JP2013101093A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の位置を精度良く検出する位置検出装置を提供する。
【解決手段】位置検出エリア２に敷設された漏洩同軸ケーブル１ａ，１ｂと、漏洩同軸ケーブル１ａ、１ｂに接続され、電波を送受信し、この送信する電波には固定局識別信号を含み、電波の送信出力値を変更できる少なくとも２つのアクセスポイント３ａ、３ｂと、位置検出エリア２内を移動し、アクセスポイント３ａ、３ｂからの送信電波を受信し、受信した固定局識別信号と移動局識別信号を含む電波を送信する少なくとも１つの携帯端末４と、アクセスポイント３ａ、３ｂに接続され、電波送信出力値を設定し、固定局識別信号と移動局識別信号と電波送信出力値とから携帯端末４の位置を特定する制御処理部５を有する位置検出装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、漏洩同軸ケーブルを利用して移動体の位置を検出する位置検出装置に関する。

漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ（Ｌｅａｋｙ ＣｏａＸｉａｌ ｃａｂｌｅ ｓｙｓｔｅｍ））は、同軸ケーブルの外部に一定間隔でスリット（隙間）を設けたものである。通常、同軸ケーブルは、内部の信号が漏洩しないようにシールドされているが、ここに隙間を空けるのが特徴であり、周辺の一定の領域のみで電波の送受信が可能となる。このようなＬＣＸの特性を利用して、従来の移動体の位置検出装置として、位置検出エリアに少なくとも２本の漏洩同軸ケーブルを対向させて布設し、これら２本の漏洩同軸ケーブルのそれぞれに受信器を接続する一方、位置検出エリア内の移動体側の発信器からの発信信号を、２本の漏洩同軸ケーブルを通じてそれぞれの受信器により受信し、両受信器での受信信号の信号強度から移動体の位置を検出する方法を使った装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２５６０５１号公報

しかしながら上述した従来の装置では、漏洩同軸ケーブルの受信信号の強度と位置検出エリア内の位置との関係を定めたデータテーブルから移動体の位置を求めているため、移動体の位置を精度良く検出することができない。
本発明は、精度良く移動体の位置を検出可能な位置検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の位置検出装置は、位置検出エリアに敷設された少なくとも１本の漏洩同軸ケーブルと、前記漏洩同軸ケーブルの片端または両端に接続され、前記漏洩同軸ケーブルを通じて電波を送受信し、この送信する電波には固定局識別信号を含み、電波の送信出力値を変更できる少なくとも２つの固定局と、前記位置検出エリア内を移動し、前記固定局からの送信電波を受信し、受信した前記固定局識別信号と移動局識別信号を含む電波を送信する少なくとも１つの移動局と、前記固定局に接続され、前記固定局の電波送信出力値を設定し、前記固定局識別信号と前記移動局識別信号と前記固定局の電波送信出力値とから前記移動局の位置を特定する制御処理手段を有することを特徴としている。

この構成により、固定局の送信出力を変更することにより電界強度が変化し、その結果、移動局からの返信電波を固定局が受信または消失する。例えば移動局の返信電波を消失するときの固定局の送信する電波の電界強度を定義すると、少なくとも固定局が２つあれば、移動局の位置を特定できる。

本発明によれば、精度良く移動体の位置を検出可能な位置検出装置を提供することができる。

本発明の第一の実施形態に係る移動体の位置検出装置を示す図。 第一の実施形態における携帯端末４の位置同定方法を説明する図。 第一の実施形態における漏洩同軸ケーブル１ａの電界強度Ｅ１を示す図。 第一の実施形態における漏洩同軸ケーブル１ｂの電界強度Ｅ２を示す図。 第一の実施形態における携帯端末４が受信状態になったときの電界強度Ｅ１とＥ２を重ね合せた図。 アクセスポイント３ａ、３ｂの送受信状態のＯＮ／ＯＦＦのタイムチャートを示した図。 漏洩同軸ケーブル１ａ、１ｂを互いに直交する方向に敷設した例を示す図。 漏洩同軸ケーブル１ａの両端にアクセスポイント３ａ、３ｂを接続した例を示す図。

図１は、本発明による位置検出装置の第一の実施形態を示したものである。１ａ、１ｂは２本の漏洩同軸ケーブル（ＬＣＸ）で、位置検出エリア２として例えばトンネル内がある。この場合、漏洩同軸ケーブル２本をトンネル内の長手方向の壁側に、ほぼ平行に対向させて敷設する。３ａ、３ｂはそれぞれの漏洩同軸ケーブル１ａ、１ｂに接続された送受信器の機能を有するアクセスポイント（固定局）である。４はトンネル内の人等が所持する携帯端末の送受信器（移動局）である。５は例えば中央管理室などに設置された制御処理部（制御処理手段）である。制御処理部５は、例えば通常のコンピュータで、ＣＰＵ、記憶部、インターフェース、表示部、入力部、制御部、通信部などを有する。制御処理部５は、ＣＰＵがプログラムに基づいて実施する機能として、アクセスポイント３ａ、３ｂの送信出力を任意の値に設定する機能や、携帯端末４の位置を算出する演算機能等を有する。なお、アクセスポイント３ａ、３ｂおよび制御処理部５の電源（不図示）は適宜供給されるものとする。

次に、図２を参照して、位置検出エリア２内の携帯端末４の位置同定方法について説明する。漏洩同軸ケーブルは、アクセスポイントから離れるほど、また漏洩同軸ケーブルから離れるほど電界強度が弱くなり電波が届かなくなるという性質を持つ。漏洩同軸ケーブル１ａに接続されたアクセスポイント３ａ側の始端から長さＬ１１の地点をＷ１点とし、アクセスポイント３ａの送信出力をＰ１とすると、Ｗ１点でのアクセスポイント３ａからの送信出力ＰＷ１を式で表すと、
ＰＷ１＝Ｐ１（ｋ／（Ｒ・Ｌ１１）） ・・・（１）
となる。ここで、ｋは漏洩同軸ケーブルの材質、構造による定数で、Ｒは漏洩同軸ケーブルの高周波純抵抗である。Ｗ１点でのＰＷ１による漏洩同軸ケーブル１ａからの距離Ｄ１の位置の電界強度をＥ１とすると、
Ｅ１＝√（（Ｇ・ＰＷ１）／Ｄ１） ・・・（２）
となる。ここで、Ｇは漏洩同軸ケーブルによって定まる放射利得（放射効率）つまり受信感度である。

図３は、（１）、（２）式よりアクセスポイント３ａの送信出力Ｐ１を変更したときの漏洩同軸ケーブル１ａの電界強度Ｅ１を示した図である。横軸は漏洩同軸ケーブル１ａを意味し、０点はアクセスポイント３ａを意味する。電界強度Ｅ１は、送信出力Ｐ１の値が小さいときは漏洩同軸ケーブル１ａに近い線となり、Ｐ１が大きいときは漏洩同軸ケーブル１ａから離れた線になる。つまり送信出力Ｐ１が大きければ遠くまで電波が届くことになる。図３のグラフ内を位置検出エリア２と想定し、このエリア内に携帯端末４が存在したとすると、例えばアクセスポイント３ａの送信出力Ｐ１を０から次第に大きく漸次変化させると、送信出力Ｐ１がある値になったときに携帯端末４で受信状態となる。このとき携帯端末４は、図３のＥ１のいずれかの線上にいることになる。ここで、アクセスポイント３ａの送信出力Ｐ１は制御処理部５により制御される。

同様に、図２を参照して、漏洩同軸ケーブル１ｂについて、アクセスポイント３ｂ側の始端から長さＬ２１の地点をＷ２点とし、アクセスポイント３ｂの送信出力をＰ２とすると、Ｗ２点でのアクセスポイント３ｂからの送信出力ＰＷ２は、
ＰＷ２＝Ｐ２（ｋ／（Ｒ・Ｌ２１）） ・・・（３）
となる。また、Ｗ２点でのＰＷ２による漏洩同軸ケーブル１ｂからの距離Ｄ２の位置の電界強度をＥ２とすると、
Ｅ２＝√（（Ｇ・ＰＷ２）／Ｄ２） ・・・（４）
となる。

図４は、（３）、（４）式よりアクセスポイント３ｂの送信出力Ｐ２を変更したときの漏洩同軸ケーブル１ｂの電界強度Ｅ２を示した図である。横軸は漏洩同軸ケーブル１ｂを意味し、０点はアクセスポイント３ｂを意味する。図３の場合と同様に、図４のグラフ内を位置検出エリア２と想定し、このエリア内に携帯端末４が存在したとすると、例えばアクセスポイント３ｂの送信出力Ｐ２を０から次第に大きく漸次変化させると、送信出力Ｐ２がある値になったときに携帯端末４で受信状態となる。つまり、このとき携帯端末４は、図４のＥ２のいずれかの線上にいることになる。ここで、アクセスポイント３ｂの送信出力Ｐ２は制御処理部５により制御される。

図５は、図３および図４において、携帯端末４がアクセスポイント３ａ、３ｂからの電波を受信したときの電界強度Ｅ１、Ｅ２を重ね合わせた図である。図５に示すようにＥ１、Ｅ２の交点が携帯端末４の位置を表すことになる。

アクセスポイント３ａ、３ｂはそれぞれ互いを区別する識別ＩＤ（固定局識別信号）を含んだ信号を漏洩同軸ケーブル１ａ、１ｂを通じて送信し、携帯端末４でアクセスポイント３ａまたは３ｂからの信号を受信し、携帯端末４はさらに携帯端末４の識別ＩＤ（移動局識別信号）を付加した信号を送信する。これにより、携帯端末が複数台あった場合でも個々の携帯端末からの電波を区別することが可能となる。携帯端末４から送信された信号は漏洩同軸ケーブル１ａ、１ｂを通じてアクセスポイント３ａ，３ｂで受信する。

アクセスポイント３ａ，３ｂで受信した信号は、アクセスポイント３ａ、３ｂの識別ＩＤと携帯端末４の識別ＩＤが含まれ、これに加えてアクセスポイント３ａ、３ｂの送信出力値Ｐ１、Ｐ２が制御処理部５へ送られる。アクセスポイント３ａ、３ｂの送信出力に応じた電界強度Ｅ１、Ｅ２をいくつか実測してアクセスポイント３ａ、３ｂおよび携帯端末４を校正して定義しておけば、送信出力Ｐ１、Ｐ２から電界強度Ｅ１、Ｅ２は一意に決まるので（１）〜（４）式を用いることにより制御処理部５にて容易に携帯端末４の位置を求めることができる。

このように、本発明の第一の実施形態によれば、例えばトンネル内や地下街等の屋内において携帯端末４の位置を精度良く求めることができ、災害等が発生した場合でも携帯端末４の位置や軌跡を確認することで安全確認作業等に寄与することができる。

さらに、本発明は、上記実施の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で種々変形して実施することが可能である。以下に示す変形例は組合せて実施することもできる。

図６は、アクセスポイント３ａ、３ｂの送受信状態のＯＮ／ＯＦＦのタイムチャートを示した図である。状態ＯＮのときにアクセスポイントは送受信機能が有効となり、状態ＯＦＦのときはアクセスポイントは送受信機能が無効となる。このように互いのアクセスポイントの送受信動作時間が重ならないようにすることで、アクセスポイント３ａ、３ｂの識別ＩＤを送信電波に付加しなくても携帯端末４の位置を検出することが可能となる。第一の実施形態ではアクセスポイント３ａ、３ｂの識別ＩＤは自分が出した電波が携帯端末４で受信されたかを判別するためのものであり、他のアクセスポイントと送受信動作時間が重ならなければ識別ＩＤは不要になる。

図７は、漏洩同軸ケーブル１ａ、１ｂを互いに直交する方向に敷設している。この場合、漏洩同軸ケーブルを平行に敷設したときよりも電界強度の線（図３、図４でいうＥ１、Ｅ２）が直交する方向に近い形で交わるため、交点を明確に求めることができる。

図８は、漏洩同軸ケーブル１ａの両端にアクセスポイント３ａ、３ｂを接続した場合である。漏洩同軸ケーブルはどちらの端から送信しても良く、これにより第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、漏洩同軸ケーブルを３本とし、３本目の漏洩同軸ケーブルを、トンネル内の天井側の長手方向に布設することもできる。そうすると、携帯端末４の位置を３次元情報として、検出することができる。また、ケーブル数を４本以上とすることも可能である。

１ａ，１ｂ…漏洩同軸ケーブル、２…位置検出エリア、３ａ，３ｂ…アクセスポイント、４…携帯端末、５…制御処理部

Claims (5)

1. 位置検出エリアに敷設された少なくとも１本の漏洩同軸ケーブルと、
   前記漏洩同軸ケーブルの片端または両端に接続され、前記漏洩同軸ケーブルを通じて電波を送受信し、この送信する電波には固定局識別信号を含み、電波の送信出力値を変更できる少なくとも２つの固定局と、
   前記位置検出エリア内を移動し、前記固定局からの送信電波を受信し、受信した前記固定局識別信号と移動局識別信号を含む電波を送信する少なくとも１つの移動局と、
   前記固定局に接続され、前記固定局の電波送信出力値を設定し、前記固定局識別信号と前記移動局識別信号と前記固定局の電波送信出力値とから前記移動局の位置を特定する制御処理手段を有することを特徴とする移動体の位置検出装置。
2. 位置検出エリアに敷設された少なくとも１本の漏洩同軸ケーブルと、
   前記漏洩同軸ケーブルの片端または両端に接続され、前記漏洩同軸ケーブルを通じて電波を送受信し、電波の送信出力値を変更できる少なくとも２つの固定局と、
   前記位置検出エリア内を移動し、前記固定局からの送信電波を受信し、移動局識別信号を含む電波を送信する少なくとも１つの移動局と、
   前記固定局に接続され、前記固定局のうちいずれか１つの固定局の電波の送受信を行っている間は他の固定局の送受信を停止し、前記固定局の電波送信出力値を設定し、前記移動局識別信号と前記固定局の電波送信出力値とから前記移動局の位置を特定する制御処理手段を有することを特徴とする移動体の位置検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の位置検出装置において、
   前記漏洩同軸ケーブルは少なくとも２本で、前記位置検出エリアに対向して敷設されたことを特徴とする位置検出装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の位置検出装置において、
   前記漏洩同軸ケーブルは少なくとも２本で、前記位置検出エリアに互いに直交する方向に敷設されたことを特徴とする位置検出装置。
5. 請求項１または請求項２に記載の位置検出装置において、
   前記漏洩同軸ケーブルは少なくとも１本で、前記漏洩同軸ケーブルの両端に前記固定局を接続したことを特徴とする位置検出装置。

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