無線情報通信システム
【課題】
ＧＰＳの電波を受信することができない屋内や、携帯電話の基地局が設置されていない携帯電話の通信圏外の場所でも、高精度に位置検出を可能にする。
【解決手段】
無線情報通信システム１００は、通信エリア９内に移動可能に配置された複数の無線センサ１が発信した信号を中継可能な複数の中継器２と、この中継器が中継した信号を監視する監視装置３とを有し、ＩＥＥＥ８０２.１５．４規格で通信するセンサーネットワークを備える。監視装置と無線または有線で分析装置４が接続されている。分析装置にはデータベースが付属している。無線センサが発信する信号は、その無線センサのＩＤ情報を含む。中継器は無線センサのＩＤとその無線センサから送信された信号の強度を識別可能である。分析装置は予めデータベースに記憶された無線センサのＩＤごとの情報から各無線センサの位置を検出する。
ＧＰＳの電波を受信することができない屋内や、携帯電話の基地局が設置されていない携帯電話の通信圏外の場所でも、高精度に位置検出を可能にする。
【解決手段】
無線情報通信システム１００は、通信エリア９内に移動可能に配置された複数の無線センサ１が発信した信号を中継可能な複数の中継器２と、この中継器が中継した信号を監視する監視装置３とを有し、ＩＥＥＥ８０２.１５．４規格で通信するセンサーネットワークを備える。監視装置と無線または有線で分析装置４が接続されている。分析装置にはデータベースが付属している。無線センサが発信する信号は、その無線センサのＩＤ情報を含む。中継器は無線センサのＩＤとその無線センサから送信された信号の強度を識別可能である。分析装置は予めデータベースに記憶された無線センサのＩＤごとの情報から各無線センサの位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線情報通信システムに係り、特に網目状に中継器が配置され、ＩＥＥＥ８０２.１５．４規格で通信するネットワークを有する無線情報通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置検出技術の例として、ＧＰＳを用いる方法や携帯電話を用いる方法が周知である。これらでは、位置情報を用いて、目的地までのルート検索を行うことが可能になっている。さらに最近では、近距離無線通信機能を持つセンサ（センサノード）を必要なところに複数配置してネットワークを形成し、センサ情報をノード間で伝搬させて情報通信するセンサネットワークも提案されている。この中には、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）が標準化したＩＥＥＥ８０２.１５．４規格を、下位レイヤー（物理層とＭＡＣ層）の仕様としたＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を用いるものもある。
【０００３】
センサーネットによる無線通信システムの例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の無線通信システムは、多数のセンサノードからのデータを収集するセンサーネットワークであり、広範囲からデータを収集できる。すなわち、無線通信システムは、２種類の無線通信方式が使用可能であり、無線基地局は第１の無線通信方式だけを、複数の第１ノードは第１、第２の両無線通信方式を、複数の第２ノードは第２の無線通信方式だけを使用可能である。第１の無線通信方式での接続区間数と第２の無線通信方式での接続区間数、取得された受信状態とに基づいて、接続先の上位ノードを選択している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８４７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ＧＰＳで現在位置から目的地までの最短ルートを検索する場合には、自分の現在位置を特定する必要があるが、屋内でＧＰＳを使用する場合には、現在位置を特定することが困難である。また、携帯電話で同様のことを試みる場合には、測定精度が１０ｍ程度で、高精度な位置検出が困難である。さらに現状では、利用する場所が、基地局が設置されている場所に限られる。
【０００６】
一方、上記特許文献１に記載のセンサーネットワークを利用した位置検出方法では、信号の受信強度または信号の受信タイミングを用いて位置を算出している。しかし、信号の受信強度は距離の二乗に反比例して低下することと、近距離であっても障害物があればそのために電波が減衰する恐れがあり、このような場合には位置検出精度が低下する。この不具合を解消するためには、センサーネットワークの中継器を、建物の天井等に設置する方法があるが、多くの中継器を天井に設置するには多額の費用を要し、設置場所が限られる。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、ＧＰＳの電波を受信することができない屋内や、携帯電話の基地局が設置されていない携帯電話の通信圏外の場所でも、高精度に位置を検出することにある。また、従来は検索が困難な条件でも、目的地までの最適ルートを検索できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、通信エリア内に移動可能に配置された複数の無線センサが発信した信号を中継可能な複数の中継器と、この中継器が中継した信号を監視する監視装置とを有し、ＩＥＥＥ８０２.１５．４規格で通信するセンサーネットワークを備えた無線情報通信システムにおいて、監視装置と無線または有線で接続された分析装置と、この分析装置に付属するデータベースとを有し、無線センサが発信する信号はその無線センサのＩＤ情報を含み、前記中継器は前記無線センサのＩＤとその無線センサから送信された信号の強度を識別可能であり、分析装置は予めデータベースに記憶された無線センサのＩＤごとの情報から各無線センサの位置を検出するものである。
【０００９】
そしてこの特徴において、通信エリア内に信号発信器を固定して設け、無線センサはこの信号発信器が発信した信号を受信して中継器に送信するものであってもよく、分析装置は、複数の無線センサから送信された情報に基づいて無線センサの配置の集中度を判断して混雑度を区分した無線センサ情報マップを作成するものであってもよい。
【００１０】
また上記特徴において、分析装置は、無線センサ情報マップに記載された一の無線センサの位置情報に基づいて、他の無線センサとの間に混雑部を回避した最短ルートを無線センサ情報マップに記載するものであってもよく、信号発信器を通信エリア内に複数個固定
配置し、この信号発信器はそれぞれ同一周期のパルスを発生し、無線センサはこのパルス
を受信して中継器に送信するものであってもよい。
【００１１】
さらに上記いずれかの特徴において、無線センサは振動センサを有し、分析装置は、この振動センサの出力が所定出力より大きいときに無線センサの移動情報を有効とするものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＧＰＳの電波を受信することができない屋内や、携帯電話の基地局が設置されていない携帯電話の通信圏外の場所であっても、位置検出および目的地までの最短ルート検索することができる。したがって、混雑する施設での混雑緩和や非常時の避難誘導、迷子の捜索に向かう場合に、移動時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る無線情報通信システムのいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。図１に、無線情報通信システム１００の概念図を示す。なお、以下の説明においては、混雑した屋内施設に本無線情報通信システムの利用者がいる場合を例にとり、説明する。利用者は、屋内施設を移動しているものとする。
【００１４】
対象とする屋内施設を通信エリア９内とするために、複数の中継器２が通信エリア９内に設置されている。中継器２は、ＩＥＥＥ８０２.１５．４準拠の無線システムＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の中継器２である。複数の中継器２で無線メッシュネットワークが構築されている。中継器２は、利用者が有する無線センサ１の電波を受信する受信器と無線センサ１の電波をＺｉｇＢｅｅに変換する変換回路とを備えている。
【００１５】
中継器２は、屋内施設が備える各種機器の上や周りに壁などの障害物が少ない高い場所に配置されている。屋内施設に、中継器２を設置できる高い場所がなく、中継器２を設置困難な場合は、中継器２をバルーンに取り付けて、高い場所に位置させるのがよい。
【００１６】
なお、屋内施設の天井には、信号発信器８を設置する。信号発信器８は、屋内施設内の全ての場所まで電波が届くような出力である。１個の信号発信器８では、屋内施設の隅々まで電波を届かせることが困難なときは、複数個の信号発信器８を、屋内施設を隈なくカバーするように配置する。信号発信器８を天井に設置することが困難な場合には、中継器２同様、信号発信器８をバルーンに取り付け、天井近くの高い場所に位置させる。
【００１７】
例えば展示会や博覧会等では、聴衆である中継器２の通信エリア内を移動する参加者に、電池駆動の無線センサ１を会場入口で配布する。無線センサ１は、信号発信器８から送信される電波の強度測定装置１ａと、周りに設置された複数の中継器２と通信できるだけの出力を有する無線送信器１ｂとを備えている。無線センサ１の通信方法として、ＺｉｇＢｅｅや、微弱無線、特定省電力無線を用いる。
【００１８】
このような無線センサ１を利用して、位置を検出するフローを、図２を用いて説明する。参加者が保持する無線センサ１は、信号発信器８から無線信号を受信して、その受信電波強度を測定する。そして、測定した受信電波の強度を、参加者の周りの通信圏内に設置された複数の中継器２に電波で送信する。
【００１９】
参加者が保持する無線センサ１からの信号は、中継器２により受信される。その際、中継器２は、受信した信号を発信した無線センサ１の識別番号と無線センサ１の電波発信時間、信号発信器８の電波強度の情報も、一緒に受信する。中継器２は、さらに無線センサ１から送信される電波の強度を測定し、ネットワークとして形成された中継器２のネットワークを管理する監視装置３に、自己の識別番号とともに無線センサ１の送信電波強度を送信する。
【００２０】
監視装置３は、中継器２から送信された各種情報を無線で受信する。この受信情報には、無線センサ１が中継器２に送信した情報、および中継器２の識別番号、中継器２が測定した無線センサ１の電波強度の情報が含まれる。監視装置３は、中継器２からの受信情報を、無線センサ１および中継器２の情報を分析する分析装置４に送信する。ここで、監視装置３と分析装置４の間の通信には、ＬＡＮ等の有線通信または無線通信を用いる。
【００２１】
分析装置４には、データベース５が付設されている。データベース５には、予め展示場や博覧会等に使用される施設（通信エリア）９の地図、および中継器２の設置位置、信号発信器８の設置位置、無線センサ１の電波強度に対する無線センサ１と中継器２間の距離の関係式、信号発信器８の電波強度に対する信号発信器８と無線センサ１間の距離の関係式、等が入力されている。電波強度と距離の関係式は、電波の強度が距離の二乗に反比例することを用いて理論的に求めることが可能であるが、施設９内には電波の障害物や電波の反射物等があるので、実際に電波強度を測定して求めた値をデータベース５内に記憶することが望ましい。無線センサ１の位置は、図３に詳細を示す分析装置４が有する無線センサ位置算出部４０１で算出される。
【００２２】
図４を用いて、中継器２が計測した無線センサ１の電波強度に基づいて、位置検出する方法を説明する。無線センサ１から送信された無線信号を、３個の中継器２が受信した場合を例にする。第１の中継器２０１が、無線センサ１からの信号を受信する。この信号には無線センサ１のＩＤ情報も含まれている。
【００２３】
第１の中継器２０１は、受信電波が無線センサ１からのものであることを認識するとともに、その電波強度を測定する。これらの値は監視装置３を経由して分析装置４に送られる。分析装置４は予めデータベース５に記憶された電波強度と無線センサ１の位置関係の理論式または経験式から、第１の中継器２０１と無線センサ１の距離を求める。同様の手順で、第２の中継器２０２および第３の中継器２０３でも、無線センサ１の電波強度を計測し、監視装置３を経由して分析装置５に送る。分析装置４は、第２、第３の中継器２０２、２０３と無線センサ１との距離を、データベース５を参照して求める。
【００２４】
各中継器２０１〜２０３とセンサ１との距離がスカラ量で求められているので、各中継器２０１〜２０３を中心として、求めた距離の大きさの円１０を描く。作成された３個の円の重なる部分に、無線センサ１の存在エリア１１が推定される。もちろん、この３個の円の作成は、分析装置４が計算で仮想的に求めるものであり、実際に作画するものではない。
【００２５】
無線センサ１の位置検出の他の方法を、図５を用いて説明する。この図５に示す位置検出の例では、信号発信器８を用いて無線センサ１の位置を検出する。信号発信器８からは、連続または断続的に、同じ強度の電波が発信されている。無線センサ１は、信号発信器８からの無線信号を受信し、その信号強度を計測する。そしてこの計測した信号強度を、中継器２および監視装置３を経由して、分析装置４に送る。分析装置４は、データベースを５を参照して、無線センサ１と信号発生器との距離１７を求める。
【００２６】
ここで、データベース５には、信号発信器８と無線センサ１との間の距離１７に対する信号強度の理論式または実験値が記憶されている。信号発信器８の取付け位置は、高さ方向も含めて３次元情報としてデータベースに記憶されている。無線センサ１が受信した信号発生器８の信号強度から、無線センサ１が位置する球面１２が得られる。信号発生器８は天井１５に備えられているので、その高さ１６は既知である。無線センサ１を所有する参加者は床面１４を歩行するものとすれば、信号発信器８からの電波の受信強度から求めた距離１７の関係から、無線センサ１の存在エリア１１が円で推定される。この無線センサの推定存在エリア１１と球面１２とから、無線センサ１の位置１３が求められる。
【００２７】
無線センサ１の位置を検出するために用いる距離の算出では、電波強度以外のものを用いても算出できる。その例を、図６に示す。図６では、電波強度の代わりにパルス波を用いて距離を測定している。パルス波を用いた距離測定装置６０は、２個のパルス発生器１８１、１８２、パルス波受信部２０、電波強度測定部２１、パルス数をカウントするカウンタ２２、パルス数で距離を算出する距離演算部２３で構成される。
【００２８】
第１のパルス発生器１８１とパルス受信部２０の間の距離は１０ｍであり、第２のパルス発生器１８２とパルス受信部２０との距離は、第１のパルス発生器１８１より１ｍだけ長くなっている。パルス受信部２０は、第１、第２のパルス発生器１８１、１８２が発生したパルスを、パルス発生と同時に受信開始する。そして、受信開始後１秒経ったら、受信を停止する。
【００２９】
パルス受信部２０は、パルス発生器１８１、１８２からのパルス以外に、壁などで反射したパルスも受信する。電波強度測定部２１では、電波強度が弱い反射パルスをフィルタリングして、有効な情報だけをカウンタ２２へ送信する。次に、パルス波により距離を測定する方法を以下に説明する。電波の速度は、秒速約３０万ｋｍだから、１ｍの距離を電波が進む時間ｔ１は、式（１）となる。
【００３０】
ｔ１＝１／（１×１０９） （ｓ/ｍ） …………（１）
第１のパルス発生器１８１とパルス受信部２０の距離２４を電波が進む時間ｔ２は、距離２４が１０ｍであるから、式（２）となる。
【００３１】
ｔ２＝１／（１×１０９）×１０＝１／（１×１０８） （ｓ）………（２）
第１のパルス発生器１８１のパルス発生開始と、パルス受信部２０のパルス受信開始は、同時であるから、パルス受信部２０に第１のパルス発生器１８１のパルスが到達するまでの時間ｔ３は、式（３）となる。
【００３２】
ｔ３＝１／（１×１０８） （ｓ）…………（３）
パルス受信部２０は１秒間だけ受信するので、パルス受信部２０がパルスを受信している時間ｔ４は、式（４）となる。
【００３３】
ｔ４＝１−（１／１×１０８）
＝（（１×１０８）−１）／（１×１０８） （ｓ）…………（４）
一方、パルス発生器２０の周波数を１ＧＨｚとすると、１秒当たりのパルス数Ｎｐは、式（５）となる
Ｎｐ＝１×１０９ （パルス/ｓ）…………（５）
パルス受信器２０が受信する、第１のパルス発生器１８１で発生したパルス数Ｎｒ１は、式（４）、（５）から次式（６）となる。
【００３４】
Ｎｒ１＝１×１０９×（（１×１０８）−１）／（１×１０８）
＝（１×１０９−１０）
＝９９９９９９９９０ （パルス）…………（６）
また、第２のパルス発生器１８１とパルス受信部２０の距離２５を電波が進む時間ｔ５は、距離２５が１１ｍであるから、式（７）となる。
【００３５】
ｔ５＝１／（１×１０９）×１１
＝１１／（１×１０９） （ｓ）…………（７）
第２のパルス発生器１８２のパルスがパルス受信部２０に到達するまでの時間ｔ６は、式（８）となる。
【００３６】
ｔ６＝１１／（１×１０９） （ｓ）…………（８）
パルス受信部２０は１秒間だけしか受信しないので、パルス受信部２０が第２のパルス発生器１８１からのパルスをパルスを受信している時間ｔ７は、式（９）となる。
【００３７】
ｔ７＝１−（１１／１×１０９）
＝（（１×１０９）−１１）／（１×１０９） （ｓ）…………（９）
パルス受信器２０が受信する第２のパルス発生器１８２で発生したパルスの数Ｎｒ２は、式（１０）となる
Ｎｒ２＝１×１０９×（（１×１０９）−１１）／（１×１０９）
＝１×１０９−１１ （パルス）
＝９９９９９９９８９ （パルス）…………（１０）
第１のパルス発生器１８１と第２のパルス発生器１８２の距離の差である１ｍによるパルスの差ΔＮは、式（６）、（１０）から、式（１１）で表される。
【００３８】
ΔＮ＝９９９９９９９９０−９９９９９９９８９
＝１ （パルス）…………（１１）
したがって、本方式のパルスによる距離計測では、１ｍの分解能を有している。さらにパルス発生器１８の周波数を増大させれば、分解能は向上する。
【００３９】
なお、中継器２と無線センサ１間の距離、および信号発信器８と無線センサ１間の距離の測定には、電波強度を用いる方法、パルス波を用いる方法、信号発信側が電波を発信した時間と電波受信側が電波を受信した時間の時間差による方法を用いることができる。さらに、電波を用いる代わりに光を用いて、光の発信受信の時間差による方法、電波の代わりに音を用いて、音の発信受信の時間差による方法なども、距離測定に使用できる。求めた無線センサの位置１３の情報は、データベース５に保存される。
【００４０】
次に通信エリア９内を移動する参加者について、移動情報を算出する方法を、図１のシステム構成図と図７の移動情報算出フロー図を用いて説明する。無線センサ１は、移動の有無を検出するのに用いる振動センサ１０１を有している。無線センサ１は、上記実施例に記載した位置検出方法に必要な情報に加えて、振動センサ１０１で測定した振動値を中継器２に送信する。上記実施例と同様に、無線センサ１からの情報は、分析装置４まで送信される。
【００４１】
無線センサ１の移動速度と方向を、図３に示した分析装置４が有する無線センサ移動速度・方向算出部４０２が算出する。図８を用いて、無線センサ１の移動速度と方向の算出方法を説明する。時刻Ｔ１に、無線センサ１が位置Ａに居たことが、上記実施例で示した位置検出方法により、求められているものとする。時刻Ｔ１から任意時間経過後の時刻Ｔ２に、無線センサ１が位置Ｂまで移動している。この位置Ｂも上記実施例の位置検出方法により求められる。
【００４２】
したがって、位置Ａから位置Ｂまでの移動距離２６と移動方向２７が判明し、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで移動時間Ｔ３（＝Ｔ２−Ｔ１）が既知であるから、無線センサ１の移動速度を算出できる。ここで、無線センサ１の移動情報は、データベース５に保存された、時刻Ｔ１、Ｔ２の無線センサ１の位置情報に基づいて算出する。算出した無線センサ１の移動情報は、データベース５に保存される。
【００４３】
無線センサ１の移動距離２６が短いと、測定誤差の範囲か実際に移動しているかの判別が困難になる。この場合、無線センサ１が有する振動センサ１０１を用いて、実際に無線センサ１が移動しているのか否かを判断する。すなわち、振動センサ１０１が検出した振動加速度や振幅が大きい場合は移動しているものと判断し、それらの値が小さければノイズとして振動センサ１は停止しているものと判断する。これにより、高精度に無線センサ１を有する参加者の移動情報が得られる。
【００４４】
次に、本無線通信システムを用いて、不明者等を捜索または救助する方法を、図９以下を用いて説明する。初めに、屋内や比較的狭い屋外における救助方法を説明する。本無線通信システムを利用した救助方法では、無線センサ情報マップ５０を用いる。無線センサ情報マップ５０は、図３に示した分析装置４が備える無線センサ情報マップ作成部４０４で作成される。無線センサ情報マップ５０は、無線センサ１の所持者が、どこにどれくらいの人数いるかを示す図であり、通信エリア９内の混雑情報を示すものである。
【００４５】
以下の例では、救助員３４や捜索者３５が、通信エリア９内にいる不明者を捜索する場合に、無線センサ情報マップ５０を使用している。不明者も救助員３４や捜索者３５も無線センサ１を有しているものとする。図９に、無線センサ情報マップ５０の一例を示す。初めに、上記実施例に示した位置検出方法で、多数の無線センサ１、１、…の位置を求める。求めた無線センサ１、１、…の位置は、データベース５が有する地図上に記載される。図８を用いて説明した移動情報の算出方法により、各無線センサ１の移動速度と移動方向を、矢印の大きさと方向で地図上に記載する。
【００４６】
通信エリア９内の単位面積当たりの無線センサ１の数と無線センサ１の移動速度に基づいて、地図上を色分けする。図９では、単位面積当たりの無線センサ１の数が多く、無線センサ１の移動速度が遅いほど濃い色付けとなっており、この濃い部分が混雑していることを示している。これにより、無線センサ情報マップ５０が作成される。作成された無線センサ情報マップ５０は、図３に示した分析装置４が有する情報送信部４０５から情報表示器６に送信される。
【００４７】
無線センサ情報マップ５０が作成されたので、捜索者３５や救助員３４は無線センサ情報マップ５０を用いて、最短のルートで、不明者や移動困難者の救助に向かう。その際、分析装置４が最短ルートを指示する。この最短ルートの作成方法について、図９に示した無線センサ情報マップ５０と図１０に示した最短ルート作成フローを用いて、説明する。
【００４８】
最短ルートを作成するときは、図３に示した分析装置４が有する最短ルート作成部４０３が、最短ルートを作成する。捜索者３４や救助員３６が所持する無線センサ１には、情報表示器６が付属している。情報表示器６は、携帯電話のメールに類する情報を受信可能であり、情報表示器６の液晶ディスプレイには、地図の画像を表示可能である。この救助員３４や捜索者３５が有する無線センサ１は、目的地を入力する目的地入力部１０２も有している。
【００４９】
無線センサ情報マップ５０は、救助員３４や捜索者３５の情報表示器６に送信される。救助員３４や捜索者３５は、情報表示器６から無線センサ情報マップ５０を確認できる。無線センサ情報マップ５０を確認したら、救助員３４や捜索者３５は目的地を、自己の無線センサ１に入力する。
【００５０】
目的地情報は、救助員３４や捜索者３５の無線センサ１の識別番号とともに、分析装置４へ送信される。分析装置４では、目的地を入力した救助員３４や捜索者３５の無線センサ１の位置と目的地から、図９に示す無線センサ１の混雑部（色の濃い部分）を避けた最短ルート３１を作成する。そして、この最短ルート３１を無線センサ情報マップ５０に記載する。最短ルートが表示された無線センサ情報マップ５０は、分析装置４が有する情報送信部４０５から、救助員３４や捜索者３５が所持する情報表示器６に送信される。
【００５１】
屋内施設または比較的狭い屋外施設内における不明者の捜索方法を、より具体的に、図１１に示した捜索フロー図を用いて説明する。迷子を捜索する場合である。屋内施設または比較的狭い屋外施設内は、通信エリア５０として、無線通信が可能になっている。分析装置４に付属するデータベース５には、この屋内施設または比較的狭い屋外施設を利用する利用者の情報が、無線センサ１の所持者情報として、予め入力されている。一方、迷子を捜索する保護者等の捜索者の無線センサ１には、目的者（迷子のＩＤ）を入力できる目的者入力部１０４が設けられている。
【００５２】
施設内で迷子を捜索する場合、捜索者は自己の無線センサ１の目的者入力部１０４を用いて、目的者の情報である迷子のＩＤ他を入力する。入力された目的者情報と無線センサ１の識別番号は、中継器２や監視装置３を経由して分析装置４へ送信される。分析装置４は、送信された目的情報から、データベース５を参照して目的者の無線センサ１を特定し、その後目的者の無線センサ１の位置を捜索し、無線センサ情報マップ５０に記載する。
【００５３】
それとともに、分析装置４は上記最短ルート作成方法を用いて、目的者の無線センサ１までの最短ルートを作成する。そして、最短ルートを無線センサ情報マップ５０に記載する。作成された無線センサ情報マップ５０は、捜索者３５の無線センサ１が有する情報表示器６に送信されて、目的者の位置を視覚的に確認できるようにする。
【００５４】
ところで迷子の場合、迷子になった子供は常時移動する恐れがある。このような場合で
も、上記した移動速度と移動方向の分析方法を用いて情報表示器６に表示すれば、捜索者３５は視覚的に移動方向を確認できる。また、移動情報は逐次捜索者３４に配信されるので、効率的に迷子を発見できる。
【００５５】
迷子の場合とは異なり、展示会等では立入禁止区域が通信エリア９内に複数箇所設けられることがある。このような状況で、無線センサ１を所持している者が立入禁止区域に入場したときは、警告の意味をも含めて、誤って立ち入った者に情報表示器６から移動方向や移動ルートを指示することができる。通信エリア９である施設外に移動した場合にも、同様に、情報表示器６に警告を表示できる。
【００５６】
屋内施設のように比較的狭い施設で、火災や地震等の非常事態が発生したときに、避難誘導する場合にも、本無線通信システムを利用できる。図１２に、非常時の非難誘導フロー図を示す。施設内で火災等が発生すると、施設管理者３６は避難命令を発令する。上述した最短ルート作成方法を用いて、各無線センサ１の所持者について、目的地を各無線センサ１の保持者から最も近い非常口として、最短ルートを分析装置４が作成する。その場合、分析装置４は混雑が集中するのを回避する避難ルートを作成する。
【００５７】
そして、老人や子供、非常口から遠い場所にいる無線センサ１の保持者を優先するために、無線センサ１の所持者の情報表示器６に、無線センサ情報マップ５０と最短避難ルートを優先的に送信する。無線センサ１の所持者は、情報表示器６に表示された最短避難ルート情報に従って避難することより、短時間で避難することができる。
【００５８】
上記実施例では、不明者や迷子者が展示会やデパート等の屋内または比較的狭い屋外にいる場合を想定している。不明者または遭難者が通信エリア９内ではあるが屋外等にいる場合については、図８ないし図１０に加え、図１３に示した異常時の救援フロー図を併用して、救援する様子を以下に説明する。不明者または遭難者が無線センサ１を所持しており、異常の発生に伴って、無線センサ１に付属した警報スイッチ１０３を投入する。
【００５９】
図４に示したような位置検出方法を用いて、不明者または遭難者等の異常発生者の位置を分析装置４が検出する。その際、異常発生者の無線センサ１からは、警報と無線センサ１の識別番号が、少なくとも１台の中継器２および監視装置３を経て分析装置４へ送信される。分析装置４では、警報を発した無線センサ１の位置を特定し、図９に示したような無線センサ情報マップ５０に記載する。
【００６０】
一方、救助員３４や捜索者３５も警報スイッチ１０３付きの無線センサ１を保持してい
るので、捜索を開始する位置で警報スイッチ１０３を投入する。この警報は、中継器２および監視装置３を介して、分析装置４に送信される。分析装置４は、救助員３４が警報を発した場所を特定した後、上記最短ルート作成方法を用いて異常発生者の無線センサ１までの最短ルートを作成し、無線センサ情報マップ５０に記載する。
【００６１】
救助員３４や捜索者３５の無線センサ１は、情報表示器６を備えているので、無線センサ情報マップ５０を救助員３４や捜索者３５の情報表示器６に送信する。救助員３４や捜索者３５は、捜索または救助活動に入ったら、警報スイッチ１０３を連続または断続的に投入して、自己の位置を刻々分析装置４で解析してもらい、自己の無線センサに表示させる。それとともに、分析装置４は最短ルートからの偏差を送信する。これにより救助員３４または捜索者３５は進路を修正しながら、異常発生者の無線センサ１位置まで、ほぼ最短ルートで到達できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る無線情報通信システムの概要を示す模式図。
【図２】位置検出方法を説明する図。
【図３】図１に示した無線情報通信システムが備える分析装置の一実施例のブロック図。
【図４】図１に示した無線情報通信システムが備える無線センサにより位置検出するのを説明する図。
【図５】図１に示した無線情報通信システムが備える信号発信器により位置検出するのを説明する図。
【図６】図１に示した無線情報通信システムがパルス波を用いて距離を測定するのを説明する図。
【図７】移動速度と方向の算出を説明する図。
【図８】図１に示した無線情報通信システムが備える無線センサにより移動速度と方向を算出するのを説明する図。
【図９】図１に示した無線情報通信システムが備える無線センサの配置の一例を示す図。
【図１０】図１に示した無線情報通信システムが最短ルートを作成するのを説明する図。
【図１１】図１に示した無線情報通信システムにより、捜索処置するのを説明する図。
【図１２】図１に示した無線情報通信システムにより、非難誘導するのを説明する図。
【図１３】図１に示した無線情報通信システムにより、異常時に救援処置するのを説明する図。
【符号の説明】
【００６３】
１…無線センサ、２…中継器、３…監視装置、４…分析装置、５…データベース、６…情報表示器、７…モニタ、８…信号発信器、９…通信エリア、１０…各中継器が推定する無線センサの範囲、１１…無線センサの推定範囲、１２…信号発生器が推定する無線センサの範囲、１３…無線センサの位置、１４…床、１５…天井、１６…信号発信器の高さ、１７…信号発振器と無線センサ間の距離、１８…パルス発生器、１９…パルス、２０…パルス受信部、２１…電波強度測定部、２２…カウンタ、２３…距離演算部、２４、２５…電波の進む時間、２６…移動距離、２７…移動方向、２８…壁、２９…大混雑域、３０…小混雑域、３１…最短ルート、３２…移動速度および方向、３３…目的地、３４…救助員、３５…捜索者、３６…施設管理者、１００…無線情報通信システム、１０１…振動センサ、１０２…目的地入力部、１０３…警報スイッチ、１０４…目的者入力部、１９１、１９２…パルス、２０１〜２０３…中継器、４０１…無線センサ位置検出部、４０２…無線センサ移動速度・方向算出部、４０３…最短ルート作成部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線情報通信システムに係り、特に網目状に中継器が配置され、ＩＥＥＥ８０２.１５．４規格で通信するネットワークを有する無線情報通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置検出技術の例として、ＧＰＳを用いる方法や携帯電話を用いる方法が周知である。これらでは、位置情報を用いて、目的地までのルート検索を行うことが可能になっている。さらに最近では、近距離無線通信機能を持つセンサ（センサノード）を必要なところに複数配置してネットワークを形成し、センサ情報をノード間で伝搬させて情報通信するセンサネットワークも提案されている。この中には、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）が標準化したＩＥＥＥ８０２.１５．４規格を、下位レイヤー（物理層とＭＡＣ層）の仕様としたＺｉｇＢｅｅ（登録商標）を用いるものもある。
【０００３】
センサーネットによる無線通信システムの例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の無線通信システムは、多数のセンサノードからのデータを収集するセンサーネットワークであり、広範囲からデータを収集できる。すなわち、無線通信システムは、２種類の無線通信方式が使用可能であり、無線基地局は第１の無線通信方式だけを、複数の第１ノードは第１、第２の両無線通信方式を、複数の第２ノードは第２の無線通信方式だけを使用可能である。第１の無線通信方式での接続区間数と第２の無線通信方式での接続区間数、取得された受信状態とに基づいて、接続先の上位ノードを選択している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８４７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ＧＰＳで現在位置から目的地までの最短ルートを検索する場合には、自分の現在位置を特定する必要があるが、屋内でＧＰＳを使用する場合には、現在位置を特定することが困難である。また、携帯電話で同様のことを試みる場合には、測定精度が１０ｍ程度で、高精度な位置検出が困難である。さらに現状では、利用する場所が、基地局が設置されている場所に限られる。
【０００６】
一方、上記特許文献１に記載のセンサーネットワークを利用した位置検出方法では、信号の受信強度または信号の受信タイミングを用いて位置を算出している。しかし、信号の受信強度は距離の二乗に反比例して低下することと、近距離であっても障害物があればそのために電波が減衰する恐れがあり、このような場合には位置検出精度が低下する。この不具合を解消するためには、センサーネットワークの中継器を、建物の天井等に設置する方法があるが、多くの中継器を天井に設置するには多額の費用を要し、設置場所が限られる。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、ＧＰＳの電波を受信することができない屋内や、携帯電話の基地局が設置されていない携帯電話の通信圏外の場所でも、高精度に位置を検出することにある。また、従来は検索が困難な条件でも、目的地までの最適ルートを検索できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、通信エリア内に移動可能に配置された複数の無線センサが発信した信号を中継可能な複数の中継器と、この中継器が中継した信号を監視する監視装置とを有し、ＩＥＥＥ８０２.１５．４規格で通信するセンサーネットワークを備えた無線情報通信システムにおいて、監視装置と無線または有線で接続された分析装置と、この分析装置に付属するデータベースとを有し、無線センサが発信する信号はその無線センサのＩＤ情報を含み、前記中継器は前記無線センサのＩＤとその無線センサから送信された信号の強度を識別可能であり、分析装置は予めデータベースに記憶された無線センサのＩＤごとの情報から各無線センサの位置を検出するものである。
【０００９】
そしてこの特徴において、通信エリア内に信号発信器を固定して設け、無線センサはこの信号発信器が発信した信号を受信して中継器に送信するものであってもよく、分析装置は、複数の無線センサから送信された情報に基づいて無線センサの配置の集中度を判断して混雑度を区分した無線センサ情報マップを作成するものであってもよい。
【００１０】
また上記特徴において、分析装置は、無線センサ情報マップに記載された一の無線センサの位置情報に基づいて、他の無線センサとの間に混雑部を回避した最短ルートを無線センサ情報マップに記載するものであってもよく、信号発信器を通信エリア内に複数個固定
配置し、この信号発信器はそれぞれ同一周期のパルスを発生し、無線センサはこのパルス
を受信して中継器に送信するものであってもよい。
【００１１】
さらに上記いずれかの特徴において、無線センサは振動センサを有し、分析装置は、この振動センサの出力が所定出力より大きいときに無線センサの移動情報を有効とするものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＧＰＳの電波を受信することができない屋内や、携帯電話の基地局が設置されていない携帯電話の通信圏外の場所であっても、位置検出および目的地までの最短ルート検索することができる。したがって、混雑する施設での混雑緩和や非常時の避難誘導、迷子の捜索に向かう場合に、移動時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る無線情報通信システムのいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。図１に、無線情報通信システム１００の概念図を示す。なお、以下の説明においては、混雑した屋内施設に本無線情報通信システムの利用者がいる場合を例にとり、説明する。利用者は、屋内施設を移動しているものとする。
【００１４】
対象とする屋内施設を通信エリア９内とするために、複数の中継器２が通信エリア９内に設置されている。中継器２は、ＩＥＥＥ８０２.１５．４準拠の無線システムＺｉｇＢｅｅ（登録商標）の中継器２である。複数の中継器２で無線メッシュネットワークが構築されている。中継器２は、利用者が有する無線センサ１の電波を受信する受信器と無線センサ１の電波をＺｉｇＢｅｅに変換する変換回路とを備えている。
【００１５】
中継器２は、屋内施設が備える各種機器の上や周りに壁などの障害物が少ない高い場所に配置されている。屋内施設に、中継器２を設置できる高い場所がなく、中継器２を設置困難な場合は、中継器２をバルーンに取り付けて、高い場所に位置させるのがよい。
【００１６】
なお、屋内施設の天井には、信号発信器８を設置する。信号発信器８は、屋内施設内の全ての場所まで電波が届くような出力である。１個の信号発信器８では、屋内施設の隅々まで電波を届かせることが困難なときは、複数個の信号発信器８を、屋内施設を隈なくカバーするように配置する。信号発信器８を天井に設置することが困難な場合には、中継器２同様、信号発信器８をバルーンに取り付け、天井近くの高い場所に位置させる。
【００１７】
例えば展示会や博覧会等では、聴衆である中継器２の通信エリア内を移動する参加者に、電池駆動の無線センサ１を会場入口で配布する。無線センサ１は、信号発信器８から送信される電波の強度測定装置１ａと、周りに設置された複数の中継器２と通信できるだけの出力を有する無線送信器１ｂとを備えている。無線センサ１の通信方法として、ＺｉｇＢｅｅや、微弱無線、特定省電力無線を用いる。
【００１８】
このような無線センサ１を利用して、位置を検出するフローを、図２を用いて説明する。参加者が保持する無線センサ１は、信号発信器８から無線信号を受信して、その受信電波強度を測定する。そして、測定した受信電波の強度を、参加者の周りの通信圏内に設置された複数の中継器２に電波で送信する。
【００１９】
参加者が保持する無線センサ１からの信号は、中継器２により受信される。その際、中継器２は、受信した信号を発信した無線センサ１の識別番号と無線センサ１の電波発信時間、信号発信器８の電波強度の情報も、一緒に受信する。中継器２は、さらに無線センサ１から送信される電波の強度を測定し、ネットワークとして形成された中継器２のネットワークを管理する監視装置３に、自己の識別番号とともに無線センサ１の送信電波強度を送信する。
【００２０】
監視装置３は、中継器２から送信された各種情報を無線で受信する。この受信情報には、無線センサ１が中継器２に送信した情報、および中継器２の識別番号、中継器２が測定した無線センサ１の電波強度の情報が含まれる。監視装置３は、中継器２からの受信情報を、無線センサ１および中継器２の情報を分析する分析装置４に送信する。ここで、監視装置３と分析装置４の間の通信には、ＬＡＮ等の有線通信または無線通信を用いる。
【００２１】
分析装置４には、データベース５が付設されている。データベース５には、予め展示場や博覧会等に使用される施設（通信エリア）９の地図、および中継器２の設置位置、信号発信器８の設置位置、無線センサ１の電波強度に対する無線センサ１と中継器２間の距離の関係式、信号発信器８の電波強度に対する信号発信器８と無線センサ１間の距離の関係式、等が入力されている。電波強度と距離の関係式は、電波の強度が距離の二乗に反比例することを用いて理論的に求めることが可能であるが、施設９内には電波の障害物や電波の反射物等があるので、実際に電波強度を測定して求めた値をデータベース５内に記憶することが望ましい。無線センサ１の位置は、図３に詳細を示す分析装置４が有する無線センサ位置算出部４０１で算出される。
【００２２】
図４を用いて、中継器２が計測した無線センサ１の電波強度に基づいて、位置検出する方法を説明する。無線センサ１から送信された無線信号を、３個の中継器２が受信した場合を例にする。第１の中継器２０１が、無線センサ１からの信号を受信する。この信号には無線センサ１のＩＤ情報も含まれている。
【００２３】
第１の中継器２０１は、受信電波が無線センサ１からのものであることを認識するとともに、その電波強度を測定する。これらの値は監視装置３を経由して分析装置４に送られる。分析装置４は予めデータベース５に記憶された電波強度と無線センサ１の位置関係の理論式または経験式から、第１の中継器２０１と無線センサ１の距離を求める。同様の手順で、第２の中継器２０２および第３の中継器２０３でも、無線センサ１の電波強度を計測し、監視装置３を経由して分析装置５に送る。分析装置４は、第２、第３の中継器２０２、２０３と無線センサ１との距離を、データベース５を参照して求める。
【００２４】
各中継器２０１〜２０３とセンサ１との距離がスカラ量で求められているので、各中継器２０１〜２０３を中心として、求めた距離の大きさの円１０を描く。作成された３個の円の重なる部分に、無線センサ１の存在エリア１１が推定される。もちろん、この３個の円の作成は、分析装置４が計算で仮想的に求めるものであり、実際に作画するものではない。
【００２５】
無線センサ１の位置検出の他の方法を、図５を用いて説明する。この図５に示す位置検出の例では、信号発信器８を用いて無線センサ１の位置を検出する。信号発信器８からは、連続または断続的に、同じ強度の電波が発信されている。無線センサ１は、信号発信器８からの無線信号を受信し、その信号強度を計測する。そしてこの計測した信号強度を、中継器２および監視装置３を経由して、分析装置４に送る。分析装置４は、データベースを５を参照して、無線センサ１と信号発生器との距離１７を求める。
【００２６】
ここで、データベース５には、信号発信器８と無線センサ１との間の距離１７に対する信号強度の理論式または実験値が記憶されている。信号発信器８の取付け位置は、高さ方向も含めて３次元情報としてデータベースに記憶されている。無線センサ１が受信した信号発生器８の信号強度から、無線センサ１が位置する球面１２が得られる。信号発生器８は天井１５に備えられているので、その高さ１６は既知である。無線センサ１を所有する参加者は床面１４を歩行するものとすれば、信号発信器８からの電波の受信強度から求めた距離１７の関係から、無線センサ１の存在エリア１１が円で推定される。この無線センサの推定存在エリア１１と球面１２とから、無線センサ１の位置１３が求められる。
【００２７】
無線センサ１の位置を検出するために用いる距離の算出では、電波強度以外のものを用いても算出できる。その例を、図６に示す。図６では、電波強度の代わりにパルス波を用いて距離を測定している。パルス波を用いた距離測定装置６０は、２個のパルス発生器１８１、１８２、パルス波受信部２０、電波強度測定部２１、パルス数をカウントするカウンタ２２、パルス数で距離を算出する距離演算部２３で構成される。
【００２８】
第１のパルス発生器１８１とパルス受信部２０の間の距離は１０ｍであり、第２のパルス発生器１８２とパルス受信部２０との距離は、第１のパルス発生器１８１より１ｍだけ長くなっている。パルス受信部２０は、第１、第２のパルス発生器１８１、１８２が発生したパルスを、パルス発生と同時に受信開始する。そして、受信開始後１秒経ったら、受信を停止する。
【００２９】
パルス受信部２０は、パルス発生器１８１、１８２からのパルス以外に、壁などで反射したパルスも受信する。電波強度測定部２１では、電波強度が弱い反射パルスをフィルタリングして、有効な情報だけをカウンタ２２へ送信する。次に、パルス波により距離を測定する方法を以下に説明する。電波の速度は、秒速約３０万ｋｍだから、１ｍの距離を電波が進む時間ｔ１は、式（１）となる。
【００３０】
ｔ１＝１／（１×１０９） （ｓ/ｍ） …………（１）
第１のパルス発生器１８１とパルス受信部２０の距離２４を電波が進む時間ｔ２は、距離２４が１０ｍであるから、式（２）となる。
【００３１】
ｔ２＝１／（１×１０９）×１０＝１／（１×１０８） （ｓ）………（２）
第１のパルス発生器１８１のパルス発生開始と、パルス受信部２０のパルス受信開始は、同時であるから、パルス受信部２０に第１のパルス発生器１８１のパルスが到達するまでの時間ｔ３は、式（３）となる。
【００３２】
ｔ３＝１／（１×１０８） （ｓ）…………（３）
パルス受信部２０は１秒間だけ受信するので、パルス受信部２０がパルスを受信している時間ｔ４は、式（４）となる。
【００３３】
ｔ４＝１−（１／１×１０８）
＝（（１×１０８）−１）／（１×１０８） （ｓ）…………（４）
一方、パルス発生器２０の周波数を１ＧＨｚとすると、１秒当たりのパルス数Ｎｐは、式（５）となる
Ｎｐ＝１×１０９ （パルス/ｓ）…………（５）
パルス受信器２０が受信する、第１のパルス発生器１８１で発生したパルス数Ｎｒ１は、式（４）、（５）から次式（６）となる。
【００３４】
Ｎｒ１＝１×１０９×（（１×１０８）−１）／（１×１０８）
＝（１×１０９−１０）
＝９９９９９９９９０ （パルス）…………（６）
また、第２のパルス発生器１８１とパルス受信部２０の距離２５を電波が進む時間ｔ５は、距離２５が１１ｍであるから、式（７）となる。
【００３５】
ｔ５＝１／（１×１０９）×１１
＝１１／（１×１０９） （ｓ）…………（７）
第２のパルス発生器１８２のパルスがパルス受信部２０に到達するまでの時間ｔ６は、式（８）となる。
【００３６】
ｔ６＝１１／（１×１０９） （ｓ）…………（８）
パルス受信部２０は１秒間だけしか受信しないので、パルス受信部２０が第２のパルス発生器１８１からのパルスをパルスを受信している時間ｔ７は、式（９）となる。
【００３７】
ｔ７＝１−（１１／１×１０９）
＝（（１×１０９）−１１）／（１×１０９） （ｓ）…………（９）
パルス受信器２０が受信する第２のパルス発生器１８２で発生したパルスの数Ｎｒ２は、式（１０）となる
Ｎｒ２＝１×１０９×（（１×１０９）−１１）／（１×１０９）
＝１×１０９−１１ （パルス）
＝９９９９９９９８９ （パルス）…………（１０）
第１のパルス発生器１８１と第２のパルス発生器１８２の距離の差である１ｍによるパルスの差ΔＮは、式（６）、（１０）から、式（１１）で表される。
【００３８】
ΔＮ＝９９９９９９９９０−９９９９９９９８９
＝１ （パルス）…………（１１）
したがって、本方式のパルスによる距離計測では、１ｍの分解能を有している。さらにパルス発生器１８の周波数を増大させれば、分解能は向上する。
【００３９】
なお、中継器２と無線センサ１間の距離、および信号発信器８と無線センサ１間の距離の測定には、電波強度を用いる方法、パルス波を用いる方法、信号発信側が電波を発信した時間と電波受信側が電波を受信した時間の時間差による方法を用いることができる。さらに、電波を用いる代わりに光を用いて、光の発信受信の時間差による方法、電波の代わりに音を用いて、音の発信受信の時間差による方法なども、距離測定に使用できる。求めた無線センサの位置１３の情報は、データベース５に保存される。
【００４０】
次に通信エリア９内を移動する参加者について、移動情報を算出する方法を、図１のシステム構成図と図７の移動情報算出フロー図を用いて説明する。無線センサ１は、移動の有無を検出するのに用いる振動センサ１０１を有している。無線センサ１は、上記実施例に記載した位置検出方法に必要な情報に加えて、振動センサ１０１で測定した振動値を中継器２に送信する。上記実施例と同様に、無線センサ１からの情報は、分析装置４まで送信される。
【００４１】
無線センサ１の移動速度と方向を、図３に示した分析装置４が有する無線センサ移動速度・方向算出部４０２が算出する。図８を用いて、無線センサ１の移動速度と方向の算出方法を説明する。時刻Ｔ１に、無線センサ１が位置Ａに居たことが、上記実施例で示した位置検出方法により、求められているものとする。時刻Ｔ１から任意時間経過後の時刻Ｔ２に、無線センサ１が位置Ｂまで移動している。この位置Ｂも上記実施例の位置検出方法により求められる。
【００４２】
したがって、位置Ａから位置Ｂまでの移動距離２６と移動方向２７が判明し、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで移動時間Ｔ３（＝Ｔ２−Ｔ１）が既知であるから、無線センサ１の移動速度を算出できる。ここで、無線センサ１の移動情報は、データベース５に保存された、時刻Ｔ１、Ｔ２の無線センサ１の位置情報に基づいて算出する。算出した無線センサ１の移動情報は、データベース５に保存される。
【００４３】
無線センサ１の移動距離２６が短いと、測定誤差の範囲か実際に移動しているかの判別が困難になる。この場合、無線センサ１が有する振動センサ１０１を用いて、実際に無線センサ１が移動しているのか否かを判断する。すなわち、振動センサ１０１が検出した振動加速度や振幅が大きい場合は移動しているものと判断し、それらの値が小さければノイズとして振動センサ１は停止しているものと判断する。これにより、高精度に無線センサ１を有する参加者の移動情報が得られる。
【００４４】
次に、本無線通信システムを用いて、不明者等を捜索または救助する方法を、図９以下を用いて説明する。初めに、屋内や比較的狭い屋外における救助方法を説明する。本無線通信システムを利用した救助方法では、無線センサ情報マップ５０を用いる。無線センサ情報マップ５０は、図３に示した分析装置４が備える無線センサ情報マップ作成部４０４で作成される。無線センサ情報マップ５０は、無線センサ１の所持者が、どこにどれくらいの人数いるかを示す図であり、通信エリア９内の混雑情報を示すものである。
【００４５】
以下の例では、救助員３４や捜索者３５が、通信エリア９内にいる不明者を捜索する場合に、無線センサ情報マップ５０を使用している。不明者も救助員３４や捜索者３５も無線センサ１を有しているものとする。図９に、無線センサ情報マップ５０の一例を示す。初めに、上記実施例に示した位置検出方法で、多数の無線センサ１、１、…の位置を求める。求めた無線センサ１、１、…の位置は、データベース５が有する地図上に記載される。図８を用いて説明した移動情報の算出方法により、各無線センサ１の移動速度と移動方向を、矢印の大きさと方向で地図上に記載する。
【００４６】
通信エリア９内の単位面積当たりの無線センサ１の数と無線センサ１の移動速度に基づいて、地図上を色分けする。図９では、単位面積当たりの無線センサ１の数が多く、無線センサ１の移動速度が遅いほど濃い色付けとなっており、この濃い部分が混雑していることを示している。これにより、無線センサ情報マップ５０が作成される。作成された無線センサ情報マップ５０は、図３に示した分析装置４が有する情報送信部４０５から情報表示器６に送信される。
【００４７】
無線センサ情報マップ５０が作成されたので、捜索者３５や救助員３４は無線センサ情報マップ５０を用いて、最短のルートで、不明者や移動困難者の救助に向かう。その際、分析装置４が最短ルートを指示する。この最短ルートの作成方法について、図９に示した無線センサ情報マップ５０と図１０に示した最短ルート作成フローを用いて、説明する。
【００４８】
最短ルートを作成するときは、図３に示した分析装置４が有する最短ルート作成部４０３が、最短ルートを作成する。捜索者３４や救助員３６が所持する無線センサ１には、情報表示器６が付属している。情報表示器６は、携帯電話のメールに類する情報を受信可能であり、情報表示器６の液晶ディスプレイには、地図の画像を表示可能である。この救助員３４や捜索者３５が有する無線センサ１は、目的地を入力する目的地入力部１０２も有している。
【００４９】
無線センサ情報マップ５０は、救助員３４や捜索者３５の情報表示器６に送信される。救助員３４や捜索者３５は、情報表示器６から無線センサ情報マップ５０を確認できる。無線センサ情報マップ５０を確認したら、救助員３４や捜索者３５は目的地を、自己の無線センサ１に入力する。
【００５０】
目的地情報は、救助員３４や捜索者３５の無線センサ１の識別番号とともに、分析装置４へ送信される。分析装置４では、目的地を入力した救助員３４や捜索者３５の無線センサ１の位置と目的地から、図９に示す無線センサ１の混雑部（色の濃い部分）を避けた最短ルート３１を作成する。そして、この最短ルート３１を無線センサ情報マップ５０に記載する。最短ルートが表示された無線センサ情報マップ５０は、分析装置４が有する情報送信部４０５から、救助員３４や捜索者３５が所持する情報表示器６に送信される。
【００５１】
屋内施設または比較的狭い屋外施設内における不明者の捜索方法を、より具体的に、図１１に示した捜索フロー図を用いて説明する。迷子を捜索する場合である。屋内施設または比較的狭い屋外施設内は、通信エリア５０として、無線通信が可能になっている。分析装置４に付属するデータベース５には、この屋内施設または比較的狭い屋外施設を利用する利用者の情報が、無線センサ１の所持者情報として、予め入力されている。一方、迷子を捜索する保護者等の捜索者の無線センサ１には、目的者（迷子のＩＤ）を入力できる目的者入力部１０４が設けられている。
【００５２】
施設内で迷子を捜索する場合、捜索者は自己の無線センサ１の目的者入力部１０４を用いて、目的者の情報である迷子のＩＤ他を入力する。入力された目的者情報と無線センサ１の識別番号は、中継器２や監視装置３を経由して分析装置４へ送信される。分析装置４は、送信された目的情報から、データベース５を参照して目的者の無線センサ１を特定し、その後目的者の無線センサ１の位置を捜索し、無線センサ情報マップ５０に記載する。
【００５３】
それとともに、分析装置４は上記最短ルート作成方法を用いて、目的者の無線センサ１までの最短ルートを作成する。そして、最短ルートを無線センサ情報マップ５０に記載する。作成された無線センサ情報マップ５０は、捜索者３５の無線センサ１が有する情報表示器６に送信されて、目的者の位置を視覚的に確認できるようにする。
【００５４】
ところで迷子の場合、迷子になった子供は常時移動する恐れがある。このような場合で
も、上記した移動速度と移動方向の分析方法を用いて情報表示器６に表示すれば、捜索者３５は視覚的に移動方向を確認できる。また、移動情報は逐次捜索者３４に配信されるので、効率的に迷子を発見できる。
【００５５】
迷子の場合とは異なり、展示会等では立入禁止区域が通信エリア９内に複数箇所設けられることがある。このような状況で、無線センサ１を所持している者が立入禁止区域に入場したときは、警告の意味をも含めて、誤って立ち入った者に情報表示器６から移動方向や移動ルートを指示することができる。通信エリア９である施設外に移動した場合にも、同様に、情報表示器６に警告を表示できる。
【００５６】
屋内施設のように比較的狭い施設で、火災や地震等の非常事態が発生したときに、避難誘導する場合にも、本無線通信システムを利用できる。図１２に、非常時の非難誘導フロー図を示す。施設内で火災等が発生すると、施設管理者３６は避難命令を発令する。上述した最短ルート作成方法を用いて、各無線センサ１の所持者について、目的地を各無線センサ１の保持者から最も近い非常口として、最短ルートを分析装置４が作成する。その場合、分析装置４は混雑が集中するのを回避する避難ルートを作成する。
【００５７】
そして、老人や子供、非常口から遠い場所にいる無線センサ１の保持者を優先するために、無線センサ１の所持者の情報表示器６に、無線センサ情報マップ５０と最短避難ルートを優先的に送信する。無線センサ１の所持者は、情報表示器６に表示された最短避難ルート情報に従って避難することより、短時間で避難することができる。
【００５８】
上記実施例では、不明者や迷子者が展示会やデパート等の屋内または比較的狭い屋外にいる場合を想定している。不明者または遭難者が通信エリア９内ではあるが屋外等にいる場合については、図８ないし図１０に加え、図１３に示した異常時の救援フロー図を併用して、救援する様子を以下に説明する。不明者または遭難者が無線センサ１を所持しており、異常の発生に伴って、無線センサ１に付属した警報スイッチ１０３を投入する。
【００５９】
図４に示したような位置検出方法を用いて、不明者または遭難者等の異常発生者の位置を分析装置４が検出する。その際、異常発生者の無線センサ１からは、警報と無線センサ１の識別番号が、少なくとも１台の中継器２および監視装置３を経て分析装置４へ送信される。分析装置４では、警報を発した無線センサ１の位置を特定し、図９に示したような無線センサ情報マップ５０に記載する。
【００６０】
一方、救助員３４や捜索者３５も警報スイッチ１０３付きの無線センサ１を保持してい
るので、捜索を開始する位置で警報スイッチ１０３を投入する。この警報は、中継器２および監視装置３を介して、分析装置４に送信される。分析装置４は、救助員３４が警報を発した場所を特定した後、上記最短ルート作成方法を用いて異常発生者の無線センサ１までの最短ルートを作成し、無線センサ情報マップ５０に記載する。
【００６１】
救助員３４や捜索者３５の無線センサ１は、情報表示器６を備えているので、無線センサ情報マップ５０を救助員３４や捜索者３５の情報表示器６に送信する。救助員３４や捜索者３５は、捜索または救助活動に入ったら、警報スイッチ１０３を連続または断続的に投入して、自己の位置を刻々分析装置４で解析してもらい、自己の無線センサに表示させる。それとともに、分析装置４は最短ルートからの偏差を送信する。これにより救助員３４または捜索者３５は進路を修正しながら、異常発生者の無線センサ１位置まで、ほぼ最短ルートで到達できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る無線情報通信システムの概要を示す模式図。
【図２】位置検出方法を説明する図。
【図３】図１に示した無線情報通信システムが備える分析装置の一実施例のブロック図。
【図４】図１に示した無線情報通信システムが備える無線センサにより位置検出するのを説明する図。
【図５】図１に示した無線情報通信システムが備える信号発信器により位置検出するのを説明する図。
【図６】図１に示した無線情報通信システムがパルス波を用いて距離を測定するのを説明する図。
【図７】移動速度と方向の算出を説明する図。
【図８】図１に示した無線情報通信システムが備える無線センサにより移動速度と方向を算出するのを説明する図。
【図９】図１に示した無線情報通信システムが備える無線センサの配置の一例を示す図。
【図１０】図１に示した無線情報通信システムが最短ルートを作成するのを説明する図。
【図１１】図１に示した無線情報通信システムにより、捜索処置するのを説明する図。
【図１２】図１に示した無線情報通信システムにより、非難誘導するのを説明する図。
【図１３】図１に示した無線情報通信システムにより、異常時に救援処置するのを説明する図。
【符号の説明】
【００６３】
１…無線センサ、２…中継器、３…監視装置、４…分析装置、５…データベース、６…情報表示器、７…モニタ、８…信号発信器、９…通信エリア、１０…各中継器が推定する無線センサの範囲、１１…無線センサの推定範囲、１２…信号発生器が推定する無線センサの範囲、１３…無線センサの位置、１４…床、１５…天井、１６…信号発信器の高さ、１７…信号発振器と無線センサ間の距離、１８…パルス発生器、１９…パルス、２０…パルス受信部、２１…電波強度測定部、２２…カウンタ、２３…距離演算部、２４、２５…電波の進む時間、２６…移動距離、２７…移動方向、２８…壁、２９…大混雑域、３０…小混雑域、３１…最短ルート、３２…移動速度および方向、３３…目的地、３４…救助員、３５…捜索者、３６…施設管理者、１００…無線情報通信システム、１０１…振動センサ、１０２…目的地入力部、１０３…警報スイッチ、１０４…目的者入力部、１９１、１９２…パルス、２０１〜２０３…中継器、４０１…無線センサ位置検出部、４０２…無線センサ移動速度・方向算出部、４０３…最短ルート作成部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信エリア内に移動可能に配置された複数の無線センサが発信した信号を中継可能な複数の中継器と、この中継器が中継した信号を監視する監視装置とを有し、ＩＥＥＥ８０２.１５．４規格で通信するセンサーネットワークを備えた無線情報通信システムにおいて、前記監視装置と無線または有線で接続された分析装置と、この分析装置に付属するデータベースとを有し、前記無線センサが発信する信号はその無線センサのＩＤ情報を含み、前記中継器は前記無線センサのＩＤとその無線センサから送信された信号の強度を識別可能であり、前記分析装置は予めデータベースに記憶された無線センサのＩＤごとの情報から各無線センサの位置を検出することを特徴とする無線情報通信システム。
【請求項２】
通信エリア内に信号発信器を固定して設け、前記無線センサはこの信号発信器が発信した信号を受信して中継器に送信することを特徴とする請求項１に記載の無線情報通信システム。
【請求項３】
前記分析装置は、複数の無線センサから送信された情報に基づいて無線センサの配置の集中度を判断して混雑度を区分した無線センサ情報マップを作成することを特徴とする請求項１に記載の無線情報通信システム。
【請求項４】
前記分析装置は、前記無線センサ情報マップに記載された一の無線センサの位置情報に基づいて、他の無線センサとの間に混雑部を回避した最短ルートを無線センサ情報マップに記載することを特徴とする請求項３に記載の無線情報通信システム。
【請求項５】
前記信号発信器を通信エリア内に複数個固定配置し、この信号発信器はそれぞれ同一周期のパルスを発生し、前記無線センサはこのパルスを受信して前記中継器に送信することを特徴とする請求項２に記載の無線情報通信システム。
【請求項６】
前記無線センサは振動センサを有し、前記分析装置は、この振動センサの出力が所定出力より大きいときに前記無線センサの移動情報を有効とすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の無線情報通信システム。
【請求項１】
通信エリア内に移動可能に配置された複数の無線センサが発信した信号を中継可能な複数の中継器と、この中継器が中継した信号を監視する監視装置とを有し、ＩＥＥＥ８０２.１５．４規格で通信するセンサーネットワークを備えた無線情報通信システムにおいて、前記監視装置と無線または有線で接続された分析装置と、この分析装置に付属するデータベースとを有し、前記無線センサが発信する信号はその無線センサのＩＤ情報を含み、前記中継器は前記無線センサのＩＤとその無線センサから送信された信号の強度を識別可能であり、前記分析装置は予めデータベースに記憶された無線センサのＩＤごとの情報から各無線センサの位置を検出することを特徴とする無線情報通信システム。
【請求項２】
通信エリア内に信号発信器を固定して設け、前記無線センサはこの信号発信器が発信した信号を受信して中継器に送信することを特徴とする請求項１に記載の無線情報通信システム。
【請求項３】
前記分析装置は、複数の無線センサから送信された情報に基づいて無線センサの配置の集中度を判断して混雑度を区分した無線センサ情報マップを作成することを特徴とする請求項１に記載の無線情報通信システム。
【請求項４】
前記分析装置は、前記無線センサ情報マップに記載された一の無線センサの位置情報に基づいて、他の無線センサとの間に混雑部を回避した最短ルートを無線センサ情報マップに記載することを特徴とする請求項３に記載の無線情報通信システム。
【請求項５】
前記信号発信器を通信エリア内に複数個固定配置し、この信号発信器はそれぞれ同一周期のパルスを発生し、前記無線センサはこのパルスを受信して前記中継器に送信することを特徴とする請求項２に記載の無線情報通信システム。
【請求項６】
前記無線センサは振動センサを有し、前記分析装置は、この振動センサの出力が所定出力より大きいときに前記無線センサの移動情報を有効とすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の無線情報通信システム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−４４３９４（Ｐ２００９−４４３９４Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０６４７４（Ｐ２００７−２０６４７４）
【出願日】平成１９年８月８日（２００７．８．８）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月８日（２００７．８．８）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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