JP2020143967A - 情報処理システム、情報処理方法、管理装置、及びプログラム - Google Patents

情報処理システム、情報処理方法、管理装置、及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】移動可能な端末装置の進路を推定する。【解決手段】情報処理システム(S)は、所定の電波を送信可能な複数の送信装置(1a、1b)と、所定の電波を受信可能な端末装置(2)と、端末装置に通信可能に接続される管理装置(3)とを含み、端末装置(2)は、複数の送信装置(1a、1b)の各々から受信した電波の強度を所定時間毎に測定し、測定結果を管理装置(3)に送信し、管理装置(3)は、測定結果から、複数の送信装置(1a、1b)の各々から端末装置(2)までの距離を推定し、推定された距離から端末装置(2)の進路を推定する。【選択図】図1

Description

本発明は、情報処理システム、情報処理方法、管理装置、及びプログラムに関する。
道路舗装あるいは道路下に埋設されているインフラの点検・補修時等には、道路上に工事作業帯を設置し作業を行う必要がある。その際には、車両が適切に通行できるようにするために、交通誘導員又は標識等を配置し、交通整理をする必要がある。一方で、このような取り組みにもかかわらず、工事作業帯に車両が誤って衝突し、人身事故となるケースが後を絶たない。このような事故は運転者の不注意又は居眠りによるものが大半である。そのような人身事故を低減するために、工事車線を高速で走行する車両を検知し交通誘導員又は作業員に音と光で警告を発するシステムが知られている(例えば非特許文献1)。
ミライト、"車両飛び込まれ警告システム「ドレミ(登録商標)」を開発〜工事規制エリアへの車両飛び込まれによる人身故被害低減寄与〜"、[online]、平成28年10月19日、[平成31年2月19日検索]、インターネット(URL: https://www.mirait.co.jp/news/upload#files/20161019.pdf)
上記の非特許文献1の技術は1台の先頭車両のみにしか適用することができないので、後続車両に適用することができない。そこで、衝突しそうな車の接近をあらかじめ判別し、工事の従事者に警告するシステムが必要とされている。
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、移動可能な端末装置の進路を推定することができる情報処理システム、情報処理方法、管理装置、及びプログラムを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明に係る情報処理システムは、
所定の電波を送信可能な複数の送信装置と、前記所定の電波を受信可能な端末装置と、前記端末装置に通信可能に接続される管理装置とを含む情報処理システムであって、
前記端末装置は、前記複数の送信装置の各々から受信した電波の強度を所定時間毎に測定し、測定結果を前記管理装置に送信し、
前記管理装置は、前記測定結果から、前記複数の送信装置の各々から前記端末装置までの距離を推定し、前記推定された距離から前記端末装置の進路を推定する。
上記課題を解決するため、本発明に係る情報処理方法は、
所定の電波を送信可能な複数の送信装置と、前記所定の電波を受信可能な端末装置と、前記端末装置に通信可能に接続される管理装置とを含む情報処理システムにおいて実行される情報処理方法であって、
前記端末装置が、前記複数の送信装置の各々から受信した電波の強度を所定時間毎に測定し、測定結果を前記管理装置に送信するステップと、
前記管理装置が、前記測定結果から、前記複数の送信装置の各々から前記端末装置までの距離を推定し、前記推定された距離から前記端末装置の進路を推定するステップと、
を含む。
上記課題を解決するため、本発明に係る管理装置は、
端末装置に通信可能に接続される管理装置であって、
前記端末装置から所定時間毎の電波強度の測定結果を受信し、
前記測定結果から、複数の送信装置の各々から前記端末装置までの距離を推定し、前記推定された距離から前記端末装置の進路を推定する。
上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、
コンピュータを、上記管理装置として機能させる。
本発明に係る情報処理システム、情報処理方法、管理装置、及びプログラムによれば、移動可能な端末装置の進路を推定することができる。
本実施形態の概略図である。 送信装置の第1の使用例を示す図である。 送信装置の第2の使用例を示す図である。 情報処理システムの概略図である。 端末装置の機能ブロック図である。 管理装置の機能ブロック図である。 送信装置の設置態様を示す図である。 時間毎の移動体と送信装置との位置関係を示す図である。 時刻と電波強度との関係を示すグラフである。 時刻と距離との関係を示すグラフである。 管理装置が記憶するデータベースを示す図である。 衝突可能性が低い場合の第1のグラフを示す図である。 衝突可能性が低い場合の第2のグラフを示す図である。 衝突可能性が低い場合の移動体の動きを示す図である。 衝突可能性が高い場合の第1のグラフを示す図である。 衝突可能性が高い場合の第2のグラフを示す図である。 衝突可能性が高い場合の移動体の動きを示す図である。 確認実験が行われるときの概略図である。 衝突可能性が低い場合の移動体の動きを示す図である。 衝突可能性が低い場合に得られるグラフを示す図である。 衝突可能性が高い場合の移動体の動きを示す図である 衝突可能性が高い場合に得られるグラフを示す図である。 管理装置が実行する処理のフローチャートを示す図である。
まず本実施形態において実行される処理の概要が説明される。図1に示すように、本実施形態の端末装置2は一例として、例えば車両等の移動体2aの運転者によって所持されるスマートフォンである。端末装置2は移動体2aに設置されてよい。端末装置2は移動可能である。端末装置2はBluetooth(登録商標)の受信機能を有する。本実施形態の送信装置1(第1の送信装置1a及び第2の送信装置1b)は工事作業帯Kの近傍の車道脇に設置され、Bluetoothの電波を送信可能なビーコンである。ビーコンには例えば次の文献に記載されるものが適用可能である。
WHERE、“EXBeaconプラットフォーム”、[online]、[平成31年2月19日検索]、インターネット(URL: https://where123.jp/platform)
図2A及び図2Bは、ビーコンBCの使用例を説明する図である。図2Aに示すように、ビーコンBCは店舗内の商品PRの近傍に設置されてよい。このときビーコンBCは、所定距離内に接近した顧客のスマートフォンSPに、商品の詳細情報等を送信することができる。スマートフォンSPはアプリケーションを介して、商品の詳細情報等を表示することができる。他方で図2Bに示すように、ビーコンBCは工事現場KGに適用されてよい。具体的にはビーコンBCは工事現場KGに設置され、工事現場KGに接近した移動体の運転者のスマートフォンSPに通知を送信する。通知を受信したスマートフォンSPは例えば、アプリケーションを介して、「工事現場です。注意して下さい。」等の音声を出力する。
図1の説明に戻ると、端末装置2は所定時間毎に、第1の送信装置1a及び第2の送信装置1bの各々からBluetoothの電波を受信し、電波強度を測定する。端末装置2は測定値を管理装置3(不図示)に送信する。管理装置3は、電波強度と距離との関係から、各送信装置1a、1bから端末装置2までの距離を推定する。管理装置3は、各送信装置1a、1bと端末装置2との間の距離と、各送信装置1a、1bから受信した電波の強度の変化とから、移動体2aの進路を推定する。情報処理システムSは、推定された進路から、工事作業帯Kへの移動体2aの衝突可能性を判断することができる。工事作業帯Kは、移動体2aの走行経路上の障害物である。更に、管理装置3は、端末装置2を介して、音声又は画面表示等により、車内の運転者に対し工事作業帯Kが接近していることを通知してよい。このように管理装置3は運転者に注意喚起を促すことができる。本願発明は車両の衝突可能性の判断のみならず、他の様々な移動体の速度及び位置を把握したいときに適用可能である。
以下、本実施形態において実行される情報処理方法が詳細に説明される。
図3Aは、本実施形態の情報処理システムSにおける主な構成を示す図である。情報処理システムSは、第1の送信装置1aと第2の送信装置1bと端末装置2と管理装置3とを含む。端末装置2は移動体2aの運転者によって所持される。端末装置2は、第1の送信装置1a及び第2の送信装置1bから例えばBluetooth等の電波を受信可能である。端末装置2と管理装置3とは例えばインターネット等の任意のネットワークを介して互いに通信可能に接続される。
図3Aでは説明の簡便のため、2つの送信装置1a、1bが記載される。しかし、情報処理システムSは3つ以上の送信装置1を含んでよい。図3Aでは、1つの端末装置2が記載される。しかし、情報処理システムSに含まれる端末装置2の数は2つ以上であってよい。図3Aでは1つの管理装置3が記載される。しかし、情報処理システムSは2つ以上の管理装置3を含んでよい。
下記で端末装置2と管理装置3との機能ブロック図が詳細に説明される。端末装置2と管理装置3との各機能を詳細に説明するが、他の機能を排除することを意図したものではない。
図3Bに示すように端末装置2は記憶部21と制御部22と通信部23とを含む。端末装置2は、移動体2aの運転者が所持するBluetooth受信端末(例えばスマートフォン)である。端末装置2にはアプリケーションがインストールされる。端末装置2はこのアプリケーションを用いて、受信したBluetoothの電波強度を測定し、測定結果を管理装置3に送信する。代替例として、端末装置2は、自動車の運転者によって所持されず、歩行者又はバイク等の他の車両によって所持されてよい。
記憶部21は1つ以上のメモリを含む。「メモリ」は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、又は光メモリ等であるが、これらに限られない。記憶部21に含まれる各メモリは、例えば主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能してもよい。記憶部21は、制御部22によって分析又は処理された結果の情報を記憶してよい。記憶部21は、端末装置2の動作又は制御に関する各種情報等を記憶してよい。
制御部22は1つ以上のプロセッサを備える。「プロセッサ」は、汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであってよい。例えば、制御部22は、端末装置2の全体の動作を制御する。制御部22は、端末装置2に含まれる他の機能部の制御を行う。
通信部23はインタフェースであり、第1の送信装置1a、第2の送信装置1b及び管理装置3の少なくとも1つとの通信を行う通信モジュールを含む。通信部23は第1の送信装置1a又は第2の送信装置1bから電波を受信すると共に、電波強度の測定結果を管理装置3に送信することができる。
図3Cに示すように、管理装置3は受信部31と変換計算部32と蓄積部33と決定部34と記録部35と判断部36とを含む。変換計算部32と決定部34と判断部36とが実行する処理は、1又は複数のプロセッサによって実行される。蓄積部33と記録部35とは、1つ以上のメモリであってよい。管理装置3は例えばBluetooth電波の強度データを収集し、強度データから端末装置2の位置と速度とを導出することができる。
受信部31は端末装置2から電波強度の測定結果を受信するインタフェースである。
変換計算部32は、端末装置2により測定された電波強度を距離に変換する。
蓄積部33は変換計算部32によって計算された距離と、電波強度に関連付けられた時刻情報とを記憶する。
決定部34は、送信装置1毎に、計算された距離の極小値を決定する。
記録部35は、決定部34によって決定された極小値を記録する。
判断部36は、記録部35によって記録された極小値から移動体2aの進路を推定する。推定手法は下記で詳述する。
図4に示すように、第1の送信装置1a及び第2の送信装置1bは、移動体2aから方向D1を見たときに、工事作業帯Kよりも手前の車道脇に設置される。第1の送信装置1a及び第2の送信装置1bは、第1の送信装置1aと第2の送信装置1bとを通る直線Lが、車道Rと略平行であるように設置される。
図5Aに示すように、移動体2aは右方から左方へ車道Rを走行する。移動体2aはまず、第2の送信装置1bに接近する。移動体2aの運転者が所持する端末装置2が一定値以上の電波強度を受信すると、管理装置3(図5Aに不図示)は第2の送信装置1bへ移動体2aが接近することを検知する。このとき、下記のように本実施形態のフローが開始する。
管理装置3は端末装置2から、時間毎の第2の送信装置1bからの電波強度を図5Bに示すように記憶する。電波強度は、端末装置2と第2の送信装置1bとの間の距離と、相関を有する。管理装置3は所定の関係式を用いて電波強度を距離に換算し、図5Cに示すように、時間毎の距離として記録する。図5B及び図5Cでは説明の便宜上グラフが用いられる。しかし管理装置3は、図6に示すように、グラフを用いずに電波強度と距離とを時刻に関連付けて記録してもよい。図5B及び図5Cのそれぞれでは、5つの点がプロットされているが、管理装置3はより短いスパン(又はより長いスパン)で電波強度を測定し、より多い点(又はより少ない点)をプロットしてよい。
管理装置3は、第1の送信装置1aについて、第2の送信装置1bについて行った処理と同様の処理を実行する。説明の簡略化のため、ここでの説明は省略する。管理装置3は、送信装置1毎に距離を記録する。
管理装置3は、記録された距離情報から、移動体2aが工事作業帯Kに衝突する可能性を判断する。判断手法が図7Aから図7Fに示される。
図7A及び図7Bに示すように、第1の送信装置1aにつき測定された距離の極小値(以下、第1極小値)M1は、第2の送信装置1bにつき測定された距離の極小値(以下、第2極小値)M2より大きい。よって管理装置3は、図7Cに示すように移動体2aが直線Lから遠ざかっており、衝突可能性は低いと判断する。代替例として管理装置3は、第1の送信装置1aと工事作業帯Kとの位置関係、及び、工事作業帯Kの幅を記憶してよい。このとき管理装置3はその位置関係と幅とから、工事作業帯Kを避けるのに必要な増加幅(すなわち、第2極小値から第1極小値までの増加幅)を判断してよい。管理装置3は、判断された必要な増加幅と実際の増加幅とを比較して、後者が前者以上であるときに衝突可能性は低いと判断してよい。このように管理装置3は、第1の送信装置1aから端末装置2までの距離の極小値と、第2の送信装置1bから端末装置2までの距離の極小値との間の変化から端末装置2の進路を推定することができる。
一方で、図7D及び図7Eに示すように、第1極小値M3が第2極小値M4よりも小さいとき、管理装置3は、移動体2aが直線Lに近づいているので衝突可能性は高いと判断する。
第1極小値が第2極小値と等しいとき、管理装置3は、図7Fに示すように移動体2aが直線Lから一定の距離にあるので衝突可能性は高いと判断する。代替例として管理装置3は、第1極小値及び第2極小値が、工事作業帯Kを避けるのに必要と判断された所定の値未満であるとき、衝突可能性は高いと判断してよい。他方で管理装置3は、第1極小値及び第2極小値が所定の値以上であるとき、衝突可能性は低いと判断してよい。
図7Aから図7Fでは、管理装置3は、グラフを元に衝突可能性を判断する。代替例として、管理装置3は、グラフを用いずに、測定された距離の最小値同士を比較して、第1の送信装置1aにつき測定された最小値が、第2の送信装置1bにつき測定された最小値と同一であるとき又は前者が後者より小さいとき、衝突可能性が高いと判断してよい。
本実施形態では車道の片側(すなわち、移動体2aの進行方向の左側)のみに送信装置1が設置される。しかし、他の実施形態では、送信装置1は車道の両側(すなわち、反対車線)に設置されてよい。このとき管理装置3は、両側の送信装置1から互いに逆位相の距離データを取得することができるので、より正確に移動体2aの進路を推定し、衝突可能性を判断することができる。
以上のように管理装置3は、送信装置1を用いて移動体2aの衝突可能性の高低を判断できる。他の実施形態では、管理装置3は、衝突可能性が高い移動体2aを割り出して、衝突可能性が高いことを示す警告情報を、工事作業帯Kの近傍に設置された警報機(スピーカ、モニタ等)、工事作業帯Kの作業員が所持する携帯端末、又は、端末装置2に送信する。警告情報を受信した端末は、音声又は画面表示等により警告情報を出力して、人身事故を低減することができる。
[確認実験]
上記の情報処理システムSにつき実験(シミュレーション)を行った。実験で用いた、電波強度と距離の関係式は次の通りである。
Figure 2020143967
この式では、距離をd、送信装置1が発する電波強度をT[dB]、端末装置2が受信した電波強度をR[dB]と設定される。この式は、自由空間で受信信号の強度が距離の2乗に反比例することを示したフリスの伝搬公式に、本シミュレーション環境に適したパラメータを適用したものである。この式におけるnは端末装置2の機種又は障害物の有無によって変化し得る係数である。今回の実験環境では、n=2.79とし、T=−57と設定した。
以下の説明では、管理装置3は上記の関係式を用いて電波強度を距離に変換する。代替例として、電波強度と距離との関係式が別に(例えば経験的に)存在するならば、管理装置3はそれを用いてよい。
この実験では上記の図3Aに示す端末装置2及び管理装置3が用いられた。送信装置1は3台用いられ、それぞれ送信装置A、B、及びCと呼称される。
図8に各送信装置1の設置状況を示す。送信装置A、B及びCは、この順番に工事作業帯Kから近い場所に設置される。移動体2aの速度は60km/hである。送信装置間の距離は50mである。各送信装置は1秒毎に電波強度を記録する。
図9Aに衝突可能性が低いときの実際の移動体2aの動きを示す。このとき管理装置3にて得られたグラフを図9Bに示す。このグラフが示すように、時間経過と共に距離の極小値が大きくなっている。このため管理装置3は、移動体2aが作業帯を避けようとして直線Lから遠ざかっていると判断する。
一方で図10Aに、衝突可能性が高いときの実際の移動体2aの動きを示す。このとき管理装置3にて得られたグラフを図10Bに示す。このグラフが示すように、時間経過にかかわらず距離の極小値がほぼ一定である。よって管理装置3は、移動体2aの進路が車線と平行であり、移動体2aが作業帯を避ける様子がない(すなわち、衝突可能性は高い)と判断する。
図11に、管理装置3が実行する処理のフローチャートを示す。
ステップS1にて受信部31は、各送信装置1(例えば上記確認実験における送信装置A、送信装置B、及び送信装置C)から、電波強度と時刻情報とを受信する。
ステップS2にて変換計算部32は、各送信装置1から受信した電波強度を距離に変換する。
ステップS3にて蓄積部33は、距離と、該距離に対応する時刻情報とを蓄積する。
ステップS4にて決定部34は、各送信装置1から、所定の時刻(例えば上記確認実験における時刻t0、t1、t2、t3及びt4)全てにおける距離情報を取得したか否かを判定する。
ステップS4にて判定結果がNoのとき管理装置3はステップS1を再度実行する。
他方でステップS4にて判定結果がYesのとき決定部34は、ステップS5にて、各送信装置1につき、距離の極小値を決定する。
ステップS6にて記録部35は、ステップS5にて決定された極小値を記録する。
ステップS7にて判断部36は、記録された極小値から、移動体2aの進路を推定し、衝突可能性を判断する。判断手法は上記の通りであるため、ここでの説明を省略する。
以上述べたように、本実施形態によれば、端末装置2は、第1の送信装置1a及び第2の送信装置1bから受信した電波の強度を所定時間毎に測定し、測定結果を管理装置3に送信する。管理装置3は、測定結果から、第1の送信装置1a及び第2の送信装置1bから端末装置2までの距離を推定し、推定された距離から端末装置2の進路を推定する。この構成により管理装置3は、端末装置2が障害物に衝突する可能性を判断し、事故を低減することができる。更に管理装置3は、このような判断を、後続の端末装置2について実行することにより、事故を一層低減することができる。
また本実施形態によれば、管理装置3は、第1の送信装置1aから端末装置2までの距離の極小値と、第2の送信装置1bから端末装置2までの距離の極小値との間の変化から、端末装置2の進路を推定する。この構成により管理装置3は、一層正確に進路を推定することができる。
また本実施形態によれば、管理装置3は、変化が所定値以上か否かに基づいて、移動体2aが走行経路上の障害物に衝突する可能性を判断する。この構成により、管理装置3は、誤った判断を低減しつつ、一層正確に衝突可能性を判断することができる。
また本実施形態によれば、管理装置3は、衝突する可能性が高いと判断すると、衝突する可能性が高いことを示す警告情報を端末装置2に送信し、端末装置2は、警告情報を出力する。この構成により管理装置3は、事故を低減することができる。
本実施形態の管理装置3は任意のコンピュータとプログラムによっても実現できる。具体的には管理装置3の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムをメモリ等の記録媒体に記録して、プロセッサによってそのプログラムを読み出して実行させる。そのようなプログラムは、ネットワークを通して提供されることも可能である。
また、このプログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、CD−ROM又はDVD−ROMなどの記録媒体であってもよい。
本発明が諸図面及び実施例に基づき説明されるが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップ等を1つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。
S 情報処理システム
1(1a、1b) 送信装置
2 端末装置
21 記憶部
22 制御部
23 通信部
2a 移動体
3 管理装置
31 受信部
32 変換計算部
33 蓄積部
34 決定部
35 記録部
36 判断部

Claims (8)

  1. 所定の電波を送信可能な複数の送信装置と、前記所定の電波を受信可能な端末装置と、前記端末装置に通信可能に接続される管理装置とを含む情報処理システムであって、
    前記端末装置は、前記複数の送信装置の各々から受信した電波の強度を所定時間毎に測定し、測定結果を前記管理装置に送信し、
    前記管理装置は、前記測定結果から、前記複数の送信装置の各々から前記端末装置までの距離を推定し、前記推定された距離から前記端末装置の進路を推定する、
    情報処理システム。
  2. 請求項1に記載の情報処理システムにおいて、
    前記複数の送信装置は第1の送信装置と第2の送信装置とを含み、
    前記管理装置は、前記第1の送信装置から前記端末装置までの距離の極小値と、前記第2の送信装置から前記端末装置までの距離の極小値との間の変化から、前記端末装置の進路を推定する、情報処理システム。
  3. 請求項2に記載の情報処理システムにおいて、
    前記端末装置は移動体に設置され、
    前記管理装置は、前記推定された進路から、前記移動体が走行経路上の障害物に衝突する可能性を判断する、情報処理システム。
  4. 請求項3に記載の情報処理システムにおいて、
    前記管理装置は、前記変化が所定値以上か否かに基づいて、前記移動体が走行経路上の障害物に衝突する可能性を判断する、情報処理システム。
  5. 請求項3又は4に記載の情報処理システムにおいて、
    前記管理装置は、前記衝突する可能性が高いと判断すると、前記衝突する可能性が高いことを示す警告情報を前記端末装置に送信し、
    前記端末装置は、前記警告情報を出力する、
    情報処理システム。
  6. 所定の電波を送信可能な複数の送信装置と、前記所定の電波を受信可能な端末装置と、前記端末装置に通信可能に接続される管理装置とを含む情報処理システムにおいて実行される情報処理方法であって、
    前記端末装置が、前記複数の送信装置の各々から受信した電波の強度を所定時間毎に測定し、測定結果を前記管理装置に送信するステップと、
    前記管理装置が、前記測定結果から、前記複数の送信装置の各々から前記端末装置までの距離を推定し、前記推定された距離から前記端末装置の進路を推定するステップと、
    を含む情報処理方法。
  7. 端末装置に通信可能に接続される管理装置であって、
    前記端末装置から所定時間毎の電波強度の測定結果を受信し、
    前記測定結果から、複数の送信装置の各々から前記端末装置までの距離を推定し、前記推定された距離から前記端末装置の進路を推定する、
    管理装置。
  8. コンピュータを、請求項7に記載の管理装置として機能させるためのプログラム。
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