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技術 位置推定システムおよび位置推定方法

出願人 ニッタン株式会社
発明者 河村一利西村栄三國司一宏
出願日 2020年12月25日 (9ヶ月経過) 出願番号 2020-216005
公開日 2021年4月1日 (6ヶ月経過) 公開番号 2021-051092
状態 未査定
技術分野 航行(Navigation) 交通制御システム 無線による位置決定
主要キーワード 設置ステップ 曲り角 端末IDコード 先行作業 フロア構成 残留者 歩行体 消防隊員
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題

建物内を作業者が移動する場合にその位置を検出することができる位置推定システムを提供する。

解決手段

建造物に設置される複数の発信機と、発信機からの無線信号を受信する受信回路慣性センサ無線通信回路とを備えた携帯端末と、無線通信回路および記憶装置を備えたデータ処理装置とを含む位置推定システムにおいて、携帯端末は発信機からのアドレス情報受信電波強度情報と慣性センサの検出情報自己識別情報とを送信する機能を有し、データ処理装置は、携帯端末からの情報に基づいて予め設定された起点を基準とする当該携帯端末の位置を演算により算出する機能と、複数の発信機のいずれかから最初にアドレス情報を受信した時点で未登録アクティブ状態の発信機があるか否か判定し未登録でアクティブ状態の発信機がある場合に先行作業者の保有する携帯端末の位置を当該発信機の設定位置として記憶する機能とを有するようにした。

概要

背景

火災等の発生により建物の中へ消防隊員進入し、消火および救助活動等(以下、消火活動)をする際には、屋外にいる指揮隊が建物内の情報及び建物内の隊員位置情報を把握し、適切な指揮を行う必要がある。
消火活動をする際、消防隊員は建物内部の地図を携帯して建物内に進入することがあるが、熱線等により地図が破損し、記載内容を読み取ることが困難になる場合がある。

また、建物内部の構造が複雑であったり、暗闇・煙・塵填による視界不良、天井・壁の崩落等により、地図があっても自身の位置の把握が困難になり、予期せぬ障害が発生したり、指揮隊との連携がうまく取れない事態が発生することもある。

従来、作業者のような歩行体や車両などの移動体の位置を検出する測位ステムに関する発明が種々提案されており、その中の1つに、例えばGPS(全地球測位システム)を用いて位置情報を取得する方法がある。
また、GPSは10数mの誤差があり正確な位置を取得することができないため、GPS信号に、加速度センサ地磁気センサ、あるいは自立航法用センサジャイロセンサ)などの信号を組み合わせた自立航法により歩行体の測位を行う方法や、歩行経路上に位置情報を持った発信機を予め設置しておくとともに歩行体に受信機を保有させておくことで歩行体の現在位置を補正する方法も提案されている(特許文献1〜3)。

概要

建物内を作業者が移動する場合にその位置を検出することができる位置推定システムを提供する。建造物に設置される複数の発信機と、発信機からの無線信号を受信する受信回路慣性センサ無線通信回路とを備えた携帯端末と、無線通信回路および記憶装置を備えたデータ処理装置とを含む位置推定システムにおいて、携帯端末は発信機からのアドレス情報受信電波強度情報と慣性センサの検出情報自己識別情報とを送信する機能を有し、データ処理装置は、携帯端末からの情報に基づいて予め設定された起点を基準とする当該携帯端末の位置を演算により算出する機能と、複数の発信機のいずれかから最初にアドレス情報を受信した時点で未登録アクティブ状態の発信機があるか否か判定し未登録でアクティブ状態の発信機がある場合に先行作業者の保有する携帯端末の位置を当該発信機の設定位置として記憶する機能とを有するようにした。

目的

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とする

効果

実績

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請求項1

少なくとも自己識別情報を含むアドレス情報無線発信可能な発信部を有し、位置情報を持った発信機が設置されていない建造物に設置される複数の発信機と、前記複数の発信機から発信される無線信号を受信する受信回路と、慣性センサと、無線通信を行う無線通信回路とを備えた携帯端末と、前記携帯端末と無線通信を行う無線通信回路および記憶装置を備えたデータ処理装置と、を含む位置推定システムであって、前記携帯端末は、前記受信回路により前記発信機から発信されたアドレス情報を受信し、該アドレス情報と受信電波強度情報と前記慣性センサの検出情報と自己の識別情報とを送信する機能を有し、前記データ処理装置は、前記携帯端末から送信されてくる前記アドレス情報と受信電波強度情報と慣性センサの検出情報に基づいて、予め設定された起点を基準とする当該携帯端末の位置を演算により算出する機能と、前記複数の発信機のいずれかから最初にアドレス情報を受信した時点で、前記記憶装置内に未登録で発信部がアクティブ状態の発信機があるか否か判定し未登録で発信部がアクティブ状態の発信機がある場合に先行作業者の保有する携帯端末の位置を、当該発信機の設定位置として記憶する機能と、を有していることを特徴とする位置推定システム。

請求項2

前記データ処理装置は、前記起点と前記携帯端末の位置と前記複数の発信機の設定位置とを表わしたマップを作成し、該マップを表示装置に表示する機能を有していることを特徴とする請求項1に記載の位置推定システム。

請求項3

前記データ処理装置は、前記複数の携帯端末と無線通信可能であり、前記複数の携帯端末の位置を演算し、前記マップ上に位置を表示する機能を有していることを特徴とする請求項2に記載の位置推定システム。

請求項4

前記データ処理装置は、前記マップ上に前記携帯端末の移動軌跡を表示する機能と、前記表示装置に表示されている前記マップ上の携帯端末の位置を示す表示がポインティングデバイスによる操作で移動されたことを検知する機能と、前記マップ上で携帯端末の位置を示す表示が移動されたことを検知した場合に、前記携帯端末の移動軌跡を補正する機能と、を有していることを特徴とする請求項2または3に記載の位置推定システム。

請求項5

前記データ処理装置は、予め作成されたマップデータを読み込んで、該マップデータに対応するマップおよび該マップ上における前記起点と前記携帯端末の位置と前記複数の発信機の設定位置を、前記表示装置に表示する機能を有していることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の位置推定システム。

請求項6

発信機から発信されるアドレス情報を含む無線信号を受信する受信回路と、慣性センサと、無線通信を行う無線通信回路とを備えた携帯端末および少なくとも自己の識別番号を含むアドレス情報を無線で発信可能な発信部を有する複数の発信機を保有する移動体が、位置情報を持った発信機が設置されていない建造物を移動しながら所定の条件を満たす位置に、前記複数の発信機のいずれかの発信機の発信部をアクティブ状態にして順次設置して行く発信機設置ステップと、前記携帯端末と無線通信を行う無線通信回路を備えたデータ処理装置により、前記携帯端末から送信されてくる前記発信機のアドレス情報と受信電波強度情報と慣性センサの検出情報に基づいて、予め設定された起点を基準とする当該携帯端末の位置を演算により算出する端末位置算出ステップと、前記携帯端末が前記複数の発信機のいずれかのアドレス情報を最初に受信した時点での前記携帯端末の位置を、当該発信機の設定位置として決定し記憶する発信機設定位置記憶ステップと、を有していることを特徴とする位置推定方法

技術分野

0001

本発明は、建物内部のような制限された空間内での携帯端末位置推定技術に関し、例えば消防隊員が建物の中で任務遂行する際に携帯端末の通信機能を利用して位置を把握したり、消防隊員の活動を支援するため建物内のマップを作成するのに適用して有効な技術に関する。

背景技術

0002

火災等の発生により建物の中へ消防隊員が進入し、消火および救助活動等(以下、消火活動)をする際には、屋外にいる指揮隊が建物内の情報及び建物内の隊員位置情報を把握し、適切な指揮を行う必要がある。
消火活動をする際、消防隊員は建物内部の地図を携帯して建物内に進入することがあるが、熱線等により地図が破損し、記載内容を読み取ることが困難になる場合がある。

0003

また、建物内部の構造が複雑であったり、暗闇・煙・塵填による視界不良、天井・壁の崩落等により、地図があっても自身の位置の把握が困難になり、予期せぬ障害が発生したり、指揮隊との連携がうまく取れない事態が発生することもある。

0004

従来、作業者のような歩行体や車両などの移動体の位置を検出する測位ステムに関する発明が種々提案されており、その中の1つに、例えばGPS(全地球測位システム)を用いて位置情報を取得する方法がある。
また、GPSは10数mの誤差があり正確な位置を取得することができないため、GPS信号に、加速度センサ地磁気センサ、あるいは自立航法用センサジャイロセンサ)などの信号を組み合わせた自立航法により歩行体の測位を行う方法や、歩行経路上に位置情報を持った発信機を予め設置しておくとともに歩行体に受信機を保有させておくことで歩行体の現在位置を補正する方法も提案されている(特許文献1〜3)。

先行技術

0005

特開2000−9722号公報
特開2012−88253号公報
特開2014−167461号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特許文献1や2に開示されているようなGPSを併用した位置情報の取得方法では、GPS電波の届かない屋内で活動する作業者の位置を取得することができないという課題がある。
さらに、歩行経路上に位置情報を持った発信機を予め設置しておく特許文献3に開示されている方法は、既設建造物はこのような設備が設けられていないものが大半であるので、新たにこのような設備を導入する必要があり、そのような設備の導入には非常に大きなコストがかかるという課題がある。

0007

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、建物内部のような制限された空間内を作業者が移動する場合に、その位置を把握することができる位置推定システムおよび位置推定方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、位置情報を持った発信機が設置されていない既設の建造物内へ作業者が進入する場合に、作業者の位置を把握することができ、それによって外部から適切な指示を与えて作業や任務遂行の支援をすることができる位置推定システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するために、請求項1に記載の位置推定システムは、
少なくとも自己識別情報を含むアドレス情報無線発信可能な発信部を有し、位置情報を持った発信機が設置されていない建造物に設置される複数の発信機と、
前記複数の発信機から発信される無線信号を受信する受信回路と、慣性センサと、無線通信を行う無線通信回路とを備えた携帯端末と、
前記携帯端末と無線通信を行う無線通信回路および記憶装置を備えたデータ処理装置と、を含む位置推定システムであって、
前記携帯端末は、前記受信回路により前記発信機から発信されたアドレス情報を受信し、該アドレス情報と受信電波強度情報と前記慣性センサの検出情報と自己の識別情報とを送信する機能を有し、
前記データ処理装置は、
前記携帯端末から送信されてくる前記アドレス情報と受信電波強度情報と慣性センサの検出情報に基づいて、予め設定された起点を基準とする当該携帯端末の位置を演算により算出する機能と、
前記複数の発信機のいずれかから最初にアドレス情報を受信した時点で、前記記憶装置内に未登録で発信部がアクティブ状態の発信機があるか否か判定し未登録で発信部がアクティブ状態の発信機がある場合に先行作業者の保有する携帯端末の位置を、当該発信機の設定位置として記憶する機能と、
を有していることを特徴とする。

0009

請求項1に記載の発明の位置推定システムによれば、位置情報を持った発信機が設置されていない既設の建造物内の複数箇所に設置された発信機からの情報を、携帯端末を経由してデータ処理装置が受信することで、携帯端末の起点を基準とする相対位置を算出して発信機の位置を設定できるため、建造物内のような制限された空間内に進入した携帯端末を保有する作業者の位置を把握することができ、それによって外部から適切な指示を与えて作業や任務遂行の支援をすることができる。

0010

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の位置推定システムにおいて、
前記データ処理装置は、
前記起点と前記携帯端末の位置と前記複数の発信機の設定位置とを表わしたマップを作成し、該マップを表示装置に表示する機能を有していることを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、携帯端末の位置をマップ上に視覚的に表示することができるため、携帯端末を保有する作業者の位置を迅速かつ正確に把握し外部から適切な指示を与えて作業や任務遂行の支援をすることができる。

0011

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の位置推定システムにおいて、
前記データ処理装置は、
前記複数の携帯端末と無線通信可能であり、前記複数の携帯端末の位置を演算し、前記マップ上に位置を表示する機能を有していることを特徴とする。
請求項3に記載の発明によれば、複数の携帯端末の位置をマップ上に視覚的に表示することができる。

0012

請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の位置推定システムにおいて、
前記データ処理装置は、
前記マップ上に前記携帯端末の移動軌跡を表示する機能と、
前記表示装置に表示されている前記マップ上の携帯端末の位置を示す表示がポインティングデバイスによる操作で移動されたことを検知する機能と、
前記マップ上で携帯端末の位置を示す表示が移動されたことを検知した場合に、前記携帯端末の移動軌跡を補正する機能と、
を有していることを特徴とする。
請求項4に記載の発明によれば、携帯端末の移動軌跡を表示することができるとともに、移動軌跡を補正することができる。

0013

請求項5に記載の発明は、請求項2〜4のいずれかに記載の位置推定システムにおいて、
前記データ処理装置は、
予め作成されたマップデータを読み込んで、該マップデータに対応するマップおよび該マップ上における前記起点と前記携帯端末の位置と前記複数の発信機の設定位置を、前記表示装置に表示する機能を有していることを特徴とする。
請求項5に記載の発明によれば、予め作成されたマップ上に、起点と携帯端末の位置と複数の発信機の設定位置を表示することができる。

0014

請求項6に記載の位置推定方法は、
発信機から発信されるアドレス情報を含む無線信号を受信する受信回路と、慣性センサと、無線通信を行う無線通信回路とを備えた携帯端末および少なくとも自己の識別番号を含むアドレス情報を無線で発信可能な発信部を有する複数の発信機を保有する移動体が、位置情報を持った発信機が設置されていない建造物を移動しながら所定の条件を満たす位置に、前記複数の発信機のいずれかの発信機の発信部をアクティブ状態にして順次設置して行く発信機設置ステップと、
前記携帯端末と無線通信を行う無線通信回路を備えたデータ処理装置により、前記携帯端末から送信されてくる前記発信機のアドレス情報と受信電波強度情報と慣性センサの検出情報に基づいて、予め設定された起点を基準とする当該携帯端末の位置を演算により算
出する端末位置算出ステップと、
前記携帯端末が前記複数の発信機のいずれかのアドレス情報を最初に受信した時点での前記携帯端末の位置を、当該発信機の設定位置として決定し記憶する発信機設定位置記憶ステップと、を有していることを特徴とする。

0015

請求項6に記載の発明によれば、位置情報を持った発信機が設置されていない既設の建造物内の複数箇所に発信機を設置すると、携帯端末の位置によって発信機の設置位置を記憶することができるため、建造物内のような制限された空間へ作業者が進入する場合に、携帯端末を保有する作業者の位置を把握することができる。

発明の効果

0016

本発明によれば、建物内部のような制限された空間内を作業者が移動する場合に、その位置を把握することが可能な位置推定システムおよび位置推定方法を提供することができる。また、位置情報を持った発信機が設置されていない既設の建造物内へ作業者が進入する場合に、作業者の位置を把握することができ、それによって外部から適切な指示を与えて作業や任務遂行の支援をすることができるという効果がある。

図面の簡単な説明

0017

本発明に係る位置推定システムの一実施形態を示す概略構成図である。
実施形態の位置推定システムに使用される携帯端末の概略構成を示すブロック図である。
実施形態の位置推定システムを建物内での作業者(消防士)の活動に適用した場合の作業者が実行する行動の手順および作業者が保有する携帯端末のCPUによって実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。
実施形態の位置推定システムを建物内での作業者(消防士)の活動に適用した場合のシステム全体の動作手順の一例を示すフローチャートである。
サーバによって作成されるフロアマップの作成開始直後および作成途中の表示例を示す図である。
サーバによって作成されるフロアマップの作成途中および作成後の表示例を示す図である。
予めフロアマップがある場合にサーバによって作成されるマップの表示例を示す図である。
実施形態の位置推定システムを構成するサーバのCPUによって実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。

実施例

0018

以下、本発明に係る位置推定システムの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態の位置推定システムの概略構成を示すものである。図1に示すように、本実施形態の位置推定システムにおいては、建物内部の任意の箇所に配設されたビーコン用の発信機10と、作業者が保有する携帯端末20と、インターネット回線電話回線等の通信網30を介して携帯端末20との間でデータ通信を行うデータ処理装置としてのサーバ(携帯端末20に対して位置に関する情報等を提供するコンピュータ)40とから構成されている。

0019

なお、携帯端末20へビーコンの無線信号(アドレス情報)を発信する発信機10の通信方式としては、例えばBluetooth(登録商標通信IEEE 802.11規格に従ったWiFi等の無線LAN赤外線通信など公知の通信方式を利用することができる。発信機10を配置する間隔は特に限定されないが、隣接するそれぞれの発信機の通信範囲が重なるような距離とするのが良い。従って、移動経路の途中に曲がり角がある場所では、直線の場合の通信可能距離よりも短い距離をおいて配置される。携帯端末20とサーバ40との間の通信は、通信網を介さずに直接行うように構成しても良い。

0020

発信機10は、定期的に自己のアドレス情報を無線信号に乗せて周囲に発信する発信部と、起動スイッチもしくは状態(アクティブ非アクティブ)の切替えスイッチとを備える。この発信機10が無線で発信するアドレス情報には、少なくとも当該発信機の識別コードが含まれていればよい。
一方、作業者が保有する携帯端末20は、後に詳しく説明するように、上記発信機10から無線で発信されるビーコン信号を受信する機能と、発信機10から発信されるビーコン信号に含まれるアドレス情報を抽出する機能と、通信網30を介してサーバ40との間でデータ通信を行う通信機能等を有しており、発信機10から受信したアドレス情報をジャイロセンサ等からの信号に基づく検出情報と共にサーバ40へ送信する。

0021

図2は、本実施形態の位置推定システムに使用される携帯端末20の概略構成を示す。
図2に示すように、本実施形態における携帯端末20は、発信機10から無線で発信されるビーコンの無線信号を受信するアンテナ21aおよび受信回路21と、LCD(液晶パネル)などからなる表示部22と、タッチパネルなどからなる入力操作部23と、音声を発生するスピーカ24を備えている。受信回路21は、発信機10からの受信電波の強度を検出する機能を有している。
また、携帯端末20は、内部回路を制御したり上記受信回路21により受信したビーコン信号から識別コード情報を読み取る等の処理をするCPU(マイクロプロセッサ)25と、データを不揮発的に記憶可能なROM(リードオンリメモリ)26と、データを一時的に記憶可能なRAM(ランダムアクセスメモリ)27を備える。

0022

さらに、本実施形態における携帯端末20は、当該端末の移動およびその方向を検知するための慣性センサ(加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ=電子コンパス)28と、通信網30を介してサーバ40との間でデータ通信を行うアンテナ29aおよび無線通信回路29を備えている。携帯端末20は、慣性センサ28から読み込んだ情報および発信機10からのビーコン信号を受信して取得した発信機10のアドレス情報および受信電波強度の情報をサーバ40へ送信する機能(アプリケーションソフト)を備えるように構成される。なお、本実施形態で用いられる携帯端末20は、慣性センサや無線通信回路を備えたスマートフォンやPDA(Personal Digital Assistant)などの汎用の携帯端末を使用することで、トータルコトスの上昇を抑えることができる。
なお、携帯端末20が保有する慣性センサの検出情報に基づく位置の算出には誤差が発生する。そこで、本実施例では、ビーコンからの信号(アドレス情報)を組み合わせることで、位置精度を高めるように工夫している。

0023

図示しないが、サーバ40は、携帯端末20に対して位置に関する情報等を提供するコンピュータであり、通常のコンピュータと同様に、データ記憶装置メモリ)と、各種演算処理を実行するデータ処理装置(CPU)と、通信網30を介して携帯端末20との間でデータ通信を行う通信装置、加工したデータを出力する表示装置等を有している。
本実施例におけるサーバ40は、携帯端末20から受信した発信機10のアドレス情報および受信電波強度の情報と、携帯端末20が取得した慣性センサの検出情報とに基づいて、発信機10の設定位置および携帯端末20の起点からの相対位置を計算しそれぞれの位置をリアルタイムで把握し、時系列データとしてメモリに記録する機能を有している。また、サーバ40は、記録した時系列データを解析して、発信機10の設定位置や携帯端末20の移動軌跡を認識するとともに、マップを作成して表示装置に表示する機能を備える。

0024

次に、本実施形態の位置推定システムの運用方法の一例を、ビル等の建物内で作業者(消防士)が活動する場合を例にとって、図3図8を参照しながら説明する。
本実施形態の位置推定システムにおいては、消火等の本来の活動を開始前もしくは最初の活動の際に、建物の内部構造を把握したりその後に建物内部で活動する作業者の位置を把握できるようにするため、建物の内部の適当な位置(複数個所)に発信機10を設置する作業を行う。以下、発信機10を設置する作業を行う作業者を、先行作業者と称する。なお、発信機10を設置する作業は、人間が行う代わりに、作業アームを備えた自律走行ロボットによって行うことも可能であり、その場合、自律走行ロボットに、発信機10および携帯端末20を搭載して走行させ、作業アームによって発信機10を設置させるようにすればよい。

0025

先ず、先行もしくは先頭の作業者(自律走行ロボットを含む)の活動の手順を、図3(A)を用いて説明する。
先行作業者(先頭作業者)は、複数の発信機10および1つの携帯端末20を保有して建物内部に進入する(ステップS1)。そして、進入口に、起動スイッチをオンもしくは切替えスイッチをアクティブに切り替えた発信機10を1つ設置する(ステップS2)。続いて、建物内部を移動し(ステップS3)、所定の距離を移動もしくは通路曲り角に達したような場合に、新たな発信機10を設置するか否かの判定を行う(ステップS4)。

0026

ここで、発信機10を設置する(ステップS4;Yes)と判定すると、起動スイッチをオンもしくは切替えスイッチをアクティブに切り替えた発信機10を1つ設置(ステップS5)して、再び移動を開始する(ステップS5→S3)。また、ステップS4で、発信機10を設置しない(ステップS4;No)と判定すると、発信機10を設置せずに移動を継続する(ステップS4→S3)。上記のような動作を、建物のフロア全体に亘って発信機が行き渡るまで繰り返す。
上記のような作業で、起動、設置された発信機10は、所定の周期、所定の電波強度で、自身のアドレス情報を含むビーコン信号を発信し続ける。一方、作業者が保有する携帯端末20は、起動された発信機10からのビーコン信号を受信し、アドレス情報および受信電波強度と共に自己が持つ慣性センサ(加速度センサや電子コンパス)の情報および端末IDコード機器識別情報)をサーバ40へ送信することとなる。

0027

次に、先行作業者が保有する携帯端末20の動作の手順を、図3(B)を用いて説明する。
携帯端末20は、起動スイッチがオンもしくは切替えスイッチがアクティブに切り替えると、先行作業者により建物内部に設置された発信機10から送信されるアドレス情報の受信および受信電波強度の検出を開始する(ステップS11)。次に、携帯端末20は、当該携帯端末20に設けられている慣性センサから加速度方位情報を取得する(ステップS12)。続いて、携帯端末20は、ステップS11で取得したアドレス情報および受信電波強度と共にステップS11で取得した加速度や方位情報をサーバ40へ送信する処理を行う(ステップS13)。その後、携帯端末20は、ステップS11へ戻り、ステップS11〜S13の処理を繰り返し実行する。

0028

次に、システム全体の流れを、図4を用いて説明する。
本実施形態の位置推定システムでは、先行作業者による建物内部への発信機(ビーコン)10の設置作業の開始前もしくは開始と並行して、サーバ40による作業者の支援処理を開始する(ステップS21)。それから、先行作業者が保有する携帯端末20とサーバ40との間の情報の送受信を開始する(ステップS22)。続いて、先行作業者が移動を開始するとともに発信機(ビーコン)10の設置作業を実行する(ステップS23)。

0029

続いて、サーバ40が、携帯端末20が発信機10から取得したアドレス情報および受信電波強度と共に携帯端末20が持つ慣性センサの情報を受信し、その受信情報に基づいて、先行作業者の携帯端末20の現在位置および発信機10の設定位置を演算する(ステップS24)。その後、演算された携帯端末20の現在位置および発信機10の設定位置の情報に基づく建物内部のマップ(地図)の作成および該マップ上での携帯端末20の現在位置および発信機10の設定位置の表示の処理を開始する(ステップS25)。

0030

そして、すべての発信機(ビーコン)10の設置が終了すると、消火や残留者救助等、本来の活動を実行する後続の作業者(実行部隊)が、各々携帯端末20を保有して建物内部へ進入する。すると、サーバ40は、実行部隊の作業者が保有する各携帯端末20から慣性センサの情報を受信する(ステップS27)。そして、受信した情報をサーバ40が処理して、作業者(携帯端末)の現在位置を算出してその位置をマップ上にシンボルアイコンで表示する(ステップS28,S29)。この際、サーバ40は、携帯端末20へステップS25で作成したマップ情報を送信するようにしても良い(ステップS26→S27)。

0031

実行部隊の各作業者が保有する携帯端末20はそれぞれ異なる端末IDコード(機器識別情報)を持ち、該端末IDコードおよび発信機10からのビーコン信号を受信し、アドレス情報および受信電波強度と共に自己が持つ慣性センサ(加速度センサや電子コンパス)の情報をサーバ40へ送信する。サーバ40は、これらの情報から建物内部へ進入した複数の作業者(携帯端末)の位置を演算によって把握し、ステップS25で作成したマップ上へ表示する処理を行なう(ステップS28)。
なお、ここでは、先行作業者が予め建物内部に発信機(ビーコン)10を設置した後で実行部隊の作業者が建物の内部へ侵入して消火活動等を実行する場合を例にとって説明したが、消火活動等を実行する複数の作業者が発信機10を設置しながら建物の奥へ移動して活動する場合にも利用することができる。

0032

図5図7には、サーバ40により作成される建物内部のマップ(地図)および該マップ上での携帯端末20の現在位置および発信機10の設定位置の表示の例が示されている。
このうち、図5(A)は先行作業者が建物内部へ進入した直後のマップの表示例、図5(B)は先行作業者が建物内部で少し移動した時のマップの表示例、図6(A)は先行作業者が建物内部でさらに移動した時のマップの表示例、図6(B)は実行部隊の複数の作業者が建物内部に進入している時のマップの表示例である。この表示例では、移動軌跡の周辺と未踏破区域とを異なる色で表示することで、未踏破区域が視覚的に把握し易くなっている。
なお、活動しようとする建物によっては、予め建物内部のフロア構成(マップ)の情報が得られる場合もある。その場合には、予め取得したフロアマップ上に、発信機10の設定位置および進入した作業者の位置を演算し、マップ上へ表示するようにしても良い。図7には、フロアマップ情報がある場合の表示例が示されている。

0033

次に、実施形態の位置推定システムを構成するサーバ40のCPUによって実行される処理の詳細な手順を、図8のフローチャートを用いて説明する。
図8(A)に示すように、サーバ40は、先ず、先行作業者(自律走行ロボット)が建物内へ進入する位置(進入口)を起点として記録する(ステップS31)。具体的には、先行作業者が建物の進入口に到着したときの携帯端末20の位置を起点として設定する。

0034

続いて、サーバ40は、携帯端末20との間でデータの送受信を行い、携帯端末20が発信機10から取得したアドレス情報および受信電波強度と共に携帯端末20が持つ慣性センサの情報を受信する(ステップS32)。次に、その受信情報の中に、サーバの記憶装置内に未登録のアクティブ状態の発信機が存在するか否か判定する(ステップS33)。そして、未登録のアクティブ状態の発信機がない(No)と判定した場合は、ステップS32へ戻る。

0035

一方、ステップS33で、受信情報の中に、未登録のアクティブ状態の発信機が存在する(Yes)と判定した場合は、ステップS34へ進み、当該発信機10のアドレス情報と起点位置情報とを対応付けて記憶し、例えば図5(A)に示すように、表示画面の起点位置に発信機のシンボル(もしくはアイコン)を表示する(ステップS35)。
その後、携帯端末20からの情報の受信があるか判定し(ステップS36)、情報受信がない(No)と判定した場合は、情報受信があるまで待機する(ステップS36)。また、ステップS36で、情報受信がある(Yes)と判定した場合は、ステップS40へ進み、携帯端末20からの受信情報の処理を行い、処理が終了するとステップS36へ戻って、携帯端末20からの情報受信の有無の判定と受信情報処理とを繰り返し実行する。

0036

図8(B)には、上記ステップS40の受信情報処理の具体的な手順が示されている。
この受信情報処理においては、サーバ40は、先ず携帯端末20が発信機10から取得したアドレス情報および受信電波強度と共に携帯端末20が持つ慣性センサの情報を受信する(ステップS41)。次に、受信情報に基づいて、起点位置からの携帯端末20の相対位置を算出する(ステップS42)。具体的には、慣性センサの情報に基づいて携帯端末20の移動方向および移動距離を算出する。なお、このとき、慣性センサの情報のみでは正確な位置を算出することが困難であるので、受信電波強度に基いて携帯端末20の移動距離を補正する。そして、算出した携帯端末20の相対位置をサーバ内の記憶装置(メモリ)に記録し、図5(B)に示すように、表示画面上に携帯端末20の移動点軌跡)および作業者のシンボル(アイコン)を表示する(ステップS43,S44)。

0037

その後、サーバの記憶装置内に未登録のアクティブ状態の発信機が存在するか否か判定する(ステップS45)。ここで、受信情報の中に、未登録のアクティブ状態の発信機がない(No)と判定した場合は、当該受信情報処理から抜けてステップS36へ戻る。また、ステップS45で、未登録のアクティブ状態の発信機が存在する(Yes)と判定した場合は、ステップS46へ進み、直前に算出された携帯端末20の相対位置を当該発信機10の相対位置としてアドレス情報と対応付けてサーバ内の記憶装置(メモリ)に記憶し、図6(A)に示すように、表示画面の対応する位置に発信機のシンボル(アイコン)を表示する(ステップS47)。

0038

上記処理を繰り返すことで、建物内部のマップが作成されて行き、図6(B)に示すように、サーバ40に接続されている表示装置41の表示画面上にマップおよび発信機と作業者の位置がシンボル(アイコン)で表示される。従って、建物の外部から内部の作業者に対して、移動方向や移動距離など適切な指示を与えて作業や任務遂行の支援をすることができる。なお、作成したマップをサーバ側の表示装置41に表示するほか、マップデータを作業者の携帯端末20へ送信して携帯端末20の表示部へ表示するようにしても良い。
以上説明したように、本実施形態の位置推定システムによれば、建物の内部構造に関する情報がない建物で火災等の事故災害が発生したような場合にも、建物内部のマップを作成することができ、それによって建物内部へ進入して活動する消防士の活動を支援することが可能となる。

0039

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、サーバ40に接続されている表示装置41の表示画面上に表示する作業者や発信機のシンボル(アイコン)は、ポインティングデバイスとしてのマウスにより操作(ポインタをシンボルに合わせてクリックしてからドロー)することでマップ上での位置をずらすことができるように構成にしてもよい。また、シンボルの位置をずらした場合、それに応じて携帯端末の移動軌跡を自動補正するように構成してもよい。このような機能は、例えば予めフロアマップの情報がある場合や作業者が保有する無線機を使用した無線通信の内容から、表示されている作業者の位置が正しくないと判断できる場合に適用すると有効である。

0040

また、携帯端末20は、新たに発信機10を設置し起動もしくはアクティブ化する際に、近くにエレベータ階段ドアなどの目印となる特徴物ランドマーク)が存在する場合に、そのような情報をサーバ40へ送信する機能を備えるように構成にしてもよい。これにより、建物の内部構造を把握し易くなる。また、目印となる特徴物情報を備える発信機を基準にして、携帯端末の位置や移動軌跡を補正することが可能となり、これにより作業者の位置および移動軌跡をより正確に把握することが可能となる。

0041

さらに、サーバ40は、携帯端末20が既に設置された発信機から本来受信可能な電波を受信できなくなったと、携帯端末の位置情報から判断した場合には当該発信機のシンボル(アイコン)の表示を他の発信機のシンボルと異なる色等で表示するように構成にしてもよい。これにより、発信機が、延焼火災や建物の一部の崩落等何らかの原因で故障し送信不能になったことを視覚的に認識させることができ、これによりこの発信機の設定位置周辺を警戒するように作業者に知らせることが可能となる。

0042

また、上記実施形態では、先行作業者が1つのルートに沿って順次発信機を設置する例を説明したが、発信機の設置の方法はこれに限定されず、複数の作業者が進入口で二手に分かれて複数のルートに沿って発信機を順次設置したり、先行作業者によらず実行部隊の作業者が建物内へ進入しながら発信機を順次設置するようにしてもよい。
さらに、上記実施形態では、本発明を、ビル等の建物内で消防士が活動する場合の位置推定システムに適用したものを説明したが、本発明はそれに限定されず、地震等の災害により被害を受けた建造物内で救助隊が活動する場合の位置推定システムにも適用することができる。

0043

10発信機
20携帯端末
21受信回路
21aアンテナ
22 表示部
23入力操作部
24スピーカ
25 CPU(マイクロプロセッサ)
26 ROM(リードオンリメモリ)
27 RAM(ランダムアクセスメモリ)
28慣性センサ
29無線通信回路
29a アンテナ
30通信網
40サーバ
41 表示装置

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