JP6794093B2 - Position estimation system - Google Patents
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Description
本発明は、建物内部のようなＧＰＳ電波の届かない空間内での携帯端末の位置推定技術に関し、例えば消防隊員が建物の中で任務を遂行する際に携帯端末の通信機能を利用して位置を把握したり、消防隊員の活動を支援するため建物内のマップを作成するのに適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique for estimating the position of a mobile terminal in a space where GPS radio waves do not reach , such as inside a building. For example, when a firefighter performs a mission in a building, the position is determined by using the communication function of the mobile terminal. Regarding techniques that can be applied to grasp and map the inside of a building to support the activities of firefighters.
火災等の発生により建物の中へ消防隊員が進入し、消火および救助活動等（以下、消火活動）をする際には、屋外にいる指揮隊が建物内の情報及び建物内の隊員の位置情報を把握し、適切な指揮を行う必要がある。
消火活動をする際、消防隊員は建物内部の地図を携帯して建物内に進入することがあるが、熱線等により地図が破損し、記載内容を読み取ることが困難になる場合がある。
When firefighters enter the building due to a fire, etc., and perform fire extinguishing and rescue activities (hereinafter referred to as fire extinguishing activities), the command team outside the building provides information inside the building and the location information of the members inside the building. It is necessary to understand and give appropriate command.
When extinguishing a fire, firefighters may carry a map of the inside of the building and enter the building, but the map may be damaged by heat rays, etc., making it difficult to read the contents.
また、建物内部の構造が複雑であったり、暗闇・煙・塵填による視界不良、天井・壁の崩落等により、地図があっても自身の位置の把握が困難になり、予期せぬ障害が発生したり、指揮隊との連携がうまく取れない事態が発生することもある。 In addition, the structure inside the building is complicated, visibility is poor due to darkness, smoke, and dust, and the ceiling and walls collapse, making it difficult to grasp the position of the building even with a map, resulting in unexpected obstacles. Occasionally, there may be situations where coordination with the command team is not well established.
従来、作業者のような歩行体や車両などの移動体の位置を検出する測位システムに関する発明が種々提案されており、その中の１つに、例えばＧＰＳ（全地球測位システム）を用いて位置情報を取得する方法がある。
また、ＧＰＳは１０数ｍの誤差があり正確な位置を取得することができないため、ＧＰＳ信号に、加速度センサや地磁気センサ、あるいは自立航法用センサ（ジャイロセンサ）などの信号を組み合わせた自立航法により歩行体の測位を行う方法や、歩行経路上に位置情報を持った発信機を予め設置しておくとともに歩行体に受信機を保有させておくことで歩行体の現在位置を補正する方法も提案されている（特許文献１〜３）。
Conventionally, various inventions relating to a positioning system for detecting the position of a walking body such as a worker or a moving body such as a vehicle have been proposed, and one of them is a position using GPS (Global Positioning System), for example. There is a way to get information.
In addition, since GPS has an error of more than 10 m and cannot acquire an accurate position, it is possible to use autonomous navigation by combining GPS signals with signals such as an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, or a sensor for autonomous navigation (gyro sensor). We also propose a method for positioning the pedestrian body and a method for correcting the current position of the pedestrian body by installing a transmitter with position information on the walking path in advance and having the pedestrian body hold a receiver. (Patent Documents 1 to 3).
しかしながら、特許文献１や２に開示されているようなＧＰＳを併用した位置情報の取得方法では、ＧＰＳ電波の届かない屋内で活動する作業者の位置を取得することができない。また、ジャイロセンサや加速度センサなどを用いた測位方法のみでは、観測を続けるうちに誤差が大きくなってしまうという課題がある。
さらに、歩行経路上に位置情報を持った発信機を予め設置しておく特許文献３に開示されている方法は、既設の建造物はこのような設備が設けられていないものが大半であるので、新たにこのような設備を導入する必要があり、そのような設備の導入には非常に大きなコストがかかるという課題がある。
However, with the method of acquiring position information using GPS as disclosed in Patent Documents 1 and 2, it is not possible to acquire the position of a worker who is active indoors where GPS radio waves do not reach. Further, only the positioning method using the gyro sensor or the acceleration sensor has a problem that the error becomes large as the observation is continued.
Further, the method disclosed in Patent Document 3 in which a transmitter having position information is installed in advance on a walking path is that most of the existing buildings are not provided with such equipment. , It is necessary to newly introduce such equipment, and there is a problem that the introduction of such equipment requires a very large cost.
本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、建物内部のようなＧＰＳ電波の届かない空間内を作業者が移動する場合に、その位置を迅速かつ正確に把握することができ、それによって短時間に作業や任務を完了させることができる位置推定技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、位置情報を持った発信機が設置されていない既設の建造物内へ作業者が進入する場合に、作業者の位置を迅速かつ正確に把握することができ、それによって外部から適切な指示を与えて作業や任務遂行の支援をすることができる位置推定技術を提供することにある。
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to quickly move the position of an operator in a space such as the inside of a building where GPS radio waves do not reach. The purpose is to provide a position estimation technique that can be grasped accurately and thereby complete a work or a mission in a short time.
Another object of the present invention is to be able to quickly and accurately grasp the position of a worker when the worker enters an existing building in which a transmitter having position information is not installed. The purpose is to provide a position estimation technology that can support work and mission execution by giving appropriate instructions from the outside.
上記課題を解決するために、請求項１に記載の位置推定システムは、
自己のアドレス情報を無線で発信可能であってＧＰＳ電波の届かない建物内に設置される複数の発信機と、
前記発信機から発信される無線信号を受信する受信回路と、慣性センサと、無線通信を行う無線通信回路とを備えた携帯端末と、
前記携帯端末と無線通信を行う無線通信回路および記憶装置を備えたデータ処理装置と、を含む位置推定システムであって、
前記携帯端末は、前記受信回路により前記発信機から発信されたアドレス情報を受信し、該アドレス情報と受信電波強度情報と前記慣性センサの検出情報と自己の識別情報とを送信する機能を有し、
前記データ処理装置は、
前記携帯端末から送信されてくる前記アドレス情報と受信電波強度情報と慣性センサの検出情報に基づいて、予め設定された起点を基準とする当該携帯端末の位置を演算により算出する機能と、
前記複数の発信機のいずれかから最初にアドレス情報を受信した時点で、前記記憶装置内に未登録のアクティブ状態の発信機があるか否か判定し未登録のアクティブ状態の発信機がある場合に先行作業者の保有する携帯端末の位置を、当該発信機の設定位置として記憶する機能と、
を有していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the position estimation system according to claim 1 is used.
Multiple transmitters installed in a building that can transmit its own address information wirelessly and are out of reach of GPS radio waves,
A mobile terminal provided with a receiving circuit for receiving a wireless signal transmitted from the transmitter, an inertial sensor, and a wireless communication circuit for performing wireless communication.
A position estimation system including a data processing device including a wireless communication circuit and a storage device that perform wireless communication with the mobile terminal.
The mobile terminal has a function of receiving the address information transmitted from the transmitter by the receiving circuit and transmitting the address information, the received radio wave intensity information, the detection information of the inertial sensor, and the self-identification information. ,
The data processing device is
A function to calculate the position of the mobile terminal based on a preset starting point based on the address information, received radio wave intensity information, and detection information of the inertial sensor transmitted from the mobile terminal, and
When the address information is first received from any of the plurality of transmitters, it is determined whether or not there is an unregistered active transmitter in the storage device, and there is an unregistered active transmitter. A function to memorize the position of the mobile terminal owned by the preceding worker as the set position of the transmitter,
It is characterized by having.
請求項１に記載の発明によれば、携帯端末の位置を正確に把握することができるため、位置建物内部のようなＧＰＳ電波の届かない空間内を作業者が移動する場合や位置情報を持った発信機が設置されていない既設の建造物内へ作業者が進入する場合に、作業者の位置を迅速かつ正確に把握することができる。 According to the invention of claim 1, since the position of the mobile terminal can be accurately grasped, when the worker moves in a space where GPS radio waves do not reach , such as inside a position building, or has position information. When a worker enters an existing building in which a transmitter is not installed, the position of the worker can be quickly and accurately grasped.
本発明によれば、建物内部のようなＧＰＳ電波の届かない空間内を作業者が移動する場合に、その位置を迅速かつ正確に把握することができ、それによって短時間に作業や任務を完了させることができる。また、位置情報を持った発信機が設置されていない既設の建造物内へ作業者が進入する場合に、作業者の位置を迅速かつ正確に把握することができ、それによって外部から適切な指示を与えて作業や任務遂行の支援をすることができるという効果がある。 According to the present invention, when a worker moves in a space where GPS radio waves do not reach , such as inside a building, the position can be quickly and accurately grasped, thereby completing work or a mission in a short time. Can be made to. In addition, when a worker enters an existing building where a transmitter with position information is not installed, the position of the worker can be quickly and accurately grasped, thereby giving appropriate instructions from the outside. It has the effect of being able to support work and mission performance.
以下、本発明に係る位置推定システムの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の位置推定システムの概略構成を示すものである。図１に示すように、本実施形態の位置推定システムにおいては、建物内部の任意の箇所に配設されたビーコン用の発信機１０と、作業者が保有する携帯端末２０と、インターネット回線や電話回線等の通信網３０を介して携帯端末２０との間でデータ通信を行うデータ処理装置としてのサーバ（携帯端末２０に対して位置に関する情報等を提供するコンピュータ）４０とから構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the position estimation system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of the position estimation system of the present embodiment. As shown in FIG. 1, in the position estimation system of the present embodiment, a transmitter 10 for a beacon arranged at an arbitrary place inside the building, a mobile terminal 20 owned by an operator, an internet line or a telephone. It is composed of a server (computer that provides information about a position to the mobile terminal 20) 40 as a data processing device that performs data communication with the mobile terminal 20 via a communication network 30 such as a line.
なお、携帯端末２０へビーコンの無線信号（アドレス情報）を発信する発信機１０の通信方式としては、例えばBluetooth（登録商標）通信やIEEE 802.11規格に従ったＷｉＦｉ等の無線ＬＡＮ、赤外線通信など公知の通信方式を利用することができる。発信機１０を配置する間隔は特に限定されないが、隣接するそれぞれの発信機の通信範囲が重なるような距離とするのが良い。従って、移動経路の途中に曲がり角がある場所では、直線の場合の通信可能距離よりも短い距離をおいて配置される。携帯端末２０とサーバ４０との間の通信は、通信網を介さずに直接行うように構成しても良い。 As the communication method of the transmitter 10 that transmits the wireless signal (address information) of the beacon to the mobile terminal 20, for example, Bluetooth (registered trademark) communication, wireless LAN such as WiFi according to the IEEE 802.11 standard, infrared communication, etc. are known. Communication method can be used. The interval at which the transmitters 10 are arranged is not particularly limited, but it is preferable that the distance is such that the communication ranges of the adjacent transmitters overlap. Therefore, in a place where there is a corner in the middle of the movement path, the distance is shorter than the communicable distance in the case of a straight line. Communication between the mobile terminal 20 and the server 40 may be configured to be performed directly without going through a communication network.
発信機１０は、定期的に自己のアドレス情報を無線信号に乗せて周囲に発信する発信部と、起動スイッチもしくは状態（アクティブ／非アクティブ）の切替えスイッチとを備える。この発信機１０が無線で発信するアドレス情報には、少なくとも当該発信機の識別コードが含まれていればよい。
一方、作業者が保有する携帯端末２０は、後に詳しく説明するように、上記発信機１０から無線で発信されるビーコン信号を受信する機能と、発信機１０から発信されるビーコン信号に含まれるアドレス情報を抽出する機能と、通信網３０を介してサーバ４０との間でデータ通信を行う通信機能等を有しており、発信機１０から受信したアドレス情報をジャイロセンサ等からの信号に基づく検出情報と共にサーバ４０へ送信する。
The transmitter 10 includes a transmitter that periodically carries its own address information on a wireless signal and transmits it to the surroundings, and a start switch or a state (active / inactive) changeover switch. The address information transmitted wirelessly by the transmitter 10 may include at least the identification code of the transmitter.
On the other hand, the mobile terminal 20 owned by the worker has a function of receiving a beacon signal wirelessly transmitted from the transmitter 10 and an address included in the beacon signal transmitted from the transmitter 10, as will be described in detail later. It has a function to extract information and a communication function to perform data communication with the server 40 via the communication network 30, and detects the address information received from the transmitter 10 based on the signal from the gyro sensor or the like. It is transmitted to the server 40 together with the information.
図２は、本実施形態の位置推定システムに使用される携帯端末２０の概略構成を示す。
図２に示すように、本実施形態における携帯端末２０は、発信機１０から無線で発信されるビーコンの無線信号を受信するアンテナ２１ａおよび受信回路２１と、ＬＣＤ（液晶パネル）などからなる表示部２２と、タッチパネルなどからなる入力操作部２３と、音声を発生するスピーカ２４を備えている。受信回路２１は、発信機１０からの受信電波の強度を検出する機能を有している。
また、携帯端末２０は、内部回路を制御したり上記受信回路２１により受信したビーコン信号から識別コード情報を読み取る等の処理をするＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２５と、データを不揮発的に記憶可能なＲＯＭ（リードオンリメモリ）２６と、データを一時的に記憶可能なＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２７を備える。
FIG. 2 shows a schematic configuration of a mobile terminal 20 used in the position estimation system of the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the mobile terminal 20 according to the present embodiment is a display unit including an antenna 21a and a receiving circuit 21 for receiving a wireless signal of a beacon wirelessly transmitted from a transmitter 10 and an LCD (liquid crystal panel) or the like. A 22 is provided, an input operation unit 23 including a touch panel and the like, and a speaker 24 that generates sound. The receiving circuit 21 has a function of detecting the strength of the received radio wave from the transmitter 10.
Further, the mobile terminal 20 has a CPU (microprocessor) 25 that controls an internal circuit and reads identification code information from a beacon signal received by the receiving circuit 21, and a ROM that can non-volatilely store data. (Read-only memory) 26 and RAM (random access memory) 27 capable of temporarily storing data are provided.
さらに、本実施形態における携帯端末２０は、当該端末の移動およびその方向を検知するための慣性センサ（加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ＝電子コンパス）２８と、通信網３０を介してサーバ４０との間でデータ通信を行うアンテナ２９ａおよび無線通信回路２９を備えている。携帯端末２０は、慣性センサ２８から読み込んだ情報および発信機１０からのビーコン信号を受信して取得した発信機１０のアドレス情報および受信電波強度の情報をサーバ４０へ送信する機能（アプリケーションソフト）を備えるように構成される。なお、本実施形態で用いられる携帯端末２０は、慣性センサや無線通信回路を備えたスマートフォンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの汎用の携帯端末を使用することで、トータルコトスの上昇を抑えることができる。
なお、携帯端末２０が保有する慣性センサの検出情報に基づく位置の算出には誤差が発生する。そこで、本実施例では、ビーコンからの信号（アドレス情報）を組み合わせることで、位置精度を高めるように工夫している。
Further, the mobile terminal 20 in the present embodiment includes an inertial sensor (acceleration sensor, angular velocity sensor, geomagnetic sensor = electronic compass) 28 for detecting the movement and direction of the terminal, and a server 40 via a communication network 30. It is provided with an antenna 29a and a wireless communication circuit 29 for data communication between the two. The mobile terminal 20 has a function (application software) of transmitting the information read from the inertial sensor 28, the address information of the transmitter 10 acquired by receiving the beacon signal from the transmitter 10, and the received radio wave strength information to the server 40. It is configured to be prepared. The mobile terminal 20 used in the present embodiment can suppress an increase in total cost by using a general-purpose mobile terminal such as a smartphone equipped with an inertial sensor or a wireless communication circuit or a PDA (Personal Digital Assistant). it can.
An error occurs in the calculation of the position based on the detection information of the inertial sensor held by the mobile terminal 20. Therefore, in this embodiment, the position accuracy is improved by combining the signals (address information) from the beacon.
図示しないが、サーバ４０は、携帯端末２０に対して位置に関する情報等を提供するコンピュータであり、通常のコンピュータと同様に、データ記憶装置（メモリ）と、各種演算処理を実行するデータ処理装置（ＣＰＵ）と、通信網３０を介して携帯端末２０との間でデータ通信を行う通信装置、加工したデータを出力する表示装置等を有している。
本実施例におけるサーバ４０は、携帯端末２０から受信した発信機１０のアドレス情報および受信電波強度の情報と、携帯端末２０が取得した慣性センサの検出情報とに基づいて、発信機１０の設定位置および携帯端末２０の起点からの相対位置を計算しそれぞれの位置をリアルタイムで把握し、時系列データとしてメモリに記録する機能を有している。また、サーバ４０は、記録した時系列データを解析して、発信機１０の設定位置や携帯端末２０の移動軌跡を認識するとともに、マップを作成して表示装置に表示する機能を備える。
Although not shown, the server 40 is a computer that provides information about the position to the mobile terminal 20, and is a data storage device (memory) and a data processing device (data processing device) that executes various arithmetic processes in the same manner as a normal computer. It has a communication device that performs data communication between the CPU) and the mobile terminal 20 via the communication network 30, a display device that outputs processed data, and the like.
The server 40 in the present embodiment sets the position of the transmitter 10 based on the address information and the received radio wave intensity information of the transmitter 10 received from the mobile terminal 20 and the detection information of the inertial sensor acquired by the mobile terminal 20. It also has a function of calculating a relative position from the starting point of the mobile terminal 20, grasping each position in real time, and recording it in a memory as time-series data. Further, the server 40 has a function of analyzing the recorded time-series data, recognizing the set position of the transmitter 10 and the movement locus of the mobile terminal 20, and creating a map and displaying it on the display device.
次に、本実施形態の位置推定システムの運用方法の一例を、ビル等の建物内で作業者（消防士）が活動する場合を例にとって、図３〜図８を参照しながら説明する。
本実施形態の位置推定システムにおいては、消火等の本来の活動を開始前もしくは最初の活動の際に、建物の内部構造を把握したりその後に建物内部で活動する作業者の位置を把握できるようにするため、建物の内部の適当な位置（複数個所）に発信機１０を設置する作業を行う。以下、発信機１０を設置する作業を行う作業者を、先行作業者と称する。なお、発信機１０を設置する作業は、人間が行う代わりに、作業アームを備えた自律走行ロボットによって行うことも可能であり、その場合、自律走行ロボットに、発信機１０および携帯端末２０を搭載して走行させ、作業アームによって発信機１０を設置させるようにすればよい。
Next, an example of the operation method of the position estimation system of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 8 by taking the case where a worker (firefighter) is active in a building such as a building.
In the position estimation system of the present embodiment, it is possible to grasp the internal structure of the building before the start of the original activity such as fire extinguishing or at the time of the first activity, and to grasp the position of the worker who is active inside the building after that. In order to achieve this, the transmitter 10 is installed at appropriate positions (multiple locations) inside the building. Hereinafter, the worker who performs the work of installing the transmitter 10 is referred to as a preceding worker. The work of installing the transmitter 10 can be performed by an autonomous traveling robot provided with a work arm instead of being performed by a human being. In that case, the transmitter 10 and the mobile terminal 20 are mounted on the autonomous traveling robot. The transmitter 10 may be installed by the work arm.
先ず、先行もしくは先頭の作業者（自律走行ロボットを含む）の活動の手順を、図３（Ａ）を用いて説明する。
先行作業者（先頭作業者）は、複数の発信機１０および１つの携帯端末２０を保有して建物内部に進入する（ステップＳ１）。そして、進入口に、起動スイッチをオンもしくは切替えスイッチをアクティブに切り替えた発信機１０を１つ設置する（ステップＳ２）。続いて、建物内部を移動し（ステップＳ３）、所定の距離を移動もしくは通路の曲り角に達したような場合に、新たな発信機１０を設置するか否かの判定を行う（ステップＳ４）。
First, the procedure of the activity of the preceding or leading worker (including the autonomous traveling robot) will be described with reference to FIG. 3A.
The preceding worker (leading worker) has a plurality of transmitters 10 and one mobile terminal 20 and enters the inside of the building (step S1). Then, one transmitter 10 whose start switch is turned on or whose changeover switch is actively switched is installed at the entrance (step S2). Subsequently, when the inside of the building is moved (step S3) and a predetermined distance is moved or the corner of the passage is reached, it is determined whether or not to install a new transmitter 10 (step S4).
ここで、発信機１０を設置する（ステップＳ４；Ｙｅｓ）と判定すると、起動スイッチをオンもしくは切替えスイッチをアクティブに切り替えた発信機１０を１つ設置（ステップＳ５）して、再び移動を開始する（ステップＳ５→Ｓ３）。また、ステップＳ４で、発信機１０を設置しない（ステップＳ４；Ｎｏ）と判定すると、発信機１０を設置せずに移動を継続する（ステップＳ４→Ｓ３）。上記のような動作を、建物のフロア全体に亘って発信機が行き渡るまで繰り返す。
上記のような作業で、起動、設置された発信機１０は、所定の周期、所定の電波強度で、自身のアドレス情報を含むビーコン信号を発信し続ける。一方、作業者が保有する携帯端末２０は、起動された発信機１０からのビーコン信号を受信し、アドレス情報および受信電波強度と共に自己が持つ慣性センサ（加速度センサや電子コンパス）の情報および端末ＩＤコード（機器識別情報）をサーバ４０へ送信することとなる。
Here, if it is determined that the transmitter 10 is installed (step S4; Yes), one transmitter 10 whose start switch is turned on or the changeover switch is actively switched is installed (step S5), and the movement is started again. (Step S5 → S3). Further, if it is determined in step S4 that the transmitter 10 is not installed (step S4; No), the movement is continued without installing the transmitter 10 (step S4 → S3). The above operation is repeated until the transmitter is distributed over the entire floor of the building.
The transmitter 10 activated and installed by the above operation continues to transmit a beacon signal including its own address information in a predetermined cycle and a predetermined radio wave intensity. On the other hand, the mobile terminal 20 owned by the worker receives the beacon signal from the activated transmitter 10, and includes the address information and the received radio wave strength, as well as the information of the inertial sensor (acceleration sensor and electronic compass) possessed by the operator and the terminal ID. The code (device identification information) will be transmitted to the server 40.
次に、先行作業者が保有する携帯端末２０の動作の手順を、図３（Ｂ）を用いて説明する。
携帯端末２０は、起動スイッチがオンもしくは切替えスイッチがアクティブに切り替えると、先行作業者により建物内部に設置された発信機１０から送信されるアドレス情報の受信および受信電波強度の検出を開始する（ステップＳ１１）。次に、携帯端末２０は、当該携帯端末２０に設けられている慣性センサから加速度や方位情報を取得する（ステップＳ１２）。続いて、携帯端末２０は、ステップＳ１１で取得したアドレス情報および受信電波強度と共にステップＳ１１で取得した加速度や方位情報をサーバ４０へ送信する処理を行う（ステップＳ１３）。その後、携帯端末２０は、ステップＳ１１へ戻り、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を繰り返し実行する。
Next, the procedure for operating the mobile terminal 20 owned by the preceding worker will be described with reference to FIG. 3 (B).
When the start switch is turned on or the changeover switch is actively switched, the mobile terminal 20 starts receiving the address information transmitted from the transmitter 10 installed inside the building by the preceding worker and detecting the received radio wave strength (step). S11). Next, the mobile terminal 20 acquires acceleration and directional information from the inertial sensor provided in the mobile terminal 20 (step S12). Subsequently, the mobile terminal 20 performs a process of transmitting the acceleration and direction information acquired in step S11 to the server 40 together with the address information and the received radio wave intensity acquired in step S11 (step S13). After that, the mobile terminal 20 returns to step S11 and repeatedly executes the processes of steps S11 to S13.
次に、システム全体の流れを、図４を用いて説明する。
本実施形態の位置推定システムでは、先行作業者による建物内部への発信機（ビーコン）１０の設置作業の開始前もしくは開始と並行して、サーバ４０による作業者の支援処理を開始する（ステップＳ２１）。それから、先行作業者が保有する携帯端末２０とサーバ４０との間の情報の送受信を開始する（ステップＳ２２）。続いて、先行作業者が移動を開始するとともに発信機（ビーコン）１０の設置作業を実行する（ステップＳ２３）。
Next, the flow of the entire system will be described with reference to FIG.
In the position estimation system of the present embodiment, the support process of the worker by the server 40 is started before or in parallel with the start of the installation work of the transmitter (beacon) 10 inside the building by the preceding worker (step S21). ). Then, the transmission / reception of information between the mobile terminal 20 owned by the preceding worker and the server 40 is started (step S22). Subsequently, the preceding worker starts moving and executes the installation work of the transmitter (beacon) 10 (step S23).
続いて、サーバ４０が、携帯端末２０が発信機１０から取得したアドレス情報および受信電波強度と共に携帯端末２０が持つ慣性センサの情報を受信し、その受信情報に基づいて、先行作業者の携帯端末２０の現在位置および発信機１０の設定位置を演算する（ステップＳ２４）。その後、演算された携帯端末２０の現在位置および発信機１０の設定位置の情報に基づく建物内部のマップ（地図）の作成および該マップ上での携帯端末２０の現在位置および発信機１０の設定位置の表示の処理を開始する（ステップＳ２５）。 Subsequently, the server 40 receives the address information acquired from the transmitter 10 by the mobile terminal 20 and the information of the inertial sensor of the mobile terminal 20 together with the received radio wave intensity, and based on the received information, the mobile terminal of the preceding worker. The current position of 20 and the set position of the transmitter 10 are calculated (step S24). After that, a map (map) inside the building is created based on the calculated current position of the mobile terminal 20 and the set position of the transmitter 10, and the current position of the mobile terminal 20 and the set position of the transmitter 10 on the map. The process of displaying the above is started (step S25).
そして、すべての発信機（ビーコン）１０の設置が終了すると、消火や残留者の救助等、本来の活動を実行する後続の作業者（実行部隊）が、各々携帯端末２０を保有して建物内部へ進入する。すると、サーバ４０は、実行部隊の作業者が保有する各携帯端末２０から慣性センサの情報を受信する（ステップＳ２７）。そして、受信した情報をサーバ４０が処理して、作業者（携帯端末）の現在位置を算出してその位置をマップ上にシンボルやアイコンで表示する（ステップＳ２８，Ｓ２９）。この際、サーバ４０は、携帯端末２０へステップＳ２５で作成したマップ情報を送信するようにしても良い（ステップＳ２６→Ｓ２７）。 Then, when the installation of all the transmitters (beacons) 10 is completed, the subsequent workers (execution units) who carry out the original activities such as fire extinguishing and rescue of the survivors each hold the mobile terminal 20 and inside the building. Enter into. Then, the server 40 receives the information of the inertial sensor from each mobile terminal 20 owned by the worker of the execution unit (step S27). Then, the server 40 processes the received information, calculates the current position of the worker (mobile terminal), and displays the position with a symbol or an icon on the map (steps S28 and S29). At this time, the server 40 may transmit the map information created in step S25 to the mobile terminal 20 (step S26 → S27).
実行部隊の各作業者が保有する携帯端末２０はそれぞれ異なる端末ＩＤコード（機器識別情報）を持ち、該端末ＩＤコードおよび発信機１０からのビーコン信号を受信し、アドレス情報および受信電波強度と共に自己が持つ慣性センサ（加速度センサや電子コンパス）の情報をサーバ４０へ送信する。サーバ４０は、これらの情報から建物内部へ進入した複数の作業者（携帯端末）の位置を演算によって把握し、ステップＳ２５で作成したマップ上へ表示する処理を行なう（ステップＳ２８）。
なお、ここでは、先行作業者が予め建物内部に発信機（ビーコン）１０を設置した後で実行部隊の作業者が建物の内部へ侵入して消火活動等を実行する場合を例にとって説明したが、消火活動等を実行する複数の作業者が発信機１０を設置しながら建物の奥へ移動して活動する場合にも利用することができる。
The mobile terminal 20 owned by each worker of the execution unit has a different terminal ID code (device identification information), receives the terminal ID code and the beacon signal from the transmitter 10, and self with the address information and the received radio wave strength. Information on the inertial sensor (acceleration sensor or electronic compass) possessed by the server 40 is transmitted to the server 40. The server 40 grasps the positions of a plurality of workers (mobile terminals) that have entered the building from these information by calculation, and performs a process of displaying them on the map created in step S25 (step S28).
Here, the case where the worker of the execution unit invades the inside of the building and executes the fire extinguishing activity after the preceding worker installs the transmitter (beacon) 10 in the building in advance has been described as an example. It can also be used when a plurality of workers who execute fire extinguishing activities move to the back of a building while installing a transmitter 10.
図５〜図７には、サーバ４０により作成される建物内部のマップ（地図）および該マップ上での携帯端末２０の現在位置および発信機１０の設定位置の表示の例が示されている。
このうち、図５（Ａ）は先行作業者が建物内部へ進入した直後のマップの表示例、図５（Ｂ）は先行作業者が建物内部で少し移動した時のマップの表示例、図６（Ａ）は先行作業者が建物内部でさらに移動した時のマップの表示例、図６（Ｂ）は実行部隊の複数の作業者が建物内部に進入している時のマップの表示例である。この表示例では、移動軌跡の周辺と未踏破の区域とを異なる色で表示することで、未踏破区域が視覚的に把握し易くなっている。
なお、活動しようとする建物によっては、予め建物内部のフロア構成（マップ）の情報が得られる場合もある。その場合には、予め取得したフロアマップ上に、発信機１０の設定位置および進入した作業者の位置を演算し、マップ上へ表示するようにしても良い。図７には、フロアマップ情報がある場合の表示例が示されている。
5 to 7 show a map (map) of the inside of the building created by the server 40, and an example of displaying the current position of the mobile terminal 20 and the set position of the transmitter 10 on the map.
Of these, FIG. 5 (A) is an example of displaying a map immediately after the preceding worker enters the inside of the building, and FIG. 5 (B) is an example of displaying a map when the preceding worker moves a little inside the building, FIG. (A) is an example of displaying a map when the preceding worker moves further inside the building, and FIG. 6 (B) is an example of displaying a map when a plurality of workers of the execution unit are entering the inside of the building. .. In this display example, the unexplored area is easily grasped visually by displaying the periphery of the movement locus and the unexplored area in different colors.
In addition, depending on the building to be active, information on the floor composition (map) inside the building may be obtained in advance. In that case, the set position of the transmitter 10 and the position of the worker who has entered may be calculated on the floor map acquired in advance and displayed on the map. FIG. 7 shows a display example when there is floor map information.
次に、実施形態の位置推定システムを構成するサーバ４０のＣＰＵによって実行される処理の詳細な手順を、図８のフローチャートを用いて説明する。
図８（Ａ）に示すように、サーバ４０は、先ず、先行作業者（自律走行ロボット）が建物内へ進入する位置（進入口）を起点として記録する（ステップＳ３１）。具体的には、先行作業者が建物の進入口に到着したときの携帯端末２０の位置を起点として設定する。
Next, a detailed procedure of processing executed by the CPU of the server 40 constituting the position estimation system of the embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
As shown in FIG. 8A, the server 40 first records the position (entrance) at which the preceding worker (autonomous traveling robot) enters the building as a starting point (step S31). Specifically, the position of the mobile terminal 20 when the preceding worker arrives at the entrance of the building is set as the starting point.
続いて、サーバ４０は、携帯端末２０との間でデータの送受信を行い、携帯端末２０が発信機１０から取得したアドレス情報および受信電波強度と共に携帯端末２０が持つ慣性センサの情報を受信する（ステップＳ３２）。次に、その受信情報の中に、サーバの記憶装置内に未登録のアクティブ状態の発信機が存在するか否か判定する（ステップＳ３３）。そして、未登録のアクティブ状態の発信機がない（Ｎｏ）と判定した場合は、ステップＳ３２へ戻る。 Subsequently, the server 40 transmits / receives data to / from the mobile terminal 20, and receives the address information acquired from the transmitter 10 by the mobile terminal 20 and the information of the inertial sensor of the mobile terminal 20 together with the received radio wave intensity ( Step S32). Next, it is determined whether or not there is an unregistered active transmitter in the storage device of the server in the received information (step S33). Then, if it is determined that there is no unregistered active transmitter (No), the process returns to step S32.
一方、ステップＳ３３で、受信情報の中に、未登録のアクティブ状態の発信機が存在する（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ３４へ進み、当該発信機１０のアドレス情報と起点位置情報とを対応付けて記憶し、例えば図５（Ａ）に示すように、表示画面の起点位置に発信機のシンボル（もしくはアイコン）を表示する（ステップＳ３５）。
その後、携帯端末２０からの情報の受信があるか判定し（ステップＳ３６）、情報受信がない（Ｎｏ）と判定した場合は、情報受信があるまで待機する（ステップＳ３６）。また、ステップＳ３６で、情報受信がある（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ４０へ進み、携帯端末２０からの受信情報の処理を行い、処理が終了するとステップＳ３６へ戻って、携帯端末２０からの情報受信の有無の判定と受信情報処理とを繰り返し実行する。
On the other hand, if it is determined in step S33 that an unregistered active transmitter exists (Yes) in the received information, the process proceeds to step S34, and the address information and the starting point position information of the transmitter 10 are obtained. It is stored in association with each other, and the symbol (or icon) of the transmitter is displayed at the starting position of the display screen, for example, as shown in FIG. 5A (step S35).
After that, it is determined whether or not the information is received from the mobile terminal 20 (step S36), and if it is determined that the information is not received (No), the process waits until the information is received (step S36). If it is determined in step S36 that there is information reception (Yes), the process proceeds to step S40 to process the received information from the mobile terminal 20, and when the processing is completed, the process returns to step S36 to return from the mobile terminal 20. Judgment of the presence / absence of information reception and reception information processing are repeatedly executed.
図８（Ｂ）には、上記ステップＳ４０の受信情報処理の具体的な手順が示されている。
この受信情報処理においては、サーバ４０は、先ず携帯端末２０が発信機１０から取得したアドレス情報および受信電波強度と共に携帯端末２０が持つ慣性センサの情報を受信する（ステップＳ４１）。次に、受信情報に基づいて、起点位置からの携帯端末２０の相対位置を算出する（ステップＳ４２）。具体的には、慣性センサの情報に基づいて携帯端末２０の移動方向および移動距離を算出する。なお、このとき、慣性センサの情報のみでは正確な位置を算出することが困難であるので、受信電波強度に基いて携帯端末２０の移動距離を補正する。そして、算出した携帯端末２０の相対位置をサーバ内の記憶装置（メモリ）に記録し、図５（Ｂ）に示すように、表示画面上に携帯端末２０の移動点（軌跡）および作業者のシンボル（アイコン）を表示する（ステップＳ４３，Ｓ４４）。
FIG. 8B shows a specific procedure for receiving information processing in step S40.
In this reception information processing, the server 40 first receives the address information acquired from the transmitter 10 by the mobile terminal 20 and the information of the inertial sensor of the mobile terminal 20 together with the received radio wave intensity (step S41). Next, the relative position of the mobile terminal 20 from the starting point position is calculated based on the received information (step S42). Specifically, the moving direction and the moving distance of the mobile terminal 20 are calculated based on the information of the inertial sensor. At this time, since it is difficult to calculate an accurate position only from the information of the inertial sensor, the moving distance of the mobile terminal 20 is corrected based on the received radio wave intensity. Then, the calculated relative position of the mobile terminal 20 is recorded in a storage device (memory) in the server, and as shown in FIG. 5B, the moving point (trajectory) of the mobile terminal 20 and the operator's movement point (trajectory) are displayed on the display screen. A symbol (icon) is displayed (steps S43 and S44).
その後、サーバの記憶装置内に未登録のアクティブ状態の発信機が存在するか否か判定する（ステップＳ４５）。ここで、受信情報の中に、未登録のアクティブ状態の発信機がない（Ｎｏ）と判定した場合は、当該受信情報処理から抜けてステップＳ３６へ戻る。また、ステップＳ４５で、未登録のアクティブ状態の発信機が存在する（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ４６へ進み、直前に算出された携帯端末２０の相対位置を当該発信機１０の相対位置としてアドレス情報と対応付けてサーバ内の記憶装置（メモリ）に記憶し、図６（Ａ）に示すように、表示画面の対応する位置に発信機のシンボル（アイコン）を表示する（ステップＳ４７）。 After that, it is determined whether or not there is an unregistered active transmitter in the storage device of the server (step S45). Here, if it is determined that there is no unregistered active transmitter in the received information (No), the reception information processing is exited and the process returns to step S36. If it is determined in step S45 that there is an unregistered active transmitter (Yes), the process proceeds to step S46, and the relative position of the mobile terminal 20 calculated immediately before is set to the relative position of the transmitter 10. It is stored in the storage device (memory) in the server in association with the address information, and as shown in FIG. 6A, the transmitter symbol (icon) is displayed at the corresponding position on the display screen (step S47). ..
上記処理を繰り返すことで、建物内部のマップが作成されて行き、図６（Ｂ）に示すように、サーバ４０に接続されている表示装置４１の表示画面上にマップおよび発信機と作業者の位置がシンボル（アイコン）で表示される。従って、建物の外部から内部の作業者に対して、移動方向や移動距離など適切な指示を与えて作業や任務遂行の支援をすることができる。なお、作成したマップをサーバ側の表示装置４１に表示するほか、マップデータを作業者の携帯端末２０へ送信して携帯端末２０の表示部へ表示するようにしても良い。
以上説明したように、本実施形態の位置推定システムによれば、建物の内部構造に関する情報がない建物で火災等の事故や災害が発生したような場合にも、建物内部のマップを作成することができ、それによって建物内部へ進入して活動する消防士の活動を支援することが可能となる。
By repeating the above process, a map of the inside of the building is created, and as shown in FIG. 6B, the map, the transmitter, and the operator are displayed on the display screen of the display device 41 connected to the server 40. The position is displayed as a symbol (icon). Therefore, it is possible to support the work and the execution of the mission by giving appropriate instructions such as the moving direction and the moving distance to the workers from the outside of the building to the inside. In addition to displaying the created map on the display device 41 on the server side, the map data may be transmitted to the worker's mobile terminal 20 and displayed on the display unit of the mobile terminal 20.
As described above, according to the position estimation system of the present embodiment, even when an accident such as a fire or a disaster occurs in a building for which there is no information on the internal structure of the building, a map of the inside of the building is created. This makes it possible to support the activities of firefighters who enter the building and operate.
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、サーバ４０に接続されている表示装置４１の表示画面上に表示する作業者や発信機のシンボル（アイコン）は、ポインティングデバイスとしてのマウスにより操作（ポインタをシンボルに合わせてクリックしてからドロー）することでマップ上での位置をずらすことができるように構成にしてもよい。また、シンボルの位置をずらした場合、それに応じて携帯端末の移動軌跡を自動補正するように構成してもよい。このような機能は、例えば予めフロアマップの情報がある場合や作業者が保有する無線機を使用した無線通信の内容から、表示されている作業者の位置が正しくないと判断できる場合に適用すると有効である。 Although the present invention has been described above based on the embodiment, the present invention is not limited to that of the above embodiment and can be appropriately modified without departing from the gist thereof. For example, the symbols (icons) of workers and transmitters to be displayed on the display screen of the display device 41 connected to the server 40 are operated by the mouse as a pointing device (the pointer is aligned with the symbol and then drawn. ) May be configured so that the position on the map can be shifted. Further, when the position of the symbol is shifted, the movement locus of the mobile terminal may be automatically corrected accordingly. Such a function is applied, for example, when there is floor map information in advance or when it can be determined that the displayed position of the worker is incorrect from the contents of wireless communication using the radio owned by the worker. It is valid.
また、携帯端末２０は、新たに発信機１０を設置し起動もしくはアクティブ化する際に、近くにエレベータや階段、ドアなどの目印となる特徴物（ランドマーク）が存在する場合に、そのような情報をサーバ４０へ送信する機能を備えるように構成にしてもよい。これにより、建物の内部構造を把握し易くなる。また、目印となる特徴物情報を備える発信機を基準にして、携帯端末の位置や移動軌跡を補正することが可能となり、これにより作業者の位置および移動軌跡をより正確に把握することが可能となる。 Further, when the mobile terminal 20 newly installs and activates or activates the transmitter 10, if there is a feature (landmark) that serves as a mark such as an elevator, stairs, or a door nearby, such a case occurs. It may be configured to have a function of transmitting information to the server 40. This makes it easier to understand the internal structure of the building. In addition, it is possible to correct the position and movement locus of the mobile terminal based on the transmitter that has the feature information that serves as a mark, which makes it possible to more accurately grasp the position and movement locus of the worker. It becomes.
さらに、サーバ４０は、携帯端末２０が既に設置された発信機から本来受信可能な電波を受信できなくなったと、携帯端末の位置情報から判断した場合には当該発信機のシンボル（アイコン）の表示を他の発信機のシンボルと異なる色等で表示するように構成にしてもよい。これにより、発信機が、延焼火災や建物の一部の崩落等何らかの原因で故障し送信不能になったことを視覚的に認識させることができ、これによりこの発信機の設定位置周辺を警戒するように作業者に知らせることが可能となる。 Further, when the server 40 determines from the position information of the mobile terminal that the mobile terminal 20 can no longer receive the radio waves that can be originally received from the transmitter already installed, the server 40 displays the symbol (icon) of the transmitter. It may be configured to be displayed in a color or the like different from the symbols of other transmitters. As a result, it is possible to visually recognize that the transmitter has failed due to some reason such as a fire spreading or the collapse of a part of the building, and transmission becomes impossible, thereby guarding the area around the set position of the transmitter. It becomes possible to inform the worker.
また、上記実施形態では、先行作業者が１つのルートに沿って順次発信機を設置する例を説明したが、発信機の設置の方法はこれに限定されず、複数の作業者が進入口で二手に分かれて複数のルートに沿って発信機を順次設置したり、先行作業者によらず実行部隊の作業者が建物内へ進入しながら発信機を順次設置するようにしてもよい。
さらに、上記実施形態では、本発明を、ビル等の建物内で消防士が活動する場合の位置推定システムに適用したものを説明したが、本発明はそれに限定されず、地震等の災害により被害を受けた建造物内で救助隊が活動する場合の位置推定システムにも適用することができる。
Further, in the above embodiment, an example in which the preceding worker sequentially installs the transmitter along one route has been described, but the method of installing the transmitter is not limited to this, and a plurality of workers are at the entrance. It is possible to divide into two hands and install transmitters in sequence along a plurality of routes, or to install transmitters in sequence while the workers of the execution unit enter the building regardless of the preceding workers.
Further, in the above embodiment, the present invention has been described in which the present invention is applied to a position estimation system when a firefighter is active in a building such as a building, but the present invention is not limited thereto and is damaged by a disaster such as an earthquake. It can also be applied to a position estimation system when a rescue team operates in a building that has received a disaster.
１０ 発信機
２０ 携帯端末
２１ 受信回路
２１ａ アンテナ
２２ 表示部
２３ 入力操作部
２４ スピーカ
２５ ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）
２６ ＲＯＭ（リードオンリメモリ）
２７ ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）
２８ 慣性センサ
２９ 無線通信回路
２９ａ アンテナ
３０ 通信網
４０ サーバ
４１ 表示装置
10 Transmitter 20 Mobile terminal 21 Reception circuit 21a Antenna 22 Display unit 23 Input operation unit 24 Speaker 25 CPU (microprocessor)
26 ROM (read-only memory)
27 RAM (random access memory)
28 Inertia sensor 29 Wireless communication circuit 29a Antenna 30 Communication network 40 Server 41 Display device
Claims (1)
前記発信機から発信される無線信号を受信する受信回路と、慣性センサと、無線通信を行う無線通信回路とを備えた携帯端末と、
前記携帯端末と無線通信を行う無線通信回路および記憶装置を備えたデータ処理装置と、を含む位置推定システムであって、
前記携帯端末は、前記受信回路により前記発信機から発信されたアドレス情報を受信し、該アドレス情報と受信電波強度情報と前記慣性センサの検出情報と自己の識別情報とを送信する機能を有し、
前記データ処理装置は、
前記携帯端末から送信されてくる前記アドレス情報と受信電波強度情報と慣性センサの検出情報に基づいて、予め設定された起点を基準とする当該携帯端末の位置を演算により算出する機能と、
前記複数の発信機のいずれかから最初にアドレス情報を受信した時点で、前記記憶装置内に未登録のアクティブ状態の発信機があるか否か判定し未登録のアクティブ状態の発信機がある場合に先行作業者の保有する携帯端末の位置を、当該発信機の設定位置として記憶する機能と、
を有していることを特徴とする位置推定システム。 Multiple transmitters installed in a building that can transmit its own address information wirelessly and are out of reach of GPS radio waves,
A mobile terminal provided with a receiving circuit for receiving a wireless signal transmitted from the transmitter, an inertial sensor, and a wireless communication circuit for performing wireless communication.
A position estimation system including a data processing device including a wireless communication circuit and a storage device that perform wireless communication with the mobile terminal.
The mobile terminal has a function of receiving the address information transmitted from the transmitter by the receiving circuit and transmitting the address information, the received radio wave intensity information, the detection information of the inertial sensor, and the self-identification information. ,
The data processing device is
A function of calculating the position of the mobile terminal based on a preset starting point based on the address information, received radio wave intensity information, and detection information of the inertial sensor transmitted from the mobile terminal, and a function of calculating the position of the mobile terminal by calculation.
When the address information is first received from any of the plurality of transmitters, it is determined whether or not there is an unregistered active transmitter in the storage device, and there is an unregistered active transmitter. A function to memorize the position of the mobile terminal owned by the preceding worker as the set position of the transmitter,
A position estimation system characterized by having.
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