JP2015141136A - 移動体の向きを示す情報を取得するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
続いて位置標定システムについて説明する。位置標定システムは、スペクトル拡散された無線信号である位置標定信号1400を送信する無線装置(移動体側無線装置30又は環境側無線装置50)と、位置標定信号1400を受信してこれに基づき標定対象(移動端末10、移動体側基地局20、移動体側無線装置30、環境側基地局40、環境側無線装置50の少なくともいずれか)が存在する方向や存在する位置を標定する基地局とを含んで構成される。
α=arcTan(D(m)/L(m))=arcSin(ΔL(cm)/3(cm))
の関係がある。尚、D(m)は、環境側無線装置50のアンテナ55の設置高さと移動体側基地局20のアンテナ群25(4つのアンテナ251a〜251dで囲まれた領域の中央部分)の高さとの差であり、L(m)は、環境側無線装置50のアンテナ55から下ろした垂線が移動端末10が移動する平面と交わる点とアンテナ群25の中心とを結ぶ線分の長さであり、ΔL(cm)は、アンテナ群25を構成しているアンテナ251のうち特定の2つのアンテナ251の夫々についての、環境側無線装置50のアンテナ55までの伝搬路長の差(以下、経路差とも称する。)である。
ΔL(cm)=Δθ/(2π/λ(cm))
の関係がある。また位置標定信号1400として2.4GHz帯の電波を用いる場合はλ=12.5(cm)であるので、
α=arcSin(Δθ/π)
の関係がある。測定可能範囲(−π/2<Δθ<π/2)内では、αはΔθ(ラジアン)から算出することができるので、上式から移動体側基地局20から見た環境側無線装置50が存在する方向αを取得することができる。
Δd(X)=(H−h)×Tan(ΔΦ(X))
Δd(Y)=(H−h)×Tan(ΔΦ(Y))
XX=X1+Δd(X)
YY=Y1+Δd(Y)
Δθ1=Δθt1+F1 ・・・式1
Δθ2=−Δθt2+F2 ・・・式2
Δθ1−Δθ2=(Δθt1−(−Δθt2))+(F1−F2) ・・・式3
θt=(Δθ1−Δθ2)/2 ・・・式4
位置標定システムでは数10cmオーダという高い精度で位置標定が可能である。但し位置標定システムによる位置標定の精度は標定可能エリアの全体で必ずしも一様でなく、標定精度は基地局(ここでは移動体側基地局20を例として説明する)が環境側無線装置50のアンテナ55に近づくほど高くなる。
以上に説明した位置標定システムの特性を利用することで、例えば、次のようにして移動体3(移動端末10)が現在向いている方向(移動体3(もしくは移動端末10)に設定された基準軸が向いている方向)を特定することができる。尚、説明の簡単のため、以下の説明において、基準軸及びアンテナ配列軸は床面6に平行な面内に設定されているものとする。また基準軸の方向はアンテナ配列軸の方向に一致させて設定されているものとする(尚、基準軸の方向とアンテナ配列軸の方向を一致させない場合は、オフセット分を加算もしくは減殺すればよい。)。またサービス提供エリアの天井面7には、移動端末10が、その基準軸上に必ず2つ以上の環境側無線装置50(環境側基地局40)を同時に捕捉することができるように環境側無線装置50(環境側基地局40)が等しい間隔を開けて正方格子状に設けられているものとする。
続いて、以上に説明した仕組みに基づき移動体3が現在向いている方向を取得する際に移動端末10が行う処理の一例を示す。図21は、移動端末10が、移動体3が向いている方向を取得する際に行う処理(以下、方向取得処理S2100と称する。)を説明するフローチャートである。尚、方向取得処理S2100の実行中、各環境側基地局40並びに移動体側無線装置30は、いずれも十分に短い時間間隔で繰り返し位置標定信号1400を送信しているものとする。
3 移動体
10 移動端末
20 移動体側基地局
30 移動体側無線装置
40 環境側基地局
50 環境側無線装置
101 無線装置捕捉部
102 方向特定部
103 情報送受信部
S2100 方向取得処理
Claims (8)
- 無線信号である位置標定信号を送信する無線装置と、
第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とが、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対が、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記無線装置が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記無線装置の現在位置を標定する基地局と、
を備えて構成される位置標定システムを用いて構成される、移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、
前記移動体に設けられる前記基地局である移動体側基地局、及び
前記移動体が移動するエリアの上方に所定の間隔で設けられる前記無線装置である環境側無線装置、
を備え、
前記移動体側基地局は、
前記移動体側基地局の前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の直角な一辺の方向に設定した軸であるアンテナ配列軸の方向に同時に複数の前記環境側無線装置を捕捉し、
捕捉した前記環境側無線装置の夫々の設置位置を示す情報である設置位置情報を記憶しもしくは前記捕捉した環境側無線装置から取得し、
取得した前記設置位置情報に基づき前記移動体が向いている方向を求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得するシステム。 - 請求項1に記載の移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、
移動体に設けられる前記無線装置である移動体側無線装置、
前記移動体が移動するエリアの上方に設けられる前記基地局である環境側基地局、
を更に備え、
前記環境側基地局は、前記移動体側無線装置から送られてくる前記位置標定信号に基づき位置標定を行うことにより、前記移動体の現在位置を求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得するシステム。 - 請求項1又は2に記載の移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、
前記移動体側基地局は、前記第1のアンテナ対又は前記第2のアンテナ対のうちの一方のみを備える
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得するシステム。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の移動体の向きを示す情報を取得するシステムであって、
前記移動体側基地局は、前記設置位置情報から特定される前記環境側無線装置の設置位置を要素として線形近似を行うことにより求めた線分の方向を前記移動体が向いている方向として求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得するシステム。 - 無線信号である位置標定信号を送信する無線装置と、
第1のアンテナ対と第2のアンテナ対とが、前記第1のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対が、前記第1のアンテナ対及び前記第2のアンテナ対の各アンテナが平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第1のアンテナ対の各アンテナ又は前記第2のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記無線装置が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記無線装置の現在位置を標定する基地局と、
を備えて構成される位置標定システムを用いて行われる、移動体の向きを示す情報を取得する方法であって、
前記移動体に前記基地局である移動体側基地局を設け、
前記移動体が移動するエリアの上方に所定の間隔で前記無線装置である環境側無線装置を設け、
前記移動体側基地局が、
前記移動体側基地局の前記アンテナ群の前記矩形の中心を原点として前記矩形の直角な一辺の方向に設定した軸であるアンテナ配列軸の方向に同時に複数の前記環境側無線装置を捕捉し、
捕捉した前記環境側無線装置の夫々の設置位置を示す情報である設置位置情報を記憶しもしくは前記捕捉した環境側無線装置から取得し、
取得した前記設置位置情報に基づき前記移動体が向いている方向を求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得する方法。 - 請求項5に記載の移動体の向きを示す情報を取得する方法であって、
移動体に前記無線装置である移動体側無線装置を設け、
前記移動体が移動するエリアの上方に前記基地局である環境側基地局を設け、
前記環境側基地局が、前記移動体側無線装置から送られてくる前記位置標定信号に基づき位置標定を行うことにより、前記移動体の現在位置を求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得する方法。 - 請求項5又は6に記載の移動体の向きを示す情報を取得する方法であって、
前記移動体側基地局は、前記第1のアンテナ対又は前記第2のアンテナ対のうちの一方のみを備える
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得する方法。 - 請求項5乃至7のいずれか一項に記載の移動体の向きを示す情報を取得する方法であって、
前記移動体側基地局が、前記設置位置情報から特定される前記環境側無線装置の設置位置を要素として線形近似を行うことにより求めた線分の方向を前記移動体が向いている方向として求める
ことを特徴とする移動体の向きを示す情報を取得する方法。
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