JP3643538B2 - 位置検出システム及び位置検出方法 - Google Patents
位置検出システム及び位置検出方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3643538B2 JP3643538B2 JP2001030484A JP2001030484A JP3643538B2 JP 3643538 B2 JP3643538 B2 JP 3643538B2 JP 2001030484 A JP2001030484 A JP 2001030484A JP 2001030484 A JP2001030484 A JP 2001030484A JP 3643538 B2 JP3643538 B2 JP 3643538B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmitting
- station
- receiving
- transmission
- radio wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Burglar Alarm Systems (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、店舗などで、商品に添着した送信機（無線標識）の位置を検出するシステムに関し、特に、屋内において送信機の周囲の環境の影響を大きく受けることなく高い精度で送信機の位置を検出することができる位置検出システムに係る。
【０００２】
【従来の技術】
無線を利用した標識（送信局）は非常に広範囲な分野で使われている。例えば図６に示すような、店舗内にゲート２１ａ，２１ｂを設け、会計をせずに商品２２ａ，２２ｂをゲートに通すと警報が鳴るシステムが、多くの店舗で既に稼働している。このような無線送信局は多くの場合パッシブ型と呼ばれるタイプで（図では２３ａ，２３ｂで示している）、ゲートから放射される電波を送信局で変調して、それをゲートで受信する形式を採用している。
【０００３】
すなわち、送信局には電源が無いためメインテナンス性に優れているが、通信距離が数十センチ程度であるため、広域の無線標識としては適していない。一方、広域で使用する標識として、送信局に電源を持たせて通信距離を長くしたものがある。一般に特定省電力に割り当てられた周波数帯を用いて、数メートルから十数メートルの範囲で通信が可能である。
【０００４】
このような電波標識は図７に示すように、特定の受信局２４あ，２４ｂに対してその通信エリア２５ａ，２５ｂ内に２３ａ〜２３ｆで示す送信局（Ｔａｇ１，〜，Ｔａｇ６）が存在するかしないかを同定する機能のみを持つ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような送信局と受信局の組み合わせで送信局の位置を同定しようとすると位置推定精度は通信距離すなわち通信エリアサイズ以上になる。位置精度を上げるには送信局の送信出力を低くするか、受信局の感度を低くして、受信局に対するエリアを狭め、受信局数を多くする必要がある。屋外であればＧＰＳを用いた手段も有効であるが、屋内環境ではまだ反射波の影響があるため、ＧＰＳのような絶対時間差を用いる手法では誤差が大きくなる。
【０００６】
また、振幅情報を用いて位置を推定する場合でも、距離と受信レベルの関係はフリスの公式に合わない場合が多い。フリスの式はよく知られているように“数１７”のように表される。
【０００７】
【数１７】
【０００８】
“数１７”において、Ｌは伝播損失、ｄは距離、λは波長である。
屋内伝播の場合フリスの公式が成り立たない理由は、送受信局が物陰にあったり、反射波の影響で受信レベルに局地的な強弱が発生するためである。本発明は、上述のような従来の課題に鑑み成されたもので、屋内にあっても送信局の位置を高い精度で特定することの可能な位置検出システム及び位置検出方法を実現することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上述の課題は、前記特許請求の範囲に記載した手段によって解決される。すなわち、請求項１の発明は、予め定められた周波数の電波を変調して固有の標識番号を送信する手段を有する少なくとも１つの送信局と、予め定められた周波数の電波を固有の標識番号で変調して送信する手段と、前記送信局又は他の送受信局から送信された電波を受信する手段と、受信された電波の受信電界強度を測定する手段と、他の送受信局の前記受信電界強度と既知の送受信局の位置情報とから距離と受信電界強度の関係を推定する手段と、受信された電波から固有の標識番号を識別する手段とを有し、予め決められた既知の位置に設置される３つ以上の送受信局と、該３つ以上の送受信局と接続され、前記受信電界強度と固有の標識番号のデータを対で管理するデータ管理手段と、該データ管理手段で管理されるデータを用いて前記送信局の位置を計算する位置計算手段とから構成される位置検出システムである。
【００１０】
請求項２の発明は、予め定められた周波数の電波を変調して固有の標識番号を送信する手段を有し、位置が未知である少なくとも１つの送信局と、予め定められた周波数の電波を固有の標識番号で変調して送信する手段を有し、位置が既知である３つ以上の送信局と、前記送信された電波を受信する手段と、受信された電波の受信電界強度を測定する手段と、位置が既知である送信局の前記受信電界強度と前記位置が既知である送信局の位置情報とから距離と受信電界強度の関係を推定する手段と、受信された電波から固有の標識番号を識別する手段とを有し、前記位置が既知である送信局のそれぞれに隣接して設置される受信局と、該３つ以上の受信局と接続され、前記受信電界強度と固有の標識番号のデータを対で管理するデータ管理手段と、該データ管理手段で管理されるデータを用いて前記送信局の位置を計算する位置計算手段とから構成される位置検出システム。
請求項３の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２を決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２と、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数２”に示す関係式より、送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数ｋｒｊを用いて、“数３”に示す関係式から、前記Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、前記送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２と３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数４”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数５”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及び送信局ｋに対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数６”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項２又は請求項３に記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対してｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、“数７”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項４記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から受信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対して、ｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、“数８”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数９”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１０”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するにあたって、“数１１”で定義される前記送信局ｉと前記送受信局ｊとの距離ｍｄｉｊを用いて、“数１２”に示す評価関数に対して、ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、前記送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数１３”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、前記送信局に対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１４”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するにあたって、“数１５”で定義される送信局ｉと送受信局ｊとの距離ｍｄｉｊを用いて、“数１６”に示す評価関数に対して、ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の位置検出システムにおいて、前記送信局が受信機能を有する送受信局である場合のものである。
この請求項１０の発明は、送信局（ＴＡＧ）の代わりに例えば携帯可能な電話機などの送受信機を用いる場合のものである。この発明によれば、このような送受信機を所持する人の位置を検出することができる。
本発明では、屋内環境の送信局の位置を精度良く求めるため、上述の請求項１、請求項３、請求項４の原理を用いる。そして、位置を求めるための情報としては振幅値を使い、屋内の伝播状況を実際に測定しながらフリスの公式を補正して用いる。本発明では、これらの送受信局の位置に置ける不確実性を持った伝播ロスのファクタ−を環境係数として予め見込んでおき、既知のファクタ−からこれらの未知数を推定する。請求項３は、送信局に対する環境係数による補正を行うものであり、請求項４は受信局の環境係数の補正を行うものである。
【００１８】
本発明に係る位置検出方法は、少なくとも１つの送信局が、予め定められた周波数の電波を変調して固有の標識番号を送信し、予め決められた既知の位置に設置される３つ以上の送受信局が、予め定められた周波数の電波を固有の標識番号で変調して送信するステップと、前記送受信局が前記送信局或いは他の送受信局から送信された電波を受信するステップと、前記送受信局が受信された電波の受信電界強度を測定するステップと、前記送受信局が他の送受信局の前記受信電界強度と既知の送受信局の位置情報とから距離と受信電界強度の関係を推定するステップと、前記送受信局が受信された電波から固有の標識番号を識別するステップと、前記送受信局と接続されたデータ管理手段が、前記受信電界強度と固有の標識番号のデータを対で管理するステップと、位置計算手段が、該データ管理手段で管理されるデータを用いて前記送信局の位置を計算する位置計算ステップと、を順に含む。
前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２を決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２と、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数２”に示す関係式より、送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数ｋｒｊを用いて、“数３”に示す関係式から、前記Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、前記送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２と３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数４”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数５”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及び送信局ｋに対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数６”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対してｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、“数７”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から受信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対して、ｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、“数８”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数９”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１０”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するにあたって、“数１１”で定義される前記送信局ｉと前記送受信局ｊとの距離ｍｄｉｊを用いて、“数１２”に示す評価関数に対して、ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、前記送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数１３”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、前記送信局に対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１４”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するにあたって、“数１５”で定義される送信局ｉと送受信局ｊとの距離ｍｄｉｊを用いて、“数１６”に示す評価関数に対して、ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（１）フリスの公式の補正アルゴリズム
図１に本発明の実施の形態の例の構成を示す。Ｔ１〜Ｔ８は送信局、Ｒ１〜Ｒ４は受信局、１１はＴａｇ位置計算機、１２はサーバーである。送信局の内Ｔ５〜Ｔ８は受信局に取り付けてある。受信局の位置は既知であり、ｊ番目の受信局の場所を（ｕｊ，ｖｊ）とする。送信局の位置は未知数でありｉ番目の送信局の位置を（ｘｉ，ｙｉ）とする。受信局ｊで受信される送信局ｉのレベルをｅｉｊとする。受信局ｊから送信局ｉまでの距離はｄｉｊとする。距離ｄは“数１８”で与えられる。
【００２０】
【数１８】
【００２１】
次に、受信局ｊの環境係数Ｋｒｊを定義する。この係数は受信局が理想状態に置かれたときから考えてどれだけ感度が変化するかという指標である。同様に送信局ｉに対しても環境係数Ｋｔｉを定義する。
【００２２】
先ず、受信局の既知の位置情報を用いてフリスの式の補正を試みる。
本発明では受信局間の実測値を用いて距離と受信レベルの関係を推定する。基本的に距離と受信レベルは対数関係にあるとし、“数１９”を仮定する。
【００２３】
【数１９】
【００２４】
“数１９”において、Ｓ１，Ｓ２は補正係数である。
この場合受信レベルｅはそれぞれの受信局に取り付けたＴ５〜Ｔ８の受信レベルである。図１の場合は受信局が４局あるので“数１９”は連立方程式となり、未知数はＳ１，Ｓ２、Ｋｒ１〜Ｋｒ４の６個であるので、これらの未知数を全て解くことができる。誤差を最小にするこれら未知数の解は、“数２０”で示される評価関数ｑを最小化することによって求められる。
【００２５】
【数２０】
【００２６】
“数２０”において、ｒｎは受信局の数であり、図１の場合は４である。分かりやすくするために未知数には＾印をつけた。式“数２０”を解くには様々な方法がある。ここでは詳しく述べないが例えば、ｑをそれぞれの変数で偏微分して、それぞれが０になる値をニュートン法等を用いて解くことができる。その他、シンプレックス法、最急降下法、ニュートラルネットワークを用いる方法等がある。これにより、“数１９”の未知数である受信局の環境係数Ｋｒｊと補正係数Ｓ１、Ｓ２を求めることができる。
【００２７】
次に、送信局の環境係数の求め方について説明する。送信局の送信レベルは一定であるが、それぞれの場所によって環境係数が異なり、受信状態が変化する。そこで距離と受信レベルの式を、“数２０”を使って求めた受信局の環境係数Ｋｒｊと補正係数Ｓ１，Ｓ２を用いて“数２１”のように考える。
【００２８】
【数２１】
【００２９】
“数２１”において、ｍｄは受信レベルによって導かれる距離である。Ｋｔｉは送信局ｉの環境係数である。受信局の場合と同様にして、送信局ｉの位置は評価関数ｈｉを最小化することで求めることができる。
“数２１”の場合と同様にわかりやすくするために、未知数には＾印をつけた。以上述べた方法で送信局の位置を推定することができる。
【００３０】
【数２２】
【００３１】
図１において、受信局Ｒ１〜Ｒ４で受信したデータを共有サーバーに記録し、位置計算機によってこれを処理して求めた送信局の位置をサーバーに記録しておく。ある送信局の位置を知るには、利用者はＬＡＮを通じてサーバーに位置を知りたい送信局の番号を問い合わせすれば、該当する送信局の位置情報を入手できる。
【００３２】
送信局が受信局に対して、自由空間ロスで考えると十分通信可能な領域にあっても、見通しの悪い位置にあった場合は受信局でその信号を受信できない場合がある。このような場合は受信していないため、受信レベルが未知となり、通常は位置推定には使えない。
【００３３】
しかしながら、受信できないということは他の受信局よりも遠いことを示しているので、位置推定においては情報は持っていると考えられる。本発明では“数２２”を解く過程で、このような不可視情報を、拘束条件の中に入れて有効に活用することができる。例えば、送信局２の信号を受信局１、２、４では受信できたが受信局３では受信できなかった場合は、
ｄ２１＜ｄ２３
ｄ２２＜ｄ２３
ｄ２４＜ｄ２３
の拘束条件を付加することによって、不可視データを捨てることなく有効に位置推定に用いることができる。
【００３４】
（２）位置の管理
送信局の位置を知ることが目的であるので、送信局が静止しているときには電波を発信する必要はない。更に、電波を発生しなければ電池の寿命が長くなるだけではなく、ログファイルも小さくなるため、システムとしては非常に好都合である。
【００３５】
先に、（１）で述べたアルゴリズムによって各送信局の位置を記憶しておき、物理的に移動したときだけ電波を発信するスイッチを送信局に付加して、移動した送信局のみの、すなわち電波を発信した送信局のみの位置を再計算してアップデートする。
【００３６】
これは、例えば、図２のような構成で、倒立振り子１４を用いた加速度センサに保持回路１５を付加した振動センサ１３を送信局１６の発信器につけることによって実現できる。保持回路１５は、電極１４ａ，１４ｂが接触したとき（あるいは離れたとき）のみ発信器の電源１７を数分間ＯＮにする機能を持つ。
【００３７】
これにより送信局１６が動いたときのみ電波を発信するようにできる。また、加速度センサのＯＮ／ＯＦＦにかかわらず保持回路の中に非常に長周期の発信間隔の設定機能を同時に持たせることにより、発信局のメインテナンスに有効に働く。この時、発信周期は完全に一定ではなく、周期の数％ほどの幅でランダムに変化させることによって、送信局同士の信号の衝突を回避する。
【００３８】
これまでの説明では、位置を検出する対象を送信局（ＴＡＧ）としているが、この送信局は、送信のみの機能を有するもののみではなく、例えば、携帯可能な電話機などのように受信機能を有する送受信機の送信機能を利用するものであっても差し支えないことは言うまでもない。このことは、以降の説明においてもまったく同様である。
【００３９】
（３）本発明の実施フローチャート
図３に本発明のフローチャートを示す。本発明は複数の送信局、複数の受信局、サーバー、位置計算機、利用者端末から構成されており、これらはＬＡＮによって繋がれている。
【００４０】
（ａ）送信局の機能
送信局は２種類用意し、１種類は通常の送信局すなわち加速度を感知して伝播を発生する機能と長周期発生機能を持った一般送信局、もう１種類は受信局に設置する加速度センサが付加されていない短周期発生機能を持った送信局である。
【００４１】
加速度センサ付きの一般送信局は加速度が加わったとき及び、ほぼ一定の長周期の間隔で信号を送信する。受信局設置用送信局は、短周期で信号を発生する。
【００４２】
（ｂ）受信局の機能
各受信局は、送信局から送信された信号の受信レベルとＩＤ番号をタイムスタンプと共にサーバーに送信し、サーバーはこれを記録する。（タイムスタンプはサーバーで生成しても良い）
【００４３】
（ｃ）位置計算機の機能
先ず位置計算機はサーバーに蓄積されたデータのタイムスタンプを見て、一定時間経過したかどうかを調べる。これは送信局が間欠動作をするため、信号の重複によって受信できない場合があるため、一定のサンプル時間を定義することによって見落としを防止するためである。
【００４４】
前回のデータに対して一定のサンプル時間が経過している場合には、送信局の内、受信局に設置された送信局のデータを抽出し、“数２０”を最小にする環境係数Ｋｔおよび補正係数Ｓ１，Ｓ２を導出する。次に、それ以外の送信局のデータに対して“数２２”を解いてそれぞれの送信局の位置を算出し、これをサーバーに記録する。
【００４５】
算出した位置を前回の結果と比較し、一定値以上位置が変化したものと、どの受信局でも受信できなくなったものとを抽出する。次に、抽出された送信局のデータをサーバーに記録した後、関係がある利用者端末に警告メッセージを送信する。受信局データを記録するサーバー内のデータ構造は、例えば、“表１”のようにする。
【００４６】
【表１】
【００４７】
位置計算機で計算した結果を保存するデータ構造は“表２”のようにする。
【００４８】
【表２】
【００４９】
環境係数は送信局がおかれている環境に依存するため、実際に送信局を探すときには情報として有用である。すなわち、環境係数が大きいと受信局との見通しが悪いことを示すため、送信局は物陰にある場合が多い。逆に環境係数が小さい場合は見通しが良い場所にあることになる。これらの情報を警報に付加して送れば送信局を見つけだすときに非常に有用である。
【００５０】
（ｄ）利用者端末
利用者端末は２種類の動作をする。一つは上記の警報メッセージを受信する機能である。もう一つは、検索機能である。利用者がある送信機の情報を得たいときに、その送信局のＩＤを利用者端末に入力する。入力端末はこのＩＤをサーバーに送信し、該当する送信局のＩＤについて保存されている履歴、すなわちタイムスタンプ、位置情報、送信局の環境係数を検索し、端末に表示する。
【００５１】
利用者は、タイムスタンプで記述された時間の位置情報、これらの履歴を知ることができる。さらに、送信局の環境係数を見ることによって、その送信局が見通しの良い場所にあるか否かを知ることができる。また、一定時間の履歴を見ることによっていつ加速度を加えられたかも知ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明を用いることにより、無線送信局と受信機を用いて従来にない高精度な送信局の位置推定が可能となる。いくつかの実験例を示しその効果を説明する。図４、５は本発明を用いて送信局の位置を推定した結果である。受信局は図中Ｐｏｓ１〜Ｐｏｓ４で示した４か所に設定してある。
【００５３】
この受信局を用いて２か所の送信局の位置を推定した結果である。図４では送信局６を、図５では送信局１５の位置を計算している。○印が実際に送信局がある場所、＋印が本発明で推定された位置である。実際に、送信局を探すことを想定して、“数２２”の評価関数ｈを等高線で示してある。送信局６の推定誤差はＸ方向に０．４、Ｙ方向に０．９で長さにすると１．０になる。送信局１５はＸ方向に０．９、Ｙ方向に−０．７で、長さは１．１４となった。
【００５４】
従来の技術で述べたように、従来のシステムではある受信局に対してその通信範囲内の送信局の有無のみを知る機能しか有していないことから、推定位置は最も受信レベルが大きい受信局の位置となる。したがって、図４では送信局の推定位置はＰｏｓ２の位置になり誤差は、Ｘ方向に−０．６、Ｙ方向に−５．０で、長さは７．８となる。
【００５５】
図５ではＰｏｓ４の位置となりＸ方向に３．０、Ｙ方向に−０．５で、長さは７．８となる。図５ではＰｏｓ４の位置となりＸ方向に３．０、Ｙ方向に３。０で、長さは２．４となる。本発明の推定結果と比較すると送信局位置の推定精度は、送信局６の場合は役８倍、送信局１５の場合は約４倍向上することになる。
【００５６】
さらに、本発明においては、環境係数を計算できる。実際に、送信局６は見通しの良い場所に、送信局１５は見通しの無い（スチール製の箱の中）に設置したが、環境係数はそれぞれ−２．９９と１６．０１となり、実際の設置環境と合致しているため、送信局を探すひとつの有効な情報になっていることがわかる。
【００５７】
以上説明したように、本発明によれば、送信局の位置推定精度が大幅に向上し、さらに設置環境を特定する手掛かりを提供し、送信局の発見を容易にできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例の構成を示す図である。
【図２】間欠発信タグの例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の例の制御を示す流れ図である。
【図４】本発明の位置推定結果の第１の例を示す図である。
【図５】本発明の位置推定結果の第２の例を示す図である。
【図６】従来のゲート式パッシブタグの例を示す図である。
【図７】従来のアクティブ型タグの例を示す図である。
【符号の説明】
１１ Ｔａｇ位置計算機
１２ サーバー
１３ 振動センサ
１４ 倒立振り子
１４ａ，１４ｂ 電極
１５ 保持回路
１６ 送信局
１７ 電源
Ｔ１〜Ｔ８ 送信局
Ｒ１〜Ｒ４ 受信局
【発明の属する技術分野】
本発明は、店舗などで、商品に添着した送信機（無線標識）の位置を検出するシステムに関し、特に、屋内において送信機の周囲の環境の影響を大きく受けることなく高い精度で送信機の位置を検出することができる位置検出システムに係る。
【０００２】
【従来の技術】
無線を利用した標識（送信局）は非常に広範囲な分野で使われている。例えば図６に示すような、店舗内にゲート２１ａ，２１ｂを設け、会計をせずに商品２２ａ，２２ｂをゲートに通すと警報が鳴るシステムが、多くの店舗で既に稼働している。このような無線送信局は多くの場合パッシブ型と呼ばれるタイプで（図では２３ａ，２３ｂで示している）、ゲートから放射される電波を送信局で変調して、それをゲートで受信する形式を採用している。
【０００３】
すなわち、送信局には電源が無いためメインテナンス性に優れているが、通信距離が数十センチ程度であるため、広域の無線標識としては適していない。一方、広域で使用する標識として、送信局に電源を持たせて通信距離を長くしたものがある。一般に特定省電力に割り当てられた周波数帯を用いて、数メートルから十数メートルの範囲で通信が可能である。
【０００４】
このような電波標識は図７に示すように、特定の受信局２４あ，２４ｂに対してその通信エリア２５ａ，２５ｂ内に２３ａ〜２３ｆで示す送信局（Ｔａｇ１，〜，Ｔａｇ６）が存在するかしないかを同定する機能のみを持つ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような送信局と受信局の組み合わせで送信局の位置を同定しようとすると位置推定精度は通信距離すなわち通信エリアサイズ以上になる。位置精度を上げるには送信局の送信出力を低くするか、受信局の感度を低くして、受信局に対するエリアを狭め、受信局数を多くする必要がある。屋外であればＧＰＳを用いた手段も有効であるが、屋内環境ではまだ反射波の影響があるため、ＧＰＳのような絶対時間差を用いる手法では誤差が大きくなる。
【０００６】
また、振幅情報を用いて位置を推定する場合でも、距離と受信レベルの関係はフリスの公式に合わない場合が多い。フリスの式はよく知られているように“数１７”のように表される。
【０００７】
【数１７】
“数１７”において、Ｌは伝播損失、ｄは距離、λは波長である。
屋内伝播の場合フリスの公式が成り立たない理由は、送受信局が物陰にあったり、反射波の影響で受信レベルに局地的な強弱が発生するためである。本発明は、上述のような従来の課題に鑑み成されたもので、屋内にあっても送信局の位置を高い精度で特定することの可能な位置検出システム及び位置検出方法を実現することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上述の課題は、前記特許請求の範囲に記載した手段によって解決される。すなわち、請求項１の発明は、予め定められた周波数の電波を変調して固有の標識番号を送信する手段を有する少なくとも１つの送信局と、予め定められた周波数の電波を固有の標識番号で変調して送信する手段と、前記送信局又は他の送受信局から送信された電波を受信する手段と、受信された電波の受信電界強度を測定する手段と、他の送受信局の前記受信電界強度と既知の送受信局の位置情報とから距離と受信電界強度の関係を推定する手段と、受信された電波から固有の標識番号を識別する手段とを有し、予め決められた既知の位置に設置される３つ以上の送受信局と、該３つ以上の送受信局と接続され、前記受信電界強度と固有の標識番号のデータを対で管理するデータ管理手段と、該データ管理手段で管理されるデータを用いて前記送信局の位置を計算する位置計算手段とから構成される位置検出システムである。
【００１０】
請求項２の発明は、予め定められた周波数の電波を変調して固有の標識番号を送信する手段を有し、位置が未知である少なくとも１つの送信局と、予め定められた周波数の電波を固有の標識番号で変調して送信する手段を有し、位置が既知である３つ以上の送信局と、前記送信された電波を受信する手段と、受信された電波の受信電界強度を測定する手段と、位置が既知である送信局の前記受信電界強度と前記位置が既知である送信局の位置情報とから距離と受信電界強度の関係を推定する手段と、受信された電波から固有の標識番号を識別する手段とを有し、前記位置が既知である送信局のそれぞれに隣接して設置される受信局と、該３つ以上の受信局と接続され、前記受信電界強度と固有の標識番号のデータを対で管理するデータ管理手段と、該データ管理手段で管理されるデータを用いて前記送信局の位置を計算する位置計算手段とから構成される位置検出システム。
請求項３の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２を決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２と、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数２”に示す関係式より、送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数ｋｒｊを用いて、“数３”に示す関係式から、前記Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、前記送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２と３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数４”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数５”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及び送信局ｋに対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数６”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項２又は請求項３に記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対してｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、“数７”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項４記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から受信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対して、ｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、“数８”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数９”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１０”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するにあたって、“数１１”で定義される前記送信局ｉと前記送受信局ｊとの距離ｍｄｉｊを用いて、“数１２”に示す評価関数に対して、ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、前記送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数１３”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、前記送信局に対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１４”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するにあたって、“数１５”で定義される送信局ｉと送受信局ｊとの距離ｍｄｉｊを用いて、“数１６”に示す評価関数に対して、ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するように構成したものである。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の位置検出システムにおいて、前記送信局が受信機能を有する送受信局である場合のものである。
この請求項１０の発明は、送信局（ＴＡＧ）の代わりに例えば携帯可能な電話機などの送受信機を用いる場合のものである。この発明によれば、このような送受信機を所持する人の位置を検出することができる。
本発明では、屋内環境の送信局の位置を精度良く求めるため、上述の請求項１、請求項３、請求項４の原理を用いる。そして、位置を求めるための情報としては振幅値を使い、屋内の伝播状況を実際に測定しながらフリスの公式を補正して用いる。本発明では、これらの送受信局の位置に置ける不確実性を持った伝播ロスのファクタ−を環境係数として予め見込んでおき、既知のファクタ−からこれらの未知数を推定する。請求項３は、送信局に対する環境係数による補正を行うものであり、請求項４は受信局の環境係数の補正を行うものである。
【００１８】
本発明に係る位置検出方法は、少なくとも１つの送信局が、予め定められた周波数の電波を変調して固有の標識番号を送信し、予め決められた既知の位置に設置される３つ以上の送受信局が、予め定められた周波数の電波を固有の標識番号で変調して送信するステップと、前記送受信局が前記送信局或いは他の送受信局から送信された電波を受信するステップと、前記送受信局が受信された電波の受信電界強度を測定するステップと、前記送受信局が他の送受信局の前記受信電界強度と既知の送受信局の位置情報とから距離と受信電界強度の関係を推定するステップと、前記送受信局が受信された電波から固有の標識番号を識別するステップと、前記送受信局と接続されたデータ管理手段が、前記受信電界強度と固有の標識番号のデータを対で管理するステップと、位置計算手段が、該データ管理手段で管理されるデータを用いて前記送信局の位置を計算する位置計算ステップと、を順に含む。
前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２を決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２と、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数２”に示す関係式より、送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数ｋｒｊを用いて、“数３”に示す関係式から、前記Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、前記送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２と３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数４”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数５”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及び送信局ｋに対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数６”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対してｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、“数７”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から受信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対して、ｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、“数８”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数９”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１０”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するにあたって、“数１１”で定義される前記送信局ｉと前記送受信局ｊとの距離ｍｄｉｊを用いて、“数１２”に示す評価関数に対して、ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、前記送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数１３”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、前記送信局に対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１４”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するにあたって、“数１５”で定義される送信局ｉと送受信局ｊとの距離ｍｄｉｊを用いて、“数１６”に示す評価関数に対して、ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定してもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（１）フリスの公式の補正アルゴリズム
図１に本発明の実施の形態の例の構成を示す。Ｔ１〜Ｔ８は送信局、Ｒ１〜Ｒ４は受信局、１１はＴａｇ位置計算機、１２はサーバーである。送信局の内Ｔ５〜Ｔ８は受信局に取り付けてある。受信局の位置は既知であり、ｊ番目の受信局の場所を（ｕｊ，ｖｊ）とする。送信局の位置は未知数でありｉ番目の送信局の位置を（ｘｉ，ｙｉ）とする。受信局ｊで受信される送信局ｉのレベルをｅｉｊとする。受信局ｊから送信局ｉまでの距離はｄｉｊとする。距離ｄは“数１８”で与えられる。
【００２０】
【数１８】
次に、受信局ｊの環境係数Ｋｒｊを定義する。この係数は受信局が理想状態に置かれたときから考えてどれだけ感度が変化するかという指標である。同様に送信局ｉに対しても環境係数Ｋｔｉを定義する。
【００２２】
先ず、受信局の既知の位置情報を用いてフリスの式の補正を試みる。
本発明では受信局間の実測値を用いて距離と受信レベルの関係を推定する。基本的に距離と受信レベルは対数関係にあるとし、“数１９”を仮定する。
【００２３】
【数１９】
“数１９”において、Ｓ１，Ｓ２は補正係数である。
この場合受信レベルｅはそれぞれの受信局に取り付けたＴ５〜Ｔ８の受信レベルである。図１の場合は受信局が４局あるので“数１９”は連立方程式となり、未知数はＳ１，Ｓ２、Ｋｒ１〜Ｋｒ４の６個であるので、これらの未知数を全て解くことができる。誤差を最小にするこれら未知数の解は、“数２０”で示される評価関数ｑを最小化することによって求められる。
【００２５】
【数２０】
“数２０”において、ｒｎは受信局の数であり、図１の場合は４である。分かりやすくするために未知数には＾印をつけた。式“数２０”を解くには様々な方法がある。ここでは詳しく述べないが例えば、ｑをそれぞれの変数で偏微分して、それぞれが０になる値をニュートン法等を用いて解くことができる。その他、シンプレックス法、最急降下法、ニュートラルネットワークを用いる方法等がある。これにより、“数１９”の未知数である受信局の環境係数Ｋｒｊと補正係数Ｓ１、Ｓ２を求めることができる。
【００２７】
次に、送信局の環境係数の求め方について説明する。送信局の送信レベルは一定であるが、それぞれの場所によって環境係数が異なり、受信状態が変化する。そこで距離と受信レベルの式を、“数２０”を使って求めた受信局の環境係数Ｋｒｊと補正係数Ｓ１，Ｓ２を用いて“数２１”のように考える。
【００２８】
【数２１】
“数２１”において、ｍｄは受信レベルによって導かれる距離である。Ｋｔｉは送信局ｉの環境係数である。受信局の場合と同様にして、送信局ｉの位置は評価関数ｈｉを最小化することで求めることができる。
“数２１”の場合と同様にわかりやすくするために、未知数には＾印をつけた。以上述べた方法で送信局の位置を推定することができる。
【００３０】
【数２２】
図１において、受信局Ｒ１〜Ｒ４で受信したデータを共有サーバーに記録し、位置計算機によってこれを処理して求めた送信局の位置をサーバーに記録しておく。ある送信局の位置を知るには、利用者はＬＡＮを通じてサーバーに位置を知りたい送信局の番号を問い合わせすれば、該当する送信局の位置情報を入手できる。
【００３２】
送信局が受信局に対して、自由空間ロスで考えると十分通信可能な領域にあっても、見通しの悪い位置にあった場合は受信局でその信号を受信できない場合がある。このような場合は受信していないため、受信レベルが未知となり、通常は位置推定には使えない。
【００３３】
しかしながら、受信できないということは他の受信局よりも遠いことを示しているので、位置推定においては情報は持っていると考えられる。本発明では“数２２”を解く過程で、このような不可視情報を、拘束条件の中に入れて有効に活用することができる。例えば、送信局２の信号を受信局１、２、４では受信できたが受信局３では受信できなかった場合は、
ｄ２１＜ｄ２３
ｄ２２＜ｄ２３
ｄ２４＜ｄ２３
の拘束条件を付加することによって、不可視データを捨てることなく有効に位置推定に用いることができる。
【００３４】
（２）位置の管理
送信局の位置を知ることが目的であるので、送信局が静止しているときには電波を発信する必要はない。更に、電波を発生しなければ電池の寿命が長くなるだけではなく、ログファイルも小さくなるため、システムとしては非常に好都合である。
【００３５】
先に、（１）で述べたアルゴリズムによって各送信局の位置を記憶しておき、物理的に移動したときだけ電波を発信するスイッチを送信局に付加して、移動した送信局のみの、すなわち電波を発信した送信局のみの位置を再計算してアップデートする。
【００３６】
これは、例えば、図２のような構成で、倒立振り子１４を用いた加速度センサに保持回路１５を付加した振動センサ１３を送信局１６の発信器につけることによって実現できる。保持回路１５は、電極１４ａ，１４ｂが接触したとき（あるいは離れたとき）のみ発信器の電源１７を数分間ＯＮにする機能を持つ。
【００３７】
これにより送信局１６が動いたときのみ電波を発信するようにできる。また、加速度センサのＯＮ／ＯＦＦにかかわらず保持回路の中に非常に長周期の発信間隔の設定機能を同時に持たせることにより、発信局のメインテナンスに有効に働く。この時、発信周期は完全に一定ではなく、周期の数％ほどの幅でランダムに変化させることによって、送信局同士の信号の衝突を回避する。
【００３８】
これまでの説明では、位置を検出する対象を送信局（ＴＡＧ）としているが、この送信局は、送信のみの機能を有するもののみではなく、例えば、携帯可能な電話機などのように受信機能を有する送受信機の送信機能を利用するものであっても差し支えないことは言うまでもない。このことは、以降の説明においてもまったく同様である。
【００３９】
（３）本発明の実施フローチャート
図３に本発明のフローチャートを示す。本発明は複数の送信局、複数の受信局、サーバー、位置計算機、利用者端末から構成されており、これらはＬＡＮによって繋がれている。
【００４０】
（ａ）送信局の機能
送信局は２種類用意し、１種類は通常の送信局すなわち加速度を感知して伝播を発生する機能と長周期発生機能を持った一般送信局、もう１種類は受信局に設置する加速度センサが付加されていない短周期発生機能を持った送信局である。
【００４１】
加速度センサ付きの一般送信局は加速度が加わったとき及び、ほぼ一定の長周期の間隔で信号を送信する。受信局設置用送信局は、短周期で信号を発生する。
【００４２】
（ｂ）受信局の機能
各受信局は、送信局から送信された信号の受信レベルとＩＤ番号をタイムスタンプと共にサーバーに送信し、サーバーはこれを記録する。（タイムスタンプはサーバーで生成しても良い）
【００４３】
（ｃ）位置計算機の機能
先ず位置計算機はサーバーに蓄積されたデータのタイムスタンプを見て、一定時間経過したかどうかを調べる。これは送信局が間欠動作をするため、信号の重複によって受信できない場合があるため、一定のサンプル時間を定義することによって見落としを防止するためである。
【００４４】
前回のデータに対して一定のサンプル時間が経過している場合には、送信局の内、受信局に設置された送信局のデータを抽出し、“数２０”を最小にする環境係数Ｋｔおよび補正係数Ｓ１，Ｓ２を導出する。次に、それ以外の送信局のデータに対して“数２２”を解いてそれぞれの送信局の位置を算出し、これをサーバーに記録する。
【００４５】
算出した位置を前回の結果と比較し、一定値以上位置が変化したものと、どの受信局でも受信できなくなったものとを抽出する。次に、抽出された送信局のデータをサーバーに記録した後、関係がある利用者端末に警告メッセージを送信する。受信局データを記録するサーバー内のデータ構造は、例えば、“表１”のようにする。
【００４６】
【表１】
位置計算機で計算した結果を保存するデータ構造は“表２”のようにする。
【００４８】
【表２】
環境係数は送信局がおかれている環境に依存するため、実際に送信局を探すときには情報として有用である。すなわち、環境係数が大きいと受信局との見通しが悪いことを示すため、送信局は物陰にある場合が多い。逆に環境係数が小さい場合は見通しが良い場所にあることになる。これらの情報を警報に付加して送れば送信局を見つけだすときに非常に有用である。
【００５０】
（ｄ）利用者端末
利用者端末は２種類の動作をする。一つは上記の警報メッセージを受信する機能である。もう一つは、検索機能である。利用者がある送信機の情報を得たいときに、その送信局のＩＤを利用者端末に入力する。入力端末はこのＩＤをサーバーに送信し、該当する送信局のＩＤについて保存されている履歴、すなわちタイムスタンプ、位置情報、送信局の環境係数を検索し、端末に表示する。
【００５１】
利用者は、タイムスタンプで記述された時間の位置情報、これらの履歴を知ることができる。さらに、送信局の環境係数を見ることによって、その送信局が見通しの良い場所にあるか否かを知ることができる。また、一定時間の履歴を見ることによっていつ加速度を加えられたかも知ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明を用いることにより、無線送信局と受信機を用いて従来にない高精度な送信局の位置推定が可能となる。いくつかの実験例を示しその効果を説明する。図４、５は本発明を用いて送信局の位置を推定した結果である。受信局は図中Ｐｏｓ１〜Ｐｏｓ４で示した４か所に設定してある。
【００５３】
この受信局を用いて２か所の送信局の位置を推定した結果である。図４では送信局６を、図５では送信局１５の位置を計算している。○印が実際に送信局がある場所、＋印が本発明で推定された位置である。実際に、送信局を探すことを想定して、“数２２”の評価関数ｈを等高線で示してある。送信局６の推定誤差はＸ方向に０．４、Ｙ方向に０．９で長さにすると１．０になる。送信局１５はＸ方向に０．９、Ｙ方向に−０．７で、長さは１．１４となった。
【００５４】
従来の技術で述べたように、従来のシステムではある受信局に対してその通信範囲内の送信局の有無のみを知る機能しか有していないことから、推定位置は最も受信レベルが大きい受信局の位置となる。したがって、図４では送信局の推定位置はＰｏｓ２の位置になり誤差は、Ｘ方向に−０．６、Ｙ方向に−５．０で、長さは７．８となる。
【００５５】
図５ではＰｏｓ４の位置となりＸ方向に３．０、Ｙ方向に−０．５で、長さは７．８となる。図５ではＰｏｓ４の位置となりＸ方向に３．０、Ｙ方向に３。０で、長さは２．４となる。本発明の推定結果と比較すると送信局位置の推定精度は、送信局６の場合は役８倍、送信局１５の場合は約４倍向上することになる。
【００５６】
さらに、本発明においては、環境係数を計算できる。実際に、送信局６は見通しの良い場所に、送信局１５は見通しの無い（スチール製の箱の中）に設置したが、環境係数はそれぞれ−２．９９と１６．０１となり、実際の設置環境と合致しているため、送信局を探すひとつの有効な情報になっていることがわかる。
【００５７】
以上説明したように、本発明によれば、送信局の位置推定精度が大幅に向上し、さらに設置環境を特定する手掛かりを提供し、送信局の発見を容易にできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例の構成を示す図である。
【図２】間欠発信タグの例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の例の制御を示す流れ図である。
【図４】本発明の位置推定結果の第１の例を示す図である。
【図５】本発明の位置推定結果の第２の例を示す図である。
【図６】従来のゲート式パッシブタグの例を示す図である。
【図７】従来のアクティブ型タグの例を示す図である。
【符号の説明】
１１ Ｔａｇ位置計算機
１２ サーバー
１３ 振動センサ
１４ 倒立振り子
１４ａ，１４ｂ 電極
１５ 保持回路
１６ 送信局
１７ 電源
Ｔ１〜Ｔ８ 送信局
Ｒ１〜Ｒ４ 受信局
Claims (18)
- 予め定められた周波数の電波を変調して固有の標識番号を送信する手段を有する少なくとも１つの送信局と、
予め定められた周波数の電波を固有の標識番号で変調して送信する手段と、
前記送信局又は他の送受信局から送信された電波を受信する手段と、
受信された電波の受信電界強度を測定する手段と、
他の送受信局の前記受信電界強度と既知の送受信局の位置情報とから距離と受信電界強度の関係を推定する手段と、
受信された電波から固有の標識番号を識別する手段とを有し、
予め決められた既知の位置に設置される３つ以上の送受信局と、
該３つ以上の送受信局と接続され、前記受信電界強度と固有の標識番号のデータを対で管理するデータ管理手段と、
該データ管理手段で管理されるデータを用いて前記送信局の位置を計算する位置計算手段とから構成されることを特徴とする位置検出システム。 - 予め定められた周波数の電波を変調して固有の標識番号を送信する手段を有し、位置が未知である少なくとも１つの送信局と、
予め定められた周波数の電波を固有の標識番号で変調して送信する手段を有し、位置が既知である３つ以上の送信局と、
前記送信された電波を受信する手段と、
受信された電波の受信電界強度を測定する手段と、
位置が既知である送信局の前記受信電界強度と前記位置が既知である送信局の位置情報とから距離と受信電界強度の関係を推定する手段と、
受信された電波から固有の標識番号を識別する手段とを有し、
前記位置が既知である送信局のそれぞれに隣接して設置される受信局と、
該３つ以上の受信局と接続され、前記受信電界強度と固有の標識番号のデータを対で管理するデータ管理手段と、
該データ管理手段で管理されるデータを用いて前記送信局の位置を計算する位置計算手段とから構成されることを特徴とする位置検出システム。 - 前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２を決定し、
- 前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数ｋｒｊを用いて、
“数３”に示す関係式から、前記Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、
- 前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、
更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及び送信局ｋに対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、
- 前記位置計算手段は、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、
該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対してｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、
- 前記位置計算手段は、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から受信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、
該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対して、ｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、
- 前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、
更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、
前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、
ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定する請求項１記載の位置検出システム。 - 前記位置計算手段は、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、前記送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、
更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、
前記送信局に対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、
ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定する請求項１記載の位置検出システム。 - 前記送信局は受信機能を有する送受信局である請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の位置検出システム。
- 少なくとも１つの送信局が、予め定められた周波数の電波を変調して固有の標識番号を送信し、
予め決められた既知の位置に設置される３つ以上の送受信局が、予め定められた周波数の電波を固有の標識番号で変調して送信するステップと、
前記送受信局が前記送信局或いは他の送受信局から送信された電波を受信するステップと、
前記送受信局が受信された電波の受信電界強度を測定するステップと、
前記送受信局が他の送受信局の前記受信電界強度と既知の送受信局の位置情報とから距離と受信電界強度の関係を推定するステップと、
前記送受信局が受信された電波から固有の標識番号を識別するステップと、
前記送受信局と接続されたデータ管理手段が、前記受信電界強度と固有の標識番号のデータを対で管理するステップと、
位置計算手段が、該データ管理手段で管理されるデータを用いて前記送信局の位置を計算する位置計算ステップと、を順に含むことを特徴とする位置検出方法。 - 前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２を決定し、更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２と、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数２”に示す関係式より、送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定する請求項１１記載の位置検出方法 。
- 前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数ｋｒｊを用いて、“数３”に示す関係式から、前記Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、
更に、前記送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２と３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数４”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定する請求項１１記載の位置検出方法。 - 前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数５”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、
更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及び送信局ｋに対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数６”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定する請求項１１記載の位置検出方法。 - 前記位置計算ステップは、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、
該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対してｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、“数７”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定する請求項１２又は請求項１３に記載の位置検出方法。 - 前記位置計算ステップは、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から受信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊが測定不能である場合に、
該測定不能の送受信局ｍ（ｍ＝１〜ｎ：ｎ≧３）と前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｍが、前記送受信局ｍ以外の送受信局ｊと前記送信局ｋとの間の距離ｄｋｊに対して、ｄｋｊ＜ｄｋｍの関係にあることを拘束条件として加えて、“数８”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定する請求項１４記載の位置検出方法。 - 前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数９”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、
更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１０”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するにあたって、“数１１”で定義される前記送信局ｉと前記 送受信局ｊとの距離ｍｄｉｊを用いて、“数１２”に示す評価関数に対して、ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定する請求項１１記載の位置検出方法。 - 前記位置計算ステップは、送受信局ｉ（ｉ＝１〜ｎ：ｎ≧３）から送信された電波に対応する、送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）での受信電界強度（ｅｉｊ）、送受信局ｉの既知の位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、前記送受信局ｊの既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）及び前記送受信局ｊに対する環境係数Ｋｒｊを用いて、“数１３”に示す関係式から、Ｓ１、Ｓ２及びＫｒｊを決定し、
更に、送信局ｋ（ｋ＝１〜ｎ：ｎ≧１）から送信された電波に対応し、３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）で受信された受信電界強度ｅｋｊ、並びに、前記決定したＳ１、Ｓ２及びＫｒｊにより、前記送信局に対する環境係数Ｋｔｊと、前記３つ以上の送受信局ｊ（ｊ＝１〜ｎ：ｎ≧３）の既知の位置情報（ｕｊ，ｖｊ）を用いて、“数１４”に示す関係式より、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定するにあたって、“数１５”で定義される送信局ｉと送受信局ｊとの距離ｍｄｉｊを用いて、“数１６”に示す評価関数に対して、ｈｉ／ｍｄｉｊなる重み付けを行った上で、前記送信局ｋの位置情報（ｘｋ，ｙｋ）を決定する請求項１１記載の位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001030484A JP3643538B2 (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 位置検出システム及び位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001030484A JP3643538B2 (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 位置検出システム及び位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002236166A JP2002236166A (ja) | 2002-08-23 |
| JP3643538B2 true JP3643538B2 (ja) | 2005-04-27 |
Family
ID=18894697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001030484A Expired - Lifetime JP3643538B2 (ja) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | 位置検出システム及び位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3643538B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003346107A (ja) * | 2002-05-27 | 2003-12-05 | Totoku Electric Co Ltd | 無線式物品管理タグおよび物品管理システム |
| JPWO2004069702A1 (ja) * | 2003-02-03 | 2006-05-25 | 日本電信電話株式会社 | コンテナ管理装置およびコンテナ管理方法 |
| JP4038443B2 (ja) * | 2003-03-03 | 2008-01-23 | 日本電信電話株式会社 | コンテナ装置及びコンテナ管理システム |
| JP2004294403A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-21 | Canon Inc | 情報処理装置 |
| JP2005241301A (ja) * | 2004-02-24 | 2005-09-08 | Ntt Advanced Technology Corp | 位置検出システム |
| WO2005088850A1 (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | 位置検出システム、応答器及び質問器、無線通信システム、位置検出方法、位置検出用プログラム及び情報記録媒体 |
| JP4137910B2 (ja) * | 2005-05-09 | 2008-08-20 | 日本電信電話株式会社 | 測位装置、識別情報発信装置、受信装置、測位システム、測位方法及びコンピュータプログラム並びに記録媒体 |
| JP4444879B2 (ja) * | 2005-05-24 | 2010-03-31 | 日本電信電話株式会社 | 位置検出方法、位置検出システム、位置検出プログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
| JP4813190B2 (ja) * | 2005-05-26 | 2011-11-09 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | カプセル型医療装置 |
| JP2007121014A (ja) * | 2005-10-26 | 2007-05-17 | Nec Tokin Corp | 物品位置検出システム |
| CN101313227B (zh) * | 2005-11-21 | 2012-10-31 | 日本电气株式会社 | 检测对象的识别/位置估计***以及其方法和程序 |
| US7791487B2 (en) * | 2007-11-29 | 2010-09-07 | International Business Machines Corporation | Locating radio frequency identification tags in time and space |
| SE536087C2 (sv) * | 2011-02-10 | 2013-04-30 | Atlas Copco Ind Tech Ab | Lokaliseringssystem för fastställande av positionen hos ett objekt |
| KR101635422B1 (ko) * | 2014-12-10 | 2016-07-04 | 한양대학교 산학협력단 | 위치 추정 방법 및 측위 서버 |
| WO2016199254A1 (ja) * | 2015-06-10 | 2016-12-15 | 三菱電機株式会社 | 位置推定装置および位置推定方法 |
| JP6656455B1 (ja) * | 2019-06-12 | 2020-03-04 | Ｈｏｙａデジタルソリューションズ株式会社 | 商品管理装置 |
| JP6656454B1 (ja) * | 2019-06-12 | 2020-03-04 | Ｈｏｙａデジタルソリューションズ株式会社 | 商品管理装置 |
-
2001
- 2001-02-07 JP JP2001030484A patent/JP3643538B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002236166A (ja) | 2002-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3643538B2 (ja) | 位置検出システム及び位置検出方法 | |
| Hameed et al. | Survey on indoor positioning applications based on different technologies | |
| US8392107B2 (en) | Sub-room-level indoor location system using power line positioning | |
| US6963289B2 (en) | Wireless local area network (WLAN) channel radio-frequency identification (RFID) tag system and method therefor | |
| RU2697838C1 (ru) | Система позиционирования | |
| US8494762B2 (en) | Sub room level indoor location system using wideband power line positioning | |
| US7295115B2 (en) | Radio-frequency identification (RFID) tag employing unique reception window and method therefor | |
| Popleteev | Indoor positioning using FM radio signals | |
| US20120184296A1 (en) | Method and radio device for detecting a movement | |
| Zhao et al. | A battery-free RFID-based indoor acoustic localization platform | |
| US6946956B2 (en) | Locating system and method for determining positions of objects | |
| Khan et al. | Location estimation technique using extended 3-D LANDMARC algorithm for passive RFID tag | |
| JP2010204028A (ja) | 管理サーバ、位置推定用設備システム及び位置推定システム | |
| Din et al. | Indoor positioning: technology comparison analysis | |
| Sichitiu et al. | Simple Algorithm for Outdoor Localization of Wireless Sensor Networks with Inaccurate Range Measurements. | |
| Cinefra | An adaptive indoor positioning system based on Bluetooth Low Energy RSSI | |
| Puschita et al. | Performance evaluation of the UWB-based CDS indoor positioning solution | |
| CN103167608B (zh) | 一种基于反馈射频损耗估计距离的定位方法及基站 | |
| CN104075706A (zh) | 一种室内空间位置的标识方法 | |
| Zadgaonkar et al. | Locating objects in warehouses using ble beacons & machine learning | |
| CN114758364A (zh) | 基于深度学习的工业物联网场景融合定位方法及*** | |
| Nawaz et al. | A novel power efficient asynchronous time difference of arrival indoor localization system using CC1101 radio transceivers | |
| Farnham | Indoor localisation of iot devices by dynamic radio environment mapping | |
| Rozum et al. | SIMO RSS measurement in Bluetooth low power indoor positioning system | |
| Ledeczi et al. | Towards precise indoor RF localization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20031212 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20031212 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040602 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040608 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040702 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040806 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040809 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050125 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050128 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3643538 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080204 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090204 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090204 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100204 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110204 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110204 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120204 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130204 Year of fee payment: 8 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |