JP2876360B2 - 位置認識システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は個人ＩＤを送出する送信
機を用いた移動体位置認識システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気カードを用いた入退室管理シ
ステムがあり、これは磁気ストライプに情報を載せた磁
気ストライプカードに代表される接触式のカードあるい
は、磁気結合等による交信でカード内のメモリにある情
報を交信する非接触式のカードにより、特定の部屋での
入室及び退室を管理するシステムであり、ドアに隣接し
てカードの情報を読み取るリーダーが設置されて、許可
される者のみにドアの施錠が解除されるようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の装置は他人のカードに反応して開いたドアに、
一緒になって入退室をしてしまうと入室と退室の回数、
組み合わせが一致しない。そのため、厳密な入退室管理
が不可能になる。特に、非接触カードの場合は、部屋に
入る（出る）つもりでなくてもリーダーの近くを通った
だけでもドアの鍵が開いてしまい、在室の管理ができな
くなるなどの課題があった。

【０００４】また接触式のカードにおいても、入退室が
頻繁に行われるようなオフィスではいちいちカードを取
り出してリーダーに読み込ませる動作が面倒である。更
に、最近のオフィスでは大部屋をパーティションにより
区切って使用する場合が多くなってきている。このよう
な部屋では、入退室を管理しただけでは不自由な点が多
い。例えば、電話を転送する際にも、その部屋に在室し
ていることが解かっていても、どこにいるのかが解から
ないために、捜し回らなければならない。行き先表示板
等が用意されていても、利用されないことが多い。

【０００５】このため、ドアを通る人間が部屋に入るの
か出るのかが区別できない、部屋の使用状況が分からな
い（在室者の有無）、誰が部屋にいるのかがわからない
（使用者の氏名）、誰がどこの位置にいるのかが解らな
いなどの問題がある。

【０００６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、オフィスビル等の建築物、展示会場・工場等の
屋内において、室内のある限られた空間内に存在する人
・物の有無、上記空間内に存在する人・物の種別、名称
等の識別、上記空間内に存在する人・物がどの位置に存
在するのかの情報を得るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑みてなされたもので、各個人が所持する、個人識別
用ＩＤデータを送出する送信機と、各部屋または限定さ
れた空間内に設置された複数の受信機と、受信されたＩ
Ｄデータおよび受信した受信機を表す信号を受けこれら
を基に位置認識を行う中央信号処理装置と、中央信号処
理装置によって得られた位置認識を表示するモニター
と、送信機と通信するためのリード／ライト装置とを有
し、上記送信機は、位置認識回路と、リード／ライト装
置と所定の距離でのみ反応し、位置認識回路のオン／オ
フを行う近接ＩＤ回路とを備え、位置認識回路は、ＩＤ
データの送信を時間的に間欠に行う手段と、上記送信の
間欠時間が毎回の送信の度に変化するように制御するク
ロック手段とからなるものである。

【０００８】

【作用】送信機に設けられたＩＤ送出手段からの個人識
別用ＩＤデータを送出すると、それが各部屋に設置され
た受信機で受信され、その受信データの解析結果および
どの受信機によって受信されたのかを示すアドレス情報
が中央信号処理装置で処理され、位置認識結果がモニタ
ーで表示される。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示すシステム構成
図であり、各個人の所持する送信機１は、常に持ち歩き
ができるように、小型・軽量に構成されているが、送信
機のみの装置である必要はなく、むしろ何かと兼用した
ものであるほうが利用者にとっては便利であり、形状に
ついてはとくに限定しない。例えば送信機１を小型・軽
量に加えて薄型にして、社員証と兼ねるようなカード型
や、筆記用具と兼用した筒型の送信機や、腕時計と兼用
するような輪型などが考えられる。

【００１０】そして、各個人が携帯する装置に、受信機
能を持たせず、ただ単に送信機能しか持たせないことで
小型軽量化を実現している。図１を基にオフィスビルに
おける本実施例の動作上の流れを示す。各個人の持つカ
ード型の社員証（来客用カード）には、送信機能があ
り、これを用いて各カ−ドに収められた例えば磁気等で
記憶された個人ＩＤ（各自に割り当てられた番号、例え
ば社員番号）が送出される。

【００１１】各部屋毎に、または大部屋をパーティショ
ンに分けた場合は各ブース毎に受信機２が設置される。
各受信機２にはその受信機に固有のアドレスが指定され
ている。この受信機２は各送信機１からのＩＤ情報を受
信し、自分のアドレスとを併せて中央信号処理装置３に
データとして情報を伝える。

【００１２】中央信号処理装置３では、各部屋毎に誰が
存在するのかの情報を処理する。さらに、この各個人の
位置情報により、システム利用者に対しては、希望する
情報を各所に設置してあるモニタ４に表示する。図１は
モニタ４の表示部分を拡大して表示している。このモニ
タ４を見ることによって、システムの利用者は、誰がど
こにいるのかの位置の検索が容易になり、さらに、場所
に対する利用状況（例えば第一会議室には、誰がいるか
等）も一層明確になる。

【００１３】隣接した部屋との位置認識の誤りを防ぐた
めに先ず、使用するメディアとして赤外線に代表する光
を用いてその直進性を利用する方法が考えられる。しか
し赤外線を用いた場合には、送信機をポケットの中にい
れてしまうなど、物影に隠れてしまうと通信ができなく
なる不具合が生じる。そこで、局所的な通信を実現する
為に誘導無線を用いて移動体の位置を認識するシステム
を実現する。

【００１４】誘導無線とは、使用する周波数の波長より
も十分短い距離において使用する誘導電磁界を利用した
通信のことである。特に、送受信のアンテナにループア
ンテナを用いて、交信距離が波長よりも充分短い場合、
その磁界の平均値は距離の３乗に比例して減衰する特性
があり、次の式を用いて示されることが文献「（中根）
複数個ループアンテナによる磁界分布の一様性、電気学
会計測研究会ＩＭ−８２−９（１９８２）」に示されて
いる。

【００１５】

【数１】

【００１６】ここ各記号は次の通りである。 送信電流・・・・・・・・・・・Ｉ 送信側ループアンテナ半径・・・ｒ1 送信側ループアンテナ半径・・・ｒ2 ループアンテナ間の距離・・・・ｄ 波長・・・・・・・・・・・・・λ この式からも明らかなように、誘導無線を用いることに
より、移動体の位置を特定できるような局所的な通信が
可能になる。

【００１７】以上は各個人が所持する装置の構成を、受
信部を持たずに送信部のみとすることで小型軽量化を実
現できたが、上位システムとの交信は一方向のために、
キャリヤセンスやポーリングの手法が使えない。このた
め、他の送信機が送信を行っている場合には、データの
衝突が生じる恐れがある。その時に異なる移動体との干
渉をいかに低減するかが問題となる。

【００１８】そこで、各移動体の送信時間を間欠に行
い、送信するタイミングを１台毎にずらすことで、同じ
受信機の受信範囲に２台以上の移動体（送信機）が存在
した場合にでも、確実に移動体からの送信情報を受信で
きるようになる。

【００１９】さらに移動体側が携帯する送信機は、移動
体中においては他からの電源供給は難しいのでバッテリ
ー駆動となる。その時には、バッテリーの長寿命化が要
求される。この送信機には、内部に発信器が内蔵されて
おり、これにより送信するタイミングをカウントしてい
る。送信を行わないときには、タイミング検出部以外の
装置全体を非動作状態にしておくことで、消費される電
力を最少限に押さえ、バッテリーの長寿命化を実現して
いる。

【００２０】送信時間を間欠にし、そのタイミングをず
らすことにより、同じ受信機での異なった送信機からの
情報を受信することが可能であるが、同じシステムに存
在する移動体の個数が多くなるにつれて、個々に送信タ
イミングがずれた状態に設定することは難しくなる。ま
た、製造時・調整時のバラツキやシステム使用中の経年
変化等によりそのタイミングが変化し、別のある送信機
のタイミングと重なるようにずれてしまい、その状態の
ままで送信タイミングを決める回路が安定してしまった
場合は、その重なったタイミングの送信機とは毎回送信
が衝突し、正しい情報が受信機に送られなくなる可能性
もある。最悪の場合は、永遠にこの衝突が続いてしま
う。

【００２１】このような現象を防ぐために、各々に振り
分けられたタイミングに加え、毎回の送信の度ごとに変
化するタイミングを用意して、それらの両方のタイミン
グから間欠に送信する時間を制御する方法を実現する。
このような送信機の一構成例を図２に示しており、別の
移動体との区別するために個別に与えられたデータを記
憶するためメモリ１０、メモリを制御する第１ロジック
手段１１、間欠動作を制御する第２ロジック手段１２、
間欠時間を決定する第１クロック発生手段１３、送信周
波数を決定する第２クロック発生手段１４、メモリのデ
ータと搬送波とを変調する変調手段１５、変調された信
号を誘導無線として出力する出力手段１６、出力信号を
送信させるアンテナ１７、および各手段を動作させるの
に必要な電源１８によって構成されている。

【００２２】一方、ＩＤ情報による入退室管理のみであ
ると室内の正確な利用状態（在室の有無・人数・氏名）
が得られない。また、位置認識のみだとシステムとの情
報交換がないのでバッテリー切れ、メモリ内データの破
壊、システムの変更等を知らせる手段がない。それに対
して本装置は、各機能に加えて入退室管理システムとの
共存が可能で、位置認識情報を上位機種で利用できるの
で、利用サービスごとに異なるカードを持つ必要がな
く、利用者にとって非常に便利である。

【００２３】このため、図３のように前述の個人位置認
識回路２０に加えて、従来の入退室管理用に用いてきた
近接ＩＤ回路２１をひとつのカードの中に備えており、
アンテナ２２を共用するものである。この装置の動作は
次の通りである。

【００２４】位置認識回路２０は近接ＩＤ回路２１とは
独立して動作（送信のみ）しておりこのカードを身に付
けた人が施錠されているドアに近づくと、ドアの近傍に
設置してある質問機がカードに個人ＩＤかを尋ねる。こ
の質問には近接ＩＤ回路２１が応答して、カード内のメ
モリから個人のＩＤが近接ＩＤ回路２１を通して送信さ
れる。

【００２５】質問器側では受け取ったＩＤにより、入室
が許可された者かを判断して、許可された者ならば施錠
を解除し、そうでなければ、拒絶のメッセージを出す。
室内においては、カード毎に違った間欠時間でもって動
作している位置認識回路２０により、ＩＤが送信される
（近接ＩＤ回路２１は、常時動作しない。近接ＩＤ機能
と対になる質問器の呼びかけにだけ、近接ＩＤ回路２１
は応答する）。このＩＤ情報を部屋毎あるいはパーティ
ション毎、認識したい最少エリア毎に設置された受信機
により受信する。受信された位置により個人の位置情報
を得る。

【００２６】このように、リード／ライトが可能で交信
範囲は２０〜３０ｃｍでのみ反応する近接ＩＤ回路２１
と、リードのみに使用され各個人のＩＤを送信しその個
人の位置を知らせる位置認識回路２０とを同一カード内
に有することで、利用者（カード所持者）が機能毎に複
数カードを所持する不便さを解消することができる。そ
してアンテナ部２２は共用とし、近接ＩＤ回路２１によ
って書き込まれたデータを保持するメモリもバックアッ
プ電源を内蔵することで全体のコストを低減することが
できる。

【００２７】各個人の携帯するカードには、電池が搭載
されており、この電池は、位置認識のために送信だけを
行う回路とメモリの保持の為だけにある。そして、近接
ＩＤの動作に必要な電力は、すべてリード／ライト装置
からの給電による。つまりカードをリード／ライト装置
のそばに近付けたときのみに、近接ＩＤ回路は動作す
る。これにより、カード側の消費電力は急激に押さえら
れる。

【００２８】各個人に所持させるカードは、社員証の役
割も持ち、このカードはシステムの導入されたビルを退
出するときに、一緒に持ち出される。退出する度に、会
社に置いていき、次の日にまた受け取るというのでは、
ひどく面倒である。そのような場合に問題になるのは、
内部に内蔵された電池の寿命である。しかしこのカード
では、近接ＩＤの回路には、電池のパワーは使用せず
に、リード／ライト装置からの給電によって動作するの
で、この部分の消費電力は考えなくてもよい。

【００２９】しかし、位置認識のための送信回路など
は、カード内の電池によって駆動される。この部分は、
受信回路を独立して持っていないので、この回路に対し
て、機能を止めるスイッチが必要であった。もしもこの
ような機能停止のスイッチがないと、システムが運用さ
れていない場所でも、つねに位置を認識させるように、
自分のＩＤ情報などのデータを送信し続けてしまう。こ
れは、電池の消耗を進めると共に、電池交換などの作業
を必要として、利用者にとっては、大変不都合なことに
なる。

【００３０】そこで、近接ＩＤ回路と位置認識回路とが
一緒に同じカード内に納めてあることを利用して、この
両回路を連動させている。すなわち、システムが運用さ
れているビルを退出する時には、近接ＩＤ回路による入
退室管理を伴うので、このときに連動して、カード内部
にある位置認識回路のスイッチをオフにする。これによ
り、カード内の電池の長寿命化が可能になり、利用者は
意識することもなくシステム利用の期間を長期化するこ
とができる。

【００３１】自宅や外出先ではオフになっているカード
の機能を、再び活性化させるために意識的に外部のスイ
ッチによって利用者が行う場合も考えられるが、入退室
管理を行う近接ＩＤ回路と連動させることによって、位
置認識回路のスイッチを動作状態に切り換える。近接Ｉ
Ｄ回路は、もともと電力を外部から、つまりリード／ラ
イト装置からもらって動作するものなので、カードの電
源がオフ状態であっても関係なく、リード／ライト装置
に近づければ、活性化する。活性化した近接ＩＤ回路
が、ビルの入門所であれば、すなわちこの利用者がビル
に入ったと判断すれば、位置認識回路を自動的に活性化
させることができる。

【００３２】以上は移動体の位置を認識するシステム
で、異なる受信機での受信により誤った位置の認識を避
けるために、近距離にのみ伝送する媒体、例えば誘導無
線を使用する方法を考えてきた。しかし、誘導無線がい
かに局所通信に適していても、受信機を設置する際に誤
って近付け過ぎてしまったり、階下、階上の受信機にま
で伝送してしまうことはありえる。

【００３３】そこで、複数の受信局に同時に受信された
場合において、どの受信機の近傍から送信されたもの
か、すなわち、移動体はどの位置に居るのかを判断する
方法として、実際に同時受信されるかもしれない受信範
囲を、ひとつのエリアとして受信されたデータ（送信機
のＩＤ）とその受信電界強度とをひとつのデータとして
中央の信号処理装置に送り、同一の受信エリア内の同じ
ＩＤを持つ人の内でその受信電界強度を比べ、最も電界
強度の大きい受信機のそばにその移動体が存在するとを
決定する。

【００３４】各自の送信機内にあるデータを、ＩＤだけ
でなく個人にまつわる情報（嗜好、暑がり／寒がり等）
も含めることによって、個別に設定した温度になるよう
に制御することができる。この方法を用いることによ
り、個別空調だけではなく、従来の大エリアでの空調制
御にも応用できる。例えば、タバコを吸う人間が多く集
まれば自動的に換気をおこなったり、暑がりの人が大勢
いれば、冷房をもう少し強くすることができる。

【００３５】もっとラフな認識として誰が何処にいると
いう認識のひとつ前の段階で、この場所にはどれくらい
多くの人がいるのかという混雑の度合いにも適用でき
る。これによって空調を制御することも可能である。

【００３６】また図５に示すように、カードの厚さを厚
い部分と薄い部分とをもった構造にし、薄い部分に磁気
ストライプを持たせ、厚い部分に電気回路・機械部品の
配置を可能とした。磁気ストライプの塗布してある接触
型カードや、磁気結合・磁気誘導による通信を利用する
非接触型カードなどの従来のカードシステムが導入して
あるビル・テナントに対しても、この個人位置認識シス
テムが対応できるようになっている。それにより、既存
のシステムや別のシステムとを使い分ける場合でも、目
的別に違うカードを持つ必要がなくなる。なおかつカー
ドに厚みを持たせ握りやすい構造にしたため磁気カード
使用時のすべりから生じるデータ読み込みエラーを無く
した。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明は各人が携帯する装
置からＩＤ信号を送信し、それを部屋で受信して標示す
るようにしたので，部屋の利用状況が、素早く解かり、
誰がどこにいるのかを確実に検知できるという効果を有
する。これにより、例えば電話を転送する場合でも本人
がどこにいてもシステム内で自動的に転送できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシステム構成を示す図

【図２】送信機の内部構成を示すブロック図

【図３】位置認識回路と近接ＩＤ回路の双方を有する装
置のブロック図

【図４】図３の装置の使用状態を示す図

【図５】携帯する装置の外観を示す斜視図

【符号の説明】

１ 送信機 ２ 受信機 ３ 処理回路 ４ モニタ １０ メモリ １１、１２ ロジック回路 １３、１４ クロック発生手段 １５ 変調回路 １６ 誘導無線出力部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各個人が所持する、個人識別用ＩＤデー
   タを送出する送信機と、 各部屋または限定された空間内に設置された複数の受信
   機と、 受信されたＩＤデータおよび受信した受信機を表す信号
   を受けこれらを基に位置認識を行う中央信号処理装置
   と、 前記中央信号処理装置によって得られた位置認識を表示
   するモニターと、 前記送信機と通信するためのリード／ライト装置と を有
   する位置認識システムであって、 前記送信機は、位置認識回路と、前記リード／ライト装
   置と所定の距離でのみ反応し、前記位置認識回路のオン
   ／オフを行う近接ＩＤ回路とを備え、位置認識回路は、
   ＩＤデータの送信を時間的に間欠に行う手段と、前記送
   信の間欠時間が毎回の送信の度に変化するように制御す
   るクロック手段とからなることを特徴とする位置認識シ
   ステム。