JP6142898B2 - 測位システム - Google Patents

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Description

本発明は、電波の強度を使って無線発信端末の位置を推測する測位システムに関する。
近年、人が居る位置を特定して行なわれるサービスが増加している。人が居る位置を特定してサービスを提供する場合、グローバル・ポジショニング・システム(GPS)や携帯電話機の通信網などの公共機関や通信事業者が運営する大規模なシステムを利用して携帯端末自身が位置を特定し携帯端末内のアプリケーションによってサービスを提供するケースがある。前述のようなケース以外に、例えば商業施設などの比較的狭いエリアについて、商業施設などの屋内空間における携帯端末の位置を特定するための情報をサービス提供主体が入手して、施設に関連するサービス提供主体側の推定装置が人の居る位置を特定することでサービスが提供されるケースがある。
このように携帯端末以外のところで人の位置が推定されてサービスが提供されるケースでは、例えば、特許文献1(特開2007−329887号公報)に記載されているように基地局で受ける無線発信端末の電波強度を用いて位置を推定する場合、無線発信端末の位置を特定するための情報である電波強度を含むデータが基地局から位置を推定する推定装置に伝送される。
上述の特許文献1に記載されているように電波強度を含むデータが推定装置に伝送されるシステムでは、電波強度に対して固定の閾値を設け、閾値以下の電波強度を含むデータを伝送させないことで通信負荷及び計算負荷を軽減する手法がとられる。しかし、測位対象の無線発信端末の個体差や保持状況が区々であると、測位に関係のあるデータまで除外されて測位精度が低下したり、不要なデータが除外されないために通信負荷及び計算負荷が大きくなったりする場合が生じてしまう。
本発明の課題は、電波強度を用いて無線発信端末の位置を推定する測位システムにおいて計算負荷を軽減することである。
本発明の第1観点に係る測位システムは、所定の屋内空間を移動可能な第1無線発信端末から受信する電波の電波強度を使って第1無線発信端末の位置を推測し、屋内空間を移動可能な第2無線発信端末から受信する電波の電波強度を使って第2無線発信端末の位置を推測する測位システムであって、屋内空間に対して配置され、第1無線発信端末の電波強度に基づいて決定され且つ第1無線発信端末の端末識別データに対応した第1基準強度と第2無線発信端末の電波強度に基づいて決定され且つ第2無線発信端末の端末識別データに対応した第2基準強度とを記憶する基準強度記憶部を有し、第1無線発信端末及び第2無線発信端末から受信する電波の電波強度を検知し、電波強度に関する情報を含む受信データを生成可能な複数の無線受信機と、第1基準強度及び第2基準強度を決定して基準強度記憶部に伝送する基準強度決定部を有し、複数の無線受信機が生成可能な受信データの中の限られた範囲の第1位置推定用データ及び第2位置推定用データを用いて複数の無線受信機の配置位置に基づいて第1無線発信端末及び第2無線発信端末の位置をそれぞれ推定する位置推定部とを備え、位置推定部及び複数の無線受信機のうちの少なくとも一方は、第1無線発信端末について受信可能な受信データの中から第1設定領域に限定して第1位置推定用データを取得し得るように構成され、第2無線発信端末について受信可能な受信データの中から第2設定領域に限定して第2位置推定用データを取得し得るように構成されている、ものである。
第1観点の測位システムでは、受信データを取得する範囲として第1無線発信端末に適した第1設定領域と第2無線発信端末に適した第2設定領域とが区別して設けられているので、第1無線発信端末及び第2無線発信端末の測位精度が低下するのを抑制しながら、第1設定領域と第2設定領域によって第1無線発信端末及び第2無線発信端末のための第1位置推定用データ及び第2位置推定用データをそれぞれ適切に絞り込むことができる。
また、本発明の第1観点に係る測位システムは、複数の無線受信機が第1基準強度よりも低い電波強度の受信データの位置推定部への送信を中止することで第1基準強度以上の電波強度の受信データを第1位置推定用データとして用いることにより第1設定領域を設定し、複数の無線受信機が第2基準強度よりも低い電波強度の受信データの位置推定部への送信を中止することで第2基準強度以上の電波強度の受信データを第2位置推定用データとして用いることにより第2設定領域を設定する、ものである。
第1観点の測位システムでは、第1無線発信端末と第2無線発信端末の電波強度が異なる場合に、電波強度が高い方に適する基準強度で共通に設定すると低い方の測位精度が悪くなり、低い方に適する基準強度で共通に設定すると高い方のデータ量の増加によって計算負荷が増加するが、それぞれに適した第1基準強度及び第2基準強度で第1設定領域及び第2設定領域を設定することで計算負荷の減少と測位精度の低下抑制を同時に達成することができる。
発明の第2観点に係る測位システムは、第1観点の測位システムであって、位置推定部及び複数の無線受信機のうちの少なくとも一方は、位置推定部が第1無線発信端末及び第2無線発信端末の位置を推定する運用期間の前に判定期間を設定し、判定期間において第1無線発信端末及び第2無線発信端末から受信する電波の電波強度を判定して第1基準強度及び第2基準強度を設定する、ものである。
第2観点の測位システムでは、運用期間の前に第1基準強度及び第2基準強度を設定するための判定期間が設定されているので、第1基準強度及び第2基準強度を精度良く設定することが容易になる。
本発明の第3観点に係る測位システムは、所定の屋内空間を移動可能な第1無線発信端末から受信する電波の電波強度を使って第1無線発信端末の位置を推測し、屋内空間を移動可能な第2無線発信端末から受信する電波の電波強度を使って第2無線発信端末の位置を推測する測位システムであって、屋内空間に対して配置され、第1無線発信端末についての第1ピーク強度と第2無線発信端末についての第2ピーク強度とを記憶するピーク強度記憶部を有し、第1無線発信端末及び第2無線発信端末から受信する電波の電波強度を検知し、電波強度に関する情報を含む受信データを生成可能な複数の無線受信機と、第1ピーク強度及び第2ピーク強度を決定してピーク強度記憶部に伝送するピーク強度決定部を有し、複数の無線受信機が生成可能な受信データの中の限られた範囲の第1位置推定用データ及び第2位置推定用データを用いて複数の無線受信機の配置位置に基づいて第1無線発信端末及び第2無線発信端末の位置をそれぞれ推定する位置推定部とを備え、位置推定部及び複数の無線受信機のうちの少なくとも一方は、第1無線発信端末について受信可能な受信データの中から第1設定領域に限定して第1位置推定用データを取得し得るように構成され、第2無線発信端末について受信可能な受信データの中から第2設定領域に限定して第2位置推定用データを取得し得るように構成され、第1無線発信端末の電波強度に基づいて決定される第1基準強度以上の電波強度の受信データを第1位置推定用データとして用いるために第1設定領域を複数の無線受信機のうちの第1無線発信端末より受信する電波が第1ピーク強度より強いものを中心とする地域以外からの位置推定部への送信を中止することで設定し、第2無線発信端末の電波強度に基づいて決定される第2基準強度以上の電波強度の受信データを第2位置推定用データとして用いるために第2設定領域を複数の無線受信機のうちの第2無線発信端末より受信する電波が第2ピーク強度よりも強いものを中心とする地域以外からの位置推定部への送信を中止することで設定する。
第3観点の測位システムでは、第1設定領域及び第2設定領域を複数の無線受信機のうちの第1無線発信端末及び第2無線発信端末より受信する電波が第1ピーク強度及び第2ピーク強度より強いものを中心とする地域以外からの位置推定部への送信を中止することで設定するので、これらの地域の外側エリアの無線受信機のデータを捨てることになるが、遠距離の電波強度の弱い通信データを使わなくても測定精度の低下が少ない一方で、電波強度の弱い通信データを大幅に省いて計算負荷を軽減することができる。また、第1無線発信端末及び第2無線発信端末の電波強度が変動したときに第1無線発信端末及び第2無線発信端末を測位システムが見失い難くなる。
本発明の第4観点に係る測位システムは、第3観点の測位システムであって、位置推定部及び複数の無線受信機のうちの少なくとも一方は、位置推定部が第1無線発信端末及び第2無線発信端末の位置を推定する運用期間の前に判定期間を設定し、判定期間において第1無線発信端末及び第2無線発信端末から受信する電波の電波強度を判定して第1ピーク強度及び第2ピーク強度を設定する、ものである。
第4観点の測位システムでは、運用期間の前に第1ピーク強度及び第2ピーク強度を設定するための判定期間が設定されているので、第1ピーク強度及び第2ピーク強度を精度良く設定することが容易になる。
本発明の第5観点に係る測位システムは、第1観点から第4観点のいずれかの測位システムであって、位置推定部及び複数の無線受信機のうちの少なくとも一方は、第1無線発信端末及び第2無線発信端末が検出された後に第1設定領域及び第2設定領域をそれぞれ設定する、ものである。
第5観点の測位システムでは、第1設定領域及び第2設定領域が設定される時点が第1無線発信端末及び第2無線発信端末が検出された後であるから、第1無線発信端末及び第2無線発信端末の検出が第1設定領域及び第2設定領域の設定のために妨げられることがないので、第1無線発信端末及び第2無線発信端末の検出の確実性が向上する。
本発明の第1観点に係る測位システムでは、無線発信端末数の増加にともなうデータ量の増加を抑制して計算負荷を軽減することができる。また、測位精度の低下を抑止しながら計算負荷の軽減を図ることができる。
本発明の第2観点又は第4観点に係る測位システムでは、測位精度を安定させることができる。
本発明の第観点に係る測位システムでは、測定精度の低下が抑制されながら計算負荷の軽減が行われ、かつ電波強度の変動に対して高い適応性を持つことができる。
本発明の第5観点に係る測位システムでは、システムの安定性が向上する。
第1実施形態に係る測位システムの構成の概要を説明するためのブロック図。 測位システムの構成の概要を説明するためのブロック図。 受信データを説明するための図。 第1基準強度及び第2基準強度の決定方法を説明するためのグラフ。 屋内空間の一例を説明するためのレイアウト図。 第1基準強度及び第2基準強度を用いた運用期間のデータ伝送を説明するための概念図。 電波強度が突発的に変動した場合の状況を説明するための概念図。 電波強度が突発的に変動した場合の対応を説明するためのフローチャート。 管理コンピュータで決定された第1基準強度及び第2基準強度の伝送の方法の一例を説明するための概念図。 管理コンピュータで決定された第1基準強度及び第2基準強度の伝送の方法の他の例を説明するための概念図。 管理コンピュータで決定された第1基準強度及び第2基準強度の伝送の方法の他の例を説明するための概念図。 運用期間における共通基準強度を用いたデータ伝送と管理コンピュータでの第1基準強度及び第2基準強度を用いたデータ処理を説明するための概念図。 第3施形態に係る測位システムを説明するための概念図。 運用期間におけるピーク強度を用いたデータ伝送を説明するための概念図。 第3施形態に係る測位システムの構成の概要を説明するためのブロック図。 第4施形態に係る測位システムの構成の概要を説明するためのブロック図。 第4実施例における設定閾値の再設定の動作を説明するためのフローチャート。 再設定条件が電波強度差の場合の再設定の動作を説明するためのフローチャート。 再設定条件が電波強度の変化率の場合の再設定の動作を説明するためのフローチャート。 再設定条件がアクセスポイント数の変化の場合の動作を説明するためのフローチャート。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態に係る測位システムについて、図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る測位システムの構成の概要を説明するためのブロック図である。図1に示されている測位システム10は、空気調和装置50と兼用する部分を備えることで、低コストであるにもかかわらず高い性能を有している。そこで、以下の第1実施形態の説明では、空気調和装置50を簡単に説明した後に、測位システム10について説明する。
(1)全体構成
図1に示されている測位システム10は、例えばショッピングモール、アウトレットモール、高層ビル内のデパート又は地下街のように多数の店舗が入っている商業施設に設置される空気調和装置50を使って構成されている。複数台の室外機40のそれぞれに複数台の室内機30が接続されて、商業施設内の空気調和を行うための空気調和装置50が構成されている。図1の全ての室内機30と全ての室外機40は、空調制御装置51によって制御されている。室内機30と室外機40はデータ伝送ライン52で接続されている。また、空調制御装置51と室外機40及び室内機30との間は、データ伝送ライン52、ゲートウェイ53及びネットワーク伝送ライン54で繋がれている。また、室内機30を含む各空調室内ユニット20は、空調用電源線90に接続されている。空気調和装置50は、各室外機40に複数台の室内機30が並列に接続されているマルチタイプの空気調和装置である。
(2)測位システムの構成
(2−1)
図1及び図2に示されているように、測位システム10は、データ伝送ライン52で接続されている管理コンピュータ60と複数台の無線受信機70とで構成されている。管理コンピュータ60と複数台の無線受信機70とを接続するデータ伝送ライン52は、空気調和装置50のデータ伝送ライン52と共通化されている。各無線受信機70は、商業施設の天井に設けられている各空調室内ユニット20に配置されている。1台の空調室内ユニット20には、1台の無線受信機70とともに1台の室内機30が設置されている。これら空調室内ユニット20は、空調用電源線90に接続されており、空調用電源線90から電力を供給される。また、空調用電源線90は、無線受信機70への電力の供給も行っており、測位システム10と空気調和装置50で共用されている。
各無線受信機70は、例えばWi-Fiなどの規格に準拠した無線LAN(Local Area Network)又はBluetooth(登録商標)などの規格に準拠した無線PAN(Personal Area Network)に用いられ、例えばスマートフォンなどの第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102を含む複数の無線発信端末との間で通信を行なうことができる。各無線受信機70が対応可能な無線発信端末個数を2個よりも多く設定できるが、以下、説明を簡単にするために複数の無線発信端末を代表して第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102を例に挙げて説明する。
各無線受信機70は、受信データを受信した受信時刻、第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102を識別するための端末ID(identification data)、及び当該受信データに関する無線通信の電波強度を検知することができる。そして、各無線受信機70は、データ伝送ライン52を通じて、内部に保持している自身の受信機IDとともに、受信時刻、端末ID、通信内容及び電波強度を含む図3に示されているような受信データの送信が可能である。なお、第1無線発信端末101の端末IDはα、第2無線発信端末102の端末IDはβである。
各無線受信機70は、基準強度記憶部71を有している。基準強度記憶部71には、各端末IDに対応した基準強度が記憶されている。そして、各無線受信機70は、受信データを送信してきた電波の電波強度が基準強度よりも低い場合には、受信データの送信を中止する。
(2−2)管理コンピュータ60
管理コンピュータ60は、データ伝送ライン52を通じて、各無線受信機70との間でデータの送受信を行なう通信部61と、例えばキーボードの文字信号などの管理コンピュータ60の内部で処理可能な入力信号を管理コンピュータ60の外部から内部に入力するための入力部62と、管理コンピュータ60の外部に対して情報を出力するための出力部63と、管理コンピュータ60に対して例えばデータ伝送ライン52及び入力部62から与えられたデータを記憶する記憶部64と、例えばデータ伝送ライン52及び入力部62から与えられたデータ並びに記憶部64に記憶されているデータを処理する処理部65を備えている。
(2−2−1)記憶部64
記憶部64は、複数の無線受信機70が配置されている屋内空間のマップデータを記憶するマップデータ記憶領域64aと、各無線受信機70から伝送されてくる受信データを記憶するための受信データ記憶領域64bと、基準強度を記憶する基準強度記憶領域64cと、基準強度の決定に用いられる基準強度決定用データを記憶する基準強度決定用データ記憶領域64dと、位置推定に用いる位置推定用データを記憶する位置推定用データ記憶領域64eと、位置データ記憶領域64fとを有する。
(2−2−2)処理部65
処理部65は、CPUを含んで構成されている。処理部65のCPUは、記憶部64に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、位置推定部66として機能する。位置推定部66には、判定期間・運用期間切換部66a、基準強度決定部66b及び位置推定用データ抽出部66cが含まれている。
位置推定部66は、所定のタイミングで、位置推定用データ記憶領域64eから第1位置推定用データ及び第2位置推定用データを読み出し、マップデータ記憶領域64aに記憶されているマップデータから各無線受信機70の位置を特定して第1無線発信端末101と第2無線発信端末102の位置を推定する。位置推定部66は、同一時刻に複数の無線受信機70で検出された電波強度がそれぞれ第1無線発信端末101からの伝搬距離に応じて減衰しているという特性を使って第1無線発信端末101の位置の推定を行う。同様にして、位置推定部66は、第2無線発信端末102の位置の推定を行う。このようにして推定した第1無線発信端末101の位置と第2無線発信端末102の位置に関する位置データを、位置推定部66は、記憶部64に命じて、位置データ記憶領域64fに記憶させる。
判定期間・運用期間切換部66aは、判定期間と運用期間の切り換えを行う。
基準強度決定部66bは、判定期間・運用期間切換部66aが判定期間に切り換えたときに、第1無線発信端末101の第1基準強度及び第2無線発信端末102の第2基準強度を決定する。基準強度決定部66bは、判定期間に得られた第1無線発信端末101の電波強度に基づいて第1基準強度を決定し、判定期間に得られた第2無線発信端末102の電波強度に基づいて第2基準強度を決定する。この判定期間においては、閾値としての第1基準強度及び第2基準強度の適用はなく、全ての無線受信機70の検出する電波強度が基準強度決定のために、基準強度決定部66bにより収集される。収集された時刻、受信機ID、端末ID及び電波強度を含む基準強度決定用データを、基準強度決定部66bは、記憶部64に命じて、基準強度決定用データ記憶領域64dに記憶させる。例えば、判定期間の各時刻に得られる第1無線発信端末101の電波強度の最大値および第2無線発信端末102の電波強度の最大値にそれぞれ統計的手法が適用されて第1基準強度及び第2基準強度が決定される。具体的には、例えば、第1無線発信端末101の電波強度の最大値の平均値が−40dBmと算出されれば、それよりも10dBm(所定値の一例)だけ小さい−50dBmが第1基準強度として決定される。統計量としては、平均値以外の統計量、例えば中央値及び最頻値が用いられてもよい。また、前述のようにと時系列の電波強度のデータに対して統計的手法を適用するのではなく、同じ時刻の全無線受信機70の電波強度のデータに対して統計的手法を適用して第1基準強度及び第2基準強度が決定されてもよい。また、図4に示されている、等間隔で直線上に並んだ配置位置PI,PII,PIIIの中央の配置位置PIIに第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102が配置されると、障害物などによる減衰や反射などがなければ、同じ距離だけ離れた配置位置PI,PIIIでは同程度の電波の減衰が見られる。そこで、実際に別々に移動している第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102の各位置において基準ラインLn0と第1無線発信端末101の電波強度のラインLn1と第2無線発信端末102の電波強度のラインLn2を統計的な手法により求め、基準ラインLn0からラインLn1,Ln2の乖離の大きさを算出して第1基準強度及び第2基準強度を決定してもよい。
基準強度決定部66bは、判定期間の終了時に、記憶部64に命じて、決定した第1基準強度及び第2基準強度を基準強度記憶領域64cに記憶させる。また、基準強度決定部66bは、通信部61に命じて、第1基準強度及び第2基準強度を全ての無線受信機70の基準強度記憶部71に伝送する。そして、全ての無線受信機70は、管理コンピュータ60の命令に応じて基準強度記憶部71に第1基準強度及び第2基準強度を記憶し、第1基準強度及び第2基準強度を閾値として位置推定用データの伝送を行う。
位置推定用データ抽出部66cは、判定期間・運用期間切換部66aが運用期間に切り換えたときに、受信データに含まれる時刻、受信機ID、端末ID及び電波強度を位置推定用データとして抽出する。位置推定用データ抽出部66cは、抽出した位置推定用データを端末IDによって分類し、記憶部64に命じて、第1無線発信端末101のための第1位置推定用データと第2無線発信端末102のための第2位置推定用データを位置推定用データ記憶領域64eに記憶させる。
(3)マップデータ
ここでは、屋内空間として、図5に示されているような書店内の空間を例に挙げて説明する。ここでは一つの店舗内についての例を説明するが、屋内空間がショッピングモールなどの施設のようなものであってもよい。図5に示されている書店200には、出入口201,202が2箇所設けられている。書店200の内部には、複数の書棚203と通路204が設けられており、種々のジャンルの書籍が展示されている。また、書店200には、精算のためのカウンター205が設けられている。そして、通路204の上の天井には配置位置P1〜P20に20台の無線受信機70が配置されている。この場合、書籍が商品の例であり、書棚203が商品棚の例になる。
例えば、出入口201を基点として、北にXメートル、東にYメートルのように座標で、書店200の複数の書棚203、複数の通路204、カウンター205、及び複数の無線受信機70の配置位置がマップデータとして、マップデータ記憶領域64aに記憶されている。
(4)測位システム10の運用期間の動作
図6は、第1基準強度及び第2基準強度を用いた運用期間のデータ伝送を説明するための概念図である。図6において、曲線Ln3は第1無線発信端末101が位置P3に在るときの距離と電波強度との関係を示している。また、曲線Ln4は第2無線発信端末102が位置P3に在るときの距離と電波強度との関係を示している。さらに、直線SH1は、全ての無線受信機70に設定された第1基準強度を示しており、直線SH2は、全ての無線受信機70に設定された第2基準強度を示している。なお、丸の中のアルファベットは、受信機IDである。
配置位置P2,P3,P4に配置されている無線受信機70では、第1基準強度以上の電波強度で第1無線発信端末101からの電波が受信されている。しかし、配置位置P1に配置されている無線受信機70では、第1基準強度より小さい電波強度で第1無線発信端末101からの電波が受信されている。そのため、受信機IDがB,C,Dの無線受信機70からは、管理コンピュータ60に対してデータ伝送ライン52を使って第1位置推定用データが含まれた受信データが伝送され、受信機IDがAの無線受信機70からの受信データの伝送は行われない。その結果、受信機IDがAの無線受信機70からのデータ伝送量が削減される。図6には、4台しかの無線受信機70が示されていないが、図7に示されているように20台の無線受信機70が設置されている屋内空間では例えば17台分のデータ伝送量の削減が行われる場合もある。
同様に、配置位置P2,P3,P4に配置されている無線受信機70では、第2基準強度以上の電波強度で第2無線発信端末102からの電波が受信されている。しかし、配置位置P1に配置されている無線受信機70では、第2基準強度より小さい電波強度で第2無線発信端末102からの電波が受信されている。そのため、受信機IDがB,C,Dの無線受信機70からは、管理コンピュータ60に対してデータ伝送ライン52を使って第2位置推定用データが含まれた受信データが伝送され、受信機IDがAの無線受信機70からの受信データの伝送は行われない。もし、閾値が一種類しかなく、第2基準強度が第1基準強度と同じ値に設定されていた場合には、受信機IDがB,C,Dの無線受信機70からも管理コンピュータ60へは、第2位置推定用データの含まれた受信データが伝送されなくなる。逆に、第1基準強度が第2基準強度と同じ値に設定されていた場合には、受信機IDがAの無線受信機70や他の多数の無線受信機70からも受信データの伝送が行われ、データ伝送量の増加を招いてしまうことになる。
(5)電波強度の突発的な変動への対応
図7及び図8を用いて電波強度が突発的に変動した場合の対応について説明する。図7に示されている曲線Ln5は、例えば第1無線発信端末101が位置P12に在るときの時刻T10の電波強度を示している。曲線Ln5で示されている状態のときには、受信機IDがH,L,Pの無線受信機70から第1位置推定用データが伝送されてきている。この第1無線発信端末101が例えば端末保持者の鞄の中に入れられるなどに起因して急激に電波強度が低下する場合がある。図7に示されている曲線Ln6は、同じ位置P12に在りながら時刻T11に第1無線発信端末101の電波強度が低下した状態を示している。曲線Ln6で示されている電波強度に低下した場合、最初の判定期間(ステップST1)に設定された第1基準強度を示す直線SH3よりも曲線Ln6全体が下に位置するため、運用期間に入っている状態(ステップST3)にもかかわらず、受信機IDがD,H,L,P,Tのいずれの無線受信機70からも第1位置推定用データが伝送されなくなってしまう。
そこで、予め定められた猶予期間を過ぎても第1無線発信端末101から第1基準強度以上の電波で受信データを受信しない場合には、管理コンピュータ60の判定期間・運用期間切換部66aは、端末IDがαの第1無線発信端末101に突発的な電波強度の変動が発生したと判断して(ステップST4)、第1無線発信端末101については運用期間から判定期間に切り換える。
このような切り換えが行われれば、既に設定されていた第1基準強度に関係なく、第1無線発信端末101の電波の受信が行われるので、判定期間(ステップST1)に移行した後は図7に示されている受信機IDがD,H,L,P,Tの無線受信機70の全てから管理コンピュータ60に第1無線発信端末101から受信した電波に関する第1位置推定用データが送信される。その後、管理コンピュータ60が処理を行ない、ステップST1からステップST2を経てステップST3に至ったときには、曲線Ln6に適した新しい第1基準強度が設定されている。新しく設定された第1基準強度は、直線SH3の値よりも小さくなっている。その結果、曲線Ln6のような電波強度の場合であっても、突発的な変動が生じる前と同様に、受信機IDがH,L,Pの無線受信機70から第1位置推定用データが伝送されてくるようになる。
(6)無線受信機への基準強度データの伝送
上述のようにして管理コンピュータ60で決定された第1基準強度及び第2基準強度の伝送の方法について図9乃至図11を用いて説明する。上述の説明は、図9に記載されているように、管理コンピュータ60で第1基準強度及び第2基準強度を決定した後は、図8の運用期間に移行する前(ステップST2からステップST3に進む前)に、管理コンピュータ60から全ての無線受信機70に第1基準強度及び第2基準強度が第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102の端末IDと共に伝送される場合を例に挙げている。図9に示されている基準強度データの伝送方法では、図5に示された書店200のように屋内空間が比較的小さい場合には、書店200内のいずれの無線受信機70も第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102の近傍に位置する可能性が高いことから適切なデータ伝送方法と考えられる。
しかし、ショッピングモールなどのように屋内空間が広く、無線発信端末台数が多くなってきた場合には、一括して全ての無線受信機70に伝送しようとするとデータ伝送量が膨大になり、また第1無線発信端末101や第2無線発信端末102と関わる可能性が小さい無線受信機70にまでデータを伝送する状況が生じる。そこで、図10に示されているように、例えば、近くに第1無線発信端末101が来て電波を受信したときに、無線受信機70から管理コンピュータ60に問い合わせるように構成することもできる。管理コンピュータ60は、問い合わせがあった無線受信機70のみに対して、またはその無線受信機70が属する近隣のグループの複数の無線受信機70に対して、第1基準強度を伝送する。このように構成した場合には、問い合わせがなかった無線受信機70あるは問い合わせがなかったグループの無線受信機70に対するデータの伝送を省けるので、データ伝送量を抑制することができる。また、問い合わせ回数を不用意に増やさないために、過去の所定時間内に受信したことが無い端末IDを持つものについて問い合わせるとか、前回問い合わせ後に所定時間経過してから問い合わせるとか、有効期間を設けて有効期間が過ぎた場合に問い合わせるなどの問い合わせ条件を設定することもできる。
また、全ての無線発信端末に対して基準強度を設定するのではなく、例えば、比較的高いデフォルト値を基準強度として設定しておき、図11に示されているように、例えば高い電波強度の第1無線発信端末101に対しては、管理コンピュータ60に問い合わせること無くデフォルト値を第1基準強度として用い、電波強度が閾値より低い第2無線発信端末102に対しては管理コンピュータ60に問い合わせるように構成することもできる。この場合には、高い電波強度を持つものについては基準強度を無線受信機70に設定するためのデータ伝送を省くことができる。
<第2実施形態>
(7)測位システムの概要
上記第1実施形態では、端末IDの異なる第1無線発信端末101と第2無線発信端末102に対してそれぞれ異なる第1基準強度と第2基準強度を複数の無線受信機70の基準強度記憶部71が記憶する場合について説明したが、第2実施形態では管理コンピュータ60が第1基準強度と第2基準強度を基準強度記憶領域64cに記憶し、無線受信機70の基準強度記憶部71は、第1基準強度と第2基準強度の間の閾値を共通基準強度として記憶している。そして、無線受信機70は、共通基準強度よりも高い電波強度を含む受信データしか伝送しないようにすることでデータのフィルタリングを行い、管理コンピュータ60は、第1基準強度及び第2基準強度よりもそれぞれ高い電波強度を含む第1位置推定用データ及び第2位置推定用データしか位置推定の計算に用いないようにすることで計算負荷の軽減を図っている。
図12は、運用期間における共通基準強度を用いたデータ伝送と管理コンピュータ60での第1基準強度及び第2基準強度を用いたデータ処理を説明するための概念図である。図12の第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102並びにそれらが発信する電波の状態は、図6に示されている状態と同様であるものとして説明を行う。
受信機IDがA,Bの無線受信機70の受ける第2無線発信端末102の電波の電波強度は、共通基準強度を示す直線SHCよりも小さい。従って、図6に示された第1実施形態の状況に比べて、有益な第2位置推定用データを伝送する無線受信機70の数が減少するが、図12に示された第2実施形態の状況でも受信機IDがC,Dの無線受信機70から第2位置推定用データの伝送を受けることができる。
また、第1無線発信端末101については、図6に示された第1実施形態の状況に比べて図12に示された第2実施形態の状況の方が、第1位置推定用データを送信する無線受信機70の台数が増えている。増えたのは受信機IDがAの無線受信機70であるから、どちらかと言えば不要なデータの通信量の増加があったと考えられる。このように、第2実施形態の測位システム10では、第1実施形態のそれに比べて、有用な第2位置推定用データの伝送が減り、不要な第1位置推定用データの伝送が増えるというデメリットが生じている。しかし、第2実施形態の場合には、第1基準用度及び第2基準強度に関するデータを管理コンピュータ60と複数の無線受信機70との間で送受信するのを省くことにより、データ伝送量の削減効果がある。
ところで、複数の無線受信機70から伝送されてきた位置推定用データに対して、管理コンピュータ60の位置推定用データ抽出部66cは、第1基準強度及び第2基準強度に基づいたフィルタリングを行う。その結果、第1無線発信端末101について、受信機IDがAの無線受信機70から伝送されたデータが位置推定には使用されず、管理コンピュータ60における位置推定のための計算負荷は軽減される。
なお、第1基準強度及び第2基準強度の算出については、第2実施形態においても第1実施形態と同様に判定期間に同じ手法を用いて行えるので、説明を省略する。
<第3実施形態>
(8)測位システムの概要
上述の第1実施形態及び第2実施形態では、第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102から受信した電波の電波強度が互いに異なるものであっても、それぞれの電波強度の大きさに適した第1基準強度及び第2基準強度を設定することで、位置推定のための計算負荷の軽減を図っている。言い換えれば、第1実施形態でも第2実施形態でも、全ての無線受信機70の受信データに対して、第1基準強度及び第2基準強度等閾値で選別して、第1位置推定用データ及び第2位置推定用データとして用いるものを一部の無線受信機70から得られる受信データだけを選別することが行なわれている。
それに対して、第3実施形態では、受信データを位置推定用として受け付ける対象は、全ての無線受信機70Aの中から平面的な地域の範囲指定をすることで選別される。図13は、第3実施形態における範囲設定の一例を示す概念図である。図14は、運用期間におけるピーク強度を用いたデータ伝送を説明するための概念図である。また、図15は第3実施形態の測位システムの構成の一例を示すブロック図である。図15において、図2と同一のものには同一の符号を付して説明を省略する。
図13に示されているシンボル401は第1無線発信端末101から受信された電波の電波強度が最も高かった場所を示しており、シンボル402は第2無線発信端末102から受信された電波の電波強度が最も高かった場所を示している。それに対し、シンボル401の周囲の第1エリアAr1が第1位置推定用データを収集する無線受信機70が配置されている領域であり、シンボル402の周囲の第2エリアAr2が第2位置推定用データを収集する無線受信機70が配置されている領域である。このエリアの設定は、例えば、図5を用いて説明したマップデータ上で、中心となる無線受信機70Aからの距離又は座標で限定したり、中心となる無線受信機70に隣接する無線受信機70Aのような条件で限定したりすることで行うことができる。
上述のシンボル401,402の位置を特定するために、例えば、判定期間に、図14に示されているような最大の電波強度の無線受信機70Aを特定するための閾値であるピーク強度SHP1,SHP2を設定する。ピーク強度SHP1,SHP2の設定は、第1基準強度及び第2基準強度を設定したのと同様の方法を使って、それぞれの値をピークの特定に適するように異ならせるだけで行うことができる。そのため、ここでは、ピーク強度SHP1,SHP2の設定の方法についての説明を省略する。ピーク強度は、例えば図15に示されている各無線受信機70Aの記憶部64Aのピーク強度記憶部72に記憶される。
図14の場合には、受信機IDがCの無線受信機70Aの近傍に第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102が存在していることは、ピーク強度記憶部72を使って無線受信機70A自身で検知することができる。例えば、第1エリアAr1及び第2エリアAr2の設定条件が最大の電波強度の無線受信機70Aに隣接する無線受信機70Aまでということであれば、第1エリアAr1及び第2エリアAr2は、図14の場合には、受信機IDがB,Dの無線受信機70Aまでの範囲が受信データを伝送すべき無線受信機70Aが存在している領域ということになる。例えば、図1に示されているように、隣接する無線受信機70Aがデータ伝送ライン52で結ばれているので、受信機IDがCの無線受信機70Aにより、受信機IDがB,Dの無線受信機70Aに受信データを伝送するように命じるよう構成されてもよい。
図14では、隣接する無線受信機70Aは、受信機IDがB,Dである2台だけであったが、図5に示されているように、無線受信機70Aが配置位置P1〜P20まで平面的に配置されている場合には、東隣、西隣、北隣及び南隣の4台を含む平面的な範囲を第1エリアAr1及び第2エリアAr2とすることができる。さらには、北東隣、南東隣、北西隣及び南西隣の4台を加えた長方形の平面的な空間を第1エリアAr1及び第2エリアAr2とすることができる。例えば、図13の座標X3,Y3に隣接するX3,Y2が北隣に対応すると見ることができる。
このような第3実施形態の測位システム10Aが第1実施形態の測位システム10と異なる点は、無線受信機70Aが基準強度記憶部71に代えてピーク強度記憶部72を備えている点、及び管理コンピュータ60Aが基準強度記憶領域64cに代えてピーク強度記憶領域64gを備えるとともに基準強度決定部66bに代えてピーク強度決定部66dを備えている点である。これらの機能は、第1基準強度及び第2基準強度の決定と記憶に代わって、第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102のための各ピーク強度の決定と記憶になるだけである。
第3実施形態の測位システム10Aは、第1実施形態の測位システム10に比べて、電波強度に関係なく第1エリアAr1及び第2エリアAr2内の無線受信機70Aの台数が決まるので、一定の通信量の削減効果が見込める。また、管理コンピュータ60の側でも、位置推定部66が行なう位置推定の計算対象から第1エリアAr1及び第2エリアAr2の外側にある無線受信機70Aを外すことができ、計算負荷を軽減することができる。なお、念のために説明しておくが、位置推定部66が行う位置推定は、受信機IDがCの無線受信機70Aの近傍に存在するといった精度の低いものではなく、受信機IDがCの無線受信機70Aとその周辺の無線受信機70Aの位置推定用データを使って行なわれる精度の高いものである。
なお、第1エリアAr1及び第2エリアAr2の設定は、上述のように無線受信機70Aが行ってもよく、また管理コンピュータ60Aの位置推定部66Aが行ってもよい。
(9)特徴
(9−1)
以上説明したように、管理コンピュータ60,60Aの位置推定部66は、第1位置推定用データ及び第2位置推定用データを用いて複数の無線受信機70,70Aの配置位置に基づいて第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102の位置をそれぞれ推定するが、第1基準強度(直線SH1で示された値)又は第1エリアAr1で与えられる範囲が第1位置推定用データを取得するための第1設定領域であり、第2基準強度(直線SH2で示された値)又は第2エリアAr2で与えられる範囲が第2位置推定用データを取得するための第2設定領域である。このように、第1位置推定用データ及び第1位置推定用データを取得する範囲として第1無線発信端末101に適した第1設定領域と第2無線発信端末102に適した第2設定領域とが区別して設けられているので、第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102の測位精度が低下するのを抑制することができる。また、測位システム10,10Aの管理コンピュータ60,60A及び無線受信機70,70Aのうちの少なくとも一方は、第1設定領域と第2設定領域によって第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102のための第1位置推定用データ及び第2位置推定用データを、それぞれ適切に絞り込むことができる。その結果、無線発信端末数の増加にともなうデータ量の増加が抑制され、計算負荷が軽減される。
(9−2)
一般的には、第1無線発信端末101と第2無線発信端末102の電波強度が異なる場合に、電波強度が高い方に適する基準強度で共通に設定すると低い方の測位精度が悪くなり、低い方に適する基準強度で共通に設定すると高い方のデータ量の増加によって計算負荷が増加する傾向がある。それに対して、測位システム10では、第1設定領域を電波強度が第1基準強度以上である範囲に設定し、第2設定領域を電波強度が第2基準強度以上である範囲に設定し、第1無線発信端末101と第2無線発信端末102のそれぞれに適した第1基準強度及び第2基準強度を設定することで計算負荷の減少と測位精度の低下抑制を同時に達成することができる。
(9−3)
例えば図8を用いて説明したように、ステップST4のような突発的な変動の発生を考慮に入れ、第1基準強度及び第2基準強度を動的に変更するので、例えば第1無線発信端末101や第2無線発信端末102を鞄に入れたなどの状況の変化によって、第1無線発信端末101と第2無線発信端末102の電波強度の変化に対して適切に対応することができるようになる。その結果、測位精度が安定する。
(9−4)
管理コンピュータ60,60Aは判定期間・運用期間切換部66aを備えており、図8を用いて説明したように、運用期間の前に第1基準強度及び第2基準強度を設定するための判定期間が設定されている。その結果、第1基準強度及び第2基準強度を精度良く設定することが容易になる。そして、第1基準強度及び第2基準強度が精度良く設定されることにより、データ量の増加が抑制される。
(9−5)
測位システム10Aは、第1設定領域及び第2設定領域を複数の無線受信機70Aのうちの第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102より受信する電波の電波強度の最も強いものを中心とする地域、図13の例では第1エリアAr1及び第2エリアAr2でそれぞれ設定するので、これらの地域の外側エリアの無線受信機70Aのデータを捨てることになるが、遠距離の電波強度の弱い通信データを使わなくても測定精度の低下が少ない一方で、電波強度の弱い通信データを大幅に省いて計算負荷を軽減することができる。また、第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102の電波強度が変動したときに第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102を測位システム10Aが見失い難くなり、測位システム10Aは、電波強度の変動に対して高い適応性を持つことができる。
(9−6)
測位システム10,10Aでは、第1設定領域及び第2設定領域が設定される時点が第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102が検出された後であるから、第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102の検出が第1設定領域及び第2設定領域の設定のために妨げられることがないので、第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102の検出の確実性が向上する。例えば、予め電波強度に対して閾値が設定された状態では、第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102のうちの少なくとも一方の電波強度が閾値以下である場合には、その電波強度が閾値以下のものが検出されなくなってしまうが、測位システム10,10Aの場合には、判定期間において閾値を設けないので、第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102が検出されないという事態を回避し易くなる。その結果、システムの安定性が向上する。
(9−7)
第2実施形態において説明したように、例えば無線受信機70の基準強度記憶部71には予め共通基準強度が設定されており、位置推定部66は、無線受信機70に閾値である第1基準強度及び第2基準強度を設定しなくてもよいので、無線受信機70に対する操作を簡素化し易くなる。
(9−8)
複数の無線受信機70,70Aのうちの限定されたものだけが第1位置推定用データ及び第2位置推定用データを位置推定部66,66Aに伝送するので、複数の無線受信機70,70Aから位置推定部66,66Aに位置推定に不要な受信データが伝送されるのを防ぐことができる。その結果、測位システム10,10Aの通信負荷が低減される。
(9−9)
位置推定部66,66Aは、複数の無線受信機70,70Aのうちの少なくとも二つの第1無線受信機と第2無線受信機から伝送されてくる複数時刻の第1位置推定用データ及び第2位置推定用データを用いて第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102の位置をそれぞれ推定するので、第1無線受信機と第2無線受信機を結ぶ直線に沿った動きの推定ができる。そのため、例えば通路のように直線上を第1無線発信端末101及び第2無線発信端末102が移動する場合には少ない計算負荷で十分な位置の推定が可能になる。
<第4実施形態>
(10)測位システムの概要
本発明の第4実施形態に係る測位システムについて図16を用いて説明する。第4実施形態の測位システムの構成には、上述の測位システム10又は測位システム10Aの構成を用いることができる。第4実施形態において、複数の無線受信機70,70Aは、屋内空間に対して配置され、無線発信端末101から受信する電波の電波強度を検知し、電波強度に関する情報を含む受信データを生成する。位置推定部66,66Aは、複数の無線受信機70,70Aが生成可能な受信データの中の設定閾値以上の電波強度の受信データを位置推定用データとして用いて複数の無線受信機70,70Aの配置位置に基づいて無線発信端末101の位置を推定する。
上述の構成を有する測位システム10,10Aは、位置推定部66,66A及び複数の無線受信機70,70Aのうちの少なくとも一方は、受信データが設定閾値に関する再判定条件を満たすときには無線発信端末から受信する電波の電波強度を判定して設定閾値を再設定する機能を備えている。
第4実施形態で説明する設定閾値は、上記各実施形態の基準強度を包含する概念である。例えば、第1基準強度を設定閾値と同様に取り扱って後述する方法によって再設定することができる。同様に、第2基準強度を設定閾値と同様に取り扱って後述する方法によって再設定することができる。また、設定閾値は、上記各実施形態のピーク強度を包含する概念である。従って、ピーク強度を設定閾値と同様に取り扱って後述する方法によって再設定することができる。
(11)測位システムの設定閾値の再設定
(11−1)再設定の基本的な動作
次に、図17を用いて、測位システム10,10Aの動作のうち閾値の決定方法について説明する。以下の説明では、測位システム10を例に挙げて設定閾値の決定方法について説明する。図16を用いて設定閾値の決定方法の第1の例について説明する。
位置推定部66は、閾値として、デフォルト値を取得する(ステップST11)。デフォルト値は、例えば記憶部64に記憶されている。そして、矢印AW1に示されている向き即ち管理コンピュータ60から複数の無線受信機70に、デフォルト値が設定閾値として送信される。
管理コンピュータ60には、矢印AW2に示されている向き即ち複数の無線受信機70から、設定閾値以上の電波強度で受信された受信データが送信される。管理コンピュータ60に送信されてきた受信データは、受信データ記憶領域64bに記憶される(ステップST12)。位置推定部66は、受信データ記憶領域64bの受信データを監視しており、新たに記憶された受信データがあるか否かを判断する(ステップST13)。
位置推定部66は、新たに記憶された受信データがあれば(ステップST13の「Yes」のルート)、受信データ記憶領域64bから読み出して(ステップST14)、新たに記憶された受信データを用い、再判定条件を満たすか否かを判定する(ステップST15)。再判定条件については後述する。位置推定部66は、新たに記憶された受信データが無ければ(ステップST13の「No」のルート)、新たに記憶された受信データの無いことを前提としてそれまでの状況から再判定条件を満たすか否かを判定する(ステップST15)。
再判定条件を満たす場合には(ステップST15の「Yes」のルート)、位置推定部66は、設定閾値の候補値TMPとして、閾値を再計算する(ステップST16)。閾値の再計算の方法には、例えば上述の第1基準強度及び第2基準強度の算出と同様の方法が適用できる。ただし、ステップST13の「No」のルートを通った場合には、設定閾値の候補値TMPの値が0になり、デフォルト値の値よりも候補値TMPの値が小さくなる。
次に、位置推定部66は、設定閾値の候補値TMPとデフォルト値とを比較して(ステップST17)、設定閾値の候補値TMPがデフォルト値以上であれば(ステップST17の「Yes」のルート)、設置閾値を候補値TMPに変更する(ステップST18)。しかし、位置推定部66は、設定閾値の候補値TMPとデフォルト値とを比較して(ステップST17)、設定閾値の候補値TMPがデフォルト値よりも小さければ(ステップST17の「No」のルート)、設置閾値をデフォルト値に変更する(ステップST19)。
(11−1−1)閾値調整の開始
無線発信端末101が屋内に入って、無線発信端末101の電波強度が強くなるまでは、設定閾値がデフォルト値になっている。そのため、ステップST12での受信データ記憶領域64bへの受信データの新たな記憶が発生せず、ステップST13の「No」のルートを通って、ステップST15の「Yes」のルートをステップST19まで進んで再びステップST12に戻るか、またはステップST15の「No」のルートからステップST12に戻るようなループの動作を繰り返して無線発信端末101の電波強度が強くなるまで待機している。このような待機状態では、無線発信端末101の設置閾値がデフォルト値になっていることで、無線発信端末101に関して、無線受信機70,70Aから管理コンピュータ60,60Aへの不要な受信データの送信を防ぐことができる。
そして、無線発信端末101が屋内に入って、無線発信端末101の電波強度が強くなると、ステップST12での受信データ記憶領域64bへの受信データの新たな記憶が生じる。そうすると、ステップSST12→ステップST13→ステップST14→ステップST15→ステップST16→ステップST17→ステップST18→ステップSST12のループを繰り返して設定閾値が適切な値に保持される。
(11−1−2)閾値調整の終了
例えば、無線発信端末101を所持していた端末保持者が屋外に出て電波強度が弱くなったり、無線発信端末101の電源が切られたりして、無線発信端末101を位置推定する必要がなくなったり、無線発信端末101を位置推定できなくなったりした状況になると、ステップST12での受信データ記憶領域64bへの受信データの新たな記憶が発生しなくなる。そうすると、ステップSST12→ステップST13→ステップST15→ステップST16→ステップST17→ステップST19→ステップSST12のループを通って設定閾値がデフォルト値に変更される。無線発信端末101の設置閾値をデフォルト値に戻すことで、無線発信端末101に関して、無線受信機70,70Aから管理コンピュータ60,60Aへの不要な受信データの送信を防ぐことができる。なお、例えば、無線発信端末101を所持していた端末保持者が屋外に出たけれども再び屋内に戻ってきて無線発信端末101を位置推定する必要が生じたり、無線発信端末101の電源が再びオンされて位置推定できるような状況になったりしたときには、ステップST12からステップST18までのルートを繰り返して、再び無線発信端末101に関する設定閾値を適切に設定することが可能である。
(11−2)再判定条件が受信電波強度差の場合
次に、図18を用いて、再判定条件が電波強度差DFである場合について説明する。図18において図17と同一符号が付されているステップは図17で説明したステップと同様の操作が行なわれる。なお、図18のステップST22が図17のステップST15に対応し、図18のステップST24、ST25が図17のステップST16に対応する。
まず、位置推定部66は、閾値として、デフォルト値を取得し(ステップST11)、前回サンプリング回数Pと今回のサンプリング回数Cと電波強度差DF(0,0)を0に設定する。各サンプリングタイミングで、管理コンピュータ60に送信されてきた受信データは、受信データ記憶領域64bに記憶される(ステップST12)。スタート時点から、新たな受信データの記憶があるまでは、ステップST13から「No」のルートに進み、前回P回目とその今回C回目の受信データの電波強度差DFが比較される(ステップST22)。この場合には、ステップST21で設定されたとおり、DF(0,0)=0であるから電波強度差が無い。従って、ステップST23に進むが、C=0であるので、ステップST23の「Yes」のルートに進む。そして、ステップST25で設定閾値から定数βを設定閾値の候補値TMPを算出する。このとき、設定閾値がデフォルト値であるから、TMP=(デフォルト値−β)になる。その結果、ステップST17からステップST19に進んで、再び設置閾値がデフォルト値に設定される。ステップST26では前回Pが再度0回目になって初期状態が維持される。
無線発信端末101の電波強度が強くなって位置推定ができるようになると、ステップST12で受信データ記憶領域64bの受信データが新たに記憶される。そして、ステップST13からステップST14を経て行われる次のステップST22では、電波強度差DFが正の値になって判定値以上になるか否かが判定される。このときの電波強度差DFは、受信データ記憶領域64bから読み出しを行ったサンプリング回を今回C回目とする。
例えば、デフォルト値に判定値を加えた値を受信データのうちの最も大きな電波強度が超えたときには、ステップST24に進み、設定閾値の計算が行われる。そして、ステップST17からステップST18に進み、新たな設定閾値は、デフォルト値にαを加えた値になる。そして、この新たな設定閾値に変更された今回C回目が次の再設定の判定時の前回P回目になるようにデータが書き換えられる(ステップST26)。一つの具体例を示すと、例えば、判定値が20dbmであり、前回P回目に複数の無線受信機70,70Aから送られてきた受信データのうちの最大の電波強度が−45dbmであり、今回C回目に複数の無線受信機70,70Aから送られてきた受信データのうちの最大の電波強度が−20dbmであるとすると、((−20)−(−45))≧20となるから、このような場合に位置推定部66,66Aは、ステップST22からステップST24に進む動作手順を選択する。
デフォルト値に比べて無線発信端末101の電波強度が十分に大きいときには、ステップST12→ステップST13→ステップST14→ステップST22→ステップST24→ステップST17→ステップST18→ステップST26→ステップST12のループを複数回繰り返して設定閾値が適切な大きさの値に設定される。
次に、無線発信端末101の設定閾値が上述のようにしてデフォルト値よりもある程度大きな適切な値に定まった後の状況を考える。例えば、無線発信端末101がポケットなどに入れられて電波強度が低下したとすると、ステップST22での電波強度差DFの比較では、前回P回目の電波強度よりも今回C回目の電波強度の方が小さくなるので、DF(P,C)が負の値になる。そして、電波強度差DF(P,C)が負で、その絶対値が判定値以上の場合(|DF(P,C)|≧判定値)、設定閾値の候補値TMPは、現在の設定閾値からβを引いた値が算出される(ステップST25)。この候補値TMPがデフォルト値よりも大きければ、この候補値TMPが新たな設定閾値になる。一つの具体例を示すと、例えば判定値が20dbmであり、前回P回目に複数の無線受信機70,70Aから送られてきた受信データのうちの最大の電波強度が−20dbmであり、今回C回目に複数の無線受信機70,70Aから送られてきた受信データのうちの最大の電波強度が−40dbmであるとすると、|(−40)−(−20)|≧20となるから、このような場合に位置推定部66,66Aは、ステップST22からステップST24に進む動作手順を選択する。
(11−3)判定値の設定
既に説明したように、無線受信機70,70Aが離散的に配置されているため、無線発信端末101が送信する電波の強度が一定であっても無線発信端末101の位置が変化することにより無線発信端末101と無線受信機70,70Aとの距離が変化して受信データの電波強度が変化する。このような無線発信端末101の端末保持者の移動にともなって変化する電波強度の変動幅を考慮して、判定値が設定される。例えば、位置推定を行うエリア内で送信出力一定の無線発信端末を移動させて、受信データの電波強度の変動幅を求めておき、その変動幅よりも大きな値に判定値を設定する。このように設定することにより、端末保持者が移動することに起因して頻繁に再設定が行われるのを防ぐことができる。
(12)変形例
(12−1)4A
上記第4実施形態では、再判定条件が受信電波強度差の場合について説明したが、電波強度の変化率、つまり受信電波下落率及び/又は受信電波上昇率を再判定条件に用いることができる。図19には、電波強度の変化率を再判定条件に用いた場合の設定閾値の再設定の動作の一例が示されている。
変形例4Aが第4実施形態と異なる点は、ステップST31とステップST32の動作である。ステップST31では、第4実施形態のステップST21と同様に、初期値の設定を行う。つまり、C=P=0に設定し、初期の電波強度の変化率であるCR(0,0)を0に設定する。
ステップST31で比較する電波強度の変化率CR(P,C)は、例えば次のようにして求められる。サンプリング間隔をΔt、前回P回目の電波強度をPW(P)、今回C回目の電波強度をPW(C)とすると、CR(P,C)=(PW(C)−PW(P))/((C−P)×Δt)となる。この電波強度の変化率CR(P,C)が正で判定値以上のときはステップST24に進み、この電波強度の変化率CR(P,C)が負でその絶対値|CR(P,C)|が判定値以上のときはステップST25に進み、この電波強度の変化率の絶対値|CR(P,C)|が判定値より小さいときはステップST23に進む。この場合の判定値も、無線発信端末101の端末保持者が移動することによって生じる変化率CRの変動幅よりも大きく設定されることが好ましい。
(12−2)4B
上記第4実施形態では、電波強度差DFを直接電波強度の差を計算することによって求めたが、電波強度差を別の変数で代替することもできる。前回P回目と今回C回目の電波強度差が大きいということは、例えば、前回のアクセスポント数と今回のアクセスポイント数の差が大きいということに置き換えることができる。ここでアクセスポイントとは、受信データを送信してきた無線受信機70,70Aであり、アクセスポイント数とは受信データを送信してきた無線受信機70,70Aの台数である。図20には、アクセスポイント数を再判定条件に用いた場合の設定閾値の再設定の動作の一例が示されている。
変形例4Bが第4実施形態と異なる点は、ステップST41とステップST42の動作である。ステップST41では、第4実施形態のステップST21と同様に、初期値の設定を行う。つまり、C=P=0に設定し、初期のアクセスポイント数であるAP(C)、AP(P)を0に設定する。
ステップST41で比較するアクセスポイント数の変化は、AP(C)−AP(P)で求められる。このアクセスポイント数の変化(AP(C)−AP(P))が正で判定値以上のときはステップST24に進み、このアクセスポイント数の変化(AP(C)−AP(P))が負でその絶対値|AP(C)−AP(P)|が判定値以上のときはステップST25に進み、このアクセスポイント数の変化の絶対値|AP(C)−AP(P)|が判定値より小さいときはステップST23に進む。例えば、前回P回目には、10台の無線受信機70,70Aから管理コンピュータ60,60Aに受信データが送られてきていたのに、今回C回目には6台の無線受信機70,70Aからしか管理コンピュータ60,60Aに受信データが送られてこなくなったとする。例えば判定値が3台以上の差とすると、この例では(AP(C)−AP(P))=(10−6)≧3となり、設定閾値がβだけ引き下げられる(ステップST25)。この場合の判定値も、無線発信端末101の端末保持者が移動することによって生じるアクセスポイント数APの変動幅よりも大きく設定されることが好ましい。
(12−3)4C
上記第4実施形態では、電波強度差DFを直接電波強度の差を計算することによって求めたが、前回P回目と今回C回目の電波強度差が大きいということは、例えば、前回のアクセスポイントの配置領域の面積と今回のアクセスポイントの配置領域の面積との差が大きいということに置き換えることができる。ここでアクセスポイントの配置領域の面積とは、受信データを送信してきた無線受信機70,70Aを含む領域の面積のことである。例えば、3300平方メートルの屋内に200台の無線受信機70,70Aが配置されていると、受信データが20台の無線受信機70,70Aから送信されてきたとするとおよそ330平方メートルの範囲に配置されている無線受信機70,70から受信データが送られてきた計算になる。ただし、無線受信機70,70Aが均等に配置されているとは限らない。そこで、配置が密なところの無線受信機70,70Aには小さな面積を割り付け、配置が疎なところの無線受信機70,70Aには大きな面積を割り付けておいて、受信データを送信してきた無線受信機70,70Aに割り付けられている面積を合計して、その合計面積が今回C回目と前回P回目でどのように変化したかによって再設定を行うようにしてもよい。
変形例4Cが変形例4Bと異なる点は、ステップST41とステップST42の動作である。ステップST41では、変形例4BのステップST41と同様に、初期値の設定を行う。つまり、C=P=0に設定し、初期の合計面積であるPD(C)、PD(P)を0に設定する。
ステップST41で比較する合計面積の変化は、PD(C)−PD(P)で求められる。この合計面積の変化(PD(C)−PD(P))が正で判定値以上のときはステップST24に進み、この合計面積の変化(PD(C)−PD(P))が負でその絶対値|PD(C)−PD(P)|が判定値以上のときはステップST25に進み、この合計面積の変化の絶対値|PD(C)−PD(P)|が判定値より小さいときはステップST23に進む。この場合の判定値も、無線発信端末101の端末保持者が移動することによって生じる合計面積PDの変動幅よりも大きく設定されることが好ましい。
(12−4)4D
第4実施形態では、設定閾値を再設定した後すぐであっても再設定条件が満たされれば再設定されるように構成されているが、再設定のための判定を行なわない猶予期間を、設定閾値を再設定した後に設けるように構成することもできる。例えば、図17のステップST15の再設定条件に前回P回目と今回C回目の間のサンプリング回数がm回以上であるという条件を追加することで、猶予期間を設けることができる。あるいは、前回P回目と今回C回目の受信データの送信時刻を記憶しておいて受信データの送信時刻を比較するように構成することもできる。そのように構成する場合には、たとえば猶予期間がTB時間とすると、今回C回目の受信データの送信時刻TCから前回P回目の受信データの送信時刻TPを差し引いてそれをTBと比較するようにすればよい。このように構成された場合には、TC−TP≧TBの条件が満たされれば再設定が行われ、TC−TP<TBであれば常にステップST15の「No」のルートに進み、受信データのサンプリング間隔が一様でない場合であっても適用することができる。
このような猶予期間は、常に設けておいてもよいが、所定の条件を満たしたときに猶予期間が設けられるように構成することもできる。例えば、一定期間内に所定回数以上設置閾値の再設定が行なわれたときにのみ猶予期間が設けられるように設定することもできる。一つの具体例を示すと、例えば、10分間(一定期間の例)に設定閾値の再設定が3回以上(所定回数の例)行われたときには15分間の猶予期間を設けるという設定である。
(12−5)4E
第4実施形態の測位システム10,10Aについて、位置推定部66,66Aが、設定閾値を再設定するときに、再判定期間を設定して再判定期間の前に無線発信端末101が存在していた位置を含む所定範囲の無線受信機70,70Aについて設定閾値を引き下げるか又は設定閾値の設定を解除するように構成してもよい。
例えば、図13のような座標X1〜X6と座標Y1〜Y6で表される36箇所に1台ずつ無線受信機70,70Aが配置されていて、前回P回目の受信データの電波強度の最大値が−30dbmであったものが、今回C回目の受信データの電波強度の最大値が−50dbmに急に下がった場合を考える。そして、測位システム10,10Aは、例えば、今回C回目の無線発信端末101の位置を座標X3,Y3の位置と特定していたものとする。
このように受信データの電波強度が弱くなった場合、一時的に設定閾値を引き下げるか設定閾値を解除することで、このような操作をしない場合に比べて多くの受信データが得られる。このようにして再設定のための受信データを多く得ることで、設定閾値を適切な値に設定し易くなる。この場合の一時的に設定閾値を引き下げるか設定閾値を解除する期間が再判定期間である。しかし、36台の無線受信機70,70Aから得た36個の受信データを解析すると時間が掛かる。そこで、今回C回目の無線発信端末101の位置である座標X3,Y3の周囲に限って設定閾値を引き下げるか又は設定閾値を解除する。例えば、座標X3,Y3の周囲のX座標がX2,X3,X4であってY座標がY2,Y3,Y4の範囲に限って設定閾値を引き下げるか又は設定閾値を解除する。そのようにすると、X座標がX1,X5,X6又はY座標がY1,Y5,Y6の位置にある無線受信機70,70Aからは受信データが送られてこないので、位置推定部66,66Aの再設定の負担を減少させることができる。
上述のように、測位システム10,10Aで今回C回目の無線発信端末101の位置を特定すると計算が必要になるので、位置を特定すること無く、建物のフロアーの外周であるX座標がX1,X6又はY座標がY1,Y6の位置にある無線受信機70,70Aからは再判定期間に受信データが送られてこないように、再判定期間に設定閾値を引き下げるか又は設定閾値を解除する無線受信機70,70AからX座標がX1,X6又はY座標がY1,Y6にある無線受信機70,70Aを除外するように構成することもできる。なお、建物のフロアーの外周は、例えば建物の壁に沿った部分のように定義することもでき、端末保持者が存在する確率の少ない領域である。
(12−6)4F
上記第4実施形態では、今回C回目と前回P回目とを比較したが、例えば今回の電波強度と設定閾値とを比較して再設定を行うか否かを決定してもよい。
(12−7)4G
上記第4実施形態及びその変形例では、位置推定部が再設定を行なう場合について説明したが、複数の無線受信機70,70Aを相互に接続してネットワーク化して、複数の無線受信機70,70Aが相互にデータの送受信が行える場合には、位置推定部66,66Aに代わって複数の無線受信機70,70Aが再設定を行うように構成することもできる。
(13)特徴
(13−1)
第4実施形態及びその変形例4A〜4Fの位置推定部66,66Aは、複数の無線受信機70,70Aが生成可能な受信データの中の設定閾値以上の電波強度の受信データを位置推定用データとして用いる。そのため、位置推定部66,66Aが設定閾値より小さい電波強度の受信データを位置推定に用いなくなるので、位置推定に用いられる受信データが減少して位置推定部66,66Aが処理するデータ量の増加が抑制されて位置推定部66,66Aの計算負荷が軽減される。再判定条件を満たすような状態に受信データの電波強度が変わったときに、位置推定部66,66Aは、設定閾値を再設定することで、位置推定用データの位置推定に用いるのに適した設定閾値に変更する。このように位置推定部66,66Aは、受信データの電波強度が変わっても、設定閾値を位置推定にとって良好な値に維持することができる。設定閾値が位置推定にとって良好な値に維持されるので、電波強度が低下して無線発信端末101を測位システム10,10Aが見失うことを防止することができ、また電波強度が高くなったことによって測位システムの負荷が増大するのを抑制することができる。設定閾値が適正な値に保たれることで、データ量の増加が抑制されて計算負荷が軽減される。なお、変形例4Gで説明したように、位置推定部66,66Aに代えて複数の無線受信機70,70Aが再設定を行なうように構成しても同様の効果を奏する。
(13−2)
位置推定のために無線受信機70,70Aから管理コンピュータ60,60Aに送られる受信データつまり位置推定用データのうちの最も高い電波強度と設定閾値との差が判定値以上となることを再判定条件とするように構成すると、電波強度が変わって負荷低減と推定精度との両立についての適性を設定閾値が欠くときには、設定閾値の再設定の判定を確実に行なって設定閾値を適正な値に保つことができる。電波強度の方が大きくなる場合と設定閾値の方が大きくなる場合があるので、ここでいう差とは、電波強度差の絶対値|電波強度差DF|と考えてもよい。なお、変形例4Gで説明したように、位置推定部66,66Aに代えて複数の無線受信機70,70Aが再設定を行なうように構成しても同様の効果を奏する。
(13−3)
位置推定のために無線受信機70,70Aから管理コンピュータ60,60Aに送られる受信データつまり位置推定用データのうちの最も高い電波強度が変化する変化率が判定用変化率以上となることを再判定条件とするように構成すると、電波強度が変わって負荷低減と推定精度との両立についての適性を欠くようになるときにその兆候も考慮しながら設定閾値の再設定の判定を行なうことができる。その結果、設定閾値の再設定を早く行って設定閾値を適正な値に保つことができるようになる。なお、変形例4Gで説明したように、位置推定部66,66Aに代えて複数の無線受信機70,70Aが再設定を行なうように構成しても同様の効果を奏する。
(13−4)
位置推定部66,66A及び複数の無線受信機70,70Aのうちの少なくとも一方が、設定閾値を再設定した後、所定の猶予期間内には設定閾値の再設定のための判定を行なわないように構成されている場合、頻繁に再判定が行われる事態を回避して、頻繁に再判定をすることによるシステム負荷の増加を防止することができる。その結果、再判定を行なうことにともなうシステム負荷の増加を抑制することができる。
(13−5)
位置推定部66,66A及び複数の無線受信機70,70Aのうちの少なくとも一方が、一定期間内に所定回数以上設定閾値を再設定した場合に猶予期間を設定するように構成されている場合、一定期間内に所定回数以上設定閾値を再設定したときに猶予期間が設定されるということは、言い換えると頻繁に再判定が行われる事態が生じていないときには猶予期間が設けられないということである。このように猶予期間を設けたことで長期間設置閾値が再設定をされないという事態を回避することができるから、猶予期間を設けたことによって長期間再設定がされなくなることによる不具合の発生を抑制できる。
(13−6)
位置推定部66,66Aが、設定閾値を再設定するときに、再判定期間を設定して再判定期間の前に無線発信端末が存在していた位置を含む所定範囲の無線受信機70,70Aについて設定閾値を引き下げるか又は設定閾値の設定を解除するように構成されていると、無線発信端末101が端末保持者の移動に伴って移動するものであっても再判定期間に入ったときに無線発信端末101が存在する位置を、再判定期間の前の無線発信端末101の存在位置から想定される所定範囲に含められる。このことは、再判定時に所定範囲外の無線受信機70,70Aからの受信データを管理コンピュータ60,60Aが受信せずに済むことを意味しており、再判定のためのデータから省くことができるということになる。その結果、再判定時の計算負荷を軽減することができる。
(13−7)
位置推定部66,66Aが、複数の無線受信機70,70Aの配置位置のうちの外周部を除いて所定範囲を設定するように構成されていると、再判に有効活用される可能性の小さい外周部の受信データが無線受信機70,70Aから管理コンピュータ60,60Aに送られてこなくなる。つまり、再判に有効活用される可能性の小さい外周部の受信データを再判定時に省くことができることから、有効な再判定を行ないながら再判定時の計算負荷を軽減することができる。
10,10A 測位システム
60,60A 管理コンピュータ
66,66A 位置推定部
70,70A 無線受信機
101 第1無線発信端末
102 第2無線発信端末
特開2007−329887号公報

Claims (5)

  1. 所定の屋内空間を移動可能な第1無線発信端末(101)から受信する電波の電波強度を使って前記第1無線発信端末の位置を推測し、前記屋内空間を移動可能な第2無線発信端末(102)から受信する電波の電波強度を使って前記第2無線発信端末の位置を推測する測位システムであって、
    前記屋内空間に対して配置され、前記第1無線発信端末の電波強度に基づいて決定され且つ前記第1無線発信端末の端末識別データに対応した第1基準強度と前記第2無線発信端末の電波強度に基づいて決定され且つ前記第2無線発信端末の端末識別データに対応した第2基準強度とを記憶する基準強度記憶部(71)を有し、前記第1無線発信端末及び前記第2無線発信端末から受信する電波の電波強度を検知し、電波強度に関する情報を含む受信データを生成可能な複数の無線受信機(70,70A)と、
    前記第1基準強度及び前記第2基準強度を決定して前記基準強度記憶部に伝送する基準強度決定部(66b)を有し、複数の前記無線受信機が生成可能な前記受信データの中の限られた範囲の第1位置推定用データ及び第2位置推定用データを用いて複数の前記無線受信機の配置位置に基づいて前記第1無線発信端末及び前記第2無線発信端末の位置をそれぞれ推定する位置推定部(66,66A)と
    を備え、
    前記位置推定部及び複数の前記無線受信機のうちの少なくとも一方は、前記第1無線発信端末について受信可能な前記受信データの中から第1設定領域に限定して前記第1位置推定用データを取得し得るように構成され、前記第2無線発信端末について受信可能な前記受信データの中から第2設定領域に限定して前記第2位置推定用データを取得し得るように構成され、複数の前記無線受信機が前記第1基準強度よりも低い電波強度の前記受信データの前記位置推定部への送信を中止することで前記第1基準強度以上の電波強度の前記受信データを前記第1位置推定用データとして用いることにより前記第1設定領域を設定し、複数の前記無線受信機が前記第2基準強度よりも低い電波強度の前記受信データの前記位置推定部への送信を中止することで前記第2基準強度以上の電波強度の前記受信データを前記第2位置推定用データとして用いることにより前記第2設定領域を設定する、測位システム。
  2. 前記位置推定部及び複数の前記無線受信機のうちの少なくとも一方は、前記位置推定部が前記第1無線発信端末及び前記第2無線発信端末の位置を推定する運用期間の前に判定期間を設定し、前記判定期間において前記第1無線発信端末及び前記第2無線発信端末から受信する電波の電波強度を判定して前記第1基準強度及び前記第2基準強度を設定する、
    請求項1に記載の測位システム。
  3. 所定の屋内空間を移動可能な第1無線発信端末(101)から受信する電波の電波強度を使って前記第1無線発信端末の位置を推測し、前記屋内空間を移動可能な第2無線発信端末(102)から受信する電波の電波強度を使って前記第2無線発信端末の位置を推測する測位システムであって、
    前記屋内空間に対して配置され、前記第1無線発信端末についての第1ピーク強度と前記第2無線発信端末についての第2ピーク強度とを記憶するピーク強度記憶部(72)を有し、前記第1無線発信端末及び前記第2無線発信端末から受信する電波の電波強度を検知し、電波強度に関する情報を含む受信データを生成可能な複数の無線受信機(70,70A)と、
    前記第1ピーク強度及び前記第2ピーク強度を決定して前記ピーク強度記憶部に伝送するピーク強度決定部(66d)を有し、複数の前記無線受信機が生成可能な前記受信データの中の限られた範囲の第1位置推定用データ及び第2位置推定用データを用いて複数の前記無線受信機の配置位置に基づいて前記第1無線発信端末及び前記第2無線発信端末の位置をそれぞれ推定する位置推定部(66,66A)と
    を備え、
    前記位置推定部及び複数の前記無線受信機のうちの少なくとも一方は、前記第1無線発信端末について受信可能な前記受信データの中から第1設定領域に限定して前記第1位置推定用データを取得し得るように構成され、前記第2無線発信端末について受信可能な前記受信データの中から第2設定領域に限定して前記第2位置推定用データを取得し得るように構成され、前記第1無線発信端末の電波強度に基づいて決定される第1基準強度以上の電波強度の前記受信データを前記第1位置推定用データとして用いるために前記第1設定領域を複数の前記無線受信機のうちの前記第1無線発信端末より受信する電波が前記第1ピーク強度より強いものを中心とする地域以外からの前記位置推定部への送信を中止することで設定し、前記第2無線発信端末の電波強度に基づいて決定される第2基準強度以上の電波強度の前記受信データを前記第2位置推定用データとして用いるために前記第2設定領域を複数の前記無線受信機のうちの前記第2無線発信端末より受信する電波が前記第2ピーク強度よりも強いものを中心とする地域以外からの前記位置推定部への送信を中止することで設定する、測位システム。
  4. 前記位置推定部及び複数の前記無線受信機のうちの少なくとも一方は、前記位置推定部が前記第1無線発信端末及び前記第2無線発信端末の位置を推定する運用期間の前に判定期間を設定し、前記判定期間において前記第1無線発信端末及び前記第2無線発信端末から受信する電波の電波強度を判定して前記第1ピーク強度及び前記第2ピーク強度を設定する、
    請求項3に記載の測位システム。
  5. 前記位置推定部及び複数の前記無線受信機のうちの少なくとも一方は、前記第1無線発信端末及び前記第2無線発信端末が検出された後に前記第1設定領域及び前記第2設定領域をそれぞれ設定する、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の測位システム。
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