JP2011518316A - 情報を伝達する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、対象に近接結合された情報伝達システムに関する。このシステムは、電磁界を形成する複数の導体成分を備えた電線配置ならびに対象と関連付けられた送信機を備えることを特徴とする。前述の送信機は、電磁界によって電線配置に結合され、また、電磁界によって形成された測定信号を変調するように配置される。

Description

本発明の対象は、情報を伝達するための、近接場測定に基づく方法およびシステムである。

無線周波数、超音波周波数または赤外線周波数の遅延または電力の測定に基づく従来技術の屋内位置探索システムでは、携帯用トランスポンダまたは通信によって対象の位置を探索し、対象を特定することができる。トランスポンダによって動作するシステムは、この文脈では能動的位置探索システムと称する。これらのうち、赤外線周波数で動作するシステムだけが、トランスポンダなしでも、すなわち受動的システムとして動作する。この場合、識別はうまくいかず、位置探索測定は移動検知のレベルのみである。この場合、粗いセクタ間のＩＲパワーにおける変化が測定される。トランスポンダなしで動作する屋内位置探索システムは、この文脈では受動的位置探索システムと称する。これらのタイプのシステムは、エレクトレット膜、力センサ行列または圧力センサ行列、および電磁気の近接場に基づく位置探索測定を備える。能動的屋内位置探索システムと比べて、膜センサ、圧力センサまたは近接場センサの利点は、例えば、それらが動作するための位置探索機能用に携帯用トランスポンダまたは通信を必要としないことである。また、それらの有効範囲は、反射または影領域によって制限されない。

したがって、能動的位置探索システムは、動作するために携帯用送信機を常に必要とする。また、能動的システムの有効範囲は、屋内空間において反射および影領域によって制限される。前述の受動的屋内位置探索の方法は、トランスポンダを必要とせず、有効範囲の問題も生じない。しかし、現況技術の受動システムに関する問題は、対象を識別することができないことである。

いくつかの現況技術のシステムが、例えば以下の刊行物でより詳細に説明されている。
− Ｈｙｕｎｇｇｉ Ｃｈｏ、Ｍｙｕｎｇｓｅｏｋ Ｋａｎｇ、Ｊｏｎｇｈｙｕｋ Ｐａｒｋ、Ｂｙｕｎｇｓｕｎｇ ＰａｒｋおよびＨａｇｂａｅ Ｋｉｍ、「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎ ＺｉｇＢｅｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｕｓｉｎｇ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ」、２１ｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ （ＡＩＮＡＷ‘０７）、２００７年。
− Ｗａｒｄ Ａ．、Ｊｏｎｅｓ Ａ．およびＨｏｐｐｅｒ Ａ．、「Ｎｅｗ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｃｔｉｖｅ Ｏｆｆｉｃｅ」、ＩＥＥＥ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第４巻、１９９７年１０月５日号、４２〜４７頁。
− Ｗａｎｔ Ｒ．、Ｈｏｐｐｅｒ Ａ．、Ｆａｌｅａｏ Ｖ．およびＧｉｂｂｏｎｓ Ｊ．、「Ｔｈｅ Ａｃｔｉｖｅ Ｂａｄｇｅ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ」、Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ、第１０巻、１９９２年１月５日号、４２〜４７頁。
− Ｋｉｒｊａｖａｉｎｅｎ Ｋ．、「Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｆｉｌｍ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓａｍｅ」、米国特許第４６５４５４６号、１９８７年。
− Ｌｅｋｋａｌａ ＪｕｋｋａおよびＰａａｊａｎｅｎ Ｍｉｋａ、「ＥＭＦｉ − Ｎｅｗ Ｅｌｅｃｔｒｅｔ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ」、１０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｅｔｓ、１９９９年。
− Ａｄｄｌｅｓｅｅ Ｍｉｃｈａｅｌ Ｄ．、Ｊｏｎｅｓ ＡｌａｎおよびＩｖｅｓｅｙ Ｆｉｎｎｂａｒｌ、「Ｔｈｅ ＯＲＬ Ａｃｔｉｖｅ Ｆｌｏｏｒ」、ＩＥＥＥ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第４巻、１９９７年１０月５日号、１９９７年１０月、３５〜４１頁。
− Ｍｕｒａｋｉｔａ Ｔａｋｕｙａ、Ｉｋｅｄａ ＴｅｔｓｕｓｈｉおよびＩｓｈｉｇｕｒｏ Ｈｉｒｏｓｈｉ、「Ｈｕｍａｎ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｕｓｉｎｇ Ｆｌｏｏｒ Ｓｅｎｓｏｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｒｋｏｖ Ｃｈａｉｎ Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ Ｍｅｔｈｏｄ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １７ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ、２００４年。
− Ｓｅｐｐｏｎｅｎ Ｒａｉｍｏ、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ」、国際特許出願第Ｗ０２００４ＦＩ００４８９ ２００４０８２０号、２００５年、米国特許出願第２００７００８１４５号、２００７年。
− Ｒｉｍｍｉｎｅｎ Ｈｅｎｒｙ、Ｌｉｎｎａｖｕｏ ＭａｔｔｉおよびＳｅｐｐｏｎｅｎ Ｒａｉｍｏ、「Ｈｕｍａｎ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｉｎｇ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｐｅｒｖａｓｉｖｅ Ｈｅａｌｔｈ ２００８、タンペレ、フィンランド。

米国特許第４６５４５４６号 国際特許出願第 Ｗ０２００４ＦＩ００４８９ ２００４０８２０号 米国特許出願第２００７００８１４５号

Ｈｙｕｎｇｇｉ Ｃｈｏ、Ｍｙｕｎｇｓｅｏｋ Ｋａｎｇ、Ｊｏｎｇｈｙｕｋ Ｐａｒｋ、Ｂｙｕｎｇｓｕｎｇ ＰａｒｋおよびＨａｇｂａｅ Ｋｉｍ、Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎ ＺｉｇＢｅｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｕｓｉｎｇ Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ、 ２１ｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ （ＡＩＮＡＷ‘０７）、２００７年 Ｗａｒｄ Ａ．、Ｊｏｎｅｓ Ａ．およびＨｏｐｐｅｒ Ａ．、Ｎｅｗ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｃｔｉｖｅ Ｏｆｆｉｃｅ、 ＩＥＥＥ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第４巻、１９９７年１０月５日号、４２〜４７頁 Ｗａｎｔ Ｒ．、Ｈｏｐｐｅｒ Ａ．、Ｆａｌｅａｏ Ｖ．およびＧｉｂｂｏｎｓ Ｊ．、Ｔｈｅ Ａｃｔｉｖｅ Ｂａｄｇｅ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、 Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ、第１０巻、１９９２年１月５日号、４２〜４７頁 Ｌｅｋｋａｌａ ＪｕｋｋａおよびＰａａｊａｎｅｎ Ｍｉｋａ、ＥＭＦｉ − Ｎｅｗ Ｅｌｅｃｔｒｅｔ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ、 １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｅｔｓ、１９９９年 Ａｄｄｌｅｓｅｅ Ｍｉｃｈａｅｌ Ｄ．、Ｊｏｎｅｓ ＡｌａｎおよびＩｖｅｓｅｙ Ｆｉｎｎｂａｒｌ、Ｔｈｅ ＯＲＬ Ａｃｔｉｖｅ Ｆｌｏｏｒ、 ＩＥＥＥ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、第４巻、１９９７年１０月５日号、１９９７年１０月、３５〜４１頁 Ｍｕｒａｋｉｔａ Ｔａｋｕｙａ、Ｉｋｅｄａ ＴｅｔｓｕｓｈｉおよびＩｓｈｉｇｕｒｏ Ｈｉｒｏｓｈｉ、Ｈｕｍａｎ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｕｓｉｎｇ Ｆｌｏｏｒ Ｓｅｎｓｏｒｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｒｋｏｖ Ｃｈａｉｎ Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ Ｍｅｔｈｏｄ、 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １７ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ、２００４年 Ｒｉｍｍｉｎｅｎ Ｈｅｎｒｙ、Ｌｉｎｎａｖｕｏ ＭａｔｔｉおよびＳｅｐｐｏｎｅｎ Ｒａｉｍｏ、Ｈｕｍａｎ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｉｎｇ、 Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｐｅｒｖａｓｉｖｅ Ｈｅａｌｔｈ ２００８、タンペレ、フィンランド

本発明は、電磁気の近接場の測定に基づく屋内位置探索システム、ならびに対象の位置を探索することに加えてその対象を識別し、識別された対象に関する情報を位置探索の対象と位置探索システムとの間で伝達する方法を提供する。

本発明による、電磁界の中で対象に近接結合される情報伝達システムは、電磁界を形成する複数の導体成分を備える電線配置と、システムが電磁界による測定信号を形成するのに用いる測定配置と、対象に関連した送信機とを備え、前述の送信機が、電磁界によって電線配置に結合され、また、システムが電磁界によって形成した測定信号に影響を及ぼすように配置されることを特徴とする。

本発明の電線配置は、例えば印刷導体パターンを備えることができる。

本システムは、インピーダンスによって測定信号を形成するための手段をさらに備えることができる。導体パターンのインピーダンスは、全体の電線配置のインピーダンスに関連して測定することができる。対象は、例えば、測定信号および信号の形成に関与した少なくとも１つの導体パターンを識別することによって探索され得る。

本システムは、前述の電線配置および位置探索システムの領域内の対象の位置を探索するための手段をさらに備えることができる。

本発明のいくつかの実施形態による位置探索システムは、少なくとも１つの前述の導体成分のインピーダンスおよび前述の電線配置の全体のインピーダンスを測定するための手段を備えることができる。

本発明のいくつかの実施形態による送信機は、前述の測定信号をＡＳＫ変調するための手段を備えることができる。

送信機は、測定する導体成分（導体パターン）に電磁界によって送信機が結合されるように対象に結合され得て、また、インピーダンスを介して探索する対象に結合され得る。

電界の場合には、導体表面が、導体成分から送信機への電磁界結合要素および／または送信機から対象への電磁界結合要素として機能することができる。磁界の場合には、ループが結合要素として機能することができる。

送信機は、例えばトランジスタ、スイッチ、共振器またはフィルタであり得る送信機の制御手段を用いて、測定する導体成分と対象との間の電磁結合に影響を及ぼすことができる。

本発明による送信機は、前述の電磁界の中で送信機を作動させるための手段を備えることができる。

例えば測定信号を解析するための装置を備えることができる位置探索システムを、システムに結合することができる。位置探索システムは、変調測定信号に基づいて、例えば受信した変調測定信号を復調することにより、探索された対象を識別すること、または対象に近接結合された情報を受け取ることができる。

本発明の用途に適用可能な例示的位置探索システムは、引用（Ｓｅｐｐｏｎｅｎ Ｒａｉｍｏ、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ」、国際特許出願第 Ｗ０２００４ＦＩ００４８９ ２００４０８２０号、２００５年、米国特許出願第２００７００８１４５号、２００７年）に説明されている。

本発明は、本発明によるシステムの手段を用いて対象を識別する方法および／または対象の位置を探索する方法にも関する。

本発明が、実施例として示されるいくつかの好ましい実施形態および添付図を参照しながら、以下でより詳細に説明されることになる。

本発明に使用される配置の一実施形態を示す図である。 本発明による送信機の一実施形態を示す図である。 本発明の１つの例示的用途を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態による近接場測定に基づく位置探索システムおよび識別システムを示す。位置探索システム（１０１）は、床面の下に設置された導体パターン（１０２）から導体パターン群（１０３）への電磁結合を測定する。換言すれば、システム（１０１）は、スポット周波数または可変周波数を用いて、全体の導体パターン群（１０３）に対する１つの導体パターン（１０２）のインピーダンス（１０４）を測定する。導体パターンは導体マトリクスを形成し、全体のマトリクスに対するマトリクスの各要素のインピーダンス（１０４）が交互に測定される。十分な導電率を有する対象（１０５）が導体パターンの近くにあるとき、測定されるインピーダンスが減少し、これが対象（１０５）の存在として記録される。この方法で観測される複数の対象には、とりわけ、人、動物、ロボット、金属備品、ならびに様々な機械および自動車も含まれる。本発明のいくつかの実施形態による送信機（１０６）が対象に結合されるとき、被測定信号から対象を識別することができる。

本発明の一実施形態による送信機が図２に示されている。送信機（２０６）は、測定する導体パターン（２０２）に電磁的に結合し、かつ探索する対象（２０５）にもインピーダンス（２０８）を介して結合するように、対象に結合される。送信機は、例えばトランジスタ、スイッチ、共振器またはフィルタであり得る送信機の制御手段（２０７）を用いて、測定する導体パターン（２０２）と対象（２０５）との間の電磁結合を調整する。一方、対象は、インピーダンス（２０９）を介して導体マトリクス（２０３）の残りのすべてと結合する。調整によって、測定で見える対象のトータルインピーダンスは、位置探索システム（２０１）に読み取らせるために、送信機（２０６）から電磁界を介して情報が伝達されるように変換または変調される。伝達される情報は、例えば識別子または送信機（２０６）の他のいくつかの情報であり得る。例えばスイッチまたは運動検出器であるインターフェイス手段（２１０）は、送信機に結合され得て、このインターフェイスにより、送信機は、例えば位置探索システム（２０１）が受け取った測定信号を変調するように作動することができる。

例えば、送信機を、履物、装身具、対象のフレーム、対象のケースまたは対象の本体に組み込むことにより、送信機を対象に関連付けることができる。送信機は、例えば図３に示されるように履物の中に組み込むことにより、対象に結合することができる。近接場測定に基づく位置探索システム（３０１）は、１枚の導体プレートに交流電流（３１１）を供給して電流の強度（３１２）を測定することにより、全体の導体プレート群（３０３）に対する導体プレート（３０２）のインピーダンスを測定する。導体領域は、履物（３２３）の底部（３１４）に組み込まれ、摩耗面（３１３）で床から絶縁される。電界が導体領域（３１４）に結合され（３０８）、一方、導体領域（３１４）は、導体（３１５）を用いて例えばマイクロコントローラなどの送信機（３０６）に結合される。例えば電池（３１６）によって動作するマイクロコントローラは、例えばマイクロコントローラを通過する電流をトランジスタスイッチ（３０７）で遮断することにより、測定信号を変調する。変調されるデータは、マイクロコントローラのメモリ（３１７）から検索される。マイクロコントローラは、例えば導体（３１９）を用いて、履物の底部材料（３１８）を通して、導電性または絶縁性の靴の内底（３２１）に固定されている導体領域（３２０）へ結合される。ここから、履物を用いている人の足の裏へ電流が結合され（３２２）、足の裏から、例えば履物を用いている人の体（３０５）である対象全体への電気経路が存在する。一方、人の体は、電流の復帰経路として機能する導体板（３０３）に結合され（３０９）、この場合電圧源へのループ（３２４）が閉じる。このとき、ループの一部分である送信機のトランジスタスイッチ（３０７）が、電流計で見ることができる信号を変換または変調し、識別子または送信機の他のいくつかの情報を位置探索システムへ伝達する。インピーダンスは、例えばＡＳＫ変調（振幅シフトキーイング）を用いることによって変換され、このことは当業者に周知である。このとき、履物を履いている人が識別され、必要に応じて探索もされ得る。しかし、送信機が対象に関連付けられていない場合は、対象は常に識別されないが探索することはできる。

示された本発明の様々な実施形態によって、受動的位置探索システムに識別機能を追加することにより、能動的位置探索システムの問題を解決することができる。したがって、本発明により、近接場測定に基づく受動的位置探索システムを用いて、対象と位置探索システムとの間の位置探索の対象の識別子および他の情報を伝達することが可能になる。伝達される情報は、変調することによって位置探索に用いられる測定信号に含まれる。

同様に、上記に示された例示的実施形態は、明瞭さのために、それらの構造および機能において比較的簡単であることも当業者には明白である。この特許出願に示されたモデルにならって、この特許出願に示された斬新な概念を利用する、別の非常に複雑でもある解決策を構築することが可能である。

Claims (8)

1. 電磁界の中で対象（１０５）に近接結合された情報伝達のシステムであって、前記システムが、電磁界を形成する複数の導体成分（１０２）を備える電線配置（１０３）と、前記対象に関連した送信機（１０６）とを備え、前記送信機が、電磁界によって前記電線配置に結合され、また前記電磁界によって形成された前記測定信号を変調するように配置されることを特徴とするシステム。
2. 前記電線配置が導体パターンを備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記システムが、前記導体成分のインピーダンスによって前記測定信号を形成するための手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記システムが、前記電線配置および位置探索システムの領域内の対象の位置を探索するための手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記位置探索システムが、少なくとも１つの前記導体成分のインピーダンスおよび前記電線配置の全体のインピーダンスを測定するための手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 前記送信機が、前記測定信号をＡＳＫ変調するための手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記送信機が、前記電磁界の中で前記送信機を作動させるための手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
8. 請求項１または４に記載のシステムの手段を用いて対象を識別および／または位置探索する方法。

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