JP2011226959A - 移動体の位置検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の柱が平面視で格子状に配置された対象エリア内において、検出感度に指向性を有する複数のRFIDタグを、指向性の向きが該格子方向と一致するように複数の柱に配備する。また、フォークリフト5に、RFIDタグを検出するリーダ装置と、RFIDタグとリーダ装置の間で電波の送受信を行うアンテナとを配備する。さらに、検出されるRFIDタグの対象エリア内における配置とフォークリフト5の対象エリア内における推定位置との関係を示す位置推定パターンを備えておく。複数の柱に配備されたRFIDタグを、アンテナから送受信される電波を介して、リーダ装置で1つ以上検出し、検出されたRFIDタグの対象エリア内における配置に対応する位置推定パターンを判別することで、フォークリフト5の位置を推定する。
【選択図】図2
Description
RFIDタグは、ICチップ及びアンテナで構成される無線タグと、ICチップに書き込まれたIDを非接触で読み書き可能な無線タグリーダ・ライタとから構成される。近年、UHF帯無線を用いたRFIDタグの普及によって検知距離が数メートルにも及ぶようになり、作業者がリーダ装置を用いて手作業でIDタグの読み取りを行わずとも、リーダ装置の近傍をRFIDタグが取り付けられた管理対象物が通過するだけで、管理対象物を自動的に検知できるようになっている。このようなRFIDタグの用途が、ますます広がっている。
ところが、床面に埋め込まれたRFIDタグの信号は、コンクリート面の干渉を受けて大きく減衰するので、リーダ装置がRFIDタグを検知できる距離は、10cm〜20cm程度となる。RFIDタグが埋め込まれた位置に対する移動体の移動経路のずれ幅が上記タグの検知距離以下であれば、問題はないが、移動体の移動経路のずれ幅が大きい場合や、移動体が自由に移動する場合は、多数のRFIDタグを高い密度で埋め込む必要があり、特許文献1の技術を現実に実施するのは困難をともなう。
ところが、管理対象物はフォークリフトの前方位置に降ろされるため、降ろされた管理対象物の位置を正確に特定するには、そのときのフォークリフトの位置だけではなく向きを表す情報も得て、フォークリフトの前方位置を知ることが要求される。このような要求に対して、特許文献1の方法では、任意の位置におけるフォークリフトの向きを表す情報は得られず、電子コンパスやジャイロセンサを合わせて用いるなどの、RFIDタグ以外のセンサを用いた工夫が必要となり、簡便な方法で管理対象物の位置を特定することができない。
本発明の移動体の位置検出方法は、複数の柱が平面視で格子状に配置された対象エリア内で移動する移動体の位置を検出するに際し、検出感度に指向性を有する複数のIDタグを、指向性の向きが該格子方向と一致するように前記複数の柱に配備しておき、前記移動体に、前記IDタグを検出するIDタグリーダと、前記IDタグと前記IDタグリーダの間で電波の送受信を行うアンテナとを配備しておき、さらに、検出されるIDタグの前記対象エリア内における配置と前記移動体の対象エリア内における推定位置との関係を示す位置推定パターンを備えておき、前記複数の柱に配備されたIDタグを、前記アンテナから送受信される電波を介して、前記IDタグリーダで1つ以上検出し、前記検出されたIDタグの前記対象エリア内における配置に対応する位置推定パターンを判別することで、前記移動体の位置を推定することを特徴とする。
また、前記移動体に配備されたアンテナは指向性を有するものであり、前記位置推定パターンは、前記アンテナの指向性に基づいた前記移動体の向きを示す情報を備えていてもよい。
また、前記移動体のIDタグリーダでIDタグを1つ以上検出した後に、検出された複数のIDタグの検出信号強度又は応答回数の大小に基づいて、所定個数を上限としてIDタグを選出し、該選出されたIDタグの前記対象エリア内における配置に基づいて位置推定パターンを判別することで前記移動体の位置を推定してもよい。
(第1実施形態)
図面を参照しながら、以下に、本発明の第1実施形態について説明する。
まず、図1及び図2を参照して、図1は、本発明の第1実施形態による移動体の位置検出方法の実施態様を示す概略図であり、柱1、柱2、RFIDタグ3a,3b,4a,4b、及びフォークリフト5の配置を示す。図2は、図1でその一部を示した倉庫(対象エリア)を天井側からみたときの概略図である。
RFIDタグ3a,3b,4a,4bは、ICチップ及びアンテナで構成される無線タグと、ICチップに書き込まれたIDを非接触で読み書き可能な無線タグリーダ・ライタとから構成される金属対応長距離型パッシブRFIDタグである。これらRFIDタグは、無線通信に例えばUHF帯無線を用いるものであり、通信に指向性を有するものである。RFIDタグは、後述するリーダ装置6(IDタグリーダ)から発信されたUHF波を受信すると、これに応答して自身のIDをUHF波で発信する。リーダ装置6がこのIDを受信してRFIDタグ3a,3b,4a,4bを検知できる距離は、これらRFIDタグの前方約10メートルの範囲である。
フォークリフト5は、倉庫内で管理対象物となる資材や物品を移動させる一般的な輸送機器である。フォークリフト5は、UHF波を発信すると共に柱に配置されたRFIDタグからのUHF波を受信する1本のアンテナ7と、RFIDタグからのUHF波を受信することでRFIDタグを検知するリーダ装置6とを有している。アンテナ7は、UHF電波の受発信に指向性を有しており、指向性の向きがフォークリフト5の前方に向けられている。よって、アンテナ7から発せられたUHF電波は、フォークリフト5の側方及び後方には伝播せず、フォークリフト5の前方に伝播する。
このような構成によって、フォークリフト5の位置を、リーダ装置6からのポーリングに応答したRFIDタグの付近であると推定することができる。また、管理対象物にもRFIDタグを付しておけば、このRFIDタグのIDもリーダ装置6で受信することができる。この管理対象物のIDと、ポーリングに応答したRFIDタグのIDとを関連づければ、同様に、管理対象物の位置も推定することができる。
図2は、紙面に向かって上方を、北方向として表されているので、北方向を向くRFIDタグには、柱に付された符号の先頭に方位を表す文字Nを添えた符号を与える。南方向を向くRFIDタグには、文字Sを添え、東方向を向くRFIDタグには、文字Eを添え、西方向を向くRFIDタグには、文字Wを添えて符号を与える。
それぞれの柱に配置された各RFIDタグは、柱側面の前方、つまり、隣接する柱に指向性の向きを向けている。そのため、RFIDタグから発せられたUHF電波の伝播範囲(RFIDタグの検知エリア)は、図2のRFIDタグの回りにグレースケールで示される範囲となる。
例えば、図2に示すように、柱C4、C5、C7、及びC8に囲まれた範囲にフォークリフト5が位置しているときに、フォークリフト5のリーダ装置6が、アンテナ7を介してUHF電波を発信したとする。
アンテナ7からのUHF電波は、フォークリフト5の前方に向けられて発せられているので、RFIDタグEC4は、フォークリフト5の前方にあると判断することができる。この判断に基づいて、フォークリフト5の位置はRFIDタグEC4の検知エリア内であり、RFIDタグEC4にその前方を向けていると推定できる。
位置推定パターンとは、少なくとも1つのRFIDタグが検出されたときに、検出されたRFIDタグの位置を基にして、検出されたRFIDタグが配置された柱の位置と、フォークリフト5が位置する可能性のある区分とを対応づけたものである。
本実施形態においては、1つのRFIDタグが検出された場合と、2つのRFIDタグが検出された場合を考える。3つ以上のRFIDタグが検出された場合を考えることもできるが、その場合は、後述するようにRFIDタグの検出強度(検出信号強度)や検出確率(応答回数)などを基にして、その上位2つのRFIDタグを選出すればよい。
図3は、1つの柱の側面に配置された1つのRFIDタグが検出された場合の位置推定パターンを示す図である。
図3の左側に示すように、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が濃いグレースケールで示す推定区分に位置していることしか推定できないが、図3の右側に示すように、フォークリフト5のアンテナ7が指向性であり、指向性の向きをフォークリフト5の前方に向けていれば、矢印で示すように、フォークリフト5が、検出されたRFIDタグに前方を向けて位置していると推定することができる。
1つの柱の隣り合う側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図4(a)に濃いグレースケールで示すように、検知されたRFIDタグが配置された柱と、該柱の右上に位置する柱と、当該RFIDタグに対向する柱とに囲まれた4つの区分となる。
1つの柱の互いに反対を向く側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図4(b)左側に濃いグレースケールで示すように、検知されたRFIDタグが配置された柱周辺の4つの区分となる。
隣り合う2つの柱の互いに向かい合う側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図5(a)左側に濃いグレースケールで示すように、検知されたRFIDタグが配置された2つの柱の間の4つの区分となる。
隣り合う2つの柱の互いに同じ向きの側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図5(b)左側に濃いグレースケールで示すように、検出された2つのRFIDタグのうち指向性の向きにおいて前方にあるのRFIDタグが配置された柱周辺の4つの区分となる。
隣り合う2つの柱の互いに反対を向く側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図5(c)左側に濃いグレースケールで示すように、検知されたRFIDタグが配置された2つの柱の間の4つの区分となる。
図6(a)に示すように、隣り合う2つの柱の互いに異なる向きの側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図6(a)左側に濃いグレースケールで示すように、検知されたRFIDタグが配置された柱と、該柱に隣接する柱とで囲まれた4つの区分となる。
図6(b)は、隣り合う2つの柱の互いに異なる向きの側面に配置された2つのRFIDタグが検出された他の場合の位置推定パターンを示す図である。
図6(c)に示すように、隣り合う2つの柱の互いに並列に同じ向きとなる側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図6(c)左側に濃いグレースケールで示すように、検知されたRFIDタグが配置された柱と、該RFIDタグの指向性の方向側で隣接する柱とで囲まれた4つの区分となる。
図6(d)は、隣り合う2つの柱の互いに並列に異なる向きとなる側面に配置された2つのRFIDタグが検出された場合の位置推定パターンを示す図である。
これに対して、フォークリフト5のアンテナ7が指向性であれば、図6(d)の右側に示すように、検知されたRFIDタグが配置された柱と、該柱の右側又は左側に隣接する柱とで囲まれた4つの区分が推定区分となり、2通りの位置推定パターンを考えることができる。それぞれの位置推定パターンにおいて、フォークリフト5は、矢印で示すように、RFIDタグが配置された柱方向に前方を向けて位置していると推定することができる。
格子の斜め方向に隣り合う2つの柱の互いに逆を向く側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図7(a)左側に濃いグレースケールで示すように、検知されたRFIDタグが配置された2つの柱と、該柱にそれぞれ隣接する柱に囲まれた4つの区分となる。
格子の斜め方向に隣り合う2つの柱の互いに同じ向きの側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図7(b)左側に濃いグレースケールで示すように、検出された2つのRFIDタグのうち指向性の向きにおいて前方にあるRFIDタグが配置された柱に対して、もう一方のRFIDタグが配置された柱側にある4つの区分となる。
図7(c)に示すように、格子の斜め方向に隣り合う2つの柱の互いに逆を向く側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図7(c)左側に濃いグレースケールで示すように、検知されたRFIDタグが配置された2つの柱と、該柱にそれぞれ隣接する柱に囲まれた4つの区分となる。
格子の斜め方向に隣り合う2つの柱の互いに異なる向きの側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図8(a)左側に濃いグレースケールで示すように、検知されたRFIDタグが配置された2つの柱と、該柱にそれぞれ隣接する柱に囲まれた4つの区分となる。
図8(b)は、格子の斜め方向に隣り合う2つの柱の互いに異なる向きの側面に配置された2つのRFIDタグが検出された他の場合の位置推定パターンを示す図である。
図8(c)に示すように、格子の斜め方向に隣り合う2つの柱の互いに異なる向きの側面に配置された2つのRFIDタグが検知された場合、フォークリフト5のアンテナが無指向性であれば、フォークリフト5が位置していると推定される推定区分は、図8(c)左側に濃いグレースケールで示すように、検知されたRFIDタグが配置された2つの柱と、該柱にそれぞれ隣接する柱に囲まれた4つの区分となる。
(第2実施形態)
次に、図9を参照しながら、本発明の第2実施形態について説明する。
つまり、倉庫内で検出されたRFIDタグの組み合わせのそれぞれに対して位置推定パターンが決まるので、具体的なRFIDタグの組み合わせを決めれば、上述した位置推定パターンに基づいて、そのRFIDタグの組み合わせに対応した倉庫内における実際の推定区分と、フォークリフト5の向きが決まる。
図9は、その推定リストを示す図である。例えば、RFIDタグSC1が最も検出強度が高く、RFIDタグSC2が2番目に検出強度が高かった場合、第1タグIDはSC1であり、第2タグIDはSC2である。このときの推定区分は、図9より区分A1,A2,A5,及びA6であり、フォークリフト5の向きは0°であると推定することができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
第1実施形態及び第2実施形態におけるフォークリフト5は、指向性を有するアンテナ7を、ルーフに1つだけ備えていた。本実施形態によるフォークリフト5は、図1に示すように、指向性を有するアンテナ7a,7bを、前進方向に対して左右両側に、ルーフの高さ付近に備える。これら2つのアンテナ7a,7bの指向性は、ともにフォークリフト5の前方に向けられている。
例えば、得られた2つの位置推定パターンが同じものであれば、フォークリフト5は、ほぼ間違いなく位置推定パターンが示す推定区分に位置すると推定できる。
ところで、一般的に、複数の事象の分布確率が得られた場合、それらの複合確率(条件付き確率)を求めることによって、両者が同時に得られる確率を求めることができる。上述した位置推定パターンの推定区分は、フォークリフト5がそこに存在する存在確率に基づいて作成されているものであるので、簡便には、各推定区分等に予め指標値を与えておき、得られた2つ位置推定パターンに示される推定区分の指標値を加算や乗算することによって、最もフォークリフト5の存在確率の高いを考えられる推定区分を求めることができる。
図中矢印で示した方向ベクトルについても、アンテナの指向性の向きから得られたフォークリフト5の向きについて、得られた推定位置パターンで示された方向ベクトルの平均を取るなどの方法でフォークリフト5の向きを計算する方法が考えられる。
3a,3b,4a,4b RFIDタグ
5 フォークリフト
6 リーダ装置
7,7a,7b アンテナ
10,20 側面
Claims (5)
- 複数の柱が平面視で格子状に配置された対象エリア内で移動する移動体の位置を検出するに際し、
検出感度に指向性を有する複数のIDタグを、指向性の向きが該格子方向と一致するように前記複数の柱に配備しておき、
前記移動体に、前記IDタグを検出するIDタグリーダと、前記IDタグと前記IDタグリーダの間で電波の送受信を行うアンテナとを配備しておき、
さらに、検出されるIDタグの前記対象エリア内における配置と前記移動体の対象エリア内における推定位置との関係を示す位置推定パターンを備えておき、
前記複数の柱に配備されたIDタグを、前記アンテナから送受信される電波を介して、前記IDタグリーダで1つ以上検出し、
前記検出されたIDタグの前記対象エリア内における配置に対応する位置推定パターンを判別することで、前記移動体の位置を推定することを特徴とする移動体の位置検出方法。 - 複数の前記位置推定パターンを位置テーブルとして備えることを特徴とする請求項1に記載の移動体の位置検出方法。
- 前記移動体に配備されたアンテナは指向性を有するものであり、
前記位置推定パターンは、前記アンテナの指向性に基づいた前記移動体の向きを示す情報を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の移動体の位置検出方法。 - 前記移動体のIDタグリーダでIDタグを1つ以上検出した後に、
検出された複数のIDタグの検出信号強度又は応答回数の大小に基づいて、所定個数を上限としてIDタグを選出し、
該選出されたIDタグの前記対象エリア内における配置に基づいて位置推定パターンを判別することで前記移動体の位置を推定することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の移動体の位置検出方法。 - 前記移動体は、指向性を有するアンテナを複数備えるものであって、
前記複数のアンテナ毎に、検出したIDタグに基づいて移動体の位置及び向きを表す情報を得、
前記移動体の位置及び向きを表す複数の情報を用いて、前記移動体の位置を推定することを特徴とする請求項3又は4に記載の移動体の位置検出方法。
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