特許 6970150 位置推定システムの構築方法および位置推定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6970150

(24)【登録日】2021年11月1日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】位置推定システムの構築方法および位置推定システム

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/02 20100101AFI20211111BHJP

   G01C 21/26 20060101ALI20211111BHJP

   G08G 1/005 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   G01S5/02 A

   G01C21/26 P

   G08G1/005

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-179093(P2019-179093)

(22)【出願日】2019年9月30日

(62)【分割の表示】特願2015-88220(P2015-88220)の分割

【原出願日】2015年4月23日

(65)【公開番号】特開2020-3507(P2020-3507A)

(43)【公開日】2020年1月9日

【審査請求日】2019年10月28日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000111074

【氏名又は名称】ニッタン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】河村 一利

(72)【発明者】

【氏名】西村 栄三

(72)【発明者】

【氏名】國司 一宏

【審査官】 安井 英己

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０２６９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０６５２２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００１９９２４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１６７６０８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ １／００− １／６８，

Ｇ０１Ｓ ５／００− ５／１４，

Ｇ０１Ｓ １９／００−１９／５５，

Ｇ０１Ｃ ２１／００−２１／３６，

Ｇ０８Ｇ １／００５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも自己の識別情報を含むアドレス情報を無線で発信可能な発信部を各々有する複数の発信機と、
前記複数の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と、
を用いた位置推定システムの構築方法であって、
前記複数の発信機の発信部を非アクティブな状態にして前記携帯端末と共に保有して移動して、建物内部の任意の箇所を起点として選択し、前記複数の発信機のうちいずれか一つの発信機の発信部をアクティブ状態にして前記起点に設置する第１ステップと、
前記第１ステップにより設置された発信機から発信されたアドレス情報を受信した携帯端末が送信した情報を受信したデータ処理装置が、前記第１ステップにより設置された発信機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起点として記憶する第２ステップと、
前記複数の発信機のうち、既に設置された発信機以外の、発信部が非アクティブな状態の複数の発信機と前記携帯端末を保有して、前記建物内を移動する第３ステップと、
移動中の前記携帯端末から送信される前記慣性センサの検出情報を前記データ処理装置が受信して、前記起点を基準とする前記携帯端末の相対位置を演算により算出する第４ステップと、
前記発信部が非アクティブな状態の複数の発信機のうちいずれか一つの発信機の発信部をアクティブ状態にして前記建物内部の任意の箇所に設置する第５ステップと、
前記第５ステップにより設置された発信機から発信された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相対位置を、前記第５ステップにより設置された発信機の設定位置として記憶する第６ステップと、
を有していることを特徴とする位置推定システムの構築方法。

【請求項2】

前記第３ステップにおいて、前記携帯端末は、既に設置されている発信機から発信される無線信号を受信して受信電波強度を検出し、その受信電波強度の情報を受信電波強度情報として当該発信機のアドレス情報と共に送信し、
前記第４ステップにおいて、前記データ処理装置は、受信したアドレス情報に対応する設置済みの発信機の設定位置情報と前記受信電波強度情報および前記慣性センサの検出情報に基づいて、前記起点を基準とする前記携帯端末の相対位置を算出す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の構築方法。

【請求項3】

前記起点と前記携帯端末の相対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第７ステップを有していることを特徴とする請求項１または２に記載の位置推定システムの構築方法。

【請求項4】

前記第１ステップにおいて、前記建物の進入口を前記起点として選択して、前記いずれか一つの発信機の発信部をアクティブ状態にして設置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位置推定システムの構築方法。

【請求項5】

少なくとも自己の識別情報を含むアドレス情報を無線で発信可能な発信部を各々有する複数の発信機と、
前記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受信した前記発信機の無線信号に含まれるアドレス情報を抽出する機能と、
前記慣性センサの検出情報と自己の識別情報と前記発信機の無線信号から抽出したアドレス情報とを送信する機能と、を有し、
前記データ処理装置は、
前記複数の発信機のうち建物内部の任意の箇所に発信部をアクティブ状態にして先行作業者により設置された第１の発信機から前記先行作業者が保有する前記携帯端末を経由して最初にアドレス情報を受信した時点での前記携帯端末の位置を、起点として記憶すると共に当該第１の発信機の位置として記憶する機能と、
前記携帯端末から送信されてくる前記慣性センサの検出情報に基づいて、前記起点を基準とする当該携帯端末の相対位置を演算により算出する機能と、
前記複数の発信機のうち前記建物内部の任意の箇所に発信部をアクティブ状態にして順次設置された第２の発信機から前記携帯端末を経由してアドレス情報を順次受信した時点で、前記起点を基準とする前記携帯端末の相対位置を、当該第２の発信機の設定位置として順次記憶する機能と、有することを特徴とする位置推定システム。

【請求項6】

前記携帯端末は、
前記第１の発信機又は／及び前記第２の発信機から発信された無線信号の受信電波強度を検出する機能と、
検出した前記第１の発信機又は／及び前記第２の発信機の受信電波強度の情報を受信電波強度情報として、前記慣性センサの検出情報および自己の識別情報と抽出した前記第１の発信機又は／及び前記第２の発信機のアドレス情報と共に送信する機能と、をさらに有し、
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、前記起点を基準とする当該携帯端末の相対位置を演算により算出する機能を有することを特徴とする請求項５に記載の位置推定システム。

【請求項7】

前記データ処理装置は、
前記起点と前記携帯端末の相対位置と前記第１の発信機又は／及び前記第２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５または６に記載の位置推定システム。

【請求項8】

前記第１の発信機は前記建物の進入口に発信部をアクティブ状態にして設置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の位置推定システム。

【発明の詳細な説明】

【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の位置推定技術に関し、例えば消防隊員が建物の中で任務を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の位置情報を把握し、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シ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、加速度センサや地磁気センサ、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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０００−９７２２号公報

【特許文献2】特開２０１２−８８２５３号公報

【特許文献3】特開２０１４−１６７４６１号公報

【発明の概要】

【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、既設の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の構築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の構築方法は、
少なくとも自己の識別情報を含むアドレス情報を無線で発信可能な発信部を各々有する複数の発信機と、
前記複数の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と、
を用いた位置推定システムの構築方法であって、
前記複数の発信機の発信部を非アクティブな状態にして前記携帯端末と共に保有して移動して、建物内部の任意の箇所を起点として選択し、前記複数の発信機のうちいずれか一つの発信機の発信部をアクティブ状態にして前記起点に設置する第１ステップと、
前記第１ステップにより設置された発信機から発信されたアドレス情報を受信した携帯端末が送信した情報を受信したデータ処理装置が、前記第１ステップにより設置された発信機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起点として記憶する第２ステップと、
前記複数の発信機のうち、既に設置された発信機以外の、発信部が非アクティブな状態の複数の発信機と前記携帯端末を保有して、前記建物内を移動する第３ステップと、
移動中の前記携帯端末から送信される前記慣性センサの検出情報を前記データ処理装置が受信して、前記起点を基準とする前記携帯端末の相対位置を演算により算出する第４ステップと、
前記発信部が非アクティブな状態の複数の発信機のうちいずれか一つの発信機の発信部をアクティブ状態にして前記建物内部の任意の箇所に設置する第５ステップと、
前記第５ステップにより設置された発信機から発信された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相対位置を、前記第５ステップにより設置された発信機の設定位置として記憶する第６ステップと、
を有していることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、発信機が設置されていない建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定位置を記憶することができるため、建物内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可能な位置推定システムを構築することができる。

【0009】

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の構築方法において、
前記第３ステップにおいて、前記携帯端末は、既に設置されている発信機から発信される無線信号を受信して受信電波強度を検出し、その受信電波強度の情報を受信電波強度情報として当該発信機のアドレス情報と共に送信し、
前記第４ステップにおいて、前記データ処理装置は、受信したアドレス情報に対応する設置済みの発信機の設定位置情報と前記受信電波強度情報および前記慣性センサの検出情報に基づいて、前記起点を基準とする前記携帯端末の相対位置を算出することを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、慣性センサの検出情報のみに基づいて携帯端末の相対位置を算出する場合に比べて、より正確に携帯端末を保有する作業者の位置を把握することが可能な位置推定システムを構築することができる。

【0010】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の位置推定システムの構築方法において、
前記起点と前記携帯端末の相対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第７ステップ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、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可能な位置推定システムを構築することができる。

【0011】

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の位置推定システムの構築方法において、
前記第１ステップにおいて、前記建物の進入口を前記起点として選択して、前記いずれか一つの発信機の発信部をアクティブ状態にして設置することを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、建物の進入口に設定された発信機の位置を起点として他の発信機の設定位置を記憶することができる。

【0012】

請求項５に記載の位置推定システムは、
少なくとも自己の識別情報を含むアドレス情報を無線で発信可能な発信部を各々有する複数の発信機と、
前記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受信した前記発信機の無線信号に含まれるアドレス情報を抽出する機能と、
前記慣性センサの検出情報と自己の識別情報と前記発信機の無線信号から抽出したアドレス情報とを送信する機能と、を有し、
前記データ処理装置は、
前記複数の発信機のうち建物内部の任意の箇所に発信部をアクティブ状態にして先行作業者により設置された第１の発信機から前記先行作業者が保有する前記携帯端末を経由して最初にアドレス情報を受信した時点での前記携帯端末の位置を、起点として記憶すると共に当該第１の発信機の位置として記憶する機能と、
前記携帯端末から送信されてくる前記慣性センサの検出情報に基づいて、前記起点を基準とする当該携帯端末の相対位置を演算により算出する機能と、
前記複数の発信機のうち前記建物内部の任意の箇所に発信部をアクティブ状態にして順次設置された第２の発信機から前記携帯端末を経由してアドレス情報を順次受信した時点で、前記起点を基準とする前記携帯端末の相対位置を、当該第２の発信機の設定位置として順次記憶する機能と、有することを特徴とする。
請求項５に記載の発明の位置推定システムによれば、建物内部のような制限された空間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、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。

【0013】

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の位置推定システムにおいて、
前記携帯端末は、
前記第１の発信機又は／及び前記第２の発信機から発信された無線信号の受信電波強度を検出する機能と、
検出した前記第１の発信機又は／及び前記第２の発信機の受信電波強度の情報を受信電波強度情報として、前記慣性センサの検出情報および自己の識別情報と抽出した前記第１の発信機又は／及び前記第２の発信機のアドレス情報と共に送信する機能と、をさらに有し、
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、前記起点を基準とする当該携帯端末の相対位置を演算により算出する機能を有することを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、携帯端末が発信機から発信された無線信号の受信電波強度を検出し送信する機能を有し、データ処理装置が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携帯端末の相対位置を算出するため、建物内部のような制限された空間へ作業者が進入する場合に、慣性センサの検出情報のみに基づいて携帯端末の相対位置を算出する場合に比べて、より正確に携帯端末の位置を把握することができる。

【0014】

請求項７に記載の発明は、請求項５または６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相対位置と前記第１の発信機又は／及び前記第２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７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。

【0015】

請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれかに記載の位置推定システムにおいて、前記第１の発信機は前記建物の進入口に発信部をアクティブ状態にして設置されていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明によれば、建物内部のような制限された空間の進入口に設定された発信機の位置を起点として携帯端末の相対位置を算出することができる。

【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を構築することができる。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】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】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。

【図8】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。

【発明を実施するための形態】

【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や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）通信や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の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や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、消火や残留者の救助等、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や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の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や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、近くにエレベータや階段、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。

【符号の説明】

【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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】