(57)【要約】【課題】対象の位置を推定するための対象位置推定装置を提供すること。【解決手段】移動体に搭載される少なくとも受信機能を備えた複数のアンテナであって、移動体から見て異なる方向に対してそれぞれが無線信号の受信についての指向性を持つ複数のアンテナと、位置の推定を行いたい対象に搭載された無線信号発信装置から発信される無線信号を前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信した際の受信強度情報を取得する受信強度情報取得部と、前記受信強度情報取得部で取得した複数の受信強度情報に基づいて、前記移動体からの対象の存在する方向、対象までの距離、複数の受信強度情報についてのタイミングを異ならせた２回以上の取得に基づく対象が移動する場合の移動方向、対象が移動する場合の移動速度のうち少なくとも１つを推定する対象位置推定部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載される少なくとも受信機能を備えた複数のアンテナであって、移動体から見て異なる方向に対してそれぞれが無線信号の受信についての指向性を持つ複数のアンテナと、
位置の推定を行いたい対象に搭載された無線信号発信装置から発信される無線信号を前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信した際の受信強度情報を取得する受信強度情報取得部と、
前記受信強度情報取得部で取得した複数の受信強度情報に基づいて、前記移動体からの対象の存在する方向、対象までの距離、複数の受信強度情報についてのタイミングを異ならせた２回以上の取得に基づく対象が移動する場合の移動方向、対象が移動する場合の移動速度のうち少なくとも１つを推定する対象位置推定部と
を備えた対象位置推定装置。
【請求項２】
前記対象位置推定部の推定結果に基づいて前記移動体に対して警報を通知する警報通知手段を備えた
請求項１記載の対象位置推定装置。
【請求項３】
前記移動体の自己位置を推定するための自己位置推定手段を備え、
前記対象位置推定部は、前記自己位置推定手段に基づく前記移動体の座標位置を表す自己位置情報と対象の推定位置とに基づいて、対象の座標位置を推定する機能を備えた
請求項１又は請求項２に記載の対象位置推定装置。
【請求項４】
他の移動体と相互に通信するための通信手段を前記移動体に備えさせ、
前記対象位置推定部における前記対象の座標位置の推定結果と移動方向の推定結果を取得し、かつ、前記通信手段によって前記他の移動体の座標位置の情報を取得し、前記他の移動体の座標位置が前記対象の移動方向に位置する場合に、当該他の移動体に備えられた警報通知手段を機能させるための警告情報を送信する警告情報送信部と
を備えた
請求項３記載の対象位置推定装置。
【請求項５】
前記自己位置推定手段は、自己位置推定を行いたい環境に所定の間隔で配置して予め配置位置の座標情報を登録した複数の無線信号発信装置のそれぞれからの無線信号をアンテナによって受信し、受信した際の受信強度情報に基づいて自己の座標位置を推定する
請求項１から請求項４の何れかに記載の対象位置推定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れかに記載の対象位置推定装置の構成を備えるヘルメット。
【請求項７】
移動体に搭載される少なくとも受信機能を備えた複数のアンテナであって、移動体から見て異なる方向に対してそれぞれが無線信号の受信についての指向性を持つ複数のアンテナと、
前記移動体の滞在場所に予め設置され、かつそれぞれの設置位置の座標情報を予め登録した複数の無線信号発信装置から発信される無線信号を前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信した際の受信強度情報を取得する受信強度情報取得部と、
前記受信強度情報取得部で取得した複数の受信強度情報に基づいて、前記移動体からの各無線信号発信装置の位置する方向、各無線信号発信装置までの距離を推定する対象位置推定部と、
前記対象位置推定部において推定した各無線信号発信装置の位置する方向及び距離の推定結果、及び、予め登録された各無線信号発信装置の座標情報とに基づいて、前記移動体の自己位置を推定する自己位置推定部と
を備えた自己位置推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象の位置を推定することが可能な対象位置推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル坑内での工事や夜間の工事などの現場において、車両、重機等の危険な移動対象や、崖などの危険な対象箇所の位置について作業員が把握する必要が生じる。作業員が自ら目視で確認することが理想ではあるが、夜間の作業や暗所での作業などでは目視による確認が難しくなる他、作業員の背後など死角に対象が位置する場合に把握することが難しい状況が生じ得る。
【０００３】
重機に対して接近する作業員の検出に関する技術として、例えば、特許文献１が挙げられる。この特許文献１には、各重機の接近作業員と他の重機の操作作業員との誤検出を防止できる重機周りの安全管理方法及びシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１１５０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１において開示されている重機周りの安全管理方法及びシステムは、重機の操縦者に対して周辺の作業員の接近を通知する仕組みであり、重機の操作者は周辺の作業員の近接を認識することができるが、トリガーＩＤ方式の場合、作業員側のＩＤタグにおいて重機からのトリガーＩＤを受信しても自動で応答する構成であるため、作業員自身が重機の接近に気付かないおそれがあるという問題があった。そこで、作業員側において重機等の危険な対象の位置を推定する仕組みが求められていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、対象の位置を推定するための対象位置推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る対象位置推定装置は、人が装着する装備に搭載される少なくとも受信機能を備えた複数のアンテナであって、装備装着者から見て異なる方向に対してそれぞれが無線信号の受信についての指向性を持つ複数のアンテナと、位置の推定を行いたい対象に搭載された無線信号発信装置から発信される無線信号を前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信した際の受信強度情報を取得する受信強度情報取得部と、前記受信強度情報取得部で取得した複数の受信強度情報に基づいて、前記装備装着者からの対象の存在する方向、対象までの距離、複数の受信強度情報についてのタイミングを異ならせた２回以上の取得に基づく対象が移動する場合の移動方向、対象が移動する場合の移動速度のうち少なくとも１つを推定する対象位置推定部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る対象位置推定装置は、前記対象位置推定部の推定結果に基づいて前記装備装着者に対して警報を通知する警報通知手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る対象位置推定装置は、前記装備装着者の自己位置を推定するための自己位置推定手段を備え、前記対象位置推定部は、前記自己位置推定手段に基づく前記装備装着者の座標位置を表す自己位置情報と対象の推定位置とに基づいて、対象の座標位置を推定する機能を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る対象位置推定装置は、他の装備装着者と相互に通信するための通信手段を前記装備に備えさせ、前記対象位置推定部における前記対象の座標位置の推定結果と移動方向の推定結果を取得し、かつ、前記通信手段によって前記他の装備装着者の座標位置の情報を取得し、前記他の装備装着者の座標位置が前記対象の移動方向に位置する場合に、当該他の装備装着者の装備に備えられた警報通知手段を機能させるための警告情報を送信する警告情報送信部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る対象位置推定装置は、自己位置推定を行いたい環境に所定の間隔で配置して予め配置位置の座標情報を登録した複数の無線信号発信装置のそれぞれからの無線信号をアンテナによって受信し、受信した際の受信強度情報に基づいて自己の座標位置を推定することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るヘルメットは、上述の何れかの対象位置推定装置の構成を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る自己位置推定装置は、移動体に搭載される少なくとも受信機能を備えた複数のアンテナであって、移動体から見て異なる方向に対してそれぞれが無線信号の受信についての指向性を持つ複数のアンテナと、前記移動体の滞在場所に予め設置され、かつそれぞれの設置位置の座標情報を予め登録した複数の無線信号発信装置から発信される無線信号を前記複数のアンテナのそれぞれにおいて受信した際の受信強度情報を取得する受信強度情報取得部と、前記受信強度情報取得部で取得した複数の受信強度情報に基づいて、前記移動体からの各無線信号発信装置の位置する方向、各無線信号発信装置までの距離を推定する対象位置推定部と、前記対象位置推定部において推定した各無線信号発信装置の位置する方向及び距離の推定結果、及び、予め登録された各無線信号発信装置の座標情報とに基づいて、前記移動体の自己位置を推定する自己位置推定部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、人が装着する装備に対して、装備装着者から見て異なる方向に対してそれぞれが無線信号の受信についての指向性を持つ複数のアンテナを設け、位置の推定を行いたい対象に搭載された無線信号発信装置から発信される無線信号を複数のアンテナのそれぞれにおいて受信した際の受信強度情報を取得し、取得した複数の受信強度情報に基づいて、装備装着者からの対象の存在する方向、対象までの距離、複数の受信強度情報についてのタイミングを異ならせた２回以上の取得に基づく対象が移動する場合の移動方向、対象が移動する場合の移動速度のうち少なくとも１つを推定するようにしたので、人が装着する装備に搭載した簡単な構成に基づいて、重機等の危険な対象の位置を推定することができ、この推定結果を用いて装備装着者の安全を確保することが可能となる。
【００１５】
また、本発明によれば、対象に搭載された無線信号発信装置からの無線信号について異なる方向に指向性を有する複数のアンテナを用いて受信強度情報を得ることで対象と装備装着者との相対的位置関係と対象の移動方向及び移動速度を推定し、自己位置推定手段によって自己の推定座標位置を取得し、また、他の対象位置推定装置の座標位置情報を通信によって取得して、対象の座標位置と移動方向等の情報に基づいて他の対象位置推定装置に対して警報を通知する必要があるか否かを判定して、必要がある場合には当該他の対象位置推定装置に対して警報を通知するようにしたので、対象が移動体のような場合に、何れかの対象位置推定装置において対象の移動方向を推定した際に、まだ対象の存在を認識していない他の対象位置推定装置に対して早期に警報を通知することなどが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る対象位置推定装置１０の構成を表したブロック図である。
【図２】対象位置推定装置１０としてのヘルメットに対して４つのアンテナ１１１〜１１４を搭載し、４つのアンテナ１１１〜１１４に対して平面視で９０度ずつ異なる方向に受信の指向性を有するように設置した状態を表した説明図である。
【図３】対象位置推定装置１０における対象位置推定処理の流れを示したフローチャート図である。
【図４】本発明に係る対象位置推定装置２０の構成を表したブロック図である。
【図５】複数の対象位置推定装置２０１、・・・、２０ｍ、２０Ｐの間で通信環境を構築した状態を表した説明図である。
【図６】警報要否判定部２３において他の対象位置推定装置に対する警報要否を判定する状況を表した説明図である。
【図７】対象位置推定装置２０における対象位置推定処理の流れを示したフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照しながら、第１の実施の形態に係る対象位置推定装置の例について説明する。図１は、本発明に係る対象位置推定装置１０の構成を表したブロック図である。この図１に示すように、本発明に係る対象位置推定装置１０は、複数のアンテナ１１１〜１１ｎと、受信強度情報取得部１２と、対象位置推定部１３と、警報要否判定部１４と、警報通知手段１５と、装備装着者姿勢推定部１６と、記憶部１７とを少なくとも備えている。また、位置の推定を行いたい対象には、予め無線信号発信装置４０が設置されて、所定間隔毎又は連続的に無線信号が発信されているものとする。また、無線信号発信装置４０は、無線信号の発信要求を受信する機能を備えさせて、外部からの発信要求を受信した場合に無線信号を発信する構成としてもよい。なお、無線信号発信装置４０は、無線信号を発信する構成であればどのようなものであってもよく、例えば、ビーコン発信機や、無線による通信ネットワークへのアクセスポイントとしての無線ＬＡＮ用ルーター装置（いわゆるＷｉ−Ｆｉ（登録商標）用のアクセスポイントとしての無線信号発信装置）などが考えられる。
【００１８】
複数のアンテナ１１１〜１１ｎは、人が装着する装備に搭載され、少なくとも受信機能を備えており、装備装着者から見て異なる方向に対してそれぞれが無線信号の受信についての指向性を持つように設定されている。すなわち、それぞれが異なる方向に対して指向性を持つ複数のアンテナ１１１〜１１ｎによってセクタアンテナを構成する。ここで、指向性を有するアンテナとは、指向性を持たせるための手段を問わず所定の方向に指向性を有するアンテナのことをいうが、さらに、本発明に係る対象位置推定装置１０においては、無指向性アンテナに遮蔽板を設けることで指向性を持たせたものや、無指向性アンテナの配置位置や配置構造により受信強度に指向性が表れるようにしたものも含むものとする。人が装着する装備としては、例えば、ヘルメット、ベルト、衣服、ネックストラップなどが考えられる。人が装着する装備であればどのようなものであってもよいが、人の周囲の様々な方向に対して均等に指向性を割り振るため、電波を遮蔽する物体（例えば身体など）に対して複数のアンテナを均等に表出させることが可能な装備であることが好ましい。一例としては、ヘルメットの外周に等間隔でアンテナを配置することで、装着者の頭部を電波遮蔽体として用いる例が考えられる。また、他の一例としては、ベストなどの上着の胸側と背中側にそれぞれ少なくとも１つずつ以上のアンテナを設け、身体の真横方向に指向方向が設定されるように両腕の袖や腕章などにそれぞれアンテナを設けることで、身体が電波遮蔽体となって受信電波の位置推定の精度が向上するようにする構成が考えられる。また、隣接するアンテナ間の受信強度を切り分けるために、隣接するアンテナの間に遮蔽板（シールド板）を配置するようにしてもよい。
【００１９】
受信強度情報取得部１２は、位置の推定を行いたい対象に搭載された無線信号発信装置４０から発信される無線信号を複数のアンテナ１１１〜１１ｎのそれぞれにおいて受信した際の受信強度情報を取得する機能を有する。
【００２０】
対象位置推定部１３は、受信強度情報取得部１２で取得した複数の受信強度情報に基づいて、装備装着者からの対象の存在する方向、対象までの距離、複数の受信強度情報についてのタイミングを異ならせた２回以上の取得に基づく対象が移動する場合の移動方向、対象が移動する場合の移動速度のうち少なくとも１つを推定する機能を有する。
【００２１】
図２は、対象位置推定装置１０としてのヘルメットに対して４つのアンテナ１１１〜１１４を搭載し、４つのアンテナ１１１〜１１４に対して平面視で９０度ずつ異なる方向に受信の指向性を有するように設置した状態を表した説明図である。図２における破線は、４つのアンテナ１１１〜１１４の指向領域が切り分けられている位置をイメージするための仮想線である。例えば、図２に示すように、ヘルメット装着者の右後方に無線信号発信装置４０が位置するものとする。無線信号発信装置４０からの無線信号は、発信源から距離が離れるにつれて電波強度が減衰する特性を有していることから、受信強度情報を用いることにより、装備装着者から無線信号発信装置４０までの距離を推定することができる。無線信号発信装置４０からの無線信号を指向性のないアンテナ１つで受信した場合には受信強度情報から距離を推定することはできるが、対象の方向を推定することができない。そこで、異なる方向に指向性を有する複数のアンテナ１１１〜１１ｎ（図２の例では４つのアンテナ１１１〜１１４）を設けることで、対象の方向の推定も可能としている。図２の無線信号発信装置４０の位置に対象が存在しているとすると、アンテナ１１４の受信強度が最も大きくなり、アンテナ１１３、アンテナ１１１、アンテナ１１２の順に、受信強度が小さくなると予想される。また、各アンテナにおいて受信強度情報の小ささが、対象の距離が遠いことに起因するのか、対象が指向方向の範囲から外れていることに起因するのかについて、他のアンテナの受信強度情報との関係性から総合的に判断して評価する。対象位置推定部１３では、複数のアンテナ１１１〜１１ｎの受信強度情報に基づいて、最も可能性の高い装備装着者からの対象の存在する方向、対象までの距離を推定して出力する。
【００２２】
また、同じタイミングでの一回の受信強度情報のみの場合には、対象の存在する方向、対象までの距離の推定のみとなるが、異なるタイミングでの２回以上の受信強度情報の取得により、対象位置推定部１３では、受信強度情報の取得を複数回行った際の時間間隔とその間の対象の推定位置の移動量に基づいて、対象の移動方向、対象の移動速度についても推定することが可能となる。
【００２３】
ここで、複数のアンテナ１１１〜１１ｎのそれぞれは、指向性を持たせるための手段の一例として、八木・宇田アンテナを採用してもよい。その場合、指向方向を前方として一番後ろ側に反射器を設置し、その一段階前に輻射器を設置し、その一段階前に導波器を設置するようにする。具体的には、装備がヘルメットである場合には、ヘルメットの内側に反射器を設置し、ヘルメットの外側に輻射器を設置するなどして、ヘルメットの厚みを利用して反射器と輻射器の間に必要な距離を確保するようにしてもよい。
【００２４】
警報要否判定部１４は、対象位置推定部１３における推定結果に基づいて、装備装着者に対して警報を通知する必要が否かを判定する機能を有する。対象位置推定部１３における推定は、受信強度情報を取得した際には必ず対象位置の推定を行うことになるが、推定結果によっては警報を通知する必要がない場合も存在する。例えば、危険個所に固定的に設置された無線信号発信装置４０からの無線信号に基づく推定結果については、一定距離以上離れた状態であれば危険性は低いと判断してもよい場合もあるし、重機、トラック等の移動する対象については、推定した時点では非常に離れた状態であっても、移動方向に装備装着者が位置している場合には早期に警報を通知した方がよい場合もある。このように、対象の条件に応じて、対象の存在する方向、対象までの距離、対象の移動方向、対象の移動速度などの推定結果に基づいて警報の要否を判定する。判定手法の一例としては、無線信号発信装置４０からの無線信号に含まれるＩＤ情報から対象を特定し、予め設定して記憶させた対象毎の警報通知基準に基づいて警報要否を判定することが考えられる。
【００２５】
警報通知手段１５は、警報要否判定部１４において警報を通知する必要があると判定された場合に、装備装着者に対して警報を通知するための手段である。警報通知手段１５としては、例えば、ＬＥＤ装置１５１、スピーカー装置１５２、振動装置１５３などが考えられ、これらのうちの何れか１つの構成を採用するものであってもよいし、複数の構成を採用するものであってもよい。ＬＥＤ装置１５１は、対象位置推定装置１０としてのヘルメットに採用する場合には、ヘルメットの前方に設けたつば部の装着時の下面側に対して設置することで、ヘルメット装着者が警報を認識し易いようにすることが好ましい。スピーカー装置１５２は、対象位置の方向、距離、移動方向、移動速度などの推定結果を装備装着者に対して詳細に通知する際に有用である。振動装置１５３は、対象位置推定装置１０としてのヘルメットに採用する場合には、ヘルメット装着者の頭部に振動が伝わるように設置することが好ましい。また、複数の振動装置１５３をヘルメットに所定の等間隔で配置して、対象位置の推定結果の方向に一致する振動装置１５３を振動させることで、警報を通知するとともに対象位置の方向を通知する構成としてもよい。
【００２６】
装備装着者姿勢推定部１６は、装備装着者の姿勢を推定する機能を有する。装備装着者の姿勢を推定するために、磁気センサ、加速度センサ、ジャイロセンサなどの各種センサを採用するようにする。そして、各種センサによる検出結果を用いて装備装着者の姿勢を推定する。この装備装着者の姿勢の推定結果は、警報通知手段１５において対象位置を装備装着者に通知する際に利用することができる。例えば、対象に搭載された無線信号発信装置４０からの無線信号についての受信強度情報を取得して対象位置の推定を行っている間に、装備装着者が方向転換をする可能性がある。その場合、警報通知手段１５としてのスピーカー装置１５２によって対象位置を通知する構成を採用している場合には、装備装着者が方向転換をすると対象の位置する向きも変化することになる。このように、装備装着者姿勢推定部１６において装備装着者の姿勢を推定することで、装備装着者が方向転換をしたとしても対象の方角を見失わないようにすることが可能となる。
【００２７】
記憶部１７は、各部の処理に必要な各種データや、各部における処理の結果として得られたデータを記憶させる機能を有する。例えば、受信強度情報取得部１２において取得した受信強度情報や、対象位置推定部１３における対象位置推定結果は、履歴情報としてこの記憶部１７に記憶させるようにしてもよい。また、警報要否判定部１４において用いる対象毎のＩＤ情報や対象毎の警報通知基準は、この記憶部１７に記憶させておくようにしてもよい。
【００２８】
次に、対象位置推定装置１０における対象位置推定処理の流れについて説明を行う。図３は、対象位置推定装置１０における対象位置推定処理の流れを示したフローチャート図である。この図３に示す各ステップは、必ずしもこの図３の順序に従って処理される必要はなく、不都合の生じない範囲において適宜入れ替えて実行可能である。
【００２９】
図３に示すように、対象位置推定処理は、対象に搭載された無線信号発信装置４０からの無線信号についての複数のアンテナ１１１〜１１ｎのそれぞれの受信強度情報を取得することによって処理が開始される（Ｓ１０１）。このとき、対象位置推定装置１０は、同一の対象についての受信強度情報の直近の履歴情報が存在するか否かを判定する（Ｓ１０２）。受信強度情報の直近の履歴情報が存在する場合（Ｓ１０２−Ｙ）には、期間を空けた２回以上の取得によって得た受信強度情報に基づいて、対象の存在する方向、距離、対象の移動方向、移動速度を推定する（Ｓ１０３）。受信強度情報の直近の履歴情報が存在しない場合（Ｓ１０２−Ｎ）には、今回の処理時に取得した受信強度情報に基づいて、対象の存在する方向、距離を推定する（Ｓ１０４）。
【００３０】
次に、推定結果に基づいて、装備装着者に対して警報を通知する必要があるか否かを判定する（Ｓ１０５）。警報を通知する必要がない場合には（Ｓ１０５−Ｎ）、そのまま処理を終了する。警報を通知する必要がある場合には（Ｓ１０５−Ｙ）、警報通知手段により装備装着者に対して警報を通知して（Ｓ１０６）、処理を終了する。
【００３１】
以上のように、本例の対象位置推定装置１０によれば、人が装着する装備に対して、装備装着者から見て異なる方向に対してそれぞれが無線信号の受信についての指向性を持つ複数のアンテナを設け、位置の推定を行いたい対象に搭載された無線信号発信装置から発信される無線信号を複数のアンテナのそれぞれにおいて受信した際の受信強度情報を取得し、取得した複数の受信強度情報に基づいて、装備装着者からの対象の存在する方向、対象までの距離、複数の受信強度情報についてのタイミングを異ならせた２回以上の取得に基づく対象が移動する場合の移動方向、対象が移動する場合の移動速度のうち少なくとも１つを推定するようにしたので、人が装着する装備に搭載した簡単な構成に基づいて、重機等の危険な対象の位置を推定することができ、この推定結果を用いて装備装着者の安全を確保することが可能となる。
【００３２】
なお、上記の説明においては、本発明に係る対象位置推定装置１０の構成を人が装着する装備、例えばヘルメットなどに全て搭載する場合を例として説明を行ったが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、複数のアンテナ１１１〜１１ｎ、警報通知手段１５、装備装着者姿勢推定部１６における推定のための各種センサについては、人が装着する装備に対して搭載するようにし、受信強度情報取得部１２、対象位置推定部１３、警報要否判定部１４については、装備と通信可能な他の端末、例えば、親機に対して搭載することで、対象位置推定処理は親機で行って、推定の結果、警報を通知する必要が生じた場合に、装備装着者に対して通信によって警報を送信して警報通知手段１５を作動させるようにしてもよい。
【００３３】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態においては、本例の対象位置推定装置１０で位置推定を行う対象として、危険個所に固定的に設置された無線信号発信装置４０や、重機、トラック等の移動する対象に搭載された無線信号発信装置４０などを想定して説明を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、装備装着者の自己位置推定に用いるために予め所定位置に設置してあるビーコン発信機等の無線信号発信装置４０を対象位置推定装置１０で位置推定を行う対象として定めるようにしてもよい。
【００３４】
従来、自己位置推定手段としてビーコン発信機を利用する手法は、装備装着者が滞在する環境に予め所定間隔で複数のビーコン発信機を設置し、かつ設置位置の情報を予め登録しておくようにし、複数のビーコン発信機からの無線信号の受信強度情報に基づいて装備装着者の自己位置を示す座標情報を推定するというものである。従来の手法は、距離が離れるに従って受信強度情報が弱まることを利用した技術であるが、身体に装着するアンテナの場合、例えば、ネックストラップなどによって首からぶら下げて胸元に位置するようにした１つの受信アンテナのみで構成される受信装置があったとすると、身体の正面側では電波を強く受信できるが、背中側からの電波が弱くなってしまうというように、同じビーコン発信機からの信号を同じ位置で受信したとしても身体の向き等によって受信強度情報が変化するという問題があった。この場合、ビーコンからの距離が遠いのか身体が電波遮蔽体となって受信強度が減衰したのかを１つの受信強度情報のみから判断することは困難であった。
【００３５】
ここで、第１の実施の形態で説明した対象位置推定装置１０を自己位置推定手段に採用する。すると、ビーコン発信機からの無線信号を受信する際、複数のアンテナ１１１〜１１ｎによってそれぞれがビーコン発信機からの無線信号を受信するため、装備装着者の身体の向きが何れの方向であったとしても、複数のアンテナ１１１〜１１ｎの受信強度情報に基づいて、ビーコン発信機から装備装着者までの距離を推定することが可能となる。これは、１つのアンテナで行っていた場合に比較して、より精度良くビーコン発信機からの距離を推定することが可能となる。第１の実施の形態において説明したヘルメットに複数のアンテナ１１１〜１１ｎを配置する構成に限らず、様々な装備に複数のアンテナ１１１〜１１ｎを配置することが可能であり、例えば、前述のネックストラップの場合には、首からぶら下げたときに胸元に位置する１つのアンテナと、首の後ろに位置する１つのアンテナとの２つを少なくとも含むように複数のアンテナを配置して構成することが考えられる。身体の前後にそれぞれアンテナを配置して身体が電波遮蔽体となることを逆に利用して、同一のビーコン発信機からの無線信号について身体の前後のアンテナにおける受信強度情報を比較することで、精度良くビーコン発信機からの距離を推定することが可能となる。
【００３６】
このようなビーコン発信機からの距離を推定する処理を、複数のビーコン発信機との間で行う。各ビーコン発信機は予め設置位置の座標情報が登録されており、かつ各ビーコン発信機からの無線信号には識別ＩＤが付されているので、複数のビーコン発信機それぞれからの距離情報が推定されると、結果として装備装着者の座標位置を推定することが可能となる。複数のアンテナ１１１〜１１ｎのそれぞれで受信した受信強度情報に基づいて推定を行うようにしているため、従来の１つのアンテナによる自己位置推定の場合に比較して、精度を向上させることが可能となる。
【００３７】
すなわち、受信強度情報取得部で取得した複数の受信強度情報に基づいて、移動体からの各無線信号発信装置の位置する方向、各無線信号発信装置までの距離を推定する対象位置推定部と、対象位置推定部において推定した各無線信号発信装置の位置する方向及び距離の推定結果、及び、予め登録された各無線信号発信装置の座標情報とに基づいて、移動体の自己位置を推定する自己位置推定部とを備えるようにすることで、対象位置推定装置１０を自己位置推定装置として機能させることが可能となる。
【００３８】
［第３の実施の形態］
以下、図面を参照しながら、第３の実施の形態に係る対象位置推定装置の例について説明する。図４は、本発明に係る対象位置推定装置２０の構成を表したブロック図である。この図４に示すように、本発明に係る対象位置推定装置２０は、複数のアンテナ１１１〜１１ｎと、受信強度情報取得部１２と、対象位置推定部２１と、自己位置推定手段２２と、警報要否判定部２３と、警報通知手段１５と、通信処理部２４と、装備装着者姿勢推定部１６と、記憶部１７とを少なくとも備えている。なお、この第３の実施の形態において、第１の実施の形態において説明した構成と同一符号を付している構成については、第１の実施の形態の場合と同様に機能する構成であることから、説明を省略する。
【００３９】
対象位置推定部２１は、受信強度情報取得部１２で取得した複数の受信強度情報に基づいて、装備装着者からの対象の存在する方向、対象までの距離、複数の受信強度情報についてのタイミングを異ならせた２回以上の取得に基づく対象が移動する場合の移動方向、対象が移動する場合の移動速度のうち少なくとも１つを推定する機能に加えて、後述する自己位置推定手段２２に基づく装備装着者の座標位置を表す自己位置情報と対象の推定位置とに基づいて、対象の座標位置を推定する機能を有する。対象と装備装着者との相対的位置関係の推定については、第１の実施の形態における対象位置推定部１３と同様であり、対象位置推定部１３と同じ機能を備えている。さらに、対象位置推定部２１では、後述する自己位置推定手段２２によって得た装備装着者の座標位置を表す自己位置情報を用いることにより、対象の座標位置の推定を行う。装備装着者の座標位置が明らかになれば、装備装着者との相対的位置関係と装備装着者の座標位置とに基づいて、対象の座標位置の推定も可能となる。
【００４０】
自己位置推定手段２２は、装備装着者の自己位置を推定する機能を有する。自己位置推定手段２２は、装備装着者の座標位置を表す自己位置情報を取得することができればどのような手段であってもよい。自己位置推定手段２２の一例として、ビーコン利用推定部２２１と、ＤＲ利用推定部２２２とについて説明する。
【００４１】
ビーコン利用推定部２２１は、自己位置推定を行いたい環境に所定の間隔で配置して予め配置位置の座標情報を登録した複数の無線信号発信装置のそれぞれからの無線信号をアンテナによって受信し、受信した際の受信強度情報に基づいて自己の座標位置を推定する機能を有する。自己位置推定を行いたい環境に所定の間隔で配置した複数の無線信号発信装置５０１、・・・、５０ｋ、例えば、複数のビーコン発信機を用いる。位置推定に用いられる複数の無線信号発信装置５０１、・・・、５０ｋは、位置を特定したい建造物内に予め設置されており、それぞれの設置位置の情報を予め取得してあることが前提となる。複数の無線信号発信装置５０１、・・・、５０ｋのそれぞれからの無線信号をアンテナによって受信して、それぞれの受信強度情報を取得する。なお、アンテナは、複数のアンテナ１１１〜１１ｎとは異なるアンテナを別途設けてもよいし、複数のアンテナ１１１〜１１ｎを用いてもよい。複数のアンテナ１１１〜１１ｎを採用する場合については、第２の実施の形態において説明した自己位置推定装置を適用することが可能である。
【００４２】
無線信号は距離が遠くなるにつれて信号が減衰する傾向にあるため、受信強度が分かれば、信号発信源からの距離が推定できる。１つの無線信号発信装置からの無線信号受信情報のみの場合には発信源から同一半径の円上の位置であることのみが推定でき、２つの無線信号発信装置からの無線信号受信情報の場合には、２つの円の交差点である２点に推定でき、３つ以上の無線信号発信装置からの無線信号受信情報の場合に、位置を一箇所に推定することが可能となる。このようにして、ビーコン利用推定部２２１において、装備装着者の座標情報の推定結果を自己位置情報として得る。
【００４３】
ＤＲ利用推定部２２２は、ＤＲ（Dead Reckoning）と呼ばれる自律航法の技術を用いて自己位置を推定する機能を有する。ＤＲは、加速度、磁気（地磁気測位情報）、角速度などの各種センサの情報を用いてセンサ保持者の移動方向と移動距離を推定する技術である。ＤＲに必要なセンサ情報は、加速度などの移動距離を推定するためのセンサ情報と、磁気や角速度などの移動方向を推定するセンサ情報である。ＤＲによるセンサ情報の取得を開始するスタート地点の情報を登録してＤＲによる各種センサ情報の取得を開始すると、各種センサ情報に基づいて対象の移動方向及び移動距離から対象の現在位置の推定を行うことができる。スタート地点の座標情報とＤＲによる現在位置の推定結果とに基づいて、装備装着者の座標情報の推定結果を自己位置情報として得る。
【００４４】
また、自己位置推定手段２２として、地磁気測位情報を利用する構成であってもよい。自己位置推定を行いたい場所の地磁気のパターンを現地測定して予めデータベースを作成しておくことで、電子コンパス等で取得した地磁気測位情報に基づいて対象の現在位置を推定することが可能となる。地磁気測位情報を所定期間毎又は連続的に取得してデータベースと照合することで、装備装着者の移動の軌跡を推定することで装備装着者の座標情報を推定することができる。
【００４５】
また、自己位置推定手段２２として、自己位置推定を行いたい場所に様々に配置してその配置位置を予め３次元モデルデータと関連付けて登録させたＩＤマーカーをカメラ等の撮影手段で取得した写真データを画像処理することでＩＤマーカーの登録位置から自己位置を推定する構成であってもよい。
【００４６】
また、自己位置推定手段２２として、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号による位置情報を用いるようにしてもよい。ＧＰＳを利用できる環境においては、ＧＰＳ信号による位置情報を自己位置推定手段２２における自己位置推定に採用することも可能である。
【００４７】
警報要否判定部２３は、対象位置推定部２１における推定結果に基づいて、装備装着者に対して警報を通知する必要が否かを判定する機能を有し、さらに、後述する通信処理部２４において通信を行うことによって他の対象位置推定装置の座標位置を取得して、他の対象位置推定装置の座標位置が、対象との位置関係において警報を通知する必要があるか否かを判定する機能を有する。対象位置推定装置２０の対象位置推定部２１において取得した対象と装備装着者との相対的位置関係に基づいて警報の要否を判定する構成については、第１の実施の形態における警報要否判定部１４と同様であり、警報要否判定部１４と同じ機能を備えている。さらに、警報要否判定部２３は、他の対象位置推定装置に対して警報を通知する機能を備えている。自己位置推定手段２２によって装備装着者の座標位置情報と、対象位置推定部２１において推定した対象と装備装着者との相対的位置関係とを用いることにより、対象の座標位置を推定することができる。そして、後述する通信処理部２４において他の対象位置推定装置の座標位置を取得すれば、他の対象位置推定装置に対して警報を通知する必要があるか否かの判定を行うことが可能となる。警報要否の判定手法の一例としては、無線信号発信装置４０からの無線信号に含まれるＩＤ情報から対象を特定し、予め設定して記憶させた対象毎の警報通知基準に基づいて警報要否を判定することが考えられる。具体例としては、対象が移動体である場合に、対象の移動方向の延長線上に他の対象位置推定装置を備えた装備装着者が存在する場合、その装備装着者に対して警報を通知する必要があると判定することが考えられる。他の対象位置推定装置に対して警報を通知する必要があると判定した場合には、他の対象位置推定装置の警報通知手段１５を作動させるための信号を通信処理部２４を介して、他の対象位置推定装置に対して送信する。
【００４８】
通信処理部２４は、他の対象位置推定装置との間で通信処理を行う機能を有する。通信の手法はどのようなものであってもよいが、例えば、Ｗｉ−Ｆｉなどの近距離無線通信、メッシュネットワークを形成して行うメッシュ通信などが考えられる。トンネル工事の現場などのように、閉じられた環境において相互通信を実現可能な通信方式を採用することが好ましい。
【００４９】
図５は、複数の対象位置推定装置２０１、・・・、２０ｍ、２０Ｐの間で通信環境を構築した状態を表した説明図である。この図５に示すように、複数の対象位置推定装置２０１、・・・、２０ｍ、２０Ｐは、通信ネットワーク３０を介して相互に通信可能なように通信環境が構築される。通信手法は、例えば、対象位置推定装置２０１、・・・、２０ｍ、２０Ｐの間で構築されたメッシュネットワークを利用したメッシュ通信である。そして、これらのうち、例えば、対象位置推定装置２０Ｐを親機として設定し、この親機である対象位置推定装置２０Ｐは、インターネット環境にアクセス可能としてもよい。複数の対象位置推定装置２０１、・・・、２０ｍ、２０Ｐは、それぞれが対象の位置を推定する機能を備えるとともに、他の対象位置推定装置の座標位置を通信ネットワーク３０を介して取得する機能を備えており、何れかの対象位置推定装置において推定された対象の移動方向及び移動速度に基づいて、他の対象位置推定装置に対して警報を通知する必要があるか否かを判定する。
【００５０】
図６は、警報要否判定部２３において他の対象位置推定装置に対する警報要否を判定する状況を表した説明図である。図６において、対象位置推定装置２０１が、対象に搭載された無線信号発信装置４０からの無線信号を複数のアンテナで受信してその受信強度情報から対象の移動方向が判明したものとする。そのとき、対象位置推定装置２０１は、自己位置推定手段２２によって自身の座標位置を推定し、自身の座標位置と対象との相対的位置関係とに基づいて、対象の座標位置も推定する。このとき利用する自己位置推定手段は、例えば、己位置推定を行いたい環境に所定の間隔で配置した複数の無線信号発信装置５０１、・・・、５０ｋ、例えば、複数のビーコン発信機を用いて自己位置推定を行う。また、対象位置推定装置２０１は、他の対象位置推定装置２０２、２０３それぞれの自己位置推定手段２２で取得されたそれぞれの座標位置情報を取得する。図６の例では、対象位置推定装置２０２は対象の移動先には存在しないため警報は不要であると判定される可能性が高いが、対象位置推定装置２０３は対象の移動先に位置するため警報が必要であると判定される可能性が高いといえる。
【００５１】
次に、対象位置推定装置２０における対象位置推定処理の流れについて説明を行う。図７は、対象位置推定装置２０における対象位置推定処理の流れを示したフローチャート図である。この図７に示す各ステップは、必ずしもこの図７の順序に従って処理される必要はなく、不都合の生じない範囲において適宜入れ替えて実行可能である。
【００５２】
図７に示すように、対象位置推定処理は、対象に搭載された無線信号発信装置４０からの無線信号についての複数のアンテナ１１１〜１１ｎのそれぞれの受信強度情報を取得することによって処理が開始される（Ｓ２０１）。このとき、対象位置推定装置２０は、同一の対象についての受信強度情報の直近の履歴情報を取得しているものとし、期間を空けた２回以上の取得によって得た受信強度情報に基づいて、対象の存在する方向、距離、対象の移動方向、移動速度を推定する（Ｓ２０２）。また、対象位置推定装置２０は、自己位置推定手段２２により自己の推定座標位置を取得し、これに基づいて対象の推定座標位置を得る（Ｓ２０３）。推定結果に基づいて、対象位置推定装置２０を搭載した装備の装備装着者に対して警報を通知する必要があるか否かを判定する（Ｓ２０４）。警報を通知する必要がない場合には（Ｓ２０４−Ｎ）、Ｓ２０６のステップへ移行する。警報を通知する必要がある場合には（Ｓ２０４−Ｙ）、警報通知手段１５により装備装着者に対して警報を通知して（Ｓ２０５）、Ｓ２０６のステップへ移行する。
【００５３】
次に、通信処理部２４により、他の対象位置推定装置の推定座標位置を取得する（Ｓ２０６）。そして、対象の存在する方向、距離、対象の移動方向、移動速度及び対象の推定座標位置の情報と、取得した他の対象位置推定装置の推定座標位置とに基づいて、他の対象位置推定装置に対して警報を通知する必要があるか否かについて判定する（Ｓ２０７）。警報を通知する必要がない場合には（Ｓ２０７−Ｎ）、そのまま処理を終了する。警報を通知する必要がある場合には（Ｓ２０７−Ｙ）、当該他の対象位置推定装置の警報通知手段を作動させるための信号を当該他の対象位置推定装置に対して送信して（Ｓ２０８）、処理を終了する。
【００５４】
以上のように、本例の対象位置推定装置２０によれば、対象に搭載された無線信号発信装置からの無線信号について異なる方向に指向性を有する複数のアンテナを用いて受信強度情報を得ることで対象と装備装着者との相対的位置関係と対象の移動方向及び移動速度を推定し、自己位置推定手段によって自己の推定座標位置を取得し、また、他の対象位置推定装置の座標位置情報を通信によって取得して、対象の座標位置と移動方向等の情報に基づいて他の対象位置推定装置に対して警報を通知する必要があるか否かを判定して、必要がある場合には当該他の対象位置推定装置に対して警報を通知するようにしたので、対象が移動体のような場合に、何れかの対象位置推定装置において対象の移動方向を推定した際に、まだ対象の存在を認識していない他の対象位置推定装置に対して早期に警報を通知することなどが可能となる。
【００５５】
なお、この第３の実施の形態についての説明においては、本発明に係る対象位置推定装置２０の構成を人が装着する装備、例えばヘルメットなどに全て搭載する場合を例として説明を行ったが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、複数のアンテナ１１１〜１１ｎ、警報通知手段１５、装備装着者姿勢推定部１６における推定のための各種センサについては、人が装着する装備に対して搭載するようにし、他の構成要素については、装備と通信可能な他の端末、例えば、親機に対して搭載することで、対象位置推定処理は親機で行って、推定の結果、警報を通知する必要が生じた場合に、装備装着者に対して通信によって警報を送信して警報通知手段１５を作動させるようにしてもよい。
【００５６】
前記第１乃至第３の実施の形態においては、対象位置推定装置１０又は対象位置推定装置２０を搭載するものとして、人が装着する装備、例えば、ヘルメット等に搭載する場合を例として説明を行った。しかし、人に装着する場合に限られるものではなく、作業現場で使用される自走式ロボットや、無人飛行体いわゆるドローンなどに対して対象位置推定装置１０又は対象位置推定装置２０を搭載することも可能である。すなわち、作業員等の人の他、ロボットやドローン等の機械を含む様々な移動体に搭載することが想定される。なお、移動体と表現するが、固定点に対象位置推定装置１０又は対象位置推定装置２０を設置することを否定するものではなく、固定点に設置する場合も本発明の想定するところである。
【００５７】
前記第１乃至第３の実施の形態においては、装置の発明としての対象位置推定装置１０について説明を行ったが、本発明は各種ハードウェアに本発明に必要な処理を実現させるための対象位置推定プログラムであってもよい。すなわち、本発明に係る対象位置推定プログラムは、対象の位置を推定する処理をコンピュータに実現させるための対象位置推定プログラムであって、前記コンピュータに、位置の推定を行いたい対象に搭載された無線信号発信装置から発信される無線信号を、人が装着する装備に搭載される少なくとも受信機能を備えた複数のアンテナであって、装備装着者から見て異なる方向に対してそれぞれが無線信号の受信についての指向性を持つ複数のアンテナのそれぞれにおいて受信した際の受信強度情報を取得する受信強度情報取得機能と、前記受信強度情報取得機能で取得した複数の受信強度情報に基づいて、前記装備装着者からの対象の存在する方向、対象までの距離、複数の受信強度情報についてのタイミングを異ならせた２回以上の取得に基づく対象が移動する場合の移動方向、対象が移動する場合の移動速度のうち少なくとも１つを推定する対象位置推定機能とを実現させることを特徴とする。
【００５８】
前記第１乃至第３の実施の形態においては、装置の発明としての対象位置推定装置１０について説明を行ったが、本発明は対象位置推定方法であってもよい。本発明に係る対象位置推定方法は、対象の位置を推定するための対象位置推定方法であって、位置の推定を行いたい対象に搭載された無線信号発信装置から発信される無線信号を、人が装着する装備に搭載される少なくとも受信機能を備えた複数のアンテナであって、装備装着者から見て異なる方向に対してそれぞれが無線信号の受信についての指向性を持つ複数のアンテナのそれぞれにおいて受信した際の受信強度情報を取得する受信強度情報取得手順と、前記受信強度情報取得手順で取得した複数の受信強度情報に基づいて、前記装備装着者からの対象の存在する方向、対象までの距離、複数の受信強度情報についてのタイミングを異ならせた２回以上の取得に基づく対象が移動する場合の移動方向、対象が移動する場合の移動速度のうち少なくとも１つを推定する対象位置推定手順とを含むことを特徴とする。
【符号の説明】
【００５９】
１０            対象位置推定装置
１１１〜１１ｎ        アンテナ
１２            受信強度情報取得部
１３            対象位置推定部
１４            警報要否判定部
１５            警報通知手段
１５１          ＬＥＤ装置
１５２          スピーカー装置
１５３          振動装置
１６            装備装着者姿勢推定部
１７            記憶部
２０、２０１〜２０ｍ、２０Ｐ        対象位置推定装置
２１            対象位置推定部
２２            自己位置推定手段
２２１          ビーコン利用推定部
２２２          ＤＲ利用推定部
２３            警報要否判定部
２４            通信処理部
３０            通信ネットワーク
４０            無線信号発信装置
５０１〜５０ｋ        無線信号発信装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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