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JP2010032320A - Position detection system - Google Patents

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JP2010032320A
JP2010032320A JP2008193866A JP2008193866A JP2010032320A JP 2010032320 A JP2010032320 A JP 2010032320A JP 2008193866 A JP2008193866 A JP 2008193866A JP 2008193866 A JP2008193866 A JP 2008193866A JP 2010032320 A JP2010032320 A JP 2010032320A
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Japan
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packet
node
fixed
mobile node
receiving
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Pending
Application number
JP2008193866A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Kawai
昌裕 川井
Kinji Yoshida
欣司 吉田
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Biprogy Inc
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Nihon Unisys Ltd
Shimizu Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detection system of a moving body capable of detecting easily accurate location information of each moving body in a prescribed area. <P>SOLUTION: This system is equipped with: a moving node composed of a means for receiving a packet including transmission time information, and a means for transmitting a packet having the same content as the received packet after elapse of a fixed time after receiving the packet; the first fixed node comprising a means for transmitting the packet including the transmission time information, a means for receiving the packet transmitted from the moving node, and a means for determining a distance to the moving node based on the transmission time information included in the received packet, time information on reception of the packet, and information of elapse of the fixed time; a plurality of second fixed nodes composed of a means for monitoring the packet transmitted from the first fixed node, a means for monitoring the packet transmitted from the moving node, and a means for calculating the distance to the moving node based on a reception time difference between the two monitored packets; and a means for calculating the position of the moving node based on distance information between each of the first fixed node and the plurality of second fixed nodes, and the moving node. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、移動体の位置検知システムに関する。   The present invention relates to a position detection system for a moving body.

建屋内に於ける各移動体の所在を検知するものとして、超音波を用いた位置検知方法が提案されている。例えば、移動体から発信された単方向の超音波を建屋内の所定領域毎に設けられた固定受信器で受信し、少なくとも3箇所で受信した超音波信号の時間差から移動体の位置を算出する方法を用いている(例えば、特許文献1参照)。また、多数の移動体の位置を識別するために、基準周期内に於いて予め時分割設定された分割時間に基づいて各移動体が超音波信号を順次発信する方法がある。   As a method for detecting the location of each moving body in a building, a position detection method using ultrasonic waves has been proposed. For example, unidirectional ultrasonic waves transmitted from a moving body are received by a fixed receiver provided for each predetermined area in the building, and the position of the moving body is calculated from the time difference of ultrasonic signals received at at least three locations. The method is used (for example, refer to Patent Document 1). Further, in order to identify the positions of a large number of moving bodies, there is a method in which each moving body sequentially transmits ultrasonic signals based on a division time set in advance in a reference period.

しかしながら、この方式で受信超音波の到達時間差を求めるには、基準周期内の時分割タイミングを移動体ならびに固定受信器の双方で一致させる必要があり、特に移動体側の時刻合わせには超音波に比べ伝播時間が無視できる程度の通信手段(例えば電波、赤外線通信、有線通信)を併用することが必要となり、回路規模が大きくなるという問題がある。   However, in order to obtain the arrival time difference between the received ultrasonic waves using this method, it is necessary to match the time division timing within the reference period in both the mobile unit and the fixed receiver. In comparison, it is necessary to use together communication means (for example, radio waves, infrared communication, wired communication) whose propagation time is negligible, and there is a problem that the circuit scale becomes large.

一方、移動体と固定受信器の距離の計測精度を向上する方法として、位相一致法がある(例えば、特許文献2参照)が、この方法も移動体ならびに固定受信器の双方で予め時刻を一致させる必要があり、回路規模が大きくなるという問題がある。   On the other hand, as a method for improving the measurement accuracy of the distance between the moving body and the fixed receiver, there is a phase matching method (see, for example, Patent Document 2). This method also matches the time in advance in both the moving body and the fixed receiver. There is a problem that the circuit scale becomes large.

また、位置検知のための時刻合わせが不要な方式として、アクセス端末から応答信号の送信を要求する要求信号を送受信端末に送信し、要求信号が送信されてから送受信端末からの応答信号が受信されるまでの時間を測定して、その測定された時間に基づき送受信端末までの距離を算出する方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。これは、同様の動作を複数のアクセス端末から順次行ない、得られた距離データから、送受信端末の位置を算出する方法である。   As a method that does not require time adjustment for position detection, a request signal for requesting transmission of a response signal is transmitted from the access terminal to the transmission / reception terminal, and the response signal from the transmission / reception terminal is received after the request signal is transmitted. There is known a method of measuring a time until a transmission and calculating a distance to a transmission / reception terminal based on the measured time (see, for example, Patent Document 3). In this method, the same operation is sequentially performed from a plurality of access terminals, and the position of the transmission / reception terminal is calculated from the obtained distance data.

しかしながらこの方法で送受信端末の二次元の位置を特定するためには、最低3つのアクセス端末から同様の動作を順次行なう必要があり、位置特定に時間が掛かるという問題がある。
特開平08−226810号公報 特開2006−242640号公報 特開2006−145223号公報
However, in order to specify the two-dimensional position of the transmitting / receiving terminal by this method, it is necessary to sequentially perform the same operation from at least three access terminals, and there is a problem that it takes time to specify the position.
Japanese Patent Laid-Open No. 08-226810 JP 2006-242640 A JP 2006-145223 A

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は双方向通信を行なうと同時に、複数の送受信器が互いの通信を傍受することで、予め複数の送受信器間の時刻同期を取ることなく、所定エリア内における各移動体の正確な所在情報を簡易に検知することができる移動体の位置検知システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances. The purpose of the present invention is to perform time synchronization between a plurality of transmitters / receivers in advance by performing bidirectional communication and simultaneously receiving a plurality of transmitters / receivers. An object of the present invention is to provide a position detection system for a moving body that can easily detect accurate location information of each moving body within a predetermined area.

本発明は、(a)無線信号を送受信する通信手段と、送信時刻情報を含むパケットを前記通信手段によって受信するパケット受信手段と、前記パケットを受信してから一定経過時間後に、前記受信したパケットと同一内容のパケットを前記通信手段によって送信するパケット送信手段とからなる移動ノードと、(b)無線信号を送受信する通信手段と、送信時刻情報を含むパケットを前記通信手段によって送信するパケット送信手段と、前記移動ノードが送信したパケットを前記通信手段によって受信するパケット受信手段と、前記パケット受信手段が受信した前記パケットに含まれる前記送信時刻情報と、該パケットを受信した時刻情報と、前記一定経過時間情報とに基づいて、前記移動ノードとの間の伝播時間を求め、該伝播時間に基づいて、前記移動ノードとの距離を求める距離算出手段とからなる第1の固定ノードと、(c)無線信号を受信する通信手段と、前記第1の固定ノードが送信したパケットを前記通信手段によって傍受する固定ノードパケット受信手段と、前記移動ノードが送信したパケットを前記通信手段によって傍受する移動ノードパケット受信手段と、前記固定ノードパケット受信手段によって受信したパケットの受信時刻と前記移動ノードパケット受信手段によって受信したパケットの受信時刻との時間差と、前記第1の固定ノードとの距離情報とに基づいて、前記移動ノードとの距離を算出する距離算出手段とからなる複数の第2の固定ノードと、(d)前記第1の固定ノードと前記移動ノードとの距離情報と、前記複数の第2の固定ノードのそれぞれによって算出された前記移動ノードと複数の前記第2の固定ノードとの距離情報とに基づいて前記移動ノードの位置を算出する位置特定手段とを備えたことを特徴とする。   The present invention includes: (a) a communication unit that transmits and receives a radio signal; a packet reception unit that receives a packet including transmission time information by the communication unit; and a packet that has been received after a predetermined time has elapsed since the packet was received. A mobile node comprising a packet transmission means for transmitting a packet having the same content by the communication means, (b) a communication means for transmitting / receiving a radio signal, and a packet transmission means for transmitting a packet including transmission time information by the communication means A packet receiving means for receiving the packet transmitted by the mobile node by the communication means, the transmission time information included in the packet received by the packet receiving means, the time information for receiving the packet, and the constant Based on the elapsed time information, a propagation time with the mobile node is obtained, and based on the propagation time. A first fixed node comprising a distance calculating means for obtaining a distance to the mobile node; (c) a communication means for receiving a radio signal; and a packet transmitted by the first fixed node by the communication means. Fixed node packet receiving means for intercepting, mobile node packet receiving means for intercepting a packet transmitted by the mobile node by the communication means, reception time of the packet received by the fixed node packet receiving means, and the mobile node packet receiving means A plurality of second fixed nodes comprising distance calculation means for calculating a distance to the mobile node based on a time difference from the reception time of the packet received by the distance information on the first fixed node; (D) distance information between the first fixed node and the mobile node and each of the plurality of second fixed nodes. Characterized by comprising a position specifying means for calculating the location of the mobile node based on the distance information between the mobile node calculated and the plurality of second fixed node by.

本発明による位置検知システムによれば、簡単な装置の構成によって室内等の所定エリアにおける移動体の位置を正確に検知することができるという効果が得られる。   According to the position detection system of the present invention, there is an effect that the position of a moving body in a predetermined area such as a room can be accurately detected with a simple device configuration.

以下、本発明の一実施形態による位置検知システムを図面を参照して説明する。図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号1は、移動体(ここでは、人間)の位置を検知するべきエリアA内において、移動体の位置を検知して、エリアA内の空調の温度制御や照明の点灯制御を行うマネージャであり、コンピュータ等で構成する。符号2、3、4、5は、超音波を用いた無線通信を行うための固定ノードであり、エリアAの所定位置(例えば、4隅の位置)に設置される。符号6、7は、エリアAを利用する利用者が携帯する移動ノードであり、固定ノード2〜5との間で超音波による無線通信を確立して情報通信を行う移動ノードである。符号8は、4つの固定ノード2〜5とマネージャ1間の情報通信を行うLAN(local area network)である。   Hereinafter, a position detection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, reference numeral 1 denotes the position of the moving body in the area A where the position of the moving body (here, a human) is to be detected, and the temperature control of the air conditioner and the lighting control in the area A are performed. It is a manager to perform and is composed of a computer or the like. Reference numerals 2, 3, 4, and 5 are fixed nodes for performing wireless communication using ultrasonic waves, and are installed at predetermined positions in the area A (for example, positions at four corners). Reference numerals 6 and 7 are mobile nodes carried by the user who uses the area A, and are mobile nodes that establish information communication using ultrasonic waves with the fixed nodes 2 to 5 and perform information communication. Reference numeral 8 denotes a local area network (LAN) that performs information communication between the four fixed nodes 2 to 5 and the manager 1.

次に、図2を参照して、図1に示す固定ノード2及び移動ノード6の構成を説明する。固定ノード2は、移動ノード6に対して超音波通信パケットを送信するスピーカSと、移動ノード6から超音波通信パケットを受信するマイクMを備えている。移動ノード6は、固定ノード2に対して超音波通信パケットを送信するスピーカSと、固定ノード2から超音波通信パケットを受信するマイクMを備えている。図1に示す固定ノード3〜5は、固定ノード2と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。また、図1に示す移動ノード7は、移動ノード6と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。   Next, the configuration of the fixed node 2 and the mobile node 6 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The fixed node 2 includes a speaker S that transmits an ultrasonic communication packet to the mobile node 6 and a microphone M that receives the ultrasonic communication packet from the mobile node 6. The mobile node 6 includes a speaker S that transmits an ultrasonic communication packet to the fixed node 2 and a microphone M that receives the ultrasonic communication packet from the fixed node 2. Since the fixed nodes 3 to 5 illustrated in FIG. 1 have the same configuration as the fixed node 2, detailed description thereof is omitted. Moreover, since the mobile node 7 shown in FIG. 1 has the same configuration as the mobile node 6, detailed description thereof is omitted.

次に、図3〜図6を参照して、図1に示す位置検知システムの動作を説明する。初めに、図3を参照して、図1に示すマネージャ1の動作を説明する。まず、マネージャ1は、移動体の位置検知結果を格納する結果テーブルを初期化(クリア)する(ステップS1)。続いて、マネージャ1は、移動ノードIDを選択し(ステップS2)、移動ノード全ての処理が完了したか否かを判定する(ステップS3)。この判定の結果、移動ノード全てについて処理が完了した場合は、移動ノードIDを初期化して(ステップS4)、ステップS1へ戻る。   Next, the operation of the position detection system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. First, the operation of the manager 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. First, the manager 1 initializes (clears) a result table that stores the position detection result of the moving object (step S1). Subsequently, the manager 1 selects a mobile node ID (step S2), and determines whether or not all the mobile nodes have been processed (step S3). As a result of the determination, if the processing is completed for all the mobile nodes, the mobile node ID is initialized (step S4), and the process returns to step S1.

一方、移動ノード全ての処理が完了していなければ、マネージャ1は、固定ノードIDを選択する(ステップS5)。そして、マネージャ1は、LAN8を介して、選択した固定ノードIDを持つ送信固定ノードに対して位置検知コマンドを送信するとともに、傍受固定ノード(ここでは、固定ノード3〜5)に対して傍受コマンドを送信する(ステップS6)。   On the other hand, if all the mobile nodes have not been processed, the manager 1 selects a fixed node ID (step S5). Then, the manager 1 transmits a position detection command to the transmission fixed node having the selected fixed node ID via the LAN 8, and also receives the intercept command to the interception fixed nodes (here, the fixed nodes 3 to 5). Is transmitted (step S6).

次に、マネージャ1は、固定ノードから位置検知結果(距離情報)を受信し(ステップS7)、この位置検知結果情報を結果テーブルに記憶する(ステップS8)。そして、マネージャ1は、全ての固定ノードから応答があったか否かを判定する(ステップS9)。この判定の結果、全ての固定ノードから応答が無ければ、ステップS7に戻り処理を繰り返す。   Next, the manager 1 receives the position detection result (distance information) from the fixed node (step S7), and stores this position detection result information in the result table (step S8). Then, the manager 1 determines whether or not there is a response from all the fixed nodes (step S9). If there is no response from all the fixed nodes as a result of this determination, the process returns to step S7 and is repeated.

次に、全ての固定ノードから応答があれば、マネージャ1は、結果テーブルに記憶した位置検知結果(距離情報)の情報の中に、有効な結果の情報が3個以上あるか否かを判定する(ステップS10)。この判定の結果、有効な結果の情報が3個以上無ければ、マネージャ1は、移動ノード位置不定処理を実行する(ステップS11)。一方、有効な結果の情報が3個以上あれば、マネージャ1は、3個の距離情報から幾何学円の交点を求め、この交点の座標値にもとづいて移動ノード位置を算出する(ステップS12)。そして、マネージャ1は、ステップS1へ戻り処理を繰り返す。   Next, if there is a response from all the fixed nodes, the manager 1 determines whether or not there are three or more valid result information in the position detection result (distance information) information stored in the result table. (Step S10). As a result of this determination, if there is not three or more pieces of valid result information, the manager 1 executes mobile node position indefinite processing (step S11). On the other hand, if there are three or more pieces of valid result information, the manager 1 obtains the intersection of the geometric circles from the three pieces of distance information, and calculates the mobile node position based on the coordinate value of this intersection (step S12). . Then, the manager 1 returns to step S1 and repeats the process.

次に、図4を参照して、図1に示す固定ノード2の送信動作を説明する。まず、固定ノード2は、LAN8を介して、マネージャ1から位置検知コマンドを受信する(ステップS21)と、固定ノード2内に備えられているタイマから時刻(送信時刻)を取得し、この送信時刻を含む位置検知パケットを生成する(ステップS22)。そして、固定ノード2は、所定時間経過を計時するタイマを起動し(ステップS23)、生成した位置検知パケットをエリアA内に送信する(ステップS24)。そして、固定ノード2は、エリアA内の移動ノードからの応答を受信できたか否かを判定する(ステップS25)。この判定の結果、応答が受信できなければ、固定ノード2は、タイマが終了した(タイムアウト)か否かを判定する(ステップS26)。この判定の結果、タイマが終了していなければステップS25へ戻り、タイマ終了まで繰り返す。タイマが終了した場合、固定ノード2は、LAN8を介して無効結果をマネージャ1へ送信する(ステップS27)。   Next, the transmission operation of the fixed node 2 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. First, when the fixed node 2 receives a position detection command from the manager 1 via the LAN 8 (step S21), the fixed node 2 acquires a time (transmission time) from a timer provided in the fixed node 2, and this transmission time. Is generated (step S22). Then, the fixed node 2 starts a timer for measuring the elapse of a predetermined time (step S23), and transmits the generated position detection packet into the area A (step S24). Then, the fixed node 2 determines whether or not a response from the mobile node in the area A has been received (step S25). If no response is received as a result of this determination, the fixed node 2 determines whether or not the timer has expired (timeout) (step S26). If the result of this determination is that the timer has not expired, processing returns to step S25 and repeats until the timer expires. When the timer expires, the fixed node 2 transmits an invalid result to the manager 1 via the LAN 8 (step S27).

一方、移動ノードからの応答があった場合、固定ノード2は、固定ノード2内に備えられているタイマから時刻(現在時刻)を取得する(ステップS28)。そして、固定ノード2は、現在時刻から送信時刻を減算し、さらにパケット通信時間(TN)を減算することにより伝播時間を算出する(ステップS29)。   On the other hand, when there is a response from the mobile node, the fixed node 2 acquires the time (current time) from the timer provided in the fixed node 2 (step S28). Then, the fixed node 2 calculates the propagation time by subtracting the transmission time from the current time and further subtracting the packet communication time (TN) (step S29).

次に、固定ノード2は、移動ノードから受信した応答パケット内に含まれている温度情報(移動ノード内において検知した温度であり、移動ノード周辺の雰囲気温度)から、温度に応じた音速を算出し(ステップS30)、伝播時間に対して求めた音速を乗算し、その結果を2で除算することにより、固定ノード2と応答パケットを送信した移動ノードとの距離を算出する(ステップS31)。そして、固定ノード2は、算出した固定ノード2と移動ノードとの距離情報をLAN8を介してマネージャ1へ送信する(ステップS32)。   Next, the fixed node 2 calculates the sound velocity according to the temperature from the temperature information (the temperature detected in the mobile node and the ambient temperature around the mobile node) included in the response packet received from the mobile node. Then, the distance between the fixed node 2 and the mobile node that has transmitted the response packet is calculated by multiplying the propagation speed by the calculated sound speed and dividing the result by 2 (step S31). Then, the fixed node 2 transmits the calculated distance information between the fixed node 2 and the mobile node to the manager 1 via the LAN 8 (step S32).

次に、図5を参照して、図1に示す固定ノード3〜5の傍受動作を説明する。ここでは、例として固定ノード3の動作を説明する。まず、固定ノード3は、LAN8を介して、マネージャ1から傍受コマンドを受信する(ステップS41)と、所定時間を計時するタイマを起動する(ステップS42)。続いて、固定ノード3は、通信傍受ができたか否かを判定する(ステップS43)。この判定の結果、通信傍受ができなければ、固定ノード3は、タイマが終了したか否かを判定する(ステップS44)。この判定の結果、タイマが終了していれば、固定ノード3は、LAN8を介して無効結果をマネージャ1へ送信する(ステップS45)。   Next, with reference to FIG. 5, the intercepting operation of the fixed nodes 3 to 5 shown in FIG. 1 will be described. Here, the operation of the fixed node 3 will be described as an example. First, when the fixed node 3 receives an intercept command from the manager 1 via the LAN 8 (step S41), the fixed node 3 starts a timer for measuring a predetermined time (step S42). Subsequently, the fixed node 3 determines whether or not communication interception has been made (step S43). As a result of this determination, if communication interception is not possible, the fixed node 3 determines whether or not the timer has expired (step S44). If the timer is expired as a result of this determination, the fixed node 3 transmits an invalid result to the manager 1 via the LAN 8 (step S45).

一方、通信傍受ができた場合、固定ノード3は、他の固定ノードからのパケットであるか否かを判定する(ステップS46)。この判定の結果、他の固定ノードからのパケットである場合、固定ノード3は、時刻(t1)を記憶する(ステップS47)。他の固定ノードからのパケットでない場合、固定ノード3は、移動ノードからのパケットであるか否かを判定する(ステップS48)。この判定の結果、移動ノードからのパケットでなければステップS44へ移行し、移動ノードからのパケットであれば、固定ノード3は、時刻(t2)を記憶する(ステップS49)。   On the other hand, when communication interception was successful, the fixed node 3 determines whether the packet is from another fixed node (step S46). If the result of this determination is that the packet is from another fixed node, the fixed node 3 stores the time (t1) (step S47). If the packet is not from another fixed node, the fixed node 3 determines whether the packet is from a mobile node (step S48). If it is determined that the packet is not from the mobile node, the process proceeds to step S44. If the packet is from the mobile node, the fixed node 3 stores the time (t2) (step S49).

次に、固定ノード3は、他の固定ノードと移動ノードの両方からパケットを傍受できたか否かを判定する(ステップS50)。この判定の結果、両方からパケットを傍受できていなければステップS43へ移行する。一方、他の固定ノードと移動ノードの両方からパケットを傍受できた場合、固定ノード3は、記憶しておいた時刻t2から時刻t1を減算し、さらにパケット通信時間(TN)を減算することにより時間tdを算出する(ステップS51)。   Next, the fixed node 3 determines whether or not the packet has been intercepted from both the other fixed node and the mobile node (step S50). If the packet is not intercepted from both as a result of this determination, the process proceeds to step S43. On the other hand, when the packet can be intercepted from both the other fixed node and the mobile node, the fixed node 3 subtracts the time t1 from the stored time t2 and further subtracts the packet communication time (TN). Time td is calculated (step S51).

次に、固定ノード3は、移動ノードから傍受した応答パケット内に含まれている温度情報から、温度に応じた音速を算出し(ステップS52)、時間tdに求めた音速を乗算することにより、固定ノード2から応答パケットを送信した移動ノードを経由した固定ノード3までの距離と固定ノード2から固定ノード3への直線距離の差分距離(図1に示すL2+L3−L1)を算出する(ステップS53)。そして、固定ノード3は、算出した差分距離情報をLAN8を介してマネージャ1へ送信する(ステップS54)。   Next, the fixed node 3 calculates the sound speed according to the temperature from the temperature information included in the response packet intercepted from the mobile node (step S52), and multiplies the time td by the calculated sound speed. A difference distance (L2 + L3-L1 shown in FIG. 1) between the distance from the fixed node 2 to the fixed node 3 via the mobile node that has transmitted the response packet and the straight line distance from the fixed node 2 to the fixed node 3 is calculated (step S53). ). Then, the fixed node 3 transmits the calculated difference distance information to the manager 1 via the LAN 8 (step S54).

次に、図6を参照して、図1に示す移動ノード6の動作を説明する。まず、移動ノード6は、固定ノード2から位置検知パケット受信する(ステップS61)。そして、移動ノード6は、受信したパケットに含まれる移動ノードIDを検査し(ステップS62)、自身の移動ノードIDと一致するか否かを判定する(ステップS63)。この判定の結果、自身の移動ノードIDと一致しなければ、移動ノード6は処理を終了する(ステップS64)。   Next, the operation of the mobile node 6 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. First, the mobile node 6 receives a position detection packet from the fixed node 2 (step S61). Then, the mobile node 6 checks the mobile node ID included in the received packet (step S62) and determines whether or not it matches the mobile node ID of itself (step S63). As a result of this determination, if the mobile node ID does not match its own mobile node ID, the mobile node 6 ends the process (step S64).

一方、受信したパケットに含まれる移動ノードIDと、自身の移動ノードIDとが一致する場合、移動ノード6は、所定時間を計時するタイマを起動し(ステップS65)、内部に備えている温度センサから温度情報を取得し、この温度情報を含む応答パケットを生成する(ステップS66)。そして、移動ノード6は、タイマ(TN)が終了するまで待機し(ステップS67)、タイマが終了した時点で、固定ノード2に対して生成したパケットを送信する(ステップS68)。   On the other hand, when the mobile node ID included in the received packet matches its own mobile node ID, the mobile node 6 starts a timer for measuring a predetermined time (step S65), and a temperature sensor provided therein. The temperature information is acquired from this, and a response packet including the temperature information is generated (step S66). Then, the mobile node 6 waits until the timer (TN) ends (step S67), and transmits the generated packet to the fixed node 2 when the timer ends (step S68).

このように、超音波による無線信号を送受信可能な固定ノード2〜5と、この超音波による無線信号を送受信可能な移動ノード6によって位置検知システムを構成し、移動ノードのID(識別情報)および固定ノードID、送信時刻を含むパケットを、固定ノード2からデジタル変調を掛けた超音波で送信し、指定IDに一致した移動ノード(例えば移動ノード7)が、受信から一定時間後に、固定ノード2からの送信パケットと同一内容のパケットを、固定ノード2に返信する。自己IDを含むパケット返信を受信した固定ノード2は、返信されたパケットに含まれる送信時刻と、返信の受信時刻および移動ノード側での一定時間の返信遅れの3点から、ノード間の往復信号伝播時間を算出し、伝播速度から距離を算出する。この方法では、パケットに含まれる送信時刻と返信を受けた時刻は、固定ノード2自身の内部時計を基にした時刻であるため、各ノードの内部時計を予め同期しておく必要はない。   As described above, the fixed nodes 2 to 5 that can transmit and receive an ultrasonic radio signal and the mobile node 6 that can transmit and receive the ultrasonic radio signal constitute a position detection system, and the mobile node ID (identification information) and A packet including the fixed node ID and the transmission time is transmitted from the fixed node 2 by ultrasonic waves subjected to digital modulation, and a mobile node (for example, the mobile node 7) matching the designated ID is received after a fixed time from the fixed node 2 A packet having the same content as the transmission packet from is returned to the fixed node 2. The fixed node 2 that has received the packet reply including the self ID returns the round-trip signal between the nodes from the three points of the transmission time included in the returned packet, the reply reception time, and the reply delay of a certain time on the mobile node side. The propagation time is calculated, and the distance is calculated from the propagation speed. In this method, since the transmission time included in the packet and the time when the reply is received are based on the internal clock of the fixed node 2 itself, it is not necessary to synchronize the internal clock of each node in advance.

さらに、固定ノード2が移動ノード7に対して送信した超音波信号は他の固定ノード3でも傍受でき、また、固定ノード3は移動ノード6が固定ノード2へ返信した超音波信号も傍受できるので、二つの傍受信号の受信時間差から求まる差分距離と、既知である固定ノード2と固定ノード3の間の物理距離(L1)、及び固定ノード2と移動ノード7の距離(L2)から、マネージャ1は、固定ノード3と移動ノード7との間の距離を求めることができる。このように固定ノード2からの超音波送信とそれに対する移動ノード7の返信を傍受することで、マネージャ1は、他の固定ノード3〜5と移動ノード7との間の距離(L3)を求めることが可能であり、これにより各固定ノードが順次移動ノードと通信する必要が無くなり、移動ノードの位置特定に要する時間は1/3以下に短縮できる。なお、傍受による距離計算は、実際にはマネージャ1ではなく各固定ノードのそれぞれが行うようにしてもよい。環境条件によっては傍受ができず、1個又は2個の固定ノードしか移動ノード7との距離を求められない場合があるが、その場合にはパケットを送信する固定ノードを変更して同様の方法で距離を求め、3箇所以上の固定ノードから求まる距離に基づいて移動ノードの位置を特定すればよい。   Furthermore, the ultrasonic signal transmitted from the fixed node 2 to the mobile node 7 can be intercepted also by the other fixed node 3, and the fixed node 3 can also intercept the ultrasonic signal transmitted from the mobile node 6 to the fixed node 2. From the difference distance obtained from the reception time difference between the two intercepted signals, the known physical distance (L1) between the fixed node 2 and the fixed node 3, and the distance (L2) between the fixed node 2 and the mobile node 7, the manager 1 Can determine the distance between the fixed node 3 and the mobile node 7. By intercepting the ultrasonic transmission from the fixed node 2 and the reply of the mobile node 7 in this way, the manager 1 obtains the distance (L3) between the other fixed nodes 3 to 5 and the mobile node 7. This eliminates the need for each fixed node to sequentially communicate with the mobile node, reducing the time required to locate the mobile node to 1/3 or less. Note that the distance calculation by interception may actually be performed by each of the fixed nodes instead of the manager 1. Interception may not be possible depending on the environmental conditions, and only one or two fixed nodes may be able to determine the distance from the mobile node 7. In such a case, the same method may be used by changing the fixed node that transmits the packet. The distance may be obtained with the above, and the position of the mobile node may be specified based on the distance obtained from three or more fixed nodes.

以上説明したように、本発明による位置検知システムは、従来技術のように超音波をバースト波として利用するのでなく、超音波の波に情報を変調して乗せて発信し、受信した後に検波して情報を取り出すようにしたものである。このようにすることにより、固定ノードで発信した時刻とノードIDを記憶しておけば、移動ノードからの応答時刻と音速から固定ノードと移動ノードとの距離を算出することができる。これを3点以上の固定ノードにおいて行えば、移動ノードが検知エリア(例えば室内)のどこにいるかを検知することが可能となる。位置検知方法によって検知した利用者の位置情報に基づいて、利用者個人に対する空調制御や照明の点灯制御を行うことが可能となるため、確実に省エネルギーを達成することができる。   As described above, the position detection system according to the present invention does not use an ultrasonic wave as a burst wave as in the prior art, but modulates and transmits information on the ultrasonic wave and detects it after receiving it. Information is extracted. Thus, if the time and node ID transmitted from the fixed node are stored, the distance between the fixed node and the mobile node can be calculated from the response time from the mobile node and the sound speed. If this is performed at three or more fixed nodes, it is possible to detect where the mobile node is in the detection area (for example, indoors). Based on the user position information detected by the position detection method, it is possible to perform air conditioning control and lighting lighting control for individual users, so energy saving can be achieved reliably.

なお、前述した説明においては、無線通信を実現する方式として、超音波による無線通信を用いた例を説明したが、無線通信を実現する方式は、超音波に限るものではなく、電波や光を用いてもよい。   In the above description, as an example of using wireless communication by ultrasonic waves as a method for realizing wireless communication, the method for realizing wireless communication is not limited to ultrasonic waves. It may be used.

また、図1に示すマネージャ1、固定ノード2〜5及び移動ノード6、7の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより位置検知処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。   Also, a program for realizing the functions of the manager 1, the fixed nodes 2 to 5 and the mobile nodes 6 and 7 shown in FIG. 1 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is recorded on the computer. The position detection process may be performed by reading the system and executing it. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。   The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of one Embodiment of this invention. 図1に示す固定ノード2及び移動ノード6の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the fixed node 2 and the mobile node 6 which are shown in FIG. 図1に示すマネージャ1の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the manager 1 shown in FIG. 図1に示す固定ノード2の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the fixed node 2 shown in FIG. 図1に示す固定ノード2の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the fixed node 2 shown in FIG. 図1に示す移動ノード6の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the mobile node 6 shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・マネージャ、2、3、4、5・・・固定ノード、6、7・・・移動ノード   1 ... manager, 2, 3, 4, 5 ... fixed node, 6, 7 ... mobile node

Claims (1)

(a)無線信号を送受信する通信手段と、
送信時刻情報を含むパケットを前記通信手段によって受信するパケット受信手段と、
前記パケットを受信してから一定経過時間後に、前記受信したパケットと同一内容のパケットを前記通信手段によって送信するパケット送信手段とからなる移動ノードと、
(b)無線信号を送受信する通信手段と、
送信時刻情報を含むパケットを前記通信手段によって送信するパケット送信手段と、
前記移動ノードが送信したパケットを前記通信手段によって受信するパケット受信手段と、
前記パケット受信手段が受信した前記パケットに含まれる前記送信時刻情報と、該パケットを受信した時刻情報と、前記一定経過時間情報とに基づいて、前記移動ノードとの間の伝播時間を求め、該伝播時間に基づいて、前記移動ノードとの距離を求める距離算出手段とからなる第1の固定ノードと、
(c)無線信号を受信する通信手段と、
前記第1の固定ノードが送信したパケットを前記通信手段によって傍受する固定ノードパケット受信手段と、
前記移動ノードが送信したパケットを前記通信手段によって傍受する移動ノードパケット受信手段と、
前記固定ノードパケット受信手段によって受信したパケットの受信時刻と前記移動ノードパケット受信手段によって受信したパケットの受信時刻との時間差と、前記第1の固定ノードとの距離情報とに基づいて、前記移動ノードとの距離を算出する距離算出手段とからなる複数の第2の固定ノードと、
(d)前記第1の固定ノードと前記移動ノードとの距離情報と、前記複数の第2の固定ノードのそれぞれによって算出された前記移動ノードと複数の前記第2の固定ノードとの距離情報とに基づいて前記移動ノードの位置を算出する位置特定手段と
を備えたことを特徴とする位置検知システム。
(A) a communication means for transmitting and receiving radio signals;
A packet receiving means for receiving a packet including transmission time information by the communication means;
A mobile node comprising a packet transmitting means for transmitting a packet having the same content as the received packet by the communication means after a certain elapsed time from receiving the packet;
(B) a communication means for transmitting and receiving a radio signal;
Packet transmitting means for transmitting a packet including transmission time information by the communication means;
A packet receiving means for receiving, by the communication means, a packet transmitted by the mobile node;
Based on the transmission time information included in the packet received by the packet receiving means, the time information when the packet is received, and the fixed elapsed time information, a propagation time between the mobile node is obtained, A first fixed node comprising distance calculation means for obtaining a distance from the mobile node based on a propagation time;
(C) a communication means for receiving a radio signal;
Fixed node packet receiving means for intercepting a packet transmitted by the first fixed node by the communication means;
Mobile node packet receiving means for intercepting packets transmitted by the mobile node by the communication means;
Based on the time difference between the reception time of the packet received by the fixed node packet reception means and the reception time of the packet received by the mobile node packet reception means, and the distance information with respect to the first fixed node, the mobile node A plurality of second fixed nodes comprising distance calculation means for calculating the distance to
(D) Distance information between the first fixed node and the mobile node, distance information between the mobile node and the plurality of second fixed nodes calculated by each of the plurality of second fixed nodes, And a position specifying means for calculating the position of the mobile node based on the position detection system.
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