DE112018003975T5

DE112018003975T5 - Positionsschätzsystem

Info

Publication number: DE112018003975T5
Application number: DE112018003975.7T
Authority: DE
Inventors: Akira Nakazawa; Takashi Ishihara
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-04-16
Also published as: US20200196109A1; WO2019044629A1; US11159913B2; JP7374408B2; CN111051912A; JPWO2019044629A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schätzt die Position einer Sendevorrichtung mit einer ausreichenden Genauigkeit. Ein Positionsschätzsystem 10 ist mit Folgendem bereitgestellt: einer Sendevorrichtung 20, die eine Mehrzahl von Sendern 21 und 22 aufweist, die bezüglich einer vorgeschriebenen Referenzposition symmetrisch angeordnet sind; einer Mehrzahl von Empfängern 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, die Funkwellen empfangen, die von der Mehrzahl von Sendern 21 und 22 gesendet werden; und einem Schätzwerkzeug 51, das die Position der Sendevorrichtung 20 auf Basis von Empfangsstärken von Funkwellen schätzt, die durch jeden Empfänger 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 empfangen werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Positionsschätzsystem.
Hintergrundtechnik
Eine Technik zum Schätzen einer Position eines Senders durch Funkkommunikation zwischen dem Sender und einem Empfänger ist bekannt. Beispielsweise umfasst ein Positionsschätzsystem, das in Patentdokument 1 beschrieben ist, eine Mehrzahl von Sendern, die Bakensignale (engl.: beacon signals), die Identifizierungsinformationen tragen, mit im Wesentlichen derselben Sendeleistung senden, und einen Empfänger, der in der Lage ist, sich entlang einer Richtung zu bewegen, in der die Mehrzahl von Sendern angeordnet ist. Der Empfänger speichert als ersten Schwellenwert den Durchschnittswert von Empfangsstärken, mit denen die Bakensignale in der Nähe der Sender empfangen werden, und speichert als zweiten Schwellenwert den Durchschnittswert von Empfangsstärken, mit denen die Bakensignale zwischen benachbarten Sendern empfangen werden. Der Empfänger vergleicht eine Empfangsstärke eines Bakensignals, das von einem Sender empfangen wird, mit jedem des ersten Schwellenwerts und des zweiten Schwellenwerts und schätzt somit die aktuelle Position des Empfängers. Währenddessen sammelt ein Positionsschätzsystem, das in Patentdokument 2 beschrieben ist, an einem Zugangspunkt Empfangsstärken, mit denen eines aus einer Mehrzahl von Kommunikationsendgeräten, die Mobilkommunikationsendgeräte umfasst, den Empfang von einem anderen der Mehrzahl von Kommunikationsendgeräten durchführt und eine statistische Verarbeitung durchführt. Dementsprechend kann eine Verschlechterung der Schätzgenauigkeit der Position eines Mobilkommunikationsendgeräts verringert werden.
Referenzliste
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2015-224943
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2017-15577

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Nichtsdestotrotz legt das Positionsschätzsystem, das in Patentdokument 1 beschrieben ist, den ersten Schwellenwert und den zweiten Schwellenwert auf Basis von tatsächlichen Messwerten der Empfangsstärken von Bakensignalen fest und muss dementsprechend die Empfangsstärken der Bakensignale jedes Mal messen, wenn die Empfangsumgebung von Funkwellen sich ändert. Des Weiteren ist es in einer Umgebung, in der sich zahlreiche Objekte befinden, die Funkwellen abschirmen oder reflektieren, beispielsweise innerhalb einer Anlage oder eines Büros, aufgrund des Einflusses eines Mehrwege-Phasenabgleichs schwierig, die genaue Position des Empfängers zu schätzen. Währenddessen benötigt das Positionsschätzsystem, das in Patentdokument 2 beschrieben ist, Zeit für die statistische Verarbeitung und ist deshalb für die Echtzeitschätzung einer Position nicht geeignet.
Darüber hinaus unterscheiden sich bei einem Positionsschätzsystem dieses Typs, wenn Richtwirkungen der Funkwellen von Sendern nicht gleichmäßig sind, die Stärken von Funkwellen, die an einem Empfänger empfangen werden, erheblich voneinander, je nach Ausrichtung der Sender auch an derselben Position, und die Schätzgenauigkeit der Position eines Senders kann somit abnehmen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme entworfen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Position einer Sendevorrichtung mit ausreichender Genauigkeit zu schätzen.
Lösung für das Problem
Zum Lösen der oben beschriebenen Aufgabe umfasst ein Positionsschätzsystem gemäß der vorliegenden Erfindung eine Sendevorrichtung, die eine Mehrzahl von Sendern umfasst, die bezüglich einer spezifischen Referenzposition symmetrisch angeordnet sind; eine Mehrzahl von Empfängern, die Funkwellen empfangen, die von der Mehrzahl von Sendern gesendet werden; und eine Schätzeinheit, die eine Position der Sendevorrichtung auf Basis von Empfangsstärken der Funkwellen schätzt, die an den Empfängern empfangen werden.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Mit einem Positionsschätzsystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Position einer Sendevorrichtung mit ausreichender Genauigkeit geschätzt werden.
Figurenliste

1 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel eines Positionsschätzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Konfiguration einer Sendevorrichtung in einem Positionsschätzsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist ein erläuterndes Diagramm eines Bildschirms, der auf einer Anzeigevorrichtung eines Positionsschätzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angezeigt ist.
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel einer Anordnung von Empfängern gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine graphische Darstellung, die ein Messergebnis für jeden Empfänger gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
6 ist eine graphische Darstellung, die ein Messergebnis für jeden Bereich gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
7 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein anderes Beispiel einer Konfiguration eines Positionsschätzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen stellen gleiche Elemente von Komponenten dar, und eine redundante Erläuterung wird weggelassen.
1 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Konfiguration eines Positionsschätzsystems 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das Positionsschätzsystem 10 umfasst eine Sendevorrichtung 20, eine Mehrzahl von Empfängern 31 bis 38 und ein Computersystem 40. Die Sendevorrichtung 20 ist bewegbar, und der Standort der Sendevorrichtung 20 ist unbekannt. Im Gegensatz dazu ist die Mehrzahl von Empfängern 31 bis 38 an bestimmten Positionen fixiert, und die Standorte der Mehrzahl von Empfängern 31 bis 38 sind bekannt. Die Sendevorrichtung 20 überträgt ein Bakensignal, das Identifizierungsinformationen trägt, die für die Sendevorrichtung 20 eindeutig sind, in alle Richtungen. Die Mehrzahl von Empfängern 31 bis 38 empfängt jeweils das Bakensignal von der Sendevorrichtung 20 und gibt eine RSSI (Received Signal Strength Indication, Empfangssignalstärkenanzeige), die eine Information bezüglich der Empfangsstärke des Bakensignals ist, an das Computersystem 40 aus. Das Computersystem 40 schätzt die aktuelle Position der Sendevorrichtung 20 auf Basis der RSSI-Ausgabe von jedem der Empfänger 31 bis 38. Standards für die Funkkommunikation mit kurzer Reichweite (zum Beispiel Wifi (Wireless Fidelity) (eingetragenes Markenzeichen), UWB (Ultra Wide Band), Bluetooth (eingetragenes Markenzeichen), Bluetooth Low Energy oder dergleichen) können als Kommunikationsstandards zwischen der Sendevorrichtung 20 und den Empfängern 31 bis 38 verwendet werden.
Das Computersystem 40 umfasst einen Prozessor 41, eine Speicherressource 42, eine Kommunikationsschnittstelle 43 und eine Anzeigevorrichtung 44. Die Speicherressource 42 ist eine Speicherregion für ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium (zum Beispiel ein Festplattenlaufwerk, ein Festkörperlaufwerk, eine Speicherkarte, ein optisches Plattenlaufwerk, ein Halbleiterspeicher oder dergleichen). Ein Computerprogramm 50 zum Steuern eines Vorgangs des Computersystems 40 ist in der Speicherressource 42 gespeichert. Das Computerprogramm 50 umfasst ein Schätzwerkzeug 51, das ein Softwaremodul ist, das durch die Kommunikationsschnittstelle 43 eine RSSI empfängt, die von jedem der Empfänger 31 bis 38 ausgegeben wird, und die Position der Sendevorrichtung 20 auf Basis der RSSI schätzt. Der Prozessor 41 dient als Schätzeinheit, die die Position der Sendevorrichtung 20 durch Analysieren und Ausführen des Schätzwerkzeugs 51 schätzt. Wie oben beschrieben ist, ist eine Funktion wie die Schätzeinheit, die die Position der Sendevorrichtung 20 schätzt, durch Zusammenarbeit zwischen dem Prozessor und dem Schätzwerkzeug 51 implementiert. Eine ähnliche Funktion kann durch Verwenden einer dedizierten Hardwareressource (zum Beispiel einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC)) oder von Firmware implementiert sein.
Nachfolgend werden Details der Sendevorrichtung 20 mit Bezugnahme auf 2 beschrieben. In 2 ist ein Beispiel veranschaulicht, bei dem die Sendevorrichtung 20 an einem menschlichen Körper 90 angebracht ist. In 2 ist eine X-Y-Ebene parallel zu einer horizontalen Ebene, eine Z-Richtung ist parallel zu einer vertikalen Richtung, und der menschliche Körper 90 steht parallel zu der vertikalen Richtung aufrecht. Die Sendevorrichtung 20 umfasst eine Mehrzahl von Sendern 21 und 22, die dieselben Bakensignale, die Identifizierungsinformationen tragen, die für die Sendevorrichtung 20 eindeutig sind, in alle Richtungen übertragen. Die Mehrzahl von Sendern 21 und 22 umfasst jeweils eine Antenne (zum Beispiel eine Monopolantenne, eine plattenförmige Invertiertes-F-Antenne oder dergleichen), die ein Bakensignal in alle Richtungen überträgt. Bei dem in 2 veranschaulichten Beispiel sind die Sender 21 und 22 an Schultern 91 und 92 mit einem Kopfteil 93 zwischen denselben angebracht. Die Bezugszeichen 81 und 82 bezeichnen Richtwirkungen von Funkwellen jeweils von den Sendern 21 beziehungsweise 22. Wie in 2 veranschaulicht ist, ist ein Teil der Funkwellen durch den Kopfteil 93 abgeschirmt oder gedämpft. Deshalb sind, falls lediglich einer der Sender 21 und 22 an dem menschlichen Körper 90 angebracht ist, die Richtwirkungen 81 und 82 der Funkwellen ungleichmäßig. Falls die Richtwirkungen 81 und 82 der Funkwellen von den Sendern 21 und 22 nicht gleichmäßig sind, selbst wenn die Position des menschlichen Körpers 90 dieselbe ist, unterscheiden sich die Empfangsstärken von Bakensignalen, die an den Empfängern 31 bis 38 empfangen werden, gemäß den Ausrichtungen der Sender 21 und 22 erheblich voneinander, und die Schätzgenauigkeit der Position der Sendevorrichtung 20 kann verringert sein. Somit ist die Mehrzahl von Sendern 21 und 22 bezüglich einer spezifischen Referenzposition (zum Beispiel dem Kopfteil 93) symmetrisch angeordnet. Dementsprechend kann die Ungleichmäßigkeit der Richtwirkungen 81 und 82 der Übertragungsfunkwellen kompensiert werden. Bei dem in 2 veranschaulichten Beispiel kann beispielsweise ein Mangel an Sendeleistung von dem Sender 21 in eine +X-Richtung durch den Sender 22 kompensiert werden. Auf ähnliche Weise kann ein Mangel an Sendeleistung von dem Sender 22 in eine -X-Richtung durch den Sender 21 kompensiert werden. Bei einer derartigen Anordnung ist die Mehrzahl von Sendern 21 und 22 in der Lage, Funkwellen als Ganzes gleichmäßig in alle Richtungen parallel zu der X-Y-Ebene zu emittieren. Deshalb sind die Funkwellen im Wesentlichen ungerichtet. Dementsprechend können Variationen der RSSIs der Empfänger 31 bis 38 gemäß einer Differenz in den Ausrichtungen der Sender 21 und 22 reduziert werden, und die Schätzgenauigkeit der Position der Sendevorrichtung 20 erhöht werden.
Die Art, wie die Sender 21 und 22 bezüglich der Referenzposition symmetrisch angeordnet sind, ist nicht auf das in 2 veranschaulichte Beispiel beschränkt. Die Sender 21 und 22 können beispielsweise in beiden Oberarmteilen des menschlichen Körpers 90 angeordnet sein, können in einem Brustteil und einem Rückenteil des menschlichen Körpers 90 angeordnet sein oder können in einem vorderen Teil des Kopfes und einem hinteren Teil des Kopfes des menschlichen Körpers 90 angeordnet sein. Darüber hinaus ist die Referenzposition in dem Fall, dass die Sender 21 und 22 an dem menschlichen Körper 90 angebracht sind, nicht unbedingt der Kopfteil 93. Jeder Teil des menschlichen Körpers 90 kann als Referenzposition definiert sein. Darüber hinaus kann die Referenzposition in dem Fall, dass die Sender 21 und 22 auf einem mobilen Körper (zum Beispiel einem Lastwagen) angebracht sind, jeder Teil des mobilen Körpers sein.
1 wird weiter unten erneut erläutert. Der menschliche Körper 90 stellt eine Bedienungsperson dar, die den Betrieb der Anlageneinrichtungen 61 bis 68 handhabt, während dieselbe sich in einer Anlage bewegt. Die Anlageneinrichtungen 61 bis 68 sind zum Beispiel programmierbare Logikcontroller, die eine Software ausführen, die in einer Programmiersprache geschrieben ist, konfiguriert durch Symbolisieren einer Relaisschaltung, die Leiterdiagramm genannt wird. Die Bezugszeichen 71 bis 74 bezeichnen Bereiche, die die Positionen 101 bis 108 umfassen, von denen erwartet wird, dass der menschliche Körper 90 wie die Bedienungsperson sie durchläuft. Die Mehrzahl von Empfängern 31 bis 38 ist in Gruppen gebildet, die den entsprechenden Bereichen zugeordnet sind. Beispielsweise sind die Empfänger 31 und 32 in dem Bereich 71 angeordnet und sind als Gruppe gebildet, die dem Bereich 71 zugeordnet ist. Der Bereich 71 umfasst die Positionen 101 und 102, der Empfänger 31 ist in der Nähe der Anlageneinrichtung 61 benachbart zu der Position 101 angeordnet, und der Empfänger 32 ist in der Nähe der Anlageneinrichtung 62 benachbart zu der Position 102 angeordnet. Die Empfänger 33 und 34 sind in dem Bereich 72 angeordnet und sind als Gruppe gebildet, die dem Bereich 72 zugeordnet ist. Der Bereich 72 umfasst die Positionen 103 und 104, der Empfänger 33 ist in der Nähe der Anlageneinrichtung 63 benachbart zu der Position 103 angeordnet, und der Empfänger 34 ist in der Nähe der Anlageneinrichtung 64 benachbart zu der Position 104 angeordnet. Die Empfänger 35 und 36 sind in dem Bereich 73 angeordnet und sind als Gruppe gebildet, die dem Bereich 73 zugeordnet ist. Der Bereich 73 umfasst die Positionen 105 und 106, der Empfänger 35 ist in der Nähe der Anlageneinrichtung 65 benachbart zu der Position 105 angeordnet, und der Empfänger 36 ist in der Nähe der Anlageneinrichtung 66 benachbart zu der Position 106 angeordnet. Die Empfänger 37 und 38 sind in dem Bereich 74 angeordnet und sind als Gruppe gebildet, die dem Bereich 74 zugeordnet ist. Der Bereich 74 umfasst die Positionen 107 und 108, der Empfänger 37 ist in der Nähe der Anlageneinrichtung 67 benachbart zu der Position 107 angeordnet, und der Empfänger 38 ist in der Nähe der Anlageneinrichtung 68 benachbart zu der Position 108 angeordnet.
Das Schätzwerkzeug 51 schätzt einen Bereich, in dem die Sendevorrichtung 20 sich befindet, basierend auf dem Durchschnittswert der RSSIs für jede Gruppe. Das Schätzwerkzeug 51 bestimmt den höchsten Durchschnittswert beispielsweise aus dem Durchschnittswert von RSSIs, die von den Empfängern 31 und 32 ausgegeben werden, dem Durchschnittswert von RSSIs, die von den Empfängern 33 und 34 ausgegeben werden, dem Durchschnittswert von RSSIs, die von den Empfängern 35 und 36 ausgegeben werden, und dem Durchschnittswert von RSSIs, die von den Empfängern 37 und 38 ausgegeben werden. Anschließend schätzt das Schätzwerkzeug 51, dass die Sendevorrichtung 20 sich in dem Bereich befindet, der der Gruppe der Empfänger mit dem höchsten Durchschnittswert der Ausgabe-RSSIs zugeordnet ist. Als Nächstes führt das Schätzwerkzeug 51 einen Vergleich zwischen den RSSIs durch, die von der Mehrzahl von Empfängern in der Gruppe ausgegeben werden, die dem Bereich zugeordnet ist, in dem die Sendevorrichtung 20 sich schätzungsweise befindet, und schätzt auf diese Weise eine ungefähre Position in dem Bereich, in dem die Sendevorrichtung 20 sich befindet. Falls beispielsweise der Durchschnittswert der RSSIs, die von den Empfängern 31 und 32 ausgegeben werden, der höchste ist, schätzt das Schätzwerkzeug 51, dass die Sendevorrichtung 20 sich in dem Bereich 71 befindet. Anschließend schätzt, falls die von dem Empfänger 31 ausgegebene RSSI höher als die von dem Empfänger 32 ausgegebene RSSI ist, das Schätzwerkzeug 51, dass die Sendevorrichtung 20 sich in der Nähe der Position 101 befindet.
Die Anzeigevorrichtung 44 zeigt die Position des menschlichen Körpers 90 als die Bedienungsperson sowie Betriebszustandsangaben der Anlageneinrichtungen 61 bis 68 auf eine Weise an, dass die Position des menschlichen Körpers 90 dem Betriebszustand jeder der Anlageneinrichtungen 61 bis 68 zugeordnet ist. Eine Mehrzahl von Bedienungspersonen kann einen Vorgang in den Bereichen 71 bis 74 durchführen. Jede Bedienungsperson kann auf Basis von Identifizierungsinformationen identifiziert werden, die ein Bakensignal überlagern, das von der Sendevorrichtung 20 gesendet wird, die an der Bedienungsperson angebracht ist. 3 veranschaulicht ein Beispiel eines Bildschirms, der auf der Anzeigevorrichtung 44 angezeigt ist. In 3 sind die Namen „A“ bis „H“ der Anlageneinrichtungen 61 bis 68 in einem Feld „Name der Einrichtung“ angegeben. Informationen, die angeben, ob eine Anlageneinrichtung läuft oder angehalten ist, sind in einem Feld „Betriebszustand“ angegeben. Eine durchschnittliche mittlere Zeit zwischen Ausfällen einer Anlageneinrichtung ist in einem Feld „MTBF“ angegeben. Ein Identifizierungssymbol einer Bedienungsperson, die sich in der Nähe einer Position benachbart zu einer Anlageneinrichtung befindet, wird in einem Feld „Bedienungsperson“ angegeben. Beispielsweise zeigt der in 3 veranschaulichte Bildschirm an, dass die mit einem Identifizierungssymbol „X“ identifizierte Bedienungsperson sich in der Nähe der Position 101 benachbart zu der Anlageneinrichtung 61 mit einem Einrichtungsnamen „A“ befindet. Dementsprechend kann eine Vorgangshistorie erhalten werden, die angibt, welche Bedienungsperson einen Vorgang zu welcher Zeit und in welcher Anlageneinrichtung durchgeführt hat, und die Vorgangshistorie kann zum Verbessern der Betriebseffizienz verwendet werden.
Falls aufgrund des Einflusses einer Abschirmung gegen Funkwellen oder dergleichen die Empfangsstärke von Funkwellen, die an jedem der Empfänger 31 bis 38 empfangen werden, nicht ausreicht, um die Position einer Bedienungsperson zu schätzen, kann das Schätzwerkzeug 51 die Position der Bedienungsperson auf Basis des Betriebszustands der Anlageneinrichtungen 61 bis 68 schätzen. Falls beispielsweise eine Abschirmung gegen Funkwellen in der Nähe der Anlageneinrichtung 61 platziert ist und aufgrund des Einflusses der Abschirmung die Empfangsstärke von Funkwellen, die an dem Empfänger 31 empfangen werden, nicht ausreicht, um die Position einer Bedienungsperson zu schätzen, kann, falls die Anlageneinrichtung 61 läuft, das Schätzwerkzeug 51 schätzen, dass die Bedienungsperson sich in der Nähe der Position 101 benachbart zu der Anlageneinrichtung 61 befindet.
Bei dem Positionsschätzsystem 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Mehrzahl von Sendern 21 und 22 derart angeordnet, dass die Ungleichmäßigkeit der Richtwirkungen 81 und 82 von Funkwellen kompensiert wird. Deshalb können Schwankungen in den RSSIs der Empfänger 31 bis 38 gemäß einer Ausrichtungsdifferenz der Sender 21 und 22 reduziert werden, und die Schätzgenauigkeit der Position der Sendevorrichtung 20 kann somit erhöht werden. Darüber hinaus müssen zum Schätzen der Position der Sendevorrichtung 20 Funkwellen von lediglich einem der Mehrzahl von Sendern 21 und 22 empfangen werden. Daher ist es von Vorteil, weniger anfällig für den Einfluss einer Abschirmung gegen Funkwellen zu sein. Darüber hinaus ist zum Schätzen der Position der Sendevorrichtung 20 eine komplizierte Berechnung wie beispielsweise eine statistische Verarbeitung nicht erforderlich. Deshalb kann die Position der Sendevorrichtung 20 in Echtzeit und schnell geschätzt werden. Außerdem ist die Mehrzahl von Empfängern 31 bis 38 in Gruppen gebildet, die jeweiligen Bereichen zugeordnet sind, und ist nicht von Empfängern betroffen, die unterschiedlichen Bereichen zugeordnet sind. Deshalb kann der Einfluss eines Mehrwege-Phasenabgleichs verringert sein.
Als Nächstes werden Messergebnisse einer Positionsschätzung der Sendevorrichtung 20, die durch das Positionsschätzsystems 10 erhalten wird, mit Bezugnahme auf 4 bis 6 erläutert.
Ein in 4 veranschaulichtes Layout unterscheidet sich von dem in 1 veranschaulichten Layout insofern, als der Bereich 74 weggelassen ist, und die Art, wie die Einrichtungen 61 bis 67 angeordnet sind, unterscheidet sich von der in 1. Dennoch ist die in 4 veranschaulichte Konfiguration dieselbe wie die in 1 veranschaulichte Konfiguration, mit Ausnahme der oben erwähnten Merkmale. Beispielsweise sind, obwohl das Computersystem 40 nicht in 4 veranschaulicht ist, die Empfänger 31 bis 36 mit dem Computersystem 40 verbunden. In 4 gibt ein Bezugszeichen 100 einen Bewegungsweg des menschlichen Körpers 90 an, auf dem die Sendevorrichtung 20 befestigt ist.
5 ist eine graphische Darstellung, die ein Messergebnis für jeden Empfänger angibt. Die Empfänger 31 bis 36 sind zugewiesene Nummern „1“ bis „6“, und die vertikale Achse der graphischen Darstellung in 5 stellt die Nummer des Empfängers dar, der am nächsten zu der Position der Sendevorrichtung 20 ist, geschätzt auf Basis der RSSIs. Darüber hinaus stellt die horizontale Achse der graphischen Darstellung in 5 die Zeit dar. Eine graphische Darstellung, die durch ein Bezugszeichen 501 dargestellt ist, gibt ein ideales Messergebnis für jeden Empfänger an. Bei dem in 4 veranschaulichten Beispiel passiert die Endgerätevorrichtung 20 die Empfänger 31, 33, 35, 36, 34 und 32 in dieser Reihenfolge entlang des Bewegungswegs 100. In der graphischen Darstellung 501 passiert der Sender 20 den Empfänger 31 während einer Zeitspanne von der Zeit T0 bis zu der Zeit T1. Der Sender 20 passiert den Empfänger 33 während einer Zeitspanne von der Zeit T1 bis zu der Zeit T2. Der SenderSendevorrichtung 20 passiert den Empfänger 35 während einer Zeitspanne von der Zeit T2 bis zu der Zeit T3. SenderSendevorrichtung 20 passiert den Empfänger 36 während einer Zeitspanne von der Zeit T3 bis zu der Zeit T4. SenderSendevorrichtung 20 passiert den Empfänger 34 während einer Zeitspanne von der Zeit T4 bis zu der Zeit T5. Sender 20 passiert den Empfänger 32 während einer Zeitspanne von der Zeit T5 bis zu der Zeit T6. Im Gegensatz dazu zeigt eine durch ein Bezugszeichen 502 dargestellte graphische Darstellung ein tatsächliches Messergebnis für jeden Empfänger an.
6 ist eine graphische Darstellung, die ein Messergebnis für jeden Bereich angibt. Die Bereiche 71 bis 73 sind zugewiesene Nummern „1“ bis „3“, und die vertikale Achse der graphischen Darstellung in 6 stellt die Nummer des Bereichs dar, der am nächsten zu der Position der Sendevorrichtung 20 ist, geschätzt auf Basis der RSSIs. Darüber hinaus stellt die horizontale Achse der graphischen Darstellung in 6 die Zeit dar. Eine graphische Darstellung, die durch ein Bezugszeichen 601 veranschaulicht ist, gibt ein ideales Messergebnis an. Bei dem in 6 veranschaulichtem Beispiel durchläuft die Sendevorrichtung 20 die Bereiche 71, 72, 73, 72 und 71 in dieser Reihenfolge entlang des Bewegungswegs 100. In der graphischen Darstellung 601 durchläuft der Sender 20 den Bereich 71 während einer Zeitspanne von der Zeit T0 bis zu der Zeit T1. Der Sender 20 durchläuft den Bereich 72 während einer Zeitspanne von der Zeit T1 bis zu der Zeit T2. Der Sender 20 durchläuft den Bereich 73 während einer Zeitspanne von der Zeit T2 bis zu der Zeit T4. Der Sender 20 durchläuft den Bereich 72 während einer Zeitspanne von der Zeit T4 bis zu der Zeit T5. Der Sender20 durchläuft den Bereich 71 während einer Zeitspanne von der Zeit T5 bis zu der Zeit T6. Im Gegensatz dazu zeigt eine durch ein Bezugszeichen 602 dargestellte graphische Darstellung ein tatsächliches Messergebnis für jeden Bereich an.
Beim Vergleichen des Ergebnisses in 5 mit dem Ergebnis in 6 ist eine Differenz zwischen dem tatsächlichen Messergebnis 602 für jeden Bereich und dem idealen Messergebnis 601 für jeden Bereich kleiner als eine Differenz zwischen dem tatsächlichen Messergebnis 502 für jeden Empfänger und dem idealen Messergebnis 501 für jeden Empfänger. Deshalb ist es klar, dass ein Bilden der Empfänger 31 bis 36 in Gruppen nützlich ist, um die Genauigkeit beim Schätzen der Position der Sendevorrichtung 20 zu verbessern. Durch Schätzen der Position einer Bedienungsperson basierend auf den Betriebszuständen der Anlageneinrichtungen 61 bis 67 sowie durch Bilden der Empfänger 31 bis 36 in Gruppen kann die Schätzgenauigkeit der Position der Bedienungsperson weiter verbessert werden.
Darüber hinaus kann durch ein derartiges Anordnen von Empfängern, dass die Sendevorrichtung 20 zwischen zumindest zwei Empfängern in demselben Bereich verläuft (beispielsweise zwischen den Empfängern 31 und 32 in dem Bereich 71), und ein Vergleichen von Messsignalen (RSSIs) der zwei Empfänger eine Seite des Bereichs geschätzt werden, auf der die Sendevorrichtung 20 sich befindet.
In der oben bereitgestellten Erläuterung wird das Beispiel beschrieben, bei dem die Sendevorrichtung 20 sich bewegt und die Positionen der Empfänger 31 bis 38 fest sind. Dennoch lässt sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Beispiel anwenden, bei dem eine Empfangsvorrichtung sich bewegt und die Positionen von Sendern fest sind. 7 veranschaulicht ein derartiges Beispiel. Ein Bezugszeichen 120 gibt eine bewegbare Empfangsvorrichtung an, und der Standort der Empfangsvorrichtung ist unbekannt. Im Gegensatz dazu bezeichnen die Bezugszeichen 131 bis 138 Sender, deren Positionen fest sind, und Standorte der Sender 131 bis 138 sind bekannt. Jeder der Sender 131 bis 138 sendet zum Beispiel ein Bakensignal, das eindeutige Identifizierungsinformationen trägt, in alle Richtungen. Wenn ein Bakensignal von jedem der Sender 131 bis 138 empfangen wird, gibt die Empfangsvorrichtung 120 eine RSSI, die eine Information bezüglich der Empfangsstärke des Bakensignals ist, zusammen mit Identifizierungsinformationen, die in dem empfangenen Bakensignal enthalten sind, und Informationen bezüglich der Zeit, zu der das Bakensignal empfangen wurde, an das Computersystem 40 aus. Das Computersystem 40 schätzt die aktuelle Position der Empfangsvorrichtung 120 auf Basis der unterschiedlichen Informationstypen, die von der Empfangsvorrichtung 120 ausgegeben werden (zum Beispiel die Informationen, die die RSSI des von der Empfangsvorrichtung 120 empfangenen Bakensignals angeben, die Identifizierungsinformationen, die in dem durch die Empfangsvorrichtung 120 empfangenen Bakensignal enthalten sind, und die Informationen bezüglich der Empfangszeit des durch die Empfangsvorrichtung 120 empfangenen Bakensignals). Ein Verfahren zum Schätzen der Position der Empfangsvorrichtung 120 ist dem Verfahren zum Schätzen der Position der Sendevorrichtung 20 ähnlich.
Die Empfangsvorrichtung 120 umfasst eine Mehrzahl von Empfängern 121 und 122, die Bakensignale von den Sendern 131 bis 138 empfangen. Die Empfangsvorrichtung 120 kann beispielsweise an dem menschlichen Körper 90 als Bedienungsperson angebracht sein. In diesem Fall ist die Mehrzahl von Empfängern 121 und 122 bezüglich einer spezifischen Referenzposition (beispielsweise dem Kopfteil 93) symmetrisch angeordnet. Die Empfänger 121 und 122 können beispielsweise in beiden Oberarmteilen des menschlichen Körpers 90 angeordnet sein, können in einem Brustteil und einem Rückenteil des menschlichen Köpers 90 angeordnet sein oder können in einem vorderen Teil des Kopfes und einem hinteren Teil des Kopfes des menschlichen Körpers 90 angeordnet sein. Darüber hinaus ist die Referenzposition für den Fall, dass die Empfänger 121 und 122 an dem menschlichen Körper 90 angebracht sind, nicht unbedingt der Kopfteil 93. Jeder Teil des menschlichen Körpers 90 kann als Referenzposition definiert sein. Des Weiteren kann die Referenzposition, falls die Empfänger 121 und 122 auf einem mobilen Körper (beispielsweise einem Lastwagen) befestigt sind, ein beliebiger Teil des mobilen Körpers sein. Dementsprechend kann eine Ungleichmäßigkeit von Richtwirkungen von Empfangsfunkwellen kompensiert werden, und im Wesentlichen kann eine ungerichtete Empfangsempfindlichkeit erreicht werden.
In der oben bereitgestellten Erläuterung wird das Beispiel beschrieben, bei dem die Sendevorrichtung 20 an einer Bedienungsperson angebracht ist, die sich in einer Anlage bewegt. Jedoch kann die Sendevorrichtung 20 an einem Komponentenlieferlastwagen angebracht sein, der sich in einer Anlage bewegt. Dementsprechend kann, angesichts der Wartezeit für die Bedienungsperson oder den Komponentenlieferlastwagen, des Betriebszustands einer Anlageneinrichtung und dergleichen, diese Konfiguration dazu hilfreich sein, die Betriebseffizienz zu verbessern. Darüber hinaus kann die Sendevorrichtung 20 an einem Gesundheitsdienstleister, einem Patienten oder einem medizinischen Ausrüstungsgegenstand angebracht sein, der sich in einem Krankenhaus bewegt. Dementsprechend kann der Standort des Gesundheitsdienstleisters, des Patienten oder des medizinischen Ausrüstungsgegenstandes, der sich in dem Krankenhaus bewegt, erfasst werden, und diese Konfiguration kann dazu hilfreich sein, den Standort des Gesundheitsdienstleisters zu bestätigen, die Zeit zum Suchen nach dem medizinischen Ausrüstungsgegenstand oder dem Patienten zu verkürzen, die Anzahl von Konsultationen des Patienten aufzuzeichnen und dergleichen. In diesem Fall kann die Anzeigevorrichtung 44 den Standort des Gesundheitsdienstleisters, des Patienten oder des medizinischen Ausrüstungsgegenstandes anzeigen. Darüber hinaus kann die Sendevorrichtung 20 an einer Arbeitskraft angebracht sein, die sich in einem Büro bewegt. Dementsprechend kann diese Konfiguration dazu hilfreich sein, die Anwesenheit der Arbeitskraft zu verwalten, den Standort der Arbeitskraft zu bestätigen, die Anzahl der Kommunikationen zwischen Personal und einem Vorgesetzten aufzuzeichnen und dergleichen. In diesem Fall kann die Anzeigevorrichtung 44 den Standort der Arbeitskraft aufzeichnen. Zusätzlich zu den oben erwähnten Beispielen kann die Sendevorrichtung 20 an einem beliebigen mobilen Ausrüstungsgegenstand angebracht sein, dessen Standort bestätigt werden muss.
Die Anzahl von Sendern, die die Sendevorrichtung 20 bilden, ist nicht auf zwei begrenzt. Es können drei oder mehr Sender derart angeordnet sein, dass eine Ungleichmäßigkeit der Richtwirkungen von Sendefunkwellen kompensiert werden kann. 120 Auf ähnliche Weise ist die Anzahl von Empfängern, die die Empfangsvorrichtung 120 bilden, nicht auf zwei begrenzt. Es können drei oder mehr Empfänger derart angeordnet sein, dass eine Ungleichmäßigkeit der Richtwirkungen von Empfangsfunkwellen kompensiert werden kann.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sollen das Verständnis der vorliegenden Erfindung erleichtern und sind nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Die vorliegende Erfindung kann modifiziert/verbessert werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung umfasst auch Äquivalente derselben. Das heißt, Designänderungen, die wunschgemäß durch Fachleute auf dem Gebiet an den Ausführungsbeispielen vorgenommen werden, fallen ebenso in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, sofern die Charakteristika der vorliegenden Erfindung bereitgestellt sind. Darüber hinaus können die Elemente der Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, solange dieselben technisch möglich sind, und auch Kombinationen derselben fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, solange die Kombinationen die Charakteristika der vorliegenden Erfindung umfassen.
Bezugszeichenliste

10: Positionsschätzsystem
20: Sendevorrichtung
21 und 22: Sender
31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 und 38: Empfänger
40: Computersystem
41: Prozessor
42: Speicherressource
43: Kommunikationsschnittstelle
44: Anzeigevorrichtung
50: Computerprogramm
51: Schätzwerkzeug
61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 und 68: Anlageneinrichtung
71, 72, 73 und 74: Bereich
81 und 82: Richtwirkung von Funkwellen
90: menschlicher Körper
91 und 92: Arm
93: Kopfteil
101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 und 108: Position

Claims

Ein Positionsschätzsystem, das folgende Merkmale aufweist: eine Sendevorrichtung, die eine Mehrzahl von Sendern umfasst, die bezüglich einer spezifischen Referenzposition symmetrisch angeordnet sind; eine Mehrzahl von Empfängern, die die Funkwellen empfangen, die von der Mehrzahl von Sendern gesendet werden; und eine Schätzeinheit, die eine Position der Sendevorrichtung auf Basis von Empfangsstärken der Funkwellen schätzt, die an den Empfängern empfangen werden.
Das Positionsschätzsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Empfängern in Gruppen gebildet ist, die entsprechenden Bereichen zugeordnet sind, und wobei die Schätzeinheit einen Bereich, in dem die Sendevorrichtung sich befindet, basierend auf den Empfangsstärken der Funkwellen schätzt, die für jede der Gruppen berechnet und verglichen werden.
Das Positionsschätzsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Sendevorrichtung an einer Bedienungsperson angebracht ist, die sich in einer Anlage bewegt, und wobei das Positionsschätzsystem ferner eine Anzeigevorrichtung aufweist, die eine Position der Bedienungsperson und einen Betriebszustand einer Anlageneinrichtung in Verbindung miteinander anzeigt.
Das Positionsschätzsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Sendevorrichtung an einer Bedienungsperson angebracht ist, die sich in einer Anlage bewegt, und wobei in einem Fall, dass die Empfangsstärken der Funkwellen, die an den Empfängern empfangen werden, nicht ausreichen, um eine Position der Bedienungsperson zu schätzen, die Schätzeinheit die Position der Bedienungsperson basierend auf einem Betriebszustand einer Anlageneinrichtung schätzt.
Das Positionsschätzsystem gemäß Anspruch 2, wobei zumindest zwei der Mehrzahl von Empfängern in einem Bereich installiert sind, und wobei die Sendevorrichtung zwischen den zumindest zwei Empfängern verläuft.