特開 2024-88400 測位システム、入退場管理システム、及び、測位方法

(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】P2024088400

(43)【公開日】2024-07-02

(54)【発明の名称】測位システム、入退場管理システム、及び、測位方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/74 20060101AFI20240625BHJP

   E05B 49/00 20060101ALI20240625BHJP

   G01S 7/02 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

G01S13/74

E05B49/00 K

G01S7/02 216

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022203540

(22)【出願日】2022-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 太樹

(72)【発明者】

【氏名】高井 大輔

【テーマコード（参考）】

2E250

5J070

【Ｆターム（参考）】

2E250AA03

2E250BB41

2E250CC20

2E250DD02

2E250FF27

2E250FF36

5J070AC02

5J070AC12

5J070AC13

5J070AD03

5J070AE09

5J070AF01

5J070AK22

5J070BC05

5J070BC06

5J070BC13

(57)【要約】

【課題】通信機の位置を高精度に測定可能な測位システム、入退場管理システム、及び、測位方法を提供する。
【解決手段】測位システム(100A)は、通行口を有する測位対象領域(10A)の上方に配置され、複数のアンテナ(111)を有する送受信部(110)と、前記測位対象領域内で移動可能な通信機(200)と前記送受信部との間で複数周波数の信号を双方向に送信した結果に基づいて、前記通信機と前記送受信部との間の距離を測定する測距部(123)と、前記送受信部の前記複数のアンテナが前記通信機から前記信号を受信した際の位相差に基づいて、前記送受信部に対する前記通信機の位置を表す角度を測定する測角部(124)と、前記測距部によって測定された距離と、前記測角部によって測定された角度とに基づいて、前記通信機の前記通行口への接近の有無を判定する判定部(125)とを含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通行口を有する測位対象領域の上方に配置され、複数のアンテナを有する送受信部と、
前記測位対象領域内で移動可能な通信機と前記送受信部との間で複数周波数の信号を双方向に送信した結果に基づいて、前記通信機と前記送受信部との間の距離を測定する測距部と、
前記送受信部の前記複数のアンテナが前記通信機から前記信号を受信した際の位相差に基づいて、前記送受信部に対する前記通信機の位置を表す角度を測定する測角部と、
前記測距部によって測定された距離と、前記測角部によって測定された角度とに基づいて、前記通信機の前記通行口への接近の有無を判定する判定部と
を含む、測位システム。

【請求項2】

前記通行口の位置を表す位置データを格納する格納部をさらに含み、
前記判定部は、前記位置データと、前記測距部によって測定された距離と、前記測角部によって測定された角度とに基づいて、前記通信機の前記通行口への接近の有無を判定する、請求項１に記載の測位システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の測位システムと、
前記通信機の識別子、又は、前記通信機とともに移動可能な移動体の識別子を用いた認証処理を実行可能な認証処理部と、
前記通行口に設けられている扉の施錠及び解錠を切り替える錠切替部と
を含み、
前記判定部によって前記通信機と前記通行口との間の距離が所定距離以内であると判定され、かつ、前記認証処理部によって前記認証処理による認証が成立したと判定されると、前記錠切替部は前記扉を解錠する、入退場管理システム。

【請求項4】

前記錠切替部は、前記通信機が前記通行口を通じて前記測位対象領域の外部に移動してから所定時間が経過すると、前記扉を施錠する、請求項３に記載の入退場管理システム。

【請求項5】

通行口を有する測位対象領域の上方に配置され、複数のアンテナを有する送受信部と、
前記測位対象領域内で移動可能な通信機と前記送受信部との間で複数周波数の信号を双方向に送信した結果に基づいて、前記通信機と前記送受信部との間の距離を測定する測距部と、
前記送受信部の前記複数のアンテナが前記通信機から前記信号を受信した際の位相差に基づいて、前記送受信部に対する前記通信機の位置を表す角度を測定する測角部と、
を含む、測位システムにおいて、
前記測距部によって測定された距離と、前記測角部によって測定された角度とに基づいて、前記通信機の前記通行口への接近の有無を判定する、測位方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、測位システム、入退場管理システム、及び、測位方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、第１領域と前記第１領域に隣接する第２領域とのうち前記第１領域に存在する携帯通信端末から受信する無線信号に基づいて、前記第１領域における前記携帯通信端末の位置に関する第１情報を生成する情報生成部と、前記第１情報に基づいて、前記第１領域から前記第２領域への前記携帯通信端末の移動行動に関する第２情報を出力する出力部と、を備える情報出力システムがある。第１情報及び第２情報は、無線信号の受信強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）に関する情報である（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１７９９５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の情報出力システム（測位システム）は、無線信号の受信強度（ＲＳＳＩ）で携帯通信端末（通信機）の位置を第１領域又は第２領域のいずれであるかを判定している。無線信号は、反射せずに直接到来するダイレクトパスの他に、途中で壁等の構造物によって反射されるマルチパスを経て到来する場合もある。このため、受信強度に基づく測定では、マルチパスによる誤差が大きく、通信機の位置を高精度に測定することが困難であった。

【0005】

そこで、通信機の位置を高精度に測定可能な測位システム、入退場管理システム、及び、測位方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の実施形態の測位システムは、通行口を有する測位対象領域の上方に配置され、複数のアンテナを有する送受信部と、前記測位対象領域内で移動可能な通信機と前記送受信部との間で複数周波数の信号を双方向に送信した結果に基づいて、前記通信機と前記送受信部との間の距離を測定する測距部と、前記送受信部の前記複数のアンテナが前記通信機から前記信号を受信した際の位相差に基づいて、前記送受信部に対する前記通信機の位置を表す角度を測定する測角部と、前記測距部によって測定された距離と、前記測角部によって測定された角度とに基づいて、前記通信機の前記通行口への接近の有無を判定する判定部とを含む。

【発明の効果】

【0007】

通信機の位置を高精度に測定可能な測位システム、入退場管理システム、及び、測位方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の測位システムを含む入退場管理システムが設置された空間の構成の一例を示す図である。

【図2】測位対象領域の一例を示す平面図である。

【図3】入退場管理システム及びスマートフォンの構成の一例を示す図である。

【図4】判定領域の一例を示す図である。

【図5】入退場管理システムの制御装置が実行する処理の一例を表すフローチャート（パート１）である。

【図6】入退場管理システムの制御装置が実行する処理の一例を表すフローチャート（パート２）である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の測位システム、入退場管理システム、及び、測位方法を適用した実施形態について説明する。

【0010】

＜実施形態＞
図１は、実施形態の測位システムを含む入退場管理システム１００が設置された空間の構成の一例を示す図である。

【0011】

壁１０には自動扉１１及び１２が設けられている。自動扉１１及び１２は、通行口に設けられている扉の一例である。壁１０の外側の空間から壁１０の内側の空間に入る通行口、及び、壁１０の内側の空間から壁１０の外側の空間に出る通行口は、自動扉１１及び１２が設けられている通行口のみである。壁１０は、部屋を囲む壁や、建物等の外部と内部を仕切る壁等の様々な壁であってよい。以下では、一例として、壁１０が部屋１０Ｒを囲む壁である形態について説明する。

【0012】

入退場管理システム１００は、利用者２０のスマートフォン２００の識別子を利用した認証処理を行い、自動扉１１及び１２の開閉制御を行うことで、部屋１０Ｒにおける入退場管理を行う。利用者２０は、スマートフォン２００とともに移動可能な移動体の一例であり、スマートフォン２００は通信機の一例である。

【0013】

入退場管理システム１００は、自動扉１１及び１２の各々の前にスマートフォン２００が近づいたと判定すると認証処理を行い、認証が成立すると、自動扉１１又は１２を開ける。入退場管理システム１００は、自動扉１１及び１２の各々の前にスマートフォン２００が近づくたびに、認証処理を行う。

【0014】

入退場管理システム１００は、部屋１０Ｒ内における利用者２０のスマートフォン２００の位置を測距処理及び測角処理で求めた基準点からの距離及び角度で特定することで、利用者２０が自動扉１１及び１２の各々の前に利用者２０が来たことを検出する。基準点は、入退場管理システム１００の送受信部１１０の中心点である。なお、入退場管理システム１００は、利用者２０のスマートフォン２００の識別子を利用した認証処理の代わりに、利用者２０の生体情報（例えば、顔認証又は指紋認証等）を用いた認証処理や、利用者２０が所持する識別情報（社員証や学生証等）を行ってもよい。

【0015】

自動扉１１は、一例として閉じられており、自動扉１２は、一例として開けられている。自動扉１１及び１２を閉じた状態にすることは、自動扉１１及び１２を閉じて、かつ、施錠した状態にすることである。また、自動扉１１及び１２を開けた状態にすることは、自動扉１１及び１２を解錠して、かつ、扉を開けた状態にすることである。すなわち、入退場管理システム１００が自動扉１１及び１２の開閉制御を行う際には、自動扉１１及び１２の解錠及び施錠を切り替えることになる。

【0016】

なお、ここでは、部屋１０Ｒに自動扉１１及び１２が設けられている形態について説明するが、自動扉１１及び１２の少なくとも一方の代わりに、利用者２０が手で触れて開閉可能な手動の扉を設けてもよい。部屋１０Ｒに手動の扉が設けられている場合には、入退場管理システム１００は、手動の扉の解錠及び施錠を切り替えればよい。

【0017】

＜入退場管理システム１００の構成＞
入退場管理システム１００は、送受信部１１０及び制御装置１２０を含む。

【0018】

＜送受信部１１０＞
送受信部１１０は、一例として、部屋１０Ｒの天井に設けられており、部屋１０Ｒ内における自動扉１１及び１２の前を含む略全体を通信可能領域として、スマートフォン２００と通信可能な装置である。なお、送受信部１１０は、部屋１０Ｒ内における少なくとも自動扉１１及び１２の前の三次元的な領域に、通信可能領域を有していればよい。このため、送受信部１１０が配置される場所は、部屋１０Ｒの天井に限らず、例えば、天井から吊り下げられていてもよい。送受信部１１０は、部屋１０Ｒの上方に設けられることが好ましい。部屋１０Ｒの上方とは、平均的な人の身長よりも高い位置であり、一例として２ｍ以上の位置が好適である。

【0019】

＜制御装置１２０＞
制御装置１２０は、送受信部１１０とケーブル等で接続され、送受信部１１０とデータ通信可能に構成されており、部屋１０Ｒの内部又は外部に設けられている。なお、制御装置１２０は、送受信部１１０と無線データ通信が可能に構成されていてもよい。この場合には、制御装置１２０と送受信部１１０との間における無線通信の形式は、スマートフォン２００と送受信部１１０との間における無線通信形式と異なるものであればよい。

【0020】

制御装置１２０は、送受信部１１０を介してスマートフォン２００とデータ通信を行い、ＴＯＡ(Time of Arrival)形式による測距処理、及び、ＡＯＡ(Angle of Arrival)形式による測角処理を行うことで、部屋１０Ｒ内における送受信部１１０に対するスマートフォン２００の位置を三次元的に測定する。

【0021】

送受信部１１０がスマートフォン２００と通信可能な通信可能領域は、入退場管理システム１００に含まれる測位システムが、スマートフォン２００を測位可能な測位対象領域である。すなわち、送受信部１１０の通信可能領域は、測位システムの測位対象領域と等しい。測位対象領域については、図２を用いて後述し、測距処理及び測角処理の詳細については、図３を用いて後述する。また、実施形態の測位システムについても図３を用いて後述する。

【0022】

＜測位対象領域１０Ａ＞
図２は、測位対象領域１０Ａの一例を示す平面図である。図２には、部屋１０Ｒを天井の上側から平面的に見た状態を透過的に示す。送受信部１１０は、部屋１０Ｒの天井の中央に設けられている。また、図２では、自動扉１１及び１２に加えて、自動扉１３を示す。自動扉１３は、自動扉１１及び１２と同様であり、自動扉１１の向かい側に設けられており、図２では自動扉１３は閉じられている。

【0023】

測位対象領域１０Ａは、部屋１０Ｒの略全体に及ぶ三次元領域であり、自動扉１１乃至１３の前に設けられる判定領域１１Ａ乃至１３Ａを含んでいる。判定領域１１Ａ乃至１３Ａは、それぞれ、自動扉１１乃至１３の前にスマートフォン２００が存在するかどうかを入退場管理システム１００が判定する際に用いる三次元領域である。

【0024】

また、部屋１０Ｒの外部から部屋１０Ｒの内部に入る通行口は、自動扉１１乃至１３のみである。このため、部屋１０Ｒから出るためには、自動扉１１、１２、又は１３を通る必要がある。自動扉１１は、スマートフォン２００が判定領域１１Ａ内に存在すると入退場管理システム１００が判定し、かつ、認証が成立した上で開けられる。同様に、自動扉１２は、スマートフォン２００が判定領域１２Ａ内に存在すると入退場管理システム１００が判定し、かつ、認証が成立した上で開けられる。自動扉１３は、スマートフォン２００が判定領域１３Ａ内に存在すると入退場管理システム１００が判定し、かつ、認証が成立した上で開けられる。

【0025】

なお、部屋１０Ｒの外部から自動扉１１、１２、又は１３を開けるには、入退場管理システム１００と同様の入退場管理システムによるスマートフォン２００の接近の有無の判定処置と認証処理とが行われてもよく、その他の形式の認証処理等が行われてもよく、認証処理等が行われなくてもよい。

【0026】

＜入退場管理システム１００及びスマートフォン２００の構成＞
図３は、入退場管理システム１００及びスマートフォン２００の構成の一例を示す図である。入退場管理システム１００及びスマートフォン２００は、一例としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙでパケット通信を行う。

【0027】

＜入退場管理システム１００の構成＞
入退場管理システム１００は、送受信部１１０及び制御装置１２０を含む。送受信部１１０は、３つのアンテナ１１１及び通信部１１５を有する。制御装置１２０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）で構成される。

【0028】

＜アンテナ１１１＞
アンテナ１１１は、通信部１１５に接続されており、スマートフォン２００から送信される信号を受信する。なお、図１には入退場管理システム１００が３つのアンテナ１１１を含む構成を示すが、入退場管理システム１００はアンテナ１１１を４つ以上含んでいてもよい。３つのアンテナ１１１は、互いに直交する２軸のうちの第１軸上に２つが配置され、互いに直交する２軸のうちの第２軸上に２つが配置され、それらのアンテナのうち１つが第１軸上かつ第２軸上に共通に配置される構成である。

【0029】

＜通信部１１５＞
通信部１１５は、ＡＦＥ(Analog Front End)及びＡＤ(Analog to Digital)コンバータ等を含み、アンテナ１１１がスマートフォン２００から受信した信号に対してＡＤ変換等の信号処理を行って制御装置１２０に出力する。

【0030】

＜制御装置１２０＞
制御装置１２０は、主制御部１２１、送受信処理部１２２、測距部１２３、測角部１２４、判定部１２５、認証処理部１２６、開閉制御部１２７、及びメモリ１２８を有する。開閉制御部１２７は、自動扉１１乃至１３に設けられている施錠及び解錠を切り替える錠切替部の一例であり、メモリ１２８は、格納部の一例である。

【0031】

制御装置１２０は、一例として、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、及び内部バス等を含むマイクロコンピュータによって実現される。主制御部１２１、送受信処理部１２２、測距部１２３、測角部１２４、判定部１２５、認証処理部１２６、及び開閉制御部１２７は、制御装置１２０が実行するプログラムの機能を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１２８は、制御装置１２０のメモリを機能的に表したものである。

【0032】

＜測位システム１００Ａの構成＞
ここで、実施形態の測位システム１００Ａは、入退場管理システム１００から、認証処理部１２６及び開閉制御部１２７を省いた構成を有する。このため、図３では、測位システム１００Ａの構成要素を破線で囲んで示す。測位システム１００Ａは、送受信部１１０と、主制御部１２１、送受信処理部１２２、測距部１２３、測角部１２４、判定部１２５、及びメモリ１２８とを含む。

【0033】

＜主制御部１２１＞
主制御部１２１は、制御装置１２０の全体を統括する処理部であり、送受信処理部１２２、測距部１２３、測角部１２４、判定部１２５、認証処理部１２６、及び開閉制御部１２７が実行する処理以外の処理を行う。

【0034】

＜送受信処理部１２２＞
送受信処理部１２２は、入退場管理システム１００の測距部１２３及び測角部１２４が測距処理及び測角処理をそれぞれ実行するために必要な信号の往復時間、位相差、及び周波数成分等のデータを取得するために、スマートフォン２００の送受信処理部２２２との間で信号の送受信を行う。本実施形態では、一例として、入退場管理システム１００の送受信部１１０及びスマートフォン２００の間の距離を算出する測距処理は、入退場管理システム１００の測距部１２３が実行する。また、送受信部１１０に対するスマートフォン２００の位置を表す角度を測定する測角処理は、入退場管理システム１００の測角部１２４が実行する。このため、送受信処理部１２２は、測距部１２３及び測角部１２４が測距処理及び測角処理をそれぞれ実行する際に、スマートフォン２００の送受信処理部２２２との間で、次のような処理を行う。

【0035】

送受信処理部１２２は、測距部１２３がＴＯＡ(Time of Arrival)形式による測距処理を行う際に、スマートフォン２００の送受信処理部２２２との間で信号の送信及び受信を行う。この場合に、送受信処理部１２２は、３つのアンテナ１１１のうちの１つを用いて、信号の送信及び受信を行えばよい。送受信処理部１２２は、スマートフォン２００から受信する信号の位相を測定する。また、スマートフォン２００から、位相を表すデータを受信する。位相を表すデータは、スマートフォン２００のアンテナ２１１が信号を受信したときの位相を表すデータである。

【0036】

また、送受信処理部１２２は、測角部１２４がＡＯＡ(Angle of Arrival)形式による測角処理を行う際には、スマートフォン２００から受信する信号を３つのアンテナ１１１で受信し、３つのアンテナ１１１が信号を受信した際の位相差を測定し、測定した位相差を表すデータを判定部１２５に伝送する。なお、ＡＯＡ形式による測角処理を行う際に、ＴＯＡ形式による測距のためにスマートフォン２００の送受信処理部２２２が送信する信号を３つのアンテナ１１１で受信することで、送受信処理部１２２は、ＴＯＡ形式での測距のための信号の送受信と、ＡＯＡ形式での測角のための信号の受信とを同時に行うことができる。

【0037】

＜測距部１２３＞
測距部１２３は、ＴＯＡ形式による測距処理を実行可能である。測距部１２３は、ＴＯＡ形式による測距処理を実行するために、送受信処理部１２２から複数周波数の各々についての位相差を表すデータを取得し、複数の位相差と周波数との関係に基づいて、入退場管理システム１００の送受信部１１０及びスマートフォン２００の間の距離を計算する。入退場管理システム１００の送受信部１１０及びスマートフォン２００の間の距離とは、一例として、送受信部１１０の３つのアンテナ１１１の重心の位置と、スマートフォン２００のアンテナ２１１との間の距離である。ＴＯＡ形式で計算される距離は、ＲＳＳＩのような信号の信号強度に基づいて計算される距離に比べて精度が非常に高い。

【0038】

＜測角部１２４＞
測角部１２４は、３つのアンテナ１１１を利用して、ＡＯＡ形式で、入退場管理システム１００の送受信部１１０に対するスマートフォン２００の位置の極座標系における仰角及び方位角を測定する測角処理を実行可能である。

【0039】

より具体的には、測角部１２４は、スマートフォン２００から送信される信号を３つのアンテナ１１１で受信する際の位相差に基づいて、ＡＯＡ形式で仰角及び方位角を測定する。３つのアンテナ１１１で信号を受信する際の位相差は、第１軸上に位置する２つのアンテナ１１１で信号を受信する際の第１位相差、及び、第２軸上に位置する２つのアンテナ１１１で信号を受信する際の第２位相差である。測角部１２４は、第１位相差と、第２位相差との比から、送受信部１１０に対するスマートフォン２００の位置を表す方位角を算出する。また、測角部１２４は、方位角と、第１位相差又は第２位相差とに基づいて、送受信部１１０に対するスマートフォン２００の位置を表す仰角を算出する。ＡＯＡ形式の測角処理では、送受信部１１０に対するスマートフォン２００の位置の極座標系における仰角及び方位角を測定できる。送受信部１１０に対するスマートフォン２００の位置とは、より具体的には、送受信部１１０の３つのアンテナ１１１の重心の位置に対する、スマートフォン２００のアンテナ２１１の位置である。

【0040】

＜判定部１２５＞
判定部１２５は、測距部１２３によって測定された距離と、測角部１２４によって測定された角度とに基づいて、スマートフォン２００の自動扉１１乃至１３への接近の有無を判定する。より具体的には、判定部１２５は、メモリ１２８に格納された自動扉１１乃至１３の位置を表す位置データと、測距部１２３によって測定された距離と、測角部１２４によって測定された角度とに基づいて、スマートフォン２００が、自動扉１１乃至１３の前の判定領域１１Ａ乃至１３Ａのうちのいずれかの内部に存在するかどうかを判定する。スマートフォン２００が、判定領域１１Ａの内部に存在することは、スマートフォン２００と自動扉１１との間の距離が、所定距離以内であることに相当する。これは、判定領域１２Ａ及び１３Ａについても同様である。

【0041】

＜認証処理部１２６＞
認証処理部１２６は、スマートフォン２００の識別子を用いた認証処理を実行する。なお、認証処理部１２６は、利用者２０の生体情報（例えば、顔認証又は指紋認証等）を用いた認証処理や、利用者２０が所持する識別情報（社員番号や学生番号等）を行ってもよい。利用者２０の生体情報や、利用者２０が所持する識別情報は、利用者２０の識別子の一例である。

【0042】

＜開閉制御部１２７＞
開閉制御部１２７は、自動扉１１乃至１３の施錠及び解錠を切り替える処理を行う。より具体的には、開閉制御部１２７は、判定部１２５によってスマートフォン２００と自動扉１１との間の距離が所定距離以内である（スマートフォン２００が判定領域１１Ａ内に存在する）と判定され、かつ、認証処理部１２６によって認証処理による認証が成立したと判定されると、自動扉１１を解錠する。開閉制御部１２７は、自動扉１２及び１３についても同様の処理を行う。

【0043】

＜メモリ１２８＞
メモリ１２８は、主制御部１２１、送受信処理部１２２、測距部１２３、測角部１２４、判定部１２５、認証処理部１２６、及び開閉制御部１２７が処理を実行する際に必要なプログラムやデータを格納する。

【0044】

＜スマートフォン２００の構成＞
スマートフォン２００は、アンテナ２１１、通信部２１５、及びＭＣＵ２２０を含む。各アンテナ２１１は、通信部２１５に接続されており、入退場管理システム１００から送信される信号を受信する。通信部２１５は、ＡＦＥやＡＤコンバータ等を含み、アンテナ２１１が受信した信号に対してＡＤ変換等の信号処理を行ってＭＣＵ２２０に出力する。なお、スマートフォン２００は、１つのアンテナ２１１を含むが、複数のアンテナ２１１を含んでもよい。

【0045】

＜ＭＣＵ２２０＞
ＭＣＵ２２０は、主制御部２２１、送受信処理部２２２、及びメモリ２３３を有する。

【0046】

主制御部２２１及び送受信処理部２２２は、ＭＣＵ２２０が実行するプログラムの機能を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ２３３は、ＭＣＵ２２０のメモリを機能的に表したものである。

【0047】

＜主制御部２２１＞
主制御部２２１は、ＭＣＵ２２０の全体を統括する処理部であり、信号強度測定部２３２が実行する処理以外の処理を行う。主制御部２２１は、スマートフォン２００の各種機能を実現するための処理を実行する。

【0048】

＜送受信処理部２２２＞
送受信処理部２２２は、入退場管理システム１００の測距部１２３及び測角部１２４が測距処理及び測角処理を行うために必要な位相差や周波数成分等のデータを取得するために、入退場管理システム１００の送受信処理部１２２との間で信号の送受信を行う。

【0049】

送受信処理部２２２は、入退場管理システム１００の測距部１２３がＴＯＡ形式による測距処理を行う際には、入退場管理システム１００の送受信処理部１２２との間で複数周波数のＴＯＡ用の信号を双方向に送信する。この場合に、送受信処理部２２２は、入退場管理システム１００から受信するＴＯＡ用の信号の位相を測定し、位相を表すデータを入退場管理システム１００の送受信処理部１２２に送信する。位相を表すデータは、スマートフォン２００のアンテナ２１１がＴＯＡ用の信号を受信したときの位相を表すデータである。

【0050】

＜メモリ２３３＞
メモリ２３３は、主制御部２２１及び送受信処理部２２２が処理を実行する際に必要なプログラムやデータ等を格納する。

【0051】

＜判定領域１１Ａ＞
図４は、判定領域１１Ａの一例を示す図である。図４には、自動扉１１の前に設定される判定領域１１Ａを示す。図４ではＸＹＺ座標を定義する。

【0052】

また、図４には、自動扉１１の基準座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を示す。自動扉１１の基準座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）は、自動扉１１の基準点のＸＹＺ座標である。自動扉１１の基準点は、一例として自動扉１１のＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の中心の座標である。このような自動扉１１の基準座標（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を表すデータと、自動扉１１のＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の長さを表すデータとをメモリ１２８に格納しておけばよい。

【0053】

判定領域１１Ａは、Ｘ座標が閾値ＡＸ１よりも大きく閾値ＡＸ２未満であり、Ｙ座標が閾値ＡＹ１よりも大きく閾値ＡＹ２未満であり、Ｚ座標が閾値ＡＺ１よりも大きく閾値ＡＺ２未満の領域である。なお、閾値ＡＸ２は閾値ＡＸ１よりも大きく、閾値ＡＹ２は閾値ＡＹ１よりも大きく、閾値ＡＺ２は閾値ＡＺ１よりも大きい。すなわち、スマートフォン２００のＸＹＺ座標が、ＡＸ１＜Ｘ＜ＡＸ２、ＡＹ１＜Ｙ＜ＡＹ２、及び、ＡＺ１＜Ｚ＜ＡＺ２を満たせば、スマートフォン２００は判定領域１１Ａ内に存在することになる。

【0054】

このような閾値ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＹ１、ＡＹ２、ＡＺ１、ＡＺ２は、判定領域１２Ａ及び１３Ａについても同様に設定される。なお、判定領域１２Ａについて、閾値ＢＸ１、ＢＸ２、ＢＹ１、ＢＹ２、ＢＺ１、ＢＺ２が設定され、判定領域１３Ａについて、閾値ＣＸ１、ＣＸ２、ＣＹ１、ＣＹ２、ＣＺ１、ＣＺ２が設定されることとする。

【0055】

＜フローチャート＞
図５は、入退場管理システム１００の制御装置１２０が実行する処理（パート１）の一例を表すフローチャートである。図５には、入退場管理システム１００の制御装置１２０のうちの測位システム１００Ａに関して、送受信処理部１２２、測距部１２３、測角部１２４、及び判定部１２５が実行する処理を示す。

【0056】

処理がスタートすると、送受信処理部１２２は、スマートフォン２００の送受信処理部２２２とＴＯＡ用の信号の送受信処理を行い、測角部１２４は、ＡＯＡ形式で測角処理を行う（ステップＳ１）。

【0057】

測距部１２３は、ＴＯＡ形式で測距処理を行う（ステップＳ２）。

【0058】

判定部１２５は、測角処理で求められた角度（方位角θ、仰角φ）と、測距処理で求められた距離ｒとを用いて、スマートフォン２００のＸＹＺ座標を求める（ステップＳ３）。なお、ＸＹＺ座標は、角度（方位角θ、仰角φ）と、距離ｒとを用いて、次のように求めることができる。Ｘ＝ｒsinθcosφ、Ｙ＝ｒsinθsinφ、Ｚ＝ｒcosθである。

【0059】

判定部１２５は、スマートフォン２００のＸＹＺ座標が、ＡＸ１＜Ｘ＜ＡＸ２、ＡＹ１＜Ｙ＜ＡＹ２、及び、ＡＺ１＜Ｚ＜ＡＺ２を満たすかどうかを判定する（ステップＳ４）。

【0060】

判定部１２５は、スマートフォン２００のＸＹＺ座標が、ＡＸ１＜Ｘ＜ＡＸ２、ＡＹ１＜Ｙ＜ＡＹ２、及び、ＡＺ１＜Ｚ＜ＡＺ２を満たす（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定すると、スマートフォン２００は判定領域１１Ａ内に存在すると判定する（ステップＳ５）。

【0061】

また、判定部１２５は、ステップＳ４において、スマートフォン２００のＸＹＺ座標が、ＡＸ１＜Ｘ＜ＡＸ２、ＡＹ１＜Ｙ＜ＡＹ２、及び、ＡＺ１＜Ｚ＜ＡＺ２を満たさない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、スマートフォン２００のＸＹＺ座標が、ＢＸ１＜Ｘ＜ＢＸ２、ＢＹ１＜Ｙ＜ＢＹ２、及び、ＢＺ１＜Ｚ＜ＢＺ２を満たすかどうかを判定する（ステップＳ６）。

【0062】

判定部１２５は、スマートフォン２００のＸＹＺ座標が、ＢＸ１＜Ｘ＜ＢＸ２、ＢＹ１＜Ｙ＜ＢＹ２、及び、ＢＺ１＜Ｚ＜ＢＺ２を満たす（Ｓ６：ＹＥＳ）と判定すると、スマートフォン２００は判定領域１２Ａ内に存在すると判定する（ステップＳ７）。

【0063】

また、判定部１２５は、ステップＳ６において、スマートフォン２００のＸＹＺ座標が、ＢＸ１＜Ｘ＜ＢＸ２、ＢＹ１＜Ｙ＜ＢＹ２、及び、ＢＺ１＜Ｚ＜ＢＺ２を満たさない（Ｓ６：ＮＯ）と判定すると、スマートフォン２００のＸＹＺ座標が、ＣＸ１＜Ｘ＜ＣＸ２、ＣＹ１＜Ｙ＜ＣＹ２、及び、ＣＺ１＜Ｚ＜ＣＺ２を満たすかどうかを判定する（ステップＳ８）。

【0064】

判定部１２５は、スマートフォン２００のＸＹＺ座標が、ＣＸ１＜Ｘ＜ＣＸ２、ＣＹ１＜Ｙ＜ＣＹ２、及び、ＣＺ１＜Ｚ＜ＣＺ２を満たす（Ｓ８：ＹＥＳ）と判定すると、スマートフォン２００は判定領域１３Ａ内に存在すると判定する（ステップＳ９）。

【0065】

また、判定部１２５は、ステップＳ９において、スマートフォン２００のＸＹＺ座標が、ＣＸ１＜Ｘ＜ＣＸ２、ＣＹ１＜Ｙ＜ＣＹ２、及び、ＣＺ１＜Ｚ＜ＣＺ２を満たさない（Ｓ８：ＮＯ）と判定すると、スマートフォン２００は判定領域１１Ａ乃至１３Ａ内に存在しないと判定する（ステップＳ１０）。スマートフォン２００は部屋１０Ｒ内に存在するが、判定領域１１Ａ乃至１３Ａのいずれの内部にも存在しないことになる。

【0066】

以上で、一連の処理が終了する。図５に示す処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。

【0067】

図６は、入退場管理システムの制御装置が実行する処理の一例を表すフローチャート（パート２）である。

【0068】

判定部１２５は、スマートフォン２００が判定領域１１Ａ～１３Ａのうちのいずれかの内部に存在するかを判定する（ステップＳ１１）。判定部１２５は、ステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９、及びＳ１０の判定結果に基づいて、スマートフォン２００が判定領域１１Ａ～１３Ａのいずれかの内部に存在するかどうかを判定する。

【0069】

判定部１２５によってスマートフォン２００が判定領域１１Ａ～１３Ａのうちのいずれかの内部に存在する（Ｓ１１：ＹＥＳ）と判定されると、認証処理部１２６は、スマートフォン２００の識別子を利用した認証処理を行う（ステップＳ１２）。

【0070】

認証処理部１２６は、認証処理による認証が成立したかどうかを判定する（ステップＳ１３）。

【0071】

認証処理部１２６によって認証処理による認証が成立した（Ｓ１３：ＹＥＳ）と判定されると、開閉制御部１２７は、自動扉１１、１２、又は１３のうち、スマートフォン２００が存在すると判定された判定領域（１１Ａ～１３Ａのいずれか）に対応する自動扉を解錠して、開く（ステップＳ１４）。

【0072】

開閉制御部１２７は、スマートフォン２００が自動扉（１１～１３のいずれか）を通じて測位対象領域１０Ａの外部に移動してから所定時間が経過すると、自動扉を閉じて施錠する（ステップＳ１５）。認証が成立していない利用者の入退場を抑制するためである。所定時間は、一例として、１秒から２秒程度である。

【0073】

以上で、一連の処理が終了する（エンド）。図６に示す処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。

【0074】

なお、ステップＳ１１において、判定部１２５によってスマートフォン２００が判定領域１１Ａ～１３Ａのいずれの内部にも存在しない（Ｓ１１：ＮＯ）と判定された場合は、一連の処理が終了すればよい（エンド）。この場合には、自動扉１１～１３のいずれを開くこともなく処理を終了する。

【0075】

また、ステップＳ１３で認証処理部１２６によって認証が成立しなかった場合（Ｓ１３：ＮＯ）場合は、一連の処理が終了すればよい（エンド）。認証が成立しない場合には、自動扉１１～１３のいずれを開くこともなく処理を終了する。

【0076】

＜効果＞
測位システム１００Ａは、自動扉１１及び１２を有する測位対象領域１０Ａの上方に配置され、複数のアンテナ１１１を有する送受信部１１０と、測位対象領域１０Ａ内で移動可能なスマートフォン２００と送受信部１１０との間で複数周波数の信号を双方向に送信した結果に基づいて、スマートフォン２００と送受信部１１０との間の距離を測定する測距部１２３と、送受信部１１０の複数のアンテナ１１１がスマートフォン２００から信号を受信した際の位相差に基づいて、送受信部１１０に対するスマートフォン２００の位置を表す角度を測定する測角部１２４と、測距部１２３によって測定された距離と、測角部１２４によって測定された角度とに基づいて、スマートフォン２００の自動扉１１及び１２への接近の有無を判定する判定部１２５とを含む。

【0077】

このため、ＴＯＡ形式の測距処理と、ＡＯＡ形式の測角処理とによって、スマートフォン２００の自動扉１１及び１２への接近の有無を高精度に判定することができる。特に、ＴＯＡ形式の測距処理は、ＲＳＳＩのような信号強度に基づく測距処理に比べて、マルチパス等の影響を受けにくく、高精度な測距が可能である。

【0078】

したがって、スマートフォン２００の位置を高精度に測定可能な測位システム１００Ａを提供することができる。また、入退場管理システム１００は、測位システム１００Ａを含むため、スマートフォン２００の位置を高精度に測定可能な入退場管理システム１００を提供することができる。

【0079】

また、自動扉１１及び１２の位置を表す位置データを格納するメモリ１２８をさらに含み、判定部１２５は、位置データと、測距部１２３によって測定された距離と、測角部１２４によって測定された角度とに基づいて、スマートフォン２００の自動扉１１及び１２への接近の有無を判定する。

【0080】

このため、自動扉１１及び１２の位置を表す位置データを用いて、スマートフォン２００の自動扉１１及び１２に対する位置をより高精度に測定可能な測位システム１００Ａを提供することができる。

【0081】

また、入退場管理システム１００は、測位システム１００Ａと、スマートフォン２００の識別子、又は、スマートフォン２００とともに移動可能な移動体の識別子を用いた認証処理を実行可能な認証処理部１２６と、自動扉１１及び１２の施錠及び解錠を切り替える開閉制御部１２７とを含み、判定部１２５によってスマートフォン２００と自動扉１１又は１２との間の距離が所定距離以内であると判定され、かつ、認証処理部１２６によって認証処理による認証が成立したと判定されると、開閉制御部１２７は自動扉１１又は１２を解錠する。

【0082】

このため、認証が成立した場合に、高精度に測定されたスマートフォン２００の自動扉１１及び１２に対する位置を用いて、自動扉１１又は１２を解錠可能な入退場管理システム１００を提供することができる。

【0083】

また、入退場管理システム１００では、開閉制御部１２７は、スマートフォン２００が自動扉１１及び１２を通じて測位対象領域１０Ａの外部に移動してから所定時間が経過すると、扉を施錠する。

【0084】

このため、高精度に測定されたスマートフォン２００の自動扉１１乃至１３のいずれかに対する位置を用いて、自動扉１１乃至１３のいずれかを通じて測位対象領域１０Ａの外部に移動してから所定時間が経過すると、開けた自動扉を施錠できる。したがって、高精度に測定されたスマートフォン２００の自動扉１１乃至１３のいずれかに対する位置を用いて、利用者の入退場を高精度に管理可能であるとともに、認証を受けていない者の入退場を高精度に抑制可能な入退場管理システム１００を提供することができる。

【0085】

測位方法は、自動扉１１及び１２を有する測位対象領域１０Ａの上方に配置され、複数のアンテナ１１１を有する送受信部１１０と、測位対象領域１０Ａ内で移動可能なスマートフォン２００と送受信部１１０との間で複数周波数の信号を双方向に送信した結果に基づいて、スマートフォン２００と送受信部１１０との間の距離を測定する測距部１２３と、送受信部１１０の複数のアンテナ１１１がスマートフォン２００から信号を受信した際の位相差に基づいて、送受信部１１０に対するスマートフォン２００の位置を表す角度を測定する測角部１２４と、を含む、測位システム１００Ａにおいて、測距部１２３によって測定された距離と、測角部１２４によって測定された角度とに基づいて、スマートフォン２００の自動扉１１及び１２への接近の有無を判定する。

【0086】

このため、ＴＯＡ形式の測距処理と、ＡＯＡ形式の測角処理とによって、スマートフォン２００の自動扉１１及び１２への接近の有無を高精度に判定することができる。特に、ＴＯＡ形式の測距処理は、ＲＳＳＩのような信号強度に基づく測距処理に比べて、マルチパス等の影響を受けにくく、高精度な測距が可能である。

【0087】

したがって、スマートフォン２００の位置を高精度に測定可能な測位方法を提供することができる。

【0088】

以上、本開示の例示的な実施形態の測位システム、入退場管理システム、及び、測位方法について説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0089】

１０ 壁
１０Ａ 測位対象領域
１０Ｒ 部屋
１１、１２、１３ 自動扉（通行口に設けられている扉の一例）
１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ 判定領域
２０ 利用者（移動体の一例）
１００ 入退場管理システム
１１０ 送受信部
１２０ 制御装置
１１１ アンテナ
１１５ 通信部
１２１ 主制御部
１２２ 送受信処理部
１２３ 測距部
１２４ 測角部
１２５ 判定部
１２６ 認証処理部
１２７ 開閉制御部（錠切替部の一例）
１２８ メモリ（格納部の一例）
２００ スマートフォン（通信機の一例）
２１１ アンテナ
２１５ 通信部
２２０ ＭＣＵ
２２１ 主制御部
２２２ 送受信処理部
２３３ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】