JP2007303871A - 位置推定システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、タグリーダを有するユーザの位置の確率を、固定タグからの電波強度を使用して推定し(S1〜S4)、移動可能タグからの電波強度を使用して、推定された確率に対する重み付けを算出(S5、S6)することによりユーザの位置を推定するユーザ位置推定システムである。
【選択図】図4
Description
無線タグの電波強度に着目し、確率的なアプローチを用いて移動ロボットの位置推定を行なう手法が開発されている(非特許文献1参照。)。また、事前に取得したユーザの位置姿勢と、そこでの電波強度を確率分布で表わし、位置推定時には得られた電波強度から確率的に位置推定を行なう手法がある。この手法は、電波強度のみを位置推定に使用しており、ユーザの位置の過去履歴を合わせて用いることで、より高い位置推定を行なうことができる(非特許文献2参照。)。
図1は、本発明の実施の形態にかかる位置推定システムの使用環境を説明するための図である。
同図において、ユーザ1はタグリーダ2を有する。タグリーダ2は、移動しない物(壁3、机4、5、スタンド6)や移動物(椅子7、8)に取り付けられた無線タグ11−1〜11−6からのタグの識別情報及び電波強度を検出して、位置推定を行なう後述する位置算出サーバに出力する。
図2は、位置推定システムのハードウェア環境を説明するための図である。
図3は、位置推定サーバの構成を示す図である。
同図に示すように、バス31にはCPU32、通信I/F33、メモリ34及び記憶装置35が接続されている。
通信I/F33は、ネットワーク21を介した通信の制御を司る。メモリ34は、位置推定プログラムを実行する際のワークエリアなどとして使用される。
同図に示すように、位置推定処理が開始されると、まず、タグリーダにより、各無線タグからの識別情報及び電波強度の読み取りが行なわれる(S1)。次に、読み取られた無線タグのうち、固定タグの電波強度及び識別情報から、当該固定タグとタグリーダとの間の距離を算出する。この距離の算出方法は、種々の方法が考えられるが、例えば、特開2004−53510号公報に開示された方法や、予め電波強度と距離とを実測して用いても良い。
pij=qij/Σqij …(1)
ただし、qijは、領域X(i,j)へ投票された値の合計値
次に、移動可能タグからの電波強度と、マップ上の移動可能タグの位置からタグリーダの位置を投票する(S5)。
投票は、各移動可能タグの位置ベクトル[XM_No,YM_No]を中心とし、電波強度から得られたタグリーダまでの距離rM_Noを半径とする円が通る領域X(i,j)に2を加算する。また、各移動可能タグの位置ベクトル[XM_No,YM_No]を中心とし、電波強度から得られたタグリーダまでの距離rM_Noを半径とする円と同一中心で、rM_No±drを半径とする円の間の領域X(i,j)に1を加算する。図8は、所定の確率以上の領域に投票することができる移動可能タグによる投票を説明するための図である。その後、得られた移動可能タグの投票値<βとなる領域の投票値を0とする。図9は、図8において投票値<β(=3)となる領域を0とした場合を説明するための図である。
S6における重みの算出処理は、投票値β≧3となる領域について行なわれる。重みの算出は、下記式(2)に基づいて行なわれる。
wij=pijdij/Σpkldkl …(2)
(k=1,2,3,...,n, l=1,2,3,...,m)
ここで、pijは移動可能タグの確率、dijは移動可能タグの投票で得られた領域X(i,j)への投票値である。図10は、重み付け処理を行なうための投票値β≧3となる領域を示す図である。
pt=Σwklxkl …(3)
(k=1,2,3,...,n, l=1,2,3,...,m)
これにより、タグリーダの位置を推定することができる。図11は、推定されたタグリーダの位置を示す図である。
この投票は、まず、移動可能性があると判断された移動可能タグの電波強度から移動タグ候補ベクトルm_xitを作成する。
m_xit={xt,mit) …(4)
ただし、mitは、時刻tのタグリーダ位置xtで計測された移動した可能性のある移動可能タグiの電波強度を示す。次に、移動可能性があると判断された移動可能タグの過去の移動タグ候補ベクトルを用いて投票を行なう。
m_pimn=m_qimn/Σm_qikl …(5)
(k=1,2,3,...,n, l=1,2,3,...,m)
ただし、m_qimnは、位置X(m,n)におけるタグiの投票値である。
この重みの算出は、確率m_pimn>γ(γ:所定値)以上の位置X(m,n)において、重みm_wimnを下記式(6)に基づいて算出する。図14は、図13に示した領域において、重みが付与される領域を示す図である。
(k=1,2,3,...,n, l=1,2,3,...,m)
その後、移動した可能性のある無線タグiの位置を式(7)に基づいて算出し、マップにおいて移動可能タグiの位置を更新する(S12)。具体的には、算出された移動可能タグの位置情報をデータベースに登録する。
(k=1,2,3,...,n, l=1,2,3,...,m)
これにより、移動したタグの位置も自動的に更新することができ、固定タグ及び移動可能タグが混在する環境において、ユーザの位置を継続的に把握することができる。図15は、移動可能タグの位置を更新した領域を示す図である。
Claims (10)
- タグリーダによって読み取られた予め固定位置が定められている固定タグ及び固定位置の定められておらず移動可能な移動可能タグからの電波強度及びタグの識別情報を受信する手段と、
前記受信した固定タグからの電波強度及び固定タグの識別情報に基づいて、タグリーダの第1の推定位置を推定する第1の推定手段と、
前回推定されたタグリーダの位置と、前記タグリーダの移動速度及び推定時間間隔に基づいて推定される移動距離とに基づいて、タグリーダの第2の推定位置を推定する第2の推定手段と、
前記第1の推定位置及び前記第2の推定位置からタグリーダの位置の確率を算出する手段と、
前記受信した移動可能タグからの電波強度、移動可能タグの識別情報及び前回推定された移動可能タグの位置とに基づいて、前記算出された確率が所定の確率以上の位置の中からタグリーダの位置を推定する推定位置算出手段と
を具備することを特徴とする位置推定システム。 - 前記第1の推定手段は、前記受信した固定タグからの電波強度から前記受信した固定タグの識別情報によって示される固定タグと前記タグリーダとの間の第1の距離を算出する手段をさらに具備し、
前記第1の推定位置は、前記受信した固定タグの識別情報によって示される固定タグの位置を中心とした前記第1の距離を半径とする円周からの距離に基づいて推定され、
前記第2の推定位置は、前回推定されたタグリーダの位置を中心とし、前記移動距離を半径とする円周内であることを特徴とする請求項1記載の位置推定システム。 - 前記第1の推定位置は、固定タグの位置を中心とした前記第1の距離を半径とする円周からの距離にしたがって、異なる値の投票値が定義され、
前記第2の推定位置は、前記前回推定されたタグリーダの位置を中心とし、前記移動距離を半径とする円周内に、所定の値の投票値が定義され、
前記算出された確率は、前記第1の推定位置及び第2の推定位置において定義された投票値に基づいて決定されることを特徴とする請求項2記載の位置推定システム。 - 前記推定位置算出手段は、
前記受信した移動可能タグからの電波強度から前記受信した移動可能タグの識別情報によって示される移動可能タグと前記タグリーダとの間の第2の距離を算出する手段と、
前記受信した移動可能タグの識別情報によって示される移動可能タグの位置を中心とした前記第2の距離を半径とする円周から所定距離にしたがって、異なる値の投票値を投票する手段と、
前記投票された投票値のうち、所定の投票値以上が定義された推定された位置の重みを、所定の投票値以上が定義された推定された位置の投票値に基づいて算出する手段と、
前記算出された重み及び確率に基づいて、前記タグリーダの位置を算出する手段と
を具備することを特徴とする請求項3記載の位置推定システム。 - 前記移動可能タグのうち、所定の投票値以上が定義された位置に投票することのできない移動可能タグから受信した電波強度から、前記投票することのできない移動可能タグの識別情報によって示される移動可能タグと前記タグリーダとの間の第3の距離を算出する手段と、
前記タグリーダの位置を中心とした前記第3の距離を半径とする円周から所定距離にしたがって、異なる値の投票値を所定の推定タイミング毎に投票する手段と、
前記投票することのできない移動可能タグの属性に基づいて、所定の値の投票値を所定の位置に投票する手段と、
前記投票することができない移動可能タグについて投票された投票値から、前記投票することができない移動可能タグの位置を推定する手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項4記載の位置推定システム。 - タグリーダによって読み取られた予め固定位置が定められている固定タグ及び固定位置の定められておらず移動可能な移動可能タグからの電波強度及びタグの識別情報を受信し、
前記受信した固定タグからの電波強度及び固定タグの識別情報に基づいて、タグリーダの第1の推定位置を推定し、
前回推定されたタグリーダの位置と、前記タグリーダの移動速度及び推定時間間隔に基づいて推定される移動距離とに基づいて、タグリーダの第2の推定位置を推定し、
前記第1の推定位置及び前記第2の推定位置からタグリーダの位置の確率を算出し、
前記受信した移動可能タグからの電波強度、移動可能タグの識別情報及び前回推定された移動可能タグの位置とに基づいて、前記算出された確率が所定の確率以上の位置の中からタグリーダの位置を推定することを特徴とする位置推定システムにおける位置推定方法。 - 前記第1の推定位置の推定は、前記受信した固定タグからの電波強度から前記受信した固定タグの識別情報によって示される固定タグと前記タグリーダとの間の第1の距離を算出することをさらに具備し、
前記第1の推定位置は、前記受信した固定タグの識別情報によって示される固定タグの位置を中心とした前記第1の距離を半径とする円周からの距離に基づいて推定され、
前記第2の推定位置は、前回推定されたタグリーダの位置を中心とし、前記移動距離を半径とする円周内であることを特徴とする請求項6記載の位置推定方法。 - 前記第1の推定位置は、固定タグの位置を中心とした前記第1の距離を半径とする円周からの距離にしたがって、異なる値の投票値が定義され、
前記第2の推定位置は、前記前回推定されたタグリーダの位置を中心とし、前記移動距離を半径とする円周内に、所定の値の投票値が定義され、
前記算出された確率は、前記第1の推定位置及び第2の推定位置において定義された投票値に基づいて決定されることを特徴とする請求項7記載の位置推定方法。 - 前記タグリーダの位置の推定は、
前記受信した移動可能タグからの電波強度から前記受信した移動可能タグの識別情報によって示される移動可能タグと前記タグリーダとの間の第2の距離を算出し、
前記受信した移動可能タグの識別情報によって示される移動可能タグの位置を中心とした前記第2の距離を半径とする円周から所定距離にしたがって、異なる値の投票値を投票し、
前記投票された投票値のうち、所定の投票値以上が定義された推定された位置の重みを、所定の投票値以上が定義された推定された位置の投票値に基づいて算出し、
前記算出された重み及び確率に基づいて、前記タグリーダの位置を算出することを特徴とする請求項8記載の位置推定システムにおける位置推定方法。 - 前記移動可能タグのうち、所定の投票値以上が定義された位置に投票することのできない移動可能タグから受信した電波強度から、前記投票することのできない移動可能タグの識別情報によって示される移動可能タグと前記タグリーダとの間の第3の距離を算出し、
前記タグリーダの位置を中心とした前記第3の距離を半径とする円周から所定距離にしたがって、異なる値の投票値を所定の推定タイミング毎に投票し、
前記投票することのできない移動可能タグの属性に基づいて、所定の値の投票値を所定の位置に投票し、
前記投票することができない移動可能タグについて投票された投票値から、前記投票することができない移動可能タグの位置を推定することをさらに具備することを特徴とする請求項9記載の位置推定システムにおける位置推定方法。
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