携帯用グループナビゲーションの 実装とその評価

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1 携帯用グループナビゲーションの 実装とその評価
大阪大学 中村雅俊 任貴全 中村嘉隆 梅津高朗 東野輝夫

2 研究背景 携帯端末の高機能化、低エネルギー化 無線LAN、GPS機器の低廉化、小型化 ↓ 様々な位置情報サービスの提供、普及
個人向けナビゲーションサービス 他者位置検索サービス 地図検索サービス グループに対するナビゲーションサービス 旅行など団体の移動、活動をナビゲーション 2018/9/18 ITS研究会

3 発表内容 グループナビゲーションの概要 歩行者ナビゲーションシステム 歩行者ナビゲーションのエミュレーション グループの管理システム
シミュレーション実験 2018/9/18 ITS研究会

4 グループに対するナビゲーションの問題点 →無線LANでアドホックネットワークを構築 数十～数百人の団体に対して観光情報を提供して案内
観光スポットの紹介や写真 次の目的地へのナビゲーション 既存のナビゲーションサービスでは ナビゲーションサーバと端末の１対１通信 同じ情報を別々にダウンロードするのでは効率が悪い 単一基地局内に端末が集中したとき帯域が確保できない →無線LANでアドホックネットワークを構築 2018/9/18 ITS研究会

5 グループナビゲーションの提案 全ての端末にGPSと無線LANを装備 動作環境：サーバ、端末共にJAVAで実装
数個の端末が代表してWeb上のサーバと通信 他の端末は無線LANを経由して情報入手 近くの端末は同じ情報を求めることが多い →情報を共用して効率的に通信 動作環境：サーバ、端末共にJAVAで実装 サーバ Web上に設置 端末 GPS、無線LAN ザウルス、VAIO U、携帯電話 2018/9/18 ITS研究会

6 グループナビゲーションの概要 歩行者ナビゲーションシステムの構成 グループの構成 ナビゲーションサーバ：Web上からサービスを提供
管理クライアント：ナビゲーション情報をカスタマイズ グループの構成 リーダ：携帯電話やPHSによりWebに接続 メンバ：無線LANでリーダを経由してデータを取得 グループ 歩行者ナビゲーションシステム グループナビゲーションでは 親、子、ナビゲーションサーバがあります。 またサーバを管理する管理マシンもあります。 ナビゲーションを行うときに、 子が親を経由してサーバからデータを取得 親がメンバ位置情報を把握し，メンバの動きに助言をします。 管理マシン上で管理ツールを実装して、 ローカル組織などでも手軽に構築できるように支援します。 ナビゲーションサーバ 管理クライアント メンバ リーダ 2018/9/18 ITS研究会

7 発表内容 歩行者ナビゲーションシステム グループナビゲーションの概要 歩行者ナビゲーションのエミュレーション グループの管理システム
シミュレーション実験 2018/9/18 ITS研究会

8 歩行者ナビゲーションの概要 各メンバに対して提供 テキスト、地図、写真データを提供 経路を外れた場合警告メッセージを出す 警告メッセージ
終点 始点 分岐点 2018/9/18 ITS研究会

9 歩行者ナビゲーションの提供 ナビゲーションサーバ SQLサーバ 管理クライアント 探索エンジン ○経路探索 ○コンテンツ作成
○写真URL作成 写真ファイル転送 地図の切り出し ナビゲーションサーバ SQLサーバ ・Longitude ・Latitude ・Name　・File ・Comment 地点データ ・Comment ・Start　・End 道データ ・Image 写真 ・Vector maps 地図 管理クライアント 2018/9/18 ITS研究会

10 ナビゲーション情報の概要 地点データ 道データ ナビゲーションルート 地図上の地点 写真、コメント情報を追加可能 地点間を結ぶ
いくつかの道の組み合わせ あらかじめ管理クライアントで登録 ナビゲーションを受ける端末の位置に合わせて生成 始点と終点を指定して経路を探索、生成 ・Longitude ・Latitude ・Name　・File ・Comment 地点データ ・Comment ・Start　・End 道データ ・Name ・Start　・End ・Route ルート 2018/9/18 ITS研究会

11 ナビゲーション情報の管理 管理クライアントを使用 データ作成機能 エミュレーション機能 管理クライアント 地点データ 道データ
ナビゲーションルート エミュレーション機能 管理クライアント上で正しくナビゲーション情報が伝わるかどうかリハーサル 管理クライアント 2018/9/18 ITS研究会

12 地点と写真の登録 地点の登録、削除 写真・コメントの追加、変更、削除 削除操作 追加操作 クリック 2018/9/18 ITS研究会

13 経路の登録 経路の追加、変更、削除 終点をクリック 始点をクリック 経路を追加 2018/9/18 ITS研究会

14 発表内容 歩行者ナビゲーションのエミュレーション グループナビゲーションの概要 歩行者ナビゲーションシステム グループの管理システム
シミュレーション実験 2018/9/18 ITS研究会

15 歩行者ナビのエミュレーション 管理クライアントのエミュレーション機能 携帯を持つユーザが実際の地図上で歩いているようにエミュレートできる
正しくナビゲーション情報が伝わるかどうかリハーサル 携帯端末エミュレータ 管理クライアント 2018/9/18 ITS研究会

16 エミュレーションの概要 管理クライアント上でナビのエミュレートを行う 地図上の場所と同期 座標⇒経度緯度 クリック 携帯端末エミュレータ
携帯変数設定ファイル 2018/9/18 ITS研究会

17 エミュレーションの動作イメージ 携帯端末エミュレータ 始点と終点の入力から、道データを探索し、ルートを作成 初期位置 始点に到着
次の地点に到着 経路外れ 始点と終点の入力から、道データを探索し、ルートを作成 終点に到着 実装設計したナビゲーションシステムの動きをエミュレーション実験を行いました。 先ほど紹介した管理ツールのエミュレーションモードを利用して、 ナビゲーションエミュレーション実験を行いました。 検証した項目は、出発点と終点を与えて、 ルート情報が取得できることを確認しました。 ルート経路上に移動する時に、 その場の地図、写真、コメント情報の取得などをも確認しました。 道から外れる場合、違う道に行ってします場合、 警告情報が出せることも確認しました。 一定以上の距離を移動したら、地図の更新が行われることも 確認できました。 この実験で、実装した ナビゲーションシステムの動作がスッムズに動くことが確認できました。 2018/9/18 ITS研究会

18 発表内容 グループの管理システム グループナビゲーションの概要 歩行者ナビゲーションシステム 歩行者ナビゲーションのエミュレーション
シミュレーション実験 2018/9/18 ITS研究会

19 グループナビゲーションの動作 リーダ：携帯電話やPHSによりWebに接続 メンバ：無線LANでリーダを経由してデータを取得
ナビゲーション情報配信 リーダがメンバの位置情報を収集 メンバに対してナビゲーション情報を送信 画像の配信 音声によるアナウンス 画像、音声データはリーダから1ホップの範囲内に限定 グループ グループナビゲーションでは 親、子、ナビゲーションサーバがあります。 またサーバを管理する管理マシンもあります。 ナビゲーションを行うときに、 子が親を経由してサーバからデータを取得 親がメンバ位置情報を把握し，メンバの動きに助言をします。 管理マシン上で管理ツールを実装して、 ローカル組織などでも手軽に構築できるように支援します。 ナビゲーションサーバ メンバ リーダ 2018/9/18 ITS研究会

20 グループの管理 グループからはぐれたメンバを作らないために 各メンバはGPS情報を含むパケットを定期的に散布
パケットを受け取ったリーダと親子関係を成立 リーダは子ノードの位置を監視しながら面倒を見る 2018/9/18 ITS研究会

21 親子関係の形成とメンバの管理 複数の親でグループ全体をカバー メンバはいずれかのリーダを親とする
リーダ間で子ノードリストを交換し全体の位置を把握 複数のリーダと通信可能なメンバは自分でサービスを受ける親を選択 2018/9/18 ITS研究会

22 親子関係の構築 子→親 グループに参加 GPS情報パケットの配信間隔 メンバは定期的にGPS 情報パケットを散布
子→親 グループに参加 メンバは定期的にGPS 情報パケットを散布 リーダは受け取ったメンバのGPS情報を子ノードリストに追加 リーダは自分の子ノードリストを配信 子は親のリストを見てグループに追加されたことを確認 GPS情報パケットの配信間隔 消費電力を抑えるためなるべく間隔をあける 隣接リストに追加、更新 GPSパケット作成 A C 子情報パケットをキャッチし、情報更新 全ての子のGPS情報をブロードキャスト グループ形成する時には、 P 2018/9/18 ITS研究会

23 子ノードへの警告 親の電波到達範囲から離れた子ノード ↓ GPS情報や通信状況から親ノードで問題のある子ノードを発見し、警告パケットを送る
親のデータ配信、アナウンスが受けられない ↓ GPS情報や通信状況から親ノードで問題のある子ノードを発見し、警告パケットを送る 親から直接届かない場合、近くにいる子を経由 警告パケット 2018/9/18 ITS研究会

24 発表内容 シミュレーション実験 グループナビゲーションの概要 歩行者ナビゲーションシステム 歩行者ナビゲーションのエミュレーション
グループの管理システム シミュレーション実験 2018/9/18 ITS研究会

25 シミュレーション実験 GPS配信間隔について検討する 団体の移動をシミュレートして実験 ネットワークシミュレータMobiREAL†を使用
短い方がメンバの位置が監視しやすい 長い方がメンバの消費電力を抑えられる 団体の移動をシミュレートして実験 親ノードから子ノードが持続的に捕捉できている 離れた子ノードへの警告が手遅れにならない ネットワークシミュレータMobiREAL†を使用 †: 2018/9/18 ITS研究会

26 シミュレーションシナリオ 京都市内観光 親ノード数3、子ノード数200 無線到達距離は70メートル 200人の学生を3人で引率
キャンパス内で行った測定実験から設定 2018/9/18 ITS研究会

27 実験内容 リーダの無線範囲 リーダ 無線範囲外 親の無線範囲から出て、警告メッセージを受け取るまでの時間を集計
GPS配信間隔は5秒、10秒、15秒、20秒とする 無線範囲外 リーダの無線範囲 リーダ 2018/9/18 ITS研究会

28 メンバが警告パケットを受け取るまで 親の無線範囲内 無線範囲から離脱 警告パケットを受信 2018/9/18 ITS研究会

29 シミュレーション動画 2018/9/18 ITS研究会

30 実験結果 親ノードの通信範囲内から出てから親ノードに捕捉されるまでの時間 100KByte/秒で画像、音声の配信を同時に行っても同様の結果に
10秒より大きくすると警告パケットが届くのに時間がかかる 100KByte/秒で画像、音声の配信を同時に行っても同様の結果に 2018/9/18 ITS研究会

31 まとめ 本研究のまとめ 今後の課題 歩行者ナビゲーションシステムの実装 管理ツールおよびエミュレーション環境の実装
グループナビゲーションにおけるグループ管理プロトコルの試作 ネットワークシミュレータでの評価実験 グループ間通信を維持できるGPS散布間隔について検討 今後の課題 グループナビゲーションシステムの実装 GPSのない端末も近隣の端末から位置推定 データ配信につかえる帯域についてシミュレーション実験 2018/9/18 ITS研究会