特開 2023-125967 位置特定装置、位置特定方法、および、測定用台車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023125967

(43)【公開日】2023-09-07

(54)【発明の名称】位置特定装置、位置特定方法、および、測定用台車

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20230831BHJP

【ＦＩ】

G01B7/00 102M

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022030365

(22)【出願日】2022-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504143441

【氏名又は名称】国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】新井 イスマイル

(72)【発明者】

【氏名】奥村 嶺

(72)【発明者】

【氏名】藤川 和利

(72)【発明者】

【氏名】新 佑太郎

(72)【発明者】

【氏名】川端 馨

【テーマコード（参考）】

2F063

【Ｆターム（参考）】

2F063AA03

2F063BB03

2F063CA09

2F063DA01

2F063DC08

2F063DD08

2F063GA52

(57)【要約】

【課題】作業者の位置の特定精度を向上させる。
【解決手段】位置特定装置（１）は、測位対象領域における作業者（Ｗ）の移動経路において計測した複数の磁気と、作業者（Ｗ）の移動距離とを取得する取得部（１０）と、取得部（１０）が取得した複数の磁気の、作業者（Ｗ）の移動に伴う変化パターンと、測位対象領域において予め磁気が計測された複数の計測点の少なくとも一部の連続する計測点を繋ぐことにより特定される照合対象経路のうち、上記移動距離に相当する長さを有する照合対象経路の磁気の変化パターンとを照合することにより、作業者（Ｗ）が移動した経路を推定する推定部（２０）と、推定部（２０）が推定した経路に基づいて、作業者（Ｗ）の位置を特定する特定部（３０）と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測位対象領域における被測位対象の位置を特定する位置特定装置であって、
前記測位対象領域における前記被測位対象の移動経路において計測した複数の磁気と、前記移動経路上を前記被測位対象が移動した移動距離とを取得する取得部と、
（１）前記取得部が取得した前記複数の磁気の、前記被測位対象の移動に伴う変化パターンと、（２）前記測位対象領域において予め磁気が計測された複数の計測点のうち少なくとも一部の連続する計測点を繋ぐことにより特定される経路を照合対象経路とし、前記照合対象経路のうち、前記移動距離に相当する長さを有する前記照合対象経路の磁気の変化パターンと、を照合することにより、前記被測位対象が移動した経路を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記被測位対象が移動した経路に基づいて、前記被測位対象の位置を特定する特定部と、を含む、位置特定装置。

【請求項2】

前記推定部は、
前記取得部が取得した磁気の水平成分の、前記被測位対象の移動に伴う変化パターンと、前記照合対象経路における、予め測定された磁気の水平成分の変化パターンとを照合し、
磁気の水平成分の変化パターンの照合結果に基づいて、前記被測位対象が移動した経路を推定する、請求項１に記載の位置特定装置。

【請求項3】

前記推定部は、
前記取得部が取得した磁気の水平成分および鉛直成分の、前記被測位対象の移動に伴う変化パターンと、前記照合対象経路における、予め測定された磁気の水平成分および鉛直成分の変化パターンとを照合し、
磁気の水平成分の変化パターンの照合結果、および、磁気の鉛直成分の変化パターンの照合結果に基づいて、前記被測位対象が移動した経路を推定する、請求項１に記載の位置特定装置。

【請求項4】

前記推定部は、前記移動経路の複数箇所において計測した磁気の成分の変化パターンと、前記照合対象経路における複数の計測点における予め測定された磁気の成分の変化パターンとの類似度を算出し、当該類似度に基づいて前記被測位対象が移動した経路を推定する、請求項１から３のいずれか１項に記載の位置特定装置。

【請求項5】

前記推定部は、
磁気の水平成分および鉛直成分のそれぞれについて前記類似度を算出し、
複数の前記照合対象経路について算出された水平成分の類似度についてのランキングが所定のランキング以上である前記照合対象経路の中から、前記被測位対象が移動した経路を推定する、請求項４に記載の位置特定装置。

【請求項6】

前記推定部は、前記取得部が取得した磁気の成分、および、予め計測された磁気の成分を所定の方法で規格化した後、磁気の成分の変化パターンの照合を行う、請求項１から５のいずれか１項に記載の位置特定装置。

【請求項7】

測位対象領域における被測位対象の位置を特定する位置特定方法であって、
前記測位対象領域における複数の計測点の磁気を予め計測する第１磁気成分計測工程と、
前記測位対象領域における前記被測位対象の移動経路において複数の磁気を計測する第２磁気成分計測工程と、
（１）前記第２磁気成分計測工程で測定した前記複数の磁気の、前記被測位対象の移動に伴う変化パターンと、（２）前記第１磁気成分計測工程で計測を行った複数の計測点のうち少なくとも一部の連続する計測点を繋ぐことにより特定される経路を照合対象経路とし、前記照合対象経路のうち、前記第２磁気成分計測工程において前記被測位対象が移動した移動距離に相当する長さを有する前記照合対象経路の磁気の変化パターンと、を照合することにより、前記被測位対象が移動した経路を推定する推定工程と、
前記推定工程において推定した前記被測位対象が移動した経路に基づいて、前記被測位対象の位置を特定する特定工程と、を含む、位置特定方法。

【請求項8】

磁気を測定するための測定用台車であって、
車輪と、
磁気を測定し、測定した磁気、および、当該磁気を測定した時刻を記録する第１記録部と、
前記車輪の回転量から前記測定用台車の走行距離を算出し、算出した走行距離、および、前記測定用台車が走行した時刻を記録する第２記録部と、を備える測定用台車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測位対象領域における被測位対象の位置を特定する位置特定装置などに関する。

【背景技術】

【0002】

作業者が現場で機器の点検などを行う場合に、不慮の事故を迅速に発見するためにリアルタイムに作業者（被測位対象）の位置を特定するシステムが求められている。

【0003】

人などの被測位対象の位置を特定する技術として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。しかし、これらのシステムは、屋内では電波が届きにくく屋内での位置特定に利用することが難しい。また、屋内における被測位対象の位置特定においては、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等電波を利用する方法が知られている。ただし、これらの技術は、位置特定に用いる電波発信設備であるＷｉ－Ｆｉ（登録商標）基地局やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のビーコンを構造物内部または周囲に設置する必要がある。また、位置特定を行う構造物の広さや構造によっては、電波を受信しづらくなり、位置特定精度が低下することがある。そこで、屋内で使用可能であり、かつ、電波発信設備の設置が不要な位置特定方法が望まれている。

【0004】

このような位置推定技術として、特許文献１には、予め生成した磁気マップと、携帯端末により収集された磁気データとを照合することにより、人（ユーザ）の位置を特定するシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３－２１０８６６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、従来では、予め生成した磁気マップと、携帯端末により収集された磁気データとを照合する際に、磁気マップ上の各点と、携帯端末により収集された１つの磁気データとを照合する。そのため、携帯端末により収集された１つの磁気と同等の大きさの磁気を有する点が磁気マップに複数ある場合、人（ユーザ）の位置を正確に特定することができないという問題があった。

【0007】

本発明の一態様は、被測位対象の位置の特定精度を向上させることができる位置特定装置および位置特定方法を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る位置特定装置は、測位対象領域における被測位対象の位置を特定する位置特定装置であって、前記測位対象領域における前記被測位対象の移動経路において計測した複数の磁気と、前記移動経路上を前記被測位対象が移動した移動距離とを取得する取得部と、（１）前記取得部が取得した前記複数の磁気の、前記被測位対象の移動に伴う変化パターンと、（２）前記測位対象領域において予め磁気が計測された複数の計測点のうち少なくとも一部の連続する計測点を繋ぐことにより特定される経路を照合対象経路とし、前記照合対象経路のうち、前記移動距離に相当する長さを有する前記照合対象経路の磁気の変化パターンと、を照合することにより、前記被測位対象が移動した経路を推定する推定部と、前記推定部が推定した前記被測位対象が移動した経路に基づいて、前記被測位対象の位置を特定する特定部と、を含む。

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る位置特定方法は、測位対象領域における被測位対象の位置を特定する位置特定方法であって、前記測位対象領域における複数の計測点の磁気を予め計測する第１磁気成分計測工程と、前記測位対象領域における前記被測位対象の移動経路において複数の磁気を計測する第２磁気成分計測工程と、（１）前記第２磁気成分計測工程で測定した前記複数の磁気の、前記被測位対象の移動に伴う変化パターンと、（２）前記第１磁気成分計測工程で計測を行った複数の計測点のうち少なくとも一部の連続する計測点を繋ぐことにより特定される経路を照合対象経路とし、前記照合対象経路のうち、前記第２磁気成分計測工程において前記被測位対象が移動した移動距離に相当する長さを有する前記照合対象経路の磁気の変化パターンと、を照合することにより、前記被測位対象が移動した経路を推定する推定工程と、前記推定工程において推定した前記被測位対象が移動した経路に基づいて、前記被測位対象の位置を特定する特定工程と、を含む。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様によれば、被測位対象の位置の特定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る位置特定装置の要部構成を示すブロック図である。

【図2】測位対象領域のフロアの例を示す模式図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る測定用台車の側面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る位置特定の処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】第１情報生成工程における処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】測位工程における処理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】

【0012】

以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態における位置特定装置１の要部構成を示すブロック図である。本実施形態における位置特定装置１は、例えばＧＰＳなどに用いられる電波が届きにくい建物内部などの測位対象領域において、被測位対象としての作業者Ｗが存在している位置を特定する、すなわち、作業者Ｗが存在している位置を測位するための装置である。

【0013】

位置特定装置１の説明に先立って、位置特定装置１による作業者Ｗの位置の特定のために必要となる情報、ならびに、当該情報を取得する装置および方法について説明する。位置特定装置１による作業者Ｗの位置の特定には、少なくとも下記の第１情報および第２情報が必要となる。

【0014】

（第１情報）
第１情報は、測位対象領域における複数の計測点において予め計測された磁気および気圧、ならびに、各計測点の位置の情報を含む。図２は、測位対象領域のフロアＦの例を示す模式図である。磁気および気圧は、図２に示す、測位対象領域において作業者Ｗが移動する可能性がある経路上にある複数の計測点Ｐにおいて測定される。ここで、「作業者Ｗが移動する可能性がある経路にある複数の計測点Ｐ」は、１つの直線状の経路にある計測点Ｐを意味するのではなく、作業者Ｗが移動する可能性があるすべての経路における複数の計測点Ｐを意味する。

【0015】

測定した磁気および気圧、ならびに、磁気および気圧を測定した計測点Ｐの位置を含む第１情報は、後述する位置特定装置１の記憶部４０に格納される。なお、第１情報は、磁気の水平成分および鉛直成分のそれぞれの大きさを磁気の情報として含む。第１情報に含まれる磁気の水平成分および鉛直成分は、グローバル座標系における水平成分および鉛直成分である。「グローバル座標系」とは、地表に平行な面をＸ軸およびＹ軸からなるＸ－Ｙ平面、鉛直方向をＺ軸とした座標系である。また、気圧については、各計測点Ｐにおいて測定する必要はなく、測位対象領域の各フロアについて１回のみ計測してもよい。

【0016】

上記複数の計測点の間の距離は、一定の間隔であることが好ましい。これにより、後述する類似度をより正確に算出することができる。第１情報は、例えば、磁気測定装置を所持した測定者が一定の距離進むごとに磁気を測定することにより取得してもよい。また、第１情報は、下記に説明する測定用台車１００を用いて取得してもよい。

【0017】

図３は、測定用台車１００の側面図である。図３に示すように、測定用台車１００は、載置部１１０と、車輪１２０と、第１測定部１３０（第１記録部）と、第２測定部１４０（第２記録部）とを備えている。

【0018】

載置部１１０は、後述する、第１測定部１３０および第２測定部１４０が載置される台である。載置部１１０の上面１１１は、水平面に平行な平面となっている。

【0019】

車輪１２０は、載置部１１０の下方において、測定用台車１００の進行方向（図３における左方向）の前後にそれぞれ２つずつ設けられている。図３では、４つの車輪１２０のうち２つの車輪１２０のみを図示している。

【0020】

車輪１２０のうち、測定用台車１００の進行方向の前側かつ左側の車輪１２０（以降では、他の車輪と区別するために車輪１２０Ａと称する）の内側には、車輪１２０Ａの円周方向に沿って等間隔に、Ｎ極磁石１２１およびＳ極磁石１２２がそれぞれ交互に４つずつ配置されている。なお、車輪１２０Ａに配置されるＮ極磁石１２１およびＳ極磁石１２２の個数は、４つずつに限定されるものではなく、その他の個数であってもよい。

【0021】

車輪１２０Ａの内側にはホールセンサ１２３が設けられている。ホールセンサ１２３は、Ｎ極磁石１２１およびＳ極磁石１２２がホールセンサ１２３に所定の距離よりも近づくとＮ極磁石１２１およびＳ極磁石１２２を検知する。ホールセンサ１２３は、Ｎ極磁石１２１を検知した場合には出力として「１」を、Ｓ極磁石１２２を検知した場合には出力として「０」を後述する第２測定部１４０に出力する。

【0022】

第１測定部１３０は、磁気および気圧を測定する。第１測定部１３０は、例えば、スマートフォン、タブレット端末などの携帯端末であってもよい。第１測定部１３０は、所定の時間間隔で磁気および気圧を測定し、測定した磁気および気圧、ならびに、磁気および気圧を測定した時刻を記録する。第１測定部１３０は、測定した磁気および気圧、ならびに、磁気および気圧を測定した時刻を第２測定部１４０に出力する。また、第１測定部１３０は、第１測定部１３０が備える加速度センサ（不図示）を用いて、水平方向に対する第１測定部１３０の傾斜角（すなわち、第１測定部１３０と地表とのなす角度）を取得する。なお、水平方向に対する第１測定部１３０の傾斜角を取得するセンサは、加速度センサに限られず、他のセンサを用いてもよい。

【0023】

第１測定部１３０は、第１測定部１３０と地表とのなす角度を用いて、測定した磁気のグローバル座標系における水平成分および鉛直成分を算出し、第２測定部１４０に出力する。なお、第１測定部１３０と地表とのなす角度が０°の場合には、第１測定部１３０は、グローバル座標系における水平成分および鉛直成分、および、第１測定部１３０の上記加速度センサで取得した角度を用いた座標系における水平成分および鉛直成分、のいずれの水平成分および鉛直成分を第２測定部１４０に出力してもよい。

【0024】

第２測定部１４０は、演算装置（例えば、ラップトップＰＣ）によって構成されている。ホールセンサ１２３から出力された出力から測定用台車１００の走行距離を算出する。ここで、車輪１２０Ａの円周の長さは既知であるため、ホールセンサ１２３の出力が切り替わってから次に切り替わるまでの測定用台車１００の走行距離は、車輪１２０Ａの円周の１／８の長さになる。なお、ホールセンサ１２３の出力が切り替わってから次に切り替わるまでの測定用台車１００の走行距離は、車輪１２０Ａに配置されるＮ極磁石１２１およびＳ極磁石１２２の個数によって異なる。第２測定部１４０は、ホールセンサ１２３から出力された「０」と「１」の出力が切り替わった回数（すなわち、車輪１２０Ａの回転量）に基づいて測定用台車１００の走行距離を算出し、算出した走行距離を記録する。また、第２測定部１４０は、測定用台車１００が走行した時刻を記憶部（不図示）に記録する。

【0025】

また、第２測定部１４０は、測定用台車１００が走行を開始した位置を、目視によって、または、既製品の屋内測位システム（例えば、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ））などを用いて取得し、取得した測定用台車１００の位置と当該位置を取得した時刻とを上記記憶部に記録する。

【0026】

さらに、第２測定部１４０は、第１測定部１３０から出力された磁気および気圧、ならびに、磁気および気圧を測定した時刻を上記記憶部に記録する。第２測定部１４０によって記録された磁気および計測点Ｐの位置は、後述する、第１情報生成工程（ステップＳ１）および測位工程（ステップＳ２）において、磁気マップとして活用されてもよい。

【0027】

第２測定部１４０は、上記記憶部に記憶された、測定用台車１００の走行距離、測定用台車１００が走行を開始した位置、および、磁気および気圧を、時刻で紐付けることにより、磁気および気圧、ならびに、磁気および気圧を測定した計測点Ｐの位置を含む第１情報を生成し、後述する位置特定装置１に出力する。第２測定部１４０から出力された第１情報は、後述する記憶部４０に格納される。

【0028】

上記の測定用台車１００を用いることにより、測位対象領域において作業者Ｗが移動する可能性がある経路上を、測定者が測定用台車１００を移動させることにより、磁気および気圧、ならびに、磁気および気圧を測定した計測点Ｐの位置を自動的にかつ正確に測定することができる。

【0029】

本実施形態における測定用台車１００では、車輪１２０のうち測定用台車１００の進行方向の前側かつ左側の車輪１２０ＡにＮ極磁石１２１およびＳ極磁石１２２が配置されていたが、これに限られない。本発明の一態様の測定用台車１００では、車輪１２０Ａ以外の車輪１２０にＮ極磁石１２１およびＳ極磁石１２２を配置して、測定用台車１００の走行距離を算出してもよい。

【0030】

本実施形態における測定用台車１００では、第１測定部１３０により磁気および気圧を測定し、第２測定部１４０により測定用台車１００の走行距離を測定する構成であったが、本発明の測定用台車１００はこれに限られない。本発明の測定用台車１００は、１つの測定部により、磁気、気圧および測定用台車１００の走行距離を測定してもよい。

【0031】

（第２情報）
第２情報は、作業者Ｗが測位対象領域において移動しながら複数の箇所で測定した磁気および気圧、ならびに、作業者Ｗが移動した移動距離の情報を含む。第２情報は、作業者Ｗが所持する、磁気、気圧および移動距離を測定することができるセンサ２００（例えば、スマートフォン、タブレット端末など）によって所定の時間間隔で自動的に測定される。センサ２００により測定された情報を含む第２情報は、位置特定装置１に送信される。

【0032】

第２情報は、磁気の水平成分および鉛直成分のそれぞれの大きさを磁気の情報として含む。磁気の水平成分および鉛直成分は、センサ２００が備える加速度センサ（不図示）およびジャイロセンサ（不図示）を用いて取得された、水平方向に対するセンサ２００の傾斜角に基づいて算出されたグローバル座標系における水平成分および鉛直成分である。

【0033】

（位置特定装置１）
次に、本実施形態における位置特定装置１の詳細について説明する。図１に示すように、位置特定装置１は、取得部１０と、推定部２０と、特定部３０と、記憶部４０を備えている。

【0034】

取得部１０は、無線通信によりセンサ２００から、作業者Ｗが測位対象領域において移動しながら複数の箇所で測定した磁気および気圧、ならびに、作業者Ｗが移動した移動距離の情報を含む第２情報を取得する。取得部１０は、取得した第２情報を推定部２０に出力する。

【0035】

推定部２０は、取得部１０から出力された第２情報、および、記憶部４０に予め格納されている第１情報に基づいて、測位対象領域において作業者Ｗが移動した経路を推定する。推定部２０は、フロア推定部２１と、経路推定部２２とを備えている。

【0036】

フロア推定部２１は、第２情報に含まれるセンサ２００により取得された気圧と、第１情報に含まれる予め測定された気圧とに基づいて、測位対象領域における、作業者Ｗが存在するフロアを推定する。より詳細には、フロア推定部２１は、第１情報に含まれる、測位対象領域の各フロアにおいて測定された気圧のうち基準となるフロア（本実施形態では、１階とする）の気圧と、１階以外のフロアの気圧との差分を算出する。次に、フロア推定部２１は、１階からの高さおよび算出した差分の複数のセットに対して線形回帰分析を行うことにより、気圧を変数とする１階からの高さを求める回帰式を算出する。フロア推定部２１は、当該回帰式に、第２情報に含まれる、センサ２００によって測定された気圧を代入することにより、作業者Ｗが存在する高さを算出し、当該高さから作業者Ｗが存在するフロアを推定する。

【0037】

経路推定部２２は、フロア推定部２１が推定した、作業者Ｗが存在するフロアにおいて、作業者Ｗが移動した経路を推定する。経路推定部２２は、第１時系列データ生成部２２Ａと、照合対象経路生成部２２Ｂと、照合対象経路特定部２２Ｃと、第２時系列データ生成部２２Ｄと、照合部２２Ｅとを備えている。

【0038】

第１時系列データ生成部２２Ａは、センサ２００によって計測された磁気を、計測した時刻順に並べた時系列データを生成する。第１時系列データ生成部２２Ａは、生成した時系列データを照合部２２Ｅに出力する。

【0039】

照合対象経路生成部２２Ｂは、フロア推定部２１が推定した、作業者Ｗが存在するフロアに存在する計測点Ｐのうち少なくとも一部の計測点Ｐを繋ぐことにより、後述する照合部２２Ｅにおいて照合の対象となり得る複数の照合対象経路を生成する。図２に、照合対象経路生成部２２Ｂによって４つの計測点Ｐを繋ぐことにより生成される照合対象経路の例を点線で囲んで示す。なお、図２では、４つの計測点Ｐを繋ぐことにより生成される照合対象経路の例として３パターンを図示しているが、その他にも連続する４つの計測点Ｐを結んだ照合対象経路が照合対象経路生成部２２Ｂによって生成される。また、図２では、４つの計測点Ｐを繋いだ例についてのみ図示しているが、照合対象経路に含まれる計測点Ｐの個数は、４つに限定されるものではなく、その他の個数の計測点Ｐを繋いだ照合対象経路が照合対象経路生成部２２Ｂによって生成される。

【0040】

照合対象経路特定部２２Ｃは、照合対象経路生成部２２Ｂが生成した複数の照合対象経路のうち、作業者Ｗが移動した移動距離に相当する長さ（換言すれば、作業者Ｗが移動した移動距離と同じ長さ）を有する照合対象経路を特定する。通常、照合対象経路特定部２２Ｃにより特定される照合対象経路は、複数存在する。

【0041】

第２時系列データ生成部２２Ｄは、照合対象経路特定部２２Ｃが特定した照合対象経路のそれぞれについて、経路に沿った順に磁気成分を並べた時系列データを生成する。第２時系列データ生成部２２Ｄは、生成した時系列データを照合部２２Ｅに出力する。

【0042】

照合部２２Ｅは、（１）第２情報に含まれる複数の磁気の、作業者Ｗの移動に伴う変化パターンと、（２）照合対象経路特定部２２Ｃが特定した照合対象経路の磁気の変化パターンとを照合することにより、作業者Ｗが移動した経路を推定する。本実施形態における照合部２２Ｅは、（１）第２情報に含まれる複数の磁気の、作業者Ｗの移動に伴う変化パターンと、（２）照合対象経路生成部２２Ｂが特定した照合対象経路の磁気の変化パターンとの類似度を算出し、当該類似度に基づいて作業者Ｗが移動した経路を推定する。本実施形態における、作業者Ｗが移動した経路を推定する方法の詳細については後述する。

【0043】

特定部３０は、推定部２０が推定した作業者Ｗが移動した経路に基づいて、作業者Ｗの位置を特定する。具体的には、特定部３０は、推定部２０が推定した作業者Ｗが移動した経路において作業者Ｗが最後に磁気を測定した地点付近を、作業者Ｗが存在する位置として特定する。

【0044】

（測位方法）
次に、本実施形態における測位対象領域における作業者Ｗが存在している位置を特定する位置特定方法について説明する。図４は、本実施形態における位置特定の処理の一例を示すフローチャートである。

【0045】

図４に示すように、本実施形態における位置特定の処理は、第１情報生成工程（ステップＳ１）と、測位工程（ステップＳ２）とを含む。なお、第１情報生成工程（ステップＳ１）は、測位を行うごとに行われる必要はなく、一度のみ第１情報生成工程（ステップＳ１）を行えば、その後は、測位工程（ステップＳ２）のみを行うことにより、作業者Ｗが存在している位置を特定することができる。

【0046】

第１情報生成工程は、測位工程において使用される第１情報を生成する工程である。図５は、第１情報生成工程における処理の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、第１情報生成工程では、まず、測位対象領域の各フロアにおける、作業者Ｗが移動する可能性がある経路上で、測定用台車１００を走行させる。これにより、複数の計測点Ｐについて磁気および気圧を測定する（ステップＳ１１、第１磁気成分計測工程）。

【0047】

次に、測定用台車１００が備える第２測定部１４０が、測位対象領域の各フロアについて、作業者Ｗが移動可能な計測点Ｐの間を結んだリンクを作成する（ステップＳ１２）。当該リンクは、計測点Ｐの間の距離の情報を含む。最後に、第２測定部１４０により、測位対象領域における複数の計測点において予め計測された磁気および気圧、各計測点の位置の情報、ならびにステップＳ１２で作成したリンクを含む第１情報を、位置特定装置１に出力され、第１情報が記憶部４０に格納される（ステップＳ１３）。

【0048】

測位工程は、位置特定装置１により測位対象領域における作業者Ｗが存在している位置を特定する工程である。図６は、測位工程における処理の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、測位工程では、まず、作業者Ｗが所定の距離を移動する間、センサ２００により磁気および気圧を所定の時間間隔で測定する（ステップＳ２１、第２磁気成分計測工程）。

【0049】

次に、取得部１０が、センサ２００により測定した磁気および気圧、ならびに、作業者Ｗが移動した移動距離の情報を含む第１情報を、センサ２００から取得する（ステップＳ２２）。

【0050】

次に、フロア推定部２１が、センサ２００から取得した気圧に基づいて、測位対象領域において作業者Ｗが存在するフロアを推定する（ステップＳ２３）。具体的には、フロア推定部２１は、上記の方法で作成した回帰式に、第２情報に含まれる、センサ２００によって測定された気圧を代入することにより、作業者Ｗが存在する高さを算出し、当該高さから作業者Ｗが存在するフロアを推定する。

【0051】

次に、第１時系列データ生成部２２Ａが、センサ２００によって計測された磁気を計測した時刻順に並べることによって時系列データを生成する（ステップＳ２４）。第１時系列データ生成部２２Ａは、磁気のグローバル座標系における水平成分および鉛直成分のそれぞれについて時系列データを生成する。以降では、第１時系列データ生成部２２Ａが生成した時系列データを第１時系列データと称して説明する。

【0052】

次に、照合対象経路生成部２２Ｂが、フロア推定部２１が推定した、作業者Ｗが存在するフロアに存在する計測点Ｐのうち少なくとも一部の連続する計測点Ｐを繋ぐことにより、複数の照合対象経路を生成する（ステップＳ２５）。「連続する計測点Ｐを繋ぐ」とは、作業者Ｗが移動可能な互いに隣接する計測点Ｐの間をリンクによって連結された構造（いわゆる、グラフ構造）において、互いにリンクされている経路を辿って計測点Ｐを繋ぐことを意味する。具体的には、照合対象経路生成部２２Ｂは、ステップＳ１２において作成した、作業者Ｗが存在するフロアについてのリンクに基づいて、複数の照合対象経路を生成する。

【0053】

次に、照合対象経路特定部２２Ｃが、照合対象経路生成部２２Ｂが生成した複数の照合対象経路のうち、作業者Ｗが移動した移動距離に相当する長さを有する照合対象経路を、ステップＳ１２において作成した、作業者Ｗが存在するフロアについてのリンクに含まれる計測点Ｐ間の距離に基づいて特定する（ステップＳ２６）。

【0054】

次に、第２時系列データ生成部２２Ｄが、照合対象経路特定部２２Ｃが特定した照合対象経路のそれぞれについて、経路に沿った順に並べることによって生成される時系列データを、磁気の水平成分および鉛直成分のそれぞれについて生成する（ステップＳ２７）。以降では、第２時系列データ生成部２２Ｄが生成した時系列データを第２時系列データと称して説明する。第２時系列データ生成部２２Ｄは、センサ２００と地表とのなす角度を用いて、センサ２００によって測定された磁気のグローバル座標系における水平成分および鉛直成分を算出し、当該成分を用いて第２時系列データを生成する。

【0055】

次に、照合部２２Ｅが、ステップＳ２４において生成した第１時系列データと、ステップＳ２７において生成した第２時系列データとの類似度を算出し、当該類似度に基づいて作業者Ｗが移動した経路を推定する（ステップＳ２８、推定工程）。

【0056】

具体的には、照合部２２Ｅは、第１時系列データの水平成分の時系列データをａ＝（ａ_１、ａ_２、・・・・、ａ_ｉ）、第２時系列データの水平成分の時系列データをｂ＝（ｂ_１、ｂ_２、・・・・、ｂ_ｉ）としたときに、下記の数１に示す式で表されるデータ間の距離ｄを算出し、下記の数２で表される式にデータ間の距離ｄを代入することによって類似度ｓを算出する。以降では、水平成分の類似度をｓ１として説明する。

【数1】

【0057】

【数2】

なお、第１時系列データの要素数と、第２時系列データの要素数が異なっている場合は、要素数が多い方の時系列データをダウンサンプリングすることにより、同じ要素数にすればよい。例えば、要素数が多い時系列データの要素を等間隔で間引くことにより、第１時系列データの要素数と、第２時系列データの要素数とを同じにしてもよい。

【0058】

また、本実施形態では、上記の数２に示す式で算出される類似度ｓを用いる構成について説明するが、当該類似度ｓは、類似度の一例であり、照合部２２Ｅは、その他の数式を用いて類似度を算出してもよい。上記の数２に示す式で算出される類似度ｓを用いた場合、類似度ｓは０～１の数値で規格化され、類似度ｓが０に近づくほど時系列データ間の類似度が低く、類似度ｓが１に近づくほど時系列データ間の類似度が高くなる。また、照合部２２Ｅは、上記データ間の距離ｄを類似度としても用いてもよい。

【0059】

照合部２２Ｅは、第１時系列データの鉛直成分および第２時系列データの鉛直成分についても、水平成分と同様に類似度ｓを算出する。以降では、鉛直成分の類似度をｓ２として説明する。

【0060】

照合部２２Ｅは、照合対象経路特定部２２Ｃが特定した照合対象経路のそれぞれについて、第１時系列データと、第２時系列データとの類似度を水平成分および鉛直成分のそれぞれについて算出する。そして、照合部２２Ｅは、照合対象経路特定部２２Ｃが特定した照合対象経路のうち、水平成分の類似度ｓ１と鉛直成分の類似度ｓ２との和が最も大きい照合対象経路を、作業者Ｗが移動した経路であると推定する。

【0061】

照合部２２Ｅにより作業者Ｗが移動した経路が推定されると、特定部３０が、推定部２０が推定した作業者Ｗが移動した経路に基づいて、作業者Ｗの位置を特定する（ステップＳ２９）。具体的には、特定部３０は、推定部２０が推定した作業者Ｗが移動した経路において作業者Ｗが最後に磁気を測定した地点付近を、作業者Ｗが存在する位置として特定する。

【0062】

以上のように、本実施形態の位置特定装置１では、作業者Ｗの移動経路において計測した磁気を用いて生成した第１時系列データと、予め計測した磁気の上方から生成した第２時系列データとの類似度を算出し、当該類似度に基づいて作業者Ｗが移動した経路を推定する。換言すれば、本実施形態の位置特定装置１では、前記被測位対象の移動に伴う磁気の変化パターンと、（２）予め磁気が計測された複数の計測点のうち一部またはすべての計測点を繋ぐことにより特定される経路を照合対象経路の磁気の変化パターンとを照合すし、作業者Ｗが移動した経路を推定する。これにより、複数の照合対象経路の中から作業者Ｗが移動した経路を推定する精度を向上させることができる。その結果、予め作成された磁気マップ上の各点と、作業者Ｗが所持するセンサにより測定された１つの磁気データとを照合することにより位置の推定を行う従来の方法に比べて、作業者Ｗの位置の推定精度を向上させることができる。

【0063】

上記の説明では、照合部２２Ｅは、第１時系列データと第２時系列データの水平成分および鉛直成分の類似度を用いて作業者Ｗが移動した経路を推定していたが、本発明はこれに限られない。本発明の一態様では、照合部２２Ｅは、第１時系列データと第２時系列データの水平成分または鉛直成分のいずれかを用いて作業者Ｗが移動した経路を推定してもよい。ただし、第１時系列データおよび第２時系列データの水平成分および鉛直成分の類似度を用いることにより、第１時系列データと第２時系列データとの類似度をより正確に算出することができる。

【0064】

ここで、測位対象領域としての建物の構造（例えば、鉄骨の配置、置かれている装置など）の影響により、磁気の鉛直成分は、高さによって値が上方または下方にシフトする場合がある。これにより、磁気の鉛直成分よりも磁気の水平成分を用いた方が経路の推定精度が高くなる。そのため、第１時系列データおよび第２時系列データの水平成分または鉛直成分のいずれかを用いる場合には、水平成分を用いることが好ましい。

【0065】

また、本発明の一態様では、照合部２２Ｅは、以下のようにして、作業者Ｗが移動した経路を推定してもよい。すなわち、照合部２２Ｅは、まず、照合対象経路特定部２２Ｃが特定した照合対象経路のそれぞれについて、第１時系列データと第２時系列データの磁気の水平成分および鉛直成分のそれぞれについて類似度を算出する。次に、照合部２２Ｅは、照合対象経路特定部２２Ｃが特定した照合対象経路について、水平成分の類似度が高い順にランキング付けを行う。そして、照合部２２Ｅは、水平成分の類似度のランキングが所定のランキング以上である照合対象経路（例えば、ランキングが上位５位以上の照合対象経路）の中から、水平成分の類似度ｓ１と鉛直成分の類似度ｓ２との和が最も大きい照合対象経路を、作業者Ｗが移動した経路を推定する。これにより、水平成分の類似度が高い照合対象経路から作業者Ｗが移動した経路を推定するので、作業者Ｗが移動した経路の推定精度を向上させることができる。

【0066】

また、本発明の一態様では、照合部２２Ｅは、照合対象経路特定部２２Ｃが特定した照合対象経路について、水平成分および鉛直成分にそれぞれに対して類似度が高い順にランキング付けを行い、ランキングに応じたスコアを付けて、水平成分のスコアと鉛直成分のスコアの和が最も高い照合対象経路を、作業者Ｗが移動した経路を推定してもよい。また、上述したように、磁気の鉛直成分よりも磁気の水平成分を用いた方が経路の推定精度が高くなることから、水平成分の類似度の重みづけが大きくなるように、水平成分のスコアと鉛直成分のスコアの和を算出して、作業者Ｗが移動した経路を推定してもよい。

【0067】

上述したように、磁気の鉛直成分は、高さによって値が上方または下方にシフトしてしまう可能性がある。そのため、本発明の一態様では、第１時系列データ生成部２２Ａが生成した時系列データを第１時系列データ、および、第２時系列データ生成部２２Ｄが生成した時系列データを所定の方法で規格化した後、照合部２２Ｅによる照合を行ってもよい。具体的には、第１時系列データと第２時系列データに含まれる成分の最小値および最大値が同じになるように規格化してもよい。これにより、第１情報生成工程（ステップＳ１１）において測定用台車１００を用いて磁気を測定した高さと、ステップＳ２１においてセンサ２００が磁気を測定した高さが異なっている場合において、測定の高さの差による成分のシフトの影響を小さくすることができる。その結果、作業者Ｗが移動した経路の推定精度を向上させることができる。

【0068】

また、上述の説明では、照合部２２Ｅは、上記数１で表される式を用いて、データ間の距離ｄを算出していた。すなわち、上述の方法は、いわゆるユークリッド距離を用いてデータ間の距離ｄを算出していたが、本発明はこれに限られない。本発明の一態様では、動的時間伸縮法（ＤＴＷ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｔｉｍｅ Ｗａｒｐｉｎｇ）またはピアソンの積率相関係数を用いてデータ間の距離を算出してもよい。

【0069】

動的時間伸縮法は、２つの時系列データの各点の距離（すなわち、誤差の絶対値）を総当たりで求め、２つの時系列データ間の距離が最短となるパスを見つけ、当該パスにおける２つの時系列データの各点の距離の合計に基づいてデータ間の距離を算出する方法である。動的時間伸縮法を用いる場合には、データ間の距離ＤＴＷ（ｘ、ｙ）は、以下のようにして算出することができる。なお、本説明では、第１時系列データの水平成分の時系列データをｘ＝（ｘ_１、ｘ_２、・・・・、ｘ_Ｎ）、第２時系列データの水平成分の時系列データをｙ＝（ｙ_１、ｙ_２、・・・・、ｙ_Ｍ）であるものとして説明する。動的時間伸縮法では、まず、第１時系列データｘの時刻ｔ＝ｗ^ｘと、第２時系列データｙの時刻ｔ＝ｗ^ｙとのアライメントをｗ＝（ｗ^ｘ、ｗ^ｙ）とし、時系列データのアライメント全体を集合Ｗ（Ｗ＝｛ｗ_１、ｗ_２、・・・・、ｗ_Ｋ｝）で表す。集合Ｗは、ｗ_ｍ＝（ｗ^ｘ _ｍ、ｗ^ｙ _ｍ）とおいたとき、以下の３つの条件を満たすように定められる。－
（１）ｗ^ｘ _ｍ－１－ｗ^ｘ _ｍ≦１かつｗ^ｙ _ｍ－１－ｗ^ｙ _ｍ≦１
（２）ｗ^ｘ _ｍ－１－ｗ^ｘ _ｍ≧０かつｗ^ｙ _ｍ－１－ｗ^ｙ _ｍ≧０
（３）ｗ_１＝（１、１）かつｗ_Ｋ＝（Ｎ、Ｍ）
このとき、データ間の距離ＤＴＷ（ｘ、ｙ）は下記の数３に示す式を用いて算出することができる。

【0070】

【数3】

ピアソンの積率相関係数は、２つの変数間の関係の強さおよび方向性を表す数値である。ピアソンの積率相関係数を用いる場合には、データ間の距離ｒは、例えば、下記の数４に示す式を用いて算出することができる。

【0071】

【数4】

上記式において、Ｘ_ｉは第１時系列データの磁気成分であり、Ｙ_ｉは第２時系列データの磁気成分である。

【0072】

また、本発明の一態様では、照合部２２Ｅは、磁気の水平成分と鉛直成分とで異なる方法を用いてそれぞれの類似度ｓを算出してもよい。例えば、磁気の水平成分については動的時間伸縮法を用いて類似度ｓを算出し、磁気の鉛直成分についてはユークリッド距離を用いて類似度ｓを算出してもよい。なお、動的時間伸縮法を用いて類似度ｓを算出する場合には、第１時系列データの要素数と、第２時系列データの要素数が異なっていても類似度を算出することができるため、上記のようなダウンサンプリングを行う必要はない。

【0073】

本実施形態では、作業者Ｗが存在している位置を特定する形態について説明したが本発明はこれに限られない。本発明の一態様では、人以外の物体（例えば、自律走行ロボットなど）を被測位対象としてもよい。

【0074】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0075】

１ 位置特定装置
１０ 取得部
２０ 推定部
３０ 特定部
１００ 測定用台車
１２０、１２０Ａ 車輪
１３０ 第１測定部（第１記録部）
１４０ 第２測定部（第２記録部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】