[go: up one dir, main page]

JP7012991B2 - Position estimation system - Google Patents

Position estimation system Download PDF

Info

Publication number
JP7012991B2
JP7012991B2 JP2017138441A JP2017138441A JP7012991B2 JP 7012991 B2 JP7012991 B2 JP 7012991B2 JP 2017138441 A JP2017138441 A JP 2017138441A JP 2017138441 A JP2017138441 A JP 2017138441A JP 7012991 B2 JP7012991 B2 JP 7012991B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnet
angle
field
terminal
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017138441A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018112538A (en
Inventor
博之 佐野
剛 神山
昌克 塚本
大造 池田
雅二 片桐
賢 太田
信夫 河口
克彦 梶
慧 廣井
康祐 渡邊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai National Higher Education and Research System NUC
Original Assignee
Tokai National Higher Education and Research System NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokai National Higher Education and Research System NUC filed Critical Tokai National Higher Education and Research System NUC
Publication of JP2018112538A publication Critical patent/JP2018112538A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7012991B2 publication Critical patent/JP7012991B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、位置推定システムに関する。 The present invention relates to a position estimation system.

従来より、無線LAN(Local Area Network)を用いて端末の測位が行えることが知られている(たとえば特許文献1参照)。端末の位置を正確に推定するための手法として、フィンガープリント方式あるいは三点測位方式のように複数の発信器を用いた手法も知られている。 Conventionally, it has been known that a terminal can be positioned using a wireless LAN (Local Area Network) (see, for example, Patent Document 1). As a method for accurately estimating the position of a terminal, a method using a plurality of transmitters such as a fingerprint method or a three-point positioning method is also known.

特開2013-221943号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-221943

Eugene Paperno, Ichiro Sasada, and Eduard Leonovich,「A New Method for Magnetic Position and OrientationTracking」, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 37, NO. 4, JULY 2001.Eugene Paperno, Ichiro Sasada, and Eduard Leonovich, "A New Method for Magnetic Position and Orientation Tracking", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 37, NO. 4, JULY 2001.

フィンガープリント方式等のように複数の発信器を用いると、設置しなければならない発信器の数が多くなるので、インフラストラクチャー(以下、「インフラ」と略記する)設置コストが掛かる。 If multiple transmitters are used, such as in the fingerprint method, the number of transmitters that must be installed increases, so infrastructure (hereinafter abbreviated as "infrastructure") installation costs are incurred.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、インフラ設置コストを削減することが可能な位置推定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a position estimation system capable of reducing infrastructure installation costs.

本発明の一態様に係る位置推定システムは、フィールドを生成する生成装置と、端末とを備えた、端末の位置を推定する位置推定システムであって、生成装置は、フィールド発生要素と、フィールド発生要素を回転させる駆動部と、フィールド発生要素の回転情報を端末に送信する送信部と、を含み、端末は、フィールド発生要素によって発生したフィールドを検出する検出部と、回転情報を受信する受信部と、生成装置の位置を基準とした端末の位置を推定するために、検出部が検出したフィールドと、受信部が受信した回転情報とに基づいて、フィールド発生要素と検出部との間の距離および角度を推定する推定部と、を含む。 The position estimation system according to one aspect of the present invention is a position estimation system for estimating the position of a terminal, which comprises a generation device for generating a field and a terminal, and the generation device includes a field generation element and a field generation. The terminal includes a driving unit for rotating the element and a transmitting unit for transmitting rotation information of the field generating element to the terminal, and the terminal has a detecting unit for detecting the field generated by the field generating element and a receiving unit for receiving the rotation information. And, in order to estimate the position of the terminal with respect to the position of the generator, the distance between the field generating element and the detection unit based on the field detected by the detection unit and the rotation information received by the reception unit. And an estimation unit that estimates the angle, and includes.

上記の位置推定システムでは、生成装置の位置を基準とした端末の位置を推定するために、検出したフィールドと、受信した回転情報とに基づいて、フィールド発生要素と検出部との間の距離および角度が推定される。このようにフィールド発生要素の回転運動を用いれば、たとえば一つのフィールド発生要素を含むフィールド生成装置を設置するだけで、その環境内において、生成装置からの距離および角度によって定められる端末の位置を推定することができる。したがって、たとえばフィンガープリント方式等のように環境内に多くの発信器を設置する手法と比較して、インフラ設置コストを削減することができる。 In the above position estimation system, in order to estimate the position of the terminal with respect to the position of the generator, the distance between the field generating element and the detection unit is determined based on the detected field and the received rotation information. The angle is estimated. By using the rotational motion of the field generating element in this way, for example, by installing a field generating device including one field generating element, the position of the terminal determined by the distance and the angle from the generating device is estimated in the environment. can do. Therefore, the infrastructure installation cost can be reduced as compared with the method of installing many transmitters in the environment such as the fingerprint method.

本発明によれば、インフラ設置コストを削減することが可能な位置推定システムが提供される。 According to the present invention, a position estimation system capable of reducing infrastructure installation costs is provided.

実施形態に係る位置推定システムの概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline of the position estimation system which concerns on embodiment. 生成装置および端末のブロック図の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the block diagram of the generator and the terminal. 位置推定の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of position estimation. 位置推定の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of position estimation. 位置推定の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of position estimation. 磁石の配置例を示す図である。It is a figure which shows the arrangement example of a magnet. 非対称磁石の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the asymmetric magnet. 検出される磁場の大きさの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the magnitude of the detected magnetic field. 不等速度回転する磁石の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the magnet which rotates at an unequal speed. 検出される磁場の大きさの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the magnitude of the detected magnetic field. 検出される磁場の大きさの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the magnitude of the detected magnetic field. 位置推定の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of position estimation. 位置推定の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of position estimation. 位置推定の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of position estimation. 位置推定の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of position estimation. 装置のハードウェア構成例を示す図である。It is a figure which shows the hardware configuration example of the apparatus.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

はじめに図1を参照して、実施形態に係る位置推定システム概要について、比較例とともに説明する。 First, with reference to FIG. 1, the outline of the position estimation system according to the embodiment will be described together with a comparative example.

図1の(a)は、比較例に係る位置推定システム1eの概略構成を示す。比較例に係る位置推定システム1eは、発信器2と、端末20eとを含む。発信器2は、ビーコン信号等の発信信号を発信する。端末20eは、ユーザUが携帯するスマートフォン等の移動体通信端末であり、発信器2からの発信信号を受信する。端末20eは、受信した発信信号の信号強度(受信強度)から、発信器2と端末20eとの間の距離Leを推定する。この場合、発信器2を基準として、端末20eが発信器2から距離Leだけ離れた位置にあることは推定できるが、発信器2と端末20eとの間の角度は推定できない。そのため、比較例に係る位置推定システム1eでは、たとえば発信器2を基準とした二次元座標における端末20eの位置を推定することができない。 FIG. 1A shows a schematic configuration of a position estimation system 1e according to a comparative example. The position estimation system 1e according to the comparative example includes the transmitter 2 and the terminal 20e. The transmitter 2 transmits a transmission signal such as a beacon signal. The terminal 20e is a mobile communication terminal such as a smartphone carried by the user U, and receives a transmission signal from the transmitter 2. The terminal 20e estimates the distance Le between the transmitter 2 and the terminal 20e from the signal strength (reception strength) of the received transmission signal. In this case, it can be estimated that the terminal 20e is at a position separated from the transmitter 2 by a distance Le with respect to the transmitter 2, but the angle between the transmitter 2 and the terminal 20e cannot be estimated. Therefore, the position estimation system 1e according to the comparative example cannot estimate the position of the terminal 20e in the two-dimensional coordinates with respect to the transmitter 2, for example.

図1の(b)は、実施形態に係る位置推定システム1の概略構成を示す。実施形態に係る位置推定システム1は、生成装置10と、端末20とを含む。生成装置10は、フィールドを生成する。ここで、「フィールド」は、電磁場、超音波場等を含む意味で用いている。詳細については後に図2以降を参照して説明するが、生成装置10によって生成されるフィールドは、周期的に変動する。端末20は、周期変動を伴うフィールドを検出することによって、生成装置10と端末20との間の距離Lおよび角度αを推定することができる。距離Lおよび角度αは、生成装置10および端末20を平面視した場合に生成装置10の位置を原点とする二次元極座標における端末20の距離および角度である。このように、実施形態に係る位置推定システム1は、比較例に係る位置推定システム1eと比較して、生成装置10と端末20との間の距離Lおよび角度αの両方が推定される点において相違する。 FIG. 1B shows a schematic configuration of the position estimation system 1 according to the embodiment. The position estimation system 1 according to the embodiment includes a generation device 10 and a terminal 20. The generator 10 generates a field. Here, the term "field" is used to include an electromagnetic field, an ultrasonic field, and the like. The details will be described later with reference to FIGS. 2 and 2, but the fields generated by the generation device 10 vary periodically. The terminal 20 can estimate the distance L and the angle α between the generation device 10 and the terminal 20 by detecting the field accompanied by the periodic fluctuation. The distance L and the angle α are the distance and the angle of the terminal 20 in the two-dimensional polar coordinates with the position of the generation device 10 as the origin when the generation device 10 and the terminal 20 are viewed in a plan view. As described above, the position estimation system 1 according to the embodiment is compared with the position estimation system 1e according to the comparative example in that both the distance L and the angle α between the generation device 10 and the terminal 20 are estimated. It's different.

図2は、位置推定システム1(図1)に含まれる生成装置10および端末20のブロック図の例を示す。まず、生成装置10について説明する。生成装置10は、発生要素11と、駆動部12と、タイマー13と、送信部14とを含む。 FIG. 2 shows an example of a block diagram of the generation device 10 and the terminal 20 included in the position estimation system 1 (FIG. 1). First, the generator 10 will be described. The generation device 10 includes a generation element 11, a drive unit 12, a timer 13, and a transmission unit 14.

発生要素11は、上述のフィールドを発生する要素(フィールド発生要素)である。発生要素11は指向性を有している。つまり、発生要素11が静止しているときに発生するフィールドの大きさは、発生要素11から見た方向によって異なる。発生要素11の指向性は、特定の方向においてフィールドの大きさが最も大きくなるように設計されてよい。 The generation element 11 is an element (field generation element) that generates the above-mentioned field. The generating element 11 has directivity. That is, the size of the field generated when the generating element 11 is stationary differs depending on the direction seen from the generating element 11. The directivity of the generating element 11 may be designed so that the size of the field is the largest in a particular direction.

発生要素11は、電磁場を発生させる電磁場発生源または超音波場を発生させる超音波発生源であってよい。発生要素11が電磁場発生源である場合、発生要素11として、永久磁石もしくは電磁石等の磁石が用いられてよい。磁石は、特定の方向に大きな磁場を発生させることが可能な指向性を有し得る。それ以外にも、発生要素11としてアンテナもしくはレーザが用いられてよい。アンテナおよびレーザは、特定の方向に大きな電磁場を発生させることが可能な指向性を有し得る。発生要素11が超音波発生源である場合、発生要素11として、種々の公知の超音波素子が用いられてよい。超音波素子は、特定の方向に大きな超音波場を発生させることが可能な指向性を有し得る。 The generating element 11 may be an electromagnetic field generating source that generates an electromagnetic field or an ultrasonic wave generating source that generates an ultrasonic field. When the generating element 11 is an electromagnetic field generating source, a magnet such as a permanent magnet or an electromagnet may be used as the generating element 11. The magnet can have directivity capable of generating a large magnetic field in a particular direction. In addition, an antenna or a laser may be used as the generating element 11. Antennas and lasers can have directivity capable of generating large electromagnetic fields in a particular direction. When the generating element 11 is an ultrasonic generation source, various known ultrasonic elements may be used as the generating element 11. The ultrasonic element may have directivity capable of generating a large ultrasonic field in a specific direction.

駆動部12は、発生要素11を回転させる部分である。発生要素11の回転は、周期的な回転運動であってよい。ここでいう周期的な回転運動は、定められた一つの周期で回転するという等速度回転運動だけでなく、複数の異なる周期での等速度回転を含む回転運動(以下では便宜上「不等速度回転運動」という)も含む。不等速度回転運動については、後に図9等を参照して改めて説明する。以下では、とくに明示が無い限り、周期的な回転運動として、等速度回転運動を例に挙げて説明する。たとえば発生要素11がモータに取り付けられており、駆動部12は、当該モータを駆動することによって発生要素11を回転させる。駆動部12は、発生要素11の運動を制御することが可能であり、発生要素11の回転に関する情報(回転情報)を把握している。回転情報の例は、発生要素11の回転速度、回転角度等である。回転速度は、角速度、周波数、周期などで表されてよい。回転角度は、所定の方位(たとえば地図上の東西南北のいずれかの方位)を基準角度(0度)とする角度(方位角)であってよい。これにより、発生要素11の回転角度と、実際の方位とが対応づけられる。ここで、駆動部12は、後述のタイマー13によって示される時刻を参照することによって、各時刻における発生要素11の回転速度、回転角度等を把握することができる。したがって、各時刻における回転速度、回転角度等(いわば発生要素11の回転の履歴情報)を回転情報とすることもできる。そのような回転情報は、生成装置10内の記憶装置(不図示)に記憶され得る。 The drive unit 12 is a portion that rotates the generating element 11. The rotation of the generating element 11 may be a periodic rotational movement. The periodic rotational motion referred to here is not only a constant velocity rotational motion of rotating in one predetermined cycle, but also a rotational motion including constant velocity rotation in a plurality of different cycles (hereinafter, "non-constant velocity rotation" for convenience). "Exercise") is also included. The non-constant speed rotational motion will be described later with reference to FIG. 9 and the like. In the following, unless otherwise specified, a constant velocity rotational motion will be described as an example as a periodic rotational motion. For example, the generating element 11 is attached to a motor, and the driving unit 12 rotates the generating element 11 by driving the motor. The drive unit 12 can control the motion of the generating element 11 and grasps information (rotation information) regarding the rotation of the generating element 11. Examples of rotation information are the rotation speed, rotation angle, and the like of the generating element 11. The rotation speed may be expressed by an angular velocity, a frequency, a period, or the like. The rotation angle may be an angle (azimuth angle) with a predetermined direction (for example, any of the north, south, east, and west directions on the map) as a reference angle (0 degree). As a result, the rotation angle of the generating element 11 is associated with the actual orientation. Here, the drive unit 12 can grasp the rotation speed, rotation angle, and the like of the generating element 11 at each time by referring to the time indicated by the timer 13 described later. Therefore, the rotation speed, the rotation angle, and the like (so to speak, the history information of the rotation of the generating element 11) at each time can be used as the rotation information. Such rotation information can be stored in a storage device (not shown) in the generation device 10.

タイマー13は、時刻を保持している。タイマー13の分解能は、たとえば、発生要素11の回転周期よりも十分に短い時間(たとえば数十分の一、数百分の一あるいはそれよりも短い時間)であってよい。ここで、タイマー13は、後述の端末20に含まれるタイマー23と同期している。同期の手法はとくに限定されないが、たとえば生成装置10および端末20が外部サーバ(不図示)から共通の時刻情報もしくは同期信号等を受信することによって行われてもよいし、生成装置10と端末20との間の通信を用いて行われてもよい。 The timer 13 holds the time. The resolution of the timer 13 may be, for example, a time sufficiently shorter than the rotation cycle of the generating element 11 (for example, a time of several tenths, a few hundredths, or shorter). Here, the timer 13 is synchronized with the timer 23 included in the terminal 20 described later. The synchronization method is not particularly limited, but may be performed by, for example, the generator 10 and the terminal 20 receiving common time information or a synchronization signal from an external server (not shown), or the generator 10 and the terminal 20. It may be done using communication with.

送信部14は、上述の回転情報を端末20に送信する部分である。送信信号として、近距離無線信号が用いられてよい。送信信号のプロトコル、変調方式等は特に限定されないが、Bluetooth(登録商標)、Wi-Fi(登録商標)等に準拠した信号を用いることができる。発生要素11は、上述の回転情報に基づくアドバタイジング用パケットを生成し、生成したアドバタイジング用パケットを送信(発信)する。 The transmission unit 14 is a part that transmits the above-mentioned rotation information to the terminal 20. A short-range radio signal may be used as the transmission signal. The protocol, modulation method, etc. of the transmission signal are not particularly limited, but a signal compliant with Bluetooth (registered trademark), Wi-Fi (registered trademark), or the like can be used. The generation element 11 generates an advertising packet based on the above-mentioned rotation information, and transmits (transmits) the generated advertising packet.

次に、端末20について説明する。端末20は、センサ21と、受信部22と、タイマー23と、推定部24とを含む。 Next, the terminal 20 will be described. The terminal 20 includes a sensor 21, a receiving unit 22, a timer 23, and an estimation unit 24.

センサ21は、発生要素11によって発生したフィールドを検出する検出部である。センサ21は、発生要素11の回転周期よりも十分に短い時間間隔(たとえば数十分の一、数百分の一あるいはそれよりも短い時間間隔)で、フィールドの大きさを検出可能に構成される。発生要素11が磁石の場合、センサ21として、磁気センサが用いられてよい。磁気センサは、磁場の大きさを検出可能な公知の磁気センサであってよい。磁気センサは、磁場の方向も検出可能なセンサであってもよい。発生要素11がアンテナの場合、センサ21として、発生要素11からの電磁波を受信するように構成されたアンテナ装置が用いられてよい。アンテナ装置は、受信した電磁波の大きさを検出可能に構成される。発生要素11がレーザの場合、センサ21として、発生要素11からのレーザ光を受光するように構成された受光装置が用いられてよい。受光装置は、受光したレーザ光の大きさを検出可能に構成される。発生要素11が超音波素子の場合、センサ21として、発生要素11からの超音波を受音できるように構成された受音装置が用いられてよい。受音装置は、受音した超音波の大きさを検出可能に構成される。 The sensor 21 is a detection unit that detects a field generated by the generating element 11. The sensor 21 is configured to be able to detect the size of the field at a time interval sufficiently shorter than the rotation cycle of the generating element 11 (for example, a time interval of a few tenths, a few hundredths, or a shorter time interval). To. When the generating element 11 is a magnet, a magnetic sensor may be used as the sensor 21. The magnetic sensor may be a known magnetic sensor capable of detecting the magnitude of the magnetic field. The magnetic sensor may be a sensor that can also detect the direction of the magnetic field. When the generating element 11 is an antenna, an antenna device configured to receive the electromagnetic wave from the generating element 11 may be used as the sensor 21. The antenna device is configured to be able to detect the magnitude of the received electromagnetic wave. When the generating element 11 is a laser, a light receiving device configured to receive the laser light from the generating element 11 may be used as the sensor 21. The light receiving device is configured to be able to detect the magnitude of the received laser light. When the generating element 11 is an ultrasonic element, a sound receiving device configured to receive ultrasonic waves from the generating element 11 may be used as the sensor 21. The sound receiving device is configured to be able to detect the magnitude of the received ultrasonic wave.

受信部22は、生成装置10の送信部14から送信される上述の回転情報を受信する部分である。送信部14が、回転情報に基づいて生成されたアドバタイジング用パケットを送信(発信)する場合、受信部22はそのアドバタイジング用パケットを受信する。 The receiving unit 22 is a unit that receives the above-mentioned rotation information transmitted from the transmitting unit 14 of the generation device 10. When the transmitting unit 14 transmits (transmits) the advertising packet generated based on the rotation information, the receiving unit 22 receives the advertising packet.

タイマー23は、タイマー13と同期された時刻を保持している。タイマー23は、タイマー13と同様の分解能を有してよい。 The timer 23 holds a time synchronized with the timer 13. The timer 23 may have the same resolution as the timer 13.

推定部24は、生成装置10の位置を基準とした端末20の位置を推定するための部分である。そのために、推定部24は、センサ21が検出したフィールドと、受信部22が受信した回転情報とに基づいて、生成装置10の発生要素11と、端末20のセンサ21との間の距離および角度を推定する。発生要素11とセンサ21との間の距離および角度は、生成装置10と端末20との間の距離Lおよび角度α(図1)とほぼ同じであるから、推定部24は、推定した発生要素11とセンサ21との間の距離および角度を、生成装置10と端末20との間の距離Lおよび角度αとして推定することができる。これら距離Lおよび角度αを推定することによって、生成装置10からの距離Lおよび角度αによって定められる端末20の位置が推定されることになる。 The estimation unit 24 is a part for estimating the position of the terminal 20 with respect to the position of the generation device 10. Therefore, the estimation unit 24 has a distance and an angle between the generating element 11 of the generator 10 and the sensor 21 of the terminal 20 based on the field detected by the sensor 21 and the rotation information received by the receiving unit 22. To estimate. Since the distance and angle between the generating element 11 and the sensor 21 are substantially the same as the distance L and the angle α (FIG. 1) between the generating device 10 and the terminal 20, the estimation unit 24 has estimated the generating element. The distance and angle between the 11 and the sensor 21 can be estimated as the distance L and the angle α between the generator 10 and the terminal 20. By estimating these distance L and angle α, the position of the terminal 20 determined by the distance L and angle α from the generator 10 is estimated.

具体的に、推定部24による推定には、センサ21が検出したフィールドの大きさおよび検出時刻と、受信部22が受信した回転情報に示される少なくとも一つの時刻および当該時刻における発生要素11の回転角度とが用いられる。センサ21の検出時刻は、タイマー23によって示される時刻であり、回転情報に示される時刻(生成装置10のタイマー13によって示される時刻)と同期している。それらの情報を用いた推定部24による推定手法について、次に図3~図6を参照して説明する。 Specifically, the estimation by the estimation unit 24 includes the size and detection time of the field detected by the sensor 21, at least one time shown in the rotation information received by the reception unit 22, and the rotation of the generating element 11 at that time. Angle and is used. The detection time of the sensor 21 is the time indicated by the timer 23, and is synchronized with the time indicated by the rotation information (the time indicated by the timer 13 of the generator 10). The estimation method by the estimation unit 24 using the information will be described next with reference to FIGS. 3 to 6.

図3は、発生要素を平面視した図である。この例では、発生要素は棒状の磁石11aである。磁石11aにおいて、磁石11aの延在方向の一端側の部分がN極に相当し、他端側の部分がS極に相当する。磁石11aは、角速度ωで回転しているものとする。時刻をtとすると、磁石11aの回転角度はωtである。図3には、磁石11aの位置を原点とする平面座標(x、y)および極座標(r、θ)の二つの二次元座標系が示される。角度θは、方位角に相当し得る。平面座標(x、y)のx軸正負方向およびy軸正負方向は、たとえば地図上の各方向(東西南北等)に対応するように定められてよい。なお、図3に示される種々のパラメータは、たとえば非特許文献1で説明されているような三次元座標系において示される各パラメータのうち、Z軸方向の変化を考慮しない場合に用いるパラメータに相当し得る。図中、原点からの距離がrで、かつ、磁石11aのS極側からN極側に向かう方向に位置する点(r、ωt)において、磁石11aによって発生する磁場のr方向(同径方向)の成分がH´として表され、θ方向(同径方向に直交する方向)の成分がH´として表される。また、図中、極座標で表される任意の点(r、θ)における磁場のr方向の成分がHとして表され、θ方向の成分がHとして表される。この場合、極座標系で表される任意の点(r、θ)における磁場の回転が、H=Hr´cosφ、H=H´sinφとして表される。ただし、φ=θ-ωtである。このとき、XY座標系における磁場の各成分は、以下の式(1-1)~(1-3)で表される。

Figure 0007012991000001
FIG. 3 is a plan view of the generated element. In this example, the generating element is a rod-shaped magnet 11a. In the magnet 11a, the portion on one end side of the magnet 11a in the extending direction corresponds to the N pole, and the portion on the other end side corresponds to the S pole. It is assumed that the magnet 11a is rotating at an angular velocity ω. Assuming that the time is t, the rotation angle of the magnet 11a is ωt. FIG. 3 shows two two-dimensional coordinate systems of plane coordinates (x, y) and polar coordinates (r, θ) with the position of the magnet 11a as the origin. The angle θ can correspond to the azimuth angle. The x-axis positive / negative direction and the y-axis positive / negative direction of the plane coordinates (x, y) may be set so as to correspond to each direction (east, west, north, south, etc.) on the map, for example. The various parameters shown in FIG. 3 correspond to the parameters used when the change in the Z-axis direction is not taken into consideration among the parameters shown in the three-dimensional coordinate system as described in Non-Patent Document 1, for example. Can be. In the figure, at a point (r, ωt) where the distance from the origin is r and the magnet 11a is located in the direction from the S pole side to the N pole side, the magnetic field generated by the magnet 11a is in the r direction (same radial direction). ) Is represented as H r ′, and the component in the θ direction (direction orthogonal to the same radial direction) is represented as HT ′. Further, in the figure, the component in the r direction of the magnetic field at an arbitrary point (r, θ) represented by polar coordinates is represented as H r , and the component in the θ direction is represented as HT . In this case, the rotation of the magnetic field at an arbitrary point (r, θ) represented in the polar coordinate system is represented as H r = Hr'cosφ , HT = HT'sinφ . However, φ = θ−ωt. At this time, each component of the magnetic field in the XY coordinate system is represented by the following equations (1-1) to (1-3).
Figure 0007012991000001

この場合、磁場のノルムHは、以下の式(2)で表される。

Figure 0007012991000002
In this case, the norm H of the magnetic field is expressed by the following equation (2).
Figure 0007012991000002

上記の式(2)においては、θ=ωtまたはθ=ωt+πのときに、磁場のノルムHが最大値となる。つまり、磁石11aの回転角度ωtと、磁場の大きさとの間には、関連性が存在し得る。この原理を、本実施形態に係る位置推定システム1に当てはめて説明する。 In the above equation (2), the norm H of the magnetic field becomes the maximum value when θ = ωt or θ = ωt + π. That is, there may be a relationship between the rotation angle ωt of the magnet 11a and the magnitude of the magnetic field. This principle will be described by applying it to the position estimation system 1 according to the present embodiment.

図4は、磁石11aによって発生したフィールドFに、端末20が位置している様子を示す。以下では、フィールドFが磁場であるものとして説明する。磁石11aが棒状の磁石であるので、磁石11aによって発生する磁場は、磁石11aの延在方向の位置で最も大きくなる。端末20のセンサ21(図2)が検出する磁場の大きさは、長径を磁場Hとし、短径を磁場Hとする楕円を角度θだけ回転させた、以下の式(3)で表される。

Figure 0007012991000003
FIG. 4 shows how the terminal 20 is located in the field F generated by the magnet 11a. Hereinafter, it is assumed that the field F is a magnetic field. Since the magnet 11a is a rod-shaped magnet, the magnetic field generated by the magnet 11a becomes the largest at the position in the extending direction of the magnet 11a. The magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 (FIG. 2) of the terminal 20 is expressed by the following equation (3) in which an ellipse having a major axis as a magnetic field Hr and a minor axis as a magnetic field HT is rotated by an angle θ. Will be done.
Figure 0007012991000003

上記の式(3)においては、θ=ωtまたはθ=ωt+πのときにセンサ21によって検出される磁場の大きさが最大となる。なお、θ=ωt+π/2またはθ=ωt+3π/2のときに、検出される磁場の大きさは最小となる。 In the above equation (3), the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 is maximized when θ = ωt or θ = ωt + π. When θ = ωt + π / 2 or θ = ωt + 3π / 2, the magnitude of the detected magnetic field becomes the minimum.

センサ21によって検出される磁場の大きさが最大となるタイミングは、図4に示されるように、端末20が、磁石11aの延在方向に位置している時刻である。 As shown in FIG. 4, the timing at which the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 becomes maximum is the time when the terminal 20 is located in the extending direction of the magnet 11a.

図5は、磁石11aの回転角度ωtと、センサ21によって検出される磁場の大きさが最大となる位置との関係を概念的に示す図である。磁石11aの回転角度ωtが変化すると、磁場の大きさが最大となる位置も移動する。この例では、磁石11aの回転方向に沿って、磁場の大きさが最大となる位置も、座標(r、θ1)、(r、θ2)、(r、θ3)の順に変化している。この場合、センサ21が同じ位置にとどまるのであれば、磁石11aが一回転する間の或るタイミングにおいて、センサ21が検出する磁場の大きさが最大となる。 FIG. 5 is a diagram conceptually showing the relationship between the rotation angle ωt of the magnet 11a and the position where the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 is maximized. When the rotation angle ωt of the magnet 11a changes, the position where the magnitude of the magnetic field becomes maximum also moves. In this example, the position where the magnitude of the magnetic field becomes maximum also changes in the order of the coordinates (r, θ1), (r, θ2), (r, θ3) along the rotation direction of the magnet 11a. In this case, if the sensor 21 stays at the same position, the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 becomes maximum at a certain timing during one rotation of the magnet 11a.

たとえば、センサ21が座標(r、θ1)に位置しているのであれば、磁石11aの回転角度ωtがθ1に等しくなるタイミングにおいて、センサ21が検出する磁場の大きさが最大となる。逆に言うと、センサ21が検出する磁場の大きさが最大となる時刻における磁石11aの回転角度ωtが、磁石11aとセンサ21との間の角度θ1を示す。センサ21が(r、θ2)に位置しているのであれば、磁石11aの回転角度ωtがθ2に等しくなるタイミングにおいて、センサ21が検出する磁場の大きさが最大となる。逆に言うと、センサ21が検出する磁場の大きさが最大となる時刻における磁石11aの回転角度ωtが、磁石11aとセンサ21との間の角度θ2を示す。センサ21が座標(r、θ3)に位置しているのであれば、磁石11aの回転角度ωtがθ3に等しくなるタイミングにおいて、センサ21が検出する磁場の大きさが最大となる。逆に言うと、センサ21が検出する磁場の大きさが最大となる時刻における磁石11aの回転角度ωtが、磁石11aとセンサ21との間の角度θ3を示す。このように、センサ21が検出する磁場が最大となる時刻における磁石11aの回転角度ωtから、磁石11aとセンサ21との間の角度を推定することができる。 For example, if the sensor 21 is located at the coordinates (r, θ1), the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 becomes maximum at the timing when the rotation angle ωt of the magnet 11a becomes equal to θ1. Conversely, the rotation angle ωt of the magnet 11a at the time when the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 becomes maximum indicates the angle θ1 between the magnet 11a and the sensor 21. If the sensor 21 is located at (r, θ2), the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 becomes maximum at the timing when the rotation angle ωt of the magnet 11a becomes equal to θ2. Conversely, the rotation angle ωt of the magnet 11a at the time when the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 becomes maximum indicates the angle θ2 between the magnet 11a and the sensor 21. If the sensor 21 is located at the coordinates (r, θ3), the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 becomes maximum at the timing when the rotation angle ωt of the magnet 11a becomes equal to θ3. Conversely, the rotation angle ωt of the magnet 11a at the time when the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 becomes maximum indicates the angle θ3 between the magnet 11a and the sensor 21. In this way, the angle between the magnet 11a and the sensor 21 can be estimated from the rotation angle ωt of the magnet 11a at the time when the magnetic field detected by the sensor 21 becomes maximum.

再び図2に戻り、先に説明したように、端末20の受信部22が受信した回転情報には、各時刻tにおける磁石11aの回転速度、回転角度等が含まれる。回転速度(たとえば角速度ω)から、磁石11aが一回転する期間(回転周期)が分かるので、推定部24は、回転周期中にセンサ21によって検出される磁場の大きさが最大となる時刻と同じ時刻(あるいは最も近い時刻)における磁石11aの回転角度を、回転情報から抽出する。推定部24は、抽出した回転角度を、磁石11aとセンサ21との間の角度として推定する。これにより、生成装置10と端末20との間の角度αも推定される。 Returning to FIG. 2 again, as described above, the rotation information received by the receiving unit 22 of the terminal 20 includes the rotation speed, rotation angle, and the like of the magnet 11a at each time t. Since the period during which the magnet 11a makes one rotation (rotational cycle) can be known from the rotation speed (for example, the angular velocity ω), the estimation unit 24 is the same as the time when the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 during the rotation cycle becomes maximum. The rotation angle of the magnet 11a at the time (or the nearest time) is extracted from the rotation information. The estimation unit 24 estimates the extracted rotation angle as an angle between the magnet 11a and the sensor 21. As a result, the angle α between the generator 10 and the terminal 20 is also estimated.

なお、先に図3および図4を参照して説明したように、磁場の大きさ(強度)が対称な棒状の磁石11aが一回転する間に、センサ21によって検出される磁場の大きさの極大値が二つ存在し得る。二つの極大値が同じ大きさの場合には、回転周期中にセンサ21によって検出される磁場の大きさが最大となる時刻も2つ存在する。この場合、発生要素11とセンサ21との間の角度として、180度異なる二つの角度が推定されることになるので、このうちのいずれの角度が発生要素11とセンサ21との角度の推定値を示す正解値であるのかを判断する必要が生じる。これを解決する手法の例を、次に図6~図11を参照して説明する。 As described above with reference to FIGS. 3 and 4, the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 during one rotation of the rod-shaped magnet 11a having a symmetrical magnetic field magnitude (strength). There can be two maximum values. When the two maximum values have the same magnitude, there are also two times when the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 during the rotation cycle becomes maximum. In this case, two angles different by 180 degrees are estimated as the angles between the generating element 11 and the sensor 21, and which of these angles is the estimated value of the angle between the generating element 11 and the sensor 21. It becomes necessary to judge whether it is the correct answer value indicating. An example of a method for solving this will be described next with reference to FIGS. 6 to 11.

図6に示される例では、磁石11aの近くに壁Wが設けられる。この場合、磁石11aから壁Wの方向には端末20のセンサ21は位置し得ないので、推定された二つの角度のうち、センサ21が磁石11aから壁Wの方向に位置することを示す角度を除外し、残りの角度を正解値として採用するとよい。 In the example shown in FIG. 6, the wall W is provided near the magnet 11a. In this case, since the sensor 21 of the terminal 20 cannot be located in the direction of the wall W from the magnet 11a, of the two estimated angles, the angle indicating that the sensor 21 is located in the direction of the wall W from the magnet 11a. Should be excluded and the remaining angle should be adopted as the correct answer value.

図7に示される例では、発生要素11として、磁場の大きさ(強度)が非対称な磁石が用いられる。強度が被対称な磁石の例は、一方の極を構成する部分の面積の方が、他方の極を構成する部分の面積よりも小さくなるような形状を有する磁石である。一方の極の側における磁束密度が他方の極の側における磁束密度すなわち磁場が大きくなるので、両極における磁場の大きさが異なる(被対称となる)。図7に示される磁石11bでは、N極を構成する部分は、棒形状を有している。これに対し、S極を構成する部分は、N極を構成する部分から離れるにつれて広がる扇形状を有している。磁石11bは、平面視したときに全体として円形形状を有していてもよい。この場合、N極の部分およびS極の部分は磁性材料で構成され、残りの部分はたとえばプラスチック等の絶縁体Dで構成される。なお、磁石11bは、絶縁体Dを有さない構成とすることもできる。図8は、図7に示される磁石11bを等速度で回転させた場合に端末20のセンサ21が検出する磁場の大きさの例を示す。グラフの横軸は時刻を示し、縦軸は磁界強度を示す。グラフ中、磁石11bの回転周期が、周期Tとして示される。時刻t1および時刻t2において磁界強度が極大値を示すが、上述の磁石11bの非対称性により、時刻t1における極大値の方が、時刻t2における極大値よりもΔHだけ大きくなっている。このように極値の強度差を発生させることによって、磁石11bの回転周期中にセンサ21によって検出される磁場の大きさが最大となる時刻(端末20の方位角)を一意に特定することができる。 In the example shown in FIG. 7, a magnet having an asymmetric magnetic field magnitude (strength) is used as the generating element 11. An example of a magnet having a symmetrical strength is a magnet having a shape in which the area of a portion constituting one pole is smaller than the area of a portion constituting the other pole. Since the magnetic flux density on one pole side becomes larger and the magnetic flux density on the other pole side, that is, the magnetic field becomes larger, the magnitudes of the magnetic fields on both poles are different (symmetrical). In the magnet 11b shown in FIG. 7, the portion constituting the N pole has a rod shape. On the other hand, the portion constituting the S pole has a fan shape that expands as the distance from the portion constituting the N pole increases. The magnet 11b may have a circular shape as a whole when viewed in a plan view. In this case, the N-pole portion and the S-pole portion are made of a magnetic material, and the remaining portion is made of an insulator D such as plastic. The magnet 11b may also have a configuration that does not have the insulator D. FIG. 8 shows an example of the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 of the terminal 20 when the magnet 11b shown in FIG. 7 is rotated at a constant speed. The horizontal axis of the graph shows the time, and the vertical axis shows the magnetic field strength. In the graph, the rotation cycle of the magnet 11b is shown as the cycle T. The magnetic field strength shows a maximum value at time t1 and time t2, but the maximum value at time t1 is larger by ΔH than the maximum value at time t2 due to the asymmetry of the magnet 11b described above. By generating the extreme intensity difference in this way, it is possible to uniquely specify the time (azimuth angle of the terminal 20) at which the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 during the rotation cycle of the magnet 11b becomes maximum. can.

図9に示される例では、駆動部12が、磁石を対象として、不等速度回転をさせる。たとえば、磁石が一回転する間に、磁石の回転速度が2種類以上の異なる回転速度に切り替えられる。この場合、磁場の大きさが対称な磁石が用いられてよいので、図9には、先に説明した棒形状を有する磁石11aが示される。この例では、磁石11aの回転角度が0以上π未満(前半の半回転)の間、磁石11aは、比較的大きな回転速度(たとえば周波数が3Hzの短波長)で回転する。磁石11aの回転角度がπ以上2π未満(後半の半回転)の間、磁石11aは、比較的小さな回転速度(たとえば周波数が1Hzの長波長)で回転する。図10は、図9に示されるように磁石11aを不等速度回転させた場合に端末20のセンサ21が検出する磁場の大きさの例を示す。グラフの横軸は時刻を示し、縦軸は磁界強度を示す。グラフ中、磁石11bの回転周期が、周期Tとして図示される。周期Tのうち、前半の半回転は転速度が比較的大きく、波形は短波長を有する。周期Tのうち、後半の半回転は回転速度が比較的小さく、波形は長波長を有する。時刻t11および時刻t12において磁界強度が最大値(ピーク)を示すが、磁石11bの不等速度回転により、時刻t11付近の波形と、時刻t12付近の波形とが異なる。この場合、磁界強度がピークになる一方の時刻t11とその直前または直後に磁界強度がゼロになる時刻との間の時間Δt1の方が、磁界強度がピークになる他方の時刻t12とその直前または直後に磁界強度がゼロになる時刻との間の時間Δt2よりも短い。たとえば、短い方の時間Δt1に対応するピーク(つまり時刻t11)が、磁石11aのN極側およびS極側のいずれに対応するのかということをシステムにおいて予め設定しておけば、時刻t11においてセンサ21が磁石11aに対してどの方向に位置しているのかを推定できる。このように波長差を発生させることによって、端末20の方位角を一意に特定することもできる。 In the example shown in FIG. 9, the drive unit 12 rotates the magnet at an unequal speed. For example, during one rotation of the magnet, the rotation speed of the magnet is switched to two or more different rotation speeds. In this case, since a magnet having a symmetrical magnetic field magnitude may be used, FIG. 9 shows the magnet 11a having a rod shape described above. In this example, while the rotation angle of the magnet 11a is 0 or more and less than π (half rotation in the first half), the magnet 11a rotates at a relatively large rotation speed (for example, a short wavelength having a frequency of 3 Hz). While the rotation angle of the magnet 11a is π or more and less than 2π (half rotation in the latter half), the magnet 11a rotates at a relatively small rotation speed (for example, a long wavelength having a frequency of 1 Hz). FIG. 10 shows an example of the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 of the terminal 20 when the magnet 11a is rotated at an unequal speed as shown in FIG. The horizontal axis of the graph shows the time, and the vertical axis shows the magnetic field strength. In the graph, the rotation cycle of the magnet 11b is illustrated as the cycle T. In the first half of the period T, the rolling speed is relatively large, and the waveform has a short wavelength. In the latter half of the period T, the rotation speed is relatively small, and the waveform has a long wavelength. The magnetic field strength shows the maximum value (peak) at time t11 and time t12, but the waveform near time t11 and the waveform near time t12 are different due to the unequal velocity rotation of the magnet 11b. In this case, the time Δt1 between the time t11 at which the magnetic field strength peaks and the time when the magnetic field strength becomes zero immediately before or after the peak is the time t12 immediately before or immediately after the other time t12 at which the magnetic field strength peaks. It is shorter than the time Δt2 between the time when the magnetic field strength becomes zero immediately afterwards. For example, if the system presets whether the peak corresponding to the shorter time Δt1 (that is, the time t11) corresponds to the north pole side or the south pole side of the magnet 11a, the sensor at the time t11. It is possible to estimate in which direction the 21 is located with respect to the magnet 11a. By generating the wavelength difference in this way, the azimuth angle of the terminal 20 can be uniquely specified.

図11に示される例では、磁石11aが一回転するごとに回転速度が切り替えられる。この例では、磁石11aは、初めの一回転は回転速度が比較的大きく、波形の波長は短波長である。次の一回転は回転速度が比較的小さく、波形の波長は長波長である。その次の一回転は回転速度が再び大きくなり、波形の波長は短波長となる。時刻t21および時刻t23は、長波長から短波長に切り替わった直後のピークである。時刻t22は、短波長から長波長に切り替わった直後のピークである。たとえば、回転速度が短波長から長波長(あるいは長波長から短波長)に切り替わった直後のピークが、磁石11aのN極側の角度およびS極側の角度のいずれに対応するのかということをシステムにおいて予め設定しておけば、その時刻においてセンサ21が磁石11aに対してどの方向に位置しているのかを推定できる。このようにして端末20の方位角を一意に特定することもできる。なお、図11に示される例では磁石11aが一回転するごとに回転速度が切り替わるようになっているが、磁石11aが2回以上回転するごとに回転速度が切り替わるようにしてもよい。このような手法は、先に図9および図10を参照して説明したように一回転中に磁石11aの回転周期を切り替えることが困難な場合に有用である。とくに、磁石11aを高速回転させる場合には、慣性モーメントが存在する等の理由により、磁石11aの回転周期を細かく切り替えることが困難になることがあるからである。 In the example shown in FIG. 11, the rotation speed is switched each time the magnet 11a makes one rotation. In this example, the magnet 11a has a relatively high rotation speed in the first rotation, and the wavelength of the waveform is a short wavelength. The next rotation has a relatively low rotation speed, and the wavelength of the waveform is a long wavelength. In the next rotation, the rotation speed increases again, and the wavelength of the waveform becomes a short wavelength. Time t21 and time t23 are peaks immediately after switching from a long wavelength to a short wavelength. Time t22 is the peak immediately after switching from the short wavelength to the long wavelength. For example, the system determines whether the peak immediately after the rotation speed is switched from the short wavelength to the long wavelength (or from the long wavelength to the short wavelength) corresponds to the angle on the north pole side or the angle on the south pole side of the magnet 11a. If it is set in advance in, it is possible to estimate in which direction the sensor 21 is located with respect to the magnet 11a at that time. In this way, the azimuth angle of the terminal 20 can be uniquely specified. In the example shown in FIG. 11, the rotation speed is switched every time the magnet 11a rotates once, but the rotation speed may be switched every time the magnet 11a rotates two or more times. Such a method is useful when it is difficult to switch the rotation cycle of the magnet 11a during one rotation as described above with reference to FIGS. 9 and 10. In particular, when the magnet 11a is rotated at high speed, it may be difficult to finely switch the rotation cycle of the magnet 11a due to the existence of a moment of inertia or the like.

以上の説明は、発生要素11が磁石11aである場合の発生要素11とセンサ21との間の角度を推定する手法であったが、発生要素11が、先に説明したような指向性を有するアンテナ、レーザ、超音波発生源の場合も、同様の原理により、発生要素11とセンサ21との間の角度を推定することができる。 The above description is a method of estimating the angle between the generating element 11 and the sensor 21 when the generating element 11 is the magnet 11a, but the generating element 11 has the directivity as described above. In the case of an antenna, a laser, or an ultrasonic source, the angle between the generating element 11 and the sensor 21 can be estimated by the same principle.

再び図2に戻り、推定部24は、発生要素11とセンサ21との間の距離も推定する。距離の推定は、センサ21が検出したフィールドの大きさに基づいて行われる。検出したフィールドの大きさから距離を推定する手法は特に限定されない。たとえば、検出したフィールドの大きさと距離とを対応づけた関数もしくはテーブルが予め作成されており、端末20内の記憶装置(不図示)に記憶されていてよい。推定部24は、そのような関数もしくはテーブルを参照することによって、センサ21が検出したフィールドの大きさに基づいて、発生要素11とセンサ21との間の距離を推定することができる。 Returning to FIG. 2 again, the estimation unit 24 also estimates the distance between the generating element 11 and the sensor 21. The distance estimation is based on the size of the field detected by the sensor 21. The method of estimating the distance from the size of the detected field is not particularly limited. For example, a function or table in which the size of the detected field and the distance are associated with each other may be created in advance and stored in a storage device (not shown) in the terminal 20. By referring to such a function or table, the estimation unit 24 can estimate the distance between the generating element 11 and the sensor 21 based on the size of the field detected by the sensor 21.

ここで、位置推定システム1では、発生要素11が回転している。そのため、上述の距離の推定に用いられるフィールドの大きさは、センサ21が検出した複数のフィールドの大きさに基づいて定められる値であってよい。そのような値として、たとえば、発生要素11の回転周期にわたってセンサ21が検出した複数のフィールドの大きさの平均値を用いてよい。複数の回転周期にわたる平均値を用いてもよい。 Here, in the position estimation system 1, the generating element 11 is rotating. Therefore, the field size used for the above-mentioned distance estimation may be a value determined based on the sizes of the plurality of fields detected by the sensor 21. As such a value, for example, the average value of the sizes of a plurality of fields detected by the sensor 21 over the rotation cycle of the generating element 11 may be used. An average value over a plurality of rotation periods may be used.

以上説明した手法を用いて、推定部24は、発生要素11とセンサ21との間の角度および距離を推定する。先に説明したように、発生要素11とセンサ21との間の角度および距離を推定することによって、生成装置10と端末20との間の距離Lおよび角度α(図1)が推定される。これにより、推定部24は、生成装置10からの距離Lおよび角度αによって定められる端末20の位置を推定することができる。たとえば、生成装置10の実際の位置(地図上の座標等)が分かっているのであれば、端末20の実際の位置も推定できるようになる。 Using the method described above, the estimation unit 24 estimates the angle and distance between the generating element 11 and the sensor 21. As described above, by estimating the angle and distance between the generating element 11 and the sensor 21, the distance L and the angle α (FIG. 1) between the generator 10 and the terminal 20 are estimated. As a result, the estimation unit 24 can estimate the position of the terminal 20 determined by the distance L from the generation device 10 and the angle α. For example, if the actual position of the generation device 10 (coordinates on the map, etc.) is known, the actual position of the terminal 20 can also be estimated.

以上では、XY平面における発生要素11の回転を利用して、推定部24が、XY平面における発生要素11とセンサ21との間の角度を推定する例について説明した。ただし、推定部24は、同じくXY平面における発生要素11の回転を利用して、XY平面と交差する平面(たとえばXZ平面)における発生要素11とセンサ21との間の角度を推定することもできる。以下では、発生要素11が磁石11aである場合について説明する。 In the above, an example in which the estimation unit 24 estimates the angle between the generating element 11 and the sensor 21 in the XY plane by using the rotation of the generating element 11 in the XY plane has been described. However, the estimation unit 24 can also use the rotation of the generating element 11 in the XY plane to estimate the angle between the generating element 11 and the sensor 21 in a plane intersecting the XY plane (for example, the XZ plane). .. Hereinafter, a case where the generating element 11 is a magnet 11a will be described.

図12に示されるXZ平面において、磁石11aの位置を原点とするセンサ21の位置が、XZ平面における極座標(r、ψ)で表される。平面座標(x、z)のz軸正方向は、たとえば鉛直上方向に対応するように定められる。つまり、先に説明した角度θ(図3等)が方位角に相当し得るのに対し、角度ψは仰角に相当し得る。図12に示される極座標(r、ψ)は、三次元極座標(r、θ、ψ)においてθ=0の条件のもとでの座標である。この三次元座標は、たとえば非特許文献1で説明されているような三次元座標と同じであってよい。図中、距離rにおける磁場のr方向の成分がHとして表され、ψ方向の成分がHとして表される。 In the XZ plane shown in FIG. 12, the position of the sensor 21 with the position of the magnet 11a as the origin is represented by polar coordinates (r, ψ) in the XZ plane. The z-axis positive direction of the plane coordinates (x, z) is determined to correspond to, for example, a vertically upward direction. That is, the angle θ (FIG. 3, etc.) described above can correspond to the azimuth angle, while the angle ψ can correspond to the elevation angle. The polar coordinates (r, ψ) shown in FIG. 12 are coordinates under the condition of θ = 0 in the three-dimensional polar coordinates (r, θ, ψ). The three-dimensional coordinates may be the same as the three-dimensional coordinates as described in Non-Patent Document 1, for example. In the figure, the component in the r direction of the magnetic field at the distance r is represented as H r , and the component in the ψ direction is represented as HT.

図13は、磁石11aによって発生する磁場を、磁力線を用いて概念的に表す図である。図13に示されるように、角度ψが0~π/2に近づくにつれて、磁力線の接線方向とXY平面との成す角度は0~πに変化する。角度ψが増加するにつれて、磁場のXY平面方向の成分は、大きさが徐々に減少し、ある時点で0になり、その後さらに減少(逆方向に増加)していくものと予想される。 FIG. 13 is a diagram conceptually representing the magnetic field generated by the magnet 11a using magnetic force lines. As shown in FIG. 13, as the angle ψ approaches 0 to π / 2, the angle formed by the tangential direction of the magnetic field lines and the XY plane changes from 0 to π. As the angle ψ increases, the XY plane component of the magnetic field is expected to gradually decrease in magnitude, reach zero at some point, and then decrease (increase in the opposite direction) further.

図14は、磁石11aによって発生した磁場(フィールドF)を端末20のセンサ21が検出する様子を概念的に示す図である。図14に示されるように、各地点において磁石11aによって発生した磁場ベクトルが生成する楕円がxy平面と成す角度は、角度ψに依存する(ただし距離にも依存し得る)。角度ψ=±π/2の地点では、同じ磁気ベクトルが回転するだけなので楕円が円形になると予測される。また、いずれかの角度では楕円の短径が真横を向く瞬間があると予測される。 FIG. 14 is a diagram conceptually showing how the sensor 21 of the terminal 20 detects the magnetic field (field F) generated by the magnet 11a. As shown in FIG. 14, the angle formed by the ellipse generated by the magnetic field vector generated by the magnet 11a at each point with the xy plane depends on the angle ψ (but can also depend on the distance). At the point of angle ψ = ± π / 2, it is predicted that the ellipse will be circular because the same magnetic vector only rotates. In addition, it is predicted that there will be a moment when the minor axis of the ellipse turns to the side at any angle.

以上を踏まえ、次のような方針に沿って、磁石11aによって発生した磁場から角度ψを推定する手法について検討する。まず、磁場の対称性から、θ=0の場合のみを考える。方位角(角度θ)の推定は先に図3~図6を参照して説明したように磁場のノルムの情報に基づいて行うことができるのに対し、仰角(角度ψ)の推定は、磁場のx軸方向成分、y軸方向成分およびz軸方向成分のそれぞれの情報を必要とする。最終的に角度ψを推定するための計算式には、HおよびHが含まれない(つまりセンサ21の値のみから角度ψが推定できる)ことが望ましい。なお、磁石11aの座標系と端末20の座標系とが異なる場合には座標変換が必要になるが、まずは、両座標系が一致している場合で検討する。 Based on the above, a method for estimating the angle ψ from the magnetic field generated by the magnet 11a will be examined in accordance with the following policy. First, from the symmetry of the magnetic field, consider only the case of θ = 0. The estimation of the azimuth angle (angle θ) can be performed based on the information of the norm of the magnetic field as described above with reference to FIGS. 3 to 6, whereas the estimation of the elevation angle (angle ψ) is performed by the magnetic field. Information on the x-axis direction component, the y-axis direction component, and the z-axis direction component of the above is required. It is desirable that the calculation formula for finally estimating the angle ψ does not include H r and HT (that is, the angle ψ can be estimated only from the value of the sensor 21). If the coordinate system of the magnet 11a and the coordinate system of the terminal 20 are different, coordinate conversion is required, but first, the case where both coordinate systems match will be examined.

、H、Hは、以下の式(4-1)~(4-3)で表される。

Figure 0007012991000004
H z , Hy , and H z are represented by the following equations (4-1) to (4-3).
Figure 0007012991000004

上記の式(4-1)~(4-3)において、HとHにωt=0を代入し、Hにωt=π/2を代入すると、以下の式(5-1)~(5-3)になる。

Figure 0007012991000005
Substituting ωt = 0 for H x and H z and ωt = π / 2 for Hy in the above equations (4-1) to (4-3), the following equations (5-1) to (5-1) to It becomes (5-3).
Figure 0007012991000005

上記の式(5-1)~(5-3)からHおよびHを消去すると、角度ψは、以下の式(6)から求めることができる。なお、式(6)において、Hx(ωt=0)はωt=0のときのHであり、Hy(ωt=π/2)はωt=π/2のときのHであり、Hz(ωt=0)はωt=0のときのHである。

Figure 0007012991000006
By eliminating H r and HT from the above equations (5-1) to (5-3), the angle ψ can be obtained from the following equation (6). In equation (6), H x (ωt = 0) is H x when ωt = 0, and Hy (ωt = π / 2) is Hy when ωt = π / 2. H z (ωt = 0) is H z when ωt = 0.
Figure 0007012991000006

上記の式(6)から角度ψを求める場合、まず、磁石11aが一回転する間に磁場が極大値、極小値を2回ずつ取るため、求まるcosψが二つ出てくることに留意すべきである。この問題は、たとえば先に図6を参照して説明したような、磁石11aの近くに壁Wを設けるといった手法を用いることで解決される。 When calculating the angle ψ from the above equation (6), it should be noted that the magnetic field takes the maximum value and the minimum value twice while the magnet 11a makes one rotation, so that two cos ψs to be obtained appear. Is. This problem is solved by using, for example, a method of providing a wall W near the magnet 11a as described above with reference to FIG.

次に、cosψから求まる角度ψの値も二つ(±ψ)存在することに留意すべきである。角度ψが正負いずれの値となるかは、Hの符号から特定することができる。たとえば図15に示されるように、磁石11aのN極側ではHの符号がψの符号に対応しており、S極側では逆の関係になっている。 Next, it should be noted that there are also two (± ψ) values of the angle ψ obtained from cos ψ. Whether the angle ψ has a positive or negative value can be specified from the sign of Hz. For example, as shown in FIG. 15, the code of Hz corresponds to the code of ψ on the north pole side of the magnet 11a, and the relationship is opposite on the south pole side.

なお、角度ψが±(π/2)の場合には上記の式(6)を用いることができないが、これについてはたとえば後述の式(7)を用いることによって解決される。 When the angle ψ is ± (π / 2), the above equation (6) cannot be used, but this can be solved by using, for example, the equation (7) described later.

以上の原理を位置推定システム1に当てはめて説明すると、端末20の推定部24は、まず、発生要素11が一回転する間にセンサ21によって検出された磁場のノルムが極大値の時刻のH,Hおよびノルムが極小値の時刻のHの値を取得する。この場合のセンサ21は、H、HおよびHが検出可能なセンサ(たとえば3軸センサ)である。次に、推定部24は、上記の式(6)を用いてcosψを求める、cosψから角度ψをさらに求める。このとき、推定部24は、Hが正の場合には+ψを採用し、Hが負の場合には-ψを採用する。このようにして、推定部24による角度ψの推定が行われる。 To explain by applying the above principle to the position estimation system 1, first, the estimation unit 24 of the terminal 20 first H x at the time when the norm of the magnetic field detected by the sensor 21 during one rotation of the generating element 11 is the maximum value. , H z and the value of Hy at the time when the norm is the minimum value is acquired. The sensor 21 in this case is a sensor (for example, a 3-axis sensor) capable of detecting H x , Hy and H z . Next, the estimation unit 24 further obtains the angle ψ from cos ψ, which obtains cos ψ using the above equation (6). At this time, the estimation unit 24 adopts + ψ when H z is positive, and adopts −ψ when H z is negative. In this way, the angle ψ is estimated by the estimation unit 24.

推定部24が、発生要素11とセンサ21との間の距離(距離r)、方位角(角度θ)の推定だけでなく、仰角(角度ψ)の推定をさらに行う場合には、発生要素11の位置を基準とした三次元座標での端末20も推定できるようになる。 When the estimation unit 24 not only estimates the distance (distance r) and the azimuth angle (angle θ) between the generating element 11 and the sensor 21, but also estimates the elevation angle (angle ψ), the generating element 11 It becomes possible to estimate the terminal 20 in three-dimensional coordinates based on the position of.

ここで、θ=0の場合の三次元座標系(r、0、ψ)の位置にあるセンサ21が検出する磁場のノルムは、次の式(7)で表すことができる。

Figure 0007012991000007
Here, the norm of the magnetic field detected by the sensor 21 at the position of the three-dimensional coordinate system (r, 0, ψ) when θ = 0 can be expressed by the following equation (7).
Figure 0007012991000007

上記の式(7)においても、先に説明した式(3)の場合と同様に、ωt=π/2、3π/2のときに磁場のノルムは最小値となり、ωt=0、πのときに磁場のノルムは最大値となる。ノルムの最小値Hminおよび最大値Hmaxは、以下の式(8-1)および式(8-2)で表される。

Figure 0007012991000008
Also in the above equation (7), as in the case of the equation (3) described above, the norm of the magnetic field becomes the minimum value when ωt = π / 2, 3π / 2, and when ωt = 0, π. The norm of the magnetic field is the maximum value. The minimum value H min and the maximum value H max of the norm are expressed by the following equations (8-1) and (8-2).
Figure 0007012991000008

具体的に、端末20のセンサ21が検出する磁場の大きさは、以下の式(9)で表される。

Figure 0007012991000009
Specifically, the magnitude of the magnetic field detected by the sensor 21 of the terminal 20 is expressed by the following equation (9).
Figure 0007012991000009

上記の式(9)から、センサ21の位置(r、0、ψ)における磁場のx軸方向成分、y軸方向成分およびz軸方向成分は、x軸、z軸方向の径が下記の式(10)であり、y軸方向の径がH´の楕円体が、y軸を回転軸としてψだけ回転したものとみなすことができる。

Figure 0007012991000010
From the above equation (9), the x-axis direction component, y-axis direction component, and z-axis direction component of the magnetic field at the position (r, 0, ψ) of the sensor 21 have the following equations having diameters in the x-axis and z-axis directions. (10), it can be considered that an elliptical body having a diameter of H'T in the y-axis direction is rotated by ψ with the y-axis as the rotation axis.
Figure 0007012991000010

さらに、θ≠0のときは、次の式(11-1)および(11-2)のように変換を行うとよい。

Figure 0007012991000011
Further, when θ ≠ 0, it is advisable to perform conversion as in the following equations (11-1) and (11-2).
Figure 0007012991000011

上記の式(11-1)および式(11-2)を上記の式(9)に代入すると、以下の式(12)が得られる。

Figure 0007012991000012
Substituting the above equations (11-1) and (11-2) into the above equation (9) gives the following equation (12).
Figure 0007012991000012

上記の式(12)が、センサ21の位置(r、θ、ψ)における磁場のx軸方向成分、y軸方向成分およびz軸方向成分の一般的な式である。 The above equation (12) is a general equation of the x-axis direction component, the y-axis direction component, and the z-axis direction component of the magnetic field at the position (r, θ, ψ) of the sensor 21.

以上説明した位置推定システム1では、発生要素11の位置を基準とした生成装置10の位置を推定するため、端末20において、センサ21が検出したフィールドFと、受信部22が受信した発生要素11の回転に関する回転情報とに基づいて、発生要素11とセンサ21との間の距離および角度が推定される。このように発生要素11の回転運動を用いれば、たとえば一つの発生要素11を設置するだけで、その環境内において、生成装置10からの距離Lおよび角度αによって定められる端末20の位置を推定することができる。したがって、たとえばフィンガープリント方式等のように環境内に多くの発信器を設置する手法と比較して、インフラ設置コストを削減することができる。 In the position estimation system 1 described above, in order to estimate the position of the generation device 10 with respect to the position of the generation element 11, the field F detected by the sensor 21 and the generation element 11 received by the receiving unit 22 at the terminal 20 are estimated. The distance and angle between the generating element 11 and the sensor 21 are estimated based on the rotation information about the rotation of. By using the rotational motion of the generating element 11 in this way, for example, by installing only one generating element 11, the position of the terminal 20 determined by the distance L and the angle α from the generator 10 is estimated in the environment. be able to. Therefore, the infrastructure installation cost can be reduced as compared with the method of installing many transmitters in the environment such as the fingerprint method.

発生要素11の回転に関する回転情報は、時刻と、発生要素11の回転角度ωtとを含み、推定部24は、センサ21が検出したフィールドFの大きさおよび検出時刻と、受信部22が受信した回転情報に含まれる時刻および回転角度ωtとに基づいて、発生要素11とセンサ21との間の距離および角度を推定してもよい。これにより、時刻と発生要素11の回転角度ωtとを回転情報として生成装置10の送信部14から端末20の受信部22に送信するだけで、端末20の位置を推定することができる。 The rotation information regarding the rotation of the generating element 11 includes the time and the rotation angle ωt of the generating element 11, and the estimation unit 24 receives the size and detection time of the field F detected by the sensor 21 and the receiving unit 22. The distance and angle between the generating element 11 and the sensor 21 may be estimated based on the time and the rotation angle ωt included in the rotation information. Thereby, the position of the terminal 20 can be estimated only by transmitting the time and the rotation angle ωt of the generating element 11 as rotation information from the transmitting unit 14 of the generation device 10 to the receiving unit 22 of the terminal 20.

発生要素11は、電場および磁場の少なくとも一方を発生する電磁場発生源または超音波を発生する超音波発生源であってよい。これにより、電磁場発生源または超音波発生源の回転を利用するというシンプルな手法によって、端末20の位置を推定することができる。 The generating element 11 may be an electromagnetic field generation source that generates at least one of an electric field and a magnetic field, or an ultrasonic generation source that generates ultrasonic waves. Thereby, the position of the terminal 20 can be estimated by a simple method of utilizing the rotation of the electromagnetic field generation source or the ultrasonic wave generation source.

電磁場発生源は、磁場を発生する磁石、または、電磁波を放射するアンテナもしくはレーザであってよい。電磁場発生源が磁石の場合には、電磁場発生源自体もシンプルな構成とすることができる。また、アンテナまたはレーザを用いた場合には電磁波の反射、吸収の影響により推定距離に誤差が生じる可能性もあるが、磁石の場合にはそのような影響がないので、その分、発生要素11とセンサ21との距離の推定精度、ひいては端末20の位置の推定精度の誤差を小さくすることができる。電磁波発生源がアンテナまたはレーザの場合には、たとえばフィールド(この場合は電磁場)の周波数を所望の値に設定して装置の設計の自由度を高めることができるといったメリットがある。 The electromagnetic field generation source may be a magnet that generates a magnetic field, or an antenna or a laser that radiates an electromagnetic wave. When the electromagnetic field generation source is a magnet, the electromagnetic field generation source itself can have a simple configuration. Further, when an antenna or a laser is used, an error may occur in the estimated distance due to the influence of reflection and absorption of electromagnetic waves, but in the case of a magnet, there is no such influence. It is possible to reduce the error in the estimation accuracy of the distance between the sensor 21 and the sensor 21, and by extension, the estimation accuracy of the position of the terminal 20. When the electromagnetic wave source is an antenna or a laser, for example, the frequency of the field (in this case, the electromagnetic field) can be set to a desired value to increase the degree of freedom in designing the device.

発生要素11が磁石11aの場合には、発生要素11とセンサ21との間の距離(距離r)、方位角(角度θ)および仰角(角度ψ)の推定を行うことができるので、発生要素11の位置を基準とした三次元座標での端末20も推定できるようになる。 When the generating element 11 is a magnet 11a, the distance (distance r), the azimuth angle (angle θ), and the elevation angle (angle ψ) between the generating element 11 and the sensor 21 can be estimated, so that the generating element 11 can be estimated. The terminal 20 with three-dimensional coordinates based on the position of 11 can also be estimated.

なお、上記実施形態では、生成装置10から端末20に送信される回転情報に、発生要素11の回転角度だけでなく回転速度も含まれ、端末20において推定部24が回転情報に含まれる回転速度も利用して上述の推定を行う例について説明した。ただし、回転情報は、回転速度を含んでいなくてもよい。その場合でも、たとえば、位置推定システム1において発生要素11の回転速度を既知の値に設定しておけば、端末20の推定部24は、設定された回転速度を利用して上述の推定を行うことができる。 In the above embodiment, the rotation information transmitted from the generation device 10 to the terminal 20 includes not only the rotation angle of the generating element 11 but also the rotation speed, and the rotation speed in which the estimation unit 24 is included in the rotation information in the terminal 20. We have described an example of making the above estimation using the above. However, the rotation information does not have to include the rotation speed. Even in that case, for example, if the rotation speed of the generating element 11 is set to a known value in the position estimation system 1, the estimation unit 24 of the terminal 20 performs the above estimation using the set rotation speed. be able to.

最後に、図16を参照して、本発明の端末20のハードウェア構成の一例について説明する。端末20は、物理的には、プロセッサ20A、メモリ20B、ストレージ20C、通信モジュール20D、入力装置20E、出力装置20F、バス20Gなどを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。端末20の機能ブロック(構成部)は、ハードウェア及び/又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び/又は論理的に結合した1つの装置により実現されてもよいし、有線及び/又は無線で相互にリンクした物理的及び/又は論理的に分離した2つ以上の装置により実現されてもよい。 Finally, with reference to FIG. 16, an example of the hardware configuration of the terminal 20 of the present invention will be described. The terminal 20 may be physically configured as a computer device including a processor 20A, a memory 20B, a storage 20C, a communication module 20D, an input device 20E, an output device 20F, a bus 20G, and the like. The functional block (component) of the terminal 20 is realized by any combination of hardware and / or software. Further, the means for realizing each functional block is not particularly limited. That is, each functional block may be realized by one physically and / or logically coupled device, or two physically and / or logically separated physical and / or logically linked to each other by wire and / or wirelessly. It may be realized by the above-mentioned apparatus.

なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。端末20のハードウェア構成は、図に示した各装置を1つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。 In the following description, the word "device" can be read as a circuit, a device, a unit, or the like. The hardware configuration of the terminal 20 may be configured to include one or more of the devices shown in the figure, or may be configured not to include some of the devices.

端末20における各機能は、プロセッサ20A、メモリ20Bなどのハードウェア上に所定のソフトウェア(プログラム)を読み込ませることで、プロセッサ20Aが演算を行い、通信モジュール20Dによる通信、メモリ20B及びストレージ20Cにおけるデータの読み出し及び/又は書き込みを制御することで実現される。 For each function in the terminal 20, by loading predetermined software (program) on hardware such as the processor 20A and the memory 20B, the processor 20A performs an calculation, communication by the communication module 20D, and data in the memory 20B and the storage 20C. It is realized by controlling the reading and / or writing of.

以上、本実施形態について詳細に説明したが、当業者にとっては、本実施形態が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本実施形態は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本実施形態に対して何ら制限的な意味を有するものではない。 Although the present embodiment has been described in detail above, it is clear to those skilled in the art that the present embodiment is not limited to the embodiments described in the present specification. This embodiment can be implemented as an amendment or modification without departing from the spirit and scope of the present invention as determined by the description of the scope of claims. Therefore, the description herein is for purposes of illustration only and has no limiting implications for this embodiment.

なお、本明細書で説明した用語及び/又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。 The terms described herein and / or the terms necessary for understanding the present specification may be replaced with terms having the same or similar meanings.

本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。 The phrase "based on" as used herein does not mean "based on" unless otherwise stated. In other words, the statement "based on" means both "based only" and "at least based on".

「含む(include)」、「含んでいる(including)」、およびそれらの変形が、本明細書あるいは特許請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える(comprising)」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「または(or)」は、排他的論理和ではないことが意図される。 As long as "include", "including", and variations thereof are used herein or within the scope of the claims, these terms are similar to the term "comprising". In addition, it is intended to be inclusive. Moreover, the term "or" as used herein or in the claims is intended to be non-exclusive.

本明細書において、文脈または技術的に明らかに1つのみしか存在しない装置である場合以外は、複数の装置をも含むものとする。 In the present specification, a plurality of devices shall be included unless the device has only one device apparently in context or technically.

1…位置推定システム、10…生成装置、11…発生要素、12…駆動部、13…タイマー、14…送信部、20…端末、21…センサ、22…受信部、23…タイマー、24…推定部、F…フィールド。 1 ... position estimation system, 10 ... generator, 11 ... generating element, 12 ... driving unit, 13 ... timer, 14 ... transmitting unit, 20 ... terminal, 21 ... sensor, 22 ... receiving unit, 23 ... timer, 24 ... estimation Department, F ... Field.

Claims (5)

フィールドを生成する生成装置と、端末とを備えた、前記端末の位置を推定する位置推定システムであって、
前記生成装置は、
フィールド発生要素と、
前記フィールド発生要素を回転させる駆動部と、
前記フィールド発生要素の回転情報を前記端末に送信する送信部と、
を含み、
前記端末は、
前記フィールド発生要素によって発生したフィールドを検出する検出部と、
前記回転情報を受信する受信部と、
前記生成装置の位置を基準とした前記端末の位置を推定するために、前記検出部が検出した前記フィールドと、前記受信部が受信した前記回転情報とに基づいて、前記フィールド発生要素と前記検出部との間の距離および角度を推定する推定部と、
を含み、
前記回転情報は、時刻と、前記フィールド発生要素の回転角度とを含み、
前記推定部は、前記検出部が検出した前記フィールドの大きさおよび検出時刻と、前記受信部が受信した前記回転情報に含まれる時刻および回転角度とに基づいて、前記フィールド発生要素と前記検出部との間の距離および角度を推定する、
位置推定システム。
A position estimation system that estimates the position of a terminal, including a generator that generates a field and a terminal.
The generator is
Field generation element and
A drive unit that rotates the field generating element and
A transmission unit that transmits rotation information of the field generation element to the terminal,
Including
The terminal is
A detector that detects the field generated by the field generation element, and
A receiver that receives the rotation information and
In order to estimate the position of the terminal with respect to the position of the generator, the field generating element and the detection are based on the field detected by the detection unit and the rotation information received by the reception unit. The estimation part that estimates the distance and angle between the parts, and the estimation part,
Including
The rotation information includes a time and a rotation angle of the field generating element.
The estimation unit has the field generation element and the detection unit based on the size and detection time of the field detected by the detection unit and the time and rotation angle included in the rotation information received by the reception unit. Estimate the distance and angle between and
Position estimation system.
前記フィールド発生要素は、電場および磁場の少なくとも一方を発生する電磁場発生源または超音波を発生する超音波発生源である、
請求項に記載の位置推定システム。
The field generating element is an electromagnetic field source that generates at least one of an electric field and a magnetic field, or an ultrasonic source that generates ultrasonic waves.
The position estimation system according to claim 1 .
前記電磁場発生源は、磁場を発生する磁石、または、電磁波を放射するアンテナもしくはレーザである、
請求項に記載の位置推定システム。
The electromagnetic field generation source is a magnet that generates a magnetic field, or an antenna or a laser that radiates an electromagnetic wave.
The position estimation system according to claim 2 .
前記電磁場発生源は、強度が非対称な磁石であり、
前記駆動部は、前記強度が非対称な磁石を等速度回転させる、
請求項に記載の位置推定システム。
The electromagnetic field generation source is a magnet having an asymmetric strength.
The drive unit rotates a magnet having an asymmetrical strength at a constant speed.
The position estimation system according to claim 3 .
前記電磁場発生源は、強度が対称な磁石であり、
前記駆動部は、前記強度が対称な磁石を対象として、複数の異なる周期での等速度回転を含む回転運動をさせる、
請求項に記載の位置推定システム。
The electromagnetic field generation source is a magnet having a symmetric intensity.
The drive unit makes a rotational motion including constant velocity rotation in a plurality of different cycles for the magnet having a symmetric intensity.
The position estimation system according to claim 3 .
JP2017138441A 2017-01-12 2017-07-14 Position estimation system Active JP7012991B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017003594 2017-01-12
JP2017003594 2017-01-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018112538A JP2018112538A (en) 2018-07-19
JP7012991B2 true JP7012991B2 (en) 2022-01-31

Family

ID=62912262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017138441A Active JP7012991B2 (en) 2017-01-12 2017-07-14 Position estimation system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7012991B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210115693A (en) * 2020-03-16 2021-09-27 주식회사 삼인정밀 Method for plating ceramic substrate and System thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7666121B2 (en) * 2021-05-19 2025-04-22 株式会社大林組 Strain Measurement System
US20240255590A1 (en) * 2021-08-02 2024-08-01 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Wireless communication system, wireless communication system management method, wireless communication device, and control device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004093373A (en) 2002-08-30 2004-03-25 Japan Aviation Electronics Industry Ltd Position and orientation measurement device
JP2005257301A (en) 2004-03-09 2005-09-22 Sony Computer Entertainment Inc Relative position/attitude instrumentation system
JP2005283284A (en) 2004-03-29 2005-10-13 Osaka Gas Co Ltd Three-dimensionally disposed state measuring method
JP2011112424A (en) 2009-11-25 2011-06-09 Aichi Micro Intelligent Corp Portable navigation system
JP2014081314A (en) 2012-10-18 2014-05-08 Hamamatsu Koden Kk Rotation angle detection device
US20160231140A1 (en) 2015-02-05 2016-08-11 Wei-Tung Chen Magnetic positioning device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62162117A (en) * 1986-01-10 1987-07-18 Komatsu Ltd Controller for advancing direction of mobile body
JP2891349B2 (en) * 1995-12-14 1999-05-17 日本電気株式会社 Mobile robot device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004093373A (en) 2002-08-30 2004-03-25 Japan Aviation Electronics Industry Ltd Position and orientation measurement device
JP2005257301A (en) 2004-03-09 2005-09-22 Sony Computer Entertainment Inc Relative position/attitude instrumentation system
JP2005283284A (en) 2004-03-29 2005-10-13 Osaka Gas Co Ltd Three-dimensionally disposed state measuring method
JP2011112424A (en) 2009-11-25 2011-06-09 Aichi Micro Intelligent Corp Portable navigation system
JP2014081314A (en) 2012-10-18 2014-05-08 Hamamatsu Koden Kk Rotation angle detection device
US20160231140A1 (en) 2015-02-05 2016-08-11 Wei-Tung Chen Magnetic positioning device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210115693A (en) * 2020-03-16 2021-09-27 주식회사 삼인정밀 Method for plating ceramic substrate and System thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018112538A (en) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102572578B1 (en) Wireless power transmitter and method for controlling thereof
US11802930B2 (en) Systems and methods for multiantenna orientation and direction detection
EP3356841B1 (en) Cloud-coordinated location system using ultrasonic pulses and radio signals
KR101902715B1 (en) Method for tag location identifiying using uwb signal, and tag location identification apparatus thereof
EP3333586B1 (en) Three-dimensional space detection system, positioning method and system
CN104010361B (en) Alignment system and method
JP7012991B2 (en) Position estimation system
KR102477526B1 (en) Magnet ring with jitter pole
EP3190426B1 (en) Target device positioning method, and mobile terminal
US20160084659A1 (en) Magnetic field mapping and indoor location sensing
US10425131B2 (en) Beacon localization for a client device in wireless environment applications
KR20170023520A (en) System for tracking wild animals
US10517064B2 (en) Data package preparation
CN104685370A (en) System and method for locating wireless nodes
JP2019068284A (en) Control arrangement
CN111132013A (en) Indoor positioning method, device, storage medium and computer equipment
US9689683B2 (en) Magnetic positioning device
EP3096154B1 (en) Method, system and computer-readable medium to determine the position of an apparatus
US20250254641A1 (en) Networked conrolling device for controlling wireless networked nodes based on position and orientation
JP2017015637A (en) Position detection system
Wada et al. An adaptive multi-range-sensing method for 3d localization of passive rfid tags
KR20200045283A (en) Speed Measuring Device and Method Thereof
KR20160062720A (en) Apparatus and method for recognizatng location
WO2025100095A1 (en) Communication apparatus, positioning system, and method for controlling communication apparatus
CN106033988A (en) Information processing method and electronic device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170719

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200713

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20200713

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20200715

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210628

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210713

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211221

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220112

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7012991

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250