IMESの優位性

屋内のエリアごとに送信機を設置するだけでGNSS対応デバイスが位置情報を得られる
世界で唯一の画期的な技術

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GPSやWi-Fiによるスマートフォンやタブレットのポジショニングの課題を解消
~屋内GPSによりシームレスに正確な測位を実現!~

携帯電話やスマートフォンのみを使うユーザーが世界的に増えてきました。その結果、緊急通報時の位置把握が困難になり携帯電話のGPS機能がとりわけ重要になっています。国内でも通信事業者によるユーザーの位置把握の義務化が定められ、現在発売されている携帯電話やスマートフォンにGPSが標準搭載されています。 しかし、GPS受信機は、信号の届かない屋内空間では、測位することができません。そこでGPS受信の感度を極限まで上げて室内にもれ込んだ微弱信号で測位する技術も出現していますが、壁面に反射したマルチパスなどによる精度の劣化、精度の不安定さが課題です。さらに高深度では、この技術をもってしても不可能なエリアがあり、シームレスな測位が実現できませんでした。Wi-Fiアクセスポイントを使った測位が普及してきていますが、その仕組み上の制約から位置情報がどうしても不正確になってしまいます。複数フロアのある複雑な屋内では、公共サービスのインフラとして、緊急通報時の位置把握などへの適用が大きな課題になっています。

シームレス測位の動き

そこで、これらの問題を解決するために更なる研究が進展し、RFタグやBluetoothなどの無線測位と組み合わせることで、どこでも確実に位置把握(特に高さ方向)ができる手法が模索されてきました。そんな中で従来のGPS測位の技術をベースに屋内でもシームレス測位を実現するIMES(Indoor Messaging System)が開発され、発表以来、国内外で注目を浴びています。携帯電話やスマートフォンに標準搭載されているGPS機能を活用して屋内測位を実現するこの新たな方式は、JAXA(宇宙航空研究開発機構)と共同で開発され国内外で特許を取得済です。2014年の年末モデルから、スマートフォンやタブレットPCに受信機能が徐々に搭載され、今後、さらに対応機種が続々と発売される予定です。

IMESの特長

IMESの特長:

①携帯電話やスマートフォンのメーカー各社に提供される主要メーカーの通信用LSIのGPS機能で対応できる。
②GPS測位のような時刻同期が不要。
③相対距離の測定を行わずに確実な位置情報が得られる。
④3次元位置とフロア階数や部屋の名前などの関連メッセージを端末画面に表示可能。
⑤どんな深深度でも位置情報が得られる。
⑥一定以上の精度劣化がない。
⑦全世界測位のGPS、Galileo、GLONASSなど、準天頂衛星以外の測位システムでも機能する。

この方式は、米国GPS運用機関から正式に承認され、L1C/Aコードにおいて、173番~182番のPRN番号がIMES用に割り当てられました。これに基づいて、JAXAでは、IMES信号仕様を、準天頂衛星システムのユーザーインターフェイス仕様書(QZSS-IS)で一般公開しています。また、JAXAのホームページでも、これらの特徴について紹介がされています。

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IMES(Indoor MEssaging System)は、屋内外のシームレス測位を可能にするシステムで、準天頂衛星初号機「みちびき」を開発する過程で発案された日本独自の技術です。 IMESは、アメリカのGPS衛星と同じ電波を使用し、屋内に設置する送信機から、その場所の経度、緯度、高さの情報を提供します。弊社では、他社に先駆けて、世界で初めて商用iMES送信チップを開発し、数々の実証実験に参加して参りました。屋内測位に対する研究は、古くは1996年に遡ります。その後、2001年の1チャンネルのスードライト(疑似衛星)の開発を経て、2002年の時刻同期用GPS信号開発機の開発で技術を磨き上げ、ついに2007年に、IMES試作機を完成させました。以後、4世代にわたる開発で、改良に改良を重ね、ついに小型化のためにLSIチップの開発に着手し、2013年に12x12mmのチップを完成させました。また、同時に、JAXAと共に社会インフラとしての普及と対応受信機数の拡大に努めて参りました。
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この間に、カーナビゲーションや携帯電話が中心であったGPS(GNSS)搭載端末は、増加の一途を続け、その範囲は、スマートフォンやタブレットにとどまらず、デジタルカメラ、時計、ウエラブルデバイス、見守り端末、ドライブレコーダー、モノタグ、業務無線端末などへと広がり続け、現在では、ありとあらゆる製品にGPS(GNSS)機能が備えられています。
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拡大の一途をたどるGPS(GNSS)搭載端末の中で、IMES対応についても、対応チップが増加し、対応チップを採用することで、IMES受信機能を搭載したモバイル端末のモデル数も拡大を続けています。 スマートフォンの対応機種が揃い始めている中で、IMESを活用したサービスは、コンシューマー向けの市場で、いよいよ本格的な普及段階に入ろうとしています。また、タブレットPCでも対応機種が拡大していることから、ビジネス向けの市場においても、さらなる普及が期待されています。
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ここで、IMES対応受信機と非対応受信機を比較してみましょう。左側の端末の画面では、IMES非対応の場合の位置精度を、ブルーの円で示しています。右側の端末の画面では、同じ場所で地図を大きく拡大してIMES対応受信機の位置精度を、同様にブルーの円で示しています。一見して位置精度の差は明らかです。緊急通報時に位置把握が必要となった場合のことを想像してみてください。この差は、人命にかかわります。
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それでも、屋内における測位の重要性が、他の技術を応用した方式の開発を牽引した結果、シームレス測位インフラには、現在、GNSSを利用したIMES以外にも、Wi-Fi、Bluetoothなどさまざまなものが登場しています。とりわけWi-Fiについては、屋外の位置情報を提供するGNSS受信機と補完関係にあり、一部の見方では、IMESがなくてもWi-Fiで十分であるとか、Bluetoothでも代替が可能であるといった議論も生まれてきました。 Wi-FiやBluetooth以外にも、マイクやRFID、光センサーなど他の技術を応用して、相対位置を測定する技術もあります。これらは、絶対位置を特定可能なGPSの受信範囲から外れた場合に、最後に特定された位置を基準に相対位置を割り出すことで、位置情報を算出するために使われています。
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さらには、PDR(Pedestrian Dead Reckoning)技術により、スマートフォンに内蔵された加速度センサなども利用して、姿勢や挙動から移動方向や距離を推測することで、利用者の移動経路を取得ができるようになったこともあり、IMESを利用せずとも、屋内測位の精度が徐々に向上してきているのが現状です。しかしながら、Wi-Fiも含めて相対的な位置しか測定できない方式では、どうしてもセキュリティの確保ができないという壁が存在しています。携帯電話で法制化されGPSの搭載が義務付けられている背景は、固定電話で提供されているのと同等レベルで、緊急通報や、犯罪発生時の電話機の位置特定が、社会インフラとして必要となっているからに他ありません。同一レベルのセキュリティを実現し、社会インフラとして活用するには、やはり絶対位置の特定が必須となります。
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相対位置で位置を特定する技術は、おしなべて、屋外でGPSによって絶対位置を特定してから、相対位置を推定することが前提となっており。地下街などでは、階段やエスカレーター、エレベーターでの移動で、PDRの精度が落ちてしまうこともあり、屋内で絶対位置を特定しないとどうしても位置精度に限界が生じてしまっています。全体的な技術動向を俯瞰し、他社に先駆けてIMES受信機能をチップに搭載した通信チップ大手のブロードコム社も、IMESが屋外のGPSを屋内で代替する技術の「切り札」であると位置づけています。文書の電子化で活用されているタイムスタンプに加えて、ロケーションに対しても認証が行えるタイム・ロケーションスタンプの考え方で、改ざん、なりすましの難しい認証が可能になる点も注目されています。単一で高精度の位置情報を提供する当初の方法に加えて、今後は、Wi-FiやBluetooth、その他のさまざまな屋内測位技術、さらには受信機側が搭載しているPDRも、統合的に組み合わせることで、設置コストとセキュリティの問題を一挙両得に解消する技術展開の議論が始まっているIMESは、将来の社会インフラとして、今後ますます重要となっていくことでしょう。

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