JP2004138513A - 屋内位置検出装置及び屋内位置検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明では、屋内の基準位置で基準位置信号を受信し、基準位置からの進行距離及び進行方位を検出することにより基準位置からの相対位置を求め、基準位置に対する相対位置から絶対位置を検出する際に、相対方位検出手段で検出した相対方位を絶対方位検出手段で検出した絶対方位を用いて修正することにより進行方位を求める。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋内において人間の位置を検出する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
屋内における人間の位置を検出する従来技術として、送信手段から送信された絶対位置情報を受信して、この絶対位置情報に従って相対的位置情報を補正するナビゲーションシステムがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1では、人体に装着された歩行航行装置が、前進方向加速度計,上方向加速度計及び3軸磁力計による測定値から求めた相対的位置情報を、赤外線信号送信装置から受信した絶対位置情報に従って補正している。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−139340号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1では、歩行航行装置に経時的に蓄積される歩行距離や歩行方向の誤差を訂正するために、絶対位置情報を送信する赤外線信号送信装置は、屋内の適切な位置に配置される必要がある。特に、広い屋内(原子力発電所の原子炉建屋,大型工場建屋,大型デパートなど)で人間の位置を正確に検出するためには、新たな設備として多数の赤外線信号送信装置を、所定間隔で増設する必要がある。
【0006】
本発明の目的は、広い屋内でも、新たな設備の増設を極力減らしつつ、人間の位置を正確に検出できる屋内位置検出装置及び屋内位置検出方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明では、屋内の基準位置で基準位置信号を受信し、基準位置からの進行距離及び進行方位を検出することにより基準位置からの相対位置を求め、基準位置に対する相対位置から絶対位置を検出する際に、相対方位検出手段で検出した相対方位を絶対方位検出手段で検出した絶対方位を用いて修正することにより進行方位を求める。
【0008】
他の本発明では、屋内位置検出手段で上記方法により絶対位置を検出すると共に、屋外位置検出手段でGPS信号から絶対位置を検出する。屋外位置検出手段がGPS信号を捉えていない時は、屋内位置検出手段で検出した絶対位置を自己位置と判定する。屋外位置検出手段がGPS信号を捉えている時は、屋外位置検出手段で検出した絶対位置と屋内位置検出手段で検出した絶対位置との誤差を求め、この誤差が予め設定したしきい値以下の場合、屋外位置検出手段で検出した絶対位置を自己位置と判定する。誤差がしきい値よりも大きい場合には、屋内位置検出手段で検出した絶対位置を自己位置と判定する。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1を用いて、本発明を原子力発電所における作業員の屋内位置検出に適用した第1実施例を説明する。図1は、第1実施例の屋内位置検出装置の概略構成図である。原子力発電所は、原子炉建屋101,補助建屋102,中央操作室103等を備え、多くの作業員がこれらの屋内で作業する。これらの屋内の通信手段として構内PHS(Personal Handy−Phone System)が設置される場合、各部屋に基地局104,104a,104bが設置され、各基地局が基地局配線105を通して構内電話集約機106に接続される。
【0010】
作業員108の位置/状態を監視するために、作業員の位置検出機能及び放射線被曝線量検出機能を有する携帯端末109が、作業員108に携帯される。位置検出機能の精度を高めるために、補正局(情報補正装置)107,107aが各部屋に設置される。補正局は、各部屋の入口、又は各部屋の適切な位置に設置する。
【0011】
例えば、補正局107aの下(基準位置)に作業員108が来た時に、補正局107aは、人体検知信号110を捉えて、補正情報(基準位置信号)111を作業員108の携帯する携帯端末109に送信する。携帯端末109は、補正情報111を用いて作業員108の位置を算出し、位置/状態情報112を基地局104aに送信する。位置/状態情報112は、作業員108の位置情報,放射線被曝線量を示す情報,作業員の状態を示す情報等を含む。携帯端末109から送信された位置/状態情報は、基地局104a及び104b,基地局配線105を通して中央操作室103の統合監視装置113に集約されて、表示される。
【0012】
携帯端末109の詳細構成を図2に示す。携帯端末109は、携帯通信端末
201にインターフェースケーブル202を介して携帯位置検出端末203を接続して構成する。携帯通信端末201としては、PHS,携帯電話,その他の無線を利用した通信機器が使用可能である。携帯位置検出端末203は、線量計
204,ジャイロセンサ(相対方位検出手段)205,2軸加速度センサ206,地磁気センサ(磁気方位センサ,絶対方位検出手段)207を搭載している。線量計204は、作業員108の放射線被曝線量を検出するセンサである。ジャイロセンサ205及び地磁気センサ207は、後述する方法で作業員108の進行方位を検出するセンサである。2軸加速度センサ206は、後述する方法で作業員108の進行距離を検出するセンサである。これらのセンサの出力信号は、必要に応じてアンプやフィルタを介してマイコン208に入力され、マイコン
208が作業員108の位置を求める。こうして検出された作業員108の位置情報は、放射線被曝線量を示す情報と共に、携帯通信端末201により統合監視装置113に伝送される。携帯位置検出端末203はバッテリ209により動作する。
【0013】
補正局107(107a)の詳細構成を図3に示す。補正局107は、赤外線センサ302及び磁気方位センサ(地磁気センサ,絶対方位検出手段)304を有する。赤外線センサ302は、補正局107の下に作業員(人間)108が来たことを検出する感知センサである。マイクロ波センサも、感知センサとして使用できる。赤外線センサ302が作業員を検出した場合、この検出信号がマイコン303に伝えられる。この時、補正局107の位置における地磁気の誤差が磁気方位センサ304で検出され、この地磁気の誤差信号がマイコン303に伝えられる。補正局107の設置位置及び設置状態における地磁気の北の情報(磁北情報)が、予めマイコン303に記憶されている。マイコン303は、磁北情報と磁気方位センサ304で検出した磁気方位情報とを比較し、設置位置及び設置の向きによる磁北誤差を算出する。算出した磁北誤差及び設置位置の情報は、補正情報発信部305により携帯通信端末201で受信できる信号に変換され、アンテナ306を介して携帯通信端末201に伝送される。
【0014】
携帯端末109及び補正局107における情報(データ)処理方法を図4に示す。携帯端末109は、まず、進行方位検出(403)及び進行距離検出(404)を行い、検出した進行方位情報及び進行距離情報から相対位置情報を検出する
(405)。次に、補正局107から受信した絶対位置情報406に相対位置情報を加算して絶対位置情報を更新し(407)、相対位置検出(405)に戻る。407で求められた絶対位置情報は、411で検出された線量情報と共に統合監視装置113に伝送されて、表示される。
【0015】
一方、補正局107は、408で人体を検知した時に、磁北誤差情報409及び絶対位置情報410を携帯端末109に送信する。磁北誤差情報409は、携帯端末109における進行方位検出(403)に利用される。絶対位置情報410は、携帯端末109における現在の絶対位置情報の更新(補正)に利用される。
【0016】
携帯端末109の進行距離検出方法(404)を図5に示す。進行距離の検出には、進行方向加速度信号501,上下加速度信号502および絶対位置情報
406が用いられる。上下加速度信号は、鉛直方向の加速度信号である。
【0017】
進行方向加速度信号501は、帯域通過フィルタ504により、直流成分及び歩行周波数の影響が排除される。帯域通過フィルタのカットオフ周波数(通過帯域の周波数範囲)は、例えば0.1Hz〜0.5Hzとする。カットオフ周波数の下限は、直流成分のみをカットするためにできるだけ低くする。歩行周波数は低くても1Hz以上であるため、カットオフ周波数の上限を0.5Hz として、進行方向加速度信号が1Hzで十分に減衰するように設定する。次に、進行事象検出(505)では、帯域通過フィルタ504を通過した信号の絶対値を監視し、この絶対値が予め設定したしきい値を超えた時に、作業員が進行方向に移動していると判断する。また、この絶対値が上記しきい値以下の時は、作業員が停止していると判断する。これは、人が移動している場合、進行方向に加速度が発生する現象を利用している。
【0018】
上下加速度信号502は、帯域通過フィルタ506により歩行周波数の成分のみが取り出される。通常の歩行及び走行の場合、上下加速度信号は1Hz〜3
Hzの間にピークが現れる。このため、帯域通過フィルタのカットオフ周波数は、1Hz〜3Hzとする。ステップ検出(507)では、帯域通過フィルタ506を通過した信号を用いて歩数を検出する。具体的には、帯域通過フィルタ506の出力信号の1周期毎にステップをカウントして歩数を求める。歩数検出(508)では、進行事象検出(505)で進行していると判断した時に、ステップ検出
(507)で求めた歩数を、最終的に歩行した歩数として検出する。
【0019】
一方、上下加速度信号502は、バッファ509により所定時間蓄積され、周波数特性が演算(解析)され(510)、ピーク周波数が検出される(511)。512では、511で検出されたピーク周波数Fpk(Hz)を用いて、(数1)から歩幅WS(m)が算出される。
【0020】
WS=K1×FpkK2 …(数1)
ここで、K1及びK2は歩幅算出用の歩幅変換係数であり、個人により若干異なるが、成人男性の場合、K1は0.3程度、K2は1.1程度である。尚、上記歩幅変換係数を調整可能な手段を図2の携帯端末に設けても良い。
【0021】
このようにして、水平加速度から直接歩幅を算出できない場合(人が鉛直方向に対して傾いた状態など)でも、歩幅を検出できる。更に、歩行途中で歩行速度が変化して歩幅が変更する場合でも、歩幅を実時間で再設定できる。
【0022】
513では、508で検出された歩数と512で算出された歩幅との積から進行距離を検出する。(数1)で用いる係数K1及びK2は個人により異なるため、こうして求めた進行距離は校正する必要がある。この校正に、補正局107から受信した絶対位置情報406が用いられる。補正局107から受信した絶対位置情報406は最新の補正位置情報514として保存される。516では、最新の補正位置情報514と保存されている前回の補正位置情報515との差から補正位置間距離が算出される。
【0023】
一方、518では歩数検出(508)で求めた歩数から補正位置間歩数が検出され、この補正位置間歩数が補正位置間歩幅検出(517)に用いられる。517で検出された補正位置間歩幅を用いて、(数1)の逆算により歩幅変換係数を算出し、歩幅変換係数が更新される(519)。519で歩幅変換係数が更新された後は、518の歩数検出がリセットされ、更新された歩幅変換係数は歩幅算出(512)に反映される。このようにして、より正確な歩幅の設定が可能となる。
【0024】
図5の歩数検出の一例を図6により説明する。上下加速度信号601を1〜3Hzの帯域通過フィルタで処理すると、信号602のようになる。信号602が上側しきい値L1を超えた後に下側しきい値L2を下まわった時に、作業員が一歩歩いたと判断して、パルス状のステップ検出信号603を発生させる。信号
603は、信号602が下側しきい値L2を下まわった後に上側しきい値L1を超えた時に発生させても良い。ステップ検出信号は、通常歩行していない時は0を示し、歩行している時は1を示す。ステップ検出信号603のパルス数が歩数として検出される。
【0025】
図5の歩幅算出の一例を図7により説明する。図7は、一般成人男性の走行時、通常歩行時及び低速歩行時における上下加速度信号の周波数分析の一例を示す。図7のように、走行時、通常歩行時及び低速歩行時のピーク周波数は、それぞれ約2.7Hz ,約2.2Hz 及び約1.9Hz となる。K1=0.3 ,K2=1.1 とし、これらのピーク周波数を(数1)に代入すると、走行時、通常歩行時及び低速歩行時の歩幅は、それぞれ約89cm,約71cm,約61cmとなる。このようにして、成人男性の一般的な歩幅を算出できる。
【0026】
次に、携帯端末109の進行方位検出方法(403)の一例を図8に示す。進行方位検出には、ジャイロセンサ出力801,携帯端末109(端末側)の磁気方位センサ出力802,補正局(補正局側)の磁気方位センサ出力803を用いる。角速度信号であるジャイロセンサ出力801は、積分処理される(804)ことにより、角度信号(相対方位信号)805に換算される。この際、積分による蓄積誤差が発生し易いため、以下のようにして補正を行う。
【0027】
一方、端末側の磁気方位センサ出力802は、蓄積誤差は無いが、屋内では、建屋の帯磁,電気配線の誘導磁界等の影響により系統的な誤差が発生する。そこで、磁気方位センサ出力802は、補正局からの磁北誤差信号806を用いて補正される。補正方法は、例えば磁気方位センサ出力802として検出した磁気方位に、磁北誤差信号806に対応する磁北誤差(方位誤差)を加算して、真の絶対方位として更新する(807)。809では、ジャイロセンサで検出された相対方位信号805が磁気方位センサで検出された絶対方位信号808により修正(補正)され、進行方位として更新される。この更新後の信号を修正ジャイロ方位信号という。
【0028】
図8の方法による進行方位検出の一例を図9により説明する。図9は、作業員が360°,270°,180°,90°の方向(方位)に順次向きを変えて歩行した時のジャイロセンサ出力,磁気方位センサ出力,修正ジャイロ方位信号を、それぞれ進行方位に換算した方位信号D1,D2,D3を示す。図9のように、磁気方位センサによる方位信号D2は、作業員が一定方位を向いて歩行している時でも、大きく変化している。ジャイロセンサによる方位信号D1は、方位の大きな変化は無いが、方向転換時に発生した誤差が蓄積されて若干ずれている。図8の方法でジャイロセンサ出力を補正することにより、方位信号D3のように、進行方位を精度良く検出することが可能になる。このようにして、磁場が歪められる環境が屋内に存在しても、この影響を排除して正確な進行方位を検出できる。
【0029】
図10は、第1実施例における統合監視装置113の表示画面の出力例を示す。統合監視装置の表示画面113aには、作業員名,作業区域,詳細位置,被曝線量,状態,警報などが明示される。従って、監視員は、中央操作室において、各作業員の情報(詳細位置,被曝線量,状態を含む)をリアルタイムで監視することが可能になる。警報欄は、被曝線量の値に応じて作業員の危険な状態が容易に目視確認できるようにしておく。例えば、通常は消灯しておき、被曝線量の値が予め設定した第1しきい値を超えた時に点灯し、予め設定した第2しきい値
(第1しきい値よりも高い値)を超えた時に点滅するようにしておく。このように画面表示することにより、作業員の危険な情況をより迅速に監視員に警告することができる。その結果、監視員は、携帯通信端末201またはページング(図示せず)により、作業員に対して、その場から離れるように指示することが可能になる。
【0030】
原子力施設では、例えば定期検査の前に原子炉周辺の放射線の線量分布をマップとして作成し、作業員の被曝管理の一助としている。本実施例の携帯端末109を用いることにより、以下のようにして、原子力施設内での被曝線量マップの自動更新が可能になる。この更新方法を、図11を用いて説明する。図11は、統合監視装置113の表示画面113aに表示された被曝線量マップの一例を示す。この表示画面は、線量マップ表示部113b,表示区域表示部113c,凡例表示部113dを有する。線量マップ表示部113bは、表示区域表示部113cに表示された場所の被曝線量マップを表示する。凡例表示部113dは、線量マップ表示部113bに表示された被曝線量マップ中の被曝線量の大きさを表示する。
【0031】
図11の凡例表示部113dの例では、建屋及び施設構造物そのものを立入不可領域として表示し、被曝線量が高い領域から順に、高線量区域(線量>100μSv),中線量区域(100μSv≧線量>10μSv),低線量区域(線量<10μSv)として、区別して表示している。この区別は、色,塗りつぶしパターンなどで表示すれば良い。さらに、線量マップ表示部113bに作業員の位置108aを表示し、作業員の持つ携帯端末109から送信された線量計情報が被曝線量マップの情報と異なる場合には、携帯端末からの線量情報を優先して、その値で被曝線量マップを更新する。
【0032】
第1実施例によれば、原子炉建屋のような広い屋内でも、作業員の移動方位及び移動距離を高精度で検出し、作業員の現在位置を正確に把握できる。作業員の現在位置及び放射線被曝線量をリアルタイムで監視することにより、作業員管理業務の効率を向上できる。作業員の現在位置及び状態をリアルタイムで監視することにより、作業員の危険区域への進入防止等の危機管理も可能となる。更に、従来手持ちの測定器を用いて測定/更新していた被曝線量マップを、携帯端末を保持した作業員が歩行するだけで更新できる。
【0033】
なお、本実施例では補正局を部屋毎に設置したが、補正局はフロア毎に設置しても良い。この場合、新たな設備である補正局の数をさらに低減できる。また、作業員の位置履歴(行動履歴)や状態履歴を個人情報として記録する個人情報記録手段を、携帯端末に設置することもできる。この場合、作業員の作業する場所や日時が変わっても、作業員の個人情報を正確に管理できる。これにより、作業員の健康管理にも寄与できる。
【0034】
次に、図12を用いて、本発明を老人ホームにおける利用者(老人)の屋内位置検出に適用した第2実施例を説明する。本実施例で第1実施例と同一構成の部分は、同一符号を付けて詳細説明を省略する。PHSの基地局104が老人ホーム建屋100の各階に配置され、構内電話集約機106により制御される。第1実施例と同一構成の補正局107及び監視カメラ11が、各階に配置される。
【0035】
利用者108aが携帯する携帯端末109aは、利用者108aの位置及び状態を検出し、検出した位置/状態情報112aを、基地局104を通して統合監視装置113に送信する。また、利用者108bが携帯する携帯端末109bは、利用者108bの位置及び状態を検出し、検出した位置/状態情報112bを、基地局104を通して統合監視装置113に送信する。統合監視装置113は、利用者108a,108b等の位置/状態情報を画面表示して、監視員10に通知する。例えば、図12の利用者108bの状態情報は、「横になっている」状態を表す。状態情報の詳細は後述する。また、第1実施例と同様に、利用者
108aが補正局107の下に来た時、補正局107は、人体検知信号110を検知すると、補正情報111を携帯端末109aに送信する。この補正情報111は、利用者108aの位置検出の補正に利用される。
【0036】
携帯端末109a,109bの構成を、図13に示す。第2実施例の場合、携帯端末は通話機能が無くても構わない。このため、第1実施例と異なり、通話機能を有さないPHS通信部22が情報通信を行う。また、3軸加速度センサ25は、後述する方法により、利用者の立っている状態,歩いている状態,寝ている状態等を判別する。他の構成要素である、マイコン23,ジャイロセンサ24,地磁気センサ26,バッテリ27は、第1実施例と同じである。
【0037】
携帯端末による利用者の進行距離及び状態の検出方法を図14に示す。進行距離の検出には、進行方向加速度信号501及び上下加速度信号502が用いられる。進行方向加速度信号501は、0.1Hz〜0.5Hzの帯域通過フィルタ
504を通る。姿勢が変化することによる重力加速度成分(即ち、直流成分)をカットする目的のために、0.1Hz 未満の信号がカットされる。この目的が達成できれば、カットオフ周波数が若干異なっても良い。一方、歩行により全ての方向に掛かってくる加速度成分(通常、1Hz〜3Hz程度の大きな加速度)をカットする目的のために、0.5Hz を超える信号がカットされる。この目的が達成できれば、カットオフ周波数が若干異なっても良い。
【0038】
帯域通過フィルタ504を通過した信号は、進行事象検出(505)に用いられる。進行事象検出とは、利用者が水平方向に移動したか否かを判別することである。進行事象検出では、帯域通過フィルタ504の通過信号の実効値が、予め設定したしきい値を超えた時に「進行」と、しきい値以下の時に「停止」と判断する。この判断結果は進行(歩行)フラグで表され、進行フラグは、例えば進行時にオン、停止時にオフされる。
【0039】
一方、上下加速度信号502は、1Hz〜3Hzの帯域通過フィルタ506を通る。これは、歩行により全ての方向(特に、上下方向)に顕著に掛かる1Hz〜3Hz程度の大きな加速度成分を検出するためのものである。この目的が達成できれば、カットオフ周波数が若干異なっても良い。帯域通過フィルタ506を通過した信号は、ステップ検出(507)で歩数として検出される。ステップ検出では、信号の一周期を一歩とする。検出方法は、例えば、信号が正から負に変化し、その後負から正に変化した時に、1周期(一歩)として検出する。
【0040】
歩数検出(508)では、進行事象検出(505)で「進行」と判断された時に、ステップ検出(507)で検出された歩数が実際に歩いた歩数として検出される。また、初期ステップ検出(507a)では、停止状態から歩行を始めた初めの一歩の区間を、初期ステップとして検出する。歩幅算出(512a)では、初期ステップにおいて帯域通過フィルタ504を通過した進行方向加速度信号の半周期分を重積分して、歩幅を算出する。
【0041】
この方法は、初めの一歩は進行方向加速度が大きく、通常歩行中は歩幅の変化が小さい現象を利用している。進行距離検出(513)では、歩数検出(508)で検出した歩数と、歩幅算出(512a)で算出した歩幅とから進行距離を検出する。このようにして、加速度が大きく且つ相対的にS/N比が高い歩き始めの水平移動量から、直接的に歩幅を求めることができる。また、老人や病人のように、歩幅が不安定で一定でない場合でも、進行距離を正確に検出できる。
【0042】
一方、進行方向加速度,上下加速度(鉛直方向加速度)、及び横方向加速度
(進行方向に垂直な水平方向加速度)はそれぞれ直行しており、利用者の静止
(停止)状態においては、これら3つの加速度のベクトルを合成したものは、重力加速度に相当する。このような関係に基づいて、3つの加速度の比率から、利用者の姿勢を評価する。まず、進行方向加速度信号501,上下加速度信号502及び横方向加速度信号520は、カットオフ周波数0.1Hz の低域通過フィルタ521a,521b及び521cでそれぞれ処理される。これら3つの低域通過フィルタは重力加速度成分を抽出するためのものであり、この目的を達成できれば、カットオフ周波数が若干異なっても良い。
【0043】
次に、低域通過フィルタ521b通過後の上下加速度信号から垂直加速度実効値を算出する(522)。同様に、低域通過フィルタ521a及び521c通過後の進行方向加速度信号及び横方向加速度信号のベクトル合成から水平加速度を求め、その実効値を算出する(523)。このように算出した垂直加速度実効値及び水平加速度実効値から利用者の姿勢を評価する(524)。
【0044】
状態評価(525)では、最も単純な評価方法として、加速度比=水平加速度(実効値)/垂直加速度(実効値)>1の時に「寝ている」と、加速度比≦1の時に「立っている」と判断する。但し、「寝ている」とする判定基準(しきい値)は変更可能である。例えば、加速度比>2の時に「寝ている」と判断する場合もある。人によりその状態が異なるため、個人差に応じて判定基準を設定可能としている。更に、「立っている」と「寝ている」の間に、壁に寄り掛かって「休んでいる」という中間の状態を評価することもできる。例えば、加速度比が、2よりも大きい時に「寝ている」、0.5よりも大きく2以下の時に「休んでいる」、0.5 以下の時に「立っている」と判断する。
【0045】
尚、「立っている」状態には、「立ち止まっている」状態と「歩行している」状態がある。この2つの状態は、進行事象検出(505)で「進行」と判断された時に「歩行している」と判断し、進行事象検出で「停止」と判断された時に
「立ち止まっている」と判断することにより区別できる。さらに、地図情報と組み合わせてエリアマッチング(526)をとることにより、例えば、利用者が廊下等で「寝ている」場合には警告を出す、等に利用できる。
【0046】
図15は、第2実施例における統合監視装置113の表示画面の一例を示す。表示画面113aは、階を示すフロア表示部113e,対応フロアのマップを示すマップ表示部113f,利用者情報を示す利用者情報表示部113gを有する。マップ表示部113fは、利用者の位置を示す利用者位置マーク108c,利用者の個別認識番号を示す利用者ID108d,利用者の直前(又は所定時間内)の移動軌跡を示す利用者移動軌跡108eを表示する。これにより、監視員はリアルタイムに利用者の位置を把握できる。
【0047】
図15の画面上で、例えば、監視員が映像選択ポインタ113hにより映像を見たい場所である映像選択エリア113iを指定すると、指定した映像選択エリア113iの場所が選択エリア表示部113jに表示され、この選択されたエリアのカメラ映像が映像表示部113kに表示される。こうして、利用者映像108fが映像表示部113kに映されるので、監視員は利用者の実際の状態を観察して把握できる。
【0048】
また、利用者情報表示部113gには、利用者のID,位置,状態及び警報の一覧が表示されている。利用者の位置と状態の整合が取れない場合(例えば廊下で「寝ている」場合)には、対応する利用者の警報欄に警報が表示される。このようにして、監視員は全利用者の現在の位置及び状態を画面上で容易に把握できる。
【0049】
第2実施例によれば、第1実施例と同様にして、監視員が老人ホーム建屋内における利用者(老人)の位置及び状態を正確に把握できる。これにより、老人ホームにおける安全な監視体制を構築できる。
【0050】
尚、第2実施例の携帯端末に、利用者の体温,外気温,酸素濃度等の検出手段を設置することもできる。この場合、利用者の体調,周りの環境変化等に関する情報も検出できる。
【0051】
次に、図16を用いて、本発明をデパートにおける顧客の屋内位置検出に適用した第3実施例を説明する。本実施例で第1実施例又は第2実施例と同一構成の部分は、同一符号を付けて詳細説明を省略する。基地局104がデパート建屋
115の各階に設置され、構内電話集約機106により制御される。補正局107は、各売場単位に設置される。携帯端末109は、出入口115aにおいて顧客に貸与され、売場のナビゲーション,顧客の動線管理等に利用される。
【0052】
まず、顧客30aは、出入口付近の補正局107aで原点位置が補正される。補正局107aは、人体検知信号110を検知した時に、顧客30aの携帯端末109aに位置及び方向に関する補正情報111を送信する。売場内を歩いている顧客30bの位置情報は、携帯端末109bからの顧客位置情報118として、基地局104及び管理側通信機116を通して、管理事務室115b内に設置されている統合管理装置117に常に表示される。
【0053】
顧客に貸与される携帯端末の構成を図17に示す。携帯端末は、専用PDA
(Personal Digital Assistans)31に位置検出部32が組み込まれて構成される。位置検出部32は、データ通信に用いられるPHS通信部32aを備える。マイコン32b,ジャイロセンサ32c,2軸加速度センサ32d,地磁気センサ32e,バッテリ32fの機能は、第1実施例と同じである。
【0054】
専用PDA31は、売場表示部33,十字キー34a,決定ボタン34b,キャンセルボタン34cを備える。売場表示部39は、複数の売場名(図17では、A〜D),バーゲン情報33a,自己位置情報33bを表示して、地図の代わりに利用される。顧客は、十字キー34a,決定ボタン34b及びキャンセルボタン34cを用いて目的の売場を選択することにより、目的売場名33cとそこまでの誘導経路33dが売場表示部33に表示される。このようにして、専用
PDA31は、デパート内における顧客の誘導に利用できる。
【0055】
次に、携帯端末による売場内の顧客の誘導方法を図18に示す。誘導システムを開始(起動)後、顧客が来店(S1)した時に、情報提供を希望(S2)した場合にのみ、顧客に携帯端末を貸与して、顧客の自己位置を表示する(S3)。売場までの誘導を希望する顧客は、携帯端末に目的位置を入力することにより
(S4)、目的位置が携帯端末に表示される(S5)。顧客が目的位置に到達していなければ(S6)、顧客の自己位置を更新して(S7)、目的地の到達評価(S6)に戻る。一方、顧客が目的位置に到達した後も、顧客の自己位置は更新され(S8)、この更新は顧客が退店する(S11)まで続けられる。さらに、バーゲン情報等の緊急情報があれば(S9)、携帯端末に割り込みがかかり、緊急情報が割込情報として携帯端末に表示される(S10)。
【0056】
次に、携帯端末による顧客の進行距離の検出方法を図19に示す。進行方向加速度信号A1は、0.1Hz〜0.5Hzの帯域通過フィルタF1を通る。上下加速度信号A2は、1Hz〜3Hzの帯域通過フィルタF2を通る。これらのカットオフ周波数は、第2実施例と同じ理由で決定される。実効値演算(T1)では、帯域通過フィルタF2を通過した上下加速度信号の実効値が演算される。
【0057】
歩行フラグ検出(T2)では、T1で求めた実効値が、予め設定されたしきい値を超えた時に歩行フラグを「1」に、しきい値以下の時に歩行フラグを「0」にする。歩行フラグの「1」及び「0」は、それぞれ、顧客の「歩行中」及び
「停止中」に相当する。進行距離算出(T3)では、歩行フラグが「1」の時に、帯域通過フィルタF1の出力信号を重積分して、顧客の進行距離を算出する。この方法は、歩幅を用いないため、歩幅が一定していないことが多いデパートのような場所でも、進行距離を算出することが可能になる。
【0058】
次に、統合管理装置117の表示画面の一例を図20に示す。統合管理装置
117は、デパートが顧客情報,店員の配置情況などを把握するために設置される。表示画面117aは、フロア表示部117b,対応するフロアにおける顧客及び店員の位置を表示する顧客/店員位置表示部117cを有する。顧客/店員位置表示部117cには、カウンタの場所を示すカウンタマーク41,売場の名称を示す売場表示42,顧客の位置を示す顧客マーク40(●),店員の位置を示す店員マーク43が表示される。顧客及び店員の移動経路(履歴)も顧客/店員位置表示部117cにリアルタイムで表示される。
【0059】
表示画面117aの右側には、混雑情況に関する情報(混雑情報)及び店員配置に関する情報(店員配置情報)が表示される。混雑情報は、混雑している売場(A,B,Cなど),売場内の混雑場所,混雑場所の顧客数を含む。これらの混雑情況は、顧客/店員位置表示部117cに表示された顧客マーク40の重なり状態(近接状態)からも確認できる。店員配置情報は、店員のID(a,b,cなど)及び現在位置,推奨する移動先を含む。推奨する移動先は、混雑場所の店員が少なく、空いている場所の店員が多い場合に、空いている場所の店員に対して推奨する移動先である。この推奨する移動先の情報は、顧客/店員位置表示部117cにおける店員マーク23を始点とする矢印により表示される。
【0060】
第3実施例によれば、顧客は、携帯端末を利用することにより、広いデパート内の自分の位置(自己位置)を容易に把握できると共に、デパートから提供される各種情報を入手することもできる。一方、デパートは、前記したような情報を顧客に提供するサービスを実施しながら顧客の動線を把握できると共に、店員配置の最適化が図れる。更に、デパート内の迷子の発生を防止でき、迷子が発生した時でも迷子を容易に発見できる。
【0061】
尚、本実施例では補正局107を売場毎に設置したが、補正局はフロア毎に設置することもできる。この場合、新たな設備である補正局の数をさらに低減できる。
【0062】
次に、図21を用いて、本発明を公衆の自己位置検出に適用した第4実施例を説明する。この場合、地上では、利用者50が持参する携帯端末109を用いて、GPS(Global Positioning System)衛星51からのGPS信号51aによる自己位置検出が可能である。検出された自己位置信号は、屋外自己位置情報50aとして携帯電話アンテナ52に送信される。しかし、利用者50がエレベータ
53等を利用して地下鉄55のホーム56に降りると、GPS信号は利用できない。これに対して、構内アンテナ54及び補正局107を設置する。地下空間にいる利用者50が構内に設置された補正局107の下に来た時、補正局107が人体検知信号110を捉えて補正情報111を携帯端末109に送信することにより、利用者50の自己位置を検出する。検出された自己位置信号は、屋内自己位置情報506として構内アンテナ54に送信される。
【0063】
本実施例に用いる携帯端末109の構成を図22に示す。携帯端末109を構成する携帯通信端末201は、位置検出部203aを備える。位置検出部203aは、GPS受信機51b及びGPSアンテナ51cを備え、屋外におけるGPSを用いた詳細な自己位置検出が可能になっている。その他の構成は第1実施例と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【0064】
次に、本実施例における携帯端末による自己位置検出方法を図23に示す。初めに、第1実施例で説明した方法により、利用者の相対位置検出(U1)及び絶対位置(自律位置)検出(U2)を行う。U3では、GPS信号の受信レベルから、携帯端末がGPS信号を捉えているか否かを判断する。即ち、GPS信号の受信レベルが予め設定した基準レベル以上であれば、携帯端末がGPS信号を捉えていると判断し、受信レベルが基準レベルよりも小さければ、携帯端末がGPS信号を捉えていないと判断する。
【0065】
GPS信号を捉えている時は、U4でGPSにより自己位置を検出する。U5ではGPSにより検出した自己位置(絶対位置)と自律位置の誤差を計算する。U6では誤差が予め設定したしきい値よりも大きいか否かを判断し、誤差がしきい値よりも大きい時は、U7でGPS信号の信頼性が低いと判断して自律位置を自己位置と判定する。誤差がしきい値以下の時は、U8でGPS自己位置を自己位置と判定する。U7又はU8で自己位置が判定されれば、U9で自己位置が確定され出力される。
【0066】
U3でGPS信号を捕らえていない場合、U7で自律位置を自己位置とする。また、補正局は、人を検出した時(U10)に位置及び方位の補正情報を携帯端末に送信する(U11)。この補正情報による自己位置検出方法は、第1実施例と同じである。
【0067】
第4実施例によれば、利用者が屋外又は屋内の何れに居る場合でも、利用者の自己位置検出及び位置情報の通報が可能になる。さらに、自己位置情報を表示する表示手段を、携帯端末に設置することもできる。この場合、利用者は、携帯端末の表示手段を目視することにより、屋外または屋内に拘らず、自己位置を容易に把握できる。
【0068】
次に、図24を用いて、本発明を原子力発電所における作業員の屋内位置検出に適用した第5実施例を説明する。本実施例は、第1実施例において、補正局の代わりに、携帯端末が方位補正手段を有する点が異なる。以下、この点を中心に説明する。その他の構成は第1実施例とほぼ同じである。本実施例では、作業員の屋内位置の原点位置情報(基準位置信号)を携帯端末に送信するためのチェックインセンサ107cが、原子炉建屋101,補助建屋102及び中央操作室
103の入口に設置される。チェックインセンサ107cは、その下に作業員
108が来た時に人の体温による人体検知信号110を捉え、作業員108が携帯する携帯端末109に原点付与信号111aを送信する。携帯端末109は、原点付与信号111aを受信した原点(基準位置)に基づいて作業員108の位置を算出し、位置/状態情報112を基地局104に送信する。送信された位置/状態情報112は、中央操作室103内にある統合監視装置113に集約されて、表示される。本実施例の携帯端末は、図2の携帯端末に歩幅変換係数を調整可能な手段を設けたものである。
【0069】
チェックインセンサ107cの一構成例を図25に示す。本チェックインセンサは、赤外線センサ60,マイコン61,原点情報発信部62,アンテナ63を備える。赤外線センサ60は、チェックインセンサの下に作業員が来たことを検出する。赤外線センサ60が作業員を検出した時に、原点情報発信部62は、マイコン61に予め記憶されたチェックインセンサの設置位置を携帯端末で受信できる信号に変換し、この信号をアンテナ63から携帯端末に送信する。
【0070】
携帯端末及びチェックインセンサにおける情報処理方法を図26に示す。携帯端末109は、まず進行方位検出(V1)及び進行距離検出(V2)を行い、検出した進行方位情報及び進行距離情報から相対位置情報を検出する(V3)。次に、チェックインセンサ107cから受信した原点位置情報(信号)V4に相対位置情報を加算して絶対位置を更新する(V5)。チェックインセンサ107cは、V6で人体を検知した時に、原点位置情報V4を携帯端末109に送信して、屋内の原点位置を付与する。V5で更新された絶対位置情報は、V8で検出された線量情報と共に統合監視装置113に伝送されて、表示される。
【0071】
本実施例の進行距離検出方法では、歩幅算出方法が図5で示した第1実施例と異なる。その他は図5と同じであるので、説明を省略する。第1実施例では、補正局107を用いて歩幅を随時更新した。これに対して、本実施例では、歩幅は携帯端末に設けた歩幅変換係数調整手段を用いて予め設定される。
【0072】
本実施例の進行方位検出方法を図27に示す。進行方位には、ジャイロセンサ信号V11と磁気方位センサ信号V12が用いられる。ジャイロセンサは、ドリフト誤差が発生し易く、積分により方位を算出するために発生した誤差が蓄積する。この誤差は、磁気方位センサで検出した方位を用いて修正される。但し、磁気方位センサは、蓄積誤差は無いが、ノイズが大きいため、そのままでは使用できない。V13では、角速度信号であるジャイロセンサ信号V11は、積分処理されてジャイロ方位信号(角度信号)に換算される。V13で算出されたジャイロ方位信号をDir(s)で表す。
【0073】
V14では、ジャイロ方位信号Dir(s)と磁気方位センサ信号V12の差を、方位差信号として算出する。方位差信号はノイズが大きいが、平均化処理された方位差信号は、ジャイロセンサによる方位と真の方位との方位誤差と相関がある。そこで、方位差信号は、時間2Tの間バッファに取り込まれ(V15)、移動平均処理される(V16)。V17では、V16の結果の一次近似を求めてジャイロセンサの方位誤差の傾向を算出する。
【0074】
V18では、過去の時間2T分の移動平均である一次近似から、未来の時間T後の近似値をシフト近似値Sft(s)として推定する。V18で求めたシフト近似値は、ジャイロ方位信号が取り得る方位誤差の下限値を示す。V19で求める方位差信号の包絡線Env(s)は、ジャイロ方位信号が取り得る方位誤差の上限値を示す。
【0075】
V20では、方位誤差の上限値を示すEnv(s)と下限値を示すSft(s)の中間値Dar(s)を、ジャイロ方位信号Dir(s)が取り得る方位誤差として算出する。V21では、Dir′(s)=Dir(s)−Dar(s)から修正方位信号Dir′(s)を算出する。この修正方位信号を修正ジャイロ方位信号という。このようにして、ジャイロセンサの蓄積誤差を低減できる。
【0076】
図28は、図27の方法による進行方位検出の一例を示す。図28は、作業員が360°,270°,180°,90°の方向(方位)に、何度か向きを変えて歩行した時のジャイロ方位信号,磁気方位センサ信号及び修正ジャイロ方位信号を、それぞれ進行方位に換算した方位信号D1,D2及びD3を示す。D1の実線はジャイロ方位信号を示し、D1の破線は真の進行方位を示す。ジャイロ方位信号は、直線歩行中は安定しているが、方位が変化すると誤差が生じ、これが蓄積する。一方、D2の磁気方位センサ信号(実線)は、真の進行方位(破線)から大きく外れることは無いが、局所的な誤差が大きい。これに対して、D3の修正ジャイロ方位信号(実線)は、真の進行方位(破線)に比べて、直線安定性が良く、局所的な誤差も小さく、高精度で進行方位を検出できることが解る。
【0077】
第5実施例によれば、第1実施例の補正局のような新たな設備を設置せずに、原子力発電所の原子炉建屋のような広い屋内でも、作業員の移動方位及び移動距離を高精度に検出でき、作業員の現在位置を正確に把握できる。
【0078】
【発明の効果】
本発明によれば、広い屋内でも、新たな設備の増設を極力減らしつつ、人間の位置を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を原子力発電所における作業員の屋内位置検出に適用した第1実施例の概略構成図。
【図2】図1の携帯端末の詳細構成図。
【図3】図1の補正局の詳細構成図。
【図4】第1実施例の携帯端末と補正局との情報処理方法を示す図。
【図5】図4の進行距離検出方法を示す図。
【図6】図5の歩数検出の一例を示す図。
【図7】図5の歩幅算出の一例を示す図。
【図8】図4の進行方位検出方法を示す図。
【図9】図8の方法による進行方位検出の一例を示す図。
【図10】図1の統合監視装置における表示画面の一例を示す図。
【図11】図1の統合監視装置に表示された被曝線量マップの一例を示す図。
【図12】本発明を老人ホームにおける利用者の屋内位置検出に適用した第2実施例の概略構成図。
【図13】図12の携帯端末の詳細構成図。
【図14】図13の携帯端末による利用者の進行距離及び状態の検出方法を示す図。
【図15】図12の統合監視装置における表示画面の一例を示す図。
【図16】本発明をデパートにおける顧客の屋内位置検出に適用した第3実施例の概略構成図。
【図17】図16の携帯端末の詳細構成図。
【図18】図17の携帯端末による売場内の顧客の誘導方法を示す図。
【図19】図17の携帯端末による顧客の進行距離の検出方法を示す図。
【図20】図16の統合管理装置における表示画面の一例を示す図。
【図21】本発明を公衆の自己位置検出に適用した第4実施例の概略構成図。
【図22】図21の携帯端末の詳細構成図。
【図23】図22の携帯端末による自己位置検出方法を示す図。
【図24】本発明を原子力発電所における作業員の屋内位置検出に適用した第5実施例の概略構成図。
【図25】図24のチェックインセンサの構成例を示す図。
【図26】図24の携帯端末とチェックインセンサとの情報処理方法を示す図。
【図27】第5実施例の進行方位検出方法を示す図。
【図28】図27の方法による進行方位検出の一例を示す図。
【符号の説明】
22,32a…PHS通信部、24,32c,205…ジャイロセンサ、25…3軸加速度センサ、26,32e,207…地磁気センサ、31…専用PDA、32…位置検出部、32d,206…2軸加速度センサ、51…GPS衛星、51b…GPS受信機、51c…GPSアンテナ、52…携帯電話アンテナ、
54…構内アンテナ、60,302…赤外線センサ、62…原点情報発信部、
63,306…アンテナ、104,104a,104b…基地局、106…構内電話集約機、107,107a…補正局、107c…チェックインセンサ、109,109a,109b…携帯端末、113…統合監視装置、116…管理側通信機、117…統合管理装置、201…携帯通信端末、203…携帯位置検出端末、203a…位置検出部、204…線量計、304…磁気方位センサ、305…補正情報発信部。
Claims (20)
- 屋内の基準位置で基準位置信号を受信する基準位置検出手段と、基準位置からの相対位置を検出する相対位置検出手段と、前記基準位置検出手段及び前記相対位置検出手段の出力から絶対位置を検出する絶対位置検出手段とを備え、
前記相対位置検出手段は、基準位置からの進行距離を検出する進行距離検出手段及び基準位置からの進行方位を検出する進行方位検出手段を有し、
前記進行方位検出手段は、基準方位からの相対方位を検出する相対方位検出手段と、絶対方位を検出する絶対方位検出手段と、前記相対方位検出手段で検出された相対方位を前記絶対方位検出手段で検出された絶対方位により修正して前記進行方位を算出する修正方位算出手段とを有する屋内位置検出装置。 - 請求項1において、前記絶対方位検出手段で検出された絶対方位は前記基準位置信号に含まれる基準方位の方位誤差を用いて更新され、前記修正方位算出手段は、前記更新された絶対方位により前記相対方位を修正して前記進行方位を算出する屋内位置検出装置。
- 請求項1において、前記修正方位算出手段は、前記相対方位検出手段で検出された相対方位と前記絶対方位検出手段で検出された絶対方位との方位差の移動平均から相対方位誤差を算出し、この相対方位誤差を用いて前記進行方位を算出する屋内位置検出装置。
- 請求項1乃至3の何れかにおいて、さらに前記絶対位置検出手段で検出された絶対位置に関する情報を送信する通信手段、及び/又は、前記絶対位置に関する情報を表示する表示手段を備える屋内位置検出装置。
- 請求項4において、更に進行方向加速度及び/又は鉛直方向加速度から人間の状態を検出し、該状態に関する情報を前記通信手段が送信する屋内位置検出装置。
- 請求項4において、更に人間の放射線被曝線量を検出する線量計を備え、前記通信手段が前記線量計で検出した放射線被曝線量に関する情報を送信する屋内位置検出装置。
- 請求項1乃至3の何れかにおいて、前記進行距離検出手段は、前記基準位置検出手段で前記基準位置信号を受信した後に検出した進行方向加速度及び鉛直方向加速度から進行距離を検出する屋内位置検出装置。
- 請求項7において、前記進行距離検出手段は、前記進行方向加速度及び前記鉛直方向加速度から歩数を求め、該歩数から進行距離を検出する屋内位置検出装置。
- 請求項7において、前記進行距離検出手段は、前記鉛直方向加速度から歩幅を求め、この歩幅から進行距離を検出する屋内位置検出装置。
- 請求項9において、前記進行距離検出手段は、前記鉛直方向加速度から歩行の周波数特性のピーク周波数を検出し、このピーク周波数および予め設定した変換係数を用いて歩幅を算出する屋内位置検出装置。
- 請求項1乃至3の何れかにおいて、更に前記基準位置の人間を感知する感知センサと、前記感知センサが人間を感知した時に前記基準位置信号を送信する基準位置信号送信手段とを備える屋内位置検出装置。
- 請求項11において、前記感知センサは、赤外線センサまたはマイクロ波センサである屋内位置検出装置。
- 請求項1乃至3の何れかにおいて、前記相対方位検出手段はジャイロセンサ又は加速度センサであり、前記絶対方位検出手段は地磁気センサである屋内位置検出装置。
- GPS信号から絶対位置を検出する屋外絶対位置検出手段と、屋内の基準位置で基準位置信号を受信する屋内基準位置検出手段と、前記基準位置からの相対位置を検出する屋内相対位置検出手段と、前記屋内基準位置検出手段及び前記屋内相対位置検出手段の出力から絶対位置を検出する屋内絶対位置検出手段と、
前記屋外絶対位置検出手段がGPS信号を捉えていない時に前記屋内絶対位置検出手段で検出した絶対位置を自己位置と判定し、前記屋外絶対位置検出手段がGPS信号を捉えている時に、前記屋外絶対位置検出手段で検出した絶対位置と前記屋内絶対位置検出手段で検出した絶対位置との誤差を求め、この誤差が予め設定したしきい値以下の場合、前記屋外絶対位置検出手段で検出した絶対位置を自己位置と判定し、前記誤差が前記しきい値よりも大きい場合、前記屋内絶対位置検出手段で検出した絶対位置を自己位置と判定する自己位置判定手段と
を備える屋内位置検出装置。 - 請求項14において、前記屋内相対位置検出手段は、前記基準位置からの進行距離を検出する屋内進行距離検出手段及び前記基準位置からの進行方位を検出する屋内進行方位検出手段を有し、前記屋内進行方位検出手段は、基準方位からの相対方位を検出する相対方位検出手段と、絶対方位を検出する絶対方位検出手段と、前記相対方位検出手段で検出された相対方位を前記絶対方位検出手段で検出された絶対方位により修正して前記進行方位を算出する修正方位算出手段とを有する屋内位置検出装置。
- 請求項14又は15において、前記屋内基準位置検出手段が受信する前記基準位置信号は、前記屋外絶対位置検出手段の出力である屋内位置検出装置。
- 請求項14又は15の何れかにおいて、さらに前記自己位置判定手段で判定された自己位置に関する情報を送信する通信手段、及び/又は、前記自己位置に関する情報を表示する表示手段を備える屋内位置検出装置。
- 屋内の基準位置にある携帯端末に基準位置信号を送信し、前記携帯端末が前記基準位置に対する相対位置から検出した絶対位置に関する情報を、前記携帯端末から受信し、受信した絶対位置に関する情報を表示手段に表示する方法であって、
前記相対位置は前記基準位置からの進行距離及び進行方位から求められ、前記進行方位は相対方位検出手段で検出した相対方位を絶対方位検出手段で検出した絶対方位を用いて修正することにより算出される屋内位置検出方法。 - 請求項18において、更に前記携帯端末を携帯している人間の状態及び/又は放射線被曝線量に関する情報を、前記携帯端末から受信し、この受信した情報を表示手段に表示する屋内位置検出方法。
- 請求項18又は19において、更に前記絶対位置に関する情報を前記携帯端末にも表示する屋内位置検出方法。
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