JP2005351823A - 位置特定装置及びコンピュータ・ソフトウェア - Google Patents

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Abstract

【課題】 GPSが特定した位置情報と無線LAN測位システムが特定した位置情報を融合することで屋内外を問わず使用可能な位置特定装置を提供する。
【解決手段】 屋外の位置を特定するGPS受信機102と屋内の位置を特定する無線LAN位置検出装置127とを具備し、屋内外を問わないで位置情報を得ることができる位置特定装置100であって、GPS受信機102から位置情報及び電波強度情報105を受取るとともに、無線LAN位置検出装置127から位置情報106を受取り、受取ったGPS位置情報105と無線LAN位置情報106とを、電波強度情報105を使った重み付けして融和した解析位置情報を得る。
【選択図】 図1

Description

本発明は、電波で送信された信号をもとに自身の位置を特定する技術に関する。
従来、屋内外での位置を特定する方法として、GPS衛星と同等の信号を発する擬似衛星を屋内に設置し、かつGPS受信機を使用する方法が用いられてきた。屋外ではGPS衛星を使用する。上記に関連する技術を開示するものとして、特許文献1があげられる。また、複数の位置特定方法を採用して位置を特定することが提案されている(特許文献2〜4参照)。
特開平11−72548号公報 特開2003−87847号公報 特開2003−194912号公報 特開2004−101254号公報
上記従来技術1においては、GPS衛星と同等の信号を発する擬似衛星を屋内に設置してかつGPS受信機を使用していた。また、従来技術2、3においては携帯電話信号を利用しており、従来技術4では無線LANシステムを使用していた。本発明では、屋外ではGPSシステムを、そして屋内では無線LANシステムを使用する。
本発明の目的は、屋内外において異なる位置特定システムを設置して、それぞれから出力される情報を使用して両者の位置を融合して、継ぎ目のない位置を特定し、さらに地図情報及び既知である位置情報を使用して位置特定精度を向上させる位置特定装置を提供することにある。
本発明は、GPS受信機から得られる電波強度と位置情報及び無線LAN測位システムから得られる位置情報を使用して両者の位置を融合する位置特定装置である。
すなわち、本発明は、屋外の位置を特定するGPS受信機と屋内の位置を特定する無線LAN測位装置とを具備し、屋内外を問わないで位置情報を得ることができる位置特定装置であって、前記GPS受信機からGPS位置情報及び電波強度情報を受取るとともに、前記無線LAN測位装置から無線LAN位置情報を受取り、受取ったGPS位置情報と無線LAN位置情報とを、前記電波強度情報を使った重み付けして融和した解析位置情報を得る位置特定装置である。
また、本発明は、地図情報を具備し、地図のベクトル情報を使って上記解析位置情報の位置特定精度を向上させる位置特定装置である。
そして、本発明は、位置が既知である点に設置されたメモリが蓄積する既知位置情報を読み出すセンサを具備し、該センサから読み込んだ既知位置情報を使って上記解析位置情報の位置特定精度を向上させる位置特定装置である。
更に、本発明は、屋外の位置を特定するGPS受信機と屋内の位置を特定する無線LAN測位システムを具備して屋内外を問わないで位置情報を得ることができる位置特定装置に使用されるコンピュータ・ソフトウェアであって、前記GPS受信機から得られる位置情報及び電波強度情報並びに無線LAN測位システムから得られる位置情報を融合し、さらに地図ベクトルならびに既知位置情報を使って位置特定精度を向上させる機能をコンピュータに実現させるプログラムからなるコンピュータ・ソフトウェアである。
本発明によれば、屋内外を問わず、高精度な位置情報を取得することが可能になる。
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、本発明を用いた実施の形態である実施例を説明する。本実施例における位置特定方法について、図1〜図3を用いて説明する。図1は、実施例の位置特定装置の全体構成図である。図2は、実施例における位置特定を行う処理フローの一例の説明図である。図3は、実施例における位置特定を行う際の位置情報融合の一例を説明する図である。
実施例を説明する。本発明の一実施形態であるGPS受信機及び無線LAN測位装置を具備した位置特定装置について、図1を用いて説明する。これは、屋内外を問わず高精度に位置を特定するシステムの構成を示している。システムは大きく分けて、位置を特定するGPSアンテナ101、GPS受信機102、無線LANアンテナ103、無線LANアクセスポイント104、無線LAN位置検出装置127、および位置情報を比較解析する位置解析装置107、既知点位置情報を格納するメモリ116、既知点の位置情報を読取る位置読取りセンサ115から構成されている。各部分について詳細な構成および動作を次に説明する。
GPSアンテナ101の位置をGPS受信機102が特定し、位置解析装置107に位置情報と電波強度105を出力する。無線LAN測位システムは、無線LANアクセスポイント104を使用し、無線LANアンテナ103の位置を無線LAN位置検出装置127が特定し、位置情報106を出力する。電波強度を出力することも可能である。特定した位置情報及び電波強度は、位置解析装置107のデータ入力部108に入る。
座標変換部109では、GPS受信機からの位置情報105および無線LAN位置検出装置127からの位置情報106の値を比較するのに必要な、両者の座標系を統一する作業を行う。両者の座標系を統一化することにより、位置融合部110において、両者の位置の融合処理を計算することが可能になる。座標変換部109で計算した両者の位置である位置情報120を位置融合部110へ渡す。
位置融合部110では、GPS受信機102からの電波強度情報を、データ入力部108を経由して受け取り、融合処理を行う。具体的には、電波強度119の値を使って重み係数を計算して、GPS受信機102が特定した位置情報105に重み係数を乗算して重み付けした結果と無線LAN位置検出装置127が特定した位置情報106を融合(平均化)して位置情報121とする。同様に、無線LAN位置検出装置127が特定した位置情報105に、電波強度の変化値を使って計算した重み係数を乗算して重み付けすることも可能である。計算後の位置情報121を地図ベクトル処理部111へ渡す。
地図ベクトル処理部111では、位置融合部110から受け取った位置情報121と地図113から受け取った位置情報123を使って位置特定処理を行う。これは、位置情報123から抽出する地図ベクトルと位置情報121から計算する位置ベクトルを比較して、地図ベクトル方向に位置を修正計算する。修正計算後の位置情報122を既知点処理部112へ渡す。
既知点処理部112では、地図ベクトル処理部111から受け取った位置情報122と位置読取りセンサ115から受け取った位置情報107を比較する。位置読取りセンサ115は、既知点の位置情報を格納したメモリ116の付近で位置情報107を出力する。位置情報107は正確であるため、位置情報107が入力された時、データ出力部114へ渡す位置情報124は既知点の位置情報107である。これ以外の時は、地図ベクトル処理部111が出力する位置情報122をデータ出力部114へ渡す。
データ出力部114は、既知点処理部112から受け取った位置情報124を用途に応じて位置情報125又は位置情報126の形式で記憶装置117、外部装置118に出力する。
本実施例によれば、異なる位置特定装置間が出力する位置情報を屋内外で途切れることなく利用することができ、かつ高精度を保つことが可能になるという効果がある。
実施例における位置特定の計算処理における手順の一例について、図2及び図3を用いて説明する。図2は、図1で特定した位置情報の値を外部に出力する際のフローを図にしたものであり、図3は、位置情報を融合させる際に使用する電波強度の時間経過の一例である。
図2において、開始(S201)で処理を開始する。位置情報及び電波強度取り込み(S202)にてGPS受信機から位置情報(GPS位置情報)及び電波強度を取得し、無線LAN位置検出装置から位置情報(無線LAN位置情報)を取得する。
次に、座標変換(S203)にて取得した位置情報の値を座標変換する。GPS受信機から取得した位置情報と無線LAN位置検出装置から取得した位置情報を同一の座標系に変換する。
次に、電波強度から重み係数算出(S204)にて、取得した位置情報に乗算する重み係数を算出する。
次に、位置情報融合処理(S205)にて、GPS位置情報に重み係数を乗算して重み付けし、無線LAN位置情報を融合(平均化)する。
次に、ベクトル作成処理(S206)にて、現在のGPS位置情報と過去のGPS位置情報を使用して位置ベクトルを計算する。
次に、交差角判定処理(S207)にて、S206で作成した位置ベクトルと地図ベクトルの交差角を比較し、交差角が規定値より大きければ、地図ベクトル方向に位置情報を修正する(S208)。交差角が規定値より小さければ、S205で融合した位置情報を採用する(S209)。
次に、位置読取りセンサの位置情報判定(S210)にて、既知点の位置情報を読取っていれば既知点の位置情報を採用して出力する(S211)。既知点の位置情報を読取っていない場合はS210に入力された位置情報を採用して出力する(S212)。
位置解析装置がGPS受信機から出力される位置情報(GPS位置情報)と電波強度及び無線LAN位置検出装置から出力される位置情報(無線LAN位置情報)を使用して位置情報を融合する方法の一例を説明する。図3は、屋外から屋内に向かって位置特定装置が移動した際に、GPS受信機と無線LANの電波強度を計測した場合の一例である。GPSの電波強度301は、屋外領域303で強く、屋内領域305で弱くなる。中間位置となる屋内/屋外の中間領域304では、屋外から屋内に向かって電波強度が弱くなる。無線LANの電波強度302は屋外領域303で弱く、屋内領域305で強くなる。中間位置となる屋内/屋外の中間領域304で屋外から屋内に向かって電波強度が強くなる。この特性を利用して重み係数を計算することが可能である。例えばGPS受信機102が特定した位置情報について、GPSの電波強度の高い屋外領域303における電波強度に対する比を重み係数とする。また、無線LANの電波強度を得ることができるとき、無線LAN測位システムが特定した位置情報について、無線LANの電波強度の高い屋内領域305における電波強度に対する比を重み係数とする。そして、重み係数を乗算したGPS位置情報と無線LAN位置情報とを融合(平均化)する。
上記実施例では位置解析装置を説明したが、GPS受信機から得られる位置情報及び電波強度情報並びに無線LAN測位システムから得られる位置情報を融合し、さらに地図ベクトルならびに既知位置情報を使って位置特定精度を向上させる機能をコンピュータに実現させるプログラムからなるコンピュータ・ソフトウェアを使用することにより、本発明の位置特定装置を得ることができる。
実施例の位置特定装置の全体構成図。 実施例における位置特定を行う処理フローの一例の説明図。 実施例における位置特定を行う際の位置情報融合の一例を説明する図。
符号の説明
100 位置解析装置
101 GPSアンテナ
102 GPS受信機
103 無線LANアンテナ
104 無線LANアクセスポイント
105 GPS受信機からの位置情報及び電波強度
106 無線LAN位置検出装置からの位置情報
107 位置読取りセンサからの位置情報
108 データ入力部
109 座標変換部
110 位置融合部
111 地図ベクトル処理部
112 既知点処理部
113 地図
114 データ出力部
115 位置読取りセンサ
116 既知点位置情報を格納したメモリ
117 記憶装置
118 外部装置
119 データ入力部を経由した電波強度値
120 座標変換後の位置情報
121 融合後の位置情報
122 地図ベクトル処理後の位置情報
123 地図ベクトルを含んだ位置情報
124 既知点処理後の位置情報
125 記憶媒体への位置情報
126 通信媒体への位置情報
301 GPSの電波強度の特性線
302 無線LANの電波強度の特性線
303 屋外領域を示す線
304 屋内/屋外の中間領域を示す線
305 屋内領域を示す線

Claims (4)

  1. 屋外の位置を特定するGPS受信機と屋内の位置を特定する無線LAN測位装置とを具備し、屋内外を問わないで位置情報を得ることができる位置特定装置であって、
    前記GPS受信機からGPS位置情報及び電波強度情報を受取るとともに、前記無線LAN測位装置から無線LAN位置情報を受取り、受取ったGPS位置情報と無線LAN位置情報とを、前記電波強度情報を使った重み付けして融和した解析位置情報を得ることを特徴とする位置特定装置。
  2. 請求項1記載の位置特定装置において、
    地図情報を具備し、地図のベクトル情報を使って上記解析位置情報の位置特定精度を向上させることを特徴とする位置特定装置。
  3. 請求項1記載の位置特定装置において、
    位置が既知である点に設置されたメモリが蓄積する既知位置情報を読み出すセンサを具備し、該センサから読み込んだ既知位置情報を使って上記解析位置情報の位置特定精度を向上させることを特徴とする位置特定装置。
  4. 屋外の位置を特定するGPS受信機と屋内の位置を特定する無線LAN測位システムを具備して屋内外を問わないで位置情報を得ることができる位置特定装置に使用されるコンピュータ・ソフトウェアであって、
    前記GPS受信機から得られる位置情報及び電波強度情報並びに無線LAN測位システムから得られる位置情報を融合し、さらに地図ベクトルならびに既知位置情報を使って位置特定精度を向上させる機能をコンピュータに実現させるプログラムからなるコンピュータ・ソフトウェア。
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