JP2004053510A - 位置検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】屋内において高い精度で複数の送信局の位置を検出する。
【解決手段】位置検出システムは、第１の標識番号を含む第１標識信号を周期的に送信するとともに、外部から供給される起動信号を受信したときに第２の標識番号を含む第２標識信号を送信する送信局と、送信局から送信された第１および第２標識信号を受信してそれぞれの受信強度を求め、第１および第２の標識番号を判読する受信局と、前記受信局から供給される受信強度と第１および第２の標識番号とを、それぞれ関連付けて格納し管理するデータ管理部と、データ管理部で管理されるデータを用いて送信局の位置を計算する位置計算機とを含む。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意の物体に添着した送信局の位置を検出するシステムに関し、特に、店舗、事務所等の屋内においても、送信局が置かれた周囲の環境から大きな影響を受けることなく、高い精度で送信局の位置を検出し、管理できる位置検出システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線を利用したタグ（送信局）は非常に広範囲な分野で使われている。例えば図１に示すように、店舗内にゲート１２１ａ、１２１ｂを設け、タグ１２３ａ、１２３ｂを付けた商品１２２ａ、１２２ｂが会計をせずにゲート１２１を通ると警報が鳴るシステムが、多くの店舗で既に稼働している。このような無線送信局は、通常パッシブタグと呼ばれるタイプが用いられており、ゲート１２１から放射される電波を送信局で変調して送信し、それをゲート１２１で受信する形式を採用している。ゲート式「パッシブタグシステム」においては、送信局に電源が無いため保守性に優れているが、通信距離が数十センチ程度に限られ、送信局の位置を広域で検出できる無線標識システムとしては適していないという問題がある。
【０００３】
一方、広域で使用する標識として、図２に示すように、送信局に電源を持たせて通信距離を長くしたアクティブタグと呼ばれるタイプが知られている。一般に特定小電力に割り当てられた周波数帯を用いて、数メートルから十数メートルの範囲で通信が可能である。このような電波標識は、特定の受信局１２４ａ、１２４ｂに関して、その通信エリア１２５ａ、１２５ｂ内に送信局１２７ａ〜１２７ｆ（タグ１、…、タグ６）が存在するかしないかを同定する機能のみを持つ。「アクティブタグシステム」では、送信局と受信局の組み合わせで送信局の位置を固定しようとすると、位置推定精度は通信距離すなわち通信エリアサイズ以上になる。位置精度を上げるには送信局の送信出力を低くするか、受信局の感度を低くして、受信局がカバーするエリアを狭め、受信局数を多くする必要がある。
【０００４】
この問題点を解決する手法として、図３に示すように、特開平９−１６１１７７号公報に開示される位置検出システムが提案されている。このシステムは所定の時間間隔で、自己の識別コードおよび現在時刻を含む信号を電波により送信する送信局１３１と、送信局から受信した信号にその受信時刻および自己の識別コードを付加した信号を電波により送信する少なくとも３つ以上の基地局１３２と、基地局から受信した情報をもとにして送信局と基地局との間の距離をそれぞれ算出して送信局の位置を特定するセンター局１３３とを有している。送信局１３１は、常時所定の時間間隔で、自己の識別コードおよび現在時刻を含む信号を、電波により送信する。各基地局１３２は、送信局１３１からの電波を受信するたびに、送信局１３１から受信した信号にその受信時刻および自己の識別コードを付加した信号を、電波によりセンター局１３３へ送信する。センター局１３３は各基地局１３２から受信した情報をもとにして、送信局１３１と各基地局１３２との間の距離をそれぞれ算出し、送信局１３１の位置を特定する。具体的には、送信局１３１の送信時刻と各基地局１３２での受信時刻から、送信局１３１から基地局１３２までの電波の到達時間を求め、送信局１３１と各基地局１３２間の距離をそれぞれ計算することによって、各基地局１３２に対する関係で送信局１３１の位置を特定する。これによって、送信局１３１を取り付けた検出対象の位置を検出することができる。センター局１３３では、電波の到達時間に電波の速度を掛け算することによって距離を求めている。
【０００５】
このシステムでは、時間を正確に計測することにより位置を正確に推定することが可能になる。しかし、送信局では常時所定の時間間隔で電波を送信しているため、電源の寿命を長く持たせるためには送信間隔を長くとる必要があり、位置情報が必要な時に正確な位置情報の入手が困難になるという問題点を有していた。また、位置を特定するためには、少なくとも３つ以上の基地局を固定して設置しなければならず、基地局の受信エリア外に出た場合には位置を特定できないという問題点を有していた。さらに、送信局がどのような環境下で設置されているかを知ることができないという問題点を有していた。
【０００６】
さらに別の公知の位置検出システムとして、図４に示すように、特開平９−１５９７４６号公報に開示されるシステムがある。図４の公知システムは、電波を発信する送信局１３１と、送信局１３１からの電波を受信してその強度を測定する少なくとも３つ以上の基地局１３２と、各基地局１３２によって測定された受信強度データにより送信局１３１と各基地局１３２との間の距離をそれぞれ求め、送信局１３１の位置を特定するセンター局１３３とを有する。このシステムでは、送信局１３１は検出動作の間、電波を発信する。各基地局１３２は送信局１３１からの電波を受信してその受信強度を計測し、結果をセンター局へ送信する。センター局１３３は各基地局１３２から受信した受信強度データにより送信局１３１と基地局１３２との間の距離をそれぞれ求め、各基地局１３２の位置に対する関係で送信局１３１の位置を特定する。センター局１３３では、受信強度と距離との関係を示すテーブルがあらかじめ記憶されており、受信強度をこのテーブルに当てはめることで距離を求めている。このシステムでは、受信強度と距離との関係を示すテーブルを正確に作製することにより位置を正確に推定することが可能になるが、位置を特定するためには少なくとも３つ以上の基地局を固定して設置しなければならず、基地局の受信エリア外に出た場合には位置を特定できないという問題点を有していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、「パッシブタグシステム」においては、通信距離が数十センチ程度であるため、送信局の位置を広域で検出できる無線標識としては適していない。
【０００８】
「アクティブタグシステム」においては、位置精度を上げるには、受信局数を多くする必要がある。
【０００９】
送信時間に基づいて距離を特定する従来の「位置検出システム」（図３）では、送信局の電源の寿命を長く持たせるために、送信局から電波を送信する時間間隔を長くする必要があり、位置情報が必要な時に正確な位置情報の入手が困難になる。また、位置を特定するためには少なくとも３つ以上の基地局を固定して設置しなければならず、基地局の受信エリア外に出た場合には位置を特定できない。さらに、送信局がどのような環境下で設置されているかを知ることができない。
【００１０】
受信強度に基づいて距離を特定する従来の「位置検出システム」（図４）においては、位置を特定するために少なくとも３つ以上の基地局を固定して設置しなければならず、基地局の受信エリア外に出た場合には位置を特定できない。
【００１１】
さらに付け加えると、屋外であればＧＰＳを用いた手段も有効であるが、屋内環境では反射波の影響があるため、ＧＰＳのような絶対時間差を用いる手法では誤差が大きくなり不適切である。また、振幅情報を用いて位置を推定する場合でも、距離と受信強度の関係はフリスの公式に合致しない場合が多い。
【００１２】
フリスの式は、よく知られているように、式（０）で表わされる。
【００１３】
【数３２】

ここで、Ｌは伝搬損失、ｄは距離、λは波長である。
【００１４】
屋内伝搬の場合にフリスの公式が成立しない理由は、受信局が物陰にある、あるいは反射波の影響で受信強度に局地的な強弱が発生するためである。
【００１５】
本発明は、上述した従来の課題に鑑みて成されたものであり、パッシブタグシステムが有する通信範囲が制限されるという問題点を克服し、アクティブタグシステムが有する位置精度を上げるための受信局数の増大という問題点を排除した位置検出システムの提供を目的とする。
【００１６】
また、送信局が置かれている環境を把握することによって、屋内にあっても送信局の位置を高い精度で特定できる位置検出システムの提供を目的とする。
【００１７】
さらに、位置情報が必要な時に正確な位置情報の入手が可能な位置検出システムの提供を目的とする。
【００１８】
さらに、位置を特定するために、少なくとも３つ以上の基地局（あるいは受信局）を固定する必要のない位置検出システムの提供を目的とする。
【００１９】
さらに、固定基地局の受信エリア外に出た送信局の位置も特定することのできる位置検出システムの提供を目的とする。
【００２０】
このような位置検出システムは、店舗などでの盗難防止や危険物の監視のみならず、倉庫や事務所内にある任意の資産について、その存在の有無と存在位置とを、効率よく、かつ高い精度で管理することができる。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の側面において、位置検出システムは、第１の標識番号を含む第１標識信号を周期的に送信するとともに、外部から供給される起動信号に応じて第２の標識番号を含む第２標識信号を送信する送信局と、前記標識信号を受信して受信信号の強度を求めるとともに、第１の標識番号を判読する受信局と、受信局から供給される前記受信強度と第１の標識番号とを関連付けて管理するデータ管理部と、データ管理部で管理されるデータを用いて、送信局の位置を算出する位置計算機とを含む。
【００２２】
位置計算機は、送信局と受信局との間の距離ｄと、受信した信号の強度ｅの関係について、第１の補正関係式を用いて定義し、既知の位置情報を用いて、第１の補正関係式から未知の送信局の位置を算出する。
【００２３】
第１の補正関係式は、式（１）の距離の関数として式（２）’で表わされる。すなわち、ｉ番目の送信局の位置を（ｘｉ，　ｙｉ）、ｊ番目の受信局の位置を（ｕｊ，　ｖｊ）、ｉ番目の送信局から送信された信号をｊ番目の受信局で受信したときの受信強度をｅｉｊとすると、送信局ｉから受信局ｊまでの距離ｄｉｊは
【００２４】
【数３３】

であり、第１の補正関係式は、
【００２５】
【数３４】

で表わされる。ここでＳ１，Ｓ２は補正係数である。
【００２６】
好ましくは、第１の補正関係式は、受信局における環境係数Ｋｒｊと送信局における環境係数Ｋｔｉの少なくとも一方をさらに含む。これにより、周囲環境を考慮したより正確な位置推定が可能になる。
【００２７】
好ましくは、受信局は、送信局が信号の送信を開始するための起動信号を生成する起動信号生成器をさらに有する。受信局は起動信号を送信局に対して送信し、送信局は起動信号を受信すると、第２の標識番号を含む標識信号を受信局に送信する。
【００２８】
送信局は外部から受ける変化を探知するセンサをさらに備え、変化を探知したときに受信局に対して、第３の標識番号を含む第３標識信号を送信する。外部からの変化は、たとえば外部から印加される力による振動（あるいは加速度）、入射光、温度、湿度などの変化である。
【００２９】
このような構成により、位置情報が必要なとき、たとえば受信局が積極的に送信局を探す場合や、送信局が異なる環境の場所へ物理的に移動したときなどに、環境の変化を考慮して正確な位置情報を入手することができる。また、送信局の電源の寿命を長くすることができる。
【００３０】
受信部はまた、起動信号と標識信号との送受信に要した時間を測定する時間計測部を有する。この場合、位置計算機は、空気中での信号の伝搬時間と、送信局と受信局との間の距離との関係について、第２の補正関係式を用いて定義し、既知の位置情報および、第２の補正関係式から送信局の位置を算出する。
【００３１】
第２の補正関係式は、送信局ｉの位置を（ｕｉ，ｖｉ）、受信局ｊの位置を（ｕｊ，ｖｊ）、受信強度をｅｉｊ、送受信に要する時間をｔｉｊ、送信局と受信局との間の距離をｄｉｊ、空気中における信号の伝搬時間をｐｉｊとすると、
【００３２】
【数３５】

で表わされる。ここで、Ｂ，ｇ、ｈは補正係数、Ｋは比例定数である。
【００３３】
第２の補正関係式では、電磁波や超音波による信号の空気中での伝搬速度を、実測値（ｅｉｊ、ｔｉｊ）に基づき近似関数を用いて定義するため、補正のために別途空気中の温度や湿度を測定する必要がない。また、実測値から補正するので、例えば低消費電力化を図るために高速な受信動作ができない場合にも推定精度を上げることができる。
【００３４】
基地局として機能する固定受信局の数を低減し、受信局の受信エリア外に出た送信局の位置も的確に特定するために、位置検出システムは、一の固定受信局（第１の受信局）と、一の移動受信局（第２の受信局）を含む構成を採用することができる。この場合、位置計算機は、固定受信局（第１の受信局）から供給される既知の送信局についての位置情報を用いて、第１および第２の補正関係式の少なくとも一方を決定し、（Ａ）既知または位置が推定された送信局から送信され移動受信局（第２の受信局）で受信された信号情報と、前記既知または推定された送信局の位置情報と、前記決定された補正関係式とを用いて、移動受信局の位置を推定し、（Ｂ）未知の送信局から送信され、固定受信局または位置が推定された移動受信局で受信された信号情報と、前記固定または位置が推定された移動受信局の位置情報とから、前記未知の送信局の位置を推定する。位置計算機は、処理（Ａ）と（Ｂ）を繰り返し、移動受信局の移動にしたがって、順次未知の位置にある送信局の位置情報を得る。
【００３５】
さらに受信局の数を低減する構成として、単一の移動受信局を受信局として用いる構成を採用することができる。この場合、位置が未知の移動受信局から供給される既知の送信局についての位置情報を用いて第１および第２の補正関係式の少なくとも一方を決定し、
（Ａ）位置が既知または推定済みの送信局から前記移動受信局に送信された信号情報と、前記位置が既知または推定済みの送信局の位置情報と、前記決定された補正関係式から、前記移動局の現在の位置を推定し、
（Ｂ）位置が未知の送信局から前記現在の位置が推定された移動受信局に送信された信号情報と、前記現在の位置が推定された移動受信局の位置情報とから、前記未知の送信局の位置を算出する。位置計算機は、処理（Ａ）と（Ｂ）を繰り返し、移動受信局の移動にしたがって、順次未知の位置にある送信局の位置情報を得る。
【００３６】
移動受信局を単独で、または固定受信局と組み合わせて用いることにより、広範囲にわたって、管理対象である複数の送信局の所在と位置座標の双方を正確に把握することが可能になる。また、多数の受信局を固定設置する必要がなく、システムのコストが大幅に低減される。
【００３７】
送信局と受信局が送受信する信号のキャリヤとして、無線（ｒａｄｉｏ　ｗａｖｅ）や赤外線を含む任意の電磁波、あるいは超音波や可聴波を含む音波を用いることができる（本明細書において、「音波」という場合は、超音波も可聴音波も含むものとする）。送信局が送信する起動信号と、受信局が送信する標識信号のキャリヤの種類は同じであっても、異なっていてもよい。
【００３８】
本発明の第２の側面では、位置検出方法を提供する。この位置検出方法は、送信局から送信された第１の標識番号を含む第１標識信号を受信局で受信するステップと、受信局において受信した第１標識信号の強度ｅを測定するステップと、強度ｅと距離ｄとの関係を、補正係数を含む第１の補正関係式で定義するステップと、既知の位置情報を用いて補正係数を決定し、決定された補正係数を含む第１の補正関係式を用いて、未知の送信局の位置を求めるステップとを含む。
【００３９】
ｉ番目の送信局の位置を（ｘｉ，　ｙｉ）、ｊ番目の受信局の位置を（ｕｊ，　ｖｊ）とすると、送信局ｉから受信局ｊまでの距離ｄｉｊは、式（１）で表される。
【００４０】
【数３６】

第１の補正関係式は、補正係数Ｓ１，Ｓ２を用いて式（２）’で表される。
【００４１】
【数３７】

第１の補正関係式は、受信局における環境係数と、送信局における環境係数の少なくとも一方を含むのが好ましい。受信局における環境係数Ｋｒｊを用いた場合は、第１の補正関係式は式（２）’’で表わされる。
【００４２】
【数３８】

この場合、既知の位置情報に基づいて未知数Ｓ１，Ｓ２、Ｋｒｊを決定し、決定した係数値を用いてターゲットとする送信局ｉの位置を求める。
【００４３】
送信局における環境係数Ｋｔｉを用いた場合は、第１の補正関係式は式（２）’’’で表わされる。
【００４４】
【数３９】

この場合、既知の位置情報に基づいて未知数Ｓ１，Ｓ２、Ｋｔｉを決定し、決定した係数値を用いてターゲットとする送信局ｉの位置を求める。
【００４５】
位置検出方法はまた、受信局から送信局に起動信号を送信するステップと、起動信号に応じて第２の標識番号を含む第２標識信号を送信局から受信するステップと、前記起動信号と第２標識番号の送受信に要した時間ｔを計測するステップをさらに含む。この場合、未知の送信局の位置は、既知の位置情報に基づき、空気中を信号が伝搬する伝搬時間ｐと、送信局と受信局との間の距離ｄとに関する第２の補正関係式により求められる。
【００４６】
具体的には、送信局ｉの位置を（ｘｉ，ｙｉ）、既知の位置に設置された受信局ｊの位置を（ｕｊ，ｖｊ）、受信局ｊで測定された送信局ｉからの受信信号の強度ｅｉｊ、受信局ｊで計測された送受信に要した時間ｔｉｊ、送信局ｉと受信局ｊとの間の距離ｄｉｊ、空気中を信号が伝搬する伝搬時間ｐｉｊとすると、第２の補正関係式
【００４７】
【数４０】

を用いて、未知の送信局の位置を算出する。
【００４８】
本発明のその他の特徴、効果については、以下で図面を参照して述べる詳細な説明により、いっそう明確になる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
図５は、本発明の第１実施形態に係る位置検出システム１の構成図であり、図６は、図５に示すシステムで用いられる送信局２１と受信局３１の構成図である。第１実施形態の位置検出システム１は、送信局２１（Ｔ１〜Ｔ８）と、受信局３１（Ｒ１〜Ｒ４）と、受信局３１に接続されたデータ管理部としてのサーバ１２と、サーバ１２に接続された位置計算機１１とを含む。位置検出システム１はまた、位置計算機１１に接続された利用者端末３ａ〜３ｃを含む。これらの構成要素は、ＬＡＮ２を介して接続されている。
【００５０】
図５の例では、受信局３１（Ｒ１〜Ｒ４）は固定された受信局であり、その位置は既知である。送信局Ｔ１〜Ｔ４は受信局Ｒ１〜Ｒ４に取り付けられており、受信局Ｒ１〜Ｒ４とほぼ同位置にあるとみなされる。既知であるｊ番目の受信局の場所を（ｕｊ，ｖｊ）とする。送信局Ｔ５〜Ｔ８の位置は未知であり、ｉ番目の未知の送信局の位置を（ｘｉ，ｙｉ）とする。各送信局２１は、受信局３１に対して固有の信号を送信し、受信局３１は送信局２１からの信号を受信する。受信局ｊで受信された送信局ｉからの信号の受信強度をｅｉｊとする。また、受信局ｊから送信局ｉまでの距離はｄｉｊとする。たとえば、未知の位置（ｘ５，　ｙ５）にある送信局Ｔ５に着目すると、送信局Ｔ５から受信局Ｒ１までの距離はｄ５１で表され、受信局Ｒ１で受信される送信局Ｔ１からの信号の強度はｅ５１である。
【００５１】
送信局２１は、図６に示すように、マイクロコントローラ２２と、送信部２３と、標識信号発生部２５と、モーションセンサ１３とを有する。標識信号発生部２５は、一定周期ごとに、送信局２１に固有の標識番号（ＩＤ）を付した信号を生成する。また、モーションセンサ１３が送信局２１の任意の動きを検出したときに、送信局の標識番号を付した信号を生成する。
【００５２】
図７は、モーションセンサ１３の構成例を示す。この例では、モーションセンサ１３は、倒立振り子１４を用いた加速度センサと、加速度センサに接続される保持回路とを含む。保持回路１５は送信局２１の発振器１６に接続され、加速度センサの電極１４ａ，１４ｂが接触したとき（あるいは離れたとき）のみ発振器１６の電源１７を数分間ＯＮにする。保持回路１５は、加速度センサのＯＮ／ＯＦＦ動作にかかわらず長周期の発信間隔を設定する機能を有する。この機能は、発信局のメンテナンスに有効に働く。発信周期は完全に一定である必要はなく、周期の数％ほどの幅でランダムに変化させることによって送信局同士の信号の衝突を回避する。モーションセンサ１３を設けることにより、一定の発信間隔を長くとることができる。位置検出システムでは、送信局の位置を知ることが目的なので、送信局が静止しているときには、頻繁に信号を発する必要がないからである。このような構成により、電力の消費を低減して電池の寿命を長くできるだけでなく、ログファイルを小さくすることができる。
【００５３】
なお、送信局Ｔ１〜Ｔ８のすべてについて、図６に示す構成の送信局を用いてもよいし、２種類の送信局を用意してもよい。後者の場合、位置が未知の送信局Ｔ５〜Ｔ８については図６のモーションセンサ１３付きの送信局とし、受信局３１に設置される固定送信局Ｔ１〜Ｔ４については、モーションセンサ１３を有さない短周期発生機能を持つ送信局としてもよい。
【００５４】
図６にもどって、受信局３１は、マイクロコントローラ３２と、受信部３３と、アンチコリジョン判読部３６とを有する。受信部３３は、受信した信号の強度を測定するとともに、受信信号をアンチコリジョン判読部３６へ送る。アンチコリジョン判読部３６は受信信号の中から送信局の標識番号を判読する。各受信局３１は、送信局２１から受信した信号の強度と、判読した標識番号とを、タイムスタンプとともにサーバ１２に送信する。サーバ１２は、受信強度を送信局の標識番号と関連付けてタイムスタンプとともに記録する。タイムスタンプは、サーバが受信局３１から情報を受け取った時点で、サーバ１２側で生成してもよい。
【００５５】
位置計算機１１は、サーバ１２に格納された送信局（たとえばＴ５）に関する情報を参照して送信局Ｔ５の位置を算出し、算出結果をサーバ１２に格納する。ユーザは、利用者端末３を介して位置を知りたい送信局の標識番号を入力することにより、サーバ１２を検索してその位置を知ることができる。
【００５６】
位置計算機１１は、屋内環境で送信局または受信局の位置を精度良く求めるために、距離と受信強度との関係についての第１の補正関係式を用い、屋内の伝搬状況下で実際に受信強度ｅｉｊを測定しながら、送信局２１から受信局３１までの距離ｄｉｊと、受信強度ｅｉｊとの関係を求める。第１の補正関係式は、環境係数を含む補正係数を用いて、フリスの公式を補正したものである。補正要因を考慮しながら実測値に基づいて距離、さらには送信局の位置座標を割り出すことにより、特に屋内での位置特定の精度を向上することができる。
【００５７】
以下で、受信強度と距離に関するフリスの公式の補正アルゴリズム（第１の補正関係式）について説明する。なお、説明の簡便のため、２次元座標を用いて説明するが、位置計算機１１は、実際には３次元の空間座標を用いるものとする。＜フリスの公式の補正アルゴリズム＞
ｊ番目の既知の受信局の位置を（ｕｊ、ｖｊ）、ｉ番目の送信局の位置を（ｘｉ、ｙｉ）とすると、送信局ｉから受信局ｊまでの距離ｄｉｊは、式（１）で表される。
【００５８】
【数４１】

ここで、受信局ｊの環境係数Ｋｒｊを定義する。環境係数Ｋｒｊは、受信局が理想状態に置かれたときから考えて、どれだけ感度が変化するかという指標である。同様に送信局ｉに対しても環境係数Ｋｔｉを定義する。
【００５９】
まず、受信局の既知の位置情報（実測値）を用いて、フリスの式の補正を試みる。フリスの式の補正は、補正係数Ｓ１、Ｓ２と、受信局の環境係数Ｋｒｊを用いて、距離ｄと受信強度ｅの関係を推定する。基本的には、距離と受信強度は対数関係にあると前提し、フリスの公式を補正して式（２）のように第１の補正関係式を定義する。
【００６０】
【数４２】

このとき、第１段階として、受信局に取り付けられた（すなわち位置が既知である）送信局Ｔ１〜Ｔ４からの実測された受信強度ｅｉｊと、対応する距離ｄｉｊを用いて、補正係数Ｓ１，Ｓ２，および環境係数Ｋｒｊを求める。誤差を最小にするこれら未知数の解は式（３）で与えられる評価関数ｑを最小化することによって求められる。
【００６１】
【数４３】

式３で、ｒｎは位置が既知の受信局の数、ｔｎは位置が既知の送信局の数である。図５の例では、ｒｎ、ｔｎともに４であり、４×４の連立方程式が成立し、Ｓ１，Ｓ２，Ｋｒ１〜Ｋｒ４という６つの未知数をすべて解くことができる。分かりやすくするために未知数に＾印をつけた。式（３）を解くには様々な方法がある。詳細に説明することは控えるが、たとえば、ｑをそれぞれの変数で偏微分し、それぞれが０になる値を、ニュートン法等を用いて解くことができる。その他、シンプレツクス法、最急降下法、ニューラルネツトワークを用いる方法等がある。これらにより、距離と受信強度との間の補正関係式である式２の補正係数Ｓ１、Ｓ２および受信局の環境係数Ｋｒｊを求めることができる。
【００６２】
なお、位置が既知の受信局または送信局の数が少ないため方程式が十分に連立しない場合は、式（２）および式（３）において環境係数Ｋｒｊを用いずに補正係数Ｓ１、Ｓ２を用いるだけでも十分な補正効果がある。
【００６３】
次に、位置が未知であるターゲットの送信局の環境係数Ｋｔｉについて考える。送信局の送信強度は一定であるが、それぞれの場所によって環境係数が異なり、受信状態が変化するからである。この場合、既知の受信局（たとえばＲ１）で受信される未知の送信局（たとえばＴ５）からの受信信号の強度は、式（２）の第１の補正関係式において、補正係数Ｓ１，Ｓ２および受信局Ｒ１での環境係数Ｋｒ１に加えて、送信局での環境係数Ｋｔ５も加味されることになる。このときの距離と受信強度との関係式を、式（３）で求めた受信局の環境係数Ｋｒｊと、補正係数Ｓ１、Ｓ２を用いて式（４）のように考える。
【００６４】
【数４４】

ここで、ｍｄｉｊは実測した受信強度から導かれる距離である。送信局ｉの位置とその環境係数はＫｔｉは、式（５）で表わされる評価関数ｈｉを最小化することで求められる。
【００６５】
【数４５】

わかりやすくするために、未知数に＾印をつけた。以上述べた方法で送信局の位置を推定することができる。
【００６６】
このようにして求めた送信局の位置は、サーバ１２に記録される。上述したように、特定の送信局の位置を知るには、ユーザ（あるいは管理者）はＬＡＮ２を介してサーバ１２に、位置を知りたい送信局の標識番号を問い合わせることによって、該当する送信局の位置情報を入手できる。
【００６７】
送信局が受信局に対して、自由空間損失で考えると十分に通信可能な領域にある場合でも、ある特定の受信局に対しては見通しの悪い位置にある場合は、その受信局で信号を受信できないことがある。この場合は、受信局は送信局からの信号を受信していないため、通常は位置推定には使えない。
【００６８】
しかし、ある特定の受信局で受信できないということは他の受信局よりも遠いことを意味するので、位置推定における情報としての価値は有すると考えられる。そこで、本発明ではこのような不可視情報を拘束条件の中に入れて、有効に活用する。例えば、送信局Ｔ２からの信号を受信局Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３では受信できたがＲ４では受信できなかった場合は、
ｄ２１＜ｄ２４
ｄ２２＜ｄ２４
ｄ２３＜ｄ２４
の拘束条件を付加することによって、不可視データを捨てることなく有効に位置推定に用いることができる。
【００６９】
上述したように、送信局２１はモーションセンサ１３を備え、物理的に移動したときに信号を発信する機能を有する。したがって、位置計算機１１は移動した送信局、すなわち信号を送信した送信局の位置を再計算してアップデートする。
【００７０】
図８は、第１実施形態に係る位置検出システム１の制御フローを示す。受信局に設置された送信局Ｔ１〜Ｔ４は、一定時間経過のたびに固有の標識番号を含む信号（標識信号）を発信する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。一方、送信局Ｔ５〜Ｔ８では、マイクロコントローラ２２がモーションセンサ１３をモニタして、加速度が加えられたか否かを判断する（Ｓ１０３）。加速が加えられ（Ｓ１０３でＹＥＳ）、一定時間経過した場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）に、送信局Ｔ５〜Ｔ８は標識番号を含む信号（標識信号）を発信する。
【００７１】
受信局３１は、送信局からの受信信号強度を計測し、受信強度をタイムスタンプとともにサーバ１２に送信する。このとき送信局の標識番号と受信局の標識番号も送信する。（上述したようにタイムスタンプはサーバで生成してもよい。）位置計算機１１は、サーバ１２に蓄積されたデータのタイムスタンプに基づいて前回のデータと比較し（Ｓ１３１）、今回のデータが更新されているかどうかを判断する（Ｓ１３２）。前回のデータに対して更新されているデータがある場合には（Ｓ１３２でＹＥＳ）、更新されたすべてのデータの中から既知の位置に設置された送信局（図５の例ではＴ１〜Ｔ４）のデータを抽出し（Ｓ１３３）、式（３）を最小にする環境係数Ｋｒｊおよび補正係数Ｓ１、Ｓ２を導出する（Ｓ１３４）。次に、固定位置にないすべての送信局（Ｔ５〜Ｔ８）のデータに対して、式（５）を解いてそれぞれの送信局の位置を算出し、これをサーバに記録する（Ｓ１３５）。さらに、算出した位置を前回の結果と比較し、一定値以上位置が変化した送信局と（Ｓ１３６でＹＥＳ）、どの受信局でも受信できなくなった送信局と（Ｓ１３７でＹＥＳ）を抽出する。抽出された送信局のデータをサーバに記録した後（Ｓ１３８）、関係がある利用者端末に警告メッセージを送信する（Ｓ１３９）。
【００７２】
受信局３１からのデータを記録するサーバ１２内のデータ構造は、例えば表１に示すとおりである。
【００７３】
【表１】

また、位置計算機１１で計算した結果を保存するデータ構造は、表２に示すとおりである。
【００７４】
【表２】

環境係数は送信局がおかれている環境に依存するため、実際に送信局を探すときには情報として有用である。すなわち、環境係数が大きいと受信局との見通しが悪いことを示すため、送信局は物陰にある場合が多い。逆に環境係数が小さい場合は見通しが良い場所にあることになる。これらの情報を警報に付加して送れば送信局を見つけだすときに非常に有用である。
【００７５】
利用者端末３は、Ｓ１３９で位置計算機１１から送られてくる警報メッセージを受信する機能とともに、検索機能を有する。ユーザがある送信局の情報を得たいときに、その送信局の標識番号（ＩＤ）を利用者端末に入力する（Ｓ１２１）。入力端末はこの標識番号をサーバに送信し（Ｓ１２２）、該当する送信局の標識番号について保存されている履歴、すなわちタイムスタンプ、位置情報、送信局の環境係数を検索し、端末に表示する（Ｓ１２３）。これにより、ユーザは、タイムスタンプで記述された時間の位置情報や、履歴を知ることができる。さらに送信局の環境係数を見ることによって、その送信局が見通しのよい場所にあるか否かを知ることができる。また、一定時間の履歴を見ることによっていつ加速度が加えられたかも知ることができる。
【００７６】
以上述べたように、第１実施形態の位置検出システムによれば、第１の補正関係式を用い、受信強度と既知の位置情報に基づいて、同時に複数の送信局の位置を精度よく推定することが可能になる。
【００７７】
図９は、第１実施形態の位置検出システム１を用いて実際に送信局の位置を推定した結果を示す。受信局はＰ１〜Ｐ６で示す位置に設置してあり、これらの受信局を用いて、送信局１〜１６の位置を推定した結果である。送信局の実際の位置は＊印で示し、推定結果（測定値）は長方形で示してある。実際の位置と推定位置とを結ぶ線は、電波状況を示しており、破線は電波状況がよく、太い実線は電波状況が悪いことを示す。グラフの格子単位はフロア上を所定エリアに分割する単位であり、１マスは１．３５ｍである。
【００７８】
この検出結果によれば、最小誤差はわずか１３．５ｃｍ、最大誤差でも約４．５ｍである。自乗誤差平均は２．３ｍであるが、比較的電波状況のよい場所にある送信局１、２、１２については、誤差が１ｍ以内である。このように、第１の補正関係式を用いることによって、複数の送信局の各々が置かれている環境も考慮して、各送信局の具体的な位置を精度よく特定することが可能になる。
【００７９】
なお上記の説明では、位置を検出する対象を送信局（タグ）としているが、送信局は、送信のみの機能を有するものに限定されず、例えば、携帯可能な電話機などのように送受信機能を有する機器の送信機能を利用するものであってもよい。この場合、電話機を所持する人の位置を特定することができる。
［第２実施形態］
図１０は本発明の第２実施形態にかかる位置検出システムの構成図であり、図１１は、図１０のシステムで用いられる送信局２１と受信局３１の構成図である。第２実施形態の位置検出システムでは、受信局は送信局に対して、定期的に起動信号を送信する。送信局は起動信号を受信したときに、標識番号（ＩＤ）を含む信号を送信する。また、送信局は、（１）　一定間隔で送信する信号（第１標識信号）、（２）　起動信号に応じて送信する信号（第２標識信号）、（３）　外部の変化を検知したときに送信する信号（第３標識信号）のそれぞれに応じて、異なる種類の標識番号を付して信号を送信する。
【００８０】
なお、図１０に示す例では、受信局が送信する起動信号と、送信局が送信する標識信号の双方を、電磁波により搬送する。ＬＡＮ２を介して接続される受信局（Ｒ１〜Ｒ４）、サーバ１２、位置計算機１１、利用者端末３ａ〜３ｃの接続関係、および利用者端末の動作については第１実施形態と同様であり、その説明を省略する。
【００８１】
図１１に示すように、送信局２１は、送信局の演算制御を司りＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを内蔵したマイクロコントローラ２２と、その内部メモリにあらかじめ格納したソフトウェアにより受信局からの起動信号を受信して伝送する受信部２４と、外乱の変化を起動信号として検出して伝送するセンサ２６と、起動信号を受けて送信局に個別に割り当てられた固有の標識番号（ＩＤ）を含む信号を生成する標識信号発生部２５と、標識信号を前記受信局に送信する送信部２３とを含む。標識信号発生部２５は、外乱の変化を検出したときの他、受信局からの起動信号を受信した場合と、比較的長い所定間隔ごとにも、それぞれ異なる種類の固有の標識信号を生成する。
【００８２】
第２実施形態では、センサ２６は送信局に加えられた加速度（動き）だけではなく、光、温度、湿度といった環境の変化をも検知する。たとえば、送信局（あるいは物品に添付されたタグ）が書庫などの暗い場所から明るい場所に移動した場合、センサが起動して、送信局から電磁波による標識信号が送信される。この標識信号は受信局で受信されてサーバ１２に送られるので、位置計算機１１は、明るい場所に移動した送信局（すなわち標識信号を送信した送信局）の位置を再計算してアップデートする。同様に、空調の効いた場所から外部に移動したときも、温度や湿度の変化を探知して標識信号を送信する。この構成は、例えば、入力光の変化を検出する光センサや、温度センサ、湿度センサなどにより実現できる。
【００８３】
受信局３１は、受信局の演算制御を司りＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを内蔵したマイクロコントローラ３２と、その内部メモリにあらかじめ格納したソフトウェアにより起動信号を発生する起動信号発生部３５と、起動信号を受けて送信局に送信する送信部３４と、送信局からの標識信号を受信して受信強度を測定し伝送する受信部３３と、標識信号を判読するアンチコリジョン判読部３６とを有する。受信部３３は、受信した標識信号（第１〜第３標識信号）のそれぞれの強度を測定する。アンチコリジョン判読部３６は、各標識信号から、それぞれの標識番号（第１〜第３の標識番号）を判読する。
【００８４】
図１２は、第２実施形態にかかる送信局２１の動作の流れを示す図である。送信局２１は、３通りの場合に標識信号を生成し、送信する。そして、標識信号を生成する要因となった種類に応じて、異なる種類の標識番号を付与する。具体的には、受信局から振動信号を受信した場合（Ｓ２０１でＹＥＳ）に、それが予定していた所定の起動信号であることを確認し（Ｓ２０２でＹＥＳ）、“Ｔｙｐｅ　ａ”の標識信号を送信する（Ｓ２０３）。また、一定時間経過するごとに（Ｓ２０４でＹＥＳ）、周期起動により“Ｔｙｐｅ　ｂ”の標識信号を送信する（Ｓ２０５）。さらに、センサが外部の変化を検出した場合（Ｓ２０６でＹＥＳ）は、一定時間経過したことを確認したうえで（Ｓ２０７でＹＥＳ）、センサ起動の要因に応じて異なる標識信号を生成する（Ｓ２０８）。たとえば、動きの変化により標識信号を送信する場合は“Ｔｙｐｅ　ｃ”の標識信号を、入力光によるセンサの起動によって送信した場合は“Ｔｙｐｅ　ｄ”、温度によるセンサの起動によって送信した場合は“Ｔｙｐｅ　ｅ”、湿度によるセンサの起動によって送信した場合は“Ｔｙｐｅ　ｆ”の標識信号を送信する。
【００８５】
このように、起動信号に応じて標識信号を送信することにより、送信局の位置が知りたいときに場所を推定することが可能になるとともに、送信局のバッテリーの消耗を防止することができる。また、環境の変化に応じて異なる標識信号を生成することによって、送信局がおかれた環境の変化を推定することができ、位置検出の効率と精度が向上する。
【００８６】
図１３は、第２実施形態にかかる受信局３１の動作の流れを示す。受信局３１は、起動信号の送信が必要な場合に（Ｓ２１１でＹＥＳ）、送信局２１に対して起動信号を送信する（Ｓ２１２）。この起動信号に応じて送信局が送信した標識信号（Ｔｙｐｅ　ａ）を受信すると（Ｓ２１３でＹＥＳ）、その標識信号の受信強度を測定する（Ｓ２１４）。一方で、起動信号による以外の標識信号の受信も常時チェックし、Ｔｙｐｅ　ａ以外の標識信号を受信した場合にも（Ｓ２１５でＹＥＳ）、その受信強度を測定する（Ｓ２１６）。Ｓ２１４とＳ２１６で受信強度を測定したならば、その信号の受信強度と標識番号をタイムスタンプと共にサーバ１２に送信する（Ｓ２１７）。タイムスタンプはサーバ１２で生成してもよいことは、第１実施形態と同様である。
【００８７】
図１４は、第２実施形態に係る位置検出機１１の処理フローを示す。第２実施形態においても、送信局の位置推定にあたって、フリスの公式の補正アルゴリズム（第１の補正関係式）を用いる。まず、位置計算機１１は、サーバ１２に蓄積されたデータのタイムスタンプを見て、一定時間経過したかどうかを調べる（Ｓ２３１）。これは送信局が間欠動作をするため、信号の重複によって受信できない場合があるため、一定のサンプル時間を定義することによって見落としを防止するためである。一定時間経過した場合は（Ｓ２３１でＹＥＳ）、受信局からのデータに含まれる送信局のデータを、その標識番号の種類ごとに前回のデータと比較し（Ｓ２３２）、前回のデータに対して更新されたものがあるかどうかを調べる（Ｓ２３３）。更新されたデータがある場合は（Ｓ２３３でＹＥＳ）、送信局の内、既知の位置に設置された送信局（Ｔ１〜Ｔ４）のデータを抽出する（Ｓ２３４）。すなわち、既知の位置の送信局から、既知の位置の受信局へ送信された信号の電磁界の伝搬特性（強度）ｅｉｊと、距離ｄｉｊについて、式（２）の関係を仮定する。
【００８８】
【数４６】

ここで、Ｓ１、Ｓ２は補正係数、Ｋｒｊは受信局での環境係数である。
【００８９】
次に、式（３）を最小にする環境係数Ｋｒｊおよび補正係数Ｓ１、Ｓ２を導出する（Ｓ２３５）。
【００９０】
【数４７】

こうして求めた補正係数Ｓ１，Ｓ２，および環境係数を用いて、その他の送信局（Ｔ５〜Ｔ８）のデータについて、式（４）の関係を仮定し、式（５）を解いて、これらの送信局の位置を算出する（Ｓ２３６）。
【００９１】
【数４８】

算出した送信局の位置をサーバ１２に記録する。さらに、算出した位置を前回の結果と比較し、一定値以上位置が変化した送信局と（Ｓ２３７でＹＥＳ）、どの受信局でも受信できなくなった送信局（Ｓ２３８でＹＥＳ）とを抽出する。抽出された送信局のデータをサーバに記録した後（Ｓ２３９）、関係がある利用者端末３に警告メッセージを送信する（Ｓ２４０）。
【００９２】
第２実施形態において、受信局についてのデータを記録するサーバ１２内のデータ構造は、例えば表３に示すとおりである。
【００９３】
【表３】

また、位置計算機１１で計算した結果を保存するデータ構造は、たとえば表４に示すとおりである。
【００９４】
【表４】

環境係数は送信局がおかれている環境に依存するため、実際に送信局を探すときには情報として有用である。すなわち、環境係数が大きいと受信局との見通しが悪いことを示すため、送信局は物陰にある場合が多い。逆に環境係数が小さい場合は見通しが良い場所にあることになる。これらの情報を警報に付加して送れば送信局を見つけだすときに非常に有用である。
【００９５】
第２実施形態では、標識信号が生成される要因の種類に応じて異なる種類の標識番号を付与する。したがって、位置検出の精度が、第１実施形態以上に向上する。また、受信局から起動信号を発信し、送信局側では起動信号に応じて標識信号を生成、送信するので、定期的に発信する標識信号の間隔を長くとることができ、電源電力を節約することができる。
【００９６】
また、第２実施形態においても、受信できなかった送信局の情報を拘束条件として有効利用する。例えば、送信局Ｔ２からの信号を受信局Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３では受信できたがＲ４では受信できなかった場合は、
ｄ２１＜ｄ２４
ｄ２２＜ｄ２４
ｄ２３＜ｄ２４
の拘束条件を付加することによって、不可視データを捨てることなく有効に位置推定に用いることができる。
【００９７】
送信局はタグに限定されず、携帯可能な電話機などのように受信機能を有する送受信機の送信機能を利用してもよい。
（変形例１）
図１５および１６は、第２実施形態に係る位置検出システムの変形例１を示す。変形例１では、受信局３１は、超音波により起動信号を送信局２１へ送信する。一方送信局２１では、受信部２４で超音波による起動信号を受信した場合に、標識信号発生部２５において標識信号Ｔｙｐｅ　ａを生成し、この標識信号を電磁波（たとえば無線）により受信局３１に送信する。それ以外の送信局の構成は、上述した構成と同様である。したがって、外部の変化を探知し、探知した種類によって、異なる標識番号を付した信号を生成する。
【００９８】
受信局３１では、送信局からの標識信号を受信すると、受信した信号の受信強度を測定するとともに、受信信号に含まれる標識番号を判読する。そして、受信強度、送信局の標識番号、および受信局自体の標識番号を、タイムスタンプとともにサーバ１２に供給する（タイムスタンプは、サーバ１２で生成してもよい）。位置計算機１１は、受信信号について、電磁界の伝搬特性（強度）と距離に関するフリスの補正アルゴリズムを用いて、送信局の位置を算出する。フリスの補正アルゴリズムと、位置計算機１１の動作については、図１４を参照しながら先に述べたとおりである。
（変形例２）
図１７および１８は、第２実施形態に係る位置検出システムの変形例２を示す。変形例２では、受信局３１は、電磁波により起動信号を送信局２１へ送信し、送信局２１は、起動信号に呼応して、標識信号発生部２５で標識信号Ｔｙｐｅ　ａを生成する。この標識信号を超音波により受信局３１へ送信する。
【００９９】
受信局３１は、超音波信号の強度を測定し、判読した送信局の標識番号とともに測定結果をサーバ１２に供給する。位置計算機１１は、サーバに蓄積されたデータから、超音波伝搬特性と距離との関係について、フリスの補正アルゴリズムを用いて、最終的に未知の送信局の位置を算出する。本発明によるフリスの補正アルゴリズムは、電磁界についても超音波についても、同様に適用することができる。
【０１００】
すなわち、既知であるｊ番目の受信局の場所を（ｕｊ，ｖｊ）とし、任意のｉ番目の送信局の位置を（ｘｉ，ｙｉ）とする。送信局から受信局まで超音波で信号を伝送し、受信局ｊで受信される送信局ｉの受信強度をｅｉｊ、受信局ｊから送信局ｉまでの距離をｄｉｊとする。距離ｄｉｊは式（１）で与えられる。
【０１０１】
【数４９】

超音波を用いた場合も、受信局ｊの環境係数Ｋｒｊと、送信局ｉの環境係数Ｋｔｉを定義する。まず、受信局の既知の位置情報を用いて、超音波の強度と距離の関係式の導出を試みる。変形例２においても、送受信局間の実測値を用いて距離と受信強度の関係を推定する。空気中を伝搬する超音波の強度は、回折現象により球面状に拡散する拡散損失と、媒質にエネルギーを吸収される損失によって、距離が長くなるほど減衰していく。そのため、基本的に距離と超音波の受信強度は対数関係にあるとして、式（２）を仮定する。式（２）において、Ｓ１、Ｓ２は補正係数である。
【０１０２】
【数５０】

この場合の受信強度ｅｉｊは、位置が既知の送信局Ｔ１〜Ｔ４から送信されてきた超音波信号の受信強度である。誤差を最小にするこれら未知数の解は、式（３）で示される評価関数ｑを最小化することによって求められる。
【０１０３】
【数５１】

式（３）において、ｒｎは位置が既知の受信局の数、ｔｎは位置が既知の送信局の数であり、未知数を全て解くためには、ｒｎ×ｔｎ≧ｒｎ＋２が成立すればよい。図１７の例では、ｒｎ、ｔｎはそれぞれ４であり、これらの未知数を全て解くことができる。
【０１０４】
次に、送信局の環境係数を導入し、式（３）で求めた受信局の環境係数Ｋｒｊと補正係数Ｓ１、Ｓ２を用いて、距離と受信強度の関係を式（４）のように考える。
【０１０５】
【数５２】

式（４）において、ｍｄｉｊは超音波の受信強度によって導かれる距離である。電磁波を用いた場合と同様にして、未知の送信局ｉの位置は評価関数ｈｉを最小化することにより求められる。
【０１０６】
【数５３】

算出された送信局の位置はサーバ１２に記録される。なお、超音波を用いた変形例２でも、受信できなかった情報を拘束条件として、位置推定に有効利用する。
【０１０７】
図１９は、変形例２における位置計算機１１の処理フローを示す。標識信号に電磁波を用いた場合の図１４の処理フローと同様のステップには、同様の番号を付してある。位置計算機１１はサーバ１２に蓄積されたデータのタイムスタンプを見て、一定時間経過したかどうかを調べる（Ｓ２３１）。これは送信局が間欠動作をするため、信号の重複によって受信できない場合があるため、一定のサンプル時間を定義することによって見落としを防止するためである。一定時間経過後（Ｓ２３１でＹＥＳ）、送信局の標識番号別にタイムスタンプをみて、今回のデータを前回のデータと比較する（Ｓ２３２）。前回のデータに対して更新されたものがあれば（Ｓ２３３２でＹＥＳ）、全データの中から既知の位置に設置された送信局（Ｔ１〜Ｔ４）のデータを抽出する（Ｓ２３４）。そして、式（３）を最小にする環境係数Ｋｒｊおよび補正係数Ｓ１、Ｓ２を導出して、超音波の伝搬特性と距離との関係式を決定する（Ｓ２４１）。さらに、算出した超音波伝搬特性の関係式を用いて、その他の送信局に関するデータに対して式（５）を解くことによってそれぞれの送信局の位置を算出し、これをサーバに記録する（Ｓ２４３）。
【０１０８】
位置計算機１１は、算出した位置を前回の結果と比較し、一定値以上位置が変化した送信局と（Ｓ２３７でＹＥＳ）、どの受信局でも受信できなくなった送信局（Ｓ２３８でＹＥＳ）を抽出する。抽出された送信局のデータをサーバ１２に記録した後（Ｓ２３９）、関係がある利用者端末に警告メッセージを送信する。
【０１０９】
サーバ１２内において、受信局のデータを記録するデータ構造、および位置計算機１１により計算された結果を保存するデータ構造は、表３および表４に示した構造と同様である。
【０１１０】
利用者端末３の構成、動作については、第１実施形態と同様である。
（変形例３）
図２０および２１は、第２実施形態に係る位置検出システムの変形例３を示す。変形例３では、受信局３１は、超音波により起動信号を送信局２１へ送信する。送信局２１は、超音波の起動信号に呼応して、標識信号発生部２５で標識信号Ｔｙｐｅ　ａを生成し、この標識信号を、同じく超音波により受信局３１へ送信する。
【０１１１】
受信局３１は、超音波信号の強度を測定し、判読した送信局の標識番号とともに測定結果をサーバ１２に供給する。位置計算機１１の処理フローについては、変形例２と同様であり、説明を省略する。
【０１１２】
このように、第２実施形態によれば、受信局３１から起動信号を送信し、送信局２１は起動信号に応じて標識信号を生成、送信する。また送信局２１は、この送信局に加えられた振動（加速度）に加え、光、温度、湿度などの環境の変化に応じても、標識信号を生成する。これにより、位置情報が必要なときに正確な位置情報を獲得することができる。また、電源の寿命を長くすることができる。
【０１１３】
また、標識信号が生成される要因に応じて異なる種類の標識番号を付与することにより、送信局が現在おかれている環境をより正確に把握することができる。［第３実施形態］
図２２は本発明の第３実施形態にかかる位置検出システムの構成図であり、図２３は、図２２のシステムで用いられる送信局２１と受信局３１の概略構成図である。第３実施形態では、第２実施形態の構成に加え、受信局は、送信局との間で起動信号および標識信号の送受信に要する時間を測定する手段を有する。たとえば、図２２において受信局Ｒ１は、送信局Ｔ５から送信されてくる信号の強度ｅ５１に加えて、信号送受信時間ｔ５１を測定する。その他の固定受信局Ｒ２〜Ｒ４も同様に、受信信号の強度と、送受信時間とを測定する。
【０１１４】
第３実施形態ではまた、第１および第２実施形態で用いた第１の補正関係式に加え、伝搬時間と距離に関する第２の補正関係式を用いて、より正確な位置推定を実行する。なお、第３実施形態では、送信局からの標識信号は電磁波により送信される。
【０１１５】
サーバ１２は、受信局３１から受け取った測定時間と送信局の固有の標識番号のデータとを対で管理している。位置計算機１１は、送受信に要する実測時間から、補正係数を用いて受信局と送信局との間の空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間を求める。さらに、求めた伝搬時間と所定の比例定数との比から、送信局の位置を求める。第３実施形態では、関係式の補正を行う際に、電磁波の空気中での速度を、近似関数を用いて実測値から補正するため、補正のために空気中の温度や湿度を測定する必要がない。
【０１１６】
図２３に示すように、第３実施形態に係る送信局２１は、第２実施形態と同様に、送信局の演算制御を司るマイクロコントローラ２２と、その内部メモリにあらかじめ格納したソフトウェアにより受信局からの起動信号を受信して伝送する受信部２４と、外乱の変化を起動信号として検出して伝送するセンサ２６と、起動信号を受けて送信局に個別に割り当てられた固有の標識番号を標識信号として発生する標識信号発生部２５と、標識信号を受信局に送信する送信部２３とを含む。マイクロコントローラ２２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを内蔵している。センサ２６は、たとえば第１実施形態で説明した図７に示すモーションセンサと、入力光や温度、湿度の変化を検出する光センサ、温度センサ、湿度センサを組み合わせることによって実現できる。送信局２１はまた、センサ２６のＯＮ／ＯＦＦにかかわらず非常に長周期の送信間隔を設定して、定期的に標識信号を送信する。送信周期は完全に一定ではなく、周期の数％ほどの幅でランダムに変化させることによって、送信局同士の信号の衝突を回避する。
【０１１７】
送信局２１は、第２実施形態と同様に、標識信号の生成要因に応じて、異なる種類の標識番号を生成する。例えば、受信局から起動信号を受信して送信した場合はＴｙｐｅ　ａの標識信号を、周期起動によって標識信号を送信する場合はＴｙｐｅ　ｂの標識信号を、振動あるいは加速度を検出したセンサの起動によって送信する場合はＴｙｐｅ　ｃの標識信号を、入力光によるセンサの起動によって送信する場合はＴｙｐｅ　ｄの標識信号を、温度によるセンサの起動によって送信した場合はＴｙｐｅ　ｅの標識信号を、湿度によるセンサの起動によって送信した場合はＴｙｐｅ　ｆの標識信号を生成し、送信する。
【０１１８】
受信局３１は、受信局の演算制御を司りＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを内蔵したマイクロコントローラ３２と、その内部メモリにあらかじめ格納したソフトウェアにより起動信号を発生する起動信号発生部３５と、起動信号を受けて送信局に送信する送信部３４と、送信局からの標識信号を受信して受信強度を測定し伝送する受信部３３と、標識信号を判読するアンチコリジョン判読部３６と、送信局２１との間で信号の送受信に要した時間を測定する時間測定部３７を有する。第３実施形態において、送受信に要した時間とは、受信局３１が起動信号を生成してから、標識信号を受信してそこに含まれる標識番号を判読するまでに要した時間とする。しかし、時間測定部３７を送信部３４と受信部３３との間に配置して、起動信号を送信してから標識信号を受信するまでの時間を送受信に要した時間とすることも可能である。
＜送受信に要する時間の補正アルゴリズム＞
上述したように、位置計算機１１は、受信局３１で実測された送受信時間に基づき、第２の補正関係式を用いて、補正係数を用いて受信局と送信局との間の空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間を定義し、伝搬時間から送信局の位置を推定する。
【０１１９】
図２２において、送信局Ｔ１〜Ｔ４は受信局Ｒ１〜Ｒ４に設置されており、その位置は既知である。受信局Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ送信局Ｔ１〜Ｔ４とほぼ同位置とみなすことができる。送信局Ｔ５〜Ｔ８は固定されておらず、その位置は未知である。既知であるｊ番目の受信局の場所を（ｕｊ，ｖｊ）とし、ｉ番目の送信局の位置を（ｘｉ，ｙｉ）とする。送信局から受信局へ電磁波で信号を伝送し、受信局ｊで受信される送信局ｉの受信強度をｅｉｊとする。受信局ｊから送信局ｉまでの距離はｄｉｊとする。距離ｄｉｊは式（１）で与えられる。
【０１２０】
【数５４】

まず、受信局の既知の位置情報を用いて、送受信に要する時間の補正を試みる。このとき、送受信に要する時間ｔｉｊは、式（６）で表わされるように、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊ、受信局内での信号の伝搬時間Ａ、送信局内での信号の伝搬時間ｂとの和になる。
【０１２１】
【数５５】

これらの項目のうち、受信局３１内での信号の伝搬時間Ａは、消費電力の点で高速な受信動作が許容されるため、どの受信局でも一定であるとみなすことができる。これに対して、送信局２１内での信号の伝搬時間ｂは、起動信号の受信検出回路の構成法により、伝搬の可逆性を考慮して受信強度ｅｉｊに強い相関を持つと考えられる。この相関の関係は起動信号の検出方法によって異なり、多項式を用いた近似式や指数関数を用いた近似式などを適用できる。たとえば、受信した起動信号をダイオード検波し、キャパシタを充電して所定の電圧に達したときに起動信号を検出したとみなす場合には、送信局内での信号の伝搬時間ｂと受信強度ｅｉｊとの相関関係として、式（７）の指数関数を用いた近似式を仮定することができる。式（７）において、ｆ、ｇ、ｈの値は補正係数である。
【０１２２】
【数５６】

式（７）を式（６）に代入して、
【０１２３】
【数５７】

送信局２１と受信局３１との間の距離ｄｉｊは、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと比例関係にあるため、式（８）より、式（９）が成り立つ。式（９）が第２の補正関係式である。ここで、Ｋは比例定数である。
【０１２４】
【数５８】

この場合、受信強度ｅｉｊは、位置が既知の送信局Ｔ１〜Ｔ４からの信号の受信強度である。未知数はＡ、ｆ、ｇ、ｈ、Ｋの５個であるが、Ａとｆは個別に求めないで１つの未知数Ｂ（＝Ａ＋ｆ）とみなせば、未知数は４個となる。誤差を最小にするこれら未知数の解は、式（１０）で表わされる評価関数ｑｑを最小化することによって求められる。
【０１２５】
【数５９】

式（１０）において、ｒｎは位置が既知の受信局の数、ｔｎは位置が既知の送信局の数であり、未知数を全て解くためには、ｒｎ×ｔｎ≧４が成立すればよい。図２２の場合はそれぞれ４であり、これらの未知数を全て解くことができる。分かりやすくするために未知数に＾印をつけた。式（１０）を解くには様々な方法がある。ここでは詳しく述べないが、たとえば、ｑｑをそれぞれの変数で偏微分して、それぞれが０になる値をニュートン法等を用いて解くことができる。その他、シンプレツクス法、最急降下法、ニューラルネツトワークを用いる方法等がある。これらにより、補正係数Ｂ、ｇ、ｈ、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと送受信局間の距離ｄｉｊとの比例定数Ｋを求めることができる。
【０１２６】
式（１０）を用いて求めた空気中での電磁波の伝搬時間ｐｉｊと、未知の送信局から受信局までの距離ｄｉｊとの関係を、比例定数Ｋを用いて式（１１）のように考える。
【０１２７】
【数６０】

式（１１）において、ｎｄｉｊは実測された送受信に要する時間から導かれる距離である。未知の送信局ｉの位置は、式（１２）で表わされる評価関数ｈｈｉを最小化することで求めることができる。
【０１２８】
【数６１】

わかりやすくするために未知数に＾印をつけた。以上述べた方法で、送受信に要した時間から、送信局ｉの位置（ｘｉ，ｙｉ）を推定することができる。
【０１２９】
さらに、この推定した位置情報を用いて、未知の送信局ｉの環境係数Ｋｔｉの推定精度を上げることができる。
【０１３０】
まず、第２実施形態で説明した例と同様に、受信局ｊの環境係数Ｋｒｊを定義する。この係数は受信局が理想状態に置かれたときから考えてどれだけ感度が変化するかという指標である。同様に送信局ｉに対しても環境係数Ｋｔｉを定義する。
【０１３１】
そして、受信局の既知の位置情報を用いてフリスの式の補正を試みる。第２実施形態と同様に、第１段階として、位置が既知である送信局Ｔ１〜Ｔ４と、受信局Ｒ１〜Ｒ４の間での実測値を用いて、距離ｄと受信強度ｅの関係を推定する。基本的に距離と受信強度は対数関係にあるとし、式（２）を仮定する。式（２）において、Ｓ１、Ｓ２は補正係数である。
【０１３２】
【数６２】

この場合の受信強度ｅｉｊは、位置が既知である送信局Ｔ１〜Ｔ４からの信号の受信強度である。誤差を最小にするこれら未知数の解は、式（３）で示される評価関数ｑを最小化することによって求められる。
【０１３３】
【数６３】

式（３）において、ｒｎは位置が既知の受信局の数、ｔｎは位置が既知の送信局の数であり、未知数を全て解くためには、ｒｎ×ｔｎ≧ｒｎ＋２が成立すればよい。図２２の場合はそれぞれ４であり、これらの未知数を全て解くことができる。分かりやすくするために未知数に＾印をつけた。式（３）の解法は、第２実施形態でも述べたように、ｑをそれぞれの変数で偏微分して、それぞれが０になる値をニュートン法等を用いて解く、シンプレツクス法、最急降下法、ニューラルネツトワークを用いる等の方法がある。これにより、式（２）における未知数Ｋｒｊ、Ｓ１、Ｓ２を求めることができる。
【０１３４】
次に、送信局の環境係数の求め方について説明する。送信局の送信強度は一定であるが、それぞれの場所によって環境係数が異なり受信状態が変化する。そこで距離と受信強度の式を、式（３）を用いて求めた受信局の環境係数Ｋｒｊと補正係数Ｓ１、Ｓ２を用いて、別の送信局からの信号の受信強度と距離との関係を、式（４）のように考える。
【０１３５】
【数６４】

式（４）において、ｍｄｉｊは受信強度によって導かれる距離である。この送信局の環境係数Ｋｔｉは、式（１３）で表わされる評価関数ｈｈｈｉを最小化することで求めることができる。
【０１３６】
【数６５】

わかりやすくするために、未知数に＾印をつけた。ここで、送信局ｉの位置（ｘｉ，ｙｉ）は、送受信時間の補正アルゴリズムを用いて式（１２）で求めた値を用いる。以上述べた方法で、送信局ｉの環境係数Ｋｔｉの推定精度を上げることができる。
【０１３７】
なお、第１実施形態、第２実施形態と同様に、ある受信局で信号が受信されなかった場合に、受信できなかったという情報を拘束条件として付加することによって、不可視データを捨てることなく有効に位置推定に用いることができる。
【０１３８】
図２４は、第３実施形態に係る受信局３１の動作の流れを示す図である。受信局３１は起動信号を送信するタイミングになると（Ｓ３１１でＹＥＳ）、送信局２１に対して起動信号を送信する（Ｓ３１２）。そして、送信局から起動信号に応じた標識信号を受信したかどうかを確認する（Ｓ３１３）。標識信号を受信したならば（Ｓ３１３でＹＥＳ）、起動信号と標識信号の送受信に要した時間（たとえば起動信号の生成から標識番号の判読までに要した時間）を計測する（Ｓ３１４）。さらに、受信した標識信号の強度を計測する（Ｓ３１５）。計測した送受信時間と、受信強度、送信局標識番号，受信局標識番号を、タイムスタンプとともにサーバ１２に供給する（タイムスタンプはサーバ１２で生成してもよい）。
【０１３９】
一方、送信局は起動信号を受信した場合のみならず、周期発信された場合や外部変化を検出した場合も、それぞれ対応する種類の標識番号をつけて信号を送信する。したがって、受信局３１は、Ｔｙｐｅ　ａ以外の標識信号を送信局から受信したかどうかを確認する（Ｓ３１７）。Ｔｙｐｅ　ａ以外の標識信号を受信した場合は（Ｓ３１７でＹＥＳ）、その標識番号を判読して、受信信号の強度を計測する（Ｓ３１８）。計測された受信強度、送信局標識番号、受信局標識番号は、タイムスタンプとともにサーバ１２に供給される（Ｓ３１９）。
【０１４０】
図２５および２６は、第３実施形態における位置計算機１１の処理フローを示す。図２６は図２５から引き続く工程を示す図である。位置計算機１１はまず、サーバ１２に蓄積されたデータのタイムスタンプを見て、一定時間経過したかどうかを調べる（Ｓ３３１）。これは送信局が間欠動作をするため、信号の重複によって受信できない場合があるため、一定のサンプル時間を定義することによって見落としを防止するためである。さらに、タイムスタンプに基づき、受信局から送られてきたデータに含まれる送信局の標識番号別のデータを、前回のデータと比較して（Ｓ３３２）、前回のデータに対して一定のサンプル時間が経過し更新されたものがあるかどうかをチェックする（Ｓ３３３）。更新されたデータがある場合には（Ｓ３３３でＹＥＳ）、更新されたすべてのデータの中から、既知の位置に設置された送信局のデータを抽出し、式（１０）を最小にする補正係数Ｂ、ｇ、ｈ、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと送受信局間の距離ｄｉｊとの比例定数Ｋを導出する（Ｓ３３５）。また、式（３）を最小にする環境係数Ｋｒｊおよび補正係数Ｓ１、Ｓ２を求めて、電磁界の伝搬公式を決定する（Ｓ３３６）。
【０１４１】
次に、データが更新されている送信局について、
送信局からの標識番号（ＩＤ）がＴｙｐｅ　ａの場合（すなわち受信局からの起動信号に応じて送信された場合）、と
送信局からの標識番号（ＩＤ）がＴｙｐｅ　ｂ〜ｆの場合（すなわち外乱の変化の検出などにより自発的に送信された場合）
に応じて、適切なアルゴリズムを用いて送信局の位置を算出する。
【０１４２】
すなわち、データが更新された送信局からの標識信号がＴｙｐｅ　ａであるか否かを判断し（Ｓ３３７）、Ｔｙｐｅ　ａならば（Ｓ３３７でＹＥＳ）、式（１２）を解いて、送受信に要した時間から各送信局の位置を算出し、これをサーバに記録する（Ｓ３３８）。さらに、式（１３）を解いて、先に求めた送信局の推定位置と受信強度から各送信局の環境係数Ｋｔｉを算出し、これをサーバに記録する（Ｓ３３９）。
【０１４３】
一方、データが更新された送信局の標識信号が、Ｔｙｐｅ　ｂ〜ｆの場合（Ｓ３３７でＮＯ）は、送信局の位置も未知数として式（１３）を解いて、それぞれの送信局の位置と環境係数を算出し、これをサーバに記録する（Ｓ３４０）。
【０１４４】
更新されているデータがさらに他にあれば（Ｓ３４１でＹＥＳ）、Ｓ３３７〜Ｓ３４０の処理を繰り返して最新のデータについて送信局の位置と環境係数を求める。更新された送信局がなければ、算出した位置を前回の結果と比較し、一定値以上位置が変化したものと（Ｓ３４２でＹＥＳ）、どの受信局でも受信できなくなったものと（Ｓ３４３でＹＥＳ）を抽出する。抽出された送信局のデータをサーバに記録した後（Ｓ３４４）、関係がある利用者端末に警告メッセージを送信する（Ｓ３４５）。
【０１４５】
受信局からのデータを記録するサーバ１２内のデータ構造は、たとえば表５に示すとおりである。
【０１４６】
【表５】

位置計算機１１で計算した結果を保存するデータ構造は、たとえば表６に示すとおりである。
【０１４７】
【表６】

環境係数は送信局がおかれている環境に依存するため、実際に送信局を探すときには情報として有用である。すなわち、環境係数が大きいと受信局との見通しが悪いことを示すため、送信局は物陰にある場合が多い。逆に環境係数が小さい場合は見通しが良い場所にあることになる。これらの情報を警報に付加して送れば送信局を見つけだすときに非常に有用である。
【０１４８】
利用者端末は、第１および第２実施例と同様に、２種類の動作をする。１つは位置計算機１１から警報メッセージを受信する機能、もう１つは、検索機能である。ユーザがある送信局の情報を得たいときに、その送信局の標識番号を利用者端末に入力する。入力端末はこの標識番号をサーバに送信し、該当する送信局の標識番号について保存されている履歴、すなわちタイムスタンプ、位置情報、送信局の環境係数を検索し、端末に表示する。
【０１４９】
ユーザは、タイムスタンプで記述された時間の位置情報、これらの履歴を知ることができる。さらに、送信局の環境係数を見ることによって、その送信局が見通しの良い場所にあるか否かを知ることができる。また、一定時間の履歴を見ることによっていつ外乱あるいは起動信号を加えられたかも知ることができる。
【０１５０】
第３実施形態では、受信強度に加え、送受信に要した時間を位置推定に用いる。これにより、受信強度だけを用いる場合に比べ、位置推定がより正確に行われる。
【０１５１】
また、送受信に要する時間と、送信局と受信局との間の距離との関係式を補正して、送信局と受信局の位置情報を推定する。関係式を補正する際に、空気中での信号の伝搬速度を、近似関数を用いて実測値から補正するため、補正のために空気中の温度や湿度を測定する必要がない。
【０１５２】
さらに、受信強度と時間との関係も近似関数を用いて実測値から補正する。これにより、たとえば受信局において、低消費電力を図るために高速な受信動作ができない場合に、効率的に位置推定精度を向上することができる。
［第４実施形態］
図２７、本発明の第４実施形態にかかる位置検出システムの構成図、図２８は、第４実施形態で用いる送信局２１と受信局５１の構成を示す図である。第４実施形態では、第１〜第３実施形態と異なり、単一の受信局を既知の位置に固定し、もう１つの移動受信局を移動させるだけで、送信局の位置推定を可能にする。
【０１５３】
図２７に示すように、第４実施形態の位置検出システムは、位置が固定された第１の受信局５１ａ（Ｒ１）と、移動可能な第２の受信局５１ｂ（Ｒ）と、送信局２１（Ｔ１〜Ｔ８）と、サーバ１２と、位置計算機１１と、利用者端末３を含む。位置計算機１１、サーバ１２、利用者端末３は、ＬＡＮ２を介して相互に接続される。第４実施形態では、移動受信局Ｒ２を用いるため、受信局５１とサーバ１２との間は無線通信される。このため、サーバ１２は無線ＬＡＮの基地局４１を有しており、受信局５１は、図２６および２７に示すように、無線ＬＡＮの子局４０を有する。
【０１５４】
受信局５１はまた、受信局の演算制御を司りＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを内蔵したマイクロコントローラ３２と、その内部メモリにあらかじめ格納したソフトウェアにより起動信号を発生する起動信号発生部３５と、起動信号を受けて送信局に送信する送信部３４と、送信局からの標識信号を受信して受信強度を測定し伝送する受信部３３と、受信局との間で信号の送受信に要した時間を測定する時間測定部３７と、標識信号を判読するアンチコリジョン判読部３６とを有する。第４実施形態において、信号の送受信に要した時間とは、起動信号を生成発信してから、標識信号を受信し判読するまでに要した時間とする。しかし、時間測定部３７を送信部３４と受信部３３の間に配置することによって、実際に起動信号を送信し、標識信号を受信するまでに要した時間を送受信に要した時間とすることも可能である。
【０１５５】
送信局２１は、第２実施形態および第３実施形態と同様である。すなわち、送信局の演算機能を司りＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを内蔵したマイクロコントローラ２２と、その内部メモリにあらかじめ格納したソフトウェアにより受信局からの起動信号を受信して伝送する受信部２４と、外乱の変化を起動信号として検出して伝送するセンサ２６と、起動信号を受けて送信局に個別に割り当てられた固有の標識番号を標識信号として発生する生成部２５と、標識信号を前記受信局に送信する送信部２３とを備える。送信局２１は、受信局５１からの起動信号を受信した場合および長周期発信による場合に加え、物理的に移動することによって振動が加えられたときや、環境の変化を検出した場合に、その種類に応じた標識信号を送信する。これにより、必要な場合に標識信号を送信することができ、電池の無駄な消費を防止し、ログファイルを小さくすることができる。センサ２６は、第２および第３実施形態と同様に、たとえば倒立振り子を用いた加速度センサ、光センサ、温度センサ、湿度センサなどを組み合わせて実現できる。
【０１５６】
位置計算機１１は、無線ＬＡＮを介してサーバ１２に蓄積されたデータに基づき、第１の補正関係式および第２の補正関係式を用いて、以下に示すアルゴリズムにより送信局の位置を算出する。
＜送受信に要する時間の補正アルゴリズム＞
図２７の例では、送信局Ｔ１〜Ｔ４の位置は既知である。受信局Ｒ１は送信局Ｔ１とほぼ同じ位置に固定設置され、その位置を（ｕ１，ｖ１）とする。受信局Ｒ２は破線の矢印で示すようにその位置が可変であり、位置算出の便宜上、移動後の位置での受信局をＲ３、Ｒ４とする。したがって、受信局Ｒ２のｊ番目の場所を（ｕｊ，ｖｊ）とする。送信局Ｔ５〜Ｔ８の位置は未知でありｉ番目の送信局の位置を（ｘｉ，ｙｉ）とする。送信局から受信局まで電磁波で信号を伝送し、受信局ｊで受信される送信局ｉの受信強度をｅｉｊとする。また、受信局ｊから送信局ｉまでの距離はｄｉｊとする。距離ｄｉｊは、式（１）で与えられる。
【０１５７】
【数６６】

まず、第１段階として、受信局の既知の位置情報を用いて、送受信に要する時間の補正を試みる。このとき、送受信に要する時間ｔｉｊは、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊ、受信局内での信号の伝搬時間Ａ、送信局内での信号の伝搬時間ｂとの和になる。
【０１５８】
【数６７】

これらの項目のうち、受信局内での信号の伝搬時間Ａは、消費電力の点で高速な受信動作が許容されるため、どの受信局でも一定であるとみなすことができるが、送信局内での信号の伝搬時間ｂは、起動信号の受信検出回路の構成法により、伝搬の可逆性を考慮して受信強度ｅｉｊに強い相関を持っていると考えられる。この相関の関係は、起動信号の検出方法によって異なり、多項式を用いた近似式や指数関数を用いた近似式などを適用できる。例えば、受信した起動信号をダイオード検波し、キャパシタを充電して所定の電圧に達したときに起動信号を検出したとみなす場合には、送信局内での信号の伝搬時間ｂと受信強度ｅｉｊとの相関関係として、式（７）の指数関数を用いた近似式を仮定することができる。式（７）において、ｆ、ｇ、ｈの値は補正係数である。
【０１５９】
【数６８】

式（７）を式（６）に代入して、
【０１６０】
【数６９】

送受信局間の距離ｄｉｊは、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと比例関係にあるため、式（８）より、式（９）が成り立つ。ここでＫは比例定数である。
【０１６１】
【数７０】

この場合受信強度ｅｉｊは、位置が既知である送信局Ｔ１〜Ｔ４からの信号の受信強度である。未知数はＡ、ｆ、ｇ、ｈ、Ｋの５個であるが、Ａとｆは個別に求めないで１つの未知数Ｂ（＝Ａ＋ｆ）とみなせば、未知数は４個となる。誤差を最小にするこれら未知数の解は、式（１４）で示される評価関数ｑｑｑを最小化することによって求められる。
【０１６２】
【数７１】

式（１４）において、ｒｎはこの段階で位置が既知の受信局の数、ｔｎは位置が既知の送信局の数であり、未知数を全て解くためには、ｒｎ×ｔｎ≧４が成立すればよい。図２７の場合は、それぞれ１（Ｒ１）と４（Ｔ１〜Ｔ４）であり、これらの未知数を全て解くことができる。分かりやすくするために未知数に＾印をつけた。式（１４）を解くには様々な方法がある。ここでは詳しく述べないが例えば、ｑｑｑをそれぞれの変数で偏微分して、それぞれが０になる値をニュートン法等を用いて解くことができる。その他、シンプレツクス法、最急降下法、ニューラルネツトワークを用いる方法等がある。これらにより、補正係数Ｂ、ｇ、ｈ、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと送受信局間の距離ｄｉｊとの比例定数Ｋを求めることができる。
【０１６３】
送受信に要する時間ｔｉｊと距離ｄｉｊとの関係を、式（１４）を使って求めた空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと送受信局間の距離ｄｉｊとの比例定数Ｋを用いて式（１５）のように考える。
【０１６４】
【数７２】

式（１５）において、ｎｎｄｉｊは送受信に要する時間によって導かれる距離である。また、式（３）を解いて、受信局の環境係数Ｋｒｊおよび補正係数Ｓ１、Ｓ２を求める。
＜受信局の位置を移動させた場合の動作アルゴリズム＞
次に、受信局Ｒ２をＲ３に、さらにＲ３からＲ４に移動させた場合に、位置が既知である送信局Ｔ１〜Ｔ４のうち少なくとも３つの送信局の位置を利用して、式（１６）で表わされる評価関数ｈｈｈｈｊを最小化することによって、受信局ｊの移動後の位置（ｕｊ，ｖｊ）を求めることができる。
【０１６５】
【数７３】

式（１６）において、ｔｔｎは位置が既知として利用できる送信局の数である。わかりやすくするために未知数に＾印をつけた。
【０１６６】
さらに、移動後の位置における受信局から、未知の位置に設置された送信局ｉへも起動信号を送信し、少なくとも３ケ所における受信局ｊの位置（既知の位置の受信局Ｒ１および移動中に推定された位置における移動受信局の位置Ｒ２，Ｒ３…を含む）を利用して、未知の送信局ｉの位置（ｘｉ，ｙｉ）を求める。未知の送信局の位置は、式（１７）で表わされる評価関数ｈｈｈｈｈｉを最小化することで、求めることができる。
【０１６７】
【数７４】

式（１７）において、ｒｒｎは位置が既知として利用できる受信局の数である。わかりやすくするために未知数に＾印をつけた。
＜既知の位置に固定された送信局がエリア外になった場合のアルゴリズム＞
受信局の移動が進むと、既知の位置に固定された送信局Ｔ１〜Ｔ４が、順次受信局の通信エリア外になってゆく。このため、先に位置を推定した送信局を、新たに受信局の位置を推定するための送信局として利用する。
【０１６８】
位置が未知である送信局Ｔ５〜Ｔ８の位置は、上述したように、第２の補正関係式を用いた送受信に要する時間の補正アルゴリズムと、受信局の移動に従った動作アルゴリズムによって、順次推定することができる。さらに、この推定した位置情報を用いて、第１の補正関係式における送信局ｉの環境係数Ｋｔｉの推定精度を上げることができる。
【０１６９】
まず、受信局ｊの環境係数Ｋｒｊを定義する。この係数は受信局が理想状態に置かれたときから考えてどれだけ感度が変化するかという指標である。同様に送信局ｉに対しても環境係数Ｋｔｉを定義する。
【０１７０】
受信局の既知の位置情報を用いてフリスの式の補正を試みる。本発明では送信局２１と受信局５１の間での実測値を用いて、距離と受信強度の関係を推定する。基本的に距離と受信強度は対数関係にあるとして式（２）を仮定する。式（２）において、Ｓ１、Ｓ２は補正係数である。
【０１７１】
【数７５】

この場合の受信強度ｅｉｊは、位置がすでに推定された送信局からの信号の受信強度である。誤差を最小にするこれら未知数の解は、式（３）で示される評価関数ｑを最小化することによって求められる。
【０１７２】
【数７６】

式（３）において、ｒｎは位置が既知の受信局の数、ｔｎは位置が既知の（あるいは推定されて既知となった）送信局の数であり、未知数を全て解くためには、ｒｎ×ｔｎ≧ｒｎ＋２が成立すればよい。図２７の場合はそれぞれ１と４であり、これらの未知数を全て解くことができる。分かりやすくするために未知数に＾印をつけた。
【０１７３】
式（３）を解くには様々な方法がある。ここでは詳しく述べないが例えば、ｑをそれぞれの変数で偏微分して、それぞれが０になる値をニュートン法等を用いて解くことができる。その他、シンプレツクス法、最急降下法、ニューラルネツトワークを用いる方法等がある。これらにより、式（２）における未知数Ｋｒｊ、Ｓ１、Ｓ２を求めることができる。
【０１７４】
次に送信局の環境係数の求め方について説明する。送信局の送信強度は一定であるが、それぞれの場所によって環境係数が異なり、受信状態が変化する。そこで距離と受信強度の式を、式（３）で求めた受信局の環境係数Ｋｒｊと補正係数Ｓ１、Ｓ２を用いて、式（４）のように考える。
【０１７５】
【数７７】

式（４）において、ｍｄｉｊは受信強度によって導かれる距離である。受信局の場合と同様にして、Ｋｔｉは式（１８）で表わされる評価関数ｈｈｈｈｈｈｉを最小化することで求めることができる。
【０１７６】
【数７８】

わかりやすくするために、未知数に＾印をつけた。ここで、送信局ｉの位置（ｘｉ，ｙｉ）は、送受信時間と受信強度の実測値に基づいて式（１７）で求めた値を用いる。以上述べた方法で送信局ｉの環境係数Ｋｔｉの推定精度を上げることができる。
【０１７７】
第４実施形態では、位置計算機１１は、
（１）受信強度と送受信時間に基づき、既知の位置情報を用いて、第１および第２の補正関係式における未知数を決定し、
（２）求めた未知数と、既知の位置にある送信局の位置情報を用いて移動中の受信局の途中位置を求め（アルゴリズムＡ）、
（３）既知または位置を推定した受信局の位置から、新たな通信エリアで未知の送信局の位置を推定する（アルゴリズムＢ）
という手順を実行する。移動受信局Ｒ２の移動につれてその通信可能エリアも移行する。通信可能エリアの移行にしたがってアルゴリズムＡとＢを繰り返すことにより、移動先において順次送信局の位置と環境係数を算出できる。結果として、広範囲にわたる高精度の位置検出が実現される。
【０１７８】
位置計算機１１が求めた送信局の位置、および移動受信局Ｒ２の位置は、サーバ１２に記録される。ターゲットの送信局の位置を知るには、ユーザはＬＡＮ２を介してサーバ１２に位置を知りたい送信局の標識番号（ＩＤ）を問い合わせれば、該当する送信局の位置情報を入手できる。
【０１７９】
第１〜第３実施形態と同様に、受信局が見通しの悪い位置にあるなどして、送信局からの信号を受信できなかった場合、この不可視情報を、拘束条件の中に入れて有効に活用することができる。例えば、送信局Ｔ２の信号を、固定受信局Ｒ１または移動受信局の移動位置Ｒ２、Ｒ３では受信できたが、Ｒ４では受信できなかった場合、
ｄ２１＜ｄ２４
ｄ２２＜ｄ２４
ｄ２３＜ｄ２４
という拘束条件を付加することによって、不可視データを捨てることなく有効に位置推定に用いることができる。
【０１８０】
図２９は、第４実施形態に係る受信局５１の動作の流れを示す。基本的に、固定受信局５１ａ（Ｒ１）も移動受信局５１ｂ（Ｒ２→Ｒ３→Ｒ４）も同じ動作をし、その内容は、第３実施形態における受信局３１の動作と同じである。
【０１８１】
すなわち、受信局５１は起動信号を送信するタイミングになると（Ｓ４１１でＹＥＳ）、送信局２１に対して起動信号を送信する（Ｓ４１２）。そして、送信局から起動信号に応じた標識信号を受信したかどうかを確認する（Ｓ４１３）。標識信号を受信したならば（Ｓ４１３でＹＥＳ）、標識番号を判読して、起動信号と標識信号の送受信に要した時間を計測する（Ｓ４１４）。さらに、受信した標識信号の強度を計測する（Ｓ４１５）。計測した送受信時間と、受信強度、送信局標識番号，受信局標識番号を、タイムスタンプとともにサーバ１２に供給する（タイムスタンプはサーバ１２で生成してもよい）。
【０１８２】
一方、送信局は起動信号を受信した場合のみならず、周期発信された場合や、外部変化を検出した場合も、それぞれ対応する種類の標識番号をつけて信号を送信する。したがって、受信局５１は、Ｔｙｐｅ　ａ以外の標識信号を送信局から受信したかどうかを確認する（Ｓ４１７）。Ｔｙｐｅ　ａ以外の標識信号を受信した場合は（Ｓ４１７でＹＥＳ）、標識番号を判読して、受信信号の強度を計測する（Ｓ４１８）。計測された受信強度、送信局標識番号、受信局標識番号は、タイムスタンプとともにサーバ１２に供給される（Ｓ４１９）。
【０１８３】
図３０および３１は、第４実施形態における位置計算機１１の処理フローを示す。図３１は図３０から引き続く工程を示す図である。位置計算機１１は、サーバ１２に蓄積されたデータのタイムスタンプを見て、受信局Ｒ２の移動終了に十分な一定時間が経過したか否かを調べる（Ｓ４３１）。これは受信局Ｒ２が移動途中のため受信できない送信局もあり得るので、一定のサンプル時間を定義することによって見落としを防止するためである。受信局（Ｒ１、Ｒ２）から供給されたデータについて、タイムスタンプに基づき、送信局の標識番号の種類ごとに今回のデータを前回のデータと比較し（Ｓ４３２）、一定のサンプル時間が経過後に前回のデータから更新されたものがあるかどうかを調べる（Ｓ４３３）。更新されたデータがある場合には（Ｓ４３３でＹＥＳ）、既知の位置に設置された受信局Ｒ１からのデータのうち、既知の位置に設置された送信局（Ｔ１〜Ｔ４）のデータを抽出して、式（１４）を最小にする補正係数Ｂ、ｇ、ｈ、および空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと送受信局間の距離ｄｉｊとの比例定数Ｋを導出する。さらに、式（３）を最小にする受信局の環境係数Ｋｒｊと、補正係数Ｓ１、Ｓ２を導出する（Ｓ４３４）。
【０１８４】
（Ａ）次に、未知の位置にある受信局Ｒ２から供給されたデータのうち、既知の位置に設置された送信局のデータ、あるいは位置が推定済みの送信局のデータを抽出し（Ｓ４３５）、データが更新された送信局について、その標識信号が起動信号に応じて送信されたＴｙｐｅ　ａの標識信号であるか否かを判断する（Ｓ４３６）。標識信号がＴｙｐｅ　ａの場合（Ｓ４３６でＹＥＳ）、送受信に要した時間と受信強度に基づき式（１６）を解いて、移動中の受信局の位置を算出し、これをサーバ１２に記録する。さらに、式（３）を解いて、各位置での受信局の環境係数Ｋｒｊを算出し、これをサーバ１２に記録する（Ｓ４３７）。
【０１８５】
一方、標識信号がＴｙｐｅ　ｂ〜ｆの場合（Ｓ４３６でＮＯ）、移動中の受信局の位置を未知数として、式（３）を解いて、受信局の位置と環境係数を算出し、これをサーバ１２に記録する（Ｓ４３８）。ステップＳ４３５〜４３８での処理が、上述したアルゴリズム（Ａ）に対応する。
【０１８６】
（Ｂ）次に、既知の位置に設置された受信局Ｒ１あるいは位置が推定済みの受信局データ（Ｒ２、Ｒ３など）から供給されたデータのうち、未知の位置にある送信局のデータを抽出し（Ｓ４３９）、データが更新された送信局について、標識信号がＴｙｐｅ　ａの信号であるか否かを判断する（Ｓ４４０）。標識信号がＴｙｐｅ　ａの場合（Ｓ４４０でＹＥＳ）、未知の送信局との間の送受信に要した時間と受信強度に基づき、式（１７）を解いて、各送信局の位置を算出し、これをサーバ１２に記録する。さらに、式（１８）を解いて各送信局の環境係数Ｋｔｉを算出し、これをサーバに記録する（Ｓ４４１）。
【０１８７】
一方、標識信号がＴｙｐｅ　ｂ〜ｆの場合（Ｓ４４０でＮＯ）、送信局の位置を未知数として式（１８）を解いて、各送信局の位置と環境係数を算出し、これをサーバに記録する（Ｓ４４２）。ステップＳ４３９〜４４２での処理が、上述したアルゴリズム（Ｂ）に対応する。
【０１８８】
データが更新されているすべての送信局について（Ｓ４４３でＹＥＳ）、ステップＳ４３５〜Ｓ４４２（すなわちアルゴリズム（Ａ）および（Ｂ））を繰り返して行う。算出した送信局の位置を前回の結果と比較し、一定値以上位置が変化したものと（Ｓ４４４でＹＥＳ）、どの受信局でも受信できなくなったもの（Ｓ４４５でＹＥＳ）とを抽出する。抽出した送信局のデータをサーバ１２に記録した後（Ｓ４４６）、関係がある利用者端末に警告メッセージを送信する（Ｓ４４７）。
【０１８９】
受信局５１からのデータを記録するサーバ１２内のデータ構造は、たとえば表７に示すとおりである。
【０１９０】
【表７】

位置計算機１１で計算した結果を保存するデータ構造は、たとえば表８に示すとおりである。
【０１９１】
【表８】

環境係数は送信局がおかれている環境に依存するため、実際に送信局を探すときには情報として有用である。すなわち、環境係数が大きいと受信局との見通しが悪いことを示すため、送信局は物陰にある場合が多い。逆に環境係数が小さい場合は見通しが良い場所にあることになる。これらの情報を警報に付加して送れば送信局を見つけだすときに非常に有用である。
【０１９２】
利用者端末は、第１〜第３実施例と同様に、２種類の動作をする。１つは位置計算機１１から警報メッセージを受信する機能、もう１つは、検索機能である。ユーザがある送信局の情報を得たいときに、その送信局の標識番号（ＩＤ）を利用者端末に入力する。入力端末はこの標識番号をサーバに送信し、該当する送信局の標識番号について保存されている履歴、すなわちタイムスタンプ、位置情報、送信局の環境係数を検索し、端末に表示する。
【０１９３】
ユーザは、タイムスタンプで記述された時間の位置情報、これらの履歴を知ることができる。さらに、送信局の環境係数を見ることによって、その送信局が見通しの良い場所にあるか否かを知ることができる。また、一定時間の履歴を見ることによっていつ外乱あるいは起動信号を加えられたかも知ることができる。
【０１９４】
このように、第４実施形態では、単一の固定受信局と、単一の移動受信局を用いて、広範囲にわたる高精度の位置検出が可能となる。たとえば、４つの既知の位置にある送信局と、１つの既知の位置にある受信局の位置情報を用い、もうひとつの移動受信局を移動させる。既知の位置にある送信局の位置情報、既知の位置にある受信局の位置情報、実測された受信強度、送受信に要する時間から、第１および第２の補正関係式の未知数を決定し、（Ａ）少なくとも３つの既知または位置が推定済みの送信局の位置情報から、未知の位置にある移動受信局の位置を推定し、（Ｂ）少なくとも３つの既知または推定された受信局の位置情報から、未知の位置にある送信局の位置を推定する。（Ａ）と（Ｂ）
を繰り返すことによって、未知の送信局の位置座標を算出することができる。
【０１９５】
第４実施形態のシステムの適用として、たとえば、固定受信局５１ａをゲートとし、移動受信局５１ｂを、掃除機など所定範囲を移動する物体に添着しておく構成が考えられる。
【０１９６】
なお、第４実施形態では、固定受信局を単一としたが、２つ以上の固定受信局と、移動受信局とを組み合わせてもよい。この場合も、固定受信局の数をｒｎ、位置が既知の送信局の数をｔｎとしたときに、ｒｎ×ｔｎ≧４かつｒｎ×ｔｎ≧ｒｎ＋２を満たせばよい。固定受信局を２つ用いた場合は、位置が既知の送信局の数は２つでよいことになる。
［第５実施形態］
図３２は、本発明の第５実施形態にかかる位置検出システムの構成図、図３３は、第５実施形態で用いる送信局２１と受信局５１の構成を示す図である。第５実施形態では、第４実施形態と異なり、固定された受信局を用いることなく、単一の移動受信局で送信局の位置推定を可能にする。
【０１９７】
図３２に示すように、第５実施形態の位置検出システムは、移動可能な単一の受信局５１と、送信局２１（Ｔ１〜Ｔ１０）と、サーバ１２と、位置計算機１１と、利用者端末３を含む。位置計算機１１、サーバ１２、および利用者端末３は、ＬＡＮ２を介して相互接続される。第５実施形態では、単一の移動受信局５１を用いるため、受信局５１とサーバ１２との間は無線通信される。このため、サーバ１２は無線ＬＡＮの基地局４１を有しており、受信局５１は無線ＬＡＮの子局４０を有する。
【０１９８】
受信局５１はまた、図３３に示すように、受信局の演算制御を司りＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを内蔵したマイクロコントローラ３２と、その内部メモリにあらかじめ格納したソフトウェアにより起動信号を発生する起動信号発生部３５と、起動信号を受けて送信局に送信する送信部３４と、送信局からの標識信号を受信して受信強度を測定し伝送する受信部３３と、標識信号を判読するアンチコリジョン判読部３６と、起動信号と標識信号の送受信に要した時間を測定する時間測定部３７とを有する。第５実施形態では、起動信号を発生してから標識信号を受信し、標識番号を判読するまでに要した時間を、送受信に要した時間とする。しかし、時間測定部３７を送信部３４と受信部３３の間に配置する場合は、起動信号を送信し、標識信号を受信するまでに要した時間を送受信時間とすることも可能である。
【０１９９】
送信局２１は、第２〜第４実施形態の送信局と同様の構成である。すなわち、送信局の演算機能を司りＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリを内蔵したマイクロコントローラ２２と、その内部メモリにあらかじめ格納したソフトウェアにより受信局からの起動信号を受信して伝送する受信部２４と、外乱の変化を起動信号として検出して伝送するセンサ２６と、起動信号を受けて送信局に個別に割り当てられた固有の標識番号を標識信号として発生する生成部２５と、標識信号を前記受信局に送信する送信部２３とを備える。送信局２１は、受信局５１からの起動信号を受信した場合と、長周期発信による場合に加え、物理的に移動することによって振動が加えられたときや、環境の変化を検出した場合に、その種類に応じた標識信号を送信する。これにより、必要な場合に標識信号を送信することができ、電池の無駄な消費を防止し、ログファイルを小さくすることができる。センサ２６は、第２〜第４実施形態と同様に、たとえば倒立振り子を用いた加速度センサ、光センサ、温度センサ、湿度センサなどを組み合わせて実現できる。
【０２００】
位置計算機１１は、無線ＬＡＮを介して単一の移動受信局５１からサーバ１２に供給されたデータに基づき、以下に示すアルゴリズムにより送信局の位置を算出する。
＜送受信に要する時間の補正アルゴリズム＞
図３２に示す例において、送信局Ｔ１〜Ｔ７の位置は既知である。単一の移動受信局５１は、破線で示すようにＲ１→Ｒ２→Ｒ３→Ｒ４と移動する。受信局の位置Ｒ１を（ｕ１，ｖ１）とし、ｊ番目の位置を（ｕｊ，ｖｊ）とする。送信局Ｔ８〜Ｔ１０の位置は未知でありｉ番目の送信局の位置を（ｘｉ，ｙｉ）とする。送信局から受信局まで電磁波で信号を伝送し、受信局ｊで受信される送信局ｉの受信強度をｅｉｊとする。また、受信局ｊから送信局ｉまでの距離はｄｉｊとする。距離ｄｉｊは式（１）で与えられる。
【０２０１】
【数７９】

まず、送信局の既知の位置情報を用いて、送受信に要する時間の補正を試みる。受信局で実測される送受信に要した時間ｔｉｊは、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊ、受信局内での信号の伝搬時間Ａ、送信局内での信号の伝搬時間ｂとの和になる。
【０２０２】
【数８０】

これらの項目のうち、受信局内での信号の伝搬時間Ａは、消費電力の点で高速な受信動作が許容されるため、どの受信局でも一定であるとみなすことができるが、送信局内での信号の伝搬時間ｂは、起動信号の受信検出回路の構成法により、伝搬の可逆性を考慮して受信強度ｅｉｊに強い相関を持っていると考えられる。この相関の関係は、起動信号の検出方法によって異なり、多項式を用いた近似式や指数関数を用いた近似式などを適用できる。例えば、受信した起動信号をダイオード検波し、キャパシタを充電して所定の電圧に達したときに起動信号を検出したとみなす場合には、送信局内での信号の伝搬時間ｂと受信強度ｅｉｊとの相関関係として、式（７）の指数関数を用いた近似式を仮定することができる。式（７）において、ｆ、ｇ、ｈの値は補正係数である。
【０２０３】
【数８１】

式（７）を式（６）に代入して、
【０２０４】
【数８２】

送受信局間の距離ｄｉｊは、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと比例関係にあるため、式（８）より、式（１９）が成り立つ。ここで、Ｋは比例定数である。
【０２０５】
【数８３】

この場合の信強度ｅｉｊは、位置が既知である送信局Ｔ１〜Ｔ７からの信号の受信強度である。未知数はＡ、ｆ、ｇ、ｈ、Ｋ、ｕｊ、ｖｊの７個であるが、Ａとｆは個別に求めないで１つの未知数Ｂ（＝Ａ＋ｆ）とみなせば、未知数の数は６個となる。誤差を最小にするこれら未知数の解は、式（２０）で示される評価関数ｑｑｑｑを最小化することによって求められる。
【０２０６】
【数８４】

式（２０）において、ｒｎは受信局の数、ｔｎは位置が既知の送信局の数であり、未知数を全て解くためには、ｒｎ×ｔｎ≧３×ｒｎ＋４が成立すればよい。図３０の場合はそれぞれ１と７（Ｔ１〜Ｔ７）であり、これらの未知数を全て解くことができる。分かりやすくするために未知数に＾印をつけた。式（２０）を解くには様々な方法がある。ここでは詳しく述べないが例えば、ｑｑｑｑをそれぞれの変数で偏微分して、それぞれが０になる値をニュートン法等を用いて解くことができる。その他、シンプレツクス法、最急降下法、ニューラルネツトワークを用いる方法等がある。これらの方法により、補正係数Ｂ、ｇ、ｈ、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと送受信局間の距離ｄｉｊとの比例定数Ｋ、および受信局ｊの推定位置（ｕｊ，ｖｊ）を求めることができる。
【０２０７】
以上より、送受信に要する時間ｔｉｊと距離ｄｉｊの式を、式（２０）を使って求めた空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと、送受信局間の距離ｄｉｊとの比例定数Ｋを用いて、式（２１）のように考える。
【０２０８】
【数８５】

式（２１）においてｎｎｎｄｉｊは送受信に要する時間によって導かれる距離である。したがって、式（２０）で求められたＫ，Ｂ，ｇ、ｈの値と、位置が求められた受信局で実測された信号強度および送受信時間に基づいて、以下で述べるように、未知の送信局の位置を算出することができる。
＜受信局の位置を移動させた場合の動作アルゴリズム＞
式（２０）を用いて、受信局５１をＲ１からＲ２に、Ｒ２からＲ３に移動させた場合に、位置が既知である送信局Ｔ１〜Ｔ７の送信局の位置を利用して、それぞれの受信局ｊの推定位置（ｕｊ，ｖｊ）を求めることができる。
【０２０９】
このとき受信局５１は、移動後の位置から未知の位置に設置された送信局ｉに対しても起動信号を送信する。そこで、少なくとも３つの受信局ｊの推定位置を利用して、式（２２）で表わされる評価関数ｈｈｈｈｈｈｈｉを最小化することで、送信局ｉの位置（ｘｉ，ｙｉ）を求めることができる。
【０２１０】
【数８６】

式（２２）において、ｒｒｒｎは位置がすでに推定され、既知として利用できる受信局の位置の数である。わかりやすくするために、未知数に＾印をつけた。
＜既知の位置に設置して固定された送信局がエリア外になった場合の動作アルゴリズム＞
受信局の移動が進むと、既知の位置に設置して固定された送信局Ｔ１〜Ｔ７がエリア外になる。このため、位置を推定した送信局を、新たに受信局の位置を推定するための送信局として利用する。位置が未知である送信局Ｔ８〜Ｔ１０の位置は、上述した送受信に要する時間の補正アルゴリズムと、受信局の移動に従った動作アルゴリズムによって、順次推定できる。
【０２１１】
さらに、この推定した位置情報を用いて、ターゲットである送信局ｉの環境係数Ｋｔｉの推定精度を上げることができる。すなわち、受信局ｊの環境係数Ｋｒｊを定義する。この係数は受信局が理想状態に置かれたときから考えてどれだけ感度が変化するかという指標である。同様に送信局ｉに対しても環境係数Ｋｔｉを定義する。
【０２１２】
まず、位置が推定された受信局の位置情報を用いてフリスの式の補正を試みる。本発明では送信局と受信局との間の実測値を用いて、距離と受信強度の関係を推定する。基本的に距離と受信強度は対数関係にあるとして、式（２）を仮定する。式（２）において、Ｓ１、Ｓ２は補正係数である。
【０２１３】
【数８７】

この場合の受信強度ｅｉｊは、位置が既知である送信局Ｔ１〜Ｔ７からの信号の受信強度である。誤差を最小にするこれら未知数の解は、式（３）で示される評価関数ｑを最小化することによって求められる。
【０２１４】
【数８８】

式（３）において、ｒｎは受信局の数、ｔｎは位置が既知の送信局の数であり、未知数を全て解くためには、ｒｎ×ｔｎ≧ｒｎ＋２が成立すればよい。図３０の場合はそれぞれ１と７であり、これらの未知数を全て解くことができる。わかりやすくするために未知数に＾印をつけた。式（３）を解くには様々な方法がある。ここでは詳しく述べないが例えば、ｑをそれぞれの変数で偏微分して、それぞれがＯになる値をニュートン法等を用いて解くことができる。その他、シンプレツクス法、最急降下法、ニューラルネツトワークを用いる方法等がある。これらにより、式（２）の未知数である受信局の環境係数Ｋｒｊと補正係数Ｓ１、Ｓ２を求めることができる。
【０２１５】
次に、送信局の環境係数の求め方について説明する。送信局の送信強度は一定であるが、それぞれの場所によって環境係数が異なり受信状態が変化する。そこで距離と受信強度の式を、式（３）を使って求めた受信局の環境係数Ｋｒｊと補正係数Ｓ１、Ｓ２を用いて、式（４）のように考える。
【０２１６】
【数８９】

式（４）において、ｍｄｉｊは受信強度によって導かれる距離である。受信局の場合と同様にして、Ｋｔｉは式（２３）で表わされる評価関数ｈｈｈｈｈｈｈｈｉを最小化することで求めることができる。
【０２１７】
【数９０】

わかりやすくするために、未知数に＾印をつけた。ここで、送信局ｉの位置（ｘｉ，ｙｉ）は、送受信時間と受信強度の実測値に基づいて式（２２）で求めた値を用いる。以上述べた方法で送信局ｉの環境係数Ｋｔｉの推定精度を上げることができる。
【０２１８】
なお、第１〜第４実施形態と同様に、送信局からの信号を受信できなかった場合、たとえば、送信局Ｔ２からの信号を受信局の位置Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３では受信できたがＲ４では受信できなかった場合は、
ｄ２１＜ｄ２４
ｄ２２＜ｄ２４
ｄ２３＜ｄ２４
という拘束条件を付加することによって、不可視データを捨てることなく有効に位置推定に用いることができる。
【０２１９】
図３４および３５は、第５実施形態に係る位置計算機１１の処理フローを示す。図３５は図３４に引き続く工程を示す図である。まず位置計算機１１は、サーバ１２に蓄積されたデータのタイムスタンプを見て、受信局が移動するのに十分な一定時間が経過したかどうかを調べる（Ｓ５３１）。受信局の移動途中では信号を受信できない送信局があり得るので、一定のサンプル時間を定義することによって見落としを防止するためである。一定時間経過したならば（Ｓ５３１でＹＥＳ）、移動受信局から供給されたデータのうち、標識番号の種類ごとに、今回の送信局のデータを前回のデータと比較し（Ｓ５３２）、前回のデータに対して一定のサンプル時間が経過し内容が更新されたデータがあるかどうかを確認する（Ｓ５３３）。更新されたデータがあれば（Ｓ５３３でＹＥＳ）、未知の位置に設置されている受信局Ｒ１から供給されたデータのうち、既知の位置に設置された送信局（たとえばＴ１〜Ｔ７）に関するデータを抽出して、式（２０）を最小にする補正係数Ｂ、ｇ、ｈ、空気中を電磁波が伝搬する伝搬時間ｐｉｊと送受信局間の距離ｄｉｊとの比例定数Ｋ（Ｋ＝ｐｉｊ／ｄｉｊ）を求める。また、式（３）を最小にする受信局の環境係数Ｋｒｊと、補正係数Ｓ１、Ｓ２を導出する（Ｓ５３４）。
（Ａ）次に、未知の位置に設置された受信局Ｒ１からのデータのうち、既知の位置に設置された送信局あるいは位置が推定済みの送信局のデータを抽出する（Ｓ５３５）。抽出したデータの中から、データが更新されている送信局について、標識信号がＴｙｐｅ　ａの信号か否かを判断する（Ｓ５３６）。標識信号がＴｙｐｅ　ａであれば（Ｓ５３６でＹＥＳ）、式（２０）を解いて、未知の受信局の位置を算出し、これをサーバ１２に記録する。さらに、式（３）を解いて、受信局の環境係数Ｋｒｊを算出し、これをサーバ１２に記録する（Ｓ５３７）。
【０２２０】
一方、送信局からの標識信号がＴｙｐｅ　ｂ〜ｆの場合（Ｓ５３６でＮＯ）、送受信時間に関する情報がないので、受信局の位置も未知数として式（３）を解いて、受信局の位置と環境係数を算出し、これをサーバ１２に記録する（Ｓ５３８）。
（Ｂ）次に、位置が推定された受信局からのデータのうち、未知の位置に設置された送信局のデータを抽出する（Ｓ５３９）。抽出したデータの中で、データが更新されている送信局について、標識信号がＴｙｐｅ　ａか否かを判断する（Ｓ５４０）。標識信号がＴｙｐｅ　ａならば（Ｓ５４０でＹＥＳ）、式（２２）を解いて、各送信局の位置を算出し、これをサーバ１２に記録する。さらに、式（２３）を解いて、各送信局の環境係数Ｋｔｉを算出し、これをサーバ１２に記録する（Ｓ５４１）。
【０２２１】
一方、標識信号がＴｙｐｅ　ｂ〜ｆの場合（Ｓ５４０でＮＯ）、送信局の位置も未知数として式（２３）を解いて、各送信局の位置と環境係数を算出し、これをサーバ１２に記録する（Ｓ５４２）。
【０２２２】
データが更新されているすべての送信局について（Ｓ５４３でＹＥＳ）、上述したアルゴリズム（Ａ）と（Ｂ）を繰り返す。すべての更新されたデータについて処理が終わると（Ｓ５４３でＮＯ）、算出した位置を前回の結果と比較し、一定値以上位置が変化したもの（Ｓ５４４でＹＥＳ）と、どの受信局でも受信できなくなったもの（Ｓ５４５でＹＥＳ）とを抽出する。次に、抽出された送信局のデータをサーバ１２に記録した後（Ｓ５４６）、関係がある利用者端末に警告メッセージを送信する（Ｓ５４７）。
【０２２３】
移動受信局５１から供給されるデータを記録するサーバ１２内のデータ構造は、たとえば表９に示すとおりである。
【０２２４】
【表９】

位置計算機１１で計算した結果を保存するデータ構造は、たとえば表１０に示すとおりである。
【０２２５】
【表１０】

環境係数は送信局がおかれている環境に依存するため、実際に送信局を探すときには情報として有用である。すなわち、環境係数が大きいと受信局との見通しが悪いことを示すため、送信局は物陰にある場合が多い。逆に環境係数が小さい場合は見通しが良い場所にあることになる。これらの情報を警報に付加して送れば送信局を見つけだすときに非常に有用である。
【０２２６】
利用者端末は、第１〜第４実施例と同様に、２種類の動作をする。１つは位置計算機１１から警報メッセージを受信する機能、もう１つは、検索機能である。ユーザがある送信局の情報を得たいときに、その送信局の標識番号（ＩＤ）を利用者端末に入力する。入力端末はこの標識番号をサーバに送信し、該当する送信局の標識番号について保存されている履歴、すなわちタイムスタンプ、位置情報、送信局の環境係数を検索し、端末に表示する。
【０２２７】
ユーザは、タイムスタンプで記述された時間の位置情報、これらの履歴を知ることができる。さらに、送信局の環境係数を見ることによって、その送信局が見通しの良い場所にあるか否かを知ることができる。また、一定時間の履歴を見ることによっていつ外乱あるいは起動信号を加えられたかも知ることができる。
【０２２８】
このように、第５実施形態によれば、単一の移動受信局を用いて、広範囲にわたって従来にない高精度な送信局の位置推定が可能になる。受信局を固定して設置すると、多くの受信局が必要となり、設置コストが高くなるが、第５実施形態では、受信局の設置コストおよび維持管理コストを大幅に低減できる。
【０２２９】
従来のシステムで受信局を移動させると、送信局の所在は確認できるが位置座標が獲得できない。これに対し、第５実施形態のシステムでは、７つの既知の位置にある送信局の位置情報を用い、単一の受信局を移動させ、（Ａ）少なくとも３つの既知または推定した位置の送信局の情報に基づいて、未知の位置の受信局位置を推定することができる。さらに（Ｂ）受信局の移動につれて受信局の推定位置が増えると、３つ以上の既知または推定した受信局位置の情報に基づいて、未知の送信局の位置を推定することができる。（Ａ）と（Ｂ）を繰り返すことによって、未知の送信局の位置情報を獲得できる。
【０２３０】
さらに、環境係数を求めることができるので、送信局を探す有効な情報として、より高精度な位置検出を可能にする。
【０２３１】
第５実施形態の適用例として、単一の受信機を、たとえば掃除機のように特定の領域を定期的に移動する可動物に装着することによって、位置検出システムを機能させることができる。この場合、可動物の移動に伴って、特定の管理対象領域の全体を、定期的に自動チェックすることが可能になる。広範な領域で物品や資産を管理する場合でも、受信局を多数設ける必要がないので、システム全体のコスト上昇を抑制でき、非常に効率的かつ経済的である。
［その他の実施形態］
以上、良好な実施形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、当業者にとってなし得る変形、変更、代替などもすべて含む。たとえば、位置検出の対象は、タグとしての送信局に限定されるわけではなく、信号を発信できる任意の形態を取り得る。また、送信局は送信機能を有するものに限定されず、携帯電話などの送受信機の送信機能を利用するものであってもよい。この場合、特定人の位置を検出することが可能になる。さらに、送信局と受信局の双方が送受信機能を持つ構成としてもよい。
【０２３２】
第２〜第５実施形態において、送信局に送信を開始させるための起動信号を受信局から送信していたが、起動信号を遠隔地の大電力の無線基地局から送信する構成としてもよい。この場合、起動信号を同報送信し、多数の送信局からのデータ情報を遠隔操作により入手することもできる。これにより、人的作業の省力化によるデータ収集効率を向上するとともに、受信局の起動信号発生部を省略することができる。
【０２３３】
受信局とサーバ（データ管理部）の接続は、有線であっても無線であってもよいが、第４および第５実施形態のように移動受信局を用いる場合は、無線ＬＡＮなどの無線通信ネットワークを利用するのが望ましい。この場合、複数のフロアあるいは複数のビルにわたって物品を管理するような場合であっても、１つのシステムで全体を管理することが可能になる。さらに、サーバ（データ管理部）に利用者端末を有線または無線で接続してもよい。無線接続とした場合、ユーザは端末から特定したい物品の標識番号を入力するだけで、データ管理部を介して位置計算機に送信局の位置を特定させることができる。
【０２３４】
また、第１〜第５実施形態において、第１の補正関係式として、
【０２３５】
【数９１】

を用いたが、補正係数Ｓ１、Ｓ２のみを用いもよい。この場合、第１の補正関係式は式（２）’で表される。
【０２３６】
【数９２】

さらに送信局に対する第１の補正関係式として、式（２）’または以下の式（２）’’を用いることができる。
【０２３７】
【数９３】

受信局と送信局の双方に式（２）’の補正関係式を用いる場合は、位置情報を得るにあたって、実施形態で説明した式（４）および（５）に代えて、式（４）’を用いて式（５）’の評価関数を求めることができる。
【０２３８】
【数９４】

受信局に対して式（２）’を用い、送信局に対して式（２）’’を用いる場合は、位置情報を得るにあたって、式（４）’’を用いて式（５）’’の評価関数を求めることができる。
【０２３９】
【数９５】

受信局に対して式（２）を用い、送信局に対して式（２）’を用いる場合は、位置情報を得るにあたって、式（４）’’’を用いて式（５）’’’の評価関数を求めることができる。
【０２４０】
【数９６】

式（２）’の補正関係式を用いる場合、すなわち補正係数Ｓ１、Ｓ２のみを用いる場合に位置が既知の送信局がない（ｔｎ＝０）ときは、位置が既知の受信局の数ｒｎは、ｒｎ≧５である必要がある。逆に、位置が既知の受信局がない（ｒｎ＝０）場合は、位置が既知の送信局の数ｔｎは、ｔｎ≧５である必要がある。
【０２４１】
式（２）’’の補正関係式を用いる場合、すなわち送信局の環境係数Ｋｔｉを用いる場合に位置が既知の送信局がない（ｔｎ＝０）ときは、ｒｎ≧６を満たす必要がある。逆に位置が既知の受信局がない（ｒｎ＝０）ときは、ｔｎ≧６を満たす必要がある。
【０２４２】
第４実施形態および第５実施形態では、初期状態で、位置が既知の送信局の数が、位置が既知の受信局よりも多い場合を例にとって説明した。このため、補正関係式における未知数を決定した後に、まず受信局の位置を推定してから送信局の位置を推定し、さらに次の受信局の位置を推定するアルゴリズムを繰り返す例を説明した。しかし、場合によっては、位置が既知の受信局の数のほうが多くなる状況もあり得る。この場合は、補正関係式を決定した後で、まず送信局の位置を推定し、推定された位置情報を用いて、未知の受信局の位置を推定し、さらに次の送信局の位置を推定するというアルゴリズムを繰り返すことになる。
【０２４３】
前者の場合、すなわち補正関係式の決定後に、まず受信局の位置を推定する場合は、
（１）既知の位置（ｕｉ，ｖｉ）に設置された少なくともひとつの送信局ｉから送信され、第１の未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記既知の位置に設置された送信局ｉの位置情報と、送信局ｉと受信局ｊとの間の距離（ｄｉｊ）を用いて、第１の補正関係式として第１の近似関数
【０２４４】
【数９７】

を決定して第１の未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定し、
（２）未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、既知あるいは推定された位置にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、既知あるいは推定された受信局ｊの位置情報（ｕｊ，ｖｊ）と、決定した第１の補正関係式を用いて、第２の近似関数
【０２４５】
【数９８】

から、未知の位置に設置された送信局ｉの位置情報（ｕｉ，ｖｉ）を推定し、
（３）既知あるいは推定した位置（ｕｉ，ｖｉ）に設置された送信局ｉから送信され、第２の未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、既知または推定された位置に設置された送信局の位置情報と、第１の補正関係式を用いて、第３の近似関数
【０２４６】
【数９９】

から、第２の未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定する。工程（２）と（３）を繰り返すことにより、順次受信局と送信局の位置を求めることができる。
【０２４７】
後者の場合、すなわち補正関係式の決定後に、まず送信局の位置を推定する場合は、
（１）第１の未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、既知の位置（ｕｊ，ｖｊ）にある少なくともひとつの受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、受信局ｊの位置情報と、送信局ｉと受信局ｊとの間の距離（ｄｉｊ）を用いて、第１の補正関係式として第１の近似関数
【０２４８】
【数１００】

を決定して、前記第１の未知の位置に設置された送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定し、
（２）既知あるいは推定した位置（ｕｉ，ｖｉ）に設置された送信局ｉから送信され、未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、既知あるいは推定した位置に設置された送信局ｉの位置情報（ｕｉ，ｖｉ）と、決定した第１の補正関係式とを用いて、第２の近似関数
【０２４９】
【数１０１】

から、未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定し、
（３）第２の未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、既知あるいは推定した位置（ｕｊ，ｖｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記既知あるいは推定した位置にある受信局ｊの位置情報と、前記決定した第１の補正関係式とを用いて、第３の近似関数
【０２５０】
【数１０２】

から、前記第２の未知の位置に設置された送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定する。この場合も工程（２）と（３）を繰り返すことにより、順次送信局と受信局の位置を求めることができる。
【０２５１】
同様のことが、信号伝搬時間に関する第２の補正関係式を用いる場合にも当てはまる。すなわち、第４および第５実施形態では、補正関係式の未知数の決定後に、複数の既知の送信局の位置情報に基づいて、まず未知の受信局の位置を決定した。しかし、初期状態で既知または推定された受信局の位置情報のほうが多い場合は、未知数決定後に、まず未知の送信局の位置を推定することとしてもよい。
【０２５２】
前者の場合は、
（１）少なくとも１つの既知の位置（ｕｉ，ｖｉ）に設置された送信局ｉから送信され、第１の未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、信号の送受信に要した時間（ｔｉｊ）と、既知の位置に設置された送信局ｉの位置情報と、送信局ｉと受信局ｊの間の距離と、送受信に要する時間（ｔｉｊ）と、送受信局間の距離、空気中を信号が伝搬する伝搬時間（ｐｉｊ）を用いて、第２の補正関係式として、第１の近似関数
【０２５３】
【数１０３】

および比例定数Ｋを決定して、第１の未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定し、
（２）未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）に設置された送信局ｉから送信され、既知あるいは推定した位置に設置された受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、受信局ｊの位置情報（ｕｊ，ｖｊ）と、送受信に要した時間（ｔｉｊ）と、第２の補正関係式を用いて、第２の近似関数
【０２５４】
【数１０４】

から、送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定し、
（３）既知あるいは推定した位置に設置された送信局ｉから送信され、第２の未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された信号の強度（ｅｉｊ）、送信局ｉの位置情報（ｕｉ，ｖｉ）、送受信に要する時間（ｔｉｊ）、第２の補正関係式を用いて、第３の近似関数
【０２５５】
【数１０５】

から、第２の未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定する。工程（２）と（３）を繰り返すことにより、送受信時間に基づいて、順次送信局と受信局の位置を求めることができる。
【０２５６】
後者の場合は、
（１）第１の未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、少なくとも１つの既知の位置（ｕｊ，ｖｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、既知の位置にある受信局ｊの位置情報と、送受信に要した時間（ｔｉｊ）と、送信局ｉと受信局ｊとの距離と、空気中を信号が伝搬する伝搬時間（ｐｉｊ）とを用い、第２の補正関係式として、第１の近似関数
【０２５７】
【数１０６】

および比例係数Ｋを決定して、第１の未知の位置に設置された送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定し、
（２）既知あるいは推定した位置（ｕｉ，ｖｉ）に設置された送信局ｉから送信され、未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、送信局ｉの位置情報と、送受信に要した時間（ｔｉｊ）と、決定した第２の補正関係式とを用いて、第２の近似関数
【０２５８】
【数１０７】

から、未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定し、
（３）第２の未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、既知あるいは推定した位置（ｕｊ，ｖｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、既知あるいは推定した位置の受信局ｊの位置情報と、送受信に要した時間（ｔｉｊ）と、決定した第２の補正関係式とを用いて、第３の近似関数
【０２５９】
【数１０８】

から、第２の未知の位置に設置された送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定する。工程（２）と（３）を繰り返すことにより、順次送信局と受信局の位置を求めることができる。
【０２６０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、広範囲にわたって複数の送信局の位置を高い精度でほぼ同時に推定することが可能になる。
【０２６１】
また、送信局が置かれている環境を把握することによって、屋内にあっても伝播状況を考慮した高精度の位置推定が可能になる。
【０２６２】
さらに、起動信号と外部の変化を探知するセンサの少なくとも一方を用いることにより、位置情報が必要な時に正確な位置情報の入手が可能になる。
【０２６３】
さらに、位置を特定するために、少なくとも３つ以上の基地局（あるいは受信局）を固定する必要がないので、受信局の数を低減することができる。
【０２６４】
さらに、固定基地局の受信エリア外に出た送信局の位置も精度よく特定することができる。
【０２６５】
本発明の位置検出システムおよび方法を用いることにより、倉庫や事務所内にある任意の資産について、その存在の有無と存在位置の双方を効率よく、かつ高い精度で管理することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のゲート式パッシブタグシステムを示す図である。
【図２】従来のアクティブタグシステムを示す図である。
【図３】時刻情報を用いた従来の位置検出システムの構成を示す図である。
【図４】受信強度を用いた従来の位置検出システムの構成を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る位置検出システムの構成を示す図である。
【図６】第１実施形態で用いられる送信局と受信局の構成例を示す図である。
【図７】図６の送信局で用いられるモーションセンサの例を示す図である。
【図８】第１実施形態で用いられる位置検出システムの動作フローを示す図である。
【図９】第１実施形態の位置検出システムを用いて送信局の位置を検出した検出結果を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る位置検出システムの構成を示す図である。
【図１１】第２実施形態で用いられる送信局と受信局の構成例を示す図である。
【図１２】第２実施形態で用いられる送信局の動作フローを示す図である。
【図１３】第２実施形態で用いられる受信局の動作フローを示す図である。
【図１４】第２実施形態で用いられる位置計算機の動作フローを示す図である。
【図１５】第２実施形態に係る位置検出システムの変形例１を示す図である。
【図１６】図１５の変形例１における送信局と受信局の構成例を示す図である。
【図１７】第２実施形態に係る位置検出システムの変形例２を示す図である。
【図１８】変形例２における送信局と受信局の構成例を示す図である。
【図１９】変形例２における位置計算機の動作フローを示す図である。
【図２０】第２実施形態に係る位置検出システムの変形例３を示す図である。
【図２１】変形例３における送信局と受信局の構成例を示す図である。
【図２２】本発明の第３実施形態に係る位置検出システムの構成を示す図である。
【図２３】第３実施形態で用いられる送信局と受信局の構成例を示す図である。
【図２４】第３実施形態で用いられる受信局の動作フローを示す図である。
【図２５】第３実施形態で用いられる位置計算機の処理フローの第１部分を示す図である。
【図２６】第３実施形態で用いられる位置計算機の処理フローの第２部分を示す図であり、図２５の処理に引き続く処理を示す図である。
【図２７】本発明の第４実施形態に係る位置検出システムの構成を示す図である。
【図２８】第４実施形態で用いられる送信局と受信局の構成例を示す図である。
【図２９】第４実施形態で用いられる受信局の動作フローを示す図である。
【図３０】第４実施形態で用いられる位置計算機の処理フローの第１部分を示す図である。
【図３１】第４実施形態で用いられる位置計算機の処理フローの第２部分を示す図であり、図３０の処理に引き続く処理を示す図である。
【図３２】本発明の第５の実施形態に係る位置検出システムの構成を示す図である。
【図３３】第５実施形態で用いられる送信局と受信局の構成例を示す図である。
【図３４】第５実施形態で用いられる位置計算機の処理フローの第１部分を示す図である。
【図３５】第５実施形態で用いられる位置計算機の処理フローの第２部分を示す図であり、図３４の処理に引き続く処理を示す図である。
【符号の説明】
１　位置検出システム
２　ＬＡＮ
３　利用者端末
１１　位置計算機
１２　サーバ（データ管理部）
１３　モーションセンサ
２１　送信局
２３　送信部
２５　標識信号発生部
２６　センサ
３１　受信局
３５　起動信号発生部
３６　アンチコリジョン判読部
５１ａ　固定設置受信局
５１ｂ　移動受信局

Claims (34)

1. 第１の標識番号を含む第１標識信号を周期的に送信するとともに、外部から供給される起動信号を受信したときに第２の標識番号を含む第２標識信号を送信する送信局と、
   前記送信局から送信された第１および第２標識信号を受信して、それぞれの受信強度を求め、前記第１および第２の標識番号を判読する受信局と、
   前記受信局から供給される前記受信強度と第１および第２の標識番号とをそれぞれ関連付けて格納し管理するデータ管理部と、
   前記データ管理部で管理されるデータを用いて、前記送信局の位置を計算する位置計算機と
   を含む位置検出システム。
2. 第１の固有の標識番号を含む第１標識信号を周期的に送信する送信局と、
   前記送信局から送信された第１標識信号を受信して、それぞれの受信強度を求め、前記第１の標識番号を判読する受信局と、
   前記受信局から供給される前記受信強度と第１の標識番号とを関連付けて格納し管理するデータ管理部と、
   前記データ管理部で管理されるデータに基づき、前記受信強度と距離についての第１の補正関係式
   

   

   を用いて、前記送信局の位置を計算する位置計算機と
   を備え、ここで、ｅｉｊはｉ番目の送信局から送信されｊ番目の受信局で受信された前記標識信号の受信強度、ｄｉｊは前記ｉ番目の送信局からｊ番目の受信局までの距離、Ｓ１およびＳ２は補正係数である位置検出システム。
3. 請求項２に記載の位置検出システムにおいて、前記送信局は、外部から供給される起動信号を受信したときに第２の標識番号を含む第２標識信号を送信することを特徴とする。
4. 請求項１または３に記載の位置検出システムにおいて、前記受信局は、
   前記送信局に前記第２標識信号の送信を開始させるための起動信号を生成する起動信号発生部と、
   当該起動信号を前記送信局に対して送信する送信部と
   を有し、前記送信局は、
   前記起動信号に応じて前記第２の標識番号を含む第２標識信号を生成する標識信号発生部を有することを特徴とする。
5. 請求項１または３に記載の位置検出システムにおいて、前記送信局は、遠隔の基地局から送信される起動信号を受信し、この起動信号に応じて前記第２の標識番号を含む第２標識信号を生成する標識信号発生部を有することを特徴とする。
6. 請求項１〜３のいずれかに記載の位置検出システムにおいて、前記送信局は、外部から受ける変化を探知するセンサと、前記センサが前記変化を探知したときに、第３の固有の標識番号を含む第３標識信号を生成する標識信号発生部を有することを特徴とする。
7. 請求項６に記載の位置検出システムにおいて、前記標識信号発生部は、探知した変化の種類に応じて、異なる種類の前記第３標識信号を生成することを特徴とする。
8. 請求項１に記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算機は、前記送信局と前記受信局との間の距離と、前記受信信号の強度の関係について、第１の補正関係式を用いて定義し、既知の位置情報を用いて、前記第１の補正関係式から未知の送信局の位置を算出することを特徴とする。
9. 請求項８に記載の位置検出システムにおいて、ｉ番目の送信局の位置を（ｘｉ，　ｙｉ）、ｊ番目の受信局の位置を（ｕｊ，　ｖｊ）、前記ｊ番目の受信局で受信されたｉ番目の送信局からの信号の強度をｅｉｊとすると、前記ｉ番目の送信局からｊ番目の受信局までの距離ｄｉｊは、
   

   

   であり、前記第１の補正関係式は、補正係数Ｓ１およびＳ２を用いて、
   

   

   で定義され、前記位置計算機は、前記既知の位置情報を用いて前記補正係数Ｓ１およびＳ２を決定することによって、前記未知の送信局の位置を算出することを特徴とする。
10. 請求項２または９に記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算機は、受信信号の強度から求められる距離
    

    

    を用いて評価関数
    

    

    を求め、ｈｉｊ／ｍｄｉｊなる重み付けを行ったうえで、前記未知の送信局の位置を算出することを特徴とする。
11. 請求項２または９に記載の位置検出システムにおいて、前記第１の補正関係式は、受信局における環境係数Ｋｒｊをさらに含み、
    

    

    で定義され、前記位置計算機は、前記既知の位置情報を用いて前記補正係数Ｓ１、Ｓ２および環境係数Ｋｒｊを決定することによって、前記未知の送信局の位置を算出することを特徴とする。
12. 請求項１１に記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算機は、受信信号の強度から求められる距離
    

    

    を用いて評価関数
    

    

    を求め、ｈｉｊ／ｍｄｉｊなる重み付けを行ったうえで、前記未知の送信局の位置を算出することを特徴とする。
13. 請求項２または９に記載の位置検出システムにおいて、前記第１の補正関係式は、送信局における環境係数Ｋｔｉをさらに含み、
    

    

    で定義され、前記位置計算機は、前記既知の位置情報を用いて前記補正係数Ｓ１、Ｓ２および環境係数Ｋｔｉを決定することによって、前記未知の送信局の位置を算出することを特徴とする。
14. 請求項１３に記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算機は、受信信号の強度から求められる距離
    

    

    を用いて評価関数
    

    

    を求め、ｈｉｊ／ｍｄｉｊなる重み付けを行ったうえで、前記未知の送信局の位置を算出することを特徴とする。
15. 請求項１または３に記載の位置検出システムにおいて、前記受信局は、前記送信局に前記第２標識信号の送信を開始させるための起動信号を生成する起動信号発生部と、
    前記起動信号を前記送信局に対して送信する送信部と、
    前記送信局との間で、前記起動信号と前記標識信号の送受信に要した送受信時間を測定する時間測定部とを有することを特徴とする。
16. 請求項１５に記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算機は、前記送受信時間に基づき、空気中での信号の伝搬時間と、送信局と受信局との間の距離との関係について、第２の補正関係式を用いて定義し、既知の位置情報を用いて、前記第２の補正関係式から未知の送信局の位置を算出することを特徴とする。
17. 請求項１６に記載の位置検出システムにおいて、ｉ番目の送信局の位置を（ｕｉ，ｖｉ）、ｊ番目の受信局ｊの位置を（ｕｊ，ｖｊ）、前記ｊ番目の受信局で受信されたｉ番目の送信局からの信号の強度をｅｉｊ、送受信に要する時間をｔｉｊ、前記ｉ番目の送信局とｊ番目の受信局との間の距離をｄｉｊ、空気中における信号の伝搬時間をｐｉｊとすると、前記第２の補正関係式は、補正係数Ｂ，ｇ、ｈおよび比例定数Ｋを用いて
    

    

    で表わされ、前記位置計算機は、前記既知の位置情報を用いて、前記補正係数Ｂ，ｇ、ｈおよび比例定数Ｋを決定することによって、前記未知の送信局の位置を算出することを特徴とする。
18. 請求項１７に記載の位置検出システムにおいて、前記位置計算機は、前記空気中での信号の伝搬時間から導かれる距離
    

    

    を用いて、評価関数
    

    

    を求め、ｈｈｉｊ／ｎｄｉｊなる重み付けを行った上で、送信局または受信局の位置を推定することを特徴とする。
19. 請求項１に記載の位置検出システムにおいて、当該システムは、一の固定受信局と一の移動受信局とを含み、前記位置計算機は、
    （ａ）前記固定受信局から供給された既知の位置情報に基づいて、受信される信号の強度と距離との関係について第１の補正関係式を決定し、
    （ｂ）既知または位置が推定済みの送信局から前記移動受信局に送信された信号情報と、前記既知または位置が推定済みの送信局の位置情報とに基づき、前記第１の補正関係式を用いて、前記移動受信局の位置を推定し、
    （ｃ）未知の送信局から、前記固定受信局または前記位置が推定された移動受信局に送信された信号情報と、前記固定または位置が推定された移動受信局の位置情報から、前記未知の送信局の位置を推定し、
    処理（ｂ）と（ｃ）を繰り返して、前記移動受信局の移動にしたがって、順次未知の送信局の位置を検出することを特徴とする。
20. 請求項１に記載の位置検出システムにおいて、当該システムは、一の移動受信局を受信局として含み、前記位置計算機は、
    （ａ）既知の位置にある送信局から、未知の位置にある前記移動受信局に送信された信号情報と、前記既知の位置にある送信局の位置情報とに基づき、受信される信号の強度と距離との関係について第１の補正関係式を決定し、
    （ｂ）既知または位置が推定済みの送信局から、前記移動受信局に送信された信号情報と、前記既知または位置が推定済みの送信局の位置情報に基づき、前記第１の補正関係式を用いて、前記移動受信局の現在の位置を推定し、
    （ｃ）未知の送信局から、前記現在の位置が推定された移動受信局へ送信された信号情報と、前記現在の位置が推定された移動受信局の位置情報とから、前記未知の送信局の位置を推定し、
    処理（ｂ）および（ｃ）を繰り返して、前記移動受信局の移動にしたがって順次未知の送信局の位置を検出することを特徴とする。
21. 請求項１５に記載の位置検出システムにおいて、当該システムは、一の固定受信局と一の移動受信局とを含み、前記位置計算機は、
    （ａ）前記固定受信局から供給された既知の位置情報と、前記固定受信局で計測された信号送受信時間および受信強度に基づき、空気中での信号の伝搬時間と距離との関係について第２の補正関係式を決定し、
    （ｂ）既知または位置が推定済みの送信局から前記移動受信局に送信された信号情報と、前記既知または位置が推定された送信局の位置情報と、前記移動受信局で計測された信号送受信時間に基づき、前記第２の補正関係式を用いて、前記移動受信局の位置を推定し、
    （ｃ）未知の送信局から、前記固定受信局または前記位置が推定された移動受信局に送信された信号情報と、前記固定または位置が推定された移動受信局の位置情報と、前記固定受信局または前記推定された位置の移動受信局で計測された信号送受信時間とから、前記未知の送信局の位置を推定し、
    処理（ｂ）および（ｃ）を繰り返して、前記移動受信局の移動にしたがって順次未知の送信局の位置を検出することを特徴とする。
22. 請求項１５に記載の位置検出システムにおいて、当該システムは一の移動受信局を受信局として含み、前記位置計算機は、
    （ａ）既知の位置にある送信局から、未知の位置にある前記移動受信局に送信された信号情報と、前記既知の位置にある送信局の位置情報と、前記移動受信局で計測された送受信時間とに基づき、空気中での信号の伝搬時間と距離との関係について第２の補正関係式を決定し、
    （ｂ）既知または位置が推定済みの送信局から、前記移動受信局に送信された信号情報と、前記既知または位置が推定済みの送信局の位置情報と、前記移動受信局で計測された送受信時間とに基づき、前記第２の補正関係式を用いて、前記移動受信局の現在の位置を推定し、
    （ｃ）未知の送信局から、前記現在の位置が推定された移動受信局へ送信された信号情報と、前記現在の位置が推定された移動受信局の位置情報と、前記送受信時間とから、前記未知の送信局の位置を推定し、
    処理（ｂ）および（ｃ）を繰り返して、前記移動受信局の移動にしたがって順次未知の送信局の位置を検出することを特徴とする。
23. 請求項１または２に記載の位置検出システムにおいて、前記標識信号は、電磁波または音波により送信されることを特徴とする。
24. 請求項１または３に記載の位置検出システムにおいて、前記標識信号は、電磁波または音波により送信され、前記起動信号は、電磁波または音波により送信されることを特徴とする。
25. 請求項２または８に記載の位置検出システムにおいて、ｉ番目の送信局から送信された標識信号の強度がｊ番目の受信局において測定され、ｍ番目の受信局では当該標識信号の強度が測定不能であった場合に、前記位置計算機は、ｉ番目の送信局からｊ番目の受信局までの距離ｄｉｊと、前記ｉ番目の送信局からｍ番目の受信局までの距離ｄｉｍについて、ｄｉｊ＜ｄｉｍという拘束条件を加えて前記第１の補正関係式を解くことを特徴とする。
26. 送信局から送信された第１の標識番号を含む第１標識信号を受信局で受信するステップと、
    前記受信局において、前記第１標識信号の受信強度を測定するステップと、
    前記受信強度と、送信局から受信局までの距離ｄとの関係を、補正係数を含む第１の補正関係式で定義するステップと、
    既知の位置情報を用いて前記補正係数を決定し、決定された補正係数を含む第１の補正関係式を用いて未知の送信局の位置を求めるステップと
    を含む位置検出方法。
27. 請求項２６に記載の方法において、前記第１の補正関係式は、
    

    

    であり、ここでｅｉｊは、位置が（ｘｉ，　ｙｉ）であるｉ番目の送信局から送信され、位置が（ｕｉ，　ｖｉ）であるｊ番目の受信局で受信された前記第１標識信号の受信強度、Ｓ１およびＳ２は前記補正係数、ｄｉｊは、前記ｉ番目の送信局からｊ番目の受信局までの距離
    

    

    であることを特徴とする。
28. 請求項２７に記載の方法において、受信信号の強度から求められる距離
    

    

    を用いて評価関数
    

    

    を求めるステップをさらに含み、ｈｉｊ／ｍｄｉｊなる重み付けを行ったうえで前記未知の送信局の位置を算出することを特徴とする。
29. 請求項２６に記載の方法において、
    受信局から送信局に起動信号を送信するステップと、
    前記起動信号に応じて、第２の標識番号を含む第２標識信号を送信局から受信するステップと、
    前記送信局と受信局との間で、前記起動信号および第２標識信号の送受信に要した送受信時間を計測するステップと、
    前記送受信時間に基づいて、空気中を信号が伝搬する伝搬時間と、送信局と受信局との間の距離との関係を、第２の補正関係式によって定義するステップと、
    前記既知の位置情報を用いて、前記第２の補正関係式から未知の送信局の位置を求めるステップと
    をさらに含むことを特徴とする。
30. 請求項２９に記載の方法において、前記第２の補正関係式は、
    

    

    であり、ここでｅｉｊは、位置が（ｕｉ，ｖｉ）であるｉ番目の送信局から送信され、位置が（ｕｊ，ｖｊ）であるｊ番目の受信局で受信された前記第２標識信号の受信強度、ｔｉｊは受信局ｊと送信局ｉの間での前記送受信時間、ｄｉｊはｉ番目の送信局とｊ番目の受信局との間の距離、ｐｉｊは、空気中における信号の伝搬時間、Ｂ，ｇ、およびｈは補正係数、Ｋは比例定数であることを特徴とする。
31. 位置検出方法であって、
    （ａ）既知の位置（ｕｉ，ｖｉ）に設置された少なくともひとつの送信局ｉから送信され、第１の未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記既知の位置に設置された送信局ｉの位置情報と、送信局ｉと受信局ｊとの間の距離（ｄｉｊ）を用いて、第１の補正関係式として第１の近似関数
    

    

    を決定して、前記第１の未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定するステップと、
    （ｂ）未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、既知あるいは推定された位置にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記既知あるいは推定された受信局ｊの位置情報（ｕｊ，ｖｊ）と、前記決定した第１の補正関係式を用いて、第２の近似関数
    

    

    から、前記未知の位置に設置された送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定するステップと、
    （ｃ）既知あるいは推定した位置（ｕｉ，ｖｉ）に設置された送信局ｉから送信され、第２の未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、既知または推定された位置に設置された送信局の位置情報と、第１の補正関係式を用いて、第３の近似関数
    

    

    から、前記第２の未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定するステップと
    を含み、ステップ（ｂ）と（ｃ）を繰り返すことにより、順次受信局と送信局の位置を求める位置検出方法。
32. 位置検出方法であって、
    （ａ）第１の未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、既知の位置（ｕｊ，ｖｊ）にある少なくともひとつの受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記受信局ｊの位置情報と、送信局ｉと受信局ｊとの間の距離（ｄｉｊ）を用いて、第１の補正関係式として第１の近似関数
    

    

    を決定し、前記第１の未知の位置に設置された送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定するステップと、
    （ｂ）既知あるいは推定した位置（ｕｉ，ｖｉ）に設置された送信局ｉから送信され、未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記既知あるいは推定した位置に設置された送信局ｉの位置情報（ｕｉ，ｖｉ）と、前記決定した第１の補正関係式とを用いて、第２の近似関数
    

    

    から、前記未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定するステップと、
    （ｃ）第２の未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、既知あるいは推定した位置（ｕｊ，ｖｊ）にある受信局ｊで受信された信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記既知あるいは推定した位置にある受信局ｊの位置情報と、前記決定した第１の補正関係式とを用いて、第３の近似関数
    

    

    から、前記第２の未知の位置に設置された送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定するステップと
    を含み、ステップ（ｂ）と（ｃ）を繰り返すことにより、順次送信局と受信局の位置を求める位置検出方法。
33. 位置検出方法であって、
    （ａ）少なくとも１つは既知の位置（ｕｉ，ｖｉ）に設置された送信局ｉから送信され、第１の未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された第１信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記第１信号の送受信に要した時間（ｔｉｊ）と、既知の位置に設置された送信局ｉの位置情報と、空気中を信号が伝搬する伝搬時間（ｐｉｊ）を用いて、第２の補正関係式として、第１の近似関数
    

    

    および比例定数Ｋを決定して、前記第１の未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定するステップと、
    （ｂ）未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、既知あるいは推定した位置に設置された受信局ｊで受信された第２信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記既知あるいは推定した受信局ｊの位置情報（ｕｊ，ｖｊ）と、前記第２信号の送受信に要した時間（ｔｉｊ）と、前記決定された第２の補正関係式を用いて、第２の近似関数
    

    

    から、前記未知の位置に設置された送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定するステップと、
    （ｃ）既知あるいは推定した位置に設置された送信局ｉから送信され、第２の未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された第３信号の強度（ｅｉｊ）と、前記既知あるいは推定した位置に設置された送信局ｉの位置情報（ｕｉ，ｖｉ）と、前記第３信号の送受信に要する時間（ｔｉｊ）と、前記決定された第２の補正関係式を用いて、第３の近似関数
    

    

    から、前記第２の未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定するステップと
    を含み、ステップ（ｂ）と（ｃ）を繰り返すことにより、順次送信局と受信局の位置を求める位置検出方法。
34. 位置検出方法であって、
    （ａ）第１の未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、少なくとも１つの既知の位置（ｕｊ，ｖｊ）にある受信局で受信された第１信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記既知の位置にある受信局ｊの位置情報と、前記第１信号の送受信に要した時間（ｔｉｊ）と、空気中を信号が伝搬する伝搬時間（ｐｉｊ）とを用い、第２の補正関係式として、第１の近似関数
    

    

    および比例係数Ｋを決定して、前記第１の未知の位置に設置された送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定するステップと、
    （ｂ）既知あるいは推定した位置（ｕｉ，ｖｉ）に設置された送信局ｉから送信され、未知の位置（ｘｊ，ｙｊ）にある受信局ｊで受信された第２信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記既知あるいは推定した位置に設置された送信局ｉの位置情報と、前記第２信号の送受信に要した時間（ｔｉｊ）と、前記決定した第２の補正関係式とを用いて、第２の近似関数
    

    

    から、前記未知の位置にある受信局ｊの位置（ｕｊ，ｖｊ）を推定し、
    （ｃ）第２の未知の位置（ｘｉ，ｙｉ）に設置された送信局ｉから送信され、既知あるいは推定した位置（ｕｊ，ｖｊ）にある受信局ｊで受信された第３信号の受信強度（ｅｉｊ）と、前記既知あるいは推定した位置の受信局ｊの位置情報と、前記第３信号の送受信に要した時間（ｔｉｊ）と、前記決定した第２の補正関係式とを用いて、第３の近似関数
    

    

    から、前記第２の未知の位置に設置された送信局ｉの位置（ｕｉ，ｖｉ）を推定するステップと
    を含み、ステップ（ｂ）と（ｃ）を繰り返すことにより、順次送信局と受信局の位置を求める位置検出方法。

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