JP6459109B2

JP6459109B2 - 位置情報システム

Info

Publication number: JP6459109B2
Application number: JP2014049786A
Authority: JP
Inventors: 隆大杉; 茂章山崎; 彰高嶋
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: JP2015175615A

Description

本発明は、位置情報を含むユニークＩＤを発信するビーコン発信機と、それから発信されたユニークＩＤを受信する携帯端末を備えた位置情報システムに関する。

従来から、無線端末を有する人や物の位置を管理するための位置情報システムが知られている。この種のものとして、非接触ＩＤカードを識別装置が自動的に読み取り、非接触ＩＤカードに記憶された位置情報を登録又は更新する位置管理システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。識別装置は、通信媒体として電波を用いたキャリア信号と呼出信号を連続的に発信し、非接触ＩＤカードは、受信した電波からＩＤ情報の発信に必要な電力を生成する。識別装置は、非接触ＩＤカードから発信された電波を受信し、データの復調を行う。

また、特定エリア内で携帯機器の送信する識別情報を監視機器が読み取り、別の携帯機器へ警告を通知する無線通信システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。携帯機器は、監視機器の送受信部と通信電波によって短距離無線通信を行い、携帯機器からＩＤ情報を発信し、監視機器から所定の情報を受信する。

特開２０００−１１１２３号公報特開２００５−２７７７９７号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２のシステムにおいて、電波信号を送受信できるエリアが広過ぎると、位置情報を特定できなくなるので、ＩＤ情報を送受信できるエリアは一定範囲に限られる。しかしながら、そのエリアは視覚的には把握されないので、非接触ＩＤカードや携帯機器から識別装置や監視機器へ正確にＩＤ情報が伝送されないことが起こり得る。

また、非接触ＩＤカードや携帯機器は、ＩＤ情報の発信する通信媒体として電波が用いて一つのＩＤ情報が発信される。そのため、例えば、非接触ＩＤカードや携帯機器から発信されたＩＤ情報がノイズ等により、識別装置や監視機器に誤った情報として受信されても、識別装置や監視機器がそれを誤った情報であるとは認識できない。また、ＩＤ情報が偽造されたものであっても、識別装置や監視機器がそれを誤った情報であるとは認識できない。

本発明は、上記課題を解決するものであって、ユニークＩＤを発信する携帯端末の正確な位置情報を識別することができる位置情報システムを提供することを目的とする。

本発明は、位置情報を含むユニークＩＤを発信する複数のビーコン発信機と、前記ビーコン発信機から発信されたユニークＩＤを受信する携帯端末と、前記携帯端末と通信媒体として電波を用いて接続されたサーバと、を備えた位置情報システムであって、前記ビーコン発信機は、通信媒体として電波を用いてユニークＩＤを発信する電波ビーコン発信機と、通信媒体として可視光を用いてユニークＩＤを発信する可視光ビーコン発信機と、を含み、前記携帯端末は、前記電波ビーコン発信機から発信されたユニークＩＤを受信する電波受信部と、前記可視光ビーコン発信機から発信されたユニークＩＤを受信する受光部と、通信媒体として電波を用いて前記ユニークＩＤを発信する電波発信部と、を有し、前記可視光ビーコン発信機から発信されたユニークＩＤを受信しないときでも、前記複数のビーコン発信機の電波ビーコン発信機から夫々発信されたユニークＩＤを前記サーバに発信し、前記サーバは、３種以上のユニークＩＤが受信されると、３点測位から、前記携帯端末の位置情報を識別することを特徴とする。

上記位置情報システムにおいて、前記ビーコン発信機は、前記電波ビーコン発信機及び可視光ビーコン発信機が同一器具に内蔵されていることが好ましい。

上記位置情報システムにおいて、前記ビーコン発信機は、前記電波ビーコン発信機及び可視光ビーコン発信機が照明器具に内蔵されていることが好ましい。

上記位置情報システムにおいて、前記携帯端末は、前記電波ビーコン発信機及び可視光ビーコン発信機の夫々から発信された各ユニークＩＤが同一の位置情報を含むとき、前記ユニークＩＤを有効と認識することが好ましい。

上記位置情報システムにおいて、前記携帯端末は、前記電波ビーコン発信機及び可視光ビーコン発信機の夫々から発信されたユニークＩＤを前記サーバに発信し、前記サーバは、前記ユニークＩＤが同一の位置情報を含むか否かを識別し、前記ユニークＩＤが同一の位置情報を含むとき、前記ユニークＩＤが有効であることを示す有効ＩＤを前記携帯端末に発信することが好ましい。

上記位置情報システムにおいて、前記電波発信部は、通信媒体として特定省電力無線を用いて前記ユニークＩＤを発信することが好ましい。

上記位置情報システムにおいて、前記ビーコン発信機は、前記電波発信部から発信されたユニークＩＤを受信する電波受信部を有することが好ましい。

上記位置情報システムにおいて、前記ビーコン発信機を複数備え、各ビーコン発信機は、他のビーコン発信機が発信したユニークＩＤを受信する電波ビーコン受信部を有することが好ましい。

本発明によれば、携帯端末は、電波ビーコン発信機からのユニークＩＤだけでなく、照明器具からのユニークＩＤを受信するので、双方のユニークＩＤを用いることにより正確な位置情報を識別することができる。

本発明の第１の実施形態に係る位置情報システムの構成を示す図。（ａ），（ｂ）は、上記位置情報システムにおける携帯端末の動作フローを示す図。（ａ）は上記位置情報システムにおける携帯端末の動作フローを示す図、（ｂ）は同システムにおけるサーバの動作フローを示す図。本発明の第２の実施形態に係る位置情報システムの構成を示す図。

本発明の第１の実施形態に係る位置情報システムについて図１乃至図３を参照して説明する。図１に示すように、位置情報システム１は、照明光の光強度を変調して可視光通信を行う照明器具２と、照明器具２と可視光通信する複数の携帯端末３と、携帯端末３とネットワーク４を介して接続されたサーバ５と、を備える。携帯端末３は、例えば、図示したスマートフォンや、タブレット端末、又はその他の専用機器により構成されている。なお、ここでは、照明器具２としてダウンライトを用いた例に挙げるが、照明器具２は施設等の一定の範囲に照明光を照射できればよく、例えば、ベースライトやブラケット等であってもよい。

照明器具２は、光源ユニット２１と、光源ユニット２１の点灯を制御する点灯回路２２と、光源ユニット２１を冷却するダイキャスト部材２３と、光源ユニット２１から照射された光の配光を制御する反射部材２４と、を有する。また、照明器具２は、位置情報を含むユニークＩＤを発信するビーコン発信機を有する。ビーコン発信機は、通信媒体として電波を用いてユニークＩＤ（ＲＷ（ＲａｄｉｏＷａｖｅ）ＩＤ）を発信する電波ビーコン発信機６と、通信媒体として可視光を用いてユニークＩＤ（ＶＬ（ＶｉｓｉｂｌｅＬｉｇｈｔ）ＩＤ）を発信する可視光ビーコン発信機と、を含む。電波ビーコン発信機６の電波信号到達範囲は、照明器具２（可視光ビーコン発信機）の照明光到達範囲よりも広い。なお、図中の電波信号を実線矢印で、可視光信号を波線矢印で示す。

電波ビーコン発信機６は、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）−ＬＥ等の特定省電力無線を利用した発信機により構成される。可視光ビーコン発信機は、主として、光源ユニット２１と、点灯回路２２と、照明器具２の位置情報を示すＶＬＩＤを記憶したＩＤ記憶部２５と、点灯回路２２の動作を制御してＶＬＩＤを照明器具２からの照明光に重畳する重畳部２６と、から構成される。

光源ユニット２１は、可視光通信可能な照明用光源により構成され、ＬＥＤ、有機ＥＬ又は蛍光灯等を光源とし、この光源を保持する基板や光学部材（不図示）により構成される。点灯回路２２は、パルス変調又は周波数変調等の方式で、ユーザが照明光の変調を感じることがないように光源ユニット２１の光出力を変調する。ＶＬＩＤは、各々の照明器具２毎に異なる固有番号であって、例えば、ＭＡＣアドレスやユビキタスＩＤセンタにより定められたユビキタスＩＤにより構成される。ＩＤ記憶部２５は、フラッシュメモリ等の書き込み可能なメモリにより構成される。重畳部２６は、マイコン等により構成され、光源ユニット２１にＶＬＩＤを重畳した可視光として繰り返し出力させる。

携帯端末３は、電波ビーコン発信機６からの電波信号（ＲＷＩＤ）を受信する電波受信部３１と、照明器具２からの照明光（ＶＬＩＤ）を受信する受光部３２と、を有する。電波受信部３１は、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ−ＬＥ等の特定省電力無線を受信する受信機により構成される。なお、図１では、電波ビーコン発信機６から発信されたＶＲＩＤが電波受信部３１に受信された例を示すが、電波ビーコン発信機６及び電波受信部３１は双方向通信となるように構成される。受光部３２は、フォトダイオードやＰＩＮフォトダイオード等の受光素子（不図示）と、この受光素子で受光した光からＶＬＩＤを含む信号光のみを通過させる光学フィルタ（不図示）と、を有する。

また、携帯端末３は、ユーザからの入力を受け付ける入力部３３と、サーバ５から受信したデータを表示する表示部３４と、サーバ５とネットワーク４を介して接続するため通信媒体として電波信号を発信する電波発信部３５と、を有する。入力部３３は、例えば、ある携帯端末３が属するグループを特定するためのグループＩＤ、所定の携帯端末３を保持するユーザを特定するためのユーザＩＤ、及び該ユーザを認証するためのパスワードのうち少なくとも一つの入力を受け付ける。このようなログイン機構を設けることで、周囲に不特定多数の携帯端末３が存在している場合でも、特定の携帯端末３との間だけでデータの送受信を行うことができる。表示部３４は、サーバ５から受信したデータを表示するタッチパネルディスプレイ等を有する。電波発信部３５は、電波ビーコン発信機６から発信される電波信号の周波数とは異なる周波数の電波信号を発信する。

更に、携帯端末３は、ユニークＩＤが重畳された光を出射する光出射部（不図示）と、携帯端末３の各部の動作を制御する制御部３６と、を有する。光出射部は、携帯端末３に搭載されたフラッシュ機能用光源から出射される可視光に、上述した照明器具２と同様にして通信信号を重畳する。

サーバ５は、携帯端末３の電波発信部３５から伝送されたＲＷＩＤ及びＶＬＩＤが、同一の位置情報を含むか否かを識別する位置ＩＤ認証サーバ５１を有する。また、サーバ５は、ＲＷＩＤを記録したデータベースを有する電波ＩＤサーバ５２と、ＶＬＩＤを記録したデータベースを有する可視光ＩＤサーバ５３と、電波ビーコン発信機６との間で通信媒体として電波を用いて無線通信を行うアクセスポイントＡＰを有する。なお、位置情報認証サーバ５１は、携帯端末３、電波ＩＤサーバ５２、可視光ＩＤサーバ５３、及びアクセスポイントＡＰとの間で夫々データ送信するための、無線又は有線のネットワーク（不図示）に接続されている。サーバ５を主に構成する位置ＩＤ認証サーバ５１、電波ＩＤサーバ５２及び可視光ＩＤサーバ５３は、照明器具２が設けられた施設の近傍の一箇所にローカルサーバとして設置されてもよいし、それらが別の場所の一箇所に、又は夫々異なる場所にクラウドサーバとして設置されてもよい。

携帯端末３は、図２（ａ）に示すように、ＲＷＩＤの未入力状態（＝ＮＵＬＬ）において（Ｓ１）、電波受信部３１が電波ビーコン発信機６から発信された電波ＩＤを受信したか否かを検知する（Ｓ２）。また、制御部３６は、電波受信部３１において電波ＩＤが受信されると（Ｓ３）、その電波ＩＤを受信した時刻を記録する（Ｓ４）。また、携帯端末３は、図２（ｂ）に示すように、ＶＬＩＤの未入力状態（＝ＮＵＬＬ）において（Ｓ５）、受光部３２が照明器具２（可視光ビーコン発信機）から発信された可視光ＩＤを受信したか否かを検知する（Ｓ６）。また、制御部３６は、受光部３２において可視光ＩＤが受信されると（Ｓ７）、その可視光ＩＤを受信した時刻を記録する（Ｓ８）。ＲＷＩＤの受信及びＶＬＩＤの受信は、バックグラウンドで並列実行される。

また、携帯端末３は、図３（ａ）に示すように、ＲＷＩＤ又はＶＬＩＤの未入力状態（＝ＮＵＬＬ）が解除される（Ｓ９）、つまりＲＷＩＤ及びＶＬＩＤを受信したとき、ＲＷＩＤを受信した時刻とＶＬＩＤを受信した時刻とがほぼ等しいかを判別する（Ｓ１０）。そして、それらの時刻がほぼ等しい場合には、ＲＷＩＤ及びＶＬＩＤから得られる位置情報を位置ＩＤ認証サーバ５１に問い合わせる（Ｓ１１）。位置ＩＤ認証サーバ５１は、図３（ｂ）に示すように、携帯端末３からの問い合わせがあったとき（Ｓ１２）、ＲＷＩＤから得られる位置情報を電波ＩＤサーバ５２に問い合わせ（Ｓ１３）、ＶＬＩＤに得られる位置情報を可視光ＩＤサーバに問い合わせる（Ｓ１４）。そして、位置ＩＤ認証サーバ５１は、ＲＷＩＤから得られた位置情報とＶＬＩＤから得られた位置情報とが等しい場合（Ｓ１５）、ＲＷＩＤ及びＶＬＩＤが有効であることを示す有効ＩＤ情報を携帯端末３に発信する（Ｓ１６）。携帯端末３は（再び図３（ａ）参照）、サーバ５（位置ＩＤ認証サーバ５１）から受信した有効ＩＤ情報を用いて所定の処置を行う（Ｓ１７）。ここで言う、所定処理とは、例えば、ＩＤの有効性を携帯端末３の表示部３４に表示する、施設に設けられた位置管理装置（不図示）に管理信号を出力する、又は施設の扉に設けられた電子錠に開錠信号を出力する等が挙げられる。

本実施形態によれば、携帯端末３は、電波ビーコン発信機６からＲＷＩＤのみを受信した場合、及び照明器具２からＶＬＩＤのみ受信した場合でも、それらのユニークＩＤが有効ＩＤとは認識しない。従って、ＲＷＩＤ及びＶＬＩＤのいずれか一方のユニークＩＤが、仮にノイズ等により誤った情報として受信されたとしても、他方のユニークＩＤと一致しないので、一方のユニークＩＤが誤った情報のまま処理されることを抑制することができる。また、ＲＷＩＤ及びＶＬＩＤのいずれか一方のユニークＩＤが、偽造されたものであっても、他方のユニークＩＤと一致しなくなるので、携帯端末３は、一方の偽造ＩＤを有効ＩＤとは認識せず、偽造ＩＤがそのまま処理されることを抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る位置情報システムについて、図４を参照して説明する。図示したように、本実施形態の位置情報システム１は、ビーコン発信機（電波ビーコン発信機６（６ａ，６ｂ，６ｃ）及び可視光ビーコン発信機）を有する複数の照明器具２（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、ビーコン発信機が発信したユニークＩＤを受信する携帯端末３と、を備える。また、位置情報システム１は、携帯端末３及び各電波ビーコン発信機６と接続されたサーバ５を有する。サーバ５は、携帯端末３及び各電波ビーコン発信機６と双方向通信可能なアクセスポイントＡＰと、位置ＩＤ認証サーバ５１と、を有する。

照明器具２は、上記実施形態と同様に、光源ユニット２１、電波を用いてユニークＩＤ（ＲＷＩＤ）を発信する電波ビーコン発信機６、可視光を用いてユニークＩＤ（ＶＬＩＤ）を発信する可視光ビーコン発信機、通信信号を照明光に重畳する重畳部２６等を有する。また、複数の照明器具２は、照明光の照射範囲（図中、ドットのハッチングで示す）が重複しないように、通路等の天井Ｃに一定間隔（例えば、３ｍピッチ）で設置され、夫々床面Ｆに向けて通信情報を重畳した可視光を照射する。本実施形態においては、電波ビーコン発信機６（図例では６ｃ）は、他の電波ビーコン発信機（図例では６ｂ）が発信したユニークＩＤを受信する受信部の機能（電波ビーコン受信部）も有する。

携帯端末３は、上記実施形態と同様に、電波ビーコン発信機６からのＲＷＩＤを受信する電波受信部３１、照明器具２からのＶＬＩＤを受信する受光部３２、表示部３４、サーバ５及び電波ビーコン発信機６と接続するための電波発信部３５等を有する。また、本実施形態の携帯端末３は、各ビーコン発信機から夫々発信されたユニークＩＤ（ＲＷＩＤ及びＶＬＩＤ）を送受信可能なアクティブ型電波発信機であり、リストウォッチ型に構成されており、人に取り付け可能なバンド３７を有する。電波発信部３５の電波信号到達範囲（図中、波線円で示す）は、照明器具２（可視光ビーコン発信機）の照明光到達範囲よりも広い。

本実施形態の動作を、上記図４を参照して説明する。複数の照明器具２が設置されたエリアに携帯端末３を付けた人が近づいたとき、携帯端末３の電波発信部３５の電波信号到達範囲は照明器具２の照明光到達範囲よりも広いので、電波発信部３５と電波ビーコン発信機６との間の通信により、ＲＷＩＤを先に取得する。なお、電波発信部３５の電波信号到達範囲が広いと、ＲＷＩＤにより特定される位置情報の正確性は低くなる。一方、携帯端末３の受光部３２が、照明器具２の照明光からＶＬＩＤを受信したとき、電波発信部３５はサーバ５にＲＷＩＤ及びＶＬＩＤを送信する。位置ＩＤ認証サーバ５１は、ＲＷＩＤ及びＶＬＩＤにより特定される位置情報を識別する。

一方、携帯端末３の受光部３２がＶＬＩＤを受信しないときであっても、複数の電波ビーコン発信機６との間で夫々固有のＲＷＩＤを受信したときには、電波発信部３５はそれらのＲＷＩＤをサーバ５に送信する。位置ＩＤ認証サーバ５１は、３種以上のＲＷＩＤが受信されると、３点測位から、携帯端末３のおおよその位置情報を識別する。

本実施形態によれば、携帯端末３が照明器具２からのＶＬＩＤを受光できる場合には、ＲＷＩＤ及びＶＬＩＤの両方から、携帯端末３及びそれを取り付けた人の正確な位置情報を識別することができる。また、携帯端末３が、ＶＬＩＤを受光できない場合であっても、携帯端末３の電波発信部３５が電波ビーコン発信機６との間の通信により、携帯端末３のおおよその位置情報を識別することができる。つまり、可視光を受光できるときは位置情報を正確に識別することができ、可視光が受信できないときであっても、電波により位置情報を補完的に識別することができる。なお、電波ビーコン発信機６ａ，６ｂ，６ｃは、相互に通信可能であり、一の電波ビーコン発信機６（例えば６ａ）、又は携帯端末３から発信されたＲＷＩＤ（ＶＬＩＤ）が、他の電波ビーコン発信機（例えば６ｂ，６ｃ）に伝送されてもよい。また、携帯端末３から、ユニークＩＤが直接的にサーバ５のアクセスポイントＡＰに伝送されるだけでなく、電波ビーコン発信機６（例えば６ｃ）を介して間接的に伝送されてもよい。これにより、夫々の機器間の通信範囲が狭くても、ユニークＩＤの伝送を中継することで、実質的な通信範囲を広くすることができる。

また、携帯端末３は、電波受信部３１が電波ビーコン発信機６から発信された電波信号を受信すると、同電波信号を受信したことを表示部３４によりユーザに通知し、受光部３２を照明器具２からのＶＬＩＤを受信できるオン状態とするように構成されていてもよい。この場合、携帯端末３は、電波受信部３１が同電波信号を所定時間受信しないと、受光部３２への電力供給を遮断することで受光部３２のオン状態を解除してオフ状態とする。これにより、受光部３２がオン状態となる時間を少なくし、消費電力を抑制することができる。

なお、本発明に係る位置情報システムは、上記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態において、電波ビーコン発信機６が照明器具２に組み込まれた構成を示したが、それらが別の器具から構成されていてもよく、電波ビーコン発信機６と可視光ビーコン発信部として機能する装置が、ある同一器具に内蔵されていてもよい。また、携帯端末３の数は２つ以上であってもよく、例えば、各携帯端末３が互いに、照明器具２及び電波ビーコン発信機６を介してサーバ５に接続され、相互の位置情報を確認できるように構成されていてもよい。

１位置情報システム
２照明器具（可視光ビーコン発信機）
３，３ａ，３ｂ，３ｃ携帯端末
３１電波受信部
３５電波発信部
３２受光部
５サーバ
６，６ａ，６ｂ，６ｃ電波ビーコン発信部（電波受信部、電波ビーコン受信部）
ＲＷＩＤ電波を用いたユニークＩＤ
ＶＬＩＤ可視光を用いたユニークＩＤ

Claims

位置情報を含むユニークＩＤを発信する複数のビーコン発信機と、前記ビーコン発信機から発信されたユニークＩＤを受信する携帯端末と、前記携帯端末と通信媒体として電波を用いて接続されたサーバと、を備えた位置情報システムであって、
前記ビーコン発信機は、通信媒体として電波を用いてユニークＩＤを発信する電波ビーコン発信機と、通信媒体として可視光を用いてユニークＩＤを発信する可視光ビーコン発信機と、を含み、
前記携帯端末は、前記電波ビーコン発信機から発信されたユニークＩＤを受信する電波受信部と、前記可視光ビーコン発信機から発信されたユニークＩＤを受信する受光部と、通信媒体として電波を用いて前記ユニークＩＤを発信する電波発信部と、を有し、前記可視光ビーコン発信機から発信されたユニークＩＤを受信しないときでも、前記複数のビーコン発信機の電波ビーコン発信機から夫々発信されたユニークＩＤを前記サーバに発信し、
前記サーバは、３種以上のユニークＩＤが受信されると、３点測位から、前記携帯端末の位置情報を識別することを特徴とする位置情報システム。
前記ビーコン発信機は、前記電波ビーコン発信機及び可視光ビーコン発信機が同一器具に内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の位置情報システム。
前記ビーコン発信機は、前記電波ビーコン発信機及び可視光ビーコン発信機が照明器具に内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の位置情報システム。
前記携帯端末は、前記電波ビーコン発信機及び可視光ビーコン発信機の夫々から発信された各ユニークＩＤが同一の位置情報を含むとき、前記ユニークＩＤを有効と認識することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の位置情報システム。
前記携帯端末は、前記電波ビーコン発信機及び可視光ビーコン発信機の夫々から発信されたユニークＩＤを前記サーバに発信し、
前記サーバは、前記ユニークＩＤが同一の位置情報を含むか否かを識別し、前記ユニークＩＤが同一の位置情報を含むとき、前記ユニークＩＤが有効であることを示す有効ＩＤを前記携帯端末に発信することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の位置情報システム。
前記電波発信部は、通信媒体として特定省電力無線を用いて前記ユニークＩＤを発信することを特徴とする請求項１に記載の位置情報システム。
前記ビーコン発信機は、前記電波発信部から発信されたユニークＩＤを受信する電波受信部を有することを特徴とする請求項６に記載の位置情報システム。
各ビーコン発信機は、他のビーコン発信機が発信したユニークＩＤを受信する電波ビーコン受信部を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の位置情報システム。