JP6086203B2 - 移動体に位置情報を提供するシステム、及び位置情報提供方法 - Google Patents

Description

この発明は、移動体に位置情報を提供するシステム、及び位置情報提供方法に関し、とくに自律的に移動する移動体がオドメトリなどによって把握している自身の位置情報に累積する誤差の補正等に用いる正確な位置情報を移動体に提供する技術に関する。

特許文献１には、複数の基地局で囲まれた測位対象エリア内を自律移動する移動体が、自律型センサによって計測される移動方向と移動量に基づいて現在位置座標を推定し、推定した位置座標に対応付けて通信状態データと無線測位可否データを記憶し、任意の無線測位不能な地点の位置座標を求めることが記載されている。

特許文献２には、移動ロボットは電波状態を監視し無線電波が届かなくなると無線接続の可能な地点に復帰し、移動ロボットは、移動しながら地図情報に電波通信の可否情報を保存し、地図情報を元に最も近い電波通信可能地点まで復帰することが記載されている。

特許文献３には、位置制御装置が、ＲＦＩＤタグの位置からロボットの位置範囲を特定し、ステレオカメラによって撮像された画像から検出されたランドマークの位置、方位からロボットの自身位置を特定し、特定されたロボットの自身位置が特定された位置範囲内であることが確認できれば、位置制御装置はロボットを初期位置または作業継続位置に回復させることが記載されている。

非特許文献１には、パーティクルフィルタを用いたオドメトリ情報、ビジュアルオドメトリ情報、ＧＰＳ情報、姿勢角情報を融合させて位置推定を行う屋外移動ロボットについて記載されている。

非特許文献２には、基地局に設置した複数のアンテナから歩行者が携帯する携帯端末に無線信号を送信し、各アンテナから送信されてくる無線信号の位相差によって携帯端末とアンテナとの相対位置を求め、求めた相対位置（方向、距離）と基地局の絶対位置とから歩行者の現在位置を取得するようにした位置標定システムが開示されている。

特開２００８−２４９４１９号公報 特開２００４−２６０７６９号公報 特開２００７−２４９７３５号公報

大谷和彦、永谷圭司（東北大学）、吉田和哉（東北大学）、"ＧＰＳおよびオドメトリ機能を搭載した移動ロボットの不整地フィールドにおける位置推定実験"、第１０回システムインテグレーション部門講演会（S12009）、2009年12月24日〜26日・東京 武内 保憲，河野 公則，河野 実則、" 2.4GHz帯を用いた場所検知システムの開発"、平成17年度 電気・情報関連学会中国支部第56回連合大会

昨今、地下街や倉庫・工場等の屋内を自律的に移動して、コミュニケーションサービスや清掃、警備、荷物運搬等を行うロボットの開発／研究が進められている。こうしたロボット（以下、移動体とも称する。）にその自律的な移動を可能にするには、ロボットが自身の現在位置をリアルタイムに把握するための仕組みが不可欠であり、そのような仕組みの一つとして、非特許文献１に開示されているオドメトリによるものがある。

オドメトリでは、距離センサ（移動体に設けられた車輪の回転数から距離を換算）等によって取得される機械的な計測値に基づき基準位置からの相対位置を計算して現在位置を把握する。このため、把握される現在位置には車輪の滑り等に起因する誤差が移動とともに累積してゆく。そこで例えば、屋内環境へ離散的に配置された環境埋込型センサから提供される情報を利用して移動体に正確な位置を取得させ、これに基づき誤差を補正するようにしている。

ここで環境埋込型センサを用いた位置検知方式としては、ゾーン検知方式、ＲＳＳ（Received Signal Strength）方式、ＴＤＯＡ(Time difference of arrival)方式などがある。このうちゾーン検知方式では、検知感度を限定して移動体が狭い検知エリア内に入ったときに位置情報を提供する。ゾーン検知方式によれば高精度で位置情報を提供できるが、多数のセンサを束ねて移動体の通り道などに配置する必要があり設備が煩雑になる難点がある。

ＲＳＳ方式では、音波や電波の発信源からの距離減衰特性を利用して３台以上の基地局によって位置を測定する。またＴＤＯＡ方式では、音波や電波の発信源からの到達時間を利用して３台以上の基地局により位置を測定する。これらはいずれもゾーン検知方式に比べて少ない設備で広範囲の検知エリアをカバーできる利点があるが、標定精度はゾーン検知方式よりも劣る。

ところで、非特許文献２に開示されている位置検知システム（位置標定システム）は、環境埋込型センサによる位置検知方式の一種と捉えることができる。位置検知システムは、多数の発信源を必要とせず、１台の基地局でも高精度で位置検知が可能であり、前述した方式に比べて設備面でも有利である。但し位置検知を高精度で行うためには移動体が基地局の近傍等の所定のエリアに存在していることが必要である。

本発明はこのような背景に基づいてなされたものであり、移動体に高い精度で位置情報を提供することが可能な、移動体に位置情報を提供するシステム、及び位置情報提供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本発明のうちの一つは、
位置情報を提供するシステムであって、
自身の現在位置を標定するための無線信号である位置標定信号を送信する通信装置を備えた移動体と、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とが、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対が、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対の各アンテナが等間隔を開けて平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第１のアンテナ対の各アンテナ又は前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記移動体が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動体の現在位置を標定してこれを前記移動体に送信する基地局と
を含み、
前記基地局によって標定される前記移動体の現在位置に基づき、前記移動体が、前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定したＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記Ｘ軸と直角な方向に設定したＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、のいずれかに到達したか否かを判定し、
前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくは、前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面のいずれかに到達したと判定すると、前記原点、前記Ｘ軸、及び前記Ｙ軸によって設定される座標空間のうち、いずれの象限から前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくは、前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したかを判定し、当該判定の結果に応じて、前記移動体を右又は左に９０°方向転換させ、
前記方向転換の前後において、当該移動体が存在する象限が変化しない場合は、前記移動体を更に前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該移動体が存在する象限が変化した場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
前記移動体が前記基地局の近傍に到達すると、そのときに標定される前記移動体の現在位置を前記移動体に提供するものである。

高精度で標定された現在位置を移動体に提供するには、移動体を高精度標定可能エリアに導いて移動体の位置を標定する必要がある。ここで移動体を高精度標定可能エリアに導くには、通常は移動体の現在位置を把握するとともに、移動体の現在の移動方向を把握している必要もある。ここで前者の現在位置については、移動体が標定可能エリアに存在している限り標定することが可能だが、後者の移動方向については、標定精度が低いと移動軌跡を安定して取得することができず、正確に把握することが難しい。

本発明では、標定可能エリアのうち、アンテナの配列軸を含むＸＹ平面に垂直な平面の近傍（Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面近傍、Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面近傍）では比較的に高い標定精度が得られるという位置標定システムの特性に着目し、移動体がいずれの象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくはＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか（比較的に高い精度で標定可能）に応じて、また方向転換の前後において象限が変化したか否か（比較的に高い精度で標定可能）に応じて、移動体の走行方向を適切な方向に９０°方向転換させることにより、移動体を高精度標定可能エリアまで導く。

これによれば、移動体の移動方向を把握するための仕組みを設けることなく、移動体を高精度標定可能エリアに導くことができ、高精度で標定した現在位置を移動体に提供することができる。このため、例えば、磁気等の外乱の影響が大きくて電子コンパス等のセンサが有効に機能しない環境でも、移動体を高精度標定可能エリアに導く仕組みを実現することができる。

本発明のうちの他の一つは、上記位置情報提供システムであって、
前記基地局によって標定される前記移動体の現在位置に基づき、前記移動体が、前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくは、前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、のいずれかに到達したか否かを判定し、
前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第１象限（Ｙ＞０，Ｘ＞０のエリア）から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第１象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に当該移動体が第１象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第１象限から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第１象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第１象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第２象限（Ｘ＜０，Ｙ＞０のエリア）から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第２象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第２象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第２象限から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第２象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第２象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第３象限（Ｘ＜０，Ｙ＜０のエリア）から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第３象限に存在する場合は更に前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第３象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第３象限から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第３象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第３象限以外の象限に存在する場合は更に前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第４象限（Ｘ＞０，Ｙ＜０のエリア）から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第４象限に存在する場合は更に前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第４象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第４象限から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第４象限に存在する場合は更に前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第４象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
前記移動体が前記基地局の近傍に到達すると、そのときに標定される前記移動体の現在位置を前記移動体に提供するものである。

このように一回目の方向転換の前後における象限の変化に応じて、適切な方向に更に二回目の方向転換を行うことで、移動体を確実かつ効率よく高精度標定可能エリアの方向に導くことができる。

尚、移動体は、例えば、オドメトリによって自身の現在位置を生成し、上記基地局の近傍に到達した際に基地局から提供される現在位置に基づき、オドメトリによって生成される現在位置に累積する誤差を補正する。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、移動体に高い精度で位置情報を提供することができる。

サービス提供システム１の概略的な構成を示す図である。 ロボット１０のハードウエアを示す図である。 ロボット１０が備える主な機能を示す図である。 基地局２０のハードウエアを示す図である。 基地局２０が備える主な機能を示す図である。 サーバ装置３０のハードウエアを示す図である。 サーバ装置３０が備える主な機能を示す図である。 位置標定信号８００のデータフォーマットを示す図である。 基地局２０とロボット１０の位置関係を示す図である。 基地局２０のアンテナ群２５を構成している各アンテナ２５１とロボット１０との位置関係を説明する図である。 基地局２０とロボット１０との位置関係を説明する図である。 基地局２０のアンテナ群２５と原点Ｏ、Ｘ軸、Ｙ軸の関係を説明する図である。 比較的高い精度で位置標定が可能なエリア（高精度標定可能エリアを除く）を説明する図である。 Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくは上記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面にロボット１０が存在する場合に比較的高い精度で位置標定が可能となる原理を説明する図である。 Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくは上記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面にロボット１０が存在する場合に比較的高い精度で位置標定が可能となる原理を説明する図である。 誤差補正処理Ｓ１４００を説明するフローチャートである。 センタリング処理Ｓ１５００を説明するフローチャートである。 センタリング処理Ｓ１５００（図１５Ａの続き）を説明するフローチャートである。 センタリング時のロボット１０の走行軌跡の一例を示す図である。

図１に本発明の一実施形態として説明する、自律的に移動するロボット１０を用いたサービスを提供するシステム（以下、サービス提供システム１と称する。）の概略的な構成を示している。同図に示すように、サービス提供システム１は、サービスの提供対象となるエリア内（以下、サービス提供エリアとも称する。）を移動する一台以上のロボット１０（移動体）、サービス提供可能エリアの所定位置に設けられた一つ以上の基地局２０、及びサービス提供システム１の管理センタ等に設けられるサーバ装置３０を含む。

ロボット１０、基地局２０、及びサーバ装置３０は、無線方式（無線ＬＡＮ、微弱無線等）又は有線方式（専用線、公衆回線、インターネット等）の通信手段５を介して通信可能に接続している。

サービス提供システム１は、例えば、病院、工場、博物館等の施設において、業務の補助、人の案内、人の誘導、巡回監視、物品の搬送、警備等のサービスを提供する。サービスの提供に際し、ロボット１０は、オドメトリ（odometry）によって生成した自身の現在位置に基づき自律的にサービス提供エリア内を移動する。

基地局２０は、後述する位置標定システムによる位置標定が可能なエリア（以下、標定可能エリアと称する。）に存在するロボット１０の現在位置を標定する。ロボット１０は、位置標定システムによって行う位置標定に際し基地局２０に受信させる、後述する位置標定信号を送信する。

基地局２０は、ロボット１０から受信した位置標定信号に基づきロボット１０の現在位置を標定し、標定した現在位置をロボット１０に送信する。ロボット１０は、基地局２０から現在位置を受信すると、これを用いて、オドメトリに基づき推定される現在位置を示す情報（以下、推定現在位置と称する。）に累積している誤差を補正する。

位置標定システムの標定精度は標定可能エリアの全体において一様ではなく、標定精度は基地局２０の近傍（以下、高精度標定可能エリアと称する。）ほど高くなる。そこでロボット１０は、自身が生成する推定現在位置に累積する誤差を補正する時機が到来すると位置標定システムから提供される現在位置（高精度標定エリアにおける精度よりも劣る精度の現在位置）を利用して高精度標定可能エリアに向けて走行（以下、センタリングと称する。）する。

ロボット１０は、高精度標定可能エリアに入ると、そのときに基地局２０によって高精度で標定された正確な現在位置を受信し、これに基づき推定現在位置に累積する誤差を補正する。

図２にロボット１０のハードウエアを示している。同図に示すように、ロボット１０は、中央処理装置１１、記憶装置１２、無線通信インタフェース１３、アンテナ１４、計時装置１５、入出力装置１６、制御装置１７、走行装置１８、及び各種センサ１９を備える。

中央処理装置１１は、例えば、ＣＰＵやＭＰＵなどを用いて構成され、記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することによりロボット１０の各種の機能を実現する。記憶装置１２は、半導体メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）、ハードディスク装置などである。無線通信インタフェース１３は、前述した位置標定信号の送信、他の装置（基地局２０、サーバ装置３０等）との間で無線通信を行う。

アンテナ１４は、無線通信インタフェース１３によって行われる無線通信に用いる。尚、ロボット１０を壁等の障害物が存在する屋内等で用いる場合には、アンテナ１４は円偏波指向性アンテナであることが望ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は、壁等の障害物で反射した際に反転するが、円偏波指向性アンテナを用いることで、反射波や定在波を効果的に減衰させることができるからである。計時装置１５は、ＲＴＣ（Real Time Clock）、ＨＰＥＴ（High Precision Event Timer）等を用いて構成される。

入出力装置１６は、入力装置（テンキー、タッチパネル等）、表示装置（液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ等の発光素子等）、音声装置（声認識装置、音声出力装置）等である。制御装置１７は、例えば、アーム等の機械式駆動部の制御機構（サーボモータ、アクチュエータ）を含む。走行装置１８は、例えば、動力モータ、モータ制御装置（アンプ）、変速機構、旋回制御機構を含み、ロボット１０の移動や方向／姿勢の制御（前進、後進、左右旋回、加減速、傾き等の制御）を行う。

各種センサ１９は、ロボット１０の現在位置、ロボット１０に設定した基準面（例えば、前面）が向いている方向（以下、ロボット１０の「向き」とも称する。）、ロボット１０の状態を取得するための種々のセンサ（回転センサ（ロータリーエンコーダ、レゾルバ等）、角速度センサ、角加速度センサ、速度センサ、加速度センサ等）を含む。

図３にロボット１０が備える主な機能を示している。同図に示すように、ロボット１０は、位置標定信号送信部１０１、情報送受信部１０２、自律移動制御部１０３、サービス提供処理部１０４、及び誤差補正処理部１０５を備える。これらの機能は、ロボット１０が備えるハードウエアによって、もしくは、ロボット１０の中央処理装置１１が記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することによって実現される。

上記機能のうち、位置標定信号送信部１０１は、基地局２０に受信させる位置標定信号を無線通信インタフェース１３から送信する。位置標定信号送信部１０１は、例えば、予め設定されたタイミング（例えば、一定時間ごと、ユーザによって登録された時間等）が到来すると位置標定信号を自動的に送信する。

情報送受信部１０２は、サーバ装置３０や基地局２０と通信し、各種情報の受信（ダウンロード）、サーバ装置３０や基地局２０において利用される各種情報の送信（アップロード）を行う。

自律移動制御部１０３は、オドメトリによって生成したロボット１０の推定現在位置に基づき走行装置１７を制御することによりロボット１０を自律移動させる。サービス提供処理部１０４は、入出力制御装置１５や走行装置１７を制御してロボット１０が提供するサービスを実現する。誤差補正処理部１０６は、前述したセンタリングを行ってロボット１０を高精度標定可能エリア内に移動させ、高精度標定可能エリアにおいて標定される正確な現在位置に基づき、推定現在位置に累積している誤差を補正する。

図４に基地局２０のハードウエアを示している。同図に示すように、基地局２０は、中央処理装置２１、記憶装置２２、通信インタフェース２３、無線通信インタフェース２４、アンテナ群２５、及びアンテナ切替スイッチ２６を備える。

中央処理装置２１は、ＣＰＵやＭＰＵなどを用いて構成され、記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより基地局２０の各種の機能を実現する。記憶装置２２は、例えば、半導体メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）、ハードディスク装置などである。通信インタフェース２３は基地局２０を通信手段５に接続し、通信手段５を介して他の装置と間の通信を実現する。

無線通信インタフェース２４は、アンテナ群２５によって受信される位置標定信号を復調する。アンテナ群２５は、少なくとも４つのアンテナ２５１（指向性アンテナ、円偏波指向性アンテナ等）を含む。アンテナ切替スイッチ２６は、アンテナ群２５を構成しているいずれかのアンテナ２５１を選択し、選択したアンテナ２５１を無線通信インタフェース２４に接続する。

尚、例えば、壁等の障害物が存在する屋内等でサービス提供システム１を実施する場合には、アンテナ２５１として円偏波指向性アンテナを用いることが好ましい。円偏波の反射波（又は定在波）の偏波面は壁等での反射時に反転するので、アンテナ２５として円偏波指向性アンテナを用いることで反射波（又は定在波）を効果的に減衰させることができる。

図５に基地局２０が備える主な機能を示している。同図に示すように、基地局２０は、通信処理部２０１、位置標定信号受信部２０２、設定情報記憶部２０３、位置標定処理部２０４、ロボット現在位置判定部２０５、及び位置標定結果通知部２０６を備える。尚、これらの機能は、基地局２０が備えるハードウエアによって、もしくは、基地局２０の中央処理装置２１が記憶装置２２に格納されているプログラムを読み出して実行することによって実現される。

上記機能のうち、通信処理部２０１は、通信インタフェース２３や無線通信インタフェース２４によってロボット１０やサーバ装置３０との間でデータの送信又は受信を行う。

位置標定信号受信部２０２は、無線通信インタフェース２４及びアンテナ切替スイッチ２６を制御しつつ、ロボット１０から送られてくる位置標定信号を受信する。

設定情報記憶部２０３は、設定情報（例えば、当該基地局２０の設置位置を示す情報（緯度、経度、設置高さ等））を記憶する。

位置標定処理部２０４は、位置標定信号受信部２０２が受信した位置標定信号に基づき位置標定システムによってロボット１０の現在位置を標定する。尚、位置標定処理部２０４によって標定されたロボット１０の現在位置はサーバ装置３０に随時提供される。

ロボット現在位置判定部２０５は、ロボット１０から受信した位置標定信号の電界強度が所定の閾値を超えているか否かに基づき、ロボット１０が標定可能エリアに存在するか否かを判定する。またロボット現在位置判定部２０５は、位置標定システムによって標定されたロボット１０の現在位置に基づき、ロボット１０が高精度標定可能エリアに存在するか否かを判定する。

位置標定結果通知部２０６は、位置標定システムによって標定された現在位置を該当のロボット１０に通知する。

図６にサーバ装置３０のハードウエアを示している。同図に示すように、サーバ装置３０は、中央処理装置３１、記憶装置３２、入力装置３３、表示装置３４、及び通信インタフェース３５を備える。

中央処理装置３１は、ＣＰＵやＭＰＵなどを用いて構成され、記憶装置３２に格納されているプログラムを読み出して実行することによりサーバ装置３０の各種の機能を実現する。記憶装置３２は、半導体メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等）、ハードディスク装置などである。入力装置３３は、例えば、キーボードやマウスであり、表示装置３４は、例えば、液晶ディスプレイである。

表示装置３４には、例えば、ロボット１０の現在位置、ロボット１０の向き、ロボット１０の姿勢、ロボット１０のサービスに関する動作状態などを示す情報がリアルタイムに表示される。通信インタフェース３５は、サーバ装置３０を通信手段５に接続する。

図７にサーバ装置３０が備える主な機能を示している。同図に示すように、サーバ装置３０は、情報収集部３０１、情報提供部３０２、及び設定情報記憶部３０３を備える。尚、これらの機能は、サーバ装置３０が備えるハードウエアによって、もしくは、サーバ装置３０の中央処理装置３１が記憶装置３２に格納されているプログラムを読み出して実行することによって実現される。

情報収集部３０１は、基地局２０もしくはロボット１０から、ロボット１０に関する情報（ボット１０の現在位置、ロボット１０の向き、ロボット１０の姿勢、ロボット１０が提供するサービスに関する情報等）を随時収集する。

情報提供部３０２は、例えば、ロボット１０や基地局２０に対し、目的地までの誘導に関する情報、他のロボット１０に関する情報（他のロボット１０の現在位置、他のロボット１０の移動方向等）、ロボット１０の現在地周辺の情報などの各種の情報を提供する。設定情報記憶部３０３は、例えば、前述した基地局２０の設置位置を示す情報（緯度、経度、設置高さ等。以下、設定情報とも称する。）を記憶する。

＜位置標定システム＞
続いて位置標定システムについて説明する。位置標定システムによる位置標定に際し、ロボット１０は、アンテナ１４から位置標定信号を送信する。一方、基地局２０は、アンテナ群２５を構成している複数のアンテナ２５１を周期的に切り換えつつ、スペクトル拡散された無線信号である位置標定信号を受信する。

図８にロボット１０から送信される位置標定信号８００のデータフォーマットを示している。同図に示すように、位置標定信号８００は、制御信号８１１、測定信号８１２、及び端末情報８１３を含む。

このうち制御信号８１１は、変調波や各種の制御信号を含む。測定信号８１２は、数ｍ秒程度の無変調波（例えば、基地局２０に対するロボット１０の存在する方向や基地局２０からロボット１０までの相対距離の検出に用いる信号（例えば、２０４８チップの拡散符号））を含む。端末情報８１３は、ロボット１０を識別する情報(以下、ロボットＩＤと称する。）を含む。

図９に基地局２０とロボット１０との位置関係を例示している。同図に示すように、ロボット１０は地上高ｈ（ｍ）の位置に存在し、基地局２０は地上高Ｈ（ｍ）の位置に固定されている。基地局２０の直下からロボット１０までの直線距離はＬ（ｍ）である。

図１０に基地局２０が備えるアンテナ群２５を構成している複数のアンテナ２５１とロボット１０が備えるアンテナ１４との関係を示している。同図に示すように、アンテナ群２５は、位置標定信号８００の１波長（例えば、位置標定信号８００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いた場合は波長λ＝１２．５ｃｍ）以下の間隔をあけて平面的に略正方形状に等間隔で隣接配置された４つの円偏波指向性アンテナ（以下、アンテナ２５１ａ〜２５１ｄと称する。）を含んで構成されている。尚、各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄは、例えば指向方向を真下方向もしくは斜め下方向に向けて設置されている。

ここで同図において、アンテナ群２５の高さ位置における水平方向とアンテナ群２５に対するロボット１０の方向とのなす角をαとすれば、
α＝ａｒｃＴａｎ(Ｄ（ｍ）/Ｌ（ｍ）)=ａｒｃＳｉｎ(ΔＬ（ｃｍ）/３（ｃｍ））
の関係がある。ここでＤ（ｍ）はロボット１０のアンテナ１４の高さと基地局２０のアンテナ群２５（４つのアンテナ２５１ａ〜２５１ｄで囲まれた領域の中央部分）の高さとの差であり、Ｌ（ｍ）は基地局２０のアンテナ群２５の中心から下ろした垂線がロボット１０が移動する平面と交わる点とロボット１０のアンテナ１４とを結ぶ線分の長さであり、ΔＬ（ｃｍ）は、アンテナ群２５を構成しているアンテナ２５１のうち、特定の２つのアンテナ２５１とロボット１０との間の伝搬路長の差（以下、経路差とも称する。）である。

アンテナ群２５を構成している特定の２つのアンテナ２５１の夫々が受信する位置標定信号８００の位相差をΔθとすれば、
ΔＬ（ｃｍ）＝Δθ／（２π／λ（ｃｍ））
の関係がある。また位置標定信号８００として２．４ＧＨｚ帯の電波を用いる場合はλ＝１２．５（ｃｍ）であるので、
α＝ａｒｃＳｉｎ（Δθ／π）
の関係がある。測定可能範囲（−π／２＜Δθ＜π／２）内では、αはΔθ（ラジアン）から算出できるので、上式から基地局２０が存在する方向α（後述のΔΦ（ｘ）、ΔΦ（ｙ））を取得することができる。

ここで図１１に示すように、基地局２０のアンテナ群２５の地上高をＨ（ｍ）、ロボット１０の地上高をｈ（ｍ）、基地局２０の直下の地表面の位置を原点として直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）を設定した場合における、方向αのｘｚ平面への射影をΔΦ（ｘ）、方向αのｙｚ平面への射影をΔΦ（ｙ）とすれば、原点に対するロボット１０の相対座標は次式から求めることができる。
Δｄ（ｘ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｘ））
Δｄ（ｙ）＝（Ｈ−ｈ）×Ｔａｎ（ΔΦ（ｙ））

そして原点の絶対座標を（Ｘ１，Ｙ１，０）とすれば、ロボット１０の絶対座標（Ｘｘ，Ｙｙ，０）は次式から求めることができる。
Ｘｘ＝Ｘ１＋Δｄ（ｘ）
Ｙｙ＝Ｙ１＋Δｄ（ｙ）

尚、以上に説明した位置標定の方法については、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号公報などにも詳述されている。

ところで、以上に説明した方法で行われる位置標定に際しては、基地局２０とロボット１０が備える水晶発振器に生じる周波数偏差に起因する誤差が問題となる。例えば、水晶発振器の周波数安定度が±０．５ｐｐｍである場合、基地局２０とロボット１０との間には最大１ｐｐｍの周波数偏差（２４００Ｈｚ）が生じ、アンテナ切替スイッチ２６の切替周期が３２μｓである場合は２４００Ｈｚ×３２μｓ×３６０°＝２７．６５°の位相差（誤差）が生じることになる。そこで本実施形態の位置標定システムでは、周波数偏差に起因する誤差を次のようにして相殺することにより測定精度の向上を図っている。

まず第１のアンテナ対の各アンテナ（第１アンテナ２５１ａ及び第２アンテナ２５１ｂ）が受信する位置標定信号８００の位相差Δθ１（第１アンテナ２５１ａを基準として第２アンテナ２５１ｂの位相を測定した結果（＝測定値））は、ロボット１０から第１アンテナ２５１ａまでの位置標定信号８００の伝搬経路と、ロボット１０から第２アンテナ２５１ｂまでの位置標定信号８００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ１とし、上述の測定誤差をＦ１とすれば、次式で表すことができる。
Δθ１＝Δθｔ１＋Ｆ１ ・・・式１

一方、第２のアンテナ対の各アンテナ（第３アンテナ２５１ｃ及び第４アンテナ２５１ｄ）が受信する位置標定信号８００の位相差Δθ２（第３アンテナ２５１ｃを基準として第４アンテナ２５１ｄの位相を測定した結果（＝測定値））は、ロボット１０から第３アンテナ２５１ｃまでの位置標定信号８００の伝搬経路と、ロボット１０から第４アンテナ２５１ｄまでの位置標定信号８００の伝搬経路との差（経路差）によって生じる位相差の真値をΔθｔ２とし、測定誤差をＦ２とすれば、次式で表すことができる。
Δθ２＝−Δθｔ２＋Ｆ２ ・・・式２

ここで式１と式２の両辺の差を取ると、次のようになる。
Δθ１−Δθ２＝（Δθｔ１−（−Δθｔ２））＋（Ｆ１−Ｆ２） ・・・式３

前述したように、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とは、第１のアンテナ対の各アンテナ２５１ａ，２５１ｂによって受信される位置標定信号８００の経路差と第２のアンテナ対の各アンテナ２５１ｃ，２５１ｄによって受信される位置標定信号８００の経路差とが一致するように、即ち位相差Δθｔ１と位相差Δθｔ２とが一致するように設けられている。そこでこの一致する値をθｔ＝Δθｔ１＝Δθｔ２とすれば、右辺の（Δθｔ１−（−Δθｔ２））の値は２θｔとなる。

一方、誤差Ｆ１，Ｆ２は、第１のアンテナ対の測定時と第２のアンテナ対の測定時とで通常はほぼ一致しており、右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値は限りなく０に近くなる。以上より、式３は次のようになる。
θｔ＝（Δθ１−Δθ２）／２ ・・・式４

式４から理解されるように、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、式１、式２における測定誤差Ｆ１，Ｆ２を相殺することができる。このため、第１のアンテナ対と第２のアンテナ対の夫々によって位相差を測定することにより、位相差θｔを高い精度で取得することができる。

尚、位相を測定する側（本実施形態では基地局２０側）に、例えば、ＡＧＣ（Automatic Gain Controller）を設けて周波数偏差の減少させるようにすれば、右辺の（Ｆ１−Ｆ２）の値をさらに０に近づけることができ、位相差θｔの測定精度を更に向上させることができる。

＜標定精度＞
ところで、以上に説明した位置標定システムにより位置情報を提供する仕組みは、前述した環境埋込型センサの一種に分類することができる。ここで位置標定システムは、一つの基地局２０で広い範囲の標定可能エリアを確保できる点や一つの基地局２０だけで位置標定が可能である点で環境埋込型センサによる他の位置検知方式よりも優れている。例えばアンテナ２５１ａ〜２５１ｄの指向性が９０°である場合、基地局２０のアンテナ群２５の高さとロボット１０のアンテナ１４の高さとの差を半径とする円形のエリアとなり、一つの基地局２０だけで半径数ｍと広い標定可能エリアを実現することができる。

また位置標定システムは、数１０ｃｍオーダという高い精度で位置標定が可能な点も他の位置検知方式に比べて優れている。但し前述したように位置標定システムによる位置標定の精度については標定可能エリアの全体で必ずしも一様でなく、標定精度は基地局２０（が備えるアンテナ群２５）に近いほど高くなる。

また標定精度は、基地局２０の各アンテナ２５１の配列方向、即ち、図１２Ａに示すように、正方形状に配置された４つのアンテナ２５１ａ〜２５１ｄの中心（各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄの夫々の中心から等距離にある点）を原点Ｏとして正方形の一辺の方向に設定したＸ軸の方向、もしくは、上記正方形の中心を原点ＯとしてＸ軸と直角な方向（上記一辺に隣接する他の一辺の方向）に設定したＹ軸の方向（以下、上記Ｘ軸又はＹ軸のことをアンテナ配列軸とも称する。）と、ロボット１０の現在位置との関係によっても変わってくる。

例えば、基地局２０側のアンテナ群２５の配列が図１２Ａに示す如く配列している場合には、図１２Ｂに示すように、上記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくは上記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面にロボット１０（のアンテナ１４）が存在するときに比較的高い標定精度が得られる。尚、このような特性になることは、例えば、次のようにして理解することができる。

基地局２０の各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄとロボット１０とが図１３Ａに示す位置関係にある場合を考える。尚、同図においてロボット１０はＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面近傍に存在する。また図中、一点鎖線で示す弧線７７，７８は、ロボット１０から送信された位置標定信号８００の波面である。

同図から理解されるように、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間でロボット１０から送信された位置標定信号８００の到達時間に差がなく、またアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄとの間でも位置標定信号８００の到達時間に差はなく、従ってＹ軸方向の位相差ΔΦ（ｙ）は０である。

一方、アンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｂとの間ではロボット１０から送信された位置標定信号８００の到達時間に差があり、またアンテナ２５１ｃとアンテナ２５１ｄとの間についても位置標定信号８００の到達時間に差がある。

図１３Ｂは、基地局２０のアンテナ群２５とロボット１０（のアンテナ１４）とが図１３Ａの状態であるときに、これらをＹ軸の負の方向から眺めた図である。同図において、符号８１、８２で示す実線は、夫々、ロボット１０から送信される位置標定信号８００のうち、直接波として基地局２０のアンテナ群２５に到達する位置標定信号８００である。また符号９１、９２で示す破線は、夫々、ロボット１０から送信される位置標定信号８００のうち、間接波（マルチパス、反射波等）として基地局２０のアンテナ群２５に到達する位置標定信号８００である。このように、基地局２０のアンテナ群２５には、ロボット１０から送信された位置標定信号８００が、間接波と直接波とが合成された形で到達する。

ここで間接波９１及び間接波９２に着目すると、これらはアンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃへの到達時間とアンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄへの到達時間との間に差がある。従って、間接波９１がアンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃが受信する位置標定信号８００に与える影響（アンテナ２５１ｂ及びアンテナ２５１ｃが受信する直接波に与える影響）と、間接波９２がアンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄが受信する位置標定信号８００に与える影響（アンテナ２５１ａ及びアンテナ２５１ｄが受信する直接波に与える影響）とは異なる。このため、間接波が存在する場合には、Ｘ軸方向の位相差Δφ（ｘ）の測定精度に影響が生じることになる。

一方、アンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃとの間では、間接波９１と間接波９２との間で到達時間に差がないため、間接波９１及び間接波９２がアンテナ２５１ｂとアンテナ２５１ｃの夫々が受信する位置標定信号８００に与える影響（直接波に与える影響）は同じである。またアンテナ２５１aとアンテナ２５１ｄとの間でも、間接波９１と間接波９２との間で到達時間に差がないため、間接波９１及び間接波９２がアンテナ２５１ａとアンテナ２５１ｄの夫々が受信する位置標定信号８００に与える影響（直接波に与える影響）は同じである。従ってＹ軸方向の位相差Δ（ｙ）の測定精度に与える影響は小さくなる。標定精度が上記の特性となることは、以上のように理解することができる。

このような位置標定システムの特性に着目し、本実施形態では、センタリングに際し、ロボット１０が、上記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくは上記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか否かを確認しつつ（比較的高い精度で確認できる。）、標定可能エリアにおいて高い精度が得られる基地局２０（即ち図１２における原点Ｏ）の近傍（高精度標定可能エリア）に確実かつ効率よく近づくようにしている。

＜誤差補正処理＞
図１４は、推定現在位置に累積している誤差の補正に関してサービス提供システム１にて行われる処理（以下、誤差補正処理Ｓ１４００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに誤差補正処理Ｓ１４００について説明する。

同図に示すように、ロボット１０は、オドメトリによって求めた推定現在位置に基づきサービス提供エリアを自律的に移動しつつサービスを提供する（Ｓ１４０１）。また上記移動やサービスの提供を行いつつ、ロボット１０は、推定現在位置に累積している誤差を補正するタイミングの到来をリアルタイムに監視する（Ｓ１４０２）。尚、誤差を補正するタイミングは、例えば、所定の閾値を超えた誤差が累積していることが確認されるなどの所定の条件が満たされた場合に発生する。また誤差を補正するタイミングは、例えば、予め設定された時間が到来した場合や一定時間ごと（周期的）に発生する。

誤差を補正するタイミングが到来すると（Ｓ１４０２：ＹＥＳ）、ロボット１０は位置標定信号８００の送信を開始する（Ｓ１４０６）。尚、複数の基地局２０が隣接して設けられているような場合には、ロボット１０から位置標定信号８００を連続的に送信するようにしてもよい。

基地局２０は、予め設定された閾値を超える電界強度で位置標定信号８００を受信したか否か、即ちロボット１０が標定可能エリアに入ったか否かをリアルタイムに監視している（Ｓ１４０７）。基地局２０は、上記閾値を超える電界強度で位置標定信号８００を受信すると（Ｓ１４０７：ＹＥＳ）、受信した位置標定信号８００によってロボット１０の現在位置を標定し（Ｓ１４０８）、標定した現在位置をロボット１０に通知する（Ｓ１４０９）。

ロボット１０は、基地局２０から標定結果（現在位置）を受信したか否かをリアルタイムに監視している（Ｓ１４１０）。ロボット１０は、標定結果を受信すると（Ｓ１４１０：ＹＥＳ）、センタリングを開始する（Ｓ１４１１）。

センタリングを行っている間、ロボット１０は、最新の標定結果を基地局２０から繰り返し受信し、自身の現在位置をリアルタイムに把握する（Ｓ１４１０、Ｓ１４１２：ＮＯ）。またロボット１０は、基地局２０から送られてくる最新の標定結果に基づき、自身が高精度標定可能エリアに入ったか否かをリアルタイムに監視する（Ｓ１４１２）。ここでロボット１０が高精度標定可能エリアに近づく程、標定精度は向上するので、ロボット１０が高精度標定可能エリアに入ったことは高い精度で判定することができる。尚、ロボット１０が高精度標定可能エリアに入ったか否かを基地局２０側で監視し、ロボット１０が高精度標定可能エリアに入った場合にその旨を基地局２０からロボット１０に通知するようにしてもよい。

ロボット１０は、高精度標定可能エリアに入ったことを検知すると（Ｓ１４１２：ＹＥＳ）、その際に標定される自身の正確な現在位置を基地局２０から取得し、これに基づき推定現在位置に累積している誤差を補正する（Ｓ１４１３）。尚、誤差の補正は、例えば、推定現在位置を算出する際に参照する基準位置を、基地局２０から取得した正確な現在位置に基づき較正することにより行われる。

ロボット１０は、推定現在位置に累積している誤差を補正すると、位置標定信号８００の送信を停止し（Ｓ１４１４）、その後は自律的な走行及びサービスの提供を再開する（Ｓ１４０１）。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、ロボット１０がセンタリングに際して行う制御処理（以下、センタリング処理Ｓ１５００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、これらの図とともにセンタリング処理Ｓ１５００について説明する。

図１５Ａに示すように、ロボット１０は、前進走行を行いつつ（Ｓ１５０１）、アンテナ配列軸を含む平面に垂直な平面（図１０に示すＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくはＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面）に到達したか否かを判定する（Ｓ１５０２）。尚、前述したように、アンテナ配列軸の近傍では位置標定の精度が高くなるので、ロボット１０がアンテナ配列軸に到達したか否かは正確に判定することができる。

Ｓ１５０２において、Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したことを検知すると（Ｓ１５０２：Ｘ軸）、ロボット１０は、第１象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか否かを判定する（Ｓ１５０３）。第１象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５０３：ＹＥＳ）、ロボット１０は直ちに右に９０°方向転換する（Ｓ１５０４）。またロボット１０は、この方向転換によって自身の現在位置が第１象限とは異なる象限に変化したか否かを判定し（Ｓ１５０５）、象限が変化したと判定した場合は（Ｓ１５０５：ＹＥＳ）更に右に９０°方向転換し（Ｓ１５０６）、一方、象限が変化していないと判定した場合は（Ｓ１５０５：ＮＯ）更に左に９０°方向転換する（Ｓ１５０７）。その後、処理はＳ１５０１に戻り、ロボット１０は前進走行を続ける。

尚、このように一回目の方向転換の前後における象限の変化に応じて、適切な方向に更に二回目の方向転換を行うことで、ロボット１０を確実かつ効率よく高精度標定可能エリアの方向に導くことができる。

図１６に、一例として、ロボット１０が、第１象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達し、一回目の方向転換によってロボット１０が存在する象限が変化（第１象限から第４象限に変化）した場合のロボット１０の軌跡を示す（同図中、破線がロボット１０の軌跡を示す。）。

図１５Ａに戻り、Ｓ１５０３において、第１象限以外からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５０３：ＮＯ）、ロボット１０はＳ１５０８からの処理を行う。

Ｓ１５０８では、ロボット１０は、第２象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか否かを判定する（Ｓ１５０８）。第２象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５０８：ＹＥＳ）、ロボット１０は直ちに左に９０°方向転換する（Ｓ１５０９）。またロボット１０は、この方向転換によって自身の現在位置が第２象限とは異なる象限に変化したか否かを判定し（Ｓ１５１０）、象限が変化したと判定した場合は（Ｓ１５１０：ＹＥＳ）更に左に９０°方向転換し（Ｓ１５１１）、一方、象限が変化していないと判定した場合は（Ｓ１５１０：ＮＯ）更に右に９０°方向転換する（Ｓ１５１２）。その後、処理はＳ１５０１に戻り、ロボット１０は前進走行を続ける。尚、このように一回目の方向転換の前後における象限の変化に応じて、適切な方向に更に二回目の方向転換を行うことで、ロボット１０を確実かつ効率よく高精度標定可能エリアの方向に導くことができる。

Ｓ１５０８において、第２象限以外からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５０８：ＮＯ）、ロボット１０は、図１５ＢのＳ１５１３からの処理を行う。

図１５ＢのＳ１５１３では、ロボット１０は、第３象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか否かを判定する（Ｓ１５１３）。第３象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５１３：ＹＥＳ）、ロボット１０は直ちに右に９０°方向転換する（Ｓ１５１４）。またロボット１０は、この方向転換によって自身の現在位置が第３象限とは異なる象限に変化したか否かを判定し（Ｓ１５１５）、象限が変化したと判定した場合は（Ｓ１５１５：ＹＥＳ）更に右に９０°方向転換し（Ｓ１５１６）、一方、象限が変化していないと判定した場合は（Ｓ１５１５：ＮＯ）更に左に９０°方向転換する（Ｓ１５１７）。その後、処理は図１５ＡのＳ１５０１に戻り、ロボット１０は前進走行を続ける。尚、このように一回目の方向転換の前後における象限の変化に応じて、適切な方向に更に二回目の方向転換を行うことで、ロボット１０を確実かつ効率よく高精度標定可能エリアの方向に導くことができる。

Ｓ１５１３において、第３象限以外からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５１３：ＮＯ）、ロボット１０は、Ｓ１５１８からの処理を行う。

Ｓ１５１８では、ロボット１０は、第４象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか否かを判定する（Ｓ１５１８）。第４象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５１８：ＹＥＳ）、ロボット１０は直ちに左に９０°方向転換する（Ｓ１５１９）。またロボット１０は、この方向転換によって自身の現在位置が第４象限とは異なる象限に変化したか否かを判定し（Ｓ１５２０）、象限が変化したと判定した場合は（Ｓ１５２０：ＹＥＳ）更に左に９０°方向転換し（Ｓ１５２１）、一方、象限が変化していないと判定した場合は（Ｓ１５２０：ＮＯ）更に右に９０°方向転換する（Ｓ１５２２）。その後、処理は図１５ＡのＳ１５０１に戻り、ロボット１０は前進走行を続ける。尚、このように一回目の方向転換の前後における象限の変化に応じて、適切な方向に更に二回目の方向転換を行うことで、ロボット１０を確実かつ効率よく高精度標定可能エリアの方向に導くことができる。

Ｓ１５１８において、第４象限以外からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５１４：ＮＯ）、処理は図１５ＡのＳ１５０１に戻り、ロボット１０は前進走行を続ける。

図１５ＡのＳ１５０２において、Ｙ軸方向のアンテナ配列軸に到達したことを検知すると（Ｓ１５０２：Ｙ軸）、ロボット１０は、第１象限からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか否かを判定する（Ｓ１５３３）。第１象限からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５３３：ＹＥＳ）、ロボット１０は直ちに左に９０°方向転換する（Ｓ１５３４）。またロボット１０は、この方向転換によって自身の現在位置が第１象限とは異なる象限に変化したか否かを判定し（Ｓ１５３５）、象限が変化したと判定した場合は（Ｓ１５３５：ＹＥＳ）更に左に９０°方向転換し（Ｓ１５３６）、一方、象限が変化していないと判定した場合は（Ｓ１５３５：ＮＯ）更に右に９０°方向転換する（Ｓ１５３７）。その後、処理はＳ１５０１に戻り、ロボット１０は前進走行を続ける。尚、このように一回目の方向転換の前後における象限の変化に応じて、適切な方向に更に二回目の方向転換を行うことで、ロボット１０を確実かつ効率よく高精度標定可能エリアの方向に導くことができる。

Ｓ１５３３において、第１象限以外からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５３３：ＮＯ）、ロボット１０はＳ１５３８からの処理を行う。

Ｓ１５３８では、ロボット１０は、第２象限からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか否かを判定する（Ｓ１５３８）。第２象限からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５３８：ＹＥＳ）、ロボット１０は直ちに右に９０°方向転換する（Ｓ１５３９）。またロボット１０は、この方向転換によって自身の現在位置が第２象限とは異なる象限に変化したか否かを判定し（Ｓ１５４０）、象限が変化したと判定した場合は（Ｓ１５４０：ＹＥＳ）更に右に９０°方向転換し（Ｓ１５４１）、一方、象限が変化していないと判定した場合は（Ｓ１５４０：ＮＯ）、更に左に９０°方向転換する（Ｓ１５４２）。その後、処理はＳ１５０１に戻り、ロボット１０は前進走行を続ける。尚、このように一回目の方向転換の前後における象限の変化に応じて、適切な方向に更に二回目の方向転換を行うことで、ロボット１０を確実かつ効率よく高精度標定可能エリアの方向に導くことができる。

Ｓ１５３８において、第２象限以外からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５３８：ＮＯ）、ロボット１０は、図１５ＢのＳ１５４３からの処理を行う。

図１５ＢのＳ１５４３では、ロボット１０は、第３象限からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか否かを判定する（Ｓ１５４３）。第３象限からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５４３：ＹＥＳ）、ロボット１０は直ちに左に９０°方向転換する（Ｓ１５４４）。またロボット１０は、この方向転換によって自身の現在位置が第３象限とは異なる象限に変化したか否かを判定し（Ｓ１５４５）、象限が変化したと判定した場合は（Ｓ１５４５：ＹＥＳ）更に左に９０°方向転換し（Ｓ１５４６）、一方、象限が変化していないと判定した場合は（Ｓ１５４５：ＮＯ）更に右に９０°方向転換する（Ｓ１５４７）。その後、処理は図１５ＡのＳ１５０１に戻り、ロボット１０は前進走行を続ける。尚、このように一回目の方向転換の前後における象限の変化に応じて、適切な方向に更に二回目の方向転換を行うことで、ロボット１０を確実かつ効率よく高精度標定可能エリアの方向に導くことができる。

Ｓ１５４３において、第３象限以外からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５４３：ＮＯ）、ロボット１０は、Ｓ１５４８からの処理を行う。

Ｓ１５４８では、ロボット１０は、第４象限からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか否かを判定する（Ｓ１５４８）。第４象限からＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したと判定した場合（Ｓ１５４８：ＹＥＳ）、ロボット１０は直ちに右に９０°方向転換する（Ｓ１５４９）。またロボット１０は、この方向転換によって自身の現在位置が第４象限とは異なる象限に変化したか否かを判定し（Ｓ１５５０）、象限が変化したと判定した場合は（Ｓ１５５０：ＹＥＳ）更に右に９０°方向転換し（Ｓ１５５１）、一方、象限が変化していないと判定した場合は（Ｓ１５５０：ＮＯ）更に左に９０°方向転換する（Ｓ１５５２）。その後、処理は図１５ＡのＳ１５０１に戻り、ロボット１０は前進走行を続ける。尚、このように一回目の方向転換の前後における象限の変化に応じて、適切な方向に更に二回目の方向転換を行うことで、ロボット１０を確実かつ効率よく高精度標定可能エリアの方向に導くことができる。

以上に説明したように、本実施形態のサービス提供システム１によれば、位置標定システムを利用して、ロボット１０がオドメトリによって生成する推定現在位置に累積する誤差を補正することができる。また標定可能エリアのうち、アンテナ配列軸を含む平面に垂直な平面の近傍（Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面近傍、Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面近傍）では比較的に高い標定精度が得られるという位置標定システムの特性を利用して、ロボット１０がいずれの象限からＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、又はＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に到達したか否か（到達したか否かは比較的に高い精度で標定可能）に応じて、また方向転換の前後においてロボット１０が存在する象限が変化したか否か（象限が変化したか否かは比較的に高い精度で標定可能）に応じて、ロボット１０の走行方向を適切な方向に９０°方向転換させることにより、ロボット１０を高精度標定可能エリアまで導くので、ロボット１０の移動方向を把握するために特別な仕組みを設けることなく、ロボット１０を高精度標定可能エリアに導くことができる。このため、ロボット１０に高精度で標定した現在位置を提供することができる。尚、本発明によれば、磁気等の外乱の影響が大きく、電子コンパス等のセンサが有効に機能しない環境でも、ロボット１０を高精度標定可能エリアに導く仕組みを実現することができる。

以上の説明は、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。

例えば、ロボット１０に設ける位置標定信号８００の送信手段として、アクティブ型もしくはパッシブ型のＲＦＩＤタグを用いてもよい。この場合、位置標定信号８００は、ＲＦＩＤタグが備えるアンテナコイルから自発的に送信するようにしてもよいし、送信側から電磁誘導により供給される電力を利用して受動的に送信するようにしてもよい。

また以上の実施形態では、アンテナ群２５の各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄが正方形状に配列している場合について説明したが、各アンテナ２５１ａ〜２５１ｄが長方形（矩形）状に配列している場合でも同様の効果を得ることができる。

またアンテナ配列軸の近傍を移動する際、マルチパス等の影響により基地局２０が位相差θｔの測定値として不連続な値を拾ってしまうことがあるが、位相差θｔから位置を求める際に不連続値を無視するようにアルゴリズムを構成することで、そのような不連続値による標定精度の低下を防ぐことができる。

また以上の実施形態では、ロボット１０が標定可能エリアに存在する場合にセンタリング走行を行うようにしているが、ロボット１０がアンテナ配列軸を含む平面に垂直な平面の近傍（Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面近傍、Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面近傍）に存在しており比較的に高い標定精度が得られている場合には、標定可能エリア外であってもセンタリングを行うようにしてもよい。

１ 位置標定システム
１０ ロボット
１４ アンテナ
２０ 基地局
２５ アンテナ群
１０４ サービス提供処理部
１０５ 誤差補正処理部
２０４ 位置標定処理部
２０５ ロボット現在位置判定部
２０６ 位置標定結果通知部
８００ 位置標定信号

Claims (4)

1. 位置情報を提供するシステムであって、
   自身の現在位置を標定するための無線信号である位置標定信号を送信する通信装置を備えた移動体と、
   第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とが、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対が、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対の各アンテナが等間隔を開けて平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第１のアンテナ対の各アンテナ又は前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記移動体が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動体の現在位置を標定してこれを前記移動体に送信する基地局と
   を含み、
   前記基地局によって標定される前記移動体の現在位置に基づき、前記移動体が、前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定したＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記Ｘ軸と直角な方向に設定したＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、のいずれかに到達したか否かを判定し、
   前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第１象限（Ｙ＞０，Ｘ＞０のエリア）から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第１象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に当該移動体が第１象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第１象限から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第１象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第１象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第２象限（Ｘ＜０，Ｙ＞０のエリア）から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第２象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第２象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第２象限から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第２象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第２象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第３象限（Ｘ＜０，Ｙ＜０のエリア）から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第３象限に存在する場合は更に前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第３象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第３象限から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第３象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第３象限以外の象限に存在する場合は更に前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第４象限（Ｘ＞０，Ｙ＜０のエリア）から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第４象限に存在する場合は更に前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第４象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第４象限から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第４象限に存在する場合は更に前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第４象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記移動体が前記基地局の近傍に到達すると、そのときに標定される前記移動体の現在位置を前記移動体に提供する
   位置情報提供システム。
2. 請求項１に記載の位置情報提供システムであって、
   前記移動体は、オドメトリによって自身の現在位置を生成し、前記基地局の近傍に到達した際に前記基地局から提供される前記現在位置に基づき、オドメトリによって生成される前記現在位置に累積する誤差を補正する
   位置情報提供システム。
3. 自身の現在位置を標定するための無線信号である位置標定信号を送信する通信装置を備えた自律的に移動する移動体と、
   第１のアンテナ対と第２のアンテナ対とが、前記第１のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差と前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の経路差とが一致するように設けられ、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対が、前記第１のアンテナ対及び前記第２のアンテナ対の各アンテナが等間隔を開けて平面上に矩形状に並ぶように配置され、前記第１のアンテナ対の各アンテナ又は前記第２のアンテナ対の各アンテナによって受信される前記位置標定信号の位相差Δθに基づき前記移動体が存在する方向を求め、求めた前記方向に基づき前記移動体の現在位置を標定してこれを前記移動体に送信する基地局と
   を含んで構成される位置情報提供システムが、
   前記基地局によって標定される前記移動体の現在位置に基づき、前記移動体が、前記矩形の中心を原点として前記矩形の一辺の方向に設定したＸ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、もしくは、前記矩形の中心を原点として前記Ｘ軸と直角な方向に設定したＹ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面、のいずれかに到達したか否かを判定し、
   前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第１象限（Ｙ＞０，Ｘ＞０のエリア）から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第１象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に当該移動体が第１象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第１象限から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第１象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第１象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第２象限（Ｘ＜０，Ｙ＞０のエリア）から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第２象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第２象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第２象限から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第２象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第２象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第３象限（Ｘ＜０，Ｙ＜０のエリア）から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第３象限に存在する場合は更に前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第３象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第３象限から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第３象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第３象限以外の象限に存在する場合は更に前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｘ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第４象限（Ｘ＞０，Ｙ＜０のエリア）から到達した場合は前記移動体を左に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第４象限に存在する場合は更に前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第４象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記Ｙ軸を含むＸＹ平面に垂直な平面に第４象限から到達した場合は前記移動体を右に９０°方向転換させ、当該方向転換後も前記移動体が第４象限に存在する場合は更に前記転換方向と逆方向に９０°方向転換させ、一方、当該方向転換後に前記移動体が第４象限以外の象限に存在する場合は更に前記移動体を前記転換方向と同方向に９０°方向転換させ、
   前記移動体が前記基地局の近傍に到達すると、そのときに標定される前記移動体の現在位置を前記移動体に提供する
   位置情報提供方法。
4. 請求項３に記載の位置情報提供方法であって、
   前記移動体は、オドメトリによって自身の現在位置を生成し、前記基地局の近傍に到達した際に前記基地局から提供される前記現在位置に基づき、オドメトリによって生成される前記現在位置に累積する誤差を補正する
   位置情報提供方法。

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