JP5710354B2 - 測位デバイス配置指定装置、測位システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態1に係る測位デバイス配置指定装置100の機能ブロック図である。測位デバイス配置指示装置100は、測位デバイスを配置するのに適した位置を算出してユーザに提示する装置であり、CPU(Central Processing Unit)110、メモリ120、通信装置130、プログラム記憶装置140、地図データベース150を備える。
(図4:ステップS401)
ユーザは、これから配置する測位デバイスの種類を測位デバイス配置指示装置100へ入力する。デバイス配置算出モジュール141は、その種類を受け取る。測位デバイスの種類によって、測位可能距離などの仕様が異なるので、これから配置する測位デバイスの仕様に応じて最適な配置を算出するため、本ステップで測位デバイスの種類を入力することとした。
(図4:ステップS402)
障害物リスト取得プログラム1411は、地図コンポーネントテーブル151から、障害物属性フィールド1514の値が「True」であるレコードのリストを取得し、地図データベース150に格納する。本ステップで取得する障害物のリストを障害物リストと呼ぶ。障害物リストの具体例は、後述の図5で説明する。
デバイス配置算出プログラム1412は、後述の図7で説明するフローチャートを実施し、測位デバイスを配置するのに適した位置座標を算出する。本ステップの入力は図5で説明する障害物リストである。デバイス配置算出プログラム1412は、本ステップの結果を、図6で説明するデバイス配置座標テーブル153として地図データベース150に格納する。
(図4:ステップS404)
デバイス配置算出プログラム1412は、ステップS403で算出したデバイス配置位置座標テーブル153を地図データベース150に格納する。以上の処理により、障害物周囲の測位デバイス配置位置座標が地図データベース150に格納され、ユーザからの要求に応じて、地図データベース150から障害物周囲の測位デバイス配置位置座標を取得することができるようになる。
(図7:ステップS700)
本フローチャートにおいて、デバイス配置算出プログラム1412は、障害物リスト152内のレコードを1件ずつ入力として受け取る。
(図7:ステップS701)
デバイス配置算出プログラム1412は、ステップS700で入力として受け取った障害物の形状を近似するラインLを算出する。例えば障害物が屈曲のない壁である場合は、壁にそった直線がラインLとなる。
(図7:ステップS701:補足)
ラインLを決定する方法の例としては、障害物の形状外周に沿って代表点をサンプリングし、生成したサンプリング点の全てのペアに対して、距離が最も大きい2点間を結ぶ線分をラインLとする方法が挙げられる。代表点をサンプリングする方法としては、外周を等間隔に分割する方法、障害物形状がポリゴンであれば、頂点をまずサンプリング対象とし、頂点間を等間隔に分割する方法、などが挙げられる。
デバイス配置算出プログラム1412は、ステップS701で生成したラインLと並行であり、ラインLから所定距離Xだけ離れた直線L1およびL2を、ラインLの両側に引き、ラインLと直線L1とで囲まれた領域S1、ラインLと直線L2とで囲まれた領域S2を形成する。
(図7:ステップS702:補足)
距離Xを決定する方法の例としては、ラインLとラインLに向かい合う壁との間の距離の半分を距離Xとする方法、測位デバイスのセンサ信号が十分な強さで届く範囲の距離とする方法、などが挙げられる。測位デバイスのセンサ信号が十分な強さで届く距離とは、例えば電波強度を用いた測位デバイスの場合、デバイスの真下における電波強度に対し、5dB強度が下がる距離、などのように定義することができる。距離Xの値は測位デバイスの種類によって異なるため、ステップS401で入力されたデバイス種類に応じて適切な値を距離Xとして用いる。
デバイス配置算出プログラム1412は、ステップS702で形成した領域S1内と領域S2内の任意の位置に1台ずつ測位デバイスを配置する。具体的な位置は、ユーザが後述の図13〜図14で説明する画面上で指定してもよいし、例えば領域S1とS2それぞれの中心などのように自動的に定めてもよい。
(図7:ステップS703:補足)
測位デバイスを配置する位置は、領域S1とS2のなかであれば任意の位置でよい。例えば障害物の表面に接する位置でもよい。すなわち、2つの測位デバイスを結ぶ線分を障害物の少なくとも一部が横切るように、測位デバイスを配置すればよい。このように測位デバイスを配置することにより、障害物の両側それぞれに測位デバイスを配置することができる。
(図9:ステップS901)
ユーザは、測位デバイスを設置するエリアを指定する。測位デバイスを設置するエリアとは、地図データベース150が地図データを保持している空間のうち、測位デバイスを設置する対象とする領域のことである。エリアは地図コンポーネントテーブル151内にコンポーネントの一部として記録されている。ユーザは、コンポーネントIDフィールド1511によって設置エリアを指定する。デバイス位置選択プログラム1421は、その指定結果を受け取る。
(図9:ステップS902)
デバイス配置描画プログラム1422は、後述の図10で説明する包含関係テーブル154を地図データベース150から取得し、その記述にしたがって、ステップS901で指定されたエリアに含まれる地図コンポーネントを取得する。デバイス配置描画プログラム1422は、取得した地図コンポーネントを、後述の図11で説明する地図コンポーネントリスト155として地図データベース150に格納する。
デバイス配置描画プログラム1422は、図7の処理フローによって作成されたデバイス配置座標テーブル153から、障害物IDフィールド1532の値が設置エリアの地図コンポーネントリスト155に含まれるレコードを抽出し、後述の図12で説明するデバイス配置座標テーブル156として地図データベース150に格納する。
(図9:ステップS904)
デバイス配置描画プログラム1422は、ステップS902で作成した地図コンポーネントリスト155と、ステップS903で作成したデバイス配置座標テーブル156を、重ねて画面描画する。以上の処理により、指定したエリアにおける測位デバイスの設置位置を画面上に表示することができる。ユーザは、この画面表示を見て、測位デバイスの設置位置を検討することができる。
(図9:ステップS904:補足)
地図の画面描画は、既存の地図描画ソフトウェアを用いて実施することができる。地図描画ソフトウェアの1例として、Geomation(http://hitachisoft.jp/products/geomation/)が挙げられる。地図コンポーネントは、コンポーネント形状フィールド1522の内容を用いて描画することができる。測位デバイスの配置位置は、X座標フィールド1533とY座標フィールド1534が示す座標に適当なマークを付すなどして描画することができる。
以上のように、本実施形態1に係る測位デバイス配置指定装置100は、障害物の両側ともに測位デバイスが配置されるように、測位デバイスの配置位置を算出する。この配置位置にしたがって測位デバイスを配置して測位システムを構築することにより、障害物のいずれの側に測位対象物が存在するかを誤って測位する可能性を低減することができる。
本発明の実施形態2では、実施形態1の図7〜図8で説明した手法とは別の手法を用いて測位デバイスの配置位置を算出する動作例を説明する。測位デバイス配置指定装置100の構成は、ステップS403の処理内容を除いて実施形態1と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。
(図15:ステップS1500〜S1501)
ステップS1500は、ステップS700と同様である。ステップS1501においてデバイス配置算出プログラム1412は、ステップS700で入力として受け取った障害物の形状を近似する線分Lを算出する。線分Lを算出する方法は実施形態1と同様であるが、本実施形態2では次のステップS1502との関連上、直線ではなく線分を算出する。具体的には、障害物の両端を端部とする線分を求める。
(図15:ステップS1502)
デバイス配置算出プログラム1412は、ステップS1501で求めた線分Lの垂直2等分線を作成する。
デバイス配置算出プログラム1412は、ステップS1502で形成した垂直2等分線と障害物の表面との交点2点の座標を求め、この座標を測位デバイスの配置位置とする。
以上のように、本実施形態2に係る測位デバイス配置指定装置100は、図16で例示したように、障害物の形状を近似する線分の垂直2等分線と、障害物の表面との交点に、測位デバイスを配置する。この2点は、障害物を挟んで近接し、かつ双方を障害物が隔てる位置関係にある。この2点に測位デバイスを置いた場合、お互いに障害物の反対側からのセンサ信号(電波など)が通り難く、当該測位デバイス側からのセンサ信号が通り易い。よって、この2点に置いた測位デバイスのうち、どちらがより強くセンサ信号を送受信しているかによって、測位対象物が障害物のどちら側にあるかを判定することができる。
本発明の実施形態3では、実施形態1〜2で説明した手法とは別の手法を用いて測位デバイスの配置位置を算出する動作例を説明する。測位デバイス配置指定装置100の構成は、ステップS403の処理内容を除いて実施形態1〜2と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。
(図17:ステップS1700)
本フローチャートにおいて、デバイス配置算出プログラム1412は、障害物リスト152内のレコードを1件ずつ入力として受け取る。
(図17:ステップS1701)
デバイス配置算出プログラム1412は、ステップS700で入力として受け取った障害物の形状外周に沿って、代表点をサンプリングする。サンプリング方法としては、外周を等間隔に分割する方法、障害物形状がポリゴンであれば、頂点をまずサンプリング対象とし、頂点間を等間隔に分割する方法、などが挙げられる。等間隔に分割する際の分割幅は、測位デバイスのセンサ信号が十分届く間隔とする。電波強度を用いる測位デバイスであれば50cm〜1m程度である。
デバイス配置算出プログラム1412は、ステップS1701でサンプリングした障害物外周のサンプリング点について、2点のサンプリング点の全ての組み合わせペアを生成する。例えばサンプリング点が10点である場合は、本ステップで生成する組み合わせペアの数は、10C2=45ペアとなる。
(図17:ステップS1703)
デバイス配置算出プログラム1412は、ステップS1702で生成した各サンプリング点ペアに対して、外周上の距離と直線距離を計算する。外周上の距離とは、2つのサンプリング点間を障害物の外周形状に沿って進んだときの距離のうち、長さの短い方の距離である。直線距離とは、2つのサンプリング点間を直線で結んだ距離である。
デバイス配置算出プログラム1412は、測位デバイスの配置位置座標を決定する。具体的には、ステップS1702で生成したサンプリング点ペアについて、S1703で算出した外周上距離と直線距離の比を計算し、この比が大きいサンプリング点ペアを測位デバイスの配置位置とする。
(図17:ステップS1704:補足)
外周上距離と直線距離の比の大きいサンプリング点ペアを決める方法としては、外周上距離/直線距離の値が最も大きいペアを選択する方法、外周上距離/直線距離の値の大きい順に並べた上位5ペアの中から任意のものを選択する方法、外周上距離が直線距離の5倍以上であるペアのうち任意のものを選択する方法、などが挙げられる。すなわち、外周上距離/直線距離の値が所定の閾値以上である2点を選択すればよい。
以上のように、本実施形態3に係る測位デバイス配置指定装置100は、図18で例示したように、外周距離と直線距離の比が大きい2点に測位デバイスを配置する。この2点は、障害物を挟んで近接し、かつ双方を障害物が隔てる位置関係にある。この2点に測位デバイスを置いた場合、お互いに障害物の向こう側からのセンサ信号(電波など)が通り難く、こちら側からのセンサ信号が通り易い。よって、この2点に置いた測位デバイスのうち、どちらがより強くセンサ信号を送受信しているかによって、測位対象物が障害物のどちら側にあるかを判定することができる。
本発明の実施形態4では、実施形態1〜3で説明した手法とは別の手法を用いて測位デバイスの配置位置を算出する動作例を説明する。測位デバイス配置指定装置100の構成は、ステップS403の処理内容を除いて実施形態1〜3と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。
(図19:ステップS1900〜S1902)
これらのステップは、図7のステップS700〜S702と同様である。
(図19:ステップS1903)
デバイス配置算出プログラム1412は、ステップS1902で形成した領域S1とS2それぞれに、同じ複数台数の測位デバイスを配置する。本ステップで領域S1とS2に測位デバイスを配置する手法の例は、次の図20で説明する。
以上のように、本実施形態4に係る測位デバイス配置指定装置100は、図20で例示したように、ラインLの両側の領域S1とS2それぞれに複数台の測位デバイスを配置する。これにより、障害物がセンサ信号を遮蔽する効果が弱い場合でも、測位対象物が障害物のいずれの側に存在するかの判定精度が高くなるように、測位デバイスの配置位置を決定することができる。
本発明の実施形態5では、配置すべき測位デバイスの台数がユーザによって指定された場合において、測位デバイスの配置位置を求める方法について説明する。測位デバイス配置指定装置100の構成は、ステップS903の処理内容を除いて実施形態1〜4と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。
(図22:ステップS2200)
本フローチャートにおいて、デバイス配置描画プログラム1422は、地図コンポーネントリスト155、デバイス配置座標テーブル156、およびユーザが指定したデバイス台数を入力として受け取る。
(図22:ステップS2201)
デバイス配置描画プログラム1422は、測位デバイスを設置エリア内に存在する障害物を、障害物の優先度順にソートする。障害物の優先度は、測位デバイスセンサ信号を遮蔽または妨害する効果が大きいものほど大きく設定する。例えば、障害物の接地面積や体積が大きいものほど優先度を上げるという方法が考えられる。
デバイス配置描画プログラム1422は、両側に測位デバイスを配置するか否かをまだ判断していない障害物について、優先度の高い障害物から順に、障害物周囲のデバイス配置位置を、描画用デバイスリストに追加する。この描画用デバイスリストはデバイス配置座標テーブル156と同じ構成を有するが、本処理フローではユーザが指定した測位デバイスの台数によって画面に描画する測位デバイスの台数が異なるため、画面描画すべき測位デバイスの座標を保持するためのリストとして新たに設けた。
(図22:ステップS2203)
デバイス配置描画プログラム1422は、描画用デバイスリストに記録されているデバイス数が、ユーザが指定したデバイス台数より大きいか否かを判断する。描画用デバイスリストに記録されているデバイス数の方が大きい場合はステップS2204に進み、そうでない場合はステップS2205に進む。
デバイス配置描画プログラム1422は、描画用デバイスリスト内のデバイス数が、ユーザが指定した台数を超過したので、最後に描画用デバイスリストに追加したデバイス配置位置を描画用デバイスリストにから削除する。
(図22:ステップS2204:補足その1)
本ステップは、例えば実施形態4で説明したように、障害物の周囲に多数の測位デバイスを一度に配置したとき、配置台数がユーザの指定台数を超過する場合があることに配慮したものである。例えば、ユーザが指定した台数が10台で、これまでに8台の測位デバイスを配置済みである場合、図20の障害物2001に対して測位デバイスを配置すると一度に6台の測位デバイスを配置することになるので、配置済みデバイス数が14台になってユーザの指定を超過してしまう。これは、図21でデバイス台数を10台と指定した場合に相当する。この場合は、直前に実施したデバイス配置を本ステップによってキャンセルすることとした。
(図22:ステップS2204:補足その2)
本ステップの後は、ステップS2207へスキップして残りの測位デバイスを適当な手法で配置してもよいし、ステップS2202に戻って次の優先度以降の障害物について同様の処理を繰り返してもよい。
デバイス配置描画プログラム1422は、描画用デバイスリスト内のデバイス数が、ユーザが指定した台数と同じであるか否かを判断する。同じである場合はステップS2208にスキップし、そうでない場合はステップS2206に進む。
(図22:ステップS2206)
デバイス配置描画プログラム1422は、全ての障害物の周囲に測位デバイスを配置し終えたか否かをチェックする。全ての障害物に配置し終えている場合はステップS2207に進み、配置していない障害物が残っている場合はステップS2202に戻って同様の処理を繰り返す。
(図22:ステップS2206:補足)
全ての障害物の周囲に配置するために必要な測位デバイスの台数よりも多い台数をユーザが指定した場合は、本ステップの次にステップS2207へ進むことになる。例えば障害物が全てセンサ信号を遮蔽するタイプである場合、障害物の個数が10個であれば、必要な測位デバイスは20台となる。しかしユーザが30台を指定した場合、残りの10台については障害物の周囲に配置されないままとなる。このような場合は、本ステップの次にステップS2207へ進む。
デバイス配置描画プログラム1422は、残りの測位デバイスを配置する。残りの測位デバイスを配置する方法としては、ランダムに配置する方法、測位デバイスを配置した障害物のラインLで対象エリアを領域に区切って、配置済みの測位デバイス数が少ない領域から順に配置する方法、などが挙げられる。
(図22:ステップS2208)
デバイス配置描画プログラム1422は、ステップS2200〜S2207で生成した描画用デバイスリストを、本処理フローの結果として出力する。
以上のように、本実施形態5に係る測位デバイス配置指定装置100は、指定した台数の測位デバイスを適切な位置に配置することができる。また、実施形態4で説明したように、障害物の周囲に多数の測位デバイスを一度に配置する場合でも、測位デバイスの台数が指定台数を超過しないようにすることができる。
Claims (15)
- 電波の受信により対象物の測位のための情報を取得する測位デバイスを配置する空間内に存在する前記対象物の目視確認の障害となる障害物の位置と形状を取得する障害物データ取得部と、
前記測位デバイスを配置するのに適した前記空間内の位置を算出する配置算出部と、
を備え、
前記配置算出部は、
前記障害物の両側ともに前記測位デバイスが配置されるように、前記測位デバイスの位置を算出する
ことを特徴とする測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
2つの前記測位デバイスを結ぶ線分を前記障害物の少なくとも一部が横切るように、前記測位デバイスの位置を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
前記障害物の形状を近似する第1直線を算出し、
前記第1直線と並行で前記第1直線の両側に位置する2つの第2直線を求め、
前記第1直線と2つの前記第2直線の間の空間それぞれに前記測位デバイスが配置されるように、前記測位デバイスの位置を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
前記障害物の形状を近似する線分と前記線分の垂直2等分線を算出し、
前記垂直2等分線と前記障害物の表面との交点に、前記測位デバイスが配置されるように、前記測位デバイスの位置を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
前記障害物の外周形状をサンプリングした点のうち2点の間の直線距離と、前記2点の間の外周距離との比を算出し、
前記直線距離に対する前記外周距離の比が所定閾値以上の前記2点に前記測位デバイスが配置されるように、前記測位デバイスの位置を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
前記障害物の形状を近似する第1直線を算出し、
前記第1直線と並行で前記第1直線の両側に位置する2つの第2直線を求め、
前記第1直線と2つの前記第2直線の間の空間それぞれに前記測位デバイスが複数配置されるように、前記測位デバイスの位置を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
前記障害物の形状を近似する線分と前記線分の垂直2等分線を算出し、
前記線分と並行で前記線分の両側に位置する2つの第1直線を求め、
前記垂直2等分線と並行で前記垂直2等分線の両側に位置する2つの第2直線を求め、
前記第1直線と前記垂直2等分線の交点、および前記第1直線と前記第2直線の交点に前記測位デバイスが複数配置されるように、前記測位デバイスの位置を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
前記第1直線に対して線対称の位置に前記測位デバイスが配置されるように、前記測位デバイスの位置を算出する
ことを特徴とする請求項6記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
前記障害物に対して点対称の位置に前記測位デバイスが配置されるように、前記測位デバイスの位置を算出する
ことを特徴とする請求項6記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部の算出結果を画面表示する表示部を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
前記測位デバイスを前記空間内に配置する台数と、前記障害物の優先度とについての指示を受け取り、
前記測位デバイスを両側に配置するか否かを判断していない前記障害物のうち前記優先度が最も高いものの両側に前記測位デバイスが配置されるように、前記測位デバイスの位置を算出するステップを繰り返し、
前記表示部は、
前記配置算出部が位置を算出した前記測位デバイスの台数が、前記配置算出部が受け取った台数に達した時点で、前記障害物の配置と前記測位デバイスの配置を画面表示する ことを特徴とする請求項10記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記表示部は、
前記配置算出部が受け取った台数が、前記障害物の個数の2倍以上である場合は、
前記配置算出部が全ての前記障害物について前記測位デバイスの位置を算出し終えた時点で、前記障害物の配置と前記測位デバイスの配置を画面表示する
ことを特徴とする請求項11記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
前記測位デバイスを前記空間内に配置する台数と、前記障害物の優先度とについての指示を受け取り、
前記測位デバイスを両側に配置するか否かを判断していない前記障害物のうち前記優先度が最も高いものの両側に前記測位デバイスが配置されるように、前記測位デバイスの位置を算出するステップを繰り返し、
位置を算出した前記測位デバイスの台数が、前記配置算出部が受け取った台数を超過した場合は、その直前に算出した前記障害物の配置をキャンセルする
ことを特徴とする請求項6記載の測位デバイス配置指定装置。 - 前記配置算出部は、
前記障害物の配置をキャンセルした後、前記優先度が次に高い前記障害物から前記ステップを再開する
ことを特徴とする請求項13記載の測位デバイス配置指定装置。 - 請求項1記載の測位デバイス配置指定装置と、前記測位デバイスと、
を有することを特徴とする測位システム。
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