JP4206052B2 - 検知対象検知システム - Google Patents
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Description
より詳しくは、ある検知装置の周辺領域に検知対象が存在するか否かを確認し、検知対象の存在が確認された場合に、当該検知対象が、前記検知装置を基準として、どの方向に、そしてどの位離れた位置に存在するのかを検知する検知対象検知システムに関するものである。
この種の従来の技術としては、特許文献1〜特許文献3のようなものがある。
そこで、このような問題を生じること無しに、検知対象の存在の有無及び検知対象の位置を検知するシステムに対する要求が存在していた。
また、発信器を使用する場合には、発信器の電波が干渉することによる電波または信号の検出エラーを低減することが求められる。
この検知対象検知システムの検知装置は、検知装置の周囲においてあらかじめ複数設定された探索域に向けて発光部が一つずつ設けられ、その発光部を特定する識別子の情報を含めた光信号を照射する発光手段と、検知装置の周辺領域に向けて電波を発信する電波発信手段とを備えて構成される。
この検知対象検知システムの検知用タグは、検知装置から発信された電波を受信する電波受信手段と、検知装置から照射された前記識別子の情報を含む光信号を受光する光受信手段と、電波を受信したのち、所定時間が経過する前に、さらに検知装置から照射された光信号を受光した場合、識別子の情報およびタグ識別番号の情報を含む受信報告信号を生成する受信報告信号生成手段と、予め時間的に分割して設定された複数の送信スロットの送信タイミングを識別子に対応させて記憶する送信スロット記憶手段と、光受信手段で受光した光信号に含まれる識別子に基づき、送信スロット記憶手段に設定された送信スロットの一つを選択する送信スロット選択手段と、送信スロット選択手段が選択した送信スロットを使用し、受信報告信号を前記検知装置に向けて無線送信する送信手段とを備えて構成される。
さらに、検知対象検知システムの検知装置は、検知用タグの送信手段から送信された受信報告信号を受信する受信手段と、電波発信手段、受信手段、そして発光手段の動作を制御する制御手段と、受信手段が受信報告信号を受信した際に、受信報告信号の強度に基づいて検知装置から検知対象までの距離を求めると共に、発光手段の発光部から照射された光信号の発光方向を検知対象の存在する方向とする対象位置特定手段とを備え、この対象位置特定手段は、識別子の情報を参照して、光受信手段において受光された光信号を照射した発光手段の発光部を特定すると共に、特定された発光手段の発光部に対応する探索域を前記検知対象の存在する方向とするものである。
さらに制御手段は、発光手段の発光部から各探索域に光を照射する際に、隣接する探索域が連続して照射されないように、総ての探索域を順次照射することが好ましい。
この検知装置から発信された電波と光信号を検知対象に設けた検知用タグが受信すると、当該検知用タグに固有のタグ識別番号の情報と、受信した光信号に含まれる識別子の情報とを含む受信報告信号が、検知用タグにおいて生成され、生成された受信報告信号が検知装置に向けて無線送信される。
したがって、検知装置は、タグの識別番号の情報にもとづいて、検知対象の特定を行うと共に、受信した受信報告信号の強度(電界強度)にもとづいて検知装置から検知対象までの距離を求め、さらに、受信報告信号に含まれた識別子の情報により特定される探索域の方向を、検知対象の存在する方向とする。
これにより、検知装置の周囲に検知対象が存在することを検知することができ、そして検知された検知対象と検知装置との位置関係を知ることができる。
これにより、受信報告信号を無線送信する検知用タグが複数存在しても、各検知用タグが受信した光信号に含まれる識別子の情報に応じて、時間的に分割して設定された異なる送信スロットが選択され、選択された送信スロットの送信タイミングで、受信報告信号が各検知用タグから無線送信されるので、受信報告信号の衝突が起こる確率を抑えることができる。
これにより、検知装置の周囲に検知用タグが複数存在しても、カウントされた検知用タグの数に応じて、一の識別子に対応させる一または複数の送信スロットの各送信タイミングが変更され、検知用タグでは変更された対応関係にもとづいて、受信報告信号が無線送信されることになるので、受信報告信号の衝突が起こる確率を抑えることができる。
はじめに、本発明に係る検知対象検知システムAの全体構成について図1を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る検知対象検知システムAのシステム構成図である。
この検知対象検知システムAは、検知装置であるロボットRの周辺領域において、検知対象D、例えば検知用タグTを装着した人が検知されるかを確認すると共に、検知対象Dが検知された場合には、検知対象Dが、ロボットRを基準として、どの方向に、そしてどの位離れた距離に存在するのかを特定する、すなわち検知対象Dの位置を特定するものである。
ここで、本実施の形態では、検知用タグTを装着した人が、検知対象Dとして規定されている。
管理用コンピュータ3は、基地局1、ロボット専用ネットワーク2を介してロボットRの移動・発話などの各種制御を行うと共に、ロボットRに対して必要な情報を提供するものである。ここで、必要な情報とは、検知された検知対象Dの氏名や、ロボットRの周辺の地図などがこれに相当し、これらの情報は、当該管理用コンピュータ3に設けられた記憶手段(図示せず)に記憶されている。
ロボット専用ネットワーク2は、基地局1と、管理用コンピュータ3と、ネットワーク4とを接続するものであり、LANなどにより実現されるものである。
端末5は、ネットワーク4を介して管理用コンピュータ3に接続し、当該管理用コンピュータ3の記憶手段(図示せず)に、検知用タグTに関する情報及び当該検知用タグTを装着した人物(検知対象D)に関する情報などを登録する、若しくは登録されたこれらの情報を修正するものである。
そして検知用タグTとは、例えばICタグがこれに相当する。
本発明に係る検知対象検知システムAの検知装置であるロボットRは、自律移動型の2足歩行ロボットである。
そして、ロボットRから発せられた電波と光の両方を受信した旨の信号(受信報告信号)が検知対象D(検知用タグT)から返信された場合に、受信報告信号の電界強度から、ロボットRから検知対象Dまでの距離を求めると共に、検知対象Dが受光した光が照射された方向を検知対象Dの存在する方向とみなすことで、検知対象Dの検知、及び検知対象Dの位置の特定を行うものである。
さらに、このロボットRでは、複数の異なる検知用タグTがロボットRの周囲に存在する場合、各検知用タグTにおける受信報告信号の送信タイミングを調整して、各検知用タグから無線送信される受信報告信号の衝突が起こる確率を抑えている。
図2に示すように、ロボットRは、前記した頭部R1、腕部R2、脚部R3に加えて、カメラC,C、スピーカS、マイクMC、画像処理部10、音声処理部20、画像送信部30、制御部40、自律移動制御部50、無線通信部60、及び対象検知部70を有する。
さらに、ロボットRの位置を検出するため、ジャイロセンサSR1や、GPS受信器SR2を有している。
カメラC,Cは、映像をデジタルデータとして取り込むことができるものであり、例えばカラーCCD(Charge-Coupled Device)カメラが使用される。カメラC,Cは、左右に平行に並んで配置され、撮影した画像は画像処理部10と、画像送信部30に出力される。このカメラC,Cと、スピーカS及びマイクMCは、いずれも頭部R1の内部に配設される。
画像処理部10は、カメラC,Cが撮影した画像を処理して、撮影された画像からロボットRの周囲の状況を把握するため、周囲の障害物や人物の認識を行う部分である。この画像処理部10は、ステレオ処理部11a、移動体抽出部11b、及び顔認識部11cを含んで構成される。
ステレオ処理部11aは、左右のカメラC,Cが撮影した2枚の画像の一方を基準としてパターンマッチングを行い、左右の画像中の対応する各画素の視差を計算して視差画像を生成し、生成した視差画像及び元の画像を移動体抽出部11bに出力する。なお、この視差は、ロボットRから撮影された物体までの距離を表すものである。
移動体の抽出をするために、移動体抽出部11bは、過去の数フレーム(コマ)の画像を記憶しており、最も新しいフレーム(画像)と、過去のフレーム(画像)を比較して、パターンマッチングを行い、各画素の移動量を計算し、移動量画像を生成する。そして、視差画像と、移動量画像とから、カメラC,Cから所定の距離範囲内で、移動量の多い画素がある場合に、その位置に人物がいると推定し、その所定距離範囲のみの視差画像として、移動体を抽出し、顔認識部11cへ移動体の画像を出力する。
認識された顔の位置は、ロボットRが移動するときの情報として、また、その人とのコミュニケーションを取るため、制御部40に出力されると共に、無線通信部60に出力されて、基地局1を介して、管理用コンピュータ3に送信される。
音声処理部20は、音声合成部21aと、音声認識部21bとを有する。
音声合成部21aは、制御部40が決定し、出力してきた発話行動の指令に基づき、文字情報から音声データを生成し、スピーカSに音声を出力する部分である。音声データの生成には、予め記憶している文字情報と音声データとの対応関係を利用する。
音声認識部21bは、マイクMCから音声データが入力され、予め記憶している音声データと文字情報との対応関係に基づき、音声データから文字情報を生成し、制御部40に出力するものである。
自律移動制御部50は、頭部制御部51a、腕部制御部51b、脚部制御部51cを有する。
頭部制御部51aは、制御部40の指示に従い頭部R1を駆動し、腕部制御部51bは、制御部40の指示に従い腕部R2を駆動し、脚部制御部51cは、制御部40の指示に従い脚部R3を駆動する。
また、ジャイロセンサSR1、及びGPS受信器SR2が検出したデータは、制御部40に出力され、ロボットRの行動を決定するために利用されると共に、制御部40から無線通信部60を介して管理用コンピュータ3に送信される。
無線通信部60は、管理用コンピュータ3とデータの送受信を行う通信装置である。無線通信部60は、公衆回線通信装置61a及び無線通信装置61bを有する。
公衆回線通信装置61aは、携帯電話回線やPHS(Personal Handyphone System)回線などの公衆回線を利用した無線通信手段である。一方、無線通信装置61bは、IEEE802.11b規格に準拠するワイヤレスLANなどの、近距離無線通信による無線通信手段である。
無線通信部60は、管理用コンピュータ3からの接続要求に従い、公衆回線通信装置61a又は無線通信装置61bを選択して管理用コンピュータ3とデータ通信を行う。
対象検知部70は、ロボットRの周囲に検知用タグTを備える検知対象Dが存在するか否かを検知すると共に、検知対象Dの存在が検知された場合、当該検知対象Dの位置を特定するものである。
図3に示すように、この対象検知部70は、制御手段80と、電波送受信手段90と、発光手段100と、記憶手段110とを含んで構成される。
制御手段80は、後記する電波送受信手段90から無線送信される検索信号と、後記する発光手段100から赤外光として出力される方向検査信号とを生成すると共に、検索信号を受信した検知用タグTから送信された受信報告信号を基に、検知対象Dの位置を特定するものである。
ここで、検索信号とは、ロボットRの周囲に検知対象Dが存在するか否かを検知するための信号であり、方向検査信号とは、検知対象DがロボットRを基準としてどの方向に位置するのかを検知するための信号である。
また、受信報告信号とは、検知用タグTが、少なくとも検索信号を受信したことを示す信号である。
このデータ処理部81の信号生成部81aは、所定時間毎に、若しくはロボットRの制御部40から電波の発信を命令する信号(発信命令信号)が入力されるたびに、記憶手段110を参照して、対象検知部70が設けられたロボットRに固有の識別番号(以下、ロボットIDという)を取得する。
そして、信号生成部81aは、当該ロボットIDと、受信報告要求信号とを含んで構成される検索信号を生成する。
ここで、受信報告要求信号とは、検索信号を受信した検知対象D(検知用タグT)に対して、当該検索信号を受信した旨を示す信号(受信報告信号)を生成するように要求する信号である。
方向検査信号は、発光手段100に設けられた発光部(LED1〜LED6)の総てについて、個別に生成されるものであり、前記したロボットIDと、発光部を特定する識別子(発光部ID)を含んで構成される。
なお、この方向検査信号は、後記する復号化部84から入力される受信報告信号に発光要求信号が含まれている場合にも生成される。
例えば、ロボットIDが「02」であり、発光部(LED1〜LED6)の発光部IDが「L1〜L6」である場合、発光部LED1について生成される方向検索信号は、ロボットID=「02」と、発光部ID=「L1」とを含み、発光部LED2について生成される方向検査信号は、ロボットID=「02」と、発光部ID=「L2」とを含むことになる。
尚、このデータ処理部81の位置特定部81bは、検索信号を受信した検知用タグTから送信された受信報告信号をもとに、検知対象Dの位置を特定するものであるが、その際にこの位置特定部81bで行われる処理は、制御手段80に含まれる復号化部84と電界強度検出部85における処理と共に、後に詳細に説明する。
暗号化部82は、入力された信号を暗号化した後、出力するものである。そして、暗号化部82は、検索信号の暗号化により得られた検索信号(暗号化検索信号)を、後記する電波送受信手段90に出力する。
これにより、暗号化検索信号は、変調されたのち、電波送受信手段90から無線送信されることになる。
時分割部83は、発光手段100の各発光部(LED1〜LED6)の発光順序と、発光タイミングを設定するものである。
具体的には、暗号化部82から暗号化方向検査信号が入力されると、時分割部83は、各発光部(LED1〜LED6)の発光順序及び発光タイミングを決定し、決定した発光順序及び発光タイミングで、暗号化方向検査信号を発光手段100に出力する。
したがって、時分割部83は、暗号化方向検査信号が入力されると、暗号化方向検査信号に含まれる発光部IDを確認し、発光部IDにより特定される発光部に隣接する変調部に向けて、決められた順序及びタイミングで、暗号化方向検査信号を出力する。
例えば、発光部(LED1〜LED6)の発光部IDが「L1〜L6」で規定される場合、時分割部83は、発光部IDが「L1」である暗号化方向検査信号を、発光部LED1に隣接する変調部に出力し、発光部IDが「L2」である暗号化方向検査信号を、発光部LED2に隣接する変調部に出力することになる。
発光手段100は、ロボットRを基準として当該ロボットRの周囲において予め設定された探索域に向けて光を照射するものである。
発光部は、変調信号を赤外線信号(赤外光)として、予め決められた探索域に向けて照射するものである。
言い換えると、ロボットRを中心として、ほぼ扇形の探索域(第1領域〜第6領域)がロボットRを取り囲むように複数設定されており、ロボットRは、これら扇形の探索域で囲まれた領域のほぼ中心に位置している。
ここで、本実施の形態の場合、各発光ダイオードから照射される赤外光の幅方向における範囲は、θbに設定されている。
そこで、本実施の形態では、隣接する探索域に対して赤外光が連続して照射されることによる干渉が生じないように、前記した制御手段80の時分割部83において、暗号化方向検査信号を出力する順序とタイミングを調整しているのである。
図3を参照して、電波送受信手段90は、ロボットRの周辺領域に向けて電波を発信すると共に、当該電波を受信した検知対象が無線送信した受信報告信号を受信するものである。
変調部91は、データ処理部81から入力された検索信号(実際には、暗号化検索信号)を所定の変調方式で変調して変調信号とした後、これを、送受信アンテナ93を介して無線送信するものである。
また、復調部92は、検知対象Dの検知用タグTから無線送信された変調信号を、送受信アンテナ93を介して受信し、受信した変調信号の復調により、受信報告信号(実際には、暗号化受信報告信号)を取得するものである。
そして、この復調部92は、取得した受信報告信号を、制御手段80の復号化部84と電界強度検出部85に出力するものである。
復号化部84は、暗号化された受信報告信号である暗号化受信報告信号を復号化して、受信報告信号を取得し、取得した受信報告信号を、データ処理部81に出力するものである。
なお、受信報告信号に発光要求信号が含まれていた場合、この発光要求信号もまたデータ処理部81に出力されることになる。
電界強度検出部85は、検知対象Dの検知用タグTから送信された変調信号を電波送受信手段90が受信した際に、当該変調信号の電界強度を求めるものである。
具体的には、電界強度検出部85は、電波送受信手段90の復調部92から入力された、暗号化受信報告信号の電力を検波し、この検波された電力の平均値を電界強度の値として求め、この求めた電界強度の値をデータ処理部81に出力する。
データ処理部81の位置特定部81bは、検知対象Dの位置を特定するものである。
具体的には、検知対象Dの検知用タグTから送信された変調信号を電波送受信手段90において受信した際の当該変調信号の電界強度から、ロボットRから検知対象Dまでの距離を求める。さらに、位置特定部81bは、受信報告信号に含まれる発光部IDを参照して、検知対象Dが受信した光が、どの発光部(LED1〜LED6)から発光されたものであるのかを特定し、特定された発光部の発光方向を、すなわち当該発光部に対応する探索域の方向を検知対象Dの存在する方向とみなし、検知対象Dの位置を特定するものである。
この各エリアと電界強度とは、電界強度の大きさを基準として予め関連づけられており、この関連づけを示すテーブル(距離テーブル)が、記憶手段110に記憶されている。
例えば、電界強度検出部85から入力された電界強度αが、エリア3を規定する閾値βとγ(βは下限、γは上限)との間の値である場合、位置特定部81bは、エリア3を示す情報(エリア情報)を取得する。
そして、記憶手段110には、各発光部がどの探索域(第1領域から第6領域)に向けて赤外光を照射するように設置されているのかを示すテーブル(方向テーブル)が記憶されている。
尚、図7において、本来ならば各探索域の端部は隣接する探索域の端部と重なっている(図4(a)参照)のであるが、この図7では、説明の便宜上、探索域が重なっている部分は省略してある。また、図8についても同様である。
ここで、エリア情報が「エリア3」を示し、方向情報が「第1領域」を示す場合、データ処理部81は、ロボットRの周囲において「エリア3」と「第1領域」とが重なる範囲(図中において、符号P1で示す範囲)を検知対象が存在する位置と見なし、この範囲を示す情報(位置情報)を生成する。
これにより、ロボットRの制御部40は、自律移動制御部50を制御して、ロボットRを検知対象Dの正面に移動させることや、検知対象Dが人である場合、カメラCの仰角や向きを修正して、当該検知対象Dの顔の撮像を行うことが可能となる。
したがって、この動作命令などにしたがって、ロボットRの制御部40は、ロボットRの各部を制御することになる。
検知用タグは、ロボットRから送信された電波と、照射された光とを受信し、これらを受信したことを示す受信報告信号を、ロボットRに送信するものである。
本実施の形態では、検知用タグTが取り付けられた人が検知対象Dであるので、ロボットRから送信された電波と照射された光は、この検知用タグTにおいて受信される。よって、この検知用タグTについて以下に説明する。
電波送受信手段140は、ロボットRから無線送信された変調信号を受信すると共に、後記する受信報告信号生成手段160において生成された受信報告信号を変調した後、ロボットRに向けて無線送信するものである。
この電波送受信手段140は、送受信アンテナ141と、復調部142と、変調部143と、送信スロット選択部144とを含んで構成される。
光受信手段150は、ロボットRから照射された赤外光を受光するものである。
この光受信手段150は、受光部151と、光復調部152とから構成される。
受光部151は、ロボットRから照射された赤外光(赤外線信号)を直接受光するものである。光復調部152は、受光部151において受光した赤外線信号を復調して、方向検査信号(実際には、暗号化方向検査信号)を取得するものである。
受信報告信号生成手段160は、ロボットRから発信された検索信号を電波送受信手段140で受信した場合、この検索信号に含まれる受信報告要求信号にしたがって、ロボットRから発信された検索信号を受信したことを示す信号(受信報告信号)を生成するものである。
具体的には、この復号化部161は、電波送受信手段140から入力された暗号化検索信号と、光受信手段150から入力された暗号化方向検査信号とを復号化して、検索信号と方向検査信号とを取得する。そして、復号化部161は、取得した検索信号と方向検査信号とを後段のデータ処理部162に出力する。
ここで、本実施の形態の場合、検索信号には、検索信号を発信したロボットRを特定する識別子であるロボットIDと、当該電波を受信した検知対象Dに対し、所定の処理を命ずる受信報告要求信号とが含まれている。
また、方向検査信号には、方向検査信号を発信したロボットを特定する識別子であるロボットIDと、方向検査信号を発信した発光部を特定する発光部IDとが含まれている。
そして、光受信手段150を起動状態にした後、所定時間経過するまでの間に方向検査信号が入力された場合、データ処理部162は、方向検査信号に含まれるロボットIDと、検索信号に含まれるロボットIDとを比較する。
続いて、データ処理部162は、タグ識別番号と、検索信号に含まれていたロボットIDと、そして方向検査信号に含まれていた発光部IDとを含んで構成される受信報告信号を生成し、生成した受信報告信号を暗号化部163に出力する。
ここで、発光要求信号とは、検知装置であるロボットRに対して、赤外光を発光するように命令する信号である。
なお、本実施の形態の場合、データ処理部162は、受信報告信号を出力する際に、当該受信報告信号に含まれる発光部IDと同じものを送信スロット選択部144に出力する。
本実施の形態の場合、電波送受信手段140から無線送信される変調信号の送信タイミングは、送信スロット選択部144において決定される。
図10(a)を参照して、第1領域内に位置する検知用タグTaは、ロボットRから発信された電波と光信号とを受信すると、前記した一連のデータ処理により受信報告信号を生成する。
そして、送信スロット選択部144は、当該送信スロット情報において示された送信スロットの送信タイミングで、変調信号を送受信アンテナ141から無線送信する。
なお、送信タイミングとは、送信スロットを使用して送信される信号の始点(送信開始時点)を意味するものである。
ここで、発光部ID=「L1」に割り当てられた送信スロットは「送信スロットSb」であるので、送信スロット選択部144は、「使用する送信スロットは、送信スロットSbである」という内容の送信スロット情報を取得し、この送信スロットSbの送信タイミングで、変調後の暗号化受信報告信号を無線送信する。
したがって、このことは、各送信スロット(Sa〜Sf)が、各探索域(第1領域〜第6領域)と一対一で割り当てられていることと同義となる。
この場合、各検知用タグTa、Tbから無線送信された受信報告信号が衝突する確率が上昇することとなる。
言い換えれば、本実施の形態の場合、各検知用タグTa、Tbが位置する領域に割り当てられた送信スロットの送信タイミングで受信報告信号を無線送信することで、受信報告信号の衝突を防止している。
この方式をエリア毎等分方式というが、このエリア毎等分方式と前記した全エリア方式との場合で、受信報告信号の衝突が起こる確率がどの程度異なるのかを検討した結果が図12に示されている。
このグラフの横軸の一段目には、検知範囲内に存在する検知用タグの総数が示されており、横軸の二段目には、各領域(第1領域〜第6領域)に存在する検知用タグの数が示されている。なお、検知範囲とは、ロボットRが検知用タグの存在を検知することのできる領域をいい、本実施の形態の場合、図6に示すエリア1からエリア3までの範囲がこの検知範囲に相当する。
また、このグラフの縦軸には、受信報告信号の衝突が発生しない確率が示されている。
したがって、このグラフにおいて、確率が1.0に近づくにつれて衝突が起きにくいことを意味し、確率が0.0に近づくにつれて衝突が起こりやすいことを意味している。
はじめに、図3および図13を参照して、ロボットRの対象検知部70で行われる処理について説明する。
ここで、この方向検査信号は、ステップS1において取得されたロボットIDと、当該方向検査信号が発信される発光部を特定する発光部IDとを含んで構成される。
制御手段80の時分割部83は、暗号化された方向検査信号(暗号化方向検査信号)が入力されると、発光手段100の各発光部(LED1〜LED6)の発光順序及び発光タイミングを決定し(ステップS5)、決定した発光順序及び発光タイミングで、発光部(LED1〜LED6)毎に用意された暗号化方向検査信号を、対応する発光部(LED1〜LED6)の変調部に出力する(ステップS6)。
これにより、ロボットRの周囲に設けられた各探索域に対し、時分割部83で決定された順序かつタイミングで、赤外光が照射されることになる。
そして、復調部92は、取得した暗号化受信報告信号を制御手段80の復号化部84と電界強度検出部85に出力する。
そして、位置特定部81bは、エリア情報と方向情報とから検知対象Dの位置を特定し、特定した位置を示す位置情報を生成する(ステップS11)。
次に、図9に示すブロック図、そして図14に示すフローチャートを参照して、検知対象Dである検知用タグT側で行われる処理について説明する。
すると、受信報告信号生成手段160の復号化部161は、光受信手段150から入力された暗号化方向検査信号を復号化して、方向検査信号を取得する。そして、取得した方向検査信号をデータ処理部162に出力する。
なお、データ処理部162は、ステップ24およびステップ25において生成された受信報告信号を暗号化部163に出力する際に、当該受信報告信号に含まれるものと同じ発光部IDを、送信スロット選択部144に出力する。
送信スロット選択部144は、入力された発光部IDをもとに記憶手段170に記憶された送信タイミングテーブルを参照し、当該発光部IDに割り当てられた送信スロットを示す情報(送信スロット情報)を取得する。そして、送信スロット選択部144は、送信スロット情報において割り当てられた送信スロットを、変調信号の無線送信の際に使用する送信スロットとして決定する(ステップS26)。
そして、送信スロット選択部144は、決定された送信スロットの送信タイミングで、変調部から入力された変調信号を、無線送信する(ステップS27)。
図15に示す対象検知部200では、制御手段80のデータ処理部81の構成が、前記した対象検知部70と異なっている。
よって、以下の説明は、このデータ処理部81について主に説明し、対象検知部200の他の部位についての説明は、このデータ処理部81での処理の結果必要となる場合のみ行い、これ以外の場合は省略するものとする。
そこで、この対象検知部200では、タグカウント部81cと、送信スロット数決定部81dとを設け、探索域(第1領域〜第6領域)毎に割り当てられた送信スロットの数を必要に応じて増減して、同じ探索域内に検知用タグが多数存在しても、各検知用タグから無線送信される受信報告信号の衝突がより起こり難くなるように調節している。
タグカウント部(タグカウント手段)81cは、複数の受信報告信号が復号化部84からデータ処理部81に入力された場合に、各受信報告信号に含まれる発光部IDを参照し、発光部ID毎にいくつの受信報告信号が存在するのかを計数するものである。
たとえば、図16(a)に示すように、第1領域に検知用タグを備える検知対象が3人存在し、他の領域には検知用タグを備える検知対象が存在しない場合、このタグカウント部81cには、合計3つの受信報告信号が入力される。よって、タグカウント部81cは、「発光部IDが「L1」について、3つの受信報告信号が存在し、他の発光部IDについては受信報告信号が存在しない」という内容のタグ総数情報を生成することになる。
送信スロット数決定部(送信スロット数決定手段)81dは、タグカウント部81cから入力されたタグ総数情報にもとづいて、発光部毎に割り当てられた送信スロットの数を調整するものである。
そして、送信スロット数決定部81dは、発光部IDごとにいくつの送信スロットが割り当てられているのかを示す情報(送信スロット割り当て情報)を取得する。
そして、送信スロット数決定部81dは、送信スロットの数Nと受信報告信号の数Mとの比較を、発光部ID毎に行う。
具体的には、送信スロット数決定部81dは、発光部IDごとに、次式(1)の条件を満たすか否かを検査する。
M ≧(N/2) 式(1)
そして、送信スロット数決定部81dは、式(1)の条件を満たす発光部IDに割り当てられた送信スロットの数Nを増加し、増加させた分と同数の送信スロットを、式(1)を満たさない発光部IDに割り当てられた送信スロットの中から減少させる。
また、送信スロットを増やす場合、隣接する送信スロットを取り込むことで、特定の発光部に割り当てられる送信スロットのひとまとまりは、時間的に連続する複数の送信スロットから構成されるようにすることが好ましい。
なお、送信スロットを増加/減少させる方法やその際の数は特に限定されるものではなく、例えば、(1)2スロットずつ段階的に増加/減少させる、(2)送信スロットを増やす場合よりも減らす場合の送信スロットの数を少なくするなど、適宜選択可能である。
図16(a)はロボットの周囲において設定されたある特定の探索域に複数の検知対象Dが存在する場合を説明する図であり、図16(b)は、図16(a)の場合において、各検知用タグから受信報告信号が無線送信される際に起こり得る受信報告信号の衝突を説明する説明図であり、図16(c)は、探索域(発光部ID)毎に割り当てられた送信スロットを説明する説明図である。
なお、図16(b)、(c)において、各発光部を規定する発光部ID(L1〜L6)に関し、L1を符号1で、L2を符号2で、L3を符号3で、L4を符号4で、L5を符号5で、そしてL6を符号6でそれぞれ簡易表記する。
したがって、送信スロット数決定部81dは、発光部IDが「L1」対して割り当てられた送信スロットの数を増やすことになる。
図16(c)に示すように、各発光部IDには送信スロットが二つずつ割り当てられており、この場合、発光部IDが「L1」に対して割り当てられた送信スロットに隣接する送信スロットは、発光部IDが「L3」と「L5」に対して割り当てられたものである。
ここで、送信スロットを増やす数を2つに設定すると、発光部IDが「L3(図中符号3で示す)」と発光部IDが「L5(図中符号5で示す)とに割り当てられた送信スロットを一つずつ減らして、発光部IDが「L1」に割り当てられる送信スロットの数を2つ増やすことになる。
さらに、送信スロット数決定部81dは、各検知用タグの記憶手段に記憶された送信タイミングテーブルを、新たに生成された送信タイミングテーブルに更新するように命令する信号(送信スロット変更信号)を生成し、これを信号生成部81aに出力する。
信号生成部81aは、前記したように所定時間間隔毎に検索信号と方向検査信号を生成するが、方向検査信号を生成するに際し、送信スロット変更信号が送信スロット数決定部81dから入力されている場合、発光部IDに加えて送信スロット変更信号を含む方向検査信号を生成する。
これにより、発光手段100の発光部からは、この送信スロット変更信号を含む方向検査信号が赤外線信号として照射されることになる。
図9を参照して、検知用タグTの光受信手段150において、送信スロット変更信号を含む方向検査信号が受信されると、前記した所定の処理ののち、送信スロット変更信号が検知用タグTのデータ処理部162に入力される。すると、データ処理部162は、記憶手段170に記憶された送信タイミングテーブルを、送信スロット変更信号にもとづいて、新たな関連づけを示す送信タイミングテーブルに更新する。
これにより、検知用タグTの送信スロット選択部144は、更新された送信タイミングテーブルにおいて割り当てられた送信スロットを使用して、変調信号を無線送信することになる。
よって、第1タームにおいて、第1領域に多数の検知用タグが存在しているために、各検知用タグ(Ta、Tb、Tc)から無線送信された受信報告信号の衝突が発生したとしても、前記した所定の処理により、当該第1領域に割り当てられる送信スロットの数が増加させられるので、つぎの第2タームにおいて、各検知用タグ(Ta、Tb、Tc)から無線送信される受信報告信号の衝突が起こる確率を、減少させることができる。
そして、生成された方向検査信号は、制御手段80における所定の処理ののち、発光手段100の各発光部から赤外線信号として照射される(ステップS104)。
そして、データ処理部81のタグカウント部81cは、データ処理部81に入力された受信報告信号が複数である場合(ステップS107、Yes)、受信報告信号に含まれる発光部IDにもとづいて、発光部ID毎にいくつの受信報告信号が存在するのかを計数、すなわち、各探索域に存在する検知用タグの数をカウントする(ステップS108)。
そして、送信スロット数決定部81dは、各検知用タグTの記憶手段に記憶された送信タイミングテーブルを、ステップS109において調整された結果を反映する新たな送信タイミングテーブルに更新するように命令する信号(送信スロット変更信号)を生成し、この送信スロット変更信号を、信号生成部81aに出力する(ステップS110)。
これにより、つぎに信号生成部81aにおいて生成される方向検査信号には、この送信スロット変更信号が含まれることになる。
検知用タグTのデータ処理部162は、方向検査信号に送信スロット変更信号が含まれている場合(ステップS152、Yes)、当該送信スロット変更信号にもとづいて、記憶手段170に記憶された送信タイミングテーブルを更新する(ステップS153)。
そして、送信スロット選択部144は、決定された送信スロットの送信タイミングで、受信報告信号を無線送信する(ステップS156)。
ここで、送信タイミングテーブルは、ロボットRの周囲に存在する検知用タグの数に応じて適宜更新されているので、各検知用タグから無線送信される受信報告信号の衝突が起こる確率を抑えることができる。
最後に、図1に示す検知対象検知システムAの全体構成図、図9に示す検知用タグTのブロック図、図15に示す対象検知部200のブロック図、そして図20に示すフローチャートを参照して、検知対象検知システムAが会社来訪者の検知に応用された場合を例に挙げて、検知対象検知システムAの動作について説明する。
すると、端末5において入力された情報が、端末5にネットワーク4を介して接続された管理用コンピュータ3の記憶手段(図示せず)に登録される(ステップS201)。
そして、会社来訪者は、受付における諸手続ののち、訪問先に向かって移動を開始する。なお、以下の説明において、会社来訪者が3名である場合を例に挙げて説明を続ける。
そして、管理用コンピュータ3を参照して、検出された会社来訪者の人数と受付で登録された人数とを比較する。
これにより、次に受信報告信号が検知用タグから無線送信される際に衝突が発生する確率を減少させることができる。
そして、対象検知部200の制御手段80は、特定された位置を示す位置情報と、受信報告信号から取得したタグ識別番号をロボットRの制御部40に出力する。
例えば、1)検知用タグTを装着した検知対象D(人)の正面に移動し、検知対象Dの顔をカメラCで撮像する。2)検知対象D(人)に、「おはようございます」と声をかける。3)検知対象D(人)用に予め用意されていたメッセージを伝える、などの動作を行う。
また、本発明に係る検知対象検知システムでは、検知対象と検知装置との位置関係を知ることができるので、自動車などの種々の移動体への応用、例えば交通管制システムへの応用も可能である。
C カメラ
D 検知対象
R ロボット
T 検知用タグ
70、200 対象検知部
80 制御手段
90 電波送受信手段
100 発光手段
110 記憶手段
140 電波送受信手段
150 受光手段
160 受信報告信号生成手段
170 記憶手段
Claims (4)
- 検知対象に設けたタグ識別番号を記憶した検知用タグを用いて、検知装置の周辺に前記検知対象が存在するか否かを検知する検知対象検知システムであって、
前記検知装置は、
検知装置の周囲においてあらかじめ複数設定された探索域に向けて発光部が一つずつ設けられ、その発光部を特定する識別子の情報を含めた光信号を照射する発光手段と、
当該検知装置の周辺領域に向けて電波を発信する電波発信手段とを備え、
前記検知用タグは、
前記検知装置から発信された電波を受信する電波受信手段と、
前記検知装置から照射された前記識別子の情報を含む光信号を受光する光受信手段と、
前記電波を受信したのち、所定時間が経過する前に、さらに前記検知装置から照射された前記光信号を受光した場合、前記識別子の情報および前記タグ識別番号の情報を含む受信報告信号を生成する受信報告信号生成手段と、
予め時間的に分割して設定された複数の送信スロットの送信タイミングを前記識別子に対応させて記憶する送信スロット記憶手段と、
前記光受信手段で受光した光信号に含まれる識別子に基づき、前記送信スロット記憶手段に設定された送信スロットの一つを選択する送信スロット選択手段と、
前記送信スロット選択手段が選択した送信スロットを使用し、前記受信報告信号を前記検知装置に向けて無線送信する送信手段とを備え、
さらに、前記検知装置は、
前記検知用タグの前記送信手段から送信された受信報告信号を受信する受信手段と、
前記電波発信手段、前記受信手段、そして前記発光手段の動作を制御する制御手段と、
前記受信手段が前記受信報告信号を受信した際に、前記受信報告信号の強度に基づいて
前記検知装置から前記検知対象までの距離を求めると共に、前記発光手段の発光部から照射された光信号の発光方向を前記検知対象の存在する方向とする対象位置特定手段とを備え、
前記対象位置特定手段は、前記識別子の情報を参照して、光受信手段において受光された光信号を照射した発光手段の発光部を特定すると共に、特定された発光手段の発光部に対応する探索域を前記検知対象の存在する方向とすることを特徴とする検知対象検知システム。 - 前記検知装置は、前記受信報告信号に含まれるタグ識別番号の情報から、周囲にある検知用タグの数を前記探索域ごとにカウントするタグカウント手段と、前記タグカウント手段がカウントした検知用タグの数に応じて、一の識別子に対応させる一または複数の送信スロットの各送信タイミングを決定する送信スロット数決定手段とを有し、
前記発光手段は、前記送信スロット数決定手段が決定した識別子と送信タイミングの対応の情報を含めて前記発光部から光信号を照射し、
前記検知用タグは、前記光信号に含まれる識別子と送信タイミングの対応を前記送信スロット記憶手段に記憶することを特徴とする請求項1に記載の検知対象検知システム。 - 前記受信報告信号生成手段は、
前記電波を受信したのち、所定時間が経過しても、前記光信号を受光しない場合、発光要求信号を含む受信報告信号を生成し、
前記制御手段は、前記受信手段が前記発光要求信号を含む受信報告信号を受信した場合、前記発光手段の発光部から光信号を照射させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の検知対象検知システム。 - 前記制御手段は、前記発光手段の発光部から、前記各探索域に光信号を照射する際に、隣接する探索域が連続して照射されないように、総ての探索域を順次照射することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の検知対象検知システム。
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