(57)【要約】      （修正有）【課題】無線端末の位置計測を、複数の無線基地局を時分割で使用して順次行う方法で、被測位対象の無線端末数が増加した場合でも、処理負担の少ない無線端末位置計測システムを提供する。【解決手段】複数の測定対象エリア内のうち一のエリアに存在し無線信号を送受信する無線端末１０と、固定位置に設置された複数の無線基地局２０と、前記無線基地局で測位した前記無線端末から得られる無線特性パラメータを用いて前記無線端末の位置を計測する位置計測部３０を含む構成の位置計測システムであって、前記無線端末が存在する前記一のエリアの存在エリア情報を記憶する無線端末存在エリア記憶部５１と、前記存在エリア情報に基づき前記無線端末の位置計測に使用する前記無線基地局を選択する無線基地局選択部５０と、を備える。【選択図】図１
2012154645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定対象エリア内のうち一のエリアに存在し無線信号を送受信する無線端末と、固定位置に設置された複数の無線基地局と、前記無線基地局で測位した前記無線端末から得られる無線特性パラメータを用いて前記無線端末の位置を計測する位置計測部を含む構成の位置計測システムであって、
前記無線端末が存在する前記一のエリアの存在エリア情報を記憶する無線端末存在エリア記憶部と、
前記存在エリア情報に基づき前記無線端末の位置計測に使用する前記無線基地局を選択する無線基地局選択部と、
を備える位置計測システム。
【請求項２】
前記無線基地局選択部は、
選択した無線基地局から要求する情報が得られなかった際に他の無線基地局を選択する再選択機能、
を有する請求項１に記載する位置計測システム。
【請求項３】
複数の測定対象エリア内のうち一のエリアに存在し無線信号を送受信する無線端末と、固定位置に設置された複数の無線基地局と、前記無線基地局で測位した前記無線端末から得られる無線特性パラメータを用いて前記無線端末の位置を計測する位置計測部を含む構成の位置計測方法であって、
前記無線端末が存在する前記一のエリアの存在エリア情報を記憶し、
前記記憶がなされた存在エリア情報をもとに位置計測に使用する前記無線基地局を選択する
位置計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線端末位置計測システム、無線端末位置計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種プラントや工場あるいは病院のような広域かつ屋内の空間領域内で、自由に移動し作業を行う人員や作業に使用される可搬型の機材類の現在位置を的確に把握し管理することにより作業効率を向上のため無線端末位置計測システム及び無線端末位置計測方法の研究がなされている。
【０００３】
この無線端末位置計測システム及び無線端末位置計測方法では、測定時の無線電波の相互干渉を回避するために、無線端末および無線基地局の発信および受信タイミングの制御が行われている。具体的には、任意の1つの無線端末の位置を測定する時、計測制御部はシステム内の全無線端末を発信禁止状態とし、全無線基地局を測定開始状態に設定した後、被測定対象である無線端末が発信するよう制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０４４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、ある時間帯ではシステム内の全無線基地局が1つの無線端末のみの位置計測に使用され、複数の無線端末の位置計測は時分割によって順次行うようになっているため、被測位対象の無線端末数が増加すると処理能力の不足を招くことがあった。
【０００６】
上記の事情に鑑み、処理の負担が少ない本無線端末位置計測システム、無線端末位置計測方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本無線端末位置計測システムは、
複数の測定対象エリア内のうち一のエリアに存在し無線信号を送受信する無線端末と、固定位置に設置された複数の無線基地局と、前記無線基地局で測位した前記無線端末から得られる無線特性パラメータを用いて前記無線端末の位置を計測する位置計測部を含む構成の位置計測システムであって、
前記無線端末が存在する前記一のエリアの存在エリア情報を記憶する無線端末存在エリア記憶部と、
前記存在エリア情報に基づき前記無線端末の位置計測に使用する前記無線基地局を選択する無線基地局選択部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る位置計測システムの構成を示す図。
【図２】第１の実施形態における無線パラメータのデータテーブルの一例を示す図。
【図３】第１の実施形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図４】第２の実施形態に係る位置計測システムの動作の一例を示す図。
【図５】第２の実施形態の動作を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施態様について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
本実施形態の無線端末位置計測システムは、図１に示すように、無線基地局２０（２０Ａ、…、２０Ｌ）、位置計測部３０、計測制御部４０、無線基地局選択部５０、無線端末存在エリア記憶部５１、を含む構成である。無線基地局２０は、エリア１００内に設置され、位置の検出対象である無線端末１０の位置を推定、検出する。
【００１１】
無線端末１０（１０Ａ、１０Ｂ）は、無線信号発信（送信）機能および無線信号受信機能をもつ。例えば、工作機械、携帯電話や、車載器等がある。無線信号とは、電波（電磁波）等をいい、距離に応じて減衰する特性を持つ信号であれば、例えば、超音波に代替することも可能である。この無線端末１０が、エリア１００内にあるとき、位置計測が行われる。本実施形態では二台の無線端末を記載しているが三台以上の複数台あってもよい。
【００１２】
エリア１００は、無線基地局２０が配置されるエリアであり、無線端末位置計測システムにより位置計測が行われる対象エリアをいう。対象エリアは無線端末１０から発信される電波を無線基地局２０が受信可能（認識可能）な強度で受信できる範囲内であればよい。具体的な場所としては、プラントや工場、立体駐車場の各階の駐車フロアや病院内の一区画である。
【００１３】
エリア１０１（１０２，…）は、本実施形態における無線端末１０Ａの位置計測に使用する無線基地局の範囲である。このエリア１０１内の無線基地局２０を使用して位置計測をする。このエリア１０１は、無線端末１０の位置測定用の電波のを受信した無線基地局全てを含むエリアとしてもよいし、一の無線基地局２０が受信した受信強度によって決定される予め定められた無線基地局群が存在するエリアとしてもよい。
【００１４】
例えば複数の無線基地局２０が無線端末１０からの無線信号を受信し、２０Ａが最大の受信強度であった場合に、予め定められたテーブルに従い無線基地局番号を２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを含むエリアをエリア１０１とする。
【００１５】
無線基地局２０（２０Ａ、…、２０Ｌ）は、無線信号受信機能および無線信号発信機能をもつ。本実施形態では、所定の位置に固定されている。例えば、プラントや工場、立体駐車場や病院の天井に備え付ける。各無線基地局２０の最初に固定された位置情報（例えば、緯度、経度、高度）は計測記憶部３１に記憶されている。
【００１６】
無線基地局２０は、無線信号受信機能により、無線端末１０からの無線信号を受信し、受信した電波強度を位置計測部３０へ出力する。
【００１７】
また無線基地局２０は、無線発信機能により、一定強度の無線信号を発信する。発信間隔としては、一の無線信号と他の無線信号が同時に発信されることがないように、予め設定された所定の間隔で発信する。無線信号の発信は、重複しないように発信タイミングが設定されている。無線基地局から発信された信号と無線端末から発信された信号とを区別するために識別信号を用いることが好適である。
【００１８】
位置計測部３０は、無線端末１０の位置計測を行う。本実施形態では、位置計測方法として、無線基地局選択部５０により選択された無線基地局２０の電波の受信強度を測定し、測定した電波強度と距離の減衰特性から無線端末１０と各基地局２０間の距離を求める。すなわち、３つ以上の上記求めた距離と無線基地局２０の位置から無線端末１０の位置を推定するＲＳＳＩ方式（Received Signal Strength Indicator）を使用して説明している。この他、無線端末１０が発信した電波を各無線基地局２０で受信し、任意の２つの無線基地局２０の受信時間差から距離差分を求め、３つ以上の求めた距離差分データと各無線基地局２０の位置から無線端末１０の位置を算出するＴＤＯＡ方式（Time Difference of Arrival）であってもよいし、その他の方式であってもよい。
【００１９】
計測記憶部３１は、各無線基地局２０（２０Ａ、…、２０Ｌ）の設置位置を記憶している。これらの設置位置を、無線端末の位置計測に利用させるため、位置計測部３０へ送出する。
【００２０】
計測制御部４０は、位置計測開始要求を位置計測部３０から受けると無線基地局選択部５０へ測定開始要求を送信する。なお、本実施形態では、計測制御部４０と無線基地局選択部５０を別々のものとして記載しているが、同一のものとしてもよい。位置計測部３０についても同様に同一のものとしてもよい。
【００２１】
無線基地局選択部５０は、無線端末１０の位置を推定するために利用する無線基地局２０を選択し位置計測部３０へ通知する。
【００２２】
無線基地局を選択する一例として図１に示すように無線端末１０がエリア１００内にいた場合の無線基地局２０の選択方法について説明する。
【００２３】
まず、無線基地局選択部５０は一度位置計測部３０により計測された無線端末１０の位置を記憶部３１から読みだす。この無線基地局２０Ｃから受信した信号を無線端末基地局５０は、図２に示すように当該無線基地局２０Ｃが存在するエリアを例えば図２に示すようにエリア１０１とし、無線端末１０の識別番号、エリア１０１内にある無線基地局の番号、受信した電波強度を無線端末存在エリア記憶部５１に記憶する。
【００２４】
その後、計測制御部４０より測定開始要求を受け、上記記憶された無線端末１０の存在が今現在も同じエリア１０１に存在しているか否かの存在確認要求を無線端末１０に無線基地局２０を介して送る。存在確認応答があった場合は、上記無線端末存在エリア５１に記憶された、エリア１０１内にある無線基地局に対して無線端末１０からの信号受信を指示する。この際、エリア１０１内に存在する無線基地局を全てを選択してもよいし、三台以上の基地局をランダムに選択してもよいし、あらかじめ決められたパターンによって選択する方法でもよい。
【００２５】
例えば、エリア１０１がエリア１００を完全に含む場合、無線基地局２０Ｃの周辺にある無線基地局の番号として、同じエリア１００内にある無線基地局２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを記載しているが、これに限られることなく２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｉ、２０Ｊを選択するなど、予め選出がなされる。
【００２６】
無線端末存在エリア記憶部５１は、無線端末１０が存在するエリアを記憶する。図２に示すように当該無線基地局２０Ｃが存在するエリア１００、と無線端末１０の識別番号、無線基地局２０Ｃの周辺にある無線基地局の番号（エリア１０１）、受信した電波強度を記憶する。記憶する媒体として、半導体メモリ、磁気メモリ等の各種記憶媒体を利用することができる。なお、本実施形態では分けて記載しているが、計測記憶部３１と同一の記憶部としてもよい。
【００２７】
次に、本実施形態の動作について図３を参照しながら説明する。
【００２８】
本実施形態では、無線端末１０Ａ存在エリアが無線端末存在エリア記憶部５１に記憶されてからが測定完了通知を送るまでの間無線端末１０Ａが定義されたエリア１０１内に存在しているものとする。無線端末１０Ａの位置は、一度位置計測３０により通常の方法で位置計測がなされるなどして、位置計測記憶部３１に記憶されているものとする。また、無線基地局２０Ｃと無線信号のやり取りがなされ、図２に示すように無線端末存在エリア５１内に記憶がなされている。
【００２９】
一の無線端末１０Ａの位置計測開始の信号を受けると、位置計測部３０は、位置計測開始要求を送る（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。
【００３０】
位置計測部３０からの位置計測開始要求を受け、計測制御部４０は、無線基地局選択部５０へ測定開始要求を送る（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。
【００３１】
計測制御部４０からの測定開始要求を受け、無線基地局選択部５０は、存在エリア確認要求を無線端末存在エリア５１から無線端末１０Ａがいるとされる存在エリア情報を読み出し、今現在も存在エリアとして記憶されているエリア１０１内にいるか否か確認するための存在確認要求を無線基地局２０Ｃを介して無線端末１０Ａへ送信する（ステップＳ１０５乃至Ｓ１０９）。
【００３２】
無線基地局選択部５０からの存在確認要求を受けた、無線端末１０Ａは無線基地局２０Ｃを介して存在確認応答を無線基地局選択部５０へ返信する（ステップＳ１１０乃至Ｓ１１７）。
【００３３】
無線端末１０Ａからの存在確認応答を受け、無線基地局選択部５０は、測定開始要求を、無線端末１０Ａの位置を推定するために利用する無線基地局２０へ送信する（ステップＳ１１８、Ｓ１１９）。
【００３４】
測定開始要求を受けた無線基地局２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、無線端末１０からの無線信号を受信可能な状態とする。併せて、無線基地局２０Ｃは無線端末１０へ測定開始通知を送る（ステップＳ１２２、）
測定開始通知を受けた無線端末１０は測定完了通知を各無線基地局２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄへ送る（ステップＳ１２３、ステップＳ１２４）。
【００３５】
この測定完了通知を受けた電波強度つまり無線特性パラメータを位置計測部３０へ送信する（ステップＳ１２５、Ｓ１２６）。
【００３６】
無線特性パラメータを受けた位置計測部３０は、ＲＳＳＩ方式などの位置計測に用いられる方法で、無線端末１０Ａの位置を推定する（ステップＳ１２７乃至Ｓ１２９）。
【００３７】
なお、ステップＳ１１３で存在確認要求を送ったのにもかかわらず、存在確認応答が帰ってこなかった場合はそのまま処理を終了する。または、存在確認応答がなかった旨を無線基地局選択部へ送信する。
【００３８】
このように、位置計測に必要な無線基地局を選択することにより、エリア１００内にある無線基地局をすべて使うことなく無線端末の位置の計測が行える。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
構成要件は第１の実施形態との違いは無線基地局選択部５０が、無線基地局再選択機能５２を持っている点である。
【００４１】
無線基地局再選択機能５２は、無線基地局選択部５０により存在確認要求がなされたにもかかわらず、一の無線基地局２０から存在確認応答なしとの返信を受けた場合に、再度存在確認要求を他の無線基地局２０に送信する機能である。
【００４２】
再度存在確認要求を送る無線基地局２０を選択するアルゴリズムを説明する。例えば第１の実施形態と同様に無線基地局２０Ｃが最も強い強度の受信強度であった場合、エリア１０１に存在するとして無線基地局２０Ｃに存在確認要求を中継または無線端末に向け送信させる。ここで返応答がなかった場合、無線基地局２０Ｃから存在確認不可応答が無線基地局選択部５０に通知されてくる。次に、予め定められた順番に従って次の無線基地局２０（例えば無線基地局２０Ｌ）に存在確認要求がなされる。
【００４３】
本実施形態は、無線端末１０からの存在確認応答が一定時間以上なかった場合に、存在確認不可応答を無線基地局選択部５０へ送出する。
【００４４】
この処理を繰り返す。
【００４５】
なお、この処理を繰り返した回数をカウントして一定回数に達した場合処理を終了してもよいし、一定時間再度存在確認処理を行うようにしてもよい。
【００４６】
さらに、無線基地局２０で行った存在確認不可応答に代えて、無線基地局選択部５０内で一定時間をカウントし、存在確認不可応答に代えてもよい。
【００４７】
次に、本実施形態の動作について図５を参照しながら説明する。
【００４８】
本実施形態では、無線端末１０Ａの位置は、一度位置計測３０により通常の方法で位置計測がなされるなどして、位置計測記憶部３１に記憶されているものとする。また、無線基地局２０Ｃと無線信号のやり取りがなされ、図２に示すように無線端末存在エリア５１内に記憶がなされている。
【００４９】
一の無線端末１０Ａの位置計測開始の信号を受けると、位置計測部３０は、位置計測開始要求を送る（ステップＳ２０１、Ｓ２０２）。
【００５０】
位置計測部３０からの位置計測開始要求を受け、計測制御部４０は、無線基地局選択部５０へ測定開始要求を送る（ステップＳ２０３、Ｓ２０４）。
【００５１】
計測制御部４０からの測定開始要求を受け、無線基地局選択部５０は、存在エリア確認要求を無線端末存在エリア５１から無線端末１０Ａがいるとされる存在エリア情報を読み出し、今現在も存在エリアとして記憶されているエリア１０１内にいるか否か確認するための存在確認要求を無線基地局２０Ｃを介して無線端末１０Ａへ送信する（ステップＳ２０５乃至Ｓ２０９）。
【００５２】
無線基地局選択部５０は、存在確認要求を無線基地局２０へ存在確認要求を送り、無線基地局２０はそれをエリア１００へ送信する（ステップＳ２１０乃至ステップＳ２１１）。
【００５３】
ここで、無線端末１０は存在確認要求を受け、存在確認応答を無線基地局２０へ返信するところ、（１）存在確認要求を無線端末１０が受信できない場合や、（２）無線端末１０からの無線信号を無線基地局２０が受信できなかった場合や、（３）無線端末１０がエリア１００以外のエリアに移動した場合など、存在確認応答が返信できないものとする（ステップＳ２１２乃至ステップＳ２１３）。
【００５４】
存在確認応答を受信できなかった無線基地局選択部５０は、計測制御再選択機能により再度存在確認要求を無線端末存在エリア記憶部５１に記憶されている無線端末が存在している存在エリア情報をもとに前回選択した基地局から位置的に距離の近い無線基地局に存在確認応答を送信する。この場合、一の無線基地局に近い無線基地局をあらかじめ計測記憶部３１または無線端末存在エリア記憶部５１に優先順位を持たせて記憶させておき、これらの優先順位テーブルを参照して順次存在確認要求を無線基地局２０へ送信する（ステップＳ２１４乃至ステップＳ２１８）。
【００５５】
ここで、存在確認応答を無線基地局選択部５０が受けることができた場合は次に、無線基地局選択部５０は、測定開始要求を、無線端末１０Ａの位置を推定するために選択した無線基地局２０へ送信する（ステップＳ２１９乃至ステップＳ２２５）。
【００５６】
測定開始要求を受けた無線基地局２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、無線端末１０からの無線信号を受信可能な状態とする。併せて、無線基地局２０Ｃは無線端末１０へ測定開始通知を送る（ステップＳ２２６）
測定開始通知を受けた無線端末１０は測定完了通知を各無線基地局２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄへ送る（ステップＳ２２７、ステップＳ２２８）。
【００５７】
この測定完了通知を受けた電波強度つまり無線特性パラメータを位置計測部３０へ送信する（ステップＳ２２９、Ｓ２３０）。
【００５８】
無線特性パラメータを受けた位置計測部３０は、ＲＳＳＩ方式などの位置計測に用いられる方法で、無線端末１０Ａの位置を推定する（ステップＳ２３１乃至Ｓ２３３）。
【００５９】
このようにすることにより、要求される時間内に多数の無線端末の位置測定をすることができるようになる。
【００６０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１  …  位置計測システム
１０（１０Ａ、１０Ｂ）  …  無線端末
１００…  エリア
２０（２０Ａ、…、２０Ｌ）  …  無線基地局
３０  …  位置計測部
３１  …  計測記憶部
４０  …  計測制御部
５０  …  無線基地局選択部
５１  …  無線端末存在エリア記憶部
【図１】
2012154645.tif 000003
【図２】
2012154645.tif 000004
【図３】
2012154645.tif 000005
【図４】
2012154645.tif 000006
【図５】
2012154645.tif 000007