JP4718928B2

JP4718928B2 - Ｐｈｓによる移動機器の位置探査方法

Info

Publication number: JP4718928B2
Application number: JP2005223527A
Authority: JP
Inventors: 寛保坂; 靖弘川原; 健治酒田; 清板生
Original assignee: NONPROFIT ORGANIZATION THE ADVANCED INSTITUTE OF WEARABLE ENVIRONMENTAL INFORMATION NETWORKS
Current assignee: NONPROFIT ORGANIZATION THE ADVANCED INSTITUTE OF WEARABLE ENVIRONMENTAL INFORMATION NETWORKS
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-08-02
Also published as: JP2007043343A

Description

本発明はトラックなどの輸送機器、あるいは荷役用パレットのような荷役機器類の移動を遠隔で計測し、物流を効率化するＰＨＳによる移動機器の位置探査方法に関する。

トラックなどの輸送機器では、配送計画の作成において、荷下ろし時間の見積もりがきわめて重要である。荷下ろし時間は、配送物品の種類、荷下ろし場所の環境、あるいはドライバーの熟練度等によって異なるが、実際のデータがほとんど収集されていないため、従来は経験に頼って設定していた。

このため、配送の遅れや空き時間が生じることが多く、荷下ろし時間のデータ収集が要望されていた。これまで、ドライバーによる手書きでの記録が試みられているが、作業が煩雑になるため正確な記録が難しく、肝心の搬送自体の効率が落ちることもあった。特に元請会社と別会社が小口配送を行う場合は記録作業の依頼が難しかった。

この解決には、自動的に荷下ろし時間と場所を記録する方法が必要である。近年、デジタルタコメータとＧＰＳによる停止・走行データの取得が始まっているが、これらの利用には車両の改造、アンテナ据付けなどの作業が不可欠で、中小業者には導入が難しく、特に前記別会社による配送ではほとんど不可能であった。このため、車両の改造などが不要で、安価に停止・走行を判断できる技術の開発が望まれている。

また、パレットなどの荷役機器類では、経由する拠点や、拠点ごとの滞留日数の記録が不可欠である。これは、荷役機器の移動から搬送物品の移動経路を推定できること、輸送で時間のロスを生じる地点を推定できること、荷役機器の過不足を推定できること、荷役機器の紛失を防止できることなどが理由である。荷役機器は従来、総数の管理はあっても個数管理が行われていない場合が多い。このため、伝票などにより移動を追跡することができず、荷役機器の中に位置計測手段を装着する必要があった。

ＲＦＩＤやＧＰＳによる計測方法が考案されているが、前者はすべての拠点にリーダを配置することが難しく、後者は屋内で使えないという欠点があり、ほとんど導入されていない。このため、専用のリーダなどを配置することなく、屋内外で位置を計測する技術の開発が望まれている。

一方、後述する特許文献にも示されているように、近年、ＰＨＳによる位置探査方法が開発されている。これは移動するＰＨＳ端末により、周辺の基地局からの電波強度を計測し、基地局位置と電波強度からＰＨＳ端末位置を求めようとするものである。計測の原理を図６に示す。図６では基地局がＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つの場合を示すが、これは３個以上ならいくらでもよい。ＰＨＳ基地局からの電波の電界強度は、距離とともに減衰し、電界強度は概ね距離の１乗〜３乗に反比例する。

ＰＨＳ端末で、４つの基地局からの電波の電界強度Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを計測し、推定距離Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに変換する。すると、ＰＨＳ端末は各基地局を中心とする円上に存在することになる。ここで求めた推定距離は一般に誤差をもつから、すべての円は一点で交わるとは限らない。そこで、最小２乗法などにより、各円からの距離が適切な値になるようにＰＨＳ端末の位置を推定する。この方法は、既存の通信インフラを用いるためリーダなどの設置が不要、アンテナの取り付けが不要、屋内外で使用可能という特徴があり、人や荷役機器の位置探査に利用されている。
特開２００３−１１９７３

しかしながら、従来のＰＨＳによる位置計測では、測位誤差が大きいという欠点があった。従来、測位誤差は基地局同士の間隔と同程度といわれており、これは通常数百ｍである。このため、実際にはＰＨＳ端末が停止していても移動しているように見え、倉庫の中にあっても外にあるように計測されてしまう。

これを改善するため、誤差を許容した位置探査の方法が考案されている。パレットなどの輸送機器の経由地点を求める場合、経由する可能性のある倉庫などの位置を予め登録しておき、ＰＨＳ端末の計測位置が当該登録した倉庫から一定の許容誤差内にあれば、その倉庫にいると判断する。トラックなどの輸送機器の停止時間を求める際には、ＰＨＳにより繰り返し位置を計測し、その間の移動量が一定の許容誤差以下であれば停止中と判断する。

このように、ＰＨＳ測位誤差を許容する探査方法が提案されているが、実際には許容誤差の設定が難しい。例えば、パレットの存在する倉庫を求める場合、許容誤差を大きくとると、倉庫内に存在する際には確実に存在を認識できるが、倉庫外にあっても倉庫内と誤認識する可能性が高くなる。逆に、許容誤差を小さくとると、倉庫内にあっても倉庫外と誤認識する可能性が高くなる。

従来は経験上、パレットの位置探査では１ｋｍ程度が、トラックの停止判定では５００ｍ程度が許容誤差として用いられていたが、誤認識も発生していた。このため、許容誤差をなるべく正確に求める方法が望まれていた。また、トラックの荷下ろしを判定する場合、渋滞などで速度が低下した際に、荷下ろしと判定される可能性があった。このため、単なる停止または低速走行と荷下ろしを区別する方法が望まれていた。

したがって、本発明の目的は、ＰＨＳによる位置探査方法において、許容誤差を正確に推定し、また、荷下ろし時間などを正確に推定することによって移動機器の位置を正確に探査することができる方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の構成を詳述すれば、請求項１に係る発明は、移動する機器にＰＨＳ端末を装着し、該ＰＨＳ端末により周辺の基地局の電波強度を計測して前記機器の位置を計測する位置探査方法であり、且つ該計測位置が予め設定された拠点位置から、予め設定された許容誤差範囲内にあるときに、該機器が該拠点にあると判定する位置探査の方法であって、該許容誤差は、該ＰＨＳ端末近傍のＰＨＳ基地局間隔の線形な式で与えられることを特徴とする移動機器の位置探査方法である。

請求項２に係る発明は、移動する機器にＰＨＳ端末を装着し、該ＰＨＳ端末により周辺の基地局の電波強度を計測して前記機器の位置を計測する位置探査方法であり、且つ位置を繰り返し計測し、時間的に隣接する測定位置間の距離が予め設定された許容誤差範囲内にあるときに、該機器が移動を停止していると判定する位置探査の方法であって、該許容誤差は、該ＰＨＳ端末近傍のＰＨＳ基地局間隔の線形な式で与えられることを特徴とする移動機器の位置探査方法である。

請求項１の発明は、パレットなどの存在する倉庫名などを判定する場合において、従来の位置探査法における許容誤差を、測定位置周辺のＰＨＳ基地局間隔に対応して設定するものである。ＰＨＳ基地局が発する電波は、概ね平面状に広がり、距離に比例して減衰する。これに対して誤差要因は、外来ノイズや電波の遮断・反射によるもので、最も単純には、これらは一定値で近似できる。よってノイズと信号の比、すなわち計測誤差は概ね基地局間隔に比例する。

ただし一般に、基地局間隔が狭い地域ほどノイズ源や遮蔽物が多く、相対的な測位誤差が大きくなる。このため、基地局間隔が著しく狭い地域では、誤差は基地局間隔に比例せず、一定値をとる傾向がある。すなわち、基地局間隔が大きい場合は、誤差は距離に比例し、狭い場合は一定となる。このような傾向を示す最も簡単な関係式は、定数項をもつ線形な式である。図１は基地局間隔と測位誤差の平均値の関係を関東地域で実測した結果である。基地局間隔をｘ（ｍ）、測位誤差の平均値をｙ（ｍ）として、測定値は概ね次式
（１）で表されることが判る。
ｙ＝０．５ｘ＋１２０（１）

請求項２の発明は、前記発明と同一の許容誤差算出方法を、トラックなどの停止時間の測定に用いるものである。停止の判定に用いる許容設定誤差を、基地局間隔の線形な式で与えることで停止判定の精度をあげることができる。

なお、トラックなどの荷下ろし時間を測定する際に、荷下ろし開始時刻のみを手動または自動で入力するようにすることもできる。荷下ろし開始を何らかの方法で指示するようにすれば、例えば渋滞する道路を走行する場合にも誤って停止と判断することがなくなる。荷下ろしの終了は、測定位置の変化が許容誤差以上となった瞬間とすればよい。その他、荷下ろし開始の判断方法としては、例えば車両の振動を計測し、振動が一定時間小さくなった瞬間とすることもできる。すなわち、荷下ろし時にはエンジンを停止するから、振動が低減するためである。

また、前記に関連して、荷下ろし時の信号の発信を、ＰＨＳ端末に付設された特定の通信ボタンを手動で押下して与えるようにすることもできる。運送会社の多数のドライバーに聞き取り調査を実施したところ、到着時のみボタンを押すのであれば、作業の負担にならないことが判明した。また、現在市販されている位置探査用ＰＨＳ端末には、通信ボタンを１つ備え、当該ボタンを押すと自動的に通信を開始するものがある。このため、既存品を流用でき、安価にシステムを構築することができる。

前記のように、荷下ろし開始時を自動または手動で通知し、荷下ろし終了をＰＨＳ端末の移動で判定し、当該移動の判定にＰＨＳ基地局間隔の線形な式で与えられる許容誤差を用いるようにすることも可能である。

本発明によれば、輸送機器の移動の判定にあたり許容設定誤差を正確に与えることができるので、従来の一定値を与える場合よりも、経由地点などを正確に求めることができる。したがって、トラックなどの輸送機器の停止時間や、荷役用パレットの経由倉庫、滞留時間などを自動的且つ遠隔で正確に計測することが可能となる。これにより、配送計画やパレット補給計画などを適切に設定することが可能となり、物流を効率化するのに多大な効果を奏する。

以下、本発明に係るＰＨＳによる移動機器の位置探査方法の実施例を詳細に説明する。

図２は本発明の第１の実施例を示すフローチャートである。これは、請求項１に対応し、また応用としてパレットなどの荷役機器類が経由する倉庫と滞留日数を計測する場合を想定している。パレットなどの荷役機器類にＰＨＳ端末を装着しておき、ＰＨＳの位置データを一定時間間隔で繰り返し取得する。この間隔は、例えば１２時間ごとである。

次に、測定した位置における測位誤差を算出する。これは、測定した位置近傍に存在するＰＨＳ基地局間の平均距離に対して、線形な式を適用して決定する。
すなわち、例えば、前記した式（１）を用いる。

次に、予め登録してある倉庫位置との距離を計算する。距離が、設定した測位誤差以下ならば倉庫内に存在、以上ならば倉庫外と判断する。倉庫内であれば時刻、倉庫名、ＰＨＳ番号を出力し、再びＰＨＳ位置データの取得を行い、以下同一の手順を繰り返す。倉庫外の場合もＰＨＳ位置データ取得を行う。このようにすれば、パレットなどの荷役機器類が経由する倉庫と滞留日数を自動的且つ遠隔で知ることが可能となる。

図３は本発明の第２の実施例を示すフローチャートである。これは、請求項２に対応し、応用としてトラックの荷下ろし時間を計測する場合を想定している。すなわち、トラックにＰＨＳ端末を装着しておき、ＰＨＳの位置データを一定時間間隔で繰り返し取得する。この測定間隔は、例えば６分間である。

次に、前回測定した位置からの移動距離を計算する。移動距離が、上記で求めた測位誤差以下であれば停止中、以上であれば移動中と判断する。停止中と判断された場合は時刻と位置を表示し、再びＰＨＳ位置データの取得を行い、以下同一の手順を繰り返す。移動中の場合もＰＨＳ位置データ取得を行う。このようにすれば、トラックなどの輸送機器類が停止している時刻と場所を記録表示することができ、どこでどれだけの時間を荷下ろしに費やしたかを自動的且つ遠隔で知ることができる。

図４は本発明の第３の実施例を示すフローチャートである。これは、応用としてトラックの荷下ろし時間を計測する場合を想定している。トラックにＰＨＳ端末を装着しておき、トラックが荷下ろし場所に到着したら、トラックのドライバーはＰＨＳ端末に付設されたボタンを押し下げる。すると、ＰＨＳ端末は停止を通知する。また、ＰＨＳの位置データが一定時間間隔で繰り返し取得される。

次に、前回測定した位置からの移動距離を計算する。移動距離が、予め設定した値以下であれば停止中、以上であれば移動中と判断する。この設定値は、例えば５００ｍである。ただし、ボタン押下直後はこの判断を行わず、荷下ろし中とする。停止中であれば時刻と位置を表示し、再びＰＨＳ位置データ取得を行い、以後の手順は前記した第２の実施例と同じであり、停止中であれば時刻と位置を表示し、再びＰＨＳ位置データ取得を行い、以下同一の手順を繰り返す。

図５は本発明の第４の実施例を示すフローチャートである。これは、応用としてトラックの荷下ろし時間を計測する場合を想定している。すなわち、トラックなどの輸送機器にＰＨＳ端末を装着しておき、トラックが荷下ろし場所に到着したら、トラックのドライバーはＰＨＳ端末に付設されたボタンを押す。すると、ＰＨＳが起動し、荷下ろし開始を通知する。また、ＰＨＳの位置データが一定時間間隔で繰り返し取得される。

次に、測定した位置における測位誤差を算出する。これは、測定した位置近傍に存在するＰＨＳ基地局間の平均距離に対して、線形な式を適用して決定する。
例えば、前記した式（１）を用いる。

次に、前回測定した位置からの移動距離を算出する。移動距離が、測位誤差以下ならば停止中、以上ならば移動中と判断する。後の手順は前記第３の実施例と同じであり、停止中であれば時刻と位置を表示し、再びＰＨＳ位置データ取得を行い、以下同一の手順を繰り返す。

前記第２，第３，第４の実施例に対して、本発明の有効性を検証した。東京２３区内でトラックを走行させ、種々の間隔、種々の停止時間で多数回停止し、正確な停止時間と各実施例により算出した停止時間とを比較した。各停止回ごとに、正確な停止時間と算出した停止時間の差の絶対値を求め、それを停止回数だけ加え、さらにそれを正確な停止時間の合計で除したものを誤差と定義した。

第２の実施例で測位誤差を式（１）で与えた場合には、誤差は３７％であった。第３の実施例で測位誤差を５００ｍと設定した場合には、誤差は２３％であった。また、第４の実施例で測位誤差を式（１）で与えた場合には、誤差は１９％であった。一方、測位誤差を５００ｍの一定値で与え、荷下ろし開始の通知も行わない場合には、停止時間の誤差は６２％であった。すなわち、本発明により停止時間の推定精度が高まり、且つ複数の方法を組み合わせて使うことにより精度が向上することが確認された。

基地局間隔と測位誤差の平均値の関係を関東地域で実測した結果を示すグラフである。本発明の第１の実施例を示すフローチャートである。本発明の第２の実施例を示すフローチャートである。本発明の第３の実施例を示すフローチャートである。本発明の第４の実施例を示すフローチャートである。ＰＨＳによる位置計測の原理を示す説明図である。

Claims

移動する機器にＰＨＳ端末を装着し、該ＰＨＳ端末により周辺の基地局の電波強度を計測して前記機器の位置を計測する位置探査方法であり、且つ該計測位置が予め設定された拠点位置から、予め設定された許容誤差範囲内にあるときに、該機器が該拠点にあると判定する位置探査の方法であって、該許容誤差は、該ＰＨＳ端末近傍のＰＨＳ基地局間隔の線形な式で与えられることを特徴とする移動機器の位置探査方法。
移動する機器にＰＨＳ端末を装着し、該ＰＨＳ端末により周辺の基地局の電波強度を計測して前記機器の位置を計測する位置探査方法であり、且つ位置を繰り返し計測し、時間的に隣接する測定位置間の距離が予め設定された許容誤差範囲内にあるときに、該機器が移動を停止していると判定する位置探査の方法であって、該許容誤差は、該ＰＨＳ端末近傍のＰＨＳ基地局間隔の線形な式で与えられることを特徴とする移動機器の位置探査方法。