JP2014532165A - 無線デバイスを取り囲む環境のマップを再構築する方法、及び、当該方法を実装する無線デバイス - Google Patents

Abstract

無線デバイスを取り囲む環境のマップを再構築する方法が記載され、環境は、再構築で得られるべき詳細のレベルに応じた数が設定される１以上の無線周波数タグを備え、方法は、無線デバイスの少なくとも１つの無線受信手段によって無線接続により１以上の無線周波数タグの識別データ及び位置の見つけ出しのためのデータを受信する段階と、１以上の無線周波数タグの識別データ及び位置の見つけ出しのためのデータを、無線デバイスの処理手段によってファイリング及び格納の少なくとも一方を行う手段に格納する段階と、１以上の無線周波数タグの識別データ及び位置の見つけ出しのためのデータに基づいて構築された環境の少なくとも１つのマップを無線デバイスの出力手段に提供する段階とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、無線デバイスを取り囲む環境のマップを再構築して、デバイスのユーザに、該環境内の該ユーザの位置を見つけ出させる方法に関する。

本発明は更に、該方法を実装する無線デバイスに関する。

当技術分野では、一定の環境（例えば公共建築物、ショッピングセンター、美術館、市役所（town hall）、病院）内のデバイスひいてはそのユーザの場所を見つけ出すべく完成された様々なシステムが知られている。

より詳しくは、これらシステムは、主に、デバイスに埋め込まれた無線周波数リーダと、所定のレイアウトに従って環境内に配置された複数の無線周波数識別子（ＲＦＩＤタグ）との間の通信から得られる情報に基づいている。

これらタグは、自身の位置に関する情報を含み、この情報はローカルサーバに送信される。

したがって、動作可能とするためには、これらシステムは、デバイスをネットワーク（ローカルエリアネットワークであってもワイドエリアネットワークであってもよい）に接続して、無線周波数タグの位置に関する情報が送信された宛先であるサーバのＵＲＬアドレスを知る必要がある。

また別の例として、例えば、日本特許出願第２００７−２３５４９６号から、サーバからデバイスのメモリに、ある環境のマップのデータをダウンロードする技術が知られているが、これは、未知の環境での利用を想定しないので、明らかに周期的な更新が必要であり、及び、既知の環境にデバイスがある必要があるという問題を暗示している。

更に、現在利用可能な方法は、周囲の環境に存在するエレメントのタイプ（出口、廊下、部屋）に関して目に見える示唆をユーザに提供することができず、この情報は、所定の目的地に到達するためにしばしば必要であり、その目的のためには、依然として、その敷地で利用可能な紙のマップ又は情報を利用する必要がある。

したがって、本発明の目的の１つは、デバイスが位置している環境の十分に正確なグラフィック表現を提供することができる無線デバイスを取り囲む環境のマップを再構築する方法を提供することである。

本発明の別の目的は、環境自身に関して前に取得された情報を有することなく利用可能な無線デバイスを取り囲む環境のマップを再構築する方法を提供することである。

本発明の更なる目的は、先行技術の方法よりコストの低い無線デバイスを取り囲む環境のマップを再構築する方法を提供することである。

本発明のこれら及びその他の目的は、本記載の一体部分をなす、添付請求項に述べられている、無線デバイスを取り囲む環境のマップを再構築する方法、及び、当該方法を実装する無線デバイスによって達成される。

簡単にまとめると、マップに表現される各無線周波数タグ又はポイントにおいて、以下の情報の全て又は幾つかが利用可能である。

・緯度、経度、及び、高度による、場所の絶対的な地理的座標、又は、

・例えば、三次元に関する所与のポイントからの距離として、絶対的に、又は相対的に表現された、既知のポイントの座標（デカルト座標、極座標等）。

・ビル番号、フロア（floor）番号、セクタ番号、階段室（staircase）等の、相対的な地理情報。

・ある目的又は環境エレメントに関する情報（ドア、窓、壁、階段室、柱等）。

これらの情報に基づいて、デバイスが位置している場所、及び、そのエリア内のその位置の近似マップを取得して、デバイスのユーザに対して、紙のマップ又はその他の情報源を利用可能とさせる必要なく、その敷地における向きの良好な許容範囲を提供することができる。

本発明の更なる特徴は、本記載の一体部分をなすことが意図されている、添付請求項に示されている。

上述した目的は、以下の、取り囲む環境のマップを再構築する方法、及び、当該方法を実装する無線デバイスの詳細な記載を、添付図面を特に参照して読むことで、より明らかになる。

本発明におけるデバイスの好適な実施形態の動作を示すブロック図である。 可能な基準環境の構造を示す。 図２の基準環境の無線周波数タグの可能な配置を示す。 図３の無線周波数タグに関する識別及び位置の見つけ出しのためのデータのテーブルの幾つかの値を示す。 図２の基準環境における、本発明による無線デバイスの現在位置を示す。

前述したように、本発明の目的は、特にＲＦＩＤタグである無線周波数タグ１に関する情報を利用して、本発明におけるデバイス１００が位置している敷地の近似マップを提供することができる方法である。

図１から、このデバイス１００が、動作するために以下を含むことが分かるだろう。

・データを受信するための少なくとも１つの無線受信手段３。

・例えば少なくとも１つのＣＰＵからなる少なくとも１つの処理手段２。

少なくとも１つのファイリング手段５及び／又は１つの格納手段６。

・任意で、所与のレイアウトに従って基準環境内に配置されている１以上の無線周波数タグ１を検出して、次いで読み出すための、無線周波数タグ１の少なくとも１つのリーダ４。

・結果を、好ましくは、該環境の少なくとも１つのマップとして表示するための、例えば少なくとも１つのディスプレイ７からなる、少なくとも１つの出力手段。

さらに、出力手段を、該ディスプレイ７の代わりに、１以上の異なるオーディオ再生デバイス８又は触刺激生成器９から形成することも想定可能であり、こうすることで、マップを、目の不自由な人々にとっても認識可能にすることができる。

処理手段２は、無線受信手段３によって、無線信号１６を介して、無線周波数タグ１に関する識別及び位置の見つけ出し情報を受信して、格納手段６及び／又はファイリング手段５に格納する。処理手段２からコマンドを受信すると、無線周波数タグ１のリーダ４は、任意で、実質的に当技術分野で知られている方法で、該リーダ４が受信した無線信号１６によって、自身のカバー範囲内における無線周波数タグ１の存在を検出してよい。

そして処理手段２は、無線周波数タグ１の位置の見つけ出しのためのデータを含む格納手段６を更新して、次いで、格納手段６内の無線周波数タグ１の位置見つけ出しデータを処理して、出力手段によって、現在位置を示している可能性もある、更新されたマップを出力する（例えば、ディスプレイ７（又は均等物）の上に表示することによって）。

上述した処理サイクルが、繰り返し実行されることで、無線デバイス１００のユーザの移動により、マップを定期的に更新して表示することができる。

無線受信手段３により受信されたデータは、例えば、図４に示すようなテーブルの形態で格納することができ、行及びフィールドの数は、説明した無線周波数タグ１の数に対応しており、列は、以下の情報の全て又は幾つかを示している。

・無線周波数タグ１の一意の識別子。

・デバイスの位置の座標（緯度、経度）、又は、所与の地理的地点に対する三次元位置。

・フロア番号。

・無線周波数タグ１のタイプ（例えば、外周（perimeter）、ドア、窓、部屋、廊下等）。

・エリア識別子。

しかし、環境に存在する、対象となる他の異なるエレメントも、基準として含まれうる点が排除されるべきではない。他の異なるエレメントは、エレベータ（lift）、斜面（ramp）、消火器、電源口（power outlet）、トラップドア、ラジエータ、ボイラー、空気取り入れ口、等である。

例えば、ディスプレイ７は、特に、１つの無線周波数タグ１を示すシンボルを示していてよい。

異なるタイプの無線周波数タグ１は、異なるシンボルによって特徴づけられる。

幾つかの場合において、ソートされた一連のステップを提供するために、情報は特定の順序に配置されてよい（例えば、廊下用の無線周波数タグ１は、一連の直線状のステップを再構築することができる所与の順序で特定されてよく、同様に、あるエリアの外周用の複数の無線周波数タグ１は、これらを順番に通過する連続したラインによって表されてよい）。

同じ論理の地理的ユニットに属す、又は、複数のエレメント（例えば、同じ部屋に求心性をもつ（afferent）ドア及び窓、又は、同じ部署又はオフィスに属している部屋）からなるより複雑な環境構造に属す、無線周波数識別子１は、これらをグループ化させ、関連するエリア内でこれらを表させる共通の識別データによって特徴付けられる。

・座標情報から推定することができる実際の距離は、できるだけ現実感のある、所与のスケールに基づいて表され、このスケールは、デバイスにおいて利用可能な特定のコマンド（例えば、ボタン１０又はオンスクリーンのコマンド７）を用いて実現されてよい。

ここで説明した方法を効率的に実装することができるデバイスは、異なるタイプであってもよく、その例を以下に述べる。

・ディスプレイ７（必ずではないが、タッチスクリーン９であってよい）、無線周波数タグ１のリーダ４及び／又は光センサ１１、無線受信手段３、プロセッサ２、格納手段６、及び／又はファイリング手段５、並びに、ボタン１０又はオーディオ再生デバイス８等の更なるコンポーネントを含むモバイルデバイス（例えば、スマートフォン）。

・ボタン又は音声コマンド１０、可聴信号生成器８又は触刺激生成器９、無線周波数タグのリーダ４及び／又は光センサ１１、プロセッサ２が備えられた無線受信手段３、格納手段６、及びファイリング手段５を含む、目の不自由なユーザのためのデバイス。

上述した好適な実施形態と同じ動作原理を順守する該デバイス１００の異なる構成が全て、本発明の保護範囲に含まれる。

無線周波数タグ１に関する情報は、任意の無線プロトコルを介して適切な装置１４によって送信されてよく、無線信号１８によって無線デバイス１００が、受信して解釈することができる。好適には、情報は、Ｗｉ−Ｆｉネットワークプロトコルによって（つまり、ＩＥＥＥ８０２．１１のセットにおけるいずれかの規格に従って）送信することができる。特に、この情報は、一部が、いずれかのＷｉ−Ｆｉアクセスポイントによって暗号化されていない形で（in clear）（例えばＷｉ−Ｆｉビーコンで）で送信されると好適であり、Ｗｉ−Ｆｉ信号を受信するよう適合されたいずれかの無線デバイスによって、これら規格が提供する情報セキュリティによる制限を受けることなく、解釈されてよい。従って、公共建築物で既に利用されている既存のＷｉ−ＦＩネットワークを、これらネットワークにアクセスをもつ正規のユーザが利用するセキュアな情報に干渉することなく、配向情報を送信するために利用することができるようになる。

図２は、外周壁、パーティションウォール、窓、ドア、及び部屋を含むビルのフロアからなる基準環境２０の例を示す。

図３は、図２に示す環境２０における無線周波数タグ１の可能な配置例を示す。特に、例として、ドア、窓、外周壁の隅、及び、部屋の天井、及び廊下に無線周波数タグ１が存在している。これにより、環境のポイントの格子が作成され、これによって、基準環境２０内に位置している無線デバイス１００は、その（部屋、廊下、通路、エスケープ等）内部に存在している最も重要なエレメントに関する情報を取得し、環境のマップの表現を再構築することができ、ユーザがどこかへ赴こうとする際の助けを行う。

図４は、格納手段５に格納され、及び／又は、ファイリング手段６に含まれている、識別及び位置の見つけ出しのためのデータに基づき、処理手段２が構築するテーブルの例を示す。各行は、少なくとも１つの無線周波数タグ１に対応しており、一意の識別子（タグＩＤ）、その地理的位置（緯度、経度、及び、高度）に関するデータ、無線周波数タグ１に関連付けられている基準環境２０（例えば外周、ドア、部屋、窓）のエレメントのタイプに関する情報、該エレメントの識別（部屋ＩＤ、廊下ＩＤ、外周ＩＤ）に関する情報、及び、環境２０内におけるその位置（例えば、フロア、ウィング、部署、セクション）に関する情報を含む。

図５は、図４のテーブルに含まれるデータから始まり、無線デバイス１００が取得することができる環境マップのグラフィック表現の例を示しており、この表現では、例として、該テーブルに示されている無線周波数タグ１が強調表示されている。外周壁によって定義されるプロファイル、窓及びドアの位置、並びに、部屋５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８によって占有され、デフェクトによって概算されるエリアを大まかに示しており、ここで、（ドア、窓、よび天井の）関連する無線周波数タグ１は、同じ部屋識別子（図４の部屋ＩＤ）で特徴付けられている。

例えば、図５のエリア５４は、部屋ＩＤが５である無線周波数タグ１の全てを含む領域によって大まかに定義される。

図５の廊下の無線周波数タグ１は、廊下が占有しているエリアを示しており、エスケープ又は緊急時出口に到達するまでに辿る経路を無線デバイス１００に示すために、ソートされたシーケンスに関連付けられると好適であろう。同様に、ソートされたシーケンスは、例えば外周のもの等の、他のタイプの無線周波数タグに関連付けられてよいい。これにより、無線デバイス１００に対して、正確なグラフィック表現を得るために、どのように外周壁のプロファイルを追跡し、様々なポイント（例えば、ビルの中をうねる廊下、又は、ビルの外周プロファイル等の様々なポイント）を連続して接続させる線を引くことができるかを示す。

ソートされたシーケンス専用の特別なフィールドを追加するのを回避するために、後者を、その順序を示すために、適宜、増減される数値を取ってよい、無線周波数タグ（タグＩＤ）の適切な選択又は構造によって暗示的に示してよい。

無線デバイス１００は、無線周波数タグのリーダ４を備えている場合には、互いに十分近い無線周波数タグが発信した無線信号１６を受信するが、この信号は、その地理的位置及び無線信号送信電力に関するデータ、又は、その他の、レシーバに到達するためにこれらが辿る距離を判断するために有用な他のデータを含む。無線信号１６が、少なくとも３つの異なる無線周波数タグ１から受信されると、デバイス１００は、発信された無線周波数タグの位置及び自身のタグからの距離の知識に基づいて、自身の位置を構築することができ、自身のタグからの位置は、任意の公知の距離推定技術を利用することで、場合に応じて、公知の三角測量又はマルチラテレーションシステムを適用することで判断することができる。

図５の例では、無線デバイス１００が、ポイント５００に位置しており、３つの無線周波数タグ１Ａ、１Ｂ、及び、１Ｃから無線信号１６を受信していることを想定する。この場合、デバイス１００は、これらが発した無線信号によって受信された１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃの位置の知識から始めて、任意の公知の技術を利用して、無線信号に基づきこれらそれぞれからの距離を推定して、三角測定システムをこのようにして得られたデータに適用することで、自身の位置を推定することができる。このようにして、無線デバイス１００は、処理手段２から自身の位置を計算することができ、それを、いずれかの方法で出力手段７によって表すことができる（例えば、マップの画面に、適切なグラフィックシンボルとして、グラフィックに、又は、音声合成器の制御の下で、例えばユーザに対して「あなたは第１フロアの部屋４に居ます」と言うような、オーディオプレーヤによって発される可聴メッセージによって）。

環境のマップがグラフィック表現として再構築される場合には、実際の距離（無線周波数タグ１の座標の分析から推定される）は、デバイスのディスプレイでこれらを表すのに適したスケールに従って縮小される（タッチスクリーン７又はボタン１０によって入力された適切なコマンドによってサイズが再調節可能であってよい）。

このように構築されたマップは、次に、ドア、窓、廊下、部屋等を示すポイントで満たされる。同じエリア識別子（例えば部屋、廊下、外周）を共有するポイントは、特別な線種又は色で強調表示されることで、これらが１セットにグループ化されてよい。

適用される無線周波数タグ１の数を制限し、Ｗｉ−Ｆｉビーコンによってデバイス１００に送信される情報量を低減させるために、環境の内部パーティションウォールに関する無線周波数タグ１は示されない。この結果生成される環境の表現は、一定の近似度をもつが、それでも、確実に、周囲の環境に対する自身の位置の感覚を確認させることができるものである。

デバイス１００がコンパスを備える場合には、マップ上の方向（directional orientation）を示している場合もある。

環境内の無線周波数タグ１の配置に関する選択は、対象とされる環境のエリアを均一にカバーするよう行うことができ、この位置は、次に、デバイス１００が簡単に利用できるように、記録、保管されてよい。

さらに、デバイス１００は、ユーザが現在存在している環境２０に関する情報をユーザに与えることができる（ディスプレイ７の上にグラフィックに示すことであっても、適切な可聴８又は触知性９信号生成器によって生成される可聴及び／又は触知性信号によってであってもよい）内部論理を有してよく、この情報は、この環境２０に属しているエレメントの位置及びタイプ、及び、一定の目的地に到達するために辿るべき方向等であってよく、これらは、例えば、タッチスクリーン７、音声コマンドシステム又はボタン１０によって選択することができる。

ここで説明する解決法が提示する利点は、したがって明らかである。利点とはつまり、この解決法と、従来技術で既に利用可能なものとを組み合わせて、例えばグラフィック表現として、ある人が存在している環境２０の近似マップを再構築する可能性が増すことであり、特に興味のあるポイントが強調表示されることで、ユーザは、未知の、又は、不慣れな場所を移動することが容易になり、さらに、利用される無線周波数タグ１は、受動的なものであってよく（つまり、低コストで市販されているものであってよく）、適宜、環境に複数が配置されてよい。

別の明らかな利点は、マップが、非常に少量の情報（１つの無線周波数タグ１について略１０バイト）を利用して再構築できるという事実に起因している。

本発明の異なる実装例におけるフレーム内では、無線周波数タグ１を、共通のスマートフォンデバイスに埋め込まれたカメラによって簡単に読み取ることができる、無線周波数タグ１同様の、簡易ＱＲコード（登録商標）（登録商標）又は二次元バーコード１５で置き換えたり、補ったりすることができてもよく、このコードは、簡易の一意の識別子を提供することができる。

最後に、無線周波数タグリーダ４又はカメラがない、より簡易なデバイスでは、ユーザに、ＱＲコード（登録商標）１５を手動で入力させる本発明の変形例に想到することもでき、ユーザはこのＱＲコード（登録商標）１５を、基準環境で利用可能なシグナリングから知ることができてよい。

例としてここで記載される無線デバイスを取り囲む環境のマップを再構築する方法、及び、外方法を実装する無線デバイスには、本発明の思想の新規な精神から逸脱することなく、数多くの変形例が可能であり、さらに、本発明の実装例において、例示した詳細が、異なる形状であってもよく、又は他の技術的に均等なエレメントで置き換えられてもよいことが明らかである。

したがって、本発明が、無線デバイスを取り囲む環境のマップを再構築する方法、及び、当該方法を実装する無線デバイスに限定されず、以下の請求項に明確に規定するように、本発明の思想の新規な精神から逸脱することなく、多くの変形例、向上、又は均等な部分又はエレメントによる置換が可能であることが、容易に理解されよい。

Claims (13)

1. 無線デバイスを取り囲む環境のマップを再構築する方法であって、前記環境は、前記再構築で得られるべき詳細のレベルに応じた数が設定される１以上の無線周波数タグを備え、
   前記デバイスは、
   前記環境に存在するエレメントに関連付けられた前記１以上の無線周波数タグの識別データ及び位置の見つけ出しのためのデータを受信するよう適合された少なくとも１つの無線受信手段と、
   少なくとも１つの処理手段と、
   少なくとも１つの、ファイリング及び格納の少なくとも一方を行う手段と、
   前記環境に関する情報を提供するよう適合された少なくとも１つの出力手段と
   を備え、
   前記方法は、
   前記少なくとも１つの無線受信手段によって無線接続により前記１以上の無線周波数タグの識別データ及び位置の見つけ出しのためのデータを受信する段階と、
   前記１以上の無線周波数タグの前記識別データ及び位置の見つけ出しのためのデータを、前記処理手段によって前記ファイリング及び格納の少なくとも一方を行う手段に格納する段階と、
   前記１以上の無線周波数タグの前記識別データ及び位置の見つけ出しのためのデータに基づいて構築された前記環境の少なくとも１つのマップを前記出力手段に提供する段階と
   を備える方法。
2. 前記１以上の無線周波数タグが、ＱＲコード（登録商標）で置き換えられ、もしくは、補われ、又は、二次元バーコードで置き換えられ、もしくは、補われる、請求項１に記載の方法。
3. 前記識別データ及び位置の見つけ出しのためのデータが、少なくとも１つのテーブルの形式で格納されており、
   前記少なくとも１つのテーブルには、前記１以上の無線周波数タグのそれぞれについて少なくとも１つの行が存在しており、
   前記テーブルの列は、全体的に又は部分的に、前記１以上の無線周波数タグの前記識別データ及び位置の見つけ出しのためのデータに属す少なくとも以下のフィールドで表され、前記以下のフィールドは、
   ・前記１以上の無線周波数タグの１つの一意の識別子、
   ・前記１以上の無線周波数タグの１つに関連付けられている前記環境の１つのエレメントの緯度、経度、高度、又は地理的位置を含む座標、
   ・前記１以上の無線周波数タグ（例えばドア、窓、部屋など）の１つが関連付けられている前記環境に存在する少なくとも１つのエレメントを定義する、前記１以上の無線周波数タグの１つのタイプ
   である、請求項１または２に記載の方法。
4. 無線周波数タグの前記識別データ及び位置の見つけ出しのためのデータは、互いに異なるが基準環境に等しく存在している、更なる対象エレメントに関する情報を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記少なくとも１つのテーブルは、前記更なる対象エレメントに関する情報を含む更なる行及び列の少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記情報は、ソートされたシーケンスを提供することができる特定の順序に従って、前記出力手段の上に再生される、請求項１から５の何れか１項に記載の方法。
7. 決定された環境構造に関する前記１以上の無線周波数タグは、それらをグループ化し、及び、それらに関連付けられているエレメントを表すことを可能とし、前記構造の後者内への構築を可能とする共通の識別データによって特徴付けられる、請求項１から６の何れか１項に記載の方法。
8. 前記無線デバイスは、そのカバー範囲内に存在している無線周波数タグを検出するよう適合されている前記無線周波数タグのリーダを備え、
   前記方法は、前記１以上の無線周波数タグの少なくとも１つから無線信号を受信する段階と、
   受信した無線信号に基づいて前記少なくとも１つの処理手段によって前記１以上の無線周波数タグの位置を推定する段階と、
   前記少なくとも１つの出力手段に、前記環境の前記マップ内の前記推定された位置を提供する段階と
   を更に備える、請求項１から７の何れか１項に記載の方法。
9. 前記マップを構築するために必要な情報は、前記少なくとも１つの無線周波数タグのそれぞれに対して、１０バイト単位のオーダを持つ、請求項１から８の何れか１項に記載の方法。
10. 前記環境で利用可能なシグナリングに基づいて学習された前記ＱＲコード（登録商標）に対応する値が、前記無線デバイスのユーザによって手動で入力される、請求項２に記載の方法。
11. 前記無線受信手段は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘ規格によって定義されるＷｉ−Ｆｉプロトコルのいずれか１つに従って動作する、請求項１から１０の何れか１項に記載の方法。
12. 少なくとも１つの無線受信手段と、
    少なくとも１つの処理手段と、
    少なくとも１つのファイリング及び格納の少なくとも一方を行う手段と、
    少なくとも１つの出力手段と
    を備える無線デバイスであって、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載されている方法を実装するよう適合されている、無線デバイス。
13. 前記出力手段は、前記マップの上に、それぞれグラフィック、オーディオ、又は触性の再生として、基準環境に関する情報を再生することができる、少なくとも１つのディスプレイ、少なくとも１つのタッチスクリーン、オーディオ再生ユニット、および、触刺激生成ユニットのうち少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の無線デバイス。

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