JP2011158411A - 無線位置検出システムと無線位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現場での調整・設置に要する工数を低減し、調整・設置後のレイアウト変更等にも柔軟に適用でき管理対象の無線タグの位置を高い精度で推定可能とする。
【解決手段】監視エリアにおける特定の位置に分散して配置された複数の親機及び基準となる複数の第１無線タグ、移動体に取り付けられ第２無線タグ、複数の親機に対して無線信号の授受を行う無線制御装置、データ処理装置を有する。データ処理装置は、無線制御装置を制御して各親機に対する第１無線タグの第１受信電界強度データと、各親機に対する第２無線タグの第２受信電界強度データを取得し、第２受信電界強度データのうち大きい順の所定データとそれに対応する親機に関する第１無線タグの第１受信電界強度データを参照して、該当する親機と基準となる複数の第１無線タグとの位置情報とから第２無線タグの位置を推定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、無線位置検出システムと無線位置検出方法に関し、例えば移動を前提としたアクティブ型無線タグの位置を正確に、かつ簡単に推定するシステムと方法に利用して有効な技術に関するものである。

特開２００７−０４３５８７号公報には、移動可能な端末と、該端末からの接続を許容する複数の基地局と、上記端末および基地局からの信号を受信する複数の無線受信局とからなる無線位置検出システムを屋内等で運用する際に、該端末の位置検出誤差を低減する方法とシステムの実現に向けて、端末の位置検出の地理的範囲を示す複数の位置検出エリアの定義と、上記各位置検出エリアにおいて端末の位置を検出するために該各エリアに割り当てた予め位置が既知である複数の無線受信局を、特定するための定義とに基づいて、各無線受信局が受信した端末からの無線信号に関する測定結果を、上記位置検出エリア毎に評価し、該端末の位置を決定することが開示されている。

特開２００７−０４３５８７号公報

本願発明者においては、アクティブ型無線タグ（子機）を資産（パソコン等）に取り付け、その位置を管理する盗難防止システム、上記無線タグを特殊車輌等に取り付け、移動範囲を把握・分析する運行管理システム、上記無線タグを固定資産や小額固定資産に取り付け、現在位置を把握可能な現品の棚卸管理システム、あるいは上記無線タグを要員に所持させ、セキュリティ区域へ出入り実績やどの場所に長時間滞在したのかが把握可能な入退室管理システム等を検討した。

前記特許文献１に記載の位置検出技術を利用して前記各システムを実効あるものにするためには、上記無線タグの位置をより正確に把握する必要があり、事前に無線タグの受信信号強度（ＲＳＳＩ）値とアンテナ親機との距離の対応関係を、より正確に実測することにより求める必要がある。しかし、そのためには、多くの工数を必要とし、かつ、レイアウト変更等でＲＳＳＩ値が変化した場合には、それまでの実測値は不適切な値となるため、レイアウト変更等の度に再度実測し直す必要がある。

この発明の目的は、現場での調整・設置に要する工数を低減し、調整・設置後のレイアウト変更等にも柔軟に適用でき管理対象の無線タグの位置を高い精度で推定可能とする無線位置検出システムと無線位置検出方法を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される１つの実施例は、以下の通りである。無線位置検出システムは、監視エリアにおける特定の位置に分散して配置された複数の親機と、上記監視エリアにおける特定の位置に分散して配置され、基準となる複数の第１無線タグと、移動体に取り付けられ、上記第１無線タグと同じ性能を持つように製造された第２無線タグと、上記複数の親機に対して無線信号の授受を行う無線制御装置と、データ処理装置とを有する。上記データ処理装置は、上記無線制御装置を制御して上記各親機に対する上記第１無線タグの第１受信電界強度データと、上記各親機に対する第２無線タグの第２受信電界強度データを取得し、上記第２受信電界強度データのうち大きい順の所定データとそれに対応する親機を抽出し、上記抽出された親機に関する上記第１無線タグの第１受信電界強度データを参照して、上記監視エリアにおける該当する親機の特定の位置情報と、該当する基準となる複数の第１無線タグの特定の位置情報とから第２無線タグが取り付けられた移動体の位置を推定する。

本願において開示される他の１つの実施例は、以下の通りである。無線位置検出方法として、監視エリアにおける特定の位置に分散して複数の親機を配置し、上記監視エリアにおける特定の位置に分散して基準となる複数の第１無線タグを配置し、位置監視すべき移動体に上記第１無線タグと同じ性能を持つように製造された第２無線タグを取り付ける。上記複数の親機に対して無線信号の授受を行う無線制御装置とそれを制御するデータ処理装置とを用い、上記各親機に対する上記第１無線タグの第１受信電界強度データと、上記各親機に対する第２無線タグの第２受信電界強度データを取得し、上記第２受信電界強度データのうち大きい順の所定データとそれに対応する親機を抽出し、上記抽出された親機に関する上記第１無線タグの第１受信電界強度データを参照して、上記監視エリアにおける該当する親機の特定の位置情報と、該当する基準となる複数の第１無線タグの特定の位置情報とから第２無線タグが取り付けられた移動体の位置を推定する。

親機と基準となる無線タグの設置により相対的な位置関係及び受信電界強度データを利用することにより、現場での調整・設置に要する工数を低減し、容易に管理対象の無線タグの位置を推定可能となる。無線タグの位置が把握可能になるため、その無線タグを取り付けた対象物（人、物）の移動やその範囲、現在位置等を管理するシステムを構築することができる。

この発明に係る無線位置検出システムの一実施例のブロック図である。 図１の無線位置検出システムの動作の一実施例のフローチャート図である。 この発明に用いられる「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」を取得するための親機と子機の説明図である。 図３の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を取得する測定方法の一実施例のフローチャート図である。 図３及び図４で説明したアンテナ出力別の「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」図である。 この発明が適用されるシステムに対応した親機と子機の説明図である。 図６の親機Ａ→親機ＤのＲＳＳＩ値・距離曲線図である。 この発明に係る距離位置推定処理を行うＲＳＳＩ値・距離曲線の説明図である。 図２のステップ（１０）の追加説明で示した前記「ＲＳＳＩ値・距離換算テーブル」の作成方法の説明図である。 この発明に係る管理対象の無線タグの現在位置表示方法の説明図である。 この発明に係る管理対象の無線タグの推定距離の換算方法の説明図である。 表示画面の描画距離の換算方法の一実施例の説明図である。 管理対象の無線タグの位置推定方法の一実施例の説明図である。 この発明に係る無線位置検出システムの他の一実施例のブロック図である。 この発明に係る無線位置検出システムの更に他の一実施例のブロック図である。

添付の図面に沿って、この発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１には、この発明に係る無線位置検出システムの一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、例えば無線タグを固定資産や小額固定資産に取り付け、現在位置を把握可能な現品の棚卸管理システムあるいは上記無線タグを要員に所持させ、セキュリティ区域へ出入り実績やどの場所に長時間滞在したのかが把握可能な入退室管理システムに向けられている。倉庫あるいはセキュリティ区域等のような管理エリアには、複数のキャビネットが設置されている。また、この実施例の管理エリアには、ロッカーや出入口や建物の柱が設けられているものとする。

上記管理エリアには、複数の親機（基地局）と、基準となる無線タグ（子機）とが固定的に設置される。複数の親機は、代表として親機（０１０）が例示され、基準となる複数の無線タグは、代表として無線タグ（０２０）が例示されている。上記管理エリアには、特に制限されないが、３×２個のキャビネット組が出入口から奥に向かって２列に並んで６組が配置されている。３×２個の各キャビネット組の間は通路が設けられている。

親機は、例示されている親機（０１０）のように３×２個のキャビネット組の中央部に１個が配置され、管理エリア全体では合計で６個の親機が各キャビネット組に設置される。つまり、親機（０１０）をＡとして、親機ＡないしＣと、親機ＤないしＦとが前記２列に並んだ３×２個のキャビネット組に対応して配置されている。各親機Ａ〜Ｆは、特に制限されないが、倉庫あるいはセキュリティ区域の天井部に配置され、親機Ａ（０１０）〜Ｆのそれぞれの真下の位置に１個ずつの子機としての無線タグａ（０２０）〜ｆが基準となる無線タグとして前記同様に管理エリア全体では合計で６個が固定的に配置されている。これに対して、例示されている無線タグ（０３０）は、無線タグｘとして管理対象となる対象物（固定資産や人等）である移動体に取り付けられる。

前記各親機Ａ〜Ｆは、各子機（無線タグ）ａ〜ｆとｘとの間で無線ＬＡＮで通信をする無線アンテナの基地局である。無線制御装置（０４０）は、また無線ＬＡＮを用いて、各無線親機（０１０）等を制御すると共に、各子機ａ〜ｆとｘの位置情報（アンテナＩＤ、ＲＳＳＩ値、子機区分等）を収集する。データ処理装置（０５０）は各子機ａ〜ｆとｘから無線制御装置（０４０）経由で送られてきたデータを記憶装置ＤＢに格納すると共に処理をし、各管理対象の無線タグｘの位置を推定する。表示装置（０６０）は、無線タグｘの現在位置やその履歴を図や表で表示する。無線制御装置（０４０）、データ処理装置（０５０）および表示装置（０６０）はネットワークで接続されており、相互にテータ通信が可能である。

基準となる無線タグａ〜ｆ（０２０）と管理対象となる対象物に取り付けられる無線タグｘ（０３０）は同一の性能を持った製品であり、基準となる無線タグａ〜ｆ（０２０）は固定的に取り付けられるが、無線タグｘ（０３０）は管理対象となる対象物（固定資産や人等）となる移動体に取り付けられるという役割を異にするだけであり、子機区分で使い分けられる。

各親機Ａ〜Ｆの位置情報は管理エリア内に設置をする際に、管理エリア内での距離の実測を行う。つまり、管理エリア内での各親機Ａ〜Ｆの位置情報は既知のものとしてデータベースに格納されている。無線制御装置（０４０）では、各親機Ａ〜Ｆ（０１０）と対で設置した各基準となる無線タグａ〜ｆ（０２０）の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を順次測定し、データ処理装置（０５０）にデータを送信する。つまり、一定の時間間隔で各基準となる無線タグａ〜ｆ（０２０）の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値がいわばリアルタイムで最新のものが取得されている。知りたい無線タグｘ（０３０）の各親機Ａ〜Ｆに対する受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を、各親機Ａ〜Ｆに対する各基準となる無線タグａ〜ｆ（０２０）との間のＡ〜Ｆとの間の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を参照して、各親機Ａ〜Ｆ（子機ａ〜ｆ）の管理エリア内の位置情報から、知りたい無線タグｘ（０３０）が存在する管理エリア内の位置を推定する。

最も判りやすい例は、基準となる無線タグａと実質的に同じ位置に無線タグｘがあるときには、無線タグａおける各親機Ａ〜Ｆからの受信信号強度（ＲＳＳＩ）値と無線タグｘおける各親機Ａ〜Ｆからの受信信号強度（ＲＳＳＩ）値とが同じになるので、無線タグｘは、基準の無線タグａと同じ場所、つまり、親機Ａの真下に存在することが判る。前記基準となる無線タグａ〜ｆ（０２０）の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値がいわばリアルタイムで最新のものが取得されているので、管理エリア内のレイアウト変更やロッカーの追加や位置変更等により、それに対応した無線タグａ〜ｆ（０２０）の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値が基準となるので、このようなレイアウト変更等による受信状態の変更にも柔軟に対応することができる。

例えば、基準となる無線タグ及び管理対象物に取り付けられた無線タグは、後述する３点測定のために、一定間隔（デフォルト：２分）で全無線アンテナの親機と通信を行い、各無線タグに対応した最も強い受信信号強度の無線アンテナの親機を検知して３点切り替え情報を通信する。コマンド制御により、この通信時間は２０秒、１分、２分、３分、５分に制御できる。そして、前記各無線タグは、一定間隔（デフォルト：１０秒）で存在確認情報をそれぞれに対応した３つの無線アンテナの親機と通信を行う。コマンド制御により通信時間は、１秒、１０秒、２０秒、３０秒、１分のように制御できるようにされる。これらの時間間隔は、システム構成や無線タグの電池寿命等を考慮して設定される。

実際には、図１のように知りたい無線タグｘ（０３０）の位置は任意であり、基準となる無線タグａ〜ｆの中間部に存在することが多い。この場合には、基準となる無線タグａ〜ｆにおける各親機Ａ〜Ｆからの受信信号強度（ＲＳＳＩ）値から距離と電界強度の関係を推定して無線タグｘの位置を推定することができる。

図２には、図１の無線位置検出システムの動作の一実施例のフローチャート図が示されている。

ステップ（１）では、アンテナ出力変更かが判断される。変更する場合（Ｙ）にはステップ（３）で各親機（０１０）Ａ〜Ｆのアンテナ出力を特定小電力無線で無線制御装置（０４０）から制御してステップ（２）に移行する。変更しない場合（Ｎ）にはステップ（２）に移行する。

ステップ（２）では、無線タグ動作変更かが判断される。変更する場合（Ｙ）にはステップ（４）で各無線タグ（０２０）ａ〜ｆ，（０３０）ｘの動作を特定小電力無線で無線制御装置（０４０）から制御してステップ（５）に移行する。変更しない場合（Ｎ）にはステップ（５）に移行する。このようなステップ（１）ないし（４）により、ステップ（５）以降で行われる位置特定のための親機及び子機の無線ＬＡＮで通信をする際の動作条件設定が行われる。

ステップ（５）では、各基準無線タグ（０２０）ａ〜ｆは、それぞれが各親機Ａ〜Ｆに対して受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を特定小電力無線で通知する。

ステップ（６）では、管理対象となる無線タグ（０３０）ｘは、各親機Ａ〜Ｆに対して受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を特定小電力無線で通知する。管理対象となる無線タグ（０３０）が複数ある場合には、それぞれが各親機Ａ〜Ｆに対して受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を特定小電力無線で通知する。

ステップ（７）では、各親機（０１０）Ａ〜Ｆは、取得した各無線タグの受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を特定小電力無線で無線制御装置（０４０）に通知する。

ステップ（８）では、無線制御装置（０４０）は、各親機（０１０）Ａ〜Ｆを制御しながら取得した各無線タグａ〜ｆ及びｘの受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を、ネットワーク経由でデータ処理装置（０５０）に通知する。

ステップ（９）では、データ処理装置（０５０）は、無線制御装置（０４０）から取得した各無線タグａ〜ｆ及びｘの受信信号強度（ＲＳＳＩ）値をＤＢに格納する。

ステップ（１０）では、データ処理装置（０５０）は、無線制御装置（０４０）から取得した基準無線タグａ〜ｆの受信信号強度（ＲＳＳＩ）値と管理対象となる無線タグｘの受信信号強度（ＲＳＳＩ）値から当該無線タグｘの位置を推定し、ＤＢへ格納する。

ステップ（１１）では、表示装置（０６０）は、Ｗｅｂブラウザより表示したい無線タグ（０３０）ｘを指定し、データ処理装置（０５０）が推定した結果をＤＢより取得し、指定された管理対象となる無線タグ（０３０）ｘの位置を表示する。

ステップ（１２）では、動作終了が判断される。終了しない場合（Ｎ）にはステップ（１）に戻る。

図３には、この発明に用いられる「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」を取得するための親機と子機の説明図が示されている。上記「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」は、より高い精度での位置推定を可能にするために考えられたものであり、親機１台を高さ３ｍ（メートル）の位置に設置し、特に制限されないが、親機には基準無線タグが設けられている。そして、高さ１ｍに３台の子機を置き、０ｍ（直下）から１ｍ置きに１００ｍまで子機を移動させながら、順次に受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を測定する。

図４には、図３の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を取得する測定方法の一実施例のフローチャート図が示されている。

ステップ（１）では、前記図３に示したように親機１台と無線タグ（子機）３台を設置する。

ステップ（２）では、アンテナ出力を０．２〔ｍＷ〕単位で増やす。つまり、最初は、アンテナ出力が初期値が０．６〔ｍＷ〕になるようにされる。

ステップ（３）では、アンテナ出力が最大値１．０〔ｍＷ〕を超えたかを判定する。このアンテナ出力が最大値１．０〔ｍＷ〕を超えて１．２〔ｍＷ〕になると測定終了（ＥＮＤ）となる。

ステップ（４）では、親機に設けられた基準無線タグ（子機）の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を測定する。

ステップ（５）では、高さ１ｍに設けられた無線タグ３台を１〔ｍ〕単位で増やす。

ステップ（６）では、無線タグ（子機）３台の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を測定する最初は、親機直下の無線タグ３台の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値が測定される。

ステップ（７）では、無線タグ（子機）３台の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値の平均値を求める。このように３台の子機の平均値を求める理由は、１台の無線タグ（子機）のみで受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を測定すると、かかる無線タグの持つ受信感度が製造バラツキの中心値からずれている場合、その影響を大きく受けて位置推定誤差が大きくなる。そこで、「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」を得るために無線タグの持つ受信感度のバラツキを補正するよう前記のように３台の無線タグの平均的な受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を求めるようにする。無線タグの数を多くすると、より高い精度で平均的な受信信号強度（ＲＳＳＩ）値を求めることができる。

ステップ（７）では、距離とＲＳＳＩ値の平均値から「アンテナ出力別ＲＳＳＩ値・距離曲線」を求める。つまり、最初は、前記アンテナ出力が０．６〔ｍＷ〕で、親機の直下（０ｍ）でのＲＳＳＩ値の平均値がプロットされる。

ステップ（８）では、最長距離を超えたかの判定が行われる。最長距離は例えば１００ｍとされる。１００ｍを超えるまでは、ステップ（５）に戻るので、前記アンテナ出力が０．６〔ｍＷ〕のときの前記親機直下０ｍから１ｍずつ３台の無線タグの平均値としての受信信号強度（ＲＳＳＩ）値が取得されてプロットされるので「アンテナ出力０．６〔ｍＷ〕でのＲＳＳＩ値・距離曲線」が求められる。

ステップ（８）において、例えば最長距離の１００ｍを超えると、ステップ（２）に戻り、アンテナ出力が前記のように０．２〔ｍＷ〕単位で増されるので、０．６〔ｍＷ〕から０．８〔ｍＷ〕に増加させられる。したがって、ステップ（２）〜（９）により、前記アンテナ出力が０．８〔ｍＷ〕のときの前記親機直下０ｍから１ｍずつ３台の無線タグの平均値としての受信信号強度（ＲＳＳＩ）値が取得されてプロットされるので「アンテナ出力０．８〔ｍＷ〕でのＲＳＳＩ値・距離曲線」が求められる。

ステップ（８）において、再度最長距離の１００ｍを超えると、ステップ（２）に戻り、アンテナ出力が前記のように０．２〔ｍＷ〕単位で増されるので、０．８〔ｍＷ〕から１．０〔ｍＷ〕に増加させられる。したがって、ステップ（２）〜（９）により、前記アンテナ出力が１．０〔ｍＷ〕のときの前記親機直下０ｍから１ｍずつ３台の無線タグの平均値としての受信信号強度（ＲＳＳＩ）値が取得されてプロットされるので「アンテナ出力１．０〔ｍＷ〕でのＲＳＳＩ値・距離曲線」が求められる。

そして、ステップ（２）に戻り、アンテナ出力が前記のように０．２〔ｍＷ〕単位で増されるので、１．０〔ｍＷ〕から１．２〔ｍＷ〕に増加させられると、ステップ（３）で最大出力を超えたと判定されて前記のように測定終了となる。

図５には、図３及び図４で説明したアンテナ出力別の「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」が示されている。親機のアンテナ出力を前記のように０．６〔ｍＷ〕、０．８〔ｍＷ〕、１．０〔ｍＷ〕と変化させて、無線タグのＲＳＳＩ値と親機からの距離を実測したプロットから標準ＲＳＳＩ値・距離曲線が作成される。この標準ＲＳＳＩ値・距離曲線から、各アンテナ出力に対応した補正用の近似式が求められる。この「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」は、既知のデータとし、前記図１のデータ処理装置（０５０）のデータベース（ＤＢ）に格納されている。つまり、前記図１のような管理エリアに適用されることの他、同じ親機と子機を用いた各種システムに標準データベースとして共用される。

前記「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」は、無線タグを資産ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に取り付け、その位置を管理する盗難防止システム、無線タグを介護を必要とする高齢者に付属させ、危険区域への侵入防止や徘徊の防止システム、無線タグを特殊車輌に取り付け、移動範囲を把握・分析する運行管理システム、前記図１のように無線タグを固定資産や小額固定資産に取り付け、現在位置を把握可能な現品の棚卸管理システム、無線タグを要員に所持させ、セキュリティ区域へ出入り実績やどの場所に長時間滞在したのかが把握可能な入退室管理システム等のように管理エリアが種々異なる場合でも、前記「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」が用いられる。つまり、親機、子機に対する付属データとして「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」が提供される。前記図５の「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」は、標準的なデータであるので、実際に使用する際には各種システムに適合するよう補正して用いられる。

図６には、適用されるシステムに対応した親機と子機の説明図が示されている。同図には、図１のシステムの一部例が示されている。つまり、親機Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｆと標準無線タグａ，ｂ，ｄ，ｅと管理対象の無線タグｘの関係が示されている。

親機Ａのアンテナ出力を０．６〔ｍＷ〕→０．８〔ｍＷ〕→１．０〔ｍＷ〕のように変化させて親機Ａと基準無線タグａ及び下側の基準無線タグｄのＲＳＳＩ値を測定し、前記提供されている「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」の近似値で補正し、図７に示した親機Ａ→親機ＤのＲＳＳＩ値・距離曲線を求める。つまり、親機Ａと親機Ｄ（子機ｄ） 間の距離は既知であるので、「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」の該当する距離におけるＲＳＳＩ値と、上記測定されたＲＳＳＩ値との差分に対応して、前記「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」を修正する。

親機Ａのアンテナ出力を０．６〔ｍＷ〕→０．８〔ｍＷ〕→１．０〔ｍＷ〕のように変化させて親機Ａと基準無線タグａ及び右側の基準無線タグｂのＲＳＳＩ値を測定し、前記提供されている「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」の近似値で補正し、前記図７と同様な親機Ａ→親機ＢのＲＳＳＩ値・距離曲線を求める。つまり、親機Ａと親機Ｂ（子機ｂ）間の距離は既知であるので、「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」の該当する距離におけるＲＳＳＩ値と、上記測定されたＲＳＳＩ値との差分に対応して、前記「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」を修正する。

親機Ａのアンテナ出力を０．６〔ｍＷ〕→０．８〔ｍＷ〕→１．０〔ｍＷ〕のように変化させて親機Ａと基準無線タグａ及び右下対向の基準無線タグｅのＲＳＳＩ値を測定し、前記提供されている「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」の近似値で補正し、前記図７と同様な親機Ａ→親機ＥのＲＳＳＩ値・距離曲線を求める。つまり、親機Ａと親機Ｅ（子機ｅ）間の距離は既知であるので、「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」の該当する距離におけるＲＳＳＩ値と、上記測定されたＲＳＳＩ値との差分に対応して、前記「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」を修正する。

以下、順次繰り返して各親機Ａ〜Ｆと基準無線タグａ〜ｆの実際のＲＳＳＩ値を求め、各親機から隣り合う親機への前記図７に示したようなアンテナ出力別ＲＳＳＩ値・距離曲線を完成させる。

前記図２のステップ（１０）において、受信した各基準無線タグａ〜ｆ（０２０）の受信信号強度（ＲＳＳＩ）値は、データ処理装置（０５０）のデータベースに格納されている前記「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」の近似式で補正を行い、前記のように「ＲＳＳＩ値・距離曲線（親機ｍ→親機ｎ）」が作成される。前記図１のシステムでは親機ｍ→親機ｎはＡ〜Ｆに対応する。データ処理装置（０５０）では、「ＲＳＳＩ値・距離曲線（親機ｍ→親機ｎ）」の近似式または「ＲＳＳＩ値・距離曲線（親機ｍ→親機ｎ）」より求めた「ＲＳＳＩ値・距離換算テーブル」を用いて、親機（０１０）からの無線タグ（子機）（０３０）の距離推定を行う。

前記図２のステップ（１０）においては、データ処理装置（０５０）は、知りたい無線タグ（子機）（０３０）の位置を、前記の親機（０１０）からの無線タグ（子機）（０３０）の距離推定処理を最大３点について行うことで可能にする。データ処理装置（０５０）では、「ＲＳＳＩ値・距離換算テーブル」より求めた対象の無線タグ（子機）（０３０）の位置を「実測・描画換算テーブル」で図（配置図、地図等）にマッピングして表示装置（０６０）に送信する。そして、ステップ（１１）において、表示装置（０６０）では、データ処理装置（０５０）より受信した対象の無線タグ（子機）（０３０）の位置を表形式または図（配置図、地図等）形式で表示する。

図８には、この発明に係る距離位置推定処理を行うＲＳＳＩ値・距離曲線の説明図が示されている。図６に示した位置に管理対象の無線タグｘがある場合、親機Ａ、親機Ｄ、親機Ｂのアンテナ出力が０．６〔ｍＷ〕に、無線タグｘの位置が親機Ａから距離２０．０〔ｍ〕でＲＳＳＩ値７４〔ｄＢｍ〕、親機Ｄから距離３０．０〔ｍ〕でＲＳＳＩ値８２〔ｄＢｍ〕、図示しないが親機Ｂから距離３６．１〔ｍ〕でＲＳＳＩ値８５〔ｄＢｍ〕の３点と位置推定されるとき、無線タグｘから２番目に近い親機Ｄのアンテナ出力を０．６〔ｍＷ〕→０．８〔ｍＷ〕→１．０〔ｍＷ〕に変化させて、通信先を親機Ａから親機Ｄに切り替えることで、無線タグｘの位置のＲＳＳＩ値の「ゆらぎ誤差」を低減させる。

図８の場合、親機Ｄのアンテナ出力が１．０〔ｍＷ〕のときに、親機Ａから親機Ｄに切り替わり、親機Ｄから距離３０でＲＳＳＩ値６４〔ｄＢｍ〕となる。つまり、アンテナ出力を大きくすると、距離に対するＲＳＳＩ値の変化量が大きくなり、より高い精度での距離判定が可能になる。

更に、必要があれば親機Ｄのアンテナ出力を０．６〔ｍＷ〕に戻し、管理対象の無線タグｘから３番目に近い親機Ｂのアンテナ出力を０．６〔ｍＷ〕→０．８〔ｍＷ〕に変化させて、通信先を親機Ａから親機Ｂに切り替えることで、親機Ｂからの距離とＲＳＳＩ値から無線タグｘの位置を求める。上記の手順を繰り返すことにより、より正確に管理対象の無線タグｘの位置を推定する。

図９には、図２のステップ（１０）の追加説明で示した前記「ＲＳＳＩ値・距離換算テーブル」の作成方法の説明図が示されている。親機Ａのアンテナ出力を変えながら親機Ｄの基準無線タグｄのＲＳＳＩ値を測定し、前記提供されている前記図５に示したような「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」を近似式で補正した前記図７に示したような「アンテナ出力別ＲＳＳＩ値・距離曲線（親機Ａ→親機Ｄ）」よりＲＳＳＩ値・距離換算テーブルの項番１を作成する。

親機Ｂのアンテナ出力を変えながら親機Ａの基準無線タグａのＲＳＳＩ値を測定し、前記提供されている前記図５に示したような「標準ＲＳＳＩ値・距離曲線」を近似式で補正した図示しない「アンテナ出力別ＲＳＳＩ値・距離曲線（親機Ｂ→親機Ａ）」よりＲＳＳＩ値・距離換算テーブルの項番２を作成する。以下、順次に繰り返して図９に示したような「ＲＳＳＩ値・距離換算テーブル」を完成させる。

図１０には、この発明に係る管理対象の無線タグの現在位置表示方法の説明図が示されている。（１）親機Ａ，Ｂ，ＤのＲＳＳＩ値を各「ＲＳＳＩ値・距離換算テーブル」に基づき、推定距離に換算する。上記３個の親機Ａ，Ｄ，Ｂは、ＲＳＳＩ値が大きな順の上位３個が選ばれる。（２）求めた推定距離をレイアウト図の描画距離に換算する。（３）管理対象の無線タグｘの位置を親機Ａ，Ｄ，Ｂの順に各親機Ａ，Ｄ，Ｂから求めた描画距離を用いて破線で円を描く。（４）管理対象の無線タグｘの位置推定が親機Ａの場合には、親機Ａから求めた描画距離を用いて実線で円を描く。

親機Ａ，Ｄ，Ｂを中心とする破線で示した円で交わっている場所が無線タグｘの位置を示す。この位置は、例えば１２０秒毎に更新される値とされる。親機Ａを中心とする実線で示した円の範囲内に無線タグｘは存在することを示す。この円は、例えば１０秒毎に更新される値である。無線タグｘが移動しない場合及び１２０秒毎の更新時に親機Ａの破線の円と実線の円は一致する。例えば、無線タグｘの位置情報は、実線で示した距離Ａ１が１２．００ｍであり、破線で示した親機Ａに対応した距離Ａ２が１０．００ｍであり、親機Ｄに対応した距離Ｄが２０．００ｍであり、親機Ｂに対応した距離Ｂが３０．００ｍである。

図１１には、この発明に係る管理対象の無線タグの推定距離の換算方法の説明図が示されている。同図は、前記図１０に示した無線タグｘに対応している。無線タグｘに関するアンテナＩＤ（識別情報）、ＲＳＳＩ値の組み合わせが下記の場合に推定距離を求める。（ａ）アンテナＩＤ＝親機Ａ，ＲＳＳＩ値＝４０ｄＢｍ（１２０秒毎の更新値）
（ｂ）アンテナＩＤ＝親機Ｄ，ＲＳＳＩ値＝４９ｄＢｍ（１２０秒毎の更新値）
（ｃ）アンテナＩＤ＝親機Ｂ，ＲＳＳＩ値＝６１ｄＢｍ（１２０秒毎の更新値）
（ｄ）アンテナＩＤ＝親機Ａ，ＲＳＳＩ値＝６２ｄＢｍ（１０秒毎の更新値）

（１）上記（ａ）の場合、図１１に示した「ＲＳＳＩ値・距離換算テーブル」の項番１より４０ｄＢｍ→１０ｍと求める。

（２）上記（ｂ）の場合、図１１に示した「ＲＳＳＩ値・距離換算テーブル」の項番４より４９ｄＢｍ→２０ｍと求める。

（２）上記（ｃ）の場合、図１１に示した「ＲＳＳＩ値・距離換算テーブル」の項番２より６１ｄＢｍ→３０ｍと求める。

（２）上記（ｄ）の場合、図１１に示した「ＲＳＳＩ値・距離換算テーブル」の項番１より、下記のような差分から下記のような演算によって４２ｄＢｍ→１２ｍと求める。

（１） ４０ｄＢｍ＜４２ｄＢｍ＜４５ｄＢｍ→１０ｍ＜Ｘｍ＜１５ｍ
（２）（４２−４０）：（４５−４０）＝（Ｘ−１０）：（１５−１０）
（３） ２：５＝（Ｘ−１０）：５→１０＝５Ｘ−５０→６０＝５Ｘ→Ｘ＝１２

図１２には、表示画面の描画距離の換算方法の一実施例の説明図が示されている。図１２に示された管理区域の実測距離は、同図の文字の向きに沿って左側を上側にすると、左上部を原点（０，０）とし、前記親機Ａは（２０，１９）の位置、つまり、原点（０，０）からＸ方向（横右方向）に２０．０ｍ、Ｙ方向（縦下方向）に１９．０ｍに設置されている。以下同様に、親機Ｂは親機ＡからＸ方向に３１．０ｍ離れた（５１，１９）に設置され、親機Ｃは親機ＢからＸ方向に３１．０ｍ離れた（８２，１９）に設置される。親機Ｄは親機ＡからＹ方向に２２．０ｍ離れた（２０，４１）に設置され、親機Ｅは親機ＤからＸ方向に３１．０ｍ離れた（５１，４１）に設置され、親機Ｆは親機ＥからＸ方向に３１．０ｍ離れた（８２，４１）に設置される。

表示画面上には、管理区域序実測距離に対して１／１０００に縮尺されて表示される。つまり、１ｍは０．００１の１ｍｍとして表示される。表示画面上には、親機Ａは、原点（０，０）とすると（２０，１９）に表示され、以下同様に、親機Ｂは（５１，１９）に表示され、親機Ｃは（８２，１９）に表示される。親機Ｄは親機ＡからＹ方向に２２離れた（２０，４１）に表示され、親機Ｅは（５１，４１）に表示され、親機Ｆは（８２，４１）に表示される。そして、親機Ａの座標（２０，１９）を中心として、破線で示した前記半径１０の円が描かれ、実線で示した半径１２（ｍｍ）の円が描かれる。親機Ｄの（２０，４１）を中心として、破線で示した前記半径２０（ｍｍ）の円が描かれ、親機Ｂの（５１，１９）を中心として、破線で示した前記半径３０（ｍｍ）の円が描かれる。

図１３は、無線タグの位置推定方法の一実施例の説明図が示されている。無線タグｘ，ｙ，ｚが同図のようにアンテナ（親機）の設置位置（アンテナＩＤ：Ｎｏ１，Ｎｏ２，Ｎｏ３，Ｎｏ４，Ｎｏ５）と、ＲＳＳＩ値（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）が分かる場合、その位置推定（Ｘ，Ｙ座標）を求める方法は、以下の通りである。なお、各アンテナの設置位置の実測・描画換算テーブルが同図のように作成されている。

ａは無線アンテナ（アンテナＩＤ：Ｎｏ１）から無線タグｘまでのＲＳＳＩ値（距離換算値）であり、ｂは無線アンテナ（アンテナＩＤ：Ｎｏ２）から無線タグｘまでのＲＳＳＩ値（距離換算値）であり、ｃは無線アンテナ（アンテナＩＤ：Ｎｏ３）から無線タグｘまでのＲＳＳＩ値（距離換算値）である。ｄは無線アンテナ（アンテナＩＤ：Ｎｏ４）から無線タグｙまでのＲＳＳＩ値（距離換算値）であり、ｅは無線アンテナ（アンテナＩＤ：Ｎｏ５）から無線タグｙまでのＲＳＳＩ値（距離換算値）である。そして、ｆは無線アンテナ（アンテナＩＤ：Ｎｏ４）から無線タグｚまでのＲＳＳＩ値（距離換算値）である。Ａは無線アンテナ間（アンテナＩＤ：Ｎｏ１からＮｏ２）の距離であり、Ｂは無線アンテナ間（アンテナＩＤ：Ｎｏ２からＮｏ３）の距離であり、Ｃは無線アンテナ間（アンテナＩＤ：Ｎｏ１からＮｏ３）の距離であり、Ｄは無線アンテナ間（アンテナＩＤ：Ｎｏ４からＮｏ５）の距離である。

無線タグｘは、例えば３点測定により位置推定される。ＲＳＳＩ値（ａ，ｂ，ｃ）及び設置位置（アンテナＩＤ：Ｎｏ１，Ｎｏ２，Ｎｏ３）より大小関係を求める。
ａ≦ｂ≦ｃの場合、
Ａ≦Ｂ≦Ｃの場合（既知の値）
ａ≦ｂ≦Ｃ
ａ≦Ａ≦ｂ
Ｂ≦ｂ≦ｂ
ａ，ｂ，ｃ及びＡ，Ｂ，Ｃの大小関係をその都度求めながら次の３平方の定理により座標位置を推定する。

（Ａ×Ａ）＋（Ｂ×Ｂ）＝（Ｃ×Ｃ）（既知の値）
（１）最も小さいａについて仮の換算値を決め、次に大きいｂを求める。
（ａ×ａ）＋（Ａ×Ａ）＝（ｂ×ｂ）
（２）最も大きいｃを求める。
（Ｂ×Ｂ）＋（ｂ×ｂ）＝（ｃ×ｃ）
（３）最も小さいａを求める（確認処理）。
（ａ×ａ）＋（Ｃ×Ｃ）＝（ｃ×ｃ）

（４）上記（１）の換算値ａと（３）で求めた値ａが等しくなるまで（１）から（４）を繰り返す。
１）「（１）の換算値ａ＞（３）で求めた値ａ」の場合、差の１／２を（１）の換算値ａより減算する。
２）「（１）の換算値ａ＜（３）で求めた値ａ」の場合、差の１／２を（１）の換算値ａを加算する。そして、アンテナＩＤ：Ｎｏ４，Ｎｏ５のＲＳＳＩ値が無いことにより、上記のように求めたａ，ｂ，ｃの値により、無線タグｘのＸ座標，Ｙ座標を決定し位置を推定する。

無線タグｙは、例えば２点測定により位置推定される。
（１）換算値の精度に依存した位置となる。
ｄ≦ｅの場合
Ｄは既知の値
ｄ≦ｅ≦Ｄ
最も小さいｄについて換算値を決め、次に大きいｅを求める。
（ｅ×ｅ）＝（Ｄ×Ｄ）＋（ｄ×ｄ）

アンテナＩＤ：Ｎｏ１，Ｎｏ２，Ｎｏ３のＲＳＳＩ値が無いことにより、上記のように求めたｄ，ｅ Ｋ値より、無線タグｙのＸ座標，Ｙ座標を決定し、位置を推定する。その場合、アンテナの設置条件（位置）により、ある程度の方向を決定する。

無線タグｚは、例えば１点測定により位置推定される。
（１）アンテナの位置から換算値の同心円の範囲内となる。
（２）アンテナＩＤ：Ｎｏ１，Ｎｏ２，Ｎｏ３，Ｎｏ５のＲＳＳＩ値が無いことにより、換算したｆの値より、無産タグｚのＸ座標，Ｙ座標を決定し、位置を推定する。その場合、アンテナの設置条件（位置）により、ある程度の方向を決定する。

図１４には、この発明に係る無線位置検出システムの他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、より高い精度の位置推定を可能にするために前記Ｘ方向に関しては、基準タグａとｂの中点部に基準タグｇが追加され、基準タグｂとｃの中点部に基準タグｈが追加される。同様に、基準タグｄとｅの中点部に基準タグｏが追加され、基準タグｅとｆの中点部に基準タグｐが追加される。前記Ｙ方向に関しても同様に基準タグａとｄの中点部に基準タグｉが追加され、追加された基準タグｇとｏの中点部に基準タグｊが追加される。基準タグｂとｅの中点部に基準タグｋが追加され、追加された基準タグｈとｐの中点部に基準タグｌが追加され、基準タグｃとｆの中点部に基準タグｍが追加される。このような追加基準タグｇ〜ｐのＲＳＳＩ値も位置推定に利用できるため、高い感度領域でのＲＳＳＩ値・距離曲線を使用できるのでより高い精度での管理対象となる無線タグｘの位置推定が可能になる。

図１５には、この発明に係る無線位置検出システムの更に他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、より高い精度の位置推定を可能にするために前記Ｘ方向に関しては、親機ＡとＢの中点部に親機Ｇが追加され、親機ＢとＣの中点部に親機Ｈが追加される。同様に、親機ＤとＥの中点部に親機Ｉが追加され、親機ＥとＦの中点部に親機Ｊが追加される。このような親機Ｇ〜Ｊからのアンテナ出力に対応して基準タグａ〜ｆのＲＳＳＩ値、及び管理対象となる無線タグｘにおいても上記追加された親機Ｇ〜Ｊからのアンテナ出力に対応したＲＳＳＩ値が利用できるので、高い感度領域でのＲＳＳＩ値・距離曲線を使用できるので無線タグｘの位置推定がより高い精度で推定可能になる。

管理対象のアクティブ型無線タグは、引き剥がしや電波が届かなくなった場合にブザーが鳴り、あるいはＬＥＤ（発光ダイオード）が点滅させるような機能を付加してもよい。この機能を付加する場合、予め無効（ブザーを停止、あるいはＬＥＤの点滅を停止）にできるようにしてもよい。また、電池残量がしきい値レベル１（電池交換時期）、しきい値レベル２（交換しないと正しく動作でいない）に達した場合に親機（無線アンテナ）に通知するような機能を付加することが望ましい。更に、管理対象の無線タグは、不正持ち出しや盗難が発生した場合、コマンド制御でブザーを鳴らしたり、止めたりあるいはＬＥＤを点滅させたり、止めたりすることができるようにしてもよい。

本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、前記図１４や図１５のように親機と基準タグの数は、同一である必要はない。そして、その相対的な位置関係も任意でよい。前記親機の基準タグの位置情報及び基準タグのＲＳＳＩ値を参照して、管理対象となる無線タグの位置を推定する方法は、前記の他に種々の変形例を採ることができる。親機及び子機を制御する構成は、前記無線制御装置、データ処理装置、記憶装置の機能を実現するものであれば何であってもよい。前記実施例は、アクティブ型無線タグ（子機）を買い物カゴに取り付け、小売店における顧客の販売行動（店内の動線、長時間滞在場所、多く集まる場所等）を把握可能な動態管理・分析システムにも利用することができる。

この発明は、アクティブ型の無線タグの無線位置検出システムと無線位置検出方法として広く利用することができる。

Ａ〜Ｊ…親機（無線アンテナ）、ａ〜ｐ…子機（基準無線タグ），ｘ〜ｚ…管理対象の無線タグ、０１０…親機（無線アンテナ）、０２０…子機（基準無線タグ）、０３０…管理対象の子機（無線タグ）、０４０…無線制御装置、０５０…データ処理装置、ＤＢ…記憶装置（データベース）、０６０…表示装置。

Claims (5)

1. 管理エリアにおける特定の位置に分散して配置された複数の親機と、
   上記管理エリアにおける特定の位置に分散して配置され、基準となる複数の第１無線タグと、
   移動体に取り付けられ、上記第１無線タグと同じ性能を持つように製造された第２無線タグと、
   上記複数の親機に対して無線信号の授受を行う無線制御装置と、
   データ処理装置とを有し、
   上記データ処理装置は、上記無線制御装置を制御して上記各親機に対する上記第１無線タグの第１受信電界強度データと、上記各親機に対する第２無線タグの第２受信電界強度データを取得し、上記第２受信電界強度データのうち大きい順の所定データとそれに対応する親機を抽出し、上記抽出された親機に関する上記第１無線タグの第１受信電界強度データを参照して、上記管理エリアにおける該当する親機の特定の位置情報と、該当する基準となる複数の第１無線タグの特定の位置情報とから第２無線タグが取り付けられた移動体の位置を推定する、
   無線位置検出システム。
2. 請求項１において、
   上記第１受信電界強度データが記憶される記憶装置を更に有し、上記参照される上記第１受信電界強度データが取り出される
   無線位置検出システム。
3. 請求項２において、
   上記記憶装置には、親機と第１無線タグ及び第２無線タグとし使用される無線タグとの間での受信電界強度と距離との相関関係が測定された補完データを有し、
   上記データ処理装置は、上記補完データを用いて第１無線タグ間における移動体の推定位置を補完する
   無線位置検出システム。
4. 請求項２又は３において、
   移動体の推定された位置を表示する表示装置を更に有し、
   表示画面上には、上記管理エリアと推定された移動体の位置の表示と、
   上記各親機、基準となる第１無線タグの位置も表示可能にされる、
   無線位置検出システム。
5. 管理エリアにおける特定の位置に分散して複数の親機を配置し、
   上記管理エリアにおける特定の位置に分散して基準となる複数の第１無線タグを配置し、
   位置管理すべき移動体に上記第１無線タグと同じ性能を持つように製造された第２無線タグを取り付け、
   上記複数の親機に対して無線信号の授受を行う無線制御装置とそれを制御するデータ処理装置とを用い、
   上記各親機に対する上記第１無線タグの第１受信電界強度データと、上記各親機に対する第２無線タグの第２受信電界強度データを取得し、上記第２受信電界強度データのうち大きい順の所定データとそれに対応する親機を抽出し、上記抽出された親機に関する上記第１無線タグの第１受信電界強度データを参照して、上記管理エリアにおける該当する親機の特定の位置情報と、該当する基準となる複数の第１無線タグの特定の位置情報とから第２無線タグが取り付けられた移動体の位置を推定する、
   無線位置検出方法。

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