JP5964095B2 - 高さ標定システム、及び高さ標定方法 - Google Patents

Description

この発明は、高さ標定システム、及び高さ標定方法に関し、とくに位置標定システムを用いて標定対象の高さを標定する技術に関する。

非特許文献１には、基地局に設置した複数のアンテナから歩行者の携帯端末に無線信号を送信し、各アンテナから送信されてくる無線信号の位相差に基づき携帯端末とアンテナとの相対位置を求め、求めた相対位置（方向、距離）と基地局の絶対位置とから歩行者の現在位置を取得する位置標定システムが開示されている。

武内 保憲，河野 公則，河野 実則、" 2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発"、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会

ところで、非特許文献１に開示されている位置標定システム１を、例えば、倉庫内や工場内における荷物や資材等の管理に適用すれば、荷物や資材等が置かれている位置を正確に把握することができ、荷物や資材等の管理を効率よく正確に行うことができる。

しかし荷物や資材等が積層されて管理される場合や棚等に収納されて管理される場合には、平面的な位置だけでなく、荷物や資材が何段目に積載されているのか、荷物や資材が何段目の棚に置かれているのかといった、高さに関する情報まで簡便に把握することができればより一層便利である。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、位置標定システムを用いた高さ標定システム、及び高さ標定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一つは、移動端末と、隣接して配置された複数のアンテナを有する基地局とを含み、前記移動端末が、当該移動端末の位置の標定に用いる無線信号である位置標定信号を送信し、前記基地局が、前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき、当該基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφを求め、求めた前記方向Δφに基づき前記移動端末の位置標定を行う位置標定システムを用いて実現される、高さ標定システムであって、
前記移動端末が設けられた移動体が移動する平面から高さＨの位置に前記基地局を設け、
前記移動体の不動部分の前記平面から高さｈ₁の位置に第１の前記移動端末を設け、
前記移動体の可動部分に第２の前記移動端末を設け、
前記基地局は、
前記高さＨ及び前記高さｈ₁を記憶し、
前記移動体が位置Ｘに存在する時に前記第１の移動端末について前記位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記第１の移動端末が存在する方向Δφ₁を取得し、
前記高さｈ₁及び前記方向Δφ₁を次式に代入することにより、前記移動体が位置Ｘに存在する時の、前記基地局の直下から前記第１の移動端末の直下までの前記平面上の距離ｄ₁を求め、
ｄ₁＝（Ｈ−ｈ₁）×ｔａｎΔφ₁
前記移動体が前記位置Ｘに存在する時に前記第２の移動端末について位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記第２の移動端末が存在する方向Δφ₂を取得し、
前記方向Δφ₂及び前記距離ｄ₁を次式に代入することにより、前記移動体が前記位置Ｘに存在する時の前記第２の移動端末の前記平面からの高さｈ₂を求めることとする。
ｄ₁＝（Ｈ−ｈ₂）×ｔａｎΔφ₂

本発明によれば、既知である第１移動端末の高さｈ_１と、第１の移動端末について位置標定を行うことにより求まる第１の移動端末が存在する方向Δφ_１とに基づき、第１の移動端末の現在位置ｄ_１を求め、求めた現在位置ｄ_１と、第２の移動端末について位置標定を行うことにより求まる第２の移動端末が存在する方向Δφ_２とに基づき、第２の移動端末の高さｈ_２を求めるので、移動体の現在位置ｄ_１が既知でない場合であっても、移動体が任意の位置Ｘに存在するときの第２の移動端末の高さｈ_２を簡便に取得することができる。

本発明の他の一つは、上記高さ標定システムであって、前記移動体は、荷物が搭載された運搬車であり、前記不動部分は前記運搬車の本体部分であり、前記可動部分は前記本体部分に搭載された荷物であることとする。

このように第１の移動端末を不動部分である運搬車の本体部分に設け、第２の移動端末を可動部分である荷物に取り付けた場合には、位置標定システムが位置標定の対象とするエリア内のいずれの位置に運搬車が存在していても、これに搭載されている荷物の高さを正確に特定することができる。このため、例えば運搬車が保管場所に移動して荷物の棚上げや棚卸しを行うような場合には、荷物が棚の何段目に置かれているかといった情報まで細かく管理することができる。

本発明の他の一つは、移動端末と、隣接して配置された複数のアンテナを有する基地局とを含み、前記移動端末が、当該移動端末の位置の標定に用いる無線信号である位置標定信号を送信し、前記基地局が、前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき、当該基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφを取得し、求めた前記方向Δφに基づき前記移動端末の位置標定を行う位置標定システムを用いて実現される、高さ標定システムであって、
前記移動端末が設けられた移動体が移動する平面から高さＨの位置に前記基地局を設け、
前記移動体の可動部分に前記移動端末を設け、
前記基地局は、
前記高さＨ、及び前記移動端末が定位置に存在する時の高さｈ_１を記憶し、
前記移動体が位置Ｘに存在し、かつ、前記移動端末が前記定位置に存在する時に前記移動端末について前記位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφ_１を取得し、
前記高さｈ_１及び求めた前記方向Δφ_１を次式に代入することにより、前記移動体が位置Ｘに存在する時の、前記基地局の直下から前記移動端末の直下までの前記平面上の距離ｄ_１を求め、
ｄ_１＝（Ｈ−ｈ_１）×ｔａｎΔφ_１
前記移動端末が前記定位置以外の高さｈ_２に存在する時に前記移動端末について位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφ_２を取得し、
前記方向Δφ_２及び前記距離ｄ_１を次式に代入することにより前記高さｈ_２を求めることとする。
ｄ_１＝（Ｈ−ｈ_２）×ｔａｎΔφ_２

このように移動体の可動部分に移動端末を設け、移動体が位置Ｘに存在し、かつ、移動体に移動端末が高さｈ_１の定位置に存在する時に位置標定を行うことにより取得される移動端末が存在する方向Δφ_１と高さｈ_１とに基づき移動端末の現在位置ｄ_１を求め、求めた現在位置ｄ_１と、移動体が位置Ｘに存在し、かつ、移動端末が上記定位置以外の位置ｈ_２に存在する時に位置標定を行うことにより取得される移動端末が存在する方向Δφ_２とに基づき位置ｈ_２を求めるので、移動体の現在位置ｄ_１が既知でない場合であっても、移動体が任意の位置Ｘに存在するときの移動端末の高さｈ_２を求めることができる。また本発明によれば、移動体の可動部分に単数の移動端末を設けるだけで、移動端末の高さｈ_２を簡便に取得することができる。

尚、前記移動端末は、例えば、自身が現在前記定位置に存在するか否かを判断するための情報を提供するセンサを有し、自身が現在定位置に存在する場合にその旨を示す情報を前記基地局に通知し、前記基地局は、前記通知に基づき前記移動端末が前記定位置に存在するか否かを判断する。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、位置標定システムを用いて移動端末の高さに関する情報を簡便に取得することができる。

位置標定システム１の概略的な構成を示す図である。 サーバ装置１０の主なハードウエアを示す図である。 サーバ装置１０の主な機能を示す図である。 移動端末３０の主なハードウエアを示す図である。 移動端末３０の主な機能を示す図である。 基地局２０の主なハードウエアを示す図である。 基地局２０の主な機能を示す図である。 位置標定信号８００の構成を説明する図である。 基地局２０と移動端末３０の位置関係を示す図である。 基地局２０のアンテナ２５の構成を説明する図である。 基地局２０と移動端末３０の位置関係を説明する図である。 第１実施例として説明する高さ標定システム２の概略的な構成を示す図である。 高さ標定処理Ｓ１３００を説明するフローチャートである。 第２実施例として説明する高さ標定システム２の概略的な構成を示す図である。 高さ標定処理Ｓ１５００を説明するフローチャートである。

＝位置標定システム＝
図１に実施形態として説明する位置標定システム１の概略的な構成を示している。位置標定システム１は、例えば、人、荷物、貨物などの移動体３の現在位置を監視するシステム、移動体３の道案内や移動体３の目的地までの誘導を行うシステムなどに広く適用することができる。

位置標定システム１はシステム管理センタやシステム監視センタなどに設けられるサーバ装置１０、位置標定システム１が適用される地域の各所に設けられる複数の基地局２０、及び移動体３に携帯もしくは取り付けられる移動端末３０を含む。

基地局２０は、移動体３が移動する平面Ｚから所定の高さ位置に設けられる。例えば、位置標定システム１が屋内で用いられる場合には、基地局２０は柱や建物の壁などに設けられる。また例えば、位置標定システム１が屋外で用いられる場合には、基地局２０は電柱や鉄塔などに設けられる。

基地局２０及び移動端末３０は、いずれもサーバ装置１０と通信ネットワーク５を介して通信可能に接続している。通信ネットワーク５は、有線もしくは無線による通信手段であって、例えば、専用線、公衆回線、インターネット等である。

図２にサーバ装置１０の主なハードウエアを示している。同図に示すように、サーバ装置１０は、中央処理装置１１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置１２（半導体メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）、ハードディスク装置等）、入力装置１３（キーボードやマウス等）、表示装置１４（液晶ディスプレイ等）、サーバ装置１０を通信ネットワーク５に接続する通信インタフェース１５（ＮＩＣ（Network Interface Card）、無線通信モジュール等）などを備える。このうち表示装置１４には、例えば、移動体３の現在位置や移動方向などを示す情報がリアルタイムに表示される。同図に示すように、サーバ装置１０の各構成要素はバス１８を介して互いに通信可能に接続されている。

図３にサーバ装置１０が備える主な機能を示している。同図に示すように、サーバ装置１０は、情報収集部１０１、情報提供部１０２、及び設定情報記憶部１０３を備える。これらの機能は、サーバ装置１０が備えるハードウエアによって、もしくは、サーバ装置１０の中央処理装置１１が、記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

情報収集部１０１は、基地局２０又は移動端末３０から随時送られてくる、移動端末３０の現在位置などの情報を受信して管理する。

情報提供部１０２は、例えば、基地局２０又は移動端末３０に対して、移動体３の現在位置や移動方向などの監視情報、移動体３の安全確保に関する情報や道案内情報、目的地までの誘導情報、現在位置周辺の地理情報などを提供する。

設定情報記憶部１０３は、例えば、基地局２０の設置位置を示す情報（緯度、経度、設置高さ等）を設定情報として記憶する。

図４に移動端末３０の主なハードウエアを示している。同図に示すように、移動端末３０は、中央処理装置３１（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）、記憶装置３２（半導体メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）、ハードディスク装置等）、後述する位置標定信号８００の送信や他の装置との間での無線通信を行う無線通信インタフェース３３（ＮＩＣ、無線通信モジュール等）、無線通信インタフェース３３によって行われる無線通信に用いられるアンテナ３４、入力装置３５（タッチパネル、操作ボタン等）、表示装置３６（液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等）、及び端末状態検知センサ３８を備える。尚、これらの各構成要素はバス３９を介して互いに通信可能に接続されている。

アンテナ３４は、例えば、指向性アンテナである。アンテナ３４は、移動端末３０の筐体と一体に設けられていてもよいし、移動端末３０の筐体とは別体に設けられていてもよい。移動端末３０を壁等の障害物が存在する屋内等で用いる場合には、アンテナ３４は円偏波指向性アンテナであることが望ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は、壁等の障害物で反射した際に反転するが、円偏波指向性アンテナを用いることで、反射波や定在波を効果的に減衰させることができる。

端末状態検知センサ３８は、例えば、加速度センサなどを用いて構成されている。端末状態検知センサ３８は、移動端末３０の現在の状態（例えば、３軸方向の加速度、３軸方向の速度等）を示す情報を出力する。

図５に移動端末３０が備える主な機能を示している。同図に示すように、移動端末３０は、位置標定信号送信部３０１、情報送受信部３０２、情報表示部３０３、及び端末状態取得部３０４を備える。これらの機能は、移動端末３０が備えるハードウエアによって、もしくは、移動端末３０の中央処理装置３１が記憶装置３２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

上記機能のうち、位置標定信号送信部３０１は、移動端末３０の位置の標定に用いられる無線信号（以下、位置標定信号８００と称する）を無線通信インタフェース３３から送信する。位置標定信号送信部３０１は、例えば短い時間間隔で繰り返し（例えば周期的に）位置標定信号８００を送信する。

情報送受信部３０２は、無線通信インタフェース３３による無線通信や通信ネットワーク５による有線通信によりサーバ装置１０もしくは基地局２０と通信し、移動体３に提示するための情報の受信（ダウンロード）や、サーバ装置１０もしくは基地局２０において用いられる各種情報の送信（アップロード）などを行う。

情報表示部３０３は、移動体３である人などに提示する情報を表示装置３６に出力する。

端末状態取得部３０４は、端末状態検知センサ３８が出力する情報に基づき、移動端末３０が現在静止しているか否かを示す情報（以下、端末状態情報と称する。）を生成する。例えば、状態取得部３０５は、加速度センサによって取得される直近の所定時間内における移動端末３０に作用した加速度の履歴、速度センサによって取得される直近の所定時間内における移動端末３０の速度の履歴などに基づき、移動端末３０が現在静止しているか否か（移動端末３０が定位置にあるか否か）を判断する。

図６に基地局２０の主なハードウエアを示している。同図に示すように、基地局２０は、中央処理装置２１（ＣＰＵやＭＰＵ等）、記憶装置２２（半導体メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）、ハードディスク装置等）、基地局２０を通信ネットワーク５に接続するための通信インタフェース２３（ＮＩＣ、無線通信モジュール等）、無線通信を行う無線通信インタフェース２４（無線通信モジュール等）、複数のアンテナ２５ａ〜２５ｄ（第２アンテナ）（以下の説明においてこれらをアンテナ２５と総称することがある。）、及びアンテナ切替スイッチ２６を備える。これらの各構成要素は、バス２８を介して通信可能に接続されている。

中央処理装置２１は、記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、基地局２０の様々な機能を実現する。無線通信インタフェース２４は、移動端末３０から送信された位置標定信号８００を受信する。

アンテナ２５は、いずれも指向性アンテナである。アンテナ切替スイッチ２６は、複数のアンテナ２５ａ〜２５ｄのうちのいずれかを順次選択してアンテナ２５を無線通信インタフェース２４に接続する。尚、位置標定システム１を壁等の障害物が存在する屋内等で用いる場合には、アンテナ２５として円偏波指向性アンテナを用いることが好ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は壁等での反射時に反転するので、アンテナ２５として円偏波指向性アンテナを用いることで反射波（又は定在波）を効果的に減衰させることができるからである。

図７に基地局２０が備える主な機能を示している。同図に示すように、基地局２０は、通信処理部２０１、位置標定信号受信部２０２、設定情報記憶部２０３、位置標定部２０４、及び高さ標定部２０５を備える。尚、これらの機能は、基地局２０が備えるハードウエアによって、もしくは、基地局２０の中央処理装置２１が記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

通信処理部２０１は、通信インタフェース２３や無線通信インタフェース２４を制御して移動端末３０やサーバ装置１０との間でデータの送信又は受信を行う。

位置標定信号受信部２０２は、無線通信インタフェース２４及びアンテナ切替スイッチ２６を制御して移動端末３０から送信された位置標定信号８００を受信する。

設定情報記憶部２０３は、前述した設定情報（例えば、当該基地局２０の現在位置を示す情報（緯度、経度、高さＨ）、後述する、第１の移動端末３０の高さｈ_１、後述する、移動端末３０が定位置にある時の高さｈ_１等）を記憶する。

位置標定部２０４は、移動体３（移動端末３０）の位置標定を実施するタイミング（例えば、位置標定信号８００を受信した時、予め設定した時刻が到来した時、移動体３の状態が変化した時（移動端末３０の取り付け位置が変更された時）等）が到来すると、位置標定信号受信部２０２が受信した位置標定信号８００に基づき移動端末３０の現在位置を標定する。位置標定部２０４によって標定された移動端末３０の現在位置は、通信処理部２０１によってサーバ装置１０や移動端末３０に随時送信されて様々な目的に利用される。位置標定の仕組みの詳細については後述する。

高さ標定部２０５は、後述する仕組みにより、第２の移動端末３０ｂの高さｈ_２、もしくは移動端末３０の高さｈ_２を求める。

＜位置標定の原理＞
次に位置標定システム１によって行われる移動端末３０の現在位置の標定の仕組みについて説明する。尚、以下の説明の前提として、移動端末３０は、十分に短い時間間隔で繰り返し位置標定信号８００を送信するものとする。また基地局２０は、４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄを十分に短い周期で切り換えながら位置標定信号８００を受信するものとする。

図８に移動端末３０のアンテナ３４から送信される位置標定信号８００の一例を示している。同図に示すように、位置標定信号８００は、制御信号８１１、測定信号８１２、端末情報８１３、及び端末状態情報８１４を含む。このうち制御信号８１１は、変調波や各種の制御信号を含む。また測定信号８１２は、数ｍ秒程度の無変調波（例えば、基地局２０に対する移動端末３０の存在する方向や基地局２０に対するその移動端末３０までの相対距離の検出に用いる信号（例えば、２０４８チップの拡散符号））を含む。端末情報８１３には、その移動端末３０の端末ＩＤが含まれる。端末状態情報８１４には、前述した端末状態情報が設定される。

図９に基地局２０と移動端末３０の位置関係を示している。同図に示すように、基地局２０は、移動体３が移動する平面Ｚから高さＨ（ｍ）の位置に固定されている。また移動端末３０は平面Ｚから高さｈ（ｍ）の位置に存在する。尚、平面Ｚ上、基地局２０の直下から移動端末３０の直下までの直線距離はＬ（ｍ）である。

図１０に基地局２０に設けられる４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄを示している。同図に示すように、４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄは、夫々、位置標定信号８００の１波長（例えば、位置標定信号８００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合は波長λ＝１２．５ｃｍ）以下の間隔（例えば３ｃｍ）を空けて平面的に略正方形状に隣接配置されている。尚、４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄは、いずれも指向性アンテナ（例えば、円偏波指向性アンテナ）であり、これらのいずれについてもその指向方向は斜め下方向に向けられている。

同図において、アンテナ２５の高さ位置における水平方向とアンテナ２５に対する移動端末３０の方向とのなす角をαとすれば、これらの間には次の関係がある。
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/３（ｃｍ））
・・・式１

尚、ΔＬ（ｃｍ）は、アンテナ２５を構成しているアンテナ２５ａ〜２５ｄのうち、特定の２つのアンテナ２５と移動端末３０との間の伝搬路長の差（以下、これを経路差とも称する。）である。

ここで４つのアンテナ２５ａ〜２５ｄのうち、特定の２つのアンテナ２５で受信される位置標定信号８００の位相差をΔθとすれば、次の関係がある。
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／（２π／λ（ｃｍ）） ・・・式２

ここで例えば位置標定信号８００が２．４ＧＨｚ帯の電波（波長λ＝１２．５（ｃｍ））である場合は
α＝ａｒｃＳｉｎ（Δθ／π） ・・・式３
となり、測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）においてα＝Δθ（ラジアン）となり、位相差Δθから基地局２０が存在する方向αを特定することができる。

尚、図１１に示すように、基地局２０のアンテナ２５の平面Ｚからの高さをＨ、移動端末３０の平面Ｚからの高さをｈとし、基地局２０の直下の平面Ｚ上の位置を原点として平面Ｚ上に直交座標（Ｘ，Ｙ）を設定し、上記方向αから求まる、基地局２０から移動端末３０の方向とＸ軸とがなす角をΔφ（ｘ）、上記方向αから求まる、基地局２０から移動端末３０の方向とＹ軸とがなす角をΔφ（ｙ）とすれば、原点に対する移動端末３０の位置Δｄ（ｘ），Δｄ（ｙ）は次式から求めることができる。
Δｄ（ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（Δφ（ｘ）） ・・・式４
Δｄ（ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（Δφ（ｙ）） ・・・式５

そして基地局２０から平面Ｚに下ろした垂線が平面Ｚと交わる点を原点（Ｘ１，Ｙ１）とすれば、移動端末３０の現在位置（Ｘｘ，Ｙｙ）は次式から求めることができる。
Ｘｘ＝Ｘ１＋ｄ（ｘ） ・・・式６
Ｙｙ＝Ｙ１＋ｄ（ｙ） ・・・式７

尚、移動端末３０の位置をｄ、位置標定により取得される基地局２０から見た移動端末３０が存在する方向をΔφとすれば、式４，５は、座標系を特定しない、次の形で表わすことができる。
ｄ＝（Ｈ−ｈ）×ｔａｎΔφ ・・・式８

以上に説明した位置標定の原理については、例えば、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、及び特開２００６−２３２６１号公報等に詳述されている。

＝高さ標定システム＝
次に以上に説明した位置標定システム１を用いて構成した、移動体３によって運搬される荷物や資材等の運搬物の高さを標定するシステム（以下、高さ標定システム２と称する。）について説明する。高さ標定システム２は、例えば、倉庫や工場の敷地内でフォークリフトや運搬車両、台車などによって運搬される荷物や資材等の所在の管理を支援するための環境をユーザに提供する。

＜第１実施例＞
図１２に第１実施例として説明する高さ標定システム２の概略的な構成を示している。同図に示すように、第１実施例では、移動体３の不動部分３ａに第１の移動端末３０ａを、移動体３の可動部分３ｂに第２の移動端末３０ｂを設けている。尚、移動体３が例えばフォークリフトである場合、不動部分３ａは例えばフォークリフトの本体部分であり、可動部分３ｂはフォークリフトのフォークやフォークリフトによって運搬される荷物や資材などである。

同図に示すように、第１の移動端末３０ａは移動体３の不動部分３ａに固定されており、移動体３が平面上を移動してもその高さｈ_１は一定である。一方、第２の移動端末３０ｂは移動体３の可動部分３ｂに設けられており、その高さｈ_２は可動部分３ｂの動きに応じて変化する。

基地局２０は、自身の平面からの高さＨ、及び第１の移動端末３０ａの高さｈ_１を記憶している。基地局２０は予め記憶している自身の平面からの高さＨ、及び第１の移動端末３０ａの高さｈ_１を用いて、次のようにして第２の移動端末３０ｂの高さｈ_２を取得する。

まず基地局２０は、第１の移動端末３０ａについて位置標定を実施し、基地局２０からみた第１の移動端末３０ａが存在する方向Δφ_１を取得する。

続いて基地局２０は、記憶している自身の高さＨ、記憶している第１の移動端末３０ａの高さｈ_１、及び取得した方向Δφ_１を次式に代入することにより、移動体３が位置Ｘに存在する時の、基地局２０の直下から第１の移動端末３０ａの直下までの平面上の距離ｄ_１を求める。
ｄ_１＝（Ｈ−ｈ_１）×ｔａｎΔφ_１ ・・・式９

尚、距離ｄ_１と基地局２０の直下から第２の移動端末３０ｂの直下までの平面上の距離ｄ_２との差は距離ｄ_１に比べて十分に小さく、これらはほぼ一致する（ｄ_１≒ｄ_２）ものとする。

次に基地局２０は、移動体３が位置Ｘに存在する時に第２の移動端末３０ｂについて位置標定を実施し、基地局２０からみた第２の移動端末３０ｂが存在する方向Δφ_２を取得する。

そして基地局２０は、記憶している自身の高さＨ、取得した方向Δφ_２、及び求めた距離ｄ_１を次式に代入することにより、移動体３が位置Ｘに存在する時の第２の移動端末３０ｂの高さｈ_２を求める
ｄ_１＝（Ｈ−ｈ_２）×ｔａｎΔφ_２ ・・・式１０

図１３は以上の方法により基地局２０が第２の移動端末３０ｂの高さｈ_２を取得しようとして行う処理（以下、高さ標定処理Ｓ１３００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに高さ標定処理Ｓ１３００について説明する。

同図に示すように、基地局２０は、第２の移動端末３０ｂの高さｈ_２の標定を開始するか否かを随時判断している（Ｓ１３１１）。尚、基地局２０は、例えば、予め設定された時刻が到来したこと、位置標定システム１による移動体３の位置標定を行った結果、移動体３が所定の位置に到達したことを検知したこと（例えば、移動体３が荷物や資材等の収納先の棚の近傍に到達したこと）などを契機として、第２の移動端末３０ｂの高さｈ_２の標定を開始する。

基地局２０は、第２の移動端末３０ｂの高さの標定を開始すると（Ｓ１３１１：ＹＥＳ）、第１の移動端末３０ａからの位置標定信号８００（以下、第１位置標定信号８００と称する。）の受信を待機する（Ｓ１３１２）。尚、第１の移動端末３０ａは、第１位置標定信号８００を短い時間間隔で繰り返し（例えば周期的に）送信しているものとする。

基地局２０は、第１の移動端末３０ａから第１位置標定信号８００を受信すると（Ｓ１３１２：ＹＥＳ）、第１の移動端末３０ａの位置標定を実施して第１の移動端末３０ａが存在する方向Δφ_１を取得する（Ｓ１３１３）。そして基地局２０は、記憶している自身の高さＨ、記憶している第１の移動端末３０ａの高さｈ_１、及び取得した方向Δφ_１を、前述した式９に代入することにより、第１の移動端末３０ａの現在位置（距離ｄ_１）を求める（Ｓ１３１４）。

次に基地局２０は、第２の移動端末３０ｂからの位置標定信号８００（以下、第２位置標定信号８００と称する。）の受信を待機する（Ｓ１３１５）。尚、第２の移動端末３０ｂは、第２位置標定信号８００を短い時間間隔で繰り返し（例えば周期的に）送信しているものとする。

基地局２０は、第２の移動端末３０ｂから第２位置標定信号８００を受信すると（Ｓ１３１５：ＹＥＳ）、第２の移動端末３０ｂの位置標定を実施して第２の移動端末３０ｂが存在する方向Δφ_２を取得する（Ｓ１３１６）。そして基地局２０は、記憶している自身の高さＨ、取得した方向Δφ_２、及び求めた距離ｄ_１を前述した式１０に代入することにより、第２の移動端末３０ｂの高さｈ_２を求める（Ｓ１３１７）。

以上に説明したように、高さ標定システム２によれば、第２の移動端末３０ｂの高さｈ_２を簡便に取得することができる。そしてこれにより、例えば、倉庫内や工場内における荷物や資材等の管理を行おうとする場合、荷物や資材等の高さを自動的に把握することができ、例えば、荷物や資材が現在、何段目に積載されているのか、荷物や資材が何段目の棚に置かれているのかといった情報まで細かく把握することができる。

また以上に説明したように、基地局２０は、第２の移動端末３０ｂの高さｈ_２を求める際に必要となる移動体３の現在位置（第１の移動端末３０ａの距離ｄ_１）を、第１の移動端末３０ａについて位置標定を実施することにより取得するので、移動体３が、基地局２０が位置標定を行うことが可能ないずれの位置に存在する場合でも、第２の移動端末３０ｂの正確な高さｈ_２を確実に取得することができる。

尚、以上のようにして取得された第２の移動端末３０ｂの高さｈ_２は、例えば、サーバ装置１０や移動端末３０に送信されてサーバ装置１０もしくは移動端末３０がユーザに提供するサービスに用いることができる。

＜第２実施例＞
図１４に第２実施例として説明する高さ標定システム２の概略的な構成を示している。同図に示すように、第２実施例では、移動体３の可動部分３ｂに移動端末３０を設けている。尚、移動体３が例えばフォークリフトである場合、不動部分３ａは例えばフォークリフトの本体部分であり、可動部分３ｂはフォークリフトのフォークやフォークリフトによって運搬される荷物や資材などである。

移動端末３０は移動体３の可動部分３ｂに固定されており、その高さｈは可動部分３ｂが移動することにより変化する。

基地局２０は、自身の平面からの高さＨ、及び移動端末３０が定位置にある時（例えばフォークリフトのフォークが最下点にある時）の移動端末３０の高さｈ_１を記憶している。そして基地局２０は、予め記憶している自身の平面からの高さＨ、及び移動端末３０が定位置にある時の移動端末３０の高さｈ_１を用いて、次のようにして移動端末３０が上記定位置以外にある時の移動端末３０の高さｈ_２を取得する。

まず基地局２０は、移動端末３０が定位置にある時（移動端末３０の高さがｈ_１の時）に移動端末３０について位置標定を実施し、基地局２０からみた移動端末３０が存在する方向Δφ_１を取得する。尚、移動端末３０が定位置（高さｈ_１）にあるか否かは、例えば、移動端末３０から送られてくる位置標定信号８００に含まれている、前述した端末状態情報に基づき判断する。例えば、基地局２０は、移動端末３０に現在、重力の加速度が作用していない場合に移動端末３０が定位置にあると判断する。

続いて基地局２０は、自身の高さＨ、移動端末３０が定位置にある時の移動端末３０の高さｈ_１、及び取得した方向Δφ_１を次式に代入することにより、基地局２０の直下から移動端末３０の直下までの平面上の距離ｄ_１を求める。
ｄ_１＝（Ｈ−ｈ_１）×ｔａｎΔφ_１ ・・・式１２

次に基地局２０は、当該移動端末３０についての位置標定を再度実施して、基地局２０からみた移動端末３０が存在する方向Δφ_２を取得する。そして基地局２０は、記憶している自身の高さＨ、取得した方向Δφ_２、及び求めた距離ｄ_１を次式に代入することにより、移動端末３０が定位置以外の位置にある時の移動端末３０の高さｈ_２を求める
ｄ_１＝（Ｈ−ｈ_２）×ｔａｎΔφ_２ ・・・式１３

図１５は以上の方法により基地局２０が移動端末３０の高さｈ_２を取得しようとして行う処理（以下、高さ標定処理Ｓ１５００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに高さ標定処理Ｓ１５００について説明する。

同図に示すように、基地局２０は、移動端末３０の高さｈ_２の標定を開始するか否かを随時判断している（Ｓ１５１１）。基地局２０は、例えば、予め設定された時刻（周期的、スケジュールされた時刻等）が到来した場合に移動端末３０の高さｈ_２の標定を開始する。また基地局２０は、例えば、位置標定システム１の標定結果等から移動体３が所定の位置に到達したことを検知した場合（例えば、移動体３が荷物や資材等の収納先の棚の近傍に到達した場合）に移動端末３０の高さｈ_２の標定を開始する。

基地局２０は、移動端末３０の高さの標定を開始することを決定すると（Ｓ１５１１：ＹＥＳ）、移動端末３０からの位置標定信号８００の受信を待機する（Ｓ１５１２）。尚、移動端末３０は、位置標定信号８００を、連続的にもしくは短い時間間隔で繰り返し送信しているものとする。

基地局２０は、移動端末３０から位置標定信号８００を受信すると（Ｓ１５１２：ＹＥＳ）、受信した位置標定信号８００の端末状態情報８１４に基づき、移動端末３０が現在、定位置にあるか否かを判断する（Ｓ１５１３）。移動端末３０が現在、定位置にある場合は（Ｓ１５１３：ＹＥＳ）Ｓ１５１４に進み、移動端末３０が現在、定位置にない場合は（Ｓ１５１３：ＮＯ）、Ｓ１５１２に戻る。

Ｓ１５１４では、基地局２０は、受信した位置標定信号８００に基づき、移動端末３０の位置標定を実施して移動端末３０が存在する方向Δφ_１を取得する。そして基地局２０は、自身の高さＨ、移動端末３０が定位置にある時の移動端末３０の高さｈ_１、及び取得した方向Δφ_１を前述した式１２に代入することにより、移動端末３０の現在位置（距離ｄ_１）を求める（Ｓ１５１５）。

次に基地局２０は、移動端末３０からの位置標定信号８００の受信を待機する（Ｓ１５１６）。基地局２０は、位置標定信号８００を受信すると（Ｓ１５１６：ＹＥＳ）、移動端末３０の位置標定を実施して、移動端末３０が存在する方向Δφ_２を取得する（Ｓ１５１７）。そして基地局２０は、記憶している自身の高さＨ、取得した方向Δφ_２、及び求めた距離ｄ_１を前述した式１３に代入することにより、移動端末３０の高さｈ_２を求める（Ｓ１５１８）。

以上に説明したように、この高さ標定システム２によれば、移動端末３０の高さｈ_２を簡便に取得することができる。そしてこれにより、例えば、倉庫内や工場内における荷物や資材等の管理を行おうとする場合、荷物や資材等の高さを把握することができ、例えば、荷物や資材が現在、何段目に積載されているのか、荷物や資材が何段目の棚に置かれているのかといった情報まで細かく把握することができる。

また以上に説明したように、基地局２０は、移動端末３０の高さｈ_２を求める際に必要となる移動体３の現在位置（距離ｄ_１）を、移動端末３０についての位置標定を実施することにより取得するので、移動体３が、基地局２０が位置標定を行うことが可能ないずれの位置に存在する場合でも、移動端末３０の正確な高さｈ_２を確実に取得することができる。

また第２実施例の高さ標定システム２によれば、可動部分３ｂに単数の移動端末３０を設けるだけで、移動端末３０の高さｈ_２を取得することができる。また可動部分３ｂが定位置ｈ_１にあるか否か等は、例えば、移動端末３０から送られてくる位置標定信号８００に含まれている、移動端末３０に搭載された簡易なセンサから取得された端末状態情報に基づき判断するので、移動端末３０等に特別な仕組みを設けることなく移動端末３０の高さｈ_２を取得する仕組みを実現することができる。

尚、以上のようにして取得された移動端末３０の高さｈ_２は、例えば、サーバ装置１０や移動端末３０に送信されてサーバ装置１０もしくは移動端末３０がユーザに提供するサービスに用いることができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、以上の実施形態では、移動端末３０のアンテナ３４から位置標定信号８００を送信し、基地局２０のアンテナ２５でこれを受信して位置標定を行うようにしているが、これとは逆に位置標定信号８００を基地局２０から送信し、移動端末３０が位置標定信号８００を受信し、移動端末３０が、直接波を受信している可能性の高いアンテナ３４を選択し、選択したアンテナ３４が受信する位置標定信号８００に基づく位置標定を行うようにしてもよい。また移動端末３０が標定した当該移動端末３０の現在位置を示す情報を、移動端末３０から通信ネットワーク５や無線通信によりサーバ装置１０や基地局２０に送信するようにすれば、サーバ装置１０や基地局２０において移動体３の現在位置を把握することができる。

移動端末３０は、例えば、アクティブ型もしくはパッシブ型のＲＦＩＤタグとして機能するものであってもよい。この場合、位置標定信号８００を、電磁誘導によってＲＦＩＤタグが備えるアンテナコイルから自発的にもしくは受動的に、基地局２０に送信もしくは基地局２０から受信するようにしてもよい。

１ 位置標定システム
２ 高さ標定システム
３ 移動体
３ａ 不動部分
３ｂ 可動部分
２０ 基地局
２０３ 設定情報記憶部
２０４ 位置標定部
２０５ 高さ標定部
３０ 移動端末
３０ａ 第１の移動端末
３０ｂ 第２の移動端末
３８ 端末状態検知センサ
３０４ 端末状態取得部
８００ 位置標定信号
８１４ 端末状態情報
Ｓ１３００ 高さ標定処理
Ｓ１５００ 高さ標定処理

Claims (5)

1. 移動端末と、隣接して配置された複数のアンテナを有する基地局とを含み、
   前記移動端末が、当該移動端末の位置の標定に用いる無線信号である位置標定信号を送信し、
   前記基地局が、前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき、当該基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφを求め、求めた前記方向Δφに基づき前記移動端末の位置標定を行う位置標定システムを用いて実現される、
   高さ標定システムであって、
   前記移動端末が設けられた移動体が移動する平面から高さＨの位置に前記基地局を設け、
   前記移動体の不動部分の前記平面から高さｈ₁の位置に第１の前記移動端末を設け、
   前記移動体の可動部分に第２の前記移動端末を設け、
   前記基地局は、
   前記高さＨ及び前記高さｈ₁を記憶し、
   前記移動体が位置Ｘに存在する時に前記第１の移動端末について前記位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記第１の移動端末が存在する方向Δφ₁を取得し、
   前記高さｈ₁及び前記方向Δφ₁を次式に代入することにより、前記移動体が位置Ｘに存在する時の、前記基地局の直下から前記第１の移動端末の直下までの前記平面上の距離ｄ₁を求め、
   ｄ₁＝（Ｈ−ｈ₁）×ｔａｎΔφ₁
   前記移動体が前記位置Ｘに存在する時に前記第２の移動端末について位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記第２の移動端末が存在する方向Δφ₂を取得し、
   前記方向Δφ₂及び前記距離ｄ₁を次式に代入することにより、前記移動体が前記位置Ｘに存在する時の前記第２の移動端末の前記平面からの高さｈ₂を求める
   ｄ₁＝（Ｈ−ｈ₂）×ｔａｎΔφ₂
   高さ標定システム。
2. 請求項１に記載の高さ標定システムであって、
   前記移動体は、荷物が搭載された運搬車であり、
   前記不動部分は前記運搬車の本体部分であり、
   前記可動部分は前記本体部分に搭載された荷物である
   高さ標定システム。
3. 移動端末と、隣接して配置された複数のアンテナを有する基地局とを含み、
   前記移動端末が、当該移動端末の位置の標定に用いる無線信号である位置標定信号を送信し、
   前記基地局が、前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき、当該基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφを取得し、求めた前記方向Δφに基づき前記移動端末の位置標定を行う位置標定システムを用いて実現される、
   高さ標定システムであって、
   前記移動端末が設けられた移動体が移動する平面から高さＨの位置に前記基地局を設け、
   前記移動体の可動部分に前記移動端末を設け、
   前記基地局は、
   前記高さＨ、及び前記移動端末が定位置に存在する時の高さｈ₁を記憶し、
   前記移動体が位置Ｘに存在し、かつ、前記移動端末が前記定位置に存在する時に前記移動端末について前記位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφ₁を取得し、
   前記高さｈ₁及び求めた前記方向Δφ₁を次式に代入することにより、前記移動体が位置Ｘに存在する時の、前記基地局の直下から前記移動端末の直下までの前記平面上の距離ｄ₁を求め、
   ｄ₁＝（Ｈ−ｈ₁）×ｔａｎΔφ₁
   前記移動端末が前記定位置以外の高さｈ₂に存在する時に前記移動端末について位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφ₂を取得し、
   前記方向Δφ₂及び前記距離ｄ₁を次式に代入することにより前記高さｈ₂を求め、
   ｄ₁＝（Ｈ−ｈ₂）×ｔａｎΔφ₂
   前記移動端末は、自身が現在前記定位置に存在するか否かを判断するための情報を提供するセンサを有し、自身が現在定位置に存在する場合にその旨を示す情報を前記基地局に通知し、
   前記基地局は、前記通知に基づき前記移動端末が前記定位置に存在するか否かを判断する
   高さ標定システム。
4. 移動端末と、隣接して配置された複数のアンテナを有する基地局とを含み、
   前記移動端末が、当該移動端末の位置の標定に用いる無線信号である位置標定信号を送信し、
   前記基地局が、前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき、当該基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφを求め、求めた前記方向Δφに基づき前記移動端末の位置標定を行う位置標定システムを用いて行われる
   高さ標定方法であって、
   前記移動端末が設けられた移動体が移動する平面から高さＨの位置に前記基地局を設け、
   前記移動体の不動部分の前記平面から高さｈ₁の位置に第１の前記移動端末を設け、
   前記移動体の可動部分に第２の前記移動端末を設け、
   前記基地局が、
   前記高さＨ及び前記高さｈ₁を記憶するステップ、
   前記移動体が位置Ｘに存在する時に前記第１の移動端末について前記位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記第１の移動端末が存在する方向Δφ₁を取得するステップ、
   前記高さｈ₁及び前記方向Δφ₁を次式に代入することにより、前記移動体が位置Ｘに存在する時の、前記基地局の直下から前記第１の移動端末の直下までの前記平面上の距離ｄ₁を求めるステップ、
   ｄ₁＝（Ｈ−ｈ₁）×ｔａｎΔφ₁
   前記移動体が前記位置Ｘに存在する時に前記第２の移動端末について位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記第２の移動端末が存在する方向Δφ₂を取得するステップ、
   前記方向Δφ₂及び前記距離ｄ₁を次式に代入することにより、前記移動体が前記位置Ｘに存在する時の前記第２の移動端末の前記平面からの高さｈ₂を求めるステップ
   ｄ₁＝（Ｈ−ｈ₂）×ｔａｎΔφ₂
   を実行する、高さ標定方法。
5. 移動端末と、隣接して配置された複数のアンテナを有する基地局とを含み、
   前記移動端末が、当該移動端末の位置の標定に用いる無線信号である位置標定信号を送信し、
   前記基地局が、前記アンテナの夫々によって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき、当該基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφを取得し、求めた前記方向Δφに基づき前記移動端末の位置標定を行う位置標定システムを用いて行われる
   高さ標定方法であって、
   前記移動端末が設けられた移動体が移動する平面から高さＨの位置に前記基地局を設け、
   前記移動体の可動部分に前記移動端末を設け、
   前記移動端末に、自身が現在前記定位置に存在するか否かを判断するための情報を提供するセンサを設け、
   前記移動端末が、自身が現在定位置に存在する場合にその旨を示す情報を前記基地局に通知するステップを実行し、
   前記基地局が、
   前記通知に基づき前記移動端末が前記定位置に存在するか否かを判断するステップ、
   前記高さＨ、及び前記移動端末が定位置に存在する時の高さｈ₁を記憶するステップ、
   前記移動体が位置Ｘに存在し、かつ、前記移動端末が前記定位置に存在する時に前記移動端末について前記位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφ₁を取得するステップ、
   前記高さｈ₁及び求めた前記方向Δφ₁を次式に代入することにより、前記移動体が位置Ｘに存在する時の、前記基地局の直下から前記移動端末の直下までの前記平面上の距離ｄ₁を求めるステップ、
   ｄ₁＝（Ｈ−ｈ₁）×ｔａｎΔφ₁
   前記移動端末が前記定位置以外の高さｈ₂に存在する時に前記移動端末について位置標定を行うことにより、前記基地局からみた前記移動端末が存在する方向Δφ₂を取得するステップ、
   前記方向Δφ₂及び前記距離ｄ₁を次式に代入することにより前記高さｈ₂を求めるステップ
   ｄ₁＝（Ｈ−ｈ₂）×ｔａｎΔφ₂
   を実行する、高さ標定方法。

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