JP4814810B2 - 位置推定方法 - Google Patents
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[アドホックネットワーク]
まず、図1に示すアドホックネットワーク100の概念図に従って、本発明の位置推定方法の概略を説明する。
このアドホックネットワーク100は、監視対象Xが付帯するアクティブタグ(RFタグ)1(n)から発信される規定周波数成分を含む電波を受信可能な複数のアドホックセンサ2(n)をマルチホップ通信自在に間隔を空けて配置している。各アドホックセンサ2(n)は、電線5を掛け渡した電柱4に備えられている。
アクティブタグ1(n)は、アドホックセンサ2(n)との間でRFID通信を行うものである。つまり、このアクティブタグ1(n)は、電波を受信することも可能であり、その電波を受け取ってから電波を発信することも可能になっている。このアクティブタグ1(n)は、監視対象Xに所持される。なお、ここでは、監視対象Xを人とするが、犬等の動物や自動車等の移動体であってもよい。このアクティブタグ1(n)は、処理部10と、通信部11と、記憶部12と、電源13と、アンテナ14とを備えている。なお、アンテナ14は、筐体から露出しているように示されているが、筐体に内蔵されていてもよい。
このアドホックセンサ2(n)は、アクティブタグ1(n)から発信される規定周波数の電波と周辺ノイズとを含む電波を受信し、自らが設置されている場所の近辺にアクティブタグ1(n)が存在することを検知するものである。このアドホックセンサ2(n)は、処理部20、通信部21、記憶部22、電源23、アンテナ24,25を備えている。
センタコンピュータ3は、一般的なコンピュータにより構成され、位置推定のためのアプリケーションプログラムを実行することにより、後記するように、各アドホックセンサ2(n)からアクティブタグ1(n)の受信情報(タグID、受信電波の振幅等)を受け取り、監視対象X(図1参照)の位置を推定するものである。このセンタコンピュータ3は、処理部30、通信部31、記憶部32、入力部33、出力部34、電源回路35及びアンテナ(インタフェース)36を備えている。
図3の(a)に示すように、タグ情報32aには、アクティブタグ1(n)に付与されたタグID、アクティブタグ1(n)の所有者氏名、アクティブタグ1(n)ごとの監視区域情報(経路情報)、及び、経路情報の場合の所要時間が対応付けられている。監視区域情報としては、センサIDを示すことができる。なお、監視区域情報は、一人の所有者ごとに複数登録するようにしてもよい。また、所要時間とは、監視対象Xの経路が決められているときに、その経路を移動するのにかかる予想時間であって、例えば、監視対象Xの過去の平均を求めた時間であってもよいし、監視対象Xの監視者によって許容される時間であってもよい。
図3の(b)に示すように、アドホックセンサ情報32bには、アドホックセンサ2(n)のセンサID、アドホックセンサ2(n)を設置した住所を示す位置情報、その設置した住所のどこに設置したのかを示す設置場所、及び、後記する基準振幅設定処理を実行するアドホックセンサ2(n)の優先順位を定める基準候補等が対応付けられている。なお、位置情報は、住所に限らず、例えば、緯度・経度であってもよい。また、基準候補の「A」「B」「C」の順に優先度が低くなるものとする。また、このアドホックセンサ情報32bには、設置場所として「信号機」が示されている。図1に示す場合では、アドホックセンサ2(n)を電柱4に備えることとして説明しているが、このように、アドホックセンサ2(n)を「電柱」に限らず、「信号機」に備えるようにしてもよい。また、「電柱」「信号機」の他にも、アクティブタグ1(n)と通信可能なところであればどこでもよい。
次に、図4に示すグラフを用いて、基準振幅について説明する。ここでは、変圧器6(図1参照)が設置されている電柱4の周辺ノイズから基準振幅を設定する場合を説明する。図4の(a)は、アドホックセンサ2(5)が一定時間受信した周辺ノイズをフーリエ変換して得られた振幅−周波数の周波数分布グラフである。また、図4の(b)は、アドホックセンサ2(5)の近くでアクティブタグ1(n)が規定周波数の電波を送信しているときに、アドホックセンサ2(5)が一定時間受信した電波をフーリエ変換して得られた振幅−周波数の周波数分布グラフである。なお、各グラフは、横軸に周波数、縦軸に振幅(dB)を示している。
図5は、アクティブタグの処理を説明するフローチャートである。
電源13がオンになると(ステップSa1)、処理部10は通信部11を介してアドホックセンサ2(n)からの呼び出し(要求)の有無を確認する(ステップSa2)。なお、処理部10は、電源13のオン(ステップSa1)の後に通信時間の計時を開始していることとする。処理部10は、呼び出しが有った場合(ステップSa2のYes)ステップSa4に処理を移す。一方、処理部10は、呼び出しが無かった場合(ステップSaのNo)、通信時間か否かを確認する(ステップSa3)。そして、処理部10は、通信時間でない場合(ステップSa3のNo)、ステップSa2に処理を戻し、通信時間になった場合(ステップSa3のYes)、ステップSa4に処理を移す。
図6は、アドホックセンサの処理を説明するフローチャートである。
通信部21がマルチホップ通信されてくるセンタコンピュータ3からの動作司令を受信すると(ステップSb1)、処理部20はその動作司令を通信部21から受け取り、その動作司令に含まれている経路情報を経路情報22aとして記憶部22に書き込み、その動作司令に含まれているアクティブタグ1(n)のタグIDを監視対象として記憶部22の監視対象情報22bに書き込む(ステップSb2)。
図7は、図6に示す基準振幅設定処理を説明するフローチャートである。
処理部20は、アンテナ24を通して受信(ステップSc1)した周辺ノイズを通信部21から受け取り、フーリエ変換等の信号解析を行う(ステップSc2)。すると、処理部20は、図4の(a)に示したような周波数分布を出力結果として取得し(ステップSc3)、その周波数分布の振幅の中から、あらかじめ定められている規定周波数の値を求め、その値を基準振幅として記憶部22に記憶する(ステップSc4)。
図8は、センタコンピュータの処理を説明するフローチャートである。
処理部30は、入力部33から入力される監視対象の氏名(アクティブタグ1(n)を所有する所有者氏名)を受け付けると、その所有者氏名をキーとして、記憶部32に記憶されているタグ情報32aを検索し、そのキーを含むレコードを読み出す。そして、処理部30は、そのレコードからタグIDを取り出し、監視対象を特定する(ステップSd1)。例えば、図3を参照すると、所有者氏名が「○○××」の場合、この「○○××」を含むレコードが読み出され、タグIDが「C01」が取り出される。これによって、アドホックセンサ2(n)が検知する監視対象のアクティブタグ1(n)が特定される。
以上説明したように、この実施形態によれば、RFID通信及びマルチホップ通信を利用して、アクティブタグ1(n)の位置を推定し、移動方向を推定して、監視対象Xを追跡することができる。
なお、実施形態では、アドホックセンサ2(n)とセンタコンピュータ3との間の通信もマルチホップ通信により行うこととして説明したが、少なくとも1つのアドホックセンサ2(n)とセンタコンピュータ3とが他の通信規約に従って通信できるようにしたものでもよい。例えば、赤外線通信やUSB(Universal Serial Bus)を用いた通信であってもよい。
1(n) アクティブタグ(RFタグ)
2(n) アドホックセンサ
3 センタコンピュータ(監視装置)
A 監視区域
X 監視対象
Claims (10)
- 監視対象が付帯するRFタグから発信される規定周波数成分を含む電波を受信可能な複数のアドホックセンサをマルチホップ通信自在に間隔を空けて配置したアドホックネットワークを用いて、前記RFタグの位置を推定する位置推定方法であって、
前記アドホックセンサを選択して、当該選択した前記アドホックセンサに前記RFタグから発信される規定周波数の電波を判別するための同一の前記基準振幅を登録することで、前記監視区域を設定し、
各前記アドホックセンサが受信した電波に含まれる前記規定周波数成分の振幅と前記基準振幅とを比較して、前記基準振幅を超えた前記規定周波数の成分を含む電波を受信した前記アドホックセンサが設置された場所を前記RFタグの位置として推定すること、
を特徴とする位置推定方法。 - 前記RFタグから発信される規定周波数成分を含む電波は、複数の前記アドホックセンサから規定周波数成分を含む電波を発信し、前記アドホックセンサのいずれかから発信された電波を受信したRFタグが発進する応答としての規定周波数成分を含む電波であること、
を特徴とする請求項1に記載の位置推定方法。 - 前記基準振幅を、前記RFタグから発信される規定周波数の電波と周辺ノイズとを判別可能な同一の振幅とすること、
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の位置推定方法。 - 監視区域内にある複数の前記アドホックセンサが前記RFタグの検知前に受信したノイズの前記規定周波数における振幅の内のいずれか一つを前記基準振幅とすること、
を特徴とする請求項3に記載の位置推定方法。 - 監視対象が付帯するRFタグから発信される規定周波数成分を含む電波を受信可能な複数のアドホックセンサをマルチホップ通信自在に間隔を空けて配置したアドホックネットワークを用いて、前記RFタグの位置を推定する位置推定方法であって、
監視区域内の各前記アドホックセンサには、前記RFタグから発信される規定周波数の電波と周辺ノイズとを判別可能な同一の基準振幅を登録すべく、
監視区域内にある複数の前記アドホックセンサが前記RFタグの最初の検知前に受信したノイズの前記規定周波数における振幅の内のいずれか一つを前記基準振幅とした後に、2回目以降の前記RFタグの検知前に、一の前記アドホックセンサの位置を前記RFタグの位置として推定した場所に設置されている前記アドホックセンサと、当該アドホックセンサに隣接して設置されている他の前記アドホックセンサとの中で、前記規定周波数成分のノイズが最も高い振幅の値を前記基準振幅として、前記アドホックセンサに登録しておき、
各前記アドホックセンサが受信した電波に含まれる前記規定周波数成分の振幅と前記基準振幅とを比較して、前記基準振幅を超えた前記規定周波数の成分を含む電波を受信した前記アドホックセンサが設置された場所を前記RFタグの位置として推定すること、
を特徴とする位置推定方法。 - 監視対象が付帯するRFタグから発信される規定周波数成分を含む電波を受信可能な複数のアドホックセンサをマルチホップ通信自在に間隔を空けて配置したアドホックネットワークを用いて、前記RFタグの位置を推定する位置推定方法であって、
監視区域内の各前記アドホックセンサには、前記RFタグから発信される規定周波数の電波を判別するための同一の基準振幅を、変圧器又は信号機の近傍に設置された前記アドホックセンサが受信した周辺ノイズに含まれる前記周波数成分の振幅として、登録しておき、
各前記アドホックセンサが受信した電波に含まれる前記規定周波数成分の振幅と前記基準振幅とを比較して、前記基準振幅を超えた前記規定周波数の成分を含む電波を受信した前記アドホックセンサが設置された場所を前記RFタグの位置として推定すること、
を特徴とする位置推定方法。 - 監視対象が付帯するRFタグから発信される規定周波数成分を含む電波を受信可能な複数のアドホックセンサをマルチホップ通信自在に間隔を空けて配置したアドホックネットワークを用いて、前記RFタグの位置を推定する位置推定方法であって、
監視区域内の各前記アドホックセンサには、前記RFタグから発信される規定周波数の電波を判別するための同一の基準振幅を登録しておき、
各前記アドホックセンサが受信した電波に含まれる前記規定周波数成分の振幅と前記基準振幅とを比較して、前記基準振幅を超えた前記規定周波数の成分を含む電波を受信した前記アドホックセンサが設置された場所を前記RFタグの位置として推定するとともに、
前記アドホックネットワークに接続された監視装置が、マルチホップ通信によって監視区域内に設置されている前記アドホックセンサに向けて前記基準振幅を送信するようにしたこと、
を特徴とする位置推定方法。 - 監視対象が付帯するRFタグから発信される規定周波数成分を含む電波を受信可能な複数のアドホックセンサをマルチホップ通信自在に間隔を空けて配置したアドホックネットワークを用いて、前記RFタグの位置を推定する位置推定方法であって、
監視区域内の各前記アドホックセンサには、前記RFタグから発信される規定周波数の電波を判別するための同一の基準振幅を登録しておき、
各前記アドホックセンサが受信した電波に含まれる前記規定周波数成分の振幅と前記基準振幅とを比較して、前記基準振幅を超えた前記規定周波数の成分を含む電波を受信した前記アドホックセンサが設置された場所を前記RFタグの位置として推定するとともに、
前記アドホックネットワークに接続された監視装置が、マルチホップ通信によって監視区域内に設置されている少なくとも一つの前記アドホックセンサに向けて、前記基準振幅の演算司令を送信し、
前記演算司令を受信した前記アドホックセンサは、受信電波の周波数成分の振幅を演算し、演算した周波数成分の振幅のうち、前記規定周波数における振幅を前記基準振幅として監視区域内の前記他のアドホックセンサにアドホック通信によって送信するようにしたこと、
を特徴とする位置推定方法。 - 前記アドホックセンサは、前記RFタグの位置が確認出来たら自身を識別する識別情報をマルチホップ通信で前記監視装置に送信するようにしたこと、
を特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の位置推定方法。 - 前記アドホックセンサが検知した規定周波数成分の振幅の時間変化の増加又は減少に応じて、前記RFタグが前記アドホックセンサに向かって近づく移動又は離れる移動として推定すること、
を特徴とする請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の位置推定方法。
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