DE112019003144T5

DE112019003144T5 - Positionserkennungssystem

Info

Publication number: DE112019003144T5
Application number: DE112019003144.9T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Kobayashi; Atsushi Momota; Tengai Kubo; Hideki Nishiyama
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2021-03-25
Also published as: JP6997871B2; US11408970B2; JPWO2019244543A1; WO2019244543A1; US20210247482A1

Abstract

Dieses Positionserfassungssystem 1 umfasst eine Mobilstation 100, die ein Bakensignal Sb aussendet, eine Vielzahl von Feststationen 200, die das Bakensignal Sb empfangen, und eine Positionsanalysevorrichtung 300, die Positionsinformationen für die Mobilstation 100 durch Schätzen der Position der Mobilstation 100 aus den Empfangsintensitäten des Bakensignals Sb an jeder Feststation 200 erfasst. Die Mobilstation 100 umfasst eine Bewegungserfassungseinheit 130 (Beschleunigungssensor 131, Erdmagnetismus-Sensor 132 usw.), die bestimmt, wann die Bewegung angehalten wurde. Während die Bewegung der Mobilstation 100 zum Stillstand gekommen ist, stoppt die Positionsanalyseeinheit 300 die Schätzung der Position der Mobilstation 100 und hält die Positionsinformation bei einer festen Position. Nachdem die Schätzung der Position der Mobilstation 100 gestoppt wurde, ist es vorzuziehen, dass die Positionsanalysevorrichtung 300 die feste Position bestimmt, indem sie mehrere Messungen der Empfangsintensitäten des Bakensignals Sb an jeder Feststation 200 durchführt und die Feststation angibt, an der die Empfangsintensität des Bakensignals Sb am häufigsten am höchsten ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf ein Positionserkennungssystem.
Stand der Technik
In den letzten Jahren gab es Beispiele über Beispiele für die Anwendung der Technologie zur Positionsbestimmung im Innenbereich mit Hilfe von Baken (englisch: beacon). Zum Beispiel ist iBeacon (eingetragenes Warenzeichen) ein Beispiel für die Anwendung von Technologie zur Positionsbestimmung im Innenbereich, bei der die BLE(Bluetooth [eingetragenes Warenzeichen] low-energy)-Kommunikationsfähigkeit von Smartphones (iPhones [eingetragenes Warenzeichen]) genutzt wird. Bei dieser Technologie (5), die bereits in der Praxis verwendet wird, wird bei der Erkennung von Signalen, die von vor Geschäften installierten Baken übertragen werden, durch ein Smartphone einer daran vorbeigehenden Person die Person über die Coupons X und Y dieser Geschäfte benachrichtigt.
Auf der anderen Seite werden in Büros und Fabriken nicht nur Informationen mit Smartphones erfasst, sondern die Arbeitnehmer tragen auch Baken mit sich herum, um ihre Positionsinformationen zu überwachen und die Arbeitseffizienz zu verbessern. In einem bekannten System (6) werden beispielsweise Bakenempfänger (d.h. Zugangspunkte) an festen Orten in einem Büro oder einer Fabrik installiert, und wenn eine Person, die eine Bake trägt, sich einem der Zugangspunkte nähert, wird die Anwesenheit der Person in der Nähe des Zugangspunktes erkannt. Insbesondere im Innenbereich, wo die Signale eines GPS (Global Positioning System) nicht ankommen, gelten Baken als wirksames Mittel zur Erfassung absoluter Positionen.
Beispiele bekannter Technologie im Zusammenhang mit dem oben Erwähnten sind in den unten genannten Patentdokumenten 1 und 2 zu finden.
Zitierliste
Patent-Literatur

Patentdokument 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2017-156195
Patentdokument 2: japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2018-36165

Zusammenfassung
Technisches Problem
Im Allgemeinen verwendet das in 6 gezeigte System eine Technologie wie diese: Eine Vielzahl von Zugangspunkten wird in einem gegebenen Raum installiert, so dass ein von einer Bake übertragenes Signal von mehr als einem Zugangspunkt erfasst wird, und ein Server, der die Vielzahl von Zugangspunkten steuert, analysiert die Empfangsstärke des Bakensignals an jedem Zugangspunkt und schätzt dadurch die Position der Bake (durch Dreipunktmessung, Triangulation oder Ähnliches).
Es ist jedoch bekannt, dass es mit dieser Technologie zwar möglich ist, die ungefähre Position einer Bake zu bestimmen, dass es jedoch schwierig ist, eine Positionsbestimmung mit einer solchen Genauigkeit wie bei einem GPS zu erreichen, da die Empfangsstärke sowie die Signaldämpfung und -schwankung aufgrund von Hindernissen variieren.
Wenn beispielsweise in einer Situation, wie in 7 dargestellt, das von der Bake übertragene Signal von beiden Zugangspunkten A und B erkannt wird und zusätzlich die Stärke des am Zugangspunkt B empfangenen Signals höher ist als die Stärke des am Zugangspunkt A empfangenen Signals, kann die Bake fälschlicherweise als nicht im Raum, in dem der Zugangspunkt A installiert ist, sondern im Raum, in dem der Zugangspunkt B installiert ist, vorhanden erkannt werden.
Angesichts der oben genannten Probleme, auf die die gegenwärtigen Erfinder gestoßen sind, besteht ein Ziel der vorliegenden Offenlegung darin, ein Positionserkennungssystem bereitzustellen, mit dem eine höhere Genauigkeit erreicht wird.
Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt dessen, was hier offenbart wird, umfasst ein Positionserfassungssystem: eine Mobilstation, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bakensignal sendet; eine Vielzahl von Feststationen, die so konfiguriert sind, dass sie das Bakensignal empfangen; eine Positionsanalysevorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation auf der Grundlage der Empfangsstärke des Bakensignals an jeder der Feststationen durchführt, um dadurch Positionsinformationen über die Mobilstation zu erhalten. Die Mobilstation enthält einen Bewegungssensor, der zur Durchführung einer Ruhebestimmung konfiguriert ist. Die Positionsanalysevorrichtung ist so konfiguriert, dass sie, während die Mobilstation stationär ist, die Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation aussetzt und die Positionsinformation bei einer festen Position hält. (Eine erste Konfiguration).
Im Positionserkennungssystem der ersten oben beschriebenen Konfiguration ist die Positionsanalysevorrichtung vorzugsweise so konfiguriert, dass sie, nachdem die Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation ausgesetzt wurde, die Empfangsstärke des Bakensignals an jeder der Feststationen mehrmals misst und die feste Position auf der Grundlage der Messergebnisse bestimmt. (Eine zweiteKonfiguration).
In dem Positionserkennungssystem der zweiten oben beschriebenen Konfiguration ist die Positionsanalysevorrichtung vorzugsweise so konfiguriert, dass sie unter der Vielzahl der Feststationen diejenige Feststation identifiziert, bei der die Empfangsstärke des Bakensignals am häufigsten am höchsten ist, um die feste Position auf der Grundlage eines Ergebnisses der Identifizierung zu bestimmen. (Eine dritteKonfiguration).
In dem Positionserkennungssystem der zweiten oben beschriebenen Konfiguration ist die Positionsanalysevorrichtung vorzugsweise so konfiguriert, dass sie unter der Vielzahl der Feststationen diejenige Feststation identifiziert, bei der die durchschnittliche Empfangsstärke des Bakensignals am höchsten ist, um die feste Position auf der Grundlage eines Ergebnisses der Identifizierung zu bestimmen. (Eine vierte Konfiguration).
Im Positionserkennungssystem einer der oben beschriebenen ersten bis vierten Konfigurationen enthält der Bewegungssensor vorzugsweise einen Beschleunigungssensor, der zur Messung der Beschleunigung konfiguriert ist. (Eine fünfteKonfiguration).
Im Positionserkennungssystem einer der oben beschriebenen ersten bis fünften Konfigurationen enthält der Bewegungssensor vorzugsweise einen Erdmagnetismus-Sensor, der zur Messung des Erdmagnetismus konfiguriert ist. (Eine sechste Konfiguration).
Bei dem oben beschriebenen Positionserfassungssystem der fünften Konfiguration ist die Mobilstation vorzugsweise so konfiguriert, dass sie regelmäßig die Anzahl der Schritte einer die Mobilstation tragenden Person auf der Grundlage eines vom Beschleunigungssensor erhaltenen Messsignals ermittelt, um die Ruhebestimmung basierend darauf durchzuführen wie die Anzahl der Schritte aktualisiert wird. (Eine siebente Konfiguration).
Bei dem oben beschriebenen Positionserfassungssystem der fünften oder sechsten Konfiguration ist die Mobilstation vorzugsweise so konfiguriert, dass sie die Ruhebestimmung unter Verwendung mindestens eines von einem Rohwert, einem Mittelwert und einem Varianzwert eines vom Bewegungssensor erhaltenen Messsignals durchführt. (Eine achte Konfiguration).
Bei dem oben beschriebenen Positionserkennungssystem der fünften Konfiguration ist die Mobilstation vorzugsweise so konfiguriert, dass sie eine Frequenzanalyse eines von dem Beschleunigungssensor erhaltenen Messsignals durchführt, um die Ruhebestimmung auf der Grundlage eines Analyseergebnisses durchzuführen. (Eine neunteKonfiguration).
Beim Positionserkennungssystem einer der oben beschriebenen ersten bis neunten Konfigurationen sendet die Mobilstation vorzugsweise zusammen mit dem Bakensignal das Ergebnis der Ruhebestimmung aus. (Eine zehnte Konfiguration).
Bei dem Positionserkennungssystem einer der oben beschriebenen ersten bis zehnten Konfigurationen werden vorzugsweise mehrere Feststationen an verschiedenen Orten im Innenbereich installiert. (Eine elfte Konfiguration).
Gemäß einem anderen Aspekt dessen, was hier offenbart wird, ist eine Positionsanalysevorrichtung so konfiguriert, dass sie, wenn eine Mobilstation, die so konfiguriert ist, dass sie ein Bakensignal sendet, nicht stationär ist, eine Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation auf der Grundlage der Empfangsstärke des Bakensignals an einer Vielzahl von Feststationen durchführt, um Positionsinformationen über die Mobilstation zu erhalten, und, wenn die Mobilstation stationär ist, die Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation aussetzt und die Positionsinformationen an einer festen Position hält. (Eine zwölfte Konfiguration).
Gemäß einem weiteren Aspekt der hier offengelegten Informationen enthält eine Mobilstation einen Bewegungssensor, der für die Durchführung einer Ruhebestimmung konfiguriert ist und zusammen mit einem Bakensignal das Ergebnis der Ruhebestimmung überträgt. (Eine dreizehnteKonfiguration).
Nach der vorliegenden Offenlegung ist es möglich, ein Positionserkennungssystem bereitzustellen, das eine höhere Genauigkeit erreicht.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Positionserkennungssystems zeigt.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb einer Mobilstation zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb einer Positionsanalysevorrichtung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Verfahren zur Bestimmung einer festen Position zeigt.
5 ist ein Diagramm, das ein erstes Anwendungsbeispiel für die Technologie zur Positionsbestimmung im Innenbereich mit Hilfe einer Bake zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein zweites Anwendungsbeispiel für die Technologie zur Positionsbestimmung im Innenbereich unter Verwendung einer Bake zeigt.
7 ist ein Diagramm, das zeigt, wie eine Position fälschlicherweise erkannt werden kann.

Beschreibung der Ausführungsformen
< Positionserkennungssystem >
1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Positionserkennungssystems zeigt. Das Positionserkennungssystem 1 dieses Konfigurationsbeispiels ist eine Art Positionierungssystem im Innenbereich, das zur Überwachung der Position eines Menschen oder eines Objekts, das sich im Innenbereich bewegt (in einem Büro, einer Fabrik, einem Geschäft oder Ähnlichem), verwendet wird. Das Positionserkennungssystem 1 umfasst eine Mobilstation 100, eine Vielzahl von Feststationen 200 und eine Positionsanalysevorrichtung 300.
Die Mobilstation 100 ist ein drahtloses Kommunikationsendgerät (eine sogenannte Bake; englisch: Beacon), das periodisch ein Bakensignal Sb in einer vorgegebenen Intervallperiode T (z.B. T = 1 s) sendet. Die Mobilstation 100 umfasst einen Controller 110, einen Kommunikator 120, einen Bewegungssensor 130 und einen Speicher 140. Als Mobilstation 100 kann z.B. ein Informationsverarbeitungsterminal (z.B. ein Smartphone), das von einer zu überwachenden Person getragen wird, oder ein anderes tragbares Gerät (z.B. eine Smartwatch oder eine kommunikationsfähige Visitenkarte) verwendet werden. Die Mobilstation 100 kann die Form eines IC-Tags haben, der an einem Einkaufswagen, der in einem Geschäft benutzt wird, oder an einem Warenartikel befestigt wird.
Der Controller 110 ist das Hauptmittel, das den Betrieb der Mobilstation 100 umfassend steuert, und kann in geeigneter Weise mit einer CPU (Central Processing Unit) realisiert werden. Der Controller 110 ist mit einer Funktion zur Durchführung einer Ruhe (Bewegungslosigkeit, Inaktivität)-Bestimmung an der Mobilstation 100 ausgestattet (die später ausführlich beschrieben wird), die auf verschiedenen vom Bewegungssensor 130 erhaltenen Messsignalen basiert.
Der Kommunicator 120 sendet ein Bakensignal Sb nach einem vorgegebenen Nahfeld-Kommunikationsstandard (z.B. BLE) gemäß den Anweisungen des Controllers 110 aus. Das Bakensignal Sb enthält ID-Informationen zur Unterscheidung der Mobilstation 100 (oder ihres Trägers). Die Mobilstation 100 (insbesondere der Kommunikator 120) sendet zusammen mit dem Bakensignal Sb einen Ruhebestimmungsmarker STB (entspricht einem Ergebnis der Ruhebestimmung auf der Mobilstation 100), wobei die technische Bedeutung später ausführlich beschrieben wird.
Der Bewegungssensor 130 ist ein Sensormittel, mit dem der Controller 110 eine Ruhebestimmung an der Mobilstation 100 durchführt. Der Bewegungssensor 130 enthält z.B. einen Beschleunigungssensor 131 zur Messung der Beschleunigung und einen Erdmagnetismus-Sensor 132 zur Messung des Erdmagnetismus. Der Beschleunigungssensor 131 und der Erdmagnetismus-Sensor 132 können jeweils mit einem Sensor vom Typ der zweiachsigen Erfassung (x-Achse und y-Achse) oder vom Typ der dreiachsigen Erfassung (x-Achse, y-Achse und z-Achse) implementiert werden.
Der Speicher 140 wird als Speicherbereich für Steuerprogramme verwendet, die vom Controller 110 ausgeführt werden, und auch als temporärer Speicherbereich für die Erfassung der im Bewegungssensor 130 erhaltenen Werte.
Die Vielzahl der Feststationen 200 sind jeweils ein Zugangspunkt (oder ein Gateway), der das von der Mobilstation 100 ausgestrahlte Bakensignal Sb empfängt, und sind an verschiedenen Orten im Innenbereich installiert. Eine Feststation 200, die das Bakensignal Sb empfangen hat, fügt den im Bakensignal Sb enthaltenen Informationen (d.h. ID-Informationen über die Mobilstation 100, ein Ruhebestimmungsmarker STB usw.) ID-Informationen über sich selbst, Positionsinformationen über sich selbst und die Empfangsstärke des Bakensignals Sb (was als RSSI [received signal strength indicator] bezeichnet wird) hinzu und liefert dann das Ergebnis an die Positionsanalysevorrichtung 300.
Basierend auf der Empfangsstärke des Bakensignals Sb an jeder Feststation 200 führt die Positionsanalysevorrichtung 300 eine Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation 100 durch und gewinnt dadurch Positionsinformationen über die Mobilstation 100. Als Positionsanalysevorrichtung 300 ist es möglich, einen lokalen Server oder einen Cloud-Server zu verwenden.
Mit dem Positionserkennungssystem dieses Konfigurationsbeispiels, z.B. indem man ein Überwachungsziel die Mobilstation 100 tragen lässt, ist es möglich, Positionsinformationen über das Überwachungsziel zu erfassen und eine Bewegungsspuranalyse und ähnliches diesbezüglich durchzuführen, sogar im Innenbereich, wo GPS-Signale nicht hinkommen. Der Betrieb der Mobilstation 100 und der Positionsanalysevorrichtung 300 wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
< Mobilstation (Bake) >
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der Mobilstation 100 zeigt. Zunächst wird im Schritt S101 ein Ruhebestimmungsverfahren auf der Mobilstation 100 durchgeführt (ein Verfahren zur Bestimmung, ob die Mobilstation 100 stationär ist). Das Ruhebestimmungsverfahren in diesem Schritt wird später ausführlich beschrieben.
Wenn hier festgestellt wird, dass die Mobilstation 100 stationär ist (wenn Schritt S1 zu einer J (ja)-Bestimmung führt), geht der Betriebsablauf zu Schritt S103 über, wo der Ruhebestimmungsmarker STB auf „1“ gesetzt wird (d.h. der logische Wert, der Ruhe anzeigt).
Wird dagegen festgestellt, dass die Mobilstation 100 nicht stationär ist (wenn Schritt S1 zu einer N (nein) Bestimmung führt), geht der Betriebsablauf zu Schritt S104 über, wo das Ruhebestimmungs-Flag STB auf „0“ gesetzt wird (d.h. der logische Wert, der Nicht-Ruhe anzeigt).
Anschließend wird im Schritt S105 das Bakensignal Sb (zusammen mit dem Ruhebestimmungsmarker STB) ausgestrahlt.
Danach wird in Schritt S106 geprüft, ob eine vorgegebene Intervallperiode T verstrichen ist. Wenn hier beurteilt wird, dass die Intervallperiode T verstrichen ist (S106 ergibt J), kehrt der Verfahrensablauf zu Schritt S101 zurück, wo die oben beschriebene Verfahrensfolge wiederholt wird. Wird dagegen festgestellt, dass die Intervallperiode T nicht verstrichen ist (S106 ergibt N), kehrt der Verfahrensablauf zu Schritt S106 zurück, wo die Intervallperiode T abgewartet wird, bis sie verstrichen ist.
< Positionsanalysevorrichtung (Server) >
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der Positionsanalysevorrichtung 300 zeigt. Zunächst wird im Schritt S111, basierend auf der Empfangsstärke des Bakensignals Sb an jeder Feststation 200, der Abstand von jeder Feststation 200 zur Mobilstation 100 (d.h. die Nähe zwischen beiden) berechnet und ein Positionsschätzverfahren auf der Mobilstation 100 (durch Dreipunktmessung, Triangulation oder ähnliches) durchgeführt.
Als nächstes wird im Schritt S112 geprüft, ob der Ruhebestimmungsmarker STB „1“ ist, d.h. ob die Mobilstation 100 stationär ist. Wenn hier der Ruhebestimmungsmarker STB als „1“ beurteilt wird (S112 ergibt J), geht der Verfahrensablauf zu Schritt S113 über. Wird dagegen der Ruhebestimmungsmarker STB nicht als „1“ (S 112 ergibt N) bewertet, kehrt der Verfahrensablauf zu Schritt S111 zurück, wo das Ruhebestimmungsverfahren auf der Mobilstation 100 fortgesetzt wird.
Wie oben beschrieben, führt im Positionserkennungssystem 1 dieses Konfigurationsbeispiels die Mobilstation 100 eine Ruhebestimmung an sich selbst durch, und das Ergebnis der Bestimmung (d. h. der Ruhebestimmungsmarker STB) wird an das Positionsauswertegerät 300 übertragen. Durch einfachen Bezug auf den logischen Wert des Ruhebestimmungsmarkers STB ist es also möglich, zu erkennen, ob die Mobilstation 100 stationär ist.
Theoretisch ist es auch möglich, anstelle des Ruhebestimmungsmarkers STB einen vom Bewegungssensor 130 erhaltenen Messwert (einen Rohwert, einen Mittelwert oder einen Varianzwert oder einen Wert, der sich aus der Komprimierung eines dieser Werte durch einen vorgegebenen Algorithmus ergibt) an die Positionsanalysevorrichtung 300 zu übertragen, so dass die Positionsanalysevorrichtung 300 ein Ruhebestimmungsverfahren bezüglich der Mobilstation 100 durchführt (siehe Schritt S101 in 2). Angesichts des Stromverbrauchs und der Kommunikationsbandbreite, die für die Übertragung der Messwerte, so wie sie sind, erforderlich sind, muss eine solche Konfiguration jedoch als unpraktisch angesehen werden.
Wenn Schritt S112 zu einer Ja-Bestimmung führt, dann wird bei Schritt S113 eine Bestimmung einer festen Position bezüglich der Mobilstation 100 durchgeführt. Das Verfahren zur Bestimmung einer festen Position in diesem Schritt wird später ausführlich beschrieben.
Anschließend wird in Schritt S114 das Verfahren der Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation 100 ausgesetzt, und die Positionsinformationen über die Mobilstation 100 werden bei einer festen Position gehalten. Das heißt, die Mobilstation 100 wird an der in Schritt S113 bestimmten festen Position als stationär betrachtet.
Danach wird im Schritt S115 geprüft, ob der Ruhebestimmungsmarker „0“ ist, d.h. ob die Mobilstation 100 wieder in Bewegung ist. Wenn hier der Ruhebestimmungsmarker als „0“ beurteilt wird (S115 ergibt J), kehrt der Betriebsablauf zu Schritt S111 zurück, wo das Verfahren zur Schätzung der Position bezüglich der Mobilstation 100 wieder aufgenommen wird. Wird das Ruhebestimmungsflag dagegen nicht als „0“ (S115 ergibt N) bewertet, kehrt der Betriebsablauf zu Schritt S114 zurück, wo die Aussetzung der Positionsschätzung und die Beibehaltung der festen Position bezüglich der Mobilstation 100 fortgesetzt werden.
Wie oben beschrieben, unterbricht die Positionsanalysevorrichtung 300, während die Mobilstation 100 stationär bleibt, die Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation 100 und behält die Positionsinformationen zu der Mobilstation 100 an einer festen Position bei. Das heißt, während die Mobilstation 100 stationär bleibt, selbst wenn die Empfangsstärke des Bakensignals Sb an jeder Feststation 200 instabil ist, weist die Positionsinformation auf der Mobilstation 100 keine unnötigen Schwankungen auf. Dadurch ist es möglich, die Genauigkeit der Positionsbestimmung auf der Mobilstation 100 zu erhöhen.
< Verfahren zur Bestimmung der Ruhe >
Als nächstes wird das Verfahren zur Bestimmung der Ruhe bezüglich der Mobilstation 100 (Schritt S101 in 2) ausführlich beschrieben.
Zunächst ist als erstes Verfahren zur Bestimmung der Ruhe eine Bestimmungsmethode denkbar, die eine Schrittzählerfähigkeit des Beschleunigungssensors 131 nutzt. Konkret wird bei dieser Methode die Anzahl der Schritte der Person, die die Mobilstation 100 trägt, regelmäßig auf der Grundlage der vom Beschleunigungssensor 131 erhaltenen Messsignale ermittelt, und bei der Aktualisierung der Schrittzahl wird bestimmt, ob die Mobilstation 100 stationär ist.
Wenn z.B. die Anzahl der Schritte für eine vorgegebene Ruhebestimmungsperiode nicht erhöht wird (oder wenn sie nicht derart erhöht wird, dass sie einen vorgegebenen Schwellenwert in dieser Periode erreicht), kann die Mobilstation 100 (und ihr Träger) als stationär bestimmt werden.
Das erste Verfahren zur Bestimmung der Ruhe ist eines der einfachsten Bestimmungsverfahren und lässt sich leicht in der Mobilstation 100 implementieren. Wenn jedoch der Träger der Mobilstation 100 umher schlurft oder die Mobilstation 100 an einem Einkaufswagen befestigt ist, d.h. in einer Situation, in der die Anzahl der Schritte nicht korrekt erfasst werden kann, ist es schwierig, richtig zu bestimmen, ob die Mobilstation 100 stationär ist.
Als zweites Verfahren zur Bestimmung der Ruhe ist ein Verfahren zur Bestimmung, ob die Mobilstation 100 stationär ist, auf der Grundlage mindestens eines von einem Rohwert, einem Mittelwert oder einem Varianzwert eines vom Bewegungssensor 130 erhaltenen Messsignals denkbar.
Zum Beispiel können jedes Mal, wenn N Messwerte von jedem der Beschleunigungssensoren 131 und des Erdmagnetismus-Sensors 132 aufgezeichnet werden, die Varianzwerte in Bezug auf die jeweiligen Achsen (z.B. die Varianzwerte der Beschleunigung entlang der x-, y- und z-Achse und des Erdmagnetismus entlang der x-, y- und z-Achse), und wenn diese Werte gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert sind, kann die Mobilstation 100 (und ihr Träger) als stationär bestimmt werden.
Die Berechnung eines Mittelwertes oder eines Varianzwertes eines Messsignals erfordert bei Messwerten von jedem der Beschleunigungssensoren 131 und des Erdmagnetismus-Sensors 132 nicht nur die Beibehaltung des aktuellen Ausgabewertes, sondern auch die Beibehaltung früherer Ausgabewerte. Zu diesem Zweck kann als vorübergehender Speicherbereich für Messwerte der Speicher 140 verwendet werden, oder es kann ein Register oder ähnliches (nicht abgebildet) im Controller 110 verwendet werden.
Das zweite Verfahren zur Bestimmung der Ruhe ermöglicht eine striktere Verfahren Bestimmung der Ruhe bezüglich der Mobilstation 100 als das erste Verfahren zur Bestimmung der Ruhe.
Die Schwellenwerte, mit denen die Varianzwerte in Bezug auf die jeweiligen Achsen zu vergleichen sind, können z.B. durch Multiplikation der in den Spezifikationen des Beschleunigungssensors 131 und des Erdmagnetismus-Sensors 132 vorgeschriebenen Varianzwerte (d.h. der minimalen, dem Rauschen zuzuschreibenden Varianzwerte) mit einem vorgegebenen Koeffizienten bestimmt werden. Die Einstellung der Schwellenwerte auf diese Weise ermöglicht eine Anpassung der Schwellenwerte, die bei der Ruhebestimmung verwendet werden, von Anwendung zu Anwendung. Die Verwendung eines rauscharmen Beschleunigungssensors 131 und eines rauscharmen Erdmagnetismus-Sensors 132 hilft natürlich bei der Durchführung einer genauen Ruhebestimmung.
Das Kriterium für die Bestimmung der Ruhe bezüglich der Mobilstation 100 kann beliebig eingestellt werden. So kann z.B. Ruhe erkannt werden, wenn die Varianzwerte bezüglich aller Achsen gleich oder kleiner als die Schwellenspannung sind, oder wenn die Varianzwerte bezüglich einer Mehrheit der Achsen gleich oder kleiner als die Schwellenspannung sind. Das Kriterium für die Ruhebestimmung kann weiter gelockert werden, so dass Ruhe erkannt wird, wenn der Varianzwert in Bezug auf lediglich eine Achse gleich oder kleiner als die Schwellenspannung ist.
Insbesondere die Schaltung zur Erzeugung der Referenzspannung 130 umfasst nicht nur den Beschleunigungssensor 131, sondern auch den Erdmagnetismus-Sensor 132. Bei der Messung des Erdmagnetismus im Innenbereich verursacht eine geringfügige Änderung der Position der Erdmagnetismusmessung (d.h. der Position der Mobilstation 100) eine merkliche Änderung des Erfassungswertes des Erdmagnetismus aufgrund von Unterschieden in der Messumgebung (d.h. Unterschiede im Magnetisierungsgrad des Betonstahls, Unterschiede im Material der Wandoberflächen u.ä.). Daher ermöglicht die Einführung eines Erdmagnetismus-Sensors 132 als ein Element der Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung 130 die Durchführung eines Ruhebestimmungsverfahrens unter Ausnutzung der Umgebungsabhängigkeit des Erdmagnetismus im Innenbereich.
An einem Ort jedoch, an dem das äußere Magnetfeld stark schwankt (z.B. in der Nähe eines Motors), kann der Erdmagnetismus-Sensor 132 das Verfahren zur Bestimmung der Ruhe nicht richtig durchführen. In einem solchen Fall kann das Verfahren zur Bestimmung der Ruhe lediglich auf der Grundlage der Messwerte des Beschleunigungssensors 131 durchgeführt werden.
Eine drittes mögliches Verfahren zur Bestimmung der Ruhe ist ein Verfahren, bei dem das vom Beschleunigungssensor 131 erhaltene Sensorsignal einer Frequenzanalyse unterzogen wird und anhand des Analyseergebnisses festgestellt wird, ob die Mobilstation 100 stationär ist.
Wenn sich der Träger der Mobilstation 100 in horizontaler Richtung bewegt (geht oder fährt), variiert das von dem Beschleunigungssensor 131 erhaltene Messsignal periodisch. Dementsprechend führt die Durchführung einer Frequenzanalyse des von dem Beschleunigungssensor 131 erhaltenen Sensorsignals zum Auffinden eines Peaks bei einer bestimmten Frequenzkomponente (mehrere Hertz). Wenn sich der Träger der Mobilstation 100 dagegen nicht in horizontaler Richtung bewegt (z.B. wenn die Person sitzt und an einem Schreibtisch arbeitet oder wenn die Person stillsteht und Dehnungsübungen macht), variiert das Messsignal von dem Beschleunigungssensor 131 im Gegensatz zum Gehen oder Fahren unregelmäßig. Dementsprechend führt die Durchführung einer Frequenzanalyse des Messsignals vom Beschleunigungssensor 131 nicht dazu, einen Peak bei einer bestimmten Frequenzkomponente zu finden. Auf der Grundlage des eben erwähnten Unterschieds ist es daher möglich, festzustellen, ob die Mobilstation 100 stationär ist.
Während die obige Beschreibung sich mit Beispielen befasst, bei denen die ersten bis dritten Verfahren zur Bestimmung der Ruhe jeweils einzeln implementiert werden, können diese in beliebiger Kombination in einem Verfahren zur Bestimmung der Ruhe bezüglich der Mobilstation 100 implementiert werden. Jedes andere Verfahren zur Bestimmung der Ruhe kann verwendet werden.
< Verfahren zur Bestimmung der festen Position >
Als nächstes wird das Verfahren zur Bestimmung der festen Position bezüglich der Mobilstation 100 (d.h. Schritt S113 in 3) speziell mit Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für das Verfahren zur Bestimmung der festen Position zeigt.
Wenn in einer Situation, in der das Bakensignal Sb von beiden Zugangspunkten A und B empfangen wird, das Verfahren der Positionsschätzung auf der Grundlage der Empfangsstärke des Bakensignals Sb (Schritt S111 in 3) der Diskussion halber fortgesetzt wird, wie in der obersten Ebene von 4 dargestellt, weisen die Positionsinformationen über die Mobilstation 100 unnötige Variationen auf, da die Empfangsstärke sowie die Signaldämpfung und -variation aufgrund des Vorhandenseins von Hindernissen variieren. Insbesondere kann es gelegentlich zu einer fehlerhaften Erfassung kommen, wie z.B. bei der Mobilstation 100, die trotz ihrer Anwesenheit im Raum, in dem der Zugangspunkt A installiert ist, als im Raum, in dem der Zugangspunkt B installiert ist, anwesend erkannt wird.
Andererseits zeigt die untere Ebene von 4, wie als Reaktion auf die Ruhebestimmung bezüglich der Mobilstation 100 das Verfahren zur Bestimmung der festen Position (gekennzeichnet durch einen Rahmen mittels einer Strich-Punkt-Linie) auf der Mobilstation 100 durchgeführt wird und dann die Positionsinformation auf der Mobilstation 100 an einer festen Position (in 4, feste Position „A“) beibehalten wird.
Das Verfahren zur Bestimmung der festen Position bezüglich der Mobilstation 100 kann z.B. wie folgt fortgeführt werden. Basierend auf dem Ergebnis der Feststellung, dass die Mobilstation 100 stationär ist, wird die Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation 100 auf der Grundlage der Empfangsstärke ausgesetzt, und dann wird die Empfangsstärke des Bakensignals Sb an jeder Feststation 200 (in 4, Zugangspunkte A und B) mehrmals gemessen; dann kann auf der Grundlage der Messergebnisse die feste Position der Mobilstation 100 bestimmt werden.
Beispielsweise kann die Positionsanalysevorrichtung 300 aus der Vielzahl der Feststationen 200 diejenige Feststation identifizieren, bei der die Empfangsstärke des Bakensignals Sb am häufigsten am höchsten ist (d.h. die Feststation, die der Mobilstation 100 am nächsten liegt). Auf der Grundlage des Messergebnisses kann die Positionsanalysevorrichtung 300 die feste Position der Mobilstation 100 bestimmen.
In der unteren Ebene von 4 erfolgt das Verfahren zur Bestimmung der festen Position bezüglich der Mobilstation 100 durch fünfmalige Messung der Empfangsstärke des Bakensignals Sb, wovon vierfach die Empfangsstärke am Zugangspunkt A höher ist als die Empfangsstärke am Zugangspunkt B. Dementsprechend wird der Zugangspunkt A als die der Mobilstation 100 nächstgelegene Feststation 200 identifiziert und aufgrund des Ergebnisses der Identifizierung die feste Position der Mobilstation 100 (in 4, feste Position „A“) bestimmt.
Als anderes Beispiel ist es auch möglich, diejenige Feststation zu identifizieren, an der die durchschnittliche Empfangsstärke des Bakensignals Sb fünfmal wie oben beschrieben gemessen wurde (d.h. die Feststation, die der Mobilstation 100 am nächsten liegt), und auf der Grundlage der Messergebnisse die feste Position der Mobilstation 100 zu bestimmen. Eine höhere durchschnittliche Empfangsstärke des Bakensignals Sb am Zugangspunkt A weist auf eine geringere durchschnittliche Entfernung dA des Zugangspunktes A von der Mobilstation 100 hin. Ebenso deutet eine höhere durchschnittliche Empfangsstärke des Bakensignals Sb am Zugangspunkt B auf eine kürzere durchschnittliche Entfernung dB des Zugangspunktes B von der Mobilstation 100 hin. Dementsprechend bedeutet dA ≤ dB, dass sich die Mobilstation 100 in der Nähe des Zugangspunktes A befindet; im Gegensatz dazu bedeutet dA ≥ dB, dass sich das Positionserkennungssystem 100 in der Nähe des Zugangspunktes B befindet.
In der unteren Ebene von 4 befindet sich die Mobilstation 100 in dem Raum, in dem der Zugangspunkt A installiert ist, und daher wird erwartet, dass der Vergleich dA ≤ dB ergibt. In einem solchen Fall wird der Zugangspunkt A als diejenige Feststation 200 identifiziert, die der Mobilstation 100 am nächsten liegt, und auf der Grundlage des Messergebnisses wird die feste Position der Mobilstation 100 (in 4, feste Position „A“) bestimmt.
Für die feste Position „A“ können z.B. die Positionskoordinaten der Mobilstation 100 aus der wie oben beschrieben fünfmal gemessenen Empfangsstärke berechnet werden (oder die viermal gemessene Empfangsstärke, bei der die Empfangsstärke am Zugangspunkt A als höher eingeschätzt wird als die Empfangsstärke am Zugangspunkt B), oder es können zuvor eingestellte Positionskoordinaten als Position um den Zugangspunkt A herum verwendet werden.
Wie oben beschrieben, wird, wenn die Mobilstation 100 als stationär bestimmt wird, selbst wenn die Empfangsstärke des Bakensignals Sb an jeder Feststation 200 variiert, unter der Annahme, dass sie nicht aus der physischen Bewegung der Mobilstation 100 resultiert, die Positionsinformation über die Mobilstation 100 bei einer festen Position beibehalten, so dass keine unnötige Variation der Positionsinformation über die Mobilstation 100 auftritt.
Insbesondere ist es möglich, eine Situation zu vermeiden (siehe die obere Ebene von 4), in der es gelegentlich zu einer fehlerhaften Erkennung kommt, z.B. wenn die Mobilstation 100 trotz der Anwesenheit der Mobilstation 100 in dem Raum, in dem der Zugangspunkt A installiert ist, als in dem Raum, in dem der Zugangspunkt B installiert ist, anwesend erkannt wird.
Während sich 4 der Einfachheit halber mit einem Beispiel befasst, bei dem zwei Zugangspunkte A und B das Bakensignal Sb empfangen, ist es möglich, auch in einem Fall, in dem drei oder mehr Feststationen 200 das Bakensignal Sb empfangen, ein Verfahren zur Bestimmung der festen Position ähnlich dem oben beschriebenen durchzuführen. Andererseits kann in einem Fall, in dem nur eine Feststation 200 das Bakensignal Sb empfängt, eine feste Position unter der Annahme bestimmt werden, dass die Mobilstation 100 um diese Feststation 200 herum vorhanden ist.
< Weitere Modifikationen >
Die verschiedenen technischen Merkmale, die hier offenbart werden, können auf jede andere Weise als gemäß der oben spezifisch beschriebenen Ausführungsformen implementiert werden und erlauben viele Modifikationen im Sinne des bezüglichen technischen Einfallsreichtums. Das heißt, es sollte verstanden werden, dass die hierin enthaltenen Ausführungsformen in jeder Hinsicht illustrativ und nicht einschränkend sind, und dass der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht durch die oben beschriebene Beschreibung der Ausführungsformen, sondern durch den Umfang der beigefügten Ansprüche definiert ist und alle Änderungen in einem Sinn und Umfang umfasst, der dem der Ansprüche entspricht.
Industrielle Anwendbarkeit
Das hier offenbarte Positionserkennungssystem kann zum Beispiel zur Überwachung der Position eines Arbeiters in einem Büro oder einer Fabrik eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Positionserkennungssystem
100: Mobilstation (Bake)
110: Controller
120: Kommunikator
130: Bewegungssensor
131: Beschleunigungssensor
132: Erdmagnetismus-Sensor
140: Speicher
200: Feststation (Zugangspunkt)
300: Positionsanalysevorrichtung (Server)

Claims

Positionserkennungssystem, umfassend: eine Mobilstation, die dazu ausgebildet ist, ein Bakensignal auszusenden; eine Vielzahl von Feststationen, die dazu ausgebildet sind, das Bakensignal zu empfangen; eine Positionsanalysevorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation auf der Grundlage einer Empfangsstärke des Bakensignals an jeder der Feststationen durchzuführen, um dadurch Positionsinformationen über die Mobilstation zu erhalten, wobei die Mobilstation einen Bewegungssensor enthält, der dazu ausgebildet ist, eine Ruhebestimmung durchzuführen, und die Positionsanalysevorrichtung dazu ausgebildet ist, während die Mobilstation stationär ist, die Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation auszusetzen und die Positionsinformation bei einer festen Position zu halten.
Positionserfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die Positionsanalysevorrichtung dazu ausgebildet ist, nach dem Aussetzen der Positionsschätzung die Empfangsstärke des Bakensignals an jeder der Feststationen mehrmals zu messen und die feste Position auf der Grundlage der Messergebnisse zu bestimmen.
Positionserfassungssystem nach Anspruch 2, wobei die Positionsanalysevorrichtung dazu ausgebildet ist, unter der Vielzahl der Feststationen eine Feststation zu identifizieren, bei der die Empfangsstärke des Bakensignals am häufigsten am höchsten ist, um die feste Position auf der Grundlage eines Ergebnisses der Identifizierung zu bestimmen.
Positionserfassungssystem nach Anspruch 2, wobei die Positionsanalysevorrichtung dazu ausgebildet ist, unter der Vielzahl von Feststationen eine Feststation zu identifizieren, bei der eine durchschnittliche Empfangsstärke des Bakensignals am höchsten ist, um die feste Position auf der Grundlage eines Ergebnisses der Identifizierung zu bestimmen.
Positionserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Bewegungssensor einen Beschleunigungssensor umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine Beschleunigung zu messen.
Positionserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Bewegungssensor einen Erdmagnetismus-Sensor umfasst, der dazu ausgebildet ist, Erdmagnetismus zu messen.
Positionserfassungssystem nach Anspruch 5, wobei die Mobilstation dazu ausgebildet ist, regelmäßig eine Anzahl von Schritten einer die Mobilstation tragenden Person basierend auf einem von dem Beschleunigungssensor erhaltenen Messsignal zu ermitteln, um die Ruhebestimmung basierend darauf durchzuführen, wie die Anzahl der Schritte aktualisiert wird.
Positionserfassungssystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Mobilstation dazu ausgebildet ist, die Ruhebestimmung unter Verwendung mindestens eines von einem Rohwert, einem Mittelwert und einem Varianzwert eines von dem Bewegungssensor erhaltenen Messsignals durchzuführen.
Positionserfassungssystem nach Anspruch 5, wobei die Mobilstation dazu ausgebildet ist, eine Frequenzanalyse an einem von dem Beschleunigungssensor erhaltenen Messsignal durchzuführen, um die Ruhebestimmung basierend auf dem Analyseergebnis durchzuführen.
Positionserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Mobilstation zusammen mit dem Bakensignal ein Ergebnis der Ruhebestimmung aussendet.
Positionserfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Vielzahl der Feststationen an verschiedenen Orten im Innenbereich installiert sind.
Positionsanalysevorrichtung, dazu ausgebildet, wenn eine Mobilstation, die dazu ausgebildet ist, ein Bakensignal auszusenden, nicht stationär ist, eine Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation auf der Grundlage einer Empfangsstärke des Bakensignals an einer Vielzahl von Feststationen durchzuführen, um Positionsinformationen über die Mobilstation zu erhalten, und wenn die Mobilstation stationär ist, die Positionsschätzung bezüglich der Mobilstation auszusetzen und die Positionsinformation bei einer festen Position zu halten.
Mobilstation mit einem Bewegungssensor, der dazu ausgebildet ist, eine Ruhebestimmung durchzuführen, wobei die Mobilstation dazu ausgebildet ist, zusammen mit einem Bakensignal ein Ergebnis der Ruhebestimmung zu übertragen.