建物内の磁場分布を利用した新たな屋内位置測位システム、大成建設：ICT

大成建設は、スマートデバイスの内蔵センサーと建物固有の磁場分布を活用することで、無線通信機器を設置することなく、屋内での所在位置を高い精度で特定する位置測位システムを開発した。新システムは、空港や商業施設の誘導案内、医療施設における患者の見守りなど、人の位置情報を可視化し、建物利用者の利便性や安全性を向上させられる。

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　大成建設は、スマートデバイスの内蔵センサーと建物固有の磁場分布を活用することで、無線通信機器を設置することなく、屋内での所在位置を高い精度で特定する位置測位システムを開発したことを2022年4月7日に発表した。

RC造建物の廊下空間で位置測位の誤差を1〜3メートルまで向上

　屋外における人の所在位置は、スマートフォンやタブレット端末といったスマートデバイスに内蔵されたGPS機能によって特定することができる。しかし、空港、商業施設、医療施設などの屋内施設では、GPS電波が届きにくいため、所在位置が実際よりも大きくずれて表示される場合がある。

　解決策として、従来ではBeaconなどの無線通信機器を建物内の各所に設置し、無線通信機器から発信される電波の受信位置を把握することで、所在位置を特定してきた。だが、こういった方法では、建物内に多数の無線通信機器を配置する必要があり、機器の取り付けに関する導入コストや電池交換といった維持管理費用の増加という課題があった。

　そこで、大成建設は、建物の鉄骨や溶接などにより生じる建物固有の磁場分布を事前に測定してマップを生成し、運用時にスマートデバイスの内蔵センサー（9軸センサー※1）を用いて位置測位するシステムを開発した。

※1 9軸センサー：加速度センサー（XYZ）、ジャイロセンサー（XYZ）、磁気センサー（XYZ）の合計9軸の総称。別名、モーションセンサーとも呼ばれ、スマートフォンの傾きの検出やマップアプリケーションで方位を特定するために、スマートデバイスに内蔵されているセンサー。

今回開発した位置測位システムの利用手順　出典：大成建設プレスリリース

　今回のシステムは、建物の形状を正確に計測する（計測誤差1％以下）2次元LiDARと磁気センサーを用いて空間内の磁気値測定を行い、正確な空間内の磁場分布図を創出する他、建物固有の磁場分布を活用し、屋内での所在位置を高い精度で特定する。

　具体的には、RC造建物の廊下空間で、位置測位精度を検証した結果、スマートデバイスの内蔵センサー値と磁場分布を利用することで、位置測位の誤差を1〜3メートルまで向上させることを実現した。加えて、Beaconなどの無線通信機器を使用した場合における位置測位の誤差が3〜5メートルであることを踏まえると、屋内でも新システムが備える高い精度の位置測位が証明された。

スマートデバイスの内蔵センサーと建物固有の磁場分布から所在位置を特定　出典：大成建設プレスリリース

　新システムの運用に関して、空間の磁気は、鉄骨や溶接などに残留する磁気量に依存しており、じゅう器などを移動する事でほとんど変化しないため、レイアウトの変更に伴う建物内における磁気値の再測定は不要となる。

　さらに、あらかじめ測定・生成した建物内の磁場マップを活用するため、無線通信機器を用いた位置測位システムに比べ、導入費用を4分の1に下げられる。また、大成建設は、実証実験を行った結果、屋内における人の所在位置を特定する時に使えることを確認している。

　今後は、新システムを建築現場で、施工フェーズで構築した「T-BasisX※2」や竣工後の維持管理フェーズにおける「LifeCycleOS※3」と連携させ、顧客ニーズに応じたソリューションとして建物利用者の利便性と安全性の向上や施設管理業務支援の一助として、提案していく。

※2 T-BasisX：建築現場における各種ロボットやAI・IoTソリューション活用のための、メッシュWi-Fi 及び位置把握ソリューションを一体化し、IoT活用見える化システムと連携した標準基盤。

※3 LifeCycleOS：BIMデータと建物の運用開始後に刻々と変化していく建物管理・運用に関する各種データなどをひもづけ、統合管理することが可能なシステム。

「T-BasisX」と「LifeCycleOS」との連携　出典：大成建設プレスリリース