JP4743029B2

JP4743029B2 - 無線装置

Info

Publication number: JP4743029B2
Application number: JP2006187549A
Authority: JP
Inventors: 良雄堀池; 俊久池田; 克典谷江
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2026-07-07
Also published as: JP2008017252A

Description

本発明は、移動体の現在位置の情報を収集し要求にしたがって位置情報を提供する装置に利用する無線装置に関するものである。

近年、交差点などに定期的に識別符号を送信する送信側無線装置（以下電波マーカと呼ぶ）を設置し、前記交差点に近づいたとき前記識別符号を携帯端末で受信し、公衆網、例えば携帯電話網を介してセンターサーバに前記識別符号を問い合わせ、前記識別符号に対応する情報をセンターサーバより受け取り前記携帯端末に表示或いは音声アナウンスを行うシステムが検討されている。

例えば識別符号に対応する情報として「交差点名や右に行ったら駅方面」などの電波マーカが設置されている場所に付随する情報である。このようなシステムは目の不自由は人を支援する公共システムとして期待されている。

このようなシステムにおいては、電波マーカから遠く離れた位置において上記識別符号に対応した情報、例えば「右に行ったら駅方面」などという情報をアナウンスされたとしても使用者に混乱を与えてしまう。従って電波マーカから数ｍの位置で電波マーカの信号を受信し、情報案内サービスを受けることが望ましい。

かかるシステムの例として特許文献１に示すものがある。特許文献１では、電波マーカ（特許文献１では電子マーカと表現している）から送信される識別符号を複数のアンテナで受信し、もっとも受信レベルの高い出力を選択受信し記憶された受信レベル及び位置情報をもとに位置検出演算を行うことが示されている。

また受信レベルと位置の関係を示す例として、特許文献２において、複数の基地局を設置し、移動局からの電波の受信レベルからそれそれの基地局と移動局間の距離を求め、それらに基づいて移動局の位置を検出する方法が示されている。

また受信レベルを周囲環境の変化を考慮して補正する方法として、特許文献３においては、アンテナの向きを調整する作業において、あらかじめわかっている通信相手との距離に対応した電波の降雨減衰量を考慮して受信レベルの閾値を設定することが記述されている。
特開２０００−０３２５３５号公報特開平１１−１７８０４２号公報特開２００４−１１２５５４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電波マーカからの距離が５ｍの位置であっても、電波マーカの設置方法の影響やアンテナ利得などにより受信レベルが変動することに対応できないという課題があった。

すなわち、複数設置されている電波マーカのどの電波マーカの近くであっても、電波マーカから例えば５ｍの距離に近づいたとき携帯端末に内蔵されている受信側無線装置（以下受信側無線装置を含めて携帯端末と呼ぶ）の受信レベルが所定の閾値を越えてその場所に関する情報を受け取ることが望ましい。

しかしながら、電波マーカの設置方法の影響やアンテナ利得などの影響などにより、ある電波マーカの時には１０mの距離で携帯端末の受信レベルが所定の閾値を越え、別の電波マーカのところでは、３ｍに近づいても受信レベルが所定の閾値を越えないという事象が発生するという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、どの電波マーカの近くであっても、常に電波マーカから一定の距離、例えば５ｍのところで携帯端末の受信レベルが所定の閾値を越え、携帯端末から電波マーカの場所に関する情報を取り出すことができる無線装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。

定期的に識別符号を含む信号を無線送信する送信側無線装置であって、前記送信側無線装置が設置されている設置環境に応じた無線無線伝搬損失に関係する情報を前記識別符号を含む信号に乗せて無線送信する構成とした送信側無線装置である。

また、定期的に識別符号を含む信号を無線送信する送信側無線装置からの前記信号を受信する受信側無線装置であって、前記信号を受信し受信レベルを計測するとともに、前記信号に含まれる無線無線伝搬損失に関係する情報から前記受信レベルと前記無線無線伝搬損失に関係する情報を用いて、前記送信側無線装置との距離を推定する構成とした受信側無線装置である。

そして、受信した信号に含まれる無線無線伝搬損失に関係する情報を用いて受信レベルを補正することができる。

これによって、どの電波マーカの近くに行っても、所定の距離において受信レベルが所定の閾値を越えることとなり、常に所定の距離に近づいたとき場所に関する情報を取得できることとなる。

本発明の無線装置及びプログラムを用いることにより、どの電波マーカのところであっても、所定の距離において情報を取得できる。

第１の発明は、定期的に識別符号を含む信号を無線送信する送信側無線装置であって、前記送信側無線装置が設置されている設置環境に応じた無線無線伝搬損失に関係する情報を前記識別符号を含む信号に乗せて無線送信する構成とした送信側無線装置である。

そして、電波マーカから送信される信号に無線無線伝搬損失に関係する情報が乗っているため、受信した無線装置、例えば携帯端末でその情報を受信レベルの補正に用いることができることとなる。

第２の発明は、定期的に識別符号を含む信号を無線送信する送信側無線装置からの前記信号を受信する受信側無線装置であって、前記信号を受信し受信レベルを計測するとともに、前記信号に含まれる無線無線伝搬損失に関係する情報を解読し、前記受信レベルと前記無線無線伝搬損失に関係する情報を用いて前記送信側無線装置との距離を推定する構成とした受信側無線装置である。

そして、受信した無線装置、例えば携帯端末は受信レベルを補正できるので、正確に電波マーカからの距離を推定できることとなる。

第３の発明は、定期的に識別符号を含む信号を無線送信する送信側無線装置からの前記信号を受信し、受信レベルが所定のレベル以上であれば前記識別符号を外部に出力する受信側無線装置であって、前記信号を受信し受信レベルを計測するとともに、前記信号に含まれる無線無線伝搬損失に関係する情報を解読し、前記受信レベルと前記無線無線伝搬損失に関係する情報を用いて受信した前記識別符号を外部に出力するかどうかを判定する受信レベルの閾値を設定する構成とした受信側無線装置である。

そして、受信側無線装置は正確に電波マーカからの距離を推定できるので、電波マーカと受信側無線装置とが正確に所定の距離になったときに電波マーカの識別符号を外部に報知できることとなる。

第４の発明は、前記送信側の無線装置は、有線或いは無線による通信手段を有し、前記送信側の無線装置を設置時に、前記送信側の無線装置から所定の距離離れた場所における前記定期的に発射される識別符号を含む信号の受信レベルを測定し、前記所定の距離における標準受信レベルと前記受信レベルを比較して無線無線伝搬損失を決定し、前記通信手段を介して前記決定した無線無線伝搬損失に対応する情報を記憶する構成とした送信側無線装置である。

そして、電波マーカ設置時に無線無線伝搬損失を測定して、その場で電波マーカにその値を記憶することができることとなる。

第５の発明は、前記識別符号は、場所情報を示す識別符号であり、前記受信側無線装置は、受信した前記識別符号をネットワークを介してサーバに問い合わせ、サーバから前記識別符号に対応する情報を取得する構成とした受信側無線装置である。

そして、サーバで場所情報を管理しているため、前記場所周辺の状況が変化し前記場所に対応した情報を更新しなければならない場合にサーバの情報を書き換えるだけで対応できることとなる。

第６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の無線装置の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、等のハードリソースを協働させて本発明の少なくとも一部を簡単なハードウェアで実現できる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における無線装置のブロック図を示すものである。

電波マーカ２は、第一のアンテナ１と送信側無線装置２とから構成される。送信側無線装置２は第一の送受信手段３、第一の制御手段４、第一の電源手段５から構成される。

一方、携帯端末１３は、第二のアンテナ６と受信側無線装置７と表示手段１１とから構成される。受信側無線装置７は、第二の送受信手段８、第二の制御手段９、第二の電源手段１０から構成される。

第一の電源手段５は太陽電池が用いられる。第二の電源手段１０は表示装置１１から供
給されることも可能である。表示手段１１にはＰＨＳなどの公衆無線ネットワークに接続するための無線装置が内蔵されている。

図２は本発明の第１の実施の形態における無線装置の応用例である。

図２において１０１〜１０９は交差点Ａ及び交差点Ｂに設置された電波マーカであり、図１における電波マーカ１２と同じものである。１１０は携帯端末であり、図１における携帯端末１３と同じものである。１０９は電波マーカ１０２の電波を携帯端末１１０が受信する受信範囲を示している。

受信範囲１０９は携帯端末１１０を構成する第二の送受信手段８で受信する電波マーカ１０２からの電波の受信レベルの閾値によって決まる。従って前記受信レベルの閾値の設定により受信範囲１０９の大きさが変わる。

図３は電波マーカ１２と携帯端末１３との間の通信シーケンス図である。図１及び図２及び図３を参照しながら動作を説明する。

電波マーカ１２は、第一の制御手段４により第一の送受信手段３の送受信タイミングが制御されている。第一の制御手段４は例えば１秒ごとに第一の送受信手段３を起動しマーカ信号２０を１秒ごとに送信させる。

携帯端末１３は第二の送受信手段８で前記マーカ信号２０を受信すると、受信レベルを測定し第二の制御手段９に送る。

第二の制御手段９において前記受信レベルが所定のレベル以上であると判定した場合、受信したマーカ信号２０に含まれる識別符号と受信レベルを表示手段１１に送る。

ここで上記マーカ信号２０に含まれる識別符号は電波マーカ１２を示す無線識別符号であっても良いし、緯度や経度を示す符号であっても良い。要は前記識別符号から電波マーカ１２が取り付けられている場所が特定できる場所情報を示す識別符号であれば良い。電波マーカ１２を示す無線識別符号もセンターサーバで前記電波マーカ１２がどこに取り付けられているか管理しているので場所を特定できる識別符号になる。

表示手段１１では内蔵するＰＨＳを介して公衆無線ネットワークに接続し、センターサーバにアクセスして、センターサーバから前記無線マーカ識別符号に対応する電波マーカ１０２付近の場所に付随する情報を受け取り、表示する。

一方、第二の制御手段９において前記受信レベルが所定のレベル以下と判定したときには受信したマーカ信号２０を破棄する。

図４の（１）はマーカ信号２０の信号フォーマット、（２）はマーカ信号２０の受信方法を示したものである。

マーカ信号２０は図４（１）に示すとおり、６４ビットのプリアンブル２２、１６ビットのフレーム同期信号２３、１６ビットのシステムＩＤ２４、１６ビットの制御信号２５、８０ビットの識別符号２６から構成されている。

プリアンブル２２は受信においてサンプリングクロックを発生させるための信号である。フレーム同期信号２３はシステムＩＤ２４以下のフレームの頭を識別するための信号である。システムＩＤ２４は電波マーカシステムの信号であることを示す識別符号。制御信
号２５は後ろに続く電波マーカ識別信号のビット数或いはバイト数の情報や電波マーカ１２の電池電圧低下情報などの各種情報が乗っている。識別符号２６は電波マーカ１０１〜１０８のどの電波マーカ１２であるかを示す識別符号である。

プリアンブル２２とフレーム同期信号２３は２値ＦＳＫで送信される。そしてフレーム同期信号パターンによりシステムＩＤ以下の信号が２値ＦＳＫで送信されているのか４値ＦＳＫで送信されているのかを識別できるようになっている。すなわちシステムＩＤ２４以下の変調方法によりフレーム同期信号２３の符号パターンが違っている。

２値ＦＳＫは４値ＦＳＫに比べ通信時間は長くなるが妨害特性に強いため、雑音の多い環境においては２値ＦＳＫ送信に設定して電波マーカを設置することが考えられる。

携帯端末１３において上記マーカ信号２０を受信する方法として図４（２）に示すように、２種類のパターンのフレーム同期信号２３を２値ＦＳＫ受信２７で待ちうけ、受信したフレーム同期信号２３のパターンによりシステムＩＤ２４以下の変調方式を判断し２値ＦＳＫ受信を継続するか４値ＦＳＫ受信２８に切り換えるかを判断する。

さて、電波マーカ１０１〜１０８の取り付け方法や取り付け位置などにより電波の放射効率に差が生じる。つまり、電波マーカ１０１に５ｍ近づいたときの受信レベルと電波マーカ１０２に５ｍ近づいたときの受信レベルに違いが生じる。そのため、電波マーカ１０１に携帯端末１３が近づいた場合は５ｍの距離で携帯端末１３の受信レベルが所定レベルを越えるが、電波マーカ１０２に携帯端末１３が近づいた場合は２ｍの距離まで近づかないと携帯端末１３の受信レベルが所定レベルを越えない、という距離認識にバラツキが生じる。

そこで、電波マーカ１０１〜１０８を設置したとき、各電波マーカから所定の位置、例えば５ｍの距離において携帯端末１３でマーカ信号２０の受信レベルを測定し、測定した受信レベルが前記５ｍの距離における予想した標準の受信レベルかどうかを比較する。比較結果は無線無線伝搬損失という形で例えば５段階に区分される。

受信レベルが標準レベルより１０ｄＢ以上大きい場合無線伝搬損失極小、受信レベルが標準レベルより３ｄＢ〜１０ｄＢ大きければ無線伝搬損失小、受信レベルが標準レベルより±３ｄＢ以内の大きさであれば無線伝搬損失中、受信レベルが標準レベルより−３ｄＢ〜−１０ｄＢの間の大きさであれば無線伝搬損失大、−１０ｄＢ以下であれば無線伝搬損失極大と区分する。

そして上記区分した結果を各電波マーカ１０１〜１０８に記憶させる。各電波マーカ１０１〜１０８に記憶させる方法として、電波マーカ１２は有線通信のための端子を有し、該端子を用いて有線通信で上記記憶の設定を行っても良いし、図３、図５に示す無線通信を用いて記憶を設定しても良い。

図３において、携帯端末１３は電波マーカ１２の各種パラメータを設定する必要があるときには、マーカ信号２０ａを受信したタイミングでパラメータ設定信号２１を送信する。電波マーカ１２はマーカ信号２０ａを送信した後、パラメータ設定信号２１を受信する。

パラメータ設定信号２１はマーカ信号２０の後に必ず送信されるものではない。必要なときにだけ送信されるものである。そのため、電波マーカ１２はマーカ信号２０ａ送信後、所定のタイミングでパラメータ設定信号２１があるかどうかの判定のために短時間の受信を行う。そしてパラメータ設定信号２１がないと判定した場合にはすぐに受信を中断し
待機状態に戻る。

パラメータ設定信号２１があると判定した場合には受信を継続しパラメータ設定信号２１を受信する。パラメータ設定信号２１があるかどうかの判定は、受信レベルが所定のレベル以上あるかどうかの判定でも良いし、所定時間内にビット同期信号が取れたかどうかの判定でも良い。いずれの方法であっても、電池寿命の観点より短時間に判定できることが重要である。

図５（１）にパラメータ設定信号２１の信号フォーマットを、（２）にパラメータ設定信号２１の受信方法を示す。

図４（１）のマーカ信号２０と異なっている点は識別符号２６の代わりにパラメータ情報２９を乗せている点である。そして信号全てを２値ＦＳＫで送信している。信号全てを２値ＦＳＫにしている理由は妨害特性を考慮したためである。

電波マーカ１２はプリアンブル２２の途中のタイミングで受信を開始する。このようにすることによりパラメータ信号２１が送信される場合には、必ずプリアンブル２２のタイミングで受信を開始できるため、短時間に受信レベルの測定やビット同期信号検出を行うことができる。そして２値ＦＳＫ受信３０でパラメータ設定信号２１を受信する。

電波マーカ１２は、受信したパラメータ設定情報から、無線伝搬損失情報を取得し記憶する。記憶された無線伝搬損失の情報は図４に示す制御信号２５に乗せて１秒ごとにマーカ信号２０として無線送信される。

携帯端末１３では受信したマーカ信号２０の中の制御信号２４に含まれる前記無線伝搬損失情報を取り出し、この無線伝搬損失情報を用いて携帯端末１３で受信した受信レベルを補正する。

すなわち無線伝搬損失極大の場合には、受信した受信レベルに１０ｄＢを加算した値を実際の受信レベルとして処理を行う。無線伝搬損失極小の場合は、受信した受信レベルに１０ｄＢを減算した値を実際の受信レベルとして処理を行う。その他の無線伝搬損失の場合もそれぞれの補正値を加減算して実際の受信レベルとして処理を行う。

受信レベルと電波マーカ１２と携帯端末１３との間の距離は相関関係があり、受信レベルから距離を推定することができる。受信レベルは前記距離が２倍になれば１／２になる。よって受信レベルを取り付け方法などによる無線伝搬損失を考慮して上記の通り補正することにより、正確に電波マーカ１２と携帯端末１３との間の距離を推定できる。

上記で説明した補正処理を行うことにより、各電波マーカ１０１〜１０８のどれに近づいた場合であってもほぼ同じ距離に近づいたときに携帯端末１３が識別符号２６を受信し、外部に識別符号２６を出力することができる。すなわち識別符号２６をセンターサーバに出力し、対応する情報、例えば「駅が近くにあります」などの情報をセンターサーバから受け取ることができる。

なお、パラメータ情報２９は無線伝搬損失情報だけでなく、例えばシステムID２４以下を２値ＦＳＫ送信するか４値ＦＳＫ送信するかなどのパラメータを設定する情報にすることも可能である。

また２値ＦＳＫで変調すると説明したが、４値ＦＳＫ変調を用いて２値ＦＳＫ変調に相当する変調を行わせても良い。

また無線伝搬損失情報として５段階に区分した情報を用いたが、もっと細かく色分けしても良いし、もっと荒く色分けしても良い。

さらに携帯端末１３で受信した受信レベルそのものをパラメータ情報２９として電波マーカ１２に送り、電波マーカ１２で区分してもかまわない。或いは区分せずに前記受信レベルをそのまま制御信号２５に乗せて送り、携帯端末１３でマーカ信号２０を受信したときに前記受信レベルを距離認識に利用するように構成することもできる。

なお、受信側無線装置７と表示手段１１を合わせた携帯端末１３を本願発明の無線装置とみなしても良い。

以上のように本発明にかかる無線装置及びプログラムは、各電波マーカのどれに近づいた場合であってもほぼ同じ距離に近づいたときに携帯端末が識別符号を受信し、その識別符号に対応する情報をセンターサーバから受け取ることができる電波マーカシステムを提供できる。

本発明の実施の形態における無線装置のブロック図本発明の実施の形態における無線装置の無線装置の応用例を示す図本発明の実施の形態における無線装置の通信シーケンス図本発明の実施の形態における無線装置のマーカ信号フォーマットと受信方法を示す図本発明の実施の形態における無線装置のパラメータ設定信号フォーマットと受信方法を示す図

符号の説明

１第一のアンテナ
２送信側無線装置
３第一の送受信手段
４第一の制御手段
５第一の電源手段
６第二のアンテナ
７受信側無線装置
８第二の送受信手段
９第二の制御手段
１０第二の電源手段
１１表示手段
１２電波マーカ
１３携帯端末
１０１〜１０８電波マーカ
１０９受信領域
１１０携帯端末

Claims

定期的に識別符号を含む信号を無線送信する送信側の無線装置からの前記信号を受信し、受信レベルが所定のレベル以上であれば前記識別符号を外部に出力する無線装置であって、前記信号を受信し受信レベルを計測するとともに、前記信号に含まれる無線伝搬損失に関係する情報から前記受信レベルと前記無線伝搬損失に関係する情報を用いて、受信した前記識別符号を外部に出力するかどうかを判定する前記受信レベルの閾値を設定する構成とした無線装置。
前記識別符号は、場所情報を示す識別符号であり、前記受信側の無線装置は、受信した前記識別符号をネットワークを介してサーバに問い合わせ、前記サーバから前記識別符号に対応する情報を取得する構成とした請求項１記載の無線装置。