JP7150841B2 - コンピュータ実装方法、コンピュータ・プログラム製品および装置 - Google Patents
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Description
図1に、本発明の一実施形態による装置1を、送信装置2と共に示す。装置1は、送信装置2のうちの1つまたは複数から放射される無線信号の受信信号強度(RSS)分布を生成し、一例として、RSSから位置を推定するための測位モデルをさらに生成する。装置1は、移動体10、取得部11、時間窓設定部12、位置補正部13、RSS分布生成部14、およびモデル生成部15を含む。装置1の各部の中で、移動体10以外の部分、または移動体10内の後述する移動部100以外の部分は、携帯型PCまたはスマートフォンなどのポータブル情報処理装置を形成し得る。
移動体10は、送信装置2に対して移動することができる。本発明の一実施形態として、移動体10は装置1に収容され、装置1と一体的に移動する。しかしながら、移動体10は、装置1内に配備されなくてもよく、たとえば、装置1とは別に形成して、装置1と独立して移動するようにし得る。移動体10は、移動部100および測定部101を含む。
移動部100は、移動体10を送信装置2に対して移動させる。たとえば、移動部100は複数の車輪を含み得る。移動部100は電源を含み得るが、電源を含まなくてもよい。移動部100は、装置1の要求部(図示せず)からの要求に応答して移動体10を移動させ得る。移動部100は自走し得、または操作者の操作に応じて移動し得る。移動部100によって引き起こされる移動の経路は、屋内環境における全ての位置を均等に通過しなくてもよい。本発明の一実施形態として、移動部100は、屋内環境における移動体10の位置を取得部11に供給する。移動体10の位置は操作者によって取得部11に入力され得ることに留意されたい。
測定部101は、1つまたは複数の送信装置2から放射された各無線信号のRSSを測定する。測定部101は、測定した各RSSが、観測時刻と、この観測時刻にRSSを測定した移動体10の位置(観測位置とも呼ぶ)とに関連付けられた1つの観測データを生成し得る。測定部101は観測データを定期的に、たとえば1秒ごとに生成し得る。そのような観測データの収集は、複数の位置のそれぞれにおける無線信号のRSSを含むRSS分布を形成し得る。測定部101は、測定した観測データを取得部11に供給し得る。
取得部11は、複数の観測データを取得する。本発明の一実施形態として、取得部11は、測定部101から観測データを取得するが、代わりにRSSをそれ自体で測定することによって観測データを生成し得る。取得部11は、取得した観測データを位置補正部13に供給し得る。
時間窓設定部12は、移動体10の移動に伴うRSSの変化の遅延量に基づいて時間窓を設定する。ここで、時間窓は、観測データに含まれる位置を補正するために使用され、各観測データの観測タイミングに対して設定され得る。時間窓設定部12は、設定した時間窓に関するデータを位置補正部13に供給し得る。この時間窓データは、時間窓の時間幅、開始時刻、または終了時刻あるいはその組合せを示し得る。
位置補正部13は、複数の観測データの各観測データに含まれる移動体10の各位置を、その観測データに含まれるRSSが観測される前の時点の移動体10の少なくとも1つの位置を使用して補正する。たとえば、位置補正部13は、時間窓設定部12により設定された時間窓内の観測位置を使用して、複数の観測データの各観測データに含まれる観測位置を補正し得る。このようにして、観測位置の変化とRSSの変化との間のタイム・ラグが低減され得る。時間窓内の観測位置は、時間窓内で移動体10が存在する位置であり得る。位置補正部13は、位置補正が行われた後の観測データをRSS分布生成部14に供給し得る。
RSS分布生成部14は、観測データに含まれる位置の分布がより一様なRSS分布を生成する。RSS分布生成部14は、確率密度分布生成部141、リサンプリング部142、およびRSS分布選択部143を含む。
確率密度分布生成部141は、観測データが取得されたタイミングにおける移動体10の位置の分布を示す確率密度分布を生成する。本実施形態の一例として、確率密度分布生成部141は、確率密度分布を生成するために位置補正部13から補正が行われた後の位置データを取得するが、代わりに取得部11から位置データを取得し得る。確率密度分布生成部141は、生成した確率密度分布をリサンプリング部142に供給し得る。
リサンプリング部142は、複数の観測データから一部の位置に対応する各観測データを抽出し、すなわち、リサンプリング部142は、複数の観測データをリサンプリングする。このようにして、観測データに含まれる位置の分布がより一様なRSS分布が生成される。リサンプリング部142は、複数の抽出率を使用してリサンプリングを実行し得る。リサンプリング部142は、抽出率ごとに、リサンプリングされた複数の観測データによって示されるRSS分布をRSS分布選択部143に供給し得る。
RSS分布選択部143は、異なる抽出率を使用して得られた複数のRSS分布の中から、非一様性を示す指標値が最小のRSS分布を選択する。RSS分布選択部143は、選択したRSS分布をモデル生成部15に供給し得る。RSS分布選択部143は、RSS分布生成部14内に配備されなくてもよい。このケースでは、リサンプリング部142は、1つの抽出率でリサンプリングすることによって取得されたRSS分布をモデル生成部15に供給し得る。
モデル生成部15は、RSS分布生成部14から供給されたRSS分布を使用して測位モデルを生成する。測位モデルとは、RSSから位置を推定するためのモデルである。たとえば、測位モデルはデータベース(図示せず)に記憶され得、送信装置2と通信可能なポータブル情報処理装置が屋内環境に存在する場合、この情報処理装置の位置を推定するために使用され得る。
図2に、時間窓設定部12を示す。本発明の一実施形態として、時間窓設定部12は、送信装置2に対する移動体10の移動に伴うRSSの変化の遅延量に基づいて時間窓を設定する。時間窓設定部12は、取得部121、予測値計算部122、予測値補正部123、残差計算部124、および設定部125を含む。
取得部121は、複数の観測データを取得する。本発明の一実施形態として、取得部121は、測定部101から観測データを取得するが、代わりにRSSをそれ自体で測定することによって観測データを生成し得る。取得部121は、取得した観測データを予測値計算部122および残差計算部124に供給し得る。
予測値計算部122は、送信装置2と、取得部121によって取得された複数の観測データのそれぞれに含まれる観測位置との間の距離を使用して、複数の観測データのそれぞれについてRSSの予測値を計算する。予測値計算部122は、RSS予測値を予測値補正部123に供給し得る。
予測値補正部123は、評価対象となる暫定時間幅を有する暫定時間窓内のRSS予測値を使用して、RSS予測値を補正する。暫定時間窓内のRSS予測値は、暫定時間窓内の観測データごとに計算されたRSS予測値であり得る。暫定時間幅は設定部125により順次変更され得、予測値補正部123は、暫定時間幅ごとに補正済みRSS予測値を計算し得る。予測値補正部123は、補正済みRSS予測値を残差計算部124に供給し得る。
残差計算部124は、複数の観測データのそれぞれに含まれるRSS測定値と、補正済みRSS予測値との間の残差を計算する。残差計算部124は、複数の観測データについての複数の残差の平均値を計算し得る。残差計算部124は、複数の暫定時間幅のそれぞれについて残差を計算し得る。残差計算部124は、複数の暫定時間幅のそれぞれについての残差を設定部125に供給し得る。
設定部125は、残差計算部124によって計算された残差が最小となるときに生じる暫定時間幅を、観測データごとの時間窓の時間幅として設定する。
図3に、本実施形態の一実施形態による方法を示す。装置1は、ステップS11~S19の処理を実行することによって、RSS分布および測位モデルを生成する。
図4に、ステップS11における時間窓の設定を示す。時間窓設定部12は、ステップS111~S119の処理を実行することによって、時間窓を設定する。
図5に、時間窓設定の詳細な例を示す。
図6に、ステップS17におけるRSS分布の生成を示す。RSS分布生成部14は、ステップS171~S175の処理を実行することによって、RSS分布を生成する。
図7に、RSS分布生成の詳細な例を示す。図中のプロットした点は、RSS観測位置を示している。長方形の枠は建物の床を示し、垂直および水平スケールは床上の座標を示す。さらに、図の左側は、ステップS13の処理に従って取得されたRSS分布を示しており、図の右側は、ステップS17の処理に従って生成されたRSS分布を示している。図示のように、ステップS17の処理において抽出率0.48でリサンプリングを行って、観測位置の数を420から201に削減することによって、スター食い違い度が0.1426から0.0968に低減され、観測位置分布がより一様になる。
上述の実施形態では、装置1は、時間窓設定部12、位置補正部13、およびRSS分布生成部14を含むものとして説明しているが、装置1はこれら各部を全て含まなくてもよい。たとえば、装置1が時間窓設定部12を含まない場合、位置補正部13は、時間窓設定部12によって設定される時間窓の代わりに、所定の時間幅を有する時間窓を使用し得る。所定の時間幅は観測データごとに異なり得、または同じ値であり得る。一例として、所定の時間幅を観測データごとに設定して、過去の全ての観測タイミングがその時間幅に含まれるようにし得る。代わりに、装置1が各観測データに含まれる移動体10の各位置を、その観測データに含まれるRSSが観測される前の時点の移動体10の少なくとも1つの位置を使用して補正する限り、装置1は、時間窓を使用せずに、各観測データに含まれる移動体10の各位置を補正し得る。これらのケースでは、位置補正部13は、複数の観測データにそれぞれ含まれる観測位置を、過去の全ての観測位置の指数移動平均になるように補正し得る。装置1が時間窓を使用しない場合、位置補正部13は、各観測データに含まれる観測位置を、その観測データのよりも少なくとも1つ前のタイミングに観測された他の観測データに含まれる観測位置になるように補正し得る。装置1が時間窓設定部12も位置補正部13も含まない場合、RSS分布生成部14は、位置補正部13ではなく取得部11から観測データを取得し得る。装置1が位置補正部13を含まない場合、取得部11は、移動体10が各観測位置で停止したときに生じる観測データを取得し得る。装置1がRSS分布生成部14を含まない場合、モデル生成部15は、位置補正部13によって位置補正された観測データから測位モデルを生成し得る。
Claims (9)
- デバイスにより、移動体の位置と、前記移動体により観測された無線信号の受信信号強度とをそれぞれが含む第1の複数の観測データを取得することと、
デバイスにより、前記第1の複数の観測データの各観測データに含まれる前記移動体の各位置を、前記観測データに含まれる前記受信信号強度が観測される前の時点の前記移動体の少なくとも1つの位置を使用して補正することと、
を含み、
前記補正することは、デバイスにより、前記第1の複数の観測データの各観測データに含まれる前記移動体の前記位置を、所定の時間幅を有し、前記観測データに含まれる前記受信信号強度の観測のタイミングに対応する時間窓内で、前記受信信号強度を観測する前記移動体の前記位置を使用して、補正することを含み、
デバイスにより、前記時間窓を設定する処理の間に、前記無線信号を送信する送信装置に対して前記移動体を移動させる要求を送信することと、
デバイスにより、前記移動体の移動に伴う前記無線信号の前記受信信号強度の変化の遅延量に基づいて前記時間窓を設定することと、
をさらに含む、コンピュータ実装方法。 - 前記第1の複数の観測データのそれぞれの前記時間窓は、前記観測データの観測タイミングよりも所定時間早い始点を有する前記所定の時間幅を有する、請求項1に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記第1の複数の観測データのそれぞれの前記時間窓は、前記観測データの前記観測タイミングである終点を有する前記所定の時間幅を有する、請求項2に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記補正することは、デバイスにより、前記第1の複数の観測データのうち、前記時間窓内の前記観測タイミングに観測された少なくとも1つの観測データに含まれる前記移動体の前記位置を使用して、前記第1の複数の観測データのそれぞれに含まれる前記移動体の前記位置を計算することを含む、請求項1に記載のコンピュータ実装方法。
- 前記補正することは、デバイスにより、前記第1の複数の観測データのそれぞれに含まれる前記移動体の前記位置を、前記第1の複数の観測データのうち、前記時間窓内の前記観測タイミングで観測された少なくとも1つの観測データに含まれる前記移動体の前記位置の平均になるように補正することを含む、請求項4に記載のコンピュータ実装方法。
- デバイスにより、第2の複数の観測データのそれぞれについての前記無線信号の前記受信信号強度の予測値を、前記送信装置と、前記時間窓を設定する前記処理の間に取得された前記第2の複数の観測データのそれぞれに含まれる前記移動体の前記位置との間の距離を使用して、計算することと、
デバイスにより、評価対象となる時間幅を有する前記時間窓内の前記予測値を使用して前記予測値を補正することと、
デバイスにより、前記補正済み予測値と、前記第2の複数の観測データのそれぞれに含まれる前記無線信号の前記受信信号強度との間の残差が最小となる前記時間幅を、前記所定の時間幅として設定することと、
をさらに含む、請求項1に記載のコンピュータ実装方法。 - 受信信号強度分布を生成するためのコンピュータ・プログラム製品であって、プログラム命令を具現化するコンピュータ可読記憶媒体を含み、前記プログラム命令は、デバイスによって実行可能であり、前記デバイスに、
移動体の位置と、前記移動体により観測された無線信号の受信信号強度とをそれぞれが含む第1の複数の観測データを取得することと、
前記第1の複数の観測データの各観測データに含まれる前記移動体の各位置を、前記観測データに含まれる前記受信信号強度が観測される前の時点の前記移動体の少なくとも1つの位置を使用して補正することと、
を含む動作を実行させ、
前記補正することは、前記第1の複数の観測データの各観測データに含まれる前記移動体の前記位置を、所定の時間幅を有し、前記観測データに含まれる前記受信信号強度の観測のタイミングに対応する時間窓内で、前記受信信号強度を観測する前記移動体の前記位置を使用して、補正することを含み、
前記プログラム命令は、前記デバイスに、
前記時間窓を設定する処理の間に、前記無線信号を送信する送信装置に対して前記移動体を移動させる要求を送信することと、
前記移動体の移動に伴う前記無線信号の前記受信信号強度の変化の遅延量に基づいて前記時間窓を設定することと、
を含む動作をさらに実行させる、コンピュータ・プログラム製品。 - 移動体の位置と、前記移動体により観測された無線信号の受信信号強度とをそれぞれが含む第1の複数の観測データを取得する取得部と、
前記第1の複数の観測データの各観測データに含まれる前記移動体の各位置を、前記観測データに含まれる前記受信信号強度が観測される前の時点の前記移動体の少なくとも1つの位置を使用して補正する補正部と、
を備え、
前記補正部は、前記第1の複数の観測データの各観測データに含まれる前記移動体の前記位置を、所定の時間幅を有し、前記観測データに含まれる前記受信信号強度の観測のタイミングに対応する時間窓内で、前記受信信号強度を観測する前記移動体の前記位置を使用して、補正し、
前記時間窓を設定する処理の間に、前記無線信号を送信する送信装置に対して前記移動体を移動させる要求を送信する要求部と、
前記移動体の移動に伴う前記無線信号の前記受信信号強度の変化の遅延量に基づいて前記時間窓を設定する時間窓設定部と、
をさらに備える、装置。 - 前記第1の複数の観測データのそれぞれの前記時間窓は、前記観測データの観測タイミングよりも所定時間早い始点を有する前記所定の時間幅を有する、請求項8に記載の装置。
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