WO2019187259A1

WO2019187259A1 - 測位システム、測位方法および測位システムの調整方法

Info

Publication number: WO2019187259A1
Application number: PCT/JP2018/037745
Authority: WO
Inventors: 朋彦友金; 伊藤　順治
Original assignee: 日本電産株式会社
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2019-10-03

Abstract

本開示による方法は、受信アンテナ装置（１０）と、ビーコン信号を出力する電子機器（５）と、測位装置（２０）とを有する測位システム（１）の調整方法である。装置（１０）は、照明器具に電力を供給する電力線（ＰＬ、Ｌ１～Ｌ３）から供給される電力を用いてビーコン信号を受信する。測位装置は、到来方向推定アルゴリズムを用いてビーコン信号の到来方向を推定する。調整方法は、測位空間に設置された装置（１０）の位置情報を取得し、測位装置（２０）を用いて、位置情報および推定されたビーコン信号の到来方向から測位空間における電子機器の位置をさらに推定するために、装置（１０）の座標系と測位空間の座標系とを対応付けるパラメータを取得し、測位装置に位置情報およびパラメータを記憶させる。

Description

測位システム、測位方法および測位システムの調整方法

　本開示は、測位システム、測位方法および測位システムの調整方法に関する。

　特開２０１６－５７１６６号公報は、位置測位システムに用いられる照明器具を開示する。当該照明器具は、たとえば、地下道、駅の改札付近等の天井に設置される案内サインである。当該照明器具は、照明光を発するだけでなく、位置測位に用いられる信号（例えば、自器具に対応づけられた識別情報を含む信号）であるビーコンを送信する。

　送信されたビーコンは、スマートフォン等の端末装置によって受信される。当該端末装置では位置測位用のアプリケーションが実行されており、アプリケーションは受信したビーコンを用いて自装置の位置測位を行うことができる。

特開２０１６－５７１６６号公報

　上述の先行技術文献では、照明器具はビーコン信号を送信するだけであり、各端末装置がどのようにビーコン信号を利用するかについては関知しない。位置情報を取得できるかどうか、あるいは、取得した位置情報を如何に利用するかは、各端末装置に依存する。

　屋内等のＧＰＳ（Global Positioning System）の利用が困難な環境において、各端末装置に依存せず、位置情報の処理を行うことが可能な測位システムが必要とされている。

　本開示にかかる方法は、少なくとも１台の受信アンテナ装置と、ビーコン信号を出力する少なくとも１台の電子機器と、測位装置とを有する測位システムの調整方法であって、前記受信アンテナ装置は、測位空間内に存在する照明器具に電力を供給する電力線に接続され、前記電力線から供給される電力を用いて前記ビーコン信号を受信することが可能であり、前記測位装置は、到来方向推定アルゴリズムを用いて、前記受信アンテナ装置が受信した前記ビーコン信号の到来方向を推定することが可能であり、前記調整方法は、前記測位空間に設置された前記受信アンテナ装置の位置情報を取得し、前記測位装置を用いて、前記位置情報および推定された前記ビーコン信号の到来方向から前記測位空間における前記電子機器の位置をさらに推定するために、前記受信アンテナ装置の座標系と前記測位空間の座標系とを対応付けるパラメータを取得し、前記測位装置に前記位置情報および前記パラメータを記憶させる。

　本開示の例示的な実施形態によれば、受信アンテナ装置が設置される向きを反映した、測位システムの導入および調整を実現することが可能になる。

図１は、測位システム１の構成例を示す図である。図２は、ＩＣタグ５を所有する人２、およびスマートフォン４を有する人２が存在する測位システム１の例を示す図である。図３は、各々にＩＣタグ５が組み込まれた複数のＡＧＶ３が存在する測位システム１の例を示す図である。図４Ａは、受信アンテナ装置１０を有する放射装置１１の外観図である。図４Ｂは、放射装置１１の平面図である。図５は、直管型の複数の照明装置４１ａおよび４１ｂと、受信アンテナ装置１２とを示す図である。図６は、受信アンテナ装置１０を有する放射装置１１の電気的な構成を示す図である。図７は、オルタナティブＡ方式のＰｏＥ対応受信アンテナ装置１０の構成を示す図である。図８は、オルタナティブＢ方式のＰｏＥ対応受信アンテナ装置１０の構成を示す図である。図９は、バッテリＢを内蔵する受信アンテナ装置１０の構成例を示す図である。図１０は、測位装置２０のハードウェアの構成を示す図である。図１１Ａは、第１角度基準軸αおよび第２角度基準軸βによって規定される第１座標系Ｐを示す図である。図１１Ｂは、第１水平基準軸Ｘおよび第２水平基準軸Ｙによって規定される第２座標系Ｑを示す図である。図１２は、第１角度基準軸αと第１水平基準軸Ｘとの関係を示すパラメータＴを示している。

　以下、添付の図面を参照しながら、本開示にかかる測位システムを説明する。

　図１は、測位システム１の構成例を示す。測位システム１は、典型的にはＧＰＳの利用が困難な屋内に設けられるが、屋外に設けられてもよい。

　測位システム１は、少なくとも１台の受信アンテナ装置１０と、測位装置２０とを有する。測位システム１が設置された環境には、少なくとも１つのＩＣタグ５が存在する。測位システム１では、ＩＣタグ５が存在する位置が推定される。

　ＩＣタグ５の位置推定が行われる環境または空間を、本明細書では「測位空間」と呼ぶ。測位空間は三次元であり得る。ただし、ＩＣタグ５の床面に対する高さが既知の場合、または当該高さが推定もしくは所定値に近似される場合には、測位空間は実質的には二次元であり得る。

　ＩＣタグ５は無線信号（ビーコン信号）を送信する送信器である。ＩＣタグ５は、１個の電子機器として設けられて人２が携行してもよいし、無人搬送車３、スマートフォン４等の機器に組み込まれてもよい。ＩＣタグ５には、各々を一意に識別することが可能な識別情報（ＲＦＩＤ）が予め付与されており、ビーコン信号には当該識別情報が含まれている。

　本実施形態において、ＩＣタグ５は、ブルートゥース（登録商標）・ロー・エナジー（ＢＬＥ）規格に従って信号波を放射する。より具体的には、ＩＣタグ５は、３つのチャネルを用いて、チャネルごとにアドバタイズメント・パケットを含む信号波を定期的に送信し続ける。信号波の周波数は、例えばマイクロ波帯域であるが、ミリ波帯域であってもよい。ＩＣタグ５からは、例えば１０ミリ秒以上２００ミリ秒以下の時間間隔、典型的には１００ミリ秒の時間間隔で２．４ギガヘルツ帯の信号波が放射され得る。信号波の周波数は、アレイ・アンテナ２０で受信できる限り、一定である必要はなく、複数の周波数をホッピングし得る。

　アドバタイズメント・パケットには、ＩＣタグ５を一意に特定する識別情報（ＲＦＩＤ）として機能する「パブリック・デバイス・アドレス」または「ランダム・デバイス・アドレス」が記述されている。これにより、自身の存在を周囲に知らせることができる。

　本実施形態では、ＩＣタグ５は、アドバタイジング・パケットのブロードキャストのみを行い、測位装置２０等からの接続要求を受け容れない、いわゆる「ノン・コネクタブル・ビーコン」として動作し得る。しかしながらＩＣタグ５は、測位装置２０等からの接続要求を受け容れて、データの送受信を行うことが可能な「コネクタブル・ビーコン」であってもよい。

　なお、ＩＣタグ５は、他の規格に従って動作する機器であってもよい。

　受信アンテナ装置１０は、ビーコン信号を受信するための少なくとも１つの受信アンテナ素子を備えている。受信アンテナ装置１０が複数の受信アンテナ素子を有する場合、複数の受信アンテナ素子は一次元（ライン状）アレイ構成または二次元（マトリクス状）アレイ構成で配置され得る。

　受信アンテナ装置１０は、所定の固定具を用いて照明ブラケット等に固定される。例示的な実施形態では、受信アンテナ装置１０は、測位空間内に存在する照明器具に電力を供給する電力線に接続され、当該電力線から供給される電力を用いてビーコン信号を受信する。

　なお、受信アンテナ装置１０は、少なくとも１つの放射素子を有する放射装置に組み込まれていてもよい。図１には、受信アンテナ装置１０の他、指令を送信する放射装置が示されている。放射素子は、電磁波または音波等の波を放射する素子である。電磁波は、可視光、不可視光、または電波であり得る。電波の場合、放射素子は送信アンテナ素子である。音波は、たとえば音声、警報音等であり得る。音波の場合、放射素子はたとえばスピーカである。

　測位装置２０は、各ＩＣタグ５から出力され、受信アンテナ装置１０の受信アンテナ素子を用いて受信されたビーコン信号の到来方向を、所定の到来方向推定アルゴリズムを用いて推定する。さらに測位装置２０は、後述するパラメータを利用して、推定したビーコン信号の到来方向から、ＩＣタグ５が存在する、現実の測位空間内の位置をさらに推定する。これにより、特定の識別情報を有するＩＣタグ５の現在の位置を推定することができる。測位装置２０は、ビーコン信号を送信したＩＣタグ５の位置情報を出力することができる。

　図１では、人２と無人搬送車３とが混在しているが、混在することは必須ではない。なお、無人搬送車は「ＡＧＶ」（Automatic Guided Vehicle）と呼ばれることがある。以下、本明細書では、無人搬送車をＡＧＶと呼ぶ。

　図２は、ＩＣタグ５を所有する人２、およびスマートフォン４を有する人２が存在する部屋に設けられた測位システム１の例を示す。測位システム１には複数の受信アンテナ装置１０が設けられており、ＩＣタグ５がどの位置に存在したとしても、いずれかの受信アンテナ装置１０がＩＣタグ５から放射されるビーコン信号を受信することができる。

　図３は、各々にＩＣタグ５が組み込まれた複数のＡＧＶ３が存在する測位システム１の例を示す。測位システム１に複数の受信アンテナ装置１０が設けられていることは、図２の例と同じである。本例においては、受信アンテナ装置１０は、放射素子を有する放射装置１１内に組み込まれている。測位システム１の測位装置２０によって各ＡＧＶ３の位置が推定されると、図示されない制御装置を用いて、各ＡＧＶ３の動作を個々に制御することができる。例えば制御装置は放射素子から誘導指令を送信して各ＡＧＶ３を目的の位置まで誘導することができる。

　なお、ＩＣタグ５が存在する高さは、図２の例では概ね１メートルであると仮定し、図３の例では概ね４０センチメートルであると仮定してもよい。

　次に、受信アンテナ装置１０および測位装置２０の構成を説明する。以下では、放射装置に組み込まれた受信アンテナ装置１０の例を説明する。

　図４Ａは、受信アンテナ装置１０を有する放射装置１１の外観図であり、図４Ｂは放射装置１１の平面図である。放射装置１１は、円盤形状の筐体９と、受信アンテナ装置１０と、複数の放射素子１１ａおよび１１ｂと、固定装置１３とを有する。放射素子１１ａおよび１１ｂは照明用のＬＥＤ素子である。なお、参照符号は例示的に２つの放射素子のみに付している。

　筐体９の内部には、複数の受信アンテナ素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃが設けられている。複数の受信アンテナ素子は受信アンテナ素子アレイ１４を構成している。図４Ｂでは受信アンテナ素子アレイ１４は二次元アレイである。各受信アンテナ素子に入射するビーコン信号の位相差等を利用して、測位装置２０はＩＣタグ５が存在する二次元平面上の位置を推定することができる。ただし、受信アンテナ素子アレイ１４は一次元アレイであってもよい。

　図４Ｂに示すように、複数の放射素子は円盤形状の筐体９の周囲（円周）に沿って配列されている。

　固定装置１３は、受信アンテナ装置１０を照明ブラケット、天井、梁、柱または壁に固定する固定具である。図示された固定装置１３の形状は一例であり、当業者であれば形状を適宜変更することがきる。

　放射装置１１は、受信アンテナ装置付きの照明器具である。放射装置１１は天井面に敷設され、電力が供給される電力線（図示せず）に接続される。このとき、受信アンテナ装置１０もまた、同じ電力線に接続されている。これにより、受信アンテナ装置１０を用いてビーコン信号を受信することが可能になる。

　筐体９には、受信アンテナ装置１０の座標軸の一つである第１角度基準軸の向きを示す記号Ｍが示されている。第１角度基準軸については後に詳述する。

　なお、図４Ａおよび図４Ｂで示した受信アンテナ装置１０の形状は一例である。たとえば図５は、受信アンテナ装置１０と異なる形状を有する放射装置１１を示している。受信アンテナ装置１０ａは、直管型の複数の照明装置４１ａ、４１ｂを有していてもよい。各照明装置は少なくとも１つの照明素子を有していればよい。各照明装置は、たとえば蛍光灯であってもよいし、配列された複数のＬＥＤ素子であってもよい。受信アンテナ装置１０は、照明装置４１ａおよび４１ｂの間に配置されている。

　図６は、受信アンテナ装置１０を有する放射装置１１の電気的な構成を示している。放射装置１１は、コンセントプラグＳ１と、受信アンテナ装置１０と、照明用電力回路１６と、電源ユニット１８と、モデム１９ａとを有する。

　図６の例では、放射装置１１の受信アンテナ装置１０は、動作するために必要な電力を、電力線ＰＬを利用して確保する。当該電力線ＰＬを利用して測位装置２０と通信する。すなわち受信アンテナ装置１０は、電力線通信（ＰＬＣ: Power Line Communication）を行う。

　放射装置１１のコンセントプラグＳ１は、電力線ＰＬと接続されたコンセントＳ２に接続される。コンセントプラグＳ１には電源ユニット１８およびモデム１９ａが接続されている。電源ユニット１８は、電源から供給された電力を受けて、当該電力を受信アンテナ装置１０内の電子部品に分配する。電源ユニット１８は、電力線ＰＬの交流電圧を受信アンテナ装置１０において利用可能な直流電圧に変圧する変圧器（図示せず）を有する。電源ユニット１８は、変圧して得られた電力を受信アンテナ装置１０、照明用電力回路１６およびモデム１９ａに分配する。変圧器は、たとえばスイッチングすることによって交流電圧を直流電圧に変換することができるが、当該構成は周知であるため、具体的な説明は省略する。

　受信アンテナ装置１０は受信回路１５を有する。受信回路１５は、複数の受信アンテナ素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃに入射した電磁波に由来する高周波電力信号を受信し、モデム１９ａに出力する。モデム１９ａは、ＰＬＣ通信に必要な変調処理を行い、変調した信号をコンセントプラグＳ１およびコンセントＳ２および電力線ＰＬを介して測位装置２０に送信する。

　照明用電力回路１６は、照明用のＬＥＤ素子である放射素子１１ａおよび１１ｂと、各ＬＥＤ素子の点灯を制御する点灯制御回路１７を有している。点灯制御回路１７は、点灯スイッチ（図示せず）によって各ＬＥＤ素子の点灯を制御してもよいし、外部からの制御によって各ＬＥＤ素子の点灯を制御してもよい。

　放射装置１１は、いわゆるＰｏＥ（Power over Ethernet）方式で電力を確保することもできる。その場合、電力線ＰＬはＬＡＮケーブルに内包される。また、コンセントプラグＳ１およびコンセントＳ２はそれぞれ、ＰｏＥ方式に対応するＲＪ－４５コネクタになり得る。

　図７および図８は、いずれもＰｏＥに対応する受信アンテナ装置１０の構成例を示す。図７はオルタナティブＡ方式の構成例であり、図８はオルタナティブＢ方式の構成例である。

　イーサネット（登録商標。以下同じ。）規格のＬＡＮケーブルＣは、８本の銅線を２本ずつより合わせた４対の導線を有する。図７に示すオルタナティブＡ方式では、１対の銅線Ｌ１およびＬ２に、電力およびデータの両方が重畳される。そのため、電源ユニット１８およびモデム１９ａは、それぞれ銅線Ｌ１およびＬ２に接続される。一方、図８に示すオルタナティブＢ方式では、電力およびデータは異なる１対の導線に重畳される。そのため電源ユニット１８は銅線Ｌ３に接続され、モデム１９ａは、銅線Ｌ３とは異なる銅線Ｌ４に接続される。

　なお、受信アンテナ装置１０および照明用電力回路１６の構成は図６で説明した通りである。よって再度の説明は省略する。

　受信アンテナ装置１０は、内蔵バッテリから電力を確保してもよい。図９は、バッテリＢを内蔵する受信アンテナ装置１０の構成例を示す。バッテリＢから電力を確保する以外は、図９の構成は図８の構成と同じである。

　上述の説明から明らかな通り、ＰＬＣ通信の場合でもＰｏＥ方式の場合でも、電力が伝送される線は、電源ユニット１８に電力を供給する「電源」の範疇である。もちろん、ＰｏＥ対応のハブ、バッテリＢもまた、電源である。

　次に、測位装置２０を説明する。

　図１０は、測位装置２０のハードウェアの構成を示している。

　測位装置２０は、演算回路（ＣＰＵ）２１と、メモリ２２と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）装置２３と、通信回路２４とを有しており、これらは内部バス２５で接続されている。ＣＰＵ２１は、後述の処理により、個々のＩＣタグ５の位置を測定し、測定した位置を示す位置情報を生成する。メモリ２２は記憶装置であり、たとえばＤＲＡＭである。ＤＲＡＭはＣＰＵ２１の処理に関連して利用されるワークメモリである。通信回路２４は、たとえば、１または複数の通信コネクタを有する通信回路である。Ｉ／Ｆ装置２３は受信アンテナ装置１０と有線で接続されている。より具体的には、Ｉ／Ｆ装置２３は、受信アンテナ装置１０の複数の受信アンテナ素子１４ａ、１４ｂ、１４ｃ等の出力と接続されており、各アンテナ素子によって受信された電磁波から生成された高周波電気信号を受信する。また、通信回路２４は、推定された位置情報を利用する不図示の機器等との通信に用いられる。通信回路２４は、たとえば、イーサネット規格の有線通信を行う有線通信回線、またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格の無線通信を行う無線通信回線を介して他の機器と接続され得る。

　以下、測位装置２０が行う、ＩＣタグ５の位置を測定する処理（到来方向推定アルゴリズム）を説明する。平面上の、または空間内の物体の測位処理は種々知られている。測位装置２０は、それらのうちの１つの到来方向推定アルゴリズム、または、複数の到来方向推定アルゴリズムの組み合わせを利用してＩＣタグ５の位置を測定する。以下、到来方向推定アルゴリズムを例示する。

　（ａ）測位装置２０は、ＩＣタグ５が送信した無線信号の到来方向を測定し、移動体の位置を決定する（ＡＯＡ(Angle Of Arrival)方式）。ＡＯＡ方式は、ＩＣタグ５が送信する信号を受信アンテナ装置１０で受信した際に、基準方位（たとえば受信アンテナの正面方向）をもとに到達電波の到来角度を測定することで、ＩＣタグ５の位置を決定する方式である。位置の決定に最低限必要な基地局数（受信アンテナ装置１０を有する受信アンテナ装置１０の数）は２つであるため、同時に必要な受信アンテナ装置１０の数は少なくて済む。また、角度を正確に計測することができるため、基地局から端末までに障害物がなく、見通し線が明確な場合には高い精度でＩＣタグ５の位置を決定できる。各アンテナ素子に流す電流の位相を調整することによってビーム方向や放射パターンの制御を行う、フェーズド・アレイ・アンテナを用いることもできる。

　なお、アレイ・アンテナを利用する場合、単一の受信アンテナ装置１０によって、その受信アンテナ装置１０に対するＩＣタグ５の方向を特定することができる。この場合、１個の受信アンテナ装置１０によってＩＣタグ５の位置を決定することも可能である。例えば、所定の高さにある天井面に配置された受信アンテナ装置１０に対するＩＣタグ５の方向が特定される場合、ＩＣタグ５の床面に対する高さが既知または推定されるならば、ＩＣタグ５の位置を決定することが可能である。このため、１個の受信アンテナ装置１０によってＩＣタグ５を測位することも可能である。

　（ｂ）測位装置２０は、ＩＣタグ５が発した無線信号を受信アンテナ装置１０で受信し、受信アンテナ装置１０の各アンテナ素子における受信時刻の差から移動体の位置を決定する（ＴＤＯＡ（Time Difference Of Arrival）方式）。受信アンテナ装置１０を有する受信アンテナ装置１０は基地局として機能して、正確に受信時刻を測定しなければならない。受信アンテナ装置１０間では、ナノ秒単位の、正確な時刻の同期を行う必要がある。

　（ｃ）測位装置２０は、受信アンテナ装置１０の位置が既知であり、かつ、電波が距離に応じて減衰することを利用して、ＩＣタグ５が発した無線信号の受信強度から位置を決定する(ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication)方式)。ただし、受信信号の強度はマルチパスの影響を受けるため、距離（位置）を算出するためには、測位システム１が導入される環境ごとに距離減衰モデルが必要である。

　（ｄ）測位装置２０は、ＩＣタグ５の識別情報が付加された画像（たとえばＱＲコード（登録商標））をカメラで撮影し、カメラの位置、カメラが向いている方向、撮影された画像内のＩＣタグ５の位置に基づいて、ＩＣタグ５の位置を決定することもできる。

　なお、測位処理によってその位置測定精度は異なる。測位処理（ａ）においては、位置測定精度はアンテナの角度分解能と被測定物との距離で決まり、一般の建物においては１０ｃｍが実現されている。測位処理（ｃ）においてはＩＣタグから出た電波の干渉による電波強度の変化等により、一般の室内では数メートル、条件の良い場合でも１ｍ程の誤差が生じる可能性がある。測位処理（ｄ）においては、測位誤差は、イメージセンサの画素数、空間分解能、レンズによる歪に依存する。また、物体認識という比較的負荷の高い処理を必要とする。

　精度の観点では、現時点では上述した測位処理（ａ）が優れている。しかしながら、測位処理（ｂ）から（ｄ）のいずれかを利用して本開示の測位システム１が構築されてもよい。

　測位システム１では、受信アンテナ装置１０が、ＩＣタグ５から出力される無線信号（ビーコン信号）を受信する。上述のように、測位装置２０は到来方向推定アルゴリズムを用いて、受信アンテナ装置１０が受信したビーコン信号の到来方向を推定する。

　ビーコン信号の到来方向は、受信アンテナ装置１０からみたビーコン信号の到来方向であり、受信アンテナ装置１０に規定される座標系（「第１座標系」と呼ぶ。）で表現され得る。例示的な実施形態では、第１座標系には、互いに直交する第１角度基準軸および第２角度基準軸が規定される。

　図１１Ａは、第１角度基準軸αおよび第２角度基準軸βによって規定される第１座標系Ｐを示している。第１角度基準軸αは、測位空間の床面または天井面に平行な方向であり、第２角度基準軸βは、当該床面または天井面の法線に平行である。典型的には、床面または天井面が水平方向である場合、第２角度基準軸βは鉛直下向きである。

　ビーコン信号の到来方向は、第１角度基準軸からの偏角（第１偏角）αｓおよび第２角度基準軸からの偏角（第２偏角）βｓの組（αｓ，βｓ）によって表現され得る。

　一方、例えば家庭、工場、ショッピングモール等の測位空間にも固有の座標系が規定され得る。図１１Ｂは、第１水平基準軸Ｘおよび第２水平基準軸Ｙによって規定される第２座標系Ｑを示している。第２座標系Ｑは床面または天井面に平行であるとする。本実施形態では、ＩＣタグ５の高さが一定であると仮定することにより、第２座標系Ｑは床面から当該高さだけ上方に広がる平面上に載る。換言すると、当該平面は、第１水平基準軸Ｘおよび第２水平基準軸Ｙによって張られる。

　ここで留意すべきは、受信アンテナ装置１０に規定される第１座標系Ｐと測位空間の第２座標系Ｑとが互いに関係なく規定され得ることである。

　いま、受信アンテナ装置１０が測位空間の天井面に取り付けられる場合を想定する。ある業者が作業した場合と他の業者が作業した場合とで、同じ受信アンテナ装置１０の向きがずれて取り付けられることがあり得る。ここでいう受信アンテナ装置１０の「向き」とは、天井面の法線を中心軸とする回転の向きを意味する。「向き」のずれは、例えば９０度または１８０度であり得る。

　受信アンテナ装置１０が取り付けられる向きに応じて、受信アンテナ装置１０に規定される第１座標系Ｐが定まる。一方、測位空間の第２座標系Ｑは予め一意に定め得る。従って、第１座標系Ｐと第２座標系Ｑとは互いに独立して規定され得る。本実施形態では、第１座標系Ｐで表現されるビーコン信号の到来方向と、第２座標系Ｑで表現される実際の測位空間内の位置とを対応付けるパラメータを算出する。つまり、測位システム１を測位空間に導入するにあたっては、当該パラメータを導出して第１座標系Ｐと第２座標系Ｑとを対応付けるための調整が必要とされる。

　図１２は、第１角度基準軸αと第１水平基準軸Ｘとの関係を示すパラメータＴを示している。上述のように、本実施形態では、第１角度基準軸αおよび第１水平基準軸Ｘはいずれも、測位空間の床面または天井面に平行である。パラメータＴは、第１角度基準軸αおよび第１水平基準軸Ｘがなすオフセット角として定義することができる。

　第１角度基準軸αの向きは、筐体９に表示された、記号Ｍの方向として決定することができる。また、第１水平基準軸Ｘの向きは、部屋や工場等の測位空間が直方体形状の空間である場合には、測位空間の１つの壁面に沿った向きとして定義し得る。

　例えば測位システム１を設置する業者は、受信アンテナ装置１０を天井面に取り付けた際、受信アンテナ装置１０の記号Ｍの向きと測位空間のある壁面とのなす角度を計測し、パラメータＴとして測位装置２０のメモリ２２に記憶させればよい。当該業者が設置のみを担当し、測位システム１の測位装置２０を運用する業者（運用業者）が別途存在する場合には、設置業者は運用業者にパラメータＴを通知すればよい。通知は種々の方法によって行われ得る。例えば、設置業者が運用業者のオペレータに電話等でパラメータを通知すると、オペレータが測位装置２０のメモリ２２にパラメータＴを記憶させればよい。そのような手順は、測位システム１の調整方法の一部に組み込まれ得る。

　併せて、測位装置２０のメモリ２２には、測位空間の平面地図の地図データも記憶され得る。地図データは、例えば画像データの上方向を北にした部屋の間取り図のデータである。地図データには縮尺を示すデータを付与してもよい。

　これらのデータは、設置業者またはユーザがＰＣ等の任意のコンピュータシステムを用いて、運用業者の測位装置２０にアップロードすることができる。これにより、測位装置２０のＣＰＵ２１は、平面地図上にＩＣタグ５の位置を示すアイコン等を重畳して表示することができる。例えば、測位システム１が家庭内に設置された場合、家族にＩＣタグ５を所持させておく。その人が家のどの位置にいるのかを、他の家族は、平面地図上のアイコンによって時間および場所を選ばず知ることができる。なお地図データに代えて、または地図データとともに、部屋の写真データを送信してもよい。

　筐体９の記号Ｍに代えて、地磁気センサの出力を利用して第１角度基準軸αの向きを決定してもよい。例えば、受信アンテナ装置１０に地磁気センサ（図示せず）を設け、受信アンテナ装置１０が天井面に設置された後、地磁気センサを動作させる。地磁気センサの出力によって決定される磁北の向きを、第１角度基準軸αの向きにすればよい。

　上述の処理の結果、図１１Ｂに示す態様で、第２座標系Ｑ上にＩＣタグ５の位置を表示することが可能になる。

　第１角度基準軸αと第１水平基準軸Ｘとの関係を示すパラメータＴは、他の方法によって取得することもできる。例えば、測位空間である部屋の平面図が矩形である場合、少なくとも２個のＩＣタグ５を、部屋の非対角の２隅にそれぞれ配置する。受信アンテナ装置１０にその２個のＩＣタグ５からビーコン信号をそれぞれ受信させ、測位装置２０にビーコン信号の到来方向を推定させる。その結果、第１角度基準軸αに関して、一方のビーコン信号の到来方向を基準として他のビーコン信号の到来方向との相対角度を得ることができる。２つのＩＣタグ５を結ぶ直線を第１水平基準軸Ｘとして捉えることにより、受信アンテナ装置１０に予め定められ設定された所定の第１角度基準軸αとのオフセット角、すなわちパラメータＴを設定することができる。

　測位装置２０の運用業者は、受信アンテナ装置１０と、上述の２つのＩＣタグ５とをセットにして販売し、受信アンテナ装置１０を測位装置２０に接続させてＩＣタグ５の測位を行わせるサービスを提供することができる。

　ＩＣタグ５の数は２個に限られず４個であってもよい。番号が付与された各ＩＣタグ５を番号順に、例えば時計回りに部屋の４隅に配置することで、部屋の任意の壁面に平行な軸を、第１水平基準軸Ｘに設定することができる。

　なお、１個のＩＣタグ５を部屋の１隅に配置して受信アンテナ装置１０にビーコン信号を受信させ、その後、当該ＩＣタグ５を部屋の１隅に配置して受信アンテナ装置１０にビーコン信号を受信させてもよい。これにより、１個のＩＣタグ５でも上述したパラメータＴを取得することができる。

　本開示の放射装置、測位システムおよび当該測位システムを含む応用システムは、屋内または屋外を移動する移動体の位置の推定および位置を利用した誘導等に広く用いられ得る。

　１・・・測位システム、１０・・・放射装置、１１ａ、１１ｂ・・・放射素子、１４・・・受信アンテナ素子アレイ、１４ａ、１４ｂ・・・受信アンテナ素子、１５・・・受信回路、１６・・・照明用電力回路、１７・・・点灯制御回路、１９ａ・・・モデム、１９ｂ、１９ｃ・・・通信回路、１００・・・応用システム、１０１、１０２警報システム、１０３・・・収音システム、１０４・・・表示システム、ＰＬ・・・電力線

Claims

　少なくとも１台の受信アンテナ装置と、ビーコン信号を出力する少なくとも１台の電子機器と、測位装置とを有する測位システムの調整方法であって、
　前記受信アンテナ装置は、測位空間内に存在する照明器具に電力を供給する電力線に接続され、前記電力線から供給される電力を用いて前記ビーコン信号を受信することが可能であり、
　前記測位装置は、到来方向推定アルゴリズムを用いて、前記受信アンテナ装置が受信した前記ビーコン信号の到来方向を推定することが可能であり、
　前記調整方法は、
　前記測位空間に設置された前記受信アンテナ装置の位置情報を取得し、
　前記測位装置を用いて、前記位置情報および推定された前記ビーコン信号の到来方向から前記測位空間における前記電子機器の位置をさらに推定するために、前記受信アンテナ装置の座標系と前記測位空間の座標系とを対応付けるパラメータを取得し、
　前記測位装置に前記位置情報および前記パラメータを記憶させる、調整方法。
　前記受信アンテナ装置は、前記照明器具の近傍に配置されており、
　前記受信アンテナ装置の座標系では、前記ビーコン信号の到来方向が、第１角度基準軸からの第１偏角および第２角度基準軸からの第２偏角の組によって表現され、
　前記測位空間の座標系では、前記電子機器の座標値が、第１水平基準軸に関する第１位置および第２水平基準軸に関する第２位置の組で表現され、
　前記パラメータは、前記受信アンテナ装置の座標系で表現された前記ビーコン信号の到来方向を、直交座標系の座標値に変換するために用いられるパラメータである、請求項１に記載の調整方法。
　前記第１角度基準軸は、前記第１水平基準軸および前記第２水平基準軸によって張られる平面に平行であり、
　前記パラメータは、前記第１角度基準軸と前記第１水平基準軸とがなすオフセット角の大きさである、請求項２に記載の調整方法。
　前記受信アンテナ装置は、
　　前記ビーコン信号を受信する１または複数の受信アンテナ素子と、
　　前記第１角度基準軸の向きを示す記号が示された筐体と
　を有し、
　前記第１水平基準軸は前記測位空間の１つの壁面に沿った方向に平行である、請求項２または３に記載の調整方法。
　前記受信アンテナ装置は、
　　前記ビーコン信号を受信する１または複数の受信アンテナ素子と、
　　地磁気センサと
　を有し、
　前記第１角度基準軸は、前記地磁気センサの出力によって決定される磁北の向きと平行である、請求項２または３に記載の調整方法。
　前記測位空間の地図を示す地図データ、および、前記測位空間の前記第１水平基準軸の方位を示す北または南の方位を示す方位データをさらに取得し、
　前記位置情報は前記地図上の位置によって表され、
　前記測位装置に、前記地図データおよび前記方位データをさらに記憶させる、請求項２または３に記載の調整方法。
　測位システムを用いて、ビーコン信号を出力する電子機器の位置を推定する測位方法であって、
　前記測位システムは、
　　少なくとも１台の受信アンテナ装置と、
　　請求項１から６のいずれかに記載の調整方法によって前記位置情報および前記パラメータを記憶した測位装置と
　を有しており、
　前記受信アンテナ装置を用いて前記ビーコン信号を受信させ、
　前記測位装置に到来方向推定アルゴリズムを実行させることにより、前記ビーコン信号の到来方向を推定させ、
　前記測位装置に、前記パラメータを用いて、前記受信アンテナ装置の座標系で推定した前記到来方向を前記測位空間の座標で表現された方向に変換させ、
　前記測位空間における前記電子機器の位置をさらに推定させる、測位方法。
　電子機器から出力されたビーコン信号を受信する少なくとも１台の受信アンテナ装置と、
　前記ビーコン信号を出力する電子機器の位置を推定する測位装置と
　を有する測位システムであって、
　前記測位装置は、
　　請求項１から６のいずれかに記載の調整方法によって前記位置情報および前記パラメータを記憶した記憶装置と、
　　到来方向推定アルゴリズムを実行することにより、前記受信アンテナ装置によって受信された前記ビーコン信号の到来方向を推定する演算回路と
　を有し、前記演算回路は、前記パラメータを用いて、前記受信アンテナ装置の座標系で推定した前記到来方向を前記測位空間の座標で表現された方向に変換し、前記測位空間における前記電子機器の位置をさらに推定する、測位システム。
　前記記憶装置は、前記測位空間の地図を示す地図データをさらに記憶しており、
　前記測位装置は、前記電子機器の位置を前記地図上に表示する、請求項８に記載の測位システム。