JP2011055130A

JP2011055130A - 高速移動位置検出システム

Info

Publication number: JP2011055130A
Application number: JP2009200674A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yoshii; 敏吉井
Original assignee: KYB TRONDULE KK; PINETECH CO Ltd
Current assignee: KYB TRONDULE KK; PINETECH CO Ltd
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-03-17

Abstract

【課題】移動体の位置を高い精度で検出し得る高速位置検出システムを安価に提供する。
【解決手段】移動体１位置を検出する位置検出機構４は、移動ノード５と、固定ノード２と、中間ノード６とを備え、中間ノード６は隣接接続された固定ノード２にブロードキャストするブロードキャスト送出手段25を備え、移動ノード５は中間ノード６へブロードキャスト要求するブロードキャスト要求手段７と、中間ノード６及び固定ノード２の電界強度を計測する受信電界強度計測手段９と、アドレス情報を抽出するアドレス情報抽出手段10とを備えて、移動ノード５若しくは管理端末11のいずれかに、受信電界強度とアドレス情報とから中間ノード６及び固定ノード２夫々の位置と移動ノード５までの距離とを算出して移動体１現位置を求める現位置算出手段14を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ジグビーネットワークを用いた移動体の高速移動位置検出システムに関するものである。

従来、無線を用いた位置検出方式には、カーナビゲーションや携帯電話で採用されているＧＰＳを始め、その他の無線やＲＦＩＤ等を利用した技術が存在するが、屋内、屋外を問わず安定して利用でき、また精度がよく、低コストのシステムがない。

一方、最近、データ端末だけで通信を行ない得るジグビーネットワークが提案されている。このジグビーネットワークは短距離無線通信規格の一つであって、下位層である物理層（ＰＨＹ層）及び媒体アクセス制御層（ＭＡＣ層）はIEEE802.15.4に準拠し、ネットワーク層以上の上位層のプロトコルは、ZigBee Allianceによって定められ（非特許文献１）、低速データ伝送用（〜100kb/s）で転送距離（〜数10m）が短いが、安価で消費電力が極めて少ないという特徴を持ち、多数のデータ端末同士を接続することでユビキタスコンピュータネットワークを構成する技術としても注目されている。

また、このジグビーネットワークは受信電界強度を計測することによる受信品質監視機能を有し、経路状態を上位層に通知する機能を備え、電波の受信品質が所定以下になると経路の探索を行なって適切なネットワーク経路に切り替えることが可能である。また、この受信電界強度計測機能を使って三辺測量すると、位置測定を行なうことが可能となり（非特許文献２）、またこのような方法で位置検出を可能とした製品（非特許文献３）があり、１〜数ｍ程度の位置精度で位置検出が可能となる。

ところで、このジグビーネットワークは、該ジグビーネットワーク内に一台存在しネットワークの制御を行なうコーディネータ，データ中継機能を持つルータ，データ中継機能も持たない端末機能のみのエンドデバイスと分類される３種類のノードで構成される。

このようなノードで構成されたジグビーネットワークの特徴は、メッシュ型やツリー型など種々の形態のネットワークを構成することができ、ルータがデータを中継することで、直接電波の届かないノード間でも通信が可能となる点にある。このような自由にネットワークを形成し得る構成のため、前記受信品質監視機能でネットワーク状態を監視し、例えば、一部のルータが停止した場合や上記したような無線区間が劣化した場合にはこれを検知することで迂回経路を探索して通信を継続できる他、低消費電力の端末がデータを中継し合うことで広範囲の通信を行う事が可能になり、極めて耐障害性の高いネットワークになることが期待されている。

また、このジグビーネットワークでは、全てのノードは、該ノードの１ホップ範囲に存在する隣接ノードに関する情報が書き込まれた隣接テーブルを有し、この隣接テーブルを参照することで夫々のノードがネットワークに参加したり、ルーティングしたり、ブロードキャストなどの通信を行ない得る構成であり、この隣接テーブルに隣接ノード情報を新たに書き込むか、変更すれば、ジグビーネットワークへの新たなノードの追加やネットワーク構成の変更も可能になる。

このジグビーネットワークにおいては、エンドデバイスやルータ等のノードをネットワークに接続するには、ZigBee Allianceで定められたネットワークへの参加手順でノードをネットワークに接続することになる。即ち、
（１）ネットワークへ参加しようとするノードは、ネットワーク内で該ノードに対して上位となるノードに対して接続要求を行う。
（２）前項（１）の接続要求を受信したネットワーク内の上位ノードは順次、ビーコンフレーム信号を送信して、ネットワークへ参加しようとする前記ノードに応答を返す。
（３）参加しようとする前記ノードは、前記上位ノードからのビーコンフレーム信号を受信することで、自ノードの周辺の存在している上位ノードの情報を自分の隣接テーブルに書き込み、登録する。
（４）参加しようとする前記ノードは、更に、親となる上位ノードに対してネットワークアドレスの取得を要求する。
（５）親となる上位ノードは前項（４）を要求するノードに対してネットワークアドレスを発行すると共に、このネットワークアドレスの取得要求を行なうノードを子ノードとして自分の隣接テーブルに登録する。
（６）参加しようとする前記ノードは、ネットワークアドレスを取得して、該ネットワークアドレスを発行したノードを親ノードとして隣接テーブルに登録する。
（７）更に、参加しようとする前記ノードに対して、必要に応じセキュリティ認証が行なわれ、ルータとして動作させる場合にはルータ機能が起動される。

ジグビーネットワークにおいて採用されているZigBee Allianceに基づいた上記（１）〜（７）によるネットワーク参加手順でネットワーク接続を行うには、その処理時間に概ね数１００ミリ秒が必要とされている。

"ZigBee/IEEE 802.15.4 Standard",ZigBee Alliance ,June 20,2007 "無線を使った位置検出",沖テクニカルレビュー,p24,vol.72,No.4,2005年10月 "CC2431 ロケーションエンジンアプリケーションレポート",Texas Instrument JAJA175-2008年5月

従って、移動体にジグビーノードを搭載して移動ノードを構成して、この移動ノードの位置検出を行う場合、上述した処理時間の間に移動体は通常、数メートル以上走行するため、位置検出にあたり上述のネットワーク参加接続手順を用いると、検出位置に大きな定常誤差を生じやすくなるだけでなく、移動体が移動した先で移動ノードは上記したネットワーク接続手順に基づいたネットワーク再接続動作を行い、更に隣接テーブルの更新を行なうことになり、ネットワーク側の所属ノードを切替える動作が頻発してネットワークのオーバヘッドが極めて大きくなり、移動体の位置検出や検出結果の伝達が困難になる虞がある。

即ち、ジグビーネットワークの通常の接続手順を採用して、ネットワーク接続してから移動体の位置検出を行う方法では移動体の位置検出は困難であることが了解される。

本発明はジグビーネットワークに過大に負荷をかけることがなく、効率的に移動体の位置を高精度に算出し、この移動体の位置情報を管理装置に通知し得る高速位置検出システムを安価に提供することを可能とするものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

移動体１が移動し得る領域に設けた複数の固定ノード２で形成されたジグビーネットワーク３からブロードキャスト信号を送出させて該ブロードキャスト信号を受信して前記領域内の前記移動体１位置を検出する位置検出機構４と、検出した移動体１の現位置を記録若しくは表示する管理端末11とを備えた高速移動位置検出システムであって、前記位置検出機構４は、前記移動体１に設けた移動ノード５と、ジグビーネットワーク３内のノードであってブロードキャスト信号を中継し得る固定ノード２と、この固定ノード２とネットワーク上で隣接接続され前記移動ノード５からの要求で前記固定ノード２にブロードキャスト信号を送出する中間ノード６とを備え、前記中間ノード６は、該中間ノード６とネットワーク上で隣接接続される固定ノード２のアドレス情報を書込み保持する隣接テーブルと、前記移動ノード５からの要求で前記隣接テーブルに保持された前記固定ノード２にブロードキャスト範囲を指示してブロードキャスト信号を送出するブロードキャスト送出手段25を備え、前記中間ノード６及び前記固定ノード２からのブロードキャスト信号を受信する前記移動ノード５は、前記中間ノード６へブロードキャスト要求信号を送出するブロードキャスト要求手段７と、この夫々のブロードキャスト信号の電界強度を計測する受信電界強度計測手段９と、前記各々の受信ブロードキャスト信号から該ブロードキャスト信号の送出元のアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出手段10とを備えて、前記移動ノード５若しくは前記管理端末11のいずれか一方に、この移動ノード５が受信した前記中間ノード６及び前記固定ノード２からの前記ブロードキャスト信号の受信電界強度と、前記中間ノード６及び前記固定ノード２夫々のアドレス情報とから、該中間ノード６及び該固定ノード夫々から移動ノード５までの距離と、中間ノード６及び固定ノード２の位置とを算出して前記移動体１の現位置を算出する現位置算出手段14を備え、前記管理端末11は、この算出した移動体１の現位置を記録若しくは表示し得ることを特徴とする高速移動位置検出システムに係るものである。

また、前記移動ノード５と前記固定ノード２とはネットワーク識別名で区別され、前記中間ノード６は、前記移動ノード５と前記固定ノード２との二種のネットワーク識別名を有して、前記移動ノード５が送出したブロードキャスト要求信号を前記中間ノード６のみが受信し、前記中間ノード６が送出するブロードキャスト信号は前記中間ノード６に隣接する前記固定ノード２が受信して、この固定ノード２がブロードキャスト信号を送出することを特徴とする請求項１記載の高速移動位置検出システムに係るものである。

また、前記中間ノード６は、前記ブロードキャスト要求信号の受信を判定する受信内容判定部29と、前記ブロードキャスト要求信号の受信時に前記隣接テーブルに保持された前記固定ノード２の検索を行う隣接ノード検索手段24と、前記隣接テーブルの検索終了を判定する検索判定手段30とを備えることを特徴とする請求項１，２いずれか１項に記載の高速移動位置検出システムに係るものである。

また、前記中間ノード６は、前記固定ノード２へ送出した前記ブロードキャスト信号によって前記固定ノード２がブロードキャスト信号を送出したことを確認するブロードキャスト確認手段26とを備えることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の高速移動位置検出システムに係るものである。

また、前記中間ノード６は、前記隣接テーブルに保持された前記固定ノード２へのブロードキャスト信号の送出終了によってブロードキャスト終了通知信号を前記移動ノード５に送出するブロードキャスト終了通知手段27とを備えることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の高速移動位置検出システムに係るものである。

また、前記現位置算出手段14は、前記管理端末11に備えることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の高速移動位置検出システムに係るものである。

また、前記現位置算出手段14は、前記移動ノード５に備えることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の高速移動位置検出システムに係るものである。
に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、ジグビーネットワークに対して過大な負荷をかけることがなく、効率的に移動体の位置検出を高精度に算出し、この移動体の位置情報を管理装置に通知し得る高速位置検出システムになる。

また、請求項２記載の発明において、移動ノードの要求に中間ノード若しくはジグビーネットワークが速やかに応答可能となって移動体位置の決定、通知も速やかに行える高速移動位置検出システムとなる。

また、請求項３〜５記載の発明において、夫々のノードの動作が効率的且つ確実に行える高速移動位置検出システムとなる。

また、請求項６記載の発明において、移動ノードを安価に実現でき、しかも、管理端末は移動ノードに関する取得位置情報を一括処理できることになってネットワークの設定や運用管理も容易な高速移動位置検出システムとなる。

また、請求項７記載の発明において、管理端末の処理能力を軽減することのできる高速移動位置検出システムとなる。

本実施例に係る高速移動位置検出システムのネットワークの説明図である。本実施例に係る高速移動位置検出システムのノード配置の説明図である。本実施例に係る高速移動位置検出システムのノード構成の説明図である。本実施例に係る高速移動位置検出システムの位置検出動作の説明図である。本実施例に係る高速移動位置検出システムの位置検出手順の説明図である。本実施例に係る高速移動位置検出システムの移動ノードの動作説明図である。本実施例に係る高速移動位置検出システムの中間ノードの動作説明図である。本実施例に係る高速移動位置検出システムによる移動体現位置算出の説明図である。別実施例に係る高速移動位置検出システムの位置検出データの通知手順である。

好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

例えば、ジグビーネットワーク３はZigBee Allianceに基づく仕様で設置されて運用され、中間ノード６はこのジグビーネットワーク３内の固定ノード２のアドレス情報を隣接テーブルに書き込み保持し、この中間ノード６はこの隣接テーブルに保持されたアドレス情報の固定ノード２とネットワーク接続された状態であるとする。

この状態において、移動ノード５からの要求でブロードキャスト要求手段７からブロードキャスト要求信号を送出すると、中間ノード６がこのブロードキャスト要求信号を受信し、この中間ノード６は隣接テーブルに書き込まれて該中間ノード６とネットワーク接続されている固定ノード２にブロードキャスト範囲（例えば、ブロードキャスト半径）を指示してブロードキャスト送出手段25によりブロードキャスト信号を送出し、この中間ノード６が送出したブロードキャスト信号を前記移動ノード５が受信すると共に、前記中間ノード６の前記隣接テーブルに書き込まれている前記固定ノード２が受信し得ることとなり、更にこのブロードキャスト信号を受信した前記固定ノード２はブロードキャスト信号を送出して、この固定ノード２が送出したブロードキャスト信号を前記移動ノード５が受信することとなる。

即ち、移動ノード５と中間ノード６と固定ノード２とで移動ノード５の位置を検出する位置検出機構４を構成して、移動ノード５が送出したブロードキャスト要求信号によって中間ノード６及び固定ノード２の夫々がブロードキャスト信号を送出し、この夫々のブロードキャスト信号を移動ノード５が受信できることになる。

このブロードキャスト信号を受信した移動ノード５では、受信ブロードキャスト信号の受信電界強度を受信電界強度計測手段９で計測する一方、アドレス情報抽出手段10でこの各々のブロードキャスト信号を送出した中間ノード６及び固定ノード２夫々のアドレス情報を抽出する。

次いで、前記移動ノード５若しくは前記管理端末11のいずれか一方に設けられた現位置算出手段14で、前記アドレス情報抽出手段10で抽出した中間ノード６及び固定ノード２のアドレス情報と、この夫々のアドレス情報に対応する受信電界強度とから、前記中間ノード６及び前記固定ノード２の夫々の位置、並びに、前記中間ノード６及び前記固定ノード２の夫々から前記移動ノード５までの電波伝搬距離を算出することで、例えば、所謂、三辺測量の原理を用いることによって、移動ノード５の現位置を算出できることになる。

更に、この算出した移動ノード５の現位置を管理端末11で記録し、表示することで移動ノード５、即ち移動体１の現位置を管理できることになる。

このように、中間ノード６をジグビーネットワーク３の固定ノード２とネットワーク接続した状態で、移動ノード５の要求によって中間ノード６の隣接テーブルに書き込まれた固定ノード２からブロードキャスト信号を送出させることで、接続時間のかかるネットワーク参加動作をしなくとも済むことになって、位置検出に係る処理時間を短縮できることになる。更に、移動ノード５の要求によって中間ノード６が送出したブロードキャスト信号は、例えばブロードキャスト半径によってブロードキャスト範囲が制限され、この中間ノード６の隣接テーブルに書き込まれた固定ノード２のみがブロードキャストすることになって、ブロードキャスト信号がジグビーネットワーク３内を多段に中継されることがない。

従って、ジグビーネットワーク内のノードを無用に起動することを低減できるから、ネットワーク内のノード及び位置検出機構４を構成するノードの電力消費を抑制することができ、また必要以上のノード情報がネットワーク内に氾濫することを防ぐことで、位置決定に係る固定ノード２からの情報量と演算処理量の増大防止を図り、高精度な位置検出を効率的且つ安価に実現できる高速移動位置検出システムになる。

また、移動ノード５とジグビーネットワーク３の固定ノード２とに異なるネットワーク識別名（例えば、ＰＡＮＩＤ）を付与し、中間ノード６には、移動ノード５とジグビーネットワーク３の２種のネットワーク識別名（例えば、ＰＡＮＩＤ）を付与すれば、移動ノード５が送出したブロードキャスト要求信号は中間ノード６のみが受信できることになり、この中間ノード６が送出したブロードキャスト信号はこの中間ノード６に隣接する固定ノード２のみがブロードキャスト送出することになる。即ち、移動ノード５は接続時間に手間のかかるネットワーク参加に要する手順を経ずにジグビーネットワーク３の固定ノード２にブロードキャストさせることが可能になり、ネットワークに過度な負荷をかけることのなく、一層効率的に位置検出処理を行える高速移動位置検出システムになる。

また、中間ノード６は隣接テーブルを検索してブロードキャスト信号送出先となる固定ノード２のブロードキャスト動作の確認が行えるため確実で効率的な動作を行えることになって、また、中間ノード６におけるブロードキャストの終了が通知されるため移動ノードの動作が確実に行えることになって、夫々のノードが一層確実且つ効率的に動作可能になる。

また、前記現位置算出手段14を前記管理端末11に備えるようにすれば、管理端末では、移動ノード５、即ち移動体１の現位置を算出して、この移動体１の現位置を管理端末の記憶部に記憶し、表示部に表示できることになり、また、移動ノードに関する取得位置情報を管理端末で一括処理できることになってネットワークの設定や運用管理も容易になり、しかも移動ノード５での処理量を著しく低減可能になることで、移動ノード５を安価に提供できることになる。

また、前記現位置算出手段14を前記移動ノード５に備えるようにすれば、前記管理端末11は、前記移動ノード５が算出した該移動ノード５自身の現位置のみを記録し、または表示すればよいことになって、管理端末11の処理能力は低くともよくなり、管理端末11を安価なものを利用できることになる。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例の高速移動位置検出システム22は、倉庫内の作業を行なうフォークリフト（移動体）１の作業位置を把握、出入などの動態を管理する車両管理システム28に適用した例であり、エンドデバイス，ルータ，コーディネータ等のジグビーノード15を所定場所に固定した状態でジグビーネットワーク３を予め設けた構成である。

具体的には、このジグビーネットワーク３は倉庫内の天井に格子状に配置された多数の蛍光灯を１基ごとに点灯若しくは消灯するスイッチを制御するための蛍光灯点灯制御システムを構成しており、蛍光灯１基ごとに蛍光灯の点灯若しくは消灯を制御するエンドデバイスを設け、このエンドデバイスが配置される格子点に対してルータを飛び飛びに配置し、本実施例ではルータ１台にエンドデバイス４台をネットワーク接続し、更にこのルータを複数個縦続して上位のルータに接続し、このような上位ルータを更に複数個収容してコーディネータノードに集約した構成であり、蛍光灯の点灯若しくは消灯は、このコーディネータに操作パネルを設けて、操作パネル面に小型スイッチを設けて、このスイッチを操作して高所に設けた蛍光灯を一基ごとに点灯、消灯制御し得る構成であり、更にこの操作パネル面はパソコンの表示画面に蛍光灯設置位置を表示し、この設置場所ごとに蛍光灯シンボルをクリック操作することで天井の蛍光灯を点灯、消灯する構成である。

本実施例の高速移動位置検出システム22は、上述した蛍光灯点灯制御用に設けた既設ジグビーネットワーク３を利用し、蛍光灯の点灯消灯制御を行なうエンドデバイス４台づつをネットワーク接続して収容したルータを固定ノード２として利用するもので、更にこの固定ノード２とネットワーク接続し得る中間ノード６を４台の固定ノード２に１台の割合で天井に設けて、この倉庫内を自在に走行して作業するフォークリフトを移動体１とし、この移動体１に移動ノード５を搭載した構成である。

以下、本実施例では、固定ノード２はルータであり、移動体１はフォークリフトである。

また、このジグビーネットワーク３の仕様は、２．４ＧＨｚＩＳＭ周波数帯域を１６チャンネルに分割し、一つのネットワークに最大で６５，５３６台の機器を接続可能としたもので、データ転送速度は最高２５０ｋｂｐｓ、ノード間の最大伝送距離は約７０ｍであり、チャネルアクセスの競合制御はＣＳＭＡ−ＣＡ手順によって制御され、詳細には、このネットワークの物理層、データリンク層は、IEEE802.15.4の規格に準拠している。

また、本実施例で採用するジグビーネットワーク３や、本実施例の位置検出機構４を形成する、移動ノード５及び中間ノード６及び固定ノード２などのジグビーノード15は、ディジタルデータ信号を制御部16で所要の形式のフレームを組み立て、ベースバンド変調処理した後、送信部17でＤＳ−ＳＳ変調を行い、アンテナ切替器18を介してアンテナ19から２．４ＧＨｚ周波数の電波を放射し、一方、受信した２．４ＧＨｚは逆にアンテナ19からアンテナ切替器18を介して受信部20でＤＳ−ＳＳ信号がベースバンド信号に復調され、フレームを分解された後、さらに制御部16でディジタルデータ信号に復調され、また、この制御部16ではベースバンド信号の変復調処理の他、ＭＰＵ部21ではジグビー通信処理を行ない、処理プログラムや各種パラメータなどが格納されるＲＯＭや作業用データを一時保持するＲＡＭなどのメモリーを備え、特にＲＯＭとしてフラッシュＲＯＭを用いることでプログラムや各種パラメータ（例えば、ＭＡＣアドレス、ネットワークアドレス、ＰＡＮＩＤ、隣接テーブルのパラメータ等）を必要に応じ書き換えて保持できる構成である。

また、本実施例の高速移動位置検出システム22は、上述したように既設ジグビーネットワーク３を利用し、このネットワーク３の固定ノード２からブロードキャスト信号を送出させて前記領域内の移動体１位置を検出する位置検出機構４と、検出した移動体１の現位置を記録若しくは表示する管理端末11とで構成している。

具体的には、移動体１の位置を検出する位置検出機構４は、移動体１に設けた移動ノード５と、ジグビーネットワーク３内でブロードキャスト信号を送出し得る固定ノード２と、この固定ノード２とネットワーク接続され前記移動ノード５からの要求で固定ノード２にブロードキャスト信号を送出する中間ノード６とからなる構成である。

また、この位置検出機構４は、移動ノード５からの周期的な要求で動作開始し、中間ノード６からブロードキャスト範囲を指示してブロードキャスト信号を送出させて該中間ノード６の隣接テーブルに保持されている全固定ノード２へのブロードキャスト信号の送出が終了時に中間ノード６から発せられる終了通知で一回の位置検出動作が終了する構成であり、この位置検出動作は電源供給が停止される、若しくは停止指示があるまで繰り返し行う構成である。

また、前記したブロキャスト範囲の指示は、固定ノード２が送出したブロードキャスト信号を受信した固定ノード２では、ブロードキャスト信号の送出は行われないようにブロキャスト範囲の制御がなされる構成であって、具体的には、中間ノード６がブロードキャスト信号を送出させる際、ブロードキャスト半径を２に設定することでブロードキャスト信号の波及範囲を制限する構成であり、このブロードキャスト半径が２であるブロードキャスト信号を受信したノードはブロードキャスト半径を１にしてブロードキャストを中継送出し、ブロードキャスト半径が１のブロードキャスト信号を受信したノードはブロードキャストを中継送出を行わないように構成される。

この際、移動ノード５のネットワーク識別名（ＰＡＮＩＤ）を固定ノード２及び既設ジグビーネットワーク３のネットワーク識別名（ＰＡＮＩＤ）とは別に付与することで、移動ノード５と固定ノード２とが直接的に影響を及ぼし合わない構成とし、中間ノード６には、移動ノード５と固定ノード２との二種のネットワーク識別名を付与することで、移動ノード５と中間ノード６との間の通信と、中間ノード６と固定ノード２との通信を分離して仲介する構成である。

従って、移動ノード５が中間ノード６にブロードキャスト要求信号を送出する時、このブロードキャスト要求信号を中間ノード６のみが受信し、固定ノード２や既設ジグビーネットワーク３内の他のノードが受信しないことになり、中間ノード６から送出したブロードキャスト信号によって該中間ノード６に隣接する固定ノード２のみがブロードキャストすることになる。

尚、ZigBee Alliance及びIEEE802.14.5によって、移動ノード５，中間ノード６，固定ノード２はいずれもブロードキャスト要求信号送信時やブロードキャスト信号など信号送出時には該夫々のアドレス情報，ＰＡＮＩＤ，ブロードキャスト半径等を付加して送信する構成である。

固定ノード２としては、ジグビーネットワーク３内のルータを採用し、このルータは、エンドデバイス、ルータ、コーディネータなどの他のノードとネットワーク接続され、ZigBee Allianceに基づいて動作する構成であるが、隣接する中間ノード６からブロードキャスト信号を受信すると、この中間ノード６に隣接する固定ノード２のみがブロードキャストを行なう構成である。

また、固定ノード２が送出したブロードキャスト信号を受信した他の固定ノード２及びエンドデバイスでは、ブロードキャスト信号の送出を行わないようにブロキャスト範囲の制御を行なう構成である。

中間ノード６は、該中間ノード６とネットワーク上で隣接接続される１台以上の固定ノード２の情報を書込み保持する隣接テーブルを備え、前記ブロードキャスト要求信号の受信を判定する受信内容判定部29と、前記ブロードキャスト要求信号の受信時に前記隣接テーブルに保持された前記固定ノード２の検索を行う隣接ノード検索手段24と、前記隣接テーブルの検索終了を判定する検索判定手段30とを備えると共に、前記固定ノード２へ送出した前記ブロードキャスト信号によって前記固定ノード２がブロードキャスト信号を送出したことを確認するブロードキャスト確認手段26とを備え、更に、前記隣接テーブルに保持された前記固定ノード２へのブロードキャスト信号の送出終了によってブロードキャスト終了通知信号を前記移動ノード５に送出するブロードキャスト終了通知手段27とを備えた構成である。

従って、この中間ノード６は、受信内容判定部29によって移動ノード５からの受信信号がブロードキャスト要求信号であると判定すると、この中間ノード６が保持している隣接テーブルを参照してブロードキャスト信号を隣接ノード検索手段24により検索し、中継すべき固定ノード２への検索が完了したかを検索判定手段30により判定し、検索した固定ノード２に対してブロードキャスト信号送信手段25によりブロードキャスト信号を送出し、
固定ノード２からの送信ブロードキャスト信号を受信してブロードキャスト確認手段26によって確認（所謂、パッシブＡＣＫ方式）しながらブロードキャスト信号の送出を行い、隣接テーブルに登録された所定の固定ノード２へのブロードキャストが全て終了すると、移動ノード５に対してブロードキャスト終了通知送信手段27によってブロードキャスト終了通知を送出することになる。

また、この中間ノード６はブロードキャスト半径（即ち、ブロードキャスト転送できる最大ホップ数）を２に設定して、ブロードキャスト信号が無制限にネットワークを中継されない構成である。このように中間ノード６でブロードキャスト半径を２に設定すると、このブロードキャスト信号を受信した固定ノード２でこのブロードキャスト半径の数値をデクレメント（１を減算すること）して、ブロードキャスト信号を送出することになる。ブロードキャスト信号をブロードキャスト半径が１のブロードキャスト信号を受信した他の固定ノード２及びエンドノードでは、この信号を受信するのみでブロードキャストを行わない。従って、ブロードキャスト信号がネットワーク内を無制限に中継されることがなく、限定された範囲にしか伝達されないことになり、ネットワークの無効動作を低減できることになる。

また、移動ノード５は、中間ノード６へブロードキャスト要求信号を送出するブロードキャスト要求手段７と、中間ノード６及び固定ノード２夫々からのブロードキャスト信号を受信して、夫々のブロードキャスト信号の電界強度を計測する受信電界強度計測手段９と、この夫々の受信ブロードキャスト信号から該ブロードキャスト信号の送出元情報を抽出するアドレス情報抽出手段10と、中間ノード６からのブロードキャスト終了通知検出を行う受信内容判定部31とを備える共に、上述したようにジグビーネットワーク３若しくは固定ノード２とは異なるネットワーク識別名（ＰＡＮＩＤ）が付与された構成である。

以上のように、移動ノード５位置を検出する位置検出機構４を、移動ノード５と中間ノード６と固定ノード２とにより構成し、移動ノード５から中間ノード６にブロードキャスト要求信号を送出し、この中間ノード６と、この中間ノード６と隣接接続された固定ノード２とからブロードキャスト信号を送出させ、この中間ノード６及び固定ノード２が送出したブロードキャスト信号を移動ノード５で受信することで、移動ノード５は位置算出する際の基礎データとなる、受信ブロードキャスト信号の受信電界強度と、中間ノード６及び固定ノード２のアドレス情報を移動ノード５自身で抽出し取得できることになる。

本実施例の高速移動位置検出システムは、前記位置検出機構４で得られた、中間ノード６及び固定ノード２からの受信ブロードキャスト信号の受信電界強度とアドレス情報とから移動ノード５若しくは移動体１の現位置を算出する現位置算出手段14を移動ノード５に備え、この結果得られた移動ノード５若しくは移動体１の現位置を管理端末11に通知し、この管理端末11で移動体１の現位置を記録若しくは表示する構成である。

詳細には、本実施例の移動ノード５は、移動体１の現位置を算出する現位置算出手段14を備えた構成であり、この現位置算出手段14は、前記位置検出機構４によって得られた中間ノード６及び固定ノード２からのブロードキャスト信号の受信電界強度と、中間ノード６及び固定ノード２夫々のアドレス情報とから、中間ノード６及び固定ノード２の夫々から移動ノード５までの電波伝搬距離を算出し、中間ノード６のアドレス情報及び固定ノード２のアドレス情報のアドレス情報とから中間ノード６及び固定ノード２の位置を算出し、この中間ノード６及び固定ノード２の位置と、この中間ノード６及び固定ノード２からの電波伝搬距離とから、所謂、三辺測量法によって移動体１の現位置を算出する構成である。

次いで、この算出した移動体１の現位置の情報に移動ノード５のアドレス情報を付加して、特定小電力無線装置によってデータ伝送することで遠隔に設けた管理端末11（パソコン）に移動体の現位置を通知する構成である、
また、管理端末11にも特定小電力無線装置が設けられ、移動ノード５からの移動体１の現位置の情報及び移動ノード５のアドレス情報を受信し、この受信データから取得した移動体１の現位置を他の移動体１の現位置と共に管理端末11（パソコン）に蓄積し、移動体１の稼動状態を統計処理し、必要に応じて管理端末11の表示画面に、倉庫内の配置図と共に対象とする移動体１の現位置や他の移動体１の現位置や移動体の動態などを画面表示する構成である。

以上のようにして、ジグビーネットワーク３の固定ノード２に中間ノード６を予めネットワーク接続し、移動体１に搭載した移動ノード５からの要求で送出した中間ノード６や固定ノード２からのブロードキャスト信号を移動ノード５で受信し、このブロードキャスト信号の受信電界強度を計測することで、中間ノード６及び固定ノード２から移動ノード５までの電波伝搬距離を算出し、この算出した電波伝搬距離と、このブロードキャスト信号から抽出した中間ノード６及び固定ノード２のアドレス情報、即ち、中間ノード６及び固定ノード２の位置とから移動ノード５の位置を算出して、この移動ノード５の位置情報を本実施例のジグビーネットワーク３とは別に設けた特定小電力無線装置23を使って管理端末11のパソコンに通知すると、移動体１としてのフォークリフトの稼働状態を把握できることになる。

本実施例は上述のようにしたから、処理時間のかかるZigBee Allianceに基づくネットワーク参加手順を移動先ごとに行うことがなく、従ってジグビーネットワーク内のノードを無用に起動することを低減できるから、ネットワーク内のノード及び位置検出機構４を構成するノードの電力消費を抑制することができ、また必要以上のノード情報がネットワーク内に氾濫することを防ぐことで、位置決定に係る固定ノード２の情報量と演算処理量の増大防止を図り、高精度な位置検出を効率的且つ安価に実現できる高速移動位置検出システムになる。

また、中間ノード６を介して既設ジグビーネットワーク３と接続することで、既設ジグビーネットワーク３側のハードウェア及びソフトウェアを大幅な変更を要さず、システムの変更追加作業が容易な保守性に秀れた高速移動位置検出システムになる。

尚、本実施例は、移動ノード５が移動ノード５自身の位置を算出して管理端末11に報告するように構成した例であるが、移動ノード５では、取得した中間ノード６及び固定ノード２のアドレス情報と、この中間ノード６及び固定ノード２が送出した電波の受信電界強度の計測結果と、移動ノード５のアドレス情報を管理端末11に通知し、管理端末11で移動ノード５、即ち移動体１の現位置を算出する現位置算出手段14を備えた構成でもよい。

このような構成にすると、移動ノードを更に単純な構成で安価に実現できることになり、また、移動ノード５に関する取得位置情報を管理端末11で一括処理できることになってネットワークの設定や運用管理も容易な高速移動位置検出システム22となる。

また、この移動ノード５が取得した中間ノード６及び固定ノード２のアドレス情報と、この中間ノード６及び固定ノード２からの受信電界強度と、移動ノード５自身のアドレス情報とからなる取得位置情報を、図９のように移動ノード５が中間ノード６に転送し、この中間ノード６から管理端末11を接続した固定ノード２若しくはコーディネータに送信して管理端末11に配信する構成でもよく、このように既設ジグビーネットワーク３を位置情報の転送に用いると、一層設備が集約されて、経費を低減できることになる。

尚、本実施は、既設ジグビーネットワーク３を利用して高速移動位置検出システム22を構成したが、既設ジグビーネットワーク３を利用しなくともよいし、適宜に中間ノード６のみを設けることでもよいが、既設のノードも利用したほうがはるかに容易且つ安価に高い位置精度を達成できる。

また、本実施例では、既設ジグビーネットワーク３内のルータを固定ノード２とした構成であるが、エンドデバイスを固定ノード２とすることで、位置検出精度を更に改善することも可能である。

また、本実施例では、固定ノード２と中間ノード６の隣接テーブルを設定して予めネットワーク接続したが、電源投入手順を操作することによってネットワーク参加手順を自律的に起動することによって、固定ノード２は自己の隣接テーブルに中間ノード６情報を追加し、中間ノード６は自己の隣接テーブルに固定ノード２情報を追加して、固定ノード２と中間ノード６の夫々が保持する前記隣接テーブルを更新し、中間ノード６を既設ジグビーネットワーク３に接続する構成としてもよい。

このネットワーク参加手順を経ることにより、追加する中間ノード６はこの中間ノード６の１ホップ範囲内にある固定ノード２の情報を取得し、該固定ノード２の情報を保持する隣接テーブルを自動的に更新できることになって、中間ノード６や固定ノード２に対して個別に隣接テーブルを更新する作業を省けることになって、作業効率が改善できることになる。

また本実施例では、現位置算出にあたり、中間ノード６と固定ノード２の位置情報及び受信電界強度とから三辺測量の原理で移動ノード５の現位置を算出するようにしたが、複数の中間ノードのみ、若しくは複数の６固定ノード２のみの位置情報及び受信電界強度データを三辺測量法で処理して移動ノード５の現位置を算出することでもよく、ノード配置と移動ノードとの位置によっては位置検出精度を一層改善できる場合がある。

本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１移動体
２固定ノード
３ジグビーネットワーク
４位置検出機構
５移動ノード
６中間ノード
７ブロードキャスト要求手段
９受信電界強度計測手段
10 アドレス情報抽出手段
11 管理端末
14 現位置算出手段
25 ブロードキャスト送出手段

Claims

移動体が移動し得る領域に設けた複数の固定ノードで形成されたジグビーネットワークからブロードキャスト信号を送出させて該ブロードキャスト信号を受信して前記領域内の前記移動体位置を検出する位置検出機構と、検出した移動体の現位置を記録若しくは表示する管理端末とを備えた高速移動位置検出システムであって、前記位置検出機構は、前記移動体に設けた移動ノードと、ジグビーネットワーク内のノードであってブロードキャスト信号を中継し得る固定ノードと、この固定ノードとネットワーク上で隣接接続され前記移動ノードからの要求で前記固定ノードにブロードキャスト信号を送出する中間ノードとを備え、前記中間ノードは、該中間ノードとネットワーク上で隣接接続される固定ノードのアドレス情報を書込み保持する隣接テーブルと、前記移動ノードからの要求で前記隣接テーブルに保持された前記固定ノードにブロードキャスト範囲を指示してブロードキャスト信号を送出するブロードキャスト送出手段を備え、前記中間ノード及び前記固定ノードからのブロードキャスト信号を受信する前記移動ノードは、前記中間ノードへブロードキャスト要求信号を送出するブロードキャスト要求手段と、この夫々のブロードキャスト信号の電界強度を計測する受信電界強度計測手段と、前記各々の受信ブロードキャスト信号から該ブロードキャスト信号の送出元のアドレス情報を抽出するアドレス情報抽出手段とを備えて、前記移動ノード若しくは前記管理端末のいずれか一方に、この移動ノードが受信した前記中間ノード及び前記固定ノードからの前記ブロードキャスト信号の受信電界強度と、前記中間ノード及び前記固定ノード夫々のアドレス情報とから、該中間ノード及び該固定ノード夫々から移動ノードまでの距離と、中間ノード及び固定ノードの位置とを算出して前記移動体の現位置を算出する現位置算出手段を備え、前記管理端末は、この算出した移動体の現位置を記録若しくは表示し得ることを特徴とする高速移動位置検出システム。
前記移動ノードと前記固定ノードとはネットワーク識別名で区別され、前記中間ノードは、前記移動ノードと前記固定ノードとの二種のネットワーク識別名を有して、前記移動ノードが送出したブロードキャスト要求信号を前記中間ノードのみが受信し、前記中間ノードが送出するブロードキャスト信号は前記中間ノードに隣接する前記固定ノードが受信して、この固定ノードがブロードキャスト信号を送出することを特徴とする請求項１記載の高速移動位置検出システム。
前記中間ノードは、前記ブロードキャスト要求信号の受信を判定する受信内容判定部と、前記ブロードキャスト要求信号の受信時に前記隣接テーブルに保持された前記固定ノードの検索を行う隣接ノード検索手段と、前記隣接テーブルの検索終了を判定する検索判定手段とを備えることを特徴とする請求項１，２いずれか１項に記載の高速移動位置検出システム。
前記中間ノードは、前記固定ノードへ送出した前記ブロードキャスト信号によって前記固定ノードがブロードキャスト信号を送出したことを確認するブロードキャスト確認手段とを備えることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の高速移動位置検出システム。
前記中間ノードは、前記隣接テーブルに保持された前記固定ノードへのブロードキャスト信号の送出終了によってブロードキャスト終了通知信号を前記移動ノードに送出するブロードキャスト終了通知手段とを備えることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の高速移動位置検出システム。
前記現位置算出手段は、前記管理端末に備えることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の高速移動位置検出システム。
前記現位置算出手段は、前記移動ノードに備えることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の高速移動位置検出システム。