JP2009162732A - 位置情報検出システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 同時に複数のICタグの位置情報を把握できる位置情報検出システムを提供する。
【解決手段】 無線又は赤外線信号をトリガとして超音波を出力する複数のタグと、これらのタグから出力された超音波が入力されると共に、複数の前記タグから超音波が到達するまでに要した時間を計測する複数の基地局と、これらの基地局から入力される超音波到達時間情報に基づいて、複数の前記タグの位置を把握する管理コントローラを備えた位置検出システムにおいて、
複数の前記タグは所定の周波数の超音波を発生する超音波発生手段を備え、
複数の前記基地局は受信した複数の周波数の超音波を周波数毎に選別する周波数選別手段を備え、
前記管理コントローラは、
複数の前記タグと使用する超音波周波数の対応関係を記憶した管理テーブルと、
複数の前記基地局から入力される超音波到達時間情報から複数の前記タグの位置を、三角測量を用いて計算する制御部と
を備える。
【選択図】 図1
【解決手段】 無線又は赤外線信号をトリガとして超音波を出力する複数のタグと、これらのタグから出力された超音波が入力されると共に、複数の前記タグから超音波が到達するまでに要した時間を計測する複数の基地局と、これらの基地局から入力される超音波到達時間情報に基づいて、複数の前記タグの位置を把握する管理コントローラを備えた位置検出システムにおいて、
複数の前記タグは所定の周波数の超音波を発生する超音波発生手段を備え、
複数の前記基地局は受信した複数の周波数の超音波を周波数毎に選別する周波数選別手段を備え、
前記管理コントローラは、
複数の前記タグと使用する超音波周波数の対応関係を記憶した管理テーブルと、
複数の前記基地局から入力される超音波到達時間情報から複数の前記タグの位置を、三角測量を用いて計算する制御部と
を備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、ICタグを用いた位置情報検出システムに関し、特に、同時に複数のICタグの位置情報を把握できる位置情報検出システムに関する。
近年、屋内での人間や商品の位置情報検出システムの実用化が進んでいる。検出方式は、目的、用途により無線、超音波、赤外線、可視光線などを用いるなど様々な方式が提案されているが、その中でも比較的位置検出精度を高めやすい方式として、無線と超音波を併用する方式が提案されている。このような位置情報検出システムの先行技術文献としては次のようなものがある。
以下、図3を参照して従来の位置情報検出システムを説明する。タグ1は、人間や商品に取付けられ、無線により呼び出される固有のIDを持っているICタグである。また、タグ1は電池を内蔵し、なんらかのトリガ条件もしくは定周期毎に、無線ID送信信号500にて固有IDを送信する。さらに、タグ1は、無線ID送信信号500の出力後、一定時間受信状態を保ち無線応答信号501を受信する。なお、タグ1は無線応答信号501を受信できなかった場合は、適当な時間間隔をおいた後、再送処理を行う。
基地局2(2a、2b、2c)は、複数台配置され、タグ1と無線による送受信を行う。また、基地局2は、タグ1からの無線ID送信信号500で固有IDを受信し、その結果を無線応答信号501でタグ1に返す。さらに、基地局2は、受信した無線ID送信信号500の電波強度情報を管理コントローラ3に出力する。
管理コントローラ3は、最も強い電波強度の無線ID送信信号500を受けた基地局2(つまり、2a、2b、2cのいずれか)の近くにタグ1が存在すると認識することで位置を把握する。なお、この場合の位置精度は、半径数10m程度となる。
また、図3では、超音波による距離測定を併用し、タグ1の位置をより正確に測定できるようにしている。具体的には、タグ1が、無線ID送信信号500と超音波信号502を出力する。基地局2は、無線ID送信信号500の受信から超音波502の受信までの時間を測定し、タグ1までの距離を測定する。
基地局2は、無線ID送信信号500の電波強度と超音波信号502で測定した距離情報を管理コントローラ3に送信する。管理コントローラ3は、複数台の基地局2から受け取った距離情報に基づいて、より正確にタグ1の位置を取得することができる。例えば、3台以上の基地局から距離情報を受け取った場合、タグ1の位置は数10cm程度の精度で把握可能となる。
このように、従来の位置情報検出システムでは、無線と超音波を併用して位置情報を把握していた。
しかし、従来技術では、超音波信号502が基地局2に到達するまでは、超音波信号502が干渉してしまうため、他のタグ1は無線ID送信信号500及び超音波信号502を出力できないという問題があった。
以下、図4を参照して問題点を具体的に説明する。図4は図3のシステムのタイムチャートである。ここで、超音波信号502の速度を検討すると、25℃での空気中では約346.7 m/secであり、タグまでの距離を最長で20mと考えた場合、超音波信号502の伝播に57.7msかかることになる。また、超音波信号502の周波数を40kHzとし、10サイクル分を発射しようとするとその時間は、0.25msとなる。つまり0.25msの超音波が57.7ms後にやってきて57.95msまで続く可能性がある。
これらを考慮すると、2個目タグのタグが無線IDを送信するには、マージン等を考慮して実質100ms程度の間隔を空ける必要があり、1秒間に10個程度の位置情報を把握するのが限界であった。
なお、空気中における超音波の速度は次の様に算出される。
V〔m/sec〕=331.5+0.60714t tは温度℃
tに25℃を代入して、331.5+0.6×25=346.7m/sec
V〔m/sec〕=331.5+0.60714t tは温度℃
tに25℃を代入して、331.5+0.6×25=346.7m/sec
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、同時に複数のICタグの位置情報を把握できる位置情報検出システムを提供することを目的とする。
この様な課題を達成するために請求項1記載の発明は、
無線信号をトリガとして超音波を出力する複数のタグと、これらのタグから出力された超音波が入力されると共に、複数の前記タグから超音波が到達するまでに要した時間を計測する複数の基地局と、これらの基地局から入力される超音波の到達時間に関する情報に基づいて、複数の前記タグの位置を把握する管理コントローラを備えた位置検出システムにおいて、
複数の前記タグは所定の周波数の超音波を発生する超音波発生手段を備え、
複数の前記基地局は受信した複数の周波数の超音波を周波数毎に選別する周波数選別手段を備え、
前記管理コントローラは、
複数の前記タグと使用する超音波周波数の対応を記憶した管理テーブルと、
複数の前記基地局から入力される超音波の到達時間の情報から複数の前記タグの位置を、三角測量を用いて計算する制御部と
を備える。
無線信号をトリガとして超音波を出力する複数のタグと、これらのタグから出力された超音波が入力されると共に、複数の前記タグから超音波が到達するまでに要した時間を計測する複数の基地局と、これらの基地局から入力される超音波の到達時間に関する情報に基づいて、複数の前記タグの位置を把握する管理コントローラを備えた位置検出システムにおいて、
複数の前記タグは所定の周波数の超音波を発生する超音波発生手段を備え、
複数の前記基地局は受信した複数の周波数の超音波を周波数毎に選別する周波数選別手段を備え、
前記管理コントローラは、
複数の前記タグと使用する超音波周波数の対応を記憶した管理テーブルと、
複数の前記基地局から入力される超音波の到達時間の情報から複数の前記タグの位置を、三角測量を用いて計算する制御部と
を備える。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の位置検出システムにおいて、
前記超音波発生手段で発生される超音波の周波数は、超音波を出力するスピーカの感度が良い周波数帯の中から複数の周波数が決定される。
前記超音波発生手段で発生される超音波の周波数は、超音波を出力するスピーカの感度が良い周波数帯の中から複数の周波数が決定される。
本発明では、次のような効果がある。それぞれ異なった周波数の超音波信号を出力するタグを複数利用すると共に、これらのタグから入力された複数の周波数の超音波を周波数選別手段で分別するので、同時に複数のタグの位置情報を把握できる位置情報検出システムを提供することができる。
以下、図1、図2を参照して本発明の位置情報検出システムの動作を説明する。ここで図1は本発明の構成図、図2は図1のタイムチャートである。タグ10は、制御手段15の指示に基づいて、一定周期で固有ID記憶手段16に保持された自分自身のIDを、無線送信部13がアンテナ21を介して無線ID送信信号500で出力する(図2、符合600)。なお、一定の周期はタイマ17で決定される。
基地局100は、アンテナ121及び無線受信部114を介して無線ID送信信号500を受信すると、受信電波強度測定手段115で測定した電波強度情報とタグ10のID情報を、管理コントローラ200に対して有線通信ライン400を介して有線通信信号510で出力する(図2、符合601)。
管理コントローラ200には、複数台の基地局100(図示せず)から、同一タグ10のID情報が有線通信信号510で入力される。また、管理コントローラ200の制御手段215は、それらの信号のうち「最初」に有線通信信号510を出力した基地局100を、基地局100aと認定する。
そして、管理コントローラ200は、この基地局100aに対して、タグ10に対して無線応答信号501を出力するために、基地局100の通信I/F117に対して通信I/F217を介して有線通信信号511を出力する(図2符合602)。
ここで、有線通信信号511の内容は、基地局100によって、無線応答信号501でタグ10に出力される。また、有線通信信号511の内容は、超音波信号502がスピーカ22から出力されるかどうかという情報と、この超音波信号502が出力される場合にはその周波数コードである。
また、管理コントローラ200には、基地局100a以外の基地局からも有線通信信号510が送られてくるが、基地局100a以外の基地局には、有線通信信号511で、タグ10に対する無線応答信号501を出力する必要がない旨指示する。これにより、タグ10への無線応答501は、基地局100aのみが行うことになる。
有線通信511を受信した基地局100aは、上述の様に、無線送信部113でタグ10に対して無線応答501を出力する。ここで、無線応答信号501には、超音波信号502の有無、及び超音波信号502が出力される場合にはその周波数コードが含まれる。また、無線応答信号501は、ブロードキャストとしても利用されるため、基地局100a以外の基地局でも受信されることで、これらの基地局が、タグ10が使用する超音波周波数を把握できる。
また、タグ10は、無線ID送信信号500の送信後、制御手段15の命令で一定時間(例えば100ms程度)無線受信部14をEnable(イネーブル)にしておき(図2、符号603)、無線応答信号501が基地局100から入力されるのを待つ。
タグ10は、無線応答信号501を受信すると超音波信号502の有無を確認すると共に、超音波信号502が存在する場合には、その周波数コードで指示された周波数の超音波を任意周波数発生手段12で生成し、超音波送信手段11からスピーカ22を介して空気中に超音波信号502を出力する。
ここで、任意周波数発生手段12で発生される周波数は、スピーカ22の感度の良い周波数帯を使用する。例えば、40kHzにピークがあるスピーカの場合は、39.5kHzから100Hzおきに10波などの周波数とする。そして、この10波の周波数を管理コントローラ200が、メモリで構成される管理テーブル216を使用し重ならないように割り当てていく。
また、任意周波数発生手段12は、このようにして決められる100Hzおきの周波数を発生させるものであり、PLL(Phase Locked Loop)、又は1/n分周回路などで実現できる。また、超音波信号502の出力は、無線応答信号501の受信直後に行うものとする。
基地局100は、タグ10からの超音波信号502を距離に応じた時間を経た後に受信する(図2、符号604、605、606)。各基地局100は、無線応答信号501を出力後、超音波信号502を受信するまでの時間を時間測定手段116で測定する。このとき、制御手段110の制御により、周波数選別手段112を利用して、タグ10が使用する超音波信号502の周波数に合わせる。
また、周波数選別手段112は、スピーカ122、及び超音波受信手段111を介して複数の周波数成分をもつ信号が混在して受信された場合に、上述した要領で決定された100Hz毎の周波数に分別する働きを持ち、デジタル信号処理(DSP:Digital Signal Processing)などで実現可能である。
基地局100は、時間計測手段116でタグ10から出力される超音波信号502の到達時間を計測した後、その到達時間に関する情報(超音波到達時間情報)をコントローラ200に送信する。コントローラ200は、制御手段215で複数台の基地局100から入力された複数の超音波到達時間情報からタグ10の位置を、三角測量を用いて計算する。
このように、それぞれ異なった周波数の超音波信号を出力するタグ10を複数利用すると共に、これらのタグ10から入力された複数の周波数の超音波を周波数選別手段112で分別することにより、複数のタグ10から出力される超音波信号502の干渉を回避する。また、複数のタグ10ごとに設定された超音波信号502の周波数を管理テーブル216で管理することにより、同時に複数のタグの位置情報を把握することができる。
従って、例えば超音波周波数として10波を準備しておけば、1タグ当り10msの処理時間として100msの時間が必要となり、この間は異なる超音波周波数を使用することが必要とされる。ただし、100msの間隔を空ければ(つまり、101ms〜200ms、201ms〜300ms、・・・)、同じ周波数の超音波を再度使用しても問題ない。このように、異なる超音波周波数を10波用意することで、10ms周期でタグの位置情報が検出可能となり、1秒間に100タグ程度の検出が可能となる。
次に、本発明の応用例を説明する。超音波信号のスピーカやマイクは1台に複数個設けることにより、指向性の改善ができる。また、タグの台数が10個程度であれば、タグ毎に超音波周波数を固定にしてもよい。
また、無線通信の代わりに赤外線を使用してIDのやり取り等を行なっても差し支えない。基地局とタグの間で±10uS程度の精度で時間情報を共有することで、無線による同期を省略してもよい。
つまり、タグ毎に超音波を発生するタイミングを数十ms刻みで行なえば、予め±10uSの精度で時刻情報を共有することにより、基地局もその時間に同期して超音波の到達を測定できる。
10 タグ
11 超音波送信手段
12 任意周波数発生手段
13 無線送信部
14 無線受信部
15 制御手段
16 固有ID記憶手段
17 タイマ
21 アンテナ
22 スピーカ
40 超音波発生手段
100 基地局
110 制御手段
111 超音波受信手段
112 周波数選別手段
113 無線送信部
114 無線受信部
115 受信電波強度測定手段
116 時間計測手段
117 通信I/F
121 アンテナ
122 スピーカ
200 管理コントローラ
215 制御手段
216 管理テーブル
217 通信I/F
400 有線通信ライン
500 無線ID送信信号
501 無線応答信号
502 超音波信号
510 有線通信信号
511 有線通信信号
11 超音波送信手段
12 任意周波数発生手段
13 無線送信部
14 無線受信部
15 制御手段
16 固有ID記憶手段
17 タイマ
21 アンテナ
22 スピーカ
40 超音波発生手段
100 基地局
110 制御手段
111 超音波受信手段
112 周波数選別手段
113 無線送信部
114 無線受信部
115 受信電波強度測定手段
116 時間計測手段
117 通信I/F
121 アンテナ
122 スピーカ
200 管理コントローラ
215 制御手段
216 管理テーブル
217 通信I/F
400 有線通信ライン
500 無線ID送信信号
501 無線応答信号
502 超音波信号
510 有線通信信号
511 有線通信信号
Claims (2)
- 無線信号をトリガとして超音波を出力する複数のタグと、これらのタグから出力された超音波が入力されると共に、複数の前記タグから超音波が到達するまでに要した時間を計測する複数の基地局と、これらの基地局から入力される超音波到達時間情報に基づいて、複数の前記タグの位置を把握する管理コントローラを備えた位置検出システムにおいて、
複数の前記タグは所定の周波数の超音波を発生する超音波発生手段を備え、
複数の前記基地局は受信した複数の周波数の超音波を周波数毎に選別する周波数選別手段を備え、
前記管理コントローラは、
複数の前記タグと使用する超音波周波数の対応関係を記憶した管理テーブルと、
複数の前記基地局から入力される超音波到達時間情報から複数の前記タグの位置を、三角測量を用いて計算する制御部と
を備えることを特徴とする位置検出システム。 - 前記超音波発生手段で発生される超音波の周波数は、超音波を出力するスピーカの感度が良い周波数帯の中から複数の周波数が決定されることを特徴とする請求項1記載の位置検出システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008003274A JP2009162732A (ja) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | 位置情報検出システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008003274A JP2009162732A (ja) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | 位置情報検出システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009162732A true JP2009162732A (ja) | 2009-07-23 |
Family
ID=40965502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008003274A Pending JP2009162732A (ja) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | 位置情報検出システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009162732A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011013418A1 (ja) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | 日本電気株式会社 | 位置検出装置、位置検出方法、移動体およびレシーバ |
JP2013129503A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Ohbayashi Corp | 仮設エレベータを用いた揚重対象物の揚重方法 |
CN112687017A (zh) * | 2020-07-24 | 2021-04-20 | 猫岐智能科技(上海)有限公司 | 一种签到方法和系统 |
-
2008
- 2008-01-10 JP JP2008003274A patent/JP2009162732A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPWO2011013418A1 (ja) * | 2009-07-31 | 2013-01-07 | 日本電気株式会社 | 位置検出装置、位置検出方法、移動体およびレシーバ |
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