歩行者ナビゲーションにおけるシステムの創成に関する研究

• 資料種別: 博士論文
• タイトル: 歩行者ナビゲーションにおけるシステムの創成に関する研究
• 著者・編者: 間邊, 哲也
• 著者標目: 間邊, 哲也
• 出版事項: 埼玉大学大学院理工学研究科
• 出版年月日等: 2012
• 出版年（W3CDTF）: 2012
• 並列タイトル等: Studies of Systems Innovation on Pedestrian Navigation
• タイトル（掲載誌）: 博士論文（埼玉大学大学院理工学研究科（博士後期課程））
• 授与機関名: 埼玉大学
• 授与年月日: 2012-03-22
• 報告番号: 甲第867号
• 学位: 博士(工学)
• 本文の言語コード: jpn
• 対象利用者: 一般
• 一般注記: type:text; 本論文では，歩行者の快適なモビリティ環境の実現を目指して，歩行者ナビゲーションシステムの創成に必要な知見の獲得を目的とした研究を行っている．近年，歩行者の快適なモビリティ環境に対する需要の高まりから，歩行者ナビゲーションに関する研究開発が盛んに行われている．しかし，歩行者ナビゲーションシステムに関する研究開発の現状は，種々のシステムや実現方法が乱立し，整理・体系化がなされておらず，これらの標準化や新たな研究開発に寄与するツールが必要となっている．また，歩行者ナビゲーションシステムを実現する際は，マイグレーションを前提としたプラットフォーム指向でシステムを創成することが望ましいが，既存の歩行者ナビゲーションシステムでマイグレーションを明示的に考慮した歩行者ナビゲーションシステムの創成はほとんど行われていない．さらに，歩行者ナビゲーションシステムを実現する上で，ユーザの位置と方向が正確に取得できることは極めて重要であるが，現在広く利用されているGPS(Global Positioning System) やWiFi(Wireless Fidelity) では正確さや精度に問題があり，特に屋内や建物付近の屋外で利用可能な位置特定手法の高度化が必須となっている．そこで，これらを解決して，歩行者ナビゲーションシステムの創成に必要な知見を得ることが歩行者の快適なモビリティ環境を実現する上で必要となっている．第1章では，本研究の背景と本論文の目的および構成について述べている．第2章では，既存の歩行者ナビゲーションシステムで主に利用されている位置特定手法と位置特定基盤タクソノミーにもとづいて，屋内や建物付近の屋外で利用しやすいグラウンドベースの位置特定手法について整理を行っている．本論文では，歩行者ナビゲーションシステムを利用する際，現在屋外での位置特定に広く利用されているGPSによってユーザの位置が大まかに絞り込まれた状況を前提として，理解や解釈を必要としない直感的で分かりやすい案内を行うWYSIWYAS(What You See Is What You Are Suggested) ナビゲーションの実現に必要なユーザの位置と方向を正確に取得可能な主なグラウンドベースの位置特定手法について述べている．第3章では，歩行者ナビゲーションシステムの標準化や新たな研究開発に寄与するツールとして，歩行者ナビゲーションコンセプトリファレンスモデルを提案している．ここでは，まず，歩行者ナビゲーションコンセプトリファレンスモデルの作成に際し，そのポイントを明確にするために歩行者ナビゲーションシステムの分類学についてまとめている．次に，歩行者ナビゲーションシステムの分類学に鑑みて，既存および今後出現するあらゆる歩行者ナビゲーションシステムに適用可能で，歩行者ナビゲーションシステムのスムーズな標準化や新たな研究開発に寄与するツールとして，歩行者ナビゲーションコンセプトリファレンスモデルを作成している．さらに，提案した歩行者ナビゲーションコンセプトリファレンスモデルを用いた解析例として，既存の代表的な歩行者ナビゲーションシステムの性格付けとその性格を比較する具体例を示し，各システムの性格付けおよび特徴の違いを明確にしている．これらを通じて，歩行者ナビゲーションシステムの標準化や新たな研究開発に寄与するツールの実現例とその効果に関する知見を得ている．第4章では，ポジショニングサブシステムのマイグレーションを考慮したプラットフォーム指向の歩行者WYSIWYAS ナビゲーションシステムの構築例とその効果について示している．構築したシステムは，アプリケーションとサブシステムがプラットフォームによって上下に分離された構造をしており，ポジショニングサブシステムのマイグレーションが考慮されている．ここでは，第2章での整理にもとづき，建物内や建物付近の屋外でシームレスに動作し，かつ，WYSIWYAS ナビゲーションの実現に必要な位置情報と方向情報を正確に取得可能なポジショニングサブシステムとして，タイルカーペットを用いたM-CubITS(M-sequence Multimodal Markers for ITS; M-Cubed for ITS) と可視光通信を採用している．また，モール程度の大型商業複合施設内での移動を想定した評価実験では，構築したシステムを用いることで確実に目的地に到達できることを確認している．第5章では，モバイル機器内に登録された目的地情報を利用することで，モバイル機器を補佐して案内環境を向上させるインフラ設置機器(MI WyNE Box; M-CubITS Integrated WYSWIWYAS Navigation Environment Box) の構築例を示し，中部国際空港構内での評価を行っている．評価の結果，目的地が決まってからその方向に歩き出すまでの時間が通常のフロアガイド(紙地図) を用いるよりも早くなることを確認し，モバイル機器とインフラ設置機器が対等な立場で協調動作MICO(Mobile/Infrastructure Corroborative Operation)の可能性の示唆と理論およびアーキテクチャの知見の必要性を述べている．第6章では本論文を総括している．以上より，本論文では，歩行者の快適なモビリティ環境の実現を目指して，歩行者ナビゲーションシステムの創成に必要な知見を得ている．; 第1章 序論 11.1 研究の背景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 研究の目的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3 本論文の構成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2第2章 基礎理論 32.1 既存の歩行者ナビゲーションシステムと主に利用されている位置特定手法. . . . . 32.2 位置特定基盤タクソノミー[85] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.3 EUPITS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.4 WYSIWYAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.5 M-CubITS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.6 M-CubITS 歩行者WYSIWYAS ナビゲーションシステム. . . . . . . . . . . . . . 7第3章 歩行者ナビゲーションコンセプトリファレンスモデル[111] 93.1 本章のまえがき. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.2 歩行者ナビゲーションシステムの分類学. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.2.1 歩行者ナビゲーションシステムの分類学[112] . . . . . . . . . . . . . . . . 93.2.2 分類学の観点からみた歩行者ナビゲーションシステムの研究論文の統計[113] 143.3 歩行者ナビゲーションコンセプトリファレンスモデルの提案[114] . . . . . . . . . 173.3.1 全体像. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.3.2 サービスレイヤ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.3.2.1 サービスの対象となるユーザ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.3.2.2 サービスの機能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3.2.3 サービスの利用環境. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3.2.4 サービスされる情報の性質. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3.3 システムレイヤ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.3.3.1 ユーザに要求される持ち物. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.3.3.2 基本アーキテクチャ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.3.3.3 システムの動作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.3.3.4 システムの発展性・拡張性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.3.4 要素技術レイヤ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.3.4.1 ポジショニング技術. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.3.4.2 情報通信技術. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.3.4.3 HMI(Human-Machine Interface) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283.3.4.4 空間情報データベース技術および経路探索技術. . . . . . . . . . 293.3.4.5 各種センシング技術. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303.4 歩行者ナビゲーションコンセプトリファレンスモデルを用いた解析例. . . . . . . 313.5 本章のまとめ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32第4章 プラットフォーム指向の歩行者WYSIWYAS ナビゲーションシステム[126] 354.1 本章のまえがき. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.2 EUPITS にもとづいて構成した歩行者ナビゲーションシステムのアーキテクチャ. 354.3 提案するプラットフォーム指向の歩行者WYSIWYAS ナビゲーションシステム. . 374.3.1 提案システムの概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.3.2 タイルカーペットを用いたM-CubITS によるポジショニングサブシステム[4, 5, 133] . . 384.3.2.1 タイルカーペットを用いたM-CubITS 素子. . . . . . . . . . . . 384.3.2.2 タイルカーペットを用いたM-CubITS による位置特定方法. . . . 394.3.2.3 タイルカーペットを用いたM-CubITS によるポジショニングサブシステムの構築. . 424.3.3 可視光通信によるポジショニングサブシステム[5, 125] . . . . . . . . . . . 424.3.3.1 可視光通信による位置特定方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424.3.3.2 可視光通信によるポジショニングサブシステムの構築. . . . . . . 434.3.4 歩行者WYSIWYAS ナビゲーションのアプリケーション[5] . . . . . . . . 454.3.5 提案システムの特徴. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464.3.6 歩行者ナビゲーションコンセプトリファレンスモデルによるプラットフォーム指向の歩行者WYSIWYAS ナビゲーションシステムの解析. . 464.4 評価実験. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494.4.1 実験概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494.4.2 実験方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514.4.3 実験結果および考察. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514.4.3.1 位置特定成功率. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514.4.3.2 処理時間. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544.4.3.3 目的地到達率. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564.4.3.4 移動所要時間. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564.4.3.5 ユーザビリティ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564.5 本章のまとめ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57第5章 モバイル機器を補佐して案内環境を向上させるインフラ設置機器[2, 137] 585.1 本章のまえがき. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.2 MI WyNE Box の提案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.2.1 概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.2.2 システム構築. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.2.3 歩行者ナビゲーションコンセプトリファレンスモデルによるMI WyNE Box の解析. . . . . 605.3 中部国際空港における評価実験. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.3.1 実験環境. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.3.2 実験方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.3.3 実験結果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.4 本章のまとめ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63第6章 結論 64; 主指導教員 : 長谷川孝明
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