特開 2024-53478 位置検出システム及び倉庫内安全管理システム

(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】P2024053478

(43)【公開日】2024-04-15

(54)【発明の名称】位置検出システム及び倉庫内安全管理システム

(51)【国際特許分類】

   B65G 1/137 20060101AFI20240408BHJP

   G06K 7/10 20060101ALI20240408BHJP

   G01S 5/08 20060101ALI20240408BHJP

   G01S 7/02 20060101ALI20240408BHJP

   G01S 13/74 20060101ALI20240408BHJP

   G01S 5/02 20100101ALI20240408BHJP

【ＦＩ】

B65G1/137 A

G06K7/10 136

G06K7/10 244

G01S5/08

G01S7/02 216

G01S13/74

G01S5/02 A

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022159792

(22)【出願日】2022-10-03

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-11-06

(71)【出願人】

【識別番号】515237061

【氏名又は名称】株式会社ＬＩＦＥ

(71)【出願人】

【識別番号】521460985

【氏名又は名称】株式会社ロンコ・ジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】100121371

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 和人

(72)【発明者】

【氏名】前田 剛之

【テーマコード（参考）】

3F522

5J062

5J070

【Ｆターム（参考）】

3F522AA02

3F522BB01

3F522BB28

3F522BB37

3F522CC05

3F522CC06

3F522DD03

3F522DD22

3F522DD33

3F522DD34

3F522DD37

3F522EE15

3F522EE18

3F522FF02

3F522FF03

3F522FF04

3F522FF05

3F522FF12

3F522FF14

3F522GG05

3F522GG44

3F522GG45

3F522GG46

3F522HH30

3F522HH35

3F522JJ02

3F522LL41

3F522LL51

3F522LL62

5J062AA01

5J062BB01

5J062CC14

5J062CC15

5J062FF04

5J062GG02

5J062HH09

5J070AD03

5J070AD10

5J070AD13

5J070AE01

5J070AE20

5J070AF03

5J070AF10

5J070AK07

5J070AK10

5J070AK22

5J070BC04

5J070BC05

5J070BC06

(57)【要約】

【課題】設置や維持管理コストが低く、精度の高い荷役車両の位置検出が可能な位置検出システムの提供。
【解決手段】方位検出手段により車載アンテナの方向を検出し、ＲＦＩＤ読取手段により倉庫内各所の定点タグのＩＤと到来方向を検出し、到来方向変換手段で到来方向の方向ベクトルを、慣性座標系に於ける到来方向の方向ベクトルである参照到来方向ベクトルに換算し、位置推定手段で、各定点タグＡｉに対して、前記定点タグ情報記憶手段に記憶された該定点タグＡｉの位置から、該定点タグＡｉを起点とし、該定点タグＡｉに対する前記参照到来方向ベクトルの逆向きに延びる直線をＬｉとしたとき、各直線Ｌｉからの距離の二乗和が最小となる位置を、前記荷役車両の推定位置として算出する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の収納ラックが配置された倉庫内において、前記収納ラックの間の通路を移動する荷役車両の位置を検出する位置検出システムであって、
前記各収納ラックの通路側に露出する側部又は倉庫内の固定された部位に、分布して固定状態で設置されたＲＦタグである定点タグについて、前記各定点タグに記録された該定点タグの識別情報及び該定点タグが設置された位置を関連付けて記憶する定点タグ情報記憶手段と、
前記荷役車両に、該荷役車両の前方向に向け搭載されたフェーズドアレイ型の車載アンテナと、
前記荷役車両に搭載され、前記車載アンテナの向きであるアンテナ方向を検出する向き検出手段と、
前記車載アンテナによりＲＦタグの情報の読み取りを行うとともに、前記車載アンテナに対してＲＦタグから送信される電波の到来方向の方向ベクトルを検出するＲＦＩＤ読取手段と、
前記方位検出手段により検出されるアンテナ方向に基づき、前記ＲＦＩＤ読取手段が検出する、前記車載アンテナに対する前記各定点タグからの電波の到来方向の方向ベクトルを、慣性座標系に於ける到来方向の方向ベクトルである参照到来方向ベクトルに換算する到来方向変換手段と、
前記ＲＦＩＤ読取手段によりＮ個（Ｎ≧２）の前記定点タグＡｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）が検出された場合、前記各定点タグＡｉに対して、前記定点タグ情報記憶手段に記憶された該定点タグＡｉの位置から、該定点タグＡｉを起点とし、該定点タグＡｉに対する前記参照到来方向ベクトルの逆向きに延びる直線をＬｉとしたとき、各直線Ｌｉからの距離の二乗和が最小となる位置を、前記荷役車両の推定位置として算出する位置推定手段と、
を備えたことを特徴とする位置検出システム。

【請求項2】

前記位置推定手段は、
前記ＲＦＩＤ読取手段によりＮ個の前記定点タグＡｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）が検出された場合、前記各定点タグＡｉに対して、前記定点タグ情報記憶手段に記憶された該定点タグＡｉの位置から、該定点タグＡｉを起点とし、該定点タグＡｉに対する前記参照到来方向ベクトルの逆向きに延びる直線をＬｉとしたとき、
検出されたそれぞれの前記定点タグＡｋ（ｋ＝１，２，…，Ｎ）について、該定点タグＡｋに対する前記直線Ｌｋと、該定点タグＡｋ以外のすべての前記定点タグＡｊ（ｊ≠ｋ）に対する前記直線Ｌｊとの距離に基づき、該定点タグＡｋから前記車載アンテナに到来した後方散乱波が直接波か反射波又は回折波かを判別し、反射波又は回折波と判別された場合には、該定点タグＡｋは推定位置の算出に用いる前記定点タグから除外して、前記荷役車両の推定位置の算出を行うこと
を特徴とする請求項１記載の位置検出システム。

【請求項3】

前記荷役車両に搭載され、前記車載アンテナの加速度ベクトルを検出する加速度検出手段と、
前記荷役車両に搭載され、前記車載アンテナの角速度ベクトルを検出する角速度検出手段と、
前記加速度検出手段により検出される加速度、及び前記角速度検出手段により検出される角速度に基づき、各時刻に於ける前記車載アンテナの位置である慣性航法推定位置を算出する慣性航法手段と、を備え、
前記位置推定手段は、
前記ＲＦＩＤ読取手段によりＮ個（Ｎ≧２）の前記定点タグＡｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）が検出された場合、前記各定点タグＡｉに対して、前記定点タグ情報記憶手段に記憶された該定点タグＡｉの位置から、該定点タグＡｉを起点とし、該定点タグＡｉに対する前記参照到来方向ベクトルの逆向きに延びる直線をＬｉとしたとき、各直線Ｌｉから推定位置Ｔまでの距離の二乗和Ｓ１と、前記慣性航法手段が算出する前記慣性航法推定位置Ａ０から推定位置Ｔまでの距離の二乗Ｓ０とに、それぞれ所定の重み係数を掛けて加えた加重和が最小となるような推定位置Ｔを、前記荷役車両の推定位置として算出するものであることを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。

【請求項4】

前記各収納ラックの各棚区画に収納されるパレットに付されたＲＦタグであるパレットタグに記録された、該パレットタグの識別情報と、該パレットタグが付されたパレットが前記棚区劃に収納された際の該パレットタグの位置座標とを記憶する荷物情報記憶手段、を備え、
前記位置推定手段は、
前記ＲＦＩＤ読取手段により、前記荷物情報記憶手段に記憶された前記パレットタグの識別情報が検出された場合には、該パレットタグを、該パレットタグの識別情報に対応して前記荷物情報記憶手段に記憶された該パレットタグの位置座標に設置された前記定点タグとして、前記ＲＦＩＤ読取手段により検出された前記定点タグの一つとみなし、前記荷役車両の推定位置を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。

【請求項5】

前記各収納ラックのそれぞれの棚区画の棚板の上面に付されたＲＦタグである棚面タグについて、前記各棚面タグに記録された該棚面タグの識別情報及び該棚面タグが設置された位置座標を関連付けて記憶する棚面タグ情報記憶手段、を備え、
前記位置推定手段は、
前記ＲＦＩＤ読取手段により、前記棚面タグ情報記憶手段に記憶された前記棚面タグの識別情報が検出された場合には、該棚面タグを、該棚面タグの識別情報に対応して前記棚区画情報記憶手段に記憶された該棚面タグの位置座標に設置された前記定点タグとして、前記ＲＦＩＤ読取手段により検出された前記定点タグの一つとみなし、前記荷役車両の推定位置を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の位置検出システム。

【請求項6】

複数の収納ラックが配置された倉庫内において、前記収納ラックの間の通路を移動する複数の荷役車両の安全管理を行う倉庫内安全管理システムであって、
管理サーバと、
前記各荷役車両にそれぞれ搭載され、前記管理サーバと無線で通信可能に接続された車載端末装置と、を備え、
前記各車載端末装置は、
請求項１乃至５の何れか一記載の位置検出システムと、
前記位置検出システムにより検出される各時刻に於ける前記荷役車両の位置情報を、前記管理サーバに送信する位置情報送信手段と、を備えており、
前記管理サーバは、
前記各車載端末装置から送信される位置情報を記憶する車両情報記憶手段と、
車両情報記憶手段に記憶された各時刻の前記各荷役車両の位置情報に基づき、現在から所定の時間Ｔ１の経過後に、少なくとも２台の荷役車両が所定距離以内に接近するか否かを予測し、接近すると予測された場合には、その接近が予測される前記各荷役車両に搭載された前記車載端末装置に対して、他の荷役車両の接近を警告する接近警告信号を送信する車両接近検出手段と、を備えており、
前記各車載端末装置は、さらに、前記管理サーバから前記接近警告信号を受信すると、運転者に他の荷役車両の接近を報知する車両接近報知手段を備えたことを特徴とする倉庫内安全管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、倉庫内においてラックの間の通路を移動する荷役車両の位置を検出する位置検出システム、及び荷役車両の倉庫内での事故を防止する倉庫内安全管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

物流倉庫やトランクルームのような倉庫では、保管する荷物をパレット（pallet, JIS Z 0106; JIS Z 0111：2006,1011; JIS Z 0106:1997,1001 参照）に収納してユニットロード（unit load; JIS Z 0111：2006,1009参照）とし、倉庫内に配列されたラック（rack; JIS Z 0111：2006,4006参照）の各棚区画にユニットロードを収納することで、荷物の保管が行われる。ユニットロードをラックの各棚区画に収納するには、倉庫一端に設けられた入出荷ゲートから倉庫建屋内に搬入されるユニットロードを、フォークリフトなどの荷役車両で、そのユニットロードに対し割り当てられたラックの棚区画まで運搬して収納する。

【0003】

倉庫内では、複数の荷役車両を用いて斯かるユニットロードの運搬作業が行われ、各荷役車両は、街区状に配列された各ラックの間の通路を走行する。このとき、ラックの間の通路が交差する箇所に於いて、荷役車両同士が衝突しないように、安全管理を行うことが重要である。そのためには、倉庫内に於ける各荷役車両の位置をリアルタイムで検出し、各荷役車両の進行方向に於いて車両同士の接近が予測されると警告を報知するようなシステムが必要とされる。

【0004】

倉庫内に於ける荷役車両の位置をリアルタイムで検出する技術としては、特許文献１～９に記載のものがある。これらの従来技術を大きく分類し整理すると、およそ次のように分類整理される。

【0005】

（１）ターゲット画像解析方式（特許文献１，２）
倉庫の天井に設けた複数のリトロリフレクタ（retroreflector；入射した光を、入射方向と平行で、かつ反対の方向へと反射する装置もしくは面。）のターゲットに、フォークリフト（荷役車両）から光線を照射し、フォークリフトの天井に設けた撮影装置で各ターゲットを撮影し、画像上に於けるターゲットの位置及び大きさを特定し、撮影された各ターゲットの大きさに基づき撮影距離を計算し、各ターゲットの設置位置と撮影距離とに基づいて各ターゲットを撮影した撮影位置を特定することで、フォークリフトの位置を特定する。

【0006】

（２）ゲートアンテナ方式（特許文献３）
通路の両側に、ＲＦＩＤリーダ（JIS X 0500：2020, 05.01.01）を備えたゲートを設け、フォークリフト（荷役車両）又は荷物に付されたＲＦタグ（JIS X 0500：2020, 06.02.04）がゲートを通過するのを検出することで、フォークリフトの位置を特定する。

【0007】

（３）通路タグ検出方式（特許文献４）
フォークリフト（荷役車両）が走行する走行路に沿って建てられた倉庫のラックにＲＦタグ（３）を設置し（仝文献 図２，明細書〔００２１〕参照）、フォークリフト（４）にＲＦＩＤリーダ（２）を搭載し（仝文献 図３，明細書〔００２１〕参照）、どの位置にどのＩＤのＲＦタグ（３）が配置されているかをデータベース（８）に格納しておく（仝文献 明細書〔００２５〕参照）。そして、フォークリフト（４）に搭載されたＲＦＩＤリーダ（２）で、各ＲＦタグ（３）と通信し、ＲＦタグ（３）が発する情報を受信し、読み込んだＲＦタグ（３）の情報から、フォークリフト（４）のおよその位置を特定する。

【0008】

（４）床タグ検出方式（特許文献５，６，７，８）
倉庫の床面に所定の間隔をおいてＲＦタグを配置し、各ＲＦタグの位置及び識別情報を管理サーバに記憶しておく。また、フォークリフトの底部に床面のＲＦタグを読み取るＲＦＩＤリーダを設けて、床面のＲＦタグの識別情報を検出し、管理サーバに送信する。管理サーバは、読み取られたＲＦタグの識別情報に基づいてフォークリフトの位置を特定し管理する。

【0009】

（５）車両タグ検出方式（特許文献９）
フォークリフト（２０）の天井にフォークリフトＩＤを記憶するＲＦタグ（２４）を設置し（仝文献 図１参照）、倉庫内部に設置されたＲＦＩＤリーダ（天井に設置された天井リーダ（１０），ラック棚（２）に設置された棚リーダ（４），倉庫の床に設置される床リーダ（仝文献 明細書〔００１４〕））を設置し、各ＲＦＩＤリーダは、通信回線によりサーバ（１２）と情報通信可能に接続し、サーバ（１２）には、各ＲＦＩＤリーダのリーダＩＤ及び位置情報をリーダ配置テーブル（４０）として格納しておく（仝文献 図６，明細書〔００２１〕）。各ＲＦＩＤリーダにより、フォークリフト（２０）のＲＦタグ（２４）を読み取り、読み取ったＲＦＩＤリーダの位置情報から、フォークリフト（２０）のおよその位置を推定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１８－１２７２９８号公報

【特許文献2】特開２０１７－０７１４８５号公報

【特許文献3】特開２０１４－１３１９３５号公報

【特許文献4】特開２０１２－２１８８６１号公報

【特許文献5】特開平０３－１８２４０３号公報

【特許文献6】特開平０４－２９２３０５号公報

【特許文献7】実用新案登録第３１２１３７６号明細書

【特許文献8】特開２００４－２１０４２９号公報

【特許文献9】特開２００７－２４６２５０号公報

【特許文献10】米国特許第１０４３０６２３Ｂ１号明細書

【非特許文献】

【0011】

【非特許文献1】林和則，「狭帯域信号の到来方向推定」，電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ Fundamentals Review，8巻，3号，pp.143-150，2015年．

【非特許文献2】菊間信良，「アレーアンテナの基礎」，［online］，令和４年６月２２日検索，２０１０アジア・パシフィックマイクロ波会議付設 マイクロウェーブ展２０１０ ＭＷＥ２００９基礎講座データ集，＜ＵＲＬ：https://apmc-mwe.org/MicrowaveExhibition2010/program/tutorial2009/TL03-01.pdf＞

【非特許文献3】田村光，井上喜雄，芝田京子，「慣性センサを用いた移動物体の位置推定技術の開発（機械力学・計測制御ＶＩ）」，日本機械学会 中国四国支部総会・講演会 講演論文集,２０１５．５３巻（２０１５）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

上記従来の荷役車両の位置をリアルタイムで検出する技術に於いては、以下のような課題がある。

【0013】

（１）ターゲット画像解析方式
ターゲットが倉庫内に配置されたラック等の背後に隠れた場合など、フォークリフトの位置からターゲットまでの射線上に障害物が存在し、ターゲットを直接撮影できない場合がある。この場合、フォークリフトの位置の特定ができないこととなり、位置特定不能な死角が存在する。また、フォークリフトとターゲットとの距離が遠いと、各ターゲットの大きさから撮影距離を求める際の誤差が大きくなり、正確な位置推定が困難となる。

【0014】

（２）ゲートアンテナ方式
ゲートアンテナ方式を倉庫内の荷役車両の位置検出に適用する場合、倉庫内に多数のゲートアンテナを設ける必要があり、設置スペースやアンテナ配線がたいへん多く必要となるため、倉庫の利用効率，設置コスト，維持管理コスト等の面から現実的ではない。

【0015】

（３）通路タグ検出方式
この方式では、倉庫のラックに設置するＲＦタグの数が少ないと、荷役車両の位置検出の精度は低いが、倉庫のラックに設置するＲＦタグの数を増やして間隔を狭めることで、位置検出の精度を向上させることができると考えられる。然し乍ら、実際のＲＦＩＤシステムでは、通路周辺のラック，天井，床等の物体による電波の反射や回折により、荷役車両の位置からは直接見えない隠れたタグが検出される場合が多々ある。ＲＦタグの数が多いほど、斯かる反射や回折による隠れたタグの検出が多くなる。このような反射や回折が生じた場合、単純に検出されたタグの識別情報のみからは位置特定を行うことが困難となる。反射・回折の影響を低減するため、アンテナの電波出力強度を弱めて検出距離を短くした場合、こんどはＲＦタグが検出できないケースが多発することとなり、検出距離の調整が難しいという問題が生じる。また、反射・回折の影響を低減するため、ＲＦタグの設置間隔を大きくすると、こんどは位置検出の精度が低下するという問題が生じる。

【0016】

（４）床タグ検出方式
この方式では、フォークリフトが走行する通路床面にＲＦタグ（床タグ）を設置するが、フォークリフトが通路を何度も走行することで、摩耗により床タグが破損するため、メンテナンスのコスト及び労力が大きいという問題がある。また、床タグ検出の為の専用のアンテナをフォークリフトの底部に設ける必要があるため、コストが高くなる問題もある。また、フォークリフトの位置検出精度を上げるには、倉庫内のすべての通路に密に床タグを設置し、各床タグの設置位置の測量や維持管理を行う必要があり、設置コストやメンテナンスコストが高くなる問題もある。

【0017】

（５）車両タグ検出方式
この方式では、正確なフォークリフトの位置特定を行うには、比較的狭い間隔で多数のアンテナを倉庫天井に設ける必要があり、設置コストが大きいという問題がある。また、コスト低減のために天井アンテナの間隔を大きくすると、位置検出の推定誤差が大きくなり、およその位置の把握は可能であるが、正確な位置特定はできないという問題がある。

【0018】

そこで、本発明の目的は、設置コストや維持管理コストが低くでき、且つ精度の高い荷役車両の位置検出が可能な位置検出システムと、其れを利用した荷役車両の倉庫内安全管理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】

【0019】

本発明に係る位置検出システムの第１の構成は、複数の収納ラックが配置された倉庫内において、前記収納ラックの間の通路を移動する荷役車両の位置を検出する位置検出システムであって、
前記各収納ラックの通路側に露出する側部又は倉庫内の固定された部位に、分布して固定状態で設置されたＲＦタグである定点タグについて、前記各定点タグに記録された該定点タグの識別情報及び該定点タグが設置された位置を関連付けて記憶する定点タグ情報記憶手段と、
前記荷役車両に、該荷役車両の前方向に向け搭載されたフェーズドアレイ型の車載アンテナと、
前記荷役車両に搭載され、前記車載アンテナの向きであるアンテナ方向を検出する向き検出手段と、
前記車載アンテナによりＲＦタグの情報の読み取りを行うとともに、前記車載アンテナに対してＲＦタグから送信される電波の到来方向の方向ベクトルを検出するＲＦＩＤ読取手段と、
前記方位検出手段により検出されるアンテナ方向に基づき、前記ＲＦＩＤ読取手段が検出する、前記車載アンテナに対する前記各定点タグからの電波の到来方向の方向ベクトルを、慣性座標系に於ける到来方向の方向ベクトルである参照到来方向ベクトルに換算する到来方向変換手段と、
前記ＲＦＩＤ読取手段によりＮ個（Ｎ≧２）の前記定点タグＡｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）が検出された場合、前記各定点タグＡｉに対して、前記定点タグ情報記憶手段に記憶された該定点タグＡｉの位置から、該定点タグＡｉを起点とし、該定点タグＡｉに対する前記参照到来方向ベクトルの逆向きに延びる直線をＬｉとしたとき、各直線Ｌｉからの距離の二乗和が最小となる位置を、前記荷役車両の推定位置として算出する位置推定手段と、
を備えたことを特徴とする。

【0020】

この構成によれば、倉庫内に多数のＲＦＩＤ検出用のアンテナを設ける必要が無いため、設置コストや維持管理コストが低くできる。また、倉庫内の各所に多数の定点タグを設けておけば、高い精度で荷役車両の位置検出が可能となる。定点タグは極めて安価で設置も容易であるため、低コストで設置できる。

【0021】

本発明に係る位置検出システムの第２の構成は、前記第１の構成に於いて、前記位置推定手段は、
前記ＲＦＩＤ読取手段によりＮ個の前記定点タグＡｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）が検出された場合、前記各定点タグＡｉに対して、前記定点タグ情報記憶手段に記憶された該定点タグＡｉの位置から、該定点タグＡｉを起点とし、該定点タグＡｉに対する前記参照到来方向ベクトルの逆向きに延びる直線をＬｉとしたとき、
検出されたそれぞれの前記定点タグＡｋ（ｋ＝１，２，…，Ｎ）について、該定点タグＡｋに対する前記直線Ｌｋと、該定点タグＡｋ以外のすべての前記定点タグＡｊ（ｊ≠ｋ）に対する前記直線Ｌｊとの距離に基づき、該定点タグＡｋから前記車載アンテナに到来した後方散乱波が直接波か反射波又は回折波かを判別し、反射波又は回折波と判別された場合には、該定点タグＡｋは推定位置の算出に用いる前記定点タグから除外して、前記荷役車両の推定位置の算出を行うことを特徴とする

【0022】

この構成によれば、検出される定点タグの後方散乱波から、反射波又は回折波を除外することで、位置検出精度を向上させることができる。

【0023】

本発明に係る位置検出システムの第３の構成は、前記第１の構成に於いて、前記荷役車両に搭載され、前記車載アンテナの加速度ベクトルを検出する加速度検出手段と、
前記荷役車両に搭載され、前記車載アンテナの角速度ベクトルを検出する角速度検出手段と、
前記加速度検出手段により検出される加速度、及び前記角速度検出手段により検出される角速度に基づき、各時刻に於ける前記車載アンテナの位置である慣性航法推定位置を算出する慣性航法手段と、を備え、
前記位置推定手段は、
前記ＲＦＩＤ読取手段によりＮ個（Ｎ≧２）の前記定点タグＡｉ（ｉ＝１，…，Ｎ）が検出された場合、前記各定点タグＡｉに対して、前記定点タグ情報記憶手段に記憶された該定点タグＡｉの位置から、該定点タグＡｉを起点とし、該定点タグＡｉに対する前記参照到来方向ベクトルの逆向きに延びる直線をＬｉとしたとき、各直線Ｌｉから推定位置Ｔまでの距離の二乗和Ｓ１と、前記慣性航法手段が算出する前記慣性航法推定位置Ａ０から推定位置Ｔまでの距離の二乗Ｓ０とに、それぞれ所定の重み係数を掛けて加えた加重和が最小となるような推定位置Ｔを、前記荷役車両の推定位置として算出するものであることを特徴とする。

【0024】

この構成によれば、定点タグを用いた位置推定に、慣性航法による位置推定をフュージョン（統合）させることで、位置検出精度をさらに向上させることができる。

【0025】

本発明に係る位置検出システムの第４の構成は、前記第１の構成に於いて、前記各収納ラックの各棚区画に収納されるパレットに付されたＲＦタグであるパレットタグに記録された、該パレットタグの識別情報と、該パレットタグが付されたパレットが前記棚区劃に収納された際の該パレットタグの位置座標とを記憶する荷物情報記憶手段、を備え、
前記位置推定手段は、
前記ＲＦＩＤ読取手段により、前記荷物情報記憶手段に記憶された前記パレットタグの識別情報が検出された場合には、該パレットタグを、該パレットタグの識別情報に対応して前記荷物情報記憶手段に記憶された該パレットタグの位置座標に設置された前記定点タグとして、前記ＲＦＩＤ読取手段により検出された前記定点タグの一つとみなし、前記荷役車両の推定位置を算出するものであることを特徴とする。

【0026】

この構成によれば、本来は定点タグではないパレットタグを、パレットが棚区画に収納され位置が固定された際には定点タグと見做して、荷役車両の推定位置の算出に用いることで、位置検出精度をさらに向上させることができる。

【0027】

本発明に係る位置検出システムの第５の構成は、前記第１の構成に於いて、前記各収納ラックのそれぞれの棚区画の棚板の上面に付されたＲＦタグである棚面タグについて、前記各棚面タグに記録された該棚面タグの識別情報及び該棚面タグが設置された位置座標を関連付けて記憶する棚面タグ情報記憶手段、を備え、
前記位置推定手段は、
前記ＲＦＩＤ読取手段により、前記棚面タグ情報記憶手段に記憶された前記棚面タグの識別情報が検出された場合には、該棚面タグを、該棚面タグの識別情報に対応して前記棚区画情報記憶手段に記憶された該棚面タグの位置座標に設置された前記定点タグとして、前記ＲＦＩＤ読取手段により検出された前記定点タグの一つとみなし、前記荷役車両の推定位置を算出するものであることを特徴とする。

【0028】

この構成によれば、本来は、棚区劃にパレットが収納されたことの検出の為に使用される棚面タグを、定点タグとして、荷役車両の推定位置の算出に用いることで、位置検出精度をさらに向上させることができる。

【0029】

本発明に係る倉庫内安全管理システムの構成は、複数の収納ラックが配置された倉庫内において、前記収納ラックの間の通路を移動する複数の荷役車両の安全管理を行う倉庫内安全管理システムであって、
管理サーバと、
前記各荷役車両にそれぞれ搭載され、前記管理サーバと無線で通信可能に接続された車載端末装置と、を備え、
前記各車載端末装置は、
請求項１乃至５の何れか一記載の位置検出システムと、
前記位置検出システムにより検出される各時刻に於ける前記荷役車両の位置情報を、前記管理サーバに送信する位置情報送信手段と、を備えており、
前記管理サーバは、
前記各車載端末装置から送信される位置情報を記憶する車両情報記憶手段と、
車両情報記憶手段に記憶された各時刻の前記各荷役車両の位置情報に基づき、現在から所定の時間Ｔ１の経過後に、少なくとも２台の荷役車両が所定距離以内に接近するか否かを予測し、接近すると予測された場合には、その接近が予測される前記各荷役車両に搭載された前記車載端末装置に対して、他の荷役車両の接近を警告する接近警告信号を送信する車両接近検出手段と、を備えており、
前記各車載端末装置は、さらに、前記管理サーバから前記接近警告信号を受信すると、運転者に他の荷役車両の接近を報知する車両接近報知手段を備えたことを特徴とする。

【0030】

この構成によれば、ラックなどの遮蔽物が多く見通しの悪い倉庫内に於いても、荷役車両同士の接近が予測されれば事前に運転者に荷役車両の接近が報知されるため、倉庫内に於ける安全を向上させることができる。

【発明の効果】

【0031】

以上のように、本発明の位置検出システムによれば、倉庫内に多数のＲＦＩＤ検出用のアンテナを設ける必要が無いため、設置コストや維持管理コストが低くできる。また、倉庫内の各所に多数の定点タグを設けておけば、高い精度で荷役車両の位置検出が可能となる。定点タグは極めて安価で設置も容易であるため、低コストで設置できる。

【0032】

また、本発明の倉庫内安全管理システムによれば、ラックなどの遮蔽物が多く見通しの悪い倉庫内に於いても、荷役車両同士の衝突事故を未然防止できて、倉庫内に於ける安全を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本実施例で管理対象となる倉庫の建屋内のレイアウト図である。

【図2】保管エリア２に配置されたラック４及び通路２ａの斜視図である。

【図3】実施例１に係る位置検出システムの物理的な構成を表すブロック図である。

【図4】実施例１に係る位置検出システムの機能的な構成を表すブロック図である。

【図5】各記憶部に格納されるデータベースのデータ構造を表すＥＲ図である。

【図6】車載アンテナの向きＤとＤＯＡベクトルｄ_ｋ ^Ｉとｋ番目の定点タグから見た車載アンテナ６０の方向ベクトルｄ_ｋとの関係を示す図である。

【図7】各定点タグＡ_ｋからの後方散乱波が全て直接波である場合の直線Ｌ_ｋの様子を表す図である。

【図8】定点タグＡ_ｋからの後方散乱波が反射波である場合の直線Ｌ_ｋの様子を表す図である。

【図9】評価用のモデルに於けるラック４と定点タグを配置を示す図である。

【図10】車載アンテナ６０で受信される各定点タグの光路を示す図である。

【図11】車載アンテナ６０で受信される各定点タグの光路を示す図である。

【図12】車載アンテナ６０で受信される各定点タグの光路を示す図である。

【図13】車載アンテナ６０により受信される各定点タグＡ_ｋに対する射線間距離ｈ_ｋｊの平均値ave_j(ｈ_ｋｊ)及び分散値var_j(ｈ_ｋｊ）の分布を示す図である。

【図14】車載アンテナ６０により受信される各定点タグＡ_ｋに対する射線間距離ｈ_ｋｊの平均値ave_j(ｈ_ｋｊ)及び分散値var_j(ｈ_ｋｊ）の分布を示す図である。

【図15】車載アンテナ６０により受信される各定点タグＡ_ｋに対する射線間距離ｈ_ｋｊの平均値ave_j(ｈ_ｋｊ)及び分散値var_j(ｈ_ｋｊ）／［ave_j(ｈ_ｋｊ)］^２の分布を示す図である。

【図16】車載アンテナ６０により受信される各定点タグＡ_ｋに対する射線間距離ｈ_ｋｊの平均値ave_j(ｈ_ｋｊ)及び分散値var_j(ｈ_ｋｊ）／［ave_j(ｈ_ｋｊ)］^２の分布を示す図である。

【図17】除外点数Ｍの変化に対する平均値ave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－Ｍ)の変化の様子を示す図である。

【図18】除外点数Ｍの変化に対する平均値ave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－Ｍ)の変化の様子を示す図である。

【図19】実施例１の位置検出システムの全体動作を表すフローチャートである。

【図20】実施例２に係る位置検出システムの機能的な構成を表すブロック図である。

【図21】実施例２に係る位置検出システムに於ける、パレット１０を棚区劃４ａに収納する際のパレットタグ１０ａの位置登録動作を表すフローチャートである。

【図22】ターゲットポイント（Ａ），慣性航法推定位置（Ｑ_０），及び定点タグ（アンカーポイント）（Ｑ_１～Ｑ_５）の配置例を表す図である。

【図23】本発明の実施例４に係る倉庫内安全管理システムの機能的な構成を表すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

【実施例0035】

（１）倉庫建屋内のレイアウト
図１は、本実施例１で管理対象となる倉庫の建屋内のレイアウト図である。尚、図１は、あくまでも説明のための一例であり、実際には、倉庫レイアウトは、それぞれの倉庫に応じてケース・バイ・ケースで設定される。ユーザ（荷主）から預かる保管荷物は、荷主毎にパレットに収容されてユニットロードとして一つの単位にまとめられ、ユニットロード（JIS Z 0111：2006, 1009参照）単位で倉庫内に保管される。

【0036】

倉庫１の建屋内部は、コンテナ輸送により着荷し又は出荷されるユニットロードを保管する保管エリア２と、保管エリア２に保管されたユニットロードを出し入れする入出荷スペース３とが設けられている。保管エリア２には、複数のラック４（JIS Z 0111：2006, 4006参照）が街区状（行列状）に設置されている。ここで、「街区」とは、通路に囲まれた一区画（ラックブロック）をいう（図２参照）。各区画（ラックブロック）の間には、フォークリフト７（荷役車両）が自由に走行・離合が可能な通路２ａが設けられている。各ラック４は、物品を保管するために使用する支柱と棚で構成される構造物であり、１つのユニットロードを保管可能な棚区劃４ａ（上下の棚板４ｃの間の空間区劃）を複数個具有する（図２，図３参照）。また、其々の棚区劃４ａの棚板４ｃの上面には、該棚区劃４ａを特定する棚区劃ＩＤが記憶されているＲＦタグ（JIS X 0500-3:2009 参照）である棚面タグ４ｂが付設されている（図２参照）。各街区の各ラック４は、表側が通路２ａに面しており、表側から各棚区劃４ａへ、ユニットロードの出し入れが行われる。入出荷スペース３は、保管エリア２の一側辺に面して設けられた、フォークリフト７が自由に走行・離合が可能なスペースである。入出荷スペース３の、保管エリア２の反対側は、トラック８を駐車して荷物の積み下ろし又は積み込みをする、倉庫１の外側のスペースであるトラックバース５に面している。入出荷スペース３とトラックバース５の間には、ドックシェルター（dock shelter；トラックから荷物を出し入れする際に虫やホコリなどが入らないように、また外気がトラックや倉庫内に入ることも防ぐ囲い。）などの入出ゲート６が設けられている。

【0037】

保管荷物を纏めたユニットロードは、トラック８で輸送され、着荷の際は、フォークリフト７により入出ゲート６から入出荷スペース３へ搬入され、保管エリア２内の各ラック４の棚区劃４ａへ収容される。また、出荷の際は、ユニットロードは、フォークリフト７により、保管エリア２内の各ラック４の棚区劃４ａから入出荷スペース３，入出ゲート６を通ってトラック８の荷台へ搬出される。

【0038】

図２は、保管エリア２に配置されたラック４及び通路２ａの斜視図である。図２において、図１と対応する構成部分には同符号を付している。保管エリア２に配置されたラック４は、パレットを保管するためのパレットラックであり、水平の棚板４ｄが複数段に設けられている。これらの棚板４ｄと支柱及び筋交とにより区画された、１つのユニットロードが収容可能な区画が、棚区劃４ａである。各棚区劃４ａの下面中央には、棚面タグ４ｂが付されている。棚面タグ４ｂは、棚区劃４ａにユニットロードが収容されたときにはユニットロードにより遮蔽される。また、各ラック４の支柱側面上部や支柱側面中央部には、位置を特定する定点タグＩＤが記憶されているＲＦタグであるラックタグ４ｃ（定点タグ）が付設されている（図２参照）。ラックタグ４ｃは、常時固定され、その位置が事前に測定されて既知である定点タグである。

【0039】

（２）位置検出システムの構成
図３は、実施例１に係る位置検出システムの物理的な構成を表すブロック図である。図３において、図１，図２と同様の構成部分については同符号を付している。本実施例の位置検出システムは、管理サーバ２０，車載端末装置４０，車載アンテナ６０，通信回線７０，無線ＬＡＮルータ７１、並びに、棚面タグ４ｂ，ラックタグ４ｃ（定点タグ），パレットタグ１０ａ，床面タグ１１（定点タグ），天井タグ１２（定点タグ）を備えている。

【0040】

図３に於いて、ラック４の各棚区劃４ａの底面には、図２で示したように、棚面タグ４ｂが付されている。図３では、図示の便宜上、棚面タグ４ｂが棚区劃４ａの底面から突出しているが、実際には、棚面タグ４ｂはシート状であり、棚区劃４ａの底面とほぼ面一となるように貼り付けられる（図２参照）。また、ラック４の棚区劃４ａの一部には、ユーザから預かっているパレット１０が収納されている。各パレット１０の通路２ａに面した側面には、パレットタグ１０ａが付されている。パレットタグ１０ａは、パレット１０の四方の側面に付されていても良いし、パレット１０の一側面のみに付されていても良い。パレット１０の一側面のみにパレットタグ１０ａを付す場合には、パレット１０を棚区劃４ａへ収納する際に、パレットタグ１０ａが付された面が通路２ａ側となるように収納する。

【0041】

この位置検出システムで使用するＲＦタグは、前述の棚面タグ４ｂ及びラックタグ４ｃ以外にも、通路２ａの脇（フォークリフト７に踏まれない部分）の床面に貼り付けられる床面タグ１１や、倉庫の建屋の天井や梁に付される天井タグ１２や、倉庫の建屋の柱や壁面に付される壁タグ（図示せず）などが用いられる。これら床面タグ１１，天井タグ１２，壁タグ（図示せず）のように、倉庫建屋内の固定物に付されるＲＦタグは、その位置が事前に測定されて既知である定点タグとして使用される。一方、パレットタグ１０ａは、パレット１０の移動に伴い位置が変化するので、定点タグではない。

【0042】

管理サーバ２０と車載端末装置４０は、通信回線７０及び無線ＬＡＮルータ７１を介して通信可能に接続されている。車載アンテナ６０は、車載端末装置４０に接続されている。管理サーバ２０は、車載端末装置４０に対して、各定点タグの位置情報を提供したり、車載端末装置４０から送信されるフォークリフト７の推定位置を管理するためのコンピュータである。車載端末装置４０は、フォークリフト７に固定して設置されたコンピュータ端末装置であり、車載アンテナ６０で受信される各定点タグからの後方散乱波（JIS X 0500：2020, 05.01.02参照）の到来方向（Direction Of Arrival；ＤＯＡ）及び該定点タグの位置情報などに基づき、フォークリフト７の推定位置の演算を行う。この車載端末装置４０は、９軸センサ４６（図４参照）を内蔵している。ここで、「９軸センサ」とは、９自由度のの慣性計測装置モジュールからなる複合センサで、３軸加速度センサ，３軸ジャイロセンサ（３軸角速度センサ），３軸方位センサ（３軸地磁気センサ）を内蔵するセンサをいう。車載アンテナ６０は、フォークリフト７の天井部に固定設置されたフェーズドアレイ型のアンテナ（phased array antenna）であり、定点タグ（ラックタグ４ｃ，床面タグ１１，天井タグ１２等）やパレットタグ１０ａを含む各ＲＦタグとの間での電波の送受信を行うアンテナである。ここで、「フェーズドアレイ型のアンテナ」とは、複数配列したアンテナ素子に位相の異なる信号を加えることで、アンテナのメインローブ方向を自在に制御して、電波の放射パターンを変えることができるアンテナをいう（例えば、特許文献１０，非特許文献１，２参照）。

【0043】

図４は、実施例１に係る位置検出システムの機能的な構成を表すブロック図である。図４において、図１～図３に対応する構成部分には同符号を付している。また、無線ＬＡＮルータ７１は、通信回線７０に含めて記載を省略している。

【0044】

図４に於いて、管理サーバ２０は、定点タグ情報記憶部２１，荷物情報記憶部２２，棚面タグ情報記憶部２３，車両情報記憶部２４，データ送受信部２５を備えている。また、車載端末装置４０は、定点タグ情報記憶部４１，荷物情報記憶部４２，棚面タグ情報記憶部４３，データ更新部４４，ＲＦＩＤ読取部４５，９軸センサ４６，姿勢検出部４７，ＤＯＡ変換部４８，タグ選別部４９，位置推定部５０，慣性航法部５１，データ送受信部５２を備えている。これらの各部は、管理サーバ２０又は車載端末装置４０のコンピュータにプログラムを読み込ませて実行することにより、機能モジュールとして実現される。

【0045】

管理サーバ２０に於いて、定点タグ情報記憶部２１は、各定点タグ（ラックタグ４ｃ，床面タグ１１，天井タグ１２等）の識別情報（タグＩＤ）及び位置情報を関連付けて記憶し管理するモジュールである。荷物情報記憶部２２は、倉庫に収納されるパレット１０の棚区劃番号、並びに該パレット１０に付されたパレットタグ１０ａの識別情報（タグＩＤ）及び収納時の位置情報を関連付けて記憶し管理するモジュールである。棚面タグ情報記憶部２３は、各ラック４の各棚区劃４ａの底面に付された棚面タグ４ｂの棚区劃番号、並びに識別情報（タグＩＤ）及び位置情報を関連付けて記憶し管理するモジュールである。車両情報記憶部２４は、各フォークリフト７の現在の位置情報を記憶し管理するモジュールである。データ更新部２５は、定点タグ情報記憶部２１，荷物情報記憶部２２，棚面タグ情報記憶部２３の情報が更新された場合には、更新された情報を車載端末装置４０へ送信すると共に、車載端末装置４０から各フォークリフト７の位置情報を受信した場合には、その情報に基づき車両情報記憶部２４で記憶し管理される該フォークリフト７の位置情報を後進する処理を行うモジュールである。データ送受信部２６は、車載端末装置４０との間でデータの送受信を行うモジュールである。

【0046】

車載端末装置４０に於いて、定点タグ情報記憶部４１は、各定点タグ（ラックタグ４ｃ，床面タグ１１，天井タグ１２等）の識別情報（タグＩＤ）及び位置情報を関連付けて記憶し管理するモジュールである。荷物情報記憶部４２は、倉庫に収納されるパレット１０の棚区劃番号、並びに該パレット１０に付されたパレットタグ１０ａの識別情報（タグＩＤ）及び収納時の位置情報を関連付けて記憶し管理するモジュールである。棚面タグ情報記憶部４３は、各ラック４の各棚区劃４ａの底面に付された棚面タグ４ｂの棚区劃番号、並びに識別情報（タグＩＤ）及び位置情報を関連付けて記憶し管理するモジュールである。データ更新部４４は、管理サーバ２０から送信される情報に基づき、定点タグ情報記憶部４１，荷物情報記憶部４２，棚面タグ情報記憶部４３に記憶し管理される情報を最新状態に更新する処理を行うモジュールである。データ更新部２５，４４により、管理サーバ２０の定点タグ情報記憶部２１，荷物情報記憶部２２，棚面タグ情報記憶部２３に記憶された情報と、車載端末装置４０の定点タグ情報記憶部４１，荷物情報記憶部４２，棚面タグ情報記憶部４３に記憶された情報は、それぞれ同期して、常時同じ状態に保たれている。

【0047】

ＲＦＩＤ読取部４５は、車載アンテナ６０により各ＲＦタグの情報の読み取りを行うとともに、車載アンテナ６０に対してＲＦタグから送信される電波の到来方向の方向ベクトル（以下「ＤＯＡベクトル」という。）を検出する処理を行うモジュールである。ここで、ＲＦＩＤ読取部４５が出力するＤＯＡベクトルは、フォークリフト７（車載アンテナ６０）に固定された座標系（以下「物体座標系」（body frame）という。）に於いて表現された３次元ベクトルである。尚、物体座標系は、フォークリフト７の移動に伴い、地面に対して移動する座標系である。９軸センサ４６は、車載端末装置４０の内部に固定実装された、３軸加速度センサ，３軸ジャイロセンサ（３軸角速度センサ），３軸方位センサ（３軸地磁気センサ）を内蔵する複合センサである。３軸加速度センサは、センサに加わる加速度ベクトルを検出し、３軸ジャイロセンサ（３軸角速度センサ）はセンサの角速度ベクトルを検出し、３軸方位センサ（３軸地磁気センサ）は、センサに対する北磁極方向の北磁方向ベクトルを検出する。９軸センサ４６が出力する各ベクトルも、物体座標系に於いて表現された３次元ベクトルである。姿勢検出部４７は、９軸センサ４６の出力に基づき、地面に固定された座標系（以下「慣性座標系」（inertial reference frame）という。）に於けるフォークリフト７の姿勢、即ち、車載アンテナ６０の向きであるアンテナ方向ベクトルを算出する処理を行うモジュールである。ＤＯＡ変換部４８は、姿勢検出部４７により検出されるアンテナ方向ベクトルに基づき、ＲＦＩＤ読取部４５が検出する、車載アンテナ６０に対する各定点タグからの電波のＤＡＯベクトルを、慣性座標系に於ける到来方向の方向ベクトルである参照ＤＡＯベクトルに換算する処理を行うモジュールである。タグ選別部４９は、ＲＦＩＤ読取部４５によりＮ個（Ｎ≧３）の定点タグＡｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）が検出された場合に於いて、各定点タグＡｉから車載アンテナ６０に到来した後方散乱波が直接波か反射波又は回折波かを判別する演算処理を行うモジュールである。位置推定部５０は、タグ選別部４９により直接波と判定される各定点タグＡｉからの後方散乱波のＤＡＯベクトル、該定点タグＡｉの位置情報などに基づき、車載アンテナ６０の位置（即ち、フォークリフト７の位置）の推定演算処理を行うモジュールである。
慣性航法部５１は、９軸センサ４６の出力に基づいて、慣性航法によるフォークリフト７の位置の推定演算処理を行うモジュールである。データ送受信部５２は、管理サーバ２０との間でデータの送受信を行うモジュールである。

【0048】

図５は、各記憶部に格納されるデータベースのデータ構造を表すＥＲ図（Entity-Relatonship Diagram；実体参照図）である。図５において、「定点タグ情報Ｔ」のように「○○Ｔ」と記した記載の末尾の「Ｔ」は「テーブル」を表す。また、各テーブル（エンティティ）において、グレーで着色された属性は主キー属性を示す。定点タグ情報記憶部２１，４１には、定点タグ情報テーブル（定点タグ情報Ｔ）が格納されている。荷物情報記憶部２２，４２には、荷物情報テーブル（荷物情報Ｔ）が格納されている。棚面タグ情報記憶部２３，４３には、棚面タグ情報テーブル（棚面タグ情報Ｔ）が格納されている。車両情報記憶部２４には、車両情報テーブル（車両情報Ｔ）が格納されている。

【0049】

定点タグ情報テーブルは、各定点タグに関する情報を管理するテーブルであり、少なくとも「定点タグＩＤ」，「タグ種別」，「タグ位置」の３つの属性のカラムを有する。「定点タグＩＤ」は定点タグのタグＩＤ（タグの識別番号）である。「タグ種別」は、ラックタグ４ｃ，床面タグ１１，天井タグ１２などの定点タグの種別を表す情報である。「タグ位置」は、定点タグが設置された位置座標の情報である。

【0050】

荷物情報テーブルは、倉庫に保管される各パレットに関する情報を管理するテーブルであり、少なくとも「パレットＩＤ」，「収納棚区劃番号」，「パレットタグＩＤ」，「収納時タグ位置」の４つの属性のカラムを有する。「パレットＩＤ」は、パレット１０の識別番号である。「収納棚区劃番号」は、パレット１０が収納されるラック４の棚区劃４ａの番号（ラック番号と棚区劃番号の組）である。「パレットタグＩＤ」は、パレット１０に付されたパレットタグ１０ａのタグＩＤ（タグの識別番号）である。「収納時タグ位置」は、パレット１０が棚区劃４ａに収納されたときのパレットタグ１０ａの位置座標の情報である。

【0051】

棚面タグ情報テーブルは、各棚面タグに関する情報を管理するテーブルであり、少なくとも「棚面タグＩＤ」，「棚区劃番号」，「タグ位置」の３つの属性のカラムを有する。「棚面タグＩＤ」は棚面タグのタグＩＤ（タグの識別番号）である。「棚区劃番号」は、棚面タグ４ｂが付されたラック４の棚区劃４ａの番号（ラック番号と棚区劃番号の組）である。「タグ位置」は、棚面タグが設置された位置座標の情報である。

【0052】

車両情報テーブルは、各荷役車両（フォークリフト７）に関する情報を管理するテーブルであり、少なくとも「荷役車両ＩＤ」，「前時刻」，「前時刻位置・向き」，「現時刻」，「現時刻位置・向き」，「速度」の６つの属性のカラムを有する。「荷役車両ＩＤ」は、荷役車両の識別番号である。「前時刻」は、前回の位置検出がされた時刻である。「前時刻位置」は、前回の位置検出により検出された荷役車両の位置座標及び向きの情報である。「現時刻」は、今回（最後）の位置検出がされた時刻である。「現時刻位置」は、今回（最後）の位置検出により検出された荷役車両の位置座標及び向きの情報である。「速度」は、荷役車両の速度（２次元ベクトル）の情報である。

【0053】

（３）９軸センサによる姿勢推定
次に、上記車載端末装置４０の姿勢検出部４７によるアンテナ方向ベクトルを算出処理について説明する。９軸センサ４６の出力ベクトル（３軸の加速度ベクトル，角速度ベクトル，北磁方向ベクトル）からアンテナ方向ベクトルを算出する方法としては、加速度ベクトル及び北磁方向ベクトルを用いて算出する方法と、角速度ベクトルの積分により算出する方法とが考えられる。以下、これらの方法について簡単に説明する。

【0054】

（３．１）加速度ベクトル及び北磁方向ベクトルを用いて算出する方法
加速度センサは、３軸の加速度ベクトル（ａ_ｘ，ａ_ｙ，ａ_ｚ）を検出するセンサである。水平に置かれた静止状態では、加速度センサは、重力加速度（０，０，ｇ）を検出する（ｚ軸は下向き）。また、３軸方位センサ（３軸地磁気センサ）は、北磁極方向の単位ベクトルである北磁方向ベクトル（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ，ｄ_ｚ）を検出するセンサである。尚、実際には、３軸方位センサが出力する北磁極方向の単位ベクトルにはオフセットが含まれているため、オフセット補正を行う必要があるが、ここでは説明の簡単化のため、３軸方位センサが出力する北磁方向ベクトル（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ，ｄ_ｚ）はオフセット補正済みのものであるとする。

【0055】

これら加速度ベクトル（ａ_ｘ，ａ_ｙ，ａ_ｚ）及び北磁方向ベクトル（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ，ｄ_ｚ）は、荷役車両（フォークリフト７）に固定された物体座標系に於いて表現されたベクトルである。今、荷役車両の前方向（進行方向）を向く軸をロール軸、荷役車両の下方向を向く軸をヨー軸、ロール軸及びヨー軸に垂直で右手系を為す軸（進行方向に向いて水平右向きの軸）をピッチ軸とする。ロール軸，ピッチ軸，ヨー軸の周りの回転角をθ_ｒ，θ_ｐ，θ_ｙとし、θ_ｒをロール角、θ_ｐをピッチ角、θ_ｙをヨー角とする。ヨー角θ_ｙは北を０度とする。このとき、或るベクトルｖについて、物体座標系に於ける表現ｖ^Ｂ＝（ｖ_ｘ ^Ｂ，ｖ_ｙ ^Ｂ，ｖ_ｚ ^Ｂ）を、慣性座標系に於ける表現ｖ^Ｉ＝（ｖ_ｘ ^Ｉ，ｖ_ｙ ^Ｉ，ｖ_ｚ ^Ｉ）に変換する変換式は、次のように表される。ここで、Ｃ_Ｂ ^Ｉは物体座標系から慣性座標系への回転行列である。

【0056】

【数1】

【0057】

倉庫内を移動する荷役車両の場合、倉庫内の床面が水平平面であれば、ロール角及びピッチ角は０と考えられるので、ヨー角θ_ｙのみを考えれば良い。この場合は簡単で、３軸方位センサの出力（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ，ｄ_ｚ）（実際の北磁極方向は水平よりもやや下向きに偏る。）を水平な水平面に写像して単位化すれば、水平面上の北磁方向ベクトル（Ｄ_ｘ，Ｄ_ｙ，０）は求められ、ヨー角θ_ｙは次式より求められる。

【0058】

【数2】

【0059】

一方、倉庫の床面に凹凸や傾斜がある場合、荷役車両のロール角及びピッチ角は０ではなくなる。この場合、荷役車両の姿勢をロール角θ_ｒ，ピッチ角θ_ｐ，ヨー角θ_ｙで表すとすれば、これらは、方向ベクトル（ｄ_ｘ，ｄ_ｙ，ｄ_ｚ）及び加速度ベクトル（ａ_ｘ，ａ_ｙ，ａ_ｚ）を用いて、それぞれ次のように表すことが出来る。但し、荷役車両の加速度は重力加速度に比べて十分小さいと仮定した。

【0060】

【数3】

【0061】

（３．２）角速度ベクトルの積分により算出する方法
慣性航法では、ある時点の荷役車両の姿勢を初期値として、３軸ジャイロセンサ（３軸角速度センサ）が出力する角速度ベクトル（ω_ｘ，ω_ｙ，ω_ｚ）を時間積分することにより、各時点の荷役車両の姿勢を算出する。この場合、途中計算は省略して結果のみ示すと、次式のように表される。

【0062】

【数4】

【0063】

ここで、ａ^Ｉ（ｔ），ａ^Ｂ（ｔ）は、其々、時刻ｔに於ける慣性座標系，物体座標系に於ける加速度ベクトル、Ｃ_Ｂ ^Ｉ（ｔ）は、時刻ｔに於ける物体座標系から慣性座標系への変換を表す３次元回転行列、Ｅは３次元単位行列、δｔは微小時間（センサのサンプリング間隔）、ω（ｔ）＝（ω_ｘ，ω_ｙ，ω_ｚ）は時刻ｔに３軸ジャイロセンサが出力する角速度ベクトル、Ω_ＩＢ ^Ｂは、角速度ベクトルω（ｔ）の歪対称形（skew symmetric form）（即ち、角速度ベクトルω（ｔ）のクロスω（ｔ）×）である。例えば、時刻ｔ＝０で静止状態であるとすると、ａ^Ｉ（０）＝（０，０，ｇ）であり、ａ^Ｂ（０）は時刻ｔ＝０での角速度センサの出力なので、これから回転行列の初期値Ｃ_Ｂ ^Ｉ（０）が求められる。これを式（４ｂ）に従って時間積分していくことで、各時刻の回転行列Ｃ_Ｂ ^Ｉ（ｔ）（即ち、車載アンテナ６０の姿勢）が求められる。尚、角速度ベクトルの積分により算出する方法では、積分により誤差が累積するため、適度な時間間隔で補正が必要である。補正方法に関しては、公知の方法を用いることが出来る（例えば、非特許文献３などを参照）。また、３軸加速度センサが出力する加速度ベクトルのノルム｜ａ^Ｂ（ｔ）｜と重力加速度との差の絶対値｜｜ａ^Ｂ（ｔ）｜－ｇ｜が所定の閾値ε_ａ以下で、且つ３軸ジャイロセンサが出力する角速度ベクトルのノルム｜ω（ｔ）｜が所定の閾値ε_ω以下となったときに、加速度ベクトル及び北磁方向ベクトルを用いて式（１ａ）で求められる回転行列Ｃ_Ｂ ^Ｉに初期値をリセットすることで、定期的に誤差を解消する手法を用いることもできる。

【0064】

（４）定点タグの慣性座標系での方位
次に、車載端末装置４０のＲＦＩＤ読取部４５による、定点タグからの後方散乱波の到来方向の検出と、ＤＯＡ変換部４８による定点タグに対する車載アンテナ６０の方向ベクトルの検出方法について説明する。車載端末装置４０のＲＦＩＤ読取部４５は、車載アンテナ６０から質問信号を発信し、質問信号に対してＲＦタグから送信される後方散乱波を受信する。ＲＦタグから送信される後方散乱波には、ＲＦタグの識別情報信号が含まれており、この識別情報信号からＲＦタグのタグＩＤを特定し、該タグＩＤに対応する位置情報を、定点タグ情報記憶部２１，荷物情報記憶部２２，又は棚面タグ情報記憶部２３から索出することで、該ＲＦタグの位置を特定することができる。

【0065】

車載アンテナ６０は、フェーズドアレイ型のアンテナである。フェーズドアレイでは、アンテナ面に配列された複数のアンテナ素子で放射又は受信する電波の位相を制御することで、アンテナのメインローブ方向を走査し、ＲＦタグからの後方散乱波の到来方向（Direction Of Arrival；ＤＯＡ）を推定する。このＤＯＡ推定に関しては、既に、多くの文献に記載され周知技術である（例えば、非特許文献１，２参照）。ＲＦＩＤ読取部４５は、この車載アンテナ６０を用いて、ビームフォーマ（beamformer）法，Capon法，線型予測法，ＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法などを用いて、天井アンテナ４に対するＲＦタグからの後方散乱波のＤＯＡを推定し、ＤＯＡベクトル（ここでは、車載アンテナ６０の中心から定点タグ（ＲＦタグ）へ向かう方向のベクトルとする。）を出力する。これら各ＤＯＡ推定法の詳細については、非特許文献２に詳述されているので、ここでは説明は割愛する。ＤＯＡベクトルは３次元単位ベクトル（方向余弦ベクトル）とし、以下では、車載アンテナ６０で検出・推定されるｋ番目の定点タグからの後方散乱波に対するＤＯＡベクトルをｄ_ｋ ^Ｂ＝（α_Ｂｋ，β_Ｂｋ，γ_Ｂｋ）（但し、α_Ｂｋ ^２＋β_Ｂｋ ^２＋γ_Ｂｋ ^２＝１）と記す。このＤＯＡベクトルは、フォークリフト７（車載アンテナ６０）に固定された物体座標系に於ける表現である。ＤＯＡ変換部４８は、これを、慣性座標系での表現ｄ_ｋ ^Ｉ＝（α_Ｉｋ，β_Ｉｋ，γ_Ｉｋ）に変換する。ベクトルｄ_ｋ ^Ｉを「参照ＤＯＡベクトル」と呼ぶ。この変換は、式（１ａ）や式（４ｂ）で示した回転行列Ｃ_Ｂ ^Ｉ（ｔ）を用いて次式により計算できる。

【0066】

【数5】

【0067】

ｋ番目の定点タグから見た車載アンテナ６０の方向を表す方向ベクトルｄ_ｋ＝（α_ｋ，β_ｋ，γ_ｋ）は、（α_ｋ，β_ｋ，γ_ｋ）＝（－α_Ｉｋ，－β_Ｉｋ，－γ_Ｉｋ）となる。図６に、車載アンテナの向きＤとＤＯＡベクトルｄ_ｋ ^Ｉとｋ番目の定点タグから見た車載アンテナ６０の方向ベクトルｄ_ｋとの関係を示す。

【0068】

（５）直接波と反射・回折波の選別
次に、タグ選別部４９により行われる、各定点タグからの後方散乱波が直接波であるか反射・回折波であるかの選別方法について説明する。ここで、「直接波」とは、定点タグから車載アンテナ６０に至る光路上に反射点や回折点が存在しない後方散乱波をいう。「反射・回折波」とは、定点タグから車載アンテナ６０に至る光路上に反射点及び／又は回折点が少なくとも一つ存在する後方散乱波をいう。位置推定に使用する、定点タグの後方散乱波に反射・回折波が含まれると、大きな推定誤差を生じるため、この選別は極めて重要である。

【0069】

今、Ｎ個の定点タグＡ_ｋ（ｋ＝１，２，…，Ｎ）に対して車載アンテナＯで検出されるＤＯＡベクトルをｄ_ｋ ^Ｂ＝（α_Ｂｋ，β_Ｂｋ，γ_Ｂｋ）、参照ＤＯＡベクトルをｄ_ｋ ^Ｉ＝（α_Ｉｋ，β_Ｉｋ，γ_Ｉｋ）とし、方向ベクトルｄ_ｋをｄ_ｋ＝（α_ｋ，β_ｋ，γ_ｋ）＝－ｄ_ｋ ^Ｉとする。まず、各定点タグＡ_ｋからの後方散乱波は全て直接波である場合を考える。一般に、ＤＯＡベクトルは誤差を含むため、定点タグＡ_ｋは、車載アンテナＯから参照ＤＯＡベクトルをｄ_ｋ ^Ｉ方向へ延びる直線上からは、誤差分だけずれた位置となる。従って、各定点タグＡ_ｋから方向ベクトルｄ_ｋ（＝－ｄ_ｋ ^Ｉ）の方向へ延びる直線Ｌ_ｋは車載アンテナＯでは交わらず、各直線Ｌ_ｋは車載アンテナＯの近傍で接近するが、誤差の分だけ僅かにずれることとなる。図７は、各定点タグＡ_ｋからの後方散乱波が全て直接波である場合の直線Ｌ_ｋの様子を表す図である。

【0070】

一方、一部の定点タグＡ_ｋからの後方散乱波が、光路上で障害物により反射又は回折して車載アンテナＯで受信された場合には、定点タグＡ_ｋから方向ベクトルｄ_ｋ（＝－ｄ_ｋ ^Ｉ）の方向へ延びる直線Ｌ_ｋは車載アンテナＯから大きく離れた直線となる。図８は、定点タグＡ_ｋからの後方散乱波が反射波である場合の直線Ｌ_ｋの様子を表す図である。図８の場合、定点タグＡ_２からの後方散乱波は、障害物である反射面Ｓ_２上の点Ａ_２’で反射された後、車載アンテナＯで受信されるので、光路上には反射点Ａ_２’が存在する。この場合、車載アンテナＯで観測される定点タグＡ_２からの後方散乱波の参照ＤＯＡベクトルｄ_２ ^Ｉは、車載アンテナＯから反射点Ａ_２’へ向かう方向となる。そのため、定点タグＡ_２から方向ベクトルｄ_２（＝－ｄ_２ ^Ｉ）の方向へ延びる直線Ｌ_２は、図８に示すように、車載アンテナＯから大きく離れた直線となる。この性質を利用して、車載アンテナＯで受信された定点タグＡ_２からの後方散乱波が、直接波であるか反射・回折波であるかを判別する。

【0071】

まず、車載アンテナＯで受信された各定点タグＡ_ｋについて、定点タグＡ_ｋを発して方向ベクトルｄ_ｋ（＝－ｄ_ｋ ^Ｉ）の方向へ延びる直線Ｌ_ｋを、

【0072】

【数6】

【0073】

とし、直線Ｌ_ｋに対して、直線Ｌ_ｋ以外の直線Ｌ_ｊ（ｊ≠ｋ）との距離（「射線間距離」という。）をｈ_ｋｊとする。そして、各定点タグＡ_ｋについて、射線間距離ｈ_ｋｊの平均値ave_j(ｈ_ｋｊ)及び分散値var_j(ｈ_ｋｊ)を算出する。定点タグＡ_ｊ，Ａ_ｋの位置ベクトルをａ_ｊ，ａ_ｋとすると、射線間距離ｈ_ｋｊは次のようになる。

【0074】

【数7】

【0075】

従って、定点タグＡ_ｋに対する射線間距離ｈ_ｋｊの平均値ave_j(ｈ_ｋｊ)及び分散値var_j(ｈ_ｋｊ)は、

【0076】

【数8】

【0077】

となる。この射線間距離｛ｈ_ｋｊ｝又は平均値ave_j(ｈ_ｋｊ)及び分散値var_j(ｈ_ｋｊ)に基づいて各定点タグＡ_ｋをクラスタリングすることにより、各定点タグＡ_ｋからの後方散乱波が直接波か反射・回折波かを判別する。

【0078】

以下、実際にこの手法によって各定点タグＡ_ｋからの後方散乱波が直接波か反射・回折波かを判別することができることを、簡単な数値計算を用いて示す。評価用のモデルとして、図９のように、ラック４と定点タグを配置する。図９において、大きい長方形がラック４を表す。「○」が定点タグの位置を表し、その横の番号はタグ番号を表す。また、図９で水平右向きをｘ軸方向、垂直上向きをｙ軸方向とし、左下のラックの左下隅を原点Ｏ（０，０）とする。８つのラックは同型で、横幅８，縦幅１４（長さの単位は任意単位）とし、横方向の通路幅を４，縦方向の通路幅を５とする。高さ方向は車載アンテナ６０の高さを基準（高さ０）として表し、各定点タグの高さは、－４，－２，０，２，４の中からランダムに設定する。ここでは簡単のため、ラックの各辺は垂直な完全反射壁とし、定点タグの指向性は等方性とする。

【0079】

車載アンテナ６０は、通路上であれば任意の位置及び向き（水平向き）に配置できることとし、車載アンテナ６０の指向性は、車載アンテナ６０の正面方向の方位角をθ＝０として、Ｄ（θ）＝Ｄ_max・cosθ（θ∈［－π／２，π／２］）とする。Ｄ_maxは最大受信距離であり、ここではＤ_max＝２０とする。各定点タグから車載アンテナ６０へ至る後方散乱波の光路は、簡単化のため反射のみを考慮して、回折は考慮しないこととし、レイトレーシングにより光路を計算する。尚、ここでは、反射波の影響評価が目的なので、参照ＤＯＡベクトルｄ_ｋ ^Ｉに含まれる方位検出誤差は無視する（誤差０とする）。

【0080】

今回の数値計算評価では、車載アンテナ６０の向きは（１，０）方向とし、その中心位置を（０，１６）→（２，１６）→（４，１６）→（６，１６）→（８，１６）→（１０，１６）のように動かす。車載アンテナ６０がこれら各中心位置にある場合を、其々、Ｃａｓｅ１，Ｃａｓｅ２，Ｃａｓｅ３，Ｃａｓｅ４，Ｃａｓｅ５，Ｃａｓｅ６とする。このとき、車載アンテナ６０で受信される各定点タグの光路は、其々、図１０（ａ），図１０（ｂ），図１１（ｃ），図１１（ｄ），図１２（ｅ），図１２（ｆ）のようになる。図１０～図１２に於いて、「ＡＴ」は車載アンテナ６０を示し、車載アンテナＡＴの前側の大きい円は車載アンテナＡＴの直接波の受信範囲を表す。受信範囲内の定点タグから車載アンテナＡＴへ至る線分は直接波のレイを表し、折れ線分は、反射波のレイを表す。図１０～図１２から分かるとおり、車載アンテナＡＴで受信される後方散乱波は、定点タグからの直接波に加えて、反射波が多く含まれることが分かる。

【0081】

上記Ｃａｓｅ１～Ｃａｓｅ６について、車載アンテナ６０により受信される各定点タグＡ_ｋに対する射線間距離ｈ_ｋｊの平均値ave_j(ｈ_ｋｊ)及び分散値var_j(ｈ_ｋｊ）の分布を図１３，図１４に示す。図１３，図１４に於いて、丸点「●」は直接波、白四角点「□」は反射波の値を表す。尚、Ｃａｓｅ５（図１４（ｅ））は、車載アンテナ６０により受信される後方散乱波に反射波が含まれないため、ave_j(ｈ_ｋｊ)及びvar_j(ｈ_ｋｊ）はすべて０となっている。図１３，図１４より、直接波のクラスタと反射波のクラスタは、ave_j(ｈ_ｋｊ)－var_j(ｈ_ｋｊ）平面で分離することが分かる。また、ave_j(ｈ_ｋｊ)とvar_j(ｈ_ｋｊ）の間には正の相関が見られる。そこで、横軸をave_j(ｈ_ｋｊ)、縦軸をvar_j(ｈ_ｋｊ）／［ave_j(ｈ_ｋｊ)］^２としてプロットすると図１５，図１６に示すようになる。図１５，図１６に於いて、丸点「●」は直接波、白四角点「□」は反射波の値を表す。尚、Ｃａｓｅ５についてはave_j(ｈ_ｋｊ)＝０なので省略する。図１５，図１６より、ave_j(ｈ_ｋｊ)とvar_j(ｈ_ｋｊ）／［ave_j(ｈ_ｋｊ)］^２とを閾値判別することで、直接波のクラスタと反射波のクラスタとを判別することができることが分かる。すなわち、ave_j(ｈ_ｋｊ)に対する所定の閾値をＡｔｈ，var_j(ｈ_ｋｊ）／［ave_j(ｈ_ｋｊ)］^２に対する所定の閾値をＶｔｈとして、定点タグＡ_ｋからの後方散乱波に対して、ave_j(ｈ_ｋｊ)＜Ａｔｈ且つvar_j(ｈ_ｋｊ）／［ave_j(ｈ_ｋｊ)］^２＞Ｖｔｈであれば直接波、それ以外は反射・回折はとして判別することができることが分かる。

【0082】

尚、上記計算例では、参照ＤＯＡベクトルｄ_ｋ ^Ｉに含まれる方位検出誤差は無視しており、実際に方位検出誤差が入った場合には、ave_j(ｈ_ｋｊ)とvar_j(ｈ_ｋｊ）／［ave_j(ｈ_ｋｊ)］^２とによる閾値判別では、判定エラーが生じる可能性も考えられる。そこで、より判別の精度を挙げるには、次のような手法を採ることも出来る。

【0083】

（ｉ）車載アンテナ６０に於いて検出される各定点タグＡ_ｋについて、当該定点タグＡ_ｋに対する直線Ｌ_ｋと、定点タグＡ_ｋ以外の其々の定点タグＡ_ｊ（ｊ≠ｋ）に対する直線Ｌ_ｊとの間の射線間距離ｈ_ｋｊを上記式（７ａ）により算出する。車載アンテナ６０に於いて検出される定点タグの個数をＮとすると、各定点タグＡ_ｋについてＮ－１個の射線間距離ｈ_ｋｊが得られる。
（ｉｉ）各定点タグＡ_ｋについてのＮ－１個の射線間距離ｈ_ｋｊを小さい順にソートする。
（ｉｉｉ）上記各定点タグＡ_ｋに対するＮ－１個の射線間距離ｈ_ｋｊの集合に対し、距離が大きい順にＭ個（Ｍ＝０，１，２，…，Ｎ－２）を除外したものの平均をave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－Ｍ)とする。Ｍを「除外点数」と呼ぶ。判別を行うための除外点数Ｍを適宜な値ｐ（例えば、ｐ＝［Ｎ／２］，ｐ＝［Ｎ／３］，ｐ＝［Ｎ／４］等）に設定し、ave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－ｐ)を計算する。
（ｉｖ）所定の閾値ε_aveに対し、ave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－ｐ)＜ε_aveの場合には定点タグＡ_ｋからの後方散乱波は直接波と判定し、それ以外の場合には反射・回折波と判定する。

【0084】

図１７，図１８に、前記Ｃａｓｅ１～Ｃａｓｅ６についての、除外点数Ｍの変化に対する平均値ave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－Ｍ)の変化の様子を示す。直接波では、除外点数Ｍが増加すると、射線間距離の平均ave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－Ｍ)は速やかに０へ収束するが、反射波では平均ave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－Ｍ)は緩やかに減少する。図１７，図１８では、除外点数がＭ＝６で直接波は平均ave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－Ｍ)は０に収束している。従って、この場合、例えば、判別を行うための除外点数をｐ＝６、判定閾値をε_ave＝０．５とすれば、直接波と反射波を正確に判別することが可能であることが分かる。

【0085】

また、図１７，図１８より、上記（ｉｉｉ），（ｉｖ）の代わりに、ｐの最大閾値ｐ_ｍａｘ（＜Ｎ－１）と平均値ave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－ｐ)の判定閾値ε_aveを予め適宜な値に決めておき、ｐを０からｐ_ｍａｘまで変化させてave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－ｐ)≦ε_aveとなったときのｐをｐ_ｃ（但し、ave_j(ｈ_ｋｊ；Ｎ－１－ｐ_ｍａｘ)＞ε_aveのときは、ｐ_ｃはｐ_ｃ＞ｐ_ｍａｘの適当な値とする。）として求め、ｐ_ｃ≦ｐ_ｍａｘの場合は直接波、それ以外の場合は反射・回折波として判別することもできる。最大閾値ｐ_ｍａｘは、例えば、ｐ＝［Ｎ／２］～［Ｎ／５］程度の値としておけばよい。

【0086】

尚、ここでは後方散乱波が直接波であるか反射・回折波であるかの選別に於いて、射線間距離ｈ_ｋｊを用いて行う方法について説明したが、これ以外にも、定点タグＡ_ｋに対する直線Ｌ_ｋと、定点タグＡ_ｋ以外の定点タグＡ_ｊに対するの直線Ｌ_ｊ（ｊ≠ｋ）との最近接点（直線Ｌ_ｋとの間の距離と直線Ｌ_ｊとの間の距離との２乗和が最小となる点）の位置座標の分散を用いて、同様な方法でこの選別を行うことも可能である。

【0087】

（６）定点タグの位置推定
上記選別の結果、直接波のクラスタに属すると判定されたＮ_ａ個の定点タグＡ_ｉ（ｉ＝１，…，Ｎ_ａ）の位置ベクトルをａ_ｉ＝（ａ_ｉｘ，ａ_ｉｙ，ａ_ｉｚ）とし、位置ベクトルａ_ｉの点を「アンカーポイント」（anchor point）と呼ぶ。Ｎ_ａはアンカーポイントの数である。また、位置を求めたい対象点である車載アンテナ６０の中心の位置ベクトルをｒ＝（ｘ，ｙ，ｚ）とし、位置ベクトルｒの点を「ターゲットポイント」（target point）と呼ぶ。

【0088】

今、各アンカーポイントａ_ｉに対するターゲットポイントｒの方向を示す、誤差を含んだ方向ベクトルｄ_ｉ＝（α_ｉ，β_ｉ，γ_ｉ）＝（－α_Ｉｋ，－β_Ｉｋ，－γ_Ｉｋ）は検出されている。これらの情報に基づき、ターゲットポイントｒの位置推定を行う。

【0089】

位置推定の手法としては、ここでは以下に説明する最小二乗法を用いる。各アンカーポイントａ_ｉ（ｉ＝１，…，Ｎ_ａ）を通り、方向ベクトルｄ_ｉの方向に延びる直線をＬ_ｉとし、式（６）と同様にＬ_ｉ：ｘ_ｉ＝ａ_ｉ＋ｔｄ_ｉと表す。ｔは実変数である。評価関数としては、次式のような、各直線Ｌ_ｉからターゲットポイントｒまでの距離ｈ_ｉの二乗和Ｅ（ｒ）を採る。

【0090】

【数9】

【0091】

そして、この評価関数Ｅ（ｒ）が最小となる位置ｒを、ターゲットポイントの推定位置とする。評価関数Ｅ（ｒ）が最小の点では、次の連立方程式が成り立つ。

【0092】

【数10】

【0093】

式（１０）を解くことにより、次式のようにターゲットポイントの推定位置ｒが算出される。

【0094】

【数11】

【0095】

（７）位置検出システムの全体動作
図１９は、実施例１の位置検出システムの全体動作を表すフローチャートである。まず、準備段階として、車載端末装置４０は管理サーバ２０に対して定点タグの位置データの要求を送信する（Ｓ１０）。管理サーバ２０は、車載端末装置４０から定点タグの位置データの要求を受信すると、定点タグ情報記憶部２１に記憶された各定点タグの識別情報（タグＩＤ）及び位置情報を車載端末装置４０へ送信する（Ｓ２０）。車載端末装置４０のデータ更新部４４は、管理サーバ２０から各定点タグの識別情報（タグＩＤ）及び位置情報を受信すると、それらを定点タグ情報記憶部４１に保存する（Ｓ１０）。そして、以下の位置検出処理ループへと移行する。

【0096】

まず、車載端末装置４０のＲＦＩＤ読取部４５は、車載アンテナ６０により通信可能な各定点タグＡ_ｋ（ｋ＝１，…，Ｎ）（Ｎは通信可能な定点タグの数）のタグＩＤ情報の読み取りを行うとともに、ＭＵＳＩＣ法などのＤＯＡ推定法を用いて、車載アンテナ６０に対して各定点タグＡ_ｋから送信される後方散乱波のＤＯＡベクトルｄ_ｋ ^Ｂを検出する（Ｓ１１）。

【0097】

また、車載端末装置４０の姿勢検出部４７は、前述の「（３）９軸センサによる姿勢推定」で説明した方法により、フォークリフト７の向きθ_ｙ（北磁方向に対する角度）と、式（１ａ）又は式（４ａ）に示したような、物体座標系から慣性座標系への回転行列Ｃ_Ｂ ^Ｉを算出する（Ｓ１２）。

【0098】

次に、車載端末装置４０のＤＯＡ変換部４８は、各定点タグＡ_ｋ（ｋ＝１，…，Ｎ）のＤＯＡベクトルｄ_ｋ ^Ｂと回転行列Ｃ_Ｂ ^Ｉとから、上述の式（５）により、各定点タグＡ_ｋのから見た車載アンテナ６０の方向を表す方向ベクトルｄ_ｋ＝（α_ｋ，β_ｋ，γ_ｋ）＝（－α_Ｉｋ，－β_Ｉｋ，－γ_Ｉｋ）を算出する（Ｓ１３）。

【0099】

次に、車載端末装置４０のタグ選別部４９は、前述の「（５）直接波と反射波の選別」で説明した方法により、各定点タグＡ_ｋ（ｋ＝１，…，Ｎ）の中から、車載アンテナ６０で受信される後方散乱波が直接波であるものを選出する（Ｓ１４）。ここで選出された定点タグを「視界内定点タグ」と呼び、Ａ_ｉ（ｉ＝１，…，Ｎ_ａ）（Ｎ_ａは検出された視界内定点タグの数）と記す。

【0100】

次に、車載端末装置４０の位置推定部５０は、前述の「（６）定点タグの位置推定」で説明した方法により、定点タグ情報記憶部４１に記憶されている各視界内定点タグＡ_ｉ（ｉ＝１，…，Ｎ_ａ）の位置ベクトルａｉと、ステップＳ１３で算出された当該視界内定点タグＡ_ｉの方向ベクトルｄ_ｉ＝（α_ｉ，β_ｉ，γ_ｉ）から、車載アンテナ６０の位置ベクトルｒ、即ち、該車載アンテナ６０を搭載したフォークリフト７の位置ベクトルｒを算出する（Ｓ１５）。

【0101】

最後に、車載端末装置４０のデータ送受信部５２は、ステップＳ１５で算出されたフォークリフト７の位置ベクトルｒ及びステップＳ１２で算出されたフォークリフト７の向きθ_ｙ並びに該車載端末装置４０を搭載したフォークリフト７の識別情報（荷役車両ＩＤ）を、位置更新情報として管理サーバ２０へ送信する（Ｓ１６）。管理サーバ２０は、該位置更新情報を受信すると（Ｓ２１）、車両情報記憶部２４の車両情報テーブルにおける、当該荷役車両ＩＤに対応するレコードの更新を行う（Ｓ２２）。この場合、当該荷役車両ＩＤに対応するレコードの「現時刻」フィールド，「現時刻位置・向き」フィールドを、該レコードの「前時刻」フィールド，「前時刻位置・向き」フィールドへ移した後、位置更新情報の受信時刻を、該レコードの「現時刻」フィールドへ格納し、位置ベクトルｒ及び向きθ_ｙを、該レコードの「現時刻位置・向き」フィールドへ格納する。また、前時刻（ｔ－Δｔ），前時刻の位置ベクトルｒ（ｔ－Δｔ）と現時刻（ｔ），現時刻の位置ベクトルｒ（ｔ）から、現在のフォークリフト７の速度ｖ（ｔ）＝（ｒ（ｔ）－ｒ（ｔ－Δｔ））／Δｔを計算して、該レコードの「速度」フィールドへ格納する。そして、ステップＳ１１へ戻る。

【0102】

以上のようにして、管理サーバ２０の車両情報記憶部２４の車両情報テーブルは、倉庫内にある各フォークリフト７の現在の位置情報及び向き情報並びに速度情報で更新され続けることとなり、この車両情報テーブルを参照することで、管理サーバ２０に於いて倉庫内の各フォークリフト７の位置と動きをリアルタイムに監視することができる。

【実施例0103】

本実施例２では、実施例１で説明した位置検出システムに於いて、さらにパレットタグ及び棚面タグを利用することによって、位置推定精度の向上を図る実施例について説明する。尚、本実施例の位置検出システムの構成については、実施例１の図３，図５とは同様とする。

【0104】

（８）パレットタグ及び棚面タグを利用した位置推定精度の向上
実施例１で説明したように、各アンカーポイントａ_ｉに対する方向ベクトルｄ_ｉは、ＤＯＡ推定（非特許文献１，２等を参照）に於ける推定誤差を含むことから、ターケットポイントｒの位置推定に於いては、できる限り多くのアンカーポイントａ_ｉを用いて推定計算を行うことが、推定精度を向上させる上で望ましい。そこで、本実施例では、ラック４に収納される各パレット１０に付されたパレットタグ１０ａや、各ラック４の各棚区劃４ａの下面に付された棚面タグ４ｂも定点タグとして利用する。尚、棚面タグ４ｂ（図２参照）に関しては、位置は常に固定されているため、ラックタグ４ｃや床面タグ１１や天井タグ１２などの定点タグと同様に、固定された定点タグとして、そのまま実施例１のターケットポイントｒの位置推定に用いることができる。一方、パレットタグ１０ａ（図３参照）は、パレット１０に付されたＲＦタグであり、パレット１０の移動に伴って位置が変化するため、一般には定点タグではない。然し乍ら、パレット１０がラック４の棚区劃４ａに収納されている状態では、パレット１０の位置は固定されているため、パレットタグ１０ａも定点タグと見做すことが可能となる。

【0105】

パレットタグ１０ａを定点タグとして利用するには、パレットタグの位置管理が必要となる。そこで、フォークリフト７（荷役車両）でパレット１０を棚区劃４ａに収納する際に、フォークリフト７に搭載されたフェーズッドアレイ型の車載アンテナ６０を用いて、収納したパレット１０に付されたパレットタグ１０ａの位置推定を行い、得られたパレットタグ１０ａの推定位置を荷物情報記憶部２２，４２の荷物情報テーブル（図５参照）に保存する。そして、フォークリフト７の位置推定を行う際には、このパレットタグ１０ａの位置をアンカーポイントの一つとして、ターゲットポイントの位置推定を行う。

【0106】

図２０は、実施例２に係る位置検出システムの機能的な構成を表すブロック図である。図２０において、実施例１の図３と同様の構成部分には同符号を付している。図３と比較して、図２０では、新たにパレットタグ位置検出部５３が追加されている。

【0107】

パレットタグ位置検出部５３は、パレット１０を棚区劃４ａに収納する際に、車載アンテナ６０を用いて、収納したパレット１０に付されたパレットタグ１０ａの位置推定を行う処理を行うモジュールである。

【0108】

図２１は、実施例２に係る位置検出システムに於ける、パレット１０を棚区劃４ａに収納する際のパレットタグ１０ａの位置登録動作を表すフローチャートである。

【0109】

まず、入出荷スペース３（図１参照）に於いて、フォークリフト７がパレット１０をフォークに捕捉する際に、車載端末装置４０のＲＦＩＤ読取部４５は、そのパレット１０に付されたパレットタグ１０ａの識別情報（タグＩＤ）を読み取る（Ｓ３０）。パレットタグ位置検出部５３は、荷物情報記憶部４２の荷物情報テーブルを参照し、パレットタグ１０ａのタグＩＤが読み取られたと判定すると、フォークリフト７の現在の状態を「パレット搬送状態」とする。

【0110】

次いで、フォークリフト７はパレット１０（以下「搬送パレット」という。）をフォークに捕捉した状態で、当該搬送パレット１０を収納するラック４の棚区劃４ａへと移動する。この移動中に於いて、車載端末装置４０は、実施例１の図１９で説明した方法により、フォークリフト７の位置検出を行い、検出したフォークリフト７の位置及び向きの情報を管理サーバ２０へ送信する（Ｓ３１）。管理サーバ２０は、該位置更新情報を受信すると、車両情報記憶部２４の車両情報テーブルにおける、当該荷役車両ＩＤに対応するレコードの更新を行う（Ｓ４１）。これは、ＲＦＩＤ読取部４５により、フォークリフト７に近接する棚面タグ４ｂが検出されるまで繰り返される（Ｓ３２）。尚、ＲＦＩＤ読取部４５による近接する棚面タグ４ｂの検出に於いては、車載アンテナ６０からＲＦタグに対し発信する質問信号の出力を弱めて、検出範囲を狭くした状態で棚面タグ４ｂが読み取られたか否かを判別すれば、棚面タグ４ｂがフォークリフト７に近接するか否かを検出できる。

【0111】

フォークリフト７に近接する棚面タグ４ｂが検出された場合（Ｓ３２）、パレットタグ位置検出部５３は、次に、ＲＦＩＤ読取部４５により近接する棚面タグ４ｂが検出されなくなるまで待つ（Ｓ３３）。尚、ＲＦＩＤ読取部４５により近接する棚面タグ４ｂが検出されている間は、ステップＳ３１～Ｓ３３のループを繰り返す。近接する棚面タグ４ｂが検出されなくなった場合（Ｓ３３）、パレットタグ位置検出部５３は、搬送パレット１０が棚面に収納されたと判定し、棚面タグ情報記憶部４３の棚面タグ情報テーブルから、その近接する棚面タグ４ｂのタグＩＤに対応する棚区劃４ａの棚区劃番号及びタグ位置（棚面タグ４ｂの位置）を取得し、荷物情報記憶部４２の荷物情報記テーブルの搬送パレット１０のパレットＩＤのレコードの「収納棚区劃番号」フィールドに、棚区劃番号を登録する（Ｓ３４）。また、パレットタグ位置検出部５３は、管理サーバ２０へ、（近接する棚面タグ４ｂのタグＩＤ，棚区劃４ａの棚区劃番号及びタグ位置）の情報を送信する（Ｓ３４）。管理サーバ２０は、車載端末装置４０から（近接する棚面タグ４ｂのタグＩＤ，棚区劃４ａの棚区劃番号及びタグ位置）の情報を受信すると、荷物情報記憶部２２の荷物情報記テーブルの搬送パレット１０のパレットＩＤのレコードの「収納棚区劃番号」フィールドに、棚区劃番号を登録する（Ｓ４２）。

【0112】

次いで、パレットタグ位置検出部５３は、ＲＦＩＤ読取部４５が検出する、搬送パレット１０のパレットタグ１０ａのＤＯＡベクトルを取得する。このとき、車載アンテナ６０中心の３次元空間内の位置は、ステップＳ３１で検出されており既知である。また、搬送パレット１０のパレットタグ１０ａの高さは、ステップＳ３４で取得した棚区劃４ａの棚面タグ４ｂの位置情報から既知である（搬送パレット１０の底面からパレットタグ１０ａの高さまでのオフセット高さ分を棚面タグ４ｂの高さに加えれば容易に算出できる）。従って、車載アンテナ６０の３次元位置情報、パレットタグ１０ａの高さ情報、及び車載アンテナ６０に対するパレットタグ１０ａのＤＯＡベクトルから、パレットタグ１０ａの３次元空間内の位置座標は容易に計算することができる。（即ち、車載アンテナ６０の中心位置を通りＤＯＡベクトル方向に延びる直線が、パレットタグ１０ａの高さの水平面と交差する点がパレットタグ１０ａの位置となる。）このようにして、パレットタグ位置検出部５３は、パレットタグ１０ａの３次元空間内の位置座標を計算する（Ｓ３５）。そして、パレットタグ位置検出部５３は、算出したパレットタグ１０ａの３次元空間内の位置座標を、荷物情報記憶部４２の荷物情報記テーブルの搬送パレット１０のパレットＩＤのレコードの「収納時タグ位置」フィールドに登録した後、（搬送パレット１０のパレットＩＤ，パレットタグ１０ａの位置座標）を管理サーバ２０へ送信する（Ｓ３６）。管理サーバ２０は、車載端末装置４０から（搬送パレット１０のパレットＩＤ，パレットタグ１０ａの位置座標）を受信すると、荷物情報記憶部２２の荷物情報記テーブルの搬送パレット１０のパレットＩＤのレコードの「収納時タグ位置」フィールドに、位置座標を登録する（Ｓ４２）。

【0113】

荷物情報記憶部２２，４２の荷物情報記テーブルの「収納時タグ位置」フィールドに位置座標が登録されたパレットタグ１０ａは、定点タグと見做されて、図１９で説明したフォークリフト７の位置検出に於いては、定点タグの一つとして取り扱われることになる。

【0114】

尚、棚区劃４ａに収納された状態のパレット１０が入出荷スペース３へ搬出される際には、収納状態のパレット１０のパレットタグ１０ａが、フォークリフト７のＲＦＩＤ読取部４５で検出され、フォークリフト７が移動してもパレットタグ１０ａのＤＯＡベクトルが一定のままとなる。このような状態が検出されると、パレットタグ位置検出部５３は、荷物情報記憶部４２の荷物情報記テーブルのパレット１０のパレットＩＤのレコードの「収納時タグ位置」フィールドから位置情報を削除する。これにより、棚区劃４ａから搬出されたパレット１０のパレットタグ１０ａは、定点タグから除外される。

【0115】

また、車載端末装置４０の荷物情報記憶部４２に記憶された荷物情報テーブルは、定期的に管理サーバ２０と交信することで、管理サーバ２０の荷物情報記憶部２２に記憶された荷物情報テーブルと同期させるようにする。これにより、車載端末装置４０が搭載されたフォークリフト７以外のフォークリフト７が棚区劃４ａへ収納したパレット１０のパレットタグ１０ａの位置情報も取得し、定点タグとして利用することが可能となる。