JP2020197432A - 表示システム、情報処理端末、表示方法及びプログラム。 - Google Patents
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Abstract
【課題】より精度の高い位置表示を行う表示システムを提供する。【解決手段】表示システムは、通信装置と、通信装置と通信可能な情報処理端末とを備える。表示システムは、フロア内において情報処理端末と通信装置との間で通信されるアドバタイズ情報により求められる情報処理端末と通信装置との間の角度に関する情報に基づき、情報処理端末と通信装置との相対位置を示す情報を取得S1603,S1604し、空間マップを情報処理端末の表示部に表示させる。さらに、取得された相対位置を示す情報に基づき、情報処理端末の位置を空間マップ上に表示させる。【選択図】図16
Description
本発明は、表示システム、情報処理端末、表示方法及びプログラムに関する。
Bluetooth(登録商標)を用いた無線通信により、デバイス同士の距離を特定する技術が知られている(特許文献1参照)。
上記従来技術では、一方の装置から送信された信号を他方の装置が受信した際の信号強度に基づいてデバイス同士の距離を特定する。しかしながら、ショッピングモールや地下街等、細かい通路の多い場所の位置表示に用いるためにはより位置検出の精度を向上させる必要がある。また、GPS(Global Positioning System)を用いて現在位置を検出する方法が考えられるが、GPSを用いた位置検出は遮蔽物に弱く、悪天候や屋内、地下等で精度が下がってしまいその性能を発揮できない場合がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、GPSが性能を発揮できない状況下であっても、より精度の高い位置表示を行う技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る表示システムは、通信装置と、該通信装置と通信可能な情報処理端末と、を備える表示システムであって、フロア内において前記情報処理端末と前記通信装置との間で通信されるアドバタイズ情報により求められる前記情報処理端末と前記通信装置との間の角度に関する情報に基づき、前記情報処理端末と前記通信装置との相対位置を示す情報を取得する取得手段と、空間マップを前記情報処理端末の表示部に表示させる表示制御手段と、を備え、前記表示制御手段は、前記取得手段により取得された前記相対位置を示す情報に基づき、前記情報処理端末の位置を前記空間マップ上に表示させる、ことを特徴とする。
本発明によれば、GPSが性能を発揮できない状況下であっても、より精度の高い位置表示を行うことができる。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
(第1実施形態)
<全体構成>
本実施形態の通信システムに含まれる情報処理端末及び通信ユニットについて説明する。本実施形態では情報処理端末としてスマートフォンを例示しているが、これに限定されない。携帯端末、ノートPC、タブレット端末、PDA(Personal Digital Assistant)、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス等、種々の装置を適用可能である。また、本実施形態では通信ユニットの処理装置としてPCサーバを例示しているが、これに限定されず、情報処理端末と無線通信および情報処理を行うことが可能な装置であれば、種々のものを適用可能である。例えば、携帯端末、スマートフォン、ノートPC、タブレット端末等も適用可能である。
<全体構成>
本実施形態の通信システムに含まれる情報処理端末及び通信ユニットについて説明する。本実施形態では情報処理端末としてスマートフォンを例示しているが、これに限定されない。携帯端末、ノートPC、タブレット端末、PDA(Personal Digital Assistant)、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス等、種々の装置を適用可能である。また、本実施形態では通信ユニットの処理装置としてPCサーバを例示しているが、これに限定されず、情報処理端末と無線通信および情報処理を行うことが可能な装置であれば、種々のものを適用可能である。例えば、携帯端末、スマートフォン、ノートPC、タブレット端末等も適用可能である。
図1は、本実施形態の情報処理端末と、情報処理端末と通信可能な通信ユニットを含む通信システム(表示システム)の構成を示すブロック図である。通信システム1(表示システム)は、情報処理端末101と、通信ユニット151とを含む。本実施形態では以下の構成を例に説明するが、特にこの図のとおりに機能を限定するものではない。
情報処理端末101は、入力インターフェース102、CPU103、ROM104、RAM105、外部記憶装置106、出力インターフェース107、表示部108、通信部109、近距離無線通信部110等を有する。
入力インターフェース102は、ユーザからのデータ入力や動作指示を受け付けるためのインターフェースであり、物理キーボードやボタン、タッチパネル等で構成される。尚、後述の出力インターフェース107と入力インターフェース102とを同一の構成とし、画面の出力とユーザからの操作の受け付けを同一の構成で行うような形態としてもよい。
CPU103は、システム制御部であり、情報処理端末101の全体を制御する。ROM104は、CPU103が実行する制御プログラムやデータテーブル、組み込みオペレーティングシステム(以下、OSという。)プログラム等の固定データを格納する。本実施形態では、ROM104に格納されている各制御プログラムは、ROM104に格納されている組み込みOSの管理下で、スケジューリングやタスクスイッチ、割り込み処理等のソフトウエア実行制御を行う。また、CPU103は、後述の地図アプリにおいて、近距離無線通信装置157の配置が関連付けられたフロアマップを自装置の表示部108に表示させる表示制御を行う。
RAM105は、CPU103の主メモリ及びワークメモリとして用いられる。また、RAM105には、情報処理端末101の設定情報や情報処理端末101の管理データ等を格納するメモリエリアも設けられている。RAM105は、例えばバックアップ電源を必要とするSRAM(Static Random Access Memory)等で構成される。尚、RAM105は、図示しないデータバックアップ用の1次電池によってデータが保持されているため、プログラム制御変数等の重要なデータを揮発させずに格納することができる。
外部記憶装置106は、各種プログラム等を保存する。例えば、外部記憶装置106は、現在位置を表示する機能を提供するアプリケーション、情報処理端末101が解釈可能な位置情報を生成する位置情報生成プログラム等を保存している。また、外部記憶装置106は、通信部109を介して接続している通信ユニット151との間で送受信する情報送受信制御プログラム等の各種プログラムや、これらのプログラムが使用する各種情報を保存している。
出力インターフェース107は、表示部108がデータの表示や情報処理端末101の状態の通知を行うための制御を行うインターフェースである。表示部108は、LED(発光ダイオード)やLCD(液晶ディスプレイ)等から構成され、データの表示や情報処理端末101の状態の通知を行う。尚、表示部108上に、数値入力キー、モード設定キー、決定キー、取り消しキー、電源キー等のキーを備えるソフトキーボードを設置することで、表示部108を介してユーザからの入力を受け付けても良い。
通信部109は、通信ユニット151等の装置と接続して、データ通信を実行する。例えば、通信部109は、通信ユニット151内のアクセスポイント(不図示)に接続可能である。通信部109と通信ユニット151内のアクセスポイントが接続することで、情報処理端末101と通信ユニット151は相互に通信可能となる。尚、通信部109はこのように無線通信で通信ユニット151とダイレクトに通信しても良いし、情報処理端末101や通信ユニット151の外部に存在する外部アクセスポイント(アクセスポイント131)を介して通信しても良い。
一実施形態において、通信部109は無線通信により通信ユニット151と接続する。無線通信方式としては、例えば、IEEE802.11シリーズ(IEEE802.11a、IEEE802.11n(Wi−Fi 4)、IEEE802.11ac(Wi−Fi 5)、IEEE802.11ax(Wi−Fi 6)等)に準拠した通信方式であるWi−Fi(WirelessFidelity)(商標登録)やBluetooth(商標登録)等が挙げられる。また、アクセスポイント131としては、例えば、無線LANルーター等の機器などが挙げられる。本実施形態において、情報処理端末101と通信ユニット151とが外部アクセスポイントを介さずにダイレクトに接続する方式をダイレクト接続方式という。また、情報処理端末101と通信ユニット151とが外部のアクセスポイント131を介して接続する方式をインフラストラクチャー接続方式という。
近距離無線通信部110は、近距離無線通信装置157等の装置と近距離無線通信信号を用いて、データ通信を実行する。本実施形態の場合、近距離無線通信部110は、通信部109と異なる通信方式によって通信を行う。近距離無線通信部110は、通信ユニット151に含まれる近距離無線通信装置157と接続可能である。尚、本実施形態では、近距離無線通信部110の通信方式として、Bluetooth5.1の技術が用いられる。ただし、本実施形態では、この規格に限定されず、Bluetooth5.1以降のBluetooth規格のように、Bluetooth5.1と同等以上の位置検出機能を有する規格であれば、適用可能である。尚、Bluetooth5.1には、Classic Bluetoothと、Bluetooth Low Energy(BLE)の両規格が含まれるが、本実施形態では近距離無線通信装置157の通信方式としてBLEが用いられる。近距離無線通信部110と近距離無線通信装置157は所定距離内での通信が可能であるが、BLEが用いられる場合、所定距離は例えば数メートルから数百メートルであり得る。
続いて通信ユニット151の構成例について説明する。通信ユニット151は、処理装置151aと近距離無線通信装置157(通信装置)とを備える。処理装置151aは、RAM153、CPU154、記憶装置155、通信部156、出力インターフェース158、表示部159、入力インターフェース160、入力部161等を有する。
本実施形態の場合、通信部156は、処理装置151a内部のアクセスポイントとして、情報処理端末101等の装置と接続するためのアクセスポイントを有している。尚、この内部のアクセスポイントにより、通信ユニット151は親局として動作し、情報処理端末101の通信部109が接続可能である。つまり、この内部のアクセスポイントにより、通信ユニット151と情報処理端末101とはダイレクト接続することができる。なお、通信部156は無線通信で情報処理端末101とダイレクトに通信しても良いし、アクセスポイント131を介して情報処理端末101と通信しても良い。通信方式としては、例えば、IEEE802.11シリーズ(IEEE802.11a、IEEE802.11n(Wi−Fi 4)、IEEE802.11ac(Wi−Fi 5)、IEEE802.11ax(Wi−Fi 6)等)に準拠した通信方式であるWi−Fi(商標登録)が挙げられる。また、ダイレクト接続の場合、通信部156は、アクセスポイントとして機能するハードウェアを備えていてもよいし、アクセスポイントとして機能させるためのソフトウエアによりアクセスポイントとして動作してもよい。また、通信部156は、Wi−Fi Direct(登録商標)の親局であるGroup Ownerとして機能してもよい。なお、通信方式として、Bluetooth(登録商標)等を用いてもよい。
近距離無線通信装置157は、情報処理端末101等の装置と近距離で無線接続する。本実施形態では、近距離無線通信装置157の通信方式として、Bluetooth5.1の技術が用いられる。より具体的には、本実施形態では近距離無線通信装置157の通信方式として、BLEが用いられる。また、本実施形態では、近距離無線通信装置157は通信ユニット151の処理装置151aの外部に設けられているが、処理装置151aの内部に組み込まれていても良い。すなわち、通信ユニット151が単一の装置として構成されていてもよい。また、処理装置151aに対して複数の近距離無線通信装置157が設けられていても良い。
さらに、本実施形態では、近距離無線通信装置157と通信部156とは無線通信によりダイレクトに通信するが、これらが有線通信によりダイレクトに通信しても良いし、アクセスポイント131を介して通信しても良い。尚、近距離無線通信装置157の数は1つとは限らず、複数であっても良い。
CPU154は、システム制御部であり、通信ユニット151の全体を制御する。記憶装置155は、不揮発性の記憶部である。ここで、記憶装置は、HDDやSSD等を指す。尚、可搬性CD−ROMまたは内部据付のROM等が記憶部として用いられてもよい。
RAM153は、CPU154の主メモリでありワークメモリである。各種アプリケーション(ソフトウエア)は、例えば記憶装置155に記憶され、必要に応じてRAM153に読み出されてCPU154により実行される。これにより、CPU154が、各種アプリケーション(ソフトウエア)の機能を実現する。また、情報処理端末101等から受信した情報を一旦保存するための受信バッファや各種の情報を保存する。
尚、通信ユニット151には、外付けHDDやSDカード等のメモリがオプション機器として装着されてもよく、通信ユニット151に保存される情報は、当該メモリに保存されても良い。
また、本実施形態の通信ユニット151は、接続設定処理により接続モードが設定され、設定された接続モードに基づいた接続形態により、情報処理端末101と通信を行う。例えば、通信ユニット151は、インフラストラクチャー接続により通信を行う場合、その接続モードとしてインフラストラクチャー接続モードが設定される。また例えば、通信ユニット151は、ダイレクト接続により通信を行う場合、その接続モードとしてダイレクト接続モードが設定される。ここでは、例として情報処理端末101と通信ユニット151との処理分担を上記のように示したが、特にこの分担形態に限らず他の形態であってもよい。
本実施形態では、情報処理端末101は、ROM104や外部記憶装置106等に所定のアプリケーションを格納している。所定のアプリケーションは、例えば、情報処理端末101の位置情報や通信ユニット151内に記憶されるマップデータ等を送受信するためのアプリケーションプログラムである。このような機能を有するアプリケーションを、以後地図アプリという。
また、本実施形態では、近距離無線通信部110及び近距離無線通信装置157はBLEによって通信を行う。このとき、近距離無線通信装置157が後述のアドバタイズ情報をブロードキャストするアドバタイザ(又はスレーブ)として機能し、近距離無線通信部110がアドバタイズ情報を受信するスキャナ(又はマスタ)として機能する。一方、本実施形態では通信部109及び通信部156は無線LAN(Wi−Fi)によって通信を行う。
<アドバタイズ情報の送信及びBLE接続要求の受信>
ここで、BLE規格におけるアドバタイズ情報の送信及びBLE接続要求の受信の処理について説明する。本実施形態では、上述したように近距離無線通信装置157がアドバタイザ機器として動作するため、近距離無線通信装置157が上記処理を行う。近距離無線通信装置157は、2.4GHzの周波数帯を40チャネル(0〜39ch)に分割して通信を行う。近距離無線通信装置157は、そのうち、37〜39番目のチャネルをアドバタイズ情報の送信やBLE接続要求の受信に利用し、0〜36番目のチャネルをBLE接続後のデータ通信に利用している。
ここで、BLE規格におけるアドバタイズ情報の送信及びBLE接続要求の受信の処理について説明する。本実施形態では、上述したように近距離無線通信装置157がアドバタイザ機器として動作するため、近距離無線通信装置157が上記処理を行う。近距離無線通信装置157は、2.4GHzの周波数帯を40チャネル(0〜39ch)に分割して通信を行う。近距離無線通信装置157は、そのうち、37〜39番目のチャネルをアドバタイズ情報の送信やBLE接続要求の受信に利用し、0〜36番目のチャネルをBLE接続後のデータ通信に利用している。
図2は、1つのチャネルを利用してアドバタイズ情報を送信する際の消費電力を各処理別に示している。図2の縦軸は近距離無線通信装置157の消費電力を、横軸は時間を示している。TX205は、アドバタイズ情報をブロードキャストする処理である送信処理における総消費電力示している。RX206は、BLE接続要求を受信するための受信器を有効にしておく処理である受信処理における総消費電力を示している。送信電力202は送信処理による瞬間消費電力を示している。また、受信電力203は受信処理による瞬間消費電力を示している。また、マイコン動作電力201は、近距離無線通信装置157内のマイコンが動作している場合の瞬間消費電力を示している。
尚、TX205とRX206の前後や間にもマイコンが動作しているのは、送信・受信処理の実行や停止のためには事前にマイコンが起動している必要があるからである。また、アドバタイズ情報の送信を複数チャネルで行う場合は、アドバタイズ情報の送信を行うチャネルの数だけ消費電力が増えることになる。また、マイコンが動作を行っておらず、近距離無線通信装置157が省電力状態となっている間は、スリープ電力204が近距離無線通信装置157の瞬間消費電力となる。このように、近距離無線通信装置157は、所定のチャネルを用いて送信処理を行った後、同一のチャネルを用いて一定時間受信処理を行うことで、情報処理端末101からBLE接続要求が送信されるのを待つ。
図3は、アドバタイズ情報の送信処理とBLE接続要求の受信処理を、チャネル別に3回繰り返した場合の消費電力を各処理別に示している。近距離無線通信装置157は、アドバタイズ情報の送信処理と受信処理を、チャネル別に3回繰り返した後、マイコンの動作を停止させ一定時間省電力状態になる。
以下、所定のチャネルによるアドバタイズ情報の送信処理とBLE接続要求の受信処理の組み合わせをアドバタイズと言う。また、所定のチャネルによってアドバタイズ情報を送信する時間間隔をアドバタイズ間隔という。尚、1回目のアドバタイズを行ってから省電力状態になるまでに繰り返すアドバタイズの回数は、3回以下であれば任意に変更可能である。また、図3ではアドバタイズ時のチャネルは37番目のチャネル、38番目のチャネル、39番目のチャネルの順番で順次使用しているが、この順番はランダムであってもよい。例えば、順番は1回目のアドバタイズと2回目のアドバタイズ、3回目以降のアドバタイズとでそれぞれ異なっていてもよい。
<アドバタイズ情報の構造例>
図5は、近距離無線通信装置157が送信するアドバタイズ情報の構造の一例を示す図である。近距離無線通信装置157は、情報処理端末101に近距離無線通信装置157との距離及び近距離無線通信装置157の方向を検知させるためにこのアドバタイズ情報を送信する。
図5は、近距離無線通信装置157が送信するアドバタイズ情報の構造の一例を示す図である。近距離無線通信装置157は、情報処理端末101に近距離無線通信装置157との距離及び近距離無線通信装置157の方向を検知させるためにこのアドバタイズ情報を送信する。
Constant Tone Extension505(CTE)は、情報処理端末101に対する近距離無線通信装置157の方向を検知するために使用されるデータである。Preamble501は、情報処理端末101が近距離無線通信装置157のアドバタイズ情報を受信する際のクロック同期用のデータである。Access−Address502は、情報処理端末101が近距離無線通信装置157のアドバタイズ情報を受信する際のフレーム同期用のデータである。PDU503(Protocol Data Unit)は、近距離無線通信装置157が送信するアドバタイズ情報における実データ部分である。尚、後述の図9で示すアドバタイズ情報であるヘッダー901とペイロード902は、PDU503の中に含まれる情報である。CRC504はPDU503の通信時の誤り検出符号値である。
図9は、近距離無線通信装置157が周辺にブロードキャストするアドバタイズ情報の構造の一例を示す図である。近距離無線通信装置157は、電力の供給が開始されると初期化処理を行い、アドバタイジング状態となる。近距離無線通信装置157は、アドバタイジング状態となると、アドバタイズ間隔に基づいて定期的にアドバタイズ情報を周辺にブロードキャストする。本実施形態の場合、アドバタイズ情報は、ヘッダー901とペイロード902から構成される。ヘッダー901及びペイロード902は、図5のPDU503に含まれる。
ヘッダー901は、アドバタイズ情報のタイプやペイロード902の大きさの情報などを格納する領域である。ペイロード902は、識別情報としてのデバイス名903や搭載プロファイル情報、通信ユニット151とBLE接続するための接続情報904、アドバタイズ情報の送信電力(Tx Power)905等の情報を格納する。尚、識別情報906がアドバタイズ情報に含まれても良い。識別情報906は、当該アドバタイズ情報を送信する装置を識別するための識別情報等である。例えば、装置のMACアドレスや、装置のサービス情報、装置内のアクセスポイントのSSID、ロケーターのMACアドレス、ロケーターのBD_ADDR、パスワード等である。
情報処理端末101は、近距離無線通信部110によりこのアドバタイズ情報を受信することで、通信ユニット151の存在を認識することができる。さらに、情報処理端末101は、その近距離無線通信部110が近距離無線通信装置157にBLE接続要求を送信することで、通信ユニット151とBLE接続することができる。
本実施形態では、近距離無線通信装置157は、通信ユニット151の電源がONになった場合にアドバタイジング状態となり、アドバタイズ情報の送信を開始する。しかし、近距離無線通信装置157がアドバタイズ情報の送信を開始するタイミングはこれに限定されず、例えば、通信ユニット151においてBLE機能を有効にするための所定の操作が行われたタイミング等であっても良い。
一実施形態として、近距離無線通信装置157は、第1アドバタイズ情報を送信し、それに対するスキャン・リクエストを情報処理端末101から受け取った場合、第1アドバタイズ情報と内容が異なる第2アドバタイズ情報を送信してもよい。第1アドバタイズ情報は、例えばアドバタイズ情報の送信電力に関する情報や近距離無線通信装置157の識別情報等を含む。第2アドバタイズ情報は、例えば通信ユニット151及び近距離無線通信装置157の識別情報や、通信ユニット151が備えている機能やハードウェアに関する情報等を含む。このような実施形態の場合、例えば地図アプリは、第2アドバタイズ情報をハンドリングするものとして設計される。以下、地図アプリがハンドリングするアドバタイズ情報は、第2アドバタイズ情報であるとして説明する。
<近距離無線通信装置157の方向検知方法>
図6は、情報処理端末101の近距離無線通信部110が近距離無線通信装置157の方向を検知する機能を説明するための概略図である。情報処理端末101内の近距離無線通信部110はアンテナ601、602、603を備え、近距離無線通信装置157はアンテナ604、605、606を備える。尚、近距離無線通信部110と近距離無線通信装置157が備えるアンテナの本数はこの限りではない。例えば、アンテナの本数は1本もしくは2本、あるいは3本以上であってもよい。また、近距離無線通信部110と近距離無線通信装置157が備えるアンテナの本数は互いに異なっていてもよい。また、図6では、近距離無線通信部110と近距離無線通信装置157が備えるアンテナは直線上に配置されているが、アンテナの配置はこの限りではない。
図6は、情報処理端末101の近距離無線通信部110が近距離無線通信装置157の方向を検知する機能を説明するための概略図である。情報処理端末101内の近距離無線通信部110はアンテナ601、602、603を備え、近距離無線通信装置157はアンテナ604、605、606を備える。尚、近距離無線通信部110と近距離無線通信装置157が備えるアンテナの本数はこの限りではない。例えば、アンテナの本数は1本もしくは2本、あるいは3本以上であってもよい。また、近距離無線通信部110と近距離無線通信装置157が備えるアンテナの本数は互いに異なっていてもよい。また、図6では、近距離無線通信部110と近距離無線通信装置157が備えるアンテナは直線上に配置されているが、アンテナの配置はこの限りではない。
情報処理端末101が近距離無線通信装置157の方向を検知する方法として、(1)近距離無線通信部110が複数のアンテナを備えることで実現される方法と、(2)近距離無線通信装置157が複数のアンテナを備えることで実現される方法の2つがある。
図7を用いて、上述の(1)の方法について説明する。(1)の方法は、いわゆるAOA(Angle of Arrival)方式の検知方法である。近距離無線通信装置157はアンテナ604を用いてCTE505を含むアドバタイズ情報であるAoA Radio Signal703を送信する。近距離無線通信部110は、複数のアンテナ(アンテナ601とアンテナ602の両方)でAoA Radio Signal703を受信する。
ここで、アンテナ601とアンテナ602の距離であるAoAアンテナ間距離d701をd1、情報処理端末101からの近距離無線通信装置157の方向(角度)であるAngle of Arrivalθ702をθ1とする。このとき、アンテナ601で受信する電波は、アンテナ602で受信する電波より、d1×cos(θ1)だけ長い距離を経て受信される。このため、電波の波長をλとすると、アンテナ601で受信される電波の位相は、アンテナ602で受信される電波の位相より、
ψ1=2π×(d1×cos(θ1)/λ) ・・・式(1)
だけ遅れることとなる。ここで、ψ1は、アンテナ602で受信される電波の位相と、アンテナ601で受信される電波の位相との差である。式(1)から、AoAθ702は、
θ1=arccos((ψ1×λ)/(2π×d1)) ・・・式(2)
のように算出することができる。
ψ1=2π×(d1×cos(θ1)/λ) ・・・式(1)
だけ遅れることとなる。ここで、ψ1は、アンテナ602で受信される電波の位相と、アンテナ601で受信される電波の位相との差である。式(1)から、AoAθ702は、
θ1=arccos((ψ1×λ)/(2π×d1)) ・・・式(2)
のように算出することができる。
このように、近距離無線通信装置157からアドバタイズ情報を受信した情報処理端末101は、Angle of Arrivalθ702を計算することで、近距離無線通信装置157の方向(つまり、近距離無線通信装置157と近距離無線通信部110との角度)を検知することができる。
図8を用いて、上述の(2)の方法について説明する。(2)の方法は、いわゆるAOD(Angle of Departure)方式の検知方法である。図8の構成では、送信側装置である近距離無線通信装置157の複数のアンテナ(アンテナ604及びアンテナ605)から、それぞれ異なる期間において、CTE505を含むアドバタイズ情報であるAoD Radio Signal803が送信される。
ここで図19(a)及び(b)を参照する。図19(a)及び(b)はアンテナ604及びアンテナ605から送信された信号の位相ずれを模式的に示す図である。図19(a)に示すように、アンテナ604によるAoD Radio Signal803の送信期間が設定され、その直後にアンテナ605によるAoD Radio Signal803の送信期間が設定されたものとする。この場合、近距離無線通信装置157においては、アンテナ604によるAoD Radio Signal803の送信とアンテナ605によるAoD Radio Signal803の送信との間に、無信号区間は発生しない。
一方、近距離無線通信部110は、これらの無線信号を図19(b)のような形式で受信し得る。すなわち、アンテナ605から送信された信号は、アンテナ604から送信された信号より長い経路を経て、遅れて近距離無線通信部110に到来するため、これらの信号の間に無信号区間が生じる。また、アンテナ605が先に信号を送信した場合は、アンテナ605から送信された信号の全てが近距離無線通信部110に到着する前に、アンテナ604から送信された信号が近距離無線通信部110に届くことになる。また、アンテナ604の信号送信期間の完了後に所定長の無信号区間を設定し、アンテナ605からの信号送信期間を設定した場合、近距離無線通信部110において受信される無線信号においては、その無信号区間が所定長より長く観測される。同様に、アンテナ605の信号送信期間の完了後に所定長の無信号区間を設定し、アンテナ604からの信号送信期間を設定した場合、近距離無線通信部110において受信される無線信号においては、その無信号区間が所定長より短く観測される。このように、複数のアンテナからそれぞれ送信された信号は、近距離無線通信部110においてそれぞれの経路長の差に応じたタイミングのずれとして観測される。なお、タイミングのずれの観測のために、どのアンテナからどのタイミングで信号が送信されるかのスケジューリングの情報が、(例えば近距離無線通信装置157又は他の装置から)事前に近距離無線通信部110に通知される。
なお、受信タイミングのずれは、受信信号の位相のずれに対応する。例えば、図8の例では、アンテナ605から送信された信号は、アンテナ604から送信された信号より、d2×cos(θ2)だけ長い経路を経て、近距離無線通信部110に到来する。ここで、d2は、アンテナ604とアンテナ605との間のアンテナ間距離d801である。また、θ2はAngle of Departureθ802(AOD802)である。なお、AOD802は、近距離無線通信装置157と近距離無線通信部110とを結ぶ直線と、アンテナ604とアンテナ605とを結ぶ直線とのなす角である。
この経路長の差により、光の伝搬速度をcとすると、d2×cos(θ2)/c秒の受信タイミングずれが発生するが、同時に
ψ2=2π×d2×cos(φ)/λ ・・・式(3)
だけの位相差が発生する。なお、λは、上述のように、電波の波長である。近距離無線通信部110は、例えば、近距離無線通信装置157から送信された複数の信号のうちの1つ目に受信された信号を基準として、相関検出を行うことなどによって、位相差ψ2を特定することができる。そして、近距離無線通信部110は、式(3)から、その位相差ψ2を用いて、AoD802を
θ2=arccos((ψ2×λ)/(2π×d2)) ・・・式(4)
のように算出することができる。
ψ2=2π×d2×cos(φ)/λ ・・・式(3)
だけの位相差が発生する。なお、λは、上述のように、電波の波長である。近距離無線通信部110は、例えば、近距離無線通信装置157から送信された複数の信号のうちの1つ目に受信された信号を基準として、相関検出を行うことなどによって、位相差ψ2を特定することができる。そして、近距離無線通信部110は、式(3)から、その位相差ψ2を用いて、AoD802を
θ2=arccos((ψ2×λ)/(2π×d2)) ・・・式(4)
のように算出することができる。
なお、近距離無線通信部110は、事前に、近距離無線通信装置157又は他の装置から、アンテナ間距離d2の情報を取得しておく。近距離無線通信部110は、AoD802を式(4)のように算出することにより、近距離無線通信装置157から見た近距離無線通信部110の方向(つまり、近距離無線通信装置157と近距離無線通信部110との角度)を特定することができる。また、近距離無線通信部110は、アンテナ604とアンテナ605が、どのように配置されているかを知ることにより、AoD802に基づいて、電波が到来した方向を推定することができる。例えば、アンテナ604がアンテナ605の西側に配置されており、AoD802が45°と推定された場合、近距離無線通信部110は、南東方向から電波が到来したと推定することができる。
さらに、近距離無線通信部110は、電波の受信強度とその電波の送信電力値(図9のTxPower905)とから、近距離無線通信装置157との距離を推定することができる。具体的には、Tx Powerの値と、受信したアドバタイズ情報の電波強度と、を基に伝搬損失を求めることができ、BLEアドバタイザデバイスとの距離の推定が行える。よって、AoA又はAoDにより推定された角度の情報と距離の情報とに基づき、近距離無線通信装置157との位置関係を認識することができる。また、近距離無線通信部110は、近距離無線通信装置157が配置されている位置の情報を取得することにより、自装置の位置を高精度に推定することができる。
なお、上述では、情報処理端末101の近距離無線通信部110が、1つの近距離無線通信装置157の方向を検知する形態について述べたが、この限りではない。近距離無線通信部110が、2つ以上の近距離無線通信装置157の方向を検知しても良い。また近距離無線通信部110は、2つ以上の近距離無線通信装置157の方向を検知し、それぞれの検知データを参照することで、1つの近距離無線通信装置157の方向を検知する形態と比較し、高精度に、装置間の距離や方向、位置を検知することができる。
また、上記(1)及び(2)の方法では、近距離無線通信装置157を送信側、情報処理端末101の近距離無線通信部110を受信側としている。しかし、近距離無線通信部110が送信側となってアドバタイズ信号(アドバタイズ情報)を送信し、近距離無線通信装置157にてその信号を受信し、処理装置151aが上記算出方法により情報処理端末101の位置を算出してもよい(第2実施形態参照)。
また、なお、近距離無線通信装置157は、第1アドバタイズ情報と第2アドバタイズ情報(スキャン・レスポンス)とに分けてアドバタイズを実行してもよい。つまり、近距離無線通信部110は、第1アドバタイズ情報に応答してスキャン・リクエストを送信し、第2アドバタイズ情報(スキャン・レスポンス)に応答して接続要求(CONNECT_REQ)を送信してもよい。
また、なお、近距離無線通信装置157は、第1アドバタイズ情報と第2アドバタイズ情報(スキャン・レスポンス)とに分けてアドバタイズを実行してもよい。つまり、近距離無線通信部110は、第1アドバタイズ情報に応答してスキャン・リクエストを送信し、第2アドバタイズ情報(スキャン・レスポンス)に応答して接続要求(CONNECT_REQ)を送信してもよい。
<GATT通信の概要>
ここで、BLE規格におけるGATT(Generic Attribute Profile)通信の概要について説明する。GATTとは、BLE規格において情報の読み書き(送受信)を司るプロファイルである。
ここで、BLE規格におけるGATT(Generic Attribute Profile)通信の概要について説明する。GATTとは、BLE規格において情報の読み書き(送受信)を司るプロファイルである。
近距離無線通信装置157は、アドバタイズ情報の送信を行う。情報処理端末101は、近距離無線通信部110が近距離無線通信装置157から送信されたアドバタイズ情報を受信することで、通信ユニット151の存在を認識することができる。
情報処理端末101は、通信ユニット151を認識し、通信ユニット151と接続することを決定したら、接続要求情報を通信ユニット151に送信する。具体的には、近距離無線通信部110が、BLEによるネットワーク接続を確立する接続イベントに遷移するための接続要求であるCONNECT_REQを送信する。なお、上述したとおり、近距離無線通信装置157は、第1アドバタイズ情報と第2アドバタイズ情報(スキャン・レスポンス)とに分けてアドバタイズを実行してもよい。つまり、近距離無線通信部110は、第1アドバタイズ情報に応答してスキャン・リクエストを送信し、第2アドバタイズ情報(スキャン・レスポンス)に応答して接続要求(CONNECT_REQ)を送信してもよい。
近距離無線通信装置157がCONNECT_REQを受信すると、情報処理端末101及び通信ユニット151は、接続イベントに遷移する準備をする。具体的には、近距離無線通信部110及び近距離無線通信装置157が、それぞれCPU103及びCPU154にGATT通信のための接続処理が完了した旨を通知する。
その後、情報処理端末101及び通信ユニット151はそれぞれスキャナとアドバタイザから、マスタとスレーブに遷移し、マスタである情報処理端末101とスレーブである通信ユニット151は、GATT通信のための接続(BLE接続)を確立する。なお、BLE規格では、マスタは、スレーブと「1:多」のスター型のトポロジーを形成することができる。情報処理端末101と通信ユニット151は、BLE接続を確立したら、以後、GATT通信方式によってデータ通信を行うことができる。
GATT通信においては、データの転送元と転送先に基づいて、GATTクライアントとGATTサーバの2つのロールが定義されている。GATTクライアントはGATTサーバにリクエストを送信し、GATTサーバからの応答を受信する。本実施形態では、情報処理端末101がGATTクライアントとなる。GATTクライアントは、GATTサーバの近距離無線通信部内の記憶領域に保持されている情報の読み取り(リード)及び、当該記憶領域に対する情報の書き込み(ライト)を実行することが出来る。
GATTサーバは、GATTクライアントからの要求を受信すると、GATTクライアントに対して応答をする。本実施形態では、通信ユニット151の処理装置151aがGATTサーバとなり、GATTクライアントとなる情報処理端末101からの要求を受信する。尚、GATTサーバは、GATTサーバの状態情報等の情報を格納するデバイスとして動作する。
次に、GATTのデータ形式について説明する。図11は、GATTのデータ構造の例を示す図である。GATTのデータは図11に示すような階層構造を持っており、サービス、キャラクタリスティック、ディスクリプタと呼ばれる3つの要素から構成される。ただし、ディスクリプタは存在していなくても良く、本実施形態では、近距離無線通信装置157が構成するGATTデータにはディスクリプタは存在しないものとする。
サービス、キャラクタリスティック、ディスクリプタは32桁で表現されるUUID(Universally Unique Identifier)で識別することができる。ここで言う、UUIDとは、ソフトウエア上でオブジェクトを一意に識別するための識別子として使用されるものである。UUIDは128ビットの数値だが、通常は16進数で550e8400−e29b−41d4−a716−446655440000のように表現される。尚、サービス、キャラクタリスティック、ディスクリプタには、Bluetooth SIG の標準で定義されているものやベンダー固有のもの等がある。ベンダー固有のもののUUIDは、上述のように32桁で表現されるが、Bluetooth SIG の標準で定義されているもののUUIDについては 4桁で表現される。すなわち、例えば、Bluetooth SIG の標準で定義されているもののUUIDは、2A49のように表現される。
サービスは、GATTのデータ中のアトリビュートを共通区分ごとにグループ化したものであり、各サービスには1以上のキャラクタリスティックが含まれる。キャラクタリスティックには、キャラクタリスティック毎に単一の値が設定されている。ディスクリプタは、キャラクタリスティックに付加情報が必要な際に用いられる属性値が設定されている。サービス、キャラクタリスティック、ディスクリプタには、それぞれ、GATTクライアントにリードやライトを許可するか否かを示す設定値であるリード・ライトの属性を設定することが出来る。
GATTクライアントは、サービス、キャラクタリスティックそれぞれのUUIDを指定することで、指定したキャラクタリスティックに設定されている値に対して、リード・ライトを実行することが出来る。ただし、リード・ライトが実行できるか否かは、各サービス、キャラクタリスティックに設定されているリード・ライト属性に基づく。
図12は、近距離無線通信装置157によって構築されているGATTデータを例示する図である。図12のGATTデータにおいて、「Service UUID」は、各サービスに割り振られているUUIDを示す。「Service名」は、各サービスの名前を示す。「Charactaristic UUID」は、各キャラクタリスティックに割り振られているUUIDを示す。「Charactaristic名」は、各キャラクタリスティックの名前を示す。「Service リード可能」は、各サービスに関する値を情報処理端末101がリード(読み取り)可能か否かを示す。「Service ライト可能」は、各サービスに関する値を情報処理端末101がライト(書き込み)可能か否かを示す。「Charactaristic リード可能」は、各キャラクタリスティックに関する値を情報処理端末101がリード可能か否かを示す。「Charactaristic ライト可能」は、各キャラクタリスティックに関する値を情報処理端末101がライト(書込み)可能か否かを示す。「Charactaristic インディケイト可能」は、各キャラクタリスティックに関する値を通信ユニット151が更新した場合に情報処理端末101へインディケイト(通知)可能か否かを示す。「ペアリング必要」は、各キャラクタリスティックに関する値をペアリング済みでなければ情報処理端末101にライトもしくはリードを許可しないか否かを示す。
情報処理端末101は、「Service リード可能」がリード可能(○)を示し且つ「Charactaristic リード可能」がリード可能を示(○)している場合、対応するキャラクタリスティックに関する値を読み取ることができる。また、情報処理端末101は、「Service リード可能」がリード可能(○)を示し且つ「Charactaristic リード可能」がリード不可能(空欄)を示している場合、対応するキャラクタリスティックに関する値を読み取ることができない。「値」は、各キャラクタリスティックに設定された値を示す。また、「ペアリング必要」がペアリング不必要(空欄)を示している場合、情報処理端末101は、通信ユニット151とペアリングをしていない状態でも、対応するキャラクタリスティックに関する値を読み書きすることができる。一方、「ペアリング必要」がペアリング必要(○)を示している場合、情報処理端末101は、通信ユニット151とペアリングをしている状態でなければ、対応するキャラクタリスティックに関する値を読み書きすることができない。
本実施形態では、情報処理端末101と通信ユニット151間でペアリング処理は実施しない。ただし、これは構成を限定するものではなく、情報処理端末101と通信ユニット151との間でペアリング処理をしても良い。
<処理装置の処理例>
続いて、地図アプリの処理の詳細について図16を用いて説明する。図16は、情報処理端末101における地図アプリの処理の流れを示したフローチャートである。本フローチャートは、例えばCPU103がROM104や外部記憶装置106に記憶されているプログラムをRAM105に読み出して実行することにより実現される。
続いて、地図アプリの処理の詳細について図16を用いて説明する。図16は、情報処理端末101における地図アプリの処理の流れを示したフローチャートである。本フローチャートは、例えばCPU103がROM104や外部記憶装置106に記憶されているプログラムをRAM105に読み出して実行することにより実現される。
まず、S1601において、CPU103は、ユーザの操作に基づいて地図アプリを起動する。CPU103は、例えば入力インターフェース102がユーザからの地図アプリの起動に関する入力を受け付けたことを契機として地図アプリを起動し、表示部108に表示させる。
次に、S1602において、CPU103は、通信部109を介して通信ユニット151からフロア情報および所定の装置情報を取得する。ここでフロア情報は、例えばフロア内の間取り情報やフロアの形状等を示す空間データである。なお、本実施形態において、フロアは特定のフロア内や建物内に限られず、地下街や屋内外の商業施設、街全域等の一定の広さを持つ領域(空間)を含む。
また、所定の装置情報は、例えば近距離無線通信装置157又は通信ユニット151の識別情報、および図15に示すような近距離無線通信装置157のフロア内での配置を示す設置位置情報等である。設置位置情報は、後述する図4の起点405、X軸406、Y軸408、Z軸407からフロア内での位置が三次元的に定義される。これらの情報は、例えば通信ユニット151の記憶装置155に格納されている。
情報処理端末101は、取得した近距離無線通信装置157の、フロアマップに関連付けられた設置位置情報を保持する。本実施形態では設置位置として、フロア400(図4参照)内の設置位置を使用するが、これは構成を限定するものではない。例えば、地下街、商業施設、街全域等の一定の領域内に近距離無線通信装置157を適宜設置してもよい。また、本実施形態では、上記所定の情報の取得タイミングは地図アプリの起動時としているが、これは取得タイミングを限定するものではなく、常時取得しても良いし、一定周期で取得しても良く、一度きりでも良い。また、フロアマップは、空間データに基づく空間マップであっても良い。
次に、S1603において、CPU103は、近距離無線通信部110により近距離無線通信装置157からのアドバタイズ情報をサーチする。すなわち、近距離無線通信部110がアドバタイズ情報(アドバタイズ信号)を受信する。尚、アドバタイズ情報は、例えば、近距離無線通信装置157又は通信ユニット151の識別情報等の情報を有する。また、本実施形態では地図アプリを起動した際に自動的にアドバタイズ情報のサーチを開始するが、ユーザからの位置検索処理の実行指示を受け付けたことに基づいてサーチを開始しても構わない。
次に、S1604において、CPU103は、アドバタイズ情報を元に、送信元の近距離無線通信装置157と自装置である情報処理端末101との相対位置を示す情報を取得する。言い換えれば、フロア内において情報処理端末101と所定距離内に位置する近距離無線通信装置157との間での近距離無線通信信号により、情報処理端末101と近距離無線通信装置157との間の相対位置を示す情報を取得する。一例として、CPU103は、送信元の近距離無線通信装置157と自装置である情報処理端末101との相対的な位置(距離・角度)を算出する。本実施形態の場合、図8で説明したAOD方式により装置同士の角度が算出される。さらに、アドバタイズ情報の電波強度に基づき装置同士の距離が算出される。
次に、S1605において、CPU103は、近距離無線通信部110により受信したアドバタイズ情報と、S1602にて取得した所定の装置情報を照らし合わせ、該アドバタイズ情報を送信した装置のフロア内での位置を取得する。その後、S1604にて算出したアドバタイズ情報の送信元の装置と自装置である情報処理端末101との相対的な距離・角度、及びフロア内での送信元の装置の位置を元に、自装置である情報処理端末101のフロア内での場所を取得する。例えば、CPU103は、後述する図4の起点405、X軸406、Y軸408、Z軸407に基づいてフロア内での自装置の座標情報を取得する。
最後に、S1606において、CPU103は、S1602にて取得したフロアの情報(空間データ)において、S1605にて算出した自身である情報処理端末101のフロア内での位置を特定する。これにより、空間データに基づくフロアマップ上(空間マップ上)に情報処理端末の位置を示す表示アイテムが重畳したマップ画像が表示部108に表示される。すなわち、CPU103は、近距離無線通信装置157の配置が関連付けられたフロアマップを表示部108に表示させるよう表示制御を行う。このとき、CPU103は、S1604で取得された相対位置を示す情報を用いて、情報処理端末101の位置をフロアマップ上に重畳して表示部108に表示させる。
<適用例>
図4(a)は近距離無線通信装置157が配置されたフロアの一例を示す透視図であり、図4(b)は図4(a)の平面図である。図4では、近距離無線通信装置157がアドバタイズ情報の送信元となる例について説明する。
図4(a)は近距離無線通信装置157が配置されたフロアの一例を示す透視図であり、図4(b)は図4(a)の平面図である。図4では、近距離無線通信装置157がアドバタイズ情報の送信元となる例について説明する。
図4(a)の例では、フロア400に、情報処理端末101を所持したユーザ401が居る状態を示している。そして、天井に3つの近距離無線通信装置157a、157b、157cが設置されている。尚、本実施形態では誤差を数cmまで縮めるため、3個の近距離無線通信装置157a〜157cを用いることでより正確な情報処理端末101の位置情報(距離・方向の情報)を取得することを想定している。しかしながら、近距離無線通信装置157の個数は限定されない。例えば、近距離無線通信装置157は1つでも良いし、複数設けられてもよい。また、設置場所も天井に限るものではなく、壁に設置されていても良いし、床に設置されていても良く、規則的に並んで配置されていても良いし、不規則に配置されていても良い。さらに、本実施形態では1つのフロア内での例を説明しているが、これは使用場所を限定するものではなく、例えば、建物全体であっても良いし屋外でも構わない。本実施形態では、AoD方式を用いた位置計測を行うため、図4の(b)のように情報処理端末101が受信側となり、近距離無線通信装置157a〜157cは発信側としてアドバタイズ信号402〜404をそれぞれ発信している。
ユーザ401が情報処理端末101にて地図アプリを起動すると(図16S1601)、情報処理端末101のCPU103は通信部109により通信ユニット151からフロア400の情報を取得する(S1602)。ここでフロア400の情報とは、例えばフロア400の構造や形状等の空間データである。次に、情報処理端末101が上記アドバタイズ信号を受信する(S1603)。情報処理端末101は、処理装置151aから受信した情報とアドバタイズ情報を照らし合わせる。アドバタイズ情報の送信元が所定の装置からのものだと判断した場合、CPU103は、近距離無線通信装置157a〜157cからの信号強度や位相差、波長に基づいて、これらとの距離、角度を算出する(S1604、図8)。
CPU103は、取得したフロア400の情報と、近距離無線通信装置157a〜157cの設置位置と、自装置と近距離無線通信装置157a〜157cとの相対距離・角度の情報とを組み合わせて、自装置のフロア400内における位置を割り出す(S1605)。その後、CPU103は、情報処理端末101のフロア400内での位置を示すマップ画像を情報処理端末101の表示部108に表示する(S1606)。
なお、複数の近距離無線通信装置157が設けられる場合には、CPU103は、必ずしもすべての近距離無線通信装置157との相対位置を取得する必要はなく、相対位置の取得に用いる近距離無線通信装置157を適宜選択してもよい。例えば、CPU103は、情報処理端末101と通信可能な複数の近距離無線通信装置157のうち、受信する信号の信号強度が一定以上の近距離無線通信装置157との相対位置を取得してもよい。すなわち、CPU103は、比較的近距離にある近距離無線通信装置157との相対位置を取得してもよい。例えば、比較的広域に多数の近距離無線通信装置157を配置したり、地下街等のように対象となるフロアが入り組んでいたりする場合、遠方の近距離無線通信装置157による信号を受信しにくい場合がある。このような場合に、CPU103は、受信可能な近距離無線通信装置157に基づいて相対位置を取得することができる。これにより、より効果的に自装置のフロア400内の位置を割り出すことができる。
<地図アプリの表示例>
図10の(a)は地図アプリの表示の一例である。本実施形態では、アプリ表示域1000内にフロア400のフロアマップ1001を表示し、フロアマップ1001上(フロアマップ上)に情報処理端末101の位置を現在位地1002として表示する。ここで、フロアマップ1001には近距離無線通信装置157の配置が関連付けられているため、フロアマップ1001上に情報処理端末101の位置を表示させることができる。ただし、本実施形態は表示の構成を限定するものではなく、例えば階段やエレベーターやトイレの位置を表示しても良いし、図10の(b)のように階層情報を追加した三次元的な表示をしても構わない。すなわち、フロアマップ1001が複数のフロアにより構成されていてもかまわない。
図10の(a)は地図アプリの表示の一例である。本実施形態では、アプリ表示域1000内にフロア400のフロアマップ1001を表示し、フロアマップ1001上(フロアマップ上)に情報処理端末101の位置を現在位地1002として表示する。ここで、フロアマップ1001には近距離無線通信装置157の配置が関連付けられているため、フロアマップ1001上に情報処理端末101の位置を表示させることができる。ただし、本実施形態は表示の構成を限定するものではなく、例えば階段やエレベーターやトイレの位置を表示しても良いし、図10の(b)のように階層情報を追加した三次元的な表示をしても構わない。すなわち、フロアマップ1001が複数のフロアにより構成されていてもかまわない。
また、地図アプリは、地図機能以外に、他の機能を備えていても良い。情報処理端末101の付近の店の情報や、クーポン、目の前にある商品の詳細情報を表示する等、販売を促進する機能を備えていても良いし、迷子の情報等のニュースを流す機能を備えていても良い。また、事前に地図アプリで登録を行っておくことで、登録されている他の情報処理端末の位置1003を表示する機能を備えていてもよい。この場合、他の情報処理端末は、情報処理端末101と同様の方法によりフロアマップ1001上の自装置の位置1003を取得してもよい。情報処理端末101は、位置1003を直接対象の他の情報処理端末から受信してもよいし、処理装置151aを介して取得してもよい。また、事前に地図アプリで登録を行っておくことで、駐車した車の位置1004を表示する機能、特定の場所に道案内する機能を備えていても良い。ここで、駐車した車の位置1004を表示する場合、例えば、ユーザが駐車時に情報処理端末101を用いて位置1004を取得して地図アプリにその情報を登録してもよい。また例えば、車は、近距離無線通信装置157と通信可能な処理装置を備え、取得した位置情報を直接又は処理装置151aを介して情報処理端末101に送信してもよい。また、特定の場所とは、店や、階段、エレベーター、エスカレーター、迷子センター、改札、ユーザの所望する商品の場所等、何に適用されても構わない。また、所定のアプリケーションは、地図アプリに限定されず、地図以外の機能を備えているアプリケーションプログラムであっても良い。
以上示したように、本実施形態によれば、Bluetooth5.1の通信を用いた複数の近距離無線通信装置157を用いることで、屋内等のGPSが性能を発揮できない状況下であっても、誤差の少ない位置検出が可能となる。そして、その位置検出に基づいて地図上に現在位置を示す表示が可能なため、よりより精度の高い位置表示を行うことができる。したがって、ユーザの利便性を向上することが可能となる。
(第2実施形態)
AoD方式を用いた第1実施形態に対して、第2実施形態はAoA方式を用いて位置計測を行う。第1実施形態ではAoD方式を用いて情報処理端末101にて位置を算出するが、情報処理端末101の性能によっては通信ユニット151にて計測した位置情報を集約して位置を算出する方が効率が良い場合がある。そこで、第2実施形態では、近距離無線通信部110をアドバタイザ(又はスレーブ)として機能させ、近距離無線通信装置157をスキャナ(又はマスタ)として機能させる。そして、AoA方式を用いた位置計測を行うことで、通信ユニット151に計測した情報を集約し、位置を算出するシステムについて以下で説明する。
AoD方式を用いた第1実施形態に対して、第2実施形態はAoA方式を用いて位置計測を行う。第1実施形態ではAoD方式を用いて情報処理端末101にて位置を算出するが、情報処理端末101の性能によっては通信ユニット151にて計測した位置情報を集約して位置を算出する方が効率が良い場合がある。そこで、第2実施形態では、近距離無線通信部110をアドバタイザ(又はスレーブ)として機能させ、近距離無線通信装置157をスキャナ(又はマスタ)として機能させる。そして、AoA方式を用いた位置計測を行うことで、通信ユニット151に計測した情報を集約し、位置を算出するシステムについて以下で説明する。
第2実施形態に係る情報処理端末101および通信ユニット151を含む位置計測システムの構成、情報処理端末101および通信ユニット151のハードウェア構成は第1実施形態と同様である。また、情報処理端末101および通信ユニット151のソフトウエアのモジュール構成、各種アプリケーションの構成についても、第1実施形態と同様である。なお、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する場合がある。
また、情報処理端末101および通信ユニット151が行う一連の処理についても、第1実施形態と同様の部分を含む。相違点は、第2実施形態ではAoA方式を用いた位置計測を行う点、情報処理端末101が信号の送信側となり近距離無線通信装置157a〜157cが受信側となる点、及び受信した信号から計測される情報が通信ユニット151に集約される点である。
<処理装置及び通信装置の処理例>
続いて、第2実施形態における地図アプリの処理の詳細について図17を用いて説明する。図17は、情報処理端末101及び通信ユニット151における地図アプリの処理の流れを示したフローチャートである。本フローチャートの情報処理端末101側の処理は、例えばCPU103がROM104や外部記憶装置106に記憶されているプログラムをRAM105に読み出して実行することにより実現される。また、本フローチャートの通信ユニット151側の処理は、例えばCPU154が記憶装置155に記憶されているプログラムをRAM153に読み出して実行することにより実現される。なお、S1701〜1703が情報処理端末101の処理に対応し、S1711〜S1715が通信ユニット151の処理に対応する。
続いて、第2実施形態における地図アプリの処理の詳細について図17を用いて説明する。図17は、情報処理端末101及び通信ユニット151における地図アプリの処理の流れを示したフローチャートである。本フローチャートの情報処理端末101側の処理は、例えばCPU103がROM104や外部記憶装置106に記憶されているプログラムをRAM105に読み出して実行することにより実現される。また、本フローチャートの通信ユニット151側の処理は、例えばCPU154が記憶装置155に記憶されているプログラムをRAM153に読み出して実行することにより実現される。なお、S1701〜1703が情報処理端末101の処理に対応し、S1711〜S1715が通信ユニット151の処理に対応する。
まず、S1701において、情報処理端末101のCPU103は、ユーザの操作に基づいて地図アプリを起動する。その後、S1703において、CPU103は、近距離無線通信部110によりアドバタイズ情報の送信を開始する。
S1711において、近距離無線通信装置157は、S1702で送信されたアドバタイズ情報を受信する。S1712において、通信ユニット151のCPU154は、S1711で近距離無線通信装置157が受信したアドバタイズ情報の電波強度(信号強度)と角度に関する情報を取得する。すなわち、近距離無線通信装置157は受信したアドバタイズ情報に基づき、その信号強度と角度に関する情報を処理装置151aに送信する。
次に、S1713において、CPU154は、S1712にて取得した情報を元に、情報処理端末101と近距離無線通信装置157の相対位置情報を算出する。S1714において、CPU103は、S1713で算出した相対位置の情報と、通信ユニット151の記憶装置155等に保持されている情報を統合し、フロア内での情報処理端末101の現在位置を求める。記憶装置155に保持されている情報は、例えばフロアの情報(空間データ)や、近距離無線通信装置157のフロア内での位置情報である。また、CPU103は、割り出した情報処理端末101の相対位置情報に基づき、情報処理端末101の位置をフロアマップ上に重畳し、情報処理端末101の現在位置を示すマップ画像を作成する。
次に、S1715において、CPU154は、S1714の処理で作成した情報処理端末101の現在位置を示すマップ画像を、通信部156を介して情報処理端末101に送信する。その後通信ユニット151側の処理は終了する。
最後に、S1703において、情報処理端末101のCPU103は、S1715にて送信された情報処理端末101の現在位置を示すマップ画像を近距離無線通信部110により受信し、表示部108に出力する。その後処理装置側の処理は終了する。
尚、本実施形態では、情報処理端末101と近距離無線通信装置157の相対位置の算出を通信ユニット151で行うが、これは構成を限定するものではない。例えば、近距離無線通信装置157が備えるCPU等のプロセッサーが、情報処理端末101と自装置との相対位置の算出を行い、算出した情報を通信ユニット151に送信しても構わない。また、本実施形態では、通信ユニット151にて情報処理端末101の位置情報と、フロアマップの重畳を行っているが、これは構成を限定するものではない。情報処理端末101の位置情報と、フロアマップの情報を別々に通信ユニット151から情報処理端末101に送信し、情報処理端末101にて重畳しても構わない。
<適用例>
図13は、第2実施形態に係る近距離無線通信装置157が配置されたフロアの一例を示す平面図である。図13では、近距離無線通信部110がアドバタイズ情報の送信元であるとして説明する。まず、図4の(b)との違いは、信号のやり取りの形式が図4(b)ではAoD形式であるのに対し、図13ではAoA形式である点である。
図13は、第2実施形態に係る近距離無線通信装置157が配置されたフロアの一例を示す平面図である。図13では、近距離無線通信部110がアドバタイズ情報の送信元であるとして説明する。まず、図4の(b)との違いは、信号のやり取りの形式が図4(b)ではAoD形式であるのに対し、図13ではAoA形式である点である。
図13では、情報処理端末101の近距離無線通信部110から送信されるアドバタイズ信号を近距離無線通信装置157a〜157cが検知する。そして、通信ユニット151のCPU103はそれぞれの近距離無線通信装置157a〜157cからどの程度の距離および方向に情報処理端末101が存在するかを算出する。ここで、近距離無線通信装置157a,157b,157cのそれぞれが算出した情報処理端末101が存在する可能性のある範囲をそれぞれ存在範囲1302,1303,1304とする。存在範囲1302〜1304の情報が近距離無線通信装置157a〜157cから通信ユニット151に集約され、3つの存在範囲の重なった推定範囲1305を絞り込む。推定範囲1305内に情報処理端末101が存在することとなるため、数cm単位の誤差まで場所を絞り込むことが可能となる。尚、本実施形態では近距離無線通信装置157は3つを想定しているが、その個数は限定されない。例えば、近距離無線通信装置157の数は1つでも良いし、複数でも良い。
第2実施形態では、通信ユニット151にて情報処理端末101の位置を算出し、通信ユニット151の所持するフロアマップ上にその位置を重畳させたマップ画像を情報処理端末101に送信する。情報処理端末101のCPU103は、受け取ったマップ画像を表示部108に表示する。本実施形態では通信ユニット151にてマップ画像を生成したが、これは処理を限定するものではない。通信ユニット151から情報処理端末101の位置情報と、通信ユニット151の所持するフロアマップを別々に情報処理端末101に送信し、受信した情報処理端末101側でフロアマップ上に重畳表示し、表示部108に表示しても良い。
以上示したように、第2実施形態によれば、通信ユニット151が情報処理端末101の位置の取得や地図情報との重畳の処理を担うことで、情報処理端末101の性能に関わらずに位置情報の取得が可能なる。よって、より精度の高い位置表示を行うことができユーザの利便性を向上することが可能となる。
(第3実施形態)
第3実施形態は、第1実施形態で用いたAoD方式を別の構成で行うものである。第1実施形態では、情報処理端末101と通信ユニット151とで構成されるシステムについて説明した。しかし、極めて限られたエリアのみに本システムを展開したい場合、わざわざ通信ユニット151に相当するものを準備するのはコストと手間がかかる。そこで、通信ユニット151が無くとも情報処理端末101の位置計測を行える実施形態について以下に説明する。なお、情報処理端末101のハードウェア構成、情報処理端末101のソフトウエアのモジュール構成、各種アプリケーションの構成は前述した第1実施形態と同様である。また、その他第1実施形態と同様の構成については説明を省略する場合がある。
第3実施形態は、第1実施形態で用いたAoD方式を別の構成で行うものである。第1実施形態では、情報処理端末101と通信ユニット151とで構成されるシステムについて説明した。しかし、極めて限られたエリアのみに本システムを展開したい場合、わざわざ通信ユニット151に相当するものを準備するのはコストと手間がかかる。そこで、通信ユニット151が無くとも情報処理端末101の位置計測を行える実施形態について以下に説明する。なお、情報処理端末101のハードウェア構成、情報処理端末101のソフトウエアのモジュール構成、各種アプリケーションの構成は前述した第1実施形態と同様である。また、その他第1実施形態と同様の構成については説明を省略する場合がある。
図14は、第3実施形態に係る情報処理端末101及び近距離無線通信装置1401の構成の例を示すブロック図である。第1実施形態との相違点は、通信ユニット151及び外部のアクセスポイント131が存在せず、図1の近距離無線通信装置157が独立した近距離無線通信装置1401となる点である。そのため、情報処理端末101は、近距離無線通信部110を用いて直接近距離無線通信装置1401からの信号を受信する。
また、地図アプリが行う一連の処理についても、前述した第1実施形態とほぼ同様であるが、相違点は、フロア400の情報や、近距離無線通信装置1401の情報を保持しているのが情報処理端末101である点である。処理の詳細について図18を用いて説明する。
<処理装置の処理例>
図18は、第3実施形態に係る情報処理端末101における地図アプリの処理の流れを示したフローチャートである。本フローチャートは、例えばCPU103がROM104や外部記憶装置106に記憶されているプログラムをRAM105に読み出して実行することにより実現される。
図18は、第3実施形態に係る情報処理端末101における地図アプリの処理の流れを示したフローチャートである。本フローチャートは、例えばCPU103がROM104や外部記憶装置106に記憶されているプログラムをRAM105に読み出して実行することにより実現される。
S1801はS1601と同様である。また、S1802、S1803はS1603、S1604とそれぞれ同様である。
次に、S1804において、情報処理端末101は、受信したアドバタイズ情報と、情報処理端末101に保持されているフロアの情報および所定の装置情報を照らし合わせ、該アドバタイズ情報を送信した装置のフロア内での位置を取得する。ここでフロアの情報とは、フロアの間取り情報等を示す空間データである。また、所定の装置情報とは、近距離無線通信装置157の識別情報、および図15に示すような近距離無線通信装置157のフロア内での設置位置情報等である。情報処理端末101は、前述した図4の起点405、X軸406、Y軸408、Z軸407からフロア内での位置を三次元的に定義し、近距離無線通信装置157のフロア内での設置位置情報として保持しておく。本実施形態ではフロア内での設置位置を使用するが、これは構成を限定するものではない。例えば、建物全体や地下、街全域等、どこまでも広くても良いし、狭くても良い。その後、S1803にて算出したアドバタイズ情報の送信元の装置から自身である情報処理端末101の相対的な距離・角度と、フロア内での送信元の装置の位置を元に、フロア内での自身である情報処理端末101の場所を求める。
また、S1805はS1606と同様である。尚、本実施形態では情報処理端末101がフロア400の情報および近距離無線通信装置1401の情報を保持していたが、これは構成を限定するものではない。例えば、近距離無線通信装置1401が前記情報を保持しており、アドバタイズ信号に組み込んで情報処理端末101に送信しても構わない。
以上示したように、第3実施形態によれば、通信ユニット151が設けられない構成であっても、情報処理端末101や近距離無線通信装置1401にて情報を保持することで、より精度の高い位置表示を行うことができる。
尚、本実施形態の説明では、上記第1実施形態との相違点について示したが、上記第2実施形態に対しても適用可能なことは言うまでもない。上記第1ないし第3実施形態により、GPSが性能を十分に発揮できない環境であっても誤差数cm単位での高い精度の現在位置特定を行うことが可能となる。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
101 情報処理端末、103 CPU、108 表示部、110 近距離無線通信部、151 通信装置、157 近距離無線通信装置
Claims (12)
- 通信装置と、該通信装置と通信可能な情報処理端末と、を備える表示システムであって、
フロア内において前記情報処理端末と前記通信装置との間で通信されるアドバタイズ情報により求められる前記情報処理端末と前記通信装置との間の角度に関する情報に基づき、前記情報処理端末と前記通信装置との相対位置を示す情報を取得する取得手段と、
空間マップを前記情報処理端末の表示部に表示させる表示制御手段と、を備え、
前記表示制御手段は、前記取得手段により取得された前記相対位置を示す情報に基づき、前記情報処理端末の位置を前記空間マップ上に表示させる、
ことを特徴とする表示システム。 - 前記情報処理端末が前記取得手段を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示システム。
- 前記通信装置による通信を制御する処理装置をさらに備え、
前記処理装置は、前記通信装置の配置についての情報を記憶する記憶手段を含み、
前記表示制御手段は、前記処理装置から取得した前記通信装置の配置についての情報、及び、前記取得手段により取得された前記相対位置を示す情報を用いて、前記情報処理端末の位置を前記空間マップ上に表示させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の表示システム。 - 前記情報処理端末が、前記通信装置の配置についての情報を記憶する記憶手段を含み、
前記表示制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記通信装置の配置についての情報、及び、前記取得手段により取得された前記相対位置を示す情報を用いて、前記情報処理端末の位置を前記空間マップ上に表示させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の表示システム。 - 前記通信装置による通信を制御する処理装置をさらに備え、
前記処理装置が前記取得手段を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の表示システム。 - 前記通信装置が複数設けられることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の表示システム。
- 前記空間マップが複数のフロアを含むことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の表示システム。
- 前記表示制御手段は、前記通信装置と通信可能な他の情報処理端末の位置を前記空間マップに表示することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の表示システム。
- 前記通信装置と前記情報処理端末とは、Bluetooth 5.1の規格に基づく通信を実行することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の表示システム。
- 通信装置と通信可能な情報処理端末であって、
フロア内において前記情報処理端末と前記通信装置との間で通信されるアドバタイズ情報により求められる前記情報処理端末と前記通信装置との間の角度に関する情報に基づき、前記情報処理端末と前記通信装置との相対位置を示す情報を取得する取得手段と、
空間マップを自装置の表示部に表示させる表示制御手段と、を備え、
前記表示制御手段は、前記取得手段により取得された前記相対位置を示す情報に基づき、前記自装置の位置を前記空間マップ上に表示させる、
ことを特徴とする情報処理端末。 - 通信装置と、該通信装置と通信可能な情報処理端末と、を備える表示システムによる表示方法であって、
フロア内において前記情報処理端末と前記通信装置との間で通信されるアドバタイズ情報により求められる前記情報処理端末と前記通信装置との間の角度に関する情報に基づき、前記情報処理端末と前記通信装置との相対位置を示す情報を取得する取得工程と、
空間マップを前記情報処理端末の表示部に表示させる表示制御工程と、を備え、
前記表示制御工程は、前記取得工程で取得された前記相対位置を示す情報に基づき、前記情報処理端末の位置を前記空間マップ上に表示させる、
ことを特徴とする表示方法。 - 請求項10に記載の情報処理端末の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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