(57)【要約】【課題】高精度な屋内測位用基準位置の設定方法、屋内測位システムおよび屋内測位方法を提供することを目的とする。【解決手段】複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機１０を用いて屋内測位用の基準位置Ｐ１〜Ｐ３を建物１の屋内に設定する方法であって、建物１の屋上２または外壁３に衛星信号受信機１０を設置するステップと、衛星信号受信機１０の設置位置情報を取得するステップと、衛星信号受信機１０の設置位置の直下に屋内測位用の基準位置Ｐ１〜Ｐ３を設定するステップと、設定した基準位置Ｐ１〜Ｐ３から衛星信号受信機１０の設置位置までの高さＬを測定するステップと、測定した高さＬと、取得した衛星信号受信機１０の設置位置情報とに基づいて、基準位置Ｐ１〜Ｐ３の位置情報を取得するステップとを備えるようにする。【選択図】図１
2019090759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機を用いて屋内測位用の基準位置を建物の屋内に設定する方法であって、
建物の屋上または外壁に衛星信号受信機を設置するステップと、衛星信号受信機の設置位置情報を取得するステップと、衛星信号受信機の設置位置の直下に屋内測位用の基準位置を設定するステップと、設定した基準位置から衛星信号受信機の設置位置までの高さを測定するステップと、測定した高さと、取得した衛星信号受信機の設置位置情報とに基づいて、基準位置の位置情報を取得するステップとを備えることを特徴とする屋内測位用基準位置の設定方法。
【請求項２】
衛星信号受信機の設置位置の直下に縦方向に延びる縦通路を設けるとともに、縦通路内に屋内測位用の基準位置を設定することを特徴とする請求項１に記載の屋内測位用基準位置の設定方法。
【請求項３】
屋内測位用の基準位置は、所定階の床面に設定され、衛星信号受信機の設置位置の直下に縦方向に延びる縦通路のうち床面から上の所定の高さ区間は、縦通路本体に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の屋内測位用基準位置の設定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の屋内測位用基準位置の設定方法により設定された基準位置の位置情報に基づいて、屋内測位を行うことを特徴とする屋内測位システム。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の屋内測位用基準位置の設定方法により設定された基準位置の位置情報に基づいて、屋内測位を行うことを特徴とする屋内測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：全球測位衛星システム）のような測位衛星システムを活用した屋内測位用基準位置の設定方法、屋内測位システムおよび屋内測位方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、屋内での位置を測定する屋内測位方法として、例えば以下の（１）〜（５）の方法が知られている。
【０００３】
（１）Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）測位
複数のＷｉ−Ｆｉ基地局からの電波強度の違いから演算して自己位置を算出する方式である。既にＡｐｐｌｅ社やＧｏｏｇｌｅ社がＷｉ−Ｆｉ局の位置情報データベースを世界中に構築しており、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）やＡｎｄｒｏｉｄ（登録商標）のスマホ（スマートフォン）で利用できる。ビルや地下街でもある程度実用になる自己位置がわかる。この方法は、既に広く普及しているＷｉ−Ｆｉの仕組みを使うため、新たな投資が不要であることがメリットである。なお、一般的なＷｉ−Ｆｉ基地局のカバーエリアは半径数十メートルであるため、精度の高い位置を得ようとした場合、基地局がかなりの密度で存在する必要がある。
【０００４】
（２）ビーコン測位
Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）と同じ形式のビーコン発信器を屋内に設置して、スマホ側がＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ）と呼ばれる通信方式の信号強度判別を元に自己位置を推定する方式である。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の信号はせいぜい半径１０メートル程度しか届かないため、発信器は密度高く設置する必要がある反面、Ｗｉ−Ｆｉに比べると測位精度は向上する。Ａｐｐｌｅ社はこの仕組みをｉＢｅａｃｏｎ（登録商標）と呼びｉＯＳ７（ｉＯＳは登録商標）に実装しており、Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）も４．３以降に実装している。
【０００５】
（３）歩行者自立航法
歩行者自立航法はＰＤＲ（Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ  Ｄｅａｄ  Ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ）とも呼ばれ、現在の大半のスマホが備えている加速度、磁気、角速度などのセンサー機能を活用し、自己の移動方向と移動量を推定する方式である。この方式の最大のメリットは、追加コストがかからないことである。ただし、スタート地点が正確な位置であったとしても、誤差が徐々に積み重なっていく。このため、ＰＤＲのみで屋内測位を行うのではなく、他の方法と組み合わせるのが適している。
【０００６】
（４）ＩＭＥＳ測位
ＩＭＥＳ（Ｉｎｄｏｏｒ  ＭＥｓｓａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、準天頂衛星「みちびき」を開発する過程で、ＪＡＸＡが民間企業と協力して発案した日本独自の技術である。ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：衛星測位システム）と同じ方式（プロトコルと周波数）の発信器を屋内に設置して、既存のスマホのＧＰＳ受信機能を流用して屋内と屋外をシームレスに位置測定する。このため利用者側にとってはコストが安価であるという特長がある。ただし、スマホ内蔵チップのファームウェアをＩＭＥＳ対応に更新する必要がある。
【０００７】
（５）地磁気測位
建物などの構造物の鉄材から発生する地磁気のパターンを現地測定して事前にデータベースを作成しておき、それとスマホの地磁気センサーによって、自己位置を知る方法である。構造物に大きな変化がなければ、一度測定したデータは比較的安定している。この方法は、設備投資が不要で、電気も使わないので、コスト面で有利である。しかし、鉄道車両や大型車両などの地磁気を乱す物体が近くにあると、パターンを間違って認識して位置が正確に測定できなくなる弱点もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の（１）では、Ｗｉ−Ｆｉ局の位置情報データベースを用いて屋内の基準座標を設定している。また、上記の（２）では、ビーコン発信器を屋内に設置することによって、屋内の基準座標を設定している。また、上記の（３）では、大半のスマホが備えている加速度、磁気、角速度などのセンサー機能を活用することによって、屋内の基準座標を設定している。
しかしながら、上記いずれの屋内測位方法も、一般に屋内の基準座標精度が悪いためその測位精度は最大でも誤差１０数ｃｍである。
【０００９】
一方、レーダやレーザーを用いた屋内の位置計測も広がりを見せているものの、その計測には屋内に高精度な基準座標があることが望ましい。特に後者の場合、一般に設計・施工時の測量座標や、新たな公共測量を通じて座標を取得するが、精度を劣化させる座標変換を伴うことなどで測量座標と計測座標が異なること、数年間に渡る長期の計測の場合、日本列島の地殻変動と新たに行った測量座標にズレが生じることなどから、その都度基準点の再測量等を行うことが必要となる。さらに建築物の基準座標が各階に存在しないという利便性の悪さもある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高精度な屋内測位用基準位置の設定方法、屋内測位システムおよび屋内測位方法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】
【００１１】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る屋内測位用基準位置の設定方法は、複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機を用いて屋内測位用の基準位置を建物の屋内に設定する方法であって、建物の屋上または外壁に衛星信号受信機を設置するステップと、衛星信号受信機の設置位置情報を取得するステップと、衛星信号受信機の設置位置の直下に屋内測位用の基準位置を設定するステップと、設定した基準位置から衛星信号受信機の設置位置までの高さを測定するステップと、測定した高さと、取得した衛星信号受信機の設置位置情報とに基づいて、基準位置の位置情報を取得するステップとを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る他の屋内測位用基準位置の設定方法は、上述した発明において、衛星信号受信機の設置位置の直下に縦方向に延びる縦通路を設けるとともに、縦通路内に屋内測位用の基準位置を設定することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る他の屋内測位用基準位置の設定方法は、上述した発明において、屋内測位用の基準位置は、所定階の床面に設定され、衛星信号受信機の設置位置の直下に縦方向に延びる縦通路のうち床面から上の所定の高さ区間は、縦通路本体に対して着脱自在に構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る屋内測位システムは、上述した屋内測位用基準位置の設定方法により設定された基準位置の位置情報に基づいて、屋内測位を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る屋内測位方法は、上述した屋内測位用基準位置の設定方法により設定された基準位置の位置情報に基づいて、屋内測位を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る屋内測位用基準位置の設定方法によれば、複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機を用いて屋内測位用の基準位置を建物の屋内に設定する方法であって、建物の屋上または外壁に衛星信号受信機を設置するステップと、衛星信号受信機の設置位置情報を取得するステップと、衛星信号受信機の設置位置の直下に屋内測位用の基準位置を設定するステップと、設定した基準位置から衛星信号受信機の設置位置までの高さを測定するステップと、測定した高さと、取得した衛星信号受信機の設置位置情報とに基づいて、基準位置の位置情報を取得するステップとを備えるので、屋内に高精度な基準位置を設けることができるという効果を奏する。
【００１７】
また、本発明に係る他の屋内測位用基準位置の設定方法によれば、衛星信号受信機の設置位置の直下に縦方向に延びる縦通路を設けるとともに、縦通路内に屋内測位用の基準位置を設定するので、縦通路を用いて容易に基準位置を設けることができるという効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係る他の屋内測位用基準位置の設定方法によれば、屋内測位用の基準位置は、所定階の床面に設定され、衛星信号受信機の設置位置の直下に縦方向に延びる縦通路のうち床面から上の所定の高さ区間は、縦通路本体に対して着脱自在に構成されているので、床面上の縦通路位置に測定機器を設置して行う測定の作業性を向上することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、本発明に係る屋内測位システムによれば、上述した屋内測位用基準位置の設定方法により設定された基準位置の位置情報に基づいて、屋内測位を行うので、屋内測位を高精度に行うことができるという効果を奏する。
【００２０】
また、本発明に係る屋内測位方法によれば、上述した屋内測位用基準位置の設定方法により設定された基準位置の位置情報に基づいて、屋内測位を行うので、屋内測位を高精度に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明に係る屋内測位用基準位置の設定方法、屋内測位システムおよび屋内測位方法の実施の形態を示す建物の概略側断面図である。
【図２】図２（１）は、アンテナ底面高の説明図であり、図２（２）は、オフセット値の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る屋内測位用基準位置の設定方法、屋内測位システムおよび屋内測位方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２３】
（屋内測位用基準位置の設定方法）
まず、本発明に係る屋内測位用基準位置の設定方法の実施の形態について説明する。
【００２４】
本実施の形態に係る屋内測位用基準位置の設定方法は、複数の測位衛星からの衛星信号を受信するＧＮＳＳ受信機（衛星信号受信機）を用いて屋内測位用の基準点（基準位置）を複数階層の建物の屋内に設定するものである。本実施の形態では、建物が３階建てである場合を例にとり説明するが、本発明はこれに限るものではない。
【００２５】
図１に示すように、まず、建物１の屋上２にＧＮＳＳ受信機１０を設置し、ＧＮＳＳ受信機１０の設置位置情報である位置座標（観測点Ｐ０の緯度、経度、標高ｚ０もしくは楕円体高ｚ０）を取得する。この場合、建物１の周辺にある図示しない電子基準点等とのスタティック測位、ＲＴＫ測位等を行うことで、ＧＮＳＳ受信機１０の位置座標を定期的もしくは常時に取得する。取得した位置座標については、例えば３時間移動平均法を用いてホワイトノイズ等の除去処理（平滑化）を施しておくことが好ましい。
【００２６】
次に、ＧＮＳＳ受信機１０の底面中央部真下にある天井部１２に、例えば蓋付きの開口部１４を設けるとともに、この開口部１４から下階に通じる縦配管１６（縦通路）を設ける。縦配管１６の代わりに、シャフト構造の縦シャフトを設けてもよい。
【００２７】
この縦配管１６は、図のように天井部１２から１階の床面２０まで各階を貫通する態様で設けてもよいし、２階や３階など基準点を設定したい階の底面２０まで設けてもよい。なお、本実施の形態では、縦配管１６を通じて観測点Ｐ０の真下にある１〜３階の各階の床面２０に、基準点Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれ設定する場合を例にとり説明する。
【００２８】
次に、ＧＮＳＳ受信機１０の底面中央部（観測点Ｐ０の直下の部分）にロープ１８を繋ぎ、縦配管１６を通じて１階の床面２０まで垂直に垂らして、ロープ１８の長さＬを計測する。
【００２９】
ここで、ＧＮＳＳ受信機１０の底面部に付属機器がある場合は、アンテナ底面高Ｈを取得する。その際、オフセット値も考慮する。アンテナ底面高Ｈ、オフセット値の取得方法の一例を、図２（１）、（２）にそれぞれ示す。図２は、三脚の上にＧＮＳＳ受信機１０を設置した場合の例である。図２（１）に示すように、アンテナ底面高Ｈは、ＧＮＳＳ受信機１０のアンテナ本体の物理的な最低面（アンテナ底面高基準面Ｂ）から、標石上面等までの垂直距離として表される。本実施の形態では、ロープ１８の上端の位置（ＧＮＳＳ受信機１０の底面中央部）が標石上面等の位置に対応する。また、図２（２）に示すように、オフセット値は、アンテナ底面高基準面ＢからＬ１、Ｌ２周波数の位相中心Ｇまでの長さである。
【００３０】
最後に、ロープ１８の長さＬとアンテナ底面高Ｈを加算した数値を、ＧＮＳＳ受信機１０による観測点Ｐ０の標高ｚ０（もしくは楕円体高）から差し引くことで、１階の床面２０の基準点Ｐ１の標高ｚ１（もしくは楕円体高）を得る。すなわち、標高ｚ１は、ｚ１＝ｚ０−（Ｌ＋Ｈ）という計算式で求めることができる。基準点Ｐ１の東西南北方向の位置は、観測点Ｐ０の座標（緯度、経度）をそのまま採用する。このようにすることで、屋内である１階の床面２０に、高精度な位置座標を持つ基準点Ｐ１を容易に設けることができる。
【００３１】
次に、各階の床面２０間の高さｈ１〜ｈ３を取得する。この場合、例えばあらかじめ縦配管１６に高さ測定用の目盛を刻んでおき、各階の床面２０の位置で読み取った目盛の差から高さｈ１〜ｈ３を取得することができる。また、建物１が一般的な建築物の場合には、各階の床面２０間の高さｈ１〜ｈ３は施工図面等で把握できるため、それを利用して取得してもよい。
【００３２】
こうして取得した各階の床面２０間の高さｈ１〜ｈ３を、１階の床面２０の基準点Ｐ１の標高ｚ１に加算することで、２階、３階の床面２０の基準点Ｐ２、Ｐ３の標高ｚ２、ｚ３を得ることができる。すなわち、標高ｚ２は、ｚ２＝ｚ１＋ｈ１という計算式で、標高ｚ３は、ｚ３＝ｚ２＋ｈ２という計算式で求めることができる。このようにすることで、２階、３階の床面２０に高精度な位置座標を持つ基準点Ｐ２、Ｐ３を設けることができる。
【００３３】
なお、このようにする代わりに、ＧＮＳＳ受信機１０による観測点Ｐの標高ｚ０、アンテナ底面高Ｈを用いて、標高ｚ２、ｚ３を求めてもよい。この場合、標高ｚ３は、ｚ３＝ｚ０−（ｈ３＋Ｈ）という計算式で、標高ｚ２は、ｚ２＝ｚ３−ｈ２という計算式で求めることができる。
【００３４】
上記の実施の形態において、縦配管１６を設置して下階の床面２０までのロープ１８の高さＬを計測する際には、縦配管１６内部が基準位置となり、その基準点付近にセンサー機器等を置いた作業となることが予想される。この場合、縦配管１６が邪魔となって作業性が低下するおそれがある。このため、例えば縦配管１６のうち床面２０から数十ｃｍもしくは数ｍ程度の高さ区間を、ねじ込み型の縦配管１６ａなどの着脱自在な配管で構成してもよい。このようにすれば、この高さ区間の縦配管１６ａを縦配管１６本体から取り外して、床面２０の基準点付近に測定機器等を容易に設置できるようになるので、測定の作業性を向上することができる。
【００３５】
また、上記の実施の形態において、縦配管１６とロープ１８を用いる場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、レーザーポインター等のレーザー照射装置を用いて基準点を設定してもよい。この場合、例えばＧＮＳＳ受信機１０の底面中央部にレーザーポインターを配置して鉛直下向きにレーザー光を照射し、下階の床面２０における照射位置を基準点に設定してもよいし、下階の床面２０にレーザーポインターを配置して、ＧＮＳＳ受信機１０の底面中央部にレーザー光を照射できる位置を基準点に設定してもよい。
【００３６】
また、上記の実施の形態において、ＧＮＳＳ受信機１０を建物１の屋上２に設ける場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ＧＮＳＳ受信機１０を建物１の外壁３に設け、その直下に縦配管等を設けて基準点を設定してもよい。この場合、設定した基準点は屋内測位用の基準点としても、あるいは、建物１の近傍の屋外測位用の基準点としても利用することができる。
【００３７】
（屋内測位システム）
次に、本発明に係る屋内測位システムの実施の形態について説明する。
【００３８】
図１に示すように、本実施の形態に係る屋内測位システムは、上述した屋内測位用基準位置の設定方法により設定された基準点Ｐ１〜Ｐ３を起点として、各階（１階〜３階）の屋内測位を行うものである。各階の床面２０に設定された基準点Ｐ１〜Ｐ３は、高精度な位置座標を持つ点であるから、各階における屋内測位を高精度に行うことができる。
【００３９】
（屋内測位方法）
次に、本発明に係る屋内測位方法の実施の形態について説明する。
【００４０】
図１に示すように、本実施の形態に係る屋内測位方法は、上述した屋内測位用基準位置の設定方法により設定された基準点Ｐ１〜Ｐ３を起点として、各階（１階〜３階）の屋内測位を行うものである。各階の床面２０に設定された基準点Ｐ１〜Ｐ３は、高精度な位置座標を持つ点であるから、各階における屋内測位を高精度に行うことができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明に係る屋内測位用基準位置の設定方法によれば、複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機を用いて屋内測位用の基準位置を建物の屋内に設定する方法であって、建物の屋上または外壁に衛星信号受信機を設置するステップと、衛星信号受信機の設置位置情報を取得するステップと、衛星信号受信機の設置位置の直下に屋内測位用の基準位置を設定するステップと、設定した基準位置から衛星信号受信機の設置位置までの高さを測定するステップと、測定した高さと、取得した衛星信号受信機の設置位置情報とに基づいて、基準位置の位置情報を取得するステップとを備えるので、屋内に高精度な基準位置を設けることができる。
【００４２】
また、本発明に係る他の屋内測位用基準位置の設定方法によれば、衛星信号受信機の設置位置の直下に縦方向に延びる縦通路を設けるとともに、縦通路内に屋内測位用の基準位置を設定するので、縦通路を用いて容易に基準位置を設けることができる。
【００４３】
また、本発明に係る他の屋内測位用基準位置の設定方法によれば、屋内測位用の基準位置は、所定階の床面に設定され、衛星信号受信機の設置位置の直下に縦方向に延びる縦通路のうち床面から上の所定の高さ区間は、縦通路本体に対して着脱自在に構成されているので、床面上の縦通路位置に測定機器を設置して行う測定の作業性を向上することができる。
【００４４】
また、本発明に係る屋内測位システムによれば、上述した屋内測位用基準位置の設定方法により設定された基準位置の位置情報に基づいて、屋内測位を行うので、屋内測位を高精度に行うことができる。
【００４５】
また、本発明に係る屋内測位方法によれば、上述した屋内測位用基準位置の設定方法により設定された基準位置の位置情報に基づいて、屋内測位を行うので、屋内測位を高精度に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明に係る屋内測位用基準位置の設定方法、屋内測位システムおよび屋内測位方法は、屋内での位置計測に有用であり、特に、屋内での位置計測をより高精度に行うのに適している。
【符号の説明】
【００４７】
１  建物
２  屋上
３  外壁
１０  ＧＮＳＳ受信機（衛星信号受信機）
１２  天井部
１４  開口部
１６，１６ａ  縦配管（縦通路）
１８  ロープ
２０  床面
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  基準点（基準位置）
【図１】
2019090759.tif 000003
【図２】
2019090759.tif 000004