JP5761480B2 - 超高感度位置計測システム - Google Patents
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Description
しかしながら、ビル等の建物内、地下街等では電界が弱くなって、精度良く人工衛星からの信号を受信することが困難であった。
そこで、本発明者(の内の一人)等は、GPSを利用したGPS位置計測システムについて数件の発明を提案してきた(例えば、特許文献1参照)。
しかし、GPS位置計測システムでは、三次元的な位置の特定―――例えば、ビル内の何階に居るのかといった特定―――は至難であるという欠点があった。
また、歩行者に、加速センサ,ジャイロ,地磁気センサ等を搭載した自律走行ナビも提案されてはいるが、累積誤差があり、少し離れると位置がずれてくるという欠点があった。
さらに、UWBを使って距離計測を行うという考えも存在するが、法令上許容された電力で送信されたUWBの電波は、極めて微弱であるため、壁や床を通過すると一層微弱化して、距離計測が不可能であるという重大な問題があって、ほとんど実用に供されていない。
離を求め、さらに、上記サーバー又は上記UWB送受信機に於て、上記距離に基づいて、上記移動対象物の三次元の位置を計算するように構成したものである。
図4と図5は、本発明に係る超高感度の位置の計測システムの適用場所の一例として、病院10を例示する。この病院10としては、地上4階建てで、地下1階を備えた場合を示し、図5に星印にて示すように、多数(複数)のUWB送受信機1…を、病院10の各階に、複数個ずつ、配設する。なお、本発明に於て、UWBとは、Ultra Wide Bandのことを言う。
3は、複数の上記UWB送受信機1…の同期を取るためのサーバーである。通信手段4を介して、サーバー3と複数のUWB送受信機1…とは、相互に送受信可能に接続される。
5はディスプレイ(表示手段)であって、後述のタグ位置を画面に表示できる。このディスプレイ5はサーバー3と接続されている。なお、図1では、床や天井等を省略して、上方の階や下方の階に於ける、UWB送受信機1を図示省略したが、図5を参酌すれば、上下方向にも、配置されていることが理解できる。
複数個のUWB送受信機1は、このように反射してくる反射信号It ―――M系列のPN符号を備えている―――を、同期加算及び相関計算する(図6参照)。このUWB送受信機1に於ける同期加算及び相関計算によって、RFタグTと受信したUWB送受信機1との距離を求め得る。即ち、上記RFタグTが付設された移動対象物20との距離が求められる。
一般にデータXをx(n)(ただしn=0:m−1)、データYをh(n)(ただしn=0:m−1)、kを整数として0≦k≦m−1としたとき、相互相関計算式は次で与えられる。
一例として、m=2046、n= 10000の場合には、1/√(2046×10000)に熱雑音は軽減される。
図1では、RFタグTとして、左から2番目のRFタグT2 をもって送信,受信,反射を示しているが、反射信号It は、RFタグTから直接(そのまま)に反射しても良いが、所望によりRFタグTにて増幅して反射(増幅反射)するも好ましい。
1個のUWB送受信機1Aから、M系列のPN符号を、複数回、周期的に送信する。送信した信号I0 を、RFタグT2 は受信し、受信した信号I0 に、タグ識別信号IDを付加して、直接に、又は、増幅して、反射し、その信号It を、(図例では)4個の送受信機1A,1B,1B,1Bにて受信する。そして、タグ識別符号IDを識別する。
UWB受信機40は、UWB送信機30から受信したM系列のPN符号を、同期加算及び相関計算する電子回路を備え、これによって、複数個(好ましくは4個以上)のUWB送信機30との距離を求めることができる。
また、UWB用RFタグTに増幅回路及び電池を内蔵して、増幅反射させることも望ましい点は、既述の通りである。
3 サーバー
20 移動対象物
T UWB用RFタグ
I0 信号
It 反射信号
Claims (1)
- 壁・床・天井等の障害物が存在する建物あるいは地下街の内部空間を移動する移動対象物(20)について、三次元の位置計測を行う超高感度位置計測システムであって、
M系列のPN符号を周期的に送信すると共に、上記建物あるいは上記地下街の上記内部の既知の三次元の位置に予め設置された複数のUWB送受信機(1)と、
複数の上記UWB送受信機(1)の同期を取るためのサーバー(3)と、
上記UWB送受信機(1)から同期をとって周期的に送信される信号(I0 )を受信して、固有のタグ識別信号を付加して反射させるように、上記移動対象物(20)に付設されるUWB用RFタグ(T)と、
を具備し、複数のUWB送受信機(1)は、上記RFタグ(T)から反射されるM系列のPN符号を、同期加算及び相関計算することによって、上記RFタグ(T)が付設された上記移動対象物(20)と、上記複数のUWB送受信機(1)の各々との間の距離を求め、さらに、上記サーバー(3)又は上記UWB送受信機(1)に於て、上記距離に基づいて、上記移動対象物(20)の三次元の位置を計算するように構成したことを特徴とする超高感度位置計測システム。
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