JP2006174185A - Topology estimation system and topology estimation method, its program, and recording medium - Google Patents

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拓一 西村
Yoshimune Nakamura
嘉志 中村
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate object topology of all space by a simple system composition even in space where objects such as many human beings, robots, etc. comparatively densely exist. <P>SOLUTION: An object device is provided with an ID transmitter which transmits around a self object ID and a transmission direction ID, an ID receiver which receives the object ID and the transmission direction ID transmitted from an around other object device, and an information sending part which sends a self object ID, an object ID of a received other object device, and a transmission direction ID to a circumstance device. The circumstance device is provided with a an information receiver which receives object information transmitted from the object device, a database part which stores received object information, and a processing part which obtains relative position relation with other objects for each object based on the stored object information, and obtains object topology from the accumulated data of the acquired relative position relation. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本願発明は、情報支援サービスが提供される空間内に存在しているオブジェクト同士のつながりを示すトポロジーを推定するシステムに関するものである。   The present invention relates to a system for estimating a topology indicating a connection between objects existing in a space where an information support service is provided.

近年、移動中のユーザが無線通信により様々なデジタル情報にアクセスするようになっている。そのため、莫大なデジタル情報から適切な情報を選択する上で、状況依存性がますます重要になっている。   In recent years, mobile users have accessed various digital information through wireless communication. For this reason, in selecting appropriate information from a vast amount of digital information, situation dependency is becoming increasingly important.

人間やロボット、展示物などのオブジェクトが多数存在する空間においては、オブジェクト間のインタラクション情報が状況推定に重要であり、このインタラクション情報を得るためには、空間内の各オブジェクト単独の絶対位置を示す絶対位置座標よりも、オブジェクト同士の相対的な位置や向きの関係から得られる空間内のオブジェクト全体のつながりを示すトポロジーを用いることが有用であると考えられる。特にオブジェクト同士の位置関係だけでなく向きの関係も推定できれば、人間やロボット等のユーザが展示物や環境物体の中を移動している際に、時々刻々と変化するユーザの状況に一層適した様々な情報支援を実現できる。   In a space with many objects such as humans, robots, and exhibits, the interaction information between objects is important for situation estimation. To obtain this interaction information, the absolute position of each object in the space is indicated. Rather than using absolute position coordinates, it is considered more useful to use a topology that shows the connection of all objects in the space obtained from the relationship between the relative positions and orientations of the objects. In particular, if it is possible to estimate not only the positional relationship between objects but also the orientation relationship, it is more suitable for the situation of users who change from moment to moment when users such as humans and robots move in exhibits and environmental objects. Various information support can be realized.

しかしながら、従来ではオブジェクトの絶対位置を高精度で求めるようとしていたため、従来の複数カメラによる位置検出方法や超音波、磁場、赤外光、電波を用いた位置検出システムを用いて、学会会場や展示会場、懇親会場等の各種イベント会場のように混雑した空間において高精度位置検出を行おうとすると、装置の配置に手間がかかったり、検出精度が不安定になったりする場合が生じていた。   However, in the past, the absolute position of an object was determined with high accuracy, so the conventional method for detecting positions using multiple cameras and a position detection system using ultrasonic waves, magnetic fields, infrared light, and radio waves could be used. If high-accuracy position detection is performed in a congested space such as various event venues such as exhibition halls and reception halls, there are cases where it takes time to arrange the apparatus and the detection accuracy becomes unstable.

そこで、以上のとおりの事情に鑑み、本願発明は、多数の人間やロボット等のオブジェクトが比較的密に存在する空間においても、簡易なシステム構成で、その空間全体におけるオブジェクトトポロジーを推定することのできる、トポロジー推定システムならびにトポロジー推定方法、そのプログラムおよび記録媒体を提供することを課題としている。   Therefore, in view of the circumstances as described above, the present invention can estimate the object topology in the entire space with a simple system configuration even in a space where a large number of objects such as humans and robots exist relatively densely. An object of the present invention is to provide a topology estimation system and a topology estimation method, a program thereof, and a recording medium.

本願発明は、上記の課題を解決するものとして、第1には、たとえば図1にその機能ブロック図を例示したような、空間内に存在する各オブジェクトのオブジェクト装置1から無線送信されたオブジェクト情報に基づいて環境装置2により当該空間内におけるオブジェクトのトポロジーを推定するトポロジー推定システムにおいて、オブジェクト装置1は、自己のオブジェクトIDおよび当該オブジェクトIDの発信方向IDを周囲に発信するID発信部11、周囲の他のオブジェクト装置1が発信した当該他のオブジェクト装置1のオブジェクトIDおよび発信方向IDを受信するID受信部12、および自己のオブジェクトIDと受信した他のオブジェクト装置1のオブジェクトIDおよび発信方向IDとを含むオブジェクト情報を環境装置2へ送信する情報送信部13を有しており、環境装置2は、オブジェクト装置1が送信したオブジェクト情報を受信する情報受信部21、受信したオブジェクト情報を蓄積するデータベース部22、および蓄積したオブジェクト情報に基づいてオブジェクト毎に他のオブジェクトとの相対的位置関係を求め、得られた相対的位置関係の集合データからオブジェクトトポロジーを求める処理部23を有していることを特徴とするトポロジー推定システムを提供する。   In order to solve the above problems, the present invention firstly, object information wirelessly transmitted from the object device 1 of each object existing in the space, for example, as illustrated in the functional block diagram of FIG. In the topology estimation system that estimates the topology of an object in the space by the environment device 2 based on the object device 1, the object device 1 includes an ID transmission unit 11 that transmits its own object ID and a transmission direction ID of the object ID to the surroundings, ID receiving unit 12 that receives the object ID and transmission direction ID of the other object device 1 transmitted by the other object device 1, and the object ID and transmission direction ID of the received other object device 1 and the other object device 1 Object information including and environment The environment device 2 includes an information receiving unit 21 that receives the object information transmitted by the object device 1, a database unit 22 that stores the received object information, and a storage unit that stores the received object information. Topology estimation characterized by having a processing unit 23 for obtaining a relative positional relationship with another object for each object based on the object information, and obtaining an object topology from the obtained set data of the relative positional relationship Provide a system.

第2には、オブジェクト装置のID発信部11は、直進性を持って空間を進む電磁波によって発信方向IDが示す方向に向けてオブジェクトIDおよび発信方向IDを発信することを特徴とする前記トポロジー推定システム。   Second, the ID estimation unit 11 of the object device transmits the object ID and the transmission direction ID in a direction indicated by the transmission direction ID by an electromagnetic wave that travels straight through the space. system.

第3には、空間内に存在する各オブジェクトのオブジェクト装置から無線送信されたオブジェクト情報に基づいて環境装置により当該空間内におけるオブジェクトのトポロジーを推定するトポロジー推定方法において、一のオブジェクト装置から送信された、自己のオブジェクトIDと他のオブジェクト装置が発信して当該一のオブジェクト装置が受信した当該他のオブジェクト装置のオブジェクトIDおよび発信方向IDとを含むオブジェクト情報を、環境装置により収集し、収集したオブジェクト情報に基づいてオブジェクト毎に他のオブジェクトとの相対的位置関係を求め、得られた相対的位置関係の集合データからオブジェクトトポロジーを求めることを特徴とするトポロジー推定方法を提供する。   Third, in a topology estimation method for estimating the topology of an object in the space by the environmental device based on the object information wirelessly transmitted from the object device of each object existing in the space, the information is transmitted from one object device. Further, the object information including the object ID and the object ID and the transmission direction ID of the other object device transmitted from the other object device and received by the one object device is collected and collected by the environmental device. Provided is a topology estimation method characterized in that a relative positional relationship with other objects is obtained for each object based on object information, and an object topology is obtained from a set data of the obtained relative positional relationships.

第4および第5には、前記トポロジー推定方法をコンピュータに実行させるためのトポロジー推定プログラムおよび当該プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供する。   4th and 5th provide the topology estimation program for making a computer perform the said topology estimation method, and the computer-readable recording medium which recorded the said program.

上記第1のトポロジー推定システムよれば、対象空間内に存在する人間やロボット、展示物等の各オブジェクトにオブジェクト装置を装着させて、オブジェクト装置同士で自己のオブジェクトIDおよびその発信方向IDつまりどの方向にオブジェクトIDを発信したかを示す情報(以下、オブジェクトIDおよび発信方向IDを「ID」と総称することとする)をやりとりさせるとともに、そのやりとりの結果であるオブジェクト情報を各オブジェクト装置から環境装置へ逐次送信させ、収集したオブジェクト情報に基づいてオブジェクト毎に他のオブジェクトとの相対的位置関係、つまり各オブジェクトを中心とした局所的且つ相対的位置関係を求め、この相対的位置関係の集合データから空間全体のオブジェクトトポロジー、つまり空間内の全オブジェクト同士の全体的且つ相対的位置関係を推定することができる。   According to the first topology estimation system, an object device is attached to each object such as a human being, a robot, and an exhibit existing in the target space, and the object ID between the object devices and its transmission direction ID, that is, which direction Information indicating whether or not the object ID has been transmitted (hereinafter, the object ID and the transmission direction ID are collectively referred to as “ID”) and the object information as a result of the exchange from each object device to the environmental device Based on the collected object information, the relative positional relationship with other objects, that is, the local and relative positional relationship centered on each object is obtained for each object, and the set data of this relative positional relationship Object topology of the whole space, that is, empty Overall and relative positions of all objects between the inner can be estimated.

さらに説明すると、たとえば、情報支援サービスが提供される空間内に存在している各オブジェクトが持つオブジェクト装置A,B,C,Dがそれぞれ自己のIDを周囲に向けて無線発信している状況において、まず、オブジェクト装置Aがオブジェクト装置B,C,DからのIDを受信し、自己のオブジェクトIDと受信した他のIDを環境装置に無線送信した場合、自己のオブジェクトIDと他のオブジェクトIDに基づいて、オブジェクト装置Aが、オブジェクト装置B,C,Dの周囲空間、つまりオブジェクト装置B,C,Dから発信されているIDを受信できる範囲内に存在していることなどがわかり、よってオブジェクト装置B,C,Dとの位置関係を判定でき、且つ、発信方向IDに基づいて、オブジェクト装置Aが、他のオブジェクト装置B,C,Dからどの方向に向けて発信されたIDを受信したかがわかり、よってオブジェクト装置B,C,Dとの方向関係を判定できる。これにより、オブジェクト装置Aを中心としたオブジェクト装置B,C,Dとの間における位置および方向で表わされる相対的位置関係が求まることになる。   More specifically, for example, in a situation where the object devices A, B, C, and D possessed by each object existing in the space where the information support service is provided wirelessly send their IDs to the surroundings. First, when the object device A receives the IDs from the object devices B, C, and D, and wirelessly transmits its own object ID and the received other ID to the environmental device, the object device A and the other object ID Based on this, it can be seen that the object device A exists in the surrounding space of the object devices B, C, D, that is, within the range in which the ID transmitted from the object devices B, C, D can be received. The positional relationship with the devices B, C, and D can be determined, and the object device A can detect other objects based on the transmission direction ID. Object device B, C, can tell receives that originate ID toward any direction from D, thus it can be determined object device B, C, the directional relationship between D. As a result, the relative positional relationship represented by the position and direction with respect to the object devices B, C, and D with the object device A as the center is obtained.

同様にして、他のオブジェクト装置B,C,Dそれぞれを中心とした相対的位置関係を求める。   Similarly, the relative positional relationship with respect to each of the other object devices B, C, D is obtained.

そして、これらオブジェクト装置A,B,C,D毎の相対的位置関係を集約して、空間全体における全オブジェクト装置A,B,C,D間の相対的位置関係を求める。この処理は、集合データに対して、各相対的位置関係に矛盾がなくなるまたは極力少なくなる最適解を求める手法、たとえば再帰演算法、EMアルゴリズム、バネモデル、ベイジアンネットワーク、遺伝的アルゴリズムなどを実行することで、行うことができる。   Then, the relative positional relationships among these object devices A, B, C, and D are aggregated to obtain the relative positional relationship between all the object devices A, B, C, and D in the entire space. This process executes a method for finding the optimal solution that eliminates or reduces the relative position of each relative positional relationship as much as possible, such as recursive operation, EM algorithm, spring model, Bayesian network, genetic algorithm, etc. And you can do it.

ここで、たとえば、オブジェクト装置Aがオブジェクト装置DからのIDを受信していない場合では、オブジェクト装置Aを中心としたオブジェクト装置Dに対する相対的位置関係の情報は得られないことになるが、逆にこのことは空間全体で見るとオブジェクト装置Aとオブジェクト装置Dとは互いに近くに居ないという関係がわかることになる。   Here, for example, when the object device A has not received the ID from the object device D, information on the relative positional relationship with respect to the object device D around the object device A cannot be obtained. In addition, this shows that the object device A and the object device D are not close to each other when viewed in the entire space.

また、たとえば、オブジェクト装置Aが前方にあるオブジェクト装置BからのIDは受信しているがそのさらに前方にあるオブジェクト装置DからのIDは受信しておらず、オブジェクト装置Bはその後方にあるオブジェクト装置AからのIDと前方にあるオブジェクト装置DからのIDの両方を受信している場合では、オブジェクト装置Aを中心としたオブジェクト装置Dに対する相対的位置関係はわからないものの、オブジェクト装置Bを中心としたオブジェクト装置Aおよびオブジェクト装置Dに対する相対的位置関係がわかるため、これらから、オブジェクト装置Aとオブジェクト装置Bとオブジェクト装置Dとの相対的位置関係を推測できることになる。   Further, for example, the object device A receives the ID from the object device B in front of it, but does not receive the ID from the object device D in front of it, and the object device B is behind the object device B. When both the ID from the device A and the ID from the object device D ahead are received, the relative positional relationship with respect to the object device D with respect to the object device A is unknown, but the object device B is the center. Since the relative positional relationship between the object device A and the object device D is known, the relative positional relationship among the object device A, the object device B, and the object device D can be estimated from these.

もちろんこれらの他にも無数のケースが考えられるが、以上の説明からもわかるように、各オブジェクト装置A,B,C,D毎の相対的位置関係は、それぞれを中心とした局所的な相対的位置関係と呼ぶことができ、さらにこれを集めて上記のとおりに解析して得られる相対的位置関係は、空間内のオブジェクト同士の全体的な相対的位置関係と呼ぶことができ、これが空間全体から見た全オブジェクトのつながりを示すオブジェクトトポロジーとなるのである。   Of course, innumerable cases other than these are conceivable, but as can be understood from the above description, the relative positional relationship of each object device A, B, C, D is a local relative to each other. The relative positional relationship obtained by collecting and analyzing as described above can be called the overall relative positional relationship between objects in the space, and this can be called the spatial positional relationship. This is an object topology showing the connection of all objects as seen from the whole.

なお、オブジェクト装置が周囲に無線発信するIDに含まれる発信方向IDは、オブジェクト装置からどの方向にIDを発信するかについて予め設定され装置内に記憶されている情報であるため、実際に発信されるIDも周囲空間をその方向で進む必要がある。そこで、上記第2のトポロジー推定システムのように、ID発信には、直進性を持って空間を進む電磁波を用いることが好ましく、これにより、発信方向IDが示す方向に向けてIDを的確に発信でき、そのIDが周囲空間を当該方向に沿って伝播することとなる。この電磁波としては、赤外光等の光や超音波などといった指向性を持つものを考慮できる。直進性・指向性については、たとえば、発信方向がオブジェクト装置を中心に周囲8方向(前後左右、右前・左前、右後・左後)と設定されている場合において、それぞれの方向に、他の方向と干渉しないで、または干渉するとしてもトポロジー推定処理上許容できる範囲で、進むことができる程度が要求される。   Note that the transmission direction ID included in the ID that the object device wirelessly transmits to the surroundings is information that is set in advance and stored in the device as to which direction the ID is transmitted from the object device. ID must also travel in that direction in the surrounding space. Therefore, as in the second topology estimation system described above, it is preferable to use electromagnetic waves that travel straight through the space for ID transmission, so that the ID is accurately transmitted in the direction indicated by the transmission direction ID. The ID is propagated along the direction in the surrounding space. As this electromagnetic wave, the one having directivity such as light such as infrared light or ultrasonic waves can be considered. For straightness and directivity, for example, when the transmission direction is set to 8 directions around the object device (front / rear left / right, right front / left front, right rear / left rear), There is a need for a degree of advancement that does not interfere with the direction, or even within the range that is acceptable in the topology estimation process even if there is interference.

上記第3のトポロジー推定方法によれば、上記第1のシステムと同様な効果が得られる方法が実現され、上記第4および第5のプログラムおよび記録媒体によれば、上記方法と同様な効果が得られるコンピュータプログラムおよびそれを記録したフレキシブルディスクやCD、DVDなどの記録媒体が実現される。   According to the third topology estimation method, a method that achieves the same effect as that of the first system is realized. According to the fourth and fifth programs and the recording medium, the same effect as the above method can be achieved. The obtained computer program and a recording medium such as a flexible disk, CD, or DVD on which it is recorded are realized.

本願発明の一実施形態として、まず、オブジェクト装置1については、たとえば、赤外光で複数方向に自己のオブジェクトIDおよび発信方向IDを周囲に発信する光ID発信機(前記ID発信部11に相当)と、周囲の他のオブジェクト装置1が発信した当該他のオブジェクト装置1のオブジェクトIDおよび発信方向IDを受信する光IDセンサ(前記ID受信部12に相当)と、自己のオブジェクトIDと受信した他のオブジェクト装置1のオブジェクトIDおよび発信方向IDとを含むオブジェクト情報を環境装置2へ送信する無線LAN送信機(前記情報送信部13に相当)とを備えたものとすることができる。   As an embodiment of the present invention, first, for the object device 1, for example, an optical ID transmitter (corresponding to the ID transmitter 11) that transmits its object ID and transmission direction ID to the surroundings in multiple directions with infrared light, for example. ), An optical ID sensor (corresponding to the ID receiving unit 12) that receives the object ID and transmission direction ID of the other object device 1 transmitted by the other object device 1 in the vicinity, and the own object ID A wireless LAN transmitter (corresponding to the information transmitting unit 13) that transmits object information including an object ID and a transmission direction ID of another object device 1 to the environment device 2 may be provided.

より具体的な一例としては、たとえば図2(a)(b)および図3(a)(b)に例示したように、人間がオブジェクト装置1を首からかけて携帯装着する場合用に、ユーザの前半分方向のID発信及びID受信を担当するフロント用デバイス(図2参照)と後半分方向のID発信及びID受信を担当するバック用デバイス(図3参照)とを、デバイスを首からかけた状態においてそれぞれID発信及び受信が可能となる方向を向くように組み込んだ形態とする。これにより、それらフロント用デバイス及びバック用デバイスが許容する発信及び受信範囲に位置する他の人間が装着したオブジェクト装置1との間でID発信及びID受信が可能になる。   As a more specific example, for example, as illustrated in FIGS. 2A and 2B and FIGS. 3A and 3B, the user wears the object device 1 from the neck and wears it. The front device (see FIG. 2) in charge of ID transmission and ID reception in the front half direction and the back device (see FIG. 3) in charge of ID transmission and ID reception in the rear half direction are hung from the neck. In such a state, it is incorporated so as to face the direction in which ID transmission and reception are possible. As a result, ID transmission and ID reception can be performed with the object device 1 worn by another person located in the transmission and reception range permitted by the front device and the back device.

もちろん、周囲とのID発受および環境装置への情報送信が可能である限り、この形態に限定されないことは言うまでもなく、上記光ID発信機、フロント用デバイス・バック用デバイス、光IDセンサ、無線LAN送信機の他にも適宜の形態を採用できる。また、ロボット等の各種オブジェクトが装着する場合にもそれぞれに適した形態とすればよい。   Of course, as long as ID transmission / reception with the surroundings and information transmission to the environmental device are possible, it is needless to say that the present invention is not limited to this form. The optical ID transmitter, front device / back device, optical ID sensor, wireless In addition to the LAN transmitter, an appropriate form can be adopted. Further, when various objects such as a robot are mounted, the form may be suitable for each.

一方、環境装置2については、たとえば、オブジェクト装置1が送信したオブジェクト情報を受信する無線LAN基地局(前記情報受信部21に相当)と、受信したオブジェクト情報を蓄積するデータベース(前記データベース部22に相当)と、蓄積したオブジェクト情報に基づいてオブジェクト毎に他のオブジェクトとの相対的位置関係を求め、得られた相対的位置関係の集合データからオブジェクトトポロジーを求めるコンピュータ(前記処理部23に相当)とを備えたものとすることができる。   On the other hand, for the environmental device 2, for example, a wireless LAN base station (corresponding to the information receiving unit 21) that receives object information transmitted by the object device 1 and a database (stored in the database unit 22) that stores the received object information. And a computer that obtains an object topology from a set data of the obtained relative position relations (corresponding to the processing unit 23). Can be provided.

この場合、たとえば、無線LAN基地局は、無線LANアクセスポイントとなるように、空間内の適宜位置にたとえば10〜20m毎に複数設置させておくことができる。また、これら基地局から送られてくるデータを扱うデータベースとコンピュータとは、互いに別体のものとしても一体のものとしてもよく、前者の場合では、それぞれデータ通信可能に構築し、後者の場合では、環境サーバとして、サーバ内のデータファイル装置および中央処理装置(CPU)によりメインメモリに記憶されたプログラムの指令に従って蓄積および推定処理を実行するように構築できる。なお、無線LANエリア内に数百のオブジェクトが存在し、それぞれたとえば1秒ごとにオブジェクト情報データを無線LAN基地局を介して環境サーバへ送信するといった場合には、サーバ側で安定した受信ができる必要がある。   In this case, for example, a plurality of wireless LAN base stations can be installed at appropriate positions in the space, for example, every 10 to 20 m so as to become wireless LAN access points. In addition, the database and the computer that handle data sent from these base stations may be separate or integrated with each other. In the former case, each is constructed so that data communication is possible, and in the latter case As an environment server, it can be constructed to execute accumulation and estimation processing in accordance with the instructions of the program stored in the main memory by the data file device and the central processing unit (CPU) in the server. If there are several hundred objects in the wireless LAN area and object information data is transmitted to the environment server via the wireless LAN base station, for example, every second, stable reception can be performed on the server side. There is a need.

以上のとおりの一実施形態であるオブジェクト装置1および環境装置2を備えたシステムがトポロジー推定対象とするオブジェクトとしては、たとえば、
・一定速度以下で動き回りオドメター情報を発することができるロボット、
・通常歩行速度以下で嗜好、スケジュール、他のオブジェクトとの関係などに基づいて動き回る人々、
・通常は位置が固定されている展示物や施設の物体(静止オブジェクトとも呼べる)、などが考えられる。
As an object for which the system including the object device 1 and the environment device 2 as one embodiment as described above is a topology estimation target, for example,
・ A robot that can move around below a certain speed and emit odometer information,
・ People who move around based on preferences, schedules, relationships with other objects, etc.
・ Exhibits that are usually fixed in position and facility objects (also called stationary objects) can be considered.

また、環境サーバが予め記憶した環境情報としては、
・施設等の空間の地図情報、
・各オブジェクトの移動可能領域、
・静止オブジェクトの位置と向き、
などが考えられる。
In addition, as environmental information stored in advance by the environmental server,
・ Map information of space such as facilities,
・ Moveable area of each object,
The position and orientation of stationary objects,
And so on.

オブジェクトのトポロジー推定は、前述したとおりの各オブジェクト装置からのオブジェクト情報とともに、これらの環境情報をも用いて行われるが、推定前に、全てまたは一部の環境情報が事前に入手できる場合もあれば、全ての環境情報を全オブジェクトからの情報受信履歴に基づいて推定する場合も考えられる。   Object topology estimation is performed using object information from each object device as described above, as well as these environment information. However, all or part of the environment information may be available in advance before estimation. For example, it is conceivable that all environment information is estimated based on information reception histories from all objects.

以下に、トポロジー推定の概要に関し、図4に示した一例を用いて説明する。   Hereinafter, an outline of topology estimation will be described using an example shown in FIG.

この図4の例では、オブジェクトとして展示物およびその周りに5人の人間が存在しており、それぞれにID1〜6が与えられたオブジェクト装置が装着され、各オブジェクト装置は左前、前方、右前、後方の4方向のID発信及びID受信を行うものとする。   In the example of FIG. 4, there are an exhibit and five people around it as objects, and object devices assigned IDs 1 to 6 are attached to the objects, respectively. It is assumed that ID transmission and ID reception in the four rear directions are performed.

まず、ID6のオブジェクトは、左前にID2が後ろを向いて立っている情報をある確率で受信する。この位置関係ではID6から見てID1の展示パネルがID2に遮られる可能性があるが、ID1の前面にID6が存在する情報が得られることもある。ID6の前方には、ID3が後ろを向いて存在し、ID5は前方を向いて存在していると検出される。これらの情報はID発受機の方向誤差や検出漏れのために確率的に得られるものの、前述したとおりに局所的な相対的位置関係データに過ぎず、最終的にはこれらを集約したデータに基づいて、全オブジェクトのオブジェクト情報の矛盾が小さくなる全体的な相対的位置関係つまりオブジェクトトポロジーを推定することになる。   First, the object of ID6 receives the information that ID2 is standing on the left front with a certain probability. In this positional relationship, there is a possibility that the display panel of ID1 may be blocked by ID2 when viewed from ID6, but information that ID6 exists in front of ID1 may be obtained. In front of ID6, it is detected that ID3 is present facing backward and ID5 is present facing forward. Although this information is obtained probabilistically due to the direction error of the ID transmitter / receiver and the detection omission, as described above, it is only the local relative positional relationship data, and finally, the data is aggregated. Based on this, the overall relative positional relationship, that is, the object topology, in which the contradiction of the object information of all objects is reduced, is estimated.

また、ID4のロボットの存在エリアは、ID6から相対的に見た場合、後方のかなり広い領域となり定まらないように見える。しかし、ID4がID2やID5からの情報を受信していなければ、ID6の陰になっている領域に存在する可能性が高くなる。一方、ID3とID5は、ID6の前方に存在し、かつID5とID3の位置関係も相互に判別できるため、トポロジーだけでなく位置精度も高くなる。   Further, the area where the ID4 robot exists is relatively large when viewed from ID6. However, if ID4 has not received information from ID2 or ID5, there is a high possibility that it exists in the area behind ID6. On the other hand, ID3 and ID5 are present in front of ID6, and the positional relationship between ID5 and ID3 can also be distinguished from each other, so that not only the topology but also the positional accuracy is improved.

トポロジー推定精度は、上記のような位置推定を用いて、EMアルゴリズムなどのような手法で再帰的に推定する。このとき、デバイスのID発信方向の分解能(全方向に方向IDをつけずにオブジェクトIDのみ発信する場合もあれば、たとえば8方向に方向IDをつけて発信という高分解能もある)やID受信分解能によって変化する。また、全方向をカバーできるかによっても変化するが、たとえば真横へ首から送信する場合は肩が障害となって下の方法へIDが届かないなどすべての方向へのID発信は確率的になる。また、到達距離に応じた受信確率、障害物による遮蔽率、同時ID発信時の干渉率などの影響がある。さらに電波送信時の遅れや到達確率も考えられる。   The topology estimation accuracy is recursively estimated by a technique such as the EM algorithm using the position estimation as described above. At this time, the resolution of the ID transmission direction of the device (there may be a transmission of only the object ID without attaching a direction ID in all directions, or there is a high resolution of transmission with a direction ID in eight directions, for example) and ID reception resolution It depends on. In addition, it varies depending on whether all directions can be covered. For example, when transmitting from the neck to the side, ID transmission in all directions becomes probabilistic, such as when the shoulder becomes an obstacle and the ID does not reach the lower method. . In addition, there are influences such as a reception probability according to the reach distance, a blocking rate by an obstacle, and an interference rate at the time of simultaneous ID transmission. In addition, there may be a delay and a probability of arrival when transmitting radio waves.

以上により、対象空間内のオブジェクト全体のトポロジー、つまりオブジェクトの全体的且つ相対的位置関係を推定することができる。これは、その空間全体における時々刻々と変化するオブジェクトトポロジーモデルを、逐次取得収集するオブジェクト情報に基づいてリアルタイムで生成することにほかならない。   As described above, the topology of the entire object in the target space, that is, the overall and relative positional relationship of the object can be estimated. This is nothing but the generation of an object topology model that changes every moment in the entire space in real time based on object information that is sequentially acquired and collected.

このオブジェクトトポロジーモデルは、対象空間内におけるオブジェクトの全体的且つ相対的位置関係で構成されるコンピュータ上の仮想的なトポロジー地図として表現でき、これを用いて対象空間内の各ユーザにより一層適した様々な情報支援を実現できるようになる。   This object topology model can be expressed as a virtual topology map on a computer that is composed of the overall and relative positional relationship of objects in the target space, and can be used for various types that are more suitable for each user in the target space. Realization of information support.

上記図4の例でいうと、たとえば、展示物ID1とユーザID6との間にユーザID2やユーザID3等の他のユーザが多数存在して展示物ID1が見え難いという状況がトポロジー地図から把握できる場合には、ユーザID6に対して、別の展示物への移動を促す案内情報を何等かのメディアを介して提示するといった個別情報支援が可能になる。   In the example of FIG. 4, for example, it is possible to grasp from the topology map that there are many other users such as the user ID 2 and the user ID 3 between the exhibit ID 1 and the user ID 6 and the exhibit ID 1 is difficult to see. In this case, it is possible to provide individual information support for the user ID 6 such as presenting guidance information that prompts the user to move to another exhibit via some medium.

本願発明について説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating this invention. (a)(b)は、各々、本願発明におけるオブジェクト装置の一実施形態の全体像および拡大像を示した図である。(A) and (b) are the figures which showed the whole image and enlarged image of one Embodiment of the object apparatus in this invention, respectively. (a)(b)は、各々、本願発明におけるオブジェクト装置の一実施形態の全体像および拡大像を示した図である。(A) and (b) are the figures which showed the whole image and enlarged image of one Embodiment of the object apparatus in this invention, respectively. オブジェクトの位置関係の一例を示した概念図。The conceptual diagram which showed an example of the positional relationship of an object.

符号の説明Explanation of symbols

1 オブジェクト装置
11 ID発信部
12 ID受信部
13 情報送信部
2 環境装置
21 情報受信部
22 データベース部
23 処理部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Object apparatus 11 ID transmission part 12 ID reception part 13 Information transmission part 2 Environmental apparatus 21 Information reception part 22 Database part 23 Processing part

Claims (5)

空間内に存在する各オブジェクトのオブジェクト装置から無線送信されたオブジェクト情報に基づいて環境装置により当該空間内におけるオブジェクトのトポロジーを推定するトポロジー推定システムにおいて、
オブジェクト装置は、
自己のオブジェクトIDおよび発信方向IDを周囲に発信するID発信部、
周囲の他のオブジェクト装置が発信した当該他のオブジェクト装置のオブジェクトIDおよび発信方向IDを受信するID受信部、および
自己のオブジェクトIDと受信した他のオブジェクト装置のオブジェクトIDおよび発信方向IDとを含むオブジェクト情報を環境装置へ送信する情報送信部
を有しており、
環境装置は、
オブジェクト装置が送信したオブジェクト情報を受信する情報受信部、
受信したオブジェクト情報を蓄積するデータベース部、および
蓄積したオブジェクト情報に基づいてオブジェクト毎に他のオブジェクトとの相対的位置関係を求め、得られた相対的位置関係の集合データからオブジェクトトポロジーを求める処理部を有している
ことを特徴とするトポロジー推定システム。
In a topology estimation system for estimating the topology of an object in the space by an environmental device based on object information wirelessly transmitted from the object device of each object existing in the space,
Object device
An ID transmitter that transmits its own object ID and transmission direction ID to the surroundings;
An ID receiving unit that receives an object ID and a transmission direction ID of the other object device transmitted by other object devices in the vicinity, and includes its own object ID and the received object ID and transmission direction ID of the other object device It has an information transmission unit that transmits object information to the environmental device,
Environmental equipment
An information receiving unit for receiving object information transmitted by the object device;
A database unit that accumulates received object information, and a processing unit that obtains the relative positional relationship with other objects for each object based on the accumulated object information, and obtains the object topology from the set data of the obtained relative positional relationship A topology estimation system characterized by comprising:
オブジェクト装置のID発信部は、直進性を持って空間を進む電磁波によって発信方向IDが示す方向に向けてオブジェクトIDおよび発信方向IDを発信する
ことを特徴とする請求項1記載のトポロジー推定システム。
2. The topology estimation system according to claim 1, wherein the ID transmission unit of the object device transmits the object ID and the transmission direction ID in a direction indicated by the transmission direction ID by an electromagnetic wave traveling straight through the space.
空間内に存在する各オブジェクトのオブジェクト装置から無線送信されたオブジェクト情報に基づいて環境装置により当該空間内におけるオブジェクトのトポロジーを推定するトポロジー推定方法において、
一のオブジェクト装置から送信された、自己のオブジェクトIDと他のオブジェクト装置が発信して当該一のオブジェクト装置が受信した当該他のオブジェクト装置のオブジェクトIDおよび発信方向IDとを含むオブジェクト情報を、環境装置により収集し、
収集したオブジェクト情報に基づいてオブジェクト毎に他のオブジェクトとの相対的位置関係を求め、得られた相対的位置関係の集合データからオブジェクトトポロジーを求める
ことを特徴とするトポロジー推定方法。
In the topology estimation method for estimating the topology of the object in the space by the environmental device based on the object information wirelessly transmitted from the object device of each object existing in the space,
Object information transmitted from one object device, including its own object ID and the object ID and transmission direction ID of the other object device transmitted by the other object device and received by the one object device, Collected by the device,
A topology estimation method characterized in that a relative positional relationship with another object is obtained for each object based on collected object information, and an object topology is obtained from a set data of the obtained relative positional relationships.
請求項3記載のトポロジー推定方法をコンピュータに実行させるためのトポロジー推定プログラム。   A topology estimation program for causing a computer to execute the topology estimation method according to claim 3. 請求項4記載のトポロジー推定プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
A computer-readable recording medium on which the topology estimation program according to claim 4 is recorded.
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