(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】実施形態に係る位置管理システムの全体構成を示すブロック図。
【
図2】
図1に示すシステムに用いられる携帯型のBLE送信機の構成を示すブロック図。
【
図3】
図1に示すシステムに用いられるエリア配置のBLE受信機の構成を示すブロック図。
【
図4】
図1に示すシステムに用いられる管理サーバの構成を示すブロック図。
【
図5】
図1に示す管理サーバの移動体位置管理のための処理手順を示すフローチャート。
【
図6】
図1に示す管理サーバにおいて、移動体の測位手順を示すフローチャート。
【
図7】
図1に示すシステムにおいて、BLE受信機の配置例を示す概念図。
【
図8】
図1に示す管理サーバの移動体位置管理のための処理手順を示すフローチャート。
【
図9】
図8に示す管理サーバのエリア判定1の処理手順を示すフローチャート。
【
図10】
図8に示す管理サーバのエリア判定2の処理手順を示すフローチャート。
【
図11】
図10に示すエリア判定2に適用されるBLE受信機の選択条件を示す図。
【
図12】
図10に示すエリア判定2を説明するためのBLE受信機の配置例を示す図。
【
図13】
図8に示す管理サーバのフィルタリング1の処理手順を示すフローチャート。
【
図14】
図8に示す管理サーバの相関位置推定の処理手順を示すフローチャート。
【
図15】
図8に示す管理サーバの自己位置出力の処理手順を示すフローチャート。
【
図16】
図8に示す管理サーバのエリア判定3の処理手順を示すフローチャート。
【
図17】
図16に示すエリア判定3に適用されるBLE受信機の選択条件を示す図。
【
図18】実施形態の位置推定処理として、フィルタ用BLE受信機を用いた推定の処理手順を示すフローチャート。
【
図19】
図18に用いられる相関位置推定手順を示すフローチャート。
【
図20】第1の実施例として、実施形態に係る位置管理システムを利用した入退出管理システムの構成を示すブロック図。
【
図21】
図20に示す入退出管理システムの運用手順を示すフローチャート。
【
図22】第2の実施例として、実施形態に係る位置管理システムを利用したイベント管理システムの構成を示すブロック図。
【
図23】
図22に示すイベント管理システムの運用手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明の実施の一形態について説明する。
【0010】
図1は、実施形態に係る位置管理システムの構成を示すブロック図である。
図1に示す位置管理システムは、施設内をN個の管轄エリアに分割して、それぞれの管轄エリア内に存在する移動者の位置をリアルタイムに判別可能とする。
図1において、1はBLE(Bluetooth Low Energy)送信機、2A1〜2ANはN個のBLE受信機、3はネットワーク、4は管理サーバを示している。
【0011】
上記BLE送信機1は、位置管理対象とする移動者に装着される。具体的には
図2に示すように構成され、BLEモジュール11において、個別に設定された識別符号(以下、送信機ID)を示すビーコン信号(アドバタイジングパケット)を周期的に生成し、このビーコン信号をBLE規格の信号に変換した後、送信アンテナ12からBLE規格の無線周波数で送信する。各ブロックの駆動電力は電源部13から供給される。電源部13にはバッテリが用いられるが、太陽電池等の発電素子を利用した電力供給機能を備えるようにしてもよい。
【0012】
上記N個のBLE受信機2Ai(iは1〜Nのエリア番号)は、それぞれ上記N個の管轄エリアの対応するエリア内に配置される。このBLE受信機2Aiは、具体的には
図3に示すように構成され、それぞれ該当する管轄エリアまたはその近傍に存在するBLE送信機1から送信されるビーコン信号を受信アンテナ21を通じて受信部22で受信する。次に、信号処理部23において、受信信号から送信機IDを識別すると共にその受信強度(単位時間当たりのRSSI(Received Signal Strength Indicator)値の移動平均)の計測し、これらの送信機ID、受信強度の情報を移動者の位置管理情報(以下、位置データ)とし、当該受信機の識別符号(以下、受信機ID)と共に、通信インターフェース部24からネットワーク3を通じて管理サーバ4に送信する。
【0013】
上記管理サーバ4は、
図4に示すように、ネットワーク3から通信インターフェース部41を通じて各BLE受信機2Aiからの移動者の位置管理情報を取り込み、情報処理部42によって個々の位置管理情報の同一送信機IDによる関連性を判定し、受信機IDと受信強度の計測結果に基づいて対象移動者が存在する管理エリア(位置)を特定する。この管理サーバ4は、ネットワーク3を通じて制御端末5から指示または要求される情報を提供する。
【0014】
上記BLE受信機2Aiは、エリア判定用とフィルタ用とに大別される。フィルタ用のBLE受信機は、エリア判定用のBLE受信機間の管轄エリア境界に配置され、受信強度のRSSI値に応じて対象移動者がどちらのエリア判定用BLE受信機の管轄エリアに存在するか、どちらの方向を向いているかを判定する。すなわち、対象移動者の身体は、BLE送信機1の送信電波の遮蔽物となり、身体を通過する電波の強度は低下する。そこで、エリア判定用受信機の周辺のフィルタ用受信機の受信強度を参照することで、対象移動者の向いている方向を判定する。以下の説明では、
図5に示すように、10m単位の格子点(1)〜(4)にエリア判定用のBLE受信機を配置し、その中間点における5m間隔の位置(5)〜(9)にフィルタ用のBLE受信機を配置した場合を例とする。
【0015】
上記構成において、以下にその管理運用手順について説明する。
【0016】
まず、BLE送信機1では、
図6に示すように、電源ON(ステップS11)によって1秒間に規定回数のビーコン信号を生成して定格出力で送信し(ステップS12)、電源OFF(ステップS13)によってビーコン信号の送信を停止する(ステップS14)。
【0017】
BLE受信機2Aiでは、
図7に示すように、ビーコン信号の到来電波を受信すると(ステップS21)、受信したビーコン信号から送信機IDを判定し(ステップS22)、送信機ID毎に単位時間当たりのRSSI値の移動平均を受信強度として計測し(ステップS23)、送信機IDと計測した受信強度を移動者の位置管理情報として、受信機IDと共に管理サーバ4に送信する(ステップS24)。
【0018】
管理サーバ4では、
図8に示すように、BLEによる測位処理が開始されると、まず、いずれかのBLE受信機2Aiから位置データが送られてきたか判断する(ステップS31)。ここで位置データが送られてこないと判断された場合(NO)には、既存の位置情報(該当なし)を保持して(ステップS32)、ステップS31に戻る。ステップS31で位置データが取得されたと判断された場合(YES)には、同一の送信機IDを複数のBLE受信機(フィルタ用を除く)で受信しているか判断する(ステップS33)。ここで単独のBLE受信機だけが受信していると判断された場合(NO)には、エリア判定1を実行して(ステップS34)、ステップS31に戻る。このエリア判定1では、
図9に示すように、受信しているBLE受信機のエリアを対象移動者の存在位置として認識する(ステップS341)。
【0019】
上記ステップS33で複数のBLE受信機(フィルタ用を除く)が受信していると判断された場合(YES)には、同一の送信機IDを受信しているBLE受信機(フィルタ用を除く)が3個以上か判断する(ステップS35)。ここで3個以上でないと判断された場合(NO)には、エリア判定2を実行する(ステップS36)と共に、それぞれの位置データに含まれる受信強度の変動検出結果に基づくフィルタリング1(ステップS37)及び相対位置の推定(ステップS38)を実行し、エリア判定2の判定結果と相対位置の推定結果に基づいて自己位置の情報を出力して(ステップS39)、ステップS31に戻る。
【0020】
ここで、上記エリア判定2(ステップS36)では、
図10に示すフローチャートに沿って、
図11に示すBLE受信機の選択条件に従って処理を実行する。ここでは説明を理解しやすくするため、
図12に示すように、10m間隔のエリア判定用のBLE受信機(1),(3)の中間点にフィルタ用のBLE受信機(2)が位置している例を想定する。
【0021】
図10において、まず、いずれかのフィルタ用BLE受信機がビーコン信号を受信したかを判断し(ステップS361)、受信していないと判断された場合(NO)には、
図11に示す選択条件に従って該当なし(N/A)を選択する(ステップS362)。ステップS361でいずれかのフィルタ用BLE受信機がビーコン信号を受信したと判断された場合(YES)には、2以上のフィルタ用BLE受信機がビーコン信号を受信しているか判断し(ステップS363)、2以上のフィルタ用BLE受信機で受信していないと判断された場合(NO)には、
図11に示す条件に従って、エリア判定に使用するBLE受信機を選択する(ステップS364)。また、2以上のフィルタ用BLE受信機で受信していると判断された場合(YES)には、さらにエリア判定用BLE受信機の間にあるフィルタ用BLE受信機を選択し(ステップS365)、
図11に示す条件に従って、エリア判定に使用するBLE受信機を選択する(ステップS366)。
【0022】
また、上記フィルタリング1(ステップS37)では、
図13に示すフローチャットに沿って処理を実行する。
図13において、まず前回の受信結果からRSSI値による受信強度の変動が−AdB(環境に応じて可変とする)以下か判断し(ステップS371)、−AdB以下でない場合(NO)には、変動のないBLE受信機のデータのみを出力させる(ステップS372)。上記ステップS371において、受信強度の変動が−AdB以下の場合(YES)には、その受信機IDと受信強度のRSSI値を出力する(ステップS373)。
【0023】
また、上記相関位置推定(ステップS38)では、
図14に示すフローチャートに沿って処理を実行する。
図14において、まず受信しているBLE受信機が3個以上か判断し(ステップS381)、3個に満たない場合(NO)には、2個のBLE受信機の受信強度RSSI値を用いて自己位置を算出する(ステップS382)。ステップS381において、受信しているBLE受信機が3個以上であると判断された場合(YES)には、受信しているBLE受信機が4個以上であるか判断し(ステップS383)、4個に満たない場合(NO)には、3か所のBLE受信機のRSSI値を用いて自己位置を算出し(ステップS384)、4個以上の場合(YES)には、4か所のBLE受信機のRSSI値を用いて自己位置を算出する(ステップS386)。
【0024】
また、上記自己位置出力(ステップS39)では、
図15に示すフローチャートに沿って処理を実行する。
図15において、まず最も近いBLE受信機とRSSI値が最大のBLE受信機が同じものか判断し(ステップS391)、同じでないと判断された場合(NO)には、フィルタ用BLE受信機を用いた位置推定処理に移行する(ステップS392)。ステップS391で同じであると判断された場合(YES)には、そのBLE受信機の位置情報を出力する(ステップS393)。
【0025】
図8に戻り、ステップS35において、受信しているBLE受信機数が3個以上の場合(YES)には、受信しているBLE受信機数が4個以上かを判断し(ステップS40)、4個に満たないと判断された場合(NO)には、エリア判定3を実行し(ステップS41)、合わせて前述のフィルタリング1(ステップS37)と同等の処理(ステップS42)、前述の相対位置推定(ステップS38)と同等の処理(ステップS43)、前述の自己位置出力(ステップS39)と同等の処理(ステップS44)を実行して、ステップS31に戻る。
【0026】
ここで、上記ステップS41のエリア判定3(ステップS41)では、
図16に示すフローチャートに沿って、
図17に示すBLE受信機の選択条件に従って処理を実行する。
図16において、まず、いずれかのフィルタ用BLE受信機がビーコン信号を受信したかを判断し(ステップS411)、受信していないと判断された場合(NO)には、
図17に示す選択条件に従って該当なし(N/A)を選択する(ステップS412)。ステップS411でいずれかのフィルタ用BLE受信機がビーコン信号を受信したと判断された場合(YES)には、
図17に示す条件に従って、エリア判定に使用するBLE受信機を選択する(ステップS413)。
【0027】
図8のステップS40において、受信しているBLE受信機数(フィルタ用を除く)が4つ以上の場合(YES)には、受信強度のRSSI値が高い順に4つのBLE受信機を選択し(ステップS45)、エリア判定3を実行し(ステップS46)、合わせて前述のフィルタリング1(ステップS37)と同等の処理(ステップS47)、前述の相対位置推定(ステップS38)と同等の処理(ステップS48)、前述の自己位置出力(ステップS39)と同等の処理(ステップS49)を実行して、ステップS31に戻る。
【0028】
以上のように、実施形態の位置管理システムでは、対象移動者が管轄エリア間を移動すると、移動者携帯のBLE送信機1から送信されるビーコン信号を各管轄エリアのBLE受信機2Aiが受信して位置情報を管理サーバ4に通知し、複数のBLE受信機が同一ビーコン信号を受信した場合でも、フィルタ受信機の受信結果、あるいは受信強度の変化の情報を利用して最もBLE送信機に近いBLE受信機を特定し、その管轄エリアを対象移動者が存在する位置として判別することができる。この場合、携帯端末としては、BLEモジュールを利用してビーコン信号を送信する機能を持たせればよいので、電力消費を抑えることができる。また、携帯端末側の測位機能を不要とし、確実に移動体の位置を把握し管理することができる。
【0029】
ところで、上記実施形態において、位置推定の手法は、
図14に示す相関位置推定の処理に限定されるものではなく、例えば
図18に示すフィルタ用BLE受信機を用いた推定の処理手順と
図19に示す相対位置推定手順を採用することも可能である。
【0030】
すなわち、
図18において、いずれかのフィルタ用BLE受信機から受信出力があるか判断し(ステップS51)、いずれも受信出力がなかったと判断された場合(NO)には、最も近いフィルタ用BLE受信機の位置と受信強度のRSSI値が最大のフィルタ用BLE受信機の中間位置を推定する(ステップS52)。ステップS51において、いずれかのフィルタ用BLE受信機から受信出力があったと判断された場合(YES)には、前述のフィルタリング1と同等の処理を実行する(ステップS53)。
【0031】
続いて、同一の送信機IDを複数のフィルタ用BLE受信機で得られたか判断し(ステップS54)、同一の送信機IDは得られなかったと判断された場合(NO)には、受信したBLE受信機の位置情報を推定する(ステップS55)。ステップS54で同一の送信機IDが得られたと判断された場合(YES)には、それぞれの受信信号の受信強度であるRSSI値を算出する(ステップS56)。ここで、RSSI値の差が例えば5dB以上か判断し(ステップS57)、5dBに満たないと判断された場合(NO)には、
図19に示す相対位置推定2の処理に移行する。ステップS57において、5dB以上と判断された場合(YES)には、受信強度の高い方のBLE受信機の位置情報を出力する(ステップS58)。
【0032】
上記相対位置推定2の処理では、
図19に示すように、受信しているフィルタ用BLE受信機が3つ以上か判断し(ステップS61)、3つに満たないと判断された場合(NO)には、2か所のフィルタ用BLE受信機のRSSI値を用いて自己位置を算出する(ステップS62)。ステップS61で3つ以上と判断された場合(YES)には、受信しているBLE受信機数が4つ以上か判断し(ステップS63)、4つに満たないと判断された場合(NO)には、3か所のBLE受信機のRSSI値を用いて自己位置を算出する(ステップS64)。
【0033】
上記ステップS63で受信しているBLE受信機数が4つ以上と判断された場合(YES)には、RSSI値の高い順に4つのBLE受信機を選択し(ステップS65)、4か所のBLE受信機のRSSI値を用いて自己位置を算出する(ステップS66)。
【0034】
上記の位置推定処理によっても、確実に移動体の位置を把握し管理することができる。
【0035】
(第1の実施例)
上記実施形態による位置管理システムは、ゲートを管理するゲート管理システムにも適用可能である。例えば、
図20に示すように、実施形態で説明したBLE送信機を入退出用のセキュリティカード101に組み込み、実施形態のBLE受信機をカードリーダ102に組み込み、ゲート103の開閉を制御するゲート管理サーバ104に実施形態の管理サーバの機能を組み込む。
【0036】
上記構成によるゲート管理システムにおいて、ゲート管理サーバ104による運用手順を
図21に示すフローチャートに沿って説明する。
【0037】
まず、本実施例では、パブリックスペースとプライベートスペースとをゲート103で区切られているものとする。パブリックスペースでは、自由に移動できるが、移動者の位置は、実施形態の位置管理システムの機能により常時把握されている。移動者がゲート103に近づくと、カードリーダ102に組み込まれたBLE受信機がセキュリティカード101に組み込まれたBLE送信機から送信されるビーコン信号を受信し、ビーコン信号の受信結果から得られる送信機ID、受信強度のデータを含む位置管理情報をカードリーダ102の受信機IDと共にゲート管理サーバ104に送信する。
【0038】
このとき、ゲート管理サーバ104は、
図21に示すように、位置管理情報の入力を待機しており(ステップS71)、移動者がカードリーダ102のBLE受信エリアに入り、カードリーダ102から位置管理情報が送られてくると、送信機IDをデータベースと照合して(ステップS72)入室の可否を判定する(ステップS73)。ここで、照合結果が不可の場合には、ゲート103に扉を閉じるように指示し(ステップS74)、例えば入室不可のメッセージを提示させる(ステップS75)。照合結果が可の場合には、ゲート103に扉の開くように指示し(ステップS76)、例えば入室許可のメッセージを提示させる(ステップS77)。
【0039】
以上のように、実施形態の位置管理システムの機能を利用したゲート管理システムによれば、移動者は従来のようなカードを提示することなく、例えばカードを鞄等に入れたままでも、自動的にBLE送受信による位置管理情報の授受が行われるので、許可を受けている者は通過許可を求める動作をすることなく、ゲートを容易に通過することが可能となる。このことは、手荷物が多い場合等で非常に有効である。
【0040】
尚、本システムでは、カードリーダ102が従来のセキュリティカードの読み込みを可能とすることで、BLE送信機能を有していなくても通行管理が可能であり、利便性が高い。
【0041】
(第2の実施例)
上記実施形態による位置管理システムは、イベント管理システムにも適用可能である。例えば、
図22に示すように、実施形態で説明したBLE送信機をイベント会場の入場者に配布する入場登録カード201に組み込み、実施形態のBLE受信機をイベント会場の各展示ブースにおける案内装置202に組み込み、イベント管理サーバ203に実施形態の管理サーバの機能を組み込む。
【0042】
上記構成によるイベント管理システムにおいて、イベント管理サーバ203による運用手順を
図23に示すフローチャートに沿って説明する。
【0043】
まず、本実施例では、イベント会場において、入場者が任意の展示ブースに近づくと、案内装置202に組み込まれたBLE受信機が入場登録カード201に組み込まれたBLE送信機から送信されるビーコン信号を受信し、ビーコン信号の受信結果から得られる送信機ID、受信強度のデータを含む位置管理情報を案内装置202の受信機IDと共にイベント管理サーバ203に送信する。
【0044】
このとき、イベント管理サーバ203は、
図23に示すように、位置管理情報の入力を待機しており(ステップS81)、入場者が案内装置202のBLE受信エリアに入り、案内装置202から展示ブースに近づいた入場者の位置管理情報が送られてくると、送信機IDをデータベースと照合して(ステップS82)入場者の登録情報を識別し(ステップS83)、登録内容に対応する案内情報を選択して、案内装置202に該当する案内情報を提示するように指示する(ステップS84)。
【0045】
以上のように、実施形態の位置管理システムの機能を利用したイベント管理システムによれば、イベント会場の入場者は、展示ブースに近づくだけで、自動的にBLE送受信による位置管理情報の授受が行われ、予め登録した登録情報に基づく適切な案内を受けることができる。
【0046】
尚、上記の実施形態及び実施例では、BLEによるビーコン信号を利用する場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の省電力無線通信方式を利用することも可能である。
【0047】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。