JP2010032442A - Positioning system and processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測位システムに関し、特に、電波の見通し環境が得られないような空間においてセンサ、通信端末装置等が取り付けられていない移動物体(例えば、人間及び自律走行機器等)の位置を無線信号の受信波形の変化によって測定するシステム及び装置に関する。 The present invention relates to a positioning system, and more particularly to a wireless signal indicating the position of a moving object (for example, a human being or an autonomous traveling device) to which a sensor, a communication terminal device or the like is not attached in a space where a radio wave visibility environment cannot be obtained. The present invention relates to a system and an apparatus for measuring a change in received waveform.
物品のトレース、セキュリティ等においては、移動物体の存在を検出する方法及び位置を測定する方法が必要である。その方法として、これまでに、大きく分けて二つの方法が知られている。 In tracing of goods, security, etc., a method for detecting the presence of a moving object and a method for measuring a position are required. To date, two methods are known in general.
第1の方法は、センサ、無線タグ、通信端末装置等を取り付けることが困難な移動物体の位置を測定するために、送受信機が電波、超音波等を移動物体に指向させて送信し、その反射波を受信するまでの往復時間を計測することによって、移動物体と送受信機との距離を測定する方法である(例えば、特許文献1参照。)。 In the first method, in order to measure the position of a moving object in which it is difficult to attach a sensor, a wireless tag, a communication terminal device, etc., a transmitter / receiver directs radio waves, ultrasonic waves, etc. to the moving object, This is a method of measuring the distance between a moving object and a transmitter / receiver by measuring a round trip time until a reflected wave is received (see, for example, Patent Document 1).
第2の方法は、見通し環境が得られない空間であって、電波、超音波等を移動物体に指向させることができない場合の移動物体の検出方法として、無線信号を送信機より送信し、受信機で受信した無線信号の遅延プロファイルの変化から、移動物体を検出する方法である(例えば、特許文献2及び特許文献3参照。)。遅延プロファイルは、送信機から受信機に直接到達した信号だけでなく、障害物等を反射して遅れて受信機に到達した信号も含めた受信信号強度の時間的プロファイルを示す分布であり、見通し環境外であっても移動物体が存在すれば、この強度分布が変化する。よって、遅延プロファイルの変化を検出することによって、見通し環境が得られない空間に存在する移動物体を検出することができる。
屋内のように障害物によって無線機と移動物体との見通し環境が得にくい場合、第1の方法では、無線機と移動物体間との間の電波の伝播時間を正確に測ることができないため、移動物体の位置を測定することは困難である。 If it is difficult to obtain a line-of-sight environment between the radio and the moving object due to obstacles, such as indoors, the first method cannot accurately measure the propagation time of the radio wave between the radio and the moving object. It is difficult to measure the position of a moving object.
また、第2の方法では、遅延プロファイルの変化を比較することによって移動物体の存在は検出できるものの、その移動物体の位置を測定することは不可能である。 In the second method, the presence of a moving object can be detected by comparing changes in delay profiles, but the position of the moving object cannot be measured.
本発明は、屋内のように障害物によって無線機と移動物体との見通しが得にくい環境において、センサ、無線タグ、通信端末装置等を取り付けることが困難な移動物体に、これを取り付けることなく、その移動物体の位置を測定する測位システムを提供する。 The present invention is an indoor environment where it is difficult to obtain a view of a wireless device and a moving object due to an obstacle, without attaching this to a moving object in which it is difficult to attach a sensor, a wireless tag, a communication terminal device, etc. A positioning system for measuring the position of the moving object is provided.
本発明の代表的な一例を示せば以下のとおりである。すなわち、第1の発明は、受信した信号の波形の解析結果を用いて、移動物体の位置を測定する測位システムであって、第1の移動物体に取り付けられた端末装置の位置を測定する端末位置測定装置と、少なくとも送信機を備える第1の無線装置と、少なくとも受信機を備える第2の無線装置と、前記第1の無線装置が送信した直接波、及び、第1の移動物体によって反射した反射波による信号の波形を解析して、第1の解析結果を生成する処理装置と、前記処理装置によって生成された第1の解析結果と前記第1の移動物体の位置とを記録するデータベースと、を備え、前記処理装置は、前記端末位置測定装置によって測定された前記端末装置の位置と前記第1の解析結果とを対応させて前記データベースに記録し、前記第1の無線装置が送信した直接波、及び、第2の移動物体によって反射した反射波による信号の波形を取得した場合、該取得した波形から生成された第2の解析結果と、前記データベースに記録された第1の解析結果とを比較し、前記第2の解析結果が前記第1の解析結果に該当すると判定された場合に、当該該当する第1の解析結果に対応する端末装置の位置を、前記第2の移動物体の位置と決定することを特徴とする。 A typical example of the present invention is as follows. That is, the first invention is a positioning system that measures the position of a moving object using the analysis result of the waveform of the received signal, and a terminal that measures the position of a terminal device attached to the first moving object. Reflected by a position measuring device, a first wireless device comprising at least a transmitter, a second wireless device comprising at least a receiver, a direct wave transmitted by the first wireless device, and a first moving object Analyzing the waveform of the signal by the reflected wave and generating a first analysis result, and a database for recording the first analysis result generated by the processing device and the position of the first moving object And the processing device records the location of the terminal device measured by the terminal location measuring device and the first analysis result in association with each other, and the first wireless device When acquiring the signal waveform of the transmitted direct wave and the reflected wave reflected by the second moving object, the second analysis result generated from the acquired waveform and the first recorded in the database When the second analysis result is determined to correspond to the first analysis result, the position of the terminal device corresponding to the corresponding first analysis result is compared with the second analysis result. The position of the moving object is determined.
本発明の一実施形態によれば、センサ、無線タグ、通信端末装置等を取り付けることが困難な移動物体にそれらを取り付けることなく、その移動物体の位置を測定することができる。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to measure the position of a moving object without attaching the sensor, the wireless tag, the communication terminal device, or the like to a moving object that is difficult to attach.
<実施形態1>
本発明の第1の実施の形態について、図1から図8を用いて説明する。
<
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の第1の実施の形態の測位システムの構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a positioning system according to a first embodiment of this invention.
測位システムは、端末装置2、複数の無線機1、処理装置6及びデータベース装置7を備え、各装置は無線回線又は有線回線によるネットワーク5によって接続される。
The positioning system includes a
無線機1は、無線信号を送信する機能及び空間8を伝播した無線信号を受信する機能を備え、ネットワーク5によって接続された処理装置6へ前記無線信号の受信波形を伝送する機能を備える。なお、空間8に送信する無線信号はUWBインパルス無線信号4を使用する。ここで、UWB(Ultra Wide Band)では、非常に広い周波数帯域を使った無線伝送方式の一つで、数ナノ秒以下のパルス信号が使用される。
The
また、無線機1は、見通し環境が得られないような空間8、例えば、屋内空間に複数台設置され、複数の定点において空間8の電波伝播環境によって変化する受信波形のパターンを計測する。
In addition, a plurality of
第1の無線機1は、空間8に向けてUWBインパルス無線信号4を送信し、第1の無線機1以外の少なくとも1台以上の第2の無線機1は、空間8を伝播したUWBインパルス無線信号4を受信する。このとき、UWBインパルス無線信号4を送信した第1の無線機1は、その送信を通知するトリガを信号生成制御部12において作成し、ネットワーク5を経由して第2の無線機1に通知してもよい。
The
なお、あらかじめ定められた第1の無線機1のみが継続的にUWBインパルス無線信号4を送信するのではなく、所定の時間毎に送信機となる第1の無線機1と受信機となる第2の無線機1とが順次入れ替わることによって、無線機1の配置を変えることなく、より多くの定点から受信波形のパターンを得ることができる。
Note that only the predetermined first
この場合、UWBインパルス無線信号4の送信元がどの無線機1であるかを特定するために、それぞれの無線機1に割り当てられた固有のIDをUWBインパルス無線信号4に含ませて送信する必要がある。固有のIDを送信信号に付加する方法としては、UWBインパルス無線信号4のインパルス列の正負のパターンを利用する方法が考えられる。
In this case, in order to specify which
端末装置2は、第1の移動物体3(例えば、人間、動物、自律走行機器等)に取り付けられ、自己の位置を測定する機能及びネットワーク5によって接続された処理装置6へ自己の位置を伝送する機能を備える。
The
端末装置2が取り付けられた第1の移動物体3が空間8内を移動する場合、端末装置2は自己の位置を逐次測定して、測定した位置を移動物体3の位置として処理装置6に伝送する。
When the first moving
UWBインパルス無線信号4は、空間8内を伝播し、少なくとも1台以上の無線機1によって受信される。このUWBインパルス無線信号4は、あらかじめ定められた1台の無線機1から送信されてもよいし、複数の無線機1が順に送信と受信の役割を交替し、送信の役割となった無線機1から送信されてもよい。このとき、UWBインパルス無線信号4は無線機1固有のIDを含んだ信号であることが望ましく、例えば、UWBインパルス無線信号4のインパルス列の正負のパターンでIDを通知する手法を採用できる。
The UWB impulse radio signal 4 propagates in the space 8 and is received by at least one
処理装置6は、無線機1、端末装置2、及びデータベース装置7にネットワーク5を通じて接続されている。処理装置6は、前記ネットワーク5を通じて端末装置2が自身の位置測定を実施したタイミング、この位置測定によって得られた端末装置2の座標、第1の(送信側)無線機1がUWBインパルス無線信号4を送信したタイミング、少なくとも1台以上の第2の(受信側)無線機1が、前記第1の(送信側)無線機1によって送信されたUWBインパルス無線信号4を受信したタイミング、及び、空間8内を伝播したUWBインパルス無線信号4の受信波形を入手する。そして、処理装置6は、端末装置2から伝送される位置情報と第1の無線機1から伝送される受信波形のパターンとを対応付ける処理を行う。また、処理装置6は、位置情報と受信波形のパターンとを対応付けた情報をデータベース装置7へ記憶する。
The
また、処理装置6は、第1の(送信側)無線機1が、端末装置等(センサ、無線タグ、通信端末装置等)が取り付けられていない第2の移動物体が存在する空間8にUWBインパルス無線信号4を送信し、第1の無線機1以外の少なくとも1台以上の第2の(受信側)無線機1が、第2の移動物体によって反射した信号の受信波形を取得した場合は、その受信波形を解析し、解析された前記受信波形のパターンとデータベース装置7に蓄積されている受信波形のパターンとを比較し、それぞれのパターンが一致する結果を得た場合、そのパターンに対応付けられた端末装置2の位置を第2の移動物体の位置として出力する。
In addition, the
これによって、端末装置等が取り付けられていない第2の移動物体が空間8内を移動する場合でも、データベース装置7に記憶された第1の移動物体3を基準とした受信波形のパターンを参照することによって、その位置を検出することができる。
Thereby, even when the second moving object to which the terminal device or the like is not attached moves in the space 8, the received waveform pattern based on the first moving
データベース装置7は、端末装置2の位置測定結果と受信波形のパターンとの対応データを保持する機能を備え、ネットワーク5を通じて無線機1、端末装置2及び処理装置6に接続される。
The
データベース装置7によって保持されるデータは、端末装置2の位置測定結果と受信波形のパターンとの対応を記録しており、データベースは、一般的なリレーショナルデータベース管理システム、例えば、PostgreSQL、MySQL等によって構築される。また、データベース装置7は、端末装置2の位置測定結果と受信波形のパターンとの対応を確率的に保存するモデルをデータとして用いてもよく、UWBインパルス無線信号4の受信波形のパターンを入力値、端末装置2の位置測定結果を出力値とする自己学習ニューラルネットワークをデータとして用いてもよい。ニューラルネットワークの学習過程における教師信号は端末装置2の位置測定結果を用いることが好適である。
The data held by the
なお、ネットワーク5は、有線回線又は無線回線若しくは有線回線と無線回線の両方によって構築することができ、無線機1、端末装置2及び処理装置6が接続される。有線回線を用いる場合はイーサネット(登録商標)、無線回線を用いる場合はIEEE802.11b規格に代表されるいわゆる無線LAN等を使用するとよい。
The
また、UWBインパルス無線信号4を送受信できる機能を備えた端末装置2、処理装置6及びデータベース装置7によって、前記ネットワーク5を構築してもよい。
Further, the
次に、無線機1の構成について説明する。
Next, the configuration of the
図2は、本発明の第1の実施の形態の無線機1の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
無線機1は、アンテナ11、信号生成制御部12、UWBインパルス無線信号送信部13、通信部14及びUWBインパルス無線信号受信部15を備える。
The
アンテナ11は、UWBインパルス無線信号4を送受信するアンテナであり、UWBインパルス無線信号送信部13及びUWBインパルス無線信号受信部15に接続される。また、アンテナ11は、アレーアンテナとしてもよく、また、複数の受信信号を一つの無線機1のUWBインパルス無線信号受信部15で受信することができるように構成してもよい。
The
信号生成制御部12は、UWBインパルス無線信号4を送信するタイミングを決定する制御部であり、UWBインパルス無線信号送信部13、UWBインパルス無線信号受信部15及び通信部14に接続されている。ネットワーク5を通じて伝送された、端末装置2が自己の位置を測定したタイミング、又は処理装置6の指令に基づき、UWBインパルス無線信号送信部13がアクティベートされる時刻を決定する。なお、アクティベートされる時刻は、無線機1に内蔵されたタイマの信号に基づいて決定されてもよい。
The signal
また、信号生成制御部12は、無線機1に固有のID及び無線機1に関する情報をビット列に変換し、変換されたビット列をUWBインパルス無線信号4に含ませて送信する指示をUWBインパルス無線信号送信部13に与える機能を備えてもよい。
In addition, the signal
UWBインパルス無線信号送信部13は、UWBインパルス無線信号4を生成し、送信する処理部であり、アンテナ11及び信号生成制御部12に接続される。また、UWBインパルス無線信号送信部13は信号生成制御部12からの指令を受け、アンテナ11からUWBインパルス無線信号4を送信する。なお、UWBインパルス無線信号送信部13は、M系列等の拡散符号を重畳し通信誤りを低減する機能を備えてもよい。
The UWB impulse radio
通信部14は、無線機1内の各機能モジュールとネットワーク5とを接続するインターフェースであり、UWBインパルス無線信号受信部15で受信したUWBインパルス無線信号4の受信波形をネットワーク5に接続された処理装置6に伝送する。
The
UWBインパルス無線信号受信部15は、第1の無線機1から送信されたUWBインパルス無線信号4を受信する機能、及び受信したUWBインパルス無線信号4の受信波形を計測する機能を備え、計測された受信波形を通信部14及びネットワーク5を通じて処理装置6に伝送する。また、UWBインパルス無線信号受信部15は、UWBインパルス無線信号送信部13が、M系列等の拡散符号の重畳によって符号拡散している場合は、同様の拡散符号を重畳し逆拡散することによって受信信号を復調する。
The UWB impulse radio
また、無線機1は信号処理の機能を備え、UWBインパルス無線信号4の受信波形を解析した結果のみを処理装置6に伝送する構成でもよい。この場合は、無線機1に受信波形を解析するための汎用のプロセッサ又は専用のLSIを組み込む。
The
なお、受信波形の解析については後述する。 The analysis of the received waveform will be described later.
次に、処理装置6の構成について説明する。
Next, the configuration of the
図3は、本発明の第1の実施の形態の処理装置6の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the
処理装置6は、通信部21、信号前処理部22、特徴量生成部23及び特徴量比較部24を備え、ネットワーク5によって、無線機1、端末装置2及びデータベース装置7に接続される。
The
通信部21は、処理装置6内の各機能モジュール(信号前処理部22、特徴量生成部23及び特徴量比較部24)とネットワーク5とを接続する通信インターフェースである。通信部21は、少なくとも1台以上の第2の無線機1によって受信されたUWBインパルス無線信号4の受信波形をネットワーク5を通じて受信し、受信した受信波形を信号前処理部22に出力する。また、通信部21は、端末装置2から伝送される端末装置2の位置情報をネットワーク5を通じて受け取り、受信した位置情報を信号前処理部22に出力する。
The
信号前処理部22は、入力された受信波形の信号前処理を行い、信号解析に適した波形に整形された受信波形を特徴量生成部23に出力する。
The
信号前処理部22における信号前処理には、時間領域における移動平均を計算する処理、低域通過フィルタ(例えば、チェビシェフ低域通過フィルタ)による処理、複数の受信波形のアンサンブル平均を計算する処理等がある。これらの処理は、何れもノイズを軽減するためのものである。また、信号のアップサンプリング及び補間を行い、受信波形を信号解析に適した波形に整形することもできる。なお、一般的に信号前処理の計算量は膨大なものとなるため、信号前処理は汎用プロセッサで行ってもよいが、専用に設けられたLSI上で行うように構成するのが好適である。
The signal preprocessing in the
本実施の形態においては、信号の前処理にアンサンブル平均の計算を用いるのが好適である。ここで、アンサンブル平均とは複数の信号波形の平均を計算する方法である。 In the present embodiment, it is preferable to use ensemble average calculation for signal preprocessing. Here, the ensemble average is a method of calculating the average of a plurality of signal waveforms.
図4は、本発明の第1の実施の形態の受信波形のアンサンブル平均計算の概念図である。 FIG. 4 is a conceptual diagram of ensemble average calculation of a received waveform according to the first embodiment of this invention.
信号前処理部22は、端末装置2の位置測定結果が同一の値となる場合又は所定の範囲内に収まる場合、すなわち、端末装置2が取り付けられた第1の移動物体3が同一の位置にあると判定される場合の受信波形を対象として、それら受信波形のアンサンブル平均を計算し、計算されたアンサンブル平均を特徴量生成部23に入力する。アンサンブル平均の計算によってノイズ成分が除去され、信号解析に適した波形のみを抽出することができるため、信号前処理部22においてアンサンブル平均の処理を行うことは好適である。
When the position measurement result of the
本実施の形態のように、ネットワーク5によって無線機1及び処理装置6が接続された構成の場合、第1の無線機1がUWBインパルス無線信号4を送信した時刻と一つの第2の無線機1が前記UWBインパルス無線信号4を受信した時刻とがネットワーク5を通じて処理装置6の通信部21に入力される。
When the
信号前処理部22は、信号送信時刻と信号受信時刻によって示される信号の同期点を計算し、1台の第2の無線機1が異なるタイミングで受信した受信波形31、受信波形32及び受信波形33を、各々の信号について算出された同期点を基準として重ね合わせ、信号強度の平均、すなわち、アンサンブル平均34を計算する。
The
また、処理装置6は、第1の無線機1によるUWBインパルス無線信号4の送信時刻又は第2の無線機1によるUWBインパルス無線信号4の受信時刻が通知されない場合でも、受信波形の相関が最大となる点を計算することによって、同期点を検出することができ、これによって、推定された同期点における前記受信波形31、受信波形32及び受信波形33のアンサンブル平均34を求めることができる。
Further, even when the
図3に示す処理装置6の構成の説明に戻る。
Returning to the description of the configuration of the
特徴量生成部23は、信号前処理部22において前処理をした受信波形を解析し、複数の特徴量を抽出する。特徴量生成部23は、通信部21、信号前処理部22及び特徴量比較部24に接続される。
The feature
特徴量生成部23は第1の移動物体3による受信波形から抽出された第1の特徴量(例えば、特徴ベクトル)と端末装置2から伝送された位置情報とを対応付け、対応付けられた情報を通信部21に出力し、処理装置6の通信部21はこれらの情報をデータベース装置7へ伝送する。データベース装置7は、受信波形から抽出された特徴量と端末装置2の位置情報とを対応付けた情報を対応データに記録する。
The feature
また、特徴量生成部23は、端末装置等が取り付けられていない第2の移動物体による受信波形を解析し、第2の特徴量を抽出する。
In addition, the feature
なお、特徴量とは、一般に信号の特徴を表す物理量であり、様々な種類が存在する。例えば、信号の統計値(信号の平均値、分散、中央値、最大値、最小値、最頻値等)、信号のスペクトル等周波数成分に関する特徴量、キャリブレーション値(空間内に移動物体が存在しない場合の受信波形と、空間内にあらかじめ定められた人数の人間がいる場合の受信波形と、移動物体が等速であらかじめ定められた軌跡を移動している場合の受信波形等との差分値相関値(又はある時刻の信号受信波形と一定時間前の受信波形との差分値、過去数回分の受信波形の平均値等)、無線信号による受信波形とカメラ画像マイクロフォン等のセンサによる出力値との差分値相関値等がある。 The feature amount is a physical amount that generally represents the feature of a signal, and there are various types. For example, signal statistical values (signal average, variance, median, maximum, minimum, mode, etc.), feature quantities related to frequency components such as signal spectrum, calibration values (moving objects in space) Difference between the received waveform when not moving, the received waveform when there are a predetermined number of people in the space, and the received waveform when the moving object is moving along a predetermined trajectory at a constant speed Correlation values (or a difference value between a signal reception waveform at a certain time and a reception waveform before a certain time, an average value of reception waveforms for the past several times, etc.), a reception waveform by a radio signal, and an output value by a sensor such as a camera image microphone Difference value correlation value and the like.
また、抽出されたすべての特徴量を使用する必要はなく、必要に応じて、いくつかを組み合わせてベクトルとして用いてもよい。例えば、受信信号の平均値と分散値を組にして特徴ベクトルとして用いることが考えられる。 Moreover, it is not necessary to use all the extracted feature values, and some of them may be combined and used as a vector as necessary. For example, it is conceivable to use the average value and variance value of the received signal as a feature vector.
本実施の形態においては、特に、特徴量生成部23は特徴量として受信信号の遅延プロファイルを計算するのが好適である。
In the present embodiment, it is particularly preferable that the feature
図5は、本発明の第1の実施の形態の受信波形の遅延プロファイル特性の一例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a delay profile characteristic of a reception waveform according to the first embodiment of this invention.
遅延プロファイルは無線信号に特有の特徴量であり、マルチパスを経由して受信機に到達した信号に関し、遅延波到達までの遅れ時間とその強度分布を示す。この遅延プロファイルは伝播路の状態によって変化するため、空間8の物理的な状態を表しているといえる。図5に示す波形の最も高いピークは移動物体から反射して受信機に到達した直接波であり、直接波の次に現れたいくつかのピークは空間8を伝播した反射波である。その他の小さな波はノイズ成分を表している。 The delay profile is a characteristic amount peculiar to a radio signal, and indicates a delay time until arrival of a delay wave and its intensity distribution with respect to a signal that reaches the receiver via multipath. Since this delay profile changes depending on the state of the propagation path, it can be said that it represents the physical state of the space 8. The highest peak of the waveform shown in FIG. 5 is a direct wave reflected from the moving object and reaches the receiver, and some peaks appearing after the direct wave are reflected waves propagated through the space 8. Other small waves represent noise components.
なお、特徴量生成部23における特徴量の抽出は、UWBインパルス無線信号4を受信する第2の無線機1側において行われてもよい。この場合は、無線機1に汎用のプロセッサ又は特徴量計算を行う専用のLSIを組み込むとよい。
Note that the feature amount extraction in the feature
再び、図3に示す処理装置6の構成の説明に戻る。
Returning to the description of the configuration of the
特徴量比較部24は、受信波形から抽出された特徴量を比較する。特徴量比較部24は、通信部21及び特徴量生成部23に接続される。
The feature
特徴量比較部24は、データベース装置7に記録されている第1の移動物体3による受信波形の第1の特徴量と、端末装置等が取り付けられていない第2の移動物体による受信波形の第2の特徴量とを比較して、これらが一致する結果を得た場合、その特徴量に対応付けられている端末装置2の位置を、第2の移動物体の位置として出力する。
The feature
なお、特徴量比較部24は、受信波形の特徴量を比較する場合、複数の特徴量の近接性又は類似性の大小関係を判定する。具体的な基準としては、比較する特徴量の間のユークリッド距離、マハラノビス距離、相関係数、差分値等がある。これらは使用される環境に適応するように変更することができる。
Note that the feature
さらに、前記特徴量比較部24は、少なくとも1台以上の第2の無線機1によって受信された受信波形の第2の特徴量の変化によって、端末装置等が取り付けられていない第2の移動物体の移動を検出し、これを出力する機能をもつ。ここで、前記第2の移動物体の移動の検出は、特徴量の比較に基づく。例えば、特徴量比較部24は、第2の無線機1によって受信された受信波形の第2の特徴量と、この第2の特徴量の受信前に受信した受信波形の第2の特徴量との間のユークリッド距離を計算し、計算されたユークリッド距離が所定の閾値を超えた場合は第2の移動物体が移動したと判断する。
Further, the feature
次に、本発明の実施の形態において、移動物体にセンサ、無線タグ、通信端末装置等を取り付けず、移動物体に負担を与えずに移動物体の位置及び移動を検出する方法を、図6から図9を用いて説明する。 Next, in the embodiment of the present invention, a method for detecting the position and movement of a moving object without attaching a sensor, a wireless tag, a communication terminal device, or the like to the moving object without imposing a burden on the moving object will be described with reference to FIG. This will be described with reference to FIG.
図6は、本発明の第1の実施の形態において、端末装置2の位置測定結果と第1の移動物体3による受信波形の第1の特徴量とを対応付けて記録する処理を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a process for recording the position measurement result of the
端末装置2が取り付けられた第1の移動物体3が空間8内を移動する場合、空間8の電波伝播環境は前記第1の移動物体3自身によって変化する。したがって、第1の移動物体3による受信波形は、第1の移動物体3の位置に依存して変化する。
When the first moving
初めに、第1の移動物体3に取り付けられた端末装置2は、自身の位置を測定し、得られた位置情報及び測定したタイミングを処理装置6に伝送する(ステップS10)。端末11の位置は、すなわち、受信波形に変化をもたらす第1の移動物体3の位置である。なお、端末装置2の位置測定方法については、図8を用いて後述する。
First, the
次に、第1の無線機1は、ステップS10において端末装置2の位置測定が行われたことをネットワーク5を通じて認識した後、第1の移動物体3が存在する空間8に向けて、UWBインパルス無線信号4を送信し、送信回数をカウントする(ステップS11)。
Next, the
次に、処理装置6は第1の移動物体3に取り付けられた端末装置2が移動したか否かをと判断する(ステップS11A)。ステップS11Aにおいて、端末装置2が移動していないと判断された場合は、ステップS12に進み、端末装置2が移動したと判断された場合は、無線機1におけるUWBインパルス無線信号4の送信回数のカウンタを初期化してカウンタを0に戻す(ステップS11B)。これらの処理によって、処理装置6は、受信波形に変化をもたらす第1の移動物体3が同一の座標に位置している間に、複数回の送信タイミング分の受信波形を取得することができ、取得された受信波形を重ね合わせることによって、より正確なアンサンブル平均を計算することができる。
Next, the
なお、端末装置2の移動は、ステップS10において端末装置2から処理装置6へ通知された端末装置2の位置測定結果が前回のタイミングで測定された結果と同一でない又は所定の範囲内にないと判定されることによって検出される。
Note that the movement of the
次に、第1の無線機1以外の少なくとも1台以上の第2の無線機1は、空間8の伝播した前記UWBインパルス無線信号4を、アンテナ11を通じてUWB無線信号受信部15で受信し、受信波形を計測する(ステップS12)。
Next, at least one
このとき、UWBインパルス無線信号4を送信した第1の無線機1と、UWBインパルス無線信号4を受信する第2の無線機1とは、ネットワーク5によって相互に接続されているので、第1の無線機1は、UWBインパルス無線信号4を送信したことを通知するトリガを信号生成制御部12において作成し、通信部14に出力し、ネットワーク5を通じて第2の無線機1に通知してもよい。
At this time, the
第2の無線機1は、計測された受信波形を、ネットワーク5を通じて処理装置6へ伝送する(ステップS13)。
The
次に、処理装置6の信号前処理部22は、第1の無線機1がUWBインパルス無線信号4を送信したタイミング及び第2の無線機1がUWBインパルス無線信号4を受信したタイミングを用いて、受信波形の前処理として、ノイズ除去のための信号前処理を行う(ステップS14)。
Next, the
この信号前処理には、既に述べたとおり、移動平均を計算する処理、低域通過フィルタリングによる処理、複数の受信波形のアンサンブル平均の計算の処理等がある。信号前処理部22は、信号解析に適した波形に整形した受信波形を特徴量生成部23に入力する。また、この前処理は、第2の無線機1が無線信号14を受信した時点で、第2の無線機1内で行ってもよい。この場合は、無線機1に汎用のプロセッサを組み込み、このプロセッサによって計算してもよいが、無線機1に前処理機能に特化した回路構成を含む専用のLSIを組み込み、これを使用することが好適である。
As described above, this signal preprocessing includes processing for calculating a moving average, processing by low-pass filtering, processing for calculating an ensemble average of a plurality of received waveforms, and the like. The
次に、特徴量生成部23は、信号前処理部22から入力された受信波形を解析し、受信波形から第1の特徴量を抽出する(ステップS15)。
Next, the feature
特徴量の要素は既出のとおりであり、遅延プロファイルのほか、例えば、信号の平均値、分散、中央値、最大値、最小値、最頻値等の統計量、信号のスペクトル等周波数成分に関する特徴量、キャリブレーション値、すなわち、空間内に移動物体がない場合の受信波形と、空間内に人間があらかじめ定められた人数がいる場合の受信波形と、移動物体が等速であらかじめ定められた軌跡を移動している場合の受信波形等との差分値及び相関値、一定時間前の受信波形との差分値、過去数回分の受信波形の平均値、カメラ画像やマイクロフォン等の無線信号以外のセンサの出力値と受信波形との差分値及び相関値がある。 The elements of the feature amount are as described above. In addition to the delay profile, for example, a statistical value such as a signal average value, variance, median value, maximum value, minimum value, mode value, and signal frequency component such as a spectrum. Quantity, calibration value, that is, the received waveform when there is no moving object in the space, the received waveform when there is a predetermined number of people in the space, and the trajectory where the moving object is determined at a constant speed Difference value and correlation value with received waveform when moving, difference value with received waveform before a certain time, average value of received waveform for several past times, sensors other than wireless signals such as camera images and microphones There are a difference value and a correlation value between the output value and the received waveform.
なお、特徴量の抽出は、無線機1に汎用のプロセッサを組み込み、この汎用のプロセッサで計算してもよいが、信号処理の計算量が膨大になる場合は、無線機1に特徴ベクトル抽出に適する回路構成を含む専用のLSIを組み込み、これを使用することが好適である。
Note that the feature amount may be extracted by incorporating a general-purpose processor into the
次に、特徴量生成部23は、抽出された第1の特徴量と、ステップS10において通知されている端末装置2の位置情報とを対応付け、対応付けられた情報をデータベース装置7に記録する(ステップS16)。
Next, the feature
また、データベース装置7へ、対応付けられた情報をエントリとして記録する場合において、そのエントリと同一の端末装置2の位置が記載されたエントリが既に存在するときは、既に存在するエントリをその新しいエントリと置き換えてもよいし、既に存在するエントリとその新しいエントリとの平均をとって最新のエントリとしてよい。また、その新しいエントリを、既に存在するエントリとは異なるエントリとして保存してもよい。
Further, when the associated information is recorded as an entry in the
以上の手順を繰り返すことによって、データベース装置7の対応データのエントリが次々に蓄積され、空間8の観測領域を網羅していく。また、逐次情報を更新するため、伝播環境が変化した場合でもその変化に追従することができる。
By repeating the above procedure, the corresponding data entries of the
また、キャリブレーションとして、観測領域に一切の移動物体が存在しない場合の特徴量(特徴ベクトル)、移動物体が等速である定められた方向に移動している場合の特徴量(特徴ベクトル)等を取得してもよい。等速度運動する移動物体の特徴量を取得することによって、移動物体の移動方向の変化を検出することができる。 In addition, as calibration, a feature amount (feature vector) when no moving object is present in the observation region, a feature amount (feature vector) when the moving object is moving in a predetermined direction at a constant speed, etc. May be obtained. A change in the moving direction of the moving object can be detected by acquiring the feature amount of the moving object that moves at a constant speed.
次に、処理装置6(又は無線機1)は、UWBインパルス無線信号4が所定のパルス回数分送信された否かを判定する(ステップS17)。 Next, the processing device 6 (or the wireless device 1) determines whether or not the UWB impulse radio signal 4 has been transmitted for a predetermined number of pulses (step S17).
UWBインパルス無線信号4が所定の回数分送信されていないと判定された場合は、所定の回数に達するまで、ステップS10からステップS16までの処理が繰り返される。これによって、第1の移動物体3による受信波形のパターンを多く集めることができ、より正確なアンサンブル平均を計算することができる。
When it is determined that the UWB impulse radio signal 4 has not been transmitted a predetermined number of times, the processes from step S10 to step S16 are repeated until the predetermined number of times is reached. As a result, a large number of received waveform patterns by the first moving
一方、UWBインパルス無線信号4が所定の回数分送信されたと判定された場合は、処置装置16(又は無線機1)は、第1の無線機1と第2の無線機1とを交互に入れ替えるよう指令する(ステップS18)。第1の無線機1とは別の位置に設置されている他の無線機1からUWBインパルス無線信号4を送信することによって、無線機1の配置を変更することなく、より多くの定点から受信波形のパターンを得ることができる。
On the other hand, when it is determined that the UWB impulse radio signal 4 has been transmitted a predetermined number of times, the treatment device 16 (or the radio device 1) alternates between the
以上、図6に示すステップS10からステップS18までの処理によって、端末装置2の位置情報、すなわち、第1の移動物体3の位置情報と第1の移動物体3による受信波形の第1の特徴量とが対応付けられ、対応付けられた情報がデータベース装置7の対応データに記録された。
As described above, the position information of the
次に、端末装置等が取り付けられていない第2の移動物体の位置を測定する処理を説明する。第2の移動物体が空間8を移動する場合、空間8の電波伝播環境は前記第2の移動物体自身によって変化する。したがって、無線機1によって得られる受信波形は第2の移動物体の位置に依存したパターンとなる。
Next, processing for measuring the position of the second moving object to which no terminal device or the like is attached will be described. When the second moving object moves in the space 8, the radio wave propagation environment in the space 8 changes depending on the second moving object itself. Therefore, the received waveform obtained by the
図7は、本発明の第1の実施の形態において、第2の移動物体による受信波形から抽出された第2の特徴量とデータベース装置7に記録された第1の特徴量とを比較し、第2の移動物体の位置を出力する処理を示すフローチャートである。
FIG. 7 shows a comparison between the second feature value extracted from the received waveform of the second moving object and the first feature value recorded in the
初めに、第1の無線機1は、端末装置等が取り付けられていない第2の移動物体が存在する空間8に向けて、UWBインパルス無線信号4を送信する(ステップS20)。第1の無線機1以外の少なくとも1台以上の第2の無線機1は、空間8内を伝播したUWBインパルス無線信号4をアンテナ11を通じてUWBインパルス無線信号受信部15で受信し、第2の移動物体による受信波形を計測する(ステップS21)。次に、前記第2の無線機1は、計測された受信波形をネットワーク5を通じて処理装置6に伝送する(ステップS22)。
First, the
次に、処理装置6の信号前処理部22は、入力された受信波形の前処理を行い、信号解析に適した波形に整形された受信波形を特徴量生成部23に入力する(ステップS23)。
Next, the
なお、この前処理は前述のステップS14と同様のノイズ除去処理である。例えば、移動平均を計算する処理、低域通過フィルタによる処理、及び複数の受信波形のアンサンブル平均を計算する処理等があるが、本実施の形態においては、処理装置6の信号前処理部22はアンサンブル平均の計算をするのが好適である。また、この信号前処理は、第2の無線機1が、UWBインパルス無線信号4を受信したときに、第2の無線機1内において行われてもよい。この場合、無線機1に汎用のプロセッサを組み込み、この汎用のプロセッサで計算してもよいが、無線機1に前処理機能に適する回路構成を含む専用のLSIを組み込み、これを使用することが好適である。
This pre-processing is a noise removal process similar to step S14 described above. For example, there are a process for calculating a moving average, a process using a low-pass filter, a process for calculating an ensemble average of a plurality of received waveforms, etc. In the present embodiment, the
次に、処理装置6の特徴量生成部23は、入力された受信波形を解析し、第2の特徴量を抽出する(ステップS24)。特徴量生成部23は第2の移動物体による受信波形から抽出した第2の特徴量を特徴量比較部24に出力する。
Next, the feature
ここで、抽出される特徴ベクトルの要素は既に説明したとおりであり、遅延プロファイルのほか、例えば、信号の平均値、分散、中央値、最大値、最小値、最頻値等の統計量、信号のスペクトル等、周波数成分に関する特徴量、キャリブレーション値、すなわち、空間内に移動物体が存在しない場合の受信波形と、空間内に人間があらかじめ定められた人数が存在する場合の受信波形と、移動物体が等速であらかじめ定められた軌跡を移動している場合の受信波形等との差分値及び相関値、一定時間前の受信波形との差分値、過去数回分の受信波形の平均値、カメラ画像及びマイクロフォン等の無線信号以外のセンサの出力値と受信波形との差分値及び相関値があるが、前述のステップS15で計算したものと同じ特徴量を用いる。この場合、無線機1に汎用のプロセッサを組み込み、この汎用のプロセッサで計算してもよいが、無線機1に特徴ベクトル抽出に適する回路構成を含む専用のLSIを組み込み、これを使用することが好適である。
Here, the elements of the feature vector to be extracted are as described above. In addition to the delay profile, for example, statistics such as signal average value, variance, median value, maximum value, minimum value, mode value, and signal Features such as spectrum, frequency values, calibration values, that is, a received waveform when there is no moving object in the space, a received waveform when a predetermined number of people are present in the space, and movement Difference value and correlation value with the received waveform etc. when the object is moving at a predetermined trajectory at a constant speed, difference value with the received waveform before a certain time, average value of the received waveform for the past several times, camera Although there are a difference value and a correlation value between an output value of a sensor other than a radio signal such as an image and a microphone and a received waveform, the same feature amount as that calculated in step S15 is used. In this case, a general-purpose processor may be incorporated in the
ステップS24によって、処理装置6の特徴量比較部24は、第2の移動物体による受信波形から抽出された第2の特徴量を得た。次に、特徴量比較部24は、データベース装置7に記録された対応データを参照し、第2の特徴量に対して特徴量間の距離が最近傍である第1の特徴量のエントリがあるか否かを判定する(ステップS25)。
In step S24, the feature
なお、特徴量の比較には最近傍決定則に従う手法を用いる。すなわち、データベース装置7に記録されている第1の特徴量の集合を特徴空間上にマッピングし、マッピングされた第1の特徴量と新たに得られた第2の特徴量とが前記特徴空間上で最近傍となるクラスを照合結果として出力する手法である。具体的には、すべての第1の特徴量と新たに得られた第2の特徴量と間のユークリッド距離を計算し、ユークリッド距離が最も小さくなる第1の特徴量のエントリを第2の特徴量に対して最近傍である特徴量として出力する。また、ユークリッド距離を用いずにマハラノビス距離、相関係数、差分値等を用いてもよい。
Note that a technique according to the nearest neighbor determination rule is used for comparison of feature amounts. That is, the first feature quantity set recorded in the
また、第2の特徴量と第2の特徴量に対して最近傍であるとして出力された第1の特徴量との信号波形間の相関係数を計算し、相関係数が閾値を超えた場合に限って端末の座標を出力するステップS26をステップS25の次に設けてもよい。 Also, the correlation coefficient between the signal waveform of the second feature quantity and the first feature quantity output as being closest to the second feature quantity is calculated, and the correlation coefficient exceeds the threshold value Only in some cases, step S26 for outputting the coordinates of the terminal may be provided after step S25.
ステップS25において、第2の特徴量に対して最近傍である第1の特徴量のエントリがあると判定され、必要に応じてステップS26を設定した場合は、次に、該第1の特徴量と該第2の特徴量との間の相関係数を計算し、計算された相関係数が所定の閾値を超える否かを判定する(ステップS26)。ステップS26において、相関係数が閾値を超えると判定された場合は、該第1の特徴量のエントリに記載された端末装置2の位置を第2の移動物体の位置として出力する(ステップS27)。
If it is determined in step S25 that there is an entry for the first feature value that is closest to the second feature value, and if step S26 is set as necessary, the first feature value is then set. And the second feature quantity are calculated, and it is determined whether or not the calculated correlation coefficient exceeds a predetermined threshold (step S26). If it is determined in step S26 that the correlation coefficient exceeds the threshold, the position of the
なお、処理装置6は、出力した第2の移動物体の位置と時刻を空間8上にプロットすることによって、第2の移動物体の移動経路又は速度を計算するようにしてもよい。この計算結果は、データベース装置7に記録されるよう構成してもよい。これによって、例えば、第2の移動物体がある位置に一定期間止まっていたのか又はどの方向に移動したのかを知ることができる。
The
また、ステップS25において第2の特徴量に対して最近傍である第1の特徴量のエントリがないと判定された場合、及び、必要に応じて設定したステップS26において最近傍となった第1の特徴量と第2の特徴量との間の相関係数が所定の閾値を超えないと判定された場合は、第2の特徴量に一致する第1の特徴量はないと判断し、特徴量比較の処理を終了する。 Further, when it is determined in step S25 that there is no entry of the first feature value that is the nearest to the second feature value, and the first feature that is the nearest in step S26 set as necessary. If it is determined that the correlation coefficient between the feature amount and the second feature amount does not exceed the predetermined threshold, it is determined that there is no first feature amount that matches the second feature amount, and the feature The amount comparison process is terminated.
なお、ステップS25において、第1の特徴量と第2の特徴量が十分な確度をもって一致すると判定できる場合は、ステップS26を省略し、該第1の特徴量のエントリに記載された端末装置2の位置情報を第2の移動物体の位置として出力してもよい。
Note that if it can be determined in step S25 that the first feature value and the second feature value match with sufficient accuracy, step S26 is omitted, and the
また、ニューラルネットワークのような学習を行うネットワークによってデータベース装置7を構成する場合は、第2の特徴量をネットワークへの入力値とし、端末装置2の位置を出力値とする。入出力値の照合を取るアルゴリズムは、使用されるセンサ又は環境に適応するよう変更できるよう構成するのが好適である。例えば、人間によってこれを変更するアルゴリズムと、端末装置2の位置測定結果とその時点における端末装置2を備えた移動物体の測定結果との間の差を最小にするアルゴリズムとを、処理装置6が適応するように選択してもよい。
When the
次に、図6のステップS10に示した端末装置の位置測定の方法を説明する。 Next, a method for measuring the position of the terminal device shown in step S10 of FIG. 6 will be described.
図8は、本発明の第1の実施の形態における端末装置41の位置測定システムの構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a position measurement system for the
端末装置41の位置を測定する方法には、カメラの動画像による認識の方法、超音波による認識の方法、RFID又はICチップによる方法、UWBインパルス無線以外の無線による方法等がある。本発明の第1の実施の形態においては、端末装置41が送信する無線信号の伝播時間を計測することによって端末装置41の位置を決定する測定方法を用いる。
As a method for measuring the position of the
無線信号の伝播時間を用いた測定方法には、大きく分けてTOA(Time of Arrival)とTDOA(Time Difference of Arrival)がある。前者は端末装置から複数の基地局装置までの信号の伝播時間から、端末装置の位置を測定する方法であり、後者は端末装置からの測位信号を基地局が受信する時刻と、位置が既知である基準基地局装置から発信された基準信号を基地局装置が受信した時刻との差から、端末装置の位置を測定する方法である。インパルス型のUWB無線信号は連続波の信号に比べて伝播時間を容易に計測することができる。よって、インパルス型のUWB無線信号を用いる測位システムは、TOA又はTDOAのいずれの方式も端末装置の位置測定に好適である。 Measurement methods using radio signal propagation time are broadly divided into TOA (Time of Arrival) and TDOA (Time Difference of Arrival). The former is a method of measuring the position of a terminal device from the propagation time of signals from the terminal device to a plurality of base station devices, and the latter is a method in which the base station receives a positioning signal from the terminal device and the position is known. In this method, the position of the terminal device is measured from the difference from the time at which the base station device receives a reference signal transmitted from a certain reference base station device. An impulse UWB radio signal can easily measure the propagation time compared to a continuous wave signal. Therefore, the positioning system using the impulse type UWB radio signal is suitable for measuring the position of the terminal device by either the TOA or TDOA method.
図8に示す端末位置測定システムは、少なくとも3台以上の基地局装置42及び端末位置解析装置45を備え、ネットワーク44によって接続される。端末装置41は測位信号43を送信する機能を備える。基地局装置42は、測位信号43を受信する機能を備え、ネットワーク44を通じて端末位置解析装置45に接続される。基地局装置42は、受信した測位信号43を位置解析装置86に伝送する。端末位置解析装置45は、ネットワーク44を通じて少なくとも3台以上の基地局装置42が計測した測位信号43の伝播時間のそれぞれを取得し、取得された伝播時間によって端末装置41の位置を計算する。
The terminal location measurement system shown in FIG. 8 includes at least three
上述したとおり、本発明の第1の実施の形態によれば、遅延プロファイルを含む受信波形の第1の特徴量と端末装置41が取り付けられた第1の移動物体3の位置とをあらかじめ対応付けて逐次記録することによって、障害物によって無線機と移動物体との見通し環境が得にくい屋内空間においても、センサ、無線タグ、通信端末装置等を取り付けることが困難な第2の移動物体に、これを取り付けることなく、その位置を測定し、また、移動を検出することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the first feature amount of the received waveform including the delay profile is associated in advance with the position of the first moving
<実施形態2>
本発明の第2の実施の形態の測位システムの構成について説明する。
<
The configuration of the positioning system according to the second embodiment of the present invention will be described.
図9は、本発明の第2の実施の形態の測位システムの構成図である。 FIG. 9 is a configuration diagram of a positioning system according to the second embodiment of this invention.
図8に示した端末装置の位置測定システムにおける基地局装置42及び端末位置解析装置45は、図1に示す測位システムにおける無線機1及び処理装置6とそれぞれ同一であってもよい。つまり、測位システムの無線機1は端末装置41の位置測定のための基地局装置42の機能を兼ね、処理装置6は端末位置解析装置45の機能を兼ねることができる。
The
第2の実施の形態の測位システムは、端末装置51、基地局装置兼無線機52、端末位置解析装置兼処理装置55及びデータベース装置56を備え、各装置はネットワーク54によって接続される。端末装置51は、測位信号53を送信する機能を備える。基地局装置兼無線機52は、測位信号53を受信する機能を備え、ネットワーク54を通じて端末位置解析装置兼処理装置55に接続され、受信した測位信号53を端末位置解析装置兼処理装置55に伝送する。端末位置解析装置兼処理装置55は、ネットワーク54を通じて基地局装置兼無線機52が受信した少なくとも3台以上の測位信号53の伝播時間を取得し、その伝播時間によって端末装置51の位置を計算する。
The positioning system according to the second embodiment includes a
第2の実施の形態の測位システムにおける処理は、図6に示すステップS10からステップS18までの処理及び図7に示すステップS20からステップS27までの処理と同一であり、図6のステップS10に示す端末位置測定の処理は、基地局装置兼無線機52及び端末位置解析装置兼処理装置55が行う。
The processing in the positioning system of the second embodiment is the same as the processing from step S10 to step S18 shown in FIG. 6 and the processing from step S20 to step S27 shown in FIG. 7, and is shown in step S10 in FIG. The terminal location measurement processing is performed by the base station device /
以上、説明したとおり、本発明の第2の実施の形態は、第1の実施の形態と比較すると、端末装置の位置測定を、受信波形を計測する無線機及び処理装置が行う点で異なる。これによって、第2の実施の形態では、システム構成を簡略化することができる。 As described above, the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that the position measurement of the terminal device is performed by the radio device and the processing device that measure the received waveform. Thus, in the second embodiment, the system configuration can be simplified.
1 無線機
2 端末装置
3 移動物体
4 UWBインパルス無線信号
5 ネットワーク
6 処理装置
7 データベース装置
8 空間
11 アンテナ
12 信号生成制御部
13 UWBインパルス無線信号送信部
14 通信部
15 UWBインパルス無線信号受信部
21 通信部
22 信号前処理部
23 特徴量生成部
24 特徴量比較部
31 受信波形
32 受信波形
33 受信波形
34 受信波形のアンサンブル平均
42 基地局装置
43 測位信号
44 ネットワーク
45 端末位置解析装置
52 基地局装置兼無線機
53 測位信号
54 ネットワーク
55 端末位置解析装置兼処理装置
56 データベース装置
57 空間
58 移動物体
DESCRIPTION OF
Claims (16)
第1の移動物体に取り付けられた端末装置の位置を測定する端末位置測定装置と、
少なくとも送信機を備える第1の無線装置と、
少なくとも受信機を備える第2の無線装置と、
前記第1の無線装置が送信した直接波、及び、第1の移動物体によって反射した反射波による信号の波形を解析して、第1の解析結果を生成する処理装置と、
前記処理装置によって生成された第1の解析結果と前記第1の移動物体の位置とを記録するデータベースと、を備え、
前記処理装置は、
前記端末位置測定装置によって測定された前記端末装置の位置と前記第1の解析結果とを対応させて前記データベースに記録し、
前記第1の無線装置が送信した直接波、及び、第2の移動物体によって反射した反射波による信号の波形を取得した場合、該取得した波形から生成された第2の解析結果と、前記データベースに記録された第1の解析結果とを比較し、
前記第2の解析結果が前記第1の解析結果に該当すると判定された場合に、当該該当する第1の解析結果に対応する端末装置の位置を、前記第2の移動物体の位置と決定することを特徴とする測位システム。 A positioning system that measures the position of a moving object using the analysis result of the waveform of the received signal,
A terminal position measuring device for measuring the position of the terminal device attached to the first moving object;
A first wireless device comprising at least a transmitter;
A second wireless device comprising at least a receiver;
A processing device for analyzing a waveform of a signal by a direct wave transmitted by the first wireless device and a reflected wave reflected by a first moving object, and generating a first analysis result;
A database that records the first analysis result generated by the processing device and the position of the first moving object;
The processor is
The terminal position measured by the terminal position measuring device and the first analysis result are associated with each other and recorded in the database,
When the waveform of the signal by the direct wave transmitted by the first wireless device and the reflected wave reflected by the second moving object is acquired, the second analysis result generated from the acquired waveform and the database Compared with the first analysis result recorded in
When it is determined that the second analysis result corresponds to the first analysis result, the position of the terminal device corresponding to the corresponding first analysis result is determined as the position of the second moving object. A positioning system characterized by that.
前記第1の無線装置が送信した信号を前記第2の無線装置が受信した後に、前記第2の無線装置が信号を送信し、
前記第1の無線装置は、前記第2の無線装置が送信した信号を受信し、
前記処理装置は、前記第1及び第2の無線装置が受信した信号の受信波形から前記第2の解析結果を生成することを特徴とする請求項1に記載の測位システム。 The first and second wireless devices include a transmitter and a receiver,
After the second wireless device receives the signal transmitted by the first wireless device, the second wireless device transmits the signal;
The first wireless device receives a signal transmitted by the second wireless device;
The positioning system according to claim 1, wherein the processing device generates the second analysis result from reception waveforms of signals received by the first and second wireless devices.
前記受信波形を解析に適したデータに変換する信号処理部と、
前記変換されたデータを解析して、解析結果として特徴量を生成し、前記生成された特徴量をデータベースに記録する特徴量生成部と、
前記生成された特徴量の間の距離を計算することによって、前記特徴量を比較する特徴量比較部と、を備え、
前記特徴量生成部は、前記端末位置測定装置によって測定された前記端末装置の位置と前記第1の特徴量とを対応付けて前記データベースに記録し、
前記特徴量比較部は、前記受信波形を取得した場合、該取得した受信波形から生成された第2の特徴量と、前記データベースに記録された第1の特徴量との間の距離を比較し、前記第2の特徴量から最近傍となる前記第1の特徴量を特徴空間中から選択することを特徴とする請求項1に記載の測位システム。 The processor is
A signal processing unit for converting the received waveform into data suitable for analysis;
Analyzing the converted data, generating a feature value as an analysis result, and recording the generated feature value in a database; and
A feature amount comparison unit that compares the feature amounts by calculating a distance between the generated feature amounts; and
The feature quantity generation unit records the position of the terminal device measured by the terminal position measurement device and the first feature quantity in association with each other in the database,
When the received waveform is acquired, the feature value comparing unit compares a distance between the second feature value generated from the acquired received waveform and the first feature value recorded in the database. 2. The positioning system according to claim 1, wherein the first feature value that is closest to the second feature value is selected from a feature space.
前記各受信機が受信したインパルス型のUWB無線信号を用いて、第1の移動物体に取り付けられた端末装置の位置を測定することを特徴とする請求項1に記載の測位システム。 The terminal position measuring device includes at least three receivers,
2. The positioning system according to claim 1, wherein the position of the terminal device attached to the first moving object is measured using an impulse-type UWB radio signal received by each receiver.
前記測位システムは、
第1の移動物体に取り付けられた端末装置の位置を測定する端末位置測定装置と、
少なくとも送信機を備える第1の無線装置と、
少なくとも受信機を備える第2の無線装置と、
前記処理装置によって生成された第1の解析結果と前記第1の移動物体の位置とを記録するデータベースと、を備え、
前記処理装置は、
前記第1の無線装置が送信した直接波、及び、第1の移動物体によって反射した反射波による信号の波形を解析して、第1の解析結果を生成し、
前記端末位置測定装置によって測定された前記端末装置の位置と前記第1の解析結果とを対応させて前記データベースに記録し、
前記第1の無線装置が送信した直接波、及び、第2の移動物体によって反射した反射波による信号の波形を取得した場合、該取得した波形から生成された第2の解析結果と、前記データベースに記録された第1の解析結果とを比較し、
前記第2の解析結果が前記第1の解析結果に該当すると判定された場合に、当該該当する第1の解析結果に対応する端末装置の位置を、前記第2の移動物体の位置と決定することを特徴とする処理装置。 A processing device provided in a positioning system that measures the position of a moving object using the analysis result of the waveform of a received signal,
The positioning system is
A terminal position measuring device for measuring the position of the terminal device attached to the first moving object;
A first wireless device comprising at least a transmitter;
A second wireless device comprising at least a receiver;
A database that records the first analysis result generated by the processing device and the position of the first moving object;
The processor is
Analyzing the waveform of the signal from the direct wave transmitted by the first wireless device and the reflected wave reflected by the first moving object to generate a first analysis result;
The terminal position measured by the terminal position measuring device and the first analysis result are associated with each other and recorded in the database,
When the waveform of the signal by the direct wave transmitted by the first wireless device and the reflected wave reflected by the second moving object is acquired, the second analysis result generated from the acquired waveform and the database Compared with the first analysis result recorded in
When it is determined that the second analysis result corresponds to the first analysis result, the position of the terminal device corresponding to the corresponding first analysis result is determined as the position of the second moving object. The processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記変換されたデータを解析して、解析結果として特徴量を生成し、前記生成された特徴量をデータベースに記録する特徴量生成部と、
前記生成された特徴量の間の距離を計算することによって、前記特徴量を比較する特徴量比較部と、を備え、
前記特徴量生成部は、前記端末位置測定装置によって測定された前記端末装置の位置と前記第1の特徴量とを対応付けて前記データベースに記録し、
前記特徴量比較部は、前記受信波形を取得した場合、該取得した受信波形から生成された第2の特徴量と、前記データベースに記録された第1の特徴量との間の距離を比較し、前記第2の特徴量から最近傍となる前記第1の特徴量を特徴空間中から選択することを特徴とする請求項11に記載の処理装置。 A signal processing unit for converting the received waveform into data suitable for analysis;
Analyzing the converted data, generating a feature value as an analysis result, and recording the generated feature value in a database; and
A feature amount comparison unit that compares the feature amounts by calculating a distance between the generated feature amounts; and
The feature quantity generation unit records the position of the terminal device measured by the terminal position measurement device and the first feature quantity in association with each other in the database,
When the received waveform is acquired, the feature value comparing unit compares a distance between the second feature value generated from the acquired received waveform and the first feature value recorded in the database. The processing apparatus according to claim 11, wherein the first feature value that is closest to the second feature value is selected from a feature space.
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