
を備えることを特徴とする測位システム制御方法。
【請求項１】
測位空間に分布して配備され自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する固定局の複数のビーコン送信機、
前記ビーコン送信機からのビーコンを受信するビーコン受信機を装備する１以上の移動端末、及び
前記移動端末の現在位置を管理する管理装置、
を備え、
前記移動端末は、
受信したビーコンの強度を測定する強度測定手段、
受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機のＩＤを抽出するＩＤ抽出手段、及び
ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を前記管理装置へ無線送信するビーコン情報送信手段、
を備え、
前記管理装置は、
前記移動端末から前記ビーコン情報を受信するビーコン情報受信手段、
前記ビーコン情報から各移動端末におけるビーコン別受信強度を抽出するビーコン別受信強度抽出手段、及び
各移動端末におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末の現在位置を測位する現在位置測位手段、
を備えることを特徴とする測位システム。
【請求項２】
各ビーコン送信機は、相互に非同期でビーコンを等時間Ｔだけ間欠発信し、
ビーコンの電波圏が重複するビーコン送信機同士は、ビーコンの間欠発信の周期をＴ以上ずらされていることを特徴とする請求項１記載の測位システム。
【請求項３】
各ビーコン送信機は、相互に等周波数でかつ等出力でビーコンを発信することを特徴とする請求項１又は２記載の測位システム。
【請求項４】
前記複数のビーコン送信機は屋内の各階に分布して配備され、
前記管理装置の前記現在位置測位手段は、各移動端末におけるビーコン送信機別受信強度の比に基づき該移動端末の存在階を測位することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の測位システム。
【請求項５】
前記管理装置の前記現在位置測位手段は、各移動端末におけるビーコン送信機別受信強度の中で最大値であるビーコンの送信元のビーコン送信機の配備階を該移動端末の存在階とすることを特徴とする請求項４記載の測位システム。
【請求項６】
前記管理装置の前記現在位置測位手段は、各移動端末におけるビーコン送信機別受信強度を該移動端末の存在階に基づき補正し、補正後のビーコン送信機別受信強度の比に基づき各移動端末の水平方向の現在位置を測位することを特徴とする請求項４又は５記載の測位システム。
【請求項７】
測位空間に分布して配備され自機のＩＤ情報を含むビーコンを発信する固定局の複数のビーコン送信機、
前記ビーコン送信機からのビーコンを受信するビーコン受信機を装備する１以上の移動端末、及び
前記移動端末の現在位置を管理する管理装置、
を備える測位システムの制御方法であって、
前記移動端末において受信したビーコンの強度を測定する強度測定ステップ、
前記移動端末において受信したビーコンからその送信元のビーコン送信機のＩＤを抽出するＩＤ抽出ステップ、
ＩＤとそれが抽出されたビーコンの受信強度とを対応付けたビーコン情報を前記管理装置へ無線送信するビーコン情報送信ステップ、
前記管理装置において前記移動端末から前記ビーコン情報を受信するビーコン情報受信ステップ、
前記管理装置において前記ビーコン情報から各移動端末におけるビーコン別受信強度を抽出するビーコン別受信強度抽出ステップ、及び
前記管理装置において各移動端末におけるビーコン別受信強度の比に基づき該移動端末の現在位置を測位する現在位置測位ステップ、
を備えることを特徴とする測位システム制御方法。
【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】
【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】
【公開番号】特開２０１１−１７６８４（Ｐ２０１１−１７６８４Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４２７１（Ｐ２００９−１６４２７１）
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【出願人】（０００００３５９５）株式会社ケンウッド (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１０日（２００９．７．１０）
【出願人】（０００００３５９５）株式会社ケンウッド (1,981)
【Ｆターム（参考）】
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