JP5691613B2 - 移動端末位置推定装置、移動端末位置推定方法及び電波環境指標算出方法 - Google Patents
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Description
図1は本発明の一実施形態の移動端末位置推定システムを示す図である。移動端末位置推定システムは、無線ネットワーク1内の複数の移動端末2(1つの移動端末のみ図示)及び複数のアクセスポイントAP3−i(i=1〜N)と移動端末位置推定装置4と、で構成する。
説明は1つのAPからの受信信号の流れについて説明するが、全てのAPからの受信号について行われる。
1)帯域幅可変部13は受信機10からの受信信号の所定周期の信号列より受信信号の帯域幅を時間間引きにより、あるいは帯域指定により、あるいはフィルタを用いて帯域幅可変を行う。
2)電波環境指標計算・判定部15は、電波環境指標として累積確率密度関数(CDF:Cumulative Distribution Function)、あるいは分散値を算出して、位置推定に用いる各APからのRSSIのLOS、NLOSの判定を行う。
3)測位計算部12は移動端末位置を算出する。受信信号のRSSIを基に移動端末の位置を推定する方法については、最小二乗法、あるいは最尤推定法が知られている。複数APと、各APについて、複数パケットのRSSIから移動端末2の位置を推定する手順は図3、図4で説明する。
S2:受信機10からのAP毎の信号を所定周期Taでサンプリングする。下記S3〜S8の処理はAPの数N全てについて行う。
S3、S4、S5:所定数M2のパケットについて、パケット毎に測位計算に用いるRSSIを算出する手順である。
S6、S7、S8:指定した電波環境指標を基にS3、S4、S5で算出した該当のAPのRSSIが測位計算に適用可能か否かの判定を行う手順である。
ア.所定値を満たす :該当のAPのM2個のRSSIは移動端末位置測位に適用する。
イ.所定値を満たさない:該当のAPのM2個のRSSIは移動端末位置測位に適用しない。
S9:位置測位に適用可能と判定されたAPの各々、M2個のRSSIより移動端末の位置を算出する。(位置測位の方法図3、図4)
次に、複数(N個)のAPから、AP毎に複数M2個のパケットから算出したRSSIから移動端末2の位置を推定する方法として、最小二乗方法、最尤推定法について説明する。下記の「i」、「k」は後述するAPの数(N)、AP毎に複数のRSSIを算出するパケットの数M2に対応し、i=1〜N、k=1〜M2となる。
S11:位置xiにあるi番目のAPのk番目の信号によるRSSI値を(式2)で算出する。
S15:移動端末とAPの距離rでの確率密度(式6)、尤度(式7)を算出する。
AP毎の重みを加味した重み行W(W=(w1,w2,・・wi・・・wN))とすると、重み付き対数尤度は(式11)で表される。
S22:S23〜S26の手順をAP毎に全てのAPについて行う。
S23:測位計算に用いる該当APのRSSIを算出する手順である。
S24、S25、S26:S23の処理を順次受信する所定のパケット数M2について行う手順である。
S27:電波環境指標判定結果が所定の基準を満たすAPの各々、M2個のRSSIを測位計算部に送る。
S32:以下の処理をAP毎に全てのAPについて行う。
S33、S34、S35、S36:該当のAPからの受信信号のパケットを帯域可変した信号列のM1a個のサンプル数から帯域可変RSSIを算出する手順である。
S37、S38:S33〜S36の処理を所定パケット数M2a行い、電波環境指標CDFを評価する手順である。
S39:LOS、NLOS判定結果によりフラグを生成する手順である。
LOS判定:[該当のAPを測位計算に適用する」フラグ
NLOS判定:「該当のAPは測位計算に適用しない」フラグ
なお、図7に示す傾きがLより大きい場合はLOS判定であり、小さい場合はNLOS判定であるが、後に記載するように大きさに応じてウェイトwiを計算しても良い。
ア.LOS判定
この場合、傾きgが所定の閾値より大きいのでLOSと判定する。
イ.NLOS判定
この場合、傾きgが所定の閾値より小さいのでNLOSと判定する。
S42: 以下の処理をAP毎に全てのAPについて行う。
S43、S44、S45、S46:各APからの1つのパケットの受信信号から帯域可変した信号列からM1b個のサンプル数から帯域可変RSSIを算出する手順である。
S47、S48:S44〜S46の処理を所定パケット数M2b行い、電波環境指標分散を評価する手順である。
S49:分散値判定結果により以下のフラグを生成する。
所定値を満たす:「該当のAPは測位計算に適用する」フラグ
所定値を満たさない:「該当のAPは測位計算に適用しない」フラグ
なお、分散値がBより小さい場合(所定値を満たす)はLOS判定であり、大きい場合(所定値を満たさない)はNLOS判定である。
S52:対象の全てのAPについて、S53〜S55の処理を行う。
S53、S54:各APからの1つのパケットの受信信号からFFT変換した周波数領域に指定した領域のRSSIを算出する手順である。
S55、S56:S53〜S54の処理を所定のパケット数M2c行い、電波環境指標(CDF、あるいは分散)による評価手順である。
所定値を満たす :該当のAPは移動端末位置測位に適用する」フラグ
所定値を満たさない:該当のAPは移動端末位置測位に適用しない」フラグ
2 移動端末
3−1、3−2、3−i AP(アクセスポイント)
4 移動端末位置推定装置
10 受信機
11 RSSI計算部1
12 測位計算部
13 帯域幅可変部
14 RSSI計算部2
15 電波環境指標計算・判定部
16 DB(データベース)
Claims (9)
- 無線通信システムの移動端末の周辺に在る複数アクセスポイントから前記無線通信システムに係る信号を受信する信号受信手段と、
前記複数アクセスポイントから受信した信号から各アクセスポイントの受信信号の第1の電界強度を算出する受信電界強度算出手段と、
前記複数アクセスポイントから受信した前記信号の帯域幅を前記信号の有する通常の帯域幅より狭い帯域に可変させる帯域幅可変手段と、
前記帯域幅可変手段で得られた受信信号の第2の電界強度を算出する帯域幅可変電界強度算出手段と、
前記第2の電界強度から各アクセスポイントの電波環境指標を算出して、前記電波環境指標を評価・判定する電波環境指標計算・判定手段と、
前記算出した各アクセスポイントの電波環境指標の判定結果に応じて前記第1の電界強度より前記移動端末の位置推定を行なう位置推定計算部と、
を備えて前記移動端末の位置を推定することを特徴とする移動端末位置推定装置。 - 無線通信システムの移動端末の周辺に在る複数アクセスポイントから前記無線通信システムに係る信号を受信し、
前記複数アクセスポイントから受信した信号から各アクセスポイントの受信信号の第1の電界強度を算出し、
前記複数アクセスポイントから受信した前記信号の帯域幅を前記信号の有する通常の帯域幅より狭い帯域に可変し、
前記帯域幅の可変で得られた受信信号の第2の電界強度を算出し、
前記第2の電界強度から各アクセスポイントの電波環境指標を算出して前記電波環境指標を評価・判定し、
前記算出した各アクセスポイントの電波環境指標の判定結果に応じて前記第1の電界強度より前記移動端末の位置推定を行なって、
前記移動端末の位置を推定することを特徴とする移動端末位置推定方法。 - 前記算出する電波環境指標は、前記第2の電界強度の累積確率密度分布の傾き、あるいは分散値であることを特徴とする請求項2記載の移動端末位置推定方法。
- 前記受信信号のサンプリング間隔を変化させて前記帯域幅を可変にすることを特徴とする請求項2記載の移動端末位置推定方法。
- 前記受信信号の周波数応答を複数の帯域に分割して前記帯域幅を可変にすることを特徴とする請求項2記載の移動端末位置推定方法。
- 前記電波環境指標に応じて前記移動端末の位置推定に用いる前記第1の電界強度は前記電波環境指標の条件を満たすか否かで選択して前記移動端末の位置を推定することを特徴とする請求項2記載の移動端末位置推定方法。
- 前記電波環境指標に応じて前記移動端末の位置推定を行う際には前記各アクセスポイントの電波環境指標の値に対応して重みを付けて用いることで前記移動端末の位置を推定することを特徴とする請求項2記載の移動端末位置推定方法。
- 前記移動端末の位置推定に用いる前記第1の電界強度は、前記第2の電界強度の累積確率密度分布の傾きが所定以上である、又は前記第2の電界強度の分散値が所定以下であることを特徴とする請求項3記載の移動端末位置推定方法。
- 無線通信システムのアクセスポイントから前記無線通信システムに係る信号の帯域幅を前記信号の有する通常の帯域幅より狭い帯域に可変して受信し、
前記受信信号の電界強度を算出し、
前記電界強度から電波環境指標を算出して前記電波環境指標を評価・判定することを特徴とする電波環境指標算出方法。
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