(57)【要約】【課題】  移動体の位置検出にあたり、多数のアクセスポイント設置が不要で、携帯に適した低消費電力の端末を用いて高精度の位置計測が行える位置計測システムを提供すること。【解決手段】  移動体の位置検出を行う位置計測システムであって、  自身で位置計測を行う位置検出センサと、位置検出センサの測定データを逐次格納するセンサ情報格納部と、センサ情報格納部に格納されたセンサ情報を外部に間欠的に送信する通信部を備え、移動体とともに移動する移動端末と、  移動端末が移動可能な位置検出対象領域内に設けられ、移動端末との間で通信を行い、移動端末から送信されるセンサ情報を受信する通信部、とで構成されたことを特徴とするもの。【選択図】                    図１
2006162364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の位置検出を行う位置計測システムであって、
自身で位置計測を行う位置検出センサと、位置検出センサの測定データを逐次格納するセンサ情報格納部と、センサ情報格納部に格納されたセンサ情報を外部に間欠的に送信する通信部を備え、移動体とともに移動する移動端末と、
移動端末が移動可能な位置検出対象領域内に設けられ、移動端末との間で通信を行い、移動端末から送信されるセンサ情報を受信する通信部、
とで構成されたことを特徴とする位置計測システム。
【請求項２】
移動端末の位置検出センサは、少なくとも加速度と角速度のいずれかを検出するセンサであることを特徴とする請求項１記載の位置計測システム。
【請求項３】
位置検出対象領域内の出入り口に、移動体を検出してその属性に基づき移動体を認証する対象検出部を設けたことを特徴とする請求項１記載の位置計測システム。
【請求項４】
移動体の静止時に、移動端末の位置検出センサを初期化することを特徴とする請求項１に記載の位置計測システム。
【請求項５】
通信部として無線送受信を行うものを用いることを特徴とする請求項１に記載の位置計測システム。
【請求項６】
移動体が移動可能領域から逸脱した移動履歴を示した場合には、位置検出データを直近の移動可能領域内を移動したように自動修正する自動修正部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の位置計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置計測システムに関し、詳しくは、移動体の位置情報の計測に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)を用いて、人や車両などの移動体の位置を計測し、計測した位置情報を利用者に提供するサービスが散見される。
【０００３】
一方で、設備管理や人の動線管理などを目的とした移動体の位置管理の要求も高まりつつある。特に例えば店舗内における作業者や来店者の動線管理では、各商品の棚位置まで判別できることが求められており、屋内における移動体に対する位置計測の高精度化の要求がある。
【０００４】
しかし、ＧＰＳ信号を屋内で直接受信することは困難であり、移動体の正確な位置測定は期待できない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６４８９２
【０００６】
特許文献１には、角速度センサ、加速度センサ、磁気センサなどを利用して、運動する物体の空間位置と姿勢及び動きを測定する装置の構成が記載されているが、本発明が目的としている高精度化の具体的な構成を示唆する記載はない。
【０００７】
図４は、現在公表されている各種位置計測方式の性能比較図である。
ＧＰＳの適用範囲は屋外であり、誤差は3ｍから200ｍである。
gpsOneは、ＧＰＳを応用した技術であり、衛星から取得したデータを基地局にそのまま送信し、実際の位置確定は基地局によって行うものであって、ネットワークを利用したＡ-ＧＰＳ(Network Associated GPS)と電波の到達時間の差を利用した時間差測定方式ＴＤＯＡ(Time Difference Of Arrival)がある。ＧＰＳ衛星からの受信は、基地局から端末に衛星を探索するための情報が送信され、衛星からの受信開始に必要な時間を大幅に短縮している。ＧＰＳ信号が届かない屋内では、基地局からの電波を利用して測位を行う。誤差は3ｍから50ｍである。ＰＨＳの測定誤差は、40ｍから70ｍと大きい。
【０００８】
特に、屋内で移動体の位置を検出するのにあたっては、コスト面から基地局（アクセスポイント）の設置数を少なくすることが望ましく、移動体と基地局との通信可能距離を長くする必要がある。
【０００９】
また、測定誤差は小さいことが求められるが、これらＧＰＳ、gpsOneおよびＰＨＳの測定誤差は比較的大きく、屋内での位置検出には不適である。
【００１０】
これらに対し、無線ＬＡＮを使用した方式とＲＦ-ＩＤによる方式は、比較的誤差が小さな測定精度の高い方式であり、屋内での移動体の位置検出に適しているといえる。
【００１１】
無線ＬＡＮの方式は、無線信号の強度分布を利用した方式ＲＳＳ(Received Signal Strength)と、端末までの電波の到達時間の差を利用した時間差測定方式ＴＤＯＡとがある。これらはいずれも基本的に３点測量方式を採用している。すなわち、検出対象と基準となる３点間の計測量の違いを利用して検出対象の位置を計測する。
【００１２】
ＲＦ-ＩＤ方式は、一定距離毎に多数のＲＦ-ＩＤタグを敷設し、検出対象がいずれかのＲＦ-ＩＤタグ近傍に到達した時、検出対象がその地点に存在するとして位置計測を行うものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、無線ＬＡＮ方式における電波強度測定方式では電界強度のバラツキが大きく、什器や人の移動などによる影響を大きく受けるため、測定の都度キャリブレーションが必要になるなど、精度や使い勝手の面で高精度の要求に応えられない。
また、電界強度が、温度変化や時間の経過に伴って変動することも無視できない。
また、端末として無線ＬＡＮ方式に適した無線装置が必要であり、携帯に適する低消費電力を実現することは難しい。
【００１４】
一方、無線ＬＡＮ方式における時間差測定方式ＴＤＯＡでは、高精度の同時刻性が求められることから、高価な装置を必要とする。
また、屋内では壁や什器による反射波の影響が大きくなって誤差を増大させ、高精度化を阻害する。
【００１５】
さらに、これら無線ＬＡＮの両方式に共通する固有の問題として、３点測量がある。広い部屋では、その全体をカバーするために多くの受信装置（アクセスポイント）を必要とするので、システムコストが増大する。このような３点測量方式における精度はせいぜい１ｍ〜３ｍであり、屋内位置検出が必要とする高精度化（１ｍ以下）の要求には応えられない。
【００１６】
ＲＦ-ＩＤタグ方式において、多くのＲＦ-ＩＤタグを敷設することは実験的には可能であるが、実用化のために既設の一般のオフィスに敷設するのは困難であり、実現性は乏しい。
また、工場の製造ラインなど段替えが頻繁に行われる場所では、ＲＦ-ＩＤタグの撤去、再敷設が発生し、初期投資が大きくなるという問題もある。
【００１７】
本発明は、これらの従来の問題点を解決するものであり、その目的は、移動体の位置検出にあたり、多数のアクセスポイント設置が不要で、携帯に適した低消費電力の端末を用いて１ｍ以下の高精度の位置計測が行える位置計測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】
【００１８】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
移動体の位置検出を行う位置計測システムであって、
自身で位置計測を行う位置検出センサと、位置検出センサの測定データを逐次格納するセンサ情報格納部と、センサ情報格納部に格納されたセンサ情報を外部に間欠的に送信する通信部を備え、移動体とともに移動する移動端末と、
移動端末が移動可能な位置検出対象領域内に設けられ、移動端末との間で通信を行い、移動端末から送信されるセンサ情報を受信する通信部、
とで構成されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の位置計測システムにおいて、
移動端末の位置検出センサは、少なくとも加速度と角速度のいずれかを検出するセンサであることを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の位置計測システムにおいて、
位置検出対象領域内の出入り口に、移動体を検出してその属性に基づき移動体を認証する対象検出部を設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１に記載の位置計測システムにおいて、
移動体の静止時に、移動端末の位置検出センサを初期化することを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項１に記載の位置計測システムにおいて、
通信部として無線送受信を行うものを用いることを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項１に記載の位置計測システムにおいて、
移動体が移動可能領域から逸脱した移動履歴を示した場合には、位置検出データを直近の移動可能領域内を移動したように自動修正する自動修正部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、移動端末が移動可能な位置検出対象領域内に設けられた共通の通信部だけでよく、従来のような多数のアクセスポイント設置は不要であり、携帯に適した低消費電力の端末を用いて高精度の位置計測が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に基づき屋内での位置検出を行うための位置計測システムの具体例を示すブロック図である。
【００２６】
図１において、移動端末１は、図示しない移動体である位置検出対象者によって携帯されるものであり、加速度センサ、ジャイロセンサなどの位置検出センサを内蔵している。すなわち、移動端末１は、自身で位置計測を行う自律型端末であり、その構成例を図２に示す。
【００２７】
移動端末１は、ＣＰＵ１１、位置検出センサとして用いる加速度センサ１２や角速度を測定するジャイロセンサ１３、センサ情報格納部１４、通信部として用いる無線送受信部１５、電池１６、電源回路１７、アンテナ１８などで構成される。なお、外部磁気の影響を無視できる環境では、方位の補正に地磁気センサを付加することもできる。また、３次元の移動の場合は、高さの検出に気圧センサを付加することもできる。このような移動端末１の具体的な形態としては、カード型、ボタン型、買い物かごやカートの一部に埋め込まれた埋め込み型などがある。
【００２８】
ここで、加速度センサや角速度センサを用いた位置検出は、加速度の２回積分を必要とすることから累積誤差が発生しやすく、それらの初期化が適切に行えないと大きな測定誤差が発生する。そこで、本発明では、それらの誤差を解消して高精度な位置検出を可能にするために、位置検出対象者の静止状態を検出し、速度、位置の初期化を行う。
【００２９】
時刻tにおける加速度センサの出力をα(t)とすると、時刻t=0からt=t0までに移動した距離Lは(1)式となる。
【００３０】
【数１】
2006162364.tif 000003
【００３１】
ここで、L0はt=0における初期位置である。
加速度センサの出力α(t)は、直線性やバイアス・ドリフトの他、出力ノイズや周波数特性などに起因する誤差を含む。これにより、真の加速度をαt(t)とし、誤差をαe(t)とすると、式(1)は式(2)となる。
【００３２】
【数２】
2006162364.tif 000004
【００３３】
式(2)の右辺第1項は真の移動距離、第2項はセンサ誤差に起因する距離の誤差を示し、時間tとともに累積される。これらの誤差の中で特にバイアス・ドリフトの影響は大きく、この値によりセンサの性能はおおよそ推測できる。初期化にあたっては、式(2)の右辺第2項と第3項を零にする。
【００３４】
再び図１において、ＬＡＮ２には、少なくとも位置検出対象領域を含む比較的広範囲での無線通信が可能な通信部として用いる無線送受信部３をはじめ、位置計測サーバ４、位置情報格納部５、表示部６、個別属性情報格納部７、対象検出部８などが相互に接続されている。
【００３５】
ＬＡＮ２は、有線ＬＡＮに限定されるものではなく、一般的なネットワークを構成するものであれば何でもよい。また、移動端末１と通信部３間の無線通信についても無線ＬＡＮである必要はなく、特定小電力無線や微弱無線などの低消費電力の無線方式であればよい。さらに、電波による無線通信に限るものではなく、環境によっては、赤外線通信や超音波通信などを用いてもよい。
【００３６】
このように構成されるシステムの動作を説明する。
移動端末１を携帯した移動体としての位置検出対象者は、図３に示すように、位置検出対象領域となる屋内の出入り口において、対象検出部８によりその存在が認識される。対象検出部８の検出データは個別属性情報格納部７に予め格納されている個別属性情報と照合することにより認証処理が行われ、入場が許可されている移動体であるか否かが判断され、入場が許可されている移動体であれば扉を開く。
【００３７】
そして、このような一連の認証処理を行っている間に、前述のような位置検出精度を高めるための速度や位置などを検出する位置検出センサの初期化を行う。なお、対象検出部８としては、ＲＦ-ＩＤタグ、重量センサ、監視カメラなどを用いる。
【００３８】
個別属性情報格納部７には、システムの用途に応じて、各種の移動体としての位置検出対象者の個別属性データが格納される。例えば、店舗内における作業者の動線管理を行う場合には、作業者固有の暗証コードや顔写真・指紋・虹彩・掌紋・血管パターンなどの生体情報を格納しておく。
【００３９】
店舗への来店者については、不特定多数の来店者の個人属性データを来店の都度格納することは困難である。そこで、移動体情報としては移動端末１毎の固有の属性情報を格納しておき、位置情報格納部５に格納された移動端末１毎の位置情報に、例えばＰＯＳレジスタのオペレータがその移動端末１を携帯していた来店者の性別・年代などの外観プロフィールの概要を入力して関連づけるようにする。
【００４０】
移動端末１の位置検出センサの初期化と認証を受けた移動端末１を所持した位置検出対象者は、その後、建物内を移動する。移動体としての位置検出対象者の移動軌跡は移動端末１の加速度センサ１２やジャイロセンサ１３などの位置検出センサによって検出され、センサ情報として逐次センサ情報格納部１４に格納される。
【００４１】
センサ情報格納部１４に格納されたセンサ情報は、センサ情報格納部１４に格納されるセンサ情報が所定のデータ量に達した時点や予め設定された所定時間経過した時点で、間欠的に、位置検出対象領域の全域で通信が可能な複数の移動端末に共通の無線送受信部３を経由して位置計測サーバ４に送信される。
【００４２】
位置計測サーバ４は、無線送受信部３経由で受信した位置検出情報に基づき、移動端末１の位置情報を算出するために、各種の補正演算やフィルタ処理を行う。これら算出された位置情報は、移動端末１を携帯した移動体である位置検出対象者の移動履歴情報として位置情報格納部５に逐次格納蓄積される。
【００４３】
位置情報格納部５に格納蓄積された各移動体の移動履歴情報は、必要に応じて個別にあるいは属性群別に読み出され、ユーザーが選択設定する所定の表示形態で表示部６に表示される。ここで、表示形態としては、各移動体の移動履歴をテキスト位置データで表示したり、位置検出対象領域のフロア地図上に各移動体の移動履歴をドット表示したり、移動履歴の位置データ間をデータ補間して連続線分として表示することなどがある。
【００４４】
また、これらの移動履歴に基づき、移動端末１を携帯する位置検出対象者の動線解析を行うことができる。例えば店舗内における作業者の動線管理にあたっては、作業分野別に複数の作業者の移動履歴情報を読み出し、作業分野別の無駄な作業や無理な作業姿勢の解析改善に活用する。
【００４５】
また、来店者の動線管理にあたっては、移動履歴情報を例えば位置検出対象者の外観プロフィール別に読み出すことにより、外観プロフィール別の来店者の動線傾向を知ることができ、商品毎の陳列棚の配置や、商品の購買層に応じた適切な棚の高さなどに反映させることができる。このとき、外観プロフィール別に動線の表示色を異ならせて複数の外観プロフィールを同時に表示することにより、外観プロフィール別の動線の違いを視覚的に的確に認識できる。
【００４６】
このような構成にすることにより、従来の無線ＬＡＮ方式のように、移動端末１を携帯した位置検出対象者の位置計測のために位置検出対象領域内に複数の電波発信機を設置して電波を張り巡らし、振幅情報や信号強度や時間測定などを行う必要はなく、人の移動、衝立、什器の移設などの影響を受けることもなく、高精度の位置測定が行える。
【００４７】
本発明における移動端末１からの通信は、前述のようにセンサ情報格納部１４に格納されたセンサ情報の間欠的な送受信のみでよく、通信頻度を大幅に削減できることも大きな特徴である。
【００４８】
通信頻度が減らせることから、移動端末１の低消費電力化が可能であり、移動端末１を駆動するための電池１６の長寿命化が図れる。
【００４９】
移動端末１を携帯した位置検出対象者の位置検出にあたり、従来のような電波を使わずに移動端末１自身が位置計測を行う自律型端末であることから、位置計測動作は環境変化や外乱に強く、建物構造の影響などを受けることもない。
【００５０】
移動端末１に組み込まれているセンサ出力の初期化を適切に行えるため、測定結果の高精度が図れる。
【００５１】
移動端末１自体はセンサ情報を収集して送信するだけにし、移動端末１の位置情報を算出するための各種の補正演算やフィルタ処理などの高度な処理を位置計測サーバ４で行わせるように構成しているので、移動端末１のコストを削減できる。
【００５２】
なお、上記実施例では、移動端末１を携帯した位置検出対象者を建物入り口で一旦停止させることにより位置検出センサの初期化を行う例を示しているが、この他にも各種の静止状態を検出して位置検出センサの初期化を行うことができる。
【００５３】
静止状態の検出態様としては、所定の座席への着席状態、予め設定された所定の時間を超える静止状態の継続、位置検出センサの測定信号値の変化量が予め設定された所定の閾値を超えるか否かなどがある。
【００５４】
所定の座席への着席状態の検出は、座席または机に設置したＲＦ-ＩＤタグや、座席に設けた重量センサで行うことができる。
【００５５】
また、移動体が予め設定した所定の領域に到達したら、位置検出センサの初期化を行うようにしてもよい。所定の領域への到達状態は、出入り口と同様に、ＲＦ-ＩＤタグ、重量センサ、監視カメラなどを用いて確認できる。
【００５６】
また、移動端末１の測定精度によっては、位置検出対象者の位置検出データがフロア地図中の歩行可能領域から逸脱した例えばデスク上を歩いたような歩行移動履歴を示す場合も考えられる。このような測定誤差が発生した場合には、位置検出データを直近の歩行可能領域内を移動したように自動修正する自動修正部をＬＡＮ２に設けてもよい。
【００５７】
さらに、上記実施例では主に屋内における移動体の位置検出について説明したが、屋外における屋内相当の領域内における移動体の位置検出にも適用可能である。
【００５８】
以上説明したように、本発明によれば、移動体の位置検出にあたり、多数のアクセスポイント設置が不要で、携帯に適した低消費電力の移動端末を用いて高精度の位置計測が行える位置計測システムが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に基づく位置計測システムの具体例を示すブロック図である。
【図２】移動端末１の構成例である。
【図３】移動端末１による位置検出例である。
【図４】公表されている各種位置計測方式の性能比較図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  移動端末
２  ＬＡＮ
３  通信部（無線送受信部）
４  位置計測サーバ
５  位置情報格納部
６  表示部
７  個別属性情報格納部
８  対象検出部
１１  ＣＰＵ
１２  加速度センサ
１３  ジャイロセンサ
１４  センサ情報格納部
１５  通信部（無線送受信部）
１６  電池
１７  電源回路
１８  アンテナ
【図１】
2006162364.tif 000005
【図２】
2006162364.tif 000006
【図４】
2006162364.tif 000007
【図３】
2006162364.tif 000008