JP4703584B2

JP4703584B2 - 自律移動支援システム及びその制御方法

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Publication number: JP4703584B2
Application number: JP2007027293A
Authority: JP
Inventors: 保憲武内
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2027-02-06
Also published as: JP2008193525A

Description

本発明は、自律移動支援システム及びその制御方法に関し、とくに基地局への情報設定の際の作業効率を向上させる技術に関する。

昨今、「移動経路」、「交通手段」、「目的地」などの情報について、「いつでも、どこでも、だれでも」アクセスが可能なシステムを構築し、「ユニバーサル社会」の実現を目指す、いわゆる自律移動支援システム（歩行者ＩＴＳ）に関する計画が各所で進められている（例えば、非特許文献１を参照）。
国土交通省、"自律移動支援プロジェクト"、[online]、平成１９年１月１５日検索、インターネット、＜URL: http://www.jiritsu-project.jp/index.html＞

上記自律移動支援システムの一例として、システムが適用される地域各所に設置される複数の基地局と、これら基地局のうち少なくとも一台と通信可能に接続するサーバ装置と、自律移動支援システムの支援対象者に携帯させる携帯端末とを含んで構成されるものがある。

このような構成からなる自律移動支援システムの基地局には、新設時や変更発生時等に基地局に記憶させておく情報（以下、設定情報と称する）の設定を行う必要があるが、従来、この設定情報の設定は、地上において保守コンソール等を用いて事前に基地局に設定しおき、その後、所定の取付け位置に設置することにより行われており、作業効率が悪いという問題があった。また設置後に設定情報の誤りや変更があった場合には、基地局を地上に降ろして設定し直すか、もしくは、高所作業車等を用いて作業員が基地局にアクセスして情報設定を行わねばならず、作業が煩雑であった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、基地局への情報設定の際の作業効率を向上させた自律移動支援システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、自律移動支援システムであって、当該自律移動支援システムが展開される地域各所に設置される複数の基地局と、前記基地局のうちの少なくとも一台と通信可能に接続するサーバ装置と、当該自律移動支援システムによる支援対象者によって携帯される携帯端末と、を含み、前記基地局は、他の前記基地局とアドホックネットワークを介して通信可能に接続する機能を有し、前記基地局は、隣接配置された複数のアンテナの夫々から、自身の位置を特定する情報である設定情報を含んだ無線信号である標定信号を送信し、前記携帯端末は、前記アンテナの夫々から送られてくる前記標定信号を受信し、受信した前記標定信号の位相差Δθに基づき前記基地局から見た自身の方向αを求め、求めた前記方向αと受信した前記標定信号に含まれている前記設定情報とに基づき当該携帯端末の現在位置を特定する情報を生成して前記基地局に返信し、前記基地局は、前記現在位置を特定する前記情報を受信してこれを前記サーバ装置に送信し、前記サーバ装置は、前記基地局から送信されてくる前記情報を受信して記憶し、前記サーバ装置は、前記設定情報を前記基地局のネットワークアドレスに対応づけて記憶し、前記基地局は、前記サーバ装置に自身のネットワークアドレスを送信し、前記サーバ装置は、前記ネットワークアドレスを受信すると対応する前記設定情報を前記基地局にダウンロードし、前記基地局は、前記設定情報を受信して自身の設定情報として記憶することとする。

本発明によれば、基地局の新設時などにおいて、携帯端末の現在位置の前記標定に利用され基地局に設定される情報である設定情報をサーバ装置から基地局にダウンロードすることにより基地局に設定情報を効率よく設定することができる。

本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自律移動支援システムであって、前記ダウンロードは、前記アドホックネットワークを介して行われることとする。

本発明によれば、サーバ装置に直接接続していない基地局に対しても、前記アドホックネットワークを介して前記ダウンロードを容易に行うことができる。

本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の自律移動支援システムであって、前記設定情報には、前記基地局が設置されている場所の緯度、経度、設置高さが含まれることとする。

本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の自律移動支援システムであって、前記基地局は、ＲＳＳＩ試験を行う機能を有し、前記設定情報の設定対象となる基地局である対象基地局が、既設の他の前記基地局である既設基地局から送信されてくる固定出力の試験電波についてＲＳＳＩ試験を実施し、前記対象基地局は、前記ＲＳＳＩ試験により取得した前記試験電波の受信電界強度と前記固定出力とに基づいて前記試験電波の自由空間損失を求めることにより当該対象基地局と前記既設基地局との間の距離を求め、前記対象基地局は、前記既設基地局から当該既設基地局の緯度、経度、設置高さを含む前記設定情報を受信し、前記対象基地局は、前記既設基地局に対して前記標定信号による位置標定を行い、前記対象基地局は、前記距離と、前記設定情報と、前記位置標定の結果とに基づいて、当該対象基地局の緯度、経度、設置高さを含む前記設定情報を生成して記憶することとする。

本発明によれば、設定情報の設定の対象となる対象基地局が、ＲＳＳＩ試験の機能により求めた対象基地局と既設基地局との間の距離と、既設基地局から受信した設定情報と、標定信号による位置標定の結果とに基づいて、設定情報を自動的に生成するので、効率よく基地局に設定情報を設定することが可能となる。またＧＰＳや測量等により設定情報を作成する手間や管理負担が大幅に軽減される。

本発明のうち請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の自律移動支援システムであって、前記対象基地局は、単数又は複数の前記既設基地局から前記実行要求を受信し、単数の前記既設基地局から前記実行要求を受信した場合には、当該対象基地局の緯度、経度を、前記距離と、前記設定情報と、当該対象基地局が前記既設基地局に対して前記標定信号により位置標定を行った結果とに基づいて求めるとともに、当該対象基地局の設置高さについては前記既設基地局から受信した当該既設基地局の設置高さとすることにより前記設定情報を生成し、複数の前記既設基地局から前記実行要求を受信した場合には、当該対象基地局の緯度、経度、及び設置高さを、各前記既設基地局との間の前記距離と、前記設定情報と、当該対象基地局が各前記既設基地局に対して前記標定信号により位置標定を行った結果とに基づいて求めることにより前記設定情報を生成することとする。

本発明によれば、単数の既設基地局から実行要求を受信した場合と、複数の既設基地局から実行要求を受信した場合とで前記設定情報の生成方法を変更する。すなわち、単数の場合でも設定情報を生成することができ、複数の場合には生成する設定情報の精度を向上させることができる。このように本発明によれば、対象基地局の設置環境に応じて最適な設定情報の生成方法が自動的に選択される。

本発明によれば、自律移動支援システムの基地局の情報設定を効率よく行うことができる。

以下、本発明の一実施形態につき詳細に説明する。図１に本発明の一実施形態として説明する自律移動支援システム１の概略的な構成を示している。同図に示す自律移動支援システム１は、歩行者等の支援対象者への道案内や目的地までの誘導、支援対象者への地域情報の提供、支援対象者の現在位置や移動方向等の地理的情報の第三者による監視、支援対象者の安全確保等の各種サービスを提供するシステムである。

自律移動支援システム１は、データセンタ２などに設置されるサーバ装置１００、自律移動支援システム１が展開される地域各所（電柱３等）に設置される複数の基地局２００、及び支援対象者３によって携帯される携帯端末３００を含んで構成される。複数の基地局２００のうちの少なくとも１つは、専用線やインターネット等の有線通信網５０を介してサーバ装置１００に通信可能に接続している。以下、有線通信網５０を介してサーバ装置１００と直接通信することが可能な基地局２００のことをマスター局２００Ａと称し、マスター局２００Ａとなる基地局２００以外の基地局２００のことをスレーブ局２００Ｂと称する。

有線通信網５０を介して行われる通信の通信プロトコルとしては、例えば、ＴＣＰ／ＩＰが用いられる。またサーバ装置１００やマスター局２００Ａには、有線通信網５０を介して通信を行うためのネットワークアドレス（例えばＩＰアドレス）が付与されている。基地局２００相互間ではアドホック方式の自律分散型のネットワークであるアドホックネットワーク５１が形成され、基地局２００間の通信はアドホックネットワーク５１を介して行われる。なお、既設基地局２００の周辺に新たに基地局２００が増設された場合や既設基地局２００が撤去された場合には、アドホックネットワーク５１のルーティングテーブルが自動的に更新される。

図２Ａにサーバ装置１００のハードウエア構成を示している。サーバ装置１００は、ＣＰＵ１１１、メモリ１１２、ハードディスク１１３、キーボードやマウス等の入力装置１１４、液晶ディスプレイ等の表示装置１１５、有線通信網５０に接続して基地局２００と通信するための通信インタフェース１１６を有している。

ＣＰＵ１１１は、メモリ１１２に記憶されているプログラムを実行することにより、サーバ装置１００の各種の機能を実現する。入力装置１１４は、ユーザの操作入力を受け付ける。表示装置１１５には支援対象者３の現在位置や移動方向などの情報が地図画面に重ねてリアルタイムに表示される。通信インタフェース１１６は、基地局２００との間で各種情報の送受信を行う。

図２Ｂにサーバ装置１００の機能を示している。サーバ装置１００は、支援対象者３への道案内情報の提供や目的地までの誘導、支援対象者の現在位置周辺の地域／地理情報の提供、支援対象者の現在位置や移動方向等の地理的情報の第三者による監視、支援対象者支援対象者の安全確保等の情報を提供する。

図２Ｂにおいて、情報提供／収集部１２１は、上記各種サービスの提供を行い、主として基地局２００からの各種情報の提供や収集を行う。基地局管理部１２２は、有線通信網５０又はアドホックネットワーク５１を介して基地局２００と通信し、基地局２００との間で各種情報の送受信を送受信する。また後述する基地局２００への設定情報の設定に際し、設定情報を基地局２００にダウンロードする。設定情報記憶部１２３は、基地局２００の機能を実現するのに必要な情報である設定情報を記憶する。設定情報は、例えば、基地局２００の緯度・経度・設置高さ等である。

図３Ａにマスター局２００Ａのハードウエア構成を示している。マスター局２００Ａは、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、有線通信インタフェース２１３、無線通信インタフェース２１４、アンテナ群２１５、ＲＳＳＩ回路２１６（RSSI : Radio Signal Strength Indicator）、電源回路２１７、及び設定モード選択スイッチ２１８を有している。

ＣＰＵ２１１は、メモリ２１２に記憶されているプログラムを実行し、マスター局２００Ａが備える各種の機能を実現する。有線通信インタフェース２１３は、サーバ装置１００との間で有線通信網５０を介した通信を行う。

無線通信インタフェース２１４は、ＷＡＰ（Wireless Access Protocol）等の無線通信プロトコルに従い他の基地局２００と無線通信を行って、アドホックネットワーク５１を構成する。無線通信インタフェース２１４は、例えばＺｉｇＢｅｅ（登録商標）規格に準拠した無線通信モジュール（ＲＦ部（Radio Frequency））によって構成されている。

なお、アドホック方式の通信プロトコルとしては、例えば、Ｈｉ−ＴＯＲＡ（Hierarchy-Temporally Ordered Routing Algorithm）、Ｈｉ−ＡＯＤＶ（Hierarchy-Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing）、Ｈｉ−ＤＳＲ（Hierarchy-Dynamic Source Routing）等が用いられる。（例えば「角田良明、外１名、”アドホックネットワークの自律分散クラスタリングと階層ルーティング”、２００４年４月２６日、第１７回回路とシステム、軽井沢ワークショップ」を参照）。

ＲＳＳＩ回路２１６は、無線通信インタフェース２１４によって行われる通信の受信電界強度を測定し、測定した値をＣＰＵ２１１に伝える。
アンテナ群２１５は、複数の円偏波指向性アンテナ２１５１を含む（図９を参照）。アンテナ群２１５には切替スイッチ２１５２が付帯する。切替スイッチ２１５２はいずれかのアンテナ２１５１を選択して無線通信インタフェース２１４に接続する。

電源回路２１７は、商用電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、マスター局２００Ａを構成している各ハードウエアに駆動電力を供給する。
設定モード選択スイッチ２１８は、後述する基地局２００への情報設定機能による情報設定に際し基地局２００の設置工事実施者等により操作されるスイッチである。基地局２００は設定モード選択スイッチ２１８により設定された情報設定機能により情報設定を行う。

なお、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、有線通信インタフェース２１３、無線通信インタフェース２１４、ＲＳＳＩ回路２１６、電源回路２１７、及び設定モード選択スイッチ２１８は、バス２２０を介して互いに通信可能に接続している。

図３Ｂにスレーブ局２００Ｂのハードウエア構成を示している。スレーブ局２００Ｂは、ＣＰＵ２１１、メモリ２１２、無線通信インタフェース２１４、アンテナ群２１５、ＲＳＳＩ回路２１６、電源回路２１７、及び設定モード選択スイッチ２１８を有している。スレーブ局２００Ｂのハードウエア構成の詳細は、基本的にマスター局２００Ａの対応する同名称のものと同様であるので説明を省略する。

図４Ａにマスター局２００Ａの概略的な機能を示している。有線通信部２６１は、有線通信網５０を介してサーバ装置１００との間で各種情報の送受信を行う。アドホック通信部２６２は、アドホックネットワーク５１を介して他の基地局２００との間で情報を送受信する。標定部２６３は、携帯端末３００の位置や移動方向等を特定するための無線信号（以下、標定信号と称する）を送信する。標定についての詳細は後述する。設定情報記憶部２６４は、設定情報を記憶する。設定情報受信部２６５は、サーバ装置１００からダウンロードされてくる設定情報を受信して設定情報記憶部２６４に記憶させる。

図４Ｂにスレーブ局２００Ｂの概略的な機能を示している。スレーブ局２００Ｂによって提供される機能は、基本的にマスター局２００Ａの対応する同じ名称の機能と同様であるので説明を省略する。

図５に携帯端末３００のハードウエア構成を示している。同図に示すように、携帯端末３００は、ＣＰＵ３１１、メモリ３１２、無線通信インタフェース３１３、アンテナ３１４、タッチパネルや操作ボタン等の入力装置３１５、及び液晶ディスプレイ等の表示装置３１６を有している。ＣＰＵ３１１は、メモリ３１２に記憶されているプログラムを実行することにより携帯端末３００の各種の機能を実現する。

図６に携帯端末３００の機能を示している。標定信号受信部３２１は、基地局２００との間で標定信号の送受信を行う。情報送受信部３２２は、基地局２００の仲介によりアドホックネットワーク５１や有線通信網５０を介してサーバ装置１００と通信し、支援対象者３に提示するための情報の受信、サーバ装置１００で利用される各種情報の送信等を行う。情報表示部３２３は、支援対象者３に提示する情報を表示装置３１６に出力する。

＜標定機能＞
次に自律移動支援システム１が備える標定機能について説明する。基地局２００の無線通信インタフェース２１４は、アンテナ群２１５を構成している複数のアンテナ２１５１を周期的に切り換えながら、スペクトル拡散された無線信号を送信する。一方、携帯端末３００の標定信号受信部３２１は、アンテナ３１４によって基地局２００の各アンテナから送信される信号を受信する。なお、マスター局２００Ａは、各基地局２００から送信される標定信号の電波干渉を避けるため、自身とアドホックネットワークを構成している各スレーブ局２００Ｂに対して同期信号を送信し、同じ期間に隣接する基地局２００から送信される標定信号が干渉しないようにしている。

図７に基地局２００から送信される標定信号のデータフォーマットを示している。同図に示すように、標定信号は、上述した同期信号７１１、場所コード７１２（ＵＣＯＤＥ）、アンテナ情報７１３、及び測定信号７１４を含んで構成されている。本実施形態の場合、同期信号７１１は、３２ｂｉｔのプリアンブル信号と１６ｂｉｔの同期信号の合計４８ｂｉｔで構成されている。

場所コード７１２（ＵＣＯＤＥ）は、基地局２００の設置場所を特定する情報であり、統一基準に従って位置毎に割り当てられる１２８ｂｉｔのコードからなる。アンテナ情報７１３は、アンテナ２１５１の高さやアンテナ２１５１の識別子、アンテナ２１５１の指向方向を示す１６ｂｉｔのデータ等で構成される。測定信号７１４は、携帯端末３００の存在する方向と携帯端末３００までの相対距離を検出するための信号を含み、基点となる４つのアンテナ２１５１を順次切替ながら送信される２０４８チップの拡散符号を含む。

図８は基地局２００と携帯端末３００との位置関係を示したものである。同図では、携帯端末３００は地上高１（ｍ）に存在し、基地局２００は地上高Ｈ（ｍ）に設置されている。基地局２００の直下から携帯端末３００までの距離はＬ（ｍ）である。

図９にアンテナ群２１５のそれぞれを構成している各アンテナ２１５１と携帯端末３００との位置関係を説明している。基地局２００のアンテナ群２１５を構成している各アンテナ２１５１は、指向方向を斜め下方向に向けて設置されている。アンテナ群２１５には、３ｃｍ間隔（この間隔は標定信号として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合における１／４波長に相当）で略正方形状に隣接配置された４つの円偏波指向性アンテナが含まれる。アンテナ群２１５の高さ位置における水平方向とアンテナ群２１５に対する携帯端末３００の方向とのなす角をαとすれば、同図から、
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/３（ｃｍ））
となる。ここでΔＬ（ｃｍ）は、アンテナ群２１５を構成しているアンテナ２１５１のうちの特定の２基と携帯端末３００との間の伝搬路長差である。

ここでアンテナ群２１５を構成している特定の２基のアンテナ２１５１から送信される標定信号の位相差をΔθとすると、
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／２π／λ（ｃｍ）
となる。標定信号として、例えば、２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合には、λ≒１２（ｃｍ）であるので、
α＝ａｒｃＳｉｎ（２Δθ／π）
となる。ここで測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）において、α＝Δθ（ラジアン）となり、基地局２００が存在する方向を検知することができる。

次に図１０を参照しつつ上記結果を利用して携帯端末３００の場所を特定する方法について説明する。

図１０に示すように、基地局２００のアンテナ群２１５，２４５の地上高をＨ（ｍ）、携帯端末３００の地上高をｈ（ｍ）、基地局２００の直下の地表面の位置を原点として直交座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸）を設定した場合における、基地局２００から携帯端末３００の方向とＸ軸とがなす角をΔΦ（ｘ）、基地局２００から携帯端末３００の方向とＹ軸とがなす角をΔΦ（ｙ）とすると、原点に対する携帯端末３００の位置は次式で表される。
Δｄ（ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｘ））
Δｄ（ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｙ））
ここで原点の位置を（Ｘ１，Ｙ１）とすれば、携帯端末３００の現在位置（Ｘｘ，Ｙｙ）は、
Ｘｘ＝Ｘ１＋Δｄ（ｘ）
Ｙｙ＝Ｙ１＋Δｄ（ｙ）
として求められる。

以上に説明した標定処理は、上述のように基地局２００から送信される標定信号を携帯端末３００側で受信することにより行ってもよいし、これとは逆に携帯端末３００側にアンテナ群を設け、携帯端末３００側から標定信号を送信し、これを基地局２００側で受信して基地局２００側で携帯端末３００までの相対位置を測定するようにしてもよい。

なお、以上に説明した標定原理に関する技術として、例えば、特開２００４−１８４０７８号公報、特開２００５−３５１８７７号公報、特開２００５−３５１８７８号公報、特開２００６−２３２６１号公報等に記載されたものがある。

＜基地局２００への情報設定機能＞
次に基地局２００を新設した場合などにおける基地局２００への情報設定機能について説明する。自律移動支援システム１は、（１）サーバ装置１００からのダウンロードによる情報設定機能と、（２）基地局２００自身が設定情報を自動生成して行う情報設定機能の２つの情報設定機能を備えている。基地局２００の設置工事実施者は、基地局２００の設定モード選択スイッチ２１８を操作して、上記いずれの機能により情報設定を行うかどうかを選択する。以下、これらについて詳述する。

（１）サーバ装置１００からのダウンロードによる情報設定機能
この方法による情報設定機能を図１１に示すフローチャートとともに説明する。サーバ装置１００には、基地局２００のネットワークアドレス（例えば、ＩＰアドレス）に対応づけて、設定情報（基地局の緯度、経度、設置高さ等）をメモリ１１２やハードディスク１１３に記憶している。なお、サーバ装置１００が記憶している設定情報は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いたり、現場で測量を行うなどして事前に取得されたものである。

情報設定に際しては、まず基地局２００の設置工事実施者が、情報設定の対象となる基地局２００（以下、対象基地局２００と称する）をアドホックネットワーク５１に参加させる。基地局２００は周辺に存在する基地局と無線通信を行ってアドホックネットワーク５１に参加し、自身のネットワークアドレスを取得する（Ｓ１１１１）。

次に基地局２００の設置工事実施者が、電話連絡などによりサーバ装置１００のオペレータに情報設定の対象となる基地局２００に付与されたネットワークアドレスを通知する。またこの際、設置工事実施者は、基地局２００の設定情報記憶部２６４に記憶させる設定情報のダウンロードを行うためのソフトウエアを起動し、サーバ装置１００から設定情報をダウンロード可能な状態にする（Ｓ１１１２）。設置工事実施者は、電話連絡などにより基地局２００がダウンロード可能な状態になったことをサーバ装置１００のオペレータに通知する。

設置工事実施者から連絡を受けたサーバ装置１００のオペレータは、サーバ装置１００において基地局２００の情報設定のためのソフトウエア(以下、情報設定ソフトと称する）を起動し（Ｓ１１１３）、設置工事実施者から通知された基地局２００のネットワークアドレスを設定情報のダウンロード宛先としてサーバ装置１００に入力する（Ｓ１１１４）。

次にオペレータは情報設定ソフトを操作して設定情報のダウンロード開始操作を行う。これにより情報設定ソフトは当該ネットワークアドレスに対応づけて記憶している設定情報を検索し（Ｓ１１１５）、検索した設定情報を上記ネットワークアドレス宛にダウンロードを開始する（Ｓ１１１６）。なお、ダウンロード先の基地局２００がマスター局２００Ａである場合には、上記ダウンロードは有線通信網５０を介して行われる。一方、ダウンロード先の基地局２００がスレーブ局２００Ｂである場合には、上記ダウンロードは、基地局２００Ａを中継点として、有線通信網５０及びアドホックネットワーク５１を介して行われる。

基地局２００は、サーバ装置１００からダウンロードされた設定情報を記憶する（Ｓ１１１７）。以上により基地局２００への情報設定が完了する。

以上の仕組みによれば、基地局２００の新設時などにおいて、基地局２００に設定される情報である設定情報がサーバ装置１００から基地局２００にダウンロードされるので基地局２００に設定情報を容易かつ効率よく設定することができる。サーバ装置１００に直接接続していないスレーブ局２００Ｂに対しても、アドホックネットワーク５１を介して設定情報を設定することができる。

（２）基地局２００自身が設定情報を自動生成して行う情報設定機能
この方法による情報設定機能を図１２に示すフローチャートとともに説明する。まず情報設定の対象となる基地局２００からアドホックネットワーク５１への参加要求を無線送信する（Ｓ１２１１）。この参加要求は、例えばアドホックネットワーク５１のルーティングテーブルの生成に際し基地局２００から無線送信されるハローパケットである。既設基地局２００は、上記参加要求を受信すると（Ｓ１２１２）、ルーティングテーブル５１を更新する（Ｓ１２１３）。また対象基地局２００自身もルーティングテーブル５１を設定する（Ｓ１２１４）。以上により対象基地局２００がアドホックネットワーク５１に参加する（Ｓ１２１５）。

次に既設基地局２００は、対象基地局２００にＲＳＳＩ試験の実行要求を送信する（Ｓ１２１６）。ＲＳＳＩ試験の実行要求には、当該既設基地局２００の識別子（例えば、当該既設基地局２００に付与されているネットワークアドレス）、当該既設基地局２００自身に設定されている当該既設基地局２００の緯度、経度、設置高さを示す情報が付帯する。またＲＳＳＩ試験の実行要求の送信出力は、予め設定された固定の出力（例えば１０ｍＷ）に設定されている。なお、ＲＳＳＩ試験の実行要求等を送信する既設基地局２００は必ずしも１つに限られず、複数の既設基地局２００から送信されてくる場合もある。

対象基地局２００は、既設基地局２００から送信されてくるＲＳＳＩ試験の実行要求を受信し、これに付帯するネットワークアドレスや情報を記憶する（Ｓ１２１７）。

次に対象基地局２００は、ＲＳＳＩ試験の実行要求を送信してきた既設基地局２００の数をカウントする（Ｓ１２１８）。そして対象基地局２００は、既設基地局２００の数が単数である場合（Ｓ１２１８：単数）には、単数の場合の設定情報の生成処理（Ｓ１２１９）を実行し、複数である場合（Ｓ１２１８：複数）には、複数の場合の設定情報の生成処理（Ｓ１２２０）を実行する。

まず実行要求を送信してきた既設基地局２００の数が単数である場合の設定情報生成処理（Ｓ１２１９）について説明する。対象基地局２００は、ＲＳＳＩ回路２１６により既設基地局２００から送信されてくる試験電波（ＲＳＳＩ試験のために既設基地局２００から送信される電波）の受信電界強度を測定し、測定した受信電界強度と、送信出力（例えば１０ｍＷ）とに基づいて送信電波の自由空間損失を求め、この自由空間損失を次式に代入することにより当該対象基地局２００とＲＳＳＩ試験の実行要求を送信してきた既設基地局２００との間の相対距離ｄを算出する。
自由空間損失＝２０ｌｏｇ_１０（４πｄ／λ）：λは送信電波の波長

次に対象基地局２００は、前記既設基地局２００に対して前記標定機能による位置標定を行うことにより既設基地局２００の位置Δｄ（ｘ），Δｄ（ｙ）を求め、これらと既設基地局２００の緯度、経度、及び算出した前記相対距離ｄとに基づいて、自身の緯度、経度を求める。なお、ＲＳＳＩ試験の実行要求を送信してきた既設基地局２００が単数である場合には、設置高さを算出することはできないので、設置高さについては既設基地局２００から受信した設置高さをそのまま自身の高さとして用いる。

一方、実行要求を送信してきた既設基地局２００の数が複数である場合の設定情報生成処理（Ｓ１２２０）は次のようにして行われる。まず、既設基地局２００は、複数の既設基地局２００のうちの２つを選択する。この選択は、例えば、ＲＳＳＩ試験の実行要求の受信電界強度が高いものから順に選択する事により行われる。

次に選択した第１の既設基地局２００−１及び第２の既設基地局２００−２のそれぞれから送信されてくる試験電波（ＲＳＳＩ試験のために既設基地局２００から送信される電波）のそれぞれの受信電界強度を測定し、測定した各受信電界強度と、送信出力（例えば１０ｍＷ）とに基づいて送信電波の自由空間損失を求め、前述と同様の方法により当該対象基地局２００と各既設基地局２００との間の相対距離ｄ_１，ｄ_２を求める。

次に対象基地局２００は、前述した標定機能により第１の既設基地局２００−１の位置Δｄ_１（ｘ），Δｄ_１（ｙ）、及び第２の既設基地局２００−２の位置Δｄ_２（ｘ），Δｄ_２（ｙ）を求め、これらと第１の既設基地局２００−１及び第２の既設基地局２００−２のそれぞれの緯度、経度とに基づいて自身の緯度、経度を求める。

また対象基地局２００は、自身の設置高さｈｘを次のようにして求める。ここで図１３に示すように、上記相対距離ｄ_１，ｄ_２、対象基地局２００の設置高さｈｘ、第１の既設基地局２００−１の設置高さｈ_１（既知）、第２の既設基地局２００−２の設置高さｈ_２（既知）、第１の既設基地局２００−１と第２の既設基地局２００−２との間の水平距離ｄ_１２（既知）、対象基地局２００と第１の既設基地局２００−１との間の水平距離ｄｘ_１、対象基地局２００と第２の既設基地局２００−２との間の水平距離ｄｘ_２の間には、以下の関係がある。
ｄｘ_２＝ｄｘ_１＋ｄ_１２
ｄ_１ ^２＝ｄｘ_１ ^２＋（ｈ_１−ｈ_ｘ）^２
ｄ_２ ^２＝（ｄｘ_１＋ｄｘ_２）^２＋（ｈ_ｘ−ｈ_２）^２
対象基地局２００は、上記方程式を連立させて解くことにより当該対象基地局２００の設置高さｈｘを求める。

なお、上記連立方程式を解くことにより、対象基地局２００と第１の既設基地局２００との間の水平距離ｄｘ_１、対象基地局２００と第２の既設基地局２００との間の水平距離ｄｘ_２も求まるので、これらを利用して対象基地局２００の緯度、経度の標定精度を向上させることができる。

以上のＳ１２１９又はＳ１２２０の処理により自身の緯度、経度、及び設置高さを求めると、対象基地局２００は、これらを自身に設定される設定情報として記憶する（Ｓ１２２１）。

以上に説明したように、対象基地局２００は、ＲＳＳＩ試験の機能により求めた対象基地局２００と既設基地局２００との間の距離と、既設基地局２００から受信した設定情報と、標定信号による位置標定の結果とに基づいて、設定情報を自動的に生成する。このため、サーバ装置１００を用いずに効率よく容易に基地局２００に設定情報を設定することができる。またＧＰＳや測量等により設定情報を作成する手間や管理負担も大幅に軽減される。

また前述したように、対象基地局２００は、ＲＳＳＩ試験の実行要求を送信してきた既設基地局２００の数が単数である場合と複数である場合とで設定情報の生成方法を変更する。このため、単数の場合でも設定情報を生成することができ、複数の場合には生成する設定情報の精度を向上させることができる。このように対象基地局２００の設置環境に応じて最適な設定情報の生成方法が自動的に選択されることになる。

なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

本発明の一実施形態として説明する自律移動支援システム１の概略的な構成を示す図である。本発明の一実施形態として説明するサーバ装置１００のハードウエア構成を示す図である。本発明の一実施形態として説明するサーバ装置１００の機能を示す図である。本発明の一実施形態として説明するマスター局２００Ａのハードウエア構成を示す図である。本発明の一実施形態として説明するスレーブ局２００Ｂのハードウエア構成を示す図である。本発明の一実施形態として説明するマスター局２００Ａの概略的な機能を示す図である。本発明の一実施形態として説明するスレーブ局２００Ｂの概略的な機能を示す図である。本発明の一実施形態として説明する携帯端末３００のハードウエア構成を示す図である。本発明の一実施形態として説明する携帯端末３００の機能を示す図である。本発明の一実施形態として説明する基地局２００から送信される標定信号のデータフォーマットを示す図である。本発明の一実施形態として説明する基地局２００と携帯端末３００との位置関係を示す図である。本発明の一実施形態として説明するアンテナ群２１５（２４５）のそれぞれを構成している各アンテナ２１５１（２４５１）と携帯端末３００との位置関係を説明する図である。本発明の一実施形態として説明する携帯端末３００の場所を特定する方法を説明する図である。本発明の一実施形態による情報設定機能を説明するフローチャートである。本発明の一実施形態による情報設定機能を説明するフローチャートである。本発明の一実施形態による既設基地局２００の数が複数である場合に対象基地局２００の設置高さｈｘを求める仕組みを説明する図である。

符号の説明

１自律移動支援システム
１００サーバ装置
１２１情報提供／収集部
１２２基地局管理部
１２３設定情報記憶部
２００基地局
２００Ａマスター局
２００Ｂスレーブ局
２１３有線通信インタフェース
２１４無線通信インタフェース
２１５アンテナ群
２１５１アンテナ
２１５２切替スイッチ
２１７電源回路
２１８設定モード選択スイッチ
２６１有線通信部
２６２アドホック通信部
２６３標定部
２６４設定情報記憶部
２６５設定情報受信部
３００携帯端末
３１３無線通信インタフェース
３１４アンテナ
３２１標定信号受信部

Claims

自律移動支援システムであって、
当該自律移動支援システムが展開される地域各所に設置される複数の基地局と、
前記基地局のうちの少なくとも一台と通信可能に接続するサーバ装置と、
当該自律移動支援システムによる支援対象者によって携帯される携帯端末と、
を含み、
前記基地局は、他の前記基地局とアドホックネットワークを介して通信可能に接続する機能を有し、
前記基地局は、隣接配置された複数のアンテナの夫々から、自身の位置を特定する情報である設定情報を含んだ無線信号である標定信号を送信し、
前記携帯端末は、前記アンテナの夫々から送られてくる前記標定信号を受信し、受信した前記標定信号の位相差Δθに基づき前記基地局から見た自身の方向αを求め、求めた前記方向αと受信した前記標定信号に含まれている前記設定情報とに基づき当該携帯端末の現在位置を特定する情報を生成して前記基地局に返信し、
前記基地局は、前記現在位置を特定する前記情報を受信してこれを前記サーバ装置に送信し、
前記サーバ装置は、前記基地局から送信されてくる前記情報を受信して記憶し、
前記サーバ装置は、前記設定情報を前記基地局のネットワークアドレスに対応づけて記憶し、
前記基地局は、前記サーバ装置に自身のネットワークアドレスを送信し、
前記サーバ装置は、前記ネットワークアドレスを受信すると対応する前記設定情報を前記基地局にダウンロードし、
前記基地局は、前記設定情報を受信して自身の設定情報として記憶すること
を特徴とする自律移動支援システム。
請求項１に記載の自律移動支援システムであって、
前記ダウンロードは、前記アドホックネットワークを介して行われること
を特徴とする自律移動支援システム。
請求項１に記載の自律移動支援システムであって、
前記設定情報には、前記基地局が設置されている場所の緯度、経度、設置高さが含まれること
を特徴とする自律移動支援システム。
請求項１に記載の自律移動支援システムであって、
前記基地局は、ＲＳＳＩ試験を行う機能を有し、
前記設定情報の設定対象となる基地局である対象基地局が、既設の他の前記基地局である既設基地局から送信されてくる固定出力の試験電波についてＲＳＳＩ試験を実施し、
前記対象基地局は、前記ＲＳＳＩ試験により取得した前記試験電波の受信電界強度と前記固定出力とに基づいて前記試験電波の自由空間損失を求めることにより当該対象基地局と前記既設基地局との間の距離を求め、
前記対象基地局は、前記既設基地局から当該既設基地局の緯度、経度、設置高さを含む前記設定情報を受信し、
前記対象基地局は、前記既設基地局に対して前記標定信号による位置標定を行い、
前記対象基地局は、前記距離と、前記設定情報と、前記位置標定の結果とに基づいて、当該対象基地局の緯度、経度、設置高さを含む前記設定情報を生成して記憶すること
を特徴とする自律移動支援システム。
請求項４に記載の自律移動支援システムであって、
前記対象基地局は、単数又は複数の前記既設基地局からＲＳＳＩ試験の実行要求を受信し、
単数の前記既設基地局から前記実行要求を受信した場合には、当該対象基地局の緯度、経度を、前記距離と、前記設定情報と、当該対象基地局が前記既設基地局に対して前記標定信号により位置標定を行った結果とに基づいて求めるとともに、当該対象基地局の設置高さについては前記既設基地局から受信した当該既設基地局の設置高さとすることにより前記設定情報を生成し、
複数の前記既設基地局から前記実行要求を受信した場合には、当該対象基地局の緯度、経度、及び設置高さを、各前記既設基地局との間の前記距離と、前記設定情報と、当該対象基地局が各前記既設基地局に対して前記標定信号により位置標定を行った結果とに基づいて求めることにより前記設定情報を生成すること
を特徴とする自律移動支援システム。
地域各所に設置される複数の基地局と、
前記基地局のうちの少なくとも一台と通信可能に接続するサーバ装置と、
当該自律移動支援システムによる支援対象者によって携帯される携帯端末と、
を含み、
前記基地局は、他の前記基地局とアドホックネットワークを介して通信可能に接続する機能を有する自律移動支援システムの制御方法であって、
前記基地局は、隣接配置された複数のアンテナの夫々から、自身の位置を特定する情報である設定情報を含んだ無線信号である標定信号を送信し、
前記携帯端末は、前記アンテナの夫々から送られてくる前記標定信号を受信し、受信した前記標定信号の位相差Δθに基づき前記基地局から見た自身の方向αを求め、求めた前記方向αと受信した前記標定信号に含まれている前記設定情報とに基づき当該携帯端末の現在位置を特定する情報を生成して前記基地局に返信し、
前記基地局は、前記現在位置を特定する前記情報を受信してこれを前記サーバ装置に送信し、
前記サーバ装置は、前記基地局から送信されてくる前記情報を受信して記憶し、
前記サーバ装置は、前記設定情報を前記基地局のネットワークアドレスに対応づけて記憶し、
前記基地局は、前記サーバ装置に自身のネットワークアドレスを送信し、
前記サーバ装置は、前記ネットワークアドレスを受信すると対応する前記設定情報を前記基地局にダウンロードし、
前記基地局は、前記設定情報を受信して自身の設定情報として記憶すること
を特徴とする自律移動支援システムの制御方法。
請求項６に記載の自律移動支援システムの制御方法であって、
前記設定情報の設定対象となる基地局である対象基地局が、既設の他の前記基地局である既設基地局から送信されてくる固定出力の試験電波についてＲＳＳＩ試験を実施し、
前記対象基地局は、前記ＲＳＳＩ試験により取得した前記試験電波の受信電界強度と前記固定出力とに基づいて前記試験電波の自由空間損失を求めることにより当該対象基地局と前記既設基地局との間の距離を求め、
前記対象基地局は、前記既設基地局から当該既設基地局の緯度、経度、設置高さを含む前記設定情報を受信し、
前記対象基地局は、前記既設基地局に対して前記標定信号による位置標定を行い、
前記対象基地局は、前記距離と、前記設定情報と、前記位置標定の結果とに基づいて、当該対象基地局の緯度、経度、設置高さを含む前記設定情報を生成して記憶すること
を特徴とする自律移動支援システムの制御方法。