(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業空間内において、無線通信が可能な領域を測定するための無線通信領域測定システムであって、
前記作業空間内を移動できる移動体と、
前記移動体に備えられた、固有の無線信号を送信するＲＦＩＤタグからなる無線通信領域測定用の送信機と、
前記作業空間に設置された、前記無線信号を受信するＲＦＩＤアンテナからなる無線通信領域測定用の受信機と、
前記送信機の三次元位置を検出する、超音波発信機および少なくとも３つの超音波受信機を備えた超音波タグシステムからなる位置検出手段と、
前記移動体が前記作業空間内を移動するのに伴い、前記受信機による前記無線信号の受信状況および前記位置検出手段による前記送信機の位置情報を複数回測定し、該受信状況および該位置情報に基づいて前記送信機と前記受信機との間で無線通信が可能な領域を特定する演算手段とを有し、
前記超音波発信機が、前記移動体に備えられた前記無線通信領域測定用の送信機と常に略同一の相対位置関係にあるように設けられ、前記少なくとも３つの超音波受信機が、前記作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかの場所で、所定の間隔でグリッド状に設置される、無線通信領域測定システム。
【請求項２】
作業空間内において、無線通信が可能な領域を測定するための無線通信領域測定システムであって、
前記作業空間内を移動できる移動体と、
前記作業空間に設置された、固有の無線信号を送信するＲＦＩＤタグからなる無線通信領域測定用の送信機と、
前記移動体に備えられた、前記無線信号を受信するＲＦＩＤアンテナからなる無線通信領域測定用の受信機と、
前記受信機の三次元位置を検出する、超音波発信機および少なくとも３つの超音波受信機を備えた超音波タグシステムからなる位置検出手段と、
前記移動体が前記作業空間内を移動するのに伴い、前記受信機による前記無線信号の受信状況および前記位置検出手段による前記受信機の位置情報を複数回測定し、該受信状況および該位置情報に基づいて、前記受信機と前記送信機との間で無線通信が可能な領域を特定する演算手段とを有し、
前記超音波発信機が、前記移動体に備えられた前記無線通信領域測定用の受信機と常に略同一の相対位置関係にあるように設けられ、前記少なくとも３つの超音波受信機が、前記作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかの場所で、所定の間隔でグリッド状に設置される、無線通信領域測定システム。
【請求項３】
前記移動体が、歩行型または車輪型の自律移動ロボットである、請求項１または２に記載の無線通信領域測定システム。
【請求項４】
作業空間内において無線通信が可能な領域を測定するための無線通信領域測定方法であって、
移動体を前記作業空間内で移動させるステップと、
前記移動体に備えられたＲＦＩＤタグからなる無線通信領域測定用の送信機からの固有の無線信号を、前記作業空間に設置されたＲＦＩＤアンテナからなる無線通信領域測定用の受信機で複数回受信するステップと、
超音波発信機および少なくとも３つの超音波受信機を備えた超音波タグシステムからなる位置検出手段を用いて、前記受信機の受信タイミングで前記送信機の三次元位置を検出するステップと、
前記受信機による前記無線信号の受信状況および前記送信機の位置情報に基づいて、前記送信機と前記受信機との間で無線通信が可能な領域を特定するステップとを有し、
前記超音波発信機が、前記移動体に備えられた前記無線通信領域測定用の送信機と常に略同一の相対位置関係にあるように設けられ、前記少なくとも３つの超音波受信機が、前記作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかの場所で、所定の間隔でグリッド状に設置される、無線通信領域測定方法。
【請求項５】
作業空間内において無線通信が可能な領域を測定するための無線通信領域測定方法であって、
移動体を前記作業空間内で移動させるステップと、
前記作業空間に設置されたＲＦＩＤタグからなる無線通信領域測定用の送信機からの固有の無線信号を、前記移動体に備えられたＲＦＩＤアンテナからなる無線通信領域測定用の受信機で複数回受信するステップと、
超音波発信機および少なくとも３つの超音波受信機を備えた超音波タグシステムからなる位置検出手段を用いて、前記受信機の受信タイミングで前記受信機の三次元位置を検出するステップと、
前記受信機による前記無線信号の受信状況および前記受信機の位置情報に基づいて前記送信機と前記受信機との間で無線通信が可能な領域を特定するステップとを有し、
前記超音波発信機が、前記移動体に備えられた前記無線通信領域測定用の受信機と常に略同一の相対位置関係にあるように設けられ、前記少なくとも３つの超音波受信機が、前記作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかの場所で、所定の間隔でグリッド状に設置される、無線通信領域測定方法。
【請求項６】
前記移動体が、歩行型または車輪型の自律移動ロボットである、請求項４または５に記載の無線通信領域測定方法。
【請求項７】
作業空間内において無線通信が可能な領域を測定するための無線通信領域測定方法であって、
ＲＦＩＤタグからなる無線通信領域測定用の送信機を前記作業空間内で移動させるステップと、
前記送信機からの固有の無線信号を、前記作業空間に設置されたＲＦＩＤアンテナからなる無線通信領域測定用の受信機で複数回受信するステップと、
超音波発信機および少なくとも３つの超音波受信機を備えた超音波タグシステムからなる位置検出手段を用いて、前記受信機の受信タイミングで前記送信機の三次元位置を検出するステップと、
前記受信機による前記無線信号の受信状況および前記送信機の位置情報に基づいて、前記送信機と前記受信機との間で無線通信が可能な領域を特定するステップとを有し、
前記超音波発信機が、前記作業空間内で移動させられる前記無線通信領域測定用の送信機と常に略同一の相対位置関係にあるように設けられ、前記少なくとも３つの超音波受信機が、前記作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかの場所で、所定の間隔でグリッド状に設置される、無線通信領域測定方法。
【請求項８】
作業空間内において無線通信が可能な領域を測定するための無線通信領域測定方法であって、
ＲＦＩＤアンテナからなる無線通信領域測定用の受信機を前記作業空間内で移動させるステップと、
前記作業空間に設置されたＲＦＩＤタグからなる無線通信領域測定用の送信機からの固有の無線信号を、前記受信機で複数回受信するステップと、
超音波発信機および少なくとも３つの超音波受信機を備えた超音波タグシステムからなる位置検出手段を用いて、前記受信機の受信タイミングで前記受信機の三次元位置を検出するステップと、
前記受信機による前記無線信号の受信状況および前記受信機の位置情報に基づいて前記送信機と前記受信機との間で無線通信が可能な領域を特定するステップとを有し、
前記超音波発信機が、前記作業空間内で移動させられる前記無線通信領域測定用の受信機と常に略同一の相対位置関係にあるように設けられ、前記少なくとも３つの超音波受信機が、前記作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかの場所で、所定の間隔でグリッド状に設置される、無線通信領域測定方法。
【請求項９】
作業空間内において無線通信が可能な領域を測定するためのプログラムであって、
移動体を前記作業空間内で移動させる機能と、
前記移動体に備えられたＲＦＩＤタグからなる無線通信領域測定用の送信機からの固有の無線信号を、前記作業空間に設置されたＲＦＩＤアンテナからなる無線通信領域測定用の受信機で複数回受信する機能と、
超音波発信機および少なくとも３つの超音波受信機を備えた超音波タグシステムからなる位置検出手段を用いて、前記受信機の受信タイミングで前記送信機の三次元位置を検出する機能と、
前記受信機による前記無線信号の受信状況および前記送信機の位置情報に基づいて、前記送信機と前記受信機との間で無線通信が可能な領域を特定する機能とを、
前記超音波発信機が、前記移動体に備えられた前記無線通信領域測定用の送信機と常に略同一の相対位置関係にあるように設けられ、前記少なくとも３つの超音波受信機が、前記作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかの場所で、所定の間隔でグリッド状に設置される状況下で、コンピュータに実行させプログラム。
【請求項１０】
作業空間内において無線通信が可能な領域を測定するためのプログラムであって、
移動体を前記作業空間内で移動させる機能と、
前記作業空間に設置されたＲＦＩＤタグからなる無線通信領域測定用の送信機からの固有の無線信号を、前記移動体に備えられたＲＦＩＤアンテナからなる無線通信領域測定用の受信機で複数回受信する機能と、
超音波発信機および少なくとも３つの超音波受信機を備えた超音波タグシステムからなる位置検出手段を用いて、前記受信機の受信タイミングで前記受信機の三次元位置を検出する機能と、
前記受信機による前記無線信号の受信状況および前記受信機の位置情報に基づいて、前記送信機と前記受信機との間で無線通信が可能な領域を特定する機能とを、
前記超音波発信機が、前記移動体に備えられた前記無線通信領域測定用の受信機と常に略同一の相対位置関係にあるように設けられ、前記少なくとも３つの超音波受信機が、前記作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかの場所で、所定の間隔でグリッド状に設置される状況下で、コンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
前記演算手段によって求められた前記無線通信が可能な領域を表示する表示手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信領域測定システム。
【請求項１２】
前記位置検出手段は、グリッド状に設置された前記超音波受信機の中から３つの超音波受信機を選択して前記三次元位置を検出する、請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信領域測定システム。
【請求項１３】
前記三次元位置を検出するステップは、グリッド状に設置された前記超音波受信機の中から３つの超音波受信機を選択して前記三次元位置を検出することを含む、請求項４〜８のいずれかに記載の無線通信領域測定方法。
【請求項１４】
前記三次元位置を検出する機能は、グリッド状に設置された前記超音波受信機の中から３つの超音波受信機を選択して前記三次元位置を検出することを含む、請求項９または１０に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムの通信可能な領域を測定するためのシステム、方法、プログラム、および無線通信領域を表示するための表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、様々な個別の環境に応じて無線通信が可能な領域を正確に把握できると、送受信機のタイプ、配置、数量などを最適化することができるので、システム設計がより良いものとなる。無線通信領域を測定する従来手法としては、３軸方向に目盛のついた道具を用いて３次元空間上の各測定点に無線タグ（発信機）を１目盛毎に移動させ、任意の場所に設置された受信機がこのタグと各測定点で通信できるかどうかを確認していき、通信領域を求める方法が知られている。
【０００３】
また、特許文献１では、ノンストップ料金収受システムに適用された無線通信装置の通信領域測定装置について開示されている。この装置は、路側機アンテナ（受信機）と車載機（送信機）との間で双方向通信が成立した場合にブザーを鳴らし、通信が正常であることを知らせる。これにより、通信領域の測定、路側機アンテナの設置や調整を短時間に少数の人員で行うことができる。
【特許文献１】特開平11−339079号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１などの従来の無線通信領域測定手法は、無線通信が可能な領域を高精度に計測するものではない。無線通信領域を精密に測定するためには、送受信機間の通信可否を判別する計測点を増やす必要がある。この場合、非常に多くの回数のタグ移動と位置測定を手動で行うので、測定者の負担が増大してしまう。
【０００５】
本発明は、測定者の負担を増大させることなく、無線通信領域を高精度に測定することが可能なシステム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】
【０００６】
本発明は、作業空間内において、無線通信が可能な領域を測定するための無線通信領域測定システムを提供する。このシステムは、作業空間内を移動できる移動体と、移動体に備えられた、固有の無線信号を送信する無線通信領域測定用の送信機と、作業空間に設置された、無線信号を受信する無線通信領域測定用の受信機と、送信機の位置を検出する位置検出手段と、移動体が作業空間内を移動するのに伴い、受信機による無線信号の受信状況および位置検出手段による送信機の位置情報を複数回測定し、これらの受信状況および位置情報に基づいて送信機と受信機との間で無線通信が可能な領域を特定する演算手段と、を有する。なお、このシステムは、無線通信領域測定用の送信機を作業空間に設置し、無線通信領域測定用の受信機を移動体に備える形式でも良い。
【０００７】
この発明により、無線通信領域測定用の送信機または受信機を備えた移動体を自動的に移動させることにより計測を行うので、従来手法に比べて計測作業の負担が低減する。また、測定点を増加させるのが容易であり、測定者の負担を増大させることなく、無線通信領域の測定精度を向上させることができる。
【０００８】
本発明の一実施形態では、無線通信領域測定用の送信機がＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグであり、無線通信領域測定用の受信機がＲＦＩＤアンテナである。また、位置検出手段が、位置検出用の複数の超音波発信機および超音波受信機を備えた超音波タグシステム、または、位置検出用の赤外線発信機および複数の赤外線受信機を備えた赤外線タグシステムである。
【０００９】
本発明の一実施形態では、無線通信領域測定用の受信機が、作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかに設置される。また、位置検出用の発信機が、移動体に備えられた無線通信領域測定用の送信機または受信機と常に略同一の相対位置関係にあるように設けられ、位置検出用の受信機が、作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかに設置される。
【００１０】
本発明の一実施形態では、位置検出用の受信機が、作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかの場所で、所定の間隔でグリッド状に設置される。
【００１１】
本発明の一実施形態では、送信機がＲＦＩＤタグであり、受信機がＲＦＩＤアンテナである。作業空間に設置されたＲＦＩＤアンテナは、作業空間の天井、壁、または床の少なくともいずれかに設置される。位置検出手段が、移動体または作業空間に設置されたカメラによって移動体に備えられたＲＦＩＤタグの位置を検出する画像システムである。
【００１２】
本発明の一実施形態では、移動体が歩行型または車輪型の自律移動ロボットである。
【００１３】
また、本発明は、作業空間内において無線通信が可能な領域を測定するための無線通信領域測定方法を提供する。この方法は、移動体を作業空間内で移動させるステップと、移動体に備えられた無線通信領域測定用の送信機からの固有の無線信号を、作業空間に設置された無線通信領域測定用の受信機で複数回受信するステップと、位置検出手段を用い受信機の受信タイミングで送信機の位置を検出するステップと、受信機による無線信号の受信状況および送信機の位置情報に基づいて、送信機と受信機との間で無線通信が可能な領域を特定するステップと、を有する。なお、この方法は、無線通信領域測定用の送信機を作業空間に設置し、無線通信領域測定用の受信機を移動体に備える形式でも良い。
【００１４】
さらに、本発明は、作業空間内において無線通信が可能な領域を測定するための無線通信領域測定方法を提供する。この方法は、無線通信領域測定用の送信機を作業空間内で移動させるステップと、送信機からの固有の無線信号を、作業空間に設置された無線通信領域測定用の受信機で複数回受信するステップと、位置検出手段を用い前記受信機の受信タイミングで送信機の位置を検出するステップと、受信機による無線信号の受信状況および送信機の位置情報に基づいて、送信機と受信機との間で無線通信が可能な領域を特定するステップと、を有する。なお、この方法は、無線通信領域測定用の送信機を作業空間に設置し、無線通信領域測定用の受信機を作業空間内で移動させる形式でも良い。
【００１５】
さらに、本発明は、作業空間内において無線通信が可能な領域を測定するためのプログラムを提供する。このプログラムは、移動体を作業空間内で移動させる機能と、移動体に備えられた無線通信領域測定用の送信機からの固有の無線信号を、作業空間に設置された無線通信領域測定用の受信機で複数回受信する機能と、位置検出手段を用いて受信機の受信タイミングで送信機の位置を検出する機能と、受信機による無線信号の受信状況および送信機の位置情報に基づいて、送信機と受信機との間で無線通信が可能な領域を特定する機能と、をコンピュータに実行させる。なお、このプログラムは、無線通信領域測定用の送信機を作業空間に設置し、無線通信領域測定用の受信機を移動体に備える形式でも良い。
【００１６】
さらに、本発明は、作業空間内において無線通信が可能な領域を表示するための表示装置を提供する。この表示装置は、作業空間内を移動できる移動体に備えられた、固有の無線信号を送信する無線通信領域測定用の送信機と、作業空間に設置された、無線信号を受信する無線通信領域測定用の受信機と、送信機の位置を検出する位置検出手段と、移動体が作業空間内を移動するのに伴い、受信機による無線信号の受信状況および位置検出手段による送信機の位置情報を複数回測定し、これらの受信状況および位置情報に基づいて送信機と受信機との間で無線通信が可能な領域を特定する演算手段と、演算手段によって求められた無線通信が可能な領域を表示する表示手段と、を有する。なお、この表示装置は、無線通信領域測定用の送信機を作業空間に設置し、無線通信領域測定用の受信機を移動体に備える形式でも良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態による、無線通信の可能な領域を測定するための無線通信領域測定システム１０を示す概略図である。
【００１８】
無線通信領域測定システム１０の基本的な構成要素は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ１２およびＲＦＩＤアンテナ１４を含むＲＦＩＤタグシステムと、超音波タグ２４および超音波受信機２６を含む超音波タグシステムと、ＲＦＩＤタグ１２および超音波タグ２４を備えて作業空間１６内を自律移動するロボット１８と、ロボットに移動指令を与え、ロボット１８の移動に伴い作業空間の複数の測定点でＲＦＩＤアンテナ１４および超音波受信機２６の計測を実施し、これらの計測結果に基づいてＲＦＩＤタグシステムの無線通信領域を求める制御装置２２である。また、このシステム１０は、制御装置２２によって求められた無線通信領域をグラフィック表示するための表示装置２８を備えても良い。
【００１９】
本実施形態において、無線通信の可能な領域を測定する対象は、ＲＦＩＤタグシステムである。
【００２０】
ＲＦＩＤタグシステムは、固有の識別情報（Identification：ID）を記録したRFIDタグ１２を対象物に添付し、RFIDアンテナ１４が受信するRFIDタグ１２のID情報（以下「タグID」という）によって対象物を認識する検知システムである。
【００２１】
本実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２は、ロボット１８のハンド１８ｆの掌部分に備えられており、ロボット１８の移動に伴って作業空間１６の中を移動する。ＲＦＩＤアンテナ１４は、作業空間１６の任意の場所（図１では天井）に設置されている。制御装置２２は、基地局３０を介して与える発信命令により、ロボット１８の移動中にＲＦＩＤタグ１２から無線信号を送信させ、ＲＦＩＤアンテナ１４による無線信号の受信状況を記録することにより、ＲＦＩＤタグシステムの無線通信が可能な領域を測定する。
【００２２】
なお、ＲＦＩＤアンテナ１４は、作業空間１６内に複数個設置しても良く、また、作業空間１６の壁、床に設置しても良い。また、本実施形態とは逆に、ＲＦＩＤアンテナ１４がロボット１８に備えられ、ＲＦＩＤタグ１２が作業空間１６内の天井、壁または床の任意の場所に設置される形式でも良い。
【００２３】
本実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２の三次元位置を高精度に検出する手段として、超音波タグシステムが用いられる。超音波タグシステムは、超音波タグ２４および超音波受信機２６を用いた検知システムである。
【００２４】
超音波タグシステムは、超音波タグ２４の三次元位置を数cm程度の非常に高い精度で算出することができる。超音波タグシステムを利用することにより、ＲＦＩＤタグ１２の正確な３次元位置座標を把握することが可能となり、無線通信領域の計測を精度良く行うことができる。
【００２５】
本実施形態では、超音波タグ２４は、ＲＦＩＤタグ１２と共にロボット１８のハンド１８ｆの掌部分に備えられている。超音波タグ２４およびＲＦＩＤタグ１２を一体化してもよい。超音波タグ２４およびＲＦＩＤタグ１２は相対的位置関係が維持された状態で備えられているので、超音波タグ２４の三次元位置が判明すると、ロボット１８の関節角変位も加味して、自動的にＲＦＩＤタグ１２の三次元位置も判明するようになっている。
【００２６】
また、本実施形態では、複数の超音波受信機２６が、作業空間１６の天井にグリッド状に設置されている。このように複数の超音波受信機を等間隔で配置することにより、作業空間１６内のあらゆる位置において、超音波タグ２４から発信される超音波信号を略同一の測定条件で検出できるので、超音波タグ２４の三次元位置の推定精度を作業空間内で均等化することができる。グリッド間隔は、例えば５０cmである。超音波受信機２６の配置は他の形態でも良い。また、障害物の影響が少なく測定環境が良いので、超音波受信機２６は作業空間の天井に設置されるのが望ましいが、壁部や床など天井以外の場所に設置することも可能である。
【００２７】
制御装置２２は、基地局３０を介して超音波タグ２４に超音波の発信命令を与えて、この超音波信号を受信した超音波受信機のうち同一線上にない任意の３個以上の超音波受信機（たとえば２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）と超音波タグ２４との距離に基づいて、超音波タグ２４の三次元位置（すなわちＲＦＩＤタグ１２の三次元位置）を算出する。
【００２８】
なお、本実施形態で算出する三次元位置は、作業空間１６に設定された三次元座標軸４０を基準とする。
【００２９】
また、図１に示すように、本実施形態におけるロボット１８は、自律移動が可能な二足歩行ロボットである。このロボット１８は、制御装置２２から基地局３０を介して送信される移動経路データに基づいて作業空間１６内を移動したり、別途に送信されるタスク実行命令に基づいて種々のタスクを実行したりすることができる。
【００３０】
ロボット１８は、二本の脚部１８ａを備え、その上方に上体部１８ｂを備える。上体部１８ｂの上部には頭部１８ｃが連結され、上体部１８ｂの両側には二本の腕部１８ｄが連結される。また、上体部１８ｂの背部には格納部１８ｅが設けられ、その内部には全身の動作を制御する制御ユニット３９やバッテリ（図示せず）が収容されている。
【００３１】
ロボット１８の左右の脚部１８ａにはそれぞれ６個の関節が備えられており、これらの関節は電動モータなどの駆動手段によって適宜駆動される。ロボット１８は、歩行中に脚部１８ａの各関節を適宜な角度で駆動させることで足全体に所望の動きを与えることができ、任意に三次元空間を歩行させることができる。なお、二足歩行の詳細については、例えば特開2005-219206号公報に開示されている。
【００３２】
また、ロボット１８の左右の腕部１８ｄにはそれぞれ７個の関節が備えられており、これらの関節も電動モータなどの駆動手段により適宜駆動される。また、左右の腕部１８ｄの端部には、それぞれ５指のハンド１８ｆが取り付けられている。移動ロボット１８は、腕部１８ｄおよびハンド１８ｆの各関節を適宜な角度で駆動することで所望の作業を行わせることができる。
【００３３】
本実施形態による無線通信領域測定システム１０では、次のような手法でRFIDタグシステムの無線通信が可能な領域を測定する。
【００３４】
１）天井に1個のＲＦＩＤアンテナ１４を設置し、複数の超音波受信機２６をグリッド状に設置した作業空間１６において、RFIDタグ１２および超音波タグ２４をハンド１８ｆの掌部分に備えたロボット１８が、制御装置２２から与えられた動作指令に従って、所定の経路、またはランダムな経路を移動する。また、経路移動だけでなく、ロボット１８は、制御装置２２からの動作指令にしたがって腕部１８ｄや脚部１８ａ等を動かすことで、ハンド１８ｆに備えられたＲＦＩＤタグ１２および超音波タグ２４を作業空間１６内の様々な領域に移動させる。
【００３５】
２）ロボット１８の移動中に所定のタイミングまたはランダムなタイミングで、制御装置２２が、ＲＦＩＤタグシステムおよび超音波タグシステムに信号の発信命令を与える。
【００３６】
３）制御手段２２は、発信命令が発信された各計測点において、RFIDアンテナ１４によるRFIDタグ１２からの電波の検出の有無を確認し、これと並行して、同一線上にない任意の３個以上の超音波受信機（例えば２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）と超音波タグ２４との距離に基づき超音波タグ２４（およびRFIDタグ１２）の三次元位置を算出する。
【００３７】
４）ＲＦＩＤタグ１２からの電波の受信状況およびＲＦＩＤタグ１２の三次元位置を同期して記録する。
【００３８】
本発明による無線通信領域を測定する手法は、従来手法とは異なり、計測点へのタグ１２の移動がロボット１８によって自動的に行われるので、作業者の負担が低減する。また、測定の精度をさらに向上させるために、計測点を増やすことも容易である。また、ロボット１８が利用者の居住空間内における各種作業の補助用に使用されている場合、通常の補助作業をさせながら、時間経過と共に無線通信領域に関する最新情報が蓄積されていくので、家具の配置変え等に伴ってＲＦＩＤアンテナ１４や超音波受信機２６の配置変更も容易である。
【００３９】
また、本発明によって無線通信領域の測定精度が向上すると、無線通信システムの設計がより良いものとなる。例えば、無線通信領域を正確に把握することにより、作業空間１６内の無線通信に最適な送受信機の配置および数量を選択することができるようになる。
【００４０】
次に、図２を参照して、無線通信領域測定システム１０の詳細について説明する。図２は、本実施形態による無線通信領域測定システム１０の機能ブロック図である。
【００４１】
制御装置２２は、ＲＦＩＤタグ演算部３１、超音波タグ演算部３３、ロボット制御部３５、および記憶部３７を有する。
【００４２】
ＲＦＩＤタグ演算部３１は、RFIDタグシステムに電波の発信命令を送信し、検出されたＲＦＩＤタグ１２のタグＩＤを受信する。なおRFIDタグシステムに用いる周波数帯域としては、例えば13.56MHzや950MHz、2.45GHz等が考えられる。
【００４３】
本発明の無線通信領域測定システムが起動されると、ＲＦＩＤタグ演算部３１は、ＲＦＩＤアンテナ１４に電波の発信命令を送信する。ＲＦＩＤアンテナ１４は、発信命令を受け取ると、ＲＦＩＤタグ１２に向けて電波を照射する。ＲＦＩＤアンテナ１２は、ＲＦＩＤアンテナ１４から受け取った電波により起電して、自己のタグＩＤを含む電波信号をＲＦＩＤアンテナ１４に返信する。
【００４４】
そして、ＲＦＩＤアンテナ１４は、ＲＦＩＤタグ１２から受け取った電波信号からタグＩＤを検出し、ＲＦＩＤタグ演算部３１に送信する。なお、RFIDアンテナ１４は、RFIDタグ１２からの電波を検知できなかった場合には、NAN（Not A Number）をタグIDとしてＲＦＩＤタグ演算部３１に送信する。ＲＦＩＤタグ演算部３１は、取得したタグＩＤを記憶部３７に送信する。
【００４５】
超音波タグシステムは、20kHz以上の周波数帯域を使用する（例えば40kHz程度）。この周波数帯域は、通信環境などに応じて良好な位置検出ができるように適宜選択されたものが使用される。
【００４６】
超音波タグ演算部３３は、超音波タグ２４に超音波の発信命令を送信する。超音波タグ２４は、発信命令を受け取ると、超音波信号を作業空間１６の天井にグリッド状に配置された複数の超音波受信機２６に向けて発信する。超音波タグ２４から発信された超音波信号を受信した超音波受信機２６は、受信検知信号を超音波タグ演算部３３に送信する。
【００４７】
超音波タグ演算部３３は、受信検知信号を受け取ると、超音波信号を受信した超音波受信機２６のうち同一線上にない任意の３個の超音波受信機（たとえば図１の２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）を選択する。そして、選択した超音波受信機（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）について、超音波の発信命令の発信時刻と、受信検知信号の受信時刻との時間差に基づき、超音波タグ２４からの距離ｌａ、ｌｂ、ｌｃを算出する。
【００４８】
続いて、超音波タグ演算部３３は、算出した距離ｌａ、ｌｂ、ｌｃおよび各受信機２６ａ、２６ｂ、２６ｃの位置座標に基づいて、超音波タグ２４の三次元位置を算出する。超音波タグ２４の３次元位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、以下の式（１）〜（３）に示す三辺法の連立方程式を解くことにより算出することができる。
【００４９】
（Ｘａ―ｘ）２＋（Ｙａ―ｙ）２＋（Ｚａ―ｚ）２＝ｌａ２          （１）
（Ｘｂ―ｘ）２＋（Ｙｂ―ｙ）２＋（Ｚｂ―ｚ）２＝ｌｂ２          （２）
（Ｘｃ―ｘ）２＋（Ｙｃ―ｙ）２＋（Ｚｃ―ｚ）２＝ｌｃ２          （３）
ここで、（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）、（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）、（Ｘｃ、Ｙｃ、Ｚｃ）は、それぞれ作業空間１６内における超音波受信機２６ａ、２６ｂ、２６ｃの座標である。また、（ｘ、ｙ、ｚ）は、超音波タグ２４の作業空間１６における三次元位置の座標である。なお、これらの三次元座標は、作業空間１６に設定された任意の三次元座標軸（たとえば図１の符号４０で示す座標軸）を基準とする。ｌａ〜ｌｃは、それぞれ、超音波受信機２６ａ、２６ｂ、２６ｃと超音波タグ２４との間の距離である。なお、この距離計算は、３個の超音波受信機の様々な組み合わせで得られた計算結果に対し、例えば、最小二乗法を用いることで、超音波タグ２４の三次元位置をより正確に把握するようにしてもよい。
【００５０】
超音波タグ演算部３３は、算出した超音波タグ２４の三次元位置を位置情報として記憶部３７に送信する。
【００５１】
記憶部３７は、ＲＦＩＤタグ演算部３１で求められたタグIDと、超音波タグ演算部３３で算出された位置情報とを関連付けて、一組のデータとして記憶する。記憶部３７に記憶されたデータは、必要に応じて表示装置２８に提供される。
【００５２】
一方、ロボット制御部３５は、ロボット１８の制御ユニット３９に動作命令を送信する。この動作命令は予め決められた無線通信領域測定用の所定の動作命令でもよく、また、利用者から与えられた作業指令に基づく動作命令でもよい。ロボット１８の制御ユニット３９は、動作命令を受け取ると、ロボット１８の脚部１８ａ、腕部１８ｄ等を制御して、動作命令に応じた経路で作業空間１６の中を移動／動作させる。
【００５３】
なお、ＲＦＩＤタグ演算部３１、超音波タグ演算部３３、およびロボット制御部３５は、一般的なＣＰＵ（中央演算処理装置）を備えることによって実現され、記憶部３７などに予め記憶されたプログラムに従って、種々の演算を行うものである。ＲＦＩＤタグ演算部３１、超音波タグ演算部３３、ロボット制御部３５、および記憶部３７は、一体化して設けても良く、また、別々に設けても良い。
【００５４】
次に、図３を参照して、制御装置２２による無線通信領域を測定する処理について説明する。図３は、制御装置２２による無線通信領域測定処理のフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ１０１において、ロボット制御部３５の指示によって、ロボット１８が、RFIDタグ１２および超音波タグ２４を備えて、作業空間１６内を所定の経路に従って移動する。ロボット１８の移動経路は、本実施形態による無線通信領域の測定のタスクのために予め用意されており、たとえば、移動ロボット１４内の記憶装置（図示せず）に記憶されている。なお、ロボット１８が、作業空間１６の中をランダムに移動する形式でも良い。また、ロボット１８は、経路移動に併せて、腕部１８ｄを動作させることによりＲＦＩＤタグ１２および超音波タグ２４の位置を変更させる。これにより、作業空間１６内の様々な領域がカバーされる。
【００５６】
続いて、ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０９において、超音波タグシステムによる位置情報の算出を行う。
【００５７】
ステップＳ１０３において、超音波タグ演算部３３が超音波信号の発信命令を超音波タグ２４に送信し、ステップＳ１０５において、発信命令に応じて超音波タグ２４が超音波信号を発信する。
【００５８】
ステップＳ１０７において、作業空間１６の天井に配置された複数の超音波受信機２６のうち、超音波タグ２４から発信された超音波信号を受信した超音波受信機２６が、受信検知信号を超音波タグ演算部３３へ送信する。
【００５９】
ステップＳ１０８において、超音波タグ演算部３３が、受信検知信号を送信した超音波受信機のうち、同一線上ではない任意の３個の超音波受信機（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）を選択する。そして、選択した超音波受信機（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）について、超音波の発信命令の発信時刻と、受信検知信号の受信時刻との時間差に基づき、超音波タグ２４からの距離ｌａ、ｌｂ、ｌｃを算出する。
【００６０】
ステップＳ１０９において、算出した距離ｌａ、ｌｂ、ｌｃおよび各受信機２６ａ、２６ｂ、２６ｃの位置座標に基づいて、超音波タグ演算部３３が超音波タグ２４の三次元位置を算出する。超音波タグ２４の三次元位置は、式（１）〜（３）を用いて算出される。算出されたタグの三次元位置は、位置情報として記憶部３７に送られる。なお、この距離計算は、３個の超音波受信機の様々な組み合わせで得られた計算結果に対し、例えば、最小二乗法を用いることで、超音波タグ２４の三次元位置をより正確に把握するようにしてもよい。
【００６１】
ステップＳ１１１乃至ステップＳ１２１においてRFIDタグシステムによるタグIDの検出処理を行う。この処理は、ステップＳ１０３乃至Ｓ１０９の超音波タグシステムによる位置情報の算出処理と並行して行われる。
【００６２】
ステップＳ１１１においてＲＦＩＤタグ演算部３１が、発信命令をRFIDアンテナ１４に送信し、ステップＳ１１３において、発信命令に応じてRFIDアンテナ１４が電波を発信する。
【００６３】
ステップＳ１１５においてRFIDアンテナ１４がRFIDタグ１２から返送された電波信号を受信したかどうかを確認する。電波信号を受信した場合、RFIDタグ１２がRFIDアンテナ１４の通信範囲内にあると判断してステップＳ１１７に進み、受信した電波信号から検出したタグＩＤをＲＦＩＤタグ演算部３１に送信する。ステップＳ１１５において電波信号を受信しなかった場合、RFIDタグ１２がRFIDアンテナ１４の通信範囲外にあると判断してステップＳ１１９に進み、NAN（Not A Number）というデータをタグＩＤとしてＲＦＩＤタグ演算部３１に送信する。そして、ステップＳ１２１においてＲＦＩＤタグ演算部３１がRFIDタグ１２のID情報を記憶部３７に送信する。
【００６４】
ステップＳ１２３において、超音波タグ２４の位置情報およびRFIDタグ１２のID情報をまとめて記憶部３７に記憶する。
【００６５】
ステップＳ１２５において、ロボット１８は、移動／動作の終了指示が出されたか、又は、指令された全ての移動／動作が終了したか、を判断する。まだ移動経路がある場合、ステップＳ１０１に戻り、残りの経路に従って移動して計測を継続する。移動経路が終了した場合、処理を終了する。
【００６６】
図４は、無線通信領域測定システム１０による無線通信領域の測定データを表示装置２８に表示した例である。図４は、分かり易さを優先させたため、作業空間１６全体ではなく、一部分のみを拡大して示している。グラフの縦軸および横軸は、作業空間１６の高さ方向および水平方向の位置座標に対応している。
【００６７】
図４のグラフに示されるドットは、ＲＦＩＤアンテナ１４がＲＦＩＤタグ１２のタグＩＤを受信した計測点を、その計測点で算出されたRFIDタグ１２の三次元座標に基づき描画したものである。図４に示される実線は、タグIDを受信した計測点の分布に基づき推定されたRFIDタグシステムの無線通信領域を表している。
【００６８】
図４に示すように、ＲＦＩＤアンテナ１４がＲＦＩＤタグ１２のタグＩＤを受信可能だった位置にドットを描画することにより、ＲＦＩＤタグシステムの無線通信が可能な領域を視覚的に簡便に知ることができる。これにより、タグの種類、出力、アンテナやタグの数、配置を変える等の各種の検証が容易になり、最適な無線通信システムの設計・運用が可能となる。
【００６９】
上述の如く、ステップＳ１２３において超音波タグ２４の三次元位置が判明するので、表示装置２８には利用者の指示に従って、様々な角度からＲＦＩＤシステムの無線通信が可能な領域を表示することができる。
【００７０】
本発明によれば、椅子や机などの配置といった各作業空間に固有の環境においても、ＲＦＩＤシステムの無線通信が可能な領域を精度良く計測することができる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において改変して用いることができる。
【００７２】
上述の実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２の三次元位置を精度良く検知する手段として超音波タグシステムを適用したが、位置検出精度の高い赤外線タグシステムを用いても良い。同様に、ロボット１８または作業空間１６にカメラを設置して、このカメラの画像からＲＦＩＤタグ１２の位置を検出する手段を用いても良いし、周知のＸ−Ｙ−Ｚプロッターを用いても良い。
【００７３】
また、上述の実施形態では、ロボット１８の具体例として二足歩行ロボットを挙げて説明したが、本発明のロボット１８は二足歩行ロボットに限定されることはなく、例えば、車輪走行などの他の移動手段を備え自律移動が可能な装置や、先端にＲＦＩＤタグ１２と超音波タグ２４を設けたクレーンを用いることも可能である。
【００７４】
また、上述の実施形態では、ロボット１８がＲＦＩＤタグ１２またはＲＦＩＤアンテナ１４を携行して作業空間内を移動する間にＲＦＩＤタグシステムの無線通信領域を測定する処理を行ったが、ロボット１８の代わりに人間がＲＦＩＤタグ１２またはＲＦＩＤアンテナ１４を携行して作業空間内を移動したり、手等を動かす形式で無線通信領域を測定するようにしてもよい。この場合、ＲＦＩＤタグ１２またはＲＦＩＤアンテナ１４と、超音波タグ２４との位置関係が変わらないように、回転等させることなく移動させるのが望ましい。
【００７５】
また、上述の実施形態では、予め決められた動作指令に従ってロボットが動作する間に無線通信領域を測定していたが、無線通信が可能な領域の境界付近では、より密にロボット１８が移動または動作するように動作指令を設定し直して、境界を明確に測定するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態による、無線通信の可能な領域を測定するための無線通信領域測定システムを示す概略図である。
【図２】本実施形態による無線通信領域測定システムの機能ブロック図である。
【図３】制御装置による無線通信領域測定処理のフローチャートである。
【図４】無線通信領域の測定データを表示装置に表示した例である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  無線通信領域測定システム
１２  ＲＦＩＤタグ
１４  ＲＦＩＤアンテナ
１８  ロボット
２２  制御装置
２４  超音波タグ
２６  超音波受信機
２８  表示装置
【図１】
0004675822.tif 000002
【図２】
0004675822.tif 000003
【図３】
0004675822.tif 000004
【図４】
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