WO2025150353A1

WO2025150353A1 - アンテナ設定方法及びそれを用いた測位システム

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Publication number: WO2025150353A1
Application number: PCT/JP2024/044354
Authority: WO
Inventors: 勇南百▲瀬▼
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2024-01-10
Filing date: 2024-12-16
Publication date: 2025-07-17
Anticipated expiration: 2026-07-10
Also published as: CN122459701A; JP2025108140A

Abstract

測位システムに用いられる３つのアンテナを適切に設定するアンテナ設定方法、及びそれを用いた測位システムを提供する。アンテナ設定方法Ｍ１００は、受信強度に基づいて第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が等しくなる中間位置を校正原点Ｏとして設定する第１ステップＳ１１０と、受信強度に基づいて第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃそれぞれからの距離が等しくなる第１位置に第１アンテナ１３Ａを設置する第２ステップＳ１２０と、受信強度に基づいて、校正原点Ｏから、第１アンテナ１３Ａまでの第１距離ｄ１、第２アンテナ１３Ｂまでの第２距離ｄ２、及び第３アンテナ１３Ｃまでの第３距離ｄ３を算出する第３ステップＳ１３０と、第１距離ｄ１、第２距離ｄ２及び第３距離ｄ３に基づいて、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの設置位置の座標データを設定する第４ステップＳ１４０と、を含む。

Description

アンテナ設定方法及びそれを用いた測位システム

　本発明は、アンテナ設定方法及びそれを用いた測位システムに関する。

　従来、工場内で作業する作業者の位置を把握するためのシステムとして、様々な屋内測位に関する技術が知られている。

　一般的に、例えば、センサ装置を備える対象が３つのアンテナからの電波を受信して、それぞれの電波強度に基づいて、当該対象が測位される測位システムが知られている。また、３つのアンテナにおいて磁界を発生させて、磁気センサを備える対象が受信するそれぞれの磁界強度に基づいて、当該対象が測位される測位システムも知られている。

　これらの測位システムでは、電波又は磁界を発生させる３つのアンテナの設置位置の座標データを予め設定しておいて、センサ装置を備える対象が受信した電波強度又は磁界強度に基づいて当該対象と３つのアンテナとのそれぞれの距離を算出することにより、当該対象を測位している。

特開２０１３－１４５１９３号公報

　しかしながら、従来の測位システムでは、電波又は磁界を発生させるアンテナについて、予め設定したアンテナの設置位置の座標データと、アンテナから発生される電波又は磁界の発生源の位置とに誤差が生じている場合がある。例えば、アンテナのうちの先端部又は中央部を電波又は磁界の発生源として、物理的に計測した当該先端部又は中央部の位置をアンテナの設置位置の座標データとして予め設定した場合、そのアンテナの設置位置の座標データと、本来アンテナから発生される電波又は磁界の発生源の位置とに誤差が生じている場合がある。

　すなわち、センサ装置を備える対象が受信した電波強度又は磁界強度に基づいて、当該対象とアンテナとの距離を算出する際に、上記誤差の分、当該対象を高精度に測位できないという問題がある。

　ところで、特許文献１では、磁界測定装置の３軸磁界センサを位置決めする方法に関して、その中で、２点間で距離が等しくなるように磁気センサを設定する方法が開示されているが、測位システムにおける３つのアンテナを適切に設置する方法については開示されていない。

　そこで、本発明は、測位システムに用いられる３つのアンテナを適切に設定するアンテナ設定方法、及びそれを用いた測位システムを提供することを目的とする。

　本発明の一態様に係るアンテナ設定方法は、測位システムに用いられる第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナを設定するアンテナ設定方法であって、センサ装置が受信する第２アンテナ及び第３アンテナからの受信強度に基づいて、当該第２アンテナ及び当該第３アンテナからの受信強度が等しくなる中間位置を校正原点として設定する第１ステップと、校正原点からセンサ装置を移動させて、当該センサ装置が受信する第２アンテナ及び第３アンテナからの受信強度に基づいて、第２アンテナ及び第３アンテナからの受信強度が等しくなりそれぞれからの距離が等しくなる任意の第１位置に第１アンテナを設置する第２ステップと、校正原点にセンサ装置を移動させて、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナからの受信強度に基づいて、校正原点から、第１アンテナまでの第１距離、第２アンテナまでの第２距離、及び第３アンテナまでの第３距離を算出する第３ステップと、第１距離、第２距離及び第３距離に基づいて、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナの設置位置の座標データを設定する第４ステップと、を含む。

　この態様によれば、第１ステップで第２アンテナ及び第３アンテナからの受信強度が等しくなる中間位置を校正原点として設定し、第２ステップで校正原点からセンサ装置を移動させて、第２アンテナ及び第３アンテナそれぞれからの距離が等しくなる任意の第１位置に第１アンテナを設置し、第３ステップで校正原点にセンサ装置を移動させて、校正原点から、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナまでの距離をそれぞれ算出し、第４ステップで第１距離、第２距離及び第３距離に基づいて、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナの設置位置の座標データを設定する。これにより、センサ装置が受信する第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナからの受信強度に基づいて、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナの設置位置の座標データを適切に設定することができる。その結果、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナを備える測位システムでは、物理的に計測した距離に基づく設置位置の座標データとは異なり、各アンテナから受信した受信強度に基づいて算出された距離から電波や磁界の発生源の位置を設定しているため、受信装置を備える対象を高精度に測位することができる。

　上記態様において、第１ステップでは、センサ装置が受信する第２アンテナ及び第３アンテナそれぞれからの受信強度が同一であって、かつ最小となる位置を校正原点として設定してもよい。

　この態様によれば、第１ステップでは、より適切に、第２アンテナ及び第３アンテナからの受信強度が等しくなる中間位置を校正原点として設定することができる。

　上記態様において、第２ステップでは、センサ装置を、第２アンテナと第３アンテナとを結ぶ直線に対して直交する方向に移動させながら第１位置を探索してもよい。

　この態様によれば、第２ステップでは、より適切に、第２アンテナ及び第３アンテナからの受信強度が等しくなる。すなわち、それぞれからの距離が等しくなる第１位置を探索して、第１アンテナを設置することができる。

　上記態様において、第４ステップで設定された設置位置の座標データに第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナが設置されているとして、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナを含むように構成される想定平面に対して直交する方向に位置が異なる２点において、センサ装置を備える対象を測位する第５ステップと、第５ステップで測位された異なる２点の位置情報に基づいて、第１アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データのズレを判定する第６ステップと、をさらに含んでもよい。

　この態様によれば、第５ステップで第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナを含むように構成される想定平面に対して直交する方向に位置が異なる２点において、センサ装置を備える対象を測位し、第６ステップで異なる２点の位置情報に基づいて、第１アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データのズレを判定するため、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナの設置位置の座標データの精度を適切に確認することができる。

　上記態様において、第６ステップにおいて第１アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データにズレがあると判定された場合、第５ステップで測位された異なる２点の位置情報に基づいて、第１アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データにおける想定平面に対して直交する方向を補正する第７ステップを、さらに含んでもよい。

　この態様によれば、第１アンテナの設置位置の座標データにズレがあると判定された場合、第７ステップで異なる２点の位置情報に基づいて、第１アンテナの設置位置の座標データにおける想定平面に対して直交する方向を補正するため、より適切に、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナの設置位置の座標データを設定することができる。その結果、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナを備える測位システムでは、より高精度に、受信装置を備える対象を測位することができる。

　上記態様において、第４ステップで設定された設置位置の座標データに第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナが設置されているとして、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナを含むように構成される想定平面に対して平行する方向に位置が異なる２点において、センサ装置を備える対象を測位する第５ステップと、第５ステップで測位された異なる２点の位置情報に基づいて、第２アンテナ及第３アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データのズレを判定する第６ステップと、をさらに含んでもよい。

　この態様によれば、第５ステップで第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナを含むように構成される想定平面に対して平行する方向に位置が異なる２点において、センサ装置を備える対象を測位し、第６ステップで異なる２点の位置情報に基づいて、第２アンテナ及第３アンテナの設置位置の座標データのズレを判定するため、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナの設置位置の座標データの精度を適切に確認することができる。

　上記態様において、第６ステップにおいて第２アンテナ及第３アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データにズレがあると判定された場合、第５ステップで測位された異なる２点の位置情報に基づいて、第２アンテナ及第３アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データにおける想定平面に対して直交する方向を補正する第７ステップを、さらに含んでもよい。

　この態様によれば、第２アンテナ及第３アンテナの設置位置の座標データにズレがあると判定された場合、第７ステップで異なる２点の位置情報に基づいて、第２アンテナ及第３アンテナの設置位置の座標データにおける想定平面に対して直交する方向を補正するため、より適切に、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナの設置位置の座標データを設定することができる。その結果、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナを備える測位システムでは、より高精度に、受信装置を備える対象を測位することができる。

　上記態様において、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナは、磁界を発生させるコイルを有し、センサ装置は、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナによって発生した磁界を受信可能なコイルを備えてもよい。

　この態様によれば、センサ装置は磁気センサ装置として、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナから受信する磁界強度に基づいて、各アンテナとの距離をそれぞれ算出することにより、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナにおける磁界の発生源の位置を、第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナの設置位置の座標データとして適切に設定することができる。

　本発明の一態様に係る測位システムは、上記アンテナ設定方法によって設定された第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナからの電波又は磁界を受信可能なセンサ装置を備える対象を測位する。

　この態様によれば、上記アンテナ設定方法によって設置位置の座標データが適切に設定された第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナを用いて、センサ装置を備える対象を測位するため、受信装置を備える対象を高精度に測位することができる。

　本発明によれば、測位システムに用いられる３つのアンテナを適切に設定するアンテナ設定方法、及びそれを用いた測位システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る測位システム１の概要を示すシステム構成図である。本発明の第１実施形態に係るアンテナ設定方法の手順に対応するアンテナ設定システム１００における各機能を示す機能ブロック図である。第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が等しくなる中間位置を校正原点Ｏとして設定する様子を示す図である。第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの距離が等しくなる任意の位置に第１アンテナ１３Ａを設置する様子を示す図である。校正原点Ｏから、第１アンテナ１３Ａまでの第１距離ｄ１、第２アンテナ１３Ｂまでの第２距離ｄ２、第３アンテナ１３Ｃまでの第３距離ｄ３を算出する様子を示す図である。本発明の第１実施形態に係るアンテナ設定方法Ｍ１００の処理の流れを示すフローチャートである。第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃを用いて、受信ＴＡＧ２１を備える対象を測位する様子を示す図である。第１実施形態で説明したアンテナ設定方法を用いて設定された第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データについて、Ｚ軸方向にオフセットする具体例を示す図である。第１実施形態で説明したアンテナ設定方法を用いて設定された第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データについて、Ｚ軸方向にオフセットする他の具体例を示す図である。

　以下、本発明の好適な各実施形態について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する各実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。また、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する場合がある。

　＜第１実施形態＞
［測位システムの構成］
　図１は、本発明の第１実施形態に係る測位システム１の概要を示すシステム構成図である。図１に示されるように、測位システム１は、発信側のＰＣ（パーソナルコンピュータ）１１と、制御部１２と、第１アンテナ１３Ａと、第２アンテナ１３Ｂと、第３アンテナ１３Ｃと、受信ＴＡＧ（センサ装置）２１と、受信側のＰＣ２２とを備える。

　発信側のＰＣ１１は、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの駆動に関する指示を制御部１２に送る。例えば、発信側のＰＣ１１は、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃに磁界を発生させる駆動タイミング及び磁界強度などを含む駆動パターンを制御部１２に送ってもよい。

　制御部１２は、発信側のＰＣ１１からの駆動パターンに基づいて、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃそれぞれに磁界を発生させるように駆動させる。具体的には、制御部１２は、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃそれぞれにおけるコイルに電流を流して、順に、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃで磁界が発生するように制御する。

　受信ＴＡＧ２１は、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの磁界を受信する。例えば、受信ＴＡＧ２１は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に配置された３軸コイルを備え、当該３軸コイルによって第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの磁界をそれぞれ受信する。

　受信ＴＡＧ２１は、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｕｎｉｔ）を含み、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからのそれぞれの磁界強度を算出する。例えば、受信ＴＡＧ２１における磁界強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）は、３軸コイルにおけるＸ軸成分のＲＳＳＩ＿ｘ、Ｙ軸成分のＲＳＳＩ＿ｙ、及びＺ軸成分のＲＳＳＩ＿ｚを合成することにより、√（ＲＳＳＩ＿ｘ^２＋ＲＳＳＩ＿ｙ^２＋ＲＳＳＩ＿ｚ^２）で算出されてもよい。

　受信ＴＡＧ２１では、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの磁界強度（ＲＳＳＩ）をそれぞれ算出して、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線ネットワークを介して受信側のＰＣ２２に送信する。

　受信側のＰＣ２２は、受信ＴＡＧ２１によって算出された第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの磁界強度（ＲＳＳＩ）に基づいて、受信ＴＡＧ２１と、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃそれぞれとの距離を算出する。

　具体的には、受信側のＰＣ２２には、アプリケーションが実装されており、磁界強度（ＲＳＳＩ）は、距離の三乗で減衰するという特性に基づいて、受信ＴＡＧ２１と、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃそれぞれとの距離を算出する。そして、当該アプリケーションにより、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃそれぞれからの距離に基づいて、受信ＴＡＧ２１を測位してもよい。

　なお、ここでは、受信ＴＡＧ２１のＭＣＵで磁界強度（ＲＳＳＩ）を算出し、受信側のＰＣ２２のアプリケーションで受信ＴＡＧ２１と、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃそれぞれとの距離を算出していたが、これに限定されるものではない。例えば、受信ＴＡＧ２１のＭＣＵで算出していた磁界強度（ＲＳＳＩ）の全部又は一部を受信側のＰＣ２２のアプリケーションで算出してもよいし、逆に、受信側のＰＣ２２のアプリケーションで算出していた距離を受信ＴＡＧ２１のＭＣＵで算出してもよい。

　また、アプリケーションは、受信側のＰＣ２２に実装されていたが、ＰＣに限定されるものではなく、例えば、受信ＴＡＧ２１を備えるモバイル端末などに実装されて、受信ＴＡＧ２１とアプリケーションとが一体型であってもよい。この場合、受信ＴＡＧ２１の測位結果を表示する画面を、当該モバイル端末などに備えてもよいし、又は別途表示するための表示装置を備えてもよい。

［アンテナの設定方法］
　上記図１を用いて説明した測位システム１では、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃを予め設定する必要がある。以下に、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃを設定するアンテナ設定方法について、詳しく説明する。

　図２は、本発明の第１実施形態に係るアンテナ設定方法の手順に対応するアンテナ設定システム１００における各機能を示す機能ブロック図である。図２に示されるように、アンテナ設定システム１００は、受信手段１１０と、校正原点設定手段１２０と、アンテナ設置手段１３０と、距離算出手段１４０と、アンテナ位置設定手段１５０とを備える。

　なお、アンテナ設定方法の手順に対応するアンテナ設定システム１００を構成する各手段は、例えば、作業者が手動で実現してもよいし、アンテナ設定装置を用いて全部又は一部を自動的に実現されてもよい。

　受信手段１１０は、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの磁界を受信する。例えば、制御部１２によって第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃそれぞれに発生させた磁界を、受信ＴＡＧ２１によって受信する。

　校正原点設定手段１２０は、受信手段１１０によって受信する第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度に基づいて、当該第２アンテナ１３Ｂ及び当該第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が等しくなる中間位置を校正原点として設定する。例えば、第２アンテナ１３Ｂと第３アンテナ１３Ｃとを結ぶ直線上において、受信ＴＡＧ２１によって受信される第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一になる位置を校正原点として設定する。

　アンテナ設置手段１３０は、校正原点設定手段１２０によって設定された校正原点から受信ＴＡＧ２１を移動させて、当該受信ＴＡＧ２１が受信する第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度に基づいて、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃそれぞれからの距離が等しくなる位置（第１位置）に第１アンテナ１３Ａを設置する。例えば、校正原点から、第２アンテナ１３Ｂと第３アンテナ１３Ｃとを結ぶ直線に略直交する方向に（直交となるように）受信ＴＡＧ２１を移動させて、第１アンテナ１３Ａが設置されている位置（設置しようとしている位置）近傍において、受信ＴＡＧ２１によって受信される第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一になる位置を特定して第１アンテナ１３Ａを設置してもよい。

　距離算出手段１４０は、校正原点に受信ＴＡＧ２１を移動（設置）させて、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度に基づいて、校正原点から、第１アンテナ１３Ａまでの第１距離、第２アンテナ１３Ｂまでの第２距離、第３アンテナ１３Ｃまでの第３距離を算出する。例えば、磁界強度（ＲＳＳＩ）は、距離の三乗で減衰するという特性に基づいて、校正原点において、受信ＴＡＧ２１によって受信された第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからのそれぞれの受信強度から、第１距離、第２距離及び第３距離をそれぞれ算出する。

　アンテナ位置設定手段１５０は、距離算出手段１４０によって算出された第１距離、第２距離及び第３距離に基づいて、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃが設置されている位置を設定する。例えば、アンテナ位置設定手段１５０は、校正原点をＸＹＺ座標系の原点として、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの設置位置の座標データをそれぞれＸＹＺ座標系における座標として登録してもよい。

［アンテナを設定する様子］
　図３は、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が等しくなる中間位置を校正原点Ｏとして設定する様子を示す図である。図３に示されるように、受信ＴＡＧ２１を用いて、当該受信ＴＡＧ２１によって受信される第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一になる位置を当該第２アンテナ１３Ｂ及び当該第３アンテナ１３Ｃの中間位置として、校正原点Ｏとして設定する。すなわち、校正原点Ｏから第２アンテナ１３Ｂまでの第２距離ｄ２と校正原点Ｏから第３アンテナ１３Ｃまでの第３距離ｄ３とは等しくなる。

　具体的には、第２アンテナ１３Ｂと第３アンテナ１３Ｃとを結ぶ直線上において、受信ＴＡＧ２１によって受信される第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一になる位置を探索してもよい。すなわち、受信ＴＡＧ２１が受信する第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一であって、かつ最小となる位置を校正原点Ｏとして設定することになる。

　なお、校正原点設定手段１２０として、作業者が受信ＴＡＧ２１を移動させながら、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が等しくなる中間位置を探索してもよいし、当該中間位置について、一部又は全部を自動的に探索するアンテナ設定装置を用いてもよい。アンテナ設定装置は、例えば、第２アンテナ１３Ｂと第３アンテナ１３Ｃとを接続する直線形状のレールを備え、当該レール上を受信ＴＡＧ２１を移動させながら、受信ＴＡＧ２１が受信する第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一となる位置を探索するように構成されていてもよい。

　図４は、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの距離が等しくなる位置に第１アンテナ１３Ａを設置する様子を示す図である。図４に示されるように、校正原点Ｏから受信ＴＡＧ２１を移動させて、第１アンテナ１３Ａが設置されている位置（設置しようとしている位置）近傍において、受信ＴＡＧ２１によって受信される第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一になる位置（第１位置）を特定して第１アンテナ１３Ａを設置する。すなわち、第１アンテナ１３Ａから第２アンテナ１３Ｂまでの距離ｄ１２と第１アンテナ１３Ａから第３アンテナ１３Ｃまでのｄ１３とは等しくなる。

　具体的には、アンテナ設置手段１３０として、受信ＴＡＧ２１を第２アンテナ１３Ｂと第３アンテナ１３Ｃとを結ぶ直線に対して平行に移動させながら、受信ＴＡＧ２１によって受信される第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一になる位置を探索してもよい。ここで、校正原点Ｏは、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの中間位置であって、第１アンテナ１３Ａから第２アンテナ１３Ｂまでの距離ｄ１２と第１アンテナ１３Ａから第３アンテナ１３Ｃまでの距離ｄ１３とは等しいことから、校正原点Ｏと第１アンテナ１３Ａとを結ぶ直線は、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃで構成される二等辺三角形の垂直二等分線である。すなわち、校正原点Ｏと第１アンテナ１３Ａとを結ぶ直線は、第２アンテナ１３Ｂと第３アンテナ１３Ｃとを結ぶ直線に直交していることになる。

　なお、アンテナ設置手段１３０として、作業者が受信ＴＡＧ２１を移動させながら、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの距離が等しくなる位置を探索してもよいし、当該位置について、一部又は全部を自動的に探索するアンテナ設定装置を用いてもよい。アンテナ設定装置は、例えば、第２アンテナ１３Ｂと第３アンテナ１３Ｃとを結ぶ直線に対して平行となる直線形状のレールを備え、当該レール上を受信ＴＡＧ２１を移動させながら、受信ＴＡＧ２１が受信する第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一となる位置を探索するように構成されていてもよい。

　図５は、校正原点Ｏから、第１アンテナ１３Ａまでの第１距離ｄ１、第２アンテナ１３Ｂまでの第２距離ｄ２、第３アンテナ１３Ｃまでの第３距離ｄ３を算出する様子を示す図である。図５に示されるように、校正原点Ｏに受信ＴＡＧ２１を設置し、距離算出手段１４０は、当該受信ＴＡＧ２１によって受信される第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの各受信強度に基づいて、第１距離ｄ１、第２距離ｄ２及び第３距離ｄ３をそれぞれ算出する。

　具体的には、距離算出手段１４０は、磁界強度（ＲＳＳＩ）は、距離の三乗で減衰するという特性に基づいて、校正原点Ｏにおいて、受信ＴＡＧ２１によって受信された第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの各受信強度から、第１距離ｄ１、第２距離ｄ２及び第３距離ｄ３をそれぞれ算出する。

　そして、アンテナ位置設定手段１５０は、校正原点ＯをＸＹＺ座標系の原点として、第２アンテナ１３Ｂと第３アンテナ１３Ｃとを結ぶ直線に沿ってＸ軸を設定して、第２距離ｄ２及び第３距離ｄ３に基づいて、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３ＣをそれぞれＸＹＺ座標系における座標として登録してもよい。また、アンテナ位置設定手段１５０は、校正原点Ｏから第１アンテナ１３Ａに向かう方向にＹ軸を設定して、第１距離ｄ１に基づいて、第１アンテナ１３ＡをＸＹＺ座標系における座標として登録してもよい。

［アンテナ設定方法の処理の流れ］
　図６は、本発明の第１実施形態に係るアンテナ設定方法Ｍ１００の処理の流れを示すフローチャートである。図６に示されるように、アンテナ設定方法Ｍ１００は、ステップＳ１１０～Ｓ１４０を含み、各ステップは、アンテナ設定システム１００によって実行される。具体的には、各ステップは、測位システム１を構成する第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの磁界強度を受信可能な受信ＴＡＧ２１を用いて、作業者による手動及び／又はアンテナ設置装置による自動によって実行される。

　ステップＳ１１０では、校正原点設定手段１２０は、第２アンテナ１３Ｂと第３アンテナ１３Ｃとを結ぶ直線上において、受信ＴＡＧ２１によって受信される第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一になる位置を、当該第２アンテナ１３Ｂ及び当該第３アンテナ１３Ｃの中間位置として、校正原点Ｏとして設定する（第１ステップ）。

　ステップＳ１２０では、アンテナ設置手段１３０は、校正原点Ｏから受信ＴＡＧ２１を移動させて、当該受信ＴＡＧ２１によって受信される第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が同一になる位置（第１位置）を特定して第１アンテナ１３Ａを設置する（第２ステップ）。

　ステップＳ１３０では、校正原点Ｏに受信ＴＡＧ２１を設置し、当該受信ＴＡＧ２１によって受信された第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの各受信強度から、距離算出手段１４０は、第１距離ｄ１、第２距離ｄ２及び第３距離ｄ３をそれぞれ算出する（第３ステップ）。

　ステップＳ１４０では、アンテナ位置設定手段１５０は、校正原点ＯをＸＹＺ座標系の原点として、第１距離ｄ１、第２距離ｄ２及び第３距離ｄ３に基づいて、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの設置位置の座標データをそれぞれＸＹＺ座標系における座標として登録する。

　このように、校正原点Ｏを原点とするＸＹＺ座標上において設定された第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃを、実空間上の３次元座標に対応させることによって、当該実空間上における受信ＴＡＧ２１を備える対象を適切に測位することができる。

　以上のように、本発明の第１実施形態に係るアンテナ設定システム１００及びアンテナ設定方法Ｍ１００によれば、受信ＴＡＧ２１が受信する磁界強度に基づいて第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃからの受信強度が等しくなる中間位置を校正原点Ｏとして設定し、校正原点Ｏから受信ＴＡＧ２１を移動させて、受信ＴＡＧ２１が受信する磁界強度に基づいて第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃそれぞれからの距離が等しくなる第１位置に第１アンテナ１３Ａを設置し、さらに、校正原点Ｏに受信ＴＡＧ２１を設置して、受信ＴＡＧ２１が受信する磁界強度に基づいて、第１距離ｄ１、第２距離ｄ２及び第３距離ｄ３を算出して、これらの距離に基づいて、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの設置位置の座標データを設定する。すなわち、受信ＴＡＧ２１が受信する磁界強度に基づいて算出された距離に基づいて、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの設置位置の座標データを適切に設定することができる。その結果、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃを備える測位システム１では、物理的に計測した距離に基づく設置位置の座標データとは異なり、各アンテナから受信した磁界強度に基づいて算出された距離から磁界の発生源の位置を設定しているため、受信ＴＡＧ２１を備える対象を高精度に測位することができる。

　なお、本実施形態では、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃから磁界を発生させて、受信ＴＡＧ２１が受信する磁界強度に基づいて、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃまでの距離を算出していたが、これに限定されるものではない。例えば、電波を用いてもよく、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃから電波信号を発信し、受信ＴＡＧ２１によって受信される電波強度に基づいて、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃまでの距離を算出してもよい。

　＜第２実施形態＞
　次に、本発明の第２実施形態では、第１実施形態で説明したアンテナ設定方法を用いて設定された第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの設置位置の座標データに関して、それを確認する方法について説明する。

　図７は、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃを用いて、受信ＴＡＧ２１を備える対象を測位する様子を示す図である。図７に示されるように、Ｚ軸は水平方向に設定され、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃは、Ｘ－Ｙ面に設定されているとして想定する。

　具体例として、Ｚ軸に沿って水平に設置されたテーブル上において、受信ＴＡＧ２１を備える対象を、位置Ｐ１から位置Ｐ２まで平行移動させる。この場合、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃを用いて受信ＴＡＧ２１を備える対象を測位して（第５ステップ）、位置Ｐ１での高さ位置（ｙ１）と位置Ｐ２での高さ位置（ｙ２）とを判定する（第６ステップ）。

　ｙ１＝ｙ２である場合、第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データとして設定されている位置は、適切に設定されていると判定する（第６ステップ）。

　一方、ｙ１＝ｙ２でない場合、第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データとして設定されている位置は、ズレて設定されていると判定し（第６ステップ）、Ｚ軸方向にオフセットする（第７ステップ）。

　図８は、第１実施形態で説明したアンテナ設定方法を用いて設定された第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データについて、Ｚ軸方向にオフセットする具体例を示す図である。図８に示されるように、受信ＴＡＧ２１を備える対象を、位置Ｐ１から位置Ｐ２まで平行移動させて、この時の測位結果として、位置Ｐ１での高さ位置（ｙ１）と位置Ｐ２での高さ位置（ｙ２）とが異なっている。

　例えば、測位した受信ＴＡＧ２１における位置Ｐ１でのＺ座標位置をｚ１、位置Ｐ２でのＺ座標位置をｚ２、位置Ｐ１と位置Ｐ２との高さ位置の差Δｙ＝ｙ２－ｙ１とし、その角度Δθとした場合、第１アンテナ１３Ａ（Ｙ座標位置ｙ０）のＺ軸方向へのオフセット量Δｚは、下記（数１）（数２）を用いて算出することができる。

　また、図８では、角度Δθを有する直角三角形が２つ形成されている。当該２つの直角三角形が相似関係であることを用いると、第１アンテナ１３Ａ（Ｙ座標位置ｙ０）のＺ軸方向へのオフセット量Δｚは、下記（数３）（数４）を用いて算出することができる。

　なお、第１アンテナ１３Ａ（Ｙ座標位置ｙ０）のＺ軸方向へのオフセット量Δｚを算出する方法は、これに限定されるものではない。

　図９は、第１実施形態で説明したアンテナ設定方法を用いて設定された第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データについて、Ｚ軸方向にオフセットする他の具体例を示す図である。図９に示されるように、例えば、第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データから、測位した受信ＴＡＧ２１における位置Ｐ１までの距離をｄ１、位置Ｐ２までの距離をｄ２とした場合、第１アンテナ１３Ａ（Ｙ座標位置ｙ０）のＺ軸方向へのオフセット量Δｚは、下記（数５）（数６）（数７）を用いて算出することができる。

　以上のように、本発明の第２実施形態に係る、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの設置位置の座標データを確認する方法によれば、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃを含むように構成される想定Ｘ－Ｙ平面に対して直交するＺ軸方向に位置が異なる２点（位置Ｐ１及び位置Ｐ２）において、受信ＴＡＧ２１を備える対象を測位する。そして、位置Ｐ１での高さ位置（ｙ１）と位置Ｐ２での高さ位置（ｙ２）に基づいて、第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データとして設定された位置のズレを判定するため、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの設置位置の座標データの精度を適切に確認することができる。

　さらに、第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データとして設定されている位置は、ズレて設定されていると判定された場合には、図７及び図８を用いて説明したように、第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データとしてＺ軸方向へのオフセット量Δｚを適切に算出することができる。その結果、より適切に、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの設置位置の座標データを設定することができ、これらを用いて、より高精度に、受信ＴＡＧ２１を備える対象を測位することができる。

　なお、ここでは、第１アンテナ１３Ａの設置位置の座標データとして設定されているＺ軸方向の位置を確認して、オフセットする方法を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、受信ＴＡＧ２１を備える対象を、Ｘ軸に沿って水平に設置されたテーブル上において、平行移動させる。この場合、第１アンテナ１３Ａ、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃを用いて受信ＴＡＧ２１を備える対象を測位して、異なる２点での高さ位置を比較する。これにより、第２アンテナ１３Ｂ及び第３アンテナ１３Ｃの設置位置の座標データとして設定されているＺ軸方向の位置のズレを確認することができる。

　以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。各実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

［附記］
　測位システム（１）に用いられる第１アンテナ（１３Ａ）、第２アンテナ（１３Ｂ）及び第３アンテナ（１３Ｃ）を設定するアンテナ設定方法（Ｍ１００）であって、
　センサ装置（２１）が受信する前記第２アンテナ（１３Ｂ）及び前記第３アンテナ（１３Ｃ）からの受信強度に基づいて、当該第２アンテナ（１３Ｂ）及び当該第３アンテナ（１３Ｃ）からの受信強度が等しくなる中間位置を校正原点（Ｏ）として設定する第１ステップ（Ｓ１１０）と、
　前記校正原点（Ｏ）から前記センサ装置（２１）を移動させて、当該センサ装置（２１）が受信する前記第２アンテナ（１３Ｂ）及び前記第３アンテナ（１３Ｃ）からの受信強度に基づいて、前記第２アンテナ（１３Ｂ）及び前記第３アンテナ（１３Ｃ）それぞれからの距離が等しくなる第１位置に前記第１アンテナ（１３Ａ）を設置する第２ステップ（Ｓ１２０）と、
　前記校正原点（Ｏ）に前記センサ装置（２１）を移動させて、前記第１アンテナ（１３Ａ）、前記第２アンテナ（１３Ｂ）及び前記第３アンテナ（１３Ｃ）からの受信強度に基づいて、前記校正原点（Ｏ）から、前記第１アンテナ（１３Ａ）までの第１距離（ｄ１）、前記第２アンテナ（１３Ｂ）までの第２距離（ｄ２）、及び前記第３アンテナ（１３Ｃ）までの第３距離（ｄ３）を算出する第３ステップ（Ｓ１３０）と、
　前記第１距離（ｄ１）、前記第２距離（ｄ２）及び前記第３距離（ｄ３）に基づいて、前記第１アンテナ（１３Ａ）、前記第２アンテナ（１３Ｂ）及び前記第３アンテナ（１３Ｃ）の設置位置の座標データを設定する第４ステップ（Ｓ１４０）と、を含む、
　アンテナ設定方法（Ｍ１００）。

１…測位システム、１１，２２…ＰＣ、１２…制御部、１３Ａ～１３Ｃ…アンテナ、２１…受信ＴＡＧ（センサ装置）、１００…アンテナ設定システム、１１０…受信手段、１２０…校正原点設定手段、１３０…アンテナ設置手段、１４０…距離算出手段、１５０…アンテナ位置設定手段、Ｍ１００…アンテナ設定方法、Ｓ１１０～Ｓ１４０…アンテナ設定方法Ｍ１００の各ステップ

Claims

　測位システムに用いられる第１アンテナ、第２アンテナ及び第３アンテナを設定するアンテナ設定方法であって、
　センサ装置が受信する前記第２アンテナ及び前記第３アンテナからの受信強度に基づいて、当該第２アンテナ及び当該第３アンテナからの受信強度が等しくなる中間位置を校正原点として設定する第１ステップと、
　前記校正原点から前記センサ装置を移動させて、当該センサ装置が受信する前記第２アンテナ及び前記第３アンテナからの受信強度に基づいて、前記第２アンテナ及び前記第３アンテナそれぞれからの距離が等しくなる第１位置に前記第１アンテナを設置する第２ステップと、
　前記校正原点に前記センサ装置を移動させて、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ及び前記第３アンテナからの受信強度に基づいて、前記校正原点から、前記第１アンテナまでの第１距離、前記第２アンテナまでの第２距離、及び前記第３アンテナまでの第３距離を算出する第３ステップと、
　前記第１距離、前記第２距離及び前記第３距離に基づいて、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ及び前記第３アンテナの設置位置の座標データを設定する第４ステップと、を含む、
　アンテナ設定方法。
　前記第１ステップでは、前記センサ装置が受信する前記第２アンテナ及び前記第３アンテナそれぞれからの受信強度が同一であって、かつ最小となる位置を校正原点として設定する、
　請求項１に記載のアンテナ設定方法。
　前記第２ステップでは、前記センサ装置を、前記第２アンテナと前記第３アンテナとを結ぶ直線に対して直交する方向に移動させながら前記第１位置を探索する、
　請求項１に記載のアンテナ設定方法。
　前記第４ステップで設定された設置位置の座標データに前記第１アンテナ、前記第２アンテナ及び前記第３アンテナが設置されているとして、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ及び前記第３アンテナを含むように構成される想定平面に対して直交する方向に位置が異なる２点において、センサ装置を備える対象を測位する第５ステップと、
　前記第５ステップで測位された異なる２点の位置情報に基づいて、前記第１アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データのズレを判定する第６ステップと、をさらに含む、
　請求項１に記載のアンテナ設定方法。
　前記第６ステップにおいて前記第１アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データにズレがあると判定された場合、前記第５ステップで測位された異なる２点の位置情報に基づいて、前記第１アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データにおける前記想定平面に対して直交する方向を補正する第７ステップを、さらに含む、
　請求項４に記載のアンテナ設定方法。
　前記第４ステップで設定された設置位置の座標データに前記第１アンテナ、前記第２アンテナ及び前記第３アンテナが設置されているとして、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ及び前記第３アンテナを含むように構成される想定平面に対して平行する方向に位置が異なる２点において、センサ装置を備える対象を測位する第５ステップと、
　前記第５ステップで測位された異なる２点の位置情報に基づいて、前記第２アンテナ及前記第３アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データのズレを判定する第６ステップと、をさらに含む、
　請求項１に記載のアンテナ設定方法。
　前記第６ステップにおいて前記第２アンテナ及前記第３アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データにズレがあると判定された場合、前記第５ステップで測位された異なる２点の位置情報に基づいて、前記第２アンテナ及前記第３アンテナが設置されている位置として設定された設置位置の座標データにおける前記想定平面に対して直交する方向を補正する第７ステップを、さらに含む、
　請求項６に記載のアンテナ設定方法。
　前記第１アンテナ、前記第２アンテナ及び前記第３アンテナは、磁界を発生させるコイルを有し、
　前記センサ装置は、前記第１アンテナ、前記第２アンテナ及び前記第３アンテナによって発生した磁界を受信可能なコイルを備える、
　請求項１に記載のアンテナ設定方法。
　請求項１～８のいずれか一項に記載のアンテナ設定方法によって設定された前記第１アンテナ、前記第２アンテナ及び前記第３アンテナからの電波又は磁界を受信可能なセンサ装置を備える対象を測位する、
　測位システム。