JP2012185047A - Radio positioning system according to high-precision analysis method - Google Patents

Radio positioning system according to high-precision analysis method Download PDF

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JP2012185047A JP2011048634A JP2011048634A JP2012185047A JP 2012185047 A JP2012185047 A JP 2012185047A JP 2011048634 A JP2011048634 A JP 2011048634A JP 2011048634 A JP2011048634 A JP 2011048634A JP 2012185047 A JP2012185047 A JP 2012185047A
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receiver
radio
transmitter
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measuring
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JP2011048634A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroo Matsuda
浩朗 松田
Kazunobu Matsumoto
和伸 松元
Kaoru Kobayashi
薫 小林
Takanori Tsutsui
隆規 筒井
Shigeaki Tagashira
茂明 田頭
Eihiro Saishu
英裕 最首
Original Assignee
Tobishima Corp
飛島建設株式会社
Kyushu Univ
国立大学法人九州大学
Nautilus Technologies Inc
株式会社ノーチラス・テクノロジーズ
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio positioning system according to a high-precision analysis method in which the precision of distance measurement can be improved and reliability of the radio positioning system itself can be improved remarkably by measuring a distance from each transmitter to a receiver while taking into account a variation property of a radio wave strength.SOLUTION: A radio positioning system comprises a plurality of location-known transmitters transmitting radio waves and a receiver receiving radio waves from the plurality of location-known transmitters, measures a distance from each transmitter to the receiver by utilizing a radio wave strength value of the transmitted radio wave and measures a location of the receiver from the measured distances. When measuring the distance from each transmitter to the receiver by utilizing the radio wave strength value, the measurement is performed while taking into account a variation property of the radio wave strength with respect to variation in the distance from each transmitter to the receiver, and the location of the receiver is measured using the measurements taking into account the variation property of the radio wave strength.

Description

本発明は、無線によって位置の測定が行える無線測位システムに係り、特に該システムの測位誤差を少なくして高精度に測位が行える高精度解析法による無線測位システムに関するものである。
The present invention relates to a wireless positioning system capable of measuring a position wirelessly, and more particularly to a wireless positioning system based on a high-precision analysis method capable of performing positioning with high accuracy by reducing positioning errors of the system.
従来、無線電波の通信電波強度を利用し、該通信電波強度から電波発信機器の位置を測定する技術が開発されている(特許公表番号2010−509571号)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for measuring the position of a radio wave transmitting device from the radio wave intensity using radio wave radio wave intensity has been developed (Japanese Patent Publication No. 2010-509571).
ここで、前記従来の通信電波強度を利用した位置の測定システムは、座標が既知となっている複数台の受信機が存在する環境においては、それぞれの場所が既知な発信機から発信された電波を各受信機が受信した際の電波強度から、それぞれの場所が既知な発信機からの受信機までの距離を推定し、もってそれぞれの受信機の座標と、それぞれの発信機―受信機間の距離から、受信機の位置を計算するものであった(図7、図8参照)。
Here, the conventional position measurement system using communication radio wave intensity is a radio wave transmitted from a transmitter whose location is known in an environment where there are a plurality of receivers whose coordinates are known. Is estimated from the radio field intensity at the time each receiver is received, and the distance from the transmitter with the known location to the receiver, so that the coordinates of each receiver and between each transmitter and receiver are estimated. The position of the receiver was calculated from the distance (see FIGS. 7 and 8).
特表2010−509571号Special table 2010-509571
しかしながら、前記従来のシステムでは、受信機の位置の計算における、誤差の補正において、各発信機から受信機までの間の距離とは一切関係なくそれぞれ同じ誤差をもつものとして計測していた。
これは、従来のシステムでは、いわゆるGPSによる測位方法をそのまま利用していることによると考えられる。すなわち、従来のGPSによる測位方法は、電波の伝搬時間を利用して距離を算出しているため、誤差補正値も受信機と時計誤差を原因として、各発信機から受信機までの距離とは一切関係ないと考えているからと思われる。
However, in the conventional system, in the correction of the error in the calculation of the position of the receiver, the measurement is performed with the same error regardless of the distance from each transmitter to the receiver.
This is probably because the conventional system uses a so-called GPS positioning method as it is. In other words, since the conventional GPS positioning method calculates the distance using the propagation time of the radio wave, the error correction value is also the distance from each transmitter to the receiver due to the clock error with the receiver. This seems to be because it is not related at all.
しかし、発信機から発信される電波の電波強度減衰度は、発信した距離に比例して一律に減衰するのではない。
図4から理解されるように、例えば、略50m程度までは、急激に減衰するが、略50mを過ぎると電波強度はほとんど変動しないことが判明している。
しかるに従来では、誤差補正値は各発信機から受信機までの距離に関係なくそれぞれ同じ値としていたため、前記距離計測の精度が低くなってしまい、もって従来の無線測位システム自体の精度には難点があるとの課題が生じていたのである。
However, the radio wave intensity attenuation degree of the radio wave transmitted from the transmitter is not uniformly attenuated in proportion to the transmitted distance.
As understood from FIG. 4, for example, it is abruptly attenuated to about 50 m, but it has been found that the radio wave intensity hardly fluctuates after about 50 m.
However, conventionally, the error correction value is the same regardless of the distance from each transmitter to the receiver, so the accuracy of the distance measurement is lowered, and thus the accuracy of the conventional wireless positioning system itself is difficult. There was a problem that there was.
かくして、本発明は、前記従来システムの課題を解消するために創案されたものであり、通信電波強度の減衰度は、各発信機から受信機までの距離が短いときには電波強度の変化度が大きい、すなわち、大きく電波強度が減衰し電波強度により推定した距離の精度が高い(誤差が小さい)、各発信機から受信機までの距離が長いときに電波強度の変化度が小さく、すなわち電波強度はほとんど変化しないことから電波強度により推定した距離の精度が低い(誤差が大きい)、との電波強度の変化特性を考慮しなければならないのである。
そして、本発明では、前記電波強度の変化特性を取り入れて各発信機から受信機までの距離の計測を行うことで、距離計測の精度を向上せしめ、ひいては無線測位システム自体の信頼性を大きく高めることができる高精度解析法による無線測位システムを提供することを目的とするものである。
Thus, the present invention was devised to solve the problems of the conventional system described above, and the attenuation of the communication radio wave intensity is large when the distance from each transmitter to the receiver is short. That is, the radio field strength is greatly attenuated and the distance accuracy estimated by the radio field strength is high (the error is small), and when the distance from each transmitter to the receiver is long, the change in radio field strength is small, that is, the radio field strength is Therefore, it is necessary to consider the change characteristic of the radio field intensity that the accuracy of the distance estimated by the radio field intensity is low (the error is large) because it hardly changes.
In the present invention, by measuring the distance from each transmitter to the receiver by incorporating the change characteristics of the radio field intensity, the accuracy of distance measurement is improved, and the reliability of the wireless positioning system itself is greatly increased. An object of the present invention is to provide a wireless positioning system using a high-precision analysis method.
本発明による高精度解析法による無線測位システムは、
電波を発信する複数の場所が既知な発信機と、前記複数の場所が既知な発信機から発信された電波を受信する受信機とを備え、前記発信された電波の電波強度値を利用して各発信機から受信機までの距離を計測し、計測したそれぞれの距離から受信機の位置を測定する無線測位システムであり、
前記電波強度値を使用しての各発信機から受信機までの距離の計測に際して、各発信機から受信機までの距離の変化に対する電波強度の変化特性を考慮して計測を行い、
前記電波強度の変化特性を考慮した計測値を用いて受信機の位置を計測する、
ことを特徴とし、
または、
電波を発信する複数の場所が既知な発信機と、前記複数の場所が既知な発信機から発信された電波を受信する受信機とを備え、前記発信された電波の電波強度値を利用して各発信機から受信機までの距離を計測し、計測したそれぞれの距離から受信機の位置を測定する無線測位システムであり、
前記電波強度値を使用しての各発信機から受信機までの距離の計測に際し、各発信機から受信機までの距離が短いときに電波強度の変化度が大きく、各発信機から受信機までの距離が長いときに電波強度の変化度が小さい、との電波強度の変化特性を考慮した数値を利用して計測を行い、
前記計測値を用いて受信機の位置を計測する、
ことを特徴とし、
または、
電波を発信する複数の場所が既知な発信機と、前記複数の場所が既知な発信機から発信された電波を受信する受信機とを備え、前記発信された電波の電波強度値を利用して各発信機から受信機までの距離を計測し、計測したそれぞれの距離から受信機の位置を測定する無線測位システムであり、
前記電波強度値を使用しての各発信機から受信機までの距離の計測に際し、各発信機から受信機までの距離が短いときに電波強度の変化度が大きく、各発信機から受信機までの距離が長いときに電波強度の変化度が小さい、との電波強度の変化特性を考慮した計算式を形成し、該計算式で算出された数値を利用して計測を行い、
前記計測値を用いて受信機の位置を計測する、
ことを特徴とし、
または、
電波を発信する複数の場所が既知な発信機と、前記複数の場所が既知な発信機から発信された電波を受信する受信機とを備え、前記発信された電波の電波強度値を利用して各発信機から受信機までの距離を計測し、計測したそれぞれの距離から受信機の位置を測定する無線測位システムであり、
前記電波強度値を使用しての各発信機から受信機までの距離の計測に際し、各発信機から受信機までの距離が短いときに電波強度の変化度が大きく、各発信機から受信機までの距離が長いときに電波強度の変化度が小さい、との電波強度の変化特性を考慮した計算式を、電波強度値を算出する計算式と各発信機から受信機までも距離を算出する計算式から形成し、前記形成された計算式により算出された数値を利用して計測を行い、
前記計測値を用いて受信機の位置を計測する、
ことを特徴とし、
または、
前記電波強度値を算出する計算式は、
であり、
各発信機から受信機までの距離を算出する計算式は、
であり、
前記電波強度特性を考慮した計算式は、
である、
(なお、
とする。対象を3次元として考えた場合には、上記の式にZ項を加えた式となる。ssiは電波強度値,Ptxは送信電力,fは周波数,riは前記距離,nはパラメータ。)

ことを特徴とし、
または、
前記位置を計測する受信機は、複数個である、
ことを特徴とし、
または、
前記位置を計測する受信機は、移動する、
ことを特徴とし、
または、
前記各発信機は、無線LANのアクセスポイントであり、前記受信機は、前記無線LANのアクセスポイントからの信号を受信する端末機器である、
ことを特徴とし、
または、
前記場所が既知な発信機を場所が既知な受信機に換えると共に、前記受信機を場所が不知な発信機に換えて、該受信機の無線測位が行える、
ことを特徴とし、
または、
作業エリア内において前記受信機を作業者及び作業車両に取り付け、前記高精度解析法による高精度解析法による無線測位システムを作動して、前記作業エリア内の受信機の位置情報を計測すると共に、該位置情報をコンピュータに送信して取得させ、コンピュータでは、取得した位置情報から作業エリアにおける作業員の把握が行えると共に、前記位置情報から作業車両の作業員への接近に対し警告を発しうるシステムが構築できる、
ことを特徴とし、
または、
前記受信機を地下街及び商業施設内の人員に携帯させ、前記高精度解析法による無線測位システムを作動して、前記受信機の位置情報を計測すると共に、該位置情報をコンピュータに送信して取得させ、コンピュータでは、取得した位置情報から地下街及び商業施設内における人員の把握が行えると共に、前記位置情報から緊急避難誘導路を随時形成できるシステムが構築できる、
ことを特徴とするものである。
The wireless positioning system based on the high-precision analysis method according to the present invention is:
A transmitter having a plurality of known locations for transmitting radio waves, and a receiver for receiving radio waves transmitted from the transmitters having a plurality of known locations, using a radio field intensity value of the transmitted radio waves. It is a wireless positioning system that measures the distance from each transmitter to the receiver and measures the position of the receiver from each measured distance.
When measuring the distance from each transmitter to the receiver using the radio field intensity value, taking into account the change characteristics of the radio field strength with respect to the change in the distance from each transmitter to the receiver,
Measure the position of the receiver using the measured value considering the change characteristics of the radio field intensity,
It is characterized by
Or
A transmitter having a plurality of known locations for transmitting radio waves, and a receiver for receiving radio waves transmitted from the transmitters having a plurality of known locations, using a radio field intensity value of the transmitted radio waves. It is a wireless positioning system that measures the distance from each transmitter to the receiver and measures the position of the receiver from each measured distance.
When measuring the distance from each transmitter to the receiver using the radio field intensity value, the degree of change in radio field intensity is large when the distance from each transmitter to the receiver is short, and from each transmitter to the receiver. Measured using a numerical value that takes into account the change characteristics of radio field strength, such that the degree of change in radio field strength is small when the distance of
Measure the position of the receiver using the measured value,
It is characterized by
Or
A transmitter having a plurality of known locations for transmitting radio waves, and a receiver for receiving radio waves transmitted from the transmitters having a plurality of known locations, using a radio field intensity value of the transmitted radio waves. It is a wireless positioning system that measures the distance from each transmitter to the receiver and measures the position of the receiver from each measured distance.
When measuring the distance from each transmitter to the receiver using the radio field intensity value, the degree of change in radio field intensity is large when the distance from each transmitter to the receiver is short, and from each transmitter to the receiver. Forming a calculation formula that takes into account the change characteristics of radio field strength that the degree of change in radio field strength is small when the distance of is long, and using the numerical values calculated by the formula, perform measurements,
Measure the position of the receiver using the measured value,
It is characterized by
Or
A transmitter having a plurality of known locations for transmitting radio waves, and a receiver for receiving radio waves transmitted from the transmitters having a plurality of known locations, using a radio field intensity value of the transmitted radio waves. It is a wireless positioning system that measures the distance from each transmitter to the receiver and measures the position of the receiver from each measured distance.
When measuring the distance from each transmitter to the receiver using the radio field intensity value, the degree of change in radio field intensity is large when the distance from each transmitter to the receiver is short, and from each transmitter to the receiver. The calculation formula that considers the change characteristics of the radio field strength when the distance of the radio wave is small, the calculation formula that calculates the radio field strength value, and the calculation that calculates the distance from each transmitter to the receiver Form from the formula, measure using the numerical value calculated by the formed formula,
Measure the position of the receiver using the measured value,
It is characterized by
Or
The calculation formula for calculating the radio wave intensity value is:
And
The formula to calculate the distance from each transmitter to the receiver is
And
The calculation formula considering the radio wave intensity characteristics is
Is,
(Note that
And When the target is considered to be three-dimensional, the equation is obtained by adding the Z term to the above equation. ss i is a radio field intensity value, P tx is transmission power, f is a frequency, r i is the distance, and n is a parameter. )

It is characterized by
Or
There are a plurality of receivers for measuring the position.
It is characterized by
Or
The receiver for measuring the position moves,
It is characterized by
Or
Each transmitter is a wireless LAN access point, and the receiver is a terminal device that receives a signal from the wireless LAN access point.
It is characterized by
Or
The transmitter with the known location is replaced with a receiver with a known location, and the receiver is replaced with a transmitter with an unknown location to perform wireless positioning of the receiver.
It is characterized by
Or
Attach the receiver to a worker and a work vehicle in a work area, operate a wireless positioning system based on the high-precision analysis method based on the high-precision analysis method, and measure position information of the receiver in the work area; A system in which the position information is transmitted to a computer to be acquired, and in the computer, a worker in a work area can be grasped from the acquired position information, and a warning can be issued from the position information to the approach of the work vehicle to the worker. Can be built,
It is characterized by
Or
The receiver is carried by personnel in an underground shopping center and a commercial facility, and the wireless positioning system based on the high-precision analysis method is operated to measure the position information of the receiver and transmit the position information to a computer for acquisition. In addition, the computer can grasp the personnel in the underground shopping center and the commercial facility from the acquired position information, and can construct a system that can form an emergency evacuation guideway from time to time.
It is characterized by this.
本発明による高精度解析法による無線測位システムであれば、通信電波強度の減衰度は、発信距離と比例して減衰するものではなく、各発信機から受信機までの距離が短いときには電波強度の変化度が大きい、すなわち、大きく電波強度が減衰し、各発信機から受信機までの距離が長いときに電波強度の変化度が小さく、すなわち電波強度はほとんど変化しない、との電波強度の変化特性を考慮し、もって、当該電波強度の変化特性を取り入れて各発信機から受信機までの距離の計測を行うことで、距離計測の精度を向上せしめ、ひいては高精度解析法による無線測位システム自体の信頼性を大きく高めることができるとの優れた効果を奏する。
In the case of a wireless positioning system based on the high-accuracy analysis method according to the present invention, the attenuation of the communication radio wave intensity is not attenuated in proportion to the transmission distance, but the radio wave intensity is reduced when the distance from each transmitter to the receiver is short. Radio wave strength change characteristics that the degree of change is large, that is, the radio field strength is greatly attenuated and the change in radio field strength is small when the distance from each transmitter to the receiver is long, that is, the radio field strength hardly changes. Therefore, the accuracy of distance measurement is improved by measuring the distance from each transmitter to the receiver by incorporating the change characteristics of the radio field strength. There is an excellent effect that the reliability can be greatly increased.
本実施例の概略構成を説明する概略構成説明図である。It is a schematic structure explanatory drawing explaining the schematic structure of a present Example. 本発明の使用状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the use condition of this invention. 従来の方法と本発明の誤差比較を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the error comparison of the conventional method and this invention. 電波強度の減衰状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the attenuation state of radio wave intensity. 本発明の実施例を説明する実施例構成説明図である。It is Example structure explanatory drawing explaining the Example of this invention. 測位計算用サーバコンピュータの概略構成を説明する構成説明図である。FIG. 3 is a configuration explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a positioning calculation server computer. 従来例のシステム構成を説明する説明図(1)である。It is explanatory drawing (1) explaining the system configuration | structure of a prior art example. 従来例のシステム構成を説明する説明図(2)である。It is explanatory drawing (2) explaining the system configuration | structure of a prior art example.
以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
図1は、場所が既知な発信機である無線LANのアクセスポイント1a、1b、1c、1dを設置し、その中に、受信機である無線端末2を配置し、この無線端末2の測位計測を行った例を示したものである。   In FIG. 1, wireless LAN access points 1a, 1b, 1c, and 1d, which are transmitters whose locations are known, are installed, and a wireless terminal 2 that is a receiver is placed therein, and positioning measurement of this wireless terminal 2 is performed. The example which performed is shown.
この例において、それぞれの無線LANのアクセスポイント1a、1b、1c、1dの電波強度値は、アクセスポイント1aが−42.4、アクセスポイント1bが−70.8、アクセスポイント1cが−55.5、アクセスポイント1dが−63.2と測定されている。   In this example, the radio field strength values of the access points 1a, 1b, 1c and 1d of the respective wireless LANs are as follows: the access point 1a is −42.4, the access point 1b is −70.8, the access point 1c is −55.5, and the access point 1d is − It is measured as 63.2.
しかしながら、本発明ではこの電波強度値を場所が既知な発信機から受信機までの距離の計測にそのまま使用するものではない。前記したように、電波強度の減衰は、図4から理解されるように、例えば略50m程度までは、急激に減衰するが、略50mを過ぎると電波強度はほとんど変動しないものであり、このように電波強度の減衰度は、発信距離と比例して減衰するものではなく、各発信機から受信機までの距離が短いときには電波強度の変化度が大きい、すなわち、大きく電波強度が減衰し、各発信機から受信機までの距離が長いときに電波強度の変化度が小さく、すなわち電波強度はほとんど変化しない、との電波強度の変化特性を有している。
よって、発信機から受信機までの距離の計測に際しては、前記電波強度の変化特性を充分に考慮して計測する必要がある。
However, in the present invention, the radio wave intensity value is not used as it is for measuring the distance from the transmitter having the known location to the receiver. As described above, the attenuation of the radio wave intensity is abruptly attenuated, for example, to about 50 m as understood from FIG. 4, but the radio wave intensity hardly fluctuates after about 50 m. In addition, the attenuation of radio field intensity does not attenuate in proportion to the transmission distance, and when the distance from each transmitter to the receiver is short, the change in radio field intensity is large, that is, the radio field intensity is greatly attenuated. When the distance from the transmitter to the receiver is long, the degree of change in the radio field intensity is small, that is, the radio field intensity changes characteristic that the radio field intensity hardly changes.
Therefore, when measuring the distance from the transmitter to the receiver, it is necessary to take into account the change characteristics of the radio wave intensity.
そこで本発明では、この電波強度の変化特性を考慮したいわゆる「推定電波強度値」を求め、当該数値を計測に利用するものとした。   Therefore, in the present invention, a so-called “estimated radio wave intensity value” in consideration of the change characteristic of the radio wave intensity is obtained, and the numerical value is used for measurement.
そのため下記の式を使用する。ところで、下記の数2の式などは、対象を2次元平面として考えた場合の式としてある。よって、図7、図8の従来例のように対象を3次元として考えた場合には、下記の数2などの式にZ項を加えた式となる。

まず、電波強度と距離の関係式を数1に示す。
Therefore, the following formula is used. By the way, the following expression 2 is an expression when the object is considered as a two-dimensional plane. Therefore, when the target is considered to be three-dimensional as in the conventional examples of FIGS. 7 and 8, the equation is obtained by adding the Z term to the equation such as the following equation (2).

First, the relational expression between the radio wave intensity and the distance is shown in Equation 1.

ここで、ssiは電波強度値,Ptxは送信電力,fは周波数,riは前記距離,nはパラメータ
を示す。
次に、無線LANの各アクセスポイント1a、1b、1c、1dと受信機である無線端末2との間の距離を求める式を数2に示す。

Here, ss i is a radio wave intensity value, P tx is transmission power, f is a frequency, r i is the distance, and n is a parameter.
Next, an equation for obtaining a distance between each wireless LAN access point 1a, 1b, 1c, 1d and the wireless terminal 2 as a receiver is shown in Equation 2.

これら数1と数2の式から、下記の関係式が得られる。

From these formulas 1 and 2, the following relational expression is obtained.
なお、
とする。

前記数3の式がいわゆる「推定電波強度値」を求める式となる。すなわち、各発信機から受信機までの距離が短いときには電波強度の変化度が大きいため、大きく電波強度が減衰し、各発信機から受信機までの距離が長いときには、電波強度の変化度が小さく、電波強度はほとんど変化しない、との電波強度の変化特性を考慮した「推定電波強度値」を求めることができるのである。
In addition,
And

The above equation 3 is an equation for obtaining a so-called “estimated radio wave intensity value”. That is, when the distance from each transmitter to the receiver is short, the degree of change in radio field intensity is large, so the radio field intensity is greatly attenuated. When the distance from each transmitter to receiver is long, the degree of change in radio field intensity is small. Therefore, it is possible to obtain an “estimated radio wave intensity value” in consideration of a change characteristic of the radio wave intensity that the radio wave intensity hardly changes.
ここで、まず、各アクセスポイント1a、1b、1c、1dの実際の電波強度値は、アクセスポイント1aが−42.4、アクセスポイント1bが−70.8、アクセスポイント1cが−55.5、アクセスポイント1dが−63.2であることすでに述べた。

次に、「推定電波強度値」
を求める。
「推定電波強度値」
は前記の数3の式より、下記の式が導かれる。
Here, first, the actual radio wave intensity values of the access points 1a, 1b, 1c, and 1d are as follows: the access point 1a is −42.4, the access point 1b is −70.8, the access point 1c is −55.5, and the access point 1d is −63.2. I already mentioned that.

Next, "Estimated signal strength value"
Ask for.
"Estimated signal strength"
The following equation is derived from the above equation (3).
そして、数3の式と数4の式とよりそれぞれの推定電波強度値が求められ、次いで実際の電波強度値と、前記推定された電波強度値の残差(Δssi)が求められる。
Then, the estimated radio wave intensity values are obtained from the formulas 3 and 4, and then the actual radio wave intensity value and the residual (Δss i ) between the estimated radio wave intensity values are obtained.
すなわち、上記の式により、各アクセスポイント1a、1b、1c、1dごとに、実際に測定された電波強度値と、推定された電波強度値の残差(Δssi)が求められるのである。

さらに、各アクセスポイント1a、1b、1c、1dごとに求められた電波強度値の残差(Δssi)が充分に小さくなるまで更新する。
That is, according to the above formula, for each access point 1a, 1b, 1c, 1d, the actually measured radio wave intensity value and the residual (Δss i ) between the estimated radio wave intensity values are obtained.

Furthermore, the radio wave intensity values obtained for each of the access points 1a, 1b, 1c, and 1d are updated until the residual (Δss i ) becomes sufficiently small.
すなわち、下記に示す数6の式を各アクセスポイント1a、1b、1c、1dごとに連立させて,各パラメータの変化量(Δx,Δy,Δn)を求め、初期値(図2参照)を更新していくのである。   That is, the following equation (6) is used for each access point 1a, 1b, 1c, 1d to determine the amount of change (Δx, Δy, Δn) of each parameter, and update the initial value (see FIG. 2) It will do.

ここで、Δssiは先ほど求めた残差,δssi/δx,δssi/δy,δssi/δnは数3の式を偏微分することによって得ることができる数値である。

Here, Δss i is the residual obtained earlier, and δss i / δx, δss i / δy, and δss i / δn are numerical values that can be obtained by partial differentiation of equation (3).
以上により、図2に示す様な補正距離が計測される。図2では、第1回目の補正距離と第3回目の補正距離を示してある。   As described above, the correction distance as shown in FIG. 2 is measured. FIG. 2 shows the first correction distance and the third correction distance.
次に、本発明による計測結果を図3に示す。図3から理解されるように、実際の無線端末2の位置は、X座標値が4.50m、Y座標値が1.00mであるのに対し、本発明の手法では、X座標値が1.15m、Y座標値が2.46mであり、その誤差は、3.66mにすぎない。
これに対し、従来手法では、X座標値が4.53m、Y座標値が7.64mで、その誤差は6.64mとなっている。
このように、本発明では、従来手法に比較し、実際の無線端末2の位置と測位結果の斜距離が小さいものとなる。
Next, the measurement result by this invention is shown in FIG. As understood from FIG. 3, the actual position of the wireless terminal 2 has an X coordinate value of 4.50 m and a Y coordinate value of 1.00 m. In the method of the present invention, the X coordinate value is 1 .15 m, the Y coordinate value is 2.46 m, and the error is only 3.66 m.
On the other hand, in the conventional method, the X coordinate value is 4.53 m, the Y coordinate value is 7.64 m, and the error is 6.64 m.
Thus, in the present invention, compared to the conventional method, the actual position of the wireless terminal 2 and the oblique distance of the positioning result are small.

図5は、本発明の高精度解析法による無線測位システムを利用し、作業エリアであるトンネル3内における作業員4・・・の把握や作業車両5の作業員4への急激な接近などを警告するなど作業管理システムを構築した例を示すものである。
図5において、各作業員4や作業車両5は受信機となる無線端末2を有しており、かつトンネル3の幅方向両側には所定の間隔をおいて無線LANのアクセスポイント1・・・が設けられている。また、このネットワーク内に例えば測位計算用サーバコンピュータ6が配置されている。

FIG. 5 shows the grasping of the workers 4... In the tunnel 3 which is a work area and the rapid approach of the work vehicle 5 to the worker 4 by using the wireless positioning system based on the high-precision analysis method of the present invention. An example of constructing a work management system such as warning is shown.
5, each worker 4 or work vehicle 5 has a wireless terminal 2 as a receiver, and a wireless LAN access point 1 at predetermined intervals on both sides in the width direction of the tunnel 3. Is provided. Further, for example, a positioning calculation server computer 6 is arranged in the network.
なお、当該測位計算用サーバコンピュータ6は、送信部8、受信部9、CPUなどで構成される制御部10、ハードディスクなどで構成される記憶部11、キーボードなどの入力部12、ディスプレイ7などを有して構成されている。
そして、前記各作業員4や各作業車両5が有する各無線端末2・・・からの各無線LANのアクセスポイント1・・・に対しての各々の電波強度値は、前記測位計算用サーバコンピュータ6へ送出され、該測位計算用サーバコンピュータ6では、制御部10によって、前記記憶部11に格納されているデータや各種演算式が参照されて計測され、もって前記推定電波強度値が計測され、各作業員4や各作業車両5が有する各無線端末2・・・の位置が計測されることとなる。
The positioning calculation server computer 6 includes a transmission unit 8, a reception unit 9, a control unit 10 including a CPU, a storage unit 11 including a hard disk, an input unit 12 such as a keyboard, a display 7, and the like. It is configured.
And each radio field intensity value with respect to each wireless LAN access point 1... From each wireless terminal 2... Possessed by each worker 4 or each work vehicle 5 is the positioning calculation server computer. In the positioning calculation server computer 6, the control unit 10 refers to and measures the data stored in the storage unit 11 and various arithmetic expressions, thereby measuring the estimated radio wave intensity value, The position of each wireless terminal 2... That each worker 4 or each work vehicle 5 has is measured.
この計測されたそれぞれの位置は、前記測位計算用サーバコンピュータ6のディスプレイ7上、あるいは前記各作業員4や各作業車両5が有する各無線端末2・・・のディスプレイ7上には、例えばトンネル3内の全体画像が前記記憶部11から取り出されて描画され、その全体画像上に各作業員4や各作業車両5の画像が各作業員4や各作業車両5の位置として表示される。   Each measured position is displayed on, for example, a tunnel on the display 7 of the positioning calculation server computer 6 or on the display 7 of each wireless terminal 2... Of each worker 4 or each work vehicle 5. 3 is extracted from the storage unit 11 and drawn, and an image of each worker 4 or each work vehicle 5 is displayed as a position of each worker 4 or each work vehicle 5 on the whole image.
そして、例えば作業車両5としてのダンプが特定の作業員4に急接近してきた場合には、「ダンプ接近中」とのメッセージを画像上に掲載すると共に、警告音を発するよう前記制御部10によって制御され、該警告は送信部8から各作業員4や各作業車両5の無線端末2に送信される。そして、該無線端末2側では、図5から理解されるようにそのディスプレイ7上に描画された作業エリアの全体画像(トンネル内の画像)に「ダンプ接近中」との文字が描かれると共に、所定の警告音が発せられるよう構成されている。   Then, for example, when a dump as the work vehicle 5 suddenly approaches a specific worker 4, a message “Dump approaching” is posted on the image and the control unit 10 generates a warning sound. The warning is transmitted from the transmission unit 8 to each worker 4 or the wireless terminal 2 of each work vehicle 5. On the wireless terminal 2 side, as understood from FIG. 5, characters “Dump approaching” are drawn on the entire work area image (image in the tunnel) drawn on the display 7, A predetermined warning sound is generated.
このように、本発明の高精度解析法による無線測位システムは、作業エリアの管理システムとして利用でき、システム構築することができる。そして、この際の各作業員4や各作業車両5の位置認識は、極めて高い精度で行える。また、各作業員4や各作業車両5が移動している場合でも、連続的に位置認識することができる。   Thus, the wireless positioning system based on the high-precision analysis method of the present invention can be used as a work area management system and can be constructed. And the position recognition of each worker 4 and each work vehicle 5 at this time can be performed with extremely high accuracy. Even when each worker 4 or each work vehicle 5 is moving, the position can be continuously recognized.
また、前記受信機となる無線端末2・・・を地下街及び商業施設内の人員に携帯させ、かつ地下街及び商業施設内に所定の間隔をおいて複数の無線LANアクセスポイント1・・・を配置しておき、これにより高精度解析法による無線測位システムを利用した地下街及び商業施設管理システムを構築することもできる。   Also, the wireless terminals 2... Serving as the receivers are carried by personnel in underground malls and commercial facilities, and a plurality of wireless LAN access points 1 are arranged at predetermined intervals in the underground malls and commercial facilities. In addition, an underground shopping center and a commercial facility management system using a wireless positioning system based on a high-precision analysis method can also be constructed.
そして、前記高精度解析法による無線測位システムを作動して、前記受信機となる無線端末2・・・の電波強度値を測位計算用サーバコンピュータ6に送出し、前記制御部10で前記無線端末2・・・の位置を計測すると共に、該位置情報を測位計算用サーバコンピュータ6の記憶部11に記憶、取得させる。   Then, the wireless positioning system based on the high-precision analysis method is operated, and the radio field intensity values of the wireless terminals 2... Serving as the receivers are sent to the positioning calculation server computer 6. 2 are measured, and the position information is stored and acquired in the storage unit 11 of the positioning calculation server computer 6.
すなわち、測位計算用サーバコンピュータ6では、前記制御部10によって推定電波強度値が計測され、地下街及び商業施設内の人員が有する各無線端末2・・・の位置が計測、確認される。
また、この計測されたそれぞれの位置は、前記測位計算用サーバコンピュータ6のディスプレイ7上、あるいは前記各地下街及び商業施設内の人員が有する各無線端末2・・・のディスプレイ7上に表示された地下街及び商業施設内の全体画像上に地下街及び商業施設内の人員の位置として表示される。
That is, in the positioning calculation server computer 6, the estimated radio field intensity value is measured by the control unit 10, and the positions of the wireless terminals 2... Possessed by the personnel in the underground shopping center and the commercial facility are measured and confirmed.
Further, the measured positions are displayed on the display 7 of the positioning calculation server computer 6 or on the display 7 of each wireless terminal 2... Possessed by personnel in each underground shopping center and commercial facility. It is displayed as the position of the personnel in the underground shopping center and the commercial facility on the entire image in the underground shopping center and the commercial facility.
そして、地下街及び商業施設内における人員の把握が容易にかつ連続的に行えると共に、前記位置情報を基に例えば地下街及び商業施設内における緊急避難誘導路を前記制御部10及び記憶部11によって随時形成できるシステムが構築できるものとなる。
なお、前記した受信機となる無線端末2・・・について、受信部分について外して携帯できるような無線端末2・・・とし、その受信部分を、前記地下街及び商業施設内における人員のポケットに入れる、あるいは身につけさせるように構成してもかまわない。
また、前記地下街及び商業施設内における人員が有しているクレジットカードや運転免許証などに受信機能を付帯させ、これによって本発明のシステムを構築してもかまわないものである。さらには前記地下街及び商業施設内における人員が着ている衣服などに受信機構を備えた機器をあらかじめ取り付けておくことも考えられる。
Further, it is possible to easily and continuously grasp the personnel in the underground mall and the commercial facility, and form an emergency evacuation guideway in the underground mall and the commercial facility as needed by the control unit 10 and the storage unit 11 based on the position information. A system that can be built.
In addition, about the radio | wireless terminal 2 ... used as the receiver mentioned above, it is set as the radio | wireless terminal 2 ... which can remove and carry a receiving part, and put the receiving part in the pocket of the personnel in the said underground shopping center and a commercial facility Alternatively, it may be configured to be worn.
Further, a reception function may be added to a credit card or a driver's license possessed by personnel in the underground shopping center and the commercial facility, thereby constructing the system of the present invention. Furthermore, it is conceivable that a device equipped with a receiving mechanism is attached in advance to clothes or the like worn by personnel in the underground mall and commercial facilities.
よって、本発明は、建設工事だけでなく、商業施設や、地下街などの人間の把握にも利用、活用でき、突発的に起きる災害時の人数の把握や緊急避難誘導路の構築などに活用可能である。   Therefore, the present invention can be used and utilized not only for construction work but also for grasping humans in commercial facilities and underground malls, etc., and can be used for grasping the number of people in the event of a sudden disaster and building an emergency evacuation taxiway It is.
また、前記屋内での本発明による高精度解析法による無線測位システムを、屋外についてのGPSによる測位システムと連動させることにより、屋外、屋内についても連続的に位置認識できるシステムを構築することもできる。
In addition, by linking the indoor wireless positioning system based on the high accuracy analysis method according to the present invention with a GPS positioning system for the outdoors, it is also possible to construct a system that can continuously recognize the outdoors and indoors. .
1 無線LANのアクセスポイント
2 無線端末
3 トンネル
4 作業員
5 作業車両
6 測位計算用サーバコンピュータ
7 ディスプレイ
8 送信部
9 受信部
10 制御部
11 記憶部
12 入力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wireless LAN access point 2 Wireless terminal 3 Tunnel 4 Worker 5 Work vehicle 6 Server computer 7 for position calculation 7 Display 8 Transmitter 9 Receiving part 10 Control part 11 Storage part 12 Input part

Claims (11)

  1. 電波を発信する複数の場所が既知な発信機と、前記複数の場所が既知な発信機から発信された電波を受信する受信機とを備え、前記発信された電波の電波強度値を利用して各発信機から受信機までの距離を計測し、計測したそれぞれの距離から受信機の位置を測定する無線測位システムであり、
    前記電波強度値を使用しての各発信機から受信機までの距離の計測に際して、各発信機から受信機までの距離の変化に対する電波強度の変化特性を考慮して計測を行い、
    前記電波強度の変化特性を考慮した計測値を用いて受信機の位置を計測する、
    ことを特徴とする高精度解析法による無線測位システム。
    A transmitter having a plurality of known locations for transmitting radio waves, and a receiver for receiving radio waves transmitted from the transmitters having a plurality of known locations, using a radio field intensity value of the transmitted radio waves. It is a wireless positioning system that measures the distance from each transmitter to the receiver and measures the position of the receiver from each measured distance.
    When measuring the distance from each transmitter to the receiver using the radio field intensity value, taking into account the change characteristics of the radio field strength with respect to the change in the distance from each transmitter to the receiver,
    Measure the position of the receiver using the measured value considering the change characteristics of the radio field intensity,
    A wireless positioning system using a high-precision analysis method.
  2. 電波を発信する複数の場所が既知な発信機と、前記複数の場所が既知な発信機から発信された電波を受信する受信機とを備え、前記発信された電波の電波強度値を利用して各発信機から受信機までの距離を計測し、計測したそれぞれの距離から受信機の位置を測定する無線測位システムであり、
    前記電波強度値を使用しての各発信機から受信機までの距離の計測に際し、各発信機から受信機までの距離が短いときに電波強度の変化度が大きく、各発信機から受信機までの距離が長いときに電波強度の変化度が小さい、との電波強度の変化特性を考慮した数値を利用して計測を行い、前記計測値を用いて受信機の位置を計測する、
    ことを特徴とする高精度解析法による無線測位システム。
    A transmitter having a plurality of known locations for transmitting radio waves, and a receiver for receiving radio waves transmitted from the transmitters having a plurality of known locations, using a radio field intensity value of the transmitted radio waves. It is a wireless positioning system that measures the distance from each transmitter to the receiver and measures the position of the receiver from each measured distance.
    When measuring the distance from each transmitter to the receiver using the radio field intensity value, the degree of change in radio field intensity is large when the distance from each transmitter to the receiver is short, and from each transmitter to the receiver. Measure using a numerical value that takes into account the change characteristics of the radio field strength when the distance is long, and measure the position of the receiver using the measured value.
    A wireless positioning system using a high-precision analysis method.
  3. 電波を発信する複数の場所が既知な発信機と、前記複数の場所が既知な発信機から発信された電波を受信する受信機とを備え、前記発信された電波の電波強度値を利用して各発信機から受信機までの距離を計測し、計測したそれぞれの距離から受信機の位置を測定する無線測位システムであり、
    前記電波強度値を使用しての各発信機から受信機までの距離の計測に際し、各発信機から受信機までの距離が短いときに電波強度の変化度が大きく、各発信機から受信機までの距離が長いときに電波強度の変化度が小さい、との電波強度の変化特性を考慮した計算式を形成し、該計算式で算出された数値を利用して計測を行い、
    前記計測値を用いて受信機の位置を計測する、
    ことを特徴とする高精度解析法による無線測位システム。
    A transmitter having a plurality of known locations for transmitting radio waves, and a receiver for receiving radio waves transmitted from the transmitters having a plurality of known locations, using a radio field intensity value of the transmitted radio waves. It is a wireless positioning system that measures the distance from each transmitter to the receiver and measures the position of the receiver from each measured distance.
    When measuring the distance from each transmitter to the receiver using the radio field intensity value, the degree of change in radio field intensity is large when the distance from each transmitter to the receiver is short, and from each transmitter to the receiver. Forming a calculation formula that takes into account the change characteristics of radio field strength that the degree of change in radio field strength is small when the distance of is long, and using the numerical values calculated by the formula, perform measurements,
    Measure the position of the receiver using the measured value,
    A wireless positioning system using a high-precision analysis method.
  4. 電波を発信する複数の場所が既知な発信機と、前記複数の場所が既知な発信機から発信された電波を受信する受信機とを備え、前記発信された電波の電波強度値を利用して各発信機から受信機までの距離を計測し、計測したそれぞれの距離から受信機の位置を測定する無線測位システムであり、
    前記電波強度値を使用しての各発信機から受信機までの距離の計測に際し、各発信機から受信機までの距離が短いときに電波強度の変化度が大きく、各発信機から受信機までの距離が長いときに電波強度の変化度が小さい、との電波強度の変化特性を考慮した計算式を、電波強度値を算出する計算式と各発信機から受信機までも距離を算出する計算式から形成し、前記形成された計算式により算出された数値を利用して計測を行い、前記計測値を用いて受信機の位置を計測する、
    ことを特徴とする高精度解析法による無線測位システム。
    A transmitter having a plurality of known locations for transmitting radio waves, and a receiver for receiving radio waves transmitted from the transmitters having a plurality of known locations, using a radio field intensity value of the transmitted radio waves. It is a wireless positioning system that measures the distance from each transmitter to the receiver and measures the position of the receiver from each measured distance.
    When measuring the distance from each transmitter to the receiver using the radio field intensity value, the degree of change in radio field intensity is large when the distance from each transmitter to the receiver is short, and from each transmitter to the receiver. The calculation formula that considers the change characteristics of the radio field strength when the distance of the radio wave is small, the calculation formula that calculates the radio field strength value, and the calculation that calculates the distance from each transmitter to the receiver Forming from the equation, measuring using the numerical value calculated by the formed formula, and measuring the position of the receiver using the measured value,
    A wireless positioning system using a high-precision analysis method.
  5. 前記電波強度値を算出する計算式は、
    であり、
    各発信機から受信機までの距離を算出する計算式は、
    であり、
    前記電波強度特性を考慮した計算式は、
    である、
    ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3または請求項4に記載された高精度解析法による無線電波測位システム。
    なお、
    とする。また、対象を3次元として考えた場合には、上記の式にZ項を加えた式となる。
    ssiは電波強度値,Ptxは送信電力,fは周波数,riは前記距離,nはパラメータ

    The calculation formula for calculating the radio wave intensity value is:
    And
    The formula to calculate the distance from each transmitter to the receiver is
    And
    The calculation formula considering the radio wave intensity characteristics is
    Is,
    The radio wave positioning system by the high-precision analysis method according to claim 1, 2, 3, or 4.
    In addition,
    And In addition, when the target is considered to be three-dimensional, the equation is obtained by adding the Z term to the above equation.
    ss i is the field strength value, P tx is the transmission power, f is the frequency, r i is the distance, and n is the parameter

  6. 前記位置を計測する受信機は、複数個である、
    ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4または請求項5に記載された高精度解析法による無線測位システム。
    There are a plurality of receivers for measuring the position.
    A radio positioning system using a high-precision analysis method according to claim 1, 2, 3, 4, 4 or 5.
  7. 前記位置を計測する受信機は、移動する、
    ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5または請求項6に記載された高精度解析法による無線測位システム。
    The receiver for measuring the position moves,
    A wireless positioning system using a high-precision analysis method according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, claim 5 or claim 6.
  8. 前記各発信機は、無線LANのアクセスポイントであり、前記受信機は、前記無線LANのアクセスポイントからの信号を受信する端末機器である、
    ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6または請求項7に記載された高精度解析法による無線測位システム。
    Each transmitter is a wireless LAN access point, and the receiver is a terminal device that receives a signal from the wireless LAN access point.
    A wireless positioning system using the high-precision analysis method according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, claim 5, claim 6 or claim 7.
  9. 前記場所が既知な発信機を場所が既知な受信機に換えると共に、前記受信機を場所が不知な発信機に換えて、該受信機の無線測位が行える、
    ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6または請求項7に記載された高精度解析法による無線測位システム。
    The transmitter with the known location is replaced with a receiver with a known location, and the receiver is replaced with a transmitter with an unknown location to perform wireless positioning of the receiver.
    A wireless positioning system using the high-precision analysis method according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, claim 5, claim 6 or claim 7.
  10. 作業エリア内において前記受信機を作業者及び作業車両に取り付け、前記請求項1ないし請求項8のいずれかに記載された高精度解析法による無線測位システムを作動して、前記作業エリア内の受信機の位置情報を計測すると共に、該位置情報をコンピュータに送信して取得させ、コンピュータでは、取得した位置情報から作業エリアにおける作業員の把握が行えると共に、前記位置情報から作業車両の作業員への接近に対し警告を発しうるシステムが構築できる、
    ことを特徴とする作業管理システム。
    The receiver is attached to an operator and a work vehicle in a work area, and the radio positioning system according to the high-precision analysis method according to any one of claims 1 to 8 is operated to perform reception in the work area. In addition to measuring the position information of the machine, the position information is transmitted to a computer to be acquired, and the computer can grasp the worker in the work area from the acquired position information, and from the position information to the worker of the work vehicle. A system that can issue a warning for the approach of
    A work management system characterized by that.
  11. 前記受信機を地下街及び商業施設内の人員に携帯させ、前記請求項1ないし請求項8のいずれかに記載された高精度解析法による無線測位システムを作動して、前記受信機の位置情報を計測すると共に、該位置情報をコンピュータに送信して取得させ、コンピュータでは、取得した位置情報から地下街及び商業施設内における人員の把握が行えると共に、前記位置情報から緊急避難誘導路を随時形成できるシステムが構築できる、
    ことを特徴とする商業施設内管理システム。
    The receiver is carried by a person in an underground shopping center and a commercial facility, and the wireless positioning system based on the high-precision analysis method according to any one of claims 1 to 8 is operated to obtain position information of the receiver. A system capable of measuring and transmitting the position information to a computer so that the computer can grasp personnel in the underground shopping center and the commercial facility from the acquired position information and can form an emergency evacuation guideway from time to time. Can be built,
    A management system for commercial facilities.
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WO2015194771A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Localization using converged platforms
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