JP4098294B2

JP4098294B2 - 位置検出システム、発信装置、サーバならびに同システムにおける無線信号の衝突回避方法

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Publication number: JP4098294B2
Application number: JP2004273282A
Authority: JP
Inventors: 智明小川; 修一吉野; 雅史清水
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: JP2006090726A

Description

本発明は、位置検出システムおよび同システムにおける無線信号の衝突回避方法に関し、より詳しくは、サーバにより指示された発信局が第１の無線信号を送信し、当該無線信号を待ち受け状態にあるタグ（発信装置）が無線信号を受信後、第２の無線信号を用いて自身の識別情報を送信し、第２の無線信号を受信したサーバがタグの識別情報を認識して送信から受信までに要した時間から距離を推定し、複数の発信局の距離からタグの位置検出を行う、位置検出システム、発信装置、サーバならびに同システムにおける無線信号の衝突回避方法に関する。

無線を利用したタグは非常に広範な分野で使用されるようになった。例えば、図１０に示されるようにタグを用いて位置検出を行う位置検出システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図１０において、ＳＰは無線Ａを送信する発信局、ＴＧは、無線Ａを待ち受けており、無線Ａを受信したときに自身の識別情報（ＩＤ）を含む別の無線Ｂを送信するタグ、ＳＶは、発信局ＳＰに無線Ａの送信を指示すると共に、無線Ｂを受信してタグのＩＤを認識して位置を検出するサーバである。以降、発信局をＳＰ、タグをＴＧ、サーバをＳＶとして説明する。

具体的には、ＳＶは、ＳＰに無線Ａの送信を指示する時間を記憶し、無線ＢによってＩＤが帰ってくるまでの時間を計測する。無線Ａに超音波、無線Ｂに電磁波の無線を用いることにより、無線Ｂの伝達時間はほぼ０に等しいため、ＳＰとＴＧ間の超音波の伝達時間が計測でき、超音波の伝達速度は約３００ｍ／秒であることから、ＳＰとＴＧ間の距離が推定できる。
このことより、複数のＳＰを既知の場所に設置して、ＳＶが各ＳＰで順番に超音波の送信を繰り返すことによって、あるタグについて複数のＳＰからの距離を推定することができ、複数の距離を用いてＴＧの位置を推定できる。超音波の待ち受けは無線の待ち受けと比較して非常に低消費電力であるため、この構成によれば、ＴＧの消費電力が小さく済む。
特開２００４−５３５１０号公報

ところで、上記したシステムにおいて、無線を用いて信号を送信するため、同じ周波数を用いてデータを送信する場合何らかの衝突（collision）回避のための手当てが必要となる。
例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の場合であれば、同じ周波数の使用を監視する機能が必要であり、待ち受けする分だけ電力消費が必要である。また、上記した位置検出システムでは、ＴＧで送信要求が発生してＳＶへ送信する際にその周波数が別の機器等によって使用されている場合には使用が終わるまで待ち、しかもどれだけ待つかは別の機器等の使用状況によるため、受信するＳＶ側で実際にＴＧで送信要求が発生した時間を知りたいアプリケーションに用いることができなかった。また、待ち受け機能がない場合消費電力は小さくなるが、無線信号の衝突は回避できないといった問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、無線信号の衝突を回避しつつタグの消費電力を軽減することができる、位置検出システム、発信装置、サーバならびに同システムにおける無線信号の衝突回避方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、サーバにより指示された発信局が第１の無線信号を送信し、当該無線信号を待ち受け状態にある発信装置が前記無線信号を受信後、第２の無線信号を用いて自身の識別情報を送信し、前記第２の無線信号を受信した前記サーバが前記発信装置の識別情報を認識して送信から受信までに要した時間から距離を推定し、複数の前記発信局の距離から前記発信装置の位置検出を行う位置検出システムであって、前記発信装置は、前記第１の無線信号を受信後、前記発信装置の識別情報に従い固定的に与えられる待機時間の後、前記発信装置の識別情報を示す符号を含む前記第２の無線信号を生成する手段を備え、前記サーバは、前記発信装置から受信した前記第２の無線信号が示す符号から前記待機時間を算出することを特徴とする位置検出システムである。

また本発明は、前記発信装置が、前記第２の無線信号を異なる待機時間間隔で生成する手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明は、サーバにより指示された発信局が第１の無線信号を送信し、当該無線信号を待ち受け状態にある発信装置が前記無線信号を受信後、第２の無線信号を用いて自身の識別情報を送信し、前記第２の無線信号を受信した前記サーバが前記発信装置の識別情報を認識して送信から受信までに要した時間から距離を推定し、複数の前記発信局の距離から前記発信装置の位置検出を行う位置検出システムであって、前記発信装置は、前記第１の無線信号の電界強度を測定し、その電界強度の大小により前記待機時間を制御する信号を生成し、前記発信装置の識別情報を示す符号を含む前記第２の無線信号を生成する手段を備え、前記サーバは、前記発信装置から受信した前記第２の無線信号が示す符号から前記待機時間を算出することを特徴とする位置検出システムである。

また、本発明は、前記発信装置が、前記電界強度があらかじめ定義された閾値以下の場合、前記発信装置の待機時間を所定値だけ短縮し、当該短縮したことを示す標識を含む信号を前記第２の無線信号に含めることを特徴とする。

また、本発明は、前記第１の無線信号が発信装置を指定する情報を含んでおり、前記発信装置は、前記第１の無線信号を受信後、当該第１の無線信号に含まれる情報が自身を示す情報である場合にのみ、前記第２の無線信号を生成する手段を更に備えることを特徴とする。

また、本発明において、前記発信装置の前記第２の無線信号を生成する際の待機時間は、単位時間に前記発信装置の識別情報を指定した正の整数で除算した剰余を乗じた値とすることを特徴とする。

また、本発明において、前記発信装置の前記第２の無線信号を生成する際の待機時間は、単位時間に前記発信装置の識別情報を種として発生させた乱数を乗じた値とすることを特徴とする。

また、本発明において、前記発信装置の前記第２の無線信号は、発信装置の識別情報を示す符号と、前記第２の無線信号を生成した回数を示す信号から成ることを特徴とする。

また、本発明において、前記発信装置は、当該発信装置の識別情報に従い固定的に与えられる周波数帯を用いて前記第２の無線信号を生成し、前記発信装置の識別情報毎に割り当てられた周波数帯を保存する前記サーバは、前記発信装置から受信した前記第２の無線信号の周波数帯から発信装置の識別情報を算出することを特徴とする。

また、本発明において、前記発信装置が前記第２の無線信号を生成する際に使用する周波数帯は、前記発信装置の識別情報を、受信機が識別できる周波数帯の数で除算した剰余を乗じた値を基に割り当てられた周波数帯とすることを特徴とする。

また、本発明において、前記発信装置が前記第２の無線信号を生成する際に使用する周波数帯は、前記発信装置の識別情報を種として発生させた乱数を基に割り当てられた周波数帯とすることを特徴とする。

また、本発明は、サーバにより指示された発信局が第１の無線信号を送信し、当該無線信号を待ち受け状態にある発信装置が前記無線信号を受信後、第２の無線信号を用いて自身の識別情報を送信し、前記第２の無線信号を受信した前記サーバが前記発信装置の識別情報を認識して送信から受信までに要した時間から距離を推定し、複数の発信局の距離から前記発信装置の位置検出を行う位置検出システムにおける無線信号の衝突回避方法であって、前記第１の無線信号を受信後、前記発信装置の識別情報に従い固定的に与えられる待機時間後、前記発信装置の識別情報を示す符号を含む前記第２の無線信号を生成する第１のステップと、前記発信装置から受信した前記第２の無線信号が示す符号から前記待機時間を算出する第２のステップと、を有することを特徴とする位置検出システムにおける無線信号の衝突回避方法である。

また、本発明において、前記第１のステップは、前記電界強度があらかじめ定義された閾値以下の場合、前記発信装置の待機時間を所定値だけ短縮し、当該短縮したことを示す標識を含む信号を前記前記第２の無線信号に含めるサブステップを有することを特徴とする。

また、本発明において、前記第１の無線信号は発信装置を指定する情報を含んでおり、前記第１のステップは、前記発信装置において、前記第１の無線信号を受信後、当該第１の無線信号に含まれる情報が自身を示す情報である場合にのみ、前記第２の無線信号を生成するサブステップを有することを特徴とする。

また、本発明は、サーバの指示により発信局から送信された第１の無線信号を受信する第１無線信号受信手段と、前記第１の無線信号の受信を契機に、自装置の識別情報に従い固定的に与えられる待機時間の後、前記識別情報を示す符号を含む第２の無線信号を生成する第２無線信号生成手段と、前記第２の無線信号を前記サーバに送信する第２無線信号送信手段と、を備えることを特徴とする発信装置である。

また、本発明は、複数の異なる座標の発信局に第１の無線信号の送信を指示する第１無線信号送信指示手段と、前記第１の無線信号を受信した発信装置より当該発信装置の識別情報を含む第２の無線信号を受信する第２無線信号受信手段と、前記発信装置から受信した前記第２の無線信号が示す符号から前記待機時間を算出する待機時間算出手段と、前記第１の無線信号の送信指示から前記第２の無線信号の受信までの時間と、前記無線信号の伝達速度とに基づいて、前記複数の異なる前記発信局それぞれから前記発信装置までの各距離を算出する距離算出手段と、前記算出した各距離と前記各発信局の座標とに基づいて、前記待機時間によって特定される前記発信装置のそれぞれの位置を検出する位置検出手段と、を備えることを特徴とするサーバである。

本発明によれば、第１の無線信号を受信後、第２の無線信号を送信するまでに、発信装置固有の待機時間を入れ、送信時間をシフトすることにより、あるいは、発信装置が第１の無線信号の電界強度を測定し、電界強度が小さいときに待機時間を短く設定し、その情報を含めてサーバへ第２の無線信号を送信することにより、サーバは、発信装置から受信した第２の無線信号が示す符号から待機時間を算出することができる。
このことにより、複数の発信局を既知の場所に設置して、サーバが各発信局で順番に第１の無線信号の送信を繰り返すことによって、ある発信装置について複数の発信局からの距離を推定することができ、当該複数の距離を用いて発信装置の位置を推定できる。また、第１の無線信号に超音波を用いることで、超音波の待ち受けは無線信号の待ち受けに比較して非常に低消費電力であるため、発信装置の消費電力が小さく済む。

また、本発明によれば、第１の無線信号を受信後、第２の無線信号を送信するまでの間に発信装置固有の待機時間を入れて送信時間をシフトすることにより、無線信号の衝突を回避しつつ発信装置の消費電力を軽減することができる。更に、発信装置が第１の無線信号の電界強度を測定し、電界強度が低い場合は待機時間を短くし、第２の無線信号にその情報を含め識別情報を送信することで、たくさんの発信装置が同時に無線を送信することによる衝突を回避できる。
更に、発信局から離れた位置にある発信装置は無線信号の到達時間が長く、更に待機時間を入れるとサーバが送信要求を発行してから別の無線信号が帰ってくるまでの時間が更に長くなってしまうのに対し、発信装置が電界強度を計測することによって遠い場合は待機時間を短縮し、１回の周期を短縮することができる。このことにより、同じ時間にたくさんの発信装置が検出できるといった効果を奏する。

また、本発明によれば、第１の無線信号が発信装置を指定する情報を含んでおり、発信装置が、第１の無線信号を受信後、当該第１の無線信号に含まれる情報が自身を示す情報である場合にのみ、第２の無線信号を生成して送信する。
これにより、特定の発信装置のみの位置の推定ができ、また特定の発信装置のみが第２の無線信号を送信するので衝突の回避が軽減できる。

なお、本発明によれば、屋内にスピーカを設置する装置によって、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）の電波の受信できない屋内の位置検出を可能とする効果も得られ、また、超音波を使用することによって、無線区間の電界強度の減衰量から位置を推定するシステムで伝搬環境の不規則性によって測定精度の誤差が大きくなる問題についても効果がある。また、大きな電力を要する機能をサーバに集中することによって、発信装置の消費電力を軽減し長寿命化できる。発信装置において超音波パルス受信後に発信装置固有の待機時間を設けること、または発信装置固有の周波数帯を用いて無線パルスを送出することによって、複数の発信装置の識別を可能とする。

図１は、本発明実施形態に係わる位置検出システムの概略構成を示す図である。ここでは、ＴＧ（タグ：発信装置）が１個の場合を想定しており、位置の推定を行いたい場所の管理者がインフラとなる機器を設置するものとする。
すなわち、図１では、発信局として４台の発信局（ＳＰ１〜ＳＰ４）を、位置推定を行いたい場所に設置し、ＳＰ１〜ＳＰ４はオーディオケーブルなどの超音波のパルス（無線信号）を送信できるケーブルを用いてＳＶと接続する。ＳＰ１〜ＳＰ４の設置間隔及び超音波パルス送信出力によって測定範囲が決まる。ＳＶには、測定範囲内に測定対象となるＴＧからの無線パルスを受信するためのレシーバ（ＲＲ）を接続する。

図２は、図１に示すＴＧの機能ブロック図の一例であり、ここでは、超音波受信部（ＤＴ）と、超音波検波部（ＤＷ）と無線パルス送信部（ＲＴ）によって構成される。
図１、図２に示す構成において、まずＳＶからＳＰ１へ超音波パルス（ＵＳ１）を発するよう指示する。そのときの時間（Ｔ１）をＳＶで保存する。

ＳＰ１から発せられたＵＳ１は、ＴＧ内のＤＴで受信され、ＤＷで検波できる強度の超音波パルスを受信したときにＲＴによって無線パルスＲＷを送信する。ＳＶに接続されたＲＲがＲＷを受信したとき、ＳＶはＲＷを受信した時刻Ｔ２を保存する。そして、ＳＶでＴ１とＴ２の時間差ＣＹ１を計算する。
ＣＹ１はＵＳ１がＳＰ１からＴＧまで到達する時間とほぼ一致するといえるため、ＣＹ１をＵＳ１の到達時間とする。なぜならば、ＲＷがＴＧからＲＲまで到達する時間は電磁波で非常に高速であるため、ＣＹ１と比較してごく短い時間である。従って、無視できる値である。また、ＴＧの実装によってはＴＧでの処理で遅延がある場合もあるが、処理遅延は固定的な遅延時間であるため、予め測定しておいて補正することによってＵＳ１の到達時間ＣＹ１を求めることができる。

ＳＶは、ＣＹ１に超音波の伝達速度を乗じた値をＳＰ１からＴＧまでの距離Ｄ１と推定する。次に、ＳＶは、ＳＰ１への指示と同様にＳＰ２へ超音波パルスＵＳ２を発するよう指示し、ＴＧで同様の処理が行われ、ＵＳ２がＳＰ２からＴＧに到達するまでの時間ＣＹ２を求め、ＳＰ２からＴＧまでの距離Ｄ２を推定する。また、同様に順次ＳＰ３からＴＧまでの距離Ｄ３、ＳＰ４からＴＧまでの距離Ｄ４を求める。
ＳＶは、Ｄ１〜Ｄ４と、ＳＰ１〜ＳＰ４の座標情報を用いてＴＧの座標を３点測位的に推測する。ＴＧの座標を推測するアルゴリズムは、一般的な最小自乗法を用いることができる。

上記した動作を繰り返すことによって定期的にＴＧの位置を推定することができる。また、図１では、４台の送信機を用いた場合を想定しているが、平面的な位置を推定する場合、３台以上の送信機を用いて位置を推定することが可能であり、また、好適には立体的な位置を求めるために４台以上の送信機を用いて位置を推定することが可能である。
また、ＳＶにおける機能をＴ１からＴ２までの経過時間を測定する機能までに限定し、ＳＰからＴＧまでの距離の推定、および位置の推定の機能は、有線ＬＡＮまたは無線ＬＡＮ等によって接続された別のサーバによって行うことが可能である。その際は、図３に本発明実施形態の拡張例として示されるように、図1に示したシステムを複数別の場所に設置し、有線ＬＡＮまたは無線ＬＡＮ等によって接続された一つのサーバによってＳＰからＴＧまでの距離の推定、および位置の推定の機能を実施することが可能である。

図４乃至図６は、複数のタグの位置を推定する本発明の他の実施形態を示す図であり、例として、２個のタグＴＧＡおよびＴＧＢの位置を推定する方法について説明する。
ここでは、位置の推定を行いたい場所の管理者がインフラとなる機器を設置する。すなわち、図４に示す位置検出システムでは、４台の送信機（ＳＰ１〜ＳＰ４）を、位置推定を行いたい場所に設置する。ＳＰ１〜ＳＰ４はオーディオケーブルなどの超音波のパルスを送信できるケーブルを用いてサーバ（ＳＶ）と接続する。ＳＰ１〜ＳＰ４の設置間隔及び超音波パルス送信出力によって測定範囲が決まる。ＳＶには、測定範囲内に測定対象となるタグ（ＴＧＡ、ＴＧＢ）からの無線パルスを受信するための受信機（ＲＲ）を接続する。

図５に、タグの機能を実装する際のＴＧＡの機能ブロック図を示す。図５に示されるように、ＴＧＡは、超音波受信部（ＤＴ）と、超音波検波部（ＤＷ）と、タイマ部（ＴＭ）と、無線ＩＤ送信部（ＲＴＩ）によって構成される。また、図６は、図４に示す位置検出システムにおいて、ＴＧＡとＴＧＢがほぼ同じ場所に位置する際の時間的な動作の流れ（動作タイミング図）を示した図である。
以下、図６に示す動作タイミング図を参照しながら図４、図５に示す本発明の他の実施形態における動作について詳細に説明する。

まず、ＳＶは、ＳＰ１へ超音波パルスを発するよう指示する。そのときの時間ＴＡ１をＳＶで保存する。ＳＰ１から発せられた超音波パルスは、ＴＧＡとＴＧＢがほぼ同じ場所にあるため、ほぼ同じ時刻（図６のＴＡ２）にＴＧＡおよびＴＧＢ内のＤＴで受信される。受信されたときのＴＧＡでの処理は、ＤＷで検波できる強度の超音波パルスを受信したときに、ＴＭが待機時間の計時を開始し、待機時間がタグ固有の所定の時間（図６のＷＡ）に達したとき、ＲＴＩによってタグＩＤを含む無線信号ＲＷＡを送信する。
ＴＧＢでの処理も同様に、ＤＷで検波できる強度の超音波パルスを受信したときに、ＴＭが待機時間の計時を開始し、待機時間がタグ固有の所定の時間（図６のＷＢ）に達したとき、ＲＴＩによってタグＩＤを含む無線信号ＲＷＢを送信する。

なお、ＴＭにおける待機時間は、タグ固有の時間である。また、待機時間はＴＧによってそれぞれ固定的に与えられた値である。例えば、待機時間は、単位時間にＴＧに付与されたＩＤ番号を指定した正の整数で除算した剰余を乗じた値であり、具体的に、単位時間を２０ｍｓ、タグに付与されたＩＤ番号を８０３、指定した正の整数を５としたとき、待機時間は６０ｍｓになる。また、待機時間は、単位時間にＴＧに付与されたＩＤ番号を種として発生させた乱数を乗じた値であっても良く、例えば、単位時間を３０ｍｓ、ＴＧに付与されたＩＤ番号を種として発生させた乱数の値が４．５としたとき、待機時間は１３５ｍｓとなる。

図７は、ＴＧＡとＴＧＢが比較的遠い位置に存在する場合の動作タイミング図であり、ここでは、ＴＧＡおよびＴＧＢでそれぞれ２回の無線信号を送信する場合の時間的な動作の流れを示したものである。
上記により定義されたＴＧＡおよびＴＧＢでの待機時間ＷＡ１およびＷＢ１が経過後、ＲＴＩによって無線信号ＲＷＡ１およびＲＷＢ１を送信する。ＲＷＡ１およびＲＷＢ１は、ＴＧＡおよびＴＧＢのタグＩＤとＲＷの送信回数である１を示す信号である。

ＴＧＡおよびＴＧＢによって、ＲＷＡ１およびＲＷＢ１を送信後、再び上記により定義されたＴＧＡおよびＴＧＢでの待機時間ＷＡ２およびＷＢ２の経過後に、ＲＴＩによって再び無線信号ＲＷＡ２およびＲＷＢ２を送信する。ここで、ＲＷＡ１とＲＷＡ２の関係、およびＲＷＢ１とＲＷＢ２の関係は独立である。
従って、図７に示されるように、ＴＧＡとＴＧＢが離れており、ＴＧＡにおけるＵＳ１Ａの到着時刻とＴＧＢにおけるＵＳ１Ｂの到着時刻に時間的な差が生じ、ＷＡ１およびＷＢ１後に送信するＲＷＡ１およびＲＷＢ１の送信時間が偶然重なって、ＲＲで信号の読み取りが不可能になった場合に、待機時間ＷＡ２およびＷＢ２後に送信するＲＷＡ２およびＲＷＢ２によってＲＲはＴＧＡおよびＴＧＢの両方からの信号を受信することができる。本発明実施形態によれば、ＲＷを２回以上繰り返すことが可能であり、タグ毎に独立して待機時間を設定することにより、確率的に無線信号が衝突する可能性を軽減している。

ＳＶに接続されたＲＲがＲＷＡを受信したとき、ＳＶはＲＷＡの受信が開始された時刻ＴＡ３を保存する。また、ＳＶは、ＲＷＡからＴＧＡのタグのＩＤを導出し、上記により定義されたＴＧＡ固有の待機時間ＷＡ１を導出する。
ＳＶは、ＴＡ１とＴＡ３の時間差からＷＡ１を引いた値ＣＹ１を計算する。ＣＹ１はＵＳ１ＡがＳＰ１からＴＧＡまで到達する時間とほぼ一致するといえるため、ＣＹ１をＵＳ１Ａの到達時間とする。ＳＶは、ＣＹ１に超音波の伝達速度を乗じた値をＳＰ１からＴＧＡまでの距離Ｄ１Ａと推定する。同様に、ＳＶに接続されたＲＲがＲＷＢを受信したとき、ＳＰ１からＴＧＢまでの距離Ｄ１Ｂを推定する。

ここでは、ＲＷＡおよびＲＷＢに含まれる送信回数を示す信号から送信回数分の待機時間の合計時間を算出してＣＹ１を計算し、ＳＰ１からＴＧＡおよびＴＧＢまでの距離Ｄ１ＡおよびＤ１Ｂを推定する。同様に、ＳＰ２〜ＳＰ４からＴＧＡおよびＴＧＢまでの距離を推定し、３点測位的なアルゴリズムによってＴＧＡおよびＴＧＢの座標を推定する。
なお、上記した本発明実施形態では、ＴＧＡおよびＴＧＢの２個のタグの位置を推定する場合について説明したが、さらに多くのタグの位置を推定することも可能である。その際にＲＷが衝突する確率は、各ＳＰの配置間隔、ＳＶが各ＳＰに超音波パルスの送信を指示する時間間隔、タグの数、及びRWの信号長によって決まる。

また、上記した本発明実施形態は、ＴＧにおいてＳＰからの超音波パルス受信後に待機時間を設けることによって複数のタグからの無線パルス信号の衝突を軽減する方法であるが、上記した待機時間のかわりに、無線パルス信号を複数の周波数帯（例えば、タグの識別情報を、受信機が識別できる周波数帯の数で除算した剰余を乗じた値を基に割り当てられた周波数帯や、タグの識別情報を種として発生させた乱数を基に割り当てられた周波数帯）の信号として送出することによって複数のＴＧからの無線パルス信号の衝突を軽減することも可能である。
すなわち、待機時間を複数の周波数帯に置き換えるものであり、また、待機時間を組み合わせることによって、さらに無線パルスの衝突を軽減することもできる。

上記した本発明のそれぞれの実施形態は、（１）無線Ａを受信後、無線Ｂを送信するまでの間にＴＧ固有の待機時間を入れて送信時間をシフトし、衝突を回避するものである。これに対し、（２）ＴＧで無線Ａの電界強度を測定し、電界強度が低い場合は待機時間を短くし、無線Ｂにその情報を含めＩＤを送信する方法、（３）無線Ａに信号を入れ、ＴＧがその情報を読み、ルールに従い無線Ｂを送信するか否かを決定することで衝突回避する方法も考えられる。
上記した（１）と（３）に示す方法は、位置検出システムに並行して実装することが可能であり、また、（１）と（３）、または（２）と（３）に示す方法は、組み合わせによる実装が可能である。なお、（２）の概略システム構成を図８に、（３）の概略システム構成を図９に示す。

図８において、ＴＧは、無線Ａの電界強度を測定する機能を持ち、電界強度があらかじめ定義された閾値以下の場合、ＴＧの待機時間を決められた値だけ短縮する。そして、無線ＢでＩＤと短縮したことを示すフラグ（標識）を含む信号をＳＶに送信する。ＳＶでは、受信したフラグとＩＤを用いてＳＰからＴＧまでの到達時間を計算することができる。
ＳＰから離れた位置にあるＴＧは無線の到達時間が長く、更に待機時間を入れるとＳＶが送信要求を発行してから無線ＢがＳＶに帰ってくるまでの時間が更に長くなってしまう。このため、電界強度を計測することにより、遠い場合は待機時間を短縮し、１回の周期を短縮するものである。このことにより、同じ時間にたくさんのＴＧが検出できるといった効果を奏する。

図９において、システム構成は図１に示すそれと同じであり、ＳＶがＳＰに対して無線信号Ａの送信を指示し、ＳＰが待ち受け状態にあるＴＧにその無線信号Ａを送信する。そして、ＴＧが上記の無線信号Ａを受信したことをトリガとして別の無線信号ＢをＳＶへ送信し、ＳＶは、ＴＧからの無線信号Ｂを受信して発信から受信までに要した時間から距離を推定する。更に、複数のＳＰの距離からＴＧの位置を推定するものである。例えば、ＳＰが、０〜９の信号を送信して５桁の数字をＩＤに持つＴＧが下一桁同じである場合にのみＳＶに向かって無線信号Ｂを送信するものである。
この方法は、多数のＴＧが同時に電波を送信することによる衝突回避効果がある。なお、無線信号は超音波でもよい。

以上説明のように本発明は、無線信号Ａを受信後、無線信号Ｂを送信するまでに、タグ固有の待機時間を入れ、送信時間をシフトすることにより、あるいは、タグが無線信号Ａの電界強度を測定し、電界強度が小さいときに待機時間を短く設定し、その情報を含めてサーバへ無線信号Ｂを送信するものであり、サーバは、タグから受信した第２の無線信号が示す符号から待機時間を算出することができる。なお、無線信号Ａに信号を入れ、タグがその情報を読み、ルールに従い無線信号Ｂを送信するか否かを決定することで衝突回避してもよい。
このことにより、複数の発信局を既知の場所に設置して、サーバが各発信局で順番に電波Ａの送信を繰り返すことによって、あるタグについて複数の発信局からの距離を推定することができ、当該複数の距離を用いてタグの位置を推定できる。また、無線信号Ａに超音波を用いることで、超音波の待ち受けは無線信号の待ち受けに比較して非常に低消費電力であるため、タグの消費電力が小さく済むといった効果を奏する。

本発明実施形態に係わる位置検出システムの概略構成例を示す図である。図１に示すタグ（ＴＧ）の機能構成図である。本発明実施形態に係わる位置検出システムの拡張構成例を示す図である。本発明の他の実施形態に係わる位置検出システムの概略構成例を示す図である。図４に示すタグ（ＴＧ）の機能構成図である。図４、図５に示す本発明の他の実施形態に係わる動作タイミング図である。本発明の更に他の実施形態に係わる動作タイミング図である。本発明実施形態に係わる位置検出システムの変形例を説明するために引用した図である。本発明実施形態に係わる位置検出システムの他の変形例を説明するために引用した図である。従来の位置検出システムの一例を示す図である。

符号の説明

ＳＰ（ＳＰ１〜ＳＰ４）…発信局、ＳＶ（ＳＶ１〜ＳＶ３）…サーバ、ＲＲ…レシーバ、ＴＧ（ＴＧＡ、ＴＧＢ）…タグ、ＤＴ…超音波受信部、ＤＷ…超音波検波部、ＴＭ…タイマ部、ＲＴＩ…無線ＩＤ送信部

Claims

サーバにより指示された発信局が第１の無線信号を送信し、当該無線信号を待ち受け状態にある発信装置が前記無線信号を受信後、第２の無線信号を用いて自身の識別情報を送信し、前記第２の無線信号を受信した前記サーバが前記発信装置の識別情報を認識して送信から受信までに要した時間から距離を推定し、複数の前記発信局の距離から前記発信装置の位置検出を行う位置検出システムであって、
前記発信装置は、前記第１の無線信号の電界強度を測定し、その電界強度があらかじめ定義された閾値以下の場合、前記発信装置の待機時間を所定値だけ短縮し、当該短縮したことを示す符号を含む前記第２の無線信号を生成する手段を備え、
前記サーバは、前記発信装置から受信した前記第２の無線信号が示す符号から前記待機時間を算出することを特徴とする位置検出システム。
前記発信装置は、前記第２の無線信号の生成および送信と待機時間分の待機とを連続して複数回繰り返し、前記第２の無線信号は、発信装置の識別情報を示す符号と、前記第２の無線信号を生成した回数を示す信号から成ることを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
前記第１の無線信号が発信装置を指定する情報を含んでおり、
前記発信装置は、前記第１の無線信号を受信後、当該第１の無線信号に含まれる情報が自身を示す情報である場合にのみ、前記第２の無線信号を生成する手段
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出システム。
前記発信装置は、当該発信装置の識別情報に従い固定的に与えられる周波数帯を用いて前記第２の無線信号を生成し、
前記発信装置の識別情報毎に割り当てられた周波数帯を保存する前記サーバは、前記発信装置から受信した前記第２の無線信号の周波数帯から発信装置の識別情報を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置検出システム。
前記発信装置が前記第２の無線信号を生成する際に使用する周波数帯は、前記発信装置の識別情報を、受信機が識別できる周波数帯の数で除算した剰余を乗じた値を基に割り当てられた周波数帯とすることを特徴とする請求項４に記載の位置検出システム。
前記発信装置が前記第２の無線信号を生成する際に使用する周波数帯は、前記発信装置の識別情報を種として発生させた乱数を基に割り当てられた周波数帯とすることを特徴とする請求項４に記載の位置検出システム。
サーバにより指示された発信局が第１の無線信号を送信し、当該無線信号を待ち受け状態にある発信装置が前記無線信号を受信後、第２の無線信号を用いて自身の識別情報を送信し、前記第２の無線信号を受信した前記サーバが前記発信装置の識別情報を認識して送信から受信までに要した時間から距離を推定し、複数の発信局の距離から前記発信装置の位置検出を行う位置検出システムにおける無線信号の衝突回避方法であって、
前記発信装置が、前記第１の無線信号の電界強度を測定し、その電界強度があらかじめ定義された閾値以下の場合、前記発信装置の待機時間を所定値だけ短縮し、当該短縮したことを示す符号を含む前記第２の無線信号を生成する第１のステップと、
前記サーバが、前記発信装置から受信した前記第２の無線信号が示す符号から前記待機時間を算出する第２のステップと、
を有することを特徴とする位置検出システムにおける無線信号の衝突回避方法。
前記第１の無線信号が発信装置を指定する情報を含んでおり、
前記第１のステップは、
前記発信装置において、前記第１の無線信号を受信後、当該第１の無線信号に含まれる情報が自身を示す情報である場合にのみ、前記第２の無線信号を生成するサブステップ
を有することを特徴とする請求項７に記載の位置検出システムにおける無線信号の衝突回避方法。
サーバの指示により発信局から送信された第１の無線信号を受信する第１無線信号受信手段と、
前記第１の無線信号の受信を契機に、当該第１の無線信号の電界強度を測定し、その電界強度があらかじめ定義された閾値以下の場合、前記発信装置の待機時間を所定値だけ短縮し、当該短縮したことを示す符号を含む第２の無線信号を生成する第２無線信号生成手段と、
前記第２の無線信号を前記サーバに送信する第２無線信号送信手段と、
を備えることを特徴とする発信装置。
複数の異なる座標の発信局に第１の無線信号の送信を指示する第１無線信号送信指示手段と、
前記第１の無線信号の受信を契機に、当該第１の無線信号の電界強度を測定し、その電界強度があらかじめ定義された閾値以下の場合、前記発信装置の待機時間を所定値だけ短縮し、第２の無線信号を生成する発信装置より当該発信装置の識別情報を示す符号と前記短縮したことを示す符号とを含む第２の無線信号を受信する第２無線信号受信手段と、
前記発信装置から受信した前記第２の無線信号が示す符号から前記待機時間を算出する待機時間算出手段と、
前記第１の無線信号の送信指示から前記第２の無線信号の受信までの時間と、前記無線信号の伝達速度とに基づいて、前記複数の異なる前記発信局それぞれから前記発信装置までの各距離を算出する距離算出手段と、
前記算出した各距離と前記各発信局の座標とに基づいて、前記待機時間によって特定される前記発信装置のそれぞれの位置を検出する位置検出手段と、
を備えることを特徴とするサーバ。