JP2016008940A - 位置情報提供装置、位置報知装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】GPS受信機を搭載することなく屋内測位を可能とする【解決手段】屋内測位システム1の位置情報出力装置2は、超音波出力部11と、制御部13とを備える。超音波出力部11は、超音波出力周波数を有する超音波を出力する。制御部13は、携帯端末3が備える音声入力部44により検出可能な周波数範囲に含まれるとともに超音波出力周波数より低くなるように予め設定された複数の検出可能周波数を有し、設置位置情報の内容に応じて、複数の検出可能周波数の中から1つの検出可能周波数を変調周波数として順次選択し、選択した変調周波数で超音波の振幅の極大値または極小値が変化するように超音波出力部11を制御する。【選択図】図1
Description
本発明は、屋内における位置情報を提供するための位置情報提供装置、位置報知装置およびプログラムに関する。
従来、屋内または地下街のようにGPS測位信号を受信できない場所において位置情報を提供するために、屋内の位置を示す測位信号を屋内の携帯端末に対して送信する屋内送信機を屋内に設置したシステムが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
しかし、特許文献1に記載の技術では、屋内送信機から送信される測位信号を携帯端末で受信するためには、現行の一般的な携帯端末を全て置き換えなければならないという問題があった。
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、一般的な携帯端末を置き換えることなく屋内測位を可能とする技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するためになされた本発明は、現在位置を報知する機能を備えた位置報知装置に対して、現在位置を示す現在位置情報を提供する位置情報提供装置であって、超音波出力手段と、制御手段とを備える。
超音波出力手段は、予め設定された超音波周波数を有する超音波を出力する。制御手段は、位置報知装置が備える音声入力部により検出可能な周波数範囲に含まれるとともに超音波周波数より低くなるように予め設定された検出可能周波数を複数有し、現在位置情報の内容に応じて、複数の検出可能周波数の中から1つの検出可能周波数を変調周波数として順次選択し、選択した変調周波数で超音波の振幅の極大値または極小値が変化するように超音波出力手段を制御する。
このように構成された本発明の位置情報提供装置は、現在位置情報を位置報知装置へ伝達するために超音波を用いる。そして、超音波は指向性が高い。このため、本発明の位置情報提供装置によれば、位置報知装置の音声入力部に入力した超音波が示す現在位置と、位置報知装置の実際の現在位置との差が大きくなってしまうという事態の発生を抑制することができる。
さらに、本発明の位置情報提供装置は、現在位置情報の内容に応じて、音声入力部により検出可能な変調周波数で変調した超音波を出力する。このため、位置報知装置は、音声入力部に入力した超音波の変調周波数を検出することで、現在位置情報を取得することができる。このため、本発明の位置情報提供装置によれば、位置報知装置を置き換えることなく、位置報知装置に対して現在位置情報を提供することができる。なぜならば、位置報知装置に既に搭載されている音声入力部を、位置情報提供装置が出力する超音波の入力のために利用することができるからである。さらに、各位置情報提供装置は、ネットワークに接続されている必要がないため、位置情報提供装置を新たに設置する際に、ネットワークを設置する工事が不要となる。
また本発明の位置報知装置は、音声入力部に入力した超音波の変調周波数を検出し、検出した変調周波数に基づいて、超音波から現在位置情報を取得する位置情報取得手段を備える。
このように構成された本発明の位置報知装置は、本発明の位置情報提供装置から超音波を入力することにより、現在位置情報を取得することができ、本発明の位置情報提供装置と同様の作用および効果を得ることができる。
また本発明のプログラムは、コンピュータを本発明の位置報知装置の位置情報取得手段として機能させる。
本発明のプログラムによって制御されるコンピュータは、本発明の位置報知装置の一部を構成することができ、本発明の位置報知装置と同様の作用および効果を得ることができる。
本発明のプログラムによって制御されるコンピュータは、本発明の位置報知装置の一部を構成することができ、本発明の位置報知装置と同様の作用および効果を得ることができる。
本発明のプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶させ、記憶させたプログラムをコンピュータに実行させることにより利用することができる。なお、記録媒体は、持ち運び可能なものであってもよいし、コンピュータに予め組み込まれたものであってもよい。また、本発明のプログラムは、ネットワークを介してコンピュータにロードされるものであってもよい。
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の屋内測位システム1は、図1に示すように、位置情報出力装置2と携帯端末3を備える。
本実施形態の屋内測位システム1は、図1に示すように、位置情報出力装置2と携帯端末3を備える。
位置情報出力装置2は、超音波出力部11、無線通信部12および制御部13を備える。
超音波出力部11は、複数(本実施形態では例えば36個)の超音波スピーカ21を備える。超音波スピーカ21は、予め設定された超音波出力周波数(本実施形態では例えば40kHz)の超音波を出力する。
超音波出力部11は、複数(本実施形態では例えば36個)の超音波スピーカ21を備える。超音波スピーカ21は、予め設定された超音波出力周波数(本実施形態では例えば40kHz)の超音波を出力する。
無線通信部12は、予め設定された無線通信方式(本実施形態では例えばBluetooth(登録商標))を用いてデータの送受信を行う。
制御部13は、CPU31、ROM32、およびRAM33を備え、ROM32が記憶するプログラムに基づく処理をCPU31が実行することにより、超音波出力部11と無線通信部12を制御する。
制御部13は、CPU31、ROM32、およびRAM33を備え、ROM32が記憶するプログラムに基づく処理をCPU31が実行することにより、超音波出力部11と無線通信部12を制御する。
また制御部13は、プログラム書換装置(不図示)からの書換要求指令を無線通信部12を介して受信すると、無線通信部12を介してプログラム書換装置から送信される新たなプログラムをROM32に書き込む書換処理を行う。
携帯端末3は、表示部41、操作入力部42、GPS(Global Positioning System)受信機43、音声入力部44、通信部45、加速度センサ46、地磁気センサ47および制御部48を備える。
表示部41は、携帯端末3の筐体の前面に設置された表示装置(不図示)を備え、表示装置の表示画面に各種画像を表示する。
操作入力部42は、表示部41の表示画面上に設置されたタッチパネルと、表示部41の表示画面の周囲に設置されたスイッチとを備える。そして操作入力部42は、使用者がタッチパネルおよびスイッチを介して行った入力操作を特定するための入力操作情報を出力する。
操作入力部42は、表示部41の表示画面上に設置されたタッチパネルと、表示部41の表示画面の周囲に設置されたスイッチとを備える。そして操作入力部42は、使用者がタッチパネルおよびスイッチを介して行った入力操作を特定するための入力操作情報を出力する。
GPS受信機43は、GPS衛星から送信される測位信号(以下、GPS測位信号という)を受信する。
音声入力部44は、携帯端末3による音声通話時に使用者が発した音声を入力するためのものであり、入力した音声を表す電気信号を生成し、生成した電気信号を出力する。
音声入力部44は、携帯端末3による音声通話時に使用者が発した音声を入力するためのものであり、入力した音声を表す電気信号を生成し、生成した電気信号を出力する。
通信部45は、携帯電話の通信網を介してデータ通信を行う。
加速度センサ46は、携帯端末3に加わる加速度の大きさと向きを検出する。地磁気センサ47は、地磁気の大きさと向きを検出する。
加速度センサ46は、携帯端末3に加わる加速度の大きさと向きを検出する。地磁気センサ47は、地磁気の大きさと向きを検出する。
制御部48は、CPU51、ROM52、およびRAM53を備え、ROM52が記憶するプログラムに基づく処理をCPU51が実行する。そして制御部48は、操作入力部42、GPS受信機43、音声入力部44、通信部45、加速度センサ46および地磁気センサ47からの入力に基づいて各種処理を実行し、表示部41および通信部45を制御する。
位置情報出力装置2は、図2に示すように、屋内の天井CLに設置されており、超音波を天井CLから下方に向けて出力する。
また位置情報出力装置2は、図3に示すように、屋内の天井CLを形成する平面に沿って二次元格子状に複数配列されている。
また位置情報出力装置2は、図3に示すように、屋内の天井CLを形成する平面に沿って二次元格子状に複数配列されている。
制御部13は、図4に示すように、超音波出力周波数Fu(図4の超音波周期Tuを参照)を有する超音波の極大値または極小値(図4の極大点Pmxと極小点Pmnを参照)が、予め設定された変調周波数Fm(図4の変調周期Tdを参照)で変化するように変調された超音波を超音波出力部11に出力させる。変調周波数Fmは、予め設定された複数の検出可能周波数の中から選択される。検出可能周波数は、音声入力部44で検出可能な周波数であり、本実施形態では、検出可能周波数として、例えば17kHzと19kHzの2つが設定されている。なお検出可能周波数は、検出可能周波数の整数倍が超音波出力周波数Fuと一致しないように決定される。検出可能周波数の整数倍が超音波出力周波数Fuと一致すると、超音波出力部11から出力される超音波の振幅が小さくなってしまうからである。例えば、20kHzの2倍は、40kHzであり、超音波出力周波数Fuと一致する。このため、20kHzは検出可能周波数から除外される。
そして制御部13は、位置情報出力装置2が設置されている位置(階層、緯度および経度)を示す設置位置情報に応じて変調周波数Fmを変化させた超音波を超音波出力部11に出力させる。例えば、制御部48は、まず、設置位置情報を複数ビットのデジタルデータで表現し、このデジタルデータを1ビット毎に分割する。そして制御部48は、分割された1ビット毎に、1ビットのデータに対応する変調周波数Fmで超音波を変調し、変調された超音波を超音波出力部11に順次出力させる。
例えば、超音波出力部11は、「1」を表すデータの場合には変調周波数Fmを19kHzとし、「0」を表すデータの場合には変調周波数Fmを17kHzとした超音波を出力する。以下、超音波出力部11が出力する超音波を、超音波測位信号ともいう。
複数の超音波スピーカ21は、図5に示すように、天井CLを形成する平面に沿って、中心Osについて点対称となるように配置されている。
図6は、図5において直線L1に沿った方向の音場分布D1と、図5において直線L2に沿った方向の音場分布D2を示す図である。図6に示すように、音圧レベルが高い領域が一箇所に集中しており(図6の高音場領域R1を参照)、超音波スピーカ21から出力される超音波の指向性は高い。
図6は、図5において直線L1に沿った方向の音場分布D1と、図5において直線L2に沿った方向の音場分布D2を示す図である。図6に示すように、音圧レベルが高い領域が一箇所に集中しており(図6の高音場領域R1を参照)、超音波スピーカ21から出力される超音波の指向性は高い。
このように構成された屋内測位システム1において、携帯端末3の制御部48は、測位処理を実行する。この測位処理は、制御部48の動作中において繰り返し実行される処理である。
この測位処理が実行されると、制御部48は、図7に示すように、まずS10にて、GPS受信機43でGPS測位信号を受信したか否かを判断する。ここで、GPS測位信号を受信した場合には(S10:YES)、S20にて、受信したGPS測位信号に含まれる情報に基づいて、携帯端末3の位置を計測し、S70に移行する。
一方、GPS測位信号を受信していない場合には(S10:NO)、S30にて、音声入力部44に超音波測位信号が入力したか否かを判断する。ここで、超音波測位信号が入力した場合には(S30:YES)、S40にて、入力した超音波測位信号について周波数解析を行うことにより、超音波測位信号から上記の設置位置情報を取得し、この設置位置情報が示す位置を携帯端末3の位置とする。そして、S40の処理が終了すると、S70に移行する。
またS30にて、超音波測位信号が入力していない場合には(S30:NO)、S50にて、直近で取得した測位信号が超音波測位信号であるか否かを判断する。ここで、直近で取得した測位信号がGPS測位信号である場合には(S50:NO)、測位処理を一旦終了する。一方、直近で取得した測位信号が超音波測位信号である場合には(S50:YES)、S60にて、加速度センサ46と地磁気センサ47の検出結果に基づいて、携帯端末3の位置を算出し、S70に移行する。
そしてS70に移行すると、S20,S40,S60の何れかの処理で得られた位置を示す情報を表示部41に表示させ、測位処理を一旦終了する。
このように構成された屋内測位システム1の位置情報出力装置2は、超音波出力部11と、制御部13とを備える。
このように構成された屋内測位システム1の位置情報出力装置2は、超音波出力部11と、制御部13とを備える。
超音波出力部11は、超音波出力周波数Fuを有する超音波を出力する。制御部13は、携帯端末3が備える音声入力部44により検出可能な周波数範囲に含まれるとともに超音波出力周波数Fuより低くなるように予め設定された複数の検出可能周波数(本実施形態では17kHzと19kHz)を有し、設置位置情報の内容に応じて、複数の検出可能周波数の中から1つの検出可能周波数を変調周波数Fmとして順次選択し、選択した変調周波数Fmで超音波の振幅の極大値または極小値が変化するように超音波出力部11を制御する。
このように構成された位置情報出力装置2は、設置位置情報を携帯端末3へ伝達するために超音波を用いる。そして、超音波は指向性が高い。このため、位置情報出力装置2によれば、携帯端末3の音声入力部44に入力した超音波が示す現在位置と、携帯端末3の実際の現在位置との差が大きくなってしまうという事態の発生を抑制することができる。
さらに位置情報出力装置2は、設置位置情報の内容に応じて、音声入力部44により検出可能な変調周波数Fmで変調した超音波を出力する。このため、携帯端末3は、音声入力部44に入力した超音波の変調周波数を検出することで、設置位置情報を取得することができる。このため、位置情報出力装置2によれば、携帯端末3を置き換えることなく、携帯端末3に対して設置位置情報を提供することができる。なお、携帯端末3は、音声通話機能のために既に搭載されている音声入力部44を、位置情報出力装置2が出力する超音波の入力のために利用することができる。さらに、位置情報出力装置2は、ネットワークに接続されている必要がないため、位置情報出力装置2を新たに設置する際に、ネットワークを設置する工事が不要となる。また、天井に設置された位置情報出力装置2から下方に向けて出力された超音波が床で反射された場合に、この反射波が携帯端末3の音声入力部44に入力してしまう可能性は小さい。携帯端末3の使用者は一般に携帯端末3の表示画面を上向きにして携帯端末3を操作している。そして、位置情報出力装置2から出力される超音波は、指向性が高いため、床で反射して携帯端末3の表示画面とは反対側の面に到達したとしても、携帯端末3の表示画面側に設置されている音声入力部44にまで到達し難いからである。
また携帯端末3は、音声入力部44に入力した超音波の変調周波数Fmを検出し、検出した変調周波数Fmに基づいて、超音波から設置位置情報を取得する(S40)。
超音波出力周波数Fuは、変調周波数Fmの整数倍と異なる。これにより、位置情報出力装置2から出力される超音波の振幅の低下を抑制することができる。
超音波出力周波数Fuは、変調周波数Fmの整数倍と異なる。これにより、位置情報出力装置2から出力される超音波の振幅の低下を抑制することができる。
このように構成された携帯端末3は、位置情報出力装置2から超音波を入力することにより、設置位置情報を取得することができ、位置情報出力装置2と同様の作用および効果を得ることができる。
以上説明した実施形態において、位置情報出力装置2は本発明における位置情報提供装置、携帯端末3は本発明における位置報知装置、超音波出力部11は本発明における超音波出力手段、制御部13は本発明における制御手段、S40の処理は本発明における位置情報取得手段である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態では、超音波を天井から下方に向けて出力するものを示したが、超音波を床から上方に向けて出力するようにしてもよい。
例えば上記実施形態では、超音波を天井から下方に向けて出力するものを示したが、超音波を床から上方に向けて出力するようにしてもよい。
また上記実施形態では、複数の超音波スピーカ21が互いに同じ位相で超音波を出力するものを示したが、正位相と逆位相の超音波を同時に出力するようにしてもよい。
図8は、正位相と逆位相の超音波を出力するように構成された屋内測位システム101のブロック図である。
図8は、正位相と逆位相の超音波を出力するように構成された屋内測位システム101のブロック図である。
屋内測位システム101は、図8に示すように、複数(36個)の超音波スピーカ21の代わりに、超音波スピーカ群16,17を備える点が第1実施形態と異なる。
超音波スピーカ群16,17はそれぞれ、複数(本実施形態では例えば18個)の超音波スピーカ26,27を備える。そして超音波スピーカ26,27は、上記の超音波出力周波数の超音波を出力する。なお、超音波スピーカ26は本発明における第1超音波スピーカ、超音波スピーカ27は本発明における第2超音波スピーカである。
超音波スピーカ群16,17はそれぞれ、複数(本実施形態では例えば18個)の超音波スピーカ26,27を備える。そして超音波スピーカ26,27は、上記の超音波出力周波数の超音波を出力する。なお、超音波スピーカ26は本発明における第1超音波スピーカ、超音波スピーカ27は本発明における第2超音波スピーカである。
超音波スピーカ群16を構成する複数の超音波スピーカ26は、図9に示すように、天井CLを形成する平面(以下、天井面という)に沿って渦巻き状に配置されている。同様に、超音波スピーカ群17を構成する複数の超音波スピーカ27は、天井面に沿って渦巻き状に配置されている。すなわち、超音波スピーカ26の配置は、中心Osについて点対称とはならず、さらに、中心Osを通る直線について線対称とはならない。超音波スピーカ27の配置についても同様である。
また超音波スピーカ群16,17は、渦巻きの中心Osから外側に向う方向に沿って超音波スピーカ26と超音波スピーカ27とが交互に配置されるように設置される。これにより、互いに隣接する超音波スピーカ26と超音波スピーカ27からそれぞれ出力される正位相の超音波と逆位相の超音波とが互いに音圧レベルを弱め合う。
図10は、図9において直線L1に沿った方向の音場分布D1と、図9において直線L2に沿った方向の音場分布D2を示す図である。図10に示すように、音圧レベルが高い領域が一箇所に集中しており(図10の高音場領域R2を参照)、超音波スピーカ26,27から出力される超音波の指向性は高い。但し、図10の高音場領域R2は、図6の高音場領域R1よりも広い。すなわち、正位相と逆位相の超音波を出力すると、全ての超音波スピーカで正位相の超音波を出力する場合と比較して、超音波の指向性が低下する。
また図11は、屋内測位システム101の音圧レベル分布P1,P2と、屋内測位システム1の音圧レベル分布P3を示す図である。音圧レベル分布P1,P2,P3は、超音波出力部11の設置位置の下方において床付近の音圧レベルを示す。
屋内測位システム101における音圧レベル分布P1,P2の傾きは、屋内測位システム1における音圧レベル分布P3の傾きより緩やかである。すなわち、屋内測位システム101における超音波の指向性は、屋内測位システム1における超音波の指向性よりも低い。これは、正位相の超音波と逆位相の超音波とが互いに音圧レベルを弱め合うためである。
また、音圧レベル分布P1,P2は、図9の中心Osを通る直線(図9の直線L1,L2を参照)に沿った方向の音圧レベルを示している。そして音圧レベル分布P1,P2は、互いに異なる直線に沿った音圧レベルを示す。なお、図11の中心Odは、上下方向に沿って図9の中心Osと対向している。
図11の音圧レベル分布P1,P2が示すように、屋内測位システム101において、音圧レベル分布は、中心Odを通る直線の方向に応じて変化する。
このため携帯端末3は、音声入力部44に入力した超音波の音圧レベルを検出することにより、中心Odを基点とした位置を算出することが可能となる。
このため携帯端末3は、音声入力部44に入力した超音波の音圧レベルを検出することにより、中心Odを基点とした位置を算出することが可能となる。
一方、図11の音圧レベル分布P3が示すように、屋内測位システム1において、音圧レベル分布は、中心Odを通る直線の方向に応じて変化しない。但し、音圧レベル分布P3では、中心Odから遠ざかるにつれて音圧レベルが徐々に低下する。このため、携帯端末3は、幅が狭い通路のように移動方向が一方向のみである箇所において、音声入力部44に入力した超音波の音圧レベルを検出することにより、中心Odを基点とした位置を算出することが可能となる。
2…位置情報出力装置、3…携帯端末、11…超音波出力部、13…制御部
Claims (5)
- 現在位置を報知する機能を備えた位置報知装置(3)に対して、前記現在位置を示す現在位置情報を提供する位置情報提供装置(2)であって、
予め設定された超音波周波数を有する超音波を出力する超音波出力手段(11)と、
前記位置報知装置が備える音声入力部により検出可能な周波数範囲に含まれるとともに前記超音波周波数より低くなるように予め設定された検出可能周波数を複数有し、前記現在位置情報の内容に応じて、複数の前記検出可能周波数の中から1つの前記検出可能周波数を変調周波数として順次選択し、選択した前記変調周波数で前記超音波の振幅の極大値または極小値が変化するように前記超音波出力手段を制御する制御手段(13)とを備える
ことを特徴とする位置情報提供装置。 - 前記超音波出力手段は、正位相の前記超音波を出力する複数の第1超音波スピーカ(26)と、逆位相の前記超音波を出力する複数の第2超音波スピーカ(27)とを備え、
複数の前記第1超音波スピーカは、前記超音波出力手段が前記超音波を出力する超音波出力方向に対して垂直な設置面に沿って、予め設定された中心点から外側に向かって渦巻き状に配置され、
複数の前記第2超音波スピーカは、前記設置面に沿って前記中心点から外側に向かって渦巻き状に配置され、
前記中心点から外側に向う方向に沿って前記第1超音波スピーカと前記第2超音波スピーカとが交互に配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の位置情報提供装置。 - 前記超音波周波数は、前記変調周波数の整数倍と異なる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の位置情報提供装置。 - 請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の位置情報提供装置から出力される前記超音波を入力する前記音声入力部を備え、現在位置を報知する機能を備えた位置報知装置であって、
前記音声入力部に入力した前記超音波の前記変調周波数を検出し、検出した前記変調周波数に基づいて、前記超音波から前記現在位置情報を取得する位置情報取得手段(S40)を備える
ことを特徴とする位置報知装置。 - コンピュータを、請求項4に記載の位置報知装置の前記位置情報取得手段として機能させるためのプログラム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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