測位方法およびシステム
【課題】リーダをタグに近接させる動作が不要であり、分散配置される多数の無線タグを他のシステムと未接続の自律状態とできる測位方法およびシステムを提供する。
【解決手段】携帯無線端末２において、測位要求部２１は、ユーザUによる測位指示のキー入力操作などを検知して測位要求を送信する。応答受信部２２は、測位要求を受信した各無線タグ１から返信される測位応答を受信する。応答時間計測部２３は、例えば測位要求の送信時刻から各測位応答の受信時刻までの経過時間を応答時間ΔTとして計測する。位置情報抽出部２４は、各測位応答に記述されている各無線タグ１の設置位置Pを抽出する。測位部２５は、各無線タグ１の応答時間ΔTおよび各無線タグ１の設置位置Pに基づいて自端末２の現在位置P0を算出する。出力部２６は、前記測位の結果を表示出力または音声出力する。
【解決手段】携帯無線端末２において、測位要求部２１は、ユーザUによる測位指示のキー入力操作などを検知して測位要求を送信する。応答受信部２２は、測位要求を受信した各無線タグ１から返信される測位応答を受信する。応答時間計測部２３は、例えば測位要求の送信時刻から各測位応答の受信時刻までの経過時間を応答時間ΔTとして計測する。位置情報抽出部２４は、各測位応答に記述されている各無線タグ１の設置位置Pを抽出する。測位部２５は、各無線タグ１の応答時間ΔTおよび各無線タグ１の設置位置Pに基づいて自端末２の現在位置P0を算出する。出力部２６は、前記測位の結果を表示出力または音声出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現在位置を測位する測位方法および装置に係り、特に、多数の無線式送受信端末が分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線式送受信端末と通信して現在位置を推定する測位方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の車両あるいは歩行中の人の現在位置を測位するシステムとして、少なくとも3機のGPS衛星から送信されるGPS信号を受信し、各衛星の位置およびGPS信号の受信時刻を用いた三角交差法により現在位置を算出するGPSシステムが広く普及している。しかしながら、GPSシステムではGPS信号を受信できない屋内などでは測位が困難である。
【０００３】
このような技術課題に対して、特許文献１，２には、多数のパッシブタイプのRFIDタグを分散配置し、被験者が携帯リーダを最寄りの一つのRFIDタグに近接させてタグIDを取り込み、サーバに問い合わせることで現在位置を推定する技術が開示されている。特許文献１では、視覚障害者が持つ杖の先端にリーダが装着され、特定の一つのRFIDタグを読み込むことで現在位置が推定される。特許文献２では、車両の通過ポイントに設置されたRFIDタグを車両底面に装着されたリーダで読み込むことで走行位置が推定される。
【０００４】
また、特許文献３には、測定対象エリアの異なる所定位置に複数個のリーダを設置し、エリア内を移動する測位対象のRFIDタグとの間で通信を行い、リーダが受信したID情報およびその受信電波強度を、LANなどを介して測位処理部に送り、測位処理部で測位対象の現在位置を三角測量により計算する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６５８２５号公報
【特許文献２】特開２００７−５７４１９号公報
【特許文献３】特開２００５−２７４３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に開示された従来技術では、分散配置された多数のRFIDタグの一つにリーダを近接させなければならないので、現在位置を推定できる範囲が限定されてしまい、その分解能もRFIDタグの設置数に依存してしまう。したがって、広範囲かつ高い分解能で現在位置を推定できるようにするためには、極めて多数のRFIDタグを配置しなければならないという技術課題があった。
【０００７】
特許文献３に開示された従来技術では、リーダをRFIDタグに近接させる動作は不要になるものの、RFIDタグが測位対象に搭載されているので、分散配置された全てのリーダと測位処理部とを通信回線やネットワークで接続して受信データを収集しなければならなかった。
【０００８】
なお、上記のRFIDタグとは別に、ZigBee（登録商標）、UWB(Ultra Wide Band）あるいはBluetooth（登録商標）などの近距離無線通信技術が実装された無線タグを用いて測位するシステムも提案されているが、これらの無線タグを分散配置する測位システムも上記と同様の技術課題を抱えている。
【０００９】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、リーダをRFIDタグや送受信端末に近接させる動作が不要でありながら広範囲かつ高い分解能で現在位置を推定でき、かつ分散配置される多数の応答端末を他のシステムやネットワークと未接続の自律状態で使用できる測位方法およびシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、多数の無線タグが分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線タグと通信して現在位置を推定する測位システムにおいて、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【００１１】
(1)移動端末が、測位要求を送信する手段と、前記測位要求に応答して各無線タグから返信される測位応答を受信する手段と、受信した測位応答に基づいて各無線タグの設置位置を取得する手段と、受信した測位応答に基づいて各無線タグまでの距離を取得する手段と、各無線タグまでの距離および各無線タグの設置位置に基づいて現在位置を推定する手段とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
(2)各無線タグのIDとその設置位置との対応関係が記述された変換テーブルを受信する手段と、各無線タグから受信した測位応答に記述されたIDを抽出する手段と、抽出した各IDに基づいて変換テーブルから各無線タグの設置位置を取得する手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
(3)無線タグが所定の近距離無線通信規格に対応したZigBee（登録商標）タグ、UWBタグおよびBluetooth（登録商標）タグのいずれかであって、移動端末は、測位要求を送信してから測位応答が受信されるまでの応答時間に基づいて距離を取得することを特徴とする請求項４に記載の測位システム。
【００１４】
(4)無線タグがRFIDタグであって、移動端末は、受信電波強度と距離とを対応付ける受信電波強度テーブルを具備し、受信した測位応答の受信電波強度に基づいて前記受信電波強度テーブルから距離を取得することを特徴とする。
【００１５】
(5)移動端末の現在位置を推定する測位サーバを更に具備し、移動端末は、現在位置の推定に必要な情報を測位サーバへ送信して現在位置の推定結果を受信することを特徴とする。
【００１６】
(6)各無線タグが、自身のIDを記憶する手段と、
【００１７】
移動端末からの測位要求に応答して、前記IDの記述された測位応答を返信する手段とを具備し、さらに、各無線タグのIDとその設置位置との対応関係が記述された変換テーブルを移動端末へ送信する無線タグを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
【００１９】
(1)リーダをタグに近接させる必要がないので、従来技術に較べて少数の無線タグを分散配置するだけで、現在位置を広範囲かつ高い分解能で推定できるのみならず、分散配置される無線タグを他のシステムやネットワーク等と接続する必要がないので、システムの構築が極めて容易になる。
【００２０】
(2)各無線タグのIDとその設置位置との対応関係が記述された変換テーブルを設けたので、無線タグを移動あるいは交換する場合でも、その後の位置登録が容易になる。
【００２１】
(3)近距離無線通信規格に対応した無線タグを分散配置し、測位要求に対して返信される測位応答の応答時間に基づいて距離を算出するようにしたので、常に正確な測位が可能になる。
【００２２】
(4)RFIDタグを分散配置し、受信電波強度に基づいて距離を算出するようにしたので、簡単な構成で測位が可能になる。
【００２３】
(5)測位サーバを別途に設けて現在位置の算出を依頼するようにしたので、移動端末の処理能力の低い場合でも正確な測位が可能になる。
【００２４】
(6)移動端末が、各無線タグのIDとその設置位置との対応関係が記述された変換テーブルをその都度受信して一時記憶するようにしたので、多数の変換テーブルを記憶しておくための大きな記憶容量が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る測位システムのネットワーク構成を示した図である。
【図２】第１実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図３】第１、２実施形態における無線タグの構成を示したブロック図である。
【図４】第１実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図５】現在位置の算出方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る測位システムのネットワーク構成を示した図である。
【図７】第２実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図８】第２実施形態における測位サーバの構成を示したブロック図である。
【図９】第２実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図１０】第３実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図１１】第４実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図１２】第４実施形態における測位サーバ構成を示したブロック図である。
【図１３】第５実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図１４】第５実施形態における無線タグの構成を示したブロック図である。
【図１５】第５実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図１６】RSSIテーブルの一例を示した図である。
【図１７】現在位置の算出方法を説明するための図である。
【図１８】第６実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図１９】第６実施形態における測位サーバ構成を示したブロック図である。
【図２０】第６実施形態の動作を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について詳細に説明する。ここでは、測位対象となる移動端末が携帯無線端末である場合を例にして説明する。
[第１実施形態]
【００２７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る測位システムのネットワーク構成を示したブロック図であり、経路L上またはその周囲に分散位置されて自律動作する多数の無線タグ１と、ユーザUからの測位指示を検知して複数の無線タグ１と通信し、自端末の現在位置を測位する携帯無線端末２とを主要な構成としている。ここでは、前記無線タグ１としてUWB(Ultra Wide Band）タグを用いる場合を例にして説明するが、ZigBee（登録商標）タグやBluetooth（登録商標）タグなど、他の近距離無線通信の規格に対応した無線タグを用いる場合も同等に適用できる。
【００２８】
図２は、前記携帯無線端末２の主要部の構成を示したブロック図であり、ここでは、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。
【００２９】
測位要求部２１は、ユーザUによる測位指示のキー入力操作などを検知して測位要求を送信する。応答受信部２２は、前記測位要求を受信したUWBタグ１から返信される測位応答を受信する。応答時間計測部２３は、例えば測位要求の送信時刻から測位応答の受信時刻までの経過時間を応答時間ΔTとして計測する。位置情報抽出部２４は、各測位応答に記述されている各UWBタグ１の設置位置Pを抽出する。測位部２５は、各UWBタグ１の応答時間ΔTおよび各UWBタグ１の設置位置Pに基づいて自端末２の現在位置P0を算出する。出力部２６は、前記測位の結果を表示出力または音声出力する。
【００３０】
図３は、前記UWBタグ１の主要部の構成を示したブロック図であり、ここでも、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。
【００３１】
要求受信部１１は、前記携帯無線端末２から送信された測位要求を受信する。位置情報記憶部１２には自身の現在位置（設置位置）が記憶されている。測位応答部１３は、測位要求が受信されると、前記設置位置の記述された測位応答を携帯無線端末２へ返信する。
【００３２】
図４は、本実施形態の動作を示したフローチャートである。携帯無線端末２では、ステップＳ１でユーザUによる測位指示が検知されるとステップＳ２へ進み、携帯無線端末２に固有の端末IDsの記述された測位要求が、前記測位要求部２１からブロードキャストで送信される。ステップＳ３では、応答時間を計測するタイマが計時を開始する。
【００３３】
各UWBタグ１では、ステップＳ２１で前記測位要求が要求受信部１１により受信されるとステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、前記位置情報記憶部１２に記憶されている自身の設置位置および前記携帯無線端末２の端末IDsの記述された測位応答が前記測位応答部１３により返信される。
【００３４】
携帯無線端末２では、ステップＳ４で自端末宛の測位応答が前記応答受信部２２により受信されるとステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、前記測位要求の送信時刻から測位応答の受信時刻までの経過時間が、応答時間ΔTとして前記応答時間計測部２３により計測される。ステップＳ６では、前記測位応答に記述されているUWBタグ１の設置位置Pが抽出される。ステップＳ７では、少なくとも３つのUWBタグ１（１ａ，１ｂ，１ｃ）から測位応答を受信できたか否かが判定される。受信できていなければステップＳ４へ戻って上記の各処理が繰り返される。
【００３５】
少なくとも３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、その設置位置P1，P2，P3および応答時間ΔT1，T2，T3の取得が完了するとステップＳ８へ進み、これらの情報に基づいて携帯無線端末２の現在位置P0が算出される。ステップＳ９では、前記現在位置P0が表示出力あるいは音声出力されてユーザUに告知される。
【００３６】
図５は、前記ステップＳ８における現在位置P0の算出方法を示した図である。始めに、同図(a)に示したように、３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの応答時間ΔT1，T2，T3が次式(1)−(3)に適用されて各UWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃと携帯無線端末２との距離D1，D2，D3の差分が算出される。なお、符号αは換算計数である。
D1−D2＝α・（ΔT1−ΔT2）／２ … (1)
D2−D3＝α・（ΔT2−ΔT3）／２ … (2)
D3−D1＝α・（ΔT3−ΔT1）／２ … (3)
【００３７】
次いで、同図(b)に示したように、各UWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃからの距離の差が前記各差分と等しくなる３つの線分が求められ、その交点が算出されて携帯無線端末２の現在位置P0とされる。
[第２実施形態]
【００３８】
図６は、本発明の第２実施形態に係る測位システムのネットワーク構成を示したブロック図であり、経路L上またはその周囲に分散位置されて自律動作する多数のUWBタグ１と、複数のUWBタグ１と通信して測位に必要な情報を取得する携帯無線端末２と、これらの情報を携帯無線端末２から受信して当該携帯無線端末２の現在位置を計算し、計算結果を返信する測位サーバ３とを主要な構成としている。
【００３９】
図７は、前記携帯無線端末２の主要部の構成を示したブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表しているので、その説明は省略する。
【００４０】
計算要求部２５ａは、少なくとも３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、前記応答時間計測部２３で計測された応答時間ΔT1，T2，T3、および前記位置情報抽出部２４で抽出された各UWBタグ１の設置位置P1，P2，P3の記述された計算要求を測位サーバ３へ送信する。応答受信部２５ｂは、前記測位サーバ３から返信される計算応答を受信して携帯無線端末２の現在位置P0を抽出する。なお、各UWBタグ１の構成は第１実施形態と同一または同等なので、その説明は省略する。
【００４１】
図８は、前記測位サーバ３の主要部の構成を示したブロック図であり、ここでは、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。
【００４２】
要求受信部３１は、携帯無線端末２から送信される計算要求を受信する。計算部３２は、受信した計算要求から各UWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの応答時間ΔT1，ΔT2，ΔT3および設置位置P1，P2，P3を抽出し、前記図５に関して説明した手法と同一または同等の手法で携帯無線端末２の現在位置P0を算出する。計算応答部３３は、この計算結果P0の記述された計算応答を携帯無線端末２へ返信する。
【００４３】
図９は、本実施形態の動作を示したフローチャートであり、前記と同一の符号を付したステップでは前記と同一または同等の処理が実行される。
【００４４】
携帯無線端末２では、ステップＳ７において、少なくとも３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3および応答時間ΔT1，ΔT2，ΔT3の取得が完了したと判定されるとステップＳ８ａへ進み、これらの情報の記述された計算要求メッセージが生成されて計算要求部２５ａから測位サーバ３へ送信される。
【００４５】
測位サーバ３では、ステップＳ３１で前記計算要求が要求受信部３１で受信されるとステップＳ３２へ進む。ステップＳ３２では、前記計算部３３により計算要求から３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3および応答時間ΔT1，ΔT2，ΔT3が抽出され、ステップＳ３３では、これらの情報に基づいて携帯無線端末２の現在位置P0が計算される。ステップＳ３４では、この計算結果の記述された計算応答が計算応答部３３から携帯無線端末２へ返信される。
【００４６】
携帯無線端末２では、ステップＳ８ｂで応答受信部２５ｂにより前記計算応答が受信されるとステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、計算応答に記述されている現在位置P0が抽出されて表示出力あるいは音声出力される。
[第３実施形態]
【００４７】
図１０は、本発明の第３実施形態に係る携帯無線端末２の構成を示したブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００４８】
上記の第１実施形態では、測位要求を送信した携帯無線端末２に対して、各UWBタグ１からそれぞれの設置位置Pの記述された測位応答が返信され、携帯無線端末２では、各測位応答から各UWBタグ１の設置位置Pを抽出していた。しかしながら、このような構成ではUWBタグ１が故障して交換する際など、新規に設置するUWBタグ１ごとに、その設置位置を個別に登録しなければならないので位置登録の手続が煩雑化する。そこで、本実施形態では各UWBタグ１に設置位置を登録することなく識別情報(固有のID)のみを登録しておき、携帯無線端末２が各UWBタグ１のIDに基づいて、その設置位置Pを判別するようにしている。
【００４９】
図１０において、ID抽出部２７は、受信した測位応答からUWBタグ１のIDを抽出する。変換テーブル取得部２９は、経路L上に設置された所定の無線タグと通信することで予め変換テーブルを取得し、これを一時記憶する。この変換テーブルでは、各UWBタグ１のIDと設置位置Pとの関係が一元管理されている。
【００５０】
位置判別部２８は、前記ID抽出部２７により抽出された各UWBタグ１のIDをキーとして前記変換テーブルを検索し、当該IDと対応付けられた設置位置Pを判別する。なお、前記変換テーブルは、携帯無線端末２のユーザが測位に先立って当該携帯無線端末２を所定のRFIDタグに近接させるなどして予め取得しておくことが望ましい。
【００５１】
本実施形態によれば、各UWBタグ１の設置位置Pを変換テーブルで一元管理できるので、UWBタグ１を移動あるいは交換した場合でも、その位置登録が容易になる。
[第４実施形態]
【００５２】
図１１，１２は、本発明の第４実施形態に係る携帯無線端末２および測位サーバ３の構成を示したブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。本実施形態は、上記の第２、３実施形態を組み合わせた構成となっている。
【００５３】
図１１の携帯無線端末２において、ID抽出部２７は、受信した測位応答からUWBタグ１のIDを抽出する。計算要求部２５ａは、少なくとも３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、前記応答時間計測部２３で計測された応答時間ΔT1，ΔT2，ΔT3および前記ID抽出部２７で抽出されたID1，ID2，ID3の記述された計算要求を測位サーバ３へ送信する。
【００５４】
図１２の測位サーバ３において、計算部３２は各UWBタグ１のIDとその設置位置Pとの関係を一元管理する変換テーブル３２ａを含み、受信した計算要求から少なくとも３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの応答時間ΔT1，ΔT2，ΔT3およびID1，ID2，ID3を抽出し、さらにID1，ID2，ID3をキーとして前記変換テーブル３２ａを検索することで各UWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3を取得する。前記計算部３２はさらに、前記図５に関して説明した手法と同一または同等の手法で携帯無線端末２の現在位置P0を算出する。前記変換テーブル３２ａは、UWBタグ１が移動あるいは交換された際などに、サーバ管理者により適宜に書き換えられる。
【００５５】
本実施形態でも、各UWBタグ１の設置位置Pを変換テーブル３２ａで一元管理できるので、UWBタグ１を移動あるいは交換した場合でも、その位置登録が容易になる。
[第５実施形態]
【００５６】
上記の各実施形態では、無線タグ１としてUWBタグを採用し、少なくとも３つのUWBタグ１の設置位置および応答時間を計測して携帯無線端末２の現在位置P0を算出するものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、無線タグ１としてRFIDタグを採用し、携帯無線端末２からの測位要求に対して各RFIDタグから返信される測位応答の受信電波強度(Received SignalStrength Indicator)を距離換算して各RFIDタグ１と携帯無線端末２との距離を求め、三角測量により携帯無線端末２の現在位置Pを求めるようにしても良い。
【００５７】
図１３、１４は、本発明の第５実施形態に係る携帯無線端末２およびRFIDタグ１の主要部の構成を示したブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。本実施形態では、無線タグ１としてRFIDタグ１が分散配置され、携帯無線端末２は、少なくとも３つのRFIDタグ１と通信して自身の現在位置Pを測位する。
【００５８】
図１３の携帯無線端末２において、RSSI計測部２３１は、測位要求を受信した各RFIDタグ１から返信される測位応答の受信電波強度(RSSI)を計測する。距離取得部２３２は、RSSI値Qと距離ΔDとの対応関係を定めたRSSIテーブル２３２ａを備え、RSSI値QをRSSIテーブル２３２ａに適用してRFIDタグ１と携帯無線端末２との距離ΔDを取得する。測位部２５１は、携帯無線端末２と各RFIDタグ１との距離ΔDおよび各RFIDタグ１の設置位置Pに基づいて自端末２の現在位置P0を算出する。
【００５９】
図１４のRFIDタグ１において、要求受信部４１は測位要求を受信する。位置情報記憶部４２には自身の設置位置が記憶されている。測位応答部４３は、測位要求が受信されると、前記設置位置の記述された測位応答を携帯無線端末２へ返信する。
【００６０】
図１５は、本実施形態の動作を示したフローチャートである。携帯無線端末２では、ステップＳ５１でユーザUによる測位指示が検知されるとステップＳ５２へ進み、携帯無線端末２に固有の端末IDsの記述された測位要求が、前記測位要求部２１からブロードキャストで送信される。
【００６１】
各RFIDタグ１では、ステップＳ６１で前記測位要求が要求受信部４１により受信されるとステップＳ６２へ進む。ステップＳ６２では、前記位置情報記憶部４２に記憶されている自身の設置位置および前記携帯無線端末２の端末IDsの記述された測位応答が前記測位応答部４３により返信される。
【００６２】
携帯無線端末２では、ステップＳ５３で自端末宛の測位応答が前記応答受信部２２により受信されるとステップＳ５４へ進む。ステップＳ５４では、前記RSSI計測部２３１によりRSSI値Qが計測される。ステップＳ５５では、前記RSSI値Qに基づいてRSSIテーブル２３２ａが参照され、前記距離取得部２３２により携帯無線端末２からRFIDタグ１までの距離ΔDが取得される。ステップＳ５６では、前記測位応答に記述されているRFIDタグ１の設置位置Pが抽出される。
【００６３】
ステップＳ５７において、少なくとも３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3および距離ΔD1，ΔD2，ΔD3の取得が完了したと判定されるとステップＳ５８へ進み、これらの情報に基づいて携帯無線端末２の現在位置P0が算出される。ステップＳ５９では、前記現在位置P0が表示出力あるいは音声出力されてユーザUに告知される。
【００６４】
図１６、１７は、前記ステップＳ５８における現在位置P0の算出方法を模式的に示した図である。
【００６５】
本実施形態では、図１６に一例を示したように、前記RSSIテーブル２３２ａにおいてRSSI値の範囲と距離の範囲ΔDとが対応付けられており、３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、その設置位置P1，P2，P3および距離ΔD1，ΔD2，ΔD3が求まると、図１７に示したように、各設置位置P1，P2，P3を中心に、それぞれ半径ΔD1，ΔD2，ΔD3の円を仮想的に描き、３つの円の重なる部分の重心位置が携帯無線端末２の現在位置P0として求められる。
[第６実施形態]
【００６６】
図１８，１９は、本発明の第６実施形態に係る携帯無線端末２および測位サーバ３の主要部の構成を示したブロック図であり、それぞれ図７，８と同一の符号は同一または同等部分を表している。本実施形態でも、無線タグ１としてRFIDタグが分散配置され、携帯無線端末２は、少なくとも３つのRFIDタグ１と通信して自身の現在位置Pを測位する。
【００６７】
図１８の携帯無線端末２において、計算要求部２５ａは、少なくとも３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、前記RSSI計測部２３１で計測された３つのRSSI値Q1，Q2，Q3および前記位置情報抽出部２４で抽出された各RFIDタグ１の設置位置P1，P2，P3が記述された計算要求を測位サーバ３へ送信する。
【００６８】
図１９の測位サーバ３において、距離取得部３４は、受信した計算要求から各RFIDタグのRSSI値Q1，Q2，Q3および設置位置P1，P2，P3を抽出し、各RSSI値Q1，Q2，Q3をRSSIテーブル３４ａに適用して携帯無線端末２から各RFIDタグまでの距離ΔD1，ΔD2，ΔD3を取得する。計算部３２は、距離ΔD1，ΔD2，ΔD3および設置位置P1，P2，P3に基づき、前記図１７に関して説明した手法と同一または同等の手法で携帯無線端末２の現在位置P0を算出する。計算応答部３３は、この計算結果P0の記述された計算応答を携帯無線端末２へ返信する。
【００６９】
図２０は、本実施形態の動作を示したフローチャートであり、前記と同一の符号を付したステップでは前記と同一または同等の処理が実行される。
【００７０】
携帯無線端末２では、ステップＳ５７において、少なくとも３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、その設置位置P1，P2，P3およびRSSI値Q1，Q2，Q3の取得が完了したと判定されるとステップＳ８ａへ進み、これらの情報の記述された計算要求が生成されて計算要求部２５ａから測位サーバ３へ送信される。
【００７１】
測位サーバ３では、ステップＳ７１で前記計算要求が要求受信部３１で受信されるとステップＳ７２へ進む。ステップＳ７２では、前記計算要求から３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3およびRSSI値Q1，Q2，Q3が抽出される。ステップＳ７３では、前記各RSS値Qに基づいてRSSIテーブル３４ａが参照され、前記距離取得部３４により携帯無線端末２からRFIDタグ１までの距離ΔD1，ΔD2，ΔD3が取得される。
【００７２】
ステップＳ７４では、前記計算部３２により、前記３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3およびその距離ΔD1，ΔD2，ΔD3に基づいて携帯無線端末２の現在位置P0が計算される。ステップＳ７５では、この計算結果の記述された計算応答が計算応答部３３から携帯無線端末２へ返信される。
【００７３】
携帯無線端末２では、ステップＳ５８ｂで応答受信部２５ｂにより前記計算応答が受信されるとステップＳ５９へ進む。ステップＳ５９では、計算応答に記述されている現在位置P0が抽出されて表示出力あるいは音声出力される。
【符号の説明】
【００７４】
１…無線タグ，２…携帯無線端末，３…測位サーバ，１１…要求受信部，１２…位置情報記憶部，１３…測位応答部，２１…測位要求部，２２…応答受信部，２３…応答時間計測部，２４…位置情報抽出部，２５…測位部，２６…出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現在位置を測位する測位方法および装置に係り、特に、多数の無線式送受信端末が分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線式送受信端末と通信して現在位置を推定する測位方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中の車両あるいは歩行中の人の現在位置を測位するシステムとして、少なくとも3機のGPS衛星から送信されるGPS信号を受信し、各衛星の位置およびGPS信号の受信時刻を用いた三角交差法により現在位置を算出するGPSシステムが広く普及している。しかしながら、GPSシステムではGPS信号を受信できない屋内などでは測位が困難である。
【０００３】
このような技術課題に対して、特許文献１，２には、多数のパッシブタイプのRFIDタグを分散配置し、被験者が携帯リーダを最寄りの一つのRFIDタグに近接させてタグIDを取り込み、サーバに問い合わせることで現在位置を推定する技術が開示されている。特許文献１では、視覚障害者が持つ杖の先端にリーダが装着され、特定の一つのRFIDタグを読み込むことで現在位置が推定される。特許文献２では、車両の通過ポイントに設置されたRFIDタグを車両底面に装着されたリーダで読み込むことで走行位置が推定される。
【０００４】
また、特許文献３には、測定対象エリアの異なる所定位置に複数個のリーダを設置し、エリア内を移動する測位対象のRFIDタグとの間で通信を行い、リーダが受信したID情報およびその受信電波強度を、LANなどを介して測位処理部に送り、測位処理部で測位対象の現在位置を三角測量により計算する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６５８２５号公報
【特許文献２】特開２００７−５７４１９号公報
【特許文献３】特開２００５−２７４３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に開示された従来技術では、分散配置された多数のRFIDタグの一つにリーダを近接させなければならないので、現在位置を推定できる範囲が限定されてしまい、その分解能もRFIDタグの設置数に依存してしまう。したがって、広範囲かつ高い分解能で現在位置を推定できるようにするためには、極めて多数のRFIDタグを配置しなければならないという技術課題があった。
【０００７】
特許文献３に開示された従来技術では、リーダをRFIDタグに近接させる動作は不要になるものの、RFIDタグが測位対象に搭載されているので、分散配置された全てのリーダと測位処理部とを通信回線やネットワークで接続して受信データを収集しなければならなかった。
【０００８】
なお、上記のRFIDタグとは別に、ZigBee（登録商標）、UWB(Ultra Wide Band）あるいはBluetooth（登録商標）などの近距離無線通信技術が実装された無線タグを用いて測位するシステムも提案されているが、これらの無線タグを分散配置する測位システムも上記と同様の技術課題を抱えている。
【０００９】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、リーダをRFIDタグや送受信端末に近接させる動作が不要でありながら広範囲かつ高い分解能で現在位置を推定でき、かつ分散配置される多数の応答端末を他のシステムやネットワークと未接続の自律状態で使用できる測位方法およびシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、多数の無線タグが分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線タグと通信して現在位置を推定する測位システムにおいて、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【００１１】
(1)移動端末が、測位要求を送信する手段と、前記測位要求に応答して各無線タグから返信される測位応答を受信する手段と、受信した測位応答に基づいて各無線タグの設置位置を取得する手段と、受信した測位応答に基づいて各無線タグまでの距離を取得する手段と、各無線タグまでの距離および各無線タグの設置位置に基づいて現在位置を推定する手段とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
(2)各無線タグのIDとその設置位置との対応関係が記述された変換テーブルを受信する手段と、各無線タグから受信した測位応答に記述されたIDを抽出する手段と、抽出した各IDに基づいて変換テーブルから各無線タグの設置位置を取得する手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
(3)無線タグが所定の近距離無線通信規格に対応したZigBee（登録商標）タグ、UWBタグおよびBluetooth（登録商標）タグのいずれかであって、移動端末は、測位要求を送信してから測位応答が受信されるまでの応答時間に基づいて距離を取得することを特徴とする請求項４に記載の測位システム。
【００１４】
(4)無線タグがRFIDタグであって、移動端末は、受信電波強度と距離とを対応付ける受信電波強度テーブルを具備し、受信した測位応答の受信電波強度に基づいて前記受信電波強度テーブルから距離を取得することを特徴とする。
【００１５】
(5)移動端末の現在位置を推定する測位サーバを更に具備し、移動端末は、現在位置の推定に必要な情報を測位サーバへ送信して現在位置の推定結果を受信することを特徴とする。
【００１６】
(6)各無線タグが、自身のIDを記憶する手段と、
【００１７】
移動端末からの測位要求に応答して、前記IDの記述された測位応答を返信する手段とを具備し、さらに、各無線タグのIDとその設置位置との対応関係が記述された変換テーブルを移動端末へ送信する無線タグを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
【００１９】
(1)リーダをタグに近接させる必要がないので、従来技術に較べて少数の無線タグを分散配置するだけで、現在位置を広範囲かつ高い分解能で推定できるのみならず、分散配置される無線タグを他のシステムやネットワーク等と接続する必要がないので、システムの構築が極めて容易になる。
【００２０】
(2)各無線タグのIDとその設置位置との対応関係が記述された変換テーブルを設けたので、無線タグを移動あるいは交換する場合でも、その後の位置登録が容易になる。
【００２１】
(3)近距離無線通信規格に対応した無線タグを分散配置し、測位要求に対して返信される測位応答の応答時間に基づいて距離を算出するようにしたので、常に正確な測位が可能になる。
【００２２】
(4)RFIDタグを分散配置し、受信電波強度に基づいて距離を算出するようにしたので、簡単な構成で測位が可能になる。
【００２３】
(5)測位サーバを別途に設けて現在位置の算出を依頼するようにしたので、移動端末の処理能力の低い場合でも正確な測位が可能になる。
【００２４】
(6)移動端末が、各無線タグのIDとその設置位置との対応関係が記述された変換テーブルをその都度受信して一時記憶するようにしたので、多数の変換テーブルを記憶しておくための大きな記憶容量が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る測位システムのネットワーク構成を示した図である。
【図２】第１実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図３】第１、２実施形態における無線タグの構成を示したブロック図である。
【図４】第１実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図５】現在位置の算出方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る測位システムのネットワーク構成を示した図である。
【図７】第２実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図８】第２実施形態における測位サーバの構成を示したブロック図である。
【図９】第２実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図１０】第３実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図１１】第４実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図１２】第４実施形態における測位サーバ構成を示したブロック図である。
【図１３】第５実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図１４】第５実施形態における無線タグの構成を示したブロック図である。
【図１５】第５実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図１６】RSSIテーブルの一例を示した図である。
【図１７】現在位置の算出方法を説明するための図である。
【図１８】第６実施形態における携帯無線端末の構成を示したブロック図である。
【図１９】第６実施形態における測位サーバ構成を示したブロック図である。
【図２０】第６実施形態の動作を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について詳細に説明する。ここでは、測位対象となる移動端末が携帯無線端末である場合を例にして説明する。
[第１実施形態]
【００２７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る測位システムのネットワーク構成を示したブロック図であり、経路L上またはその周囲に分散位置されて自律動作する多数の無線タグ１と、ユーザUからの測位指示を検知して複数の無線タグ１と通信し、自端末の現在位置を測位する携帯無線端末２とを主要な構成としている。ここでは、前記無線タグ１としてUWB(Ultra Wide Band）タグを用いる場合を例にして説明するが、ZigBee（登録商標）タグやBluetooth（登録商標）タグなど、他の近距離無線通信の規格に対応した無線タグを用いる場合も同等に適用できる。
【００２８】
図２は、前記携帯無線端末２の主要部の構成を示したブロック図であり、ここでは、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。
【００２９】
測位要求部２１は、ユーザUによる測位指示のキー入力操作などを検知して測位要求を送信する。応答受信部２２は、前記測位要求を受信したUWBタグ１から返信される測位応答を受信する。応答時間計測部２３は、例えば測位要求の送信時刻から測位応答の受信時刻までの経過時間を応答時間ΔTとして計測する。位置情報抽出部２４は、各測位応答に記述されている各UWBタグ１の設置位置Pを抽出する。測位部２５は、各UWBタグ１の応答時間ΔTおよび各UWBタグ１の設置位置Pに基づいて自端末２の現在位置P0を算出する。出力部２６は、前記測位の結果を表示出力または音声出力する。
【００３０】
図３は、前記UWBタグ１の主要部の構成を示したブロック図であり、ここでも、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。
【００３１】
要求受信部１１は、前記携帯無線端末２から送信された測位要求を受信する。位置情報記憶部１２には自身の現在位置（設置位置）が記憶されている。測位応答部１３は、測位要求が受信されると、前記設置位置の記述された測位応答を携帯無線端末２へ返信する。
【００３２】
図４は、本実施形態の動作を示したフローチャートである。携帯無線端末２では、ステップＳ１でユーザUによる測位指示が検知されるとステップＳ２へ進み、携帯無線端末２に固有の端末IDsの記述された測位要求が、前記測位要求部２１からブロードキャストで送信される。ステップＳ３では、応答時間を計測するタイマが計時を開始する。
【００３３】
各UWBタグ１では、ステップＳ２１で前記測位要求が要求受信部１１により受信されるとステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２では、前記位置情報記憶部１２に記憶されている自身の設置位置および前記携帯無線端末２の端末IDsの記述された測位応答が前記測位応答部１３により返信される。
【００３４】
携帯無線端末２では、ステップＳ４で自端末宛の測位応答が前記応答受信部２２により受信されるとステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、前記測位要求の送信時刻から測位応答の受信時刻までの経過時間が、応答時間ΔTとして前記応答時間計測部２３により計測される。ステップＳ６では、前記測位応答に記述されているUWBタグ１の設置位置Pが抽出される。ステップＳ７では、少なくとも３つのUWBタグ１（１ａ，１ｂ，１ｃ）から測位応答を受信できたか否かが判定される。受信できていなければステップＳ４へ戻って上記の各処理が繰り返される。
【００３５】
少なくとも３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、その設置位置P1，P2，P3および応答時間ΔT1，T2，T3の取得が完了するとステップＳ８へ進み、これらの情報に基づいて携帯無線端末２の現在位置P0が算出される。ステップＳ９では、前記現在位置P0が表示出力あるいは音声出力されてユーザUに告知される。
【００３６】
図５は、前記ステップＳ８における現在位置P0の算出方法を示した図である。始めに、同図(a)に示したように、３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの応答時間ΔT1，T2，T3が次式(1)−(3)に適用されて各UWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃと携帯無線端末２との距離D1，D2，D3の差分が算出される。なお、符号αは換算計数である。
D1−D2＝α・（ΔT1−ΔT2）／２ … (1)
D2−D3＝α・（ΔT2−ΔT3）／２ … (2)
D3−D1＝α・（ΔT3−ΔT1）／２ … (3)
【００３７】
次いで、同図(b)に示したように、各UWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃからの距離の差が前記各差分と等しくなる３つの線分が求められ、その交点が算出されて携帯無線端末２の現在位置P0とされる。
[第２実施形態]
【００３８】
図６は、本発明の第２実施形態に係る測位システムのネットワーク構成を示したブロック図であり、経路L上またはその周囲に分散位置されて自律動作する多数のUWBタグ１と、複数のUWBタグ１と通信して測位に必要な情報を取得する携帯無線端末２と、これらの情報を携帯無線端末２から受信して当該携帯無線端末２の現在位置を計算し、計算結果を返信する測位サーバ３とを主要な構成としている。
【００３９】
図７は、前記携帯無線端末２の主要部の構成を示したブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表しているので、その説明は省略する。
【００４０】
計算要求部２５ａは、少なくとも３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、前記応答時間計測部２３で計測された応答時間ΔT1，T2，T3、および前記位置情報抽出部２４で抽出された各UWBタグ１の設置位置P1，P2，P3の記述された計算要求を測位サーバ３へ送信する。応答受信部２５ｂは、前記測位サーバ３から返信される計算応答を受信して携帯無線端末２の現在位置P0を抽出する。なお、各UWBタグ１の構成は第１実施形態と同一または同等なので、その説明は省略する。
【００４１】
図８は、前記測位サーバ３の主要部の構成を示したブロック図であり、ここでは、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。
【００４２】
要求受信部３１は、携帯無線端末２から送信される計算要求を受信する。計算部３２は、受信した計算要求から各UWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの応答時間ΔT1，ΔT2，ΔT3および設置位置P1，P2，P3を抽出し、前記図５に関して説明した手法と同一または同等の手法で携帯無線端末２の現在位置P0を算出する。計算応答部３３は、この計算結果P0の記述された計算応答を携帯無線端末２へ返信する。
【００４３】
図９は、本実施形態の動作を示したフローチャートであり、前記と同一の符号を付したステップでは前記と同一または同等の処理が実行される。
【００４４】
携帯無線端末２では、ステップＳ７において、少なくとも３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3および応答時間ΔT1，ΔT2，ΔT3の取得が完了したと判定されるとステップＳ８ａへ進み、これらの情報の記述された計算要求メッセージが生成されて計算要求部２５ａから測位サーバ３へ送信される。
【００４５】
測位サーバ３では、ステップＳ３１で前記計算要求が要求受信部３１で受信されるとステップＳ３２へ進む。ステップＳ３２では、前記計算部３３により計算要求から３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3および応答時間ΔT1，ΔT2，ΔT3が抽出され、ステップＳ３３では、これらの情報に基づいて携帯無線端末２の現在位置P0が計算される。ステップＳ３４では、この計算結果の記述された計算応答が計算応答部３３から携帯無線端末２へ返信される。
【００４６】
携帯無線端末２では、ステップＳ８ｂで応答受信部２５ｂにより前記計算応答が受信されるとステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、計算応答に記述されている現在位置P0が抽出されて表示出力あるいは音声出力される。
[第３実施形態]
【００４７】
図１０は、本発明の第３実施形態に係る携帯無線端末２の構成を示したブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００４８】
上記の第１実施形態では、測位要求を送信した携帯無線端末２に対して、各UWBタグ１からそれぞれの設置位置Pの記述された測位応答が返信され、携帯無線端末２では、各測位応答から各UWBタグ１の設置位置Pを抽出していた。しかしながら、このような構成ではUWBタグ１が故障して交換する際など、新規に設置するUWBタグ１ごとに、その設置位置を個別に登録しなければならないので位置登録の手続が煩雑化する。そこで、本実施形態では各UWBタグ１に設置位置を登録することなく識別情報(固有のID)のみを登録しておき、携帯無線端末２が各UWBタグ１のIDに基づいて、その設置位置Pを判別するようにしている。
【００４９】
図１０において、ID抽出部２７は、受信した測位応答からUWBタグ１のIDを抽出する。変換テーブル取得部２９は、経路L上に設置された所定の無線タグと通信することで予め変換テーブルを取得し、これを一時記憶する。この変換テーブルでは、各UWBタグ１のIDと設置位置Pとの関係が一元管理されている。
【００５０】
位置判別部２８は、前記ID抽出部２７により抽出された各UWBタグ１のIDをキーとして前記変換テーブルを検索し、当該IDと対応付けられた設置位置Pを判別する。なお、前記変換テーブルは、携帯無線端末２のユーザが測位に先立って当該携帯無線端末２を所定のRFIDタグに近接させるなどして予め取得しておくことが望ましい。
【００５１】
本実施形態によれば、各UWBタグ１の設置位置Pを変換テーブルで一元管理できるので、UWBタグ１を移動あるいは交換した場合でも、その位置登録が容易になる。
[第４実施形態]
【００５２】
図１１，１２は、本発明の第４実施形態に係る携帯無線端末２および測位サーバ３の構成を示したブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。本実施形態は、上記の第２、３実施形態を組み合わせた構成となっている。
【００５３】
図１１の携帯無線端末２において、ID抽出部２７は、受信した測位応答からUWBタグ１のIDを抽出する。計算要求部２５ａは、少なくとも３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、前記応答時間計測部２３で計測された応答時間ΔT1，ΔT2，ΔT3および前記ID抽出部２７で抽出されたID1，ID2，ID3の記述された計算要求を測位サーバ３へ送信する。
【００５４】
図１２の測位サーバ３において、計算部３２は各UWBタグ１のIDとその設置位置Pとの関係を一元管理する変換テーブル３２ａを含み、受信した計算要求から少なくとも３つのUWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの応答時間ΔT1，ΔT2，ΔT3およびID1，ID2，ID3を抽出し、さらにID1，ID2，ID3をキーとして前記変換テーブル３２ａを検索することで各UWBタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3を取得する。前記計算部３２はさらに、前記図５に関して説明した手法と同一または同等の手法で携帯無線端末２の現在位置P0を算出する。前記変換テーブル３２ａは、UWBタグ１が移動あるいは交換された際などに、サーバ管理者により適宜に書き換えられる。
【００５５】
本実施形態でも、各UWBタグ１の設置位置Pを変換テーブル３２ａで一元管理できるので、UWBタグ１を移動あるいは交換した場合でも、その位置登録が容易になる。
[第５実施形態]
【００５６】
上記の各実施形態では、無線タグ１としてUWBタグを採用し、少なくとも３つのUWBタグ１の設置位置および応答時間を計測して携帯無線端末２の現在位置P0を算出するものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、無線タグ１としてRFIDタグを採用し、携帯無線端末２からの測位要求に対して各RFIDタグから返信される測位応答の受信電波強度(Received SignalStrength Indicator)を距離換算して各RFIDタグ１と携帯無線端末２との距離を求め、三角測量により携帯無線端末２の現在位置Pを求めるようにしても良い。
【００５７】
図１３、１４は、本発明の第５実施形態に係る携帯無線端末２およびRFIDタグ１の主要部の構成を示したブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。本実施形態では、無線タグ１としてRFIDタグ１が分散配置され、携帯無線端末２は、少なくとも３つのRFIDタグ１と通信して自身の現在位置Pを測位する。
【００５８】
図１３の携帯無線端末２において、RSSI計測部２３１は、測位要求を受信した各RFIDタグ１から返信される測位応答の受信電波強度(RSSI)を計測する。距離取得部２３２は、RSSI値Qと距離ΔDとの対応関係を定めたRSSIテーブル２３２ａを備え、RSSI値QをRSSIテーブル２３２ａに適用してRFIDタグ１と携帯無線端末２との距離ΔDを取得する。測位部２５１は、携帯無線端末２と各RFIDタグ１との距離ΔDおよび各RFIDタグ１の設置位置Pに基づいて自端末２の現在位置P0を算出する。
【００５９】
図１４のRFIDタグ１において、要求受信部４１は測位要求を受信する。位置情報記憶部４２には自身の設置位置が記憶されている。測位応答部４３は、測位要求が受信されると、前記設置位置の記述された測位応答を携帯無線端末２へ返信する。
【００６０】
図１５は、本実施形態の動作を示したフローチャートである。携帯無線端末２では、ステップＳ５１でユーザUによる測位指示が検知されるとステップＳ５２へ進み、携帯無線端末２に固有の端末IDsの記述された測位要求が、前記測位要求部２１からブロードキャストで送信される。
【００６１】
各RFIDタグ１では、ステップＳ６１で前記測位要求が要求受信部４１により受信されるとステップＳ６２へ進む。ステップＳ６２では、前記位置情報記憶部４２に記憶されている自身の設置位置および前記携帯無線端末２の端末IDsの記述された測位応答が前記測位応答部４３により返信される。
【００６２】
携帯無線端末２では、ステップＳ５３で自端末宛の測位応答が前記応答受信部２２により受信されるとステップＳ５４へ進む。ステップＳ５４では、前記RSSI計測部２３１によりRSSI値Qが計測される。ステップＳ５５では、前記RSSI値Qに基づいてRSSIテーブル２３２ａが参照され、前記距離取得部２３２により携帯無線端末２からRFIDタグ１までの距離ΔDが取得される。ステップＳ５６では、前記測位応答に記述されているRFIDタグ１の設置位置Pが抽出される。
【００６３】
ステップＳ５７において、少なくとも３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3および距離ΔD1，ΔD2，ΔD3の取得が完了したと判定されるとステップＳ５８へ進み、これらの情報に基づいて携帯無線端末２の現在位置P0が算出される。ステップＳ５９では、前記現在位置P0が表示出力あるいは音声出力されてユーザUに告知される。
【００６４】
図１６、１７は、前記ステップＳ５８における現在位置P0の算出方法を模式的に示した図である。
【００６５】
本実施形態では、図１６に一例を示したように、前記RSSIテーブル２３２ａにおいてRSSI値の範囲と距離の範囲ΔDとが対応付けられており、３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、その設置位置P1，P2，P3および距離ΔD1，ΔD2，ΔD3が求まると、図１７に示したように、各設置位置P1，P2，P3を中心に、それぞれ半径ΔD1，ΔD2，ΔD3の円を仮想的に描き、３つの円の重なる部分の重心位置が携帯無線端末２の現在位置P0として求められる。
[第６実施形態]
【００６６】
図１８，１９は、本発明の第６実施形態に係る携帯無線端末２および測位サーバ３の主要部の構成を示したブロック図であり、それぞれ図７，８と同一の符号は同一または同等部分を表している。本実施形態でも、無線タグ１としてRFIDタグが分散配置され、携帯無線端末２は、少なくとも３つのRFIDタグ１と通信して自身の現在位置Pを測位する。
【００６７】
図１８の携帯無線端末２において、計算要求部２５ａは、少なくとも３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、前記RSSI計測部２３１で計測された３つのRSSI値Q1，Q2，Q3および前記位置情報抽出部２４で抽出された各RFIDタグ１の設置位置P1，P2，P3が記述された計算要求を測位サーバ３へ送信する。
【００６８】
図１９の測位サーバ３において、距離取得部３４は、受信した計算要求から各RFIDタグのRSSI値Q1，Q2，Q3および設置位置P1，P2，P3を抽出し、各RSSI値Q1，Q2，Q3をRSSIテーブル３４ａに適用して携帯無線端末２から各RFIDタグまでの距離ΔD1，ΔD2，ΔD3を取得する。計算部３２は、距離ΔD1，ΔD2，ΔD3および設置位置P1，P2，P3に基づき、前記図１７に関して説明した手法と同一または同等の手法で携帯無線端末２の現在位置P0を算出する。計算応答部３３は、この計算結果P0の記述された計算応答を携帯無線端末２へ返信する。
【００６９】
図２０は、本実施形態の動作を示したフローチャートであり、前記と同一の符号を付したステップでは前記と同一または同等の処理が実行される。
【００７０】
携帯無線端末２では、ステップＳ５７において、少なくとも３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃに関して、その設置位置P1，P2，P3およびRSSI値Q1，Q2，Q3の取得が完了したと判定されるとステップＳ８ａへ進み、これらの情報の記述された計算要求が生成されて計算要求部２５ａから測位サーバ３へ送信される。
【００７１】
測位サーバ３では、ステップＳ７１で前記計算要求が要求受信部３１で受信されるとステップＳ７２へ進む。ステップＳ７２では、前記計算要求から３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3およびRSSI値Q1，Q2，Q3が抽出される。ステップＳ７３では、前記各RSS値Qに基づいてRSSIテーブル３４ａが参照され、前記距離取得部３４により携帯無線端末２からRFIDタグ１までの距離ΔD1，ΔD2，ΔD3が取得される。
【００７２】
ステップＳ７４では、前記計算部３２により、前記３つのRFIDタグ１ａ，１ｂ，１ｃの設置位置P1，P2，P3およびその距離ΔD1，ΔD2，ΔD3に基づいて携帯無線端末２の現在位置P0が計算される。ステップＳ７５では、この計算結果の記述された計算応答が計算応答部３３から携帯無線端末２へ返信される。
【００７３】
携帯無線端末２では、ステップＳ５８ｂで応答受信部２５ｂにより前記計算応答が受信されるとステップＳ５９へ進む。ステップＳ５９では、計算応答に記述されている現在位置P0が抽出されて表示出力あるいは音声出力される。
【符号の説明】
【００７４】
１…無線タグ，２…携帯無線端末，３…測位サーバ，１１…要求受信部，１２…位置情報記憶部，１３…測位応答部，２１…測位要求部，２２…応答受信部，２３…応答時間計測部，２４…位置情報抽出部，２５…測位部，２６…出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の無線タグが分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線タグと通信して現在位置を推定する測位システムにおいて、
前記移動端末が、
測位要求を送信する手段と、
前記測位要求に応答して各無線タグから返信される測位応答を受信する手段と、
受信した測位応答に基づいて各無線タグの設置位置を取得する手段と、
受信した測位応答に基づいて各無線タグまでの距離を取得する手段と、
前記設置位置および距離に基づいて移動端末の現在位置を推定する手段とを具備したことを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記各無線タグの設置位置を取得する手段は、受信した測位応答に記述されている設置位置を抽出することを特徴とする請求項１に記載の測位システム。
【請求項３】
前記各無線タグの設置位置を判別する手段は、
各無線タグのIDと設置位置との対応関係が記述された変換テーブルを受信する手段と、
各無線タグから受信した測位応答に記述されたIDを抽出する手段と、
前記抽出した各IDに基づいて前記変換テーブルから各無線タグの設置位置を取得する手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の測位システム。
【請求項４】
前記無線タグが、所定の近距離無線通信規格に対応したZigBee（登録商標）タグ、UWBタグおよびBluetooth（登録商標）タグのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の測位システム。
【請求項５】
前記各無線タグまでの距離を取得する手段は、前記測位要求を送信してから測位応答が受信されるまでの応答時間に基づいて距離を取得することを特徴とする請求項４に記載の測位システム。
【請求項６】
前記無線タグがRFIDタグであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の測位システム。
【請求項７】
前記各無線タグまでの距離を取得する手段は、受信電波強度と距離とを対応付ける受信電波強度テーブルを具備し、
受信した測位応答の受信電波強度に基づいて前記受信電波強度テーブルから距離を取得することを特徴とする請求項６に記載の測位システム。
【請求項８】
移動端末の現在位置を推定する測位サーバを更に具備し、
前記移動端末の現在位置を推定する手段は、現在位置の推定に必要な情報を測位サーバへ送信して現在位置の推定結果を受信することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の測位システム。
【請求項９】
多数の無線タグが分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線タグと通信して現在位置を推定する測位システムにおいて、
前記各無線タグが、
自身の設置位置を記憶する手段と、
移動端末からの測位要求に応答して、前記設置位置の記述された測位応答を返信する手段とを具備したことを特徴とする測位システム。
【請求項１０】
多数の無線タグが分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線タグと通信して現在位置を推定する測位システムにおいて、
前記各無線タグが、
自身のIDを記憶する手段と、
移動端末からの測位要求に応答して、前記IDの記述された測位応答を返信する手段とを具備し、さらに、
各無線タグのIDとその設置位置との対応関係が記述された変換テーブルを移動端末へ送信する無線タグを具備したことを特徴とする測位システム。
【請求項１１】
多数の無線タグが分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線タグと通信して現在位置を推定する測位方法において、
移動端末が測位要求を送信する手順と、
各無線タグが、前記測位要求に応答して自身の設置位置の記述された測位応答を返信する手順と、
移動端末が、各無線タグから測位応答を受信して各無線タグの設置位置を取得する手順と、
移動端末が、各無線タグから受信した測位応答に基づいて各無線タグまでの距離を取得する手順と、
移動端末が、前記各無線タグまでの距離および各無線タグの設置位置に基づいて現在位置を推定する手順とを具備したことを特徴とする測位方法。
【請求項１】
多数の無線タグが分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線タグと通信して現在位置を推定する測位システムにおいて、
前記移動端末が、
測位要求を送信する手段と、
前記測位要求に応答して各無線タグから返信される測位応答を受信する手段と、
受信した測位応答に基づいて各無線タグの設置位置を取得する手段と、
受信した測位応答に基づいて各無線タグまでの距離を取得する手段と、
前記設置位置および距離に基づいて移動端末の現在位置を推定する手段とを具備したことを特徴とする測位システム。
【請求項２】
前記各無線タグの設置位置を取得する手段は、受信した測位応答に記述されている設置位置を抽出することを特徴とする請求項１に記載の測位システム。
【請求項３】
前記各無線タグの設置位置を判別する手段は、
各無線タグのIDと設置位置との対応関係が記述された変換テーブルを受信する手段と、
各無線タグから受信した測位応答に記述されたIDを抽出する手段と、
前記抽出した各IDに基づいて前記変換テーブルから各無線タグの設置位置を取得する手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の測位システム。
【請求項４】
前記無線タグが、所定の近距離無線通信規格に対応したZigBee（登録商標）タグ、UWBタグおよびBluetooth（登録商標）タグのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の測位システム。
【請求項５】
前記各無線タグまでの距離を取得する手段は、前記測位要求を送信してから測位応答が受信されるまでの応答時間に基づいて距離を取得することを特徴とする請求項４に記載の測位システム。
【請求項６】
前記無線タグがRFIDタグであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の測位システム。
【請求項７】
前記各無線タグまでの距離を取得する手段は、受信電波強度と距離とを対応付ける受信電波強度テーブルを具備し、
受信した測位応答の受信電波強度に基づいて前記受信電波強度テーブルから距離を取得することを特徴とする請求項６に記載の測位システム。
【請求項８】
移動端末の現在位置を推定する測位サーバを更に具備し、
前記移動端末の現在位置を推定する手段は、現在位置の推定に必要な情報を測位サーバへ送信して現在位置の推定結果を受信することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の測位システム。
【請求項９】
多数の無線タグが分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線タグと通信して現在位置を推定する測位システムにおいて、
前記各無線タグが、
自身の設置位置を記憶する手段と、
移動端末からの測位要求に応答して、前記設置位置の記述された測位応答を返信する手段とを具備したことを特徴とする測位システム。
【請求項１０】
多数の無線タグが分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線タグと通信して現在位置を推定する測位システムにおいて、
前記各無線タグが、
自身のIDを記憶する手段と、
移動端末からの測位要求に応答して、前記IDの記述された測位応答を返信する手段とを具備し、さらに、
各無線タグのIDとその設置位置との対応関係が記述された変換テーブルを移動端末へ送信する無線タグを具備したことを特徴とする測位システム。
【請求項１１】
多数の無線タグが分散配置され、測位対象の移動端末が複数の無線タグと通信して現在位置を推定する測位方法において、
移動端末が測位要求を送信する手順と、
各無線タグが、前記測位要求に応答して自身の設置位置の記述された測位応答を返信する手順と、
移動端末が、各無線タグから測位応答を受信して各無線タグの設置位置を取得する手順と、
移動端末が、各無線タグから受信した測位応答に基づいて各無線タグまでの距離を取得する手順と、
移動端末が、前記各無線タグまでの距離および各無線タグの設置位置に基づいて現在位置を推定する手順とを具備したことを特徴とする測位方法。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−１７５３７４（Ｐ２０１０−１７５３７４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８０１２（Ｐ２００９−１８０１２）
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]