JP2013009053A - 音響測位システム、携帯端末装置および音響測位プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳ測位が不可能若しくは困難な場所であっても位置情報を提供できる音響測位システム、又は、ピンポイントで高精度の位置情報を提供できる音響測位システムを提供する。
【解決手段】放音装置、携帯端末装置および音響測位サーバを有し、放音装置は音響ＩＤを放音し、音響測位サーバは、携帯端末装置から識別情報を受信して、この識別情報に対応する放音装置の位置情報を返信し、携帯端末装置は、放音装置が放音した音響ＩＤを収音して識別情報を復調し、復調された識別情報を音響測位サーバに送信して位置情報を取得する。
【選択図】図１

Description

この発明は、地点毎に放音される音響ＩＤによって携帯端末装置に位置情報を提供する音響測位システム、および、この音響測位システムに用いられる携帯端末装置および音響測位プログラムに関する。

近年の携帯電話やスマートフォンは、例えば特許文献１に示すように、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）による測位機能を備えるものが実用化されている。また、この測位機能を用いて携帯電話やスマートフォンに対して種々のサービスを提供する位置情報サービスが普及している。位置情報サービスとは、非特許文献１に記載されているように、たとえば、現実拡張サービス（位置情報によって得られた場所の風景を画面上に映し出し、その場所に関連する付加情報を重ねて表示するサービス）、地域店舗検索サービス（位置情報によって得られた場所の近所の店舗（飲食店等）を紹介する情報を表示するサービス）、位置ゲームサービス（対象地域（日本全国等）を複数のエリア（都道府県等）に分割し、携帯端末装置があるエリアの位置情報を取得したときそのエリアを統一したこととし、対象地域全体を統一することを目的とするゲーム）などである。

特開２０１０−１３０２４９号公報

"位置情報サービスで注目される14アプリ総まとめ"、［online］、平成２２年４月６日、斉藤徹、［平成２３年３月２８日検索］、インターネット〈URL：http://blogs.itmedia.co.jp/saito/2010/04/lbs14---foursqu.html〉

このような位置情報サービスは、基本的にＧＰＳによる測位データを位置情報として用いているため、地下、屋内、ビルの谷間などのＧＰＳ測位が不可能若しくは困難な場所には、このサービスを提供することができなかった。また、ＧＰＳの単独測位では、測位誤差が数メートル乃至数十メールあるため、ピンポイントで位置を特定したサービスを提供することができなかった。

この発明は、ＧＰＳ測位が不可能若しくは困難な場所であっても位置情報を提供できる音響測位システム、又は、ピンポイントで高精度の位置情報を提供できる音響測位システム、および、この音響測位システムに用いられる携帯端末装置および音響測位プログラムを提供することを目的とする。

この発明は、１又は複数の放音装置、利用者が所持する測位端末である携帯端末装置、および、前記放音装置の位置情報を記憶した音響測位サーバを有し、前記携帯端末装置と前記放音装置とが音響的に接続され、前記携帯端末装置と前記音響測位サーバとが情報通信ネットワークで接続された音響測位システムであって、
前記放音装置は、自身が設置されている位置を表す識別情報を音声信号化した音響ＩＤを放音し、前記音響測位サーバは、前記携帯端末装置から識別情報を受信し、この識別情報で識別される前記放音装置の位置情報を返信し、前記携帯端末装置は、前記放音装置が放音した音響ＩＤを収音する収音部と、収音した音響ＩＤから前記識別情報を復調する復調部と、復調された識別情報を前記音響測位サーバに送信して前記位置情報を取得する位置情報取得部とを備えたことを特徴とする。

上記発明において、放音装置は、測位対象となるカバーエリア内に所定の間隔で複数設置してもよく、１または複数の測位対象となる地点にそれぞれ単独で設置してもよい。

この発明の携帯端末装置は、全地球測位システムを用いて自己の位置情報を取得するＧＰＳ測位部と、位置情報に対応づけられた識別情報を音声信号化した音響ＩＤを収音する収音部と、収音した音響ＩＤから前記識別情報を復調する復調部と、復調された識別情報を音響測位サーバに送信して前記位置情報を取得する位置情報取得部と、位置情報の出力を求める要求が発生したとき、前記ＧＰＳ測位部が取得した位置情報または前記位置情報取得部が取得した位置情報のいずれか一方を前記位置情報利用部に出力するインタフェース部と、を備えたことを特徴とする。

上記発明の好適な実施形態においては、前記インタフェース部が、前記位置情報取得部が取得した位置情報を、前記ＧＰＳ測位部が取得した位置情報に優先して出力する。

この発明の音響測位プログラムは、携帯端末装置の制御部を、位置情報に対応づけられた識別情報を音声信号化した音響ＩＤを収音する収音手段、収音した音響ＩＤから前記識別情報を復調する復調手段、復調された識別情報を音響測位サーバに送信して前記位置情報を取得する位置情報取得手段、位置情報の出力を求める要求が発生したとき、前記ＧＰＳ測位部が取得した位置情報または前記位置情報取得部が取得した位置情報のいずれか一方を前記位置情報利用部に出力するインタフェース手段、として動作させることを特徴とする。

この発明によれば、音響ＩＤを放音する放音装置を設置することにより、ＧＰＳ測位が不可能若しくは困難な場所であっても、携帯端末装置に対して位置情報を提供することが可能になる。また、測定対象の位置にスポットで放音装置を設置することにより、ピンポイントで携帯端末装置に対して高精度の位置情報を提供することが可能になる。

この発明の実施形態である音響測位システムの構成を示す図 音響測位システムが適用される街路の概略平面図 音響測位サーバに備えられるＩＤ／位置情報対応テーブルの例を示す図 放音装置のブロック図 携帯端末装置であるスマートフォンのブロック図 スマートフォンの機能ブロック図 スマートフォンの動作を示すフローチャート

図面を参照してこの発明の実施形態である音響測位システムについて説明する。図１は音響測位システムの構成図、図２は音響測位システムの測位対象エリア（カバーエリア）である街路１０の概略平面図である。音響測位システムは、図２に示すように街路１０の適所に設置される放音装置１、利用者３が携帯する携帯端末装置２、インターネットなどのネットワーク４を介して携帯端末装置２と通信する音響測位サーバ５を有している。放音装置１は、自身が設置されている位置を示すＩＤコードを音声信号化した音響ＩＤを放音する。携帯端末装置２は、音響ＩＤを収音してＩＤコードにデコードし、このＩＤコードを音響測位サーバ５に送信することにより、放音装置１の位置情報、すなわち、現在の自己の位置を取得する。

ここで、音響ＩＤとは、ＩＤコードを空気振動である音波で伝搬可能な音声信号に変換したものである。音響ＩＤの信号形式は種々のものを採用可能であるが、たとえば、本出願人による国際特許出願（国際公開第２０１０／０１６５８９号パンフレット）に詳細に説明されているような、ＩＤコードを拡散符号で拡散したのち高い周波数帯域まで周波数シフトする技術が好適である。この実施形態では、一般のスピーカで放音可能な音響周波数の帯域で利用者３などの人間には聴こえない周波数帯域である１８〜２０ｋＨｚの帯域へ周波数シフトしている。

携帯端末装置２としては情報端末機能を備えた携帯電話であるスマートフォンを適用することができる。この実施形態の携帯端末装置（スマートフォン）２は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）衛星７の信号電波を受信して自身の位置を測位するＧＰＳ測位機能も備えており、音響測位またはＧＰＳ測位の測位結果をネットワーク４を介して位置情報サービスサーバ６に送信することにより、携帯電話やスマートフォン向けのネットワークサービスである位置情報サービスを受けることができる。なお、携帯端末装置２は、ＩＭＴ−２０００規格（３Ｇ）またはＷｉ−Ｆｉの通信網を介してネットワーク４にアクセス可能である。

音響測位サーバ５は、携帯端末装置２から受信したＩＤコードから、そのＩＤコードが割り当てられている放音装置が設置されている位置の位置情報を割り出して、その位置情報を携帯端末装置に返信する。位置情報は、緯度、経度、高度を表す座標データであり、ＧＰＳ測位の座標系を用いた座標値である。

上記動作を実行するため、音響測位サーバ５は、図３に示すＩＤ／位置情報対応テーブル５０を有している。このＩＤ／位置情報対応テーブルは、各放音装置１に割り当てられているＩＤコード、すなわち、その放音装置１が放音する音響ＩＤと、その放音装置１が設置されている位置の位置情報（緯度、経度、高度）とを対応づけたものである。なお、このテーブルにおいて測定時刻は、携帯端末装置２に位置情報を送信するときに付加される現在時刻であり、同図に示した固定値ではない。

ＩＤコードは、１または複数の放音装置１を識別するために必要な最小限の情報量でよく、図３の例では４桁の数値である。これに対して、位置情報は、緯度、経度、高度、時刻を含むＩＤコードに比べて大きい情報である。このように詳細な位置情報に短いＩＤコードを対応づけることにより、送信レートの高くない音響通信で詳細な情報の伝達が可能になる。すなわち、放音装置１が４桁のＩＤコード（音響ＩＤ）を送信するのみで、これを収音した携帯端末装置２が詳細な位置情報を取得するができる。

図２において、放音装置１は、音響測位システムの測位対象エリアである街路１０をほぼ隙間なくカバーするように適当な間隔で設置される。放音装置１の設置形態は、通路１１の壁面や天井に取り付ける、若しくは、通路１１に据え置くなど任意である。同図において、二点鎖線で示す円１００は放音装置１が放音する音響ＩＤの到達エリアを示している。複数の放音装置１がそれぞれ放音する音響ＩＤの到達エリア１００が大きく重なり合わず且つほぼ接するように放音装置１を配置することにより、携帯端末装置２が街路１０のどこにあっても、いずれかの放音装置１の音響ＩＤを収音することがでる。携帯端末装置２は、収音した音響ＩＤが設定されている放音装置１が設置されている位置情報を音響測位サーバ５から取得して自身の位置とする。

なお、音響ＩＤの到達エリア１００は、音響出力のパワーを変えることにより調整可能である。到達エリア１００を大きくすれば、放音装置１の設置間隔を広げることができるが、音響測位の誤差範囲が大きくなる。逆に、到達エリア１００を小さくすれば、音響測位の誤差範囲が小さくなり精度が高くなる。この場合、測位対象エリア全体をカバーするためには、放音装置１を狭い間隔で設置する必要がある。音響ＩＤの到達エリア１００を半径十乃至数十メートル程度の範囲とし、その間隔で放音装置１を設置すれば、ＧＰＳ測位による単独測位の精度とほぼ同じ精度を得ることができる。なお、音響ＩＤの到達エリア１００をこれよりも小さくすることにより、ＧＰＳ測位よりも精度の高い測位結果を得ることも可能である。

測位対象エリアの選択に制限はないが、屋内、地下などのＧＰＳ衛星７の信号電波が届かない場所や上空の視界が狭くＧＰＳ衛星７の信号電波の受信条件が悪い場所が好適である。

また、図２の例では、複数の放音装置１を適当な間隔で設置して測位対象エリアである街路１０全体がカバーされるようにしているが、特に音響測位が必要な１または複数の地点にスポット的に放音装置１を設置するようにしてもよい。たとえば、ＧＰＳ測位を基本としたサービスに、特定の店舗への入店検出などのピンポイントのサービスを組み込むことが可能になる。この場合、音響測位の位置情報をＧＰＳ測位の位置情報に優先させるようにすればよい。

なお、この音響測位システムは、上述のようにＧＰＳ測位が困難な場所を埋めるシステム、または、スポット的にＧＰＳ測位よりも高精度な測位情報を提供するシステムと言うような補完的なシステムとして設置してもよく、ＧＰＳ測位とは別の独立した測位システムとして設置してもよい。

図４は、放音装置１の構成を示す図である。放音装置１は、ＩＤメモリ４０、変調部４１、増幅器４２およびスピーカ４３を備えている。ＩＤメモリ４０にはこの放音装置１の設置地点に対応づけられるＩＤコードが記憶されている。変調部４１は、ＩＤコードを所定の方式で変調して音響ＩＤ化する。変調方式は、たとえば、本出願人による国際特許出願（国際公開第２０１０／０１６５８９号パンフレット）に詳細に説明されているような方式、すなわち、ＩＤコードを拡散符号で拡散したのち高い周波数帯域まで周波数シフトする方式が好適である。増幅器４２は音響ＩＤを適当な電力まで増幅してスピーカ４３に供給する。スピーカ４３は増幅器４２から入力された音響ＩＤを音響として放音する。

利用者３が所持する携帯端末装置２は、たとえばスマートフォンで構成される。図５は携帯端末装置であるスマートフォン２の本願発明に関係する部分のみを取り出したブロック図である。また、図６は同スマートフォン２の機能ブロック図である。

スマートフォン２は、マイク２１、制御部２２、ネットワーク通信部２５、ＧＰＳ測位部２６、操作部２８、表示部２９を備えている。制御部２２には、アプリケーションプログラムとの協働により音響測位部２３および位置情報サービス取得部２４が設けられている。

マイク２１は、放音装置１のスピーカから放音される音響ＩＤを収音する。ネットワーク通信部２５は、ネットワーク４を介して音響測位サーバ５や位置情報サービスサーバ６と通信する。ＧＰＳ測位部２６は、ＧＰＳ衛星７から受信した信号電波に基づき自己の位置を演算し、位置情報メッセージとして制御部２２に入力する。また、表示部２９は液晶パネルを有し、種々の画像やテキストを表示する。操作部２８はたとえば表示部２９の表面に設けられたタッチパネルで構成される。

位置情報サービス取得部２４は、位置情報サービスサーバ６と通信することにより、位置情報サービスを取得する。位置情報サービスとは、たとえば、現実拡張サービス（位置情報によって得られた場所の風景（利用者３にとって目の前の景色）を画面上に映し出し、その場所に関連する付加情報を重ねて表示するサービス：セカイカメラ（登録商標）など）、地域店舗検索サービス（位置情報によって得られた場所の近所の店舗（飲食店等）を紹介する情報を表示するサービス：ｙｅｌｐ（商標）、ぐるなび（登録商標）など）、位置ゲームサービス（対象地域（たとえば日本全国）を複数のエリア（たとえば都道府県）に分割し、携帯端末装置があるエリアの位置情報を取得したときそのエリアを統一したこととし、対象地域全体を統一することを目的とするゲーム：ケータイ国盗り合戦（登録商標）など）などである。なお、位置情報サービスがブラウザ上で動作するものであれば、位置情報サービス取得部２４はウェブブラウザであってもよい。

図６において、音響測位部２３は、マイク２１が収音した音声信号（音響ＩＤ）からＩＤコードを復調（デコード）する機能、ネットワーク通信部２５を用いて音響測位サーバ５と通信し位置情報を取得する機能、位置情報サービス取得部２４に対する位置情報インタフェース機能などを有している。位置情報インタフェース機能とは、位置情報サービス取得部２４などの位置情報を利用するアプリケーションに対するインタフェース機能であり、ＧＰＳ測位情報を利用することを前提に作成されたアプリケーションからＧＰＳ測位情報の要求が発生したとき、ＧＰＳ測位部２６から測位情報が入力されていればそのＧＰＳ測位情報を位置情報として出力し、ＧＰＳ測位部２６から測位情報が入力されていない場合には音響測位による測位情報をＧＰＳの測位情報に代えて出力する機能である。なお、音響測位部２３は、音響測位サーバ５から取得した位置情報を記憶する位置情報記憶部２３Ａを有している。

なお、ＧＰＳ測位部２６は、位置情報である測位データをＮＭＥＡ−０１８３などのフォーマットで出力するが、音響測位システムで得られた位置情報をＧＰＳ測位情報の代替に用いる場合には、音響測位の位置情報をＧＰＳ測位情報に似せた形式にフォーマットして出力すればよい。

図７は携帯端末装置２の音響測位部２３の処理を示すフローチャートである。図７（Ａ）は音響測位処理を示すフローチャート、図７（Ｂ）は位置情報の有効期間管理処理を示すフローチャート、図７（Ｃ）は位置情報インタフェース動作を示すフローチャートである。各動作は、一定時間毎（たとえば１秒毎）に実行される。

図７（Ａ）において、マイク２１から入力された音声信号からＩＤコードが検出（デコード）されたか否かを判断する（処理ステップＳ１（以下処理ステップＳｎを単にＳｎと呼ぶ））。ＩＤコードが検出された場合には（Ｓ１でＹＥＳ）、Ｓ２以下の処理に進む。検出されなかった場合には（Ｓ１でＮＯ）そのまま処理を終了する。Ｓ２ではＩＤコードを音響測位サーバ５に送信し（Ｓ２）、音響測位サーバ５からこのＩＤコードに対応する位置情報を受信する（Ｓ３）。この位置情報を位置情報記憶部２３Ａに記憶する（Ｓ４）。このとき古い位置情報が記憶されている場合には上書き更新する。そして、この位置情報の有効期間を管理するタイマをスタートさせる（Ｓ５）。もしタイマが動作中であった場合には、リセットして再スタートさせる。

図７（Ｂ）は有効期間管理動作を示すフローチャートである。タイマをチェックし、音響測位による位置情報の有効期間である１０秒が経過したかを判断する（Ｓ１１）。１０秒が経過した場合には（Ｓ１１でＹＥＳ）、位置情報記憶部２３Ａに記憶している情報を消去し（Ｓ１２）、タイマを０に戻して停止させる（Ｓ１３）。一方、１０秒が経過していない場合には（Ｓ１１でＮＯ）、そのまま処理を終了する。

なお、音響ＩＤを受信・検出する周期は、１〜数秒程度であるため、音響測位による位置情報の有効期間は数秒〜１０秒程度が好適であるが、１０秒に限定されない。携帯端末装置２を所持する利用者３が徒歩であれば移動がゆっくりであるため、１０秒よりも長くてもよい。

図７（Ｃ）は、位置情報インタフェース動作を示すフローチャートである。まず、位置情報サービス取得部２４などの他のアプリケーションから位置情報の要求があったか否かを判断する（Ｓ２１）。要求がなかった場合には（Ｓ２１でＮＯ）、そのまま動作を終了する。

位置情報の要求があった場合には（Ｓ２１でＹＥＳ）、ＧＰＳ測位部２６から測位情報が入力されているかを判断する（Ｓ２２）。ＧＰＳ測位情報が入力されている場合には（Ｓ２２でＹＥＳ）、このＧＰＳ測位情報を位置情報として位置情報を要求したアプリケーションに出力する（Ｓ２３）。ＧＰＳ測位情報が入力されていない場合には（Ｓ２２でＮＯ）、位置情報記憶部２３Ａに音響測位の位置情報が記憶されているかを判断する（Ｓ２４）。音響測位の位置情報が記憶されている場合には（Ｓ２４でＹＥＳ）、この位置情報をアプリケーションに送信する（Ｓ２５）。音響測位の位置情報が記憶されていない場合には（Ｓ２４でＮＯ）、位置情報が取得されていない旨のメッセージをアプリケーションに送信する（Ｓ２６）。

なお、ＧＰＳ測位データと音響測位による位置情報の優先順位は逆であってもよい。すなわち、音響測位による位置情報が記憶されている場合にはこれを出力し、音響測位による位置情報が記憶されていない場合にＧＰＳ測位データを出力するようにしてもよい。

なお、この実施形態では、携帯端末装置２が音響ＩＤを収音するごとに、音響測位サーバ５にアクセスして位置情報を取得しているが、携帯端末装置２が予めＩＤ／位置情報対応テーブル５０を音響測位サーバ５からダウンロードしておき、携帯端末装置２が音響ＩＤを収音したとき、内部に記憶しているＩＤ／位置情報対応テーブル５０を参照して現在位置を割り出すようにしてもよい。このようにすれば、ＩＤ／位置情報対応テーブル５０を更新するとき携帯端末装置２と音響測位サーバ５が通信すればよくなり、ＧＰＳ衛星７の信号電波の受信環境のみならず、３Ｇ通信も困難な場所での測位も可能になる。

なお、本発明において、携帯端末装置２はスマートフォンに限定されない。例えば、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄａｔａ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、タブレット端末または一般の携帯電話であってもよい。また、本発明において、ネットワーク３はインターネットに限定されない。大型小売店舗などの施設内で完結する音響測位システムの場合、構内の無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ）を用いて携帯端末装置２と音響測位サーバ５とを接続すればよい。

１ 放音装置
２ 携帯端末装置（スマートフォン）
３ 利用者
４ ネットワーク
５ 音響測位サーバ
６ 位置情報サービスサーバ
２３ 音響測位部
５０ ＩＤ／位置情報対応テーブル

Claims (6)

1. １又は複数の放音装置、利用者が所持する測位端末である携帯端末装置、および、前記放音装置の位置情報を記憶した音響測位サーバを有し、前記携帯端末装置と前記放音装置とが音響的に接続され、前記携帯端末装置と前記音響測位サーバとが情報通信ネットワークで接続された音響測位システムであって、
   前記放音装置は、自身が設置されている位置を表す識別情報を音声信号化した音響ＩＤを放音し、
   前記音響測位サーバは、前記携帯端末装置から識別情報を受信し、この識別情報で識別される前記放音装置の位置情報を返信し、
   前記携帯端末装置は、前記放音装置が放音した音響ＩＤを収音する収音部と、収音した音響ＩＤから前記識別情報を復調する復調部と、復調された識別情報を前記音響測位サーバに送信して前記位置情報を取得する位置情報取得部と、を備えた
   音響測位システム。
2. 前記放音装置は、測位対象となるカバーエリア内に複数設置されている請求項１に記載の音響測位システム。
3. 前記放音装置は、１または複数の測位対象となる地点にそれぞれ単独で設置されている請求項１に記載の音響測位システム。
4. 全地球測位システムを用いて自己の位置情報を取得するＧＰＳ測位部と、
   位置情報に対応づけられた識別情報を音声信号化した音響ＩＤを収音する収音部と、
   収音した音響ＩＤから前記識別情報を復調する復調部と、
   復調された識別情報を音響測位サーバに送信して前記位置情報を取得する位置情報取得部と、
   位置情報の出力を求める要求が発生したとき、前記ＧＰＳ測位部が取得した位置情報または前記位置情報取得部が取得した位置情報のいずれか一方を前記位置情報利用部に出力するインタフェース部と、
   を備えた携帯端末装置。
5. 前記インタフェース部は、前記位置情報取得部が取得した位置情報を、前記ＧＰＳ測位部が取得した位置情報に優先して出力する請求項４に記載の携帯端末装置。
6. 携帯端末装置の制御部を、
   位置情報に対応づけられた識別情報を音声信号化した音響ＩＤを収音する収音手段、
   収音した音響ＩＤから前記識別情報を復調する復調手段、
   復調された識別情報を音響測位サーバに送信して前記位置情報を取得する位置情報取得手段、
   位置情報の出力を求める要求が発生したとき、前記ＧＰＳ測位部が取得した位置情報または前記位置情報取得部が取得した位置情報のいずれか一方を前記位置情報利用部に出力するインタフェース手段、
   として動作させる音響測位プログラム。

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