JP2008309555A - 位置計測システムおよび位置計測表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来、倉庫等でＩＤタグを貼り付けた物品の位置を捜索する場合、ＩＤタグのそばに反射物等があるなどマルチパスの影響があると精度が劣化し正確な位置がわからない問題があった。
【解決手段】本発明では、物品が管理されている倉庫等の所定の位置に位置情報を予め埋め込んでＩＤともに発信する発信機を２個所以上設置し、受信機側はハンディ型とし、人等が移動しながら２箇所以上で各発信機の位置を方位を計測することで、捜索対象であるＩＤタグの位置を特定する。万一ある地点ではマルチパスの影響を受けていても、他の位置に移動すればマルチパスの影響がなくなりマルチパスの影響を極力排除することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、管理エリアに保管されている計測器等の物品の位置を計測する位置計測システムに関するものである。詳しくは、ＩＤタグ（identification tag）が添付された計測器等の物品の位置を捜索する場合において、管理エリア内の任意の場所に置かれたＩＤタグの位置をハンディーターミナルで精度よく計測し、その位置を表示・記録して、物品の捜索作業を容易にする位置計測システムに関するものである。

従来、計測器等の物品の貸出し処理を行う物品管理システムとして、ハンディターミナルが計測器に添付されたバーコードを読取ってサーバに送信し、無線ネットワークを介してこれらの情報を受信した管理端末がデータベースの貸出状況と比較して貸出し可否を判断する機器管理システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、管理する物品にＩＤタグを付与し、ＩＤタグが発する電波を受信することで物品の位置を計測する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２の物品管理システムは、管理する物品に付与したタグユニットから発信するタグ情報の電波を物品管理装置本体に接続されている４個のセンサユニットが受信して、その時のタグ情報と、センサユニットが受信した時のタグ情報受信時情報を元に物品に添付しているタグユニットの位置を把握するものである。
しかしながら、このセンサユニットは固定位置に設置されて計測することが前提であるため、室内で最も問題となるマルチパスの影響がある場合には、その位置精度が極端に劣化する。例えば、誤ってマルチパスを捉えて位置測位を行うと、いつまでも位置測位結果は誤ったままであり、物品の正確な位置が判らないという問題がある。

特開２００３−０９９６６２号公報 特開２０００−３５７２５１号公報

このように従来は、室内の既定の位置に設置された複数の受信機で発信器（ＩＤタグ）の電波を捕らえ、発信器の方向又は発信器までの距離あるいはその両方を用いて発信器の位置を計測するものであった。このため、発信器近傍に反射物等があるなどマルチパスの影響があると測定精度が劣化し正確な位置がわからないという課題があった。
また、マルチパスの影響を低減するため受信機の数を増やすとシステム全体のコストが増すという欠点があった。

この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成により、計測器等の物品の位置を計測する位置計測システムを得ることを目的とする。
また、計測器に添付されたＩＤタグからの電波にマルチパスが含まれるようなときであってもマルチパスの影響を低減して、より精度の高い位置計測を行う位置計測システムを得ることを目的とする。

本発明による位置計測システムは、所定のエリア内において、ＩＤタグ（identification tag）が貼付された物品の位置を検索する位置計測システムであって、予め位置が判っている場所に設置され、自己のＩＤおよび自己位置の情報を含む電波を発信する少なくとも２台の固定発信器と、物品毎に貼付され各物品のＩＤ情報を含む電波を発信するＩＤタグと、前記固定発信器と前記ＩＤタグが発する電波を受信し前記固定発信器からの電波により得られる前記固定発信器の位置と電波到来方向とから自己位置を算出する機能を有し、複数地点における前記自己位置とその各々の自己位置における前記ＩＤタグからの電波の到来方向とから、前記ＩＤタグの位置を計測する位置計測表示装置と、を備えるようにした。

本発明によれば、ＩＤタグを用いた簡易な構成により、計測器等の物品の位置を計測することができる。また、計測器に添付されたＩＤタグからの電波にマルチパスが含まれるようなときであってもマルチパスの影響を低減して、より精度の高い位置計測を行うことができる。

以下、この発明の好適な実施の形態に関し図面に基づき説明する。なお、各実施の形態同士で同様の構成には互いに同一番号を付し、重複説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る位置計測システムの概略構成を説明する図である。管理エリアの入口には、計測器に添付されたＩＤタグ３のＩＤ情報や固定発信器からの情報を読み取るリーダ１０が設置されている。リーダ１０は、管理エリア３０に保管されている計測器の貸出、返却の管理を行っている。
また、受付カウンター横には、計測器の位置を計測する位置計測表示装置２０を貸出す貸出カウンターが設置されている。なお、位置計測表示装置２０は、以後ハンディターミナル２０と呼ぶことにする。
管理エリアの少なくとも２箇所、図１では管理エリア天井の２箇所にはＩＤタグを備える固定発信器２ａ、２ｂが設置されている。固定発信器２ａ、２ｂは予めその位置がわかっており、その位置座標１００ａ、１００ｂと、個別に与えられた固定発信器ＩＤ１０１ａ、１０１ｂとをメモリに格納して発信する。固定発信器２ａ、２ｂは、電波が管理エリア内に到達するように例えば天井や壁面、または床面に置かれる。
計測器棚１５には、（図示しない）複数の計測器１（１ａ、・・・、１ｎ）が並べて保管されている。
計測器１の各々にはＩＤタグ３が貼付され、計測器毎に予め与えられたＩＤ情報（計測器ＩＤ1０２）を発信する。

計測器を借用する際、借用者はこの管理エリア内で所定の手続きを行い、所望の計測器を探した後に当該計測器を持出す処理を行う。
借用者は管理エリア内にある所望の計測器を探すにあたり、まず、計測装置貸出カウンターでハンディターミナル２０を取り出して携行する。位置計測装置２０は、固定発信器２ａ、２ｂが発する電波と、計測器１に貼付されたＩＤタグ３が発する電波とを受信する。位置計測装置２０は、固定発信器２とＩＤタグ３から受信した情報を用いて、計測器１の位置を算出する。算出した結果は、例えば、ハンディターミナル２０の表示部に表示する。機器借用者は、ハンディターミナル２０の表示部を見ながら目的の計測器１を探し出し、受付カウンターで、リーダ１０により計測器ＩＤ１０２を読み取らせて計測器１の貸出し処理を行う。計測器１の返却を行う際には、貸出し処理と同様に受付カウンターのリーダ１０で計測器ＩＤ１０２を読み取らせ返却処理を行い、管理エリア内の棚に戻す。

次に、位置計測システムの詳細の構成と動作を、図を参照しながら説明する。
図２は、ハンディターミナル２０の構成を示した図である。ハンディターミナル２０は、固定発信器や計測器との間で電波を送受信するアンテナ２１と、ハンディターミナル全体の動作制御を行う制御部２２と、受信情報等を記憶するデータ記憶部２５と、捜索する計測器のＩＤ番号を入力する入力部２６と、捜索結果等を表示する表示部２７とからなる。制御部２２は、受信した電波の到来方向を計測する電波到来方向計測部２３と、計測器の位置を演算する演算部２４を備える。
電波到来方向計測部２３は、例えば、アンテナ２１の指向性パターンを所定のステップ角度毎に変化させ、受信する受信電波強度を計測して最大値の方向を電波到来方向とすることで、電波到来方向を計測する。なお、指向性パターンはアンテナを機械的に回転させる方法であってもよいし、電気的に走査する方法であってもよい。

図３は、管理エリア内の固定発信器２と、ハンディターミナル２０と、捜索する計測器１の配置の一例を示した図である。管理エリア３０の隅２箇所には、固定発信器２ａ、２ｂが（ｘａ、ｙａ）、（ｘｂ、ｙｂ）の位置に各々設置されている。

固定発信器２、計測器に添付されたＩＤタグはそれぞれアクティブ型であり、自らの電力でＩＤ番号などの情報の発信を行う。ただし、ＩＤタグの省電力化を目的として、通常の待機時は、所定期間のスリープモードを経過すると受信モードとなり、受信モードにおいてタグリーダからの問合せ信号を受信しないと再び所定期間のスリープモードに移行することを繰り返すようにしてもよい。つまり、通常の待機時は、電波を発信する動作はしないことで、省電力化を図るものであってもよい。ここでは、固定発信器２、計測器に添付されたＩＤタグに、この省電力タイプのＩＤタグを想定して以後説明する。図４は、図１に示す位置計測システムの計測器捜索時におけるＩＤタグの動作を説明する通信タイムチャートである。

ハンディターミナル２０は、機器借用者の発信指示があると、まず、スリープ問合せ信号をブロードキャスト送信する。これによって、固定発信器２と、全ての棚上計測器１のＩＤタグ３は、ブロードキャスト送信期間内に問合せ信号を受信し応答できる状況になる。

固定発信器２ａ、２ｂは、受信モードになったときに問合せ信号を受信すると発信モードとなり、応答として自らのＩＤタグの固定発信器ＩＤと、設置位置の情報を送信する。固定発信器２ａ、２ｂは、機器借用者が計測器の位置を確認するまでの間、例えば１秒間隔で周期的に、固定発信器ＩＤと設置位置の情報とを送信続ける。

一方、ハンディターミナル２０はブロードキャスト送信の後、計測器の問合せをする。問合せは、機器借用者の計測器の指定により位置捜索する計測器１の計測器ＩＤをブロードキャスト送信することにより行う。計測器の指定は、例えば入力部２６から計測器ＩＤを直接入力することで行ってもよいし、また、データ記憶部２５に各計測器の計測器ＩＤと計測器の名称との対応リストを備えるようにして、計測器の名称を入力して、ハンディターミナル２０内の制御部で計測器ＩＤに変換するようにしてもよい。

棚上の計測器１のＩＤタグ３は、受信モードとなったときに問合せ信号を受信すると発信モードとなり、機器借用者が計測器の位置を確認するまでの間、応答として自らの計測器ＩＤを、例えば１秒間隔で周期的に送信する。

次に、図３〜５を参照して、ハンディターミナル２０が、固定発信器と捜索する計測器からの応答電波を受信して、計測器の位置を算出するまでの動作を説明する。図５は、ハンディターミナル２０が計測器１の位置を捜索するまでのフロー図である。

計測器の機器借用者はハンディターミナル２０を携帯して管理エリア内を移動し、ある地点（図３のＡ地点）で、ブロードキャスト送信により固定発信器と計測器をスリープモードから起動させ、アンテナの指向性パターンを変化させながら、固定発信器と計測器からの応答信号を受信する。
ハンディターミナル２０の電波到来方向計測部２３は、まず、第１の固定発信器からの応答信号を指向性パターン毎に分析することにより、Ａ地点における第１の固定発信器の方位と第１の固定発信器の位置を取得する（Ｓ１０１）。Ａ地点の選定は、例えば、第１の固定発信器、第２の固定発信器からの応答信号を受信してから所定の時間経過後にいる場所としてもよいし、あるいは、機器借用者が入力部２６により、今現在の場所をＡ地点として測定開始することを指示するようにしてもよい。

次に、ハンディターミナル２０の電波到来方向計測部２３は、第２の固定発信器からの応答信号を指向性パターン毎に分析することにより、Ａ地点における第２の固定発信器の方位と第２の固定発信器の位置を取得する（Ｓ１０２）。
演算部２４は、第１の固定発信器の位置と方位と、第２の固定発信器の位置と方位とに基き、現在、ハンディターミナル２０が位置するＡ地点の位置を演算する（Ｓ１０３）。
次に、電波到来方向計測部２３は、捜索対象の計測器１からの応答信号に基き、Ａ地点における計測器の方位を計測する（Ｓ１０４）。これにより、計測器１は図３のライン４０上にあることがわかる。
ハンディターミナル２０を携帯する機器借用者は、ライン４上に計測器１があるとして、計測器１があるであろう位置に向かう。
向かっている途中のＢ地点において、ハンディターミナル２０の電波到来方向計測部２３は、第１の固定発信器からの応答信号により、Ｂ地点における第１の固定発信器の方位と位置を取得する（Ｓ１０５）。Ｂ地点の選定は、Ａ地点での測定から所定の時間経過後の位置としてもよいし、あるいは、機器借用者が入力部２６により、今現在の場所をＢ地点として測定開始することを指示するようにしてもよい。

同じくＢ地点において、ハンディターミナル２０の電波到来方向計測部２３は、第２の固定発信器からの応答信号により、Ｂ地点における第２の固定発信器の方位と位置を取得する（Ｓ１０６）。
次に、演算部２４は、第１の固定発信器の位置と方位と、第２の固定発信器の位置と方位とに基き、現在、ハンディターミナル２０が位置するＢ地点の位置を演算する（Ｓ１０７）。
次に、電波到来方向計測部２３は、捜索対象の計測器１からの応答信号に基き、Ｂ地点における計測器の方位を計測する（Ｓ１０８）。これにより、計測器１は図３のライン４１上にあることがわかる。
演算部２４は、図３のライン４０とライン４１の交点を算出することで、捜索対象の計測器１の位置を確定する（Ｓ１０９）。そして、確定した位置を表示部２７に表示する。機器借用者は表示部２７に示された位置に行くことで、管理エリアに多数管理されている計測器の中から必要となる計測器を見つけて持出すことができる。

このように、機器借用者はハンディターミナル２０を携帯して、管理エリア内の２箇所の地点における固定発信器と計測器からの電波を受信することで、簡易な構成により、管理エリアの中から捜索する計測器の位置を取得することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、ハンディターミナル２０は、２箇所の地点における固定発信器と計測器からの電波を受信することで、管理エリアの中から計測器１の位置を算出した。実施の形態２では、複数の地点における固定発信器と計測器からの電波を受信することで、マルチパスの影響を低減してより精度の高い位置計測を行う。
なお、実施の形態２の説明において、実施の形態１における記載に相当する要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。

図６は、実施の形態２におけるハンディターミナルの構成を示した図である。実施の形態２において、演算部２４は判定部２８を備える。
実施の形態１では、ハンディターミナル２０の演算部２４は、管理エリア内の２箇所（Ａ地点、Ｂ地点）での受信電波に基き計測器の位置を特定していた。しかしながら、この２箇所における計測器や固定発信器からの電波にマルチパスが含まれている場合、ハンディターミナルの表示部は全く誤った位置を表示することになる。一般に、マルチパスは特定の場所で発生するため、場所を移動することによりマルチパスの影響は解消される。
このため、実施の形態２では、複数の地点で、固定発信器と計測器からの電波を受信するようにし、複数地点での位置計測結果に基き、捜索する計測器の位置を特定する。

図７は、実施の形態２における位置計測の方法を説明する図である。機器借用者はハンディターミナル２０を携帯して移動する。ハンディターミナル２０は、所定の時間毎に、固定発信器と計測器からの受信電波に基き、計測器の位置を計測する。ここでは、測定地点が図３に示すＡ地点からｎ地点であったとして各地点で計測器の位置を測定する。また、途中、破線部で示したようにマルチパスが生じるエリアがある。
図８は、演算部２４が出力する位置計測結果の一例を示した図である。計測位置とその頻度を表したものであり、判定部２８は、演算部２４が出力する計測位置とその頻度の結果に基づき、最も計測位置の頻度が多い計測位置（Ｘ地点）を計測器の位置であると判断して、表示部２７に出力する。なお、Ｙ地点やＺ地点は、マルチパスの影響を受けた結果であると判定する。

このように、実施の形態２では、ハンディーターミナルは判定部を備え、判定部は複数の地点における固定発信器と計測器からの受信電波に基き、計測器の位置を判定して特定するようにした。これによりマルチパスの発生がある状況であっても、マルチパスの影響を低減して、より精度の高い位置を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態２では、複数の地点で測定することでマルチパスの影響を低減するようにしたが、マルチパスが発生するエリアが大きい場合もあり得る。実施の形態３では、計測結果にマルチパスの影響が大きい場合には、アラームを表示するようにして、注意喚起を促すようにする。実施の形態３の位置計測システムの構成は、実施の形態２と同じであり、実施の形態２の記載に相当する要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。

図９は、実施の形態３における演算部２４が出力する位置計測結果の一例を示した図である。マルチパスの影響が大きい場合、演算部２４は複数の地点を計測結果として出力する。判定部２８は、このように演算部２４が複数の地点を出力する場合には、マルチパスの影響が大きく、正確な計測が行えていないとして、アラームを発する。
具体的には、判定部２８は、図９における第１のピーク位置（Ｘ地点）と第２のピーク地点での頻度の差が所定の値（Δ）以下であるときは、マルチパスの影響が大きいと判定する。または、判定部２８は、頻度が所定値Ｐ以上となる地点が設定値以上あったときは、マルチパスの影響が大きいと判定する。または、判定部２８は、演算部２４が出力する位置が設定値以上の数となったときは、マルチパスの影響が大きいと判定する。
判定部２８は、マルチパスの影響が大きいと判定したときは、アラーム音やハンディーターミナル２０に付けた赤色灯などにより、表示位置の精度が低いという警告を表す。機器借用者は、アラーム表示があったときは、再計測などを行うことができる。
なお、判定部２８は、演算部２４が算出した位置の数が所定値以上であるとマルチパスの影響が大きいと判定して警告を行うようにしてもよいし、頻度分布の統計処理により、マルチパスの影響を判定するようにしてもよい。

このように実施の形態３によれば、機器借用者はマルチパスの影響を把握して、影響が大きいときは再測定などの対応をとることができる。

実施の形態４．
実施の形態３では、マルチパスの影響を把握したが、実施の形態４ではマルチパスの影響が大きいときのハンディターミナルの位置を記憶するようにし、マルチパスが多いエリアマップを作成する。実施の形態４の位置計測システムの構成は、実施の形態２、３と同じであり、実施の形態２、３の記載に相当する要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。

実施の形態４のハンディターミナル２０の判定部２８は、実施の形態３と同様にして、マルチパスの影響を判定する。マルチパスの影響が大きいと判定すると、演算部が求めた現在のハンディターミナル２０の位置をマルチパスの影響が大きいエリアとして登録する。データ記憶部は、マルチパスの影響が大きい位置を記憶して、マルチパスが多いエリアマップを作成する。図１０に、マルチパスが多いエリアマップの一例を示す。
演算部２４は、図５のフロー図のＳ１０３やＳ１０７で求めたハンディターミナル２０の現在位置がこのマルチパスの多いエリアにあるときは、計測結果を異常値であるとして削除する。

このように実施の形態４では、ハンディターミナルの現在位置がデータ記憶部に記憶されたマルチパスの影響の大きいエリア内にあるときは、その位置での計測結果を削除するので、より精度の高い位置の結果を取得することができる。

なお、実施の形態１〜４では管理エリアに設置する固定発信器を２箇所としたが、３箇所以上としてもよい。実施の形態５の位置計測システムの構成は、実施の形態１〜４と同様であり、実施の形態１〜４の記載に相当する要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
例えば、実施の形態１の図１では固定発信器２を管理エリアの天井平面内に２個設置したが、更に床面に追加して、３次元に設置された固定発信器によりハンディターミナルの位置及び捜索する計測器の位置を計測するようにしてもよい。
これにより、より精度の高い計測器の３次元位置情報を取得することができる。

なお、実施の形態１〜５では計測器を捜索する場合を一例として説明したが、物品は計測器以外のものであってもよく、例えば宅配用の小包のように、位置の捜索や管理が必要な物品であれば本発明の位置計測システムを適用することができる。
また、現品照合や、物品の棚卸などにも応用することができる。

実施の形態１の位置計測システムの概略構成を説明する図である。 実施の形態１のハンディターミナルの構成を示した図である。 実施の形態１の管理エリア内の配置の一例を示した図である。 実施の形態１のハンディターミナルが計測器の位置を捜索するまでのフロー図である。 実施の形態１のハンディターミナル２０が計測器１の位置を捜索するまでのフロー図である 実施の形態２のハンディターミナルの構成を示した図である。 実施の形態２における位置計測の方法を説明する図である 実施の形態２における演算部２４が出力する位置計測結果の一例を示した図である。 実施の形態３における演算部２４が出力する位置計測結果の一例を示した図である。 実施の形態４におけるマルチパスの影響が大きいエリアを表したエリアマップの一例である。

符号の説明

１ 計測器、２ａ、２ｂ 固定発信器、３ ＩＤタグ、１０ リーダ、１５ 計測器棚、２０ ハンディターミナル、２１ アンテナ、２２ 演算制御部、２３ 電波到来方向計測部、２４ 演算部、２５ データ記憶部、２６ 入力部、２７ 表示部、２８ 判定部、３０ 管理エリア、４０ Ａ地点での計測による捜索対象の計測器が位置するライン、４１ Ｂ地点での計測による捜索対象の計測器が位置するライン、１０１ 固定発信器ＩＤ、１０２ 計測器ＩＤ

Claims (4)

1. 所定のエリア内において、ＩＤタグ（identification tag）が貼付された物品の位置を検索する位置計測システムであって、
   予め位置が判っている場所に設置され、自己のＩＤおよび自己位置の情報を含む電波を発信する少なくとも２台の固定発信器と、
   物品毎に貼付され各物品のＩＤ情報を含む電波を発信するＩＤタグと、
   前記固定発信器と前記ＩＤタグが発する電波を受信し前記固定発信器からの電波により得られる前記固定発信器の位置と電波到来方向とから自己位置を算出する機能を有し、複数地点における前記自己位置とその各々の自己位置における前記ＩＤタグからの電波の到来方向とから、前記ＩＤタグの位置を計測する位置計測表示装置と、を備えることを特徴とする位置計測システム。
2. 管理エリアに設置された第１の固定発信器と第２の固定発信器と、検索する物品に貼付されたＩＤタグとが発する電波を受信して、前記第１の固定発信器と前記第２の固定発信器と前記ＩＤタグからの電波の到来方向を各々計測する電波到来方向計測部と、
   前記第１の固定発信器の位置と、前記第２の固定発信器の位置と、前記電波到来方向計測部が出力する前記第１の固定発信器からの電波の到来方向と前記第２の固定発信器からの電波の到来方向とを用いて自己位置を算出する演算処理部と、を備え、
   前記演算処理部は、少なくとも２箇所における自己位置と前記ＩＤタグからの電波の到来方向に基づき、前記ＩＤタグの位置を計測することを特徴とする位置計測表示装置。
3. 前記演算処理部は、管理エリア内の複数の地点毎に、自己位置と前記物品に貼付された発信器からの電波の到来方向に基づき前記ＩＤタグの位置を算出し、算出したＩＤタグの位置の中で最も算出頻度の高い位置を、検索する物品の位置であると判断することを特徴とする請求項２記載の位置計測表示装置。
4. 前記演算処理部は、管理エリア内の複数の地点毎に、自己位置と前記物品に貼付された発信器からの電波の到来方向に基づき前記ＩＤタグの位置を算出し、算出した前記ＩＤタグの位置が複数地点あって最も算出頻度の多い位置と２番目の算出頻度の位置における算出頻度の差分が所定値以下である場合に、算出した位置の精度が低いと判断して警告処理を行うことを特徴とする請求項２記載の位置計測表示装置。

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