JP2021196945A - 移動体システム、位置管理装置、位置推定方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストな移動体にて移動体の位置推定を実現する。【解決手段】移動体システム1は、移動体20と、アクセスポイント10と、移動体20の位置を推定する位置推定部とを備える。アクセスポイント10は、アレイアンテナと、アレイアンテナが放射する電波のビーム角を制御するビーム角制御部と、移動体との無線通信を確立する通信制御部とを備える。移動体20は、アクセスポイント10と無線通信する無線通信部と、無線通信部が受信した電波の受信状態を計測する受信状態計測部と、受信状態を示す信号をアクセスポイント10に送信する受信状態送信部と、を備える。位置推定部は、アレイアンテナが放射する電波のビーム角と、アレイアンテナが移動体20から受信した信号が示す受信状態と、に基づいて移動体20の位置を推定する。【選択図】図1
Description
本開示は、移動体システム、位置管理装置、位置推定方法及びプログラムに関する。
例えば特許文献1にて示されるように、移動体の分野において、移動体がセンサによって自身の位置を推定しながら目的の位置に自律移動する技術が知られている。また、特許文献1には、複数の移動体のそれぞれが位置推定の結果を共有することで、効率よく複数の移動体を運用する技術も開示されている。
移動体自身が自身の位置を推定するには、センサ結果に基づく位置推定のために必要な演算を行うハードウェアを移動体に設ける必要があるため、移動体のコストが上昇してしまうという問題がある。特に、特許文献1に記載のように、複数の移動体の位置推定の結果を共有する場合には、高い演算能力を有するハードウェアが必要となり、かつ全ての移動体に当該ハードウェアを設ける必要があるため、コストの問題が顕在化しやすい。
本開示の目的は、上記の事情に鑑み、低コストな移動体にて移動体の位置推定を実現する移動体システム等を提供することにある。
上記の目的を達成するため、本開示に係る移動体システムは、
移動体と、
前記移動体と無線通信するアクセスポイントと、
前記移動体の位置を推定する位置推定手段と、
を備え、
前記アクセスポイントは、
電波を送受信するアレイアンテナと、
前記アレイアンテナが放射する電波のビーム角を制御するビーム角制御手段と、
前記アレイアンテナによる電波の送受信により前記移動体との無線通信を確立する通信制御手段と、を備え、
前記移動体は、
前記アクセスポイントと無線通信する無線通信手段と、
前記無線通信手段が受信した電波の受信状態を計測する受信状態計測手段と、
前記受信状態を示す信号を前記無線通信手段にて前記アクセスポイントに送信する受信状態送信手段と、を備え、
前記位置推定手段は、前記アレイアンテナが放射する電波のビーム角と、前記アレイアンテナが前記移動体から受信した信号が示す前記受信状態と、に基づいて前記移動体の位置を推定する。
移動体と、
前記移動体と無線通信するアクセスポイントと、
前記移動体の位置を推定する位置推定手段と、
を備え、
前記アクセスポイントは、
電波を送受信するアレイアンテナと、
前記アレイアンテナが放射する電波のビーム角を制御するビーム角制御手段と、
前記アレイアンテナによる電波の送受信により前記移動体との無線通信を確立する通信制御手段と、を備え、
前記移動体は、
前記アクセスポイントと無線通信する無線通信手段と、
前記無線通信手段が受信した電波の受信状態を計測する受信状態計測手段と、
前記受信状態を示す信号を前記無線通信手段にて前記アクセスポイントに送信する受信状態送信手段と、を備え、
前記位置推定手段は、前記アレイアンテナが放射する電波のビーム角と、前記アレイアンテナが前記移動体から受信した信号が示す前記受信状態と、に基づいて前記移動体の位置を推定する。
本開示によれば、低コストな移動体にて移動体の位置推定を実現できる。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態に係る移動体システムを説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。
(実施の形態)
図1を参照しながら、実施の形態に係る移動体システム1を説明する。移動体システム1は、複数の移動体の位置を推定し、各移動体の経路を探索する移動体システムである。移動体システム1は、アクセスポイント10と、複数の移動体20と、位置管理装置30とを備える。アクセスポイント10と各移動体20とは、電波により無線通信する。詳細は後述するが、アクセスポイント10は、ビーム角を制御して指向性のある電波を放射することにより各移動体20に信号を送信する。図1にて示されるビームBが、「指向性のある電波」である。図1に示す矢印は、ビーム角の制御によりビームBのビーム角が随時変化しうることを示す。アクセスポイント10は、ネットワークNTを介して位置管理装置30と通信する。ネットワークNTは、例えばインターネットである。移動体システム1は、本開示に係る移動体システムの一例である。
図1を参照しながら、実施の形態に係る移動体システム1を説明する。移動体システム1は、複数の移動体の位置を推定し、各移動体の経路を探索する移動体システムである。移動体システム1は、アクセスポイント10と、複数の移動体20と、位置管理装置30とを備える。アクセスポイント10と各移動体20とは、電波により無線通信する。詳細は後述するが、アクセスポイント10は、ビーム角を制御して指向性のある電波を放射することにより各移動体20に信号を送信する。図1にて示されるビームBが、「指向性のある電波」である。図1に示す矢印は、ビーム角の制御によりビームBのビーム角が随時変化しうることを示す。アクセスポイント10は、ネットワークNTを介して位置管理装置30と通信する。ネットワークNTは、例えばインターネットである。移動体システム1は、本開示に係る移動体システムの一例である。
移動体20は、例えば屋内の床面上を自律移動するロボット掃除機である。あるいは、移動体20は、屋内空間又は屋外空間を自律移動するドローンであってもよい。詳細は後述するが、移動体20自身は自己の位置を推定することなく、位置管理装置30が探索した経路に従って自律移動する。また、詳細は後述するが、移動体20は、アクセスポイント10から受信したビームBの受信状態を計測し、受信状態を示す信号をアクセスポイント10に送信する。移動体20の機能的構成については後述する。移動体20は、本開示に係る移動体の一例である。
アクセスポイント10は、指向性のあるビームBを放射することにより各移動体20に信号を送信する。アクセスポイント10は、各移動体20から、ビームBを受信したときの受信状態を示す信号を受信する。アクセスポイント10は、後述の位置管理装置30による位置推定に必要なデータを位置管理装置30に送信する。アクセスポイント10は、位置管理装置30から、各移動体20が移動すべき経路上の移動先を示すデータを受信する。アクセスポイント10は、経路上の移動先を示す信号を各移動体20に送信する。アクセスポイント10は、例えばロボット掃除機である移動体20が自律移動する屋内空間に設置されたベースステーションである。アクセスポイント10は、本開示に係るアクセスポイントの一例である。
「経路上の移動先を示すデータ」あるいは「経路上の移動先を示す信号」は、例えば移動先を何らかの座標系にて表したデータあるいは信号である。例えば、座標系として極座標系を採用することにより、移動先の位置を、移動体20の現在位置を基準とした距離及び方位にて表すことができる。あるいは、移動体20の現在位置と何らかの方位を基準とした直交座標系を採用してもよい。
また、「経路上の移動先を示すデータ」あるいは「経路上の移動先を示す信号」は、移動先そのものを表したデータあるいは信号ではなく、移動体20が移動先へ移動するために必要な制御に関するデータあるいは信号であってもよい。例えば、モータの回転速度、モータを回転させる秒数、車輪の方向等、移動体20の駆動制御に関するデータあるいは信号を、「経路上の移動先を示すデータ」あるいは「経路上の移動先を示す信号」とすることができる。
位置管理装置30は、アクセスポイント10から受信したデータに基づいて、各移動体20の位置を推定する。位置管理装置30は、位置推定の結果に基づいて、各移動体20が移動すべき経路を探索する。位置管理装置30は、探索した経路上の移動先を示すデータをアクセスポイント10に送信する。位置管理装置30は、例えば、ネットワークNT上に設置された、移動体20の製造者が運用するクラウドサーバである。位置管理装置30は、本開示に係る位置管理装置の一例である。
図2を参照しながら、アクセスポイント10の機能的構成を説明する。アクセスポイント10は、アレイアンテナ11とビーム角制御部12と通信制御部13と制御部14と通信部15とを備える。
アレイアンテナ11は、規則的に配置された複数のアンテナ素子を含む。アレイアンテナ11が信号を送信する際には、後述のビーム角制御部12が各アンテナ素子に供給される信号の位相をずらすことにより、各アンテナ素子から放射される電波の合成波が指向性を有するビームBとなってアレイアンテナ11から放射される。また、アレイアンテナ11は、各移動体20が送信した電波信号を受信する。アレイアンテナ11は、本開示に係るアレイアンテナの一例である。
なお、アレイアンテナ11により送受信される電波の周波数帯域は、2.4ギガヘルツ帯、5ギガヘルツ帯等の周波数帯域であってもよいが、いわゆるミリ波と呼ばれる30ギガヘルツ以上の周波数帯域であるほうがより好ましい。高周波数帯域にて電波を送受信する場合、電波の波長が短くなるので、アレイアンテナ11の各アンテナ素子の間隔を狭くすることができ、アレイアンテナ11の小型化を図ることができるからである。また、高周波数帯域にて電波を送受信するほうが電波の指向性も鋭くなるため、後述する位置推定の精度が向上する。また、高周波数帯域にて電波を送受信するほうが高速に無線通信をすることができる。
ビーム角制御部12は、ビームフォーミングの技術に基づいて、アレイアンテナ11の各アンテナ素子に位相をずらして信号を供給する。これにより、各アンテナ素子から放射される電波の合成波が指向性を有するビームBとなってアレイアンテナ11から放射される。ビーム角制御部12は、ずらす位相を調整することにより、アレイアンテナ11から放射されるビームBのビーム角を制御できる。ビーム角制御部12は、例えばアナログ方式によるビームフォーミングを行うモジュールを備える。あるいは、ビーム角制御部12は、デジタル方式あるいはハイブリッド方式によるビームフォーミングを行うモジュールを備えてもよい。ビーム角制御部12は、本開示に係るビーム角制御手段の一例である。
通信制御部13は、アレイアンテナ11による無線通信を統括制御し、アクセスポイント10と移動体20との無線通信を確立する。通信制御部13は、無線通信の確立の際、ビーム角制御部12を制御して、ビーム角を一定の範囲内で継続的に変化させる。「一定の範囲内」とは、例えば正面視して右90度から左90度までの範囲である。また、通信制御部13は、無線通信の確立の際には、例えばパイロット信号を電波に重畳する。通信制御部13は、アレイアンテナ11が移動体20から受信した受信状態を示す信号から受信状態を示す情報を抽出して制御部14に出力する。通信制御部13は、経路上の移動先を示す信号を移動体20に送信する際に、ビームBのビーム角が移動体20に対応付けられたビーム角となるようにビーム角制御部12を制御しつつ、経路上の移動先を示す情報が重畳された信号をアレイアンテナ11の各アンテナ素子に出力する。通信制御部13は、本開示に係る通信制御手段の一例である。
制御部14は、アクセスポイント10を統括制御する。制御部14は、移動体20と、移動体20がビームBを受信したときの受信状態と、当該ビームBのビーム角とを対応付ける。このとき、制御部14は、受信状態が最もよいときのビーム角と当該受信状態とを移動体20に対応付ける。制御部14は、位置管理装置30からの要求に応じて、後述の通信部15を介して、移動体20と、当該移動体20に対応付けられたビーム角と、当該移動体20に対応付けられた受信状態とを示すデータを、位置管理装置30に送信する。制御部14は、通信部15を介して位置管理装置30から経路上の移動先を示すデータを受信し、通信制御部13を制御して経路上の移動先を示す信号をアレイアンテナ11に出力する。
通信部15は、位置管理装置30と通信する。通信部15は、例えばネットワークNTに接続可能な通信インタフェースである。
次に、図3を参照しながら、移動体20の機能的構成を説明する。移動体20は、制御部21と無線通信部22と受信状態計測部23と駆動部24とを備える。
無線通信部22は、アクセスポイント10のアレイアンテナ11と電波信号の送受信をすることにより、アクセスポイント10と無線通信する。無線通信部22は、例えば無線通信モジュールである。無線通信部22は、本開示に係る無線通信手段の一例である。
受信状態計測部23は、ビームBを受信した無線通信部22の受信状態を計測して制御部21に出力する。受信状態を示す指標として、例えば受信信号強度が使用される。後述する距離推定に使用できる指標であれば受信信号強度以外の指標を使用してもよく、例えばチャネル別強度を、受信状態を示す指標として使用可能である。受信状態計測部23は、例えば受信信号強度を計測する計測回路である。受信状態計測部23は、本開示に係る受信状態計測手段の一例である。
駆動部24は、移動体20自身を駆動する。駆動部24は、例えば車輪とモータとドライバ回路とを含む。後述する制御部21の移動制御部212が駆動部24を制御することにより、移動体20は自律移動することができる。
制御部21は、移動体20を統括制御する。制御部21は、受信状態送信部211と移動制御部212とを備える。制御部21は、例えばマイクロコントローラにより実現される。
受信状態送信部211は、受信状態計測部23が計測した受信状態を示す信号を、無線通信部22を介してアクセスポイント10に送信する。受信状態送信部211は、本開示に係る受信状態送信手段の一例である。
移動制御部212は、無線通信部22がアクセスポイント10から受信した経路上の移動先を示す信号に基づいて、経路上の移動先に移動体20が移動するように駆動部24を制御する。例えば、経路上の移動先を示す信号が、移動体20の現在位置を基準とした距離及び方位により表されるとき、移動制御部212は、移動体20の現在の向きを基準として、上記の方位に上記の距離のぶんだけ移動体20が移動するように駆動部24を制御する。また、例えば、経路上の移動先を示す信号が、モータの回転速度、モータを回転させる秒数、車輪の方向等により表されるとき、移動制御部212は、これらに基づいて駆動部24を制御する。移動制御部212は、本開示に係る移動制御手段の一例である。
次に、図4を参照しながら、位置管理装置30の機能的構成を説明する。位置管理装置30は、制御部31と通信部32と記憶部33とを備える。
通信部32は、ネットワークNTを介してアクセスポイント10と通信する。通信部32は、例えばネットワークNTに接続可能なネットワークインタフェースである。
記憶部33は、位置推定及び経路探索に必要な各種パラメータを保存する。各種パラメータとは、例えばアクセスポイント10のアレイアンテナ11の送信アンテナ利得及び送信電力、移動体20の無線通信部22の受信アンテナ利得、使用する電波の周波数、アクセスポイント10の設置位置、移動体20が設置された空間を示す情報などである。これらの情報がどのように位置推定及び経路探索にて使用されるかについては後述する。
制御部31は、位置管理装置30を統括制御する。また、制御部31は、一定時間ごとにアクセスポイント10に対して、各移動体20に対応付けられたビーム角と受信状態とを要求する。移動体20が自律移動をしているとき、誤差、外的要因等により経路から逸れて自律移動する可能性があるため、定期的に位置推定及び経路探索を改めて行う必要があるからである。
制御部31は、ビーム角取得部311と受信状態取得部312と位置推定部313と経路探索部314と移動先送信部315とを備える。
ビーム角取得部311は、アクセスポイント10から受信したデータに含まれるビーム角を示す情報を取得する。受信状態取得部312は、アクセスポイント10から受信したデータに含まれる受信状態を示す情報を取得する。
位置推定部313は、移動体20に対応付けられたビーム角と受信状態とに基づいて、移動体20の位置を推定する。より具体的には、まず、位置推定部313は、後述するフリスの伝達公式を用いて、記憶部33に保存された各種パラメータと受信状態とに基づいて、アクセスポイント10から移動体20までの距離を算出する。次に、位置推定部313は、アクセスポイント10から見てビーム角の方向に移動体20が存在すると判定する。アクセスポイント10から移動体20までの距離と方向とが算出できたので、位置推定部313は、アクセスポイント10の設置位置を基準とした移動体20の位置を推定することができる。位置推定部313は、本開示に係る位置推定手段の一例である。
フリスの伝達公式は、送信電力をPt、受信電力をPr、送信アンテナ利得をGt、受信アンテナ利得をGr、送信アンテナから受信アンテナまでの距離をd、電波の波長をλとしたときに、以下の式(1)が成立する、というものである。
Pr=K2GtGrPt ・・・(1)
(ただし、K=λ/(4πd))
Pr=K2GtGrPt ・・・(1)
(ただし、K=λ/(4πd))
式(1)において、Pt、Gr、Gt、λは既知であり記憶部33に保存されたパラメータである。受信電力Prは、受信状態から算出できる。例えば受信状態として受信信号強度が使用されている場合、受信信号強度から受信電力Prを算出できる。したがって、式(1)を利用することにより、アクセスポイント10から移動体20までの距離を算出することができる。
方向の特定については、上述のとおり、アクセスポイント10の制御部14は、受信状態が最もよいときのビーム角と当該受信状態とを移動体20に対応付けるので、アクセスポイント10から見てビーム角の方向に移動体20が存在するとみなしてよい。アクセスポイント10から見てビーム角の方向に移動体20が存在するとき、受信状態が最もよくなるからである。
経路探索部314は、位置推定部313が推定した移動体20の位置と、記憶部33に保存された各種パラメータとに基づいて、移動体20が自律移動すべき経路を探索する。このとき、経路探索部314は、移動体20同士が衝突しないような経路を探索する。経路探索部314は、本開示に係る経路探索手段の一例である。
図5を参照しながら、経路探索の例を概略的に説明する。図5は、領域A内に2つの移動体20が存在するときに探索される経路の例を示す。領域Aは、例えば屋内空間の床上の平面である。経路探索部314は、記憶部33に保存された、アクセスポイント10の設置位置を示す情報と、移動体20が設置された空間を示す情報とに基づいて、領域A内における移動体20の絶対位置を求めることができる。そして経路探索部314は、移動体20同士の衝突を防ぐべく領域Aを2つの小領域A1とA2とに分割し、それぞれの小領域の範囲内で経路を探索する。その結果、経路探索部314は、例えば図5において矢印で示される経路を探索する。
移動先送信部315は、経路探索部314が探索した経路上の移動先を示すデータをアクセスポイント10に送信する。移動先送信部315は、例えば、経路上の位置のうち移動体20が現在位置から5秒後に移動すべき位置を移動先として決定し、当該移動先を示すデータを送信する。前述のとおり、移動先を示すデータは、例えば移動先を何らかの座標系にて表したデータであってもよいし、移動体20が移動先へ移動するために必要な制御に関するデータであってもよい。
次に、位置管理装置30のハードウェア構成の一例について、図6を参照しながら説明する。図6に示す位置管理装置30は、例えばパーソナルコンピュータ、マイクロコントローラなどのコンピュータにより実現される。
位置管理装置30は、バス1000を介して互いに接続された、プロセッサ1001と、メモリ1002と、インタフェース1003と、二次記憶装置1004と、を備える。
プロセッサ1001は、例えばCPU(Central Processing Unit:中央演算装置)である。プロセッサ1001が、二次記憶装置1004に記憶された動作プログラムをメモリ1002に読み込んで実行することにより、位置管理装置30の各機能が実現される。
メモリ1002は、例えば、RAM(Random Access Memory)により構成される主記憶装置である。メモリ1002は、プロセッサ1001が二次記憶装置1004から読み込んだ動作プログラムを記憶する。また、メモリ1002は、プロセッサ1001が動作プログラムを実行する際のワークメモリとして機能する。
インタフェース1003は、例えばシリアルポート、USB(Universal Serial Bus)ポート、ネットワークインタフェースなどのI/O(Input/Output)インタフェースである。インタフェース1003により通信部32の機能が実現される。
二次記憶装置1004は、例えば、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)である。二次記憶装置1004は、プロセッサ1001が実行する動作プログラムを記憶する。二次記憶装置1004により記憶部33の機能が実現される。
次に、図7及び図8を参照しながら、移動体システム1による位置推定及び経路探索の動作の一例を説明する。まず、図7を参照しながら、位置推定及び経路探索の前提となる、移動体とビーム角と受信状態との対応付けの動作の一例を説明する。図7に示す動作は、例えばアクセスポイント10が各移動体20及び位置管理装置30と通信可能となったときに開始される。
アクセスポイント10の通信制御部13は、ビーム角制御部12を制御して、アレイアンテナ11から放射される電波のビーム角を継続的に変化させてパイロット信号を送信する(ステップT101)。
移動体20の無線通信部22は、変化するビーム角ごとにパイロット信号を受信し、受信状態計測部23は、ビーム角ごとに受信状態を計測する(ステップT102)。
移動体20の受信状態送信部211は、ステップT102にて計測された受信状態を示す信号を、ビーム角ごとにアクセスポイント10に送信する(ステップT103)。
アクセスポイント10のアレイアンテナ11は、ビーム角ごとに受信状態を示す信号を受信する。アクセスポイント10の制御部14は、ビーム角ごとの受信状態のうち受信状態が最良となるものについて、移動体とビーム角と受信状態とを対応付ける(ステップT104)。
そして、後述する位置管理装置30からの要求がない場合には、再びステップT101からの動作が繰り返され、位置管理装置30からの要求がある場合には、図8に示すステップT201からの動作が実行される。
次に、図8を参照しながら、位置推定及び経路探索の動作の一例を説明する。図8に示す動作は、例えば位置管理装置30が前回経路上の移動先を示すデータを送信してから一定時間経過したときに、改めて位置推定と経路探索を行うために実行される。
位置管理装置30の制御部31は、アクセスポイント10に各移動体20についてのビーム角と受信状態を要求する(ステップT201)。
アクセスポイント10は、各移動体20について、移動体20とビーム角と受信状態とを示すデータを位置管理装置30に送信する(ステップT202)。移動体20を示すには、例えば移動体20に予め割り当てられた固有の識別子を使用する。
各移動体20について、位置管理装置30の制御部31のビーム角取得部311は、ステップT202にて送信されたデータが示すビーム角を取得し、受信状態取得部312は、当該データが示す受信状態を取得する(ステップT203)。
位置管理装置30の制御部31の位置推定部313は、ステップT203にて取得したビーム角と受信状態とに基づいて、各移動体20の位置を推定する(ステップT204)。
位置管理装置30の制御部31の経路探索部314は、ステップT204にて推定した各移動体20の位置に基づいて、各移動体20が自律移動すべき経路を探索する(ステップT205)。
位置管理装置30の制御部31の移動先送信部315は、ステップT205にて探索された経路上の移動先を示すデータを、移動体20ごとにアクセスポイント10に送信する(ステップT206)。
アクセスポイント10の制御部14は、通信制御部13及びビーム角制御部12を制御して、ビーム角が移動体20に対応付けられたビーム角である電波によって、経路上の移動先を示す信号を移動体20に送信する(ステップT207)。ステップT207の動作は、移動体20ごとに実行される。
各移動体20の無線通信部22は、アクセスポイント10から経路上の移動先を示す信号を受信する。各移動体20の制御部21の移動制御部212は、受信した信号が示す経路上の移動先に移動体20が移動するように駆動部24を制御することにより、移動体20を移動制御する(ステップT208)。
そして、位置管理装置30からの要求がない場合には、図7に示すステップT101からの動作が繰り返され、位置管理装置30からの要求がある場合には、ステップT201からの動作が実行される。
以上、実施の形態に係る移動体システム1を説明した。移動体システム1によれば、移動体20ではなく位置管理装置30が位置推定及び経路探索を行うので、移動体20のコストを低減できる。つまり、移動体システム1によれば、低コストな移動体20にて移動体20の位置推定及び経路探索を実現できる。
また、位置管理装置30は、複数の移動体20について位置推定及び経路探索を行い、衝突を回避する経路を探索できるので、衝突回避のために各移動体20が他の移動体20の位置情報を取得する必要がない。そのため、この観点においても、移動体システム1によれば、移動体20のコストを低減できる。
また、移動体システム1において、無線通信に使用される電波の周波数帯をミリ波帯、つまり30ギガヘルツ以上とすることにより、アレイアンテナ11の小型化、位置推定の精度向上及び通信の高速化を図ることができる。
(変形例)
実施の形態において、移動体20は複数としたが、移動体20は単数であってもよい。この場合も、移動体20自身は位置推定及び経路探索をする必要がないため、移動体20のコストを低減できる。
実施の形態において、移動体20は複数としたが、移動体20は単数であってもよい。この場合も、移動体20自身は位置推定及び経路探索をする必要がないため、移動体20のコストを低減できる。
実施の形態においては、1つのアクセスポイント10が位置管理装置30と通信するものであったが、図9に示すように、複数のアクセスポイント10が位置管理装置30と通信し、位置管理装置30は各アクセスポイント10の管理下にある移動体20について位置推定及び経路探索をしてもよい。図9に示す例は、領域A及び領域Bのそれぞれに移動体20とアクセスポイント10とが設置され、各アクセスポイント10がネットワークNTを介して位置管理装置30と通信する。領域A及び領域Bは、例えば同一の屋内区間に属する領域であってもよいし、異なる屋内空間に属する領域であってもよい。
実施の形態においては、アクセスポイント10と位置管理装置30とはネットワークNTを介して通信するものであった。しかし、アクセスポイント10と位置管理装置30とは直接通信可能に接続されているものであってもよい。例えば、位置管理装置30がアクセスポイント10及び移動体20と同一の屋内空間に設置されている場合、アクセスポイント10と位置管理装置30とを直接通信可能に接続してもよい。また、アクセスポイント10と位置管理装置30とをまとめて1つの装置としてもよい。
図6に示すハードウェア構成においては、位置管理装置30が二次記憶装置1004を備えている。しかし、これに限らず、二次記憶装置1004を位置管理装置30の外部に設け、インタフェース1003を介して位置管理装置30と二次記憶装置1004とが接続される形態としてもよい。この形態においては、USBフラッシュドライブ、メモリカードなどのリムーバブルメディアも二次記憶装置1004として使用可能である。
また、図6に示すハードウェア構成に代えて、ASIC(Application Specific Integrated Circuit:特定用途向け集積回路)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などを用いた専用回路により位置管理装置30を構成してもよい。また、図6に示すハードウェア構成において、位置管理装置30の機能の一部を、例えばインタフェース1003に接続された専用回路により実現してもよい。
1 移動体システム、10 アクセスポイント、11 アレイアンテナ、12 ビーム角制御部、13 通信制御部、14 制御部、15 通信部、20 移動体、21 制御部、22 無線通信部、23 受信状態計測部、24 駆動部、30 位置管理装置、31 制御部、32 通信部、33 記憶部、 211 受信状態送信部、212 移動制御部、311 ビーム角取得部、312 受信状態取得部、313 位置推定部、314 経路探索部、315 移動先送信部、1000 バス、1001 プロセッサ、1002 メモリ、1003 インタフェース、1004 二次記憶装置。
Claims (9)
- 移動体と、
前記移動体と無線通信するアクセスポイントと、
前記移動体の位置を推定する位置推定手段と、
を備え、
前記アクセスポイントは、
電波を送受信するアレイアンテナと、
前記アレイアンテナが放射する電波のビーム角を制御するビーム角制御手段と、
前記アレイアンテナによる電波の送受信により前記移動体との無線通信を確立する通信制御手段と、を備え、
前記移動体は、
前記アクセスポイントと無線通信する無線通信手段と、
前記無線通信手段が受信した電波の受信状態を計測する受信状態計測手段と、
前記受信状態を示す信号を前記無線通信手段にて前記アクセスポイントに送信する受信状態送信手段と、を備え、
前記位置推定手段は、前記アレイアンテナが放射する電波のビーム角と、前記アレイアンテナが前記移動体から受信した信号が示す前記受信状態と、に基づいて前記移動体の位置を推定する、
移動体システム。 - 前記位置推定手段により推定された前記移動体の位置に基づいて、前記移動体が自律移動すべき経路を探索する経路探索手段をさらに備え、
前記通信制御手段は、前記経路探索手段により探索された経路上の移動先を示す信号を前記移動体に送信し、
前記移動体は、前記経路上の移動先を示す信号を前記無線通信手段にて受信したときに、前記経路上の移動先に移動するように前記移動体を制御する移動制御手段を更に備える、
請求項1に記載の移動体システム。 - 前記移動体を複数備え、
前記経路探索手段は、複数の前記移動体のそれぞれの移動体同士が衝突しないような経路を探索する、
請求項2に記載の移動体システム。 - 前記ビーム角制御手段は、前記アレイアンテナが前記移動体から受信した信号が示す前記受信状態に基づいて定期的にビーム角を変更する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の移動体システム。 - 前記アレイアンテナと前記移動体との無線通信は、30ギガヘルツ以上の周波数帯を含む周波数帯域にて行われる、
請求項1から4のいずれか1項に記載の移動体システム。 - アレイアンテナが放射する電波のビーム角と、移動体が前記アレイアンテナから受信した電波の受信状態と、に基づいて前記移動体の位置を推定する位置推定手段を備える、
位置管理装置。 - 前記位置推定手段により推定された前記移動体の位置に基づいて、前記移動体が移動すべき経路を探索する経路探索手段をさらに備える、
請求項6に記載の位置管理装置。 - アレイアンテナが放射する電波のビーム角を制御し、
アレイアンテナによる電波の送受信により移動体との無線通信を確立し、
前記移動体にて受信された電波の受信状態を計測し、
前記受信状態を示す信号を前記移動体から前記アレイアンテナに送信し、
前記アレイアンテナが放射する電波のビーム角と、前記アレイアンテナが前記移動体から受信した信号が示す前記受信状態と、に基づいて前記移動体の位置を推定する、
位置推定方法。 - コンピュータを、
アレイアンテナが放射する電波のビーム角と、移動体が前記アレイアンテナから受信した電波の受信状態と、に基づいて前記移動体の位置を推定する位置推定手段、
として機能させるプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020103770A JP2021196945A (ja) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 移動体システム、位置管理装置、位置推定方法及びプログラム |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020103770A JP2021196945A (ja) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 移動体システム、位置管理装置、位置推定方法及びプログラム |
Publications (1)
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JP2021196945A true JP2021196945A (ja) | 2021-12-27 |
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ID=79195759
Family Applications (1)
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JP2020103770A Pending JP2021196945A (ja) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 移動体システム、位置管理装置、位置推定方法及びプログラム |
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Country | Link |
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-
2020
- 2020-06-16 JP JP2020103770A patent/JP2021196945A/ja active Pending
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