WO2019151159A1 - 位置検知システム - Google Patents

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WO2019151159A1
WO2019151159A1 PCT/JP2019/002573 JP2019002573W WO2019151159A1 WO 2019151159 A1 WO2019151159 A1 WO 2019151159A1 JP 2019002573 W JP2019002573 W JP 2019002573W WO 2019151159 A1 WO2019151159 A1 WO 2019151159A1
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WO
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beacon
determination
position determination
unit
beacon signal
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PCT/JP2019/002573
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靖久 市原
将吾 古谷
拓哉 澤田
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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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
    • 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
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0295—Proximity-based methods, e.g. position inferred from reception of particular signals
    • G01S5/02955—Proximity-based methods, e.g. position inferred from reception of particular signals by computing a weighted average of the positions of the signal transmitters
    • 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
    • G01S1/02—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 radio waves
    • G01S1/68—Marker, boundary, call-sign, or like beacons transmitting signals not carrying directional information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Definitions

  • the present invention relates to a position detection system that specifies the position of a moving object using one or more beacon signal generators and one or more communication terminals that receive beacon signals.
  • a beacon signal transmitter that is installed at various locations in a house and transmits position information including an ID unique to each installation location, is carried by a resident, and transmits a beacon signal.
  • a communication terminal that receives position information transmitted from a container and transmits the position information together with a terminal ID unique to the terminal, and a communication terminal in a house based on the position information and the terminal ID transmitted from the communication terminal.
  • An in-house monitoring system is disclosed that includes terminal position recognition means for recognizing the position of the terminal and display means for displaying the position of the communication terminal recognized by the terminal position recognition means.
  • Patent Document 2 discloses a position information system for recognizing the position of a mobile body equipped with a receiving terminal based on identification information of a beacon signal generator and received signal radio wave intensity. .
  • the communication terminal When identifying the position of a moving body using the ID and radio wave intensity of a beacon signal generator, when the communication terminal receives a plurality of beacon signals generated by a plurality of beacon signal generators, In the boundary region of the output range of the beacon signal, the radio wave intensity of the plurality of beacon signals fluctuates, and there is a problem that erroneous position determination is easy.
  • An object of the present invention is to provide a position detection system capable of avoiding erroneous position determination as much as possible when using radio wave intensity.
  • the position detection system of the present invention includes a plurality of beacon signal generators that generate beacon signals including beacon IDs respectively installed at a plurality of predetermined installation positions in a moving region in which one or more moving bodies move.
  • One or more communication terminals that are attached to one or more mobile bodies and receive one or more beacon signals, and a position determination unit are provided.
  • One or more communication terminals determine a beacon signal for position determination from a radio field intensity of the received one or more beacon signals at a predetermined determination cycle, and the beacon of a beacon signal generator that generates the beacon signal for position determination
  • a beacon ID determination storage unit that determines and stores an ID as a beacon ID for position determination, and a transmission unit that transmits position determination information including a beacon ID for position determination and a terminal ID that identifies the ID.
  • the position determination unit has a predetermined determination cycle based on information of a plurality of predetermined installation positions in the movement area, and beacon ID and terminal ID for position determination determined by one or more communication terminals.
  • the position of one or more moving objects in the moving area is determined.
  • the intensity difference between the previous radio wave intensity and the current radio wave intensity of the beacon signal for position determination determined by the beacon ID determination storage unit of the communication terminal at a predetermined determination cycle is equal to or less than a predetermined limit threshold value.
  • the beacon ID for position determination is not updated until.
  • the beacon ID determination storage unit until the intensity difference between the previous radio wave intensity and the current radio wave intensity of the beacon signal for position determination adopted for determination of the beacon ID for position determination becomes equal to or less than a predetermined limit threshold value. (In other words, the beacon ID for position determination is not updated until the communication terminal is separated to some extent from the beacon signal generator used for determining the beacon ID for the previous position determination). In this way, even when the moving body enters the boundary region of the output ranges of a plurality of beacon signals, the current position determined last time is maintained.
  • the position determination beacon ID is updated. .
  • the accuracy of position determination can be increased.
  • the limit threshold value is determined so as to prevent erroneous detection due to reception of the output of two or more beacon signal generators.
  • the limit threshold value is determined for two or more beacon signal generators. In the boundary region where the output ranges overlap, it is preferable that the intensity difference be determined so as not to be less than or equal to the limit threshold.
  • the beacon ID determination storage unit determines the previous radio field strength and the current time based on the average value of the radio field strengths of a plurality of beacon signals received in a predetermined measurement cycle shorter than the determination cycle within one determination cycle. It is preferable to determine the radio field intensity. When such an average value is used, variations in measurement data can be corrected.
  • the average value is obtained as a simple average of a plurality of signal strengths of a plurality of beacon signals, or as a median value of signal strengths of a plurality of beacon signals, or a maximum value and a minimum value of the signal strengths of a plurality of beacon signals. What is necessary is just to obtain
  • the beacon ID determination storage unit is configured such that the difference in radio field intensity between the position determination beacon signal adopted for determining the position determination beacon ID and the radio field intensity of other beacon signals is greater than a predetermined intensity difference threshold value.
  • the beacon ID of another beacon signal generator whose intensity difference is larger than the intensity difference threshold is updated as a beacon ID for position determination.
  • the radio wave intensity of a beacon signal from another beacon signal generator is clearly large, there is no difference in being near the beacon signal generator and there is no risk of erroneous detection, so the beacon ID for position determination is updated. Is preferably performed.
  • the determination cycle has a length equal to or longer than the determination cycle, even when the number of moving objects increases, the calculation processing of the position determination unit can be reduced, which corresponds to the increase in the number of moving objects. be able to.
  • the length of the determination cycle is preferably adjustable. If it does in this way, the calculation load of a position determination part can be adjusted according to increase / decrease in the number of moving bodies.
  • the transmission unit stores the updated beacon ID and terminal ID for position determination. What is necessary is just to make it transmit to a position determination part immediately.
  • the transmitting unit immediately transmits the updated beacon ID and terminal ID for position determination to the position determining unit so that the displacement of the moving body can be detected quickly, the calculation load on the position determining unit is reduced.
  • the transmission unit transmits the latest position determination beacon ID stored in the beacon ID determination storage unit to the position determination unit. Parts.
  • the position determination unit makes a transmission request even if one period expires. It is configured not to give out. In this way, since an unnecessary call request is not issued, the load on the position determination unit can be reduced.
  • the transmission unit transmits the latest position determination beacon ID stored in the beacon ID determination storage unit to the position determination unit. Even if the beacon ID is determined and the beacon ID determination storage unit stores the update of the beacon ID for position determination before one determination period expires, the transmission unit is updated even if there is no transmission request. You may make it transmit immediately the beacon ID for position determination, and terminal ID to a position determination part. In this way, even when the determination cycle is set long, if there is a displacement of the position of the moving body, the displacement can be detected quickly.
  • the transmission unit transmits the latest position determination beacon ID stored in the beacon ID determination storage unit to the position determination unit. Even if the unit is configured, the transmitting unit responds to the transmission request only when the beacon ID determination storage unit updates the beacon ID for position determination until one of the determination cycles expires.
  • the updated position determination beacon ID and terminal ID may be transmitted to the position determination unit. If it does in this way, if the beacon ID for position determination is not updated, since a communication terminal will not transmit, the lifetime of a communication terminal can be extended.
  • the transmission unit transmits the latest position determination beacon ID stored in the beacon ID determination storage unit to the position determination unit. Even if configured, the beacon ID for position determination transmitted from the transmission unit in response to the previous transmission request and the beacon ID for position determination stored in the beacon ID determination storage unit at the time of the current transmission request are different. Only when this is done, the transmission unit may transmit a position determination beacon ID and a terminal ID different from the previous one to the position determination unit. Even if the beacon ID for position determination is updated during one period of the determination period, if the beacon ID is the same as the previous beacon ID for position determination at the time of transmission request, this method is the beacon in one period of the determination period. It is based on the idea that it is not necessary to send a change in ID. Even if it does in this way, the load of a position determination part can be reduced and the burden of a communication terminal device can be reduced.
  • the beacon ID determination storage unit employs the determination of the beacon ID for position determination when the difference in radio wave intensity of the beacon signal for position determination used for determining the beacon ID for position determination is equal to or less than the threshold threshold.
  • the radio field strength of the beacon signal adopted for determining the beacon ID for position determination when the radio wave intensity of one beacon signal and the radio field intensity of other beacon signals are smaller than a predetermined intensity difference threshold.
  • beacon ID for position determination it is determined whether the peak hold value belongs to a plurality of predetermined peak hold value ranges, and when the peak hold value measured this time is within the peak hold value range to which the peak hold value belongs,
  • one or more beacon signals received at that time Based on the beacon ID of maximum field intensity of the beacon signal Chi, preferably updates the beacon ID for position determination. In this way, if the signal strength of the beacon signal from another beacon signal generator does not change significantly, or if no error occurs even if the beacon ID for position determination is updated, the position determination The beacon ID can be updated.
  • the peak hold value is obtained as a simple average of the peak values of the plurality of radio field intensities of the plurality of beacon signals, or is obtained as the median of the peak values of the radio field strengths of the plurality of beacon signals, or the radio field intensity of the plurality of beacon signals. It can be obtained as a simple average value of the peak hold values of the remaining radio wave intensity excluding the maximum value and the minimum value of the peak value. In this way, even if there are variations in the measured radio field intensity data, the possibility of erroneous position determination can be greatly reduced.
  • FIG. 1 It is a top view which shows the beacon signal generator arrange
  • the position detection system includes a plurality of beacon signal generators 101 to 10N (N is an arbitrary positive integer) and a plurality of mobile bodies 60A, 60B,.
  • the plurality of communication terminals 20A to 20N incorporate beacon ID determination units 30A to 30N including beacon ID determination storage units 40A to 40N and transmission units 50A to 50N.
  • a plurality of beacon signal generators 101 to 10N are provided, and each of the beacon signal generators 101 to 10N of Nos. 1, 2,... N is located within a moving area in which a plurality of moving bodies 60A, 60B,. Are installed at a plurality of predetermined installation positions.
  • FIG. 1 eight beacon signal generators 101, 102,... 108 are represented.
  • the plurality of beacon signal generators 101 to 10N are attached to the ceiling in the moving area, for example, in order to prevent the moving bodies 60A, 60B,... 60N from moving and avoid the influence of objects existing in the moving area. preferable.
  • the beacon signal generators 101, 102,... 108 are arranged in a matrix at a predetermined distance from each other.
  • Each beacon signal generator 101, 102... 108 emits a beacon signal including a unique beacon ID (identifier) downward at a predetermined radio wave intensity.
  • a plurality of communication terminals 20A to 20N are provided. Each communication terminal 20A to 20N is attached to each of the plurality of mobile bodies 60A to 60N, and the plurality of beacon signal generators 101 to 10N emits. Each beacon signal is received by the omnidirectional antenna, and the received result is processed by each of the built-in beacon ID determination units 30A to 30N.
  • mobile units 60A and 60B are equipped with communication terminals 20A and 20B, respectively. In a construction site or factory, it is preferable that the communication terminal is mounted on the worker's helmet. If the communication terminal includes a temporary data storage unit, the communication terminal stores all measurement data in the temporary data storage unit, and then determines the position determination beacon determined by the beacon ID determination units 30A to 30N. It goes without saying that the position determination information including the ID and the terminal ID for identifying the own communication terminal may be transmitted to the position determination unit 70.
  • the beacon ID determination units 30A to 30N include beacon ID determination storage units 40A to 40N and transmission units 50A to 50N, and are built in the communication terminals 20A to 20N.
  • the beacon ID determination storage units 40A to 40N determine a beacon signal for position determination from a radio wave intensity of one or more received beacon signals at a predetermined determination cycle (specifically, for example, 1 second).
  • the beacon ID of the beacon signal generator that generates the beacon signal is determined and stored as a beacon ID for position determination.
  • the transmitting units 50A to 50N transmit the position determination information including the position determination beacon ID and the terminal ID for identifying itself to the position determination unit 70.
  • the position determining unit 70 is installed with a plurality of predetermined beacon IDs and terminal IDs periodically transmitted from the communication terminals 20A to 20N, and a predetermined number of installations within the moving area of the beacon signal generators 101 to 10N. Based on the position information (corresponding to information stored as map data on the installation position of the beacon signal generator in the moving area), each moving body 60A. Determine the position in the movement area.
  • the radio wave intensity is not directly used for position determination, but is used for determining a condition for updating a beacon ID for position determination. It does not determine the position.
  • the current position is determined based on which beacon signal generator has a mobile object (communication terminal) within the reach of radio waves. Therefore, it is not determined until how far the mobile object (communication terminal) is located from the beacon signal generator. Therefore, the calculation required for position determination is not complicated.
  • the beacon ID determination storage units 40A to 40N of the beacon ID determination units 30A to 30N determine the beacon ID for determining the position of the previous beacon signal and the current radio field intensity of one beacon signal.
  • the beacon ID for determining the position is not updated until the difference in intensity becomes less than or equal to a predetermined limit threshold value.
  • the radio wave intensity of the beacon signal is such that the rate of change (intensity difference) of the radio wave intensity (RSSI) is large in the region close to the beacon signal generator, and the radio wave intensity (RSSI) increases as the distance from the beacon signal generator increases.
  • the difference in intensity (change rate) becomes smaller.
  • the beacon ID determination storage units 40A to 40N determine whether a difference in strength between the previous radio wave intensity and the current radio wave intensity of one beacon signal used for determining the beacon ID for position determination is a predetermined threshold threshold (see how If changed, the beacon ID for position determination is not updated until the communication terminal is separated from the beacon signal generator used for determination of the beacon ID for position determination last time. In this way, even when the moving bodies 60A to 60N enter the boundary region of the output ranges of a plurality of beacon signals, the previously determined position determination beacon ID is held. And if it detects from the beacon signal generator used for determination of the previous position determination beacon ID to some extent that the mobile body (communication terminal) has been separated by the intensity difference of the radio field intensity, the position determination beacon ID is updated. Will do. In response to the update of the position determination beacon ID, the position determination unit 70 updates the current position of the moving object.
  • a mobile body (worker) 60A equipped with the communication terminal 20A is performing work while repeatedly moving in the work area R.
  • the position determination beacon ID current position
  • the position of the moving body 60A is frequently changed between the beacon signal generators 101, 102, 103, and 104 in a short time. It changes and fluctuates.
  • the beacon ID for position determination (current position) is not updated unless the difference in intensity is equal to or less than a predetermined threshold threshold.
  • the position determination beacon ID (current position) alone is not updated.
  • the difference in intensity between the previous and current radio wave intensity of the beacon signal generator 103 becomes smaller. This is because the moving body 60A is separated from the beacon signal generator 103.
  • the beacon ID of the beacon signal generator with the highest radio field intensity at that time is adopted as the beacon ID for position determination, and the current position is updated. For example, if the worker enters the radio wave region of the beacon signal generated by the beacon signal generator 102, the position specified by the beacon ID of the beacon signal generator 102 is updated as the current position where the worker is currently present.
  • the beacon signal from the beacon signal generator 103 can be correctly received even though the mobile body 60A equipped with the communication terminal 20A is in the vicinity of the beacon signal generator 103 within one second. If it is not possible, the radio field intensity is measured to be ⁇ 127 dBm, and it is possible to obtain an effect of preventing a malfunction that a beacon signal such as a beacon signal generator 102 farther away is adopted and the current position is updated.
  • This limit threshold is determined so as to prevent erroneous detection due to reception of outputs of two or more beacon signal generators 101.
  • the limit threshold is within the boundary region where the output ranges of two or more beacon signal generators 101... Overlap, the intensity difference (the previous beacon signal of one beacon signal used for determining the beacon ID for position determination). If it is determined that the difference between the radio wave intensity and the current radio wave intensity) is not less than or equal to the limit threshold value, it is possible to prevent frequent switching of the position determination beacon ID and to realize accurate position detection.
  • Specific numerical values are determined based on the intensity of radio waves emitted from the beacon signal generator 101.
  • Beacon ID determination storage units 40A to 40N average the radio field intensities of a plurality of beacon signals received in a measurement cycle shorter than the determination cycle (1/10 second in the present embodiment) within one determination cycle. The average value is calculated, this average value is determined as the radio wave intensity, and stored in the internal memory.
  • the beacon ID determination storage units 40A to 40N determine a beacon ID for position determination based on the average value. That is, the beacon ID determination storage units 40A to 40N record and hold the average value of the previous radio wave intensity in the internal memory, and when determining the position determination beacon ID, the previous radio wave read from the internal memory. The intensity is compared with the newly calculated average value of the current radio wave intensity. When the average value is used in this way, variations in measurement data can be corrected, and the influence of measurement errors can be minimized.
  • the “average value” is obtained as a simple average of a plurality of radio wave intensities of a plurality of beacon signals received in a predetermined measurement period shorter than the determination period within one period. In this embodiment, it is obtained as a median value of the radio field strengths of a plurality of beacon signals, or as a simple average value of the remaining radio field strengths excluding the maximum value and the minimum value of the radio field strengths of the plurality of beacon signals.
  • the beacon ID determination storage units 40A to 40N change the beacon ID for position determination under the following beacon ID update conditions in addition to the above determination conditions. This determination condition will be described with reference to FIGS.
  • the communication terminal mounted on the mobile body receives from the four beacon signal generators.
  • the radio wave intensity of the beacon signal is as shown in FIG.
  • the beacon ID of another beacon signal generator 2 (beacon 2 in FIGS. 4 and 5) whose intensity difference is larger than the intensity difference threshold is used for determining a new position. Beacon ID.
  • the position determination unit 70 updates the current position of the communication terminal based on the update of the position determination beacon ID. This is because there is no difference in the presence of a moving object near the beacon signal generator 2 when the radio wave intensity of the beacon signal from the other beacon signal generator 2 is clearly large, and there is no risk of false detection. This is because the position can be determined with higher accuracy by updating the current position.
  • the current position update processing includes, for example, an intensity difference in which the difference between the current radio wave intensity of the previously determined beacon signal and the radio wave intensity of the beacon signal having the strongest reception intensity exceeds the intensity difference threshold of 10 dBm. Applicable to the case.
  • This intensity difference threshold is determined according to the radio wave intensity of the beacon signal emitted by the beacon signal generator 101..., The installation interval, the assumed moving speed of the moving body 60 A,.
  • the beacon ID determination storage units 40A to 40N of the present embodiment have a difference in radio field intensity of the beacon signal used for determining the position determination beacon ID used for determining the current position is equal to or less than a limit threshold value.
  • the peak hold value to which the peak hold value belongs is determined by determining which of the plurality of predetermined peak hold value ranges the peak hold value of the radio wave intensity of the position determination beacon signal used for determining the beacon ID is. When the next measured peak hold value is within the hold value range, the beacon ID for position determination is not updated and the peak hold value range is exceeded.
  • the time was employs an update condition for the beacon ID for position determination beacon ID of the largest field intensity of the beacon signal of at least one beacon signal being received at that time.
  • the position determination unit 70 updates the current position of the moving body based on the position determination beacon ID and information on the installation positions of the plurality of beacon signal generators.
  • the peak hold value is the value of the strongest radio wave intensity among the received beacon signals for each of a plurality of periods. Therefore, the mobile object is a beacon signal generator used for determining the beacon ID for position determination. As the radio wave intensity increases as it approaches, the value is recorded and updated in the beacon ID determination storage units 40A to 40N each time. In the process of moving the mobile body away from the beacon signal generator, the radio wave intensity gradually decreases, so the peak hold value is not updated.
  • the peak hold value range can be set arbitrarily according to the radio wave intensity emitted by the beacon signal generators 101 to 10N, the installation interval, and the like.
  • Table 1 shows an example of the relationship between the peak hold value in this embodiment and the peak hold value range corresponding to the peak hold value. For example, if the peak hold value is ⁇ 60 dBm, the corresponding peak hold value range is “peak hold value ⁇ 20”. Therefore, when the peak hold value measured thereafter falls below ⁇ 80 dBm, the peak hold value range is It will exceed.
  • the peak hold value of the beacon signal from the beacon signal generator 103 for the moving body 60A is ⁇ 60 dBm
  • the next measurement is performed while the moving body 60A is moving within the current work area.
  • the peak hold value does not exceed ⁇ 80 dBm, and the position determination beacon ID is not updated.
  • the next measured peak hold value from the beacon signal generator 103 becomes gradually weaker and eventually exceeds -80 dBm.
  • the beacon ID for position determination is updated for the first time.
  • the peak hold value is obtained as a simple average of the peak values of a plurality of radio field intensities of a plurality of beacon signals, but in other embodiments, the median value of the peak values of the radio field intensities of the plurality of beacon signals Or a simple average value of the peak hold values of the remaining radio wave strengths excluding the maximum and minimum peak values of the radio wave strengths of a plurality of beacon signals.
  • the position detection system of this embodiment includes a BLE beacon that emits a beacon signal including a beacon ID, a communication terminal device that a worker (mobile body) wears, a base station that receives transmission data from the communication terminal device, It can be configured by a server and an application that receive data from a station and perform each processing.
  • the position determination unit 70 is constructed in the server.
  • the beacon ID determination storage unit 40A Determines whether or not a beacon is received within one period (step S1), and if there is a beacon, communication within one period is performed at a predetermined measurement period shorter than the determination period.
  • An average value of the radio field intensity is calculated for each beacon ID emitted by each beacon signal generator 101,. It is recorded and held in the internal memory of the ID determination storage unit 40A (step S2).
  • the average value is a simple average of the radio field intensity for each ID received in a predetermined measurement period shorter than the determination period within one period.
  • step S7 it is determined whether or not the determination in step S3 is OK (step S7). If No (intensity difference exceeds the limit threshold), the position determination beacon ID is not updated (step S8), one cycle before The position determination beacon ID is adopted.
  • Step S7 it is then determined whether the determination in Step S4 is OK (Step S9). If No (the intensity difference is smaller than the intensity difference threshold), the position determination beacon ID is not updated ( Step S8), if Step S4 is Yes, it is determined whether the determination in Step S6 is OK (Step S10), if Yes, the position determination beacon ID is updated (Step S11), and if No, the position is determined. The beacon ID for determination is not updated (step S8).
  • the update of the current position in the position determining unit 70 is performed by setting the installation position of any of the beacon signal generators 10A to 10N having the highest radio field intensity measured this time as the current position of the moving body 60A.
  • the position determination unit 70 includes a position storage unit that stores the determined current position.
  • the accuracy of position determination can be improved.
  • the determination cycle (for example, 5 seconds) by which the position determination unit determines the position of the moving body has a length equal to or longer than the determination cycle (1 second). Therefore, even when the number of moving bodies increases, the calculation process of the position determination part 70 can be reduced and it can respond to the increase in the number of moving bodies.
  • the length of the determination cycle is preferably adjustable. In this way, the calculation load of the position determination unit 70 can be adjusted according to the increase / decrease in the number of moving bodies.
  • the transmission unit 50A ⁇ 50N may immediately transmit the updated position determination beacon ID and terminal ID to the position determination unit 70.
  • the position determining unit The calculation load of 70 can be reduced. For example, when a transmission request is issued from the position determination unit 70 to the transmission units 50A to 50N in the determination cycle, the latest position determination beacon IDs stored in the beacon ID determination storage units 40A to 40N by the transmission units 50A to 50N. Transmitting units 50A to 50N are configured to transmit to the position determining unit 70. In addition, if the position determination unit 70 transmits the beacon ID and the terminal ID for position determination updated from the transmission units 50A to 50N before one period of the determination period expires, one period expires. However, it is configured not to issue a call request. In this way, an unnecessary transmission request is not issued, so that the load on the position determination unit 70 can be reduced.
  • the transmitting units 50A to 50N may immediately transmit the updated position determining beacon ID and terminal ID to the position determining unit 70 even if there is no transmission request. In this way, even when the determination cycle is set long, if there is a displacement of the position of the moving body, the displacement can be detected quickly.
  • the beacon ID determination storage units 40A to 40N can determine the beacon ID for position determination until one of the determination periods expires. Only when the update is performed, the transmission units 50A to 50N may transmit the updated position determination beacon ID and terminal ID to the position determination unit 70 in response to the transmission request. In this way, if the beacon ID for position determination is not updated, the communication terminals 20A to 20N do not transmit, so that the life of the communication terminals 20A to 20N can be extended.
  • the transmission unit 50A to 50N positions the latest position determination beacon ID stored in the beacon ID determination storage units 40A to 40N. Even when the transmission units 50A to 50N are configured to transmit to the determination unit 70, the beacon ID for position determination transmitted from the transmission units 50A to 50N in response to the previous transmission request and the beacon at the time of the current transmission request Only when the position determination beacon IDs stored in the ID determination storage units 40A to 40N are different, the transmission units 50A to 50N transmit the position determination beacon ID and the terminal ID to the position determination unit 70, which are different from the previous ones. You may do it.
  • beacon ID for position determination is updated during one period of the determination period, if the beacon ID is the same as the previous beacon ID for position determination at the time of transmission request, this method is the beacon in one period of the determination period. It is based on the idea that it is not necessary to send a change in ID. In this way, the load on the position determining unit 70 can be reduced and the burden on the communication terminals 20A to 20N can be reduced.
  • the position detection system of the present invention it is possible to improve the accuracy of position determination by avoiding erroneous position determination as much as possible.
  • beacon signal generator 20A to 20N communication terminal unit 30A to 30N beacon ID determination unit 40A to 40N beacon ID determination storage unit 50A to 50N transmission unit 60A, 60B mobile unit 70 position determination unit

Abstract

誤った位置決定をできるだけ避けることができる位置検知システムを提供することを目的とする。　上記目的を達成するために、移動体６０Ａ・・に設けられた通信端末器２０Ａ・・内のビーコンＩＤ決定部３０Ａ・・は、移動体６０Ａ・・がビーコン信号発生器１０３近辺の作業領域Ｒ内でのみ移動している場合、他のビーコン信号発生器１０１、１０２または１０４の方が電波強度が高くなったとしても、ビーコン信号発生器１０３の前回の電波強度と今回の電波強度との強度差が予め定めた限界閾値以下にならない限り、位置決定用のビーコンＩＤを更新しない。これにより、移動体６０Ａ・・が大きく移動していないのに位置情報だけが細かく切り替わることを防止し、また正しく受信できなかった場合の誤作動も防止することができる。

Description

位置検知システム
　本発明は、１以上のビーコン信号発生器とビーコン信号を受信する１以上の通信端末器とを用いて移動体の位置を特定する位置検知システムに関するものである。
　特許第４７５７１０５号公報（特許文献１）には、住宅内における各所に設置され、それぞれの設置箇所固有のＩＤを含む位置情報を発信するビーコン信号発信器と、居住者によって携帯され、ビーコン信号発信器から発信される位置情報を受信し、その位置情報を端末固有の端末ＩＤと共に送信する通信端末器と、通信端末器から送信された位置情報及び端末ＩＤに基づいて、住宅内における通信端末器の位置を認識する端末位置認識手段と、端末位置認識手段によって認識された通信端末器の位置を表示する表示手段とを備えた住宅内監視システムが開示されている。
　また特許第５３９６４４２号（特許文献２）には、ビーコン信号発生器の識別情報と受信号電波強度とに基づいて受信端末器を搭載した移動体の位置を認識する位置情報システムが開示されている。
特許第４７５７１０５号公報 特許第５３９６４４２号公報
　ビーコン信号発生器のＩＤと電波強度を利用して移動体の位置を特定する場合には、複数のビーコン信号発生器が発生する複数のビーコン信号を通信端末器が受信しているときに、複数のビーコン信号の出力範囲の境界領域においては、複数のビーコン信号の電波強度が変動し、誤った位置決定をしやすい問題がある。
　本発明の目的は、電波強度を利用する場合において、誤った位置決定をできるだけ避けることができる位置検知システムを提供することにある。
　本発明の位置検知システムは、１以上の移動体が移動する移動領域内の予め定めた複数の設置位置にそれぞれ設置されて、ビーコンＩＤを含むビーコン信号を発生する複数のビーコン信号発生器と、１以上の移動体に装着されて１以上のビーコン信号を受信する１以上の通信端末器と、位置決定部を備えている。１以上の通信端末器は、受信した１以上のビーコン信号の電波強度から位置決定用のビーコン信号を所定の判定周期で判定し、この位置決定用のビーコン信号を発生するビーコン信号発生器のビーコンＩＤを位置決定用のビーコンＩＤとして決定して保存するビーコンＩＤ決定保存部と、位置決定用のビーコンＩＤと自身を特定する端末ＩＤを含む位置決定用情報を発信する発信部を有する。位置決定部は、１以上の通信端末器が、それぞれ決定した位置決定用のビーコンＩＤ及び端末ＩＤと、移動領域内の予め定めた複数の設置位置の情報に基づいて、所定の決定周期で、１以上の移動体の移動領域内における位置を決定する。本発明では、通信端末器のビーコンＩＤ決定保存部が、所定の判定周期で決定した位置決定用のビーコン信号の前回の電波強度と今回の電波強度との強度差が、予め定めた限界閾値以下になるまでは、前記位置決定用のビーコンＩＤの更新をしない。
　ビーコン信号の電波強度は、ビーコン信号発生器に近い領域では、強度の変化率（強度差）が大きく、ビーコン信号発生器から離れるほど電波強度の強度差（変化率）が小さくなる。そこでビーコンＩＤ決定保存部は、位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した位置決定用のビーコン信号の前回の電波強度と今回の電波強度との強度差が、予め定めた限界閾値以下になるまで（見方を変えると、前回の位置決定用のビーコンＩＤの決定に用いたビーコン信号発生器から通信端末器がある程度離れるまで）、位置決定用のビーコンＩＤの更新をしない。このようにすると、移動体が複数のビーコン信号の出力範囲の境界領域に入った場合でも、前回決定した現在位置が保持される。そして前回の位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用したビーコン信号発生器から通信端末器がある程度離れたことを電波強度の強度差により検知すると、位置決定用のビーコンＩＤの更新をすることになる。その結果、本発明によれば、位置決定の精度を高めることができる。
　限界閾値の定め方は、２以上のビーコン信号発生器の出力の受信による誤検出を防止できるように定めることになるが、理論的に言えば、限界閾値は、２以上のビーコン信号発生器の出力範囲が重なる境界領域内においては、強度差が限界閾値以下にならないように定められるのが好ましい。
　ビーコンＩＤ決定保存部は、判定周期の１周期の期間内に判定周期よりも短い所定の測定周期で受信した複数のビーコン信号の電波強度の平均的な値に基づいて、前回の電波強度及び今回の電波強度を決定するのが好ましい。このような平均的な値を用いると、測定データのバラツキを補正することができる。
　なお平均的な値は、複数のビーコン信号の複数の電波強度の単純平均として求めるか、複数のビーコン信号の電波強度の中央値として求めるか、複数のビーコン信号の電波強度の最大値と最小値を除く残りの電波強度の単純平均値として求めればよく、その手法は任意である。
　ビーコンＩＤ決定保存部は、位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した位置決定用のビーコン信号の電波強度と、他のビーコン信号の電波強度との強度差が、予め定めた強度差閾値よりも大きくなると、強度差が強度差閾値よりも大きくなった他のビーコン信号発生器のビーコンＩＤを位置決定用のビーコンＩＤとして更新する。他のビーコン信号発生器からのビーコン信号の電波強度が明らかに大きいときには、そのビーコン信号発生器の近くにいることに相違がなく、誤検出のおそれがないため、位置決定用のビーコンＩＤの更新を行うのが好ましい。
　決定周期が、判定周期以上の長さを有していると、移動体の数が多くなった場合でも、位置決定部の演算処理を低減することができ、移動体の数の増加に対応することができる。
　決定周期は、その長さが調整可能であるのが好ましい。このようにすると移動体の数の増減に応じて、位置決定部の演算負荷を調整することができる。
　移動体の位置の変位を迅速に検知するためには、ビーコンＩＤ決定保存部が位置決定用のビーコンＩＤの更新を保存すると、発信部は更新された前記位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを位置決定部に直ちに発信するようにすればよい。
　発信部が更新された位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを位置決定部に直ちに発信して、移動体の位置の変位を迅速に検知できるようにする場合でも、位置決定部の演算負荷を減らすことはできる。例えば、決定周期で位置決定部から発信部に発信要求が出されると、発信部がビーコンＩＤ決定保存部に保存している最新の位置決定用のビーコンＩＤを位置決定部に発信するように発信部を構成する。その上で、位置決定部を、決定周期の１周期が満了する前に、発信部から更新された位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤの発信があると、１周期が満了しても発信要求を出さないように構成する。このようにすれば不要な発信要求が出されることがないので、位置決定部の負荷を低減できる。
　また決定周期で位置決定部から発信部に発信要求が出されると、発信部がビーコンＩＤ決定保存部に保存している最新の位置決定用のビーコンＩＤを位置決定部に発信するように発信部が構成されている場合でも、決定周期の１周期が満了する前に、ビーコンＩＤ決定保存部が位置決定用のビーコンＩＤの更新を保存すると、発信要求が無くても、発信部は更新された位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを位置決定部に直ちに発信するようにしてもよい。このようにすると決定周期を長く設定した場合でも移動体の位置の変位があればその変位を迅速に検知できる。
　さらに決定周期で位置決定部から発信部に発信要求が出されると、発信部がビーコンＩＤ決定保存部に保存している最新の位置決定用のビーコンＩＤを位置決定部に発信するように前記発信部が構成されている場合でも、決定周期の１周期が満了するまでの間に、ビーコンＩＤ決定保存部が位置決定用のビーコンＩＤの更新を行ったときのみ、発信要求に応じて発信部は更新された位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを位置決定部に発信するようにしてもよい。このようにすると位置決定用のビーコンＩＤの更新がなければ、通信端末器が発信をしないので、通信端末器の寿命を延長できる。
　決定周期で位置決定部から発信部に発信要求が出されると、発信部がビーコンＩＤ決定保存部に保存している最新の位置決定用のビーコンＩＤを位置決定部に発信するように発信部が構成されている場合でも、前回の発信要求に応じて発信部より発信された位置決定用のビーコンＩＤと今回の発信要求時にビーコンＩＤ決定保存部に保存されている位置決定用のビーコンＩＤが相違するときにのみ発信部は前回と違う位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを位置決定部に発信するようにしてもよい。このやり方は、決定周期の１周期の間に位置決定用のビーコンＩＤが更新されたとしても発信要求ときに前回の位置決定用のビーコンＩＤと同じであれば、決定周期の１周期中のビーコンＩＤの変化を発信する必要はないとの考えに基づく。このようにしても位置決定部の負荷を減らすことができ、かつ通信端末器の負担を減らすことができる。
　またビーコンＩＤ決定保存部は、位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した位置決定用のビーコン信号の電波強度の強度差が限界閾値以下になり、且つ位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した１つのビーコン信号の電波強度と、他のビーコン信号の電波強度との強度差が、予め定めた強度差閾値よりも小さいときに、位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用したビーコン信号の電波強度のピークホールド値が、予め定めた複数のピークホールド値範囲のいずれに属しているかを判定して、ピークホールド値が属しているピークホールド値範囲内に、今回測定したピークホールド値があるときには、位置決定用のビーコンＩＤの更新を行わず、ピークホールド値範囲を超えたときには、そのときに受信している１以上のビーコン信号のうち最大の電波強度のビーコン信号のビーコンＩＤに基づいて、位置決定用のビーコンＩＤを更新するのが好ましい。このようにすると他のビーコン信号発生器からのビーコン信号の電波強度が、明確に大きく変化する前でも、位置決定用のビーコンＩＤの更新をしても誤りが生じない場合には、位置決定用のビーコンＩＤ更新を可能にする。
　なおピークホールド値は、複数のビーコン信号の複数の電波強度のピーク値の単純平均として求めるか、複数のビーコン信号の電波強度のピーク値の中央値として求めるか、複数のビーコン信号の電波強度のピーク値の最大値と最小値を除く残りの電波強度のピークホールド値の単純平均値として求めることができる。このようにすれば測定する電波強度のデータにバラツキがあっても、誤った位置決定をする可能性を大幅に減らすことができる。
本発明の位置検知システムの一つの実施形態における移動領域内に配置されたビーコン信号発生器と、移動領域内を移動する移動体に装着された通信端末器とを示す平面図である。 図１の実施形態の構成を説明するために用いる図である。 ビーコン信号発生器と通信端末器の距離と電波強度との関係を示す図である。 第２の更新条件を説明するために用いる図である。 第２の更新条件を説明するために用いる距離と電波強度との関係を示す図である。 図１の実施形態における処理の流れを表すフローチャートである。
　以下、図を参照しながら、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。図１及び図２において、本発明の実施形態である位置検知システムは、複数のビーコン信号発生器１０１～１０Ｎ（Ｎは任意の正の整数）と、複数の移動体６０Ａ，６０Ｂ・・６０Ｎにそれぞれ装着された複数の通信端末器２０Ａ～２０Ｎと、移動体６０Ａ，６０Ｂ・・６０Ｎの位置を決定する位置決定部７０とを備えている。複数の通信端末器２０Ａ～２０Ｎは、ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎと発信部５０Ａ～５０ＮからなるビーコンＩＤ決定部３０Ａ～３０Ｎを内蔵している。
　複数のビーコン信号発生器１０１～１０ＮはＮ個備えられており、１、２…Ｎ番の各ビーコン信号発生器１０１～１０Ｎは、複数の移動体６０Ａ，６０Ｂ・・６０Ｎが移動する移動領域内の予め定めた複数の設置位置にそれぞれ設置される。図１では８個のビーコン信号発生器１０１、１０２…１０８が表されている。複数のビーコン信号発生器１０１～１０Ｎは、移動体６０Ａ，６０Ｂ・・６０Ｎの移動を妨げず、且つ移動領域に存在する物体の影響を避けるために、例えば移動領域内の天井に取り付けられるのが好ましい。図１に示すように、各ビーコン信号発生器１０１、１０２…１０８は、相互に所定の距離を空けてマトリクス状に配置される。各ビーコン信号発生器１０１、１０２…１０８は予め定められた電波強度で、固有のビーコンＩＤ（識別子）を含むビーコン信号を下方に向けて発する。
　通信端末器２０Ａ～２０Ｎは複数個備えられており、各通信端末器２０Ａ～２０Ｎは複数の移動体６０Ａ～６０Ｎのそれぞれに１個ずつ装着されて、複数のビーコン信号発生器１０１～１０Ｎの発する各ビーコン信号を無指向性アンテナにより受信し、受信した結果を内蔵の各ビーコンＩＤ決定部３０Ａ～３０Ｎで処理する。図１では、移動体６０Ａ、６０Ｂがそれぞれ通信端末器２０Ａ、２０Ｂを装着している。工事現場や、工場内であれば、作業者のヘルメットに通信端末器が装着されているのが好ましい。なお通信端末器が一時データ記憶部を備えていれば、通信端末器は測定データを全て一時データ記憶部に記憶しておき、後からビーコンＩＤ決定部３０Ａ～３０Ｎで決定した位置決定用のビーコンＩＤと自身の通信端末器を特定する端末ＩＤを含む位置決定用情報を位置決定部７０に送信するようにしてもよいのは勿論である。
　ビーコンＩＤ決定部３０Ａ～３０Ｎは、ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎと発信部５０Ａ～５０Ｎとを備えており、各通信端末器２０Ａ～２０Ｎに内蔵されている。ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎは、所定の判定周期（具体的には例えば１秒）で、受信した１以上のビーコン信号の電波強度から位置決定用のビーコン信号を決定して該位置決定用のビーコン信号を発生するビーコン信号発生器のビーコンＩＤを位置決定用のビーコンＩＤとして決定して保存する。発信部５０Ａ～５０Ｎは、位置決定用のビーコンＩＤと自身を特定する端末ＩＤを含む位置決定用情報を位置決定部７０に送信する。
　位置決定部７０は、各通信端末器２０Ａ～２０Ｎから周期的に送信される位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤと、各ビーコン信号発生器１０１～１０Ｎの移動領域内における予め定めた複数の設置位置の情報（移動領域内におけるビーコン信号発生器の設置位置を地図データとして記憶した情報に相当）とに基づいて、所定の決定周期（具体的には例えば５秒）で、各移動体６０Ａ・・の移動領域内における位置を決定する。なお本実施の形態において、電波強度は、直接的に位置の決定に利用されるものではなく、位置決定用のビーコンＩＤの更新の条件判断に利用されるものであり、電波強度によって詳細な現在位置を決定するものではない。
　なお本実施の形態では、どのビーコン信号発生器の電波が届く範囲内に移動体（通信端末器）が存在するか否かを現在位置の決定とする。したがってビーコン信号発生器からどの程度の距離の位置に移動体（通信端末器）がいるかまでは、決定しない。したがって位置決定に要する演算が複雑になることはない。
　そして本実施の形態では、ビーコンＩＤ決定部３０Ａ～３０ＮのビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎが、位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した１つのビーコン信号の前回の電波強度と今回の電波強度との強度差が、予め定めた限界閾値以下になるまでは、位置決定用のビーコンＩＤの更新をしない。図３に示すように、ビーコン信号の電波強度は、ビーコン信号発生器に近い領域では、電波強度（ＲＳＳＩ）の変化率（強度差）が大きく、ビーコン信号発生器から離れるほど電波強度（ＲＳＳＩ）の強度差（変化率）が小さくなる。そこでビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎは、位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した１つのビーコン信号の前回の電波強度と今回の電波強度との強度差が、予め定めた限界閾値（見方を変えると、前回の位置決定用のビーコンＩＤの決定に用いたビーコン信号発生器から通信端末器がある程度離れるまで）、位置決定用のビーコンＩＤの更新をしない。このようにすると、移動体６０Ａ～６０Ｎが複数のビーコン信号の出力範囲の境界領域に入った場合でも、前回決定した位置決定用のビーコンＩＤが保持される。そして前回の位置決定用のビーコンＩＤの決定に用いたビーコン信号発生器から移動体（通信端末器）がある程度離れたことを電波強度の強度差により検知すると、位置決定用のビーコンＩＤの更新をすることになる。位置決定部７０は、位置決定用のビーコンＩＤの更新を受けて、移動体の現在位置の更新を行う。
　これを図１に即して説明すると、通信端末器２０Ａを装着した移動体（作業員）６０Ａは、作業領域Ｒ内で移動を繰り返しつつ作業を行っている。このような場合、単純に電波強度のみで位置決定用のビーコンＩＤ（現在位置）を決定すると、移動体６０Ａの位置は短い時間にビーコン信号発生器１０１、１０２、１０３及び１０４の間で頻繁に切り替わり、変動してしまう。本実施の形態では、例えば移動体６０Ａがビーコン信号発生器１０３の設置されている方向からビーコン信号発生器１０２が設置されている作業領域内に移動してきたとすると、４つのビーコン信号発生器１０１～１０４の中で最初に位置決定用のビーコンＩＤ（現在位置）の決定に用いたビーコン信号発生器１０３の電波強度だけが問題となり、ビーコン信号発生器１０３の前回の電波強度と今回の電波強度との強度差が、予め定めた限界閾値以下にならない限り、位置決定用のビーコンＩＤ（現在位置）を更新しない。
　図１の例で移動体６０Ａはビーコン信号発生器１０３から遠く離れることなくある作業領域内でのみ移動していれば、他のビーコン信号発生器１０１、１０２または１０４の方が電波強度が高くなったとしても、それだけでは位置決定用のビーコンＩＤ（現在位置）が更新されない。そしてその作業領域内での作業が終了し、移動体６０Ａが移動すると、ビーコン信号発生器１０３の前回と今回の電波強度の強度差が小さくなり、これは移動体６０Ａがビーコン信号発生器１０３から遠く離れたためなので、その時点で最も電波強度の高いビーコン信号発生器のビーコンＩＤを位置決定用のビーコンＩＤとして採用して現在位置を更新する。例えば、作業者がビーコン信号発生器１０２が発生するビーコン信号の電波領域内に入れば、ビーコン信号発生器１０２のビーコンＩＤによって特定される位置が作業者が現在存在する現在位置として更新される。
　このように制御すると、例えば１秒以内に通信端末器２０Ａを装着した移動体６０Ａがビーコン信号発生器１０３付近に居るにも拘わらず、ビーコン信号発生器１０３からのビーコン信号を正しく受信することができなかった場合に電波強度が－１２７ｄＢｍと測定され、より遠いビーコン信号発生器１０２等のビーコン信号が採用されて現在位置が更新されるという誤作動を防ぐ、という効果も得られる。
　この限界閾値は、２以上のビーコン信号発生器１０１・・の出力の受信による誤検出を防止できるように定める。理論的には限界閾値は、２以上のビーコン信号発生器１０１・・の出力範囲が重なる境界領域内においては、強度差（位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した１つのビーコン信号の前回の電波強度と今回の電波強度との差）が限界閾値以下にならないように定めれば位置決定用のビーコンＩＤが頻繁に切り替わってしまうことを防止して、正確な位置検出を実現できる。具体的な数値は、ビーコン信号発生器１０１・・の発する電波強度や設置間隔等に基づいて定められる。
　ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎは、決定周期の１周期の期間内に決定周期よりも短い測定周期（本実施の形態では１／１０秒）で受信した複数のビーコン信号の電波強度の平均的な値を算出し、この平均的な値を電波強度と決定し、内部メモリに保存する。ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎは、この平均的な値に基づいて、位置決定用のビーコンＩＤの決定を行う。すなわちビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎは、前回の電波強度の平均的な値を内部メモリに記録して保持しておき、位置決定用のビーコンＩＤの決定時には、内部メモリから読み出した前回の電波強度と、新たに算出した今回の電波強度の平均的な値とを比較するようにしている。このように平均的な値を用いると、測定データのバラツキを補正することができ、測定の誤りの影響を最小限に抑えることができる。
　この実施形態において「平均的な値」は、１周期の期間内に決定周期よりも短い所定の測定周期で受信した、複数のビーコン信号の複数の電波強度の単純平均として求めているが、他の実施形態では複数のビーコン信号の電波強度の中央値として求めたり、複数のビーコン信号の電波強度の最大値と最小値を除く残りの電波強度の単純平均値として求めるようにしている。
　ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎは、上記の決定条件に加えて、次のビーコンＩＤ更新条件の下で位置決定用のビーコンＩＤを変更する。この決定条件を図３及び図４を用いて説明する。図４に示すように４つのビーコン信号発生器１～４が設置されている領域を図示の歩行ルートで通過する場合においては、移動体に搭載した通信端末器が４つのビーコン信号発生器から受信するビーコン信号の電波強度は、図５に示すようになる。最初に位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した１つのビーコン信号（図５のビーコン１）の電波強度と、他のビーコン信号の電波強度（ビーコン２）との強度差Ｄが、予め定めた強度差閾値（例えば１０ｄＢ）よりも大きくなると、強度差が強度差閾値よりも大きくなった他のビーコン信号発生器２（図４及び図５のビーコン２）のビーコンＩＤを新たな位置決定用のビーコンＩＤとする。位置決定部７０は、この位置決定用のビーコンＩＤの更新に基づいて通信端末器の現在位置を更新する。これは、他のビーコン信号発生器２からのビーコン信号の電波強度が明らかに大きいときには、そのビーコン信号発生器２の近くに移動体が居ることに相違がなく、誤検出のおそれがないため、現在位置の更新を行った方が精度の高い位置決定ができるからである。
　この現在位置の更新処理は、例えば前回決定したビーコン信号の今回の電波強度と、今回の中で一番強い受信強度のビーコン信号の電波強度の差が１０ｄＢｍの強度差閾値を超える強度差がある場合に適用される。この強度差閾値は、ビーコン信号発生器１０１・・の発するビーコン信号の電波強度や設置間隔や移動体６０Ａ・・の想定される移動速度等に応じて定められる。
　さらにまた、本実施の形態のビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎは、現在位置の決定に用いる位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用したビーコン信号の電波強度の強度差が限界閾値以下になり、且つ位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した１つのビーコン信号の電波強度と、他のビーコン信号の電波強度との強度差が、予め定めた強度差閾値よりも大きいときに、位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した位置決定用のビーコン信号の電波強度のピークホールド値が、予め定めた複数のピークホールド値範囲のいずれに属しているかを判定して、ピークホールド値が属しているピークホールド値範囲内に、次に測定したピークホールド値があるときには、位置決定用のビーコンＩＤの更新を行わず、ピークホールド値範囲を超えたときには、そのときに受信している１以上のビーコン信号のうち最大の電波強度のビーコン信号のビーコンＩＤを位置決定用のビーコンＩＤとする更新条件を採用している。位置決定部７０は、この位置決定用のビーコンＩＤと複数のビーコン信号発生器の設置位置の情報に基づいて、移動体の現在位置を更新する。
　なおピークホールド値は、受信した複数の周期ごとのビーコン信号のうちで、最も強い電波強度の値であり、従って移動体が位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用されているビーコン信号発生器に近づくに従って電波強度が強くなると、その度にビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎにその値が記録されて更新される。移動体がそのビーコン信号発生器から遠ざかるように移動する過程では、電波強度は次第に弱くなるので、ピークホールド値は更新されることはない。
　ピークホールド値範囲は、ビーコン信号発生器１０１～１０Ｎの発する電波強度や、設置間隔等に対応して、任意に設定することができる。表１に本実施形態におけるピークホールド値と、ピークホールド値に対応するピークホールド値範囲との関係の一例を示す。例えば、ピークホールド値が－６０ｄＢｍだったとすると、対応するピークホールド値範囲は「ピークホールド値－２０」となるので、以降に測定したピークホールド値が－８０ｄＢｍを下回ったときには、ピークホールド値範囲を超えることになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　例えば図１において、移動体６０Ａについてのビーコン信号発生器１０３からのビーコン信号のピークホールド値が－６０ｄＢｍだったとすると、移動体６０Ａが現在いる作業領域内を移動している間は、次に測定したピークホールド値が－８０ｄＢｍを超えず、位置決定用のビーコンＩＤの更新が行われない。移動体６０Ａが現在の作業領域を離れて他の作業領域に移動して行くと、ビーコン信号発生器１０３からの次に測定したピークホールド値がだんだん弱くなり、やがて－８０ｄＢｍを超え、そのときに初めて位置決定用のビーコンＩＤが更新される。
　このようにすると他のビーコン信号発生器１０１・・からのビーコン信号の電波強度が、明確に大きく変化する前でも、位置決定用のビーコンＩＤの更新をしても誤りが生じない場合には、更新を可能にして、より精度の高い位置決定が可能となる。
　この実施形態において、ピークホールド値は、複数のビーコン信号の複数の電波強度のピーク値の単純平均として求めているが、他の実施の形態では複数のビーコン信号の電波強度のピーク値の中央値として求め、または複数のビーコン信号の電波強度のピーク値の最大値と最小値を除く残りの電波強度のピークホールド値の単純平均値として求めるようにしている。これにより、測定する電波強度のデータにバラツキがあっても、誤った位置決定をする可能性を大幅に減らすことができる。
　この実施形態の位置検知システムは、ビーコンＩＤを含むビーコン信号を発するBLEビーコンと、作業員（移動体）が装着する通信端末器と、通信端末器からの送信データを受信する基地局と、基地局からデータを受信して各処理を行うサーバ及びアプリケーションにより構成することができる。位置決定部７０は、サーバ内に構築される。
　次に、図６を参照しつつ本実施形態の通信端末器で使用されるソフトウエアのアルゴリズムについて説明する。図６は、一つの通信端末器２０Ａ，２０Ｂ・・が、その通信端末器２０Ａ，２０Ｂ・・の位置、すなわち移動体６０Ａ，６０Ｂ・・の位置を所定の決定周期ごとに決定するために用いる位置決定用のビーコンＩＤの更新をするための演算処理の過程を示す。この演算処理は、複数の通信端末器２０Ａ，２０Ｂ・・それぞれについて行われる。
　図６において、ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ・・は１周期内にビーコン受信があったかどうか判断し（ステップＳ１）、ビーコン受信があれば、決定周期よりも短い所定の測定周期で１周期内の通信端末器２０Ａ・・が受信した受信データに対し、各ビーコン信号発生器１０１・・の発するビーコンＩＤごとに、電波強度の平均的な値を算出し、算出した平均的な値を電波強度としてビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ・・の内部メモリに記録し保持する（ステップＳ２）。平均的な値は、前述のように、１周期の期間内に決定周期よりも短い所定の測定周期で受信した各ＩＤごとの電波強度の単純平均である。
　次に、ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ・・は位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した前回のビーコン信号の電波強度と今回のビーコン信号の電波強度との強度差が、予め定めた限界閾値以下であるかどうかの演算処理（ステップＳ３）、位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した１つのビーコン信号の電波強度と他のビーコン信号の電波強度との強度差が、予め定めた強度差閾値よりも大きいかどうかの演算処理（ステップＳ４）、及びピークホールド値に応じてピークホールド値範囲を設定して、次に測定したピークホールド値がピークホールド値範囲内かどうかの演算処理（ステップＳ５、６）を行う。これら３つの処理は後述するステップＳ７以下の判定の前提として行われるので、各演算処理の順序は問わず、並行して演算処理されてもよい。
　まずステップＳ３の判定がＯＫかどうか判断され（ステップＳ７）、Ｎｏであれば（強度差が限界閾値を超えている）、位置決定用のビーコンＩＤを更新せず（ステップＳ８）、１周期前の位置決定用のビーコンＩＤが採用される。
　ステップＳ７がＹｅｓの場合、次にステップＳ４の判定がＯＫかどうか判断され（ステップＳ９）、Ｎｏであれば（強度差が強度差閾値よりも小さい）位置決定用のビーコンＩＤを更新せず（ステップＳ８）、ステップＳ４がＹｅｓであれば、ステップＳ６の判定がＯＫかどうか判断され（ステップＳ１０）、Ｙｅｓであれば位置決定用のビーコンＩＤが更新され（ステップＳ１１）、Ｎｏであれば位置決定用のビーコンＩＤは更新されない（ステップＳ８）。
　なお位置決定部７０における現在位置の更新は、今回測定した電波強度の最も高いビーコン信号発生器１０Ａ～１０Ｎのいずれかの設置位置を移動体６０Ａ・・の現在位置とすることにより更新する。
　最後に、次回周期の判定用に送信データをビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ・・に記録し保持して更新し（ステップＳ１２）、１回の決定周期の処理を終了する。具体的には、位置決定用のビーコンＩＤと、決定に用いたビーコン信号の電波強度、ピークホールド値が更新される。尚位置決定部７０内には決定した現在位置を記憶する位置記憶部が内蔵されている。
　以上のように、本実施形態による位置検知方法によると、位置決定の精度を高めることができる。位置決定部が移動体の位置を決定する決定周期（例えば５秒）が、判定周期（１秒）以上の長さを有している。そのため移動体の数が多くなった場合でも、位置決定部７０の演算処理を低減することができ、移動体の数の増加に対応することができる。決定周期は、その長さが調整可能であるのが好ましい。このようにすると移動体の数の増減に応じて、位置決定部７０の演算負荷を調整することができる。
　［他の実施の形態］
　移動体の位置の変位を迅速に検知するためには、決定周期の１周期が満了する前に、ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎが位置決定用のビーコンＩＤの更新を保存すると、発信部５０Ａ～５０Ｎは更新された位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを位置決定部７０に直ちに発信するようにしてもよい。
　また発信部５０Ａ～５０Ｎが更新された位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを位置決定部７０に直ちに発信して、移動体の位置の変位を迅速に検知できるようにする場合でも、位置決定部７０の演算負荷を減らすことはできる。例えば、決定周期で位置決定部７０から発信部５０Ａ～５０Ｎに発信要求が出されると、発信部５０Ａ～５０ＮがビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎに保存している最新の位置決定用のビーコンＩＤを位置決定部７０に発信するように発信部５０Ａ～５０Ｎを構成する。その上で、位置決定部７０を、決定周期の１周期が満了する前に、発信部５０Ａ～５０Ｎから更新された位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤの発信があると、１周期が満了しても発信要求を出さないように構成する。このようにすれば不要な発信要求が出されることがないので、位置決定部７０の負荷を低減できる。
　また決定周期で位置決定部７０から発信部５０Ａ～５０Ｎに発信要求が出されると、発信部５０Ａ～５０ＮがビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎに保存している最新の位置決定用のビーコンＩＤを位置決定部７０に発信するように発信部５０Ａ～５０Ｎが構成されている場合でも、決定周期の１周期が満了する前に、ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎが位置決定用のビーコンＩＤの更新を保存すると、発信要求が無くても、発信部５０Ａ～５０Ｎは更新された位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを位置決定部７０に直ちに発信するようにしてもよい。このようにすると決定周期を長く設定した場合でも移動体の位置の変位があればその変位を迅速に検知できる。
　さらに決定周期で位置決定部７０から発信部５０Ａ～５０Ｎに発信要求が出されると、発信部５０Ａ～５０ＮがビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎに保存している最新の位置決定用のビーコンＩＤを位置決定部７０に発信するように発信部５０Ａ～５０Ｎが構成されている場合でも、決定周期の１周期が満了するまでの間に、ビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎが位置決定用のビーコンＩＤの更新を行ったときのみ、発信要求に応じて発信部５０Ａ～５０Ｎは更新された位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを位置決定部７０に発信するようにしてもよい。このようにすると位置決定用のビーコンＩＤの更新がなければ、通信端末器２０Ａ～２０Ｎが発信をしないので、通信端末器２０Ａ～２０Ｎの寿命を延長できる。
　決定周期で位置決定部７０から発信部５０Ａ～５０Ｎに発信要求が出されると、発信部５０Ａ～５０ＮがビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎに保存している最新の位置決定用のビーコンＩＤを位置決定部７０に発信するように発信部５０Ａ～５０Ｎが構成されている場合でも、前回の発信要求に応じて発信部５０Ａ～５０Ｎより発信された位置決定用のビーコンＩＤと今回の発信要求時にビーコンＩＤ決定保存部４０Ａ～４０Ｎに保存されている位置決定用のビーコンＩＤが相違するときにのみ発信部５０Ａ～５０Ｎは前回と違う位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを位置決定部７０に発信するようにしてもよい。このやり方は、決定周期の１周期の間に位置決定用のビーコンＩＤが更新されたとしても発信要求ときに前回の位置決定用のビーコンＩＤと同じであれば、決定周期の１周期中のビーコンＩＤの変化を発信する必要はないとの考えに基づく。このようにしても位置決定部７０の負荷を減らすことができ、かつ通信端末器２０Ａ～２０Ｎの負担を減らすことができる。
　本発明の位置検知システムによれば、誤った位置決定をできるだけ避けることにより、位置決定の精度を高めることができる。
　１０１～１０Ｎ　ビーコン信号発生器
　２０Ａ～２０Ｎ　通信端末器
　３０Ａ～３０Ｎ　ビーコンＩＤ決定部
　４０Ａ～４０Ｎ　ビーコンＩＤ決定保存部
　５０Ａ～５０Ｎ　発信部
　６０Ａ，６０Ｂ　移動体
　７０　位置決定部

Claims (14)

  1. 　１以上の移動体が移動する移動領域内の予め定めた複数の設置位置にそれぞれ設置されて、ビーコンＩＤを含むビーコン信号を発生する複数のビーコン信号発生器と、
    　前記１以上の移動体に装着されて１以上の前記ビーコン信号を受信し、受信した１以上の前記ビーコン信号の電波強度から位置決定用のビーコン信号を所定の判定周期で判定し、前記位置決定用のビーコン信号を発生する前記ビーコン信号発生器の前記ビーコンＩＤを位置決定用のビーコンＩＤとして決定して保存するビーコンＩＤ決定保存部と、前記位置決定用のビーコンＩＤと自身を特定する端末ＩＤを含む位置決定用情報を発信する発信部を有する１以上の通信端末器と、
    　前記１以上の通信端末器が、それぞれ決定した前記位置決定用のビーコンＩＤ及び前記端末ＩＤと、前記移動領域内の前記予め定めた複数の設置位置の情報に基づいて、所定の決定周期で、前記１以上の移動体の前記移動領域内における位置を決定する位置決定部を備え、
    　前記通信端末器の前記ビーコンＩＤ決定保存部は、前記所定の判定周期で決定した前記位置決定用のビーコン信号の前回の電波強度と今回の電波強度との強度差が、予め定めた限界閾値以下になるまでは、前記位置決定用のビーコンＩＤの更新をしないことを特徴とする位置検知システム。
  2. 　前記限界閾値は、２以上の前記ビーコン信号発生器の出力範囲が重なる境界領域内においては、前記強度差が前記限界閾値以下にならないように定められている請求項１に記載の位置検知システム。
  3. 　前記ビーコンＩＤ決定保存部は、前記判定周期の１周期の期間内に前記判定周期よりも短い所定の測定周期で受信した複数の前記ビーコン信号の電波強度の平均的な値に基づいて、前記前回の電波強度及び前記今回の電波強度を決定する請求項１に記載の位置検知システム。
  4. 　前記平均的な値は、前記複数のビーコン信号の複数の電波強度の単純平均として求めるか、前記複数のビーコン信号の電波強度の中央値として求めるか、前記複数のビーコン信号の電波強度の最大値と最小値を除く残りの電波強度の単純平均値として求める請求項３に記載の位置検知システム。
  5. 　前記ビーコンＩＤ決定保存部は、前記位置決定用のビーコン信号の電波強度と、他の前記ビーコン信号の電波強度との強度差が、予め定めた強度差閾値よりも大きくなると、前記強度差が前記強度差閾値よりも大きくなった前記他のビーコン信号発生器の前記ビーコンＩＤを前記位置決定用のビーコンＩＤとして更新することを特徴とする請求項１に記載の位置検知システム。
  6. 　前記決定周期は、前記判定周期以上の長さを有している請求項１に記載の位置検知システム。
  7. 　前記決定周期は、その長さが調整可能である請求項６に記載の位置検知システム。
  8. 　前記ビーコンＩＤ決定保存部が前記位置決定用のビーコンＩＤの更新を保存すると、前記発信部は更新された前記位置決定用のビーコンＩＤと前記端末ＩＤを前記位置決定部に直ちに発信する請求項５に記載の位置検知システム。
  9. 　前記決定周期で前記位置決定部から前記発信部に発信要求が出されると、前記発信部が前記ビーコンＩＤ決定保存部に保存している最新の前記位置決定用のビーコンＩＤを前記位置決定部に発信するように前記発信部が構成されており、
    　前記位置決定部は、前記決定周期の１周期が満了する前に、前記発信部から更新された前記位置決定用のビーコンＩＤと前記端末ＩＤの発信があると、前記１周期が満了しても前記発信要求を出さないように構成されている請求項８に記載の位置検知システム。
  10. 　前記決定周期で前記位置決定部から前記発信部に発信要求が出されると、前記発信部が前記ビーコンＩＤ決定保存部に保存している最新の前記位置決定用のビーコンＩＤを前記位置決定部に発信するように前記発信部が構成されており、
    　前記決定周期の１周期が満了する前に、前記ビーコンＩＤ決定保存部が前記位置決定用のビーコンＩＤの更新を保存すると、前記発信要求が無くても、前記発信部は更新された前記位置決定用のビーコンＩＤと前記端末ＩＤを前記位置決定部に直ちに発信する請求項６に記載の位置検知システム。
  11. 　前記決定周期で前記位置決定部から前記発信部に発信要求が出されると、前記発信部が前記ビーコンＩＤ決定保存部に保存している最新の前記位置決定用のビーコンＩＤを前記位置決定部に発信するように前記発信部が構成されており、
    　前記決定周期の１周期が満了するまでの間に、前記ビーコンＩＤ決定保存部が前記位置決定用のビーコンＩＤの更新を行ったときのみ、前記発信要求に応じて前記発信部は更新された前記位置決定用のビーコンＩＤと前記端末ＩＤを前記位置決定部に発信する請求項６に記載の位置検知システム。
  12. 　前記決定周期で前記位置決定部から前記発信部に発信要求が出されると、前記発信部が前記ビーコンＩＤ決定保存部に保存している最新の前記位置決定用のビーコンＩＤを前記位置決定部に発信するように前記発信部が構成されており、
    　前回の発信要求に応じて前記発信部より発信された前記位置決定用のビーコンＩＤと今回の前記発信要求時に前記ビーコンＩＤ決定保存部に保存されている前記位置決定用のビーコンＩＤが相違するときにのみ前記発信部は前回と違う前記位置決定用のビーコンＩＤと端末ＩＤを前記位置決定部に発信する請求項６に記載の位置検知システム。
  13. 　前記ビーコンＩＤ決定保存部は、前記位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した前記位置決定用のビーコン信号の電波強度の前記強度差が前記限界閾値以下になり、且つ前記位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した前記位置決定用のビーコン信号の電波強度と、他の前記ビーコン信号の電波強度との強度差が、予め定めた強度差閾値よりも大きいときに、前記位置決定用のビーコンＩＤの決定に採用した前記位置決定用のビーコン信号の電波強度のピークホールド値が、予め定めた複数のピークホールド値範囲のいずれに属しているかを判定して、前記ピークホールド値が属している前記ピークホールド値範囲内に、次に測定したピークホールド値があるときには、前記位置決定用のビーコンＩＤの更新を行わず、前記ピークホールド値範囲を超えたときには、そのときに受信している前記１以上のビーコン信号のうち最大の電波強度のビーコン信号の前記ビーコンＩＤを前記位置決定用のビーコン信号とする請求項３に記載の位置検知システム。
  14. 　前記ピークホールド値は、前記複数のビーコン信号の複数の電波強度のピーク値の単純平均として求めるか、前記複数のビーコン信号の電波強度のピーク値の中央値として求めるか、前記複数のビーコン信号の電波強度のピーク値の最大値と最小値を除く残りの電波強度のピークホールド値の単純平均値として求める請求項１３に記載の位置検知システム。
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