CN110998355A - 移动体测位系统和物流管理系统 - Google Patents

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CN110998355A CN201880051803.6A CN201880051803A CN110998355A CN 110998355 A CN110998355 A CN 110998355A CN 201880051803 A CN201880051803 A CN 201880051803A CN 110998355 A CN110998355 A CN 110998355A
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Abstract

本公开提供一种移动体测位系统(100)，具备：移动体(10)，其具备阵列天线(12)和处理电路(14)；多个信标(20)，其配置在预定的位置，分别周期性或间断地发射包含识别信息的信号波；存储装置(40)，其存储将各识别信息与多个信标(20)各自的位置关联的数据。阵列天线(12)具备多个天线元件，顺次或同时接收从多个信标(20)分别发射的信号波，输出阵列信号。处理电路从接收到的信号波读出识别信息，参照数据，根据识别信息确定发射了信号波的至少一个信标的位置。处理电路根据阵列信号推定信号波的到来方向，根据发射了信号波的至少一个信标的位置和推定出的信号波的到来方向，进行上述移动体的测位。

Description

移动体测位系统和物流管理系统
技术领域
本申请涉及移动体测位系统和物流管理系统。
背景技术
正在积极地开发在无法接收卫星电波的室内等环境中推定便携终端等的位置的室内定位系统。例如，在便携终端内置的信标发射信号波的情况下，通过固定在环境内的多个阵列天线接收该信号波，由此能够推定便携终端的位置。
通过一个阵列天线，能够推定发射电磁波的信标的方向、即信号波的到来方向。但是，无法求出从阵列天线到信标的准确距离。因此，为了准确地推定信标的位置，必须使用配置在不同位置的多个阵列天线，根据以各个阵列天线为基准的信号波的到来方向进行几何学的计算。
在日本特开2007-19828号公报中公开了一种技术，其通过一个阵列天线推定电磁波发射源的方向，将其推定位置显示在通过照相机取得的图像内。根据这样的技术，能够将通过照相机取得的图像所包含的建筑物等的配置作为参考，推定电波发射源的方向或位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-19828公报
发明内容
发明要解决的问题
根据上述现有技术，能够通过阵列天线推定电波发射源的方向，但采用了阵列天线的位置自身是已知的前提。
本公开的实施方式提供新的移动体测位系统和物流管理系统。
用于解决问题的手段
本公开的移动体测位系统在示例的实施方式中，具备：移动体，其具有阵列天线和处理电路；多个信标，其配置在预定的位置，分别周期性或间断地发射包含识别信息的信号波；存储装置，其存储将各识别信息与上述多个信标各自的位置关联的数据。上述阵列天线具备多个天线元件，顺次或同时接收从上述多个信标分别发射的信号波，从上述多个天线元件输出阵列信号。上述处理电路从接收到的上述信号波读出上述识别信息，参照存储在上述存储装置中的上述数据，根据上述识别信息确定发射上述信号波的至少一个信标的位置，根据上述阵列信号推定接收到的上述信号波的到来方向，根据发射了上述信号波的上述至少一个信标的位置和推定出的上述信号波的上述到来方向，进行上述移动体的测位。
本公开的另一个移动体测位系统在示例的实施方式中，具备：移动体，其具备阵列天线、处理电路以及通信模块；多个信标，其配置在预定的位置，分别周期性或间断地发射包含识别信息的信号波；管理装置，其具有存储将上述识别信息与上述多个信标各自的位置关联的数据的存储装置，并且，经由上述通信模块与上述移动体进行通信。上述阵列天线具备多个天线元件，顺次或同时接收从上述多个信标分别发射的信号波，从上述多个天线元件输出阵列信号。上述处理电路根据上述阵列信号推定接收到的上述信号波的到来方向，从接收到的上述信号波读出上述识别信息。上述管理装置经由上述通信模块从上述移动体取得推定出的上述信号波的上述到来方向和上述识别信息，参照存储在上述存储装置中的上述数据，根据上述识别信息确定发射了上述信号波的至少一个信标的位置，根据发射了上述信号波的上述至少一个信标的位置和上述信号波的上述到来方向，进行上述移动体的测位。
本公开的物流管理系统在示例的实施方式中，具备：上述移动体测位系统；传感装置，其检测从上述移动体卸载了通过上述移动体运输的货物的情况；货物位置管理装置，其根据通过上述移动体测位系统测定的上述移动体的位置和上述传感装置的输出，存储从上述移动体卸载的上述货物的位置。
发明效果
根据本公开的实施方式，能够测定具备阵列天线的移动体的位置。
附图说明
图1是表示本公开的实施方式的移动体测位系统的示例结构例子的图。
图2是表示在工厂或仓库等建筑物的天花板配置了多个信标的例子的图。
图3是表示具备直线状地配置的M个天线元件的阵列天线与从不同方向到来的多个信号波的关系的图。
图4是示意地表示正在接收第k个信号波的阵列天线的图。
图5是示意地表示在天花板配置了许多信标的仓库等建筑物的内部的立体图。
图6是示意地表示本公开的实施方式的各个信标20的结构例子图。
图7A是示意地表示从在第一模式下动作的信标以第一时间间隔T1发射的信号波的波形图。
图7B是示意地表示从在第二模式下动作的信标以第二时间间隔T2发射的信号波的波形图。
图8是示意地表示基于阵列天线的到来方向的推定示出相对高的准确度的区域C的立体图。
图9是示意地表示基于阵列天线的到来方向的推定示出相对高的准确度的区域C的平面图。
图10是示意地表示在移动体的姿势(方向)不确定的情况下在角度α为40°的情况下移动体可能存在的圆周P1的图。
图11是示意地表示在移动体的姿势不确定的情况下在角度α为20°的情况下移动体可能存在的圆周P2的图。
图12是表示以相对低的密度排列信标的例子的图。
图13A是示意地表示伴随着移动体的移动而将信标的动作从第一模式切换到第二模式的情况的图。
图13B是示意地表示伴随着移动体的移动而将信标的动作从第一模式切换到第二模式的情况的图。
图14是用于说明本公开的物流管理系统的实施方式的仓库内的示意布局图。
图15是用于说明本公开的物流管理系统的其他实施方式的仓库内的示意布局图。
图16是用于说明本公开的物流管理系统的另外其他实施方式的仓库内的示意布局图。
具体实施方式
以下，说明本公开的实施方式。此外，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略已经公知的事项的详细说明、对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，而使本技术领域的技术人员容易理解。为了本技术领域的技术人员充分理解本公开，本发明人提供附图和以下的说明。并不是要通过它们限定请求专利保护的范围所记载的主题。
<基本结构例子>
本公开涉及移动体测位系统以及利用移动体测位系统的物流管理系统。
首先，参照图1说明本公开的实施方式的移动体测位系统的示例结构例子。
该例子的移动体测位系统100具备：至少一个移动体10，其具备阵列天线12和处理电路14；多个信标20，其配置在预定的位置，分别周期性或间断地发射包含识别信息的信号波。在图1中示例地表示出2个移动体10。移动体10的典型例子是无人运输车、载人运输车、移动机器人和/或无人机。
在各种实施方式中，可以将多个信标20配置在沿着与地面平行的平面扩展的栅格的栅格点位置。在某具体例子中，可以将多个信标20排列在建筑物的天花板。在图1的例子中，在二维面内将N×M个(N和M都是正的整数)信标20周期地排列为N行和M列。在图1中，为了区别各个信标20，向位于i行j列(i和j是满足1≤i≤N、1≤j≤M的整数)的位置的信标20附加(i，j)的参照符号。信标20的排列并不限于行和列状的矩形排列。可以在具有各种形状的区域内，将各信标20配置在任意的位置。
本公开的移动体测位系统100具备存储将各识别信息与多个信标20各自的位置关联的数据的存储装置40。例如可以通过针对全部信标20表示(i，j)＝(xi，yi)的关系的详细表来表现该关联。在此，(xi，yi)是信标(i，j)的位置坐标。更具体地说，通过参照上述数据，可知例如位于第3行第2列的信标(3，2)的位置例如是(15，20)。可知在将地面的某基准位置作为原点(0，0)时，信标(3，2)的位置例如位于正东15m、正北20m的位置。此外，也有时不需要这样知道准确的位置坐标的值。即，也有时只要根据从信号波读出的识别信息，知道发出该信号波的信标20位于3行2列的位置就足够了。在本公开中，在这样的情况下，也假设各识别信息与多个信标20各自的位置关联起来。
存储装置40既可以由移动体10具备，也可以配置在从移动体10离开的位置。图1的左侧所记载的移动体10内置有存储装置40。
在图示的例子中，多个信标20和移动体10分别具备依照近距离无线通信标准进行通信的通信模块CM。在将存储装置40配置在从移动体10离开的位置的情况下，移动体10能够使用移动体10具备的通信模块CM，通过无线通信从存储装置40取得上述数据的一部分。取得的数据的一部分被保存在移动体10具备的未图示的存储器中。
可以通过单一或多个半导体集成电路实现处理电路14和通信模块CM。处理电路14有时被称为CPU(中央处理单元)等处理器或计算机。可以通过具备通用的微控制器或数字信号处理器等计算机、内置了使该计算机执行各种命令的计算机程序的存储器的电路来实现处理电路14。在处理电路14中可以包含未图示的寄存器、高速缓冲存储器和/或缓存器。
图2表示在工厂或仓库等建筑物的天花板C配置了多个信标20的例子。在该例子中，移动体10在地板F上行驶。在图2所示的例子中，从多个信标20发射信号波W1、W2、W3、W4、W5。
信标20也被称为标签。在本公开的某实施方式中，信标20能够依照低能耗蓝牙(注册商标)标准发射信号波(广告)。信标20也可以是依照其他近距离无线通信标准动作的设备。信号波的频率例如是微米波频带或毫米波频带。例如以10毫秒以上10秒以下的时间间隔从信标20发射例如2.4千兆赫兹频带的信号波。信号波的频率只要能够通过阵列天线12接收，则不必须是固定的，可以跳频多个频率。
信标20的信号波的发射也可以具有依存于信标20的天线的各向异性。信标20发射的信号波可以和与信标20有关的识别信息区别地包含附加信息。附加信息的例子是信标20的位置坐标。信标20也可以与位于外部的各种传感器电连接。在这样的情况下，信标20也能够在信号波中包含通过这些传感器取得的各种测定值地进行发射。
在图2的例子中，从信标20发射的信号波W1～W5能够分别以不同的角度入射到移动体10的阵列天线12。在图2的例子中，正在发射信号波W1的信标20存在于以阵列天线12的中心为起点的箭头D1的方向上。同样，正在发射信号波W2的信标20和正在发射信号波W3的信标20存在于以阵列天线12的中心为起点的箭头D2和箭头D3的方向上。如果移动体10移动，则以该阵列天线12为基准的信标20的相对位置变化。因此，以阵列天线12的中心为起点朝向信标20的箭头D1～D3的方向(角度)伴随着移动体10的移动而变化。
在图2中记载了不具备阵列天线12的移动体10A。该移动体10A也可以跟随具备阵列天线12的移动体10或被移动体10牵引地行驶。相反，不具备阵列天线12的移动体10A也可以牵引或引导具备阵列天线12的移动体10。在图2中记载了携带无线终端的用户1。用户1也能够通过无线终端与移动体10和/或移动体10A通信，发送行驶指示。用户1也可以直接从移动体10取得表示移动体10测定的移动体10的位置(自己位置)的信息。移动体10的转向的形式是任意的。在移动体10是叉车的情况下，工作人员可以乘坐在移动体10上驾驶移动体10。
<阵列信号处理>
参照图3和图4，说明阵列天线12的结构例子和处理电路14的信号波的到来方向推定的原理。阵列天线12具备排列为二维(平面)状的多个天线元件。处理电路14可以是执行到来方向推定算法来推定信号波的到来方向的计算机。
为了简化，着眼于二维状排列的天线元件中的配置为直线状的一列天线元件，说明推定入射到该一列天线元件的信号波的到来方向的技术。
图3表示具备直线状配置的M个天线元件12-1、……12-m、……、12-M的阵列天线12与从不同方向到来的多个信号波Wk的关系。在此，M是2以上、典型的是4以上的整数，m是1以上M以下的整数。另外，K是1以上的整数，k是1以上K以下的整数。信号波Wk例如是从如图2所示那样排列在天花板C的信标20发射的电磁波。在信标20依照低能耗蓝牙(注册商标)标准发射信号波的情况下，该电磁波是以预定的时间间隔发射的微波，以包含识别信息的广告分组的形式被调制。
从各种角度到来的多个信号波W1、……、Wk、……WK同时或顺次地入射到阵列天线12。信号波的入射角度(表示到来方向的角度θk)表示以阵列天线12的宽边B(与天线元件群排列的平面垂直的方向)为基准的到来方向的角度。着眼于第k个信号波Wk。“第k个信号波”是指K个信号波从存在于不同方位的多个信标20入射到阵列天线12时的通过入射角θk识别的信号波。
图4示意地表示正在接收第k个信号波的阵列天线12。在图示的例子中，与信号波Mk响应而从具备M个天线元件12-1、……、12-m、……、12-M的阵列天线12输出信号(阵列信号)。可以如公式1那样，作为具有M个要素的“向量”来表现该阵列信号。
(公式1)
S＝[S1，S2，…，SM]T
在此，Sm(m：1～M的整数，以下相同)是第m个天线元件接收到的信号的值。上标T表示转置。S是列向量。通过由阵列天线12的结构决定的方向向量(转向向量或模式向量)与表示波源(信号源)即信标20的信号波的复数向量的积来给出列向量S。在波源的个数是K时，从各波源来到各个天线元件的信号的波线性地叠加。这时，可以如公式2那样表现Sm。
[公式2]
Figure BDA0002381349760000071
公式2中的ak、θk以及φk分别是第k个信号波的振幅、信号波的入射角度(表示到来方向的角度)以及初始相位。另外，λ是到来波的波长，j是虚数单位。
如从公式2理解的那样，Sm表现为由实部(Re)和虚部(Im)构成的复数。如果考虑噪声(内部噪声或热噪声)而进一步标准化，则可以如公式3那样表现阵列信号X。
(公式3)
X＝S+N
N是噪声的向量表达。处理电路14使用公式3所示的阵列信号X，求出到来波的自相关矩阵Rxx(公式4)。
[公式4]
Figure BDA0002381349760000081
在此，上标H表示复数共轭转置(埃尔米特共轭)。处理电路14计算出自相关矩阵Rxx的固有值。求出的多个固有值中的具有由热噪声决定的预定值以上的值的固有值(信号空间固有值)的个数与到来波的个数对应。另外，通过计算出信号波的到来方向的似然度最大(成为最大似然度)的角度，能够确定发射所接收到的信号波的信标20的个数和方向。推定表示信号波的到来方向的角度的方法并不限于该例子。能够使用各种到来方向推定算法而进行推定。
在使用直线状配置的一列天线元件的情况下，能够针对入射到天线元件的列的无线信号产生相位差的方向(第一方向)，推定无线信号的到来方向。但是，对于与第一方向垂直的第二方向，无法推定无线信号的到来方向。为了推定与第二方向有关的到来方向，必须使用二维(平面)地配置的天线元件。使用二维地配置的天线元件计算与第一方向和第二方向的双方有关的角度的技术是公知的，因此省略本说明书中的详细说明。
在本实施方式中，阵列天线12的直径例如是20厘米左右，具备二维状地排列在平面内的例如7个天线元件。阵列天线12的重量例如是500克左右。阵列天线12的结构和大小并不限于该例子。俯视看到的阵列天线12的外观形状也并不必须是圆形，也可以是椭圆形、长方形、多边形、星形、其他形状。天线元件的个数既可以是8个以上，也可以位于3～6个的范围内。
在与地板F平行的平面内排列本公开的实施方式的天线元件。具体地说，在位于阵列天线12的中心的一个天线元件周围，可以等间隔地将6个天线元件排列在同心圆上。该配置只不过是一个例子。
阵列天线12也可以内置有未图示的单片微波集成电路等高频电路和AD变换电路。这样的电路也可以不在阵列天线12中具备，而代之连接在处理电路14与阵列天线12之间。
这样在本公开的实施方式中，阵列天线12具备多个天线元件，顺次或同时地接收从多个信标20分别发射的信号波，从多个天线元件输出阵列信号。处理电路14从接收到的信号波读出识别信息。然后，参照存储在存储装置40中的数据，根据识别信息确定发射了信号波的至少一个信标的位置。处理电路14根据从阵列天线12输出的阵列信号推定信号波的到来方向，推定规定信号波的到来方向的角度。信号波的到来方向有时被称为DOA(Direction Of Arrival)或AOA(Angle Of Arrival)。
通过以移动体10为基准的角度(极坐标)规定通过上述方法推定的信号波的到来方向。另一方面，多个信标20各自的位置是已知的。因此，通过从信号波读出识别信息，能够确定发射了该信号波的信标20。如上述那样，在存储装置40中存储有使各识别信息与多个信标20各自的位置关联的数据。如果参照该数据，则能够掌握根据识别信息确定的信标20的位置。
图5是示意地表示在天花板C配置了许多信标20的仓库等建筑物的内部的立体图。在图5中记载了3台移动体10a、10b、10c，其接受从一个或多个信标20发射的信号波，一边执行测位(localization或positioning)一边行驶。在图5中表示出管理移动体10a、10b、10c的运行的管理装置30。
此外，在图5中，将各个信标20记载得大使得信标20醒目。信标20例如也可以具有约1厘米×1厘米左右的小的尺寸。信标20也可以在人无法识别的状态下嵌入到天花板C。也可以将多个信标20的若干个安装到壁面、窗以及柱等固定物上。天花板等的安装面并不必须是平坦的，全部信标20也不必须位于一个平面内。
如图5所示，在广范围地配置了许多信标20的实施例中，如果全部信标20连续持续地发射信号波，则各个信标20的消耗电力会过度增加。因此，理想的是信标20具有变更信号波的发射(广播)的间隔(时间周期)的功能。
图6是示意地表示本公开的实施方式的各个信标20的结构例子的图。如图6所示，信标20具备发射信号波的天线24、与天线24连接的半导体集成电路26、作为电源动作的电池(battery)28。天线24是小型的天线，不必须是阵列天线。半导体集成电路26可以包含处理器、存储器、高频振荡电路等。
在某实施方式中，多个信标20分别能够在以第一时间间隔发射信号波的第一模式下动作、以比第一时间间隔短的第二时间间隔发射信号波的第二模式下动作。多个信标20也可以分别具备在第二模式下动作时发出可视光的光源22。
多个信标20可装卸地安装在坐标已知的预定位置。由于长期的使用而电池28的供给电压降低了的信标20能够从预定的位置卸下，更换为新的信标。也可以只将信标20的电池28更换为新的电池。
多个信标20也可以分别安装在例如配置在天花板的多个照明器具。各个照明器具具备从电灯线等接受供电的点亮电路。信标20也可以从这样的点亮电路被供电。另外，信标20的消耗功率少，因此也可以利用将照明器具的光源发出的光变换为电力的小型太阳能电池等元件作为信标20的电源来代替电池。
图7A是示意地表示以第一时间间隔T1从在第一模式下动作的信标20发射的信号波的波形图。箭头所示的多个矩形部分表示进行信号波的发射的期间。例如可以将第一时间间隔T1设定为5秒以上。
图7B是示意地表示以第二时间间隔T2从在第二模式下动作的信标20发射的信号波的波形图。箭头所示的多个矩形部分表示进行信号波的发射的期间。可以将第二时间间隔T2设定为1秒以下、例如500毫秒以下。
信标20通常在第一模式下动作。但是，例如在移动体10接近时，能够将动作从第一模式切换到第二模式。为了检测到移动体10接近的情况，能够采用各种结构。根据某例子，从检测出特定的信标20的移动体10向该信标20发送请求信号波(查询)。具体地说，移动体10通过从接收到的信号波读出识别信息，能够判别发射了信号波的至少一个信标的个数是单个还是多个。在发射了信号波的信标20的个数是单个时，向该单个信标20发送请求信号波。另一方面，在发射了信号波的信标20的个数是多个时，向从该多个信标20中选择出的若干个信标20发送请求信号波。典型的是可以向与移动体10的当前位置最近的信标20发送请求信号波。多个信标20的各个如果在第一模式下动作时接受了请求信号波，则从第一模式切换到第二模式。由此，抑制信号波的发射所伴随的电力的非高效消耗。其结果是电池28的寿命延长。在依照低能耗蓝牙(注册商标)标准的情况下，可以是信标20作为广告方动作，具备阵列天线12的移动体10作为扫描方动作。如上述那样，信标20发射的信号波能够以广告分组的形式将识别信息等传递到移动体10。
此外，在图2的例子中，正在发射信号波W3、W4、W5的信标20在第一模式下动作，正在发射信号波W1、W2的信标20在第二模式下动作。在第一模式下动作的信标20与在第二模式下动作的信标20相比，位于离移动体10相对远的位置。
<测位>
如上述那样，阵列天线12和处理电路14的动作的结果是能够推定接收到的信号波的到来方向。但是，信号波的到来方向是以移动体10为基准的发出信号波的信标20的方向。以下，说明根据信标20发出的信号波的到来方向求出移动体10的位置和姿势的方法的例子。
参照图8和图9。图8是示意地表示基于阵列天线12的到来方向的推定示出相对高的准确度的区域C的立体图。图9是示意地表示区域C的平面图。
通过以区域C为底面的圆锥来规定基于阵列天线12的到来方向的推定示出相对高的准确度的区域C的范围。该圆锥的高度H相当于从阵列天线12到信标20的排列面的距离。阵列天线12的中心位于圆锥的顶点，圆锥的顶角相当于阵列天线12的视角或视野(angleof view)。圆锥的大小依存于阵列天线12的灵敏度和指向性、以及信标20的信号波发射功率和指向性等。
移动体10能够与位于该圆锥的外侧的许多信标20通信。但是，接收到的信号波的到来方向的推定准确度具有随着从圆锥远离而降低的倾向。为了进行准确度高的测位(位置推定)，理想的是利用位于区域C的内部的信标20。
在图8和图9所示的例子中，根据角度α和角度β确定从信标20X发射的信号波的到来方向D。在图8中表示移动体10固有的局部坐标(移动体坐标)的w轴，在图9中表示该局部坐标的u轴和v轴。uv平面与地板平行。w轴与铅垂方向(高度方向)平行。u轴、v轴以及w轴构成相互垂直的右手系uvw坐标。另一方面，仓库等建筑物固有的坐标是由相互垂直的X轴、Y轴以及Z轴构成的右手系的XYZ坐标。XYZ坐标是不依存于各个移动体10的位置和姿势(方向)的全局的世界坐标。
如图8所示，角度α是到来方向D与w轴之间的角度。另一方面，如图9所示，角度β是将到来方向D垂直地投影到u-v面而形成的线段与u轴之间的角度(方位角)。在此，如果移动体10的方向不明，则世界坐标的X轴与移动体坐标的u轴之间的角度不明。
如上述那样，根据信号波包含的识别信息，取得信标20X的位置坐标。另外，通过阵列信号处理，得到来自信标20X的信号波的到来方向(角度α和角度β的推定值)。但是，角度α和角度β的推定值是以移动体10为基准的值，因此如果移动体10的方向不确定，则全局坐标上的移动体10的位置坐标不确定。
图10是示意地表示在移动体10的方向不确定的情况下，在到来方向的角度α为40°时移动体10可能存在的圆周P1的图。与此相对，图11是示意地表示在移动体10的方向不确定的情况下，在到来方向的角度α为20°时移动体10可能存在的圆周P2的图。从图10和图11可知，角度α越小，移动体10有可能存在的范围越窄。此外，在移动体10的方向已知的情况下，能够将移动体10的位置确定为圆周P1或P2的一点。
在移动体10接受的信号波是一个，在其到来方向的前面只存在一个信标20的情况下，如果这样移动体10的方向不明，则移动体10的位置不确定。但是，如果能够推定来自多个(理想的是3个以上)信标20的信号波的到来方向，则能够根据这些多个信标20的坐标，计算出移动体10的位置和方向。即，例如移动体10存在于图10所示的以信标20X为顶点的圆锥的底面上的圆周P1与以其他任意一个信标20为顶点的圆锥的底面上的圆周的交点上。由此，不只是移动体10的位置，还能够推定姿势(角度)。因此，理想的是将信标20的排列确定为区域C(图8、图9)始终包含多个信标20。但是，在移动体10移动的过程中，即使区域C内包含的信标20的个数暂时成为1个，如果假定移动体10至此的方向是已知的并在行驶中维持该方向，则也能够确定移动体10的位置。
接着，参照图12。在图12中，以比图9相对低的密度排列了信标20。移动体坐标的uv面的原点在全局坐标的XY面内移动，因此uv面的原点与XY面的原点并不一定一致。但是，在图12中示意地记载了两个原点一致的状态，示出表示u轴相对于X轴的旋转的角度Θ。
如上述那样，即使得到表示相对于某一个信标20的到来方向的角度α、β，如果移动体10的方向、即角度θ不明，则uv面的原点的位置(移动体的位置)位于该信标20的周围(在角度α下可能面对信标20的区域)的哪里也不确定。
在图12中记载了相当于图9所示的区域C的第一区域C1、比第一区域C1广的第二区域C2。如果与位于第一区域C1的信标20相比，则对于位于第二区域C2的信标20来说，到来方向的推定的准确度相对低。但是，通过除了使用来自位于第一区域C1的信标20的信号波以外，还使用来自位于第二区域C2的信标20的信号波，能够推定移动体10的位置和方向。在第一区域C1的外侧，作为方位角的角度β的推定精度比角度α高。因此，即使利用来自位于更远位置的信标20的信号波，角度β的信息的准确度也相对高，能够在求出移动体10的方向的方面得到有益的信息。
图13A和图13B是示意地表示伴随着移动体10的移动而将信标20的动作从第一模式切换到第二模式的情况的图。在这些图中，用白色的矩形表示在第一模式下动作的信标20，而用带阴影的矩形表示在第二模式下动作的信标20a。沿着移动体10的预定路径选择在第二模式下动作的信标20a。移动体10通过测定接收信号波的时间间隔，能够从在第一模式下动作的信标20识别在第二模式下动作的信标20a。移动体10通过检测在第二模式下动作的信标20a，能够知道应该行驶的路径(行进方向)。
系统能够通过使用移动体10的运行管理装置来实现上述动作。在某实施方式中，移动体测位系统具备运行管理装置30。运行管理装置30在与多个信标20之间进行无线通信，使从多个信标20中选择出的一个或多个信标20的动作从第一模式切换到第二模式。运行管理装置30沿着移动体10的移动路径，顺次将多个信标20的动作从第一模式切换到第二模式。另外，移动体10以接近在第二模式下动作的信标20a的方式移动。
此外，运行管理装置30能够通过无线通信从移动体10取得移动体10通过阵列信号处理求出的自己位置信息，并跟踪移动体10的位置。
在上述实施方式中，移动体10进行用于测位的运算处理。本公开的移动体测位系统并不限于本例子。在其他实施方式中，不由移动体10，而由管理装置30执行用于确定移动体10的位置的运算处理。这样的实施方式的移动体测位系统也具备上述移动体10和多个信标20。另外，该移动体测位系统具备管理装置30，其是具备存储使识别信息与多个信标各自的位置关联起来的数据的存储装置的管理装置，经由通信模块与移动体10进行通信。该管理装置30经由通信模块从移动体取得所推定的信号波的到来方向和识别信息。然后，参照存储在存储装置中的数据。另外，根据识别信息确定发射了信号波的至少一个信标的位置。进而，管理装置30能够根据发射了信号波的至少一个信标20的位置和信号波的到来方向，推定移动体10的位置。
本公开还涉及具备上述各种移动体测位系统的物流管理系统。该物流管理系统具备检测从移动体卸载了通过移动体运输的货物的情况的传感装置。传感装置可以是驾驶移动体的工作人员携带的移动终端。另外，传感装置也可以是安装在移动体的重量传感器。在移动终端的情况下，通过操作其触摸屏，工作人员向传感装置输入进行了卸载的货物的编号等。该物流管理系统具备货物位置管理装置，其根据通过移动体测位系统测定的移动体的位置和传感装置的输出，存储从移动体卸载的货物的位置。
图14是说明本公开的物流管理系统的实施方式的仓库内的示意布局图。在本例子中，在仓库的天花板，N×M个(N和M都是正的整数)信标20周期性地排列为N行和M列。在图14中，为了区别各个信标20，向位于i行j列(i和j是满足1≤i≤N、1≤j≤M的整数)的位置的信标20附加(i，j)的参照符号。
本例子中的移动体10是载人运输车辆。移动体10在安装了传感装置55的状态下在仓库内移动。由乘坐移动体10的用户(工作人员或驾驶员)进行转向。移动体10在虚线所示的路径上移动。路径并不限于图示的例子，也可以具有更复杂的图案。在路径的中途，工作人员将货物60和货物62分别卸载到不同的位置。在卸载时，工作人员对传感装置55进行表示进行了卸载的操作。在本实施方式中，传感装置55通过无线通信向货物位置管理装置50发送与工作人员的输入操作对应地从移动体10卸载了货物的信息。这样，货物位置管理装置50能够与这时的移动体10的位置关联地存储放置了货物的信息。能够基于上述移动体测位系统对移动体10的跟踪，来取得移动体10的位置。另外，也可以在传感装置55有工作人员的输入操作时，执行移动体测位系统对移动体10的测位。
对移动体10进行转向的人并不需要事先知道移动体10的行驶路径，也可以一边使移动体10在仓库内行驶，一边将货物卸载到适当的空的空间。
货物位置管理装置50也可以兼作移动体10的运行管理装置30。在该情况下，货物位置管理装置50为了使工作人员知道应该放置货物的位置，也可以在决定了合适的行驶路径后，沿着行驶路径将信标20的动作从第一模式切换到第二模式。如果在第二模式下动作的信标20的光源22发出可视光，则对移动体10进行转向的人能够依靠光源22的发光状态，使移动体10沿着行驶路径行驶。
<其他实施方式>
对于行驶的移动体10的位置或卸货的位置，也有时不需要准确的位置坐标。在这样的情况下，作为“位置”，只要能够确定是对多个信标20分别分配的多个划分区域的哪个就够了。
图15是表示本公开的物流管理系统的其他实施方式的图。在图15中示出对多个信标20分别分配的多个划分区域70。通过纵横延伸的点划线的边界线200划分了划分区域70。边界线200是虚拟的线，不需要在建筑物的天花板或地面实际画出。
在图15的例子中，货物60被放置在对具有ID21的识别编号的信标20分配的划分区域70中。另一方面，货物62被放置在对具有ID38的识别编号的信标20分配的划分区域70中。
这样，本实施方式的货物60、62的位置不是具体的全局坐标的值，而以划分区域为单位确定。如上述那样，根据本公开的移动体测位系统，在从移动体10卸货时，能够检测出位于最近位置的信标20固有的识别信息。如果有该识别信息，则能够以划分区域为单位确定放置了货物的位置。位于最接近移动体10的位置的信标是指以接受到信号波的阵列天线为基准表现出图8所示的角度α最小的到来方向的信标。
在该情况下，不需要知道移动体10的方向(图12的角度Θ)。因此，如果能够推定信号波的到来方向(特别是角度α)，则容易识别位于最接近移动体10的位置的信标20。
图16是表示本公开的物流管理系统的另外其他实施方式的图。在本例子中，信标20的排列不具有固定的周期。为了能够与放置货物的区域一致地决定划分区域70，可以将信标20配置在大小不同的划分区域70的例如相当于中心的位置。
工业上的可利用性
本公开的移动体测位系统适用于室内的移动体的测位。另外，在室外，通过适当地配置信标，也能够在移动体的测位中利用。另外，在物流仓库、工厂、医院、机场等，能够适用于部件、成品、货物等的运送和位置管理。
附图标记说明
10：移动体；12：阵列天线；14：处理电路；20：信标；22：光源；24：天线；26：半导体集成电路；28：电池(battery)；30：管理装置；40：存储装置；50：货物位置管理装置。

Claims (18)

1.一种移动体测位系统，其特征在于，具备：
移动体，其具备阵列天线和处理电路；
多个信标，其配置在预定的位置，分别周期性或间断地发射包含识别信息的信号波；
存储装置，其存储将各识别信息与上述多个信标各自的位置关联的数据，
上述阵列天线具备多个天线元件，顺次或同时接收从上述多个信标分别发射的信号波，从上述多个天线元件输出阵列信号，
上述处理电路从接收到的上述信号波读出上述识别信息，
参照存储在上述存储装置中的上述数据，根据上述识别信息确定发射了上述信号波的至少一个信标的位置，
根据上述阵列信号推定接收到的上述信号波的到来方向，
根据发射了上述信号波的上述至少一个信标的位置和推定出的上述信号波的上述到来方向，进行上述移动体的测位。
2.根据权利要求1所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述多个信标被配置在沿着与地面平行的平面扩展的栅格的栅格点位置。
3.根据权利要求1或2所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述多个信标被排列在建筑物的天花板。
4.根据权利要求1～3的任意一项所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述多个信标和上述移动体分别具备依照近距离无线通信标准进行通信的通信模块。
5.根据权利要求1～4的任意一项所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述处理电路根据发射了上述信号波的上述至少一个信标的位置和推定出的上述信号波的上述到来方向，求出上述移动体的姿势。
6.根据权利要求1～5的任意一项所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述多个信标各自能够在以第一时间间隔发射上述信号波的第一模式下动作、在以比上述第一时间间隔短的第二时间间隔发射上述信号波的第二模式下动作。
7.根据权利要求6所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述多个信标各自具备在上述第二模式下动作时发出可视光的光源。
8.根据权利要求6或7所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述移动体在从接收到的上述信号波读出上述识别信息后，在发射上述信号波的上述至少一个信标的个数是单个时，向该单个的信标发送请求信号波，在发射了上述信号波的上述至少一个信标的个数是多个时，向从该多个的信标中选择出的若干个信标发送上述请求信号波，
上述多个的信标的各个，如果在上述第一模式下动作时接受了上述请求信号波，则从上述第一模式切换到上述第二模式。
9.根据权利要求6～8的任意一项所述的移动体测位系统，其特征在于，
该移动体测位系统具备上述移动体的运行管理装置，
上述运行管理装置在与上述多个信标之间进行无线通信，使从上述多个信标中选择出的一个或多个信标的动作从上述第一模式切换到上述第二模式。
10.根据权利要求9所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述运行管理装置沿着上述移动体的移动路径顺次使上述多个信标的动作从上述第一模式切换到上述第二模式，
上述移动体以接近在上述第二模式下动作的信标的方式进行移动。
11.根据权利要求1～10的任意一项所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述多个信标各自具备发射上述信号波的天线、与上述天线连接的半导体集成电路和作为电源动作的电池，并且可装卸地被安装在上述预定的位置。
12.根据权利要求1～11的任意一项所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述移动体包括无人运输车、载人运输车、移动机器人以及无人机的任意一个。
13.根据权利要求1～12的任意一项所述的移动体测位系统，其特征在于，
该移动体测位系统具备上述移动体的运行管理装置，
上述运行管理装置通过无线通信从上述移动体取得表示所测定的上述移动体的位置的信息，跟踪上述移动体的位置。
14.根据权利要求1～13的任意一项所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述移动体具备上述存储装置。
15.根据权利要求1～13的任意一项所述的移动体测位系统，其特征在于，
上述存储装置远离上述移动体，
上述移动体通过无线通信从上述存储装置取得上述数据的一部分。
16.一种移动体测位系统，其特征在于，具备：
移动体，其具备阵列天线、处理电路以及通信模块；
多个信标，其配置在预定的位置，分别周期性或间断地发射包含识别信息的信号波；以及
管理装置，其具备存储将上述识别信息与上述多个信标各自的位置关联的数据的存储装置，并且经由上述通信模块与上述移动体进行通信，
上述阵列天线具备多个天线元件，顺次或同时接收从上述多个信标分别发射的信号波，从上述多个天线元件输出阵列信号，
上述处理电路根据上述阵列信号，推定接收到的上述信号波的到来方向，从接收到的上述信号波读出上述识别信息，
上述管理装置经由上述通信模块，从上述移动体取得推定出的上述信号波的上述到来方向和上述识别信息，
参照存储在上述存储装置中的上述数据，根据上述识别信息确定发射上述信号波的至少一个信标的位置，
根据发射了上述信号波的上述至少一个信标的位置和上述信号波的上述到来方向，进行上述移动体的测位。
17.一种物流管理系统，其特征在于，具备：
权利要求1～16的任意一项所述的移动体测位系统；
传感装置，其检测从上述移动体卸载了通过上述移动体运输的货物的情况；以及
货物位置管理装置，其根据通过上述移动体测位系统测定的上述移动体的位置和上述传感装置的输出，存储从上述移动体卸载的上述货物的位置。
18.根据权利要求17所述的物流管理系统，其特征在于，
上述传感装置检测与用户的输入操作对应地从上述移动体卸载了上述货物的情况，通过无线通信向上述货物位置管理装置发送上述输出。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7078680B2 (ja) * 2020-08-20 2022-05-31 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 情報処理装置、測位支援方法、及びプログラム

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1355081A (fr) * 1963-03-07 1964-03-13 Int Standard Electric Corp Système de radioguidage destiné en particulier au décollage et à l'atterrissage vertical
JP2006236132A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Matsushita Electric Works Ltd 自律移動ロボット
CN201084177Y (zh) * 2007-09-25 2008-07-09 姜贞勇 一种远距离声光定位有源标签
JP5524364B1 (ja) * 2013-01-10 2014-06-18 中国電力株式会社 自律的に移動する移動体及びその制御方法
CN105005801A (zh) * 2015-06-25 2015-10-28 苏州木兰电子科技有限公司 一种基于射频识别的物件挑选方法
JP2015190979A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブアメリカＰａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ 位置計測方法、位置計測プログラム及び無線装置
JP2015200504A (ja) * 2014-04-04 2015-11-12 株式会社ジークス ユーザー端末位置特定装置
US20150355308A1 (en) * 2013-04-23 2015-12-10 Ntt Docomo, Inc. Rfid tag search method, non-transitory storage medium storing rfid tag search program, and rfid tag search device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11205845A (ja) * 1998-01-14 1999-07-30 Locus:Kk 位置特定システム
JP3791330B2 (ja) 2000-12-04 2006-06-28 ニッスイ・エンジニアリング株式会社 平置倉庫における入出庫・在庫管理システム
US8868133B1 (en) 2011-02-24 2014-10-21 Corvas Technologies Corp Beacon and associated components for a ranging system
JP5912330B2 (ja) 2011-08-05 2016-04-27 任天堂株式会社 システム、発信機および管理方法
WO2015104199A1 (en) 2014-01-07 2015-07-16 Koninklijke Philips N.V. Controlling beaconing in a positioning system
JP2015143631A (ja) 2014-01-31 2015-08-06 アプリックスＩｐホールディングス株式会社 ビーコン信号受信システム、記憶装置、端末装置及びビーコン信号受信方法
JP6716892B2 (ja) 2015-02-25 2020-07-01 株式会社リコー 位置情報発信システム、及び位置情報発信装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1355081A (fr) * 1963-03-07 1964-03-13 Int Standard Electric Corp Système de radioguidage destiné en particulier au décollage et à l'atterrissage vertical
JP2006236132A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Matsushita Electric Works Ltd 自律移動ロボット
CN201084177Y (zh) * 2007-09-25 2008-07-09 姜贞勇 一种远距离声光定位有源标签
JP5524364B1 (ja) * 2013-01-10 2014-06-18 中国電力株式会社 自律的に移動する移動体及びその制御方法
US20150355308A1 (en) * 2013-04-23 2015-12-10 Ntt Docomo, Inc. Rfid tag search method, non-transitory storage medium storing rfid tag search program, and rfid tag search device
JP2015190979A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブアメリカＰａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ 位置計測方法、位置計測プログラム及び無線装置
JP2015200504A (ja) * 2014-04-04 2015-11-12 株式会社ジークス ユーザー端末位置特定装置
CN105005801A (zh) * 2015-06-25 2015-10-28 苏州木兰电子科技有限公司 一种基于射频识别的物件挑选方法

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