JPH1152040A - ナビゲータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】位置固定通信機群を用いたナビゲータを提供す
る。 【構成】位置固定通信機群から発信される信号を受信す
る移動体通信機を用いたナビゲータにおいて、前記移動
体通信機が前記通信機群の各通信機からの信号強度の方
向分布を認識することを特徴とするナビゲータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はナビゲータに関する。

【０００２】

【従来の技術】人や物といった移動体を誘導するナビゲ
ータではその移動体の現在位置を認識する機能が必ず必
要である。自動車のナビゲータではタイヤの回転数から
走行距離を得て方位磁石から走行方向を認識することで
前記自動車の走行道のりを積分することで出発点を基準
とした移動後の位置を認識する方式が長年採用されてい
た。最近では宇宙に打ち上げた衛星群からの信号を利用
して位置認識するＧＰＳ方式が単独もしくは前記積分方
式と併用されて採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記積分方式の位置認
識は誤差が大きいことが問題である。その主原因は微弱
な地磁気を方位磁石で検出して走行方向を認識する原理
にある。自動車の車内に目で見るための方位磁石を取り
付けたドライバーはその設置位置によって大きく指示方
位が狂うことを経験しているところであろう。これは車
内のいたるところに磁性材料や磁石そして誘導磁場が存
在し、これらの磁界が地磁気よりも容易に大きな影響を
及ぼしてしまうことに起因している。この状況は車内に
限らず、磁気ネックレスやテレビや洗濯機、そしてパソ
コンディスプレィなどの磁界発生機器が生活用品、オフ
ィス用品に氾濫している現代社会全てに共通といえる。
この不確かな地磁気方位情報を基に走行距離を積分して
移動後の位置を算出すると大きく誤った結果を招くこと
になる。一方、ＧＰＳ方式は複数の衛星からその衛星自
身の位置と発信時刻情報を受信して各衛星からの情報の
差から移動体自身の位置を割り出す位置認識方式であ
る。このＧＰＳ方式は砂漠地帯での戦闘作戦に必要な位
置認識の必要性から発生したとの説が示す通り衛星群の
守備範囲の中では地球規模で有効な優れた方式といえ
る。しかし、都会のビル群やトンネルといった衛星から
の信号が受信できない場所ではまったく無力であること
もよく知られたことである。遠い宇宙からの信号である
ので天候の影響も受けるし、高精度な位置情報を発信す
る衛星を打ち上げるコストも多大である。前記衛星群が
米国一国で管理されていてかつ軍事利用との併用という
政治的な状況はシステムとして安定とは言い難い面もあ
る。現に湾岸戦争時には意図的に前記衛星群からの信号
の精度を劣化されて民間の位置認識精度が大きく混乱し
た経験もある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のナビゲータは、
位置固定通信機群から発信される信号を受信する移動体
通信機を用いることに加えて、前記移動体通信機が前記
通信機群の各通信機からの信号強度の方向分布を認識す
ること、またはさらに加えて任意の位置で前記移動体通
信機が認識する前記位置固定通信機群の各通信機からの
信号強度の方向分布情報を前記移動体通信機が予めデー
タとして保有していること、または位置固定通信機群か
ら発信される信号を受信する移動体通信機を用いること
および前記移動体通信機が前記通信機群の各通信機から
の信号強度の方向分布を認識することに加えて、前記位
置固定通信機群からの信号の信号強度の変化率に対する
最大信号強度方向の変化率の度合を認識することで前記
移動体の進行方向の分岐点を認識することを特徴とす
る。

【０００５】

【作用】本発明のナビゲータでは位置固定通信機として
例えばＰＨＳの移動体電話通信網の各固定通信機からの
信号の強度の方位分布を移動体通信機が認識する。前記
方位分布は前記移動体通信機に備えられた回転式の指向
性受信機によって前記移動体を中心に測定される。前記
移動体はその固定位置および発信信号強度が既知の位置
固定通信機からの前記信号強度の方位分布および強度か
ら自身の現在位置を認識することができる。そなわち、
前記固定通信機からの距離を前記信号強度から認識して
方位を前記信号強度の方位分布から認識することで前記
固定通信機からの相対位置を認識する。方位については
前記指向性の受信機の回転の範囲に応じて２次元方向、
３次元方向の方位情報を得ることができる。複数の固定
通信機からの情報を利用すると位置認識精度が向上する
傾向となる。さらに、前記固定通信機からの信号の強度
向上、前記指向性受信機の指向特性および感度の向上に
より前記精度が向上する。前記固定通信機からの信号強
度を一定の規則で強弱を付ける等、固定通信機からの信
号の情報量を増やすことで前記精度を向上することも可
能である。

【０００６】任意の位置での移動体通信機で認識する固
定通信機からの信号強度の方位分布情報を移動体通信機
が保持している場合には例えば障害物があって移動体で
認識する信号強度や方向が誤っている場合にも前記情報
を使って正しく補正することができる。さらに高度な使
用方法として移動体通信機がＧＰＳ方式等の別の位置認
識システムと併用されている場合には、ある地点での固
定通信機からの信号強度や方位分布が前記情報と異なっ
ている時にその差分から障害物の出現（例えば建物の建
設）を認識することができる。前記障害物の出現の認識
はＧＰＳ方式等との組み合わせに限定されない。複数の
固定通信機からの信号強度分布情報を保持していること
でも実行できる。

【０００７】位置固定通信機群からの信号の信号強度の
変化率に対する最大信号強度方向の変化率の度合を認識
する場合には移動体通信機自身すなわち移動体自身が大
きく進行方位を変化させる地点を効率的に認識できる。
例えば、デパートでショッピングしている場合などはお
客の移動速度は一定ではなく、変化に富んでいる。この
ような場合に移動距離に対する進行方向の変化率とし
て、信号強度の変化率に対する信号強度分布の変化率の
割合を認識することはナビゲータとして有効である。

【０００８】

【実施例】

【０００９】本発明請求項１に関する実施例を図１およ
び図２を用いて説明する。図１は位置固定通信機群から
の信号を受信する移動体通信機１の構成図である。前記
位置固定通信機群との通信による無線電話機能を備えて
おりそのための通話アンテナ２を備えている。本移動体
通信機では前記信号の信号強度方向分布特性を測定する
ための信号方位分布計測器３も備えられている。前記信
号方位分布計測器は指向性の受信機４が備えられてい
る。そして、位置情報などを表示するためのディスプレ
ィ５も備えている。

【００１０】ここで、図１の移動体通信機で信号強度方
位分布を計測することを図２の構成図を用いて説明す
る。図２の（あ）は位置固定通信機６およびそこから発
信される信号電波７、そしてその電波の到達範囲に配置
された信号方位分布計測器３を描いている。前記信号方
位分布計測器には指向性の受信機４が備えられていて、
図に描いた通りに紙面に平行な方向で回転運動をしてい
る。図２の（い）には（あ）の構成における受信機の出
力特性を描いた。グラフで横軸は角度で縦軸は信号強度
である。一定の回転速度の場合は横軸を経過時間として
も同様の結果が描ける。前記受信機が位置固定通信機に
正対する方位で信号強度が最大になる。

【００１１】実際の使用環境では障害物などによって不
正確な信号となっている場合もある。このため、図１の
移動体通信機においては前記信号方位分布計測器からの
信号強度角度分布情報のうちのある基準範囲の情報だけ
を選択して採用する。位置固定通信機がＰＨＳの固定通
信機である場合には、その通信機からある一定の距離離
れた地点で期待される最大信号強度を予め認識しておく
ことが可能である。そこで、その期待値近傍の強度を前
記通話アンテナが受信した場合だけ前記採用を行う。前
記通話アンテナは無指向性のアンテナである。

【００１２】本発明請求項２に対応する第１の実施例を
図３を用いて説明する。図３はナビゲータを必要とする
地域での市街地図８である。この市街地では１０階建て
のビル９が存在している。この市街地ではＰＨＳの固定
通信機１０、１１、１２が配置されている。そして、こ
の地域に移動体通信機１を持ったセールスマン１３が歩
いている。

【００１３】さて、前記固定通信機１０、１１、１２か
らの電波信号は全て前記移動体通信機に到達している。
１０および１１からの信号電波は障害物のない空間を通
過して直接移動体通信機に到達するので単純な理論に従
った強度および方向特性を示す。一方、１２の通信機は
前記移動体通信機から見るとビルの陰になってしまうの
で図に描いたように１４の矢印の元から発信されたよう
に擬信号として移動体通信機に到達することになる。本
発明のナビゲータでは移動体通信機のメモリ（図は省
略）に各位置における実際の受信電波特性を記憶してい
る。このため、図３で描いた位置では本来の固定通信機
の位置に関わらずその位置で期待される各種の電波の受
信強度の角度依存性を予め認識している。すなわち、図
３の状況では１４の矢印の元から電波が発信されている
ように検出されることは既知の無内容である。メモリの
容量に制約がある場合には１０および１１のように障害
物がなくて単純な理論に従った受信特性が期待される状
況では詳細なマップ情報を省略して、障害物に起因する
複雑な受信特性に対応する情報だけを詳細に保有するよ
うにしてある。この情報は前記移動体通信機に固定して
保持する場合だけではなく、例えば、エリア毎に基地局
からそのエリアに対応した情報を送信してもらう方式も
含まれる。

【００１４】図３と図４を用いて本発明請求項２に関す
る第２の実施例を説明する。図４は図３と同様の市街地
図１５である。１５の市街地図ではビルが存在していな
いことに注意していただきたい。図３の時点から１年後
の状況が図４である。前記ビルは老朽化のために取り壊
したのである。さて、図３と同様にセールスマン１３が
図示した位置で移動体通信機１を用いて各位置固定通信
機１０、１１、１２からの電波を受信する。この時はセ
ールスマンは図３の状況に対応した各位置における実際
の受信電波特性を記憶している。図４の状況では１０と
１１の通信機の信号に対しては期待通りの値が得られる
のに対して１２に関しては遮蔽していたビルが無くなっ
たので図３の状況とはまったく異なる受信状況となる。
この実施例では前記セールスマンは自身のデータと異な
る状況受信状態になることを丹念に歩きながら探して保
険のセールスを行う。

【００１５】本発明請求項３に対応する実施例を図５に
示す。図５の（あ）はデパートの展示の一部である。シ
ョーケース１６に通路１７を形成したである。お客さん
の軌跡１８を黒い矢印で示した。位置固定通信機１９と
してＰＨＳの屋内通信機を用いた。お客さんは本発明の
移動体通信機１を持って矢印に沿ってショーケースを見
ながら移動する。各時刻における移動体通信機の位置を
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各記号で示した。図５の（い）は横軸
に前記移動体通信機で受信した信号強度をとり、縦軸は
前記受信信号の最大信号強度方位を示した。図５の
（あ）におけるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各状態に対応する位置
を図５の（い）のグラフ上にそれぞれの記号で示した。
位置固定通信機からの距離の遠いＡからの信号強度は弱
く図で弧で描いた角度（最大信号強度を示す角度）も小
さい。ＡからＢに向かって受信信号強度は強くなり、最
大信号強度を示す角度も大きくなる。通路で方向を大き
く変えるＢからＣの間では前記位置固定通信機からの距
離はほとんど変化しないので受信信号強度はほぼ一定で
ある。一方、前記お客さんの向きが大きく変わるので最
大信号強度を示す角度は大きく変わる。そして、Ｃから
Ｄの間は前記位置固定通信機から遠ざかるので信号強度
は低下して前記角度はわずかに大きくなる。結果として
図５の（い）のようなグラフができあがる。この同じ内
容を横軸が経過時間で縦軸が角度変化率を信号強度変化
率で割ったものでプロットすると図５の（う）のように
なる。図５の（う）で特徴的なのはお客さんが向きを変
える時点で角度変化率を信号強度変化率で割った値が大
きく跳ね上がっている点である。この値をモニターして
いればお客さんが方向を変えるタイミングを簡単に把握
することができる。このタイミングで重点的に軌跡デー
タを記録すれば少ないデータで簡単にお客さんの店内巡
回軌跡を把握することができる。この記録は移動体通信
機に一定期間、たとえば店内にいる間は蓄えておき、店
外に出るタイミングでデパートに自動通話されて吸い上
げるようにしてもよい。このような運営は予めお客さん
とデパートとの間で契約することで可能である。

【００１６】

【発明の効果】本発明のナビゲータを用いるとＰＨＳ電
話のような通話用に設置されている位置固定通信機群を
活用して移動体通信機をナビゲータとして使用すること
ができる。指向性の高い受信機を用いて位置固定通信機
群からの信号の強度と発信位置の２種類の情報を把握す
ることで精密な位置認識が行える。この２種類の情報把
握によって偽信号は容易に気がついて混乱を防ぐことが
できる。実際にその地点で受信する信号強度と方向につ
いてデータを保持しておくと信号に対する障害物がある
地域でも正確にナビゲーションすることができる。ビル
などが林立する都心のナビゲートに威力を発揮する。前
記データを基にして信号の弱い地域の信号状況を強化す
るためにその場所近傍の通信機の発信強度高めたり通信
機を増設して改善できることは位置固定通信機群を用い
たナビゲータの利点の１つである。例えば、駅前から自
社までお客さんをナビゲートするためにその会社が特別
に位置固定通信機を増設してその通信機には電話機能以
外にメッセージを送信する機能を備えさせておけば自社
へのお客さんに対してきめの細かいナビゲートも実現可
能である。デパートや展示会場にある一定の期間のみ仮
設の位置固定通信機を持ち込めばその範囲および期間内
では精度が高くかつ情報の多いナビゲートをすることが
できる。このように、本発明のナビゲータでは必要な場
所に必要な期間だけ位置固定通信機群を増強することで
ナビゲータ機能を強化するような柔軟なシステム構築が
可能である。この観点では位置固定通信機群と呼んでい
た通信機群は必ずしも位置を固定する必要はなく、その
使用期間における位置が随時把握できていれば同じ役目
が担える。本発明のナビゲータを用いる効果について更
に述べる。ＰＨＳ電話を所有しているお客でかつ友の会
の会員のように素性がはっきりしているお客さんがデパ
ートの受け付けに来た場合にそのお客が所有しているＰ
ＨＳ電話と交換に本発明のＰＨＳ対応のナビゲータを貸
し出す。このナビゲータには各種のデータが記憶されて
いる。例えばＹシャツが買いたいお客さんはディスプレ
ィに付加されている文字入力機能を用いてＹシャツと入
力もしくは電話機能を用いて口頭でＹシャツと述べると
必要なナビゲート情報が表示される。その表示とはま
ず、販売している売り場までの道順である。足が不自由
な人にはなるべく徒歩の負担がかからないエレベータや
動く歩道を多用したルートを誘導し、健常者のお客には
なるべくそのお客の興味がありそうな売り場を巡りなが
らかつ遠回りにならない経路を誘導する。このことは販
売の可能性が増えるとともにそのお客さんにも喜ばれる
サービスと言える。一方、お客がＹシャツと入力もしく
は口頭連絡した瞬間からその売り場ではそのお客の受け
入れ準備を開始する。そのお客が自分のためのＹシャツ
を求めるのであればその体型にあったサイズを事前にピ
ックアップして選びやすくしておく。そして前記ナビゲ
ータの誘導状況を売り場でモニターしながらそのお客が
到着するのを事前に察知してお客が到着と同時にそのお
客の名前を呼んで迎かえ入れるといった個人サービスを
実施する。そのお客がＹシャツと靴を同時に希望してい
る場合にはＹシャツ売り場にそのお客に合ったサイズの
靴を持ち込んで並行して検討してもらうサービスを実施
しても良い。そして、そのお客がデパートから立ち去る
際には前記受け付けでお客のＰＨＳと前記貸し出しナビ
ゲータとを交換する。このような手厚いサービスを少な
い店員で行うには本発明のナビゲータで次に起きる事態
を予測しながらタイムリーに行うことが非常に重要であ
り本発明のナビゲータによって初めて実現できるサービ
スと言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明請求項１に対応する実施例の構成図で
ある。

【図２】は本発明請求項１の動作を説明するための構成
図である。

【図３】は本発明請求項２に対応する第１の実施例の構
成図である。

【図４】は本発明請求項２に対応する第２の実施例の構
成図である。

【図５】は本発明請求項３に対応する実施例の構成図で
ある。

【符号の説明】

１は移動体通信機、２は通話アンテナ、３は信号方位分
布計測器、４は指向性の受信機、５はディスプレィ、６
は位置固定通信機、７は信号電波、８は市街地図、９は
ビル、１０、１１、１２は位置固定通信機、１３はセー
ルスマン、１４は矢印、１５は市街地図、１６はショー
ケース、１７は通路、１８は軌跡、１９は位置固定通信
機である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】位置固定通信機群から発信される信号を受
   信する移動体通信機を用いたナビゲータにおいて、前記
   移動体通信機が前記通信機群の各通信機からの信号強度
   の方向分布を認識することを特徴とするナビゲータ。
2. 【請求項２】請求項１のナビゲータにおいて、任意の位
   置で前記移動体通信機が認識する前記位置固定通信機群
   の各通信機からの信号強度の方向分布情報を前記移動体
   通信機が予めデータとして保有していることを特徴とす
   るナビゲータ。
3. 【請求項３】請求項１のナビゲータにおいて、前記位置
   固定通信機群からの信号の信号強度の変化率に対する最
   大信号強度方向の変化率の度合を認識することで前記移
   動体の進行方向の分岐点を認識することを特徴とするナ
   ビゲータ。