JP5587549B2

JP5587549B2 - ナビゲーションシステム

Info

Publication number: JP5587549B2
Application number: JP2008277057A
Authority: JP
Inventors: 和史長添; 秀夫牧野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: JP2010107237A

Description

本発明は、位置情報を報知する携帯受信端末を含む歩行者用のナビゲーションシステムに関する。

従来から、屋外において、ＧＰＳシステム（Global Positioning System）から送信されるＧＰＳ信号を用いた測位により位置の情報を得るナビゲーションシステム（位置情報システム）が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、屋内において、それぞれ定位置に固定された複数個の照明器具から可視光通信によって送信される光信号により位置の情報を得るナビゲーションシステムも知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、屋内ではＧＰＳ信号が建物の壁等によって遮られるため、特許文献１に示される従来のナビゲーションシステムは、屋内では使用できない。また、特許文献２に示される従来のナビゲーションシステムは、屋内の可視光通信を利用するため、屋外では使用できない。

そこで、本件出願人は、上記問題を解決するために、屋外及び屋内で使用できるようにしたナビゲーションシステムを先に出願している（特願２００７−１９０００６号、非公知）。このナビゲーションシステムは、屋外はＧＰＳ信号、屋内は光信号を利用し、略同時にＧＰＳ信号と光信号が受信された場合は、光信号を優先して利用するものである。

本件出願人が先に出願した上記ナビゲーションシステムでは、ＧＰＳ信号を受信する第１の受信部と、光信号を受信する第２の受信部とを有する携帯受信端末が用いられる。屋外では、ＧＰＳ信号が受信され、その携帯受信端末の画面に屋外の情報が表示される。屋内では、光信号が受信され、画面に屋内の情報が表示される。ところが、屋内でＧＰＳ信号が受信されると、屋内であるにも拘わらず画面に屋外の情報が誤表示されることがある。

屋外はＧＰＳシステムからのＧＰＳ信号、屋内は可視光通信システムからの光信号を利用する上記ナビゲーションシステムについて図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ）はナビゲーションシステムが用いられている建物内の１階のレイアウト例、図５（ｂ）は同建物内の最上階（８階）のレイアウト例を示す。各階の中央部分には、中庭５１が配置され、中庭５１を囲む屋内空間の外縁部分には、部屋５２、倉庫５３、階段５４、ＷＣ５５、及びエレベータ５６の各施設設備が配置されている。これら各施設設備と中庭５１との間には、通路５７が位置している。１階の通路５７の縁端部に出入口５８、５９があり、そこから屋内と屋外の間の出入りができる。各階の通路５７の天井には、複数の照明器具６０から成る可視光通信システムが設置されている。各照明器具６０は、ＩＤ情報として個別の番号が設定されており、例えば、１階の照明器具６０のＩＤ情報は１００〜１２１、８階の照明器具６０のＩＤ情報は８００〜８２１である。各照明器具６０は、自器具のＩＤ情報を照明光による光信号として送信する。

このナビゲーションシステムの使用者は、携帯受信端末を携帯して移動する。携帯受信端末には、屋外用の地図情報と屋内用の地図情報とが搭載されており、そのいずれか一方の地図情報に基づいて携帯受信端末の画面に屋外用の地図又は屋内用の地図が表示される。

使用者は、携帯受信端末の画面に表示される屋外用の地図に案内（ナビゲート）され、屋外から建物１階の出入口５８へ移動する。屋外用の地図には、道路や建物の平面外形等が描図され、ＧＰＳシステムを利用した現在位置が示されている。次に、使用者が出入口５８から屋内に入ると、携帯受信端末の画面には屋内用の地図が表示される。屋内用の地図には、建物内の１階のレイアウトが描図され、可視光通信システムを利用した現在位置が示される。出入口５８（Ａポイント）における屋外用から屋内用への地図表示の切替は、可視光通信システムからの光信号に含まれた照明器具のＩＤ情報（“ＩＤ１０７”）の受信によって行われる。使用者は、屋内用の地図に案内され、１階の出入口５８からエレベータ５６（Ｂポイント）に移動し、エレベータ５６で８階まで上る。携帯受信端末の画面には８階のレイアウトと同階における現在位置が表示される。使用者は、８階エレベータ５６の前（Ｄポイント）から目的地の部屋６１（Ｆポイント）まで移動する。なお、使用者は、出入口５９（Ｃポイント）から屋内に入ることもできる。

ここで、使用者が屋内を移動中であっても、例えば窓際など、ＧＰＳ信号が壁で遮られない場所では、携帯受信端末がＧＰＳ信号を受信することがある。そのとき、携帯受信端末は、光信号を受信できれば、ＧＰＳ信号よりも光信号を優先させて、屋内用の地図を表示する。しかし、照明器具と照明器具との中間地点等では光信号が受信可能レベルに達していない場合があり、また、複数台の照明器具からの光信号が干渉して携帯受信端末が有効な光信号を受信できない場合等がある。このような場合、屋内であるにも拘らずＧＰＳ信号のみが受信される。このとき、ＧＰＳ信号の位置の情報には数メートルの誤差があるため、携帯受信端末は、屋外用の地図を誤表示する。

このことを図５（ｂ）を参照して説明する。図５（ｂ）は、最上階（８階）を示し、Ｅポイントは、中庭５１に面した通路であり、ＩＤ８１８とＩＤ８１７の照明器具の中間地点である。Ｅポイントは、最上階の中庭５１に面した通路にあるので、ＧＰＳ信号を受信し易く、照明器具の中間地点であるので、光信号のレベルが低い。このため、携帯受信端末は、この場所でＧＰＳ信号のみを受信する可能性がある。この時、８階を移動中の使用者が携帯する携帯受信端末は、８階のレイアウトが描図された屋内用の地図から、屋外用の地図に表示が切替わり、道路等が描図された屋外用の地図に使用者の現在位置を誤表示する。上記のように、このナビゲーションシステムは、屋内であるにも拘らず、屋外用の地図及び屋外の現在位置等の屋外の情報を誤表示し、屋内を移動する使用者に適切な案内（ナビゲーション）が提供されず、使用者にとって不便である。

この課題の解決を図るため、下記の２つの手段が考えられる。

（第１の手段）
携帯受信端末は、マイコンに搭載されるタイマ等から成り一定時間を計測する計時手段を搭載し、光信号を受信すると、予め設定した所定時間（例えば１０秒間）は、ＧＰＳ信号を受信してもそれを無視するようにする。これにより、携帯受信端末は、使用者が照明器具と照明器具の中間地点等を移動中に光信号を受信できなくても、屋外用の地図に表示が切替わらない。

ところが、上記の第１の手段では、屋内で光信号を受信できないポイントで使用者が立ち止まった場合に、所定時間が過ぎると、携帯受信端末が屋外用の地図の表示に切替わる誤表示が発生する。また、使用者が実際に建物から屋外に出た後、ＧＰＳ信号を受信してもそれを無視する時間が生じるため、地図表示の切替え応答が遅くなる。逆に、所定時間が短か過ぎると上記誤表示が発生する。このため、上記所定時間の設定は容易ではない。

（第２の手段）
携帯受信端末は、ＧＰＳシステムからの信号強度を判別する判別部を有し、判別部は、信号強度が一定レベル以下である場合にはＧＰＳ信号を無視するようにする。信号強度として、例えば、ＧＰＳ衛星の幾何学的配置を指数化した位置精度劣化度（PDOP：Position Dilution of Precision）を使用する。小さいＰＤＯＰの値は、位置精度が高く、信号強度が高いことを示す。大きいＰＤＯＰの値は、位置精度が低く、信号強度が低いことを示す。上空にＧＰＳ衛星が分散している状態のとき、ＰＤＯＰの値は小さく、逆に、ＧＰＳ衛星が集中していたり直線上に配置している状態のとき、ＰＤＯＰの値は大きい。例えば、屋内にて通路の片側のみに窓があり、その片側からのＧＰＳ信号を受信した場合、ＧＰＳ衛星が窓側に集中しているため、屋外と比較してＰＤＯＰの値は大きくなる（信号強度が低い）。従って、所定の値を閾値として設定しておき、信号強度の値が閾値未満の場合は、ＧＰＳ信号を無視することによって、屋内で屋外用の地図の表示に切替わる誤表示が防止される。信号強度として、受信したＧＰＳ衛星の数又は、アナログ的な信号の強さを用いてもよい。

ところが、上記の第２の手段では、ＧＰＳシステムからの信号強度は、受信する場所や受信時の天候の影響を受け、屋外においても変化する。例えば、受信するＧＰＳ衛星の数が場所によって変化し、ビルの谷間などではＧＰＳ信号を載せた電波が反射する等の影響を受ける。また、晴天と曇天とでは信号強度が異なる。従って、屋外で信号強度が低下しているがＧＰＳ信号を受信すべき場合と、屋内での誤表示の防止のためにＧＰＳ信号を無視すべき場合とについて、前者の場合の信号強度の方が低いという逆転が起きる場合がある。このため、実際には信号強度の上記閾値の設定は困難である。
特開２００２−３５７４４４号公報特開２００５−１７６２５７号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、携帯受信端末を含むナビゲーションシステムにおいて、屋外及び屋内で使用できるようにし、さらに、屋内で携帯受信端末に屋外の情報が誤表示されることを防止することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、ＧＰＳシステムからのＧＰＳ信号を受信する第１の受信部と、可視光通信システムからの光信号を受信する第２の受信部と、情報を報知する報知部と、前記第１の受信部が受信したＧＰＳ信号又は前記第２の受信部が受信した光信号から位置の情報を得ると共に、ＧＰＳ信号から得られる位置の情報と、光信号から得られる位置の情報との一方を、自身の位置情報として前記報知部に報知させる端末制御部と、を有する携帯受信端末を含むナビゲーションシステムであって、前記携帯受信端末は、ＧＰＳシステムからの信号強度を判別する判別部をさらに備え、前記端末制御部は、前記携帯受信端末の動作モードを、前記第２の受信部が光信号を受信した後は、この信号強度が一定レベル以下であると前記判別部が判別している間は、前記第１の受信部がＧＰＳ信号を受信せず、前記第２の受信部で受信した光信号から位置の情報を得る屋内案内モードに切替え、前記端末制御部は、信号強度を判別する閾値である前記一定レベルを、それまでの動作モードによって変化させ、前記屋外案内モードでは、信号強度が低くてもＧＰＳ信号を受信するが、前記屋内案内モードでは、閾値を比較的高くし、信号強度が比較的高いときに、既に屋外に出たと判断して、動作モードを屋外案内モードに切替え、該切替えられた屋外案内モード時に第２の受信部が光信号を受信すると、屋外案内モードから屋内案内モードに切替える、ものである。

請求項１の発明によれば、屋外はＧＰＳ信号、屋内は可視光通信システムからの光信号を利用し、屋外及び屋内で使用することができる。さらに、第２の受信部が光信号を受信した後は、信号強度が一定レベル以下である場合に第１の受信部がＧＰＳ信号を受信しないので、第２の受信部が可視光通信システムからの光信号を受信する前であっても、屋外の情報を取得することがなく、屋内で屋外の情報が誤表示されることを防止することができる。

本発明の実施形態に係るナビゲーションシステムを図１乃至図４を参照して説明する。図１は携帯受信端末２と照明器具３のブロック構成を示し、図２はナビゲーションシステムの使用状況を示す。本実施形態の携帯受信端末２は、ナビゲーションシステムの使用者Ｍに携帯される。携帯受信端末２は、ＧＰＳシステムからのＧＰＳ信号ＳＧを受信する第１の受信部としてのＧＰＳ測位部２１と、可視光通信システムの照明器具３から光信号を受信する第２の受信部としての光受信部２２と、情報を使用者Ｍに報知する報知部としての表示部２３と、端末制御部２４とを備える。端末制御部２４は、マイコン（Micro Controller）等から成り、ＧＰＳ測位部２１が受信したＧＰＳ信号ＳＧ又は光受信部２２が受信した光信号ＳＬから位置の情報を得ると共に、ＧＰＳ信号ＳＧから得られる位置の情報と、光信号ＳＬから得られる位置の情報との一方を、自身の位置情報として、液晶パネル等から成る表示部２３に表示させる。ＧＰＳ信号ＳＧと光信号ＳＬが略同時に受信された場合は、光信号ＳＬから得られる位置の情報が、ＧＰＳ信号ＳＧから得られる位置の情報よりも優先して、表示部２３に表示される。報知部は、上記の表示部２３に限られず、スピーカ等から構成され、音声によって情報を使用者Ｍに報知するものであってもよい。

ＧＰＳシステムは、地球上での現在位置を測位するためのシステムであり、地球を周回する複数のＧＰＳ衛星がＧＰＳ信号ＳＧを送信している。ＧＰＳ信号ＳＧには、ＧＰＳ衛星に搭載された原子時計からの時刻データ及びＧＰＳ衛星の軌道情報等が含まれている。３基以上のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信することにより、現在位置が測位される。

可視光通信システムは、照明光によりデータ通信をするシステムであり、各々定位置に配置された複数の照明器具３を備える。照明器具３は、それぞれ光源３１と、光源３１を点灯させる点灯部３２と、不揮発性メモリ等から成り、自器具の位置情報等が記憶された記憶部３３と、自器具の位置情報が含まれる光信号ＳＬが光源３１から送信されるように点灯部３２を制御する制御部３４とを備える。光源３１は、例えば、放電灯や発光ダイオードである。点灯部３２は、例えば、インバータ回路であり、人間の目で認識できない程度の高い周波数でインバータ回路を動作し、周波数偏移変調（FSK：Frequency Shift Keying）等によって光源３１からの照明光を光信号ＳＬにする。光信号ＳＬは、光源３１からの光が照射される範囲ＺＬにおいて受信可能となる。制御部３４は、例えばマイコンである。

図３は、光信号ＳＬのデータ構成例を示す。光信号ＳＬのデータは、データのスタートを示すスタート情報ＬＤ１と、照明器具３がどの建物内にあるかを示す建物情報ＬＤ２と、その建物内における照明器具３の位置を示す位置情報ＬＤ３〜ＬＤ５とを有する。図４は、建物内の位置を表わすための座標の例を示す。建物内における位置は、階と、各階におけるＸ座標及びＹ座標とで表すことができる。従って、上記光信号ＳＬにおける位置情報は、階情報ＬＤ３、Ｘ座標ＬＤ４、Ｙ座標ＬＤ５で構成される。この位置情報は、携帯受信端末２の位置情報として利用される。

再び図１及び図２を参照して説明する。携帯受信端末２は、例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）又は携帯電話機等に、光受信部２２等を付加して構成される。光受信部２２は、入射した照明器具３からの光信号ＳＬを電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子２２１と、受光素子２２１の電気出力を増幅する増幅する増幅回路２２２と、増幅回路２２２の出力からノイズを除去するＢＰＦ（Band Pass Filter）２２３と、ＢＰＦ２２３の出力を復調することによりデジタル信号を得て端末制御部２４に入力する復調回路２２４とを備える。

また、携帯受信端末２は、端末制御部２４が参照するデータ等を記憶する端末記憶部２５と、使用者Ｍによる操作入力を受け付ける操作部２６と、ＧＰＳシステムからの信号強度を判別する判別部２７とを備える。

端末記憶部２５には、表示部２３への地図の表示に用いられるデータである地図情報が記憶されている。この地図情報には、屋外用の地図情報と屋内用の地図情報がある。端末制御部２４は、自身の位置を含む地図を示す地図情報を端末記憶部２５から得て、その地図情報を用いて表示部２３に屋外用又は屋内用の地図を表示させると共に、携帯受信端末２の位置情報（現在位置）等を表示させる。例えば、屋外用の地図には、道路や建物の平面外形等が描図され、屋内用の地図には、建物内の通路や部屋等のレイアウトが描図される。携帯受信端末２の位置情報（現在位置）は、地図上にマークとして描図される。

操作部２６は、例えば、複数の押しボタンスイッチやタッチパネルにより構成される。使用者Ｍが目的地を操作部２６から入力すると、端末制御部２４は、目的地まで案内するための情報、例えば、目的地のマーク又は目的地へのルートを地図上に表示させる。使用者Ｍは、表示部２３の表示によって案内される。判別部２７は、例えば、携帯受信端末２に搭載されたプログラムの実行によって実現される。

携帯受信端末２は、使用者Ｍを案内する動作モードとして、屋内案内モードと屋外案内モードとを有する。屋外案内モードは、ＧＰＳ信号ＳＧと屋外用の地図情報に応じて案内を行う動作モードであり、この動作モードでは、屋外用の地図が表示部２３に表示される。屋内案内モードは、光信号ＳＬと屋内用の地図情報に応じて案内を行う動作モードであり、この動作モードでは、屋内用の地図が表示部２３に表示される。

携帯受信端末２における屋内案内モードと屋外案内モードとの切替は、端末制御部２４による制御によって行われる。携帯受信端末２は、屋外案内モードで動作しているとき、光受信部２２が光信号ＳＬを受信すると、端末制御部２４が動作モードを屋外案内モードから屋内案内モードに切替える。

また、携帯受信端末２は、光受信部２２が光信号ＳＬを受信した後は、屋内案内モードで動作し、ＧＰＳシステムからの信号強度によって、屋内案内モードを継続するか、屋外案内モードに切替えるかを判断する。ＧＰＳシステムからの信号強度が一定レベルを超えていると判別部２７が判別した場合には、端末制御部２４は、動作モードを屋内案内モードから屋外案内モードに切替え、ＧＰＳシステムからの信号強度が一定レベル以下であると判別部２７が判別した場合には、ＧＰＳ測位部２１がＧＰＳ信号ＳＧを受信しないように制御し、屋内案内モードを継続する。すなわち、屋内案内モードでは、信号強度が一定レベル以下である場合にはＧＰＳ信号ＳＧが無視される。ここで、携帯受信端末２は、信号強度を判別する閾値を、それまでの動作モードによって変化させる。すなわち、屋外案内モードでは、信号強度が低くてもＧＰＳ信号ＳＧを受信するが、屋内案内モードでは、閾値を比較的高くし、信号強度が比較的高いときに、既に屋外に出たと判断して、動作モードを屋外案内モードに切替える。

信号強度としては、例えば複数のＧＰＳ衛星の幾何学的配置を指数化した位置精度劣化度（PDOP：Position Dilution of Precision）を用いる。信号強度として、ＰＤＯＰに代えて、単純に、受信したＧＰＳ衛星の数を用いてもよい。屋内でＧＰＳ信号を受信する場所は、窓に面した通路等であり、そこでは、窓側方向のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号は受信するが、壁がある反対方向のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号は受信できないので、屋内では、受信できるＧＰＳ衛星の数が少なくなる。すなわち、屋内は屋外よりもＧＰＳシステムからの信号強度が低くなる。また、信号強度として、アナログ的な信号の強さを用いてもよい。

このように、携帯受信端末２は、屋外はＧＰＳ信号ＳＧ、屋内は可視光通信システムからの光信号ＳＬを利用し、屋外及び屋内で使用することができる。さらに、光受信部２２（第２の受信部）が光信号ＳＬを受信した後は、信号強度が一定レベル以下である場合にＧＰＳ測位部２１（第１の受信部）がＧＰＳ信号ＳＧを受信しないので、光信号ＳＬを一時的に受信できなくなって再び受信する前であっても、屋外の情報を取得することがなく、屋内で携帯受信端末２に屋外の情報が誤表示されることを防止することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、照明器具３が位置情報に代えて自器具に割り当てられたＩＤ情報を光信号ＳＬとして送信し、携帯受信端末２が受信したＩＤ情報を位置情報に変換するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係るナビゲーションシステムにおける携帯受信端末と照明器具のブロック構成図。同システムの使用状況の説明図。同システムにおける光信号のデータ構成図。同システムにおける建物内の位置を表わす座標を説明する斜視図。（ａ）はナビゲーションシステムが使用される建物内の１階のレイアウト例を示す図、（ｂ）は同建物内の最上階のレイアウト例を示す図。

符号の説明

２携帯受信端末
２１ＧＰＳ測位部（第１の受信部）
２２光受信部（第２の受信部）
２３表示部（報知部）
２４端末制御部
２５端末記憶部
２７判別部
３照明器具
ＧＳＧＰＳシステム
ＳＧＧＰＳ信号
ＳＬ光信号

Claims

ＧＰＳシステムからのＧＰＳ信号を受信する第１の受信部と、可視光通信システムからの光信号を受信する第２の受信部と、情報を報知する報知部と、前記第１の受信部が受信したＧＰＳ信号又は前記第２の受信部が受信した光信号から位置の情報を得ると共に、ＧＰＳ信号から得られる位置の情報と、光信号から得られる位置の情報との一方を、自身の位置情報として前記報知部に報知させる端末制御部と、を有する携帯受信端末を含むナビゲーションシステムであって、
前記携帯受信端末は、ＧＰＳシステムからの信号強度を判別する判別部をさらに備え、
前記端末制御部は、前記携帯受信端末の動作モードを、前記第２の受信部が光信号を受信した後は、この信号強度が一定レベル以下であると前記判別部が判別している間は、前記第１の受信部がＧＰＳ信号を受信せず、前記第２の受信部で受信した光信号から位置の情報を得る屋内案内モードに切替え、
前記端末制御部は、信号強度を判別する閾値である前記一定レベルを、それまでの動作モードによって変化させ、前記屋外案内モードでは、信号強度が低くてもＧＰＳ信号を受信するが、前記屋内案内モードでは、閾値を比較的高くし、信号強度が比較的高いときに、既に屋外に出たと判断して、動作モードを屋外案内モードに切替え、該切換えられた屋外案内モード時に第２の受信部が光信号を受信すると、屋外案内モードから屋内案内モードに切替える、ことを特徴とするナビゲーションシステム。