JP6890394B2

JP6890394B2 - 中継装置、位置検知システム及び中継方法

Info

Publication number: JP6890394B2
Application number: JP2016188494A
Authority: JP
Inventors: 遠藤　秀樹; 秀樹遠藤; 知宏冨田
Original assignee: Ad Sol Nissin Corp
Current assignee: Ad Sol Nissin Corp
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: JP2018056713A

Description

本発明は、中継装置、位置検知システム及び中継方法に関する。

近年、電子タグを人に所持させ、その電子タグから発信される電波に基づいて、電子タグを所持する人の位置を特定する技術が開発されている。例えば、下記特許文献１には、電子タグから送信されるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）波を受信したＲＦＩＤリーダが、その受信したＲＦＩＤ波に含まれる位置情報及び識別情報に基づいて、その識別情報に対応する電子タグが存在するエリアを特定し、その特定したエリアの情報を制御装置に送信することで、電子タグを所持する人の位置を検出するシステムが開示されている。

特開２０１２−１８５１０１号公報

特許文献１に記載のシステムでは、ＲＦＩＤリーダが、電子タグからＲＦＩＤ波を受信するたびに制御装置にエリア情報を送信することとなる。このようなシステムにおいて、ＲＦＩＤリーダと制御装置との間を無線通信でやりとりすることとした場合に、電子タグを所持する人が多数集まると、無線帯域が輻輳してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、無線帯域の輻輳を抑制することができる中継装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様に係る中継装置は、少なくとも、データを処理するタイミングを決定するためのタイミング情報を、無線通信を利用して管理装置から受信するタイミング情報受信部と、前記タイミング情報受信部により受信された前記タイミング情報に基づいて定まる第１の期間において、電子タグから発信された電波を受信する電波受信部と、前記タイミング情報受信部により受信された前記タイミング情報に基づいて定まる第２の期間において、前記電波受信部により受信された前記電波に基づいて前記電子タグごとの受信信号強度を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記受信信号強度を含む電子タグデータを、第２の期間中に設けられ、かつ中継装置ごとに異なる送信タイミングに、無線通信を利用して管理装置宛てに送信する送信部と、を備える。

本発明の一態様に係る位置検知システムは、前記中継装置と、前記管理装置とを備える位置検知システムであって、前記管理装置は、少なくとも、前記タイミング情報を送信する送信部と、前記電子タグデータを受信する受信部と、を備える。

本発明の一態様に係る中継方法は、少なくとも、データを処理するタイミングを決定するためのタイミング情報を、無線通信を利用して管理装置から受信するタイミング情報受信ステップと、前記タイミング情報受信ステップにおいて受信された前記タイミング情報に基づいて定まる第１の期間において、電子タグから発信された電波を受信する電波受信ステップと、前記タイミング情報受信ステップにおいて受信された前記タイミング情報に基づいて定まる第２の期間において、前記電波受信ステップにおいて受信された前記電波に基づいて前記電子タグごとの受信信号強度を算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて算出された前記受信信号強度を含む電子タグデータを、第２の期間中に設けられ、かつ中継装置ごとに異なる送信タイミングに、無線通信を利用して管理装置宛てに送信する送信ステップと、を含む。

前記タイミング情報は、定期的に受信され、少なくとも、次回の前記第２の期間を開始するまでの時間、前記第２の期間の開始前に終了させる前記第１の期間の長さ、前記第２の期間の長さ、及び前記第２の期間が開始してから前記受信信号強度を送信するまでの時間を含み、前記第２の期間が開始してから前記受信信号強度を送信するまでの時間は、中継装置ごとに異なることとしてもよい。

前記タイミング情報は、前記第２の期間を繰り返す周期を、さらに含み、前記タイミング情報受信部は、前記第２の期間中に、前記タイミング情報を受信し、前記第２の期間中に前記タイミング情報を受信できなかった場合には、それ以前に受信した最新の前記タイミング情報に含まれる前記第２の期間を繰り返す周期に基づいて、次回の前記第１の期間を開始するタイミング、前記第２の期間を開始するタイミング、及び次回の前記第２の期間が開始してから前記受信信号強度を送信するまでのタイミングを定めることとしてもよい。

前記算出部は、前記電子タグごとの受信信号強度を算出する際に、同一の電子タグから複数の電波を受信している場合には、当該複数の電波に対応する電波強度波形に基づいて、当該電子タグの受信信号強度を算出することとしてもよい。

無線帯域の輻輳を抑制することができる中継装置を提供することができる。

実施形態に係る位置検知システムの構成を例示するブロック図である。図１の中継装置の機能構成を例示するブロック図である。図１の管理装置の機能構成を例示するブロック図である。図１の管理装置と中継装置との間で行われる無線通信の一例を説明するためのタイミングチャートである。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の各図においては、同一又は同様の部材には、同一の符号を付している。

まず、図１を参照して、実施形態に係る中継装置を含む位置検知システムの構成について説明する。位置検知システム１は、例えば、中継装置１０と、位置特定装置２０と、電子タグ３０と、管理装置４０とを備える。位置特定装置２０は、ネットワークＮａを介して管理装置４０と通信する。中継装置１０は、ネットワークＮｂを介して管理装置４０及び他の中継装置１０と通信し、ネットワークＮｃを介して電子タグ３０と通信する。

本実施形態では、例えば、ネットワークＮｂを、周波数帯域９２０ＭＨｚ帯の無線通信とし、ネットワークＮｃを、周波数帯域２．４ＧＨｚ帯の無線通信とする。これにより、中継装置１０間で転送される信号と、電子タグ３０から送信される信号とを異なる周波数帯域で伝送することができるため、信号の衝突によるデータ損失を抑えることが可能となる。また、ネットワークＮｂの周波数帯域を９２０ＭＨｚ帯とすることで、２．４ＧＨｚ帯よりも回折現象を生じ易くすることができるため、中継装置１０間の通信品質を向上させることが可能となる。

電子タグ３０は、人や物等の監視対象に所持させる無線端末であり、一定の周期（例えば１０秒）ごとにタグ情報を送信する。タグ情報には、例えば、電子タグ３０を特定するための識別ＩＤが含まれる。電子タグ３０は、３軸加速度センサ等のセンサを備えることとしてもよい。これにより、監視対象の移動の有無、監視対象の向きや転倒等を推測することが可能となる。

中継装置１０は、電子タグ３０から送信されるタグ情報を含む電波を受信し、その受信した電波に基づいて受信信号強度（ＲＳＳＩ）を算出する。中継装置１０は、タグ情報及び受信信号強度を含む電子タグデータを管理装置４０に送信する。中継装置１０は、中継装置１０同士が互いに情報を中継し合うマルチホップ通信を利用して管理装置４０に情報を送信することができる。

管理装置４０は、ネットワーク内の中継装置１０から電子タグデータを収集し、位置特定装置２０に送信する。

位置特定装置２０は、例えば、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」ともいう。）によって構成され、そのＰＣにインストールされた所定のアプリケーションプログラムを実行することで、位置特定装置としての機能を発現する。アプリケーションプログラムとしては、例えば、収集した電子タグデータをデータベースに書き込むアプリや、収集した電子タグデータに基づいて電子タグ３０の位置を特定し、画面上に表示するアプリがある。

なお、図１では、建物のフロアごとに、一台の管理装置４０と二台の中継装置１０とを配置してシステムを構築する場合について例示しているが、位置検知システム１の構成はこれに限定されず、建物の構造等に応じて適宜各装置の台数や配置等を変更することができる。

次に、図２を参照して、中継装置１０の機能構成について説明する。中継装置１０は、例えば、タイミング情報受信部１１と、電波受信部１２と、算出部１３と、送信部１４と、を有する。

タイミング情報受信部１１は、管理装置４０から定期的に送信されるタイミング情報を受信する。タイミング情報は、中継装置１０でデータを処理するタイミングを決定するための情報であり、例えば、以下の（１）〜（５）の情報を含む。

（１）電子タグ３０から発信される電波を受信可能な期間、すなわち電子タグ３０と無線通信（以下、「第１の無線通信」という。）可能な期間（第１の期間：以下、「第１の無線通信期間」という。）の長さ。この第１の無線通信期間の長さは、それぞれの管理装置４０の配下において、各中継装置１０に共通の長さが設定される。

（２）他の中継装置１０及び管理装置４０との無線通信（以下、「第２の無線通信」という。）可能な期間（第２の期間：以下、「第２の無線通信期間」という。）の長さ。この第２の無線通信期間の長さは、それぞれの管理装置４０の配下において、各中継装置１０に共通の長さが設定される。タイミング情報受信部１１は、この第２の無線通信期間中に、管理装置４０から送信されたタイミング情報を受信することになる。

（３）タイミング情報を受信した時点から次に第２の無線通信期間を開始するまでの時間（以下、「第２の無線通信開始時間」という。）。タイミング情報は、管理装置４０が中継装置１０からタグ情報及び受信信号強度を含む電子タグデータを受信した後に個別に配信される。

（４）第２の無線通信期間が開始してからタグ情報及び受信信号強度を含む電子タグデータを管理装置４０宛てに送信するまでの時間（以下、「送信開始時間」という。）。この送信開始時間は、それぞれの管理装置４０の配下において、中継装置１０ごとに異なる時間が設定される。これにより、各中継装置１０の送信タイミングを分散することができるため、無線帯域の輻輳を抑制することが可能となる。

（５）第２の無線通信期間を繰り返す周期。

タイミング情報受信部１１は、第２の無線通信期間中にタイミング情報を受信できなかった場合に、それ以前に受信した最新のタイミング情報に含まれる第２の無線通信期間を繰り返す周期に基づいて、次回の第２の無線通信期間を開始するタイミングを定める。具体的に、タイミング情報受信部１１は、第２の無線通信期間が終了した時刻に、第２の無線通信期間を繰り返す周期を加えた時刻を、次回の第２の無線通信期間を開始するタイミングとする。また、次回の第２の無線通信期間を開始するタイミングから、次回の第１の無線通信期間を開始するタイミング及び次回の送信開始時間を算出する。

ここで、第１の無線通信期間は、第２の無線通信期間が開始する前に終了させることとする。これは、中継装置１０では第１の無線通信及び第２の無線通信を切り替えながら実行することとなるため、第１の無線通信期間で取得したタグ情報を、その後に続く第２の無線通信期間で管理装置４０宛てに効率よく送信できるように勘案されたものである。

電波受信部１２は、タイミング情報に基づいて定まる第１の無線通信期間中に、電子タグ３０から発信された電波を受信する。この電波には、タグ情報が含まれる。

算出部１３は、タイミング情報に基づいて定まる第２の無線通信期間中に、電波受信部１２で受信された電波を用いて電子タグ３０ごとの受信信号強度を算出する。

算出部１３は、電子タグ３０ごとの受信信号強度を算出する際に、同一の電子タグ３０から複数の電波を受信している場合には、それら複数の電波に対応する電波強度波形の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて電子タグ３０の受信信号強度を算出する。なお、電波強度波形の平均値を用いることに限定されず、例えば、電波強度波形の最大値、最小値、最古値又は最新値のいずれかを用いることとしてもよい。

ここで、電波強度は、一般に、環境が大きく変化していなくても、揺らぐことが多い。したがって、一つの電波に基づいて電子タグ３０の位置を推定すると誤差が生じ易くなる。平均値等を算出して電波強度の揺らぎを平滑化することで、揺らぎによる誤差を低減し、位置を推定する際の精度を向上させることが可能となる。

図２に示す送信部１４は、電波受信部１２により受信されたタグ情報に含まれる識別ＩＤ及び算出部１３により算出された受信信号強度を含む電子タグデータを、タイミング情報の送信開始時間に基づいて定まる送信タイミングに、管理装置４０宛てに送信する。

次に、図３を参照して、管理装置４０の機能構成について説明する。管理装置４０は、例えば、受信部４１と、送信部４２と、を有する。

受信部４１は、各中継装置１０から送信された電子タグデータを、受信する。

送信部４２は、タイミング情報を、各中継装置１０に送信する。

次に、図４を参照して、中継装置１０で行われる無線通信の一例について説明する。図４では、ある管理装置４０の配下に配置された３台の中継装置Ａ，Ｂ，Ｃにおいて行われる無線通信の流れをタイミングチャートで表したものである。

図４に示す時間ｔ１から時間ｔ２までが、中継装置Ａ，Ｂ，Ｃの第１の無線通信期間となる。中継装置Ａ，Ｂ，Ｃは、時間ｔ１から時間ｔ２までの間に、電子タグ３０から発信される電波を受信する。第１の無線通信期間は、第２の無線通信期間が開始する時間ｔ２に終了する。

時間ｔ２から時間ｔ９までが、中継装置Ａ，Ｂ，Ｃの第２の無線通信期間となる。中継装置Ａ，Ｂ，Ｃは、時間ｔ２から時間ｔ９までの間に、管理装置４０と無線通信が可能となる。

第２の無線通信期間のうち時間ｔ２から時間ｔ３までの時間が、中継装置Ａの送信開始時間となる。中継装置Ａは、時間ｔ２から時間ｔ３までの間に、第１の無線通信期間中に受信した電波を用いて電子タグ３０ごとの受信信号強度を算出し、時間ｔ３にタグ情報及び受信信号強度を含む電子タグデータを管理装置４０宛てに送信する。中継装置Ａは、管理装置４０から中継装置Ａ宛てに送信されるタイミング情報を、時間ｔ４に受信する。

時間ｔ４に受信したタイミング情報には、第２の無線通信開始時間として、時間ｔ４から時間ｔ１１までの間に相当する時間が設定されている。これにより、中継装置Ａは、次回の第２の無線通信期間を時間ｔ１１に開始することができる。また、同タイミング情報には、第１の無線通信期間として、時間ｔ１０から時間ｔ１１までの間に相当する時間が設定されている。これにより、中継装置Ａは、次回の第１の無線通信期間を時間ｔ１０に開始することができる。

第２の無線通信期間のうち時間ｔ２から時間ｔ５までの時間が、中継装置Ｂの送信開始時間となる。中継装置Ｂは、時間ｔ２から時間ｔ５までの間に、第１の無線通信期間中に受信した電波を用いて電子タグ３０ごとの受信信号強度を算出し、時間ｔ５にタグ情報及び受信信号強度を含む電子タグデータを管理装置４０宛てに送信する。中継装置Ｂは、管理装置４０から中継装置Ｂ宛てに送信されるタイミング情報を、時間ｔ６に受信する。

時間ｔ６に受信したタイミング情報には、第２の無線通信開始時間として、時間ｔ６から時間ｔ１１までの間に相当する時間が設定されている。これにより、中継装置Ｂは、次回の第２の無線通信期間を時間ｔ１１に開始することができる。また、同タイミング情報には、第１の無線通信期間として、時間ｔ１０から時間ｔ１１までの間に相当する時間が設定されている。これにより、中継装置Ｂは、次回の第１の無線通信期間を時間ｔ１０に開始することができる。

第２の無線通信期間のうち時間ｔ２から時間ｔ７までの時間が、中継装置Ｃの送信開始時間となる。中継装置Ｃは、時間ｔ２から時間ｔ７までの間に、第１の無線通信期間中に受信した電波を用いて電子タグ３０ごとの受信信号強度を算出し、時間ｔ７にタグ情報及び受信信号強度を含む電子タグデータを管理装置４０宛てに送信する。中継装置Ｃは、管理装置４０から中継装置Ｃ宛てに送信されるタイミング情報を、時間ｔ８に受信する。

時間ｔ８に受信したタイミング情報には、第２の無線通信開始時間として、時間ｔ８から時間ｔ１１までの間に相当する時間が設定されている。これにより、中継装置Ｃは、次回の第２の無線通信期間を時間ｔ１１に開始することができる。また、同タイミング情報には、第１の無線通信期間として、時間ｔ１０から時間ｔ１１までの間に相当する時間が設定されている。これにより、中継装置Ｃは、次回の第１の無線通信期間を時間ｔ１０に開始することができる。

上述したように、実施形態に係る中継装置１０を含む位置検知システム１によれば、中継装置１０が、タイミング情報を管理装置４０から受信し、そのタイミング情報に基づいて定まる第１の無線通信期間中に、電子タグ３０から発信された電波を受信し、タイミング情報に基づいて定まる第２の無線通信期間中に、電子タグ３０から受信した電波に基づいて電子タグごとの受信信号強度を算出し、その算出した受信信号強度及びタグ情報を含む電子タグデータを、第２の無線通信期間中に設けられ、かつ中継装置１０ごとに異なる送信タイミングに、管理装置４０宛てに送信することができる。

これにより、各中継装置１０の送信タイミングを分散することができるため、無線帯域の輻輳を抑制することが可能となる。

なお、上記実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではなく、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。

例えば、上記実施形態における管理装置４０が、中継装置１０の電波受信部１２をさらに備えることとしてもよい。

１……位置検知システム
１０……中継装置
１１……タイミング情報受信部
１２……電波受信部
１３……算出部
１４……送信部
２０……位置特定装置
３０……電子タグ
４０……管理装置
４１……受信部
４２……送信部
Ｎａ……ネットワーク
Ｎｂ……ネットワーク
Ｎｃ……ネットワーク

Claims

少なくとも、データを処理するタイミングを決定するためのタイミング情報を、無線通信を利用して管理装置から受信するタイミング情報受信部と、
前記タイミング情報受信部により受信された前記タイミング情報に基づいて定まる第１の期間において、電子タグから発信された電波を受信する電波受信部と、
前記タイミング情報受信部により受信された前記タイミング情報に基づいて定まる第２の期間において、前記電波受信部により受信された前記電波に基づいて前記電子タグごとの受信信号強度を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記受信信号強度を含む電子タグデータを、第２の期間中に設けられ、かつ中継装置ごとに異なる送信タイミングに、無線通信を利用して管理装置宛てに送信する送信部と、
を備え、
前記タイミング情報は、定期的に受信され、少なくとも、次回の前記第２の期間を開始するまでの時間、前記第２の期間の開始前に終了させる前記第１の期間の長さ、前記第２の期間の長さ、及び前記第２の期間が開始してから前記受信信号強度を送信するまでの時間を含み、
前記第２の期間が開始してから前記受信信号強度を送信するまでの時間は、中継装置ごとに異なる、
中継装置。
前記タイミング情報は、前記第２の期間を繰り返す周期を、さらに含み、
前記タイミング情報受信部は、前記第２の期間中に、前記タイミング情報を受信し、
前記第２の期間中に前記タイミング情報を受信できなかった場合には、それ以前に受信した最新の前記タイミング情報に含まれる前記第２の期間を繰り返す周期に基づいて、次回の前記第１の期間を開始するタイミング、次回の前記第２の期間を開始するタイミング、及び次回の前記第２の期間が開始してから前記受信信号強度を送信するまでのタイミングを定める、請求項１記載の中継装置。
前記算出部は、前記電子タグごとの受信信号強度を算出する際に、同一の電子タグから複数の電波を受信している場合には、当該複数の電波に対応する電波強度波形に基づいて、当該電子タグの受信信号強度を算出する、請求項１又は２記載の中継装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の中継装置と、前記管理装置とを備える位置検知システムであって、
前記管理装置は、
少なくとも、前記タイミング情報を送信する送信部と、
前記電子タグデータを受信する受信部と、
を備える、位置検知システム。
少なくとも、データを処理するタイミングを決定するためのタイミング情報を、無線通信を利用して管理装置から受信するタイミング情報受信ステップと、
前記タイミング情報受信ステップにおいて受信された前記タイミング情報に基づいて定まる第１の期間において、電子タグから発信された電波を受信する電波受信ステップと、
前記タイミング情報受信ステップにおいて受信された前記タイミング情報に基づいて定まる第２の期間において、前記電波受信ステップにおいて受信された前記電波に基づいて前記電子タグごとの受信信号強度を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにおいて算出された前記受信信号強度を含む電子タグデータを、第２の期間中に設けられ、かつ中継装置ごとに異なる送信タイミングに、無線通信を利用して管理装置宛てに送信する送信ステップと、
を含み、
前記タイミング情報は、定期的に受信され、少なくとも、次回の前記第２の期間を開始するまでの時間、前記第２の期間の開始前に終了させる前記第１の期間の長さ、前記第２の期間の長さ、及び前記第２の期間が開始してから前記受信信号強度を送信するまでの時間を含み、
前記第２の期間が開始してから前記受信信号強度を送信するまでの時間は、中継装置ごとに異なる、
中継方法。