JP2009302888A - 検知システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電界強度レベルの変動に影響されること無く、送信端末の送信圏内にて受信端末が安定して送信端末を検知するための検知システムおよび方法を提供する。
【解決手段】任意の閾値を下回った場合、下限を任意の値に設定する。受信端末２で受信した電界強度の値が任意の閾値を下回った場合、任意の固定値として移動平均を計算する。また、任意の閾値を下回った場合、その前に取得したデータを適用する。受信端末２で受信した電界強度の値が任意の閾値を下回った場合、その前に受信した電界強度の値を適用し、移動平均を計算する。ただし、閾値を連続で下回る場合、任意の回数を超えた場合、任意の固定値とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信端末から送信される電波を受信して送信端末の位置情報を取得するための検知システムおよび方法に関する。

従来において、送信端末から送信される電波を受信して、送信端末の位置情報を正確に判断して検知するための技術が種々知られている。たとえば、受信した電界強度の値を移動平均で計算し、値の変動幅を小さくして安定した電波の受信を行うことが知られている。このような受信端末（受信器）における復調回路において、受信した電波レベルの移動平均や時間平均を求める技術は広く用いられている（特許文献１参照）。
特開２０００−１５１７３２号公報

ところが、従来の技術においては、送信端末の送信波がフェージングや遮蔽物などの移動時により電界強度レベルの値が小さくなった場合、移動平均の値も小さくなる。そしてその直後に、再び送信端末が位置情報を検出する受信機の検出エリアに入ると、電界強度レベルの移動平均値を計算するのに必要なサンプル数を取得するまでの待機時間を必要とする。このため、送信端末を検知可能とする圏内検出時間に待機時間分だけの遅延が発生する可能性があった。

また、送信端末が形成している検出エリア圏内に存在する受信端末が、たとえばフェージングや遮蔽物等の影響で一時的に受信端末側で電界強度が下がることがある。このため、一時的に移動平均値が低くなってしまうので、一旦検知していた受信端末が検知圏外へ出たと誤認識される可能性があった。

本発明の目的は、上記に鑑みてなされたものであり、電界強度レベルの変動に影響されること無く、送信端末の送信圏内にて受信端末が安定して送信端末を検知するための検知システムおよび方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、自身に付与された固有のＩＤを送信波でもって送信するための位置情報送信無線機と、前記送信波を受信するための受信端末と、前記受信端末において、受信した前記送信波の電界強度値を予め設定した閾値と比較するための電界強度比較手段と、前記電界強度比較手段において前記閾値未満の前記電界強度値の場合に該電界強度値を予め設定しておいた電界強度値に固定するための電界強度値固定手段と、前記閾値以上の前記電界強度値と、前記固定電界強度値と、に基づいて電界強度値の移動平均を演算して求めるための演算手段と、前記演算手段の結果に基づいて前記送信波を受信してＩＤを抽出するためのＩＤ抽出手段と、抽出した前記ＩＤ毎に予め対応付けされた位置情報を出力するための位置情報出力手段と、を備えて前記位置情報を検知する。

また、請求項２に記載の本発明は、自身に付与された固有のＩＤを送信波でもって送信するための位置情報送信無線機と、前記送信波を受信するための受信端末と、前記受信端末において、受信した前記送信波の電界強度値を予め設定した閾値と比較するための電界強度比較手段と、前記電界強度比較手段において前記閾値未満の前記電界強度値の場合に、その直前に前記閾値以上だった検出済電界強度値に置換するための電界強度値置換手段と、前記閾値以上の前記電界強度値と、前記検出済電界強度値と、に基づいて電界強度値の移動平均を演算して求めるための演算手段と、前記演算手段の結果に基づいて前記送信波を受信してＩＤを抽出するためのＩＤ抽出手段と、抽出した前記ＩＤ毎に予め対応付けされた位置情報を出力するための位置情報出力手段と、を備えて前記位置情報を検知する。

また、請求項３に記載の本発明は、請求項２において、前記電界強度値置換手段において、前記閾値未満の前記電界強度値が連続もしくは予め設定した回数以上の場合は予め設定しておいた電界強度値に固定する。

また、請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記受信端末は、前記位置情報に応じて予め生成された音声情報、静止画情報、動画情報、文字情報をすくなくともコンテンツとして記憶手段に記憶して、前記位置情報出力手段が出力した前記位置情報に応じて前記コンテンツを出力するためのコンテンツ出力手段を備える。

また、請求項５に記載の本発明は、請求項４において、前記コンテンツ出力手段は、前記位置情報に応じて出力する前記コンテンツは１回のみである。

また、請求項６に記載の本発明は、位置情報送信無線機において自身に付与された固有のＩＤを送信波でもって送信するステップと、受信端末において前記送信波を受信するためステップと、前記受信端末において実行されるステップであって、電界強度比較手段において受信した前記送信波の電界強度値を予め設定した閾値と比較するステップと、電界強度値固定手段において、前記電界強度比較手段において前記閾値未満の前記電界強度値の場合に該電界強度値を予め設定しておいた電界強度値に固定するステップと、演算手段において前記閾値以上の前記電界強度値と、前記固定電界強度値と、に基づいて電界強度値の移動平均を演算して求めるステップと、ＩＤ抽出手段において前記演算手段の結果に基づいて前記送信波を受信してＩＤを抽出するステップと、位置情報出力手段において、抽出した前記ＩＤ毎に予め対応付けされた位置情報を出力するステップと、を有して前記位置情報を検知する。

また、請求項７に記載の本発明は、位置情報送信無線機において自身に付与された固有のＩＤを送信波でもって送信するステップと、受信端末において前記送信波を受信するステップと、前記受信端末において実行されるステップであって、電界強度比較手段において受信した前記送信波の電界強度値を予め設定した閾値と比較するステップと、電界強度値置換手段において前記電界強度比較手段において前記閾値未満の前記電界強度値の場合に、その直前に前記閾値以上だった検出済電界強度値に置換するステップと、演算手段において前記閾値以上の前記電界強度値と、前記検出済電界強度値と、に基づいて電界強度値の移動平均を演算して求めるステップと、ＩＤ抽出手段において前記演算手段の結果に基づいて前記送信波を受信してＩＤを抽出するステップと、位置情報出力手段において抽出した前記ＩＤ毎に予め対応付けされた位置情報を出力するステップと、を有して前記位置情報を検知する。

また、請求項８に記載の本発明は、請求項７において、前記電界強度値置換手段において、前記閾値未満の前記電界強度値が連続もしくは予め設定した回数以上の場合は予め設定しておいた電界強度値に固定するステップを実行する。

また、請求項９に記載の本発明は、請求項６〜８のいずれかにおいて、前記受信端末は、コンテンツ出力手段において前記位置情報に応じて予め生成された音声情報、静止画情報、動画情報、文字情報をすくなくともコンテンツとして記憶手段に記憶して、前記位置情報出力手段が出力した前記位置情報に応じて前記コンテンツを出力するステップを有する。

また、請求項１０に記載の本発明は、請求項９において、前記コンテンツ出力手段は、前記位置情報に応じて出力する前記コンテンツは１回のみのステップである。

本発明によれば、電界強度レベルの変動に影響されること無く、送信端末の送信圏内にて受信端末が安定して送信端末を検知するための検知システムおよび方法を提供することができる。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の検知システムの実施の形態を説明するための説明図を示している。この図１には、検知システムを利用するユーザ１と、このユーザ１が所持している受信端末２と、第１の位置情報送信無線機３と、第２の位置情報送信無線機４と、第３の位置情報送信無線機５と、アンテナ６〜８、およびこれらのアンテナからの送信波が形成する検知可能圏９〜１１が示されている。

この図１の構成において、ユーザ１が受信端末２を持って矢印Ａの方向へ移動する。すると、受信端末２は第１の位置情報送信無線機３のアンテナ６から放射される送信波が形成する検知可能圏９に侵入する。検知可能圏９に侵入した受信端末２は第１の位置情報送信無線機３からの送信波を受信して第１の位置情報送信無線機３を検知してＩＤを取得し、このＩＤに対応する位置情報も取得する。

次に、同様に第２の位置情報送信無線機４がアンテナ７から送信波を送信して形成する検知可能圏１０へと受信端末２を持ったユーザ１が移動していく。ここでも受信端末２は第２の位置情報送信無線機４からの送信波を受信して第２の位置情報送信無線機４を検知してＩＤを取得し、このＩＤに対応する位置情報も取得する。
そして、ユーザ１が受信端末２と共に検知可能圏１１へ侵入すると従前と同様に第３の位置情報送信無線機５を検知してＩＤを取得し、このＩＤに対応する位置情報も取得する。
この構成で、アンテナ９〜１１は天井などのユーザ１に対して高所に配置するのが好ましい。また、アンテナ９〜１１は指向性が強い特性のアンテナを用いるのが好ましく、たとえばヘリカルアンテナなどを用いてもよい。

なお、位置情報送信無線機３、４、５が互いに近接しすぎると電界強度の差を検出することが難しくなるため、アンテナ９〜１１の指向特性および、検出の閾値を考慮し、配置する。

また、受信端末２を携帯したユーザ１がいずれかの位置情報送信無線機に近づくに従って、受信する電界は強くなる。しかしながら、受信端末２側で複数の位置情報送信無線機を検出した場合でも、電界強度の差に基づいて信号処理することで取得すべき位置情報のみ取得することができる。

上記のような動作を実現するために本実施の形態においては送信機と受信器を組み合わせて用いている。すなわち受信端末２と第１の位置情報送信無線機３、第２の位置情報送信無線機４、第３の位置情報送信無線機５である。そして図２には位置情報送信無線機の構成図を示しており、図３には受信端末の構成図を示している。

図２には、電源２０と、ＣＰＵ２１と、無線部２２と、アンテナ２３と、ＲＯＭ２４と、ＲＡＭ２５と、が位置情報送信無線機の概略構成として示されている。電源２０は送信機全体の動作に必要な電源を供給している。無線部２２はアンテナ２３を介して位置情報（ＩＤ）を送信している。ＲＯＭ２４には送信すべき位置情報として独自のＩＤが予め記憶されている。ＣＰＵ２１はＲＡＭ２５に記憶されたプログラムにしたがって、たとえばパケットでＩＤを送信するように無線部２２を制御している。

また、図３には、電源３０と、ＣＰＵ３１と、無線部３２と、アンテナ３３と、ＲＯＭ３４と、ＲＡＭ３５と、ＳＤメモリー（音声解説・画像情報を記憶）３６と、ＭＰ３音声再生３７と、ＬＣＤ画像再生２８と、が受信端末２の概略構成として示されている。この受信端末２の構成により、基本的な動作としてはアンテナ３３にて受信した電波に含まれるＩＤを無線部３２から抽出し、ＣＰＵ３１へ送る。ＣＰＵ３１では予めＲＯＭ３４に記憶されているＩＤと位置情報との関係に照会する。なお、位置情報とは本実施の形態では第１の位置情報送信無線機３、第２の位置情報送信無線機４、第３の位置情報送信無線機５のうちのいずれかを指す。

そして取得したＩＤに応じて対応付けされた音声解説や画像情報などのコンテンツをＳＤメモリー３６から読み出し、ＭＰ３音声再生３７やＬＣＤ画像再生３８により再生し、受信端末２を所持しているユーザ１へ提示する。これらの制御はＣＰＵ３１が実行し、ＣＰＵ３１は予めＲＡＭ３５にインストールされたプログラムに応じて動作する。なお、一度認識して再生したＩＤに対応するコンテンツは、たとえ再び同じＩＤを認識しても再生はしない。

ここで、本実施の形態において受信端末２が送信波を受信するために特徴的な信号処理を実施していることを説明する。

本実施の形態では、位置情報を送信する無線機からの電波強度を受信端末２側で測定し、任意の閾値を超えた電界強度を検出した場合に位置情報（ＩＤ）を取得する。この時、位置情報を正確に判断するために電界強度の値を移動平均で計算し、値の変動幅を小さくしている。

このため、移動時に電波強度がフェージングや遮蔽物などによる変動により電界強度レベルの値が小さい値になった場合、移動平均の値が小さくなり、そのあと直ぐに、位置情報を送信する無線機の検出エリアに入った際、移動平均値が閾値を超えるのに平均を計算するのに必要なサンプル数だけ時間を必要とするため、圏内検出時間に遅延が発生する。

また、検出エリア圏内にある受信端末がフェージングや遮蔽物等の影響で一時的に受信端末側での電界強度が下がり、移動平均値が低くなった際、圏外と認識する場合がある。

そこで、本実施の形態ではその対策として、フェージングや遮蔽物などの影響による影響を軽減するために以下の信号処理を行っている。

まず第１の対策として、任意の閾値を下回った場合、下限を任意の値に設定する。受信端末２で受信した電界強度の値が任意の閾値を下回った場合、任意の固定値として移動平均を計算する。

そして第２の対策として、任意の閾値を下回った場合、その前に取得したデータを適用する。受信端末２で受信した電界強度の値が任意の閾値を下回った場合、その前に受信した電界強度の値を適用し、移動平均を計算する。ただし、閾値を連続で下回る場合、任意の回数を超えた場合、任意の固定値とする。

次の図４と図５に、上記の効果を確認するための実測例を示した。実測例として３ｍの位置に位置情報送信用無線機を設置し、-60dBmの値を超えた場合に位置情報取得エリアと判定することにした。この場合、受信端末２が移動しながら、0.5秒おきにデータを受信する設定とした場合について実測している。

また、受信端末２が移動中にフェージングや障害物の影響で、たとえば２か所において意図的に電界強度の値が小さくなる状況を作った。その際の距離、受信電界強度、および受信端末２の移動回数が３回の場合の移動平均を示す。

そして、上記第１の対策として、-70dBmの閾値を下回った場合、-70dBｍに固定した。

また、上記第２の対策として、-70dBmの閾値を下回った場合、その前のデータを採用した。

また、-70dBmを連続3回下回った場合、フェージング等の一時的な影響ではないと判断し、-70ｄBmの固定値とした。
このようにして図４に示す表にまとめると、第１の対策を実施したポイントは「距離（ｍ）」が０．５０ｍ、０．７５ｍ、１．５０ｍ、２．００ｍ、４．００ｍ、５．５０ｍ、５．７５ｍの７地点で−７０ｄＢｍに固定されていることがわかる。
また第２の対策を実施したポイントは、「距離（ｍ）」が２．００ｍ、４．００ｍ、５．５０ｍ、５．７５ｍの４地点で直前の測定データと同値に置換していることがわかる。

この図４に示す測定結果を図５に示すと、破線（イ）で示された電界強度の実測値に対して単純に移動平均（ロ）をとるよりも第１の対策（ハ）と第２の対策（ニ）をした方が電界強度の落ち込みを有効に補正していることがわかる。そして、この結果から、フェージングや遮蔽物の影響を軽減でき安定して受信できることがわかる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態では、第３の対策として、位置情報を送信する無線機からの電波強度を受信端末側で測定し、任意の閾値を超えた電界強度を検出した場合に位置情報を取得して受信検出速度を速める。この時、位置情報を正確に判断するために電界強度の値を移動平均で計算し、値の変動幅を小さくします。

このため、アプリケーションによっては、位置情報を送信する無線機が移動する時のみ、位置情報を送信したり、受信端末が移動したときのみ電波を受信する場合、最初に電波を受信してから移動平均を算出するのに必要なサンプル数だけ時間を必要とするため、検出時間に遅延が発生します。

実際には、受信端末で最初に検出した電界強度を移動平均の値として設定し、つぎに設定した移動平均に必要なデータサンプル数が不足している場合は、検出したサンプル数で移動平均を算出し、判定している。

図６と図７に第２の実施の形態による実測値の一例を示す。実測値例として３ｍの位置に位置情報送信用無線機を設置し、受信端末２が2.25mから受信を開始しながら移動する場合について実測した。図６の表において、「距離（ｍ）」は４．００ｍのときに−１００ｄＢｍの実測値電界強度を示すが、−７０ｄＢｍに置換している。同様に５．５０ｍ、５．７５ｍにおいても−７０ｄＢｍに置換している。
図７において、実測値の電界強度（イ）に対して移動平均（ロ）や第３の対策（ハ）が安定した電界受信曲線を描いていることがわかる。この結果から、起動時の検出遅延を改善できることがわかる。
以上説明した本発明の実施の形態によれば、電界強度レベルの変動に影響されること無く、送信端末の送信圏内にて受信端末が安定して送信端末を検知するための検知システムおよび方法を提供することができる。

本発明の概略構成を説明するための説明図を示す。 本発明の実施の形態に係る位置情報送信用無線機の概略構成図を示す。 本発明の実施の形態に係る受信端末の概略構成図を示す。 本発明の第１の実施の形態に係る実測例を示す。 本発明の第１の実施の形態に係る実測例を示す。 本発明の第２の実施の形態に係る実測例を示す。 本発明の第２の実施の形態に係る実測例を示す。

符号の説明

１…ユーザ
２…受信端末
３…第１の位置情報送信無線機
４…第２の位置情報送信無線機
５…第３の位置情報送信無線機
６、７、８…アンテナ
９、１０、１１…検知可能圏
２０…電源
２１…ＣＰＵ
２２…無線部
２３…アンテナ
２４…ＲＯＭ
２５…ＲＡＭ

Claims (10)

1. 自身に付与された固有のＩＤを送信波でもって送信するための位置情報送信無線機と、
   前記送信波を受信するための受信端末と、
   前記受信端末において、
   受信した前記送信波の電界強度値を予め設定した閾値と比較するための電界強度比較手段と、
   前記電界強度比較手段において前記閾値未満の前記電界強度値の場合に該電界強度値を予め設定しておいた電界強度値に固定するための電界強度値固定手段と、
   前記閾値以上の前記電界強度値と、前記固定電界強度値と、に基づいて電界強度値の移動平均を演算して求めるための演算手段と、
   前記演算手段の結果に基づいて前記送信波を受信してＩＤを抽出するためのＩＤ抽出手段と、
   抽出した前記ＩＤ毎に予め対応付けされた位置情報を出力するための位置情報出力手段と、
   を備えて前記位置情報を検知することを特徴とする検知システム。
2. 自身に付与された固有のＩＤを送信波でもって送信するための位置情報送信無線機と、
   前記送信波を受信するための受信端末と、
   前記受信端末において、
   受信した前記送信波の電界強度値を予め設定した閾値と比較するための電界強度比較手段と、
   前記電界強度比較手段において前記閾値未満の前記電界強度値の場合に、その直前に前記閾値以上だった検出済電界強度値に置換するための電界強度値置換手段と、
   前記閾値以上の前記電界強度値と、前記検出済電界強度値と、に基づいて電界強度値の移動平均を演算して求めるための演算手段と、
   前記演算手段の結果に基づいて前記送信波を受信してＩＤを抽出するためのＩＤ抽出手段と、
   抽出した前記ＩＤ毎に予め対応付けされた位置情報を出力するための位置情報出力手段と、
   を備えて前記位置情報を検知することを特徴とする検知システム。
3. 前記電界強度値置換手段において、前記閾値未満の前記電界強度値が連続もしくは予め設定した回数以上の場合は予め設定しておいた電界強度値に固定することを特徴とする請求項２に記載の検知システム。
4. 前記受信端末は、前記位置情報に応じて予め生成された音声情報、静止画情報、動画情報、文字情報をすくなくともコンテンツとして記憶手段に記憶して、前記位置情報出力手段が出力した前記位置情報に応じて前記コンテンツを出力するためのコンテンツ出力手段
   を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検知システム。
5. 前記コンテンツ出力手段は、前記位置情報に応じて出力する前記コンテンツは１回のみであることを特徴とする請求項４に記載の検知システム。
6. 位置情報送信無線機において自身に付与された固有のＩＤを送信波でもって送信するステップと、
   受信端末において前記送信波を受信するためステップと、
   前記受信端末において実行されるステップであって、
   電界強度比較手段において受信した前記送信波の電界強度値を予め設定した閾値と比較するステップと、
   電界強度値固定手段において、前記電界強度比較手段において前記閾値未満の前記電界強度値の場合に該電界強度値を予め設定しておいた電界強度値に固定するステップと、
   演算手段において前記閾値以上の前記電界強度値と、前記固定電界強度値と、に基づいて電界強度値の移動平均を演算して求めるステップと、
   ＩＤ抽出手段において前記演算手段の結果に基づいて前記送信波を受信してＩＤを抽出するステップと、
   位置情報出力手段において、抽出した前記ＩＤ毎に予め対応付けされた位置情報を出力するステップと、
   を有して前記位置情報を検知することを特徴とする検知方法。
7. 位置情報送信無線機において自身に付与された固有のＩＤを送信波でもって送信するステップと、
   受信端末において前記送信波を受信するステップと、
   前記受信端末において実行されるステップであって、
   電界強度比較手段において受信した前記送信波の電界強度値を予め設定した閾値と比較するステップと、
   電界強度値置換手段において前記電界強度比較手段において前記閾値未満の前記電界強度値の場合に、その直前に前記閾値以上だった検出済電界強度値に置換するステップと、
   演算手段において前記閾値以上の前記電界強度値と、前記検出済電界強度値と、に基づいて電界強度値の移動平均を演算して求めるステップと、
   ＩＤ抽出手段において前記演算手段の結果に基づいて前記送信波を受信してＩＤを抽出するステップと、
   位置情報出力手段において抽出した前記ＩＤ毎に予め対応付けされた位置情報を出力するステップと、
   を有して前記位置情報を検知することを特徴とする検知方法。
8. 前記電界強度値置換手段において、前記閾値未満の前記電界強度値が連続もしくは予め設定した回数以上の場合は予め設定しておいた電界強度値に固定するステップを実行することを特徴とする請求項７に記載の検知方法。
9. 前記受信端末は、コンテンツ出力手段において前記位置情報に応じて予め生成された音声情報、静止画情報、動画情報、文字情報をすくなくともコンテンツとして記憶手段に記憶して、前記位置情報出力手段が出力した前記位置情報に応じて前記コンテンツを出力するステップ
   を有することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の検知方法。
10. 前記コンテンツ出力手段は、前記位置情報に応じて出力する前記コンテンツは１回のみのステップであることを特徴とする請求項９に記載の検知方法。