JP7272050B2 - 位置推定装置、位置推定方法及び位置推定プログラム - Google Patents
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複数の第1電波発信源から送信され、複数のセンサにおいて受信された電波の第1観測情報を前記複数のセンサから取得する取得部と、
前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の発信源数を推定する発信源数推定部と、
複数の位置の各々において第2電波発信源から送信され、前記複数のセンサにおいて受信された電波の第2観測情報と、前記第2電波発信源が電波を送信した送信位置とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記記憶された各送信位置の第2観測情報に基づいて、前記複数の送信位置から選択された前記発信源数の選択位置の各々から前記第2電波発信源が同時に電波を送信すると仮定した場合に、前記複数のセンサにおいて取得される前記第2観測情報の予測情報を決定し、前記決定された予測情報と、前記第1観測情報とに基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定する位置推定部と、を備える位置推定装置である。
複数の第1電波発信源から送信され、複数のセンサにおいて受信された電波の第1観測情報を前記複数のセンサから取得することと、
前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の発信源数を推定することと、
複数の位置の各々において第2電波発信源から送信され、前記複数のセンサにおいて受信された電波の第2観測情報、及び前記第2電波発信源が電波を送信した送信位置の対応関係に基づいて、前記複数の送信位置から選択された前記発信源数の選択位置の各々から前記第2電波発信源が同時に電波を送信すると仮定した場合に、前記複数のセンサにおいて取得される前記第2観測情報の予測情報を決定することと、
前記決定された予測情報と、前記第1観測情報とに基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定することと、を含む位置推定方法である。
複数の第1電波発信源から送信され、複数のセンサにおいて受信された電波の第1観測情報を前記複数のセンサから取得することと、
前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の発信源数を推定することと、
複数の位置の各々において第2電波発信源から送信され、前記複数のセンサにおいて受信された電波の第2観測情報、及び前記第2電波発信源が電波を送信した送信位置の対応関係に基づいて、前記複数の送信位置から選択された前記発信源数の選択位置の各々から前記第2電波発信源が同時に電波を送信すると仮定した場合に、前記複数のセンサにおいて取得される前記第2観測情報の予測情報を決定することと、
前記決定された予測情報と、前記第1観測情報とに基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定することと、をコンピュータに実行させる位置推定プログラムである。
図1を用いて、実施の形態1にかかる位置推定装置1について説明する。図1は、実施の形態1にかかる位置推定装置の構成例を示す図である。位置推定装置1は、取得部2と、発信源数推定部3と、記憶部4と、位置推定部5とを備える。
続いて、実施の形態2について説明する。
<位置推定システムの構成例>
まず、図2を用いて、位置推定システム100について説明する。図2は、実施の形態2にかかる位置推定システムの構成例を示す図である。位置推定システム100は、センサ10_1~10_8と、電波発信源20と、ネットワーク30と、位置推定装置40とを備える。
ここで、図3を用いて、センサ(センサノード群)10について説明する。図3は、実施の形態2にかかるセンサの構成例を示す図である。センサノード群10は、センサ10_1~10_8により構成される。センサ10(センサ10_1~10_8)は、受信部11と、電波情報取得部12と、時刻情報取得部13と、位置情報取得部14と、回線接続部15とを備える。
図2に戻り、位置推定装置40の構成例について説明する。位置推定装置40は、位置指紋記憶部41、観測制御部42、電波観測情報記憶部43、発信源数推定部44、生成部45、位置推定部46及び出力部47を備える。
次に、図8を用いて、位置推定装置40の動作例について説明する。図8は、実施の形態2にかかる位置推定装置の動作例を示す図である。
実施の形態2では、生成部45は、複数の送信位置(図4の8×10の区画(位置))から、推定された発信源数の選択位置を選択し、選択位置の全ての組み合わせに対する予測情報を生成することで説明したが、以下のように変形を施してもよい。
続いて、実施の形態3について説明する。実施の形態2では電波発信源20の各々の送信出力が同一であることを前提としている。しかし、電波発信源20の各々の送信出力が異なっていることも想定される。そのため、実施の形態3にかかる位置推定装置40は、電波発信源20の各々の送信出力が異なっていることを前提として、電波発信源20の各々の位置を推定する。
図10を用いて、実施の形態3にかかる位置推定装置40の構成例について説明する。図10は、実施の形態3にかかる位置推定装置の構成例を示す図である。実施の形態3にかかる位置推定装置40は、実施の形態2にかかる位置推定装置40が有していた生成部45を有していない。また、実施の形態3にかかる位置推定装置40は、実施の形態2にかかる位置推定部46が位置推定部48に置き換わっている。なお、その他の構成は実施の形態2と同様であるため、実施の形態2と同様である構成については適宜説明を割愛する。
次に、図11を用いて、実施の形態3にかかる位置推定装置40の動作例について説明する。図11は、実施の形態3にかかる位置推定装置の動作例を示す図である。実施の形態3にかかる位置推定装置40の動作例は、図8に示す動作例と基本的に同様であるが、図8のステップS104及びS105が、ステップS107に置き換わっている。ステップS101~S103及びS106は、図8と同様であるため、ステップS107のみ説明する。
実施の形態3にかかる位置推定装置40は、実施の形態2にかかる位置推定装置40が有していた生成部45を有さない構成として説明したが、実施の形態3を実施の形態2と組み合わせてもよい。すなわち、実施の形態3にかかる位置推定装置40は、実施の形態2と同様に、生成部を有する構成としてもよい。なお、以降の説明では、実施の形態3を実施の形態2と組み合わせる構成について説明するが、実施の形態3を実施の形態2の変形例と組み合わせてもよい。
続いて、実施の形態4について説明する。実施の形態4は、位置推定装置40の構成が実施の形態2及び3と異なる。そのため、以下の説明では、実施の形態2を用いて、実施の形態2との差分について説明する。
図13を用いて、実施の形態4にかかる位置推定装置40の構成例について説明する。図13は、実施の形態4にかかる位置推定装置の構成例を示す図である。実施の形態4にかかる位置推定装置40は、実施の形態2にかかる位置推定装置40にデータ補間部49が追加されている。また、実施の形態4にかかる位置推定装置40は、実施の形態2にかかる位置推定部46が位置推定部461に置き換わっている。なお、その他の構成については、実施の形態2と同様であるので、説明を割愛する。
図14を用いて、データ補間部49の処理概要を説明する。図14は、データ補間部の処理の一例を説明するための図である。図14は、センサA~Cが配置されている空間を、学習用電波発信源である電波発信源50が図14の左側から右側に移動して、測定地点t0~t8において、観測情報(位置指紋)を取得する場合を模式的に表している図である。なお、測定地点は、実施の形態2における送信位置に対応する。
上述した実施の形態において説明した位置推定装置1及び40(以下、位置推定装置1等と称する)は、次のようなハードウェア構成を有していてもよい。図15は、本開示の各実施の形態にかかる位置推定装置等を実現可能な、コンピュータ(情報処理装置)のハードウェア構成を例示するブロック図である。
(付記1)
複数の第1電波発信源から送信され、複数のセンサにおいて受信された電波の第1観測情報を前記複数のセンサから取得する取得部と、
前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の発信源数を推定する発信源数推定部と、
複数の位置の各々において第2電波発信源から送信され、前記複数のセンサにおいて受信された電波の第2観測情報と、前記第2電波発信源が電波を送信した送信位置とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記記憶された各送信位置の第2観測情報に基づいて、前記複数の送信位置から選択された前記発信源数の選択位置の各々から前記第2電波発信源が同時に電波を送信すると仮定した場合に、前記複数のセンサにおいて取得される前記第2観測情報の予測情報を決定し、前記決定された予測情報と、前記第1観測情報とに基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定する位置推定部と、を備える位置推定装置。
(付記2)
前記選択位置の各々における前記第2観測情報に基づいて、前記選択位置の組み合わせに対する予測情報を、前記複数の送信位置から選択される全ての選択位置の組み合わせに対して決定して複数の予測情報を生成する生成部をさらに備え、
前記位置推定部は、前記複数の予測情報と、前記第1観測情報とを照合し、当該照合結果に基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定する、付記1に記載の位置推定装置。
(付記3)
前記生成部は、前記選択位置の各々における前記第2観測情報を合成して、前記選択位置の組み合わせに対する予測情報を決定する、付記2に記載の位置推定装置。
(付記4)
前記発信源数推定部は、前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置に近いセンサを推定し、
前記生成部は、前記推定された各センサの位置及び当該位置の周辺位置のうちから1つずつの選択位置を選択し、前記選択位置の組み合わせに対する予測情報を、前記推定された複数のセンサの位置及び当該位置の周辺位置のうちから選択される全ての選択位置の組み合わせに対して決定して複数の予測情報を生成する、付記2又は3に記載の位置推定装置。
(付記5)
前記生成部は、前記選択位置の各々における前記第2観測情報に重み係数を乗じた第3観測情報に基づいて、前記選択位置の組み合わせに対する予測情報を決定し、前記予測情報と、前記第1観測情報との差分に基づいて前記重み係数を決定し、前記決定された重み係数に基づく前記第3観測情報を用いて、前記選択位置の組み合わせに対する予測情報を生成する、付記2~4のいずれか1項に記載の位置推定装置。
(付記6)
前記位置推定部は、前記複数の送信位置から選択される前記発信源数の選択位置と、前記選択位置の各々における前記第2観測情報に用いる重み係数とを変数とし、前記選択位置の各々における前記第2観測情報を前記重み係数により重み付けされた第3観測情報に基づき決定される前記予測情報と、前記第1観測情報との差分を算出する目的関数に基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定する、付記1に記載の位置推定装置。
(付記7)
前記目的関数は、前記予測情報と、前記第1観測情報との最小二乗誤差を算出する関数である、付記6に記載の位置推定装置。
(付記8)
前記発信源数推定部は、前記第1観測情報に含まれる観測値のうち所定値以上の観測値の数を前記発信源数と推定する、付記1~7のいずれか1項に記載の位置推定装置。
(付記9)
前記発信源数推定部は、前記第1観測情報に含まれる観測値の分布にフィルタ処理を行い、前記観測値のピークを検出し、前記検出されたピークの数を前記発信源数と推定する、付記1~7のいずれか1項に記載の位置推定装置。
(付記10)
前記発信源数推定部は、最大値フィルタを用いて前記観測値のピークを検出する、付記9に記載の位置推定装置。
(付記11)
前記複数の送信位置における前記第2観測情報に基づいて、前記複数の送信位置のうちの2つの送信位置の間の補間位置において取得される前記第2観測情報を推定するデータ補間部をさらに備え、
前記位置推定部は、前記記憶された第2観測情報と、前記推定された第2観測情報とに基づいて、前記予測情報を決定する、付記1~10のいずれか1項に記載の位置推定装置。
(付記12)
前記データ補間部は、スプライン補間、逆距離加重法、及びクリギング法のうちの少なくとも1つを用いて、前記補間位置において取得される前記第2観測情報を推定する、付記11に記載の位置推定装置。
(付記13)
前記第1観測情報及び前記第2観測情報は、前記複数のセンサの各々において取得されたRSSI(Received Signal Strength Indicator)を含む、付記1~12のいずれか1項に記載の位置推定装置。
(付記14)
複数の第1電波発信源から送信され、複数のセンサにおいて受信された電波の第1観測情報を前記複数のセンサから取得することと、
前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の発信源数を推定することと、
複数の位置の各々において第2電波発信源から送信され、前記複数のセンサにおいて受信された電波の第2観測情報、及び前記第2電波発信源が電波を送信した送信位置の対応関係に基づいて、前記複数の送信位置から選択された前記発信源数の選択位置の各々から前記第2電波発信源が同時に電波を送信すると仮定した場合に、前記複数のセンサにおいて取得される前記第2観測情報の予測情報を決定することと、
前記決定された予測情報と、前記第1観測情報とに基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定することと、を含む位置推定方法。
(付記15)
複数の第1電波発信源から送信され、複数のセンサにおいて受信された電波の第1観測情報を前記複数のセンサから取得することと、
前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の発信源数を推定することと、
複数の位置の各々において第2電波発信源から送信され、前記複数のセンサにおいて受信された電波の第2観測情報、及び前記第2電波発信源が電波を送信した送信位置の対応関係に基づいて、前記複数の送信位置から選択された前記発信源数の選択位置の各々から前記第2電波発信源が同時に電波を送信すると仮定した場合に、前記複数のセンサにおいて取得される前記第2観測情報の予測情報を決定することと、
前記決定された予測情報と、前記第1観測情報とに基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定することと、をコンピュータに実行させる位置推定プログラム。
(付記16)
複数の第1電波発信源から送信された電波の第1観測情報を測定する複数のセンサと、
前記第1観測情報を前記複数のセンサから取得する位置推定装置と、を備え、
前記位置推定装置は、
前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の発信源数を推定し、
複数の位置の各々において第2電波発信源から送信され、前記複数のセンサにおいて受信された電波の第2観測情報、及び前記第2電波発信源が電波を送信した送信位置の対応関係に基づいて、前記複数の送信位置から選択された前記発信源数の選択位置の各々から前記第2電波発信源が同時に電波を送信すると仮定した場合に、前記複数のセンサにおいて取得される前記第2観測情報の予測情報を決定し、
前記決定された予測情報と、前記第1観測情報とに基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定する、位置推定システム。
2 取得部
3、44 発信源数推定部
4 記憶部
5、46、48、461 位置推定部
10_1~10_8 センサ
11 受信部
12 電波情報取得部
13 時刻情報取得部
14 位置情報取得部
15 回線接続部
20、50 電波発信源
30 ネットワーク
41 位置指紋記憶部
42 観測制御部
43 電波観測情報記憶部
45 生成部
47 出力部
49 データ補間部
100 位置推定システム
Claims (10)
- 複数の第1電波発信源から送信され、複数のセンサにおいて受信された電波の第1観測情報を前記複数のセンサから取得する取得部と、
前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の発信源数を推定する発信源数推定部と、
複数の位置の各々において第2電波発信源から送信され、前記複数のセンサにおいて受信された電波の第2観測情報と、前記第2電波発信源が電波を送信した送信位置とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記記憶された各送信位置の第2観測情報に基づいて、前記複数の送信位置から選択された前記発信源数の選択位置の各々から前記第2電波発信源が同時に電波を送信すると仮定した場合に、前記複数のセンサにおいて取得される前記第2観測情報の予測情報を決定し、前記決定された予測情報と、前記第1観測情報とに基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定する位置推定部と、を備える位置推定装置。 - 前記選択位置の各々における前記第2観測情報に基づいて、前記選択位置の組み合わせに対する予測情報を、前記複数の送信位置から選択される全ての選択位置の組み合わせに対して決定して複数の予測情報を生成する生成部をさらに備え、
前記位置推定部は、前記複数の予測情報と、前記第1観測情報とを照合し、当該照合結果に基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定する、請求項1に記載の位置推定装置。 - 前記生成部は、前記選択位置の各々における前記第2観測情報を合成して、前記選択位置の組み合わせに対する予測情報を決定する、請求項2に記載の位置推定装置。
- 前記発信源数推定部は、前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置に近いセンサを推定し、
前記生成部は、前記推定された各センサの位置及び当該位置の周辺位置のうちから1つずつの選択位置を選択し、前記選択位置の組み合わせに対する予測情報を、前記推定された複数のセンサの位置及び当該位置の周辺位置のうちから選択される全ての選択位置の組み合わせに対して決定して複数の予測情報を生成する、請求項2又は3に記載の位置推定装置。 - 前記生成部は、前記選択位置の各々における前記第2観測情報に重み係数を乗じた第3観測情報に基づいて、前記選択位置の組み合わせに対する予測情報を決定し、前記予測情報と、前記第1観測情報との差分に基づいて前記重み係数を決定し、前記決定された重み係数に基づく前記第3観測情報を用いて、前記選択位置の組み合わせに対する予測情報を生成する、請求項2~4のいずれか1項に記載の位置推定装置。
- 前記位置推定部は、前記複数の送信位置から選択される前記発信源数の選択位置と、前記選択位置の各々における前記第2観測情報に用いる重み係数とを変数とし、前記選択位置の各々における前記第2観測情報を前記重み係数により重み付けされた第3観測情報に基づき決定される前記予測情報と、前記第1観測情報との差分を算出する目的関数に基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定する、請求項1に記載の位置推定装置。
- 前記発信源数推定部は、前記第1観測情報に含まれる観測値のうち所定値以上の観測値の数を前記発信源数と推定する、請求項1~6のいずれか1項に記載の位置推定装置。
- 前記複数の送信位置における前記第2観測情報に基づいて、前記複数の送信位置のうちの2つの送信位置の間の補間位置において取得される前記第2観測情報を推定するデータ補間部をさらに備え、
前記位置推定部は、前記記憶された第2観測情報と、前記推定された第2観測情報とに基づいて、前記予測情報を決定する、請求項1~7のいずれか1項に記載の位置推定装置。 - コンピュータが、
複数の第1電波発信源から送信され、複数のセンサにおいて受信された電波の第1観測情報を前記複数のセンサから取得することと、
前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の発信源数を推定することと、
複数の位置の各々において第2電波発信源から送信され、前記複数のセンサにおいて受信された電波の第2観測情報、及び前記第2電波発信源が電波を送信した送信位置の対応関係に基づいて、前記複数の送信位置から選択された前記発信源数の選択位置の各々から前記第2電波発信源が同時に電波を送信すると仮定した場合に、前記複数のセンサにおいて取得される前記第2観測情報の予測情報を決定することと、
前記決定された予測情報と、前記第1観測情報とに基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定することと、を含む位置推定方法。 - 複数の第1電波発信源から送信され、複数のセンサにおいて受信された電波の第1観測情報を前記複数のセンサから取得することと、
前記第1観測情報に基づいて、前記複数の第1電波発信源の発信源数を推定することと、
複数の位置の各々において第2電波発信源から送信され、前記複数のセンサにおいて受信された電波の第2観測情報、及び前記第2電波発信源が電波を送信した送信位置の対応関係に基づいて、前記複数の送信位置から選択された前記発信源数の選択位置の各々から前記第2電波発信源が同時に電波を送信すると仮定した場合に、前記複数のセンサにおいて取得される前記第2観測情報の予測情報を決定することと、
前記決定された予測情報と、前記第1観測情報とに基づいて、前記複数の第1電波発信源の各々の位置を推定することと、をコンピュータに実行させる位置推定プログラム。
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佐野 健太郎、外6名,携帯端末を用いた不正行為検出のための屋内位置推定方式,電子情報通信学会技術研究報告,日本,社団法人 電子情報通信学会,2012年02月29日,Vol.111,No.452,p.189-194 |
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