JP2018115986A - 送信機、案内支援装置、及び案内支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】障害者、高齢者等が目的の場所や方向を視覚以外の感覚機能を用いて探知できるように支援する構成を提供する。【解決手段】案内支援装置は、目的の場所を指定するユーザ入力を受けて、前記場所の情報を含むサーチ要求信号を生成する第１信号処理回路と、前記サーチ要求信号を載せた指向性のビームを生成して前記ビームを周囲に走査するアンテナ装置と、複数の感覚刺激デバイスの配列を含むウエアラブルな感覚刺激デバイスセットと、前記場所から応答信号を受信したときに、前記応答信号によって表される前記場所の方向を特定する第２信号処理回路と、特定された前記場所の方向に対応する１以上の感覚刺激デバイスを動作させる感覚刺激デバイス制御回路と、を有し、前記第１信号処理回路は、前記ビームの放射方向を示す放射情報を前記サーチ要求信号に含め、前記場所の情報と前記放射情報を含むビームが走査される。【選択図】図３

Description

本発明は、送信機と、これを用いた案内支援装置およびシステムに関する。

全国に１００万人以上いるとされている視覚障害者は、目的地への到達手段として点字ブロック、白杖などを用いている。あるいは介助者に目的地まで連れて行ってもらうことも多い。視覚障害者に限らず、高齢者や障害者にとって目的の場所または施設の位置、方向を文字や地図で認識するのは困難であり、活動の場を狭める一因となっている。

高齢者や視覚障害者などに対して、バリアフリー施設や目的地までの経路の目安となる施設等に関する情報を音声、視覚、振動などで通知するシステムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、所定空間における三次元データを取得して前方の障害物の存在を視覚障害者に伝達する方法が提案されている（たとえば特許文献２参照）。

特開２００４−２８６４８８号公報 特開２００６−３０５２１４号公報

視覚障害者、高齢者等の移動が介助者に依存する場合は、目的の施設の場所、位置などの情報を直接知覚することができない。点字ブロックは視覚障害者にとって経路案内の有効なツールであるが、設置されている場所が限られており、駅のホームなど危険をともなうことが多い。視覚障害者や高齢者が場所や方向についての情報を自力で知覚することができれば、行動範囲が広がり生活の質が向上するはずである。

本発明は、障害者、高齢者等が目的の場所や方向を視覚以外の感覚機能を用いて探知できるように支援する構成を提供することを目的とする。

一つの態様では、案内支援装置は、
目的の場所を指定するユーザ入力を受けて、前記場所の情報を含むサーチ要求信号を生成する第１信号処理回路と、
前記サーチ要求信号を載せた指向性のビームを生成して前記ビームを周囲に走査するアンテナ装置と、
複数の感覚刺激デバイスの配列を含むウエアラブルな感覚刺激デバイスセットと、
前記場所から応答信号を受信したときに、前記応答信号によって表される前記場所の方向を特定する第２信号処理回路と、
特定された前記場所の方向に対応する１以上の感覚刺激デバイスを動作させる感覚刺激デバイス制御回路と、
を有し、
前記第１信号処理回路は、前記ビームの放射方向を示す放射情報を前記サーチ要求信号に含め、前記場所の情報と前記放射情報を含むビームが走査される。

一つの側面では、障害者、高齢者等にとって目的の場所や方向を視覚以外の感覚機能を用いて探知できるように支援する構成が実現される。

実施形態の案内支援システムの概要を示す図である。 感覚刺激デバイスの例を示す図である。 案内支援システムで実施される通信のシーケンス図である。 案内支援装置の検知端末の概略ブロック図である。 検知端末の送受信フロントエンドの概略図である。 施設等に設置される通信装置の概略ブロック図である。 送信モジュールで用いられるフェーズドアレイアンテナを説明する図である。 フェーズドアレイアンテナの放射方向と位相調整データの対応関係を示すテーブル情報の一例を示す図である。 施設ごとの識別コードを示すテーブル情報の一例である。 フェーズドアレイアンテナの放射方向と励振される感覚刺激デバイスのマッピングを説明する図である。 検知端末における処理フローの一例を示す図である。 図１０のフローが実施される場合のシステムの動作を説明する図である。 検知端末における処理フローの別の例を示す図である。 図１２のフローが実施される場合のシステムの動作を説明する図である。 案内支援装置の構成例を示す図である。 案内支援装置の別の構成例を示す図である。

実施形態では、案内支援システムを実現するために、ビーム走査が可能な送信モジュールと、ユーザが持つポータブルデバイス及び／又はウエアラブルデバイスを組み合わせ、各種の施設に無線通信装置を配置する。送信モジュールとして、たとえばミリ波フェーズドアレイレーダを用いることができるが、これに限定されない。指向性を有するビームを走査することのできる送信モジュールであればレーダに限定されないし、波長もミリ波に限定されない。複数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナでプリコードベクトルを制御するビームフォーミングの技術を用いてもよい。

図１Ａは、実施形態で提供される案内支援システム１の概要を示す図である。案内支援システム１は、ユーザ側の装置である案内支援装置１０と、各種の場所や施設に設置される無線通信装置２０Ａ、２０Ｂを含む。案内支援装置１０は、ポータブルデバイスである検知端末１００と、ウエアラブルな感覚刺激デバイスセット３０を含む。感覚刺激デバイスセット３０は、たとえば水平方向と垂直方向に感覚刺激デバイス３１が配列された二次元アレイである。

図１Ｂは、感覚刺激デバイス３１の例を示す。例示（ａ）では、振動子３１ａを用いた振動子アレイ３０ａを用いる。例示（ｂ）では、ヒーター、ペルチェ素子などの発熱／冷却素子３１ｂを用いた素子アレイ３０ｂを用いる。例示（ｃ）では、音響素子３１ｃを用いたスピーカ３０ｃを用いる。振動子３１ａであればユーザの触覚を使って、発熱／冷却素子３１ｂであればユーザの温感を使って、音響素子３１ｃであればユーザの聴覚を使ってユーザに方向または位置を知らせる。振動子アレイ３０ａを用いる場合は、目的の場所がある方向に配置されている振動子３１ａを振動させる。発熱／冷却素子３１ｂを用いる場合は、目的の場所がある方向に配置されている素子を発熱させ、または冷却させる。音響素子３１ｃを用いる場合は、目的の場所がある方向の音響素子３１ｃからメロディ、ビープ、音声などを出力する。目的の場所とユーザが向いている方向との一致度に応じて、振動、温度、音量等に勾配または強弱をつけてもよい。各感覚刺激デバイス３１は、Ｔシャツ、ベスト等の着衣に電気配線とともに縫い込まれていてもよいし、ベルトやコルセットのように、体幹部に巻きつける形態であってもよい。音響素子３１ｃを用いる場合は、ヘッドセットやイヤフォンの内部に配置される。

図１Ａに戻って、検知端末１００は、目的の場所または施設を表わすコード情報を乗せたビームを周囲に走査して、目的の場所または施設の所在を検知し、その方向に対応する１以上の感覚刺激デバイス３１を動作させて、ユーザの触覚を刺激する事でユーザに場所または施設の方向または位置を感覚的に知らせる。

ユーザが検知端末１００に目的の場所または施設（以下、「施設」とまとめる）を入力すると、その施設の識別コードを乗せたビームが周囲に走査される（手順（１））。検知端末１００への入力は、音声入力でもよいし複数のボタンから選択されてもよい。検知端末１００には、あらかじめ公共トイレ、コンビニエンスストア、病院、レストラン、バス停などの施設が、施設ごとに識別情報（施設コード）と対応付けて保存されていてもよい。施設情報は、本人または介助者によって、適宜追加、更新されてもよい。ユーザの嗜好に応じて、図書館、コミュニティセンターなどの施設が、施設コードとともに追加され得る。また、施設コードが与えられる施設の区分は、大まかな分類（「飲食施設」、「医療施設」など）、やや細分化した分類（「カフェ」、「接骨院」）など、適宜設定することができる。

走査ビームは、たとえばフェーズドアレイレーダから送信されるミリ波ビームであり、放射方向のそれぞれに対応して放射コードが与えられる。放射方向ａに放射されるビームは放射コードａを有し、放射方向ｂに放射されるビームは放射コードｂを有する。各走査ビームは、そのビームの放射方向または放射角度を表わする放射コードと、サーチ対象となる施設の施設コードを情報として載せている。

各施設には通信装置２０Ａ、２０Ｂ（以下、適宜「通信装置２０」と総称する）が配置されいる。通信装置２０は、たとえば無線ＬＡＮの通信装置であり、無線ＬＡＮの通信インタフェースと、レーダ受信器を有している。無線ＬＡＮとして、Wi-Fi（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）などの通信規格を採用することができる。通信装置２０には、自装置が設置されている施設の種類を表わす施設コードがあらかじめ保存されている。検知端末１００の通信範囲内に位置する通信装置２０は、フェーズドアレイビームを受信すると、ビームに含まれている施設コードを取り出して、自装置が有する施設コードと一致するか否かを判断する（手順（２））。

受信したビームに含まれる施設コードが自装置の施設コードと一致している場合は、通信装置２０は応答信号を送信する（手順（３））。応答信号は、たとえば全方向に報知される。後述するように、応答信号に受信したビームの放射コードが含まれていてもよいし、検知端末１００に対するＡＣＫ（応答確認）情報だけであってもよい。検知端末１００におけるフェーズドアレイビームの送信の仕方に応じて、通信装置２０からの応答信号に含まれる情報内容が異なってもよい。通信装置２０が有する施設コードと受信ビームに含まれる施設コードが一致しない場合は、通信装置２０は受信ビームに含まれる情報を破棄する。この場合、応答信号は送信されない。

検知端末１００は、施設コードが一致する施設からの応答信号を受信すると、その応答信号の方向に対応する１以上の感覚刺激デバイス３１を動作させる（手順（４））。応答信号は、ビームの放射方向から返ってくるので、あらかじめ放射コードと動作させるべき感覚刺激デバイス３１をマッピングしておくことで、目的施設の方向に対応する感覚刺激デバイスを動作させることができる。感覚刺激デバイスセット３０として振動子アレイ３０ａを用いた例を挙げると、目的施設がユーザーから見て右手の方向にある場合は、ユーザが身につけている振動子アレイ３０ａの右側の列に含まれる振動子３１ａが振動する。ヒーターやペルチェ素子を用いた場合は、目的施設がユーザから見て右手の方向にある場合は、ユーザーが身につけている素子アレイ３０ｂの右側列に含まれる発熱／冷却素子が温まりまたは冷却され、ユーザの温感によって位置を判断する。以下は振動子３１ａを使った場合の例を示す。

案内支援システム１を導入することで、高齢者、視覚障害等は目的施設の方向を直感的に認識して、行動範囲を広げることができる。案内支援システム１は、簡単な方法で目的とする場所の方向とおおよその位置を感覚的に通知できるので、年少者や成人にとっても有効である。

図２は、案内支援システム１で、ユーザの検知端末１００と施設の通信装置２０の間で行われる通信のシーケンス図である。まず、検知端末１００において、案内支援サービスを開始する（Ｓ１１）。検知端末１００が案内支援システムの専用端末である場合は、電源をオンにすることで、サービスが開始される。検知端末１００の一部をスマートフォン等の外部の端末機器で実現する場合は、メニュー画面から案内支援サービスを選択することで、サービスが開始される。

施設コードが入力されると（Ｓ１２）、施設コードとビームの放射方向を示す放射コードを含むサーチ要求信号が生成され、サーチ要求信号を乗せたビームが走査される（Ｓ１３）。走査ビームが施設の通信装置２０で受信されると（Ｓ１４）、サーチ要求信号に含まれている施設コードが取り出され、通信装置２０に保存されている施設コードと比較される（Ｓ１５）。施設コードが一致しない場合は、通信装置２０は応答せずに、そのまま次のビームの到来を待つ。施設コードが一致する場合は、通信装置２０は応答信号をたとえばブロードキャストで送信する（Ｓ１６）。

検知端末１００で応答信号が受信されると（Ｓ１７）、応答信号の方向に対応する感覚刺激デバイス３１が動作する（Ｓ１８）。これにより、ユーザに目的施設の位置または方向を直感的に知らせることができる。フェーズドアレイレーダと放射コードを用いる場合、検知端末１００で受信信号の到来方向を推定する演算は不要であり、演算負荷を低減することができる。

図３は、案内支援装置１０の検知端末１００の概略ブロック図である。検知端末１００は、送信モジュール１１０と受信モジュール１３０を有する。送信モジュール１１０は、アレイアンテナ１１１、アンテナ回路１１２、信号処理回路１１３、入力部１１４、及びメモリ１１５を有する。アレイアンテナ１１１とアンテナ回路１１２は、たとえばアンテナ装置１２０として一つの送信チップで形成されてもよい。

メモリ１１５は、各種施設の施設コードを施設の種類と対応付けて保存する。また、各アンテナ素子の位相バイナリデータと放射コードの対向関係を保存する。これらの情報以外に、ユーザの識別情報、個人情報、端末情報などが記憶されていてもよい。入力部１１４は、ユーザによる施設の選択を受け付ける。信号処理回路１１３は、メモリ１１５を参照して、入力された施設に対応する施設コードと放射方向ごとの放射コードを特定し、施設コードと放射コードを含むサーチ要求信号を生成する。アンテナ回路１１２は、放射コードで特定される位相バイナリデータに基づいて指向性のビームを形成し、アレイアンテナ１１１からサーチ要求信号を送信する。

受信モジュール１３０は受信アンテナ１３１、受信回路１３２、信号処理回路１３３、感覚刺激デバイス制御回路１３４、及びメモリ１３５を有する。受信アンテナ１３１は、施設に設置された通信装置２０からの応答信号を受信する。受信回路１３２は、受信した応答信号を信号処理に適した周波数に変換して信号処理回路１３３へ出力する。信号処理回路１３３は、応答信号の方向を特定して、特定した結果を感覚刺激デバイス制御回路１３４に出力する。感覚刺激デバイス制御回路１３４は感覚刺激デバイスセット３０に接続されており、応答信号の方向に応じて１以上の感覚刺激デバイス３１を振動させる。メモリ１３５は受信モジュール１３０の動作に必要な各種パラメータを記憶する。

送信モジュール１１０が用いる周波数帯と受信モジュール１３０が用いる周波数帯は、同じであっても異なっていてもよい。図１のように、送信モジュール１１０が７６〜８２ＧＨｚ帯で動作し、受信モジュール１３０が２．４ＧＨｚ帯で動作してもよいし、ともに５ＧＨｚ帯で動作してもよい。

図４は、検知端末１００の送受信フロントエンドの概略図である。図４の構成例では、アンテナ装置１２０はフェーズドアレイアンテナであり、アレイアンテナ１１１の各アンテナ素子は位相器１２３に接続されている。より具体的には、各アンテナ素子に可変ゲインアンプ１２２、位相器１２３、及びパワーアンプ１２４が設けられる。信号処理回路１１３から、施設コード、端末情報とともに位相情報（放射方向コード）を含むサーチ要求信号がＰＬＬ周波数シンセサイザ１２１に入力され、デジタル周波数変調されたＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated-Continuous Wave）信号に変換されてフェーズドアレイアンテナから放射される。ＦＭ−ＣＷ信号は、位相バイナリデータに対応して周波数（位相）が離散的に変化し、異なる放射角度で走査される。

受信モジュール１３０において、受信アンテナ１３１と、受信回路１３２と、信号処理回路１３３は、ひとつの受信チップで実現されてもよい。受信アンテナ１３１で受信された高周波信号はローノイズアンプ１３６で増幅され、ミキサ１３７でローカルオシレータ（ＬＯ）１３９の周波数と合成されて中間周波数（ＩＦ）に変換される。ＩＦ信号はＩＦアンプ１３８で増幅されて信号処理回路１３３に入力される。受信された応答信号は信号処理回路１３３で復調され、感覚刺激デバイス制御回路１３４に出力される。

図５は、施設に設置される通信装置２０の概略ブロック図である。通信装置は、レーダ受信器２１、デコーダ２２、無線通信回路２３、信号処理回路２４、及びメモリ２５を有する。レーダ受信器２１は、検知端末１００から送信されるフェーズドアレイビームを受信する。デコーダ２２は、受信されたビームをデコードし、デコード結果を信号処理回路２４に出力する。信号処理回路２４は比較器２７を含み、デコードされた信号から施設コードと放射コードを取り出す。比較器２７は、取り出された施設コードと、メモリ２５に保存された施設コードが一致するか否かを判断する。施設コードが一致する場合は、信号処理回路２４で応答信号を生成し、無線通信回路２３で高周波信号に変換して、アンテナ２８から送信する。

通信装置２０の送信は、たとえばマイクロ波帯の送信機で行う。マイクロ波帯の無線ＬＡＮは種々のデバイスとの親和性が良く、汎用性が高い。また、消費電力も太陽電池などで賄うことができる。通信装置２０から送信された応答信号は、ユーザの検知端末１００で受信される。

図６は、検知端末１００の送信モジュール１１０で用いられるアンテナ装置１２０のビーム放射方向を説明する図である。フェーズドアレイアンテナで形成されるアンテナ装置１２０は、各チャネル１１１−１〜１１１−ｎの位相を制御して、ビームの放射方向を調整する。アンテナ配列面の法線方向に対するビームの角度を放射角度θとする。アンテナ配列面から真正面にビームが放射されるときは、放射角度θは０°となる。

図７は、検知端末１００のメモリ１１５に記憶される放射情報の一例を示す。放射情報は、ビームの放射方向と、その方向にビームを放射するための位相調整データを対応づけたテーブル１５１として保存されている。各放射角度（θ）に対応して、放射方向が８ビットのバイナリデータで表され、その放射方向を実現する各チャネルの位相器調整用のバイナリデータが対応づけられている。この例では、チャネルＣＨ１〜ＣＨ２５６の位相の合成により放射方向が定義される。各アンテナ素子から同じ波長で位相がそれぞれ異なる波が放射されることで、すべての波の干渉波が生成されて放射ビームとなる。

図８は、検知端末１００のメモリ１１５に記憶される施設情報の一例を示す。施設情報は、施設の種類と施設コードを対応づけたテーブル１５２として保存される。検知端末１００の送信モジュール１１０の信号処理回路１１３は、所望の施設が入力されると、対応する施設コードを用いてサーチ要求信号を生成し、放射角度ごとに放射コードを組み込んでアンテナ回路１１２に出力する。図４のアンテナ装置１２０を採用する場合、サーチ要求信号はＰＬＬ周波数シンセサイザ１２１で各アンテナ素子に分配され、対応する位相器１２３で位相調整用のバイナリデータに応じた位相に調整されてアンテナ素子から放射される。

図９は、放射方向と励振される感覚刺激デバイス３１のマッピングの例を説明する図である。８ビットの放射コードと４ビットの施設コードを含むサーチ要求信号が各方向に放射される場合を考える。放射コードのＭＳＢの４ビットを、感覚刺激デバイスセット３０の列に対応付け、ＬＳＢの４ビットを、感覚刺激デバイスセット３０の行に対応づける。

たとえば、施設「０１１１」をサーする信号が走査され、放射方向「１０１１０１１０」で表されるビームに対して施設の通信装置２０から応答信号が返ってきたとする。この場合、ユーザの検知端末１００の受信モジュール１３０は、応答信号を受信して、対応する放射方向のＭＳＢ４ビットとＬＳＢ４ビットから、列と行の両方で値「１」をとる感覚刺激デバイス３１を動作させる。この例では、ユーザはユーザから見て正面から左側方向にかけての方向に目的の施設があると体感することができる。

同様に、施設「０１１１」をサーする走査ビームのうち、放射方向「１０００１１１１」で表されるビームに対して応答信号が返ってきたとする。この場合、感覚刺激デバイスセット３０のうち、列と行の両方で値「１」をとる感覚刺激デバイス３１が動作する。この例では、ユーザはユーザから見て右側の方向に目的の施設があると体感することができる。この構成は、ＡＮＤ回路で実現することができる。説明の便宜上、４×４の感覚刺激デバイスアレイの例を用いたが、１６ビットの放射コードで８×８の感覚刺激デバイスアレイを用いてもよいし、それ以上のサイズにしてもよい。

ＡＮＤ回路を用いるかわりに、図７及び図８のテーブル情報のように、あらかじめ各放射方向と、動作させるべき感覚刺激デバイス３１を対応づけたテーブルを受信モジュール１３０のメモリ１３５に記憶しておいてもよい。

図１０は、ユーザの検知端末１００における処理フローの一例を示す。この例では、検知端末１００はビーム放射の都度、応答信号の有無を確認し、応答信号がない場合に、放射方向を次の方向に変えてサーチ要求を送信する。

まず、目的の施設が入力されると、対応する施設コードを含むサーチ要求信号が生成される（Ｓ２１）。サーチ要求信号を送信するビームの放射方向θが設定される（Ｓ２２）。放射範囲とビーム走査の向きは適宜設定可能である。たとえば、３６０°でビーム走査する場合は、ユーザの正面となるθ＝０°から順にビームを放射してもよい。

ビーム放射から一定の時間内に目的とする施設から応答信号が受信されたか否かが判断される（Ｓ２３）。一定時間内に応答信号が受信されない場合（Ｓ２３でＮＯ）。ステップＳ２２へ戻って、次の放射角度が設定され（θ＝θ＋Δθ）、その放射方向にサーチ要求信号が送信される。この放射ビームに対し、一定時間内に応答信号があるか否かが判断される（Ｓ２３）。一定時間内に応答信号が受信された場合は（Ｓ２３でＹＥＳ）、現在設定されている放射方向に対応する感覚刺激デバイス３１が動作する（Ｓ２４）。

ステップＳ２２からＳ２４は、サービスオフの要求が入力されるまで繰り返し行われてもよい。いったんある放射角で応答信号が受信されても、ユーザの移動につれてユーザから見た施設の相対的な方向が変わり、同じ施設からの応答信号が異なる角度で受信される可能性があるからである。

この方法によると、施設の通信装置２０は、ビームに含まれる施設コードと自装置の施設コードが一致している場合に、応答信号に放射コードを含める必要がない。検知端末１００は現在設定されている放射コードによって、どの方向からの応答信号なのかを認識して、対応する感覚刺激デバイス３１を動作させることができるからである。

図１１は、図１０の処理フローに対応するシステム動作の概念図である。施設Ａ（たとえばトイレ）を探索するサーチ要求信号に放射方向「０１１１０１１０」が設定されているとき、この方向に存在する別の施設Ｂ（たとえばレストラン）でサーチ要求信号が受信される。この場合、施設コードが一致しないので、施設Ｂの通信装置２０Ｂは応答信号を返さない。

別の放射方向、たとえば「１０１１０１１０」で表される方向にビームが放射されたときに、サーチ要求信号はこの方向に位置する施設Ａの通信装置２０Ａで受信される。通信装置２０Ａは、施設コードが一致するため応答信号を送信する。応答信号には、サーチ要求信号に含まれている放射コードも施設コードも含める必要はない。ユーザの検知端末１００は、現在設定されている施設コードと放射方向を認識しているため、応答信号を受信すること自体で、施設Ａの存在とそれが位置する方向を認識できるからである。応答信号は単純なＡＣＫであってもよい。この処理方法は、通信装置２０での処理量を低減することができる。

図１２は、ユーザの検知端末１００における別の処理フローの例を示す。図２のフローでは、検知端末１００は全方向に連続してビームを走査し、応答信号を受信したときに応答信号から放射コードを取り出して、目的の施設の方向を特定する。

まず、目的の施設が入力されると、対応する施設コードを含むサーチ要求信号が生成され（Ｓ３１）、サーチ要求信号が全方向に走査される（Ｓ３２）。このとき、放射方向ごとにその方向を示す放射コードがサーチ要求信号に含められる。全方向走査が行われる一方で、応答信号が受信されたか否かが判断される（Ｓ３３）。応答信号が受信された場合（Ｓ３３でＹＥＳ）、応答信号から放射コードが抽出され（Ｓ３４）、抽出された放射コードに対応する感覚刺激デバイスが動作する（Ｓ３５）。応答信号が受信されない場合は、Ｓ３２に戻って全方向走査が続けられる。

ステップＳ３２からＳ３５は、サービスオフの要求が入力されるまで繰り返し行われてもよい。いったんある放射方向で応答信号が受信されても、ユーザの移動につれてユーザから見た施設の相対的な方向が変わり、同じ施設から異なる角度で応答信号を受信する可能性があるからである。

施設の通信装置２０は、施設コードが一致しない場合は、その時点で処理を中止して受信信号を破棄する。施設コードが一致する場合は、受信ビームから放射コードを取り出して、取り出した放射コードを応答信号に含める。この処理フローを採用する場合は、図２のシーケンス図で、応答信号の送信ステップＳ１６の中に、放射コードの抽出と応答信号への放射コードの追加が含まれる。また、応答信号の受信ステップＳ１７に、応答信号からの放射コードの取り出しが含まれる。図１２のフローは、全方向の走査時間が短く、目的施設の有無を迅速に判断できるという利点がある。

図１３は、図１２の処理フローに対応するシステム動作の概念図である。施設Ａ（たとえばトイレ）を探索するサーチ要求信号が全方向に走査され、放射方向「０１１１０１１０」のときに施設Ｂ（たとえばレストラン）の通信装置２０Ｂでサーチ要求信号が受信される。通信装置２０Ｂは、施設コードが一致しないので、放射コードを抽出せずに受信信号を破棄する。別の放射方向「１０１１０１１０」にビームが放射されたときに、サーチ要求信号は施設Ａの通信装置２０Ａで受信される。通信装置２０Ａは、施設コードが一致するため、受信信号から放射コードを取り出して、応答信号に含める。この応答信号に施設コードを含める必要はない。ユーザの検知端末１００は、現在設定されている施設コードを認識できるので、どの施設の探索に対する応答信号かを認識できるからである。ユーザの検知端末１００は、受信した応答信号から放射コードを取り出し、その放射方向に対応する感覚刺激デバイスを動作させる。これにより、ユーザは目的施設の位置または方向を感覚的に知ることができる。

図１４は、案内支援装置１０Ａを実現する構成例を示す図である。案内支援装置１０Ａの検知端末１００Ａは、ウエアラブル送信モジュール１１０Ａとスマートフォン２００で形成される。案内支援装置１０Ａは、検知端末１００Ａの他に、ウエアラブルチップ１７０と、感覚刺激デバイスセット３０を有する。

ウエアラブル送信モジュール１１０Ａは、アンテナ装置１２０の一例であるフェーズドアレイ送信チップ１２０Ａと、ＮＦ（Near Field：近接場）通信回路１６１を有する。ウエアラブル送信モジュール１１０Ａの形状は自由であり、リストバンド型、ベルト型、ペンダント型など、適切なデザインを採用することができる。

スマートフォン２００は、３ＧやＬＴＥなどの通信インタフェースの他に、Bluetooth（登録商標）等の無線ＬＡＮインタフェース１４０と、ＲＦ通信回路１６２を有する。また、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタル信号プロセッサ）１６０、入出力インタフェース２１０、及びメモリ１９０を有する。

ウエアラブルチップ１７０は、感覚刺激デバイス制御回路１３４とＲＦ通信回路１７２を有し、感覚刺激デバイス制御回路１３４は感覚刺激デバイスセット３０の各感覚刺激デバイス３１に接続されている。ウエアラブルチップ１７０は、たとえばユーザの着衣にあらかじめ組み込まれている。ウエアラブル送信モジュール１１０Ａとウエアラブルチップ１７０を一体的にして、たとえばユーザの着衣の胸ポケットの中に組み込んでもよい。

目的の施設を探索するとき、ユーザはスマートフォン２００の入出力インタフェースから所望の施設を入力して、スマートフォン２００をウエアラブル送信モジュール１１０Ａに軽くタッチする。スマートフォン２００の入力インタフェースは、マイクであってもよいし、タッチパネルであってもよい。ＤＳＰ１６０は、メモリ１９０を参照して対応する施設コードを特定してサーチ要求信号を生成し、走査角度ごとに対応する放射コードを組み込んで位相情報とともにＮＦ通信回路１６２に出力する。

ＮＦ通信回路１６２は、近接場通信により、ウエアラブル送信モジュール１１０ＡのＮＦ通信回路１６１にサーチ要求信号と位相情報を順次送信する。フェーズドアレイ送信チップ１２０Ａは、サーチ要求信号を受け取ると、位相情報に基づいてフェーズドアレイアンテナの各アンテナ素子の位相を制御し、サーチ要求信号を異なる放射方向に順次送信する。

ウエアラブル送信モジュール１１０Ａの通信範囲内に目的の施設が位置する場合、スマートフォン２００は無線ＬＡＮインタフェース１４０で応答信号を受信する。案内支援システム１の仕様に応じて、応答信号はＡＣＫだけでもよいし、放射コードが含まれていてもよい。ＤＳＰ１６０は、応答信号から目的とする放射方向を特定し、放射コードをＮＦ通信回路１６２に出力する。ＮＦ通信回路１６２は、放射コードをウエアラブルチップ１７０のＮＦ通信回路１７２に送信し、ＮＦ通信回路１７２から感覚刺激デバイス制御回路１３４に供給される。感覚刺激デバイス制御回路１３４は応答信号の方向に対応する感覚刺激デバイス３１を動作させてユーザに方向を通知する。この構成で、視覚障害者や高齢者は簡単な入力操作で、目的とする施設の位置または方向を感覚的に知ることができる。

図１５は、案内支援装置１０Ｂを実現する構成例を示す図である。案内支援装置１０Ｂは、ユーザ端末３００と、ウエアラブルチップ１８０と、感覚刺激デバイスセット３０を有する。ユーザ端末３００は案内支援システム１の専用端末であり、図３で説明した送信モジュール１１０と、受信チップ１５０と、入出力インタフェース２１０と、コネクタ１８１を有する。ユーザは、入出力インタフェース２１０のマイク２１２またはボタン２１３で、目的とする施設を入力する。ボタン２１３は、複数の選択ボタンの配列を含み、施設ごとに点字、テキスト、イラスト、色分け等されていてもよいし、表示パネルでスクロール可能に形成されていてもよい。送信モジュール１１０と受信チップ１５０の構成と動作は、上述したとおりである。

コネクタ１８１は、ウエアラブルチップ１８０のコネクタ１８２と接続される。受信チップ１５０で応答信号が受信されると、放射コードがコネクタ１８１とコネクタ１８２によって感覚刺激デバイス制御回路１３４に供給される。感覚刺激デバイス制御回路１３４は、放射コードに対応する感覚刺激デバイス３１を動作させる。たとえば、ユーザ端末３００は、パッチ、懐中時計型、ペンダント型などの端末であり、コネクタ１８１のコネクタピンでウエアラブルチップ１８０に着脱可能に接続されていてもよい。

また、コネクタ１８１とコネクタ１８２に替えて、短距離無線通信インタフェースを用いてもよい。これらの場合も、簡単な操作で目的とする施設の位置または方向をユーザに感覚的に通知することができる。

本発明は上述した実施例に限定されず、多種の変形例も含む。たとえば、感覚刺激デバイスセット３０の感覚刺激デバイス３１は、必ずしも正方マトリクスに配置される必要はなく、水平方向の感覚刺激デバイス数を垂直方向の感覚刺激デバイス数よりも多くしてもよい。あるいは、水平方向への配置密度を垂直方向の配置密度よりも高くしてもよい。ウエアラブルチップ１８０とユーザ端末３００の間を、電磁界結合方式、電磁誘導方式等のワイヤレス給電を利用して接続してもよい。

以上の説明に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
目的の場所を指定するユーザ入力を受けて、前記場所の情報を含むサーチ要求信号を生成する第１信号処理回路と、
前記サーチ要求信号を載せた指向性のビームを生成して前記ビームを周囲に走査するアンテナ装置と、
複数の感覚刺激デバイスの配列を含むウエアラブルな感覚刺激デバイスセットと、
前記場所から応答信号を受信したときに、前記応答信号によって表される前記場所の方向を特定する第２信号処理回路と、
特定された前記場所の方向に対応する１以上の感覚刺激デバイスを動作させる感覚刺激デバイス制御回路と、
を有し、
前記第１信号処理回路は、前記ビームの放射方向を示す放射情報を前記サーチ要求信号に含め、前記場所の情報と前記放射情報を含むビームが走査されることを特徴とする案内支援装置。
（付記２）
前記アンテナ装置は、一定の時間間隔で前記ビームを走査する方向を変化させ、
前記第２信号処理回路は、前記ビームの放射方向ごとに前記応答信号が受信されたか否かを判断し、前記応答信号が受信された場合に、前記アンテナ装置に現在設定されている放射方向を前記場所の方向として決定することを特徴とする付記１に記載の案内支援装置。
（付記３）
前記応答信号は、前記サーチ要求信号が前記場所で受信されたことを示す送達確認信号であることを特徴とする付記２に記載の案内支援装置。
（付記４）
前記アンテナ装置は、前記ビームを連続的に走査し、
前記第２信号処理回路は、前記応答信号が受信された場合に、前記応答信号から前記サーチ要求信号に含まれていた前記放射情報を取り出し、前記放射情報で示される方向を前記場所の方向として決定することを特徴とする付記１に記載の案内支援装置。
（付記５）
前記応答信号は、前記サーチ要求信号が受信された前記場所から送信されるブロードキャスト信号であることを特徴とする付記４に記載の案内支援装置。
（付記６)
前記感覚刺激デバイス制御回路は、前記場所の方向が特定されたときに、前記場所の方向を表わすバイナリ―データを前記感覚刺激デバイスセットにマッピングして前記感覚刺激デバイスを動作させることを特徴とする付記１〜５のいずれかに記載の案内支援装置。
（付記７）
前記放射方向の各々と動作させるべき感覚刺激デバイスとを対応づけた情報を記憶するメモリ、
をさらに有し、
前記感覚刺激デバイス制御回路は、前記場所の方向が特定されたときに、前記場所の方向に一致する放射方向に対応づけられている前記感覚刺激デバイスを動作させることを特徴とする付記１〜５のいずれかに記載の案内支援装置。
（付記８）
前記応答信号を受信する受信アンテナと受信回路、
をさらに有し、
前記アンテナ装置と、前記受信アンテナ及び前記受信回路は、異なる周波数帯で動作することを特徴とする付記１〜７のいずれかに記載の案内支援装置。
（付記９）
前記アンテナ装置は、フェーズドアレイアンテナであり、
ミリ波帯の前記ビームを送信することを特徴とする付記１〜８のいずれかに記載の案内支援装置。
（付記１０）
前記受信アンテナ及び前記受信回路は、マイクロ波帯で前記応答信号を受信することを特徴とする付記８または９に記載の案内支援装置。
（付記１１）
付記１〜１０のいずれかに記載の案内支援装置と、
所定の場所または施設に設置される通信装置と、
を含み、
前記通信装置は、前記サーチ要求信号を受信したときに、前記サーチ要求信号に含まれる前記場所の情報と、自装置に保存されている情報を比較し、一致したときに前記応答信号を送信することを特徴とする案内支援システム。
（付記１２）
前記通信装置は、前記場所の情報と前記自装置に保存されている情報が一致したときに前記サーチ要求信号から前記放射情報を取り出し、取り出した前記放射情報を前記応答信号に含めて送信することを特徴とする付記１１に記載の案内支援システム。
（付記１３）
前記通信装置は、前記場所の情報と前記自装置に保存されている情報が一致したときに前記応答信号を送達確認信号として送信することを特徴とする付記１１に記載の案内支援システム。

１ 案内支援システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ 案内支援装置
２０ ２０Ａ、２０Ｂ 通信装置
３０ 感覚刺激デバイスセット
３１ 感覚刺激デバイス
１００、１００Ａ 検知端末
１１０ 送信モジュール（送信機）
１１０Ａ ウエアラブル送信モジュール
１１１ アレイアンテナ
１１２ アンテナ回路
１１３、１３３ 信号処理回路
１１５、１３５、１９０ メモリ
１２０ アンテナ装置
１２０Ａ フェーズドアレイ送信チップ
１３０ 受信モジュール
１３２ 受信回路
１３４ 感覚刺激デバイス制御回路
１４０ 無線ＬＡＮインタフェース
１５０ 受信チップ
１６０ ＤＳＰ
１６１、１６２、１７２ ＮＦ通信回路
１７０、１８０ ウエアラブルチップ
１８１、１８２ コネクタ
２００ スマートフォン
２１０ 入出力インタフェース
３００ ユーザ端末

Claims (8)

1. 目的の場所を指定するユーザ入力を受けて、前記場所の情報を含むサーチ要求信号を生成する第１信号処理回路と、
   前記サーチ要求信号を載せた指向性のビームを生成して前記ビームを周囲に走査するアンテナ装置と、
   複数の感覚刺激デバイスの配列を含むウエアラブルな感覚刺激デバイスセットと、
   前記場所から応答信号を受信したときに、前記応答信号によって表される前記場所の方向を特定する第２信号処理回路と、
   特定された前記場所の方向に対応する１以上の感覚刺激デバイスを振動させる感覚刺激デバイス制御回路と、
   を有し、
   前記第１信号処理回路は、前記ビームの放射方向を示す放射情報を前記サーチ要求信号に含め、前記場所の情報と前記放射情報を含むビームが走査されることを特徴とする案内支援装置。
2. 前記アンテナ装置は、一定の時間間隔で前記ビームを走査する方向を変化させ、
   前記第２信号処理回路は、前記ビームの放射方向ごとに前記応答信号が受信されたか否かを判断し、前記応答信号が受信された場合に、前記アンテナ装置に現在設定されている放射方向を前記場所の方向として決定することを特徴とする請求項１に記載の案内支援装置。
3. 前記アンテナ装置は、前記ビームを連続的に走査し、
   前記第２信号処理回路は、前記応答信号が受信された場合に、前記応答信号から前記サーチ要求信号に含まれていた前記放射情報を取り出し、前記放射情報で示される方向を前記場所の方向として決定することを特徴とする請求項１に記載の案内支援装置。
4. 前記感覚刺激デバイス制御回路は、前記場所の方向が特定されたときに、前記場所の方向を表わすバイナリ―データを前記感覚刺激デバイスセットにマッピングして前記感覚刺激デバイスを動作させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の案内支援装置。
5. 前記アンテナ装置は、フェーズドアレイアンテナであり、
   ミリ波帯の前記ビームを送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の案内支援装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の案内支援装置と、
   所定の場所または施設に設置される通信装置と、
   を含み、
   前記通信装置は、前記サーチ要求信号を受信したときに、前記サーチ要求信号に含まれる前記場所の情報と、自装置に保存されている情報を比較し、一致したときに前記応答信号を送信することを特徴とする案内支援システム。
7. 前記通信装置は、前記場所の情報と前記自装置に保存されている情報が一致したときに前記サーチ要求信号から前記放射情報を取り出し、取り出した前記放射情報を前記応答信号に含めて送信することを特徴とする請求項６に記載の案内支援システム。
8. 前記通信装置は、前記場所の情報と前記自装置に保存されている情報が一致したときに前記応答信号を送達確認信号として送信することを特徴とする請求項６に記載の案内支援システム。

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