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公開番号2025149371
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024049974
出願日2024-03-26
発明の名称位置推定システム、位置推定方法、及び位置推定プログラム
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01S 5/02 20100101AFI20251001BHJP(測定;試験)
要約【課題】通信機が3台未満であっても対象端末の位置を推定できる位置推定システム、位置推定方法、及び位置推定プログラムを提供する。
【解決手段】位置推定システム(1)は、第1の対象端末(100A)と、通信機(120)との間の第1の三次元距離を測定する第1の測距部(102)と、第2の対象端末(102B)と通信機(120)との間の第2の三次元距離を測定する第2の測距部と、第1の三次元距離を、第1の二次元距離に変換し、第2の三次元距離を、第2の二次元距離に変換し、軌道に対する第1の対象端末(100A)の移動方向と、第1の二次元距離と、第2の二次元距離とに基づいて、軌道を第1の軸、及び、第1の軸に直交する第2の軸からなる二次元における座標系における第1の対象端末(100A)の位置を推定する位置推定部(142)と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
水平面に投影した場合に予め定められた軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第１の対象端末に設けられ、前記第１の対象端末と、移動方向における前記第１の対象端末の前方に設置された通信機との間の三次元における距離である第１の三次元距離を測定する第１の測距部と、
前記水平面に投影した場合に前記第１の対象端末と所定の距離を保った状態で、前記軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第２の対象端末に設けられ、前記第２の対象端末と前記通信機との間の三次元における距離である第２の三次元距離を測定する第２の測距部と、
前記第１の対象端末が存在する位置の高さを示す第１の対象端末高さと、前記通信機が存在する位置の高さを示す通信機高さとに基づいて、前記第１の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第１の二次元距離に変換し、前記第２の対象端末が存在する位置の高さを示す第２の対象端末高さと、前記通信機高さとに基づいて、前記第２の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第２の二次元距離に変換し、前記軌道に対する前記第１の対象端末の移動方向と、前記第１の二次元距離と、前記第２の二次元距離とに基づいて、前記軌道を第１の軸、及び、前記第１の軸に直交する第２の軸からなる二次元における座標系における前記第１の対象端末の位置を推定する位置推定部と、
を備えることを特徴とする位置推定システム。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
前記推定された位置が、前記座標系において予め定められたエリアである期待エリア内に含まれるか否かを判定する存在判定部をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載の位置推定システム。
【請求項３】
前記第１の測距部は、前記通信機と、前記第１の対象端末との間の三次元における距離である第３の三次元距離と、前記通信機と異なる前記第１の対象端末の前方の位置に設けられた他の通信機と、前記第１の対象端末との間の三次元における距離である第４の三次元距離とを測定し、
前記第２の測距部は、前記通信機と、前記第２の対象端末との間の三次元における距離である第５の三次元距離と、前記他の通信機と、前記第２の対象端末との間の三次元における距離である第６の三次元距離とを測定し、
前記位置推定部は、前記第３の三次元距離、前記第４の三次元距離、前記第５の三次元距離、及び前記第６の三次元距離の各々を、第３の二次元距離、第４の二次元距離、第５の二次元距離、及び第６の二次元距離に変換し、
前記第３の二次元距離と前記第５の二次元距離とに基づいて推定した前記第１の対象端末の第１の位置から前記所定の距離にある前記第２の対象端末の第１の位置を推定し、前記第４の二次元距離と前記第６の二次元距離とに基づいて推定した前記第１の対象端末の第２の位置から前記所定の距離にある前記第２の対象端末の第２の位置を推定し、
前記第１の対象端末の第２の位置と前記通信機との距離である第１の検算距離、前記第２の対象端末の第２の位置と前記通信機との距離である第２の検算距離、前記第１の対象端末の第１の位置と前記他の通信機との距離である第３の検算距離、及び前記第２の対象端末の第１の位置と前記他の通信機との距離である第４の検算距離の各々を算出し、
前記第１の検算距離と前記第３の二次元距離とで第１の検算判定を、前記第２の検算距離と前記第５の二次元距離とで第２の検算判定を、前記第３の検算距離と前記第４の二次元距離とで第３の検算判定を、前記第４の検算距離と前記第６の二次元距離とで第４の検算判定を各々行い、前記第１の検算判定、前記第２の検算判定、前記第３の検算判定、及び前記第４の検算判定の各々の判定結果に基づいて前記第１の対象端末の第１の位置、及び前記第１の対象端末の第２の位置のいずれか一方を、誤差を含まない位置として推定する誤差推定部をさらに備えること
を特徴とする請求項２に記載の位置推定システム。
【請求項４】
コンピュータによって実行される位置算出方法であって、
水平面に投影した場合に予め定められた軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第１の対象端末と、移動方向における前記第１の対象端末の前方に設置された通信機との間の三次元における距離である第１の三次元距離を測定するステップと、
前記水平面に投影した場合に前記第１の対象端末と所定の距離を保った状態で、前記軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第２の対象端末と前記通信機との間の三次元における距離である第２の三次元距離を測定するステップと、
前記第１の対象端末が存在する位置の高さを示す第１の対象端末高さと、前記通信機が存在する位置の高さを示す通信機高さとに基づいて、前記第１の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第１の二次元距離に変換するステップと、
前記第２の対象端末が存在する位置の高さを示す第２の対象端末高さと、前記通信機高さとに基づいて、前記第２の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第２の二次元距離に変換するステップと、
前記軌道に対する前記第１の対象端末の移動方向と、前記第１の二次元距離と、前記第２の二次元距離とに基づいて、前記軌道を第１の軸、及び、前記第１の軸に直交する第２の軸からなる二次元における座標系における前記第１の対象端末の位置を推定するステップと、
を有する位置推定方法。
【請求項５】
水平面に投影した場合に予め定められた軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第１の対象端末と、移動方向における前記第１の対象端末の前方に設置された通信機との間の三次元における距離である第１の三次元距離を測定するステップと、
前記水平面に投影した場合に前記第１の対象端末と所定の距離を保った状態で、前記軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第２の対象端末と前記通信機との間の三次元における距離である第２の三次元距離を測定するステップと、
前記第１の対象端末が存在する位置の高さを示す第１の対象端末高さと、前記通信機が存在する位置の高さを示す通信機高さとに基づいて、前記第１の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第１の二次元距離に変換するステップと、
前記第２の対象端末が存在する位置の高さを示す第２の対象端末高さと、前記通信機高さとに基づいて、前記第２の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第２の二次元距離に変換するステップと、
前記軌道に対する前記第１の対象端末の移動方向と、前記第１の二次元距離と、前記第２の二次元距離とに基づいて、前記軌道を第１の軸、及び、前記第１の軸に直交する第２の軸からなる二次元における座標系における前記第１の対象端末の位置を推定するステップと、
をコンピュータに実行させる位置推定プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、位置推定システム、位置推定方法、及び位置推定プログラムに関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、対象端末の三次元位置を推定するシステムとして、対象端末との距離を、ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）を用いた無線信号によって測距可能な４台の通信機を用いるシステムが開示されている。かかるシステムは、対象端末と、少なくとも３台以上の通信機との間の距離から対象端末の三次元位置を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２０／０３１５５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、三次元位置を推定するため、対象端末との距離が確保された少なくとも３台以上の通信機を要する。対象端末との距離が確保された状態で通信機を設置できる場所は限られるので、対象端末との距離を測定可能な３台以上の通信機を設置できない状況では、対象端末の三次元位置を推定することができないという問題点があった。
【０００５】
本開示は、通信機が３台未満であっても対象端末の位置を推定できる位置推定システム、位置推定方法、及び位置推定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の位置推定システムは、水平面に投影した場合に予め定められた軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第１の対象端末に設けられ、前記第１の対象端末と、移動方向における前記第１の対象端末の前方に設置された通信機との間の三次元における距離である第１の三次元距離を測定する第１の測距部と、前記水平面に投影した場合に前記第１の対象端末と所定の距離を保った状態で、前記軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第２の対象端末に設けられ、前記第２の対象端末と前記通信機との間の三次元における距離である第２の三次元距離を測定する第２の測距部と、前記第１の対象端末が存在する位置の高さを示す第１の対象端末高さと、前記通信機が存在する位置の高さを示す通信機高さとに基づいて、前記第１の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第１の二次元距離に変換し、前記第２の対象端末が存在する位置の高さを示す第２の対象端末高さと、前記通信機高さとに基づいて、前記第２の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第２の二次元距離に変換し、前記軌道に対する前記第１の対象端末の移動方向と、前記第１の二次元距離と、前記第２の二次元距離とに基づいて、前記軌道を第１の軸、及び、前記第１の軸に直交する第２の軸からなる二次元における座標系における前記第１の対象端末の位置を推定する位置推定部と、を備える。
【０００７】
本開示の位置推定方法は、コンピュータによって実行される位置算出方法であって、
水平面に投影した場合に予め定められた軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第１の対象端末と、移動方向における前記第１の対象端末の前方に設置された通信機との間の三次元における距離である第１の三次元距離を測定するステップと、前記水平面に投影した場合に前記第１の対象端末と所定の距離を保った状態で、前記軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第２の対象端末と前記通信機との間の三次元における距離である第２の三次元距離を測定するステップと、前記第１の対象端末が存在する位置の高さを示す第１の対象端末高さと、前記通信機が存在する位置の高さを示す通信機高さとに基づいて、前記第１の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第１の二次元距離に変換するステップと、前記第２の対象端末が存在する位置の高さを示す第２の対象端末高さと、前記通信機高さとに基づいて、前記第２の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第２の二次元距離に変換するステップと、前記軌道に対する前記第１の対象端末の移動方向と、前記第１の二次元距離と、前記第２の二次元距離とに基づいて、前記軌道を第１の軸、及び、前記第１の軸に直交する第２の軸からなる二次元における座標系における前記第１の対象端末の位置を推定するステップと、を有する。
【０００８】
本開示の位置推定プログラムは、水平面に投影した場合に予め定められた軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第１の対象端末と、移動方向における前記第１の対象端末の前方に設置された通信機との間の三次元における距離である第１の三次元距離を測定するステップと、前記水平面に投影した場合に前記第１の対象端末と所定の距離を保った状態で、前記軌道に対して垂直に配置されると共に前記軌道に沿って移動する第２の対象端末と前記通信機との間の三次元における距離である第２の三次元距離を測定するステップと、前記第１の対象端末が存在する位置の高さを示す第１の対象端末高さと、前記通信機が存在する位置の高さを示す通信機高さとに基づいて、前記第１の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第１の二次元距離に変換するステップと、前記第２の対象端末が存在する位置の高さを示す第２の対象端末高さと、前記通信機高さとに基づいて、前記第２の三次元距離を、前記水平面における二次元の距離である第２の二次元距離に変換するステップと、前記軌道に対する前記第１の対象端末の移動方向と、前記第１の二次元距離と、前記第２の二次元距離とに基づいて、前記軌道を第１の軸、及び、前記第１の軸に直交する第２の軸からなる二次元における座標系における前記第１の対象端末の位置を推定するステップと、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、通信機が３台未満であっても対象端末の位置を推定できる位置推定システム、位置推定方法、及び位置推定プログラムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１に係る位置推定システムの構成を概略的に示すブロック図である。
実施の形態１に係る対象端末、位置推定装置及び情報記憶装置の構成を概略的に示すブロック図である。
（Ａ）及び（Ｂ）は、ハードウェア構成例を示すブロック図である。
実施の形態１に係る位置推定システムにより、対象端末が特定エリアに存在するか否かを判定する動作を示すフローチャートである。
三次元距離を二次元距離に変換する処理を説明するための概略図である。
対象端末の位置を推定する処理を説明するための概略図である。
実施の形態２に係る位置推定システムの構成を概略的に示すブロック図である。
実施の形態２に係る対象端末、位置推定装置及び情報記憶装置の構成を概略的に示すブロック図である。
実施の形態２に係る位置推定システムにより、対象端末が特定エリアに存在するか否かを判定する動作を示すフローチャートである。
（Ａ）及び（Ｂ）は、対象端末の誤差を含む位置を推定する処理を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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