(57)【要約】      （修正有）【課題】歩行者が向かっている方向を高精度であり高信頼度で測定をするとともに、複数の発信手段からの方向と距離を高精度であり高信頼度で測定することによって、歩行者の歩行を誘導し支援するための信頼性の高い歩行者誘導支援システムを可能とするもの。【解決手段】少なくとも２基の指向性アンテナ２１ｃ、２１ｄあるいは２１ｅ、２１ｆを接続して周期的に切替えながら同期信号および報知情報を含む測定信号をバースト状に放射する複数の発信手段１ａ、１ｂと、少なくとも２基の指向性アンテナ２１ａ、２１ｂを接続して周期的に切替えながら前記測定信号を受信して歩行者の歩行を誘導し支援を行なうための受信手段２から構成されている。【選択図】図１
2010101711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号を用いる歩行者支援システムにおいて、
少なくとも２基の指向性アンテナを接続して周期的に切替えながら同期信号および報知情報を含む測定信号をバースト状に放射する複数の発信手段と、少なくとも２基の指向性アンテナを接続して周期的に切替えながら前記測定信号を受信して歩行者の歩行を誘導し支援を行なうための受信手段から構成され、
前記２基の指向性アンテナの間隔が測定信号の１波長以下の間隔であり、前記複数の発信手段の間隔が測定信号の１波長以上の間隔であり、
前記報知情報に少なくとも前記複数の発信手段の間隔を示す情報と、現在測定信号を発信している発信手段の識別情報を含み、
前記受信手段で受信される前記複数の発信手段から発信される測定信号から、前記複数の発信手段の少なくとも２基の指向性アンテナに対応した測定信号の位相差を測定することによって、前記複数の発信手段から見た前記受信手段の方向と距離を測定し、
前記受信手段の少なくとも２基の指向性アンテナに対応した測定信号の位相差を測定することによって、前記受信手段から見た前記複数の発信手段の方向を測定し、
前記受信手段において受信した測定信号の品質を常時監視する手段と、測定信号の品質に応じて測定結果を取捨選択するための手段を有し、
前記受信手段を携帯する歩行者が、前記受信手段から見た前記複数の発信手段の方向から歩行者が向かっている方向を自ら調整し、前記複数の発信手段から見た方向に向かって歩行するよう誘導制御することを特徴とする歩行者誘導支援システム。
【請求項２】
前記品質を常時監視する手段において、前記受信手段に搭載された少なくとも２基の指向性アンテナと、前記複数の発信手段に搭載された少なくとも２基の指向性アンテナとの全ての組合せで冗長化された伝搬経路を経由して送受信される測定信号の品質を監視し、品質に応じて測定結果を取捨選択しあるいは平均化することを特徴とする請求項第１項に記載する歩行者誘導支援システム。
【請求項３】
前記複数の発信手段に搭載される少なくとも２基の指向性アンテナと、前記受信手段に搭載される少なくとも２基の指向性アンテナが、歩行者が進行する方向に対して左右方向に相対して配置されることを特徴とする請求項第１項から第２項までのいずれかに該当する歩行者誘導支援システム。
【請求項４】
前記受信手段に搭載される少なくとも２基の指向性アンテナが、歩行者が進行する方向に面して装着されあるいは携帯されることを特徴とする請求項第１項から第３項までのいずれかに該当する歩行者誘導支援システム。
【請求項５】
前記発信手段から発信される報知情報に歩行者の歩行を誘導し支援するために必要なテキスト情報を含み、前記受信手段において、前記テキスト情報を音声信号に変換して出力することを特徴とする請求項第１項から第４項までのいずれかに該当する歩行者誘導支援システム。
【請求項６】
前記発信手段が、少なくとも２基の指向性アンテナを複数組搭載しあるいは接続した単一の発信手段であり、前記複数組の間隔が測定信号の１波以上の間隔をおいて配置されることを特徴とする請求項第１項から第５項までのいずれかに該当する歩行者誘導支援システム。
【請求項７】
前記冗長化した伝搬経路の位相を高速にリアルタイムで測定するために用いるＳｉｎのルックアップテーブルが０、１、０、−１、あるいは１、１、−１、−１、あるいはこれらの整数倍あるいは整数分の１の繰り返しであり、Ｃｏｓのルックアップテーブルが１、０、−１、０あるいは１、−１、−１、１、あるいはこれらの整数倍あるいは整数分の１の繰り返しであり、前記測定信号と前記ルックアップテーブルとの積和演算を行う際に−１の乗算は補数を求めることを特徴とする請求項第１項から第６項までのいずれかに該当する３次元測位システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の発信手段が２基のアンテナを周期的に切替えながら同期信号および報知情報を含む測定信号を発信し、歩行者が携帯する受信手段で２基のアンテナを周期的に切替えながら受信して前記測定信号の位相を測定することによって、前記歩行者が向かっている方向を検知するとともに、前記発信手段からの方向と距離を検知することによって、前記歩行者の歩行を誘導し支援するための歩行者誘導支援システムを可能とするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数のアンテナを切替えながら受信して方向の検知を行なうシステムが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００６−０２３２６１号
【０００３】
図２は、特許文献１に記載されている従来の「アクテイブタグ装置」の実施例である。
図２において、発信手段1の指向性アンテナの方向31に対して受信手段2の指向性アンテナ21aと21bを対向させ、発信手段１が高周波信号を発信中に指向性アンテナ21aと21bを切替えた時に受信した高周波信号のタイミングあるいは振幅あるいは周波数あるいは位相あるいはこれらの組合わせの変化をリアルタイムで検知し、当該発信手段1が位置する方向を検知し、当該発信手段と受信手段の距離を検知する。
【０００４】
また、当該発信手段は主に路面あるいは歩道上あるいは街灯柱あるいは電柱あるいは交通信号器などに固定して設置され、識別用符号と測定用符号により変調されあるいはスペクトル拡散された高周波信号を発信し、当該受信手段は人あるいはロボットなどの移動体が携帯しあるいは装着して用い、当該識別用符号により当該発信手段を識別し、当該測定用符号により当該発信手段が位置する方向あるいは距離あるいは位置を高い精度でリアルタイムに検知する。
従来の「アクテイブタグ装置」は上記のように構成されているため、周辺の障害物によって生じるマルチパスによって通信品質が劣化するなど、歩行者の安全な歩行を支援し、誘導するためには安定性と信頼性の面で十分でない問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、歩行者の安全な歩行を支援し、誘導するためには安定性と信頼性の面で十分でない従来の問題点を解決するために、前記発信手段と受信手段との間で測定信号を送受信する際に冗長性のある伝搬経路を確保して伝搬品質を改善するとともに、前記受信手段によって受信した測定信号の品質を常時監視し、測定信号の品質に応じて測定結果を取捨選択することによって、歩行者を安全・確実に移動可能となるよう誘導支援するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わる歩行者誘導支援システムでは、伝搬品質を改善し歩行者を安全・確実に移動可能となるよう誘導支援するために、少なくとも２基の指向性アンテナを接続して周期的に切替えながら同期信号および報知情報を含む測定信号をバースト状に放射する複数の発信手段を歩行者を誘導する方向に設置し、少なくとも２基の指向性アンテナを接続して周期的に切替えながら前記測定信号を受信することによって、前記発信手段と受信手段との間の伝搬路の冗長性を確保し、
前記受信手段において受信した測定信号の品質を常時監視する手段と、測定信号の品質に応じて測定結果を取捨選択するための手段を設けることによって周辺の障害物によって生じるマルチパスの影響を軽減する。
【０００７】
更に、前記発信手段から発信される報知情報に歩行者の歩行を誘導し支援するために必要なテキスト情報を含み、前記受信手段において、前記テキスト情報を音声信号に変換して出力することで、歩行者の安全を確保するとともに、歩行者に安心感を与えるとともに、
前記受信手段を携帯する歩行者が、前記受信手段から見た前記複数の発信手段の方向から歩行者が向かっている方向を自ら調整し、前記複数の発信手段から見た方向に向かって歩行するよう誘導制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の歩行者誘導支援システムでは、発信手段と受信手段との間で複数の無線伝搬路を設けて冗長性を確保し、受信した測定信号の品質を常時監視することによって、歩行者を安全確実に誘導し、歩行を支援することができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明に係わる歩行者誘導支援システムでは、図１および請求項１に本発明の第１の形態を示すように、無線信号を用いる歩行者支援システムにおいて、少なくとも２基の指向性アンテナ２１ｃ、２１ｄあるいは２１ｅ、２１ｄを接続して周期的に切替えながら同期信号および報知情報を含む測定信号をバースト状に放射する複数の発信手段１ａ、１ｂと、少なくとも２基の指向性アンテナ２１ａ、２１ｂを接続して周期的に切替えながら前記測定信号を受信して歩行者の歩行を誘導し支援を行なうための受信手段２から構成されている。
【００１０】
前記２基の指向性アンテナの間隔が測定信号の１波長以下の間隔であり、前記複数の発信手段の間隔が測定信号の１波長以上の間隔であり、前記報知情報には少なくとも前記複数の発信手段の間隔を示す情報と、現在測定信号を発信している発信手段の識別情報を含み、前記受信手段で受信される前記複数の発信手段からの測定信号から、前記複数の発信手段の少なくとも２基の指向性アンテナに対応した測定信号の位相差を測定することによって、前記複数の発信手段から見た前記受信手段の方向と距離を測定する。
【００１１】
前記受信手段の少なくとも２基の指向性アンテナに対応した測定信号の位相差を測定することによって、前記受信手段から見た前記複数の発信手段の方向を測定し、前記受信手段において受信した測定信号の品質を常時監視する手段と、測定信号の品質に応じて測定結果を取捨選択するための手段を有する。
【００１２】
また、前記複数の発信手段のそれぞれに搭載した少なくとも２基の指向性アンテナと、受信手段に搭載した少なくとも２基の指向性アンテナをお互いが対向するように配置することで、発信手段と受信手段との間で複数の無線伝搬路を設けて冗長性を確保し、前記受信手段において受信した測定信号の品質を常時監視する手段と、測定信号の品質に応じて測定結果を取捨選択しあるいは平均化するための手段を設けることによって、周辺の障害物によって生じるマルチパスの影響を軽減し、前記受信手段を携帯する歩行者が、前記受信手段から見た前記複数の発信手段の方向から歩行者が向かっている方向を自ら調整し、前記複数の発信手段から見た方向に向かって歩行するよう誘導制御することができる。
【００１３】
また、前記冗長化した伝搬経路の位相を高速にリアルタイムで測定するために用いるＳｉｎのルックアップテーブルが０、１、０、−１、あるいは１、１、−１、−１、あるいはこれらの整数倍あるいは整数分の１の繰り返しであり、Ｃｏｓのルックアップテーブルが１、０、−１、０あるいは１、−１、−１、１、あるいはこれらの整数倍あるいは整数分の１の繰り返しであり、前記測定信号と前記ルックアップテーブルとの積和演算を行う際に−１の乗算は補数を求めることができる。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の形態による歩行者誘導支援システムの構成図である。図１において、１ａ、１ｂは複数の発信手段、２は受信手段、２１ａおよび２１ｂは受信手段に搭載された指向性アンテナ、２１ｃおよび２１ｄ、２１ｅおよび２１ｆは発信手段に搭載された指向性アンテナ、３１ａ〜３１ｆはそれぞれの指向性アンテナの放射パターン、３１ｃａ、３１ｃｂ、３１ｄａ、３１ｄｂ、３１ｅａ、３１ｅｂ、３１ｆａ、３１ｆｂはそれぞれの指向性アンテナを結ぶ無線信号の伝搬経路、３２ａは受信手段の指向性アンテナの向かっている方向、３２ｂ、３２ｃは発信手段の指向性アンテナの向かっている方向、３２ｄは受信手段の指向性アンテナの位置、３２ｅは発信手段の指向性アンテナの位置、３３ａ、３３ｂ、３３ｃはそれぞれの間隔あるいは距離である。
【００１５】
前記複数の発信手段１ａ、１ｂには少なくとも２基の指向性アンテナ２１ｃおよび２１ｄ、２１ｅおよび２１ｆを接続し、周期的に切替えながら同期信号および報知情報を含む測定信号をバースト状に放射する。
前記受信手段１には少なくとも２基の指向性アンテナ２１ａおよび２１ｂを接続して周期的に切替えながら前記測定信号を受信し、歩行者の歩行を誘導し支援を行なうものとする。
前記２基の指向性アンテナ２１ａおよび２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄ、２１ｅおよび２１ｆの間隔が測定信号の１波長以下の間隔であり、前記複数の発信手段１ａ、１ｂの間隔３３ｃが測定信号の１波長以上の間隔である。
【００１６】
前記報知情報には少なくとも前記複数の発信手段１ａ、１ｂの間隔３３ｃを示す情報と、現在測定信号を発信している発信手段１ａ、１ｂの識別情報を含み、前記受信手段２で受信される前記複数の発信手段１ａ、１ｂからの測定信号から、前記複数の発信手段１ａ、１ｂの少なくとも２基の指向性アンテナ２１ｃおよび２１ｄ、２１ｅおよび２１ｆに対応した測定信号の位相差を測定することによって、前記複数の発信手段１ａ、１ｂから見た前記受信手段２の方向を測定し、
前記受信手段２の少なくとも２基の指向性アンテナ２１ａおよび２１ｂに対応した測定信号の位相差を測定することによって、前記受信手段２から見た前記複数の発信手段１ａ、１ｂの方向を測定する。
【００１７】
前記受信手段２において受信した測定信号の品質を、例えば受信電力（ＲＳＳＩ)などによって、常時監視する手段と、測定信号の品質に応じて測定結果を取捨選択するための手段を有し、
前記受信手段２を携帯する歩行者が、前記受信手段２から見た前記複数の発信手段１ａ、１ｂの方向から歩行者が向かっている方向を自ら調整し、前記複数の発信手段１ａ、１ｂから見た方向に向かって歩行するよう誘導制御する。
【００１８】
前記複数の発信手段１ａ、１ｂの複数組のアンテナ２１ｃおよび２１ｄ、２１ｅおよび２１ｆに対応して受信する測定信号に含まれる搬送波信号あるいは副搬送波信号の位相を測定して前記複数の発信手段１ａ、１ｂから受信手段までの距離３３ｂと、受信手段２の位置３３ａを下記により算出することができる。
【００１９】
前記複数の発信手段１ａ、１ｂのアンテナグループ２１ｃおよび２１ｄ、２１ｅおよび２１ｆが水平方向を向いている場合
３３ｃ＝３３ｂ×｛Ｃｏｓα１×Ｃｏｓα２）／Ｓｉｎ（α１＋α２）｝  −−−−(１)
３３ａ＝３３ｂ×（Ｔａｎα１＋Ｔａｎα２）                          −−−−(２)
ここで、α１は、無線信号の伝搬経路３１ｃａ、３１ｃｂ、３１ｄａ、３１ｄｂから求めた方向の平均値、α２は、無線信号の伝搬経路３１ｅａ、３１えｂ、３１ｆａ、３１ｆｂから求めた方向の平均値であり、単一の伝搬路から求めた方向よりはるかに高精度で方向を測定できる他、測定結果の信頼性も高くなる。
【００２０】
また、前記位相差の測定精度として±０．５°程度が容易に実現できるので、相対距離の測定誤差として±３０ｃｍ程度以下を実現できる。
また、前記複数の発信手段１ａ、１ｂから送信される測定信号が、時間率１％以下の短いパルス信号の場合、複数の発信手段１ａ、１ｂの間で相互に干渉する確率は低く、同期を取る必要がなく、ランダムな時間間隔を選んで発信することで、１５台程度の発信手段を１箇所に設置することが可能である。
【００２１】
以上の説明では無線信号を用いるものとしたが、無線信号には、超音波信号、高周波信号、あるいは光信号を含めることができる。
また、高周波信号を用いる場合、９００ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯などの免許が不要な帯域を利用しても、歩行者の誘導支援に必要は無線信号の伝搬距離は数ｍ〜数十ｍであること、伝搬経路に冗長性を持たせることができることなどから、必要な信頼性を確保することができる。
また、前記測定信号は、無変調の搬送波信号あるいは副搬送波信号が望ましいが、ＢＰＳＫ変調の他に任意の変調方式が用いでも、搬送波信号を再生することで方向を測定することが可能となる。
【００２２】
また、前記測定信号には、起動信号、ＭＡＣレイヤ、および測定信号などの他に任意の信号を含むことが可能であり、あるいはこれらの全部あるいは任意の組合せによって構成できる。
また、前記ＭＡＣレイヤには、少なくとも前記発信手段の識別符号あるいは識別番号が含まれ、その他の局情報が含まれ、時間率１％を越えない範囲で符号長を選択できる。
また、前記ＭＡＣレイヤには、歩行者を誘導支援するために必要な情報をテキスト情報として含め、前記受信手段において音声信号に変換してイヤホンなどを通して歩行者に聞かせることができる。
【００２３】
また、前記品質を常時監視する手段において、前記受信手段に搭載された少なくとも２基の指向性アンテナと、前記発信手段に搭載された少なくとも２基の指向性アンテナとの全ての組合せで送受信される測定信号の品質を受信入力あるいは信号帯雑音比などの方法で監視し、品質に応じて測定結果を取捨選択することができる。
また、前記発信手段に搭載される少なくとも２基の指向性アンテナと、前記受信手段に搭載される少なくとも２基の指向性アンテナが、歩行者が進行する方向に対して左右方向に相対して配置することで、伝搬路の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
また、前記受信手段に搭載される少なくとも２基の指向性アンテナを歩行者が進行する方向に面して装着しあるいは携帯することで、歩行者が向かっている方向を感度良く検知することができる。
また、前記発信手段から発信される報知情報に歩行者の歩行を誘導し支援するために必要なテキスト情報を含み、前記受信手段において、前記テキスト情報を音声信号に変換して出力し、歩行者が音声の指示にしたがって歩行を行なうことができる。
また、前記発信手段が、少なくとも２基の指向性アンテナを複数組を接続した単一の発信手段であり、前記複数組の間隔が測定信号の１波以上の間隔をおいて配置される。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、上記のように構成されているため、歩行者に対して横断歩道を安全に渡らせるための誘導支援を行い、あるいはバスの停留所あるいは列車の駅などで乗客を乗車口まで安全に誘導し、あるいは歩道、通路、あるいは階段などを経路に沿って安全に歩行できるよう誘導支援するなど、歩行者の誘導支援システムに適用できる。
また、ロボットなどの自律歩行を誘導支援することも可能である他、信頼性が高く、応用範囲が広い基幹技術であることから、利用範囲が広い特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態１による歩行者誘導支援システムの構成図
【図２】従来の実施例を示す構成図
【符号の説明】
【００２７】
１ａ、１ｂ                      複数の発信手段
２                              受信手段
２１ａ、２１ｂ                  受信手段に搭載された指向性アンテナ
２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ  発信手段に搭載された指向性アンテナ
３１ａ〜３１ｆ                  指向性アンテナの放射パターン
３１ｃａ、３１ｃｂ、３１ｄａ    指向性アンテナを結ぶ無線信号の伝搬経路
３１ｄｂ、３１ｅａ、３１ｅｂ    指向性アンテナを結ぶ無線信号の伝搬経路
３１ｆａ、３１ｆｂ              指向性アンテナを結ぶ無線信号の伝搬経路
３２ａ                          受信手段の指向性アンテナの向かっている方向
３２ｂ、３２ｃ                  発信手段の指向性アンテナの向かっている方向
３２ｄ                          受信手段の指向性アンテナの位置
３２ｅ                          発信手段の指向性アンテナの位置
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ          間隔あるいは距離
【図１】
2010101711.tif 000003
【図２】
2010101711.tif 000004