JP2017015555A - 位置情報提供システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で位置情報を精度良く取得可能な位置情報提供システムを提供する。【解決手段】複数の無線通信装置と移動通信装置とから構成され、前記複数の無線通信装置から送信される位置情報に基づいて前記移動通信装置が位置を取得する位置情報提供システムであって、無線通信装置は無線信号の送信出力を時間的に変化させて送信し、移動通信装置は、前記無線信号の伝搬損失と、無線通信装置の位置情報とから自装置の位置情報を算出する。ここで、移動通信装置は、前記無線信号の送信出力が低いほど、当該無線信号から得られる情報に対して大きな重み付けを与えて前記位置を算出することが好ましい。また、１つの無線通信装置から複数の無線信号を受信する場合は、送信出力が最も低い無線信号を用いて位置情報を算出することが好ましい。【選択図】図３

Description

本発明は、位置情報提供システムに関し、特に、位置情報を把握している無線通信装置から移動通信装置に位置情報を提供することによって、移動通信装置が自装置の位置情報を取得する位置情報提供システムに関する。

スマートフォンなどの移動通信装置における高精度な位置情報の取得が望まれている。位置情報はＧＰＳ測位によって取得することができるが、数十メートル程度の誤差を含む。位置情報の精度を向上させるためにＤＧＰＳやマップマッチングなどの技術が存在するが、このような手法の適用範囲は限定される。また、そもそもＧＰＳ装置を用いずに位置情報を取得できることが望ましい。そこで、高精度な位置情報を有する無線通信装置から移動通信装置に対して位置情報を提供し、提供される情報に基づいて移動通信装置が自装置の位置情報を取得する技術が提案されている。

特許文献１は、位置情報を求める端末（標的端末）がリクエストを送信し、当該リクエストを受信した端末（測距端末）が自装置の位置情報と当該リクエストの到達時間測定値を返信する。標的端末は、複数の測距端末から得られる位置情報およびリクエスト到達時間に基づいて、自装置の位置情報を計算する。

特許文献２は、位置情報を求める無線機が、送信電力値と他の無線機から情報を受信した際の受信電力値とをブロードキャストする。この情報を受信した周囲の無線機は、受信した情報と自装置の位置情報とに基づいて、位置情報の取得を希望する無線機の位置情報を算出して送信する。

特許文献３は、受信信号強度（パスロス）に基づいて送信機と受信機の間の距離を推定すると誤差が大きいことを考慮し、送信機は、設置場所の異なる２つのアンテナを有し、これらのアンテナにおける送信電力の組み合わせパターンを順次切り替えて送信を行う。受信機は、各組み合わせパターンでの受信信号強度に基づいて、送信機と受信機の間の距離を算出する。送信機がその位置情報も送信することで、受信機は自装置の位置情報を取得できる。

特表２００９−５２８５４６号公報 特開２００９−０９２５９４号公報 特開２００７−２８５８２７号公報 特開２００９−２８１９２７号公報

特許文献１の手法は、無線信号の到達時間によって送信機と受信機の間の距離を計算しているが、無線信号の到達時間から距離を精度良く測定することは困難である。このように計算される距離は多くの誤差を含み、したがって、その距離を用いて算出される位置情報も多くの誤差を含む。

特許文献２の手法は、送信電力と受信電力の差（伝搬損失（パスロス））に基づいて無線機間の距離を測定している。一般に、無線機によって受信される電波は、直接波と建物
などによる反射波とを含み、反射波の方が直接波よりも強度が強くなることもある。したがって、パスロスに基づいて算出される距離は多くの誤差を含み、その距離を用いて算出される位置情報も多くの誤差を含む。

特許文献３の手法は、送信電力の組み合わせパターンを切り替えることによって、送信機と受信機の間の距離を計算している。この手法を実施するためには、送信機に複数のアンテナが必要であったり、送信機および受信機が送信電力の組み合わせパターンを記憶する必要があったりする。

上記のような問題を考慮して、本発明は、簡易な構成で位置情報を精度良く取得可能な位置情報提供システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る位置情報提供システムは、複数の無線通信装置と移動通信装置とから構成され、前記複数の無線通信装置から送信される位置情報に基づいて前記移動通信装置が当該移動通信装置の位置を取得する。

前記複数の無線通信装置のそれぞれは、送信手段と送信出力送信手段と位置情報取得手段と位置情報送信手段とを備える。

無線通信装置の送信手段は、送信出力を時間的に変化させて無線信号を送信する。ここで、送信出力を時間的にどのように変化させるかは任意であってよい。たとえば、最大値と最小値の間を連続的あるいはステップ的に順次変化させてもよく、最大値と最小値の間でランダムあるいは非順次な順番で変化させてもよい。

無線通信装置の送信出力送信手段は、前記無線信号の送信出力を表す情報を送信する。送信出力送信手段は、送信出力を表す情報を当該無線信号に含めて送信してもよいし、この無線信号とは異なる無線信号に含めて送信してもよい。

無線通信装置の位置情報取得手段は、自装置の位置情報を取得する。位置情報取得手段の具体的な位置情報取得方法は限定されないが、高精度な位置情報を取得可能なことが望まれる。

無線通信装置の位置情報送信手段は、位置情報取得手段によって取得された位置情報を送信する。位置情報送信手段は、前記送信手段が送信出力を時間的に変化させつつ送信する無線信号に位置情報を含めて送信してもよいし、この無線信号とは異なる無線信号に位置情報を含めて送信してもよい。

本発明の位置情報提供システムにおける前記移動通信装置は、受信手段と受信電力測定手段と送信出力受信手段と位置情報受信手段と位置情報算出手段とを備える。

移動通信装置の受信手段は、複数の無線通信装置から前記無線信号を受信する。受信電力測定手段は、複数の無線通信装置から送信される無線信号の受信電力を測定する。送信出力受信手段は、前記無線信号の送信出力を表す情報を受信する。位置情報受信手段は、複数の無線通信装置から送信される位置情報を受信する。

移動通信装置の位置情報算出手段は、前記無線信号の送信出力と受信電力の差と前記位置情報受信手段が受信した位置情報に含まれる位置情報に基づいて、前記移動通信装置の位置を算出する。前記無線信号の送信出力と受信電力の差から無線通信装置との間の距離が分かるので、各無線通信装置の位置情報も考慮することで、移動通信装置の位置が算出
できる。この際、位置情報算出手段は、前記無線信号の送信出力が低いほど、当該無線信号から得られる情報に対して大きな重み付けを与えて前記位置を算出することが好ましい。大きな重み付けを与えた位置算出は、たとえば、重み付き最小二乗法における重みを大きくして位置を算出することが該当する。また、送信出力が低い方から所定数個の無線信号を用いて位置を算出することも該当する。

無線信号の送信出力が低いほど（移動通信装置における受信電力が低いほど、と言い換えてもよい）、移動通信装置が反射波を受信している可能性が低い。したがって、送信出力と受信電力の差から求められる距離の誤差が少ないことが期待できる。このような誤差が少ない情報に基づいて位置情報を算出することで、位置情報を精度良く求めることができる。また、送信出力（受信電力）が低い無線信号から得られる情報に対してより大きな重み付けを与えることは、誤差の少ない情報に対して大きな重みを与えることになるので、移動通信装置の位置をより精度良く求めることできる。

本発明において、移動通信装置の位置情報算出手段は、直近の所定期間において受信された無線信号に基づいて位置情報を算出するものであり、前記所定期間において１つの無線通信装置から複数の無線信号を受信した場合には、これら複数の無線信号のうち送信出力が最も低い無線信号を用いて前記移動通信装置の位置を算出する、ことが好ましい。なお、無線通信装置における送信出力が低いほど移動通信装置における受信電力が低いので、上記の内容は、前記所定期間において受信した複数の無線信号のうち受信電力が最も低い無線信号を用いて前記移動通信装置の位置を算出する、と表現することもできる。

無線通信装置は無線信号の送信出力を時間的に変化させながら無線信号を送信している。したがって、移動通信装置は受信電力が異なる無線信号を受信する。受信電力が弱いほど、反射波を受信している可能性が少ない。特に、受信電力が環境雑音と同程度の場合は、直接波のみを受信しているといえる。したがって、送信出力と受信電力の差に基づく距離の算出が精度良く行え、さらには移動通信装置の位置を精度良く求めることができる。

本発明において、前記無線通信装置のそれぞれは、自装置の存在を周囲に通知するビーコン信号を定期的に送信しており、前記送信手段が送信する前記無線信号は、ビーコン信号とすることができる。送信手段は、ビーコンに送信出力値を格納して、ビーコンの送信出力を時間的に変化させて送信することができる。

無線通信装置は、無線信号の送信出力値と位置情報の両方あるいはいずれか一方を、送信出力を変化させて送信する無線信号（たとえば、ビーコン信号）に含めて送信してもよいし、そのような無線信号とは別に送信してもよい。たとえば、ビーコン信号に送信出力値と位置情報を含めて送信出力を変化させて送信することができる。あるいは、ビーコン信号の合間に、送信出力値と位置情報のいずれかをブロードキャスト送信してもよい。ビーコン信号の合間に送信することで、どのビーコン信号に対応する情報であるかが把握できる。なお、送信出力値と位置情報の両方をビーコン信号とは別に送信する場合に、これらの情報をまとめて同じ無線信号で送信してもよいし、異なる無線信号で送信してもよい。

また、無線通信装置の位置情報送信手段は、送信出力を時間的に変化させるビーコン信号には位置情報を含めずに、移動通信装置との間の接続が確立された後に、データフレームに位置情報を含めて送信することもできる。

また、無線通信装置は、送信出力を時間的に変化させる無線信号（ビーコン）には曖昧化された位置情報を含めて送信し、接続確立後にデータフレームにて高精度な位置情報を送信するようにしてもよい。

また、無線通信装置の位置情報送信手段は、位置情報を暗号化して送信してもよい。この場合、移動通信装置は、暗号化された位置情報を復号するための復号手段を備える。復号手段は、たとえば、移動通信装置にインストールされるソフトウェア（アプリケーションプログラム）とすることができる。このようにすれば、無線通信装置から位置情報を取得できる移動通信装置を、上記ソフトウェアを有するものに限定できる。

前記移動通信装置の復号手段は、所定の処理を行った後に位置情報を復号することも好ましい。所定の処理は、たとえば、無線通信装置あるいはその他の装置から提供される広告情報の出力、移動通信装置あるいはそのユーザに関する情報の無線通信装置あるいはその他の装置への提供などが含まれる。このようにすれば、移動通信装置に位置情報を提供することの対価として、移動通信装置に上記のような所定の処理を行わせることができる。

上記の所定の処理を移動通信装置における広告情報の出力処理とする場合は、無線通信装置のそれぞれは、広告情報を送信する広告情報送信手段をさらに備え、移動通信装置は、受信した広告情報を出力（ユーザに提示）した後に、広告情報の出力をトリガとして暗号化された位置情報を復号手段によって復号するとよい。このようにすれば、無線通信装置から位置情報を取得する移動通信装置のユーザに対して、広告情報を確実に通知できる。また、無線通信装置の位置情報に基づいた広告情報を提供するようにすれば、移動通信装置と無線通信装置の間の距離は近いので、移動通信装置の近隣に関連した広告を通知できる。

また、移動通信装置は、位置情報算出手段によって算出された位置情報を前記移動通信装置に送信し、無線通信装置は、前記移動通信装置から取得した位置情報を位置情報収集システムに登録する、ことも好ましい。このようにすれば、位置情報収集システムは、移動通信装置の位置情報を収集することができる。また、位置情報収集システムは位置情報送信に対する報酬を無線通信装置に提供することができ、無線通信装置が位置情報を移動通信装置に対して提供するインセンティブとすることができる。

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を備える位置情報提供システム、無線通信装置、移動通信装置として捉えることができる。また、本発明は、上記手段が行う処理の少なくとも一部を実行する方法として捉えることもできる。また、本発明は、この方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム、あるいはこのコンピュータプログラムを非一時的に記憶したコンピュータ可読記憶媒体として捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

本発明によれば、簡易な構成で位置情報を精度良く取得可能な位置情報提供システムを提供できる。

第１の実施形態における位置情報提供システムの概要および車載端末とモバイル端末の機能構成を示す図。 送信出力を変えて無線信号を送信する効果を説明する図。 第１の実施形態における車載端末が行うビーコン送信処理を説明する図。 第１の実施形態におけるモバイル端末が行うビーコン受信処理を説明する図。 第１の実施形態におけるモバイル端末が行う位置情報算出処理を説明する図。 第２の実施形態における車載端末とモバイル端末の機能構成を示す図。 第２の実施形態におけるモバイル端末が行うビーコン受信処理および位置情報算出処理を説明する図。 第３の実施形態における処理内容を説明する図。 第４の実施形態における処理内容を説明する図。

（第１の実施形態）
＜システム概要＞
図１Ａは本実施形態にかかる位置情報提供システムの概要を示す図である。本システムは、車載端末１０を搭載した複数の車両１およびモバイル端末２から構成され、車載端末１０がその位置情報を無線通信によりモバイル端末２へ送信し、モバイル端末２は複数の車載端末１０から受信する無線信号に基づいて自身の位置情報を算出する。モバイル端末２は、車載端末１０から得られる無線信号の伝搬損失（パスロス）から車載端末１０との間の距離が分かるので、車載端末１０の位置と距離とから三辺測量の原理にしたがって自装置の位置を求めることができる。

ここで問題となるのは、伝搬損失から求められる車載端末１０とモバイル端末２との間の距離の精度である。車両１からモバイル端末２に到達する電波は、一般には直接波と反射波を含むことから伝搬損失に基づいて正確な距離を求めることは困難である。

そこで、本システムでは、車載端末１０が無線信号の送信出力を時間的に変化させる。図２Ａに示すように、送信出力が弱すぎる場合には、車載端末１０から送信された電波の直接波と反射波のいずれもモバイル端末２まで到達しない。この場合、モバイル端末２は車載端末１０との間の距離を求めることができない。逆に図２Ｃに示すように、送信出力が強すぎる場合には、車載端末から送信された電波の直接波と反射波がモバイル端末２まで到達する。この場合、モバイル端末２は車載端末１０との間の距離を推定できるが、その精度は低い。送信出力が適切な値であれば、図２Ｂに示すように、車載端末１０から送信された電波の直接波はモバイル端末２まで到達するが、反射波はモバイル端末２まで到達しない。この場合は、モバイル端末２は車載端末１０との間の距離を伝搬損失に基づいて精度良く求めることができる。

つまり、車載端末１０が送信する無線信号の送信出力を変化させることで、直接波のみがモバイル端末２まで到達するような送信出力での送信が可能となる。モバイル端末２は、このような送信出力で送信された無線信号の伝搬損失に基づいてモバイル端末２と車載端末２との間の距離を求めることで、距離算出の精度ひいては位置算出の精度を向上させることができる。

＜構成＞
図１Ｂは、車載端末１０の機能構成を示す図である。車載端末１０は、無線通信機能を有するコンピュータ（情報処理装置）であり、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、位置情報取得部１１、ビーコン生成部１２、送信出力定義記憶部１３、無線通信部１４の機能を提供する。なお、これらの機能部の一部または全部は、専用のハードウェア回路によって提供されてもよい。

位置情報取得部１１は、車両１に搭載された位置情報取得装置（不図示）から現在位置の情報を取得する。位置情報取得装置は、典型的には、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の衛星信号に基づいて位置情報を算出する装置であり、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ガリレオ、ＧＬＯＮＡＳＳ
、北斗などを挙げることができる。ただし、位置情報の取得は、無線基地局からの電波に基づく基地局測位によって行われてもよい。

高精度な位置情報を取得するために、ＤＧＰＳ（Differential GPS）を採用することも好ましい。ＤＧＰＳは、位置が分かっている基準局が発信する電波に基づいて測位誤差を補正する技術である。また、道路を含む地図データと車両１の走行方向や走行速度に基づいて位置を補正するマップマッチングの技術を採用することも好ましい。

なお、位置情報取得部１１は、位置情報を取得可能であればその方法は衛星測位に限定されず、その他の方法を採用することもできる。たとえば、高精度な３次元地図とレーザレーダによる測量とを組み合わせて位置情報を高精度に取得する技術が知られている。位置情報取得部１１は、このような手法を用いて現在位置を測定しても構わない。

ビーコン生成部１２は、ビーコン信号を生成する。ビーコン信号とは、定期的（必ずしも固定周期でなくてもよい）に送信される無線信号を意味する。本実施形態においては、ビーコン生成部１２は、ビーコン信号に、当該ビーコン信号を送信する際の送信出力値と位置情報とを含める。送信出力の表現方法は任意であってよく、電力値そのものをたとえばｄＢｍ（デシベルミリ）単位やｍＷ（ミリワット）単位で表してもよいし、送信出力をいくつかのレベルに分けて対応するレベルで表されてもよい。本実施形態では、ビーコン信号に位置情報として緯度・経度・高度を格納してもよいが、本実施形態ではビーコン信号に含めるデータ量を削減する目的で緯度と経度のみを格納する。

なお、本実施形態では、無線通信方式として無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ）を採用する。無線ＬＡＮでは、ビーコンフレームと呼ばれる管理フレームが定期的（典型的には１００ミリ秒おき）に送信される。ビーコン生成部１２は、ビーコン情報として送信出力と位置情報を含むビーコンフレームを生成する。

送信出力定義記憶部１３には、ビーコン信号を送信する際の送信出力を時間とともにどのように変化させるかが定義されている。本実施形態では、たとえば、0dBmから-80dBmの範囲で、-80dBm→-76dBm→-72dBm→・・・→0dBm→・・・→-72dBm→-76dBm→-80dBm→・・・のように送信出力を順次変化させる。送信出力の最大値・最小値および変化幅は任意であって構わない。また、送信出力を順次変化させる必要はなく、任意の順番で変化させても構わない。また、ビーコン信号を１つ送信する度に送信出力を変化させてもよいし、複数個送信する度に送信出力を変化させてもよい。また、全てのビーコン信号の送信出力を変化させる必要はなく、一部のビーコン信号のみを送信出力変更の対象としその他のビーコン信号は最大送信出力で送信するようにしてもよい。

無線通信部１４は、他の通信装置との間で無線通信を行うための機能部である。本実施形態では、無線ＬＡＮ通信規格にしたがった無線通信を行う。また、無線通信部１４は、ビーコン生成部１２が生成したビーコン信号を、送信出力定義記憶部１３に定義されるようにその送信出力を時間的に変化させながら送信する。

図１Ｃは、モバイル端末２の機能構成を示す図である。モバイル端末２は、無線通信機能を有する持ち運び可能なコンピュータ（情報処理装置）であり、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、無線通信部２１、受信情報記憶部２２、位置情報算出２３の機能を提供する。なお、これらの機能部の一部または全部は、専用のハードウェア回路によって提供されてもよい。

無線通信部２１は、他の通信装置との間で無線通信を行うための機能部である。本実施形態では、無線ＬＡＮの通信規格にしたがった無線通信を行う。無線通信部２１は、また
、車載端末１０から送信される無線信号の受信電力を測定する。また、車載端末１０から送信されるビーコン信号に含まれる送信出力や位置情報を抽出する。無線通信部２１がビーコン信号を受信すると、その送信出力、受信電力、位置情報、送信者ＩＤ、受信時刻などが受信情報記憶部２２に格納される。

位置情報算出部２３は、受信情報記憶部２２に格納されている情報に基づいて、自装置の位置を算出する。位置情報算出部２３による位置情報の算出方法は、以下で詳細に説明する。

＜処理＞
［ビーコン送信処理（車載端末）］
まず、図３Ａ，３Ｂを参照して、車載端末１０によるビーコン送信処理について説明する。車載端末１０は、図３Ａのフローチャートに示す処理を定期的に実行する。ステップＳ３０１では、位置情報取得部１１が現在位置を取得する。この位置情報は高精度であり、たとえば、１メートル以下の精度である。ステップＳ３０２では、ビーコン信号の送信出力が、時刻と送信出力定義１３に記憶されている定義にしたがって決定される。送信出力は、たとえば、図３Ｂに示すように、最大出力（たとえば０ｄＢｍ）から最低出力（たとえば−８０ｄＢｍ）まで減少させ、その後は逆に最大出力まで増加させるように時間的に変化させることができる。ただし、図３Ｂに示すように送信出力を順次変化させる必要はなく、適当な順番で変化させてもよい。

ステップＳ３０４では、ビーコン生成部１２が、ステップＳ３０１において取得された位置情報と、ステップＳ３０２において決定された送信出力とを含むビーコンフレームを生成する。これらの情報は、たとえば、無線ＬＡＮビーコンのＥＳＳＩＤあるいはＳＳＩＤフィールドに格納することができる。なお、本実施形態では、位置情報のうち緯度と経度のみをビーコンフレームに格納する。ステップＳ３０５では、無線通信部１４が、ステップＳ３０４において生成されたビーコンフレームを、ステップＳ３０２において決定された送信出力にて送信する。

なお、全てのビーコンに対して上記の処理を施す必要はない。たとえば、定期的に送信するビーコンのうち一部のみを図３Ａに示すビーコン送信処理の対象とし、その他のビーコンについては通常時と同様に送信してもよい。

また、少なくとも位置情報を取得（Ｓ３０１）してからビーコンを送信（Ｓ３０５）までの間は、車載端末１０（車両１）が移動しないことが望ましい。したがって、車載端末１０が図３Ａに示す処理は、車両１が静止していることを条件として実行するとよい。

［ビーコン送信処理（モバイル端末）］
次に、図４Ａ，４Ｂを参照して、ビーコン信号を受信したモバイル端末２の処理について説明する。ステップＳ４０１において無線通信部２１がビーコン信号を受信すると、ステップＳ４０２においてその受信電力を測定する。ステップＳ４０３では、無線通信部２１は、ビーコン信号に含まれる送信出力、位置情報、送信者ＩＤを、受信時刻および受信電力とともに、受信情報記憶部２２に格納する。

図４Ｂは、受信情報記憶部２２のテーブルの例を示す図である。受信情報記憶部２２には、送信無線機ＩＤ４１１、受信時刻４１２、送信出力４１３、受信電力４１４、緯度４１５、経度４１６が格納される。なお、図４Ｂの例では、１つの送信者について１つのレコードのみが格納されるように示されているが、１つの送信者について直近に受信した所定数のビーコン信号あるいは直近の所定期間内に受信したビーコン信号から得られる情報を格納してもよい。また、１つの送信者について１つのレコードのみを格納するようにし
てもよく、この場合は、受信したビーコン信号の送信出力がテーブルに格納されている送信出力よりも小さい場合に、テーブルを更新するようにするとよい。

［位置情報算出処理（モバイル端末）］
図５Ａ〜５Ｃを参照して、モバイル端末２による位置情報算出処理について説明する。ステップＳ５０１において、位置情報算出部２３は、受信情報記憶部２２からそれぞれの車載端末（送信者）について、送信出力が最も低いレコードを取得する。ステップＳ５０２において、位置情報算出部２３は、ステップＳ５０１で取得したレコードに含まれる送信出力と受信電力の差から伝搬損失（パスロス）を求め、この伝搬損失から車載端末とモバイル端末との間の距離を求める。位置情報算出部２３は、図５Ｂに示すような伝搬損失と距離との関係（算出式）をあらかじめ記憶しておき、この関係を用いて車載端末までの距離を求めればよい。なお、図５Ｂは伝搬損失と距離の単純化した関係を示しているが、より複雑なモデルに基づく関係を用いてもよい。

ステップＳ５０３では、位置情報算出部２３は、それぞれの車載端末の位置と当該車載端末までの距離とを用いて、モバイル端末２の位置を算出する。図５Ｃに示すように、複数の車載端末の位置と距離が分かれば、モバイル端末２の位置を求めることができる。図５Ｃでは３つの車載端末の位置と距離からモバイル端末２の位置を求めているが、より多くの車載端末の位置と距離からモバイル端末２の位置を求めてもよい。

伝搬損失から求められる車載端末との間の距離には誤差が含まれるので、位置情報算出部２３は、最小二乗法を用いて、伝搬損失から求められる車載端末との距離と実際の距離との差の二乗和が最小となるようにモバイル端末２の位置を決定する。この際に単純な最小二乗法を用いてもよいが、重み付け最小二乗法を用いるとモバイル端末の位置をより精度良く求めることができる。すなわち、位置情報算出部２３は、ビーコン信号の送信出力（あるいは受信電力）が低い車載端末に関する位置および距離の情報に対してより大きな重み付けを与えて、モバイル端末２の位置を算出する。具体的には、モバイル端末の位置を(x,y)、車載端末の位置を(x_i,y_i)、伝搬損失から求められる距離をd_iとして、次に示す誤差の重み付け二乗和を最小にするようにモバイル端末の位置(x,y)を決定する。

ここで、w_iは重み付け係数であり、ビーコン信号の送信出力（あるいは受信電力）が低いほど大きく設定される。たとえば、重み付け係数w_iを送信出力TX_i（あるいは受信電力RXi）に所定値αを加えた値の逆数とすることができる。ただし、重み付け係数w_iは送信出力が小さいほど大きければ、その定義方法は任意であってよく、たとえば、所定値から送信出力を引いた値などを採用することもできる。

＜本実施形態の有利な効果＞
本実施形態にかかる位置情報提供システムでは、車載端末１０は送信出力を変化させてビーコン信号を送信している。そして、モバイル端末２は、各車載端末１０について送信出力（受信電力）が最も低いビーコン信号を用いて、自身の位置情報を算出している。ビーコン信号の送信出力が低いほど、モバイル端末２まで到達する電波に反射波が含まれない可能性が高くなり、したがって伝搬損失から求められる距離の精度が高い。このような精度の高い情報に基づいてモバイル端末２の位置情報を求めることで、位置情報を精度良く求めることができる。

さらに、送信出力（あるいは受信電力）が低いビーコン信号から得られる情報に対して
より大きな重みを与えることで、モバイル端末２の位置情報をより精度良く求めることができる。

（変形例１）
上記の実施形態の説明では、無線ＬＡＮのビーコンフレームに送信出力と位置情報を含めて送信している。しかしながら、送信出力を変化させつつこれらの情報が送信できれば、その送信方法は特に限定されない。無線通信規格として、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＷｉＭａｘなどであっても、アクセスポイントとして機能する端末は定期的にビーコンを送信しているので、このビーコンに送信出力や位置情報を含めて、送信出力を時間的に変化させて送信すればよい。例えば、Ｂｌｕｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ （ＬＥ）のアドバタイズデータ（Advertising Channel PDU）のペイロードには任意データを格納できるフィールドがある。このフィールドに送信出力や位置情報を格納して送信しても上述と同様の効果が得られる。

また、送信出力を変化させつつ送信する無線信号は、無線ＬＡＮにおける管理フレームや他の規格における同等の信号である必要もない。たとえば、データフレームに送信出力値および位置情報を格納し、送信出力を変化させてブロードキャスト送信やユニキャスト送信しても構わない。

ここまで既存の無線通信規格を利用する例を説明しているが、必ずしも既存の規格を利用する必要はない。上記で述べたような各種の情報を通知できれば、独自の無線通信規格や、既存規格に独自拡張を施した無線通信規格を利用しても構わない。

（変形例２）
上記の説明では、車載端末は位置情報のうち緯度と経度しか通知していないが、緯度と経度に加えて高度もモバイル端末２に通知してもよい。モバイル端末２は、上記と同様の原理によって自装置の位置を求めることができる。

（変形例３）
上記の説明では、ビーコン（すなわち送信出力を変化させる無線信号）に送信出力と位置情報の両方を含めて送信しているが、これらの情報はモバイル端末２に通知されれば、必ずしもビーコンに含めて送信する必要はない。たとえば、ビーコン間のブロードキャストによってこれらの情報を送信しても良い。

（変形例４）
上記の説明では、送信出力が低いビーコン信号から得られる情報に大きな重み付けを与えてモバイル端末２の位置を求めている。ここで、モバイル端末２は、全ての車載端末１０についての情報を用いて位置情報を求める必要はなく、送信出力が低い所定数個の車載端末についての情報から自装置の位置情報を求めるようにしてもよい。

（変形例５）
上記の説明では、モバイル端末２が位置情報を算出した後の処理については特に言及していない。モバイル端末２が取得した位置情報は、モバイル端末２内部でのみが利用されてもよい。しかしながら、モバイル端末２は、算出した位置情報と位置情報算出日時とを、たとえばインターネットを介して位置情報データベースに送信・登録することも望ましい。この際、モバイル端末２の所有者の属性情報も合わせて位置情報データベースに送信・登録することも好ましい。このようにすれば、位置情報データベースの所有者は、収集した位置情報をビッグデータとして解析して、広告業や店舗誘致業者等に販売するビジネスモデルを形成することができる。

（変形例６）
上記の説明では、位置情報を提供する装置が車載端末であり、位置情報を受信する装置がモバイル端末であるとして説明した。しかしながら、これらの装置は上記機能を有するものであれば任意の装置であって構わない。たとえば、位置情報を提供する装置は、固定された装置であって構わない。また、位置情報を受信する装置も任意の装置であって良いが、移動可能な移動通信装置であることが好まれる。移動通信装置とは、スマートフォン・タブレットＰＣ・ノートＰＣなど人間が持ち運び可能な無線通信装置や、車両や飛行体などの移動体に設置された無線通信装置などが含まれる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態およびその変形例では、車載端末１０は位置情報を平文で送信している。本実施形態では、車載端末１０は位置情報を暗号化して送信する。モバイル端末２は、位置情報を復号（解読）するためには所定のソフトウェアが必要となり、高精度な位置情報を取得できるモバイル端末をこのソフトウェアを有するものに限定することができる。

図６Ａは本実施形態における車載端末１０の機能構成を示す図である。本実施形態の車載端末１０には、第１の実施形態と比較して、暗号処理部１５が追加されている。暗号処理部１５は、共通鍵暗号方式を用いて位置情報取得部１１が取得した位置情報を暗号化する機能を有する。

図６Ｂは本実施形態におけるモバイル端末２の機能構成を示す図である。本実施形態のモバイル端末２には、第１の実施形態と比較して、暗号化された位置情報を解読する機能（暗号処理部２５）を備えたソフトウェア（アプリケーションプログラム２４、以下アプリ２４と称する）が含まれる。暗号処理部２５は、車載端末１０と同じ共通鍵を有しており、車載端末１０によって暗号化された位置情報の復号が可能である。アプリ２４は、たとえば、有料とすることができ、ユーザが課金を行うことで暗号処理部２５の機能を有効にするようにしてもよい。

図７Ａは、本実施形態におけるビーコン送信処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態におけるビーコン送信処理は、基本的に第１の実施形態（図３Ａ）と同様であるが、ステップＳ３０１において取得した位置情報を、ステップＳ７０１において暗号処理部１５が暗号化してから、ビーコンに格納する点が異なる。

図７Ｂは、本実施形態における位置情報算出処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態における位置情報算出処理は、基本的に第１の実施形態（図５Ａ）と同様であるが、ステップＳ５０１において取得した位置情報を、ステップＳ７０２において暗号処理部２５が復号してから位置情報の算出に用いる点が異なる。

本実施形態によれば、車載端末１０から送信されるビーコンに基づいて位置情報を算出できるモバイル端末を、アプリ２４を有する端末に限定することができる。したがって、課金制の位置情報提供サービスなど、位置情報を用いたビジネスに利用することが可能となる。

なお、アプリ２４において暗号処理部２５の機能を有効にする条件は、課金（金銭の支払い）に限られない。たとえば、モバイル端末２のユーザが、ユーザの属性情報や取得した位置情報などの位置情報データベースへの送信に同意することを条件として暗号処理部２５の機能を有効としても良い。ユーザがこの条件に同意する場合には、アプリ２４は、位置情報算出後の適当なタイミングで、算出した位置情報、位置情報の算出日時、およびユーザの属性情報などを位置情報データベースへ送信・登録する。

（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、車載端末１０は、ビーコンに送信出力と位置情報を含めて送信している。本実施形態では、ビーコンには送信出力のみを含めて送信し、位置情報は別途送信する。

車載端末１０およびモバイル端末２の構成は第１および第２の実施形態と同様なので説明を省略し、以下、図８を参照して本実施形態における処理内容を説明する。

ステップＳ８０１において、車載端末１０は送信出力を含むビーコンを送信する。ステップＳ８０１の処理は、第１および第２の実施形態のビーコン送信処理に相当する処理である。このビーコンは、第１の実施形態で説明したように送信出力が時間的に変化するものである。第１および第２の実施形態との相違点は、本実施形態においては、ビーコンに正確な位置情報を格納しない点である。なお、ビーコンには位置情報を全く含めなくても良いし、曖昧化された位置情報を含めても良い。

ステップＳ８０２においてモバイル端末２がビーコンを受信すると、ステップＳ８０３においてビーコンの送信出力、受信電力、受信日時などの情報を、受信情報記憶部２２に格納する。ステップＳ８０２およびＳ８０３の処理は、第１および第２の実施形態におけるビーコン受信処理に相当する処理である。

ステップＳ８０４では、モバイル端末２は、それまでに受信したビーコンから、送信出力（あるいは受信電力）の低い車載端末を所定数個選択する。なお、送信出力（あるいは受信電力）が所定の閾値よりも低い車載端末を全て選択するようにしても構わない。

ステップＳ８０５からＳ８０８の処理は、ステップＳ８０４において選択された車載端末のそれぞれに対して行われる。ステップＳ８０５では、モバイル端末２と車載端末１０の間で無線接続を確立する。すでに接続が確立している場合にはこの処理は省略できる。ステップＳ８０７において車載端末１０が位置情報を送信し、ステップＳ８０６においてモバイル端末２が位置情報を受信する。

ステップＳ８０９において、モバイル端末２の位置情報算出部２３は、車載端末１０から得られた情報に基づいて自装置の位置情報を算出する。この処理は第１の実施形態で説明した処理（図５Ａ）と同様であるので詳細な説明は省略する。

なお、車載端末１０がビーコンを送信するタイミングと位置情報を送信するタイミングが異なるので、車載端末１０はその間静止していることが望ましい。

（第４の実施形態）
本実施形態では、車両１（車載端末１０）からモバイル端末２に対して位置情報を通知するとともに広告を提示する。本実施形態にかかる位置情報収集システムは、位置情報と関連付けて広告情報登録されている広告データベースを備える。また、車両１の所有者は、事前に広告サービスと契約を結び、車両が広告媒体として機能することによってインセンティブを受け取り可能とする。

車載端末１０およびモバイル端末２の構成は第２の実施形態（図６Ａ，６Ｂ）と同様なので説明を省略し、以下、図９を参照して本実施形態における処理内容を説明する。

ステップＳ９０１において、車載端末１０は、位置情報を提供する前に広告データベースにアクセスして広告情報を取得して一時的に保存する。この際、車載端末１０は自車両の位置情報を送信することで、広告データベースから現在位置に関連した広告情報を取得
することが好ましい。

ステップＳ９０２において、車載端末１０は、位置情報を暗号処理部１５によって暗号化する。ステップＳ９０３において、送信出力、暗号化された位置情報、および広告情報を含むビーコンを生成して、無線通信部１４から送信する。なお、送信出力や暗号化位置情報はビーコンに含めずに、ビーコン間のブロードキャストなど別の方法によってモバイル端末２に通知するようにしてもよい。

ステップＳ９０４においてモバイル端末２がビーコンを受信すると、ステップＳ９０５においてビーコンの送信出力、受信電力、受信日時などの情報を、受信情報記憶部２２に格納する。

モバイル端末２は、位置情報を求める際に、車載端末の暗号化位置情報を復号する必要がある。まずステップＳ９０６において、アプリ２４は、復号に先立って、車載端末から受信した広告情報をモバイル端末２のディスプレイに表示してユーザに提示する。なお、広告情報が複数存在する場合にどの広告情報をユーザに提示するかは適宜選択すれば良い。そして、ステップＳ９０７において、アプリ２４は広告情報の表示を条件として、暗号処理部２５を用いて暗号化位置情報の復号を行う。ステップＳ９０８において、位置情報算出部２３は、第１の実施形態で説明した方法で自装置の位置情報を算出する。

本実施形態によれば、車両のユーザがインセンティブを受け取ることができるので、車両からの位置情報の提供を推進することができる。なお、インセンティブは特に限定されず、クーポン、駐車料金の割引、通信費の割引、ガソリン料金の割引、車検費用の割引などや、優待サービスを受ける権利などが含まれる。

（変形例７）
ここでは広告情報の通知によって車両のユーザがインセンティブを受け取る例を説明したが、モバイル端末２のアプリ２４が所定の処理を行ったことを条件に暗号化位置情報の復号を行うようにし、この所定の処理の結果として車両のユーザがインセンティブを受け取れる仕組みを設けても良い。たとえば、所定の処理として、モバイル端末２のユーザの属性情報や、これまでの移動履歴、通信履歴などの車両への提供や、車両から送信されるアンケートへの回答など様々な処理が考えられる。

（その他）
上記の実施形態および変形例の説明は、本発明の実施形態を説明するための例示に過ぎず、本発明をその開示の範囲に限定する趣旨のものではない。また、上記の実施形態および各変形例において説明した要素技術は、それぞれ技術的に矛盾しない範囲で組み合わせて本発明を実施することができる。

１ ：車両
１０：車載端末
１１：位置情報取得部
１２：ビーコン生成部
１３：送信出力定義記憶部
１４：無線通信部
１５：暗号処理部
２ ：モバイル端末
２１：無線通信部
２２：受信情報記憶部
２３：位置情報算出部
２４：アプリケーションプログラム
２５：暗号処理部

Claims (17)

1. 複数の無線通信装置と移動通信装置とから構成され、前記複数の無線通信装置から送信される位置情報に基づいて前記移動通信装置が当該移動通信装置の位置を取得する、位置情報提供システムであって、
   前記複数の無線通信装置のそれぞれは、
   無線信号の送信出力を時間的に変化させて送信する送信手段と、
   前記無線信号の送信出力を表す情報を送信する送信出力送信手段と、
   位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   前記位置情報を送信する位置情報送信手段と、
   を備え、
   前記移動通信装置は、
   前記複数の無線通信装置から前記無線信号を受信する受信手段と、
   前記複数の無線通信装置から送信される無線信号の受信電力を測定する受信電力測定手段と、
   前記無線信号の送信出力を表す情報を受信する送信出力受信手段と、
   前記複数の無線通信装置から送信される位置情報を受信する位置情報受信手段と、
   前記無線信号の送信出力と受信電力の差と前記位置情報受信手段が受信した位置情報に含まれる位置情報に基づいて、前記移動通信装置の位置を算出する位置情報算出手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする位置情報提供システム。
2. 前記位置情報算出手段は、前記無線信号の送信出力が低いほど、当該無線信号から得られる情報に対して大きな重み付けを与えて前記位置を算出する、
   請求項１に記載の位置情報提供システム。
3. 前記位置情報算出手段は、
   直近の所定期間において受信された無線信号に基づいて位置情報を算出し、
   前記所定期間において１つの無線通信装置から複数の無線信号を受信した場合には、これら複数の無線信号のうち送信出力が最も低い無線信号を用いて前記移動通信装置の位置を算出する、
   請求項１または２に記載の位置情報提供システム。
4. 前記送信出力送信手段は、前記送信手段が送信する前記無線信号に、前記送信出力を表す情報を含めて送信する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の位置情報提供システム。
5. 前記位置情報送信手段は、前記送信手段が送信する前記無線信号に、前記位置情報を含めて送信する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の位置情報提供システム。
6. 前記無線通信装置のそれぞれは、自装置の存在を周囲に通知するビーコン信号を定期的に送信しており、
   前記送信手段が送信する前記無線信号は、ビーコン信号である、
   請求項５に記載の位置情報提供システム。
7. 前記無線通信装置のそれぞれは、自装置の存在を周囲に通知するビーコン信号を定期的に送信しており、
   前記送信手段が送信する前記無線信号は、ビーコン信号であり、
   前記位置情報送信手段は、前記無線通信装置と前記移動通信装置の接続の確立後に、デ
   ータフレームに前記位置情報を含めて送信する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の位置情報提供システム。
8. 前記移動通信装置は、前記無線信号の送信出力が低い上位所定数個の無線通信装置との間で無線接続を確立して、当該無線通信装置の位置情報を取得する、
   請求項７に記載の位置情報収集システム。
9. 前記送信手段は、曖昧化された位置情報を前記無線信号に含めて送信する、
   請求項７または８に記載の位置情報提供システム。
10. 前記無線通信装置は、前記位置情報を暗号化する暗号化手段をさらに備え、
    前記位置情報送信手段は、暗号化された前記位置情報を送信し、
    前記移動通信装置は、暗号化された前記位置情報を復号する復号手段をさらに備える、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の位置情報提供システム。
11. 前記復号手段は、前記移動通信装置が所定の処理を行った後に前記位置情報を復号する、
    請求項１０に記載の位置情報提供システム。
12. 前記無線通信装置のそれぞれは、広告情報を送信する広告情報送信手段をさらに備え、
    前記所定の処理は、前記移動通信装置における前記広告情報の出力処理である、
    請求項１１に記載の位置情報提供システム。
13. 前記移動通信装置は、前記位置情報算出手段によって算出された位置情報を前記移動通信装置に送信し、
    前記無線通信装置は、前記移動通信装置から取得した位置情報を位置情報収集システムに登録する、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の位置情報提供システム。
14. 移動通信装置に位置情報を送信する無線通信装置であって、
    無線信号の送信出力を時間的に変化させて送信する送信手段と、
    前記無線信号の送信出力を表す情報を送信する送信出力送信手段と、
    自装置の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
    前記位置情報を送信する位置情報送信手段と、
    を備える、無線通信装置。
15. 複数の無線通信装置から送信される位置情報に基づいて自装置の位置情報を算出する移動通信装置であって、
    前記複数の無線通信装置から無線信号を受信する受信手段と、
    前記複数の無線通信装置から送信される無線信号の受信電力を測定する受信電力測定手段と、
    前記無線信号の送信出力を表す情報を受信する送信出力受信手段と、
    前記複数の無線通信装置から送信される位置情報を受信する位置情報受信手段と、
    前記無線信号の送信出力と受信電力の差と前記位置情報受信手段が受信した位置情報に含まれる位置情報に基づいて、前記移動通信装置の位置を算出する位置情報算出手段と、
    を備える、移動通信装置。
16. 複数の無線通信装置と移動通信装置とから構成され、前記複数の無線通信装置から送信される位置情報に基づいて前記移動通信装置が当該移動通信装置の位置を取得する、位置情報提供システムにおける位置情報算出方法であって、
    前記複数の無線通信装置のそれぞれが、
    無線信号の送信出力を時間的に変化させて送信する送信ステップと、
    前記無線信号の送信出力を表す情報を送信する送信出力送信ステップと、
    位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
    前記位置情報を送信する位置情報送信ステップと、
    を実行し、
    前記移動通信装置が、
    前記複数の無線通信装置から前記無線信号を受信する受信ステップと、
    前記複数の無線通信装置から送信される無線信号の受信電力を測定する受信電力測定ステップと、
    前記無線信号の送信出力を表す情報を受信する送信出力受信ステップと、
    前記複数の無線通信装置から送信される位置情報を受信する位置情報受信ステップと、
    前記無線信号の送信出力と受信電力の差と前記位置情報受信ステップにおいて受信した位置情報に含まれる位置情報に基づいて、前記移動通信装置の位置を算出する位置情報算出ステップと、
    を実行する、
    ことを特徴とする位置情報算出方法。
17. 請求項１６に記載の方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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