JP2020161176A - 自動探知自律移動機器 - Google Patents

Abstract

【課題】被探索側情報端末からのビーコン信号から被探索側情報端末の位置を推定する簡便な情報端末位置推定システムにおける自動探知自律移動機器を提供する。【解決手段】探索対象の被探索側情報端末１０からのビーコン信号を受信し、被探索側情報端末１０の位置を推定する位置推定部２３と、位置推定部２３が推定した前記被探索側情報端末の位置情報及び自動探知自律移動機器７０の位置情報に基づいて、移動方向を決定する自律制御部７１と、自律制御部７１の移動指示により動作する移動機構部７２を備えて構成されている。【選択図】図７

Description

本発明は、ビーコン信号を使用した情報端末位置推定システムにおける自動探知自律移動機器に関する。

近年、情報端末がその通信機能の一つとして搭載している「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」（登録商標）ビーコン信号の活用が始まっている。発信源の情報端末は、ＩＤ情報などを含むビーコン信号を発し、受信側の情報端末は受信時の電波の強さなどから、発信源の情報端末の大まかな位置を知るというものである。一般的なＢｌｕｅｔｏｏｔｈビーコン信号はＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ）と呼ばれる送信規格であり、電波到達距離は、一般的なＢＬＥ Ｃｌａｓｓ２の場合、１ｍから１０ｍ程度であるので、比較的近距離での位置推定ができる。
上記ＢＬＥビーコン信号の特徴は、装置が小型であり、さらにボタン電池でも年単位の稼働が可能な低消電性である。ビーコン信号を活用しての位置推定手段を用いたシステム例として、店舗内での顧客サービスシステムが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に示した従来技術のシステム構成は、ビーコン信号を発生する固定端末、顧客が携帯する情報端末およびインターネットサーバーである。固定端末は、店舗内の決められた位置に複数個配置され、店舗内の顧客が携帯する情報端末は、複数個の固定端末からのビーコン信号を受信する。そして、顧客が携帯する情報端末は、受信したビーコン信号をインターネットサーバーへ送信する。すなわち、固定端末が発したビーコン信号は、顧客が携帯する情報端末で中継されてインターネットサーバーに届く。そして、サーバーはビーコン信号の受信強度を解析して、顧客が携帯する情報端末の位置を推定し、顧客の近傍にある商品説明を配信する等のサービスを行うシステムである。

特開２０１６−３９６０１号公報（第１頁、図１）

しかしながら、特許文献１に記載のシステムにおいては、顧客の携帯する情報端末が、固定端末が発信するビーコン信号の到達範囲内に存在する必要があり、もし到達範囲から離れると顧客の携帯する情報端末の位置推定が不可能なるという問題がある。
またビーコン信号を発信する固定端末を多数設置する必要があり、さらにインターネット網やインターネットサーバーなど大規模な設備が必要になり、設備費用が高額になるという欠点がある。また、インターネット網を使っているので、災害時に携帯電話網やインターネット網の基地局が被災すると、顧客が携帯する情報端末からの情報がインターネットサーバーに届かず、上記システムは機能しない。さらに、インターネットやサーバーに情報を委ねているので、プライバシーの侵害や悪用のリスクがある。

本発明の目的は、上記課題を解決する情報端末位置推定システムを提供することにある。すなわち、ビーコン信号を発信する多数の固定端末の設置やインターネット網やインターネットサーバー等の大規模な設備を必要としない形で、容易に特定の情報端末の位置を推定することが出来る情報端末位置推定システムを提供することである。

上記課題を解決するため本発明の自動探知自律移動機器は、
探索対象の被探索側情報端末からのビーコン信号を受信し、前記被探索側情報端末の位置を推定する位置推定部と、
前記位置推定部が推定した前記被探索側情報端末の位置情報及び
自動探知自律移動機器の位置情報に基づいて、移動方向を決定する自律制御部と、
前記自律制御部の移動指示により動作する移動機構部と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、インターネット網やインターネットサーバーなど大規模な設備を必要とすることなく、ビーコン信号の到達範囲から離れた場所にいる探索対象の情報端末の位置を、推定することができる。

本発明の第１実施形態における、情報端末位置推定システムの構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における、探索対象の情報端末の位置推定手段を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態おける、探索対象の情報端末の位置推定手段を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態における、探索対象の情報端末の位置推定手段を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態における、ビーコン信号の受信レベルと方位との関係を示すグラフである。 本発明の第１実施形態における、探索対象の情報端末の位置推定手段を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態における、探索対象の情報端末の位置推定手段を説明する模式図である。 本発明の第２実施形態における、情報端末位置推定システムの構成を示す模式図である。

以下、図面を用いて本発明の情報端末位置推定システムの具体的な実施形態を詳述する。
説明にあっては、実施形態において用いる図面は模式図とし、寸法や形状や配置位置は実際の形状や状況を正確に反映したものではなく、図面を見やすく、また、理解しやすくするため一部誇張している。

［第１実施形態における情報端末位置推定システムの構成説明：図１］
第１実施形態における、情報端末位置推定システム１００の構成を、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態における、情報端末位置推定システム１００の構成を示す模式図である。

情報端末位置推定システム１００を構成する機器は、探索対象であり、ビーコン信号Ｂを発信する被探索側情報端末１０、ビーコン信号Ｂを中継する中継情報端末１，２、３、及び被探索側情報端末１０の位置を探索する探索側情報端末２０である。

中継情報端末１、２、３は、ビーコン信号Ｂを中継する中継情報端末であり、少なくとも以下の構成を有している。中継情報端末１、２、３の構成は、ビーコン信号を受信、送
信するビーコン信号部４とビーコン信号を解析、処理をする処理部５及び中継情報端末１、２、３の位置情報を衛星測位システムを利用して取得する位置情報取得部６である。探索者が操作する探索側情報端末２０を構成する要素は、ビーコン信号部４、位置情報取得部６、位置情報取得状態分析部２１、位置推定方式選択部２２、位置推定部２３、及び表示部２４である。

前記被探索側情報端末１０は、例えば、探索対象者となる徘徊する高齢者等に携帯させる機器である。被探索側情報端末１０は小型で、ボタン電池でも年単位の稼働が可能であるので、徘徊する高齢者は負担なく携帯することができる。例えば、探索対象者への常時装着が容易な腕時計型、財布型、キーホルダ型、靴型などの形態にしてもよい。

前記中継情報端末１、２、３は、例えば、多くの利用者が見込まれ、広く普及しているスマートフォンやタブレット型パーソナルコンピュータなどにソフトをインストールしたものを中継情報端末として利用することができる。

［第１実施形態における情報端末位置推定システムの動作説明：図１］
まず、情報端末位置推定システム１００の動作の概要を説明する。被探索側情報端末１０が発信したビーコン信号Ｂは、中継情報端末１、２、３で中継されて、探索者が操作する探索側情報端末２０で受信することにより、ビーコン信号の中継経路Ｒが形成される。中継経路Ｒの出発点は被探索側情報端末１０であり、終点は探索側情報端末２０である。ここで、中継経路Ｒは存在する中継情報端末の数によって多数形成される。それは、中継経路Ｒの出発点の被探索側情報端末１０と終点の探索側情報端末２０を共通として、両者を中継する中継情報端末の組み合わせは、多数あるからである。図１で示した中継経路Ｒは、その多数ある中継経路の一つである。

ビーコン信号Ｂは、中継される中で、以後で詳細説明する情報が付加されて、ビーコン信号Ｂ３として探索側情報端末２０で受信される。ビーコン信号Ｂ３は、中継経路Ｒにおいて、ビーコン信号Ｂを最後に中継する中継情報端末３が発信するビーコン信号であり、ビーコン信号Ｂ３は、中継経路Ｒにおける中継情報をすべて有している。したがって、探索側情報端末２０は、受信したビーコン信号Ｂ３を解析して、被探索側情報端末１０の位置を推定することができる。

なお、中継経路Ｒを形成する情報端末において、中継順番が隣り合う２台の情報端末は、ビーコン信号の電波到達距離の範囲内にある。この電波到達距離は１ｍから１０ｍ程度である。この数字の由来は、本発明におけるＢｌｕｔｏｏｔｈビーコン信号は、一般的にスマートフォンなどに搭載されている、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ）Ｃｌａｓｓ２と呼ばれる送信規格の信号であり、電波到達距離が１ｍから１０ｍ程度であることによる。したがって、１回の中継でビーコン信号Ｂが進む距離はせいぜい１０ｍである。しかし、複数の中継情報端末間でビーコン信号Ｂの中継が多数回行われることで、被探索側情報端末１０が発信したビーコン信号Ｂが、遠く離れた探索側情報端末２０に届く。

上記中継経路Ｒでは中継情報端末が３台であるが、この数に限るものではない。中継経路を形成する中継情報端末の台数は、被探索側情報端末１０と探索側情報端末２０間の距離に依存して変化する。被探索側情報端末１０と探索側情報端末２０間の距離が大きいと、その中継経路を形成する中継情報端末は多数になる。

以下に、情報端末位置推定システム１００の動作の詳細を説明する。被探索側情報端末１０は、固有ＩＤ情報を有する情報端末であり、固有ＩＤ情報を含むビーコン信号Ｂを発信する機器である。例えば、被探索側情報端末１０を高齢者に携帯させたとき、固有ＩＤ
情報を用いて被探索側情報端末１０を特定でき、被探索側情報端末１０とそれを携帯する高齢者の対応表を用いて高齢者を特定できるので、被探索側情報端末１０の位置を推定できれば、特定の高齢者の位置を知ることができる。

まず、中継情報端末１におけるビーコン信号の中継を説明する。中継情報端末１は、被探索側情報端末１０が発信するビーコン信号Ｂを直接受信して、１回目の中継をする中継情報端末であり、ビーコン信号Ｂの電波到達距離の範囲内にある。したがって、中継情報端末１は、被探索側情報端末１０の近傍にある中継情報端末である。中継情報端末１のビーコン信号部４はビーコン信号Ｂを受信して、ビーコン信号Ｂ１を発信する。ビーコン信号Ｂ１が有する情報は、探索側情報端末１０の固有ＩＤ情報、距離情報、位置情報及び中継回数情報である。各情報の内容を以下で説明する。

固有ＩＤ情報は、前記被探索側情報端末１０を識別するための情報であり、被探索側情報端末１０には各々記憶されている。中継情報端末１は、被探索側情報端末１０から送信されたビーコン信号Ｂを処理部５が読み出して、変化させることなく次のビーコン信号Ｂ１に加えて中継情報端末２に送信する。すなわち、固有ＩＤ情報は中継経路Ｒにおいて各中継情報端末に不変信号として伝送され、探索側情報端末２０に受信されて被探索者の探索に利用される。なお、中継情報端末１に続く各中継情報端末間の中継でも同様であり、以降の中継の説明においてはこの説明を省略する。

距離情報は、被探索側情報端末１０からのビーコン信号Ｂを受信した中継情報端末１が、処理部５でビーコン信号Ｂの受信電波強度に基づいて被探索側情報端末１０から中継情報端末１までの距離を算出した情報である。すなわち、ビーコン信号Ｂの受信電波強度が強い場合は距離が短く、受信電波強度が弱い場合は距離が長いと算出するが、その範囲は、ビーコン信号の特性上、最大で約１０ｍである。

位置情報は、各中継情報端末に設けられた位置情報取得部６が衛星測位システムを利用して得た情報であり、取得した緯度経度の数値を示す位置情報によって構成される。尚、衛星測位システムを利用した情報は、衛星測位システムからの情報にモバイルネットワークやＷｉＦｉからの情報を加え高精度補正された位置情報であっても良い。
すなわち、各中継情報端末には位置情報取得部６が設けられているが、衛星測位システムにおいては、衛星からの電波が障害物で遮られた中継情報端末では位置情報を取得することができず、各中継情報端末に取得の有無の差が生じる。よって、位置情報の柱は取得の有無を示す取得状態情報であり、そして取得状態情報が有るときは取得の結果となる位置情報が利用可能となる。本願発明においては位置情報を取得した中継情報端末の緯度経度の情報により、中継情報端末の位置の確認を行っている。したがって、中継順番が次の中継情報端末に送信されるビーコン信号Ｂが有する位置情報は、位置情報を取得した中継情報端末の緯度経度の情報である。

中継回数情報は、ビーコン信号Ｂが中継された回数であり、現在の中継情報端末が何回目の中継を行ったかを示している。ビーコン信号Ｂは、中継情報端末１で１回中継されただけなので、ビーコン信号Ｂ１が有する中継回数情報は１回である。

次に、中継情報端末２におけるビーコン信号の中継を説明する。中継情報端末２はビーコン信号Ｂ１を受信してビーコン信号Ｂ２を発信する。ビーコン信号Ｂ２が有する情報は、被探索側情報端末１０の固有ＩＤ、距離情報、位置情報及び中継回数情報であり、各情報の内容を以下で説明する。

距離情報が有する情報の数は、ビーコン信号Ｂ１の１個に比較して、１項目増えて２項目になる。ビーコン信号Ｂ２が有する距離情報の１項目は、ビーコン信号Ｂ１から読み出
して引き継いだ、被探索側情報端末１０と中継情報端末１との距離情報である。増えた１項目は、距離情報の累積値である。この累積値は、被探索側情報端末１０と中継情報端末１との距離情報に、中継情報端末１と中継情報端末２との距離情報を累積した累積値である。なお、中継情報端末１と中継情報端末２との距離情報は、中継情報端末２が、受信したビーコン信号Ｂ２の受信電波強度に基づいて算出した距離情報である。

位置情報の数は、ビーコン信号Ｂ１の１個に比較して一つ増えて２個になる。一つは、ビーコン信号Ｂ１から読み出して引き継いだ中継情報端末１の位置情報であり、増えた１個は、中継情報端末２の位置情報である。

中継回数情報は、中継情報端末２では、２回目の中継が行われたので、ビーコン信号Ｂ２が有する中継回数情報は２回である。

最後に、中継情報端末３におけるビーコン信号の中継を説明する。中継情報端末３は、中継経路Ｒの中で、最後の中継を行う情報端末である。中継情報端末３が受信するビーコン信号は、中継順番が中継情報端末３の直前の中継情報端末２が発信するビーコン信号Ｂ２である。そして、中継情報端末３は、ビーコン信号Ｂ３を発信する。このビーコン信号Ｂ３は、探索側情報端末２０に受信される。中継情報端末３が発信するビーコン信号Ｂ３が有する情報は、被探索側情報端末１０の固有ＩＤ情報、距離情報、位置情報及び中継回数情報であり、各情報の内容を以下で説明する。

距離情報の個数はビーコン信号Ｂ２と同じく２個であるが、その中の一つの内容が変化している。まず、その２個とは、ビーコン信号Ｂ２から読み出して引き継いだ被探索側情報端末１０と中継情報端末１間の距離情報と累積値である。そして、内容が変化しているのは、累積値である。ビーコン信号Ｂ３の有する累積値は、ビーコン信号Ｂ２が有する累積値に中継情報端末２と中継情報端末３との距離情報を累積した累積値となるからである。なお、中継情報端末２と中継情報端末３との距離情報は、中継情報端末３が、受信したビーコン信号Ｂ２の受信電波強度に基づいて算出した距離情報である。

位置情報が有する情報の個数は、ビーコン信号Ｂ２の位置情報の個数より１個増えている。それは、ビーコン信号Ｂ２の情報に中継情報端末３の位置情報が加わるからである。中継回数情報は、３回目の中継なので、３回である。

以上のように、中継情報端末が発信するビーコン信号が有する情報には、中継されるときに内容が変化する情報と変化しない情報がある。内容が変化しない情報は二つあり、一つは、被探索側情報端末１０の固有ＩＤである。もう１つは、距離情報の二つの成分の中の一つである、被探索側情報端末１０と中継情報端末１との距離情報である。

内容が変化する情報は、三つある。それらは、距離情報の累積値、位置情報、及び、中継回数情報である。距離情報の累積値は、その値が、中継される毎に累積される。その累積される値は、現在の中継情報端末とその直前の中継順番の中継情報端末間の距離情報である。位置情報は、中継される毎に、情報の個数が１個増える。なお、増える情報の内容は、現在の中継情報端末においての、位置情報が含まれるか否か、もしくは、衛星測位システムを利用して取得した緯度経度情報のどちらかである。中継回数情報は、中継される毎に、１回増える。

［探索側情報端末２０の信号処理の説明：図１］
探索側情報端末２０のビーコン信号部４は、中継情報端末３が発信するビーコン信号Ｂ３を受信する。

位置情報取得状態分析部２１は、受信したビーコン信号Ｂ３から距離情報、位置情報、中継回数情報、及び、被探索側情報端末１０の固有ＩＤ情報を読み出し、各情報を分析する。位置情報取得状態分析部２１は、まず、読み出した固有ＩＤ情報を使って、被探索側情報端末１０からのビーコン信号Ｂを捉えていることを確認する。次に、位置情報が含まれるか否かを分析して、中継経路Ｒの中継情報端末毎に位置情報の取得の有無を切り出して、そのデータを位置推定手段選択部２２に伝える。

位置推定手段選択部２２は、中継経路Ｒの中継情報端末における位置情報の取得の有無に応じて位置推定手段を選択し、その結果を位置推定部２３に伝える。位置推定部２３は複数の位置推定手段を有しており、本実施形態では３つの位置推定手段Ｍ１，Ｍ２、Ｍ３を有する例を示している。複数の位置推定手段の中から位置推定手段選択部２２が選択した位置推定手段を実行して、被探索側情報端末１０の位置を推定する。

位置推定手段Ｍ１は、中継回数情報が１回の情報端末の中で、衛星測位システムによる位置情報を取得している情報端末があるとき、つまりビーコン信号に位置情報が含まれる場合に選択される位置推定手段である。

位置推定手段Ｍ２は、中継回数情報が１回の情報端末の中で、衛星測位システムによる位置情報を取得している情報端末がなく、つまりビーコン信号に位置情報が含まれず、中継回数情報が２回以上の情報端末の中で位置情報を取得している情報端末があるとき、つまりビーコン信号に位置情報が含まれる場合に選択される位置推定手段である。

位置推定手段Ｍ３は、ビーコン信号を中継する全ての情報端末に衛星測位システムによる位置情報を取得している情報端末がないときに選択される位置推定手段である。

表示部２４は、被探索側情報端末１０の推定された位置を表示画面に表示する。探索側情報端末２０を操作する探索者は表示部２４の表示画面を見て、被探索側情報端末１０の推定された位置を知ることができる。

以下、図面を用いて、位置推定手段Ｍ１、位置推定手段Ｍ２、及び、位置推定手段Ｍ３における被探索側情報端末１０の位置推定手段を説明する。

［位置推定手段Ｍ１による位置推定手段の説明：図２］
位置推定手段Ｍ１による被探索側情報端末１０の位置推定を、図２を用いて説明する。位置推定手段Ｍ１が選択されるのは、中継回数情報が１回の情報端末の中で、位置情報を取得している情報端末があるときである。そして、位置推定手段Ｍ１の特徴は、位置情報を取得している情報端末の位置情報を活用することである。

図２は、位置推定手段Ｍ１による探索対象の被探索側情報端末１０の位置推定を説明する模式図である。図２において位置推定の対象となる情報端末は、被探索側情報端末１０であり、位置情報を取得している情報端末は被探索側情報端末１０の近くに存在している情報端末１ａ、１ｂ、１ｃである。これら情報端末１ａ、１ｂ、１ｃはすべて中継回数情報が１回の情報端末であり、図２において、「Ｇ」と明記した。

まず、ビーコン信号が中継される様子を説明する。被探索側情報端末１０が発信するビーコン信号Ｂは、３つ中継経路Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを構成する複数の中継情報端末で中継されて、探索側情報端末２０に受信される。

中継経路Ｒａを構成する情報端末は、被探索側情報端末１０、中継情報端末１ａ、２ａ、３ａ、及び探索側情報端末２０である。中継経路Ｒｂを形成する中継情報端末は、被探
索側情報端末１０、中継情報端末１ｂ、２ｂ、３ｂ、及び探索側情報端末２０である。中継経路Ｒｃを形成する中継情報端末は、被探索側情報端末１０、中継情報端末１ｃ、２ｃ、３ｃ、及び探索側情報端末２０である。被探索側情報端末１０が発信するビーコン信号Ｂを直接受信する情報端末は、中継情報端末１ａ、１ｂ、１ｃである。各中継経路で最後に中継する中継情報端末は、中継情報端末３ａ、３ｂ、３ｃである。

探索側情報端末２０は、中継経路で最後に中継する情報端末が発信するビーコン信号を受信する。したがって、探索側情報端末２０が受信するビーコン信号は、中継経路Ｒａにおいては、中継情報端末３ａが発信するビーコン信号Ｂ３ａであり、中継経路Ｒｂにおいては、中継情報端末３ｂが発信するビーコン信号Ｂ３ｂであり、中継経路Ｒｃにおいては、中継情報端末３ｃが発信するビーコン信号Ｂ３ｃである。

次に、位置推定手段Ｍ１による位置推定の手順を説明する。位置推定手段Ｍ１は、中継回数情報が１回の中継情報端末の位置情報を活用して位置を推定する。
まず、中継情報端末１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれの位置を中心として、所定の距離Ｈを半径とする位置推定円Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃを描く。すると、被探索側情報端末１０の位置と推定される領域は、各位置推定円が重なる領域Ｚ（梨地で示す）である。探索者は表示部２４に表示された領域Ｚを探索することにより、被探索側情報端末１０を携帯する被探索者を容易に発見することができる。

ここで、位置推定円の半径とした所定の距離Ｈは、２種類の距離を採用することができ、１つはビーコン信号の受信可能な距離である。もう１つは１回目の中継を行う中継情報端末と被探索側情報端末１０との距離である。そして、それは、１回目の中継を行う中継情報端末が受信したビーコン信号Ｂの受信電波強度に基づいて算出した値である。すなわち、所定の距離Ｈは、上記１種目の距離又は２種目の距離である。すなわち、所定の距離Ｈは、上記１種目の距離又は２種目の距離である。

１回目の中継を行う情報端末と被探索側情報端末１０との間の距離は、ビーコン信号Ｂ３ａ、Ｂ３ｂ、Ｂ３ｃから読み出すことができる。ビーコン信号の受信可能な距離は、ビーコン信号Ｂの電波到達距離のほぼ最大値となる半径１０ｍである。そして、この値、１０ｍは、ＢＬＥ Ｃｌａｓｓ１、Ｃｌａｓｓ２、Ｃｌａｓｓ３の送信規格に応じて変更するとよい。

１回目の中継を行う情報端末と被探索側情報端末１０との距離は、ビーコン信号の受信可能な距離より短いので位置推定円が小さくなり、位置推定精度が高いというメリットがある。しかし、２種目の距離は、受信電波強度に基づいて算出した値であるので、電波反射物や電波障害物の影響を受けやすいという問題がある。以下の説明においては、所定の距離Ｈとしてビーコン信号の受信可能な距離を用いて行う。

上記説明では、中継回数情報が１回の中継情報端末の中で、位置情報を取得している中継情報端末が３個あるときを説明したが、この個数に限るものではない。位置情報を取得している中継情報端末の個数が増えると、推定した領域Ｚはより狭くなり、位置推定精度がより高くなる。逆に、位置情報を取得している中継情報端末が少ないと、推定した領域Ｚは広くなり、位置推定精度がやや低くなる。

また、上記説明では、位置情報を取得している中継情報端末は、中継回数情報が１回の中継情報端末１ａ、１ｂ、１ｃだけであったが、これらに加えて、中継回数情報が２回以上の中継情報端末の中に位置情報を取得している中継情報端末があってもよい。しかし、位置推定手段Ｍ１においては、中継回数情報が２回以上の中継情報端末の位置情報は使用しない。その理由は、中継回数情報が１回の中継情報端末は、中継経路の中で、被探索側
情報端末１０に一番近い中継情報端末であるので、最大の位置推定精度を得ることができるからである。

［位置推定手段Ｍ２による位置推定手段の説明：図３］
位置推定手段Ｍ２による被探索側情報端末１０の位置推定を、図３を用いて説明する。位置推定手段Ｍ２が選択されるのは、中継回数情報が１回の情報端末の中で、衛星測位システムによる位置情報を取得している情報端末がなく、中継回数情報が２回以上の情報端末の中で衛星測位システムによる位置情報を取得している情報端末があるときである。そして、位置推定手段Ｍ２の特徴は、累積距離情報及び探索方向に基づいて位置を推定することである。

図３は、位置推定手段Ｍ２による被探索側情報端末１０の位置推定を説明する模式図である。位置推定の対象となる情報端末は、被探索側情報端末１０であり、位置情報を取得している中継情報端末は、情報端末２ｄ、２ｅである。そして両者とも、中継回数情報が２回の情報端末ある。

次に、図３における、ビーコン信号の中継方法を説明する。被探索側情報端末１０が発信するビーコン信号Ｂは、２つの中継経路Ｒｄ、Ｒｅを構成する複数の中継情報端末で中継されて、探索側情報端末２０に受信される。中継経路Ｒｄを構成する中継情報端末は、探索対象の被探索側情報端末１０、中継情報端末１ｄ、２ｄ、３ｄ及び探索側情報端末２０である。中継経路Ｒｅを形成する中継情報端末は、探索対象の被探索側情報端末１０、中継情報端末１ｅ、２ｅ、３ｅ、及び探索側情報端末２０である。探索側情報端末２０が受信するビーコン信号は、中継経路Ｒｄにおいては、中継情報端末３ｄが発信するビーコン信号Ｂ３ｄであり、中継経路Ｒｅにおいては、中継情報端末３ｅが発信するビーコン信号Ｂ３ｅである。ビーコン信号の中継方法は、図２に示す位置推定手段Ｍ２と同様なので、詳細な説明は省略する。

次に、位置推定手段Ｍ２における位置推定の手順を説明する。位置推定手段Ｍ２は、累積距離情報及び探索方向に基づいて位置を推定する方式である。はじめに、累積距離情報を求める。累積距離情報は、各ビーコン信号が有する距離情報の累積値を比較し、その値が最小となるビーコン信号の距離情報の累積値である。そこで、ビーコン信号Ｂ３ｄ、Ｂ３ｅのそれぞれの距離情報の累積値を求め、両者を比較して、累積値が小さい方を累積距離情報として採用する。

ビーコン信号Ｂ３ｄにおける距離情報の累積値は、以下の４個の距離情報を累積したものである。ビーコン信号が中継される順番で、１個目は、被探索側情報端末１０と中継情報端末１ｄとの距離情報である。２個目は、中継情報端末１ｄと中継情報端末２ｄとの距離情報、３個目は、中継情報端末２ｄと中継情報端末３ｄとの距離情報である。そして４個目は、中継情報端末３ｄと探索側情報端末２０との距離情報である。これら４個の距離情報は、全て、それぞれのビーコン信号の受信電波強度に基づいて算出された距離情報である。同様にして、ビーコン信号Ｂ３ｅの累積値を求める。そして両方の累積値を比較して、累積値が小さい方のビーコン信号Ｂ３ｅの累積値を累積距離情報Ｌ１として採用する。

次に、探索方向を求める。はじめに、位置情報を取得している中継情報端末の位置情報の平均値を求める。ここで位置情報の平均値とは、位置情報を取得している中継情報端末の緯度経度情報を単純平均して求めた値である。図３において位置情報を取得している中継情報端末は中継情報端末２ｄ、２ｅである。従って、中継情報端末２ｄの緯度情報と中継情報端末２ｅの緯度情報を加算して２で除算して、緯度情報の平均値を求める。次に、中継情報端末２ｄの経度情報と中継情報端末２ｅの緯度情報を加算して２で除算して経度
情報の平均値を求める。そして、これら、緯度情報の平均値と経度情報の平均値をもってして、位置情報の平均位置ＰＨとする。最後に、位置情報の平均位置ＰＨと探索側情報端末２０の位置情報を直線で結んだ方向Ｄｄを探索方向として採用する。

次に求めた累積距離情報及び探索方向に基づいて位置を推定する手順を説明する。探索側情報端末２０を基点として、探索方向に採用された方向Ｄｄに累積距離情報Ｌ１離れた位置に中心点Ｐｄを設け、この中心点Ｐｄを中心として、所定の距離Ｈを半径とする位置推定円Ｃｄを描くことで、探索対象の被探索側情報端末１０が存在する領域は、位置推定円Ｃｄで囲まれる領域であると推定することができる。

なお、衛星測位システムによる位置情報を取得している中継情報端末の数が、中継回数情報が２回以上の中継情報端末の中で３個以上あるときは、位置情報の平均位置として、位置情報を取得しているすべての中継情報端末の緯度経度情報を平均して得た平均値を採用すればよい。そして、累積距離情報としては、各ビーコン信号の中で累積値が最小になるものを採用すればよい。

探索方向は、中継情報端末が取得している位置情報を活用して求めるもう一つの方法があり、以下説明する。まず、位置情報を取得している中継情報端末がある中継経路の中で、距離情報の累積値が最小になる中継経路Ｒｅを採用する。そして、その中継経路Ｒｅの中で、位置情報を取得している情報端末２ｅの位置情報と探索側情報端末２０の位置情報を直線で結んだ方向Ｄｅを探索方向に採用する。

このようにして、方向Ｄｅを探索方向として採用したときに、探索対象の被探索側情報端末１０の位置を推定する手順を説明する。まず、位置推定円の中心点は、探索側情報端末２０を基点として、探索方向に採用された方向Ｄｅに累積距離情報Ｌ１離れた位置が中心点Ｐｅであり、この中心点Ｐｅを中心として、所定の距離Ｈを半径とする位置推定円Ｃｅを描くことで、探索対象の被探索側情報端末１０が存在する領域は、位置推定円Ｃｅで囲まれる領域であると推定することができる。

［位置推定手段Ｍ３による位置推定手段の説明：図４］
位置推定手段Ｍ３による被探索側情報端末１０の位置推定を、図４を用いて説明する。位置推定手段Ｍ３が選択されるのは、ビーコン信号を中継する全ての中継情報端末に衛星測位システムによる位置情報を取得している情報端末がないときである。そして、位置推定手段Ｍ３の特徴は、探索方向を求める方法にある。

図４は、位置推定手段Ｍ３による被探索側情報端末１０の位置推定を説明する模式図である。位置推定の対象となる情報端末は、被探索側情報端末１０である。探索側情報端末２０は、多数のビーコン信号を受信し、その中から、ビーコン信号の距離情報の累積値が最小のものとして、中継経路Ｒｆを選択した。この中継経路では、ビーコン信号を中継する全ての中継情報端末の中に、衛星測位システムによる位置情報を取得している情報端末が存在しない。なお、図４においては、探索対象の被探索側情報端末１０の位置推定を行う中継経路Ｒｆだけを示し、他の中継経路は省略した。

まず、ビーコン信号を中継する方法を説明する。被探索側情報端末１０が発信するビーコン信号Ｂは、中継経路Ｒｆで中継されて、探索側情報端末２０に受信される。中継経路Ｒｆを構成する情報端末は、探索対象の被探索側情報端末１０、中継情報端末１ｆ、２ｆ、３ｆ及び探索側情報端末２０である。探索側情報端末２０は、中継情報端末３ｆが発信するビーコン信号Ｂ３ｆを受信する。

次に、位置推定手段Ｍ３における、探索対象の被探索側情報端末１０の位置を推定する
手順を説明する。位置推定手段Ｍ３では、位置推定手段Ｍ２における位置推定手段と同様に、累積距離情報及び探索方向に基づいて探索対象の被探索側情報端末１０の位置を推定する。まず、累積距離情報と探索方向を求める手順を説明する。

累積距離情報は、ビーコン信号の受信電波強度に基づいて算出された距離情報の累積値を比較して、その累積値が最小となるビーコン信号の距離情報の累積値である。距離情報の累積値が最小となるビーコン信号は、上に述べたように、中継経路Ｒｆのビーコン信号Ｂ３ｆである。従って、ビーコン信号Ｂ３ｆが有する距離情報の累積値が、累積距離情報Ｌ２である。

位置推定手段Ｍ３による位置推定手段は、探索方向を求める方法に特徴がある。探索方向を決めるための手順を説明する。まず探索側情報端末２０の受信感度を下げて受信感度の指向性が表れ易い状態にする。次に、探索側情報端末２０を腹部に持ち、体を回転させることで、ビーコン信号Ｂ３ｆの受信レベルが最大となる方位を探す。これは、中継経路Ｒｆの中で最後に中継する中継情報端末３ｆの位置が、探索側情報端末２０から見てどの方向にあるかを探すことに対応する。

このようにして得た受信レベルと方位の関係を図５に示す。図５の横軸は方位であり、縦軸は受信レベルである。受信レベルは、数字が大きいほど高い。ビーコン信号Ｂ３ｆの受信レベルと方位の関係をグラフ線５０で示す。グラフ線５０において、受信レベルが最大となる方位５１を点線で示している。点線で示している方位の特定は、方位磁石によって把握した方位情報と、受信レベルが最大となる方位とを照合して特定することができる。図４の方位図４４で示す西の方位を探索方向として特定し、この方位を、探索方向Ｄｆとした。
方位を特定する方法として、方位磁石の方位情報を用いる代わりに、探索側情報端末２０に内蔵された方位センサーの方位情報を用いてもよい。

次に、求めた累積距離情報Ｌ２及び探索方向Ｄｆに基づいて、探索対象の被探索側情報端末１０の位置を推定する手順を説明する。探索側情報端末２０を基点として、探索方向に採用された方向Ｄｆの累積距離情報Ｌ２の距離に中心点Ｐｆを設け、この中心点Ｐｆを中心として、所定の距離Ｈを半径とする位置推定円Ｃｆを描くことで、探索対象の被探索側情報端末１０の位置が存在する領域は、位置推定円Ｃｆで囲まれた領域であると推定できる。

次に、探索側情報端末２０の受信感度を下げる方法を説明する。探索側情報端末２０が感度調整機能を有するときは、感度を最低段階に変更すればよい。探索側情報端末２０に感度調整機能が無いときは、探索側情報端末２０を中継情報端末３ｆからのビーコン信号Ｂ３ｆの受信レベルが低くなる方向に移動して疑似的に受信感度を下げればよい。移動する距離は、ビーコン信号の電波到達距離である１０ｍ程度でよい。

［情報端末位置推定システムの利用例の説明：図６Ａ、図６Ｂ］
本発明の情報端末位置推定システム１００を利用して被探索側情報端末１０の位置を推定する一例を説明する。

図６Ａは、位置推定手段Ｍ２による位置推定を説明する模式図である。ここでは、位置情報を取得している中継情報端末は、中継情報端末３ｇだけであり、中継回数情報が３回の中継情報端末である。中継情報端末３ｇには「Ｇ」と記した。

まず、ビーコン信号を中継する方法を説明する。被探索側情報端末１０が発信するビーコン信号Ｂは、中継経路Ｒｇで中継されて、探索側情報端末２０に受信される。中継経路
Ｒｇを構成する情報端末は、被探索側情報端末１０、中継情報端末１ｇ、２ｇ、３ｇ及び探索側情報端末２０である。探索側情報端末２０は、中継情報端末３ｇが発信するビーコン信号Ｂ３ｇを受信する。

次に、位置推定手段Ｍ２による位置推定の手順を簡単に説明する。図６Ａにおいて、位置情報を取得している中継情報端末は、中継情報端末３ｇだけであり、中継回数情報が３回の中継情報端末である。中継情報端末３ｇには「Ｇ」と記されている。ここで選択された位置推定手段Ｍ２は、ビーコン信号の中継回数情報が１回の中継情報端末の中で、衛星測位システムによる位置情報を取得している中継情報端末がなく、中継回数情報が２回以上の情報端末の中で位置情報を取得している中継情報端末があるときに選択される位置推定手段である。

位置推定手段Ｍ２は、図３を用いて説明したように、累積距離情報及び探索方向に基づいて位置推定を行う。まず、探索方向として、中継経路Ｒｇの中で位置情報を取得している唯一の中継情報端末である中継情報端末３ｇの位置情報と探索側情報端末２０の位置情報を直線で結んだ探索方向Ｄｇを採用する。累積距離情報は、中継経路Ｒｇのビーコン信号Ｂ３ｇが有する距離情報を累積した累積値であり、累積距離情報Ｌ３である。

探索方向Ｄｇと累積距離情報Ｌ３に基づいて、被探索側情報端末１０の位置を推定する。まず、探索側情報端末２０を基点として、探索方向に採用された方向Ｄｇに累積距離情報Ｌ３離れた位置に中心点Ｐｇを設け、この中心点Ｐｇを中心として、所定の距離Ｈを半径とする位置推定円Ｃｇを描くことで、探索対象の被探索側情報端末１０が存在する領域は、位置推定円Ｃｇで囲まれる領域であると推定することができる。

しかし、図６Ａに示した状況では、探索対象の被探索側情報端末１０の位置は、位置推定円Ｃｇで囲まれる領域から大きく外れた位置となってしまっている。

次に、位置推定手段Ｍ２によって推定した探索方向Ｄｇに向かって累積距離情報Ｌ３の距離だけ探索者が移動し、被探索側情報端末１０からのビーコン信号を再度取得すると累積距離情報が最小となるビーコン信号の中継経路は、図６Ｂに示す中継経路Ｒｈとなり、中継経路Ｒｈを構成している中継情報端末１ｇ、２ｇは、衛星測位システムによる位置情報を取得していないため、位置推定手段Ｍ３が選択される。

上述した位置推定手段Ｍ３によって、探索側情報端末２０を基点として、探索方向に採用された方向Ｄｈに累積距離情報Ｌ４離れた位置に中心点Ｐｈを設け、この中心点Ｐｈを中心として、所定の距離Ｈを半径とする位置推定円Ｃｈを描くことで、探索対象の被探索側情報端末１０が存在する領域は、位置推定円Ｃｈで囲まれる領域であると推定することができる。

このように、複数ある位置推定手段のうちのいずれかを選択、あるいはそれらを組み合わせるなどして、被探索側情報端末１０の位置推定と、探索者の移動を繰り返し行うことによって、被探索側情報端末１０の位置を正確に推定することが可能となる。

［第２実施形態における情報端末位置推定システムの構成説明：図７］
第２実施形態における情報端末位置推定システム１１０の構成を、図７を用いて説明する。図７は、第２実施形態における、情報端末位置推定システム１１０の構成を示す模式図である。第２実施形態による情報端末位置推定システム１１０は、図１に示す第１実施形態による情報端末位置推定システム１００の発展例である。

探索側自動探知自律移動ロボット７０は、自動探知自律移動ロボット（走行型又はドロ
ーン型）である。そして、探索対象の被探索側情報端末１０の位置を探知して、被探索側情報端末１０の位置まで自動的に移動するものである。
図７において、図１と同一の符号は、図１と同一のものを示している。

まず、情報端末位置推定システム１１０の構成を説明する。
システムを構成する機器は、探索対象である被探索側情報端末１０、ビーコン信号を中継する中継情報端末１、２、３および探索側自動探知自律移動ロボット７０である。ここで、被探索側情報端末１０と中継情報端末１，２、３は、情報端末位置推定システム１００と共通なので、説明を省略する。

探索側自動探知自律移動ロボット７０の構成において、探索側情報端末２０の構成要素と同一のものは、ビーコン信号部４、衛星測位システム６、位置情報取得状態分析部２１、位置推定手段選択部２２、位置推定部２３、位置推定手段Ｍ１、位置推定手段Ｍ２、位置推定手段Ｍ３及び表示部２４である。新たに付加した構成要素は、自律制御部７１と移動機構部７２である。

［第２実施形態における情報端末位置推定システムの動作説明：図７］
次に、情報端末位置推定システム１１０における動作を説明する。被探索側情報端末１０が発信したビーコン信号Ｂは、中継情報端末１，２，３で中継され、その中継の中で情報を付加されてビーコン信号Ｂ３となり、探索側情報端末である探索側自動探知自律移動ロボット７０で受信される。ビーコン信号Ｂの中継方法は、情報端末位置推定システム１００と同様であるので、詳細説明を省略する。

探索側自動探知自律移動ロボット７０における動作であるが、探索側自動探知自律移動ロボット７０がビーコン信号Ｂ３を受信して、解析して被探索側情報端末１０の位置を推定するところまでの動作は、探索側情報端末２０の動作と同一なので、詳細説明を省略する。ここでは、得られた被探索側情報端末１０の推定位置の情報がどのように利用されるかを説明する。

自律制御部７１は、位置推定部１２が推定した被探索側情報端末１０の位置情報及び衛星測位システム６が衛星測位した探索側自動探知自律移動ロボット７０の位置情報に基づいて、移動方向を決定し、移動機構部７２に移動指示をする。
移動機構部７２はその移動指示に従って、移動機構を動作させる。

探索側自動探知自律移動ロボット７０は、数メートル移動する毎に被探索側情報端末１０の位置を推定する。
移動する毎に、中継経路Ｒを形成する中継情報端末は変化する。したがって、中継情報端末における位置情報の取得の有無も変化する。しかし、第１実施形態において説明したように、中継情報端末の位置情報が含まれるか否かに応じて位置推定手段を切り換えることで、被探索側情報端末１０の位置を的確に推定することができる。
自律制御部７１は、移動する毎に、被探索側情報端末１０の新たに推定された位置情報と探索側自動探知自律移動ロボット７０の新たな位置情報に基づいて、新たな移動方向を決定する。そして、移動機構部７２に移動指示をする。
これを繰り返し行うことで、被探索側情報端末１０に到達する。

上記、第２実施形態における情報端末位置推定システム１１０の活用例として、例えば、工場において、ユーザーが被探索側情報端末１０を持ち、探索側自動探知自律移動ロボット７０にユーザー宛ての荷物を持たせて、ユーザーの手元へ荷物を自動で届けさせるようなことができる。

以上、説明したとおり、本発明によれば、インターネット網やインターネットサーバーなど大規模な設備を必要とすることなく、ビーコン信号の到達範囲から離れた場所にいる探索対象の情報端末の位置を推定する情報端末位置推定システムを得ることができる。
また、ビーコン信号に中継情報端末の、衛星測位システムによる位置情報が含まれるか否かに応じて探索対象の情報端末の位置推定手段を選択し、探索対象の情報端末の位置を的確に推定することができる。

本発明の情報端末位置推定システムは、携帯電話網やインターネット、サーバーを使わないので、災害時にネットワークが被災して機能しないときに、瓦礫に埋もれた被災者の位置を推定するシステムにも適用できる。

１、２、３ 中継情報端末
４ ビーコン信号部
５ 処理部
６ 衛星測位システム
１０ 被探索側情報端末
２０ 探索側情報端末
２１ 位置情報取得状態分析部
２２ 位置推定手段選択部
２３ 位置推定部
２４ 表示部
４４ 方位図
５０ グラフ線
５１ 受信レベルが最大となる方位
６４ 移動方向
７０ 探索側自動探知自動移動ロボット
７１ 自律制御部
７２ 移動機構部
１００、１１０ 情報端末位置推定システム

Claims (4)

1. 探索対象の被探索側情報端末からのビーコン信号を受信し、前記被探索側情報端末の位置を推定する位置推定部と、
   前記位置推定部が推定した前記被探索側情報端末の位置情報及び
   自動探知自律移動機器の位置情報に基づいて、移動方向を決定する自律制御部と、
   前記自律制御部の移動指示により動作する移動機構部と、を有する
   ことを特徴とする自動探知自律移動機器。
2. 受信された前記ビーコン信号は、前記ビーコン信号の受信電波強度に基づく、前記被探索側情報端末と前記探索側情報端末との間の距離情報を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動探知自律移動機器。
3. 前記自律制御部は、
   所定距離を移動するごとに、
   前記被探索側情報端末で新たに推定された位置情報及び
   自動探知自律移動機器の新たな位置情報に基づいて、新たな移動方向を決定し、
   前記移動機構部に移動指示を行う
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動探知自律移動機器。
4. 衛星測位部をさらに有し、
   前記自動探知自律移動機器の位置情報は、前記衛星測位部により取得する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の自動探知自律移動機器。
   

Images