JP2017208722A - 携帯端末探索システム、無人移動体、及び携帯端末探索方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被災者に容易に近づくことができ、多数の被災者を容易に探索できる携帯端末探索システムを提供する。【解決手段】無線基地局２０と、無線基地局２０と通信可能な無人移動体１０とを具備する携帯端末探索システムであって、無人移動体１０は、探索対象の携帯端末３０が発信する電波強度に基づいて自身を移動させる移動制御部１１と、自身の位置を測位し、測位情報を計算する測位部１２と、携帯端末３０の位置情報を推定する端末探索部と、位置情報を無線基地局２０に送信する送信部１４とを具備し、無線基地局２０は、無人移動体１０から、位置情報を受信する受信部２２と、受信部２２で受信した情報に基づいて計算した携帯端末３０の位置情報、又は受信した位置情報を出力する位置情報出力部２３とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば災害発生時に、被災者が携帯する携帯端末を探索する携帯端末探索システム、無人移動体、及び携帯端末探索方法に関する。

災害発生時に、被災者を迅速に探索して救助することは重要である。通常、携帯電話の基地局により携帯電話の位置を測定することが可能である。しかし、大地震や大津波などの大規模災害においては、基地局の通信設備が破壊され、電波による携帯電話の位置測定は困難である。

携帯電話のような既存の通信インフラが使えない場所で人を探索する探索方法としては、例えば特許文献１に開示された方法が知られている。

特開２００９−２８１９５７号公報

特許文献１に開示された方法は、被災者が持つ発信機から、全方位へ一定の強さで特定の電波信号を発信し、探索者が持つ受信機で、その電波信号を受信し、その受信信号に基づいて、被災者の位置を検出する。この方法は、少人数の被災者に主眼を置いた探索システムであり、探索者が被災者に近づけることを前提にしている。

しかし、大規模災害では、道路交通網の遮断等により陸上から被災者に近づくことが困難な場合がある。また、被災者が多数存在することが多く、探索者がそれぞれの被災者のそばに駆けつける事が難しい場合がある。また、探索者が陸上を移動して被災者を探索しても発見までに長時間を要する場合がある。つまり、従来の方法は、被災者に容易に近づくことが困難な場合や多数の被災者が存在する場合に、不向きであるという課題がある。

本発明は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、被災者に容易に近づくことができ、多数の被災者を容易に探索できる携帯端末探索システム、無人移動体、及び携帯端末探索方法を提供することを目的とする。

本発明の携帯端末探索システムは、無線基地局と、前記無線基地局と通信可能な無人移動体とを具備する携帯端末探索システムであって、前記無人移動体は、探索対象の携帯端末が発信する電波強度に基づいて移動する移動制御部と、自身の位置を測位し、測位情報を計算する測位部と、前記携帯端末が発信する電波の電波強度と前記測位部で計算した測位情報とに基づいて、前記携帯端末の位置情報を推定する端末探索部と、前記測位情報と前記電波強度の組、及び前記端末探索部で推定した前記携帯端末の位置情報との少なくとも一方を、前記無線基地局に送信する送信部とを具備し、前記無線基地局は、前記無人移動体から、前記測位情報と前記電波強度の組と、前記位置情報の少なくとも一方を受信する受信部と、前記受信部で受信した情報に基づいて計算した前記携帯端末の位置情報、又は受信した前記位置情報を出力する位置情報出力部とを具備することを要旨とする。

また、本発明の携帯端末探索方法は、無線基地局と、前記無線基地局と通信可能な無人移動体とを具備する携帯端末探索システムが行う携帯端末探索方法であって、前記無人移動体は、探索対象の携帯端末が発信する電波強度に基づいて移動する移動制御部と、自身の位置を測位し、測位情報を計算する測位ステップと、前記携帯端末が発信する電波の電波強度と前記測位ステップで計算した測位情報とに基づいて、前記携帯端末の位置情報を推定する端末探索ステップと、前記測位情報と前記電波強度の組、及び前記端末探索ステップで推定した前記携帯端末の位置情報との少なくとも一方を、前記無線基地局に送信する送信ステップとを行い、前記無線基地局は、前記無人移動体から、前記測位情報と前記電波強度の組と、前記位置情報の少なくとも一方を受信する受信ステップと、前記受信ステップで受信した情報に基づいて計算した前記携帯端末の位置情報、又は受信した前記位置情報を出力する位置情報出力ステップとを行うことを要旨とする。

本発明によれば、被災者に容易に近づくことができ、多数の被災者を容易に探索できる携帯端末探索システム、無人移動体、及び携帯端末探索方法を提供することができる。

本実施の形態の携帯端末探索システムの構成例を示す図である。 本実施の形態の携帯端末探索システムの動作フローを示す図である。 本実施の形態の無人移動体の機能構成例を示す図である。 １つの無人移動体で携帯端末を探索する様子を模式的に示す図である。 ２つの無人移動体を用いて携帯端末を探索する様子を模式的に示す図である。 中継部を具備する無人移動体が中継する様子を模式的に示す図である。 １つの無人移動体を運用している場合に、その無人移動体を他の無人移動体に交替する様子を模式的に示す図である。 図６に示した中継部を具備する無人移動体を、気球で構成した例を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。複数の図面中同一のものには
同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。

〔携帯端末探索システム〕
図１に、本実施の形態の携帯端末探索システム１の構成例を示す。その動作フローを図２に示す。図１と図２を参照して携帯端末探索システム１の動作を説明する。

携帯端末探索システム１は、無線基地局２０と、無線基地局２０と通信可能な無人移動体１０とを具備する。無線基地局２０と無人移動体１０から突出する太い実線は、それぞれのアンテナを示す。破線で示す楕円は、それぞれが発信する電波の範囲である。無人移動体１０は、無線基地局２０と交信可能な範囲を移動する。

無線基地局２０は、探索対象の携帯端末３０が携帯電話の場合、携帯電話システムの基地局である。また、無線基地局２０は、無人移動体１０と通信する専用の基地局で有っても良い。

無人移動体１０は、移動制御部１１、測位部１２、端末探索部１３、送信部１４を具備する。無人移動体１０は、これらの機能構成部を備えた遠隔操作が可能な例えば無人機である。無人移動体１０は、飛行物体であっても良いし、無限軌道を用いて陸上を移動するものであっても良い。

移動制御部１１は、探索対象の携帯端末３０が発信する電波強度に基づいて、自身を移させる（ステップＳ１）。測位部１２は、自身の位置を測位し、測位情報を計算する（ステップＳ２）。測位情報は、例えば衛星測位システム（以降ＧＰＳ、Global Positioning System）を用いて計算（測位）する。測位情報は、例えば緯度・経度で表される情報である。なお、測位部１２はＧＰＳに限られない。

移動制御部１１は、測位部１２で計算した測位情報と、配置情報の緯度・経度とが一致するように無人移動体１０の移動を制御する。配置情報とは、探索対象の携帯端末３０が存在する地域内に、無人移動体１０を配置すべき位置を表す情報である。移動制御部１１は、自身を配置情報で表される位置に移動させた後、探索対象の携帯端末３０が発信する電波強度に基づいて自身を自律的に移動させる。配置情報は、無人移動体１０が移動を開始する前に入力しても良いし、移動中に無線基地局２０から受信しても良い。

端末探索部１３は、携帯端末３０が発信する電波の電波強度と測位部１２で計算した測位情報とに基づいて、携帯端末３０の位置情報を推定する（ステップＳ３）。携帯端末３０の位置を推定する具体的な方法については後述する。

携帯端末３０は、携帯電話無線の電波、無線ＬＡＮの電波とBluetooth(class1)の電波を発信している。なお、無線ＬＡＮとBluetoothについては、携帯端末３０の設定によって発信しない場合も有るが、これらの電波を用いることも可能である。

例えば被災地の破壊された家屋の瓦礫や土砂等に埋まった携帯端末３０が発信している電波強度から携帯端末３０の位置情報を推定することができる。よって、携帯端末３０が発信する電波強度に基づいて、携帯端末３０の位置を推定することで被災者を探索することができる。

携帯電話無線の電波の到達距離は数ｋｍ、無線ＬＡＮとBluetooth(class1)の電波の到達距離は大よそ１００ｍ未満である。それぞれの電波の到達距離の範囲で携帯端末３０を探索することができる。

送信部１４は、測位部１２で測位した測位情報と電波強度の組、及び端末探索部１３で推定した携帯端末３０の位置情報との少なくとも一方を、無線基地局２０に送信する（ステップＳ４）。

無線基地局２０は、配置制御部２１、受信部２２、位置情報出力部２３を具備する。配置制御部２１は、例えば、移動を開始する前の無人移動体１０に配置情報を入力する。したがって、無人移動体１０を目的とする地球上の任意の位置に配置することができる。

受信部２２は、無人移動体１０から、測位情報と電波強度の組と、位置情報の少なくとも一方を受信する（ステップＳ５）。位置情報出力部２３は、受信部２２で受信した情報に基づいて計算した携帯端末３０の位置情報、又は受信した位置情報を出力する（ステップＳ６）。

以上説明したように本実施形態の携帯端末探索システム１によれば、無人移動体１０を用いて被災者が携帯する携帯端末３０の位置情報を推定するので、被災者に容易に近づくことができる。また、多数の被災者を容易に探索することができる。

〔無人移動体〕
図３に、無人移動体１０のより具体的な機能構成例を示し、その動作を更に詳しく説明する。無人移動体１０は、移動制御部１１、測位部１２、端末探索部１３、送信部１４、中継部１５、連携部１６、電源部１７、電圧検出部１８を具備する。

無人移動体１０は、例えばドローン（Drone）と称される自律飛行する飛行物体で有っても良い。無人移動体１０は、電源部１７の電力で例えば４つの小型ローターを回転させて飛行する。なお、小型ローター等は、移動制御部１１に含まれるものとしてその図示を省略する。

移動制御部１１は、測位部１２で測定した測位情報が、無線基地局２０において入力された配置情報と一致するまで自身を移動（飛行）させる。無人移動体１０は、配置情報で表される位置まで移動した後、探索対象の携帯端末３０が発信する電波強度に基づいて自身を自律的に移動する。

携帯端末３０が発信する電波は、端末探索部１３で受信する。電波強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strengh Indication）は、距離の二乗に反比例する関数で表される。したがって、電波強度によって携帯端末３０の位置を推定することができる。

（位置探索方法）
１つの無人移動体１０を飛行させ、最も電波強度が大きくなる緯度・経度を、探索対象の携帯端末３０の位置を表す位置情報としても良い。

図４に、１つの無人移動体１０で携帯端末３０を探索する様子を模式的に示す。携帯端末３０は、ＧＰＳ衛星４０からの測位電波を受信して自身の位置情報である測位情報を計算する。なお、携帯端末３０は、複数のＧＰＳ衛星４０からの測位電波を受信して測位情報を計算するが、図４において複数のＧＰＳ衛星の表記は省略している。

携帯端末３０の図示しないアンテナの向きにもよるが、無人移動体１０を移動させながら電波強度を測定し、その強度が最も大きくなる測位情報を、携帯端末３０の位置を表す位置情報としても良い。

また、複数の無人移動体１０を用いて位置情報を求めても良い。その場合、連携部１６が作用する。連携部１６は、一方の無人移動体１０ａの測位情報と電波強度を、他方の無人移動体１０ｂに送信する。

図５に、２つの無人移動体１０ａ，１０ｂを用いて携帯端末３０を探索する様子を模式的に示す。無人移動体１０ａの測位部１２ａは、自身の測位情報を、ＧＰＳ衛星４０からの測位電波に基づいて計算する。同様に、無人移動体１０ｂの測位部１２ｂは、自身の測位情報を計算する。

無人移動体１０ａの連携部１６ａは、無人移動体１０ｂの測位情報と電波強度を取得する。無人移動体１０ｂの連携部１６ｂも同様に、無人移動体１０ａの測位情報と電波強度を取得する。無人移動体１０ａと１０ｂ間における通信は、無線ＬＡＮでも良いしBluetooth(class1)でも良い。無人移動体同士が通信できれば、その無線の形態は何であっても良い。無人移動体同士（１０ａ，１０ｂ）は、例えば赤外線通信で接続するようにしても良い。

２つの無人移動体１０ａ，１０ｂの一方の例えば端末探索部１３ａは、他方の例えば無人移動体１０ｂの測位情報と電波強度と、自身の測位情報と電波強度とに基づいて、携帯端末３０の位置を推定する。

例えば、無人移動体１０ａの端末探索部１３ａは、自身の測位情報と無人移動体１０ｂの測位情報とから、無人移動体１０ａと１０ｂとの間の直線距離ｄを計算することができる。また、自身の測位情報と電波強度から、基準点となる無人移動体１０ａと、携帯端末３０とを結ぶ直線とがなす角度αと、もう一つの基準点となる無人移動体１０ｂと、携帯端末３０とを結ぶ直線とがなす角度βとを計算することができる。よって、周知の三角法によって、携帯端末３０の位置情報を計算することができる。

なお、無人移動体１０ｂは、無人移動体１０ａに端末探索部１３ｂで計算した角度βを送信するようにしても良い。また、携帯端末３０の位置情報は、無人移動体１０ｂで計算しても良い。また、３つ以上の無人移動体同士が連携することで、携帯端末３０の位置情報の計算の計算精度を高めることもできる。

また、三角法を用いずに携帯端末３０の位置情報を計算することもできる。その場合は、２つの無人移動体の電波強度が等しくなるそれぞれの測位情報から得られる両者間を結ぶ直線の中間点を、位置情報として計算しても良い。

中継部１５は、他の無人移動体が送信する測位情報と電波強度の組と、位置情報の少なくとも一方を、無線基地局２０に中継する。

図６に、中継部１５を具備する無人移動体１０が中継する様子を模式的に示す。無人移動体１０ａと無人移動体１０ｂは、例えば被災地の上空に配置され、被災者の携帯する携帯端末３０の位置情報を推定する。無人移動体１０ｃは、無人移動体１０ｂと無線基地局２０との間に配置され、無人移動体１０ａと１０ｂから送信される情報を、無線基地局２０に中継する。

無人移動体１０ｃは、例えば、無線基地局２０内の制御端末２４から入力した配置情報を、無線基地局２０から受信しても良い。また、無人移動体１０ｃの移動制御部１１ｃと、無線基地局２０の配置制御部２１とをＵＳＢケーブル等で接続して入力しても良い。

無線基地局２０と、無人移動体１０ｂとの間に無人移動体１０ｃを配置することで、無線基地局２０の電波の範囲を超えた場所にある被災地において、携帯端末３０の位置の推定が可能になる。中継する無人移動体の数を増やすことで、無線基地局２０と被災地との間の距離を無限に拡大することができる。

このように無線基地局２０と被災地との間の距離を無限に拡大することは可能である。しかし、無人移動体１０は、電源部１７の電力を使用して移動するものである。したがって、移動できる時間に制限が有る。

電圧検出部１８は、電源部１７の電圧を検出する。移動制御部１１は、電圧検出部１８が閾値低下の電圧を検出した場合に移動を停止する。停止するとは、例えば、無人移動体１０がドローンの場合、飛行している直下に着陸することである。または、無線基地局２０に帰投して停止することである。

このように電源部１７の電圧が低下した場合に、自身を着陸、或いは無線基地局２０に帰投させることで、携帯端末探索システム１を安全に運用することができる。また、電源部１７の電圧は、電源部１７の残存容量と相関する。したがって、電源部１７の電圧の変化を監視することで携帯端末探索システム１の運用時間を拡大することができる。

図７に、１つの無人移動体１０ａを運用している場合に、無人移動体１０ａを無人移動体１０ｂに交替する様子を模式的に示す。図７の横方向は時間である。Ｔａは、無人移動体１０ａの飛行可能時間、ＴＢは無人移動体１０ａの帰投可能時間である。

無人移動体１０ａの飛行可能時間Ｔａは、電源部１７の電圧と相関する。よって、その電圧値から無人移動体１０ａが、無線基地局２０に帰投可能であるか否かを判定することができる。そこで、閾値を帰投不能になる前の電圧に設定する。

無人移動体１０ａは、閾値以下の電圧を検出した場合に、無線基地局２０に帰投する。そして、交替用の無人移動体１０ｂは、無人移動体１０ａが飛行を開始してから、Ｔａ−ＴＢの時間が経過する前に飛行を開始し、帰投する無人移動体１０ａと交替する。

交替用の無人移動体１０ｂを上記のように飛行させることで、携帯端末探索システム１を安全に、且つ切れ目なく運用することができる。なお、無人移動体１０が複数の場合も同様である。例えば、無人移動体１０ａ，１０ｂ，１０ｃが同時に場合、交替用の無人移動体１０ｄ，１０ｅ，１０ｆをＴａ−ＴＢの時間が経過する前に飛行させれば良い。

以上説明したように本実施携帯の携帯端末探索システム１によれば、無線基地局２０と直接通信できない場所にある携帯端末の位置情報の推定が高精度で可能となる。また、広域災害で交通手段が遮断された場所での被災者の探索が可能となる。また、広範囲に多数存在する被災者を迅速に探索することが可能となる。

なお、上記の実施形態では、無人移動体１０を同種のもので構成した例で説明したが、本発明はこの例に限定されない。中継する無人移動体は、例えば気球で構成しても良い。

図８に、図６に示した無人移動体１０ｃを、気球５０に変更した例を示す。気球５０は、滞空するのに要するエネルギーが、比較的少ないので、携帯端末探索システム１の運用時間を拡大することができる。なお、気球５０は、飛行船で有っても良い。

また、特定の携帯端末３０の位置を推定することも可能である。端末探索部１３を、例えば携帯電話番号で携帯端末３０を識別するように構成することで、特定の被災者が携帯する携帯端末３０を探索することが可能である。なお、携帯電話番号は、携帯端末３０を識別できるものであれば他の識別子に代えても良い。他の識別子としては、例えばＭＡＣアドレス等を用いても良い。

また、これらの識別子は、無線基地局２０から無人移動体１０に送信するようにしても良い。このように本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

１：携帯端末探索システム
１０：無人移動体
１１：移動制御部
１２：測位部
１３：端末探索部
１４：送信部
２０：無線基地局
２１：配置制御部
２２：受信部
２３：位置情報出力部
４０：ＧＰＳ衛星
５０：気球

Claims (8)

1. 無線基地局と、前記無線基地局と通信可能な無人移動体とを具備する携帯端末探索システムであって、
   前記無人移動体は、
   探索対象の携帯端末が発信する電波強度に基づいて自身を移動させる移動制御部と、
   自身の位置を測位し、測位情報を計算する測位部と、
   前記携帯端末が発信する電波の電波強度と前記測位部で計算した測位情報とに基づいて、前記携帯端末の位置情報を推定する端末探索部と、
   前記測位情報と前記電波強度の組、及び前記端末探索部で推定した前記携帯端末の位置情報との少なくとも一方を、前記無線基地局に送信する送信部と
   を具備し、
   前記無線基地局は、
   前記無人移動体から、前記測位情報と前記電波強度の組と、前記位置情報の少なくとも一方を受信する受信部と、
   前記受信部で受信した情報に基づいて計算した前記携帯端末の位置情報、又は受信した前記位置情報を出力する位置情報出力部と
   を具備することを特徴とする携帯端末探索システム。
2. 請求項１に記載した携帯端末探索システムにおいて、
   前記無人移動体を複数備え、
   複数の前記無人移動体の少なくとも１つは、他の無人移動体が送信する前記測位情報と前記電波強度の組と、前記位置情報の少なくとも一方を、前記無線基地局に中継する中継部を具備することを特徴とする携帯端末探索システム。
3. 請求項１又は２に記載した携帯端末探索システムにおいて、
   前記無人移動体を複数備え、
   前記無人移動体の少なくとも２つは、一方の無人移動体の前記測位情報と前記電波強度を、他方の無人移動体に送信する連携部を具備し、
   ２つの前記無人移動体の一方の前記端末探索部は、他方の無人移動体の測位情報と電波強度と、自身の測位情報と電波強度とに基づいて、前記携帯端末の位置を推定することを特徴とする携帯端末探索システム。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載した携帯端末探索システムにおいて、
   前記無人移動体は、自身の電源の電圧を検出する電圧検出部を具備し、
   前記移動制御部は、前記電圧検出部が閾値以下の電圧を検出した場合に、移動を停止することを特徴とする携帯端末探索システム。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載した携帯端末探索システムにおいて、
   前記無線基地局は、
   探索対象の携帯端末が存在する地域内に、前記無人移動体を配置すべき位置を表す配置情報を、前記無人移動体に送信する配置制御部を具備することを特徴とする携帯端末探索システム。
6. 無線基地局と通信可能な無人移動体であって、
   前記無人移動体は、
   探索対象の携帯端末が発信する電波強度に基づいて自身を移動させる移動制御部と、
   自身の位置を測位し、測位情報を計算する測位部と、
   前記携帯端末が発信する電波の電波強度と前記測位部で計算した測位情報とに基づいて、前記携帯端末の位置情報を推定する端末探索部と、
   前記測位情報と前記電波強度の組、及び前記端末探索部で探索した前記携帯端末の位置情報との少なくとも一方を、前記無線基地局に送信する送信部と
   を具備することを特徴とする無人移動体。
7. 請求項６に記載した無人移動体において、
   他の無人移動体が送信する前記測位情報と前記電波強度の組と、前記位置情報の少なくとも一方を、前記無線基地局に中継する中継部を具備することを特徴とする無人移動体。
8. 無線基地局と、前記無線基地局と通信可能な無人移動体とを具備する携帯端末探索システムが行う携帯端末探索方法であって、
   前記無人移動体は、
   探索対象の携帯端末が発信する電波強度に基づいて自身を移動させる移動制御部と、
   自身の位置を測位し、測位情報を計算する測位ステップと、
   前記携帯端末が発信する電波の電波強度と前記測位ステップで計算した測位情報とに基づいて、前記携帯端末の位置情報を推定する端末探索ステップと、
   前記測位情報と前記電波強度の組、及び前記端末探索ステップで推定した前記携帯端末の位置情報との少なくとも一方を、前記無線基地局に送信する送信ステップと
   を行い、
   前記無線基地局は、
   前記無人移動体から、前記測位情報と前記電波強度の組と、前記位置情報の少なくとも一方を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップで受信した情報に基づいて計算した前記携帯端末の位置情報、又は受信した前記位置情報を出力する位置情報出力ステップと
   を行うことを特徴とする携帯端末探索方法。

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