測位、GPS、IPSまとめ

GPS以外の測位システムがいろいろあるので、リストしてみました。


屋内の測位技術
 (IPS:Indoor Positioning System)

無線LAN応用測位システム
  • WiFiSLAM
    既存Wi-FI APを活用して測位するシステム
    2.5mの精度を目指しています。
    Stanford大学の学生が立ちあげた
  • Place Sticker
    IEEE802.11に準拠した無線LANのビーコンを低出力で送信する
    従来より狭い間隔で設置できるため、3メートル以内の測位も可能
    立命館大学、ローム株式会社、ISIDが共同で立ち上げてた

  • PlaceEngine
    近くにあるWi-Fiアクセスポイントからの、 MACアドレス、SSID, 電界強度などの情報として取得し、サーバーに照会すると、位置情報が返ってくる(Place Engine技術解説) 
  • 日立AirLocationⅡ
    位置検知機能を備えた専用の無線LANアクセスポイントを使用。RSSIにより距離を測り位置特定。
  • Nearbuy Systems
    基本はWi-Fiで、店内のビデオカメラの情報を使って測位精度を向上させる(資料)
音波利用測位システム
  • スマポ
    人間の耳には聞こえない超音波を発信機を設置してスマポのアプリがその超音波をマイクで拾うことでどの店舗にいるのかを認識する。
    Spotlight Inc.が開発、運営

  • ZPS-3D ZPS-MK
    中心周波数40KHzの超音波送信機からの超音波を、最低3個以上で受信し、超音波の到達時間の違いを利用して、距離を算出。この距離をもとに3点測量の要領で3次元位置を特定
    古川機械金属が開発したシステム

  • インテック
    音波信号で位置を特定。可聴域外の17kHz以上の音波信号を発する装置を複数設置
    スマートフォンの加速度センサーと地磁気センサーで得られた情報を元にした相対位置推定も併用

可視光利用
  • LUMICODE
    1つの照明器具に固有の1つのIDを持たせ、LEDからは固有のIDを発信し続けている。
    サーバーと無線LAN等で接続し、受信したIDを照会することで位置情報を受け取る
    東芝が開発・販売するシステム

  • 「iMES」送信機能内蔵型LEDランプ
    GPSと互換性のあるiMES信号をLEDランプから送信し、GPSを補間する。。
    リコーが「G空間EXPO」に出展

ZigBee利用

独立行政法人 産業技術総合研究所の開発した屋内測位システムなど

内蔵センサー利用
スマートフォンの加速度センサーと地磁気センサーで得られた情報を元に相対位置を割り出すスマートフォンの姿勢保持が一定ではないため、補間精度に問題がある。

歩行時の揺れや階の移動による高さ変化でも、誤差が蓄積する
Gyro Recorder では位置が500mずれるという防衛大学のレポートもある

Bluetooth利用
  • C-Shuttle 児童見守りシステム
    Bluetoothクラス2(通信距離が30m程度)の基地局を設置。この範囲に端末が入ると、登校したことを通知する。逆の場合は、下校したことを通知する。
UWB(Ultra Wide Band)利用
RFID/NFCタグ利用
GPS信号補完
  • IMES:indoor messaging system
    iMESは、GPSと互換性のある信号を使う屋内測位技術。GPSとのシームレス測位が可能。
    宇宙航空研究開発機構(JAXA)と測位衛星技術が共同開発した技術
  • GPS リピータ
    GPS 衛星の信号を捕捉できる地上や屋上にGPS受信端末を設置し、そのGPS 受信端末が受信したGPS 信号を同軸ケーブルでGPS衛星の信号が届かない屋内や地下街に伝送し、中継装置にて再放射する
    測位結果は、地上や屋上に設置したGPS 受信端末の位置となるため測位精度が悪く、ケーブルの敷設など設置が大掛かりになる
  • A-GPS
    ビルの谷間など測位に必要なGPS 衛星が十分に捕捉できない環境下で、携帯電話基地局をGPS 衛星に見立て測位を補完
  • Pseudolite
    GPS 衛星と同じ機能を有する送信機を擬似GPS 衛星として設置し、GPS 測位を行う
    送信機が非常に高価であることや擬似GPS 衛星とGPS 衛星との間の遠近問題をおこしやすい。
    LocataLiteと呼ぶGPS信号発信機を地上に置く Locataはその一例

その他
  • PHS基地局による測位
    PHS 基地局のセル半径は100m~1km 程度であるため、端末が存在するセルの基地局の位置を自己の位置としたり(Cell-ID 方式)や各PHS 基地局からの電波強度を利用し測位する方式がある。
  • 画像(QRコード、マーカー)
    画像取り込みにより位置を特定
  • 赤外線通信

屋内の測位技術(位置特定方法による分類)

上記は通信手段による分類でしたが、位置特定方法にも種類があります。

  • 信号を検知したことで位置を特定
     狭い範囲にしか届かない信号を受信したことにより位置を特定
  • 受信した方向で位置を判定
    複数のアンテナへの信号到達時間の差によって角度/方向を判定
  • 受信信号の強度で距離を判定
    RSSIなどにより距離を推定する
  • 信号到達時間で距離を判定


屋外の測位システム

  • GPS
    アメリカが軍事用に打上げた人工衛星を利用したシステム
  • GLONASS
    ロシア連邦軍が運用している衛星測位システム
  • Galileo
    EUが、2013 年のサービス開始をめざし衛星の打上げ等システム構築中
  • QZSS(Quasi-Zenith Satellite System:準天頂衛星システム)
    常に日本の天頂付近に1機の衛星が見えるように、準天頂軌道と呼ばれる傾斜地球同期軌道を周る衛星測位システム
    「みちびき」はQZSS衛星の初号機。
    2010年代後半をメドに4基を整備。将来は7基体制へ拡大が目標。
  • 北斗
    中国のグローバル衛星測位システム。2012年末に商用化予定。
    2020年までに30基の衛星を打ち上げ全世界をカバー予定。
    現在までに16基を打ち上げ済みで、アジア・太平洋全域はカバー。
  • SBAS(Satellite-based Augmentation System)
    静止衛星からの補正データを利用した高精度の測位システムの総称
    • WAAS:Wide Area Augmentation System
      INMARSAT(インマルサット)を利用した広域補強システム
    • 運輸多目的衛星用衛星航法補強システム
      運輸多目的衛星MSAS(Multi-functional Transport Satellite)を利用した衛星補強システム
    • EGNOS(European Geostationary-Satellite Navigation Overlay Service)
      欧州宇宙機関と欧州委員会、欧州航空航法安全機構の開発した静止衛星補強型衛星航法システム

Broadcomの BCM4752 GNSSは、GPS, GLONASS, QZSS, SBAS に対応しています。


屋外は、GPSなどの衛星測位がデファクトになっていますが、屋内での測位システムには、他を圧倒するような方式はなく、各種方式が乱立している状態になっているようです。

Wi-Fi等の外部機器に頼る測位では、精度が得にくかったり、アクセスポイントの高密度設置と運営のコスト負担の問題がボトルネックのようです。

一方、内蔵センサーは安価ですが、精度が課題です。

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