WO2019049270A1 - 位置測定装置および屋内測位システム - Google Patents

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WO2019049270A1
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unit
transmitter
imaging unit
indoor positioning
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拓也 山田
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三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/70—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
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    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves

Definitions

  • the present invention relates to a position measurement device and an indoor positioning system.
  • Patent Document 1 describes a system for tracking a mobile moving indoors.
  • the system comprises a wireless terminal moving with the mobile and a plurality of wireless communicators installed indoors.
  • the position of the mobile unit indoors is estimated, for example, based on the radio wave intensity measured by the wireless terminal.
  • the object is to provide a position measurement device and an indoor positioning system capable of performing highly accurate indoor positioning.
  • a position measurement device includes a movable imaging unit, and a self-positioning transmitter extracted from an image captured by an imaging unit and transmitted by optical wireless communication from a self-location transmitter provided in a building. And a current position calculation unit that calculates the current position of the imaging unit in the building based on the information indicating the position and the relative direction of the self position transmitter calculated from the image captured by the imaging unit.
  • the indoor positioning system includes a self-position transmitter provided at a plurality of positions in a building and transmitting information indicating the installation position of the self from the optical communication transmission unit by optical wireless communication.
  • the information indicating the installation position of the self-location transmitter provided in the building is transmitted by the optical wireless communication. For this reason, highly accurate indoor positioning can be performed.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an outline of an indoor positioning system in Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a self-location transmitter in Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a position measurement device in Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of an image captured by the position measurement device according to Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a diagram showing a first specific example of the position measurement device in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a second specific example of the position measurement device in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic view showing an outline of an indoor positioning system in Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an outline of the indoor positioning system in the first embodiment.
  • the indoor positioning system comprises a plurality of self position transmitters 1.
  • the self-location transmitter 1 has a function of transmitting information by optical wireless communication.
  • the self-location transmitter 1 is installed on, for example, a wall or ceiling in a building.
  • the self-location transmitter 1 may be formed as a dedicated device. At least a part of the functions of the self-location transmitter 1 may be incorporated into equipment installed in a building. The functions of the self-position transmitter 1 are incorporated in, for example, a lighting fixture, an air conditioner, an operation switch of the lighting fixture, an operation switch of the air conditioner, a card reader used for entry and exit management, etc. It is also good.
  • the indoor positioning system comprises a movable position measuring device 2.
  • the position measurement device 2 has a function of receiving information transmitted by optical wireless communication.
  • the position measurement device 2 is carried by, for example, a user.
  • the position measurement device 2 may be formed as a dedicated device. At least a part of the functions of the position measurement device 2 may be incorporated into an article worn by the user. The function of the position measurement device 2 may be incorporated into, for example, glasses, a hat, a watch or the like.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the self-location transmitter in the first embodiment.
  • the self-position transmitter 1 includes, for example, an optical communication transmission unit 3, an installation position storage unit 4, and a control unit 5.
  • the control unit 5 is electrically connected to the optical communication transmission unit 3 and the installation position storage unit 4.
  • the optical communication transmitter 3 emits, for example, visible light or infrared light.
  • the optical communication transmission unit 3 is provided, for example, at a position where it can be viewed by a user moving in the building.
  • an illumination light source of a luminaire may be used as the optical communication transmission unit 3.
  • the installation position storage unit 4 stores, for example, the installation position of the self-location transmitter 1 in the building in advance. That is, for example, the installation position of the self position transmitter 1 is set in advance.
  • the installation position represents at least a horizontal position in the building.
  • the installation position may represent, for example, the installation floor of the self-location transmitter 1 and the horizontal position on the installation floor.
  • the storage content of the installation position storage unit 4 may be different for each of the self position transmitters 1.
  • the control unit 5 controls the optical communication transmission unit 3 and the installation position storage unit 4.
  • the control unit 5 causes the optical communication transmission unit 3 to transmit information indicating the installation position stored in the installation position storage unit 4 by optical wireless communication.
  • the control unit 5 causes the optical communication transmission unit 3 to periodically transmit the information, for example.
  • the control unit 5 causes the optical communication transmission unit 3 to transmit the information, for example, in response to an external request.
  • the optical communication transmission unit 3 may not be provided in the same housing as the installation position storage unit 4 and the control unit 5. For example, as long as the optical communication transmission unit 3 is electrically connected to the control unit 5, the optical communication transmission unit 3 may be physically separated from the installation position storage unit 4 and the control unit 5.
  • the optical communication transmission unit 3 may be installed on a wall surface or a ceiling, and the installation position storage unit 4 and the control unit 5 may be installed at other positions. In this case, the installation position of the optical communication transmission unit 3 is stored in the installation position storage unit 4. That is, "the installation position of the self-position transmitter 1" means, strictly speaking, the installation position of the optical communication transmitter 3.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the position measurement device in the first embodiment.
  • the position measurement device 2 includes, for example, an imaging unit 6, an optical communication reception unit 7, a transmission direction calculation unit 8, a map data storage unit 9, a current position calculation unit 10 and a control unit 11.
  • the control unit 11 is electrically connected to the imaging unit 6, the optical communication reception unit 7, the transmission direction calculation unit 8, the map data storage unit 9, and the current position calculation unit 10.
  • the imaging unit 6 captures an image.
  • the imaging unit 6 is, for example, a camera having sensitivity to visible light or infrared light.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an image captured by the position measurement device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 illustrates the case where three self-position transmitters 1 are in the imaging range of the imaging unit 6.
  • the optical communication receiving unit 7 extracts information by optical wireless communication from the video captured by the imaging unit 6.
  • the optical communication reception unit 7 extracts, for example, information indicating the installation positions of the plurality of self-position transmitters 1 transmitted by optical wireless communication from the plurality of self-position transmitters 1 shown in a video.
  • the transmission direction calculation unit 8 calculates the transmission direction of the optical wireless communication from the image captured by the imaging unit 6.
  • the transmission direction calculation unit 8 calculates, for example, the direction in which each of the plurality of self-position transmitters 1 shown in the video exists.
  • the direction calculated by the transmission direction calculation unit 8 is, for example, a relative direction based on the position of the imaging unit 6.
  • the map data storage unit 9 stores map data in advance.
  • the map data indicates, for example, the arrangement in the horizontal direction such as a room in a building and an aisle. Map data may be stored, for example, for each floor of a building.
  • the current position calculation unit 10 is information indicating the installation position extracted by the optical communication reception unit 7, the transmission direction of the optical wireless communication calculated by the transmission direction calculation unit 8, and the map data stored in the map data storage unit 9.
  • the current position of the imaging unit 6 in the building is calculated based on That is, the current position calculation unit 10 calculates the current position of the user carrying the position measurement device 2 in the building.
  • the current position calculation unit 10 determines the position of the imaging unit 6 in the building. It can be calculated.
  • the position measurement device 2 can measure the angle in the horizontal plane by a sensor such as a gyro sensor
  • the current position calculation unit 10 is provided with the installation positions and transmission directions for the two self-position transmitters 1
  • the position of the imaging unit 6 can be calculated.
  • the direction in which the imaging unit 6 is facing can be calculated only by the position measurement device 2, the number of installation positions and transmission directions required to calculate the position of the imaging unit 6 can be reduced from three to two. Can.
  • the control unit 11 controls the imaging unit 6, the optical communication reception unit 7, the transmission direction calculation unit 8, the map data storage unit 9, and the current position calculation unit 10.
  • the control unit 11 operates the current position calculation unit 10, for example, when the installation positions and transmission directions of three or more self-position transmitters 1 simultaneously displayed in the image captured by the imaging unit 6 are acquired. .
  • the imaging unit 6 may not be provided in the same housing as the optical communication reception unit 7, the transmission direction calculation unit 8, the map data storage unit 9, the current position calculation unit 10, and the control unit 11.
  • the imaging unit 6 may be physically separated from the control unit 11 or the like.
  • the imaging unit 6 may be attached to the user's body or an article worn by the user in an exposed state, and the housing provided with the control unit 11 may be in the user's bag or clothes pocket .
  • FIG. 5 is a diagram showing a first specific example of the position measurement device in the first embodiment.
  • FIG. 5 shows a front view and a top view of the glasses in which the function of the position measurement device 2 is incorporated.
  • the broken line in FIG. 5 represents the imaging range of the imaging unit 6.
  • the imaging unit 6 is provided on the frame of the glasses, for example, in an orientation capable of capturing the direction in which the lens 12 of the glasses is facing.
  • the imaging unit 6 illustrated in FIG. 5 is a small camera provided at the front end of the temple 13 of the glasses.
  • the imaging unit 6 may be provided in another part of the frame of the glasses as long as it can capture the direction of the user's line of sight.
  • FIG. 6 is a diagram showing a second specific example of the position measurement device in the first embodiment.
  • FIG. 6 shows a top view and a side view of a watch incorporating the functionality of the position measurement device 2.
  • the broken line in FIG. 6 represents the imaging range of the imaging unit 6.
  • the imaging unit 6 is provided on the wristwatch in such an orientation that the user can capture an image in the front direction when looking at the time display unit 14 of the wristwatch, for example.
  • the imaging unit 6 illustrated in FIG. 6 is a small camera provided on a side of the side surface of the time display unit 14 of the wristwatch that overlaps with the band 15 when viewed in the vertical direction.
  • the imaging unit 6 may be provided at another location of the wristwatch as long as it can capture the front direction of the user.
  • the watch in which the function of the position measurement device 2 is incorporated may be analog or digital.
  • the function of the position measurement device 2 may be incorporated into, for example, a hat.
  • the imaging unit 6 is provided on the hat, for example, in such a direction as to be able to capture the direction of the line of sight of the user wearing the hat.
  • the indoor positioning system includes the self-location transmitter 1 and the position measurement device 2.
  • the self-position transmitter 1 is provided at a plurality of positions in a building, and transmits information indicating its own installation position from the optical communication transmission unit 3 by optical wireless communication.
  • the position measurement device 2 includes an imaging unit 6 provided on a movable object, and a current position calculation unit 10.
  • the current position calculation unit 10 transmits each of the plurality of self-position transmitters 1 extracted from the image captured by the imaging unit 6 by being transmitted by optical wireless communication from the plurality of self-position transmitters 1 provided in the building.
  • the current position of the imaging unit 6 in the building based on the information indicating the installation position and the relative directions of the plurality of self-position transmitters 1 with respect to the imaging unit 6 calculated from the image captured by the imaging unit 6 Calculate For this reason, when there is a shield between the position measurement device 2 and the self-position transmitter 1, an incorrect value is not calculated as the current position of the user. As a result, highly accurate indoor positioning can be performed.
  • the imaging unit 6 may be provided on the frame of the glasses in a direction in which the direction in which the lens of the glasses is facing can be imaged.
  • the imaging unit 6 may be provided, for example, on the hat in a direction in which the user can take a look direction of the user wearing the hat.
  • the imaging unit 6 may be provided, for example, on the side surface of the time display unit of the wristwatch that overlaps the band when viewed from the top and bottom direction. In these cases, the imaging unit 6 can capture an image in the front direction as viewed from the user.
  • the optical communication transmission unit 3 may be provided in at least one of the lighting fixture and the air conditioner.
  • the optical communication transmission unit 3 since the optical communication transmission unit 3 is generally provided in a facility located at a high position indoors, it is difficult to be concealed by the shield.
  • the optical communication transmission unit 3 may be provided in at least one of the operation switch of the lighting apparatus, the operation switch of the air conditioner, and the card reader. In this case, since the optical communication transmission unit 3 is provided in an apparatus which the user approaches and operates, the optical communication transmission unit 3 can easily enter the imaging range of the imaging unit 6.
  • the optical communication transmission unit 3 may be provided in at least one of the landing equipment of the elevator and the escalator. In this case, since the optical communication transmission unit 3 is provided in the facility that the user uses for indoor movement, the optical communication transmission unit 3 can easily enter the imaging range of the imaging unit 6.
  • the illumination light source of the lighting apparatus may be used as the optical communication transmission unit 3.
  • the optical communication transmission unit 3 may be used as the optical communication transmission unit 3.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an outline of the indoor positioning system in the second embodiment.
  • the indoor positioning system includes an autonomous mobile unit 16.
  • the autonomous moving body 16 has a moving mechanism and can move autonomously in a building.
  • the moving mechanism has, for example, a wheel and a motor.
  • the autonomous mobile body 16 has a function of receiving information transmitted by optical wireless communication.
  • At least a part of the installation position storage unit 4 does not store in advance the installation position of the self-location transmitter 1 in the building. That is, in the second embodiment, the installation position of the self is not set in advance in at least a part of the self-position transmitters 1.
  • the self-position transmitter 1 transmits a setting request signal by optical wireless communication when the self-installation position is not set.
  • the self-position transmitter 1 does not transmit a setting request signal when its own installation position has already been set.
  • the setting request signal includes, for example, identification information of the self-location transmitter 1.
  • the identification information is, for example, a number or an ID for identifying the individual self-location transmitters 1.
  • FIG. 8 is a functional block diagram of an autonomously moving body in the second embodiment.
  • the autonomous moving body 16 includes an imaging unit 6, an optical communication reception unit 7, a transmission direction calculation unit 8, a map data storage unit 9, a self position detection unit 17, an installation position calculation unit 18, and transmission.
  • a unit 19 and a control unit 20 are provided.
  • the control unit 20 is electrically connected to the imaging unit 6, the optical communication reception unit 7, the transmission direction calculation unit 8, the map data storage unit 9, the self position detection unit 17, the installation position calculation unit 18, and the transmission unit 19. .
  • the optical communication receiving unit 7 of the autonomous mobile body 16 receives, for example, a setting request signal transmitted by optical wireless communication from the self-position transmitter 1 shown in the image captured by the imaging unit 6.
  • the transmission direction calculation unit 8 of the autonomous mobile body 16 calculates, for example, the transmission direction of the setting request signal. That is, the transmission direction calculation unit 8 of the autonomous mobile body 16 determines the relative direction in which the self-position transmitter 1 that has transmitted the setting request signal among the one or more self-position transmitters 1 shown in the video is present. calculate.
  • the self position detection unit 17 detects the position of the autonomous mobile body 16 in the building. That is, the autonomous mobile 16 can detect its own current position in the building. The detection of the current position of the autonomous mobile body 16 is performed, for example, based on the operation record of the mobile mechanism and the like.
  • the installation position calculation unit 18 transmits the setting request signal based on the transmission direction of the setting request signal, the position of the autonomous mobile body 16 in the building, and the map data stored in the map data storage unit 9. Calculate the installation position of machine 1 That is, the installation position calculation unit 18 calculates the position of the self position transmitter 1 in the building where the self installation position is not set in advance.
  • the installation position calculation unit 18 sets the transmission direction calculated at each position and the detected current position. Based on this, the installation position of the self-position transmitter 1 that has transmitted the setting request signal is calculated. That is, the autonomous mobile body 16 calculates the installation position of the self-position transmitter 1 based on, for example, the positions of the self detected twice or more and the direction in which the self-position transmitter 1 is viewed from those positions. .
  • the transmission unit 19 wirelessly transmits information to the self-location transmitter 1.
  • the self-location transmitter 1 in the second embodiment has a function of receiving the information transmitted from the transmission unit 19.
  • the transmission unit 19 may transmit information by optical wireless communication.
  • the transmitter 19 may transmit information by radio waves, for example.
  • the information from the transmitter 19 to the self-location transmitter 1 may be directly transmitted or may be transmitted via another communication path.
  • the transmitting unit 19 transmits, for example, information indicating the installation position of the self-position transmitter 1 calculated by the installation position calculation unit 18 to the self-position transmitter 1.
  • the self position transmitter 1 stores the information indicating the self installation position received from the autonomous mobile body 16 in the installation position storage unit 4.
  • the control unit 20 autonomously moves the autonomous moving body 16 by controlling the moving mechanism.
  • the control unit 20 controls the imaging unit 6, the optical communication reception unit 7, the transmission direction calculation unit 8, the map data storage unit 9, the self position detection unit 17, the installation position calculation unit 18 and the transmission unit 19.
  • the control unit 20 suspends the autonomous mobile body 16.
  • the control unit 20 causes the autonomous mobile body 16 to perform the “first measurement”.
  • the control unit 20 moves the autonomous mobile body 16 by a predetermined distance and then pauses again.
  • the control unit 20 causes the autonomous mobile body 16 to perform the “second measurement”.
  • the specific contents of “first measurement” and “second measurement” are, for example, calculation of the transmission direction of the setting request signal by the transmission direction calculation unit 8 and detection of the current position by the self position detection unit 17 It is.
  • the control unit 20 causes the installation position calculation unit 18 to operate.
  • the installation position calculation unit 18 may be a set of transmission direction data and current position data obtained in the “first measurement” and a set of transmission direction data and current position data obtained in the “second measurement”. The installation position of the self-position transmitter 1 is calculated using
  • the autonomous mobile body 16 measures, for example, data necessary for calculating the installation position of one self-location transmitter 1 at at least two places in the building.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an operation example of the autonomously moving body in the second embodiment.
  • the autonomous mobile body 16 autonomously moves in the building (step S101).
  • the autonomous mobile body 16 determines whether a setting request signal has been received from the self-location transmitter 1 (step S102). If it is determined in step S102 that the setting request signal has not been received, the autonomous mobile 16 continues to move.
  • step S102 If it is determined in step S102 that the setting request signal has been received, the autonomous mobile body 16 pauses (step S103). The autonomous mobile body 16 performs the “first measurement” in the state of being temporarily stopped (step S104).
  • step S104 the autonomous mobile body 16 moves for a predetermined distance and then pauses again (steps S105 and S106).
  • the autonomous mobile body 16 performs the “second measurement” in the state of being temporarily stopped (step S107).
  • the autonomous mobile body 16 calculates the installation position of the self-position transmitter 1 that has transmitted the setting request signal (step S108).
  • the autonomous mobile body 16 transmits information indicating the calculated installation position to the self-position transmitter 1 (step S109). Thereafter, the autonomous mobile body 16 resumes movement.
  • the indoor positioning system includes the autonomous mobile body 16.
  • the autonomous mobile body 16 has an imaging function and autonomously moves in the building.
  • the self-position transmitter 1 transmits a setting request signal by optical wireless communication when its own installation position is not set in advance.
  • the autonomous mobile body 16 calculates the installation position of the self-position transmitter 1 that has transmitted the setting request signal based on the relative direction of the self-position transmitter 1 that has transmitted the setting request signal and the position of the self.
  • Information indicating the installation position is transmitted to the self-position transmitter 1 that has transmitted the request signal.
  • the self-position transmitter 1 stores information indicating the self-installed position received from the autonomous mobile body 16.
  • the installation position of a plurality of self-position transmitters 1 can be automatically set by operating the autonomous mobile body 16 after installing the unset self-position transmitter 1 in a building.
  • FIG. 10 is a hardware configuration diagram of the position measurement device.
  • the processing circuit may be dedicated hardware 50.
  • the processing circuit may comprise a processor 51 and a memory 52.
  • the processing circuit is partially formed as dedicated hardware 50 and may further include a processor 51 and a memory 52.
  • FIG. 10 shows an example in which the processing circuit is partially formed as the dedicated hardware 50 and includes the processor 51 and the memory 52.
  • the processing circuit may for example be a single circuit, a complex circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA or The combination is applicable.
  • each function of the position measurement device 2 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • the software and firmware are described as a program and stored in the memory 52.
  • the processor 51 reads out and executes the program stored in the memory 52 to implement the functions of the respective units.
  • the processor 51 is also referred to as a central processing unit (CPU), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, or a DSP.
  • the memory 52 corresponds to, for example, a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a RAM, a ROM, a flash memory, an EPROM, an EEPROM, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD or the like.
  • a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a RAM, a ROM, a flash memory, an EPROM, an EEPROM, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD or the like.
  • the processing circuit can implement each function of the position measurement device 2 by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the respective functions of the self-location transmitter 1 and the autonomous mobile unit 16 are also realized by the processing circuit similar to the processing circuit shown in FIG.
  • the present invention can be used for a system that performs indoor positioning with high accuracy.
  • Reference Signs List 1 self position transmitter 2 position measurement device 3 optical communication transmission unit 4 installation position storage unit 5 control unit 6 imaging unit 7 optical communication reception unit 8 transmission direction calculation unit 9 map data storage unit 10 current position calculation unit 11 control unit 12 lens Reference Signs List 13 clock 14 time display unit 15 band 16 autonomously moving body 17 self position detection unit 18 installation position calculation unit 19 transmission unit 20 control unit 50 dedicated hardware 51 processor 52 memory

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Abstract

精度の高い屋内測位を行うことができる位置測定装置および屋内測位システムを提供する。この発明に係る位置測定装置（２）は、移動可能な撮像部（６）と、建物内に設けられた自己位置送信機（１）から光無線通信により発信され撮像部（６）で撮像された映像から抽出された自己位置送信機（１）の設置位置を示す情報および撮像部（６）で撮像された映像から算出された自己位置送信機（１）の相対的な方向に基づいて、建物内における撮像部（６）の現在位置を算出する現在位置算出部（１０）と、を備える。

Description

位置測定装置および屋内測位システム
　この発明は、位置測定装置および屋内測位システムに関する。
　下記特許文献１には、屋内を移動する移動体を追跡するシステムが記載されている。このシステムは、移動体とともに移動する無線端末および屋内に設置された複数の無線通信機を備える。屋内における移動体の位置は、例えば、無線端末で計測される電波強度に基づいて推定される。
日本特開２０１７－０４６０２３号公報
　特許文献１に記載されたシステムでは、無線端末と無線通信機との間に電波強度を大きく減衰させる遮蔽物が存在すると、距離に応じた正確な電波強度が計測されない。このため、精度の高い屋内測位を行うことができない。
　この発明は、上記の課題を解決するためになされた。その目的は、精度の高い屋内測位を行うことができる位置測定装置および屋内測位システムを提供することである。
　この発明に係る位置測定装置は、移動可能な撮像部と、建物内に設けられた自己位置送信機から光無線通信により発信され撮像部で撮像された映像から抽出された自己位置送信機の設置位置を示す情報および撮像部で撮像された映像から算出された自己位置送信機の相対的な方向に基づいて、建物内における撮像部の現在位置を算出する現在位置算出部と、を備える。
　この発明に係る屋内測位システムは、建物内の複数の位置に設けられ、自己の設置位置を示す情報を光通信送信部から光無線通信により発信する自己位置送信機、を備える。
　これらの発明によれば、建物内に設けられた自己位置送信機の設置位置を示す情報が光無線通信により発信される。このため、精度の高い屋内測位を行うことができる。
実施の形態１における屋内測位システムの概要を示す模式図である。 実施の形態１における自己位置送信機の機能ブロック図である。 実施の形態１における位置測定装置の機能ブロック図である。 実施の形態１における位置測定装置で撮像された映像の一例を示す図である。 実施の形態１における位置測定装置の第１の具体例を示す図である。 実施の形態１における位置測定装置の第２の具体例を示す図である。 実施の形態２における屋内測位システムの概要を示す模式図である。 実施の形態２における自律移動体の機能ブロック図である。 実施の形態２における自律移動体の動作例を示すフローチャートである。 位置測定装置のハードウェア構成図である。
　添付の図面を参照して、この発明を実施するための形態について説明する。各図では、同一又は相当する部分に同一の符号が付される。重複する説明は、適宜簡略化あるいは省略する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１における屋内測位システムの概要を示す模式図である。
　屋内測位システムは、複数の自己位置送信機１を備える。自己位置送信機１は、光無線通信により情報を発信する機能を有する。自己位置送信機１は、例えば、建物内の壁面又は天井等に設置されている。
　自己位置送信機１は、専用の機器として形成されてもよい。自己位置送信機１の機能の少なくとも一部は、建物内に設置される機器に組み込まれてもよい。自己位置送信機１の機能は、例えば、照明器具、空調装置、照明器具の操作スイッチ、空調装置の操作スイッチ、入退管理等に用いられるカードリーダー、エレベーターの乗場機器およびエスカレーター等に組み込まれてもよい。
　屋内測位システムは、移動可能な位置測定装置２を備える。位置測定装置２は、光無線通信により発信された情報を受信する機能を有する。位置測定装置２は、例えば、利用者によって携帯される。
　位置測定装置２は、専用の機器として形成されてもよい。位置測定装置２の機能の少なくとも一部は、利用者が身に着ける物品に組み込まれてもよい。位置測定装置２の機能は、例えば、メガネ、帽子又は腕時計等に組み込まれてもよい。
　図２は、実施の形態１における自己位置送信機の機能ブロック図である。
　図２に示すように、自己位置送信機１は、例えば、光通信送信部３、設置位置記憶部４および制御部５を備える。制御部５は、光通信送信部３および設置位置記憶部４と電気的に接続されている。
　光通信送信部３は、例えば、可視光線又は赤外線等を発する。光通信送信部３は、例えば、建物内を移動する利用者の視界に入り得る位置に設けられている。光通信送信部３としては、例えば、照明器具の照明光源が用いられてもよい。
　設置位置記憶部４は、例えば、自己位置送信機１の建物内における設置位置を予め記憶している。つまり、自己位置送信機１には、例えば、自己の設置位置が予め設定されている。設置位置は、少なくとも、建物内における水平位置を表す。設置位置は、例えば、自己位置送信機１の設置階および当該設置階における水平位置を表してもよい。設置位置記憶部４の記憶内容は、個々の自己位置送信機１ごとに異なり得る。
　制御部５は、光通信送信部３および設置位置記憶部４を制御する。制御部５は、設置位置記憶部４に記憶されている設置位置を示す情報を光無線通信により光通信送信部３から発信させる。制御部５は、例えば、定期的に光通信送信部３から当該情報を発信させる。制御部５は、例えば、外部からの要求に応じて光通信送信部３から当該情報を発信させる。
　なお、光通信送信部３は、設置位置記憶部４および制御部５と同一の筐体に設けられなくともよい。光通信送信部３は、例えば、制御部５と電気的に接続されていれば、設置位置記憶部４および制御部５から物理的に離れていてもよい。例えば、光通信送信部３は壁面又は天井等に設置され、設置位置記憶部４および制御部５は他の位置に設置されてもよい。この場合、設置位置記憶部４には、光通信送信部３の設置位置が記憶される。つまり、「自己位置送信機１の設置位置」とは、厳密に言えば、光通信送信部３の設置位置を意味する。
　図３は、実施の形態１における位置測定装置の機能ブロック図である。
　図３に示すように、位置測定装置２は、例えば、撮像部６、光通信受信部７、発信方向算出部８、地図データ記憶部９、現在位置算出部１０および制御部１１を備える。制御部１１は、撮像部６、光通信受信部７、発信方向算出部８、地図データ記憶部９および現在位置算出部１０と電気的に接続されている。
　撮像部６は、映像を撮像する。撮像部６は、例えば、可視光線又は赤外線等に感度を持つカメラである。
　図４は、実施の形態１における位置測定装置で撮像された映像の一例を示す図である。図４は、３つの自己位置送信機１が撮像部６の撮像範囲に入っている場合を例示している。
　光通信受信部７は、撮像部６で撮像された映像から光無線通信による情報を抽出する。光通信受信部７は、例えば、映像に映っている複数の自己位置送信機１から光無線通信により発信された当該複数の自己位置送信機１のそれぞれの設置位置を示す情報を抽出する。
　発信方向算出部８は、撮像部６で撮像された映像から光無線通信の発信方向を算出する。発信方向算出部８は、例えば、映像に映っている複数の自己位置送信機１のそれぞれが存在する方向を算出する。発信方向算出部８により算出される方向は、例えば、撮像部６の位置を基準とした相対的な方向である。
　地図データ記憶部９は、地図データを予め記憶している。地図データは、例えば、建物内の部屋および通路等の水平方向における配置を示す。地図データは、例えば、建物の階ごとに記憶されてもよい。
　現在位置算出部１０は、光通信受信部７により抽出された設置位置を示す情報、発信方向算出部８により算出された光無線通信の発信方向および地図データ記憶部９に記憶されている地図データに基づいて、建物内における撮像部６の現在位置を算出する。つまり、現在位置算出部１０は、位置測定装置２を携帯する利用者の建物内における現在位置を算出する。
　現在位置算出部１０は、例えば、上下方向から見て一直線上にない３つ以上の自己位置送信機１についての設置位置および発信方向が与えられた場合に、建物内における撮像部６の位置を算出できる。
　また、現在位置算出部１０は、例えば、位置測定装置２がジャイロセンサ等のセンサにより水平面における角度を測定可能であれば、２つの自己位置送信機１についての設置位置および発信方向が与えられた場合にも、撮像部６の位置を算出できる。この場合、撮像部６が向いている方角を位置測定装置２だけで算出できるため、撮像部６の位置を算出するために必要な設置位置および発信方向の数を３つから２つに減らすことができる。
　制御部１１は、撮像部６、光通信受信部７、発信方向算出部８、地図データ記憶部９および現在位置算出部１０を制御する。制御部１１は、例えば、撮像部６で撮像された映像に同時に映った３つ以上の自己位置送信機１についての設置位置および発信方向が取得された場合に、現在位置算出部１０を動作させる。
　なお、撮像部６は、光通信受信部７、発信方向算出部８、地図データ記憶部９、現在位置算出部１０および制御部１１と同一の筐体に設けられなくともよい。撮像部６は、例えば、制御部１１と電気的に接続されていれば、制御部１１等から物理的に離れていてもよい。例えば、撮像部６は露出した状態で利用者の身体又は身に着ける物品に取り付けられ、制御部１１等が設けられた筐体は当該利用者の鞄又は衣服のポケット等に入っていてもよい。
　図５は、実施の形態１における位置測定装置の第１の具体例を示す図である。図５は、位置測定装置２の機能が組み込まれたメガネの正面図および上面図を示す。
　図５における破線は、撮像部６の撮像範囲を表している。撮像部６は、例えば、メガネのレンズ１２が向いている方向を撮像可能な向きで、当該メガネのフレームに設けられる。図５に例示する撮像部６は、メガネのつる１３の前端部に設けられた小型カメラである。撮像部６は、利用者の視線方向を撮像可能であれば、メガネのフレームのうち他の箇所に設けられてもよい。
　図６は、実施の形態１における位置測定装置の第２の具体例を示す図である。図６は、位置測定装置２の機能が組み込まれた腕時計の上面図および側面図を示す。
　図６における破線は、撮像部６の撮像範囲を表している。撮像部６は、例えば、利用者が腕時計の時刻表示部１４を見るときに正面方向を撮像可能な向きで、当該腕時計に設けられる。図６に例示する撮像部６は、腕時計の時刻表示部１４の側面のうち上下方向から見てバンド１５と重なる面に設けられた小型カメラである。撮像部６は、利用者の正面方向を撮像可能であれば、腕時計の他の箇所に設けられてもよい。位置測定装置２の機能が組み込まれる腕時計は、アナログ式であってもよいし、デジタル式であってもよい。
　位置測定装置２の機能は、例えば、帽子に組み込まれてもよい。この場合、撮像部６は、例えば、帽子を身に着けた利用者の視線方向を撮像可能な向きで、当該帽子に設けられる。
　実施の形態１によれば、屋内測位システムは、自己位置送信機１と、位置測定装置２と、を備える。自己位置送信機１は、建物内の複数の位置に設けられ、自己の設置位置を示す情報を光通信送信部３から光無線通信により発信する。位置測定装置２は、移動可能な物体に設けられた撮像部６と、現在位置算出部１０と、を備える。現在位置算出部１０は、建物内に設けられた複数の自己位置送信機１から光無線通信により発信され撮像部６で撮像された映像から抽出された当該複数の自己位置送信機１のそれぞれの設置位置を示す情報および撮像部６で撮像された映像から算出された撮像部６に対する当該複数の自己位置送信機１のそれぞれの相対的な方向に基づいて、建物内における撮像部６の現在位置を算出する。このため、位置測定装置２と自己位置送信機１との間に遮蔽物が存在する場合に、利用者の現在位置として誤った値が算出されることがない。その結果、精度の高い屋内測位を行うことができる。
　実施の形態１によれば、撮像部６は、例えば、メガネのレンズが向いている方向を撮像可能な向きで当該メガネのフレームに設けられてもよい。撮像部６は、例えば、帽子を身に着けた利用者の視線方向を撮像可能な向きで当該帽子に設けられてもよい。撮像部６は、例えば、腕時計の時刻表示部の側面のうち上下方向から見てバンドと重なる面に設けられてもよい。これらの場合、利用者から見た正面方向の映像を撮像部６で撮像することができる。
　実施の形態１によれば、例えば、照明器具および空調装置の少なくとも一方に光通信送信部３が設けられてもよい。この場合、光通信送信部３は、一般に屋内の高い位置にある設備に設けられるため、遮蔽物によって隠され難くなる。
　実施の形態１によれば、例えば、照明器具の操作スイッチ、空調装置の操作スイッチおよびカードリーダーのうち少なくとも１つに光通信送信部３が設けられてもよい。この場合、光通信送信部３は、利用者が近づいて操作する機器に設けられるため、撮像部６の撮像範囲に入り易くなる。
　実施の形態１によれば、例えば、エレベーターの乗場機器およびエスカレーターの少なくとも一方に光通信送信部３が設けられてもよい。この場合、光通信送信部３は、利用者が屋内での移動に用いる設備に設けられるため、撮像部６の撮像範囲に入り易くなる。
　実施の形態１によれば、例えば、照明器具の照明光源が光通信送信部３として用いられてもよい。この場合、より簡単な構成で精度の高い屋内測位システムを実現できる。
実施の形態２．
　図７は、実施の形態２における屋内測位システムの概要を示す模式図である。
　実施の形態２において、屋内測位システムは、自律移動体１６を備える。自律移動体１６は、移動機構を有し、建物内で自律的に移動可能である。移動機構は、例えば、車輪およびモーター等を有する。自律移動体１６は、光無線通信により発信された情報を受信する機能を有する。
　実施の形態２において、少なくとも一部の設置位置記憶部４は、自己位置送信機１の建物内における設置位置を予め記憶してはいない。つまり、実施の形態２において、少なくとも一部の自己位置送信機１には、自己の設置位置が予め設定されていない。
　自己位置送信機１は、自己の設置位置が未設定である場合、設定要求信号を光無線通信により発信する。自己位置送信機１は、自己の設置位置が既に設定済みである場合、設定要求信号を発信しない。設定要求信号には、例えば、自己位置送信機１の識別情報が含まれている。識別情報は、例えば、個々の自己位置送信機１を識別するための番号又はＩＤ等である。
　図８は、実施の形態２における自律移動体の機能ブロック図である。
　図８に示すように、自律移動体１６は、例えば、撮像部６、光通信受信部７、発信方向算出部８、地図データ記憶部９、自己位置検出部１７、設置位置算出部１８、送信部１９および制御部２０を備える。制御部２０は、撮像部６、光通信受信部７、発信方向算出部８、地図データ記憶部９、自己位置検出部１７、設置位置算出部１８および送信部１９と電気的に接続されている。
　自律移動体１６の光通信受信部７は、例えば、撮像部６で撮像された映像に映っている自己位置送信機１から光無線通信により発信された設定要求信号を受信する。
　自律移動体１６の発信方向算出部８は、例えば、設定要求信号の発信方向を算出する。つまり、自律移動体１６の発信方向算出部８は、映像に映っている１つ又は複数の自己位置送信機１のうち設定要求信号を発信した自己位置送信機１が存在する相対的な方向を算出する。
　自己位置検出部１７は、建物内における自律移動体１６の位置を検出する。つまり、自律移動体１６は、建物内における自己の現在位置を検出できる。自律移動体１６の現在位置の検出は、例えば、移動機構の動作記録等に基づいて行われる。
　設置位置算出部１８は、設定要求信号の発信方向、建物内における自律移動体１６の位置および地図データ記憶部９に記憶されている地図データに基づいて、当該設定要求信号を発信した自己位置送信機１の設置位置を算出する。つまり、設置位置算出部１８は、自己の設置位置が予め設定されていない自己位置送信機１の建物内における位置を算出する。
　設置位置算出部１８は、例えば、自律移動体１６が建物内の２箇所以上の位置で同一の設定要求信号を受信した場合に、それぞれの位置で算出された発信方向および検出された現在位置に基づいて、当該設定要求信号を発信した自己位置送信機１の設置位置を算出する。つまり、自律移動体１６は、例えば、２回以上検出した自己の位置およびそれらの位置から見て自己位置送信機１が存在する方向に基づいて、当該自己位置送信機１の設置位置を算出する。
　送信部１９は、自己位置送信機１に対して無線で情報を送信する。実施の形態２における自己位置送信機１は、送信部１９から送信された情報を受信する機能を有する。送信部１９は、例えば、光通信送信部３と同様に、光無線通信で情報を送信してもよい。送信部１９は、例えば、電波で情報を送信してもよい。送信部１９から自己位置送信機１への情報は、直接送信されてもよいし、他の通信経路を介して送信されてもよい。
　送信部１９は、例えば、設置位置算出部１８により算出された自己位置送信機１の設置位置を示す情報を当該自己位置送信機１に対して送信する。自己位置送信機１は、自律移動体１６から受信した自己の設置位置を示す情報を設置位置記憶部４に記憶する。
　制御部２０は、移動機構を制御することで、自律移動体１６を自律移動させる。制御部２０は、撮像部６、光通信受信部７、発信方向算出部８、地図データ記憶部９、自己位置検出部１７、設置位置算出部１８および送信部１９を制御する。
　以下、図７を参照して、制御部２０の動作例を説明する。
　制御部２０は、例えば、自律移動体１６の移動中に光通信受信部７が設定要求信号を受信すると、自律移動体１６を一時停止させる。この状態で、制御部２０は、自律移動体１６に「１回目の測定」を行わせる。制御部２０は、例えば、「１回目の測定」の終了後に、自律移動体１６を一定距離だけ移動させてから再び一時停止させる。この状態で、制御部２０は、自律移動体１６に「２回目の測定」を行わせる。「１回目の測定」および「２回目の測定」の具体的な内容は、例えば、発信方向算出部８による当該設定要求信号の発信方向の算出および自己位置検出部１７による現在位置の検出を行うことである。
　制御部２０は、例えば、「２回目の測定」の終了後に、設置位置算出部１８を動作させる。設置位置算出部１８は、例えば、「１回目の測定」で得られた発信方向データと現在位置データとの組および「２回目の測定」で得られた発信方向データと現在位置データとの組を用いて自己位置送信機１の設置位置を算出する。
　このように、自律移動体１６は、例えば、１つの自己位置送信機１の設置位置を算出するために必要なデータを建物内の少なくとも２箇所で測定する。
　図９は、実施の形態２における自律移動体の動作例を示すフローチャートである。
　自律移動体１６は、建物内を自律移動する（ステップＳ１０１）。自律移動体１６は、自己位置送信機１から設定要求信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２で、設定要求信号を受信していないと判定された場合、自律移動体１６は移動を継続する。
　ステップＳ１０２で、設定要求信号を受信したと判定された場合、自律移動体１６は一時停止する（ステップＳ１０３）。自律移動体１６は、一時停止した状態で「１回目の測定」を行う（ステップＳ１０４）。
　ステップＳ１０４に続いて、自律移動体１６は、一定距離だけ移動してから再び一時停止する（ステップＳ１０５，ステップＳ１０６）。自律移動体１６は、一時停止した状態で「２回目の測定」を行う（ステップＳ１０７）。
　ステップＳ１０７に続いて、自律移動体１６は、設定要求信号を発信した自己位置送信機１の設置位置を算出する（ステップＳ１０８）。自律移動体１６は、算出した設置位置を示す情報を当該自己位置送信機１に送信する（ステップＳ１０９）。その後、自律移動体１６は移動を再開する。
　実施の形態２によれば、屋内測位システムは、自律移動体１６を備える。自律移動体１６は、撮像機能を有し、建物内を自律移動する。自己位置送信機１は、自己の設置位置が予め設定されていない場合に、設定要求信号を光無線通信により発信する。自律移動体１６は、設定要求信号を発信した自己位置送信機１の相対的な方向および自己の位置に基づいて当該設定要求信号を発信した自己位置送信機１の設置位置を算出し、当該設定要求信号を発信した自己位置送信機１に対して当該設置位置を示す情報を送信する。自己位置送信機１は、自律移動体１６から受信した自己の設置位置を示す情報を記憶する。このため、未設定の自己位置送信機１を建物内に設置した後に自律移動体１６を動作させることで、複数の自己位置送信機１の設置位置を自動的に設定することができる。その結果、容易に且つ短期間で導入することが可能な屋内測位システムを実現できる。
　図１０は、位置測定装置のハードウェア構成図である。
　位置測定装置２における撮像部６、光通信受信部７、発信方向算出部８、地図データ記憶部９、現在位置算出部１０および制御部１１の各機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用ハードウェア５０であってもよい。処理回路は、プロセッサ５１およびメモリ５２を備えていてもよい。処理回路は、一部が専用ハードウェア５０として形成され、更にプロセッサ５１およびメモリ５２を備えていてもよい。図１０は、処理回路が、その一部が専用ハードウェア５０として形成され、プロセッサ５１およびメモリ５２を備えている場合の例を示している。
　処理回路の少なくとも一部が、少なくとも１つの専用ハードウェア５０である場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。
　処理回路が少なくとも１つのプロセッサ５１および少なくとも１つのメモリ５２を備える場合、位置測定装置２の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ５２に格納される。プロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。プロセッサ５１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰとも呼ぶ。メモリ５２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等が該当する。
　このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、位置測定装置２の各機能を実現することができる。なお、自己位置送信機１および自律移動体１６の各機能も、図１０に示す処理回路と同様の処理回路により実現される。
　以上のように、この発明は、精度の高い屋内測位を行うシステムに利用できる。
１　自己位置送信機
２　位置測定装置
３　光通信送信部
４　設置位置記憶部
５　制御部
６　撮像部
７　光通信受信部
８　発信方向算出部
９　地図データ記憶部
１０　現在位置算出部
１１　制御部
１２　レンズ
１３　つる
１４　時刻表示部
１５　バンド
１６　自律移動体
１７　自己位置検出部
１８　設置位置算出部
１９　送信部
２０　制御部
５０　専用ハードウェア
５１　プロセッサ
５２　メモリ

Claims (10)

  1. 　移動可能な撮像部と、
    　建物内に設けられた自己位置送信機から光無線通信により発信され前記撮像部で撮像された映像から抽出された自己位置送信機の設置位置を示す情報および前記撮像部で撮像された映像から算出された自己位置送信機の相対的な方向に基づいて、建物内における前記撮像部の現在位置を算出する現在位置算出部と、
    を備えた位置測定装置。
  2. 　前記撮像部は、メガネのフレームに設けられた請求項１に記載の位置測定装置。
  3. 　前記撮像部は、帽子に設けられた請求項１に記載の位置測定装置。
  4. 　前記撮像部は、腕時計の側面に設けられた請求項１に記載の位置測定装置。
  5. 　建物内の複数の位置に設けられ、自己の設置位置を示す情報を光通信送信部から光無線通信により発信する自己位置送信機、
    を備えた屋内測位システム。
  6. 　照明器具および空調装置の少なくとも一方に前記光通信送信部が設けられた請求項５に記載の屋内測位システム。
  7. 　照明器具の操作スイッチ、空調装置の操作スイッチおよびカードリーダーのうち少なくとも１つに前記光通信送信部が設けられた請求項５又は請求項６に記載の屋内測位システム。
  8. 　エレベーターの乗場機器およびエスカレーターの少なくとも一方に前記光通信送信部が設けられた請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の屋内測位システム。
  9. 　照明器具の照明光源が前記光通信送信部として用いられる請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の屋内測位システム。
  10. 　撮像機能を有し、建物内を移動する自律移動体、
    を更に備え、
    　前記自己位置送信機は、自己の設置位置が予め設定されていない場合に、設定要求信号を光無線通信により発信し、
    　前記自律移動体は、設定要求信号を発信した前記自己位置送信機の相対的な方向および自己の位置に基づいて当該設定要求信号を発信した前記自己位置送信機の設置位置を算出し、当該設定要求信号を発信した前記自己位置送信機に対して当該設置位置を示す情報を送信し、
    　前記自己位置送信機は、前記自律移動体から受信した自己の設置位置を示す情報を記憶する請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の屋内測位システム。
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