DE112018007633B4

DE112018007633B4 - Positionierungseinrichtung, Positionierungsverfahren und Positionierungssystem

Info

Publication number: DE112018007633B4
Application number: DE112018007633.4T
Authority: DE
Inventors: Ryo HAYAKAWA; Takashi Asahara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2024-02-01
Anticipated expiration: 2038-06-26
Also published as: US20210048504A1; TW202001277A; DE112018007633T5; WO2020003353A1; JP6800377B2; CN112352167A; CN112352167B; JPWO2020003353A1

Abstract

Positionierungseinrichtung (10), umfassend:
eine Kommunikationseinheit (23), um jede einer Vielzahl von nahgelegenen Einrichtungen, die in einer Umgebung vorhanden sind und deren Positionen bereits bekannt sind, als eine nahgelegene Zieleinrichtung zu behandeln und von der nahegelegenen Zieleinrichtung eine Position der nahegelegenen Zieleinrichtung und eine Positionsgenauigkeit zu empfangen, wobei die Positionsgenauigkeit eine Genauigkeit der durch die Kommunikationseinheit (23) von der nahegelegenen Zieleinrichtung empfangenen Position ist;
eine Einrichtungsauswahleinheit (21), um zumindest eine zu verwendende nahegelegene Einrichtung aus der Vielzahl von nahegelegenen Einrichtungen auf Grundlage einer Gesamtgenauigkeit der nahegelegenen Zieleinrichtung, die unter Verwendung der Positionsgenauigkeitund einer Entfernungsgenauigkeit, die eine Genauigkeit einer Entfernung zu der nahegelegenen Zieleinrichtung ist, berechnet wird, auszuwählen; und
eine Positionsschätzeinheit (22), um auf Grundlage der von der nahegelegenen Einrichtung, die durch die Einrichtungsauswahleinheit (21) ausgewählt wird, empfangenen Position und einer Entfernung zu der ausgewählten nahegelegenen Einrichtung eine Position zu schätzen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technologie zum Schätzen einer Position auf Grundlage von Informationen, die von einer nahegelegenen Einrichtung, deren Position bereits geschätzt wurde, erhalten werden.
Hintergrund zum Stand der Technik
Positionsinformationen werden für Dienste wie z. B. Navigation und Geräteverwaltung verwendet und sind von steigendem Wert. Für die Positionsbestimmung im Freien ist ein Verfahren, das das Global Positioning System (GPS) verwendet, weit verbreitet. Für die Positionsbestimmung in Innenräumen und unter der Erde, wo Funkwellen von Satelliten nicht hinkommen, wurden Technologien vorgeschlagen, die Medien wie beispielsweise ein drahtloses lokales Netzwerk (LAN), Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen), Ultrabreitband (engl. ultra-wideband: UWB) und akustische Wellen nutzen.
Bei diesen Technologien wird in Abhängigkeit von den Eigenschaften oder Spezifikationen eines Mediums die Entfernung zwischen einer Positionierungseinrichtung und einem Positionierungsziel geschätzt, wobei ein Verfahren des Schätzens der Entfernung unter Verwendung einer Empfangssignalstärkeanzeige (engl. received signal strength indication: RSSI) von von der Positionierungseinrichtung gesendeten Funkwellen oder ein Verfahren des Schätzens der Entfernung unter Verwendung einer Ankunftszeit (engl. time of arrival: TOA) des Mediums verwendet wird. Dann wird die Position des Positionierungsziels auf Grundlage der Position der Positionierungseinrichtung und der geschätzten Entfernung geschätzt.
Die Übertragungsentfernungen der für Positionsschätzungen in Innenräumen und unter der Erde genutzten Medien sind ungefähr einige Meter bis zu einigen Dutzend Metern. Wenn somit ein System in großem Maßstab angewendet wird, muss eine große Anzahl von Positionierungseinrichtungen installiert werden. Es ist eine Menge Arbeit erforderlich, um die Positionen aller Positionierungseinrichtungen zu messen und die Messergebnisse einzustellen. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass die Positionen von Positionierungseinrichtungen automatisch gemessen und eingestellt werden.
In Patentliteratur 1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem die Position einer Positionierungseinrichtung, deren Position unbekannt ist, unter Verwendung einer Positionierungseinrichtung, deren Position bereits bekannt ist, geschätzt wird, und dies wird so lange wiederholt, bis die Positionen aller Positionierungseinrichtungen geschätzt sind. In Patentliteratur 2 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Tag, dessen Position bereits bekannt ist, und eine Positionierungseinrichtung, dessen Position unbekannt ist, verwendet werden, um die Position der Positionierungseinrichtung einzustellen.
Referenzliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2010-151807 A
Patentliteratur 2: JP 2010-175536 A

Die US 2017/0356979 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Bestimmung des Standorts eines Zielgeräts relativ zu einem Satz von Ankerknoten mit bekannten Standorten in einer Umgebung, in der die Sichtlinie zwischen dem Zielgerät und einem oder mehreren der Ankerknoten behindert ist. Das System ist so konfiguriert, dass es für jeden Ankerknoten ein zwischen dem Ankerknoten und der Zielvorrichtung übertragenes Signal empfängt; auf der Grundlage des Signals eine Schätzung des Abstands zwischen der Zielvorrichtung und dem Ankerknoten oder eine Schätzung des Ankunftswinkels des Signals an der Zielvorrichtung bestimmt; auf der Grundlage des Signals einen Indikator für die Qualität des empfangenen Signals bestimmt; und auf der Grundlage des Indikators für die Qualität des empfangenen Signals ein Gewicht für das Signal zuweist. Das System ist ferner so konfiguriert, dass es die Position des Zielgeräts auf der Grundlage der geschätzten Entfernungen oder Ankunftswinkel, der entsprechenden Gewichtungen und der Standorte der Ankerknoten bestimmt.
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die in Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 beschriebenen Verfahren sind Verfahren, bei denen die Position einer Positionierungseinrichtung geschätzt wird und die Position der Positionierungseinrichtung eingestellt wird. In Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 werden Fehler, die bei der Positionsschätzung auftreten, nicht berücksichtigt, so dass sich Fehler anhäufen, da die Positionierungseinrichtung wiederholt Positionen schätzt. Ein Positionierungssystem, das unter Verwendung von Positionierungseinrichtungen mit großen angehäuften Fehlern konstruiert wird, weist eine niedrige Zuverlässigkeit bei der Positionsschätzung auf.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Fehler, der bei einer Positionsschätzung auftritt, zu reduzieren.
Lösung des Problems
Eine Positionierungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:

eine Kommunikationseinheit, um jede einer Vielzahl von nahgelegenen Einrichtungen, die in einer Umgebung vorhanden sind und deren Positionen bereits bekannt sind, als eine nahgelegene Zieleinrichtung zu behandeln und von der nahegelegenen Zieleinrichtung eine Position der nahegelegenen Zieleinrichtung zu empfangen;
eine Einrichtungsauswahleinheit, um zumindest eine einer zu verwendenden nahegelegenen Einrichtung aus der Vielzahl von nahegelegenen Einrichtungen auf Grundlage einer Gesamtgenauigkeit der nahegelegenen Zieleinrichtung, die unter Verwendung einer Positionsgenauigkeit, die eine Genauigkeit der mit der Kommunikationseinheit von der nahegelegenen Zieleinrichtung empfangenen Position ist, und einer Entfernungsgenauigkeit, die eine Genauigkeit
einer Entfernung zu der nahegelegenen Zieleinrichtung ist, berechnet wird, auszuwählen; und
eine Positionsschätzeinheit, um auf Grundlage der von der nahegelegenen Einrichtung, die durch die Einrichtungsauswahleinheit ausgewählt wird, empfangenen Position eine Position und eine Entfernung zu der ausgewählten nahegelegenen Einrichtung zu schätzen.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
In der vorliegenden Erfindung wird eine zu verwendende nahegelegene Einrichtung auf Grundlage einer Gesamtgenauigkeit jeder nahegelegenen Zieleinrichtung, die unter Verwendung einer Positionsgenauigkeit und einer Entfernungsgenauigkeit berechnet wird, ausgewählt und dann eine Position geschätzt. Als Folge kann ein Fehler, der bei einer Positionsschätzung auftritt, reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Positionierungssystems 100 gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Positionierungseinrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration des Positionierungssystems 100 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb einer Positionierungseinrichtung 10 in der Umgebung einer Positionierungseinrichtung 10, deren Position geschätzt werden soll, gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Positionierungseinrichtung 10, deren Position geschätzt werden soll, gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Betriebs zum sequentiellen Schätzen der Positionen von Positionierungseinrichtungen 10 im Positionierungssystem 100 gemäß der ersten Ausführungsform beschreibt;
7 ist ein Verarbeitungsflussdiagramm eines Betriebs zum sequentiellen Schätzen der Positionen der Positionierungseinrichtungen 10 im Positionierungssystem 100 gemäß der ersten Ausführungsform;
8 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses von einer Positionierungseinrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform;
9 ist ein Flussdiagramm eines Positionsgenauigkeit-Berechnungsprozesses gemäß der ersten Ausführungsform;
10 ist ein Diagramm, das Unterschiede in Entfernungsgenauigkeiten auf Grundlage der Positionsbeziehungen zwischen den Positionierungseinrichtungen 10, deren Positionen bereits bekannt sind, und der Positionierungseinrichtung 10, deren Position unbekannt ist, gemäß der ersten Ausführungsform beschreibt;
11 ist ein Konfigurationsdiagramm der Positionierungseinrichtung 10 gemäß einer zweiten Variante;
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Betriebs zum Auswählen einer nahegelegenen Einrichtung, die zur Positionsschätzung im Positionierungssystem 100 verwendet werden soll, gemäß der zweiten Ausführungsform beschreibt;
13 ist ein Konfigurationsdiagramm der Positionierungseinrichtung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform;
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Betriebs zum Auswählen einer nahegelegenen Einrichtung, die zur Positionsschätzung im Positionierungssystem 100 verwendet werden soll, gemäß der dritten Ausführungsform beschreibt;
15 ist ein Konfigurationsdiagramm der Positionierungseinrichtung 10 gemäß einer vierten Ausführungsform; und
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Betriebs zum Auswählen einer nahegelegenen Einrichtung, die zur Positionsschätzung im Positionierungssystem 100 verwendet werden soll, gemäß der vierten Ausführungsform beschreibt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
*** Beschreibung von Konfigurationen ***
Bezug nehmend auf 1, wird eine Konfiguration eines Positionierungssystems 100 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben.
Das Positionierungssystem 100 umfasst eine Vielzahl von Positionierungseinrichtungen 10. Wenn die Vielzahl von Positionierungseinrichtungen 10 nahe beieinander platziert werden, können sie über Verfahren wie ein drahtloses LAN, Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen) und UWB kommunizieren.
Bezug nehmend auf 2, wird eine Konfiguration der Positionierungseinrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
Die Positionierungseinrichtung 10 ist ein Computer.
Die Positionierungseinrichtung 10 umfasst Hardware eines Prozessors 11, eines Arbeitsspeichers 12, einer Kommunikationsschnittstelle 13 und einer Entfernungsmesseinrichtung 14. Der Prozessor 11 ist über Signalleitungen mit den anderen Hardware-Komponenten verbunden und steuert die anderen Hardware-Komponenten.
Der Prozessor 11 ist eine Integrierte Schaltung (IC), die Verarbeitung durchführt. Bestimmte Beispiele des Prozessors 11 umfassen eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Digitalsignalprozessor (DSP) und eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU).
Der Arbeitsspeicher 12 ist eine Speichereinrichtung, um Daten zu speichern. Konkrete Beispiele für den Arbeitsspeicher 12 umfassen einen statischen Random-Access Memory (SRAM) und einen dynamischen Random-Access Memory (DRAM). Der Arbeitsspeicher 12 kann ein tragbares Aufzeichnungsmedium sein, wie etwa eine Speicherkarte des Typs Secure Digital (SD, eingetragenes Warenzeichen), CompactFlash (CF, eingetragenes Warenzeichen), ein NAND-Flash, eine flexible Scheibe, eine optische Scheibe, eine Compact Disk, eine Blu-ray-Disc (eingetragenes Warenzeichen) oder eine DVD.
Die Kommunikationsschnittstelle 13 ist eine Schnittstelle zum Kommunizieren mit externen Einrichtungen. Konkrete Beispiele für die Kommunikationsschnittstelle 13 sind ein Ethernet-Port (eingetragenes Warenzeichen), ein Universal-Serial-Bus-Port (USB) oder ein Hochauflösende-Multimedia-Schnittstelle-Port (HDMI, eingetragenes Warenzeichen).
Die Entfernungsmesseinrichtung 14 ist eine Einrichtung, die die Entfernung zu einer anderen Positionierungseinrichtung 10 misst. Konkrete Beispiele der Entfernungsmesseinrichtung 14 sind ein UWB-Transceiver und Einrichtungen wie ein Mikrofon und ein Lautsprecher.
Die Positionierungseinrichtung 10 weist als funktionale Komponenten eine Einrichtungsauswahleinheit 21, eine Positionsschätzeinheit 22, eine Kommunikationseinheit 23 und eine Entfernungsschätzeinheit 24 auf. Die Funktionen der Einrichtungsauswahleinheit 21 und der Positionsschätzeinheit 22 werden durch den Prozessor 11 realisiert. Die Funktion der Kommunikationseinheit 23 wird durch die Kommunikationsschnittstelle 13 realisiert. Die Funktion der Entfernungsschätzeinheit 24 wird durch die Entfernungsmesseinrichtung 14 realisiert.
Die Funktionen der Einrichtungsauswahleinheit 21 und der Positionsschätzeinheit 22 werden durch Software realisiert. Der Arbeitsspeicher 12 speichert Programme zum Realisieren der Funktionen der Einrichtungsauswahleinheit 21 und der Positionsschätzeinheit 22. Diese Programme werden vom Prozessor 11 geladen und ausgeführt. Dies realisiert die Funktionen der Einrichtungsauswahleinheit 21 und der Positionsschätzeinheit 22.
Die Funktionen der Kommunikationseinheit 23 und der Entfernungsschätzeinheit 24 können auch durch Software realisiert werden, wie in dem Fall der Funktionen der Einrichtungsauswahleinheit 21 und der Positionsschätzeinheit 22.
1 zeigt nur einen Prozessor 11. Es können jedoch eine Vielzahl von Prozessoren 11 enthalten sein, und die Vielzahl von Prozessoren 11 können zusammenarbeiten, um die Programme zur Realisierung der Funktionen auszuführen.
*** Beschreibung des Betriebs ***
Unter Bezugnahme auf 3 bis 10, wird ein Betrieb des Positionierungssystems 100 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
Der Betrieb des Positionierungssystems 100 gemäß der ersten Ausführungsform entspricht einem Positionierungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform. Der Betrieb des Positionierungssystems 100 gemäß der ersten Ausführungsform entspricht außerdem Prozessen eines Positionierungsprogramms gemäß der ersten Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf 3 bis 5, wird ein Positionierungsprozess des Positionierungssystems 100 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
In 3 umfasst das Positionierungssystem 100 fünf Positionierungseinrichtungen 10, eine Positionierungseinrichtung 10(a) bis zu einer Positionierungseinrichtung 10(e).
Ein Beispiel, in dem die Position der Positionierungseinrichtung 10(e) geschätzt wird, wird hier beschrieben. Es wird angenommen, dass die Positionen der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(d) bereits bekannt sind. Dass die Position bereits bekannt ist, bedeutet, dass die Position durch ein im Folgenden beschriebenes Verfahren geschätzt wurde, oder die Position durch irgendein Verfahren, z. B. manuell, bestimmt wurde. Im Arbeitsspeicher 12 jeder der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(d), deren Positionen bereits bekannt sind, werden die Position der Positionierungseinrichtung selbst und eine Positionsgenauigkeit, die die Genauigkeit der Position ist, gespeichert. Es wird angenommen, dass die Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(d) innerhalb eines Kommunikationsbereichs der Kommunikationseinheit 23 der Positionierungseinrichtung 10(e) angeordnet sind.
Bezug nehmend auf 4, wird ein Betrieb jeder Positionierungseinrichtung 10 der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(d) beschrieben.
In Schritt S101 schätzt die Entfernungsschätzeinheit 24 die Entfernung zur der Positionierungseinrichtung 10(e), deren Position geschätzt werden soll. Zu diesem Zeitpunkt kann die Entfernungsschätzeinheit 24 mit der Entfernungsschätzeinheit 24 der Positionierungseinrichtung 10(e) kooperieren, um die Entfernung zu schätzen. Konkret schätzt die Entfernungsschätzeinheit 24 die Entfernung mit einem Verfahren wie dem RSSI-Verfahren oder dem TOA-Verfahren unter Verwendung eines Mediums wie einem drahtlosen LAN, Bluetooth (eingetragenes Warenzeichen), UWB oder akustischen Wellen. Die Entfernungsschätzeinheit 24 kann die Richtung der Positionierungseinrichtung 10(e) mit einem Einfallswinkel-Verfahren (engl. angle of arrival: AOA) oder ähnlichem schätzen.
In Schritt S102 berechnet die Entfernungsschätzeinheit 24 eine Entfernungsgenauigkeit, d.h. die Genauigkeit der geschätzten Entfernung, auf Grundlage von physikalischen Bedingungen wie der Länge der geschätzten Entfernung, der Stärke des Rauschens, wie z.B. einem Signal-Rausch-Verhältnis (engl. signal-to-noise: S/N) bei der Entfernungsschätzung, der Signalstärke des Mediums und dem Vorhandensein oder Fehlen von Mehrwegeffekten. Die Entfernungsschätzeinheit 24 überträgt die Entfernungsgenauigkeit zusammen mit der in Schritt S101 geschätzten Entfernung an die Kommunikationseinheit 23.
In Schritt S103 ruft die Positionsschätzeinheit 22 die im Arbeitsspeicher 12 gespeicherte Position und Positionsgenauigkeit ab und überträgt sie an die Kommunikationseinheit 23.
In Schritt S104 überträgt die Kommunikationseinheit 23 die in Schritt S103 übertragene Position und Positionsgenauigkeit und die in Schritt S102 übertragene Entfernung und Entfernungsgenauigkeit an die Positionierungseinrichtung 10(e).
Bezug nehmend auf 5, wird ein Betrieb der Positionierungseinrichtung 10(e) beschrieben.
In den Schritten S201 bis S203 stellt die Kommunikationseinheit 23 als eine nahegelegene Zieleinrichtung jede der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(d), deren Positionen innerhalb des Kommunikationsbereichs bereits geschätzt wurden, ein. Die Kommunikationseinheit 23 empfängt von jeder nahegelegenen Zieleinrichtung die Position der nahegelegenen Zieleinrichtung und die Positionsgenauigkeit sowie die Entfernung von der nahegelegenen Zieleinrichtung und die Entfernungsgenauigkeit. Die Kommunikationseinheit 23 überträgt die empfangene Position und Positionsgenauigkeit sowie Entfernung und Entfernungsgenauigkeit an die Einrichtungsauswahleinheit 21.
Nach Übertragen der Positionen und Positionsgenauigkeiten sowie Entfernungen und Entfernungsgenauigkeiten aller nahegelegenen Zieleinrichtungen an die Einrichtungsauswahleinheit 21, führt die Kommunikationseinheit 23 den Prozess weiter zu Schritt S204.
In Schritt S204 berechnet die Einrichtungsauswahleinheit 21 mit Bezug auf jede nahegelegene Zieleinrichtung eine Gesamtgenauigkeit der nahegelegenen Einrichtung auf Grundlage der Positionsgenauigkeit und der von der nahegelegenen Zieleinrichtung empfangenen Entfernungsgenauigkeit. Die Einrichtungsauswahleinheit 21 wählt zumindest eine zu verwendende nahegelegene Einrichtung aus den nahegelegenen Einrichtungen auf Grundlage der berechneten Gesamtgenauigkeiten aus.
Konkret wählt die Einrichtungsauswahleinheit 21 eine erforderliche Anzahl von nahegelegenen Einrichtungen für die Positionsschätzeinheit 22 aus, um die Position in absteigender Reihenfolge der Gesamtgenauigkeiten zu schätzen. Die erforderliche Anzahl zum Schätzen der Position variiert mit dem Positionierungsverfahren. Als konkretes Beispiel sind, wenn das Positionierungsverfahren das TOA-Verfahren ist, drei Positionierungseinrichtungen 10, deren Positionen bereits bekannt sind, erforderlich. Somit ist die erforderliche Anzahl zum Schätzen der Position drei. Das heißt, wenn das Positionierungsverfahren das TOA-Verfahren ist, wählt die Einrichtungsauswahleinheit 21 drei Positionierungseinrichtungen 10 aus der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(d) in absteigender Reihenfolge der Gesamtgenauigkeiten aus.
In Schritt S205 schätzt die Positionsschätzeinheit 22 die Position der Positionierungseinrichtung 10(e) auf Grundlage der Position und Entfernung, die von der in Schritt S204 ausgewählten nahegelegenen Einrichtung empfangen wurden. Die Positionsschätzeinheit 22 berechnet auch eine Positionsgenauigkeit, die die Genauigkeit der geschätzten Position ist, auf Grundlage der Positionsgenauigkeit und Entfernungsgenauigkeit der zumindest einen in Schritt S204 ausgewählten nahegelegenen Einrichtung.
In Schritt S206 schreibt die Positionsschätzeinheit 22 die in Schritt S205 geschätzte Position der Positionierungseinrichtung 10(e) und die Positionsgenauigkeit in Bezug auf die in Schritt S205 berechnete Positionierungseinrichtung 10(e) in den Arbeitsspeicher 12.
Bezug nehmend auf die 6 und 7 wird ein Beispiel eines Betriebs zum sequentiellen Schätzen der Positionen der Positionierungseinrichtungen 10 im Positionierungssystem 100 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
In 6 umfasst das Positionierungssystem 100 die Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(h). Die Positionen der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(c) sind bereits bekannt. Die Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(c) sind innerhalb der Kommunikationsbereiche der Kommunikationseinheit 23 der Positionierungseinrichtung 10(d) bis zur Positionierungseinrichtung 10(g) und außerhalb des Kommunikationsbereichs der Kommunikationseinheit 23 der Positionierungseinrichtung 10(h) angeordnet. Die Positionierungseinrichtung 10(d) bis zur Positionierungseinrichtung 10(g) sind innerhalb des Kommunikationsbereichs der Kommunikationseinheit 23 der Positionierungseinrichtung 10(h) angeordnet.
Hier wird angenommen, dass die erforderliche Anzahl der Positionierungseinrichtungen 10 zur Positionsschätzung drei ist. Im Hinblick auf die Positionsgenauigkeit und die Entfernungsgenauigkeit bedeuten kleinere Werte höhere Genauigkeiten. In 6 zeigt ein über jeder der Positionierungseinrichtungen 10 angezeigter numerischer Wert die Positionsgenauigkeit der Positionierungseinrichtung 10 an.
In einem ersten Stadium werden zunächst die Positionen der Positionierungseinrichtung 10(d) bis zu der Positionierungseinrichtung 10(g), die die Positionierungseinrichtung 10(a) bis zu der Positionierungseinrichtung 10(c) innerhalb der jeweiligen Kommunikationsbereiche aufweisen, geschätzt. Dies wird hier unter Verwendung der Positionierungseinrichtung 10(d) als Beispiel beschrieben.
Die Positionierungseinrichtung 10(d) behandelt die Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(c), die innerhalb des Kommunikationsbereichs angeordnet sind und deren Positionen bereits bekannt sind, als nahegelegene Zieleinrichtungen und überträgt eine Schätzungsstartanforderung an jede der nahegelegenen Zieleinrichtungen. Dann überträgt jede der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(c) eine Antwort auf die Schätzungsstartanforderung und schätzt die Entfernung zu der Positionierungseinrichtung 10(d). Dann überträgt jede der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(c) die Position und die Positionsgenauigkeit sowie die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit zu der Positionierungseinrichtung 10(d).
Die Anzahl der nahegelegenen Zieleinrichtungen der Positionierungseinrichtung 10(d) ist drei, was der erforderlichen Anzahl der Positionierungseinrichtungen 10 zur Positionsschätzung entspricht. Somit wählt die Positionierungseinrichtung 10(d) die Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(c) aus.
Die Positionierungseinrichtung 10(d) schätzt die Position auf Grundlage der Positionen und Entfernungen, die von der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(c) übertragen werden. Die Positionierungseinrichtung 10(d) berechnet auch die Positionsgenauigkeit, welche die Genauigkeit der geschätzten Position ist, auf Grundlage der Positionsgenauigkeiten und Entfernungsgenauigkeiten, die von der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(c) übertragen werden. In 6 sind die Positionsgenauigkeiten der Positionierungseinrichtung 10(a), der Positionierungseinrichtung 10(b) und der Positionierungseinrichtung 10(c) alle 0. Die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(a) und der Positionierungseinrichtung 10(d), die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(b) und der Positionierungseinrichtung 10(d) und die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(c) und der Positionierungseinrichtung 10(d) sind alle 1. Somit berechnet die Positionierungseinrichtung 10(d) beispielsweise die Positionsgenauigkeit als 3, durch Summieren der Positionsgenauigkeiten und Entfernungsgenauigkeiten, die von der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(c) empfangen werden.
Die Positionierungseinrichtung 10(e) bis zur Positionierungseinrichtung 10(g) führen im Wesentlichen den gleichen Prozess wie den der Positionierungseinrichtung 10(d) durch. Als Folge werden die Positionen der Positionierungseinrichtung 10(e) bis zur Positionierungseinrichtung 10(g) geschätzt und die Positionsgenauigkeiten der geschätzten Positionen werden berechnet. In 6 werden die Positionsgenauigkeiten der Positionierungseinrichtung 10(e) und der Positionierungseinrichtung 10(f) jeweils als 3 berechnet und die Positionsgenauigkeit der Positionierungseinrichtung 10(g) wird als 4 berechnet. Die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(c) und der Positionierungseinrichtung 10(g) ist 2, was sich von den anderen Entfernungsgenauigkeiten unterscheidet, so dass die Positionsgenauigkeit der Positionierungseinrichtung 10(g) 4 ist, was sich von den anderen Positionsgenauigkeiten unterscheidet.
Als nächstes wird als ein zweites Stadium die Position der Positionierungseinrichtung 10(h), welche nicht die Positionierungseinrichtung 10(a) bis zu der Positionierungseinrichtung 10(c) innerhalb des Kommunikationsbereichs aufweist, geschätzt.
Die Positionierungseinrichtung 10(h) behandelt die Positionierungseinrichtung 10(d) bis zur Positionierungseinrichtung 10(g), die innerhalb des Kommunikationsbereichs angeordnet sind und deren Positionen bereits bekannt sind, als nahegelegene Zieleinrichtungen und überträgt eine Schätzungsstartanforderung an jede der nahegelegenen Zieleinrichtungen. Dann überträgt jede der Positionierungseinrichtung 10(d) bis zur Positionierungseinrichtung 10(g) eine Antwort auf die Schätzungsstartanforderung und schätzt die Entfernung zu der Positionierungseinrichtung 10(h). Dann überträgt jede der Positionierungseinrichtung 10(d) bis zur Positionierungseinrichtung 10(g) die Position und die Positionsgenauigkeit sowie die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit zu der Positionierungseinrichtung 10(h).
Die Positionierungseinrichtung 10(h) berechnet die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage der Positionsgenauigkeit und der Entfernungsgenauigkeit für jede der Positionierungseinrichtung 10(d) bis zu der Positionierungseinrichtung 10(g). Die Positionierungseinrichtung 10(h) behandelt die Summe der Positionsgenauigkeit und der Entfernungsgenauigkeit hier als die Gesamtgenauigkeit. In 6 sind die Gesamtgenauigkeiten der Positionierungseinrichtung 10(d), der Positionierungseinrichtung 10(e) und der Positionierungseinrichtung 10(f) 4 und die Gesamtgenauigkeit der Positionierungseinrichtung 10(g) ist 5. Somit wählt die Positionierungseinrichtung 10(h) die Positionierungseinrichtung 10(d), die Positionierungseinrichtung 10(e) und die Positionierungseinrichtung 10(f) aus.
Die Positionierungseinrichtung 10(h) schätzt die Position auf Grundlage der Positionen und Entfernungen, die von der Positionierungseinrichtung 10(d) bis zur Positionierungseinrichtung 10(f) übertragen werden. Die Positionierungseinrichtung 10(h) berechnet auch die Positionsgenauigkeit, welche die Genauigkeit der geschätzten Position ist, auf Grundlage der Positionsgenauigkeiten und Entfernungsgenauigkeiten, die von der Positionierungseinrichtung 10(d) bis zur Positionierungseinrichtung 10(f) übertragen werden. In 6 sind die Positionsgenauigkeiten der Positionierungseinrichtung 10(d), der Positionierungseinrichtung 10(e) und der Positionierungseinrichtung 10(f) alle 3. Die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(d) und der Positionierungseinrichtung 10(h), die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(e) und der Positionierungseinrichtung 10(h) und die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(f) und der Positionierungseinrichtung 10(h) sind alle 1. Somit berechnet die Positionierungseinrichtung 10(h) beispielsweise die Positionsgenauigkeit als 12, durch Summieren der Positionsgenauigkeiten und Entfernungsgenauigkeiten, die von der Positionierungseinrichtung 10(d) bis zur Positionierungseinrichtung 10(f) empfangen werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird der Positionsschätzprozess wiederholt durchgeführt, solange es eine Positionierungseinrichtung 10 gibt, deren Position unbekannt ist, um die Positionen der Positionierungseinrichtungen 10 sequentiell zu bestimmen.
Bezug nehmend auf 8, wird ein Prozess von einer Positionierungseinrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
In Schritt S301 empfängt die Kommunikationseinheit 23 eine Schätzstartanforderung. In Schritt S302 bestimmt die Positionsschätzeinheit 22, ob die Position bereits bekannt ist. Das heißt, dass die Positionsschätzeinheit 22 bestimmt, ob die Position manuell oder durch ein anderes Verfahren bestimmt wurde oder ob die Position geschätzt wurde. Falls die Position unbekannt ist, führt die Positionsschätzeinheit 22 den Prozess weiter zu Schritt S303. Falls die Position bereits bekannt ist, führt die Positionsschätzeinheit 22 den Prozess weiter zu Schritt S311.
In Schritt S303 überträgt die Kommunikationseinheit 23 Schätzstartanforderungen an die Positionierungseinrichtungen 10 in der Umgebung, um die Position zu schätzen. Dann werden die Schätzstartanforderungen durch nahegelegene Einrichtungen empfangen, welche die Positionierungseinrichtungen 10 in der Umgebung innerhalb des Kommunikationsbereichs sind. In Schritt S304 empfängt die Kommunikationseinheit 23 Antworten von den nahegelegenen Einrichtungen, welche die Positionierungseinrichtungen 10 in der Umgebung sind, die die Schätzstartanforderungen empfangen haben.
In den Schritten S305 bis S307 empfängt die Kommunikationseinheit 23 eine Position und eine Positionsgenauigkeit sowie eine Entfernung und eine Entfernungsgenauigkeit von jeder der nahegelegenen Einrichtungen, die die in Schritt S304 empfangenen Antworten übertragen haben.
In Schritt S308 wählt die Einrichtungsauswahleinheit 21 eine zu verwendende nahegelegene Einrichtung aus. In Schritt S309 schätzt die Positionsschätzeinheit 22 die Position auf Grundlage der Position und Entfernung, die von der in Schritt S308 ausgewählten nahegelegenen Einrichtung empfangen werden. In Schritt S310 berechnet die Positionsschätzeinheit 22 die Positionsgenauigkeit der in Schritt S310 geschätzten Position auf Grundlage der Positionsgenauigkeit und Entfernungsgenauigkeit, die von der in Schritt S308 ausgewählten nahegelegenen Einrichtung empfangen werden.
In Schritt S311 überträgt die Kommunikationseinheit 23 eine Antwort an die in Schritt S301 empfangene Schätzstartanforderung. In Schritt S312 schätzt die Entfernungsschätzeinheit 24 die Entfernung zur der Positionierungseinrichtung 10, die die in Schritt S301 empfangene Schätzstartanforderung übertragen hat. Die Entfernungsschätzeinheit 24 berechnet auch die Entfernungsgenauigkeit der geschätzten Entfernung. In Schritt S313 überträgt die Kommunikationseinheit 23 die Position und die Positionsgenauigkeit, die in Schritt S312 geschätzte Entfernung und die in Schritt S312 berechnete Entfernungsgenauigkeit an die Positionierungseinrichtung 10, die die in Schritt S301 empfangene Schätzstartanforderung übertragen hat.
Mit Bezug auf 9 wird ein Positionsgenauigkeit-Berechnungsprozess gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
In Schritt S401 bezieht sich die Positionsschätzeinheit 22 auf die Positionsgenauigkeit der Position jeder nahegelegenen Einrichtung, die zum Schätzen der Position verwendet wird. In Schritt S402 bezieht sich die Positionsschätzeinheit 22 auf die Entfernungsgenauigkeit der Entfernung jeder nahegelegenen Einrichtung, die zum Schätzen der Position verwendet wird.
In Schritt S403 berechnet die Positionsschätzeinheit 22 die Positionsgenauigkeit ihrer eigenen Position auf Grundlage der Positionsgenauigkeit jeder nahegelegenen Einrichtung, auf die in Schritt S401 Bezug genommen wird, und der Entfernungsgenauigkeit jeder nahegelegenen Einrichtung, auf die in Schritt S402 Bezug genommen wird. Als konkretes Beispiel wird die Summe der Positionsgenauigkeit und Entfernungsgenauigkeit jeder nahegelegenen Einrichtung als die Positionsgenauigkeit ihrer eigenen Position berechnet.
Zu diesem Zeitpunkt kann die Positionsschätzeinheit 22 die Positionsgenauigkeit durch Gewichten von Werten, die von der Positionsgenauigkeit und der Entfernungsgenauigkeit erhalten werden, mit physikalischen Informationen, wie z. B. der Länge der Entfernung zu jeder nahegelegenen Einrichtung, die zum Schätzen der Position verwendet wird, und einem Rauschen eines Mediums, das zum Schätzen der Position verwendet wird, berechnen. Als konkretes Beispiel berechnet die Positionsschätzeinheit 22 die Positionsgenauigkeit ihrer eigenen Position durch Gewichten der Summe der Positionsgenauigkeit und der Entfernungsgenauigkeit jeder nahegelegenen Einrichtung mit physikalischen Informationen.
Bezug nehmend auf 10 werden Unterschiede in Entfernungsgenauigkeiten auf Grundlage der Positionsbeziehungen zwischen den Positionierungseinrichtungen 10, deren Positionen bereits bekannt sind, und der Positionierungseinrichtung 10, deren Position unbekannt ist, beschrieben.
Als allgemeine Regel gilt, dass ein Fehler bei der Entfernungsschätzung mit zunehmender Entfernung zwischen den Positionierungseinrichtungen um 10 zunimmt. Daher ist es in der Regel wünschenswert, dass die Position unter Verwendung der Positionierungseinrichtung 10 geschätzt wird, deren Position bereits bekannt ist und die sich in der Nähe der Positionierungseinrichtung 10 befindet, deren Position unbekannt ist.
In 10 umfasst das Positionierungssystem 100 die Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(e). Die Positionen der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(d) sind bereits bekannt. Die Position der Positionierungseinrichtung 10(e) ist unbekannt. Hier wird angenommen, dass die erforderliche Anzahl der Positionierungseinrichtungen 10 zur Positionsschätzung drei ist. Zum Schätzen der Position der Positionierungseinrichtung 10(e) werden somit drei der vier Positionierungseinrichtungen 10, die Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(d) verwendet.
Als allgemeine Regel gilt, dass die Entfernungsgenauigkeit mit zunehmender Entfernung zwischen den Positionierungseinrichtungen 10 einen größeren Wert aufweist. In Abhängigkeit von anderen Faktoren wie Rauschen ist dies jedoch möglicherweise nicht der Fall. In 10 ist die Positionierungseinrichtung 10(d) am nächsten zu der Positionierungseinrichtung 10(e), die Positionierungseinrichtung 10(a) und die Positionierungseinrichtung 10(c) sind am zweitnächsten zu der Positionierungseinrichtung 10(e) und die Positionierungseinrichtung 10(b) ist am weitesten von der Positionierungseinrichtung 10(e) entfernt. Die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(d) und der Positionierungseinrichtung 10(e) ist 2, die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(a) und der Positionierungseinrichtung 10(e) und die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(c) und der Positionierungseinrichtung 10(e) ist 3 und die Entfernungsgenauigkeit zwischen der Positionierungseinrichtung 10(b) und der Positionierungseinrichtung 10(e) ist 4.
Wenn somit die Positionsgenauigkeiten der Positionierungseinrichtung 10(a) bis zur Positionierungseinrichtung 10(d) gleich sind, werden die Positionierungseinrichtung 10(a), die Positionierungseinrichtung 10(c) und die Positionierungseinrichtung 10(d) verwendet, um die Position zu schätzen. Das heißt, dass die Positionierungseinrichtungen 10 in näheren Entfernungen verwendet werden.
*** Wirkungen der ersten Ausführungsform ***
Wie vorstehend beschrieben, wählt das Positionierungssystem 100 gemäß der ersten Ausführungsform die zu verwendende Positionierungseinrichtung 10 auf Grundlage der Gesamtgenauigkeit der Positionierungseinrichtung 10 aus, die unter Verwendung der Positionsgenauigkeit und der Entfernungsgenauigkeit berechnet wird, und schätzt dann die Position. Als Folge kann ein Fehler, der bei einer Positionsschätzung auftritt, reduziert werden.
Konkret wird die Gesamtgenauigkeit unter Verwendung der Positionsgenauigkeit berechnet, so dass die Positionierungseinrichtung 10, die einen kleinen Fehler aufweist, der in ihrer Position enthalten ist, verwendet wird. Die Gesamtgenauigkeit wird unter Verwendung der Entfernungsgenauigkeit berechnet, so dass die Positionierungseinrichtung 10, die einen kleinen Fehler aufweist, der in der geschätzten Entfernung enthalten ist, z. B. in kurzer Entfernung angeordnet zu sein, verwendet wird. Als Folge kann ein Fehler, der bei einer Positionsschätzung auftritt, reduziert werden.
*** Andere Konfigurationen ***
<Erste Variante>
In der ersten Ausführungsform schätzt die Entfernungsschätzeinheit 24 der Positionierungseinrichtung 10, deren Position bereits bekannt ist, die Entfernung zur Positionierungseinrichtung 10, deren Position geschätzt werden soll, und überträgt die Entfernung an die Positionierungseinrichtung 10, deren Position geschätzt werden soll. Die Entfernungsschätzeinheit 24 der Positionierungseinrichtung 10, deren Position geschätzt werden soll, kann die Entfernung zur Positionierungseinrichtung 10, deren Position bereits bekannt ist, schätzen. In diesem Fall berechnet die Entfernungsschätzeinheit 24 der Positionierungseinrichtung 10, deren Position geschätzt werden soll, auch die Entfernungsgenauigkeit.
In diesem Fall empfängt in den Schritten S201 bis S203 der 5 die Kommunikationseinheit 23 nur eine Position und eine Positionsgenauigkeit von der nahegelegenen Zieleinrichtung. In Schritt S204 der 5 berechnet die Einrichtungsauswahleinheit 21 für jede nahegelegene Zieleinrichtung die Gesamtgenauigkeit dieser nahegelegenen Zieleinrichtung auf Grundlage der Positionsgenauigkeit, die von dieser nahegelegenen Zieleinrichtung empfangen wird, und der Entfernungsgenauigkeit, die durch die Entfernungsschätzeinheit 24 mit Bezug auf diese nahegelegene Zieleinrichtung berechnet wird. In Schritt S205 der 5 schätzt die Positionsschätzeinheit 22 die Position auf Grundlage der Position, die von der in Schritt S204 ausgewählten nahegelegenen Einrichtung empfangen wird, und der Entfernung, die durch die Entfernungsschätzeinheit 24 mit Bezug auf die in Schritt S204 ausgewählten nahegelegenen Einrichtungen berechnet wird.
<Zweite Variante>
In der ersten Ausführungsform werden die Funktionen der Einrichtungsauswahleinheit 21 und der Positionsschätzeinheit 22 durch Software realisiert. Als eine zweite Variante können die Funktionen der Einrichtungsauswahleinheit 21 und der Positionsschätzeinheit 22 durch Hardware realisiert werden. In Hinblick auf diese zweite Variante werden Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.
Bezug nehmend auf 11, wird eine Konfiguration der Positionierungseinrichtung 10 gemäß der zweiten Variante beschrieben.
Wenn die Funktionen der Einrichtungsauswahleinheit 21 und der Positionsschätzeinheit 22 durch Hardware realisiert werden, umfasst die Positionierungseinrichtung 10 eine elektronische Schaltung 15 anstelle des Prozessors 11. Die elektronische Schaltung 15 ist eine dedizierte Schaltung, die die Funktionen der Einrichtungsauswahleinheit 21 und der Positionsschätzeinheit 22 realisiert.
Die elektronische Schaltung 15 wird angenommen, eine einzelne Schaltung, eine zusammengesetzte Schaltung, ein programmierter Prozessor, ein paralleler-programmierter Prozessor, eine logische IC, eine Gatteranordnung (GA), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine Feld-programmierbare Gatteranordnung (FPGA) zu sein.
Die funktionalen Komponenten können durch eine einzige elektronische Schaltung 15 realisiert werden, oder die funktionalen Komponenten können über eine Vielzahl von elektronischen Schaltungen 15 verteilt und durch diese realisiert werden.
<Dritte Variante>
Als eine dritte Variante können einige der funktionalen Komponenten durch Hardware realisiert werden, und die übrigen der funktionalen Komponenten können durch Software realisiert werden.
Jeder des Prozessors 11 und der elektronischen Schaltung 15 wird als Verarbeitungsschaltung bezeichnet. Das heißt, dass die Funktionen der funktionalen Komponenten durch die Verarbeitungsschaltung realisiert werden.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage einer Differenz zwischen der Position der nahegelegenen Zieleinrichtung und einer Referenzposition berechnet wird. In der zweiten Ausführungsform wird dieser Unterschied beschrieben, und die Beschreibung dergleichen Aspekte entfällt.
Die Kommunikationseinheit 23 einer nahegelegenen Einrichtung überträgt auch eine Differenz zwischen der Position und der Referenzposition, wenn die Position und die Positionsgenauigkeit sowie die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit übertragen werden. Die Einrichtungsauswahleinheit 21 der Positionierungseinrichtung 10, deren Position geschätzt werden soll, berechnet die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage der Positionsgenauigkeit, der Entfernungsgenauigkeit und der Differenz. Als konkretes Beispiel berechnet die Einrichtungsauswahleinheit 21 die Gesamtgenauigkeit durch Gewichten von Werten, die von der Positionsgenauigkeit und der Entfernungsgenauigkeit erhalten werden, mit der Differenz.
Ein konkretes Beispiel der Referenzposition ist eine Position mit einer hohen Genauigkeit, wie z. B. eine manuell eingestellte Position. Je größer die Entfernung von der Referenzposition, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Genauigkeit der Position niedrig ist. Somit wird die Gesamtgenauigkeit so berechnet: Je größer die Entfernung von der Referenzposition, desto niedriger ist die Genauigkeit. Das heißt, je größer die Differenz, desto niedriger ist die Gesamtgenauigkeit.
Bezug nehmend auf 12 wird ein Beispiel eines Betriebs zum Auswählen einer nahegelegenen Einrichtung, die zur Positionsschätzung im Positionierungssystem 100 verwendet werden soll, gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
In 12 wird die Position der Positionierungseinrichtung 10(a) als die Referenzposition eingestellt. Die Entfernung von der geschätzten Position der Positionierungseinrichtung 10(e) zu der Referenzposition ist in einer X-Achsenrichtung 2 und in einer Y-Achsenrichtung 1. Somit überträgt die Positionierungseinrichtung 10(e) beispielsweise 3 (= 2 + 1) als die Differenz, wenn die Position und die Positionsgenauigkeit sowie die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit übertragen wird. Es wird angenommen, dass die Positionierungseinrichtung 10(f) von der Positionierungseinrichtung 10(e) die Position und die Positionsgenauigkeit, die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit und einen Wert 3 als die Differenz empfängt. In diesem Fall wird die Gesamtgenauigkeit beispielsweise durch Multiplizieren eines Wertes 4, der sich aus Summieren von 3 der Positionsgenauigkeit und 1 der Entfernungsgenauigkeit ergibt, mit einem Wert 3 der Differenz der Positionierungseinrichtung 10(e) als 12 berechnet.
Wie vorstehend beschrieben, wird im Positionierungssystem 100 gemäß der zweiten Ausführungsform die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage der Differenz zwischen der Position der nahegelegenen Zieleinrichtung und der Referenzposition berechnet. So wird die Gesamtgenauigkeit genauer berechnet. Als Folge wird eine angemessene nahegelegene Einrichtung ausgewählt und ein Fehler, der bei einer Positionsschätzung auftritt, kann reduziert werden.
Dritte Ausführungsform
Eine dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und der zweiten Ausführungsform darin, dass sich die Positionierungseinrichtung 10 bewegt. In der dritten Ausführungsform wird dieser Unterschied beschrieben und eine Beschreibung der gleichen Aspekte entfällt.
Ein Fall, in dem der ersten Ausführungsform eine Funktion hinzugefügt wird, wird im Folgenden beschrieben. Die Funktion kann jedoch auch der zweiten Ausführungsform hinzugefügt werden.
Bezug nehmend auf 13, wird eine Konfiguration der Positionierungseinrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben.
Die Positionierungseinrichtung 10 umfasst einen Beschleunigungssensor 16 als Hardware. Der Beschleunigungssensor 16 ist ein Sensor, der eine Beschleunigung der Positionierungseinrichtung 10 erfasst. Die Positionierungseinrichtung 10 umfasst eine Bewegungsbetrag-Messeinheit 25 als eine funktionale Komponente. Die Funktion der Bewegungsbetrag-Messeinheit 25 wird durch den Beschleunigungssensor 16 realisiert.
In der ersten und zweiten Ausführungsform wird die Position geschätzt, wenn die Positionierungseinrichtung 10 installiert ist. In der dritten Ausführungsform bewegt sich die Positionierungseinrichtung 10. Somit schätzt die Positionierungseinrichtung 10 die Position nicht nur zur Zeit der Installation, sondern auch, wenn eine Bedingung erfüllt ist.
Konkret misst die Bewegungsbetrag-Messeinheit 25 einen Bewegungsbetrag der Positionierungseinrichtung 10 und schreibt den Bewegungsbetrag in den Arbeitsspeicher 12. Die Bewegungsbetrag-Messeinheit 25 bestimmt, dass die Position erneut geschätzt werden muss, wenn der Bewegungsbetrag nach Schätzen der Position größer ist als ein Schwellenwert. Wenn die Bewegungsbetrag-Messeinheit 25 bestimmt, dass die Position erneut geschätzt werden muss, überträgt die Kommunikationseinheit 23 Schätzstartanforderungen an die Positionierungseinrichtungen 10 in der Umgebung und empfängt neu Positionen und Positionsgenauigkeiten sowie Entfernungen und Entfernungsgenauigkeiten von nahegelegenen Einrichtungen, welche die Positionierungseinrichtungen 10 in der Umgebung sind, die die Schätzstartanforderungen neu empfangen haben. Wenn die Positionen und Positionsgenauigkeiten sowie die Entfernungen und Entfernungsgenauigkeiten neu durch die Kommunikationseinheit 23 empfangen werden, wählt die Einrichtungsauswahleinheit 21 zumindest eine nahegelegene Einrichtung erneut aus, die verwendet werden soll. Wenn die zu verwendende nahegelegene Einrichtung durch die Einrichtungsauswahleinheit 21 erneut ausgewählt wird, schätzt die Positionsschätzeinheit 22 die Position auf Grundlage Position und Entfernung, die von der erneut ausgewählten nahegelegenen Einrichtung empfangen werden, erneut. Die Positionsschätzeinheit 22 berechnet auch die Positionsgenauigkeit auf Grundlage der Positionsgenauigkeit und Entfernungsgenauigkeit, die von der erneut ausgewählten nahegelegenen Einrichtung empfangen werden, erneut.
Die Positionsgenauigkeit der geschätzten Position kann mit Zunehmen des Bewegungsbetrags der Positionierungseinrichtung 10 und Zunehmen der Anzahl von Schätzungen abnehmen. Somit überträgt die Kommunikationseinheit 23 der nahegelegenen Einrichtung auch den Bewegungsbetrag der Positionierungseinrichtung 10, wenn die Position und die Positionsgenauigkeit sowie die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit übertragen werden. Die Einrichtungsauswahleinheit 21 der Positionierungseinrichtung 10, deren Position geschätzt werden soll, berechnet die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage der Positionsgenauigkeit, der Entfernungsgenauigkeit und des Bewegungsbetrags. Als konkretes Beispiel berechnet die Einrichtungsauswahleinheit 21 die Gesamtgenauigkeit durch Gewichten von Werten, die von der Positionsgenauigkeit und der Entfernungsgenauigkeit erhalten werden, mit dem Bewegungsbetrag.
Der hier übertragene Bewegungsbetrag kann die Summe von Bewegungsbeträgen nach der Installation der Positionierungseinrichtung 10 sein, oder kann der Bewegungsbetrag pro Zeiteinheit nach der Installation der Positionierungseinrichtung 10 sein.
Bezug nehmend auf 14 wird ein Beispiel eines Betriebs zum Auswählen einer nahegelegenen Einrichtung, die zur Positionsschätzung im Positionierungssystem 100 verwendet werden soll, gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben.
Der Bewegungsbetrag der Positionierungseinrichtung 10(e) ist 5. Somit überträgt die Positionierungseinrichtung 10(e) 5 als den Bewegungsbetrag, wenn die Position und die Positionsgenauigkeit sowie die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit übertragen werden. Es wird angenommen, dass die Positionierungseinrichtung 10(f) von der Positionierungseinrichtung 10(e) die Position und die Positionsgenauigkeit, die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit und einen Wert 5 als den Bewegungsbetrag empfängt. In diesem Fall wird die Gesamtgenauigkeit beispielsweise durch Multiplizieren eines Wertes 4, der sich aus Summieren von 3 der Positionsgenauigkeit und 1 der Entfernungsgenauigkeit der Positionierungseinrichtung 10(e) ergibt, mit einem Wert 5 der Differenz als 20 berechnet.
Wie vorstehend beschrieben wird im Positionierungssystem 100 gemäß der dritten Ausführungsform die Position erneut geschätzt, wenn der Bewegungsbetrag größer ist als der Schwellenwert. Somit kann ein Fehler bei der Position der Positionierungseinrichtung 10 immer innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten werden.
Im Positionierungssystem 100 gemäß der dritten Ausführungsform wird die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage des Bewegungsbetrags der Positionierungseinrichtung 10 berechnet. So wird die Gesamtgenauigkeit genauer berechnet. Als Folge wird eine angemessene nahegelegene Einrichtung ausgewählt und ein Fehler, der bei einer Positionsschätzung auftritt, kann reduziert werden.
In der vorstehenden Beschreibung wird die Position erneut geschätzt, wenn der Bewegungsbetrag größer ist als der Schwellenwert. Die Position kann jedoch auch in festen Zeitintervallen erneut geschätzt werden. Das heißt, dass die Positionsschätzeinheit 22 eine nach Schätzen der Position abgelaufene Zeit messen und die Position erneut schätzen kann, wenn die abgelaufene Zeit eine Referenzzeit übersteigt.
In der vorstehenden Beschreibung wird die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage der Summe von Bewegungsbeträgen nach der Installation der Positionierungseinrichtung 10 geschätzt, da die Gesamtgenauigkeit mit Zunehmen des Bewegungsbetrags der Positionierungseinrichtung 10 und Zunehmen der Anzahl von Schätzungen abnehmen kann. Wenn der Bewegungsbetrag nach der aktuellsten Positionsschätzung jedoch groß ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Positionierungseinrichtung 10 an einer Position angeordnet ist, die von der geschätzten Position abweicht. Somit kann die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage des Bewegungsbetrags nach der aktuellsten Positionsschätzung berechnet werden.
Vierte Ausführungsform
Eine vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten bis dritten Ausführungsform darin, dass die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage der Entfernung von einer nahegelegenen Zieleinrichtung zu einem Hindernis berechnet wird. In der vierten Ausführungsform wird dieser Unterschied beschrieben und eine Beschreibung der gleichen Aspekte entfällt.
Ein Fall, in dem der ersten Ausführungsform eine Funktion hinzugefügt wird, wird im Folgenden beschrieben. Die Funktion kann jedoch auch der zweiten und dritten Ausführungsform hinzugefügt werden.
Bezug nehmend auf 15, wird eine Konfiguration der Positionierungseinrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben.
Die Positionierungseinrichtung 10 umfasst einen Objektsensor 17 als Hardware. Der Objektsensor 17 ist ein Sensor, der die Entfernung zu einem Hindernis wie z. B. eine Wand oder Decke, die in der Umgebung der Positionierungseinrichtung 10 vorhanden sind, misst. Ein konkretes Beispiel des Objektsensors 17 ist ein Infrarot-Sensor oder ein Schallwellensensor. Die Positionierungseinrichtung 10 umfasst eine Hinderniserfassungseinheit 26 als eine funktionale Komponente. Die Funktion der Hinderniserfassungseinheit 26 wird durch den Objektsensor 17 realisiert.
Die Hinderniserfassungseinheit 26 misst die Entfernung zu einem Hindernis, das in der Umgebung der Positionierungseinrichtung 10 vorhanden ist. Die Kommunikationseinheit 23 einer nahegelegenen Einrichtung überträgt auch die Entfernung zu einem Hindernis, wenn die Position und die Positionsgenauigkeit sowie die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit übertragen werden. Wenn es eine Vielzahl von Hindernissen in der Umgebung gibt, wird die Entfernung zu dem am nächsten zu der nahegelegenen Einrichtung gelegenen Objekt übertragen. Die Einrichtungsauswahleinheit 21 der Positionierungseinrichtung 10, deren Position geschätzt werden soll, berechnet die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage der Positionsgenauigkeit, der Entfernungsgenauigkeit und der Entfernung zu dem Hindernis. Als konkretes Beispiel berechnet die Einrichtungsauswahleinheit 21 die Gesamtgenauigkeit durch Gewichten von Werten, die von der Positionsgenauigkeit und der Entfernungsgenauigkeit erhalten werden, mit der Entfernung zu dem Hindernis.
Medien wie Funkwellen und Schallwellen, die verwendet werden, wenn die Entfernungsschätzeinheit 24 die Entfernung schätzt, werden durch Hindernisse wie Wände oder Decken reflektiert. Daher kann es einen Fall geben, in dem zusätzlich zu einem Schätzergebnis der kürzesten Entfernung zur Positionierungseinrichtung 10, das ein Entfernungsschätzziel ist, ein Schätzergebnis der Entfernung eines Pfades erhalten wird, durch den ein Medium von einem Hindernis reflektiert wird. Somit kann, wenn ein Hindernis nahe der Positionierungseinrichtung 10 vorhanden ist, die Position der Positionierungseinrichtung 10 einen Fehler enthalten. Somit wird die Gesamtgenauigkeit so berechnet, dass je kürzer die Entfernung zu dem Hindernis ist, desto niedriger ist die Genauigkeit.
Bezug nehmend auf 16 wird ein Beispiel eines Betriebs zum Auswählen einer nahegelegenen Einrichtung, die zur Positionsschätzung im Positionierungssystem 100 verwendet werden soll, gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben.
In 16 gibt es eine Wand nahe der Positionierungseinrichtung 10(d). Es wird angenommen, dass die Entfernung von der Positionierungseinrichtung 10(d) bis zur Wand 2 ist. Somit überträgt die Positionierungseinrichtung 10(d) 2 als die Entfernung zum Hindernis, wenn die Position und die Positionsgenauigkeit sowie die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit übertragen wird. Es wird angenommen, dass die Positionierungseinrichtung 10(e) von der Positionierungseinrichtung 10(d) die Position und die Positionsgenauigkeit, die Entfernung und die Entfernungsgenauigkeit und einen Wert 2 als die Entfernung zum Hindernis empfängt. In diesem Fall wird die Gesamtgenauigkeit beispielsweise durch Multiplizieren eines Wertes 4, der sich aus Summieren von 3 der Positionsgenauigkeit und 1 der Entfernungsgenauigkeit der Positionierungseinrichtung 10(d) ergibt, mit einem Wert 1/2, der das Reziproke des Wertes 2 der Entfernung zum Hindernis ist, als 2 berechnet.
Wie vorstehend beschrieben, wird im Positionierungssystem 100 gemäß der vierten Ausführungsform die Gesamtgenauigkeit auf Grundlage der Entfernung von der nahegelegenen Einrichtung zu dem Hindernis berechnet. So wird die Gesamtgenauigkeit genauer berechnet. Als Folge wird eine angemessene nahegelegene Einrichtung ausgewählt und ein Fehler, der bei einer Positionsschätzung auftritt, kann reduziert werden.
Bezugszeichenliste
10: Positionierungseinrichtung, 11: Prozessor, 12: Arbeitsspeicher, 13: Kommunikationsschnittstelle, 14: Entfernungsmesseinrichtung, 15: Elektronische Schaltung, 16: Beschleunigungssensor, 17: Objektsensor, 21: Einrichtungsauswahleinheit, 22: Positionsschätzeinheit, 23: Kommunikationseinheit, 24: Entfernungsschätzeinheit, 25: Bewegungsbetrag-Messeinheit, 26: Hinderniserfassungseinheit, 100: Positionierungssystem

Claims

Positionierungseinrichtung (10), umfassend: eine Kommunikationseinheit (23), um jede einer Vielzahl von nahgelegenen Einrichtungen, die in einer Umgebung vorhanden sind und deren Positionen bereits bekannt sind, als eine nahgelegene Zieleinrichtung zu behandeln und von der nahegelegenen Zieleinrichtung eine Position der nahegelegenen Zieleinrichtung und eine Positionsgenauigkeit zu empfangen, wobei die Positionsgenauigkeit eine Genauigkeit der durch die Kommunikationseinheit (23) von der nahegelegenen Zieleinrichtung empfangenen Position ist; eine Einrichtungsauswahleinheit (21), um zumindest eine zu verwendende nahegelegene Einrichtung aus der Vielzahl von nahegelegenen Einrichtungen auf Grundlage einer Gesamtgenauigkeit der nahegelegenen Zieleinrichtung, die unter Verwendung der Positionsgenauigkeitund einer Entfernungsgenauigkeit, die eine Genauigkeit einer Entfernung zu der nahegelegenen Zieleinrichtung ist, berechnet wird, auszuwählen; und eine Positionsschätzeinheit (22), um auf Grundlage der von der nahegelegenen Einrichtung, die durch die Einrichtungsauswahleinheit (21) ausgewählt wird, empfangenen Position und einer Entfernung zu der ausgewählten nahegelegenen Einrichtung eine Position zu schätzen.
Positionierungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Einrichtungsauswahleinheit (21) die Entfernungsgenauigkeit auf Grundlage einer physikalischen Bedingung in Bezug auf die nahegelegene Einrichtung berechnet.
Positionierungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtungsauswahleinheit (21) eine erforderliche Anzahl von nahegelegenen Einrichtungen für die Positionsschätzeinheit (22) auswählt, um die Position in absteigender Reihenfolge der Gesamtgenauigkeit zu schätzen.
Positionierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Positionsschätzeinheit (22) auf Grundlage der Positionsgenauigkeit und der Entfernungsgenauigkeit eine Positionsgenauigkeit berechnet, die eine Genauigkeit der geschätzten Position ist.
Positionierungseinrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei die Positionsschätzeinheit (22) die Positionsgenauigkeit durch Gewichten von Werten, die von der Positionsgenauigkeit und der Entfernungsgenauigkeit erhalten werden, mit physikalischen Informationen in Bezug auf die nahegelegene Zieleinrichtung berechnet.
Positionierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Entfernungsschätzeinheit (24), um eine Entfernung zu einer in der Umgebung vorhandenen nahegelegenen Einrichtung zu schätzen.
Positionierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Gesamtgenauigkeit unter Verwendung einer Differenz zwischen der Position der nahegelegenen Zieleinrichtung und einer Referenzposition berechnet wird.
Positionierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend eine Bewegungsbetrag-Messeinheit (25), um einen Bewegungsbetrag zu messen, wobei, wenn der durch die Bewegungsbetrag-Messeinheit (25) gemessene Bewegungsbetrag größer als ein Schwellenwert ist, die Kommunikationseinheit (23) eine Position der nahegelegenen Zieleinrichtung und eine Entfernung von der nahegelegenen Zieleinrichtung neu empfängt, wobei wenn Positionen und Entfernungen durch die Kommunikationseinheit (23) neu empfangen werden, die Einrichtungsauswahleinheit (21) zumindest eine nahegelegene Einrichtung erneut auswählt, die verwendet werden soll, und wobei, wenn erneutes Auswählen durch die Einrichtungsauswahleinheit (21) durchgeführt wird, die Positionsschätzeinheit (22) eine Position erneut schätzt.
Positionierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Gesamtgenauigkeit unter Verwendung des Bewegungsbetrags einer Bewegung der nahegelegenen Zieleinrichtung berechnet wird.
Positionierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Gesamtgenauigkeit unter Verwendung einer Entfernung von der nahegelegenen Zieleinrichtung zu einem Hindernis berechnet wird.
Positionierungsverfahren, umfassend: Behandeln jeder einer Vielzahl von nahgelegenen Einrichtungen, die in einer Umgebung vorhanden sind und deren Positionen bereits bekannt sind als eine nahgelegene Zieleinrichtung, und Empfangen einer Position der nahegelegenen Zieleinrichtung und einer Positionsgenauigkeit von der nahegelegenen Zieleinrichtung durch eine Kommunikationseinheit (23), wobei die Positionsgenauigkeit eine Genauigkeit der durch die Kommunikationseinheit (23) von der nahegelegenen Zieleinrichtung empfangenen Position ist; Auswählen zumindest einer zu verwendenden nahegelegenen Einrichtung aus der Vielzahl von nahegelegenen Einrichtungen auf Grundlage einer Gesamtgenauigkeit der nahegelegenen Zieleinrichtung, welche unter Verwendung der Positionsgenauigkeit und einer Entfernungsgenauigkeit, die eine Genauigkeit einer Entfernung zu der nahegelegenen Zieleinrichtung ist, berechnet ist, durch eine Einrichtungsauswahleinheit (21); und Schätzen einer Position auf Grundlage der von der nahegelegenen Einrichtung empfangenen Position und einer Entfernung zu der ausgewählten nahegelegenen Einrichtung, durch eine Positionsschätzeinheit (22).
Positionierungssystem, umfassend eine Vielzahl von Positionierungseinrichtungen (10), wobei jede der Vielzahl von Positionierungseinrichtungen (10) aufweist eine Kommunikationseinheit (23), um eine andere in der Umgebung vorhandene Positionierungseinrichtung (10) als eine nahegelegene Einrichtung zu behandeln, jede einer Vielzahl von nahegelegenen Einrichtungen, deren Positionen bereits bekannt sind, als eine nahgelegene Zieleinrichtung zu behandeln und von der nahegelegenen Zieleinrichtung eine Position der nahegelegenen Zieleinrichtung und eine Positionsgenauigkeit zu empfangen, wobei die Positionsgenauigkeit eine Genauigkeit der durch die Kommunikationseinheit (23) von der nahegelegenen Zieleinrichtung empfangenen Position ist; eine Einrichtungsauswahleinheit (21), um zumindest eine zu verwendende nahegelegene Einrichtung aus der Vielzahl von nahegelegenen Einrichtungen auf Grundlage einer Gesamtgenauigkeit der nahegelegenen Zieleinrichtung, die unter Verwendung der Positionsgenauigkeitund einer Entfernungsgenauigkeit, die eine Genauigkeit einer Entfernung zu der nahegelegenen Zieleinrichtung ist, berechnet wird, auszuwählen; und eine Positionsschätzeinheit (22), um auf Grundlage der von der nahegelegenen Einrichtung, die durch die Einrichtungsauswahleinheit (21) ausgewählt wird, empfangenen Position und einer Entfernung zu der ausgewählten nahegelegenen Einrichtung eine Position zu schätzen.