JP2006013577A - 無線ネットワークにおける位置測定装置及び位置測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】無線端末に対する精度の高い位置検出を可能とする。
【解決手段】
予備準備として、まず無線端末ＭＴの位置検出を行う。基地局ＡＰ１〜９とネットワーク3000で接続された情報処理装置2000から、この位置検出の結果に基いて選択された位置検出に用いる適切な基地局が通知される。この際に、無線端末ＭＴが接続されている基地局ＡＰ６も含めて変更対象とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特に、無線LAN（Local Are Network）等の無線通信システムのアクセスポイント切り替えに関する。

近年、無線LANを使用した無線端末の位置検出システムが開発されている。例えば、複数の基地局が無線LANを経由して無線端末から受信したデータを位置検出のデータとして使用する技術がある。

この技術では、位置検出サーバは、サーバがつながっている無線LANを設置した領域をいくつかのエリアに分割し、エリア毎に無線端末が接続するマスター基地局と、位置測定に用いる基地局を固定する。位置検出サーバが位置要求信号を送出すると、端末と直接信号を送受信する基地局であるマスター基地局が端末に位置検出信号の送信要求信号を出力する。無線端末が送信要求信号を出力すると、端末近隣の基地局が信号を受信する。それぞれの基地局は、信号を受信した時間を測定し、位置検出サーバに送信する。位置検出サーバは、無線端末から複数の基地局に信号が到達する時間差によって、無線端末の位置を測定するTDOA（Time Difference of Arrival）方式で位置測定を行なう。このような技術の一例としては、特開２００４―１０１２５４号公報に開示されている技術がある。

一方、無線を用いた位置検出に使用する無線信号には、直接波だけでなく、反射波が含まれることがある。直接波とは、送出先から直接伝播する電波である。反射波とは、周囲の構造物等によって少なくとも１回反射をした電波である。位置検出では直接波を受信したデータが使用されるため、複数の経路によって受信したデータが混入すると、位置検出の算出結果の精度を下げる大きな原因となる。

無線LANにおける位置検出の際においても、一部の基地局が無線端末の直接波のみの受信ではなく、反射波も含んで受信することがある。特に、屋内に設置されることが多い無線LANでは、建物の壁面や、天井など、反射材となる構造物が多い。このマルチパスは、特にTDOA方式で位置測定を行なう場合、位置検出の精度を高める障害となってしまう。マルチパスからの影響を抑えるための技術としては、特開２００３―３２９７５７号公報に開示されている技術がある。また、効率的な測位基地局の選択方法としては、特開平２０００―３３８２１７号公報に開示されている技術がある。

特開２００３―３２９７５７号公報に開示されている技術は、反射によって生じる電波のマルチパス等が、位置測定に誤差を生じることを緩和することを目的としている。そのために、ポインティングマーカ方式などの低精度の位置検出を用いて、所用のSNRに満たないレベルの基地局の受信信号は除外した結果から端末の仮位置を計算する。その仮位置から同一方向にある基地局間の測距誤差を比較し、遅延量の大きな基地局の信号を除外し、高精度のシステムで位置測定を行なう。

また、特開２０００-３３８２１７号公報に開示されている技術は、電波を用いて移動体の位置を検出する際に、複数の測位基地局を用いる技術において、適切な測位基地局を選択することを目的とする。そのために、位置測定対象領域に、低精度の位置検出システムと、高精度の位置検出システムとの二つのシステムを設置する。解析センタでは、低精度のシステムでの検出結果を用いて、高精度のシステムで使用するために、PDOP (position Dilution of Precision)と呼ばれる指標を用いて適切な測位基地局を解析センタにおいて決定する。または、解析センタで、予め低精度のシステムでの位置に対応する測位基地局のテーブルを作製し、テーブルで規定された測位基地局を用いて位置検出を行なう。

特開２００４―１０１２５４号公報 特開２００２−０１４１５２号公報 特開２００３―３２９７５７号公報

特開２００３―３２９７５７号公報に開示されている技術では、位置検出に必要な基地局数が確保できなくなってしまう場合は、除外した基地局の距測結果を用いて位置測定を行なう。その場合の位置測定は、精度が落ちたものとなる。

特開２００２−０１４１５２号公報に開示されている技術では、高精度の位置検出システムでの測位基地局を選択するための低速度の位置測定システムが必要となる。

また、上記３つの文献に開示されている技術のいずれも、屋内での位置検出を意図したものではない。

本発明は、高い精度での位置検出を目的とする。本発明の他の目的は、位置検出処理におけるアクセスポイントの動的な配置を適切に行なうことを目的とする。できるだけ多くのAPを用いて位置検出を行うことを目的とする。本発明の他の目的は、位置検出システムを使って携帯端末の位置情報を入手する際に、反射波を受信することによる影響を減少することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、位置検出装置が、無線端末に対して位置検出のために適切な接続すべきアクセスポイントを指定できることを目的とする。

予備準備として、まず無線端末の位置検出を行う。基地局とネットワークで接続された情報処理装置から、この位置検出の結果に基いて選択された位置検出に用いる適切な基地局が通知される。この際に、無線端末が接続されている基地局も含めて変更対象とする。

一度位置検出を実施し、位置検出に適切な基地局の組合せを、全体接続されている基地局を含めて切り替えるため、より位置検出の精度を向上させることができる。

図１は、本発明の無線LAN位置検出システムの一例を示す全体図である。無線ＬＡＮ位置検出システムは、位置検出装置1000、ＡＰ（アクセスポイント）切り替え装置2000が有線ネットワーク3000を介して、無線ＬＡＮ4000と接続する。無線LANは、例えば、IEEE 802.11 High-Rate Direct Sequenceの規格を用いる。

本システムは、主に人や物の管理・探索という利用方法や、位置に合わせた情報配信を行うサービス提供の方法に利用される。例えば、倉庫や工場での物品のロケーション管理を行う。出庫を行う作業者が入庫を行ったものと異なる場合、または、入庫されてから、物品が移動した場合、どこに必要な物品があるか不明である。そのような場合、入庫を行う際に、バーコード等により、個別の荷物を認識する情報を取得するとともに、位置情報も登録しておけば、本システムを用いて必要な物品の位置情報を検出することができる。

または、ユーザがPDAを所持する状況にも利用することができる。例えば、航空会社の空港作業員にPDAを所持させ、位置情報を管理し、効率的な人員配置や業務指示を行う際に利用する。または、美術館、ショッピングモールやアミューズメントパークなどで、利用者に情報配信を行う場合に利用することができる。例えば、作品の前にきたときに詳細な作品情報の配信を行うサービスを行うことができる。または、位置に応じたアトラクションの情報提供や待ち時間の案内等のサービスを行うことができる。

位置検出装置1000は、無線ＬＡＮ4000領域内にある無線携帯端末ＭＴの位置検出処理を行う。位置検出装置1000には、例えばサーバ装置などの情報処理装置が適用される。

ＡＰ切り替え装置2000は、位置検出装置1000とネットワーク3000を介して信号の授受を行う。具体的にはＡＰ切り替え装置2000は、位置検出対象の無線携帯端末ＭＴが接続すべきアクセスポイントや、位置検出に利用するアクセスポイントを特定する。本実施の形態では、位置検出装置1000とは別個の構成のサーバ装置などの情報処理装置によって実現される。

ネットワーク3000は、本実施の形態では、有線ＬＡＮを適用する。

無線ＬＡＮ4000は、ネットワーク3000と接続する複数のアクセスポイントAP１〜9によって形成される。図上、AP2、AP3、AP5、AP6、AP8、AP9については、ネットワーク3000への接続線を省略してある。本実施の形態では、便宜上、位置検出対象エリアを無線LANの通信可能領域と一致させて説明を行なう。この位置検出対象エリアは、複数のブロック11〜44に分割されている。分割された領域の各々には、それぞれアクセスポイントAP１〜9が割り当てられる。割り当てられたアクセスポイントは、そのブロックに存在する無線形態端末MTの高精度の位置測定を行う際に接続されるアクセスポイントである。

また、各々のアクセスポイントは、時間的に同期している。同期の仕方は、例えば無線ＬＡＮシステムにおいて各基地局が相互の無線通信により相互の時計のずれを検出することにより実現する。

本実施の形態では、無線携帯端末MTは、PDA（Personal Digital Assistant）など、ユーザが携帯することを想定している。無線携帯端末MTは、位置する場所によって、アクセスポイントAP１〜AP９のいずれかとの間で、通常の無線LANと同じく、情報の送受信を電波により行う。例えば、上述の美術館での作品情報などである。無声携帯端末MTは、領域外から領域内に進入した場合や、領域内で電源ONされた場合、もっとも電波強度の高いアクセスポイントに接続する。最初に接続するアクセスポイントの決定方法は、従来の方法と同じものとして説明を行なう。

このシステムでの、無線携帯端末MTの位置検出の概要は以下の通りである。すなわち、無線携帯端末MTと接続しているアクセスポイントが、位置検出装置1000から出力された位置検出用信号要求を受信する。位置検出を行う前提として、エリア内に存在する無線携帯端末MTの情報を、無線位置検出装置1000に登録しておくものとする。もしくは、管理サーバとしてのAP切り替え装置2000はエリア内にある無線携帯端末MTがどのアクセスポイントに接続されているかを把握しているため、AP切り替え装置2000から位置検出対象の端末の情報を取得する構成としてもよい。ここで、無線携帯端末MTと接続し、データの送受信など、IEEE 802.11bを用いて通常の無線通信を行うアクセスポイントを、便宜上マスタアクセスポイント（以下、MAP）または、第一のアクセスポイントというものとする。MAPは、位置検出用信号要求を、無線携帯端末MTに送信する。

位置検出用信号要求を受け、無線携帯端末MTは、位置検出用信号をブロードキャストする。または、無線携帯端末MTの通信可能領域内にあるアクセスポイントに対して、位置検出用信号を出力する。位置検出用信号は、無線携帯端末MTを認識するためのID情報を含んだ無線パケットまたはスペクトル拡散信号である。ID情報としては、MACアドレス、IPアドレスなどを使用する。位置検出用信号を受信したアクセスポイントは、受信時間を計測し、ネットワーク3000を介して位置検出装置1000に出力する。なお、位置検出に使用されるアクセスポイントは、MAPとは異なるものであって、便宜上、スレーブアクセスポイント（以下、SAP）、又は第二のアクセスポイントというものとする。

本実施の形態では、位置検出の際に、どのＡＰをＭＡＰとして使用し、どのＡＰをＳＡＰとして利用するかを固定する。これは、中央にＭＡＰを置き、周辺のＡＰをＳＡＰとすることが、一番簡単かつ位置検知の平均的な精度が高い場合が多いからである。なお、
位置検出装置1000は、SAPから受け取った受信時間を用いて、各々のSAPでの伝搬時間差を求めて携帯端末MTの位置を計算する。受信タイミング生成の詳細と位置計算手法については、例えば特許公開広報2002-014152号に開示がある。また、位置検出処理の詳細については、特開2004-101254号公報に記載されている。なお、上記の処理は、位置検出装置1000からの検出要求によるものであったが、無線携帯端末MTが自発的に位置検出用信号を出力する構成でもよい。

図２は、アクセスポイントの一例を示す図である。アクセスポイントは、アンテナ201、復変調部203、無線LANコントローラ203、ネットワークインタフェース204、バスコントローラ205、メモリコントローラ206、メモリ207、プロセッサ208を有する。無線LANコントローラ203、ネットワークインタフェース204が接続されているのは、例えばPCIバスである。

アクセスポイントがMAPの場合、アンテナ201は、接続する無線携帯端末MTとの無線通信信号を送受信する。アクセスポイントがSAPの場合は、アンテナ201は、他の無線携帯端末MTから送信された位置検出用信号を受信する。

無線LANコントローラ203は、無線携帯端末MTとの無線通信を制御する。ネットワーク3000を介して位置検出装置1000との通信や、アクセスポイント内の上位層と無線携帯端末の間の通信を行う。送信バッファ2032、受信バッファ2034は、無線通信で送受信するデータを一次的に格納するための記憶部である。

無線LANコントローラ203は、内部に記憶部2031を有し、マスタフラグ、自MACアドレスと、登録テーブルをデータとして保持している。また、図示していないが、セルIDを格納する記憶部を有する。マスタフラグが、１の場合は、そのアクセスポイントは、MAPとなる。マスタフラグが０の場合は、そのアクセスポイントは、SAPとなる。位置検出対象の無線携帯端末が複数ある場合は、マスタフラグも無線携帯端末分複数保持するようにしてもよい。なお、1つのアクセスポイントが、一度に1つの無線携帯端末の位置測定に関与する場合は、マスタフラグは1つでもよい。

自MACアドレスには、アクセスポイントのMACアドレスが格納される。さらに、登録テーブル2031は、MACアドレスと親MACアドレスの組を保持する。ここで保持するMACアドレスは、当該APの交信領域内に存在する無線端末からの登録を受け付けたとき、その無線端末のMACアドレスであり、親MACアドレスは当該APのMACアドレスのことである。なお、この登録データは一定時間経過すると消去される構成としてもよい。

ネットワークインタフェース204は、有線ネットワーク3000に接続するためのインタフェースである。アクセスポイントは、ネットワークインタフェース204を介して、位置検出装置1000、AP切り替え装置2000との間で通信を行う。ネットワークI/F204、バスコントローラ205、メモリコントローラ206、メモリ207、プロセッサ208は、例えば通常のコンピュータを適用することができる。

アクセスポイントAPの送信するデータは、プロセッサがメモリ207から内部バッファ、無線LANコントローラ203を経由して送信バッファ2032に送られる。送信バッファ2032に送られたデータは、無線LANコントローラ203により、マスタフラグが付加される。無線LANコントローラ203で完成されたデータは、登録テーブル2031の内容によって、アクセスポイントの交信領域内にある無線端末または隣接するMAPに、変復調部202を経由してアンテナ201から送信される。

受信されたデータに対する処理は、以下のとおりである。アンテナ201によって受信されたデータは、変復調部202を経由して無線LANコントローラ203により受信バッファ2034に送られる。無線LANコントローラ203は、受信したデータの宛先が自アクセスポイント宛の場合、受信したデータを無線LANコントローラ203、コントローラ205、206を経由してメモリ207に送送付する。メモリ207に格納されたデータは、プロセッサ208が処理を行う。

図３を用いて、アクセスポイントでの処理を説明する。まずは、SAPである場合の位置検出信号の処理を説明する。アクセスポイントでは、位置検出用信号、例えばスペクトル拡散信号を受信する(301)。まず、復変調部202が、スペクトル拡散信号に対する高／中間周波数での受信処理を行ない、ベースバンド信号の復調処理が行われる(302)。復変調部202で処理を施された信号は、無線LANコントローラ203に送信される。無線LANコントローラ203では、信号から、信号を出力した無線携帯端末MTの識別情報を抽出する。さらに、マスタフラグを参照し、自アクセスポイントが、出力元の無線携帯端末MTのMAPであるか否かを判断する(303)。MAPである場合は、受信処理を終える。

SAPである場合は、信号をバスコントローラ205、メモリコントローラ206を経由してプロセッサ208に通知し、メモリ207に格納する。プロセッサ208は、受信した信号を用いて、遅延プロファイルを生成する。遅延プロファイルは、受信された信号とPN符号との相関値に応じた値を示す。プロセッサ208は、この遅延プロファイルから、閾値レベルとの比較などの手法を用いて、例えば受信タイミングなどの受信情報を形成する(304)。受信タイミングとは、アクセスポイントが位置検出信号を受信した時間である。位置検出システムの各装置は相互に同期しているため、送信タイミングと受信タイミングとの差が、位置検出用信号の伝播時間となる。算出された受信タイミングは、出力もとの携帯端末を特定する情報（MACアドレス、（または、携帯端末が特定できるのであれば、端末ID等でもよい）と共に、インタフェース204が出力する(305)。このようにアクセスポイントから出力された受信タイミングは、ネットワーク3000を介して位置検出装置1000が受信する。

図４に、無線携帯端末の一例を示す。無線携帯端末MTは、プロセッサ401、メモリ402、送信バッファ403、受信バッファ404、無線LANコントローラ405、復変調部406、アンテナ407、バスコントローラ408、メモリコントローラ409を有する。

無線携帯端末MTの送信するデータは、プロセッサ401によりメモリ402からバス、バスコントローラ408、無線LANコントローラ405を経由して送信バッファ403に送られる。送信バッファ403に送られたデータは、無線LANコントローラ405の指示により送信される。

無線LANコントローラ405は、自MACアドレスと自セルIDを格納する。接続先のアクセスポイントを経由して、位置検出装置から要求があった場合、または、自装置から要求をだす場合は、位置検出信号として、コントローラ405が有する自MACアドレスを含む受信パケット等を送出する。なお、携帯端末におけるアクセスポイントの切り替えについては、後述する。

図５は、位置検出装置の構成を示すブロック図である。図５の位置検出装置は、ネットワークインタフェース501、プロセッサ502、メモリコントローラ503、バスコントローラ504、メモリ505、記憶装置506、ユーザインタフェース507を有する。

ネットワークインタフェース501は、有線ネットワーク3000と位置検出装置とを接続するインタフェースである。ユーザインタフェース507は、位置検出装置とそのオペレータ間のインタフェースであり、図示していない表示装置、キーボード等へのインタフェースとなる。

プロセッサ502は、ネットワーク3000を介して送受信される信号の生成及び解析、送受信制御及び携帯端末の位置計算を行う。位置計算を行うための位置算出プログラムは、記憶装置506が格納している。位置計算の詳細については、例えば特許公開公報2002-243827号などに開示がある。

位置検出装置は、AP切り替え装置からの通知により、計算するための受信信号の組合せを変更する。この処理については後述する。

図６は、AP切り替え判断装置2000の一例を示す図である。本実施の形態のAP切り替え装置2000は、位置検出装置1000と別個の情報処理装置で実現するものとする。さらには、通常の無線LAN管理サーバと一体化した構成として説明するが、管理サーバとさらに別個の情報処理装置で実現してもよい。通常の無線LAN管理サーバは、アクセスポイントと各アクセスポイントに接続する無線端末のコントロールを行うものである。

ネットワーク3000を介して位置検出装置1000から、携帯端末MTのMACアドレスと、位置情報をネットワークインタフェース601が受信する。本実施の形態のAP切り替え装置2000は、記憶装置606にAP切り替えテーブルとAP切り替えプログラムを有する。AP切り替えテーブルは、領域を分割したブロック毎に、各々のブロックに位置すると思われる端末に対する位置検出に適するMAPとSAPを割り当てた対応情報を格納したものである。AP切り替えテーブルは、位置検出システムの設置時に、作製し、記憶装置606に格納しておく。なお、テーブルは、AP切り替え装置2002とは別個の構成として、ネットワーク3000に接続されるデータベースとして、実現することも可能である。

従って、プロセッサ602は、受信した情報から、AP切り替えテーブルのエリア情報を検索することにより、特定の携帯端末の位置するエリアが検出できる。前回位置測定時のエリアと今回のエリアが異なっている場合は、AP切り替えが必要になる場合がある。そして、AP切り替えが必要な場合、プロセッサ602は、ネットワークインタフェース601を介して切り替え先のMAPのMACアドレスを特定し、特定されたMAPに、その接続相手である携帯端末のMACアドレスを通知する。

図７に、AP切り替えテーブルの一部を示す。図７の表は、位置検出の結果と計測エリアの対応表の例である。位置検出の結果と実際の計測エリアの対応をテーブルとして保つことによりまず、位置検出の結果から携帯端末がそのエリアに存在するか特定する。

図７の表は、検出エリアIDを示す項目701と、計測エリアID702を示す項目を有する。検出エリアIDとは、初期設定の位置検出で得られた無線携帯端末MTの位置情報から、無線携帯端末MTが存在するブロックのIDである。計測エリアID702は、各検出エリアIDに位置すると初期設定で検出された場合、マルチパスなどの誤差を踏まえて実際に存在する可能性のあるエリアのIDである。これらのエリアIDは、位置検出装置1000から取得した位置情報を用いて、プロセサ602が選択する。

なお、図７の例では、図１のようにエリアを２次元で規定し、四角形のエリアを想定し、各エリアは四角形の各頂点の座標をデータとして持つ。他の例としては、三角形または他の多角形のエリア形状としても良いし、中心座標および半径で規定される円形のエリアでも良い。円形のエリアの場合には、エリア相互に重なりができることになる。また、３次元のエリアを規定することもできる。この場合には、アクセスポイントも高さ方向に複数配置することが好ましい。

図８に、AP切り替えテーブルの一部を示す。図８に示す対応表は、計測エリアID801、エリア数802、MAPのAP＃803、SAPのAP＃804、位置検出の設定誤差（単位：ｍ）805を示すテーブルである。それぞれのエリアにおいて、精度の高いMAPとSAPの組合せデータをテーブルとして保つことにおり、特定のエリアにおける、AP切り替えの設定内容を特定する例を示している。

計測エリアID801は、図７で求めた計測エリアIDである。MAPは、それぞれのエリアIDにおいて、精度の高い位置検出を行う際にMAPとして適するアクセスポイントを指定する項目である。指定方法としては、例えば、MACアドレス等の識別情報を用いる。同様に、SAPの項目は、MAPの項目で指定された場合に、位置検出用信号を受信するために用いられるSAPの組合せである。

また、精度805の項目は、ユーザが予め指定しておいた精度から組合せを選択するための情報である。従って、エリアIDが11のものにおいて、粗い誤差でもよい二次元での位置測定の場合は、３つのアクセスポイントのみを使用する構成である。空いているアクセスポイントを、同時に他の無線端末の位置検出をするときに用いる構成としてもよい。

なお、本実施の携帯では、検出エリアIDに対して、対応する計測エリアIDの数分、高レベルの位置検出を行う。その中で、更に精度が高いと考えられるものを選択して、検出結果とする。

なお、図７と図８のように、計測エリアIDを用いずに、第一回目の検出結果に直接適切なMAPとSAPを対応するテーブルとする構成にしてもよい。その場合は、位置検出装置1000からは、位置情報から計測エリアIDを選択する。

次に、上記構成における、AP切り替え手順の全体を図９に示す。

まず、第一のレベルとして、携帯端末MTに対して最初の位置検出を行う。このレベルは、位置検出用のMAPに接続しなおす前の位置検出のため、精度が低くなることが想定される。位置検出装置1000からの位置検出要求に応じて、無線携帯端末MTが位置検出用信号を出力する。複数の位置検出用基地局APが携帯端末MTからの信号を受信し、受信タイミングを測定する。受信タイミングの測定の際、信号の発信元の携帯端末もMACアドレスから特定する（ステップ901）。各SAPは、位置検出装置1000に信号の受信タイミングと、信号の発信元である携帯端末IDを送信する（ステップ902）。

位置検出装置1000が、各SAPからの受信タイミングを受信し、携帯端末MTの位置情報を検出する（ステップ903）。これが、第一のレベルの位置検出である。位置情報の特定は、例えば、携帯端末MTが定期的にビーコンを発射して自位置を知らせる方法としても良い。位置検出装置1000は、携帯端末IDとその位置情報をAP切り替え装置2000へネットワーク3000を介して送信する（ステップ904）。AP切り替え装置2000が位置検出装置1000から入手する情報は、携帯端末MTを特定する情報（例えば、MACアドレス、ID番号など）及び位置情報である。位置情報は、例えば、システム設定領域に定義付けされた絶対座標、あるいは相対座標が考えられる。

第一のレベルの位置検出は、現在接続されているMAP以外の信号受信可能範囲内のAPを用いて位置検出を行っている。従って、マルチパスの影響が入っている可能性がある。無線LANでの位置検出は、なるべく多くのSAPを使用すれば精度を上げることが下方となる。しかしながら、マルチパスの影響が入っている場合は、却って精度を下げることになる。従って、本実施の形態では、AP切り替え装置2000から、無線携帯端末MTがいると思われる領域に対する位置検出に最適なSAPを使用できるように無線携帯端末MTの接続先を変更する。

まず、AP切り替え装置2000のプロセッサは、記憶装置内603にある管理テーブルを参照し、携帯端末MTが存在すると思われるエリアを特定する。さらに、特定したエリアから、実際に携帯端末MTが存在する可能性のある計測エリアを検出する（ステップ905）。次に、計測エリアにおける位置検出の精度の高いMAPとSAPの組合せを検出する。そして、検出されたMAPとSAPの組合せが、テーブル上に記録されているデータと異なっている場合は、テーブルを書き換え、AP書き換えの指示を行う（ステップ906）。ステップ604からステップ905」までが、記憶装置606に格納されているAP切り替えプログラムで実現される。

指示を受けた携帯端末MTは、自分の無線コントロール内の自己セルIDを書き換え、新たなMAPへ切り替える（ステップ907）。携帯端末MTから応答を受けた新たなMAPは、自己の無線LANコントローラの登録テーブル2031を書き換える（ステップ908）。指示を受けた位置検出装置1000は、受信するSAPを切り替え（ステップ909）、第二のレベルとなる高精度の位置検出を開始する。なお、ステップ909においてSAPを切り替えるのは、新たなSAPが低精度の位置検出のSAPと異なる場合であるかどうかをAP切り替え装置2000が判断し、その場合のみ、位置検出装置1000へ通知する構成としてもよい。ここで、ステップ903、909が、位置検出装置1000の記憶装置506に格納されている位置検出プログラムが実行する処理である。

また、AP切り替え装置は、無線LAN内の無線端末とアクセスポイントとの接続を管理するために、自身の登録データを変更する。MAPとして接続するAPのSSID（Service Set Identifier）を、今までMAPとして利用していたAPのSSIDに変更する。今までMAPとして利用していたAPのSSIDを別のSSIDに変更する。データベースに登録されているMAPとSAPのSSIDを変更する。

このように、本実施の形態では、初めに運用段階において、初期設定のMAPとSAPで携帯端末が存在するエリアを特定する。次に初期設定のMAPとSAPにおいて、位置検出の精度を下げるAPのデータを除く、全APのデータを使用し、再度位置検出を実施する。さらに、携帯端末が存在すると特定したエリア全部を範囲内におさめ、位置検出の精度が一番高いMAPとSAPの組合せをデータベースより読み込み、携帯端末に指示を出し、携帯端末の接続先のMAPとSAPを切り替えて、位置検出を実施する。

次に、図10を用いて、図２のアクセスポイントが、MAPからSAP、またはSAPからMAPに切替わる処理を説明する。

低精度の位置検出処理後、アクセスポイントの無線LANコントローラ203は、AP切り替え装置の指示をAP切り替え装置2000からAP切り替え指示を受信する(ステップ1001)。要求が自装置に登録されている携帯端末に対して発行されたものである場合は（ステップ1002）、位置検出対象のアクセスポイントを切り替えるべき携帯端末MTに対し、AP切り替えを出力する（ステップ1003）。AP切り替えを行う携帯端末MTには、例えば、アンテナ307からAP切り替え命令、および新たなMAPを特定する情報（例えば、セルIDやMAPのMACアドレスなど）が送信される。

受信したデータの宛先が自分宛でない場合、登録テーブルの2031の内容によって自分の交信領域内にある無線端末または隣接するMAPに送信する。送信は、送信バッファ2032、無線LANコントローラ203、変復調部202、アンテナ201または、ネットワークインタフェース204を経由して再度送信される（ステップ1006）。

要求が自装置に登録されている携帯端末に対して発行されたものでないが、自装置が新たなMAPとして指定されている場合（ステップ1005）は、ステップ1004へ進む。ステップ1004では、無線LANコントローラ203は、記憶部2031の登録テーブルを書き換える。すなわち、元の接続先のアクセスポイントの登録テーブルからは、AP切り替えを行う携帯端末のMACアドレスが消去さる。AP切り替え先のアクセスポイントには、記憶2031にAP切り替えを行う携帯端末のMACアドレスが追加される。

上記のように、本実施の形態では、設置段階において、それぞれの地点ごとに位置検出の精度が一番高いMAPとSAPの組合せを特定する。または、まず位置検出要求があった場合に、無線端末は、とりあえず無線LANに接続し、データベースから位置測定に最適なAPの情報を取得し、最適なAPへの再接続を行なう。

現在接続されているアクセスポイントも変更対象とすることで、例えば、他のマルチパスの影響が強いアクセスポイントをMAPとし、現在のMAPをSAPと変更することもできる。従って、マルチパスの影響を減少させることができる。また、数多くのSAPを使用することによって、高精度の位置検出を行うことができる。

次に、複数台の携帯端末がある場合の処理について説明する。複数台の端末装置がある場合、全ての無線端末に対して低精度、高精度の２度の位置検出を行う場合、位置検出装置やAP切り替え装置の負荷が大きくなる。本実施の形態では、ユーザが求める精度に応じて、図11に示す処理を行う。ここでは、説明のため、2つの携帯端末MT1、MT２がある場合を想定する。

図11において、それぞれの携帯端末MT１、２に対して、通常の初期設定での位置検出を行い、それぞれの端末が存在するエリアを特定する（ステップ1101）。また、位置検出が高精度に指定されている場合には、それぞれの位置測定を時分割で行う（ステップ1103）。すなわち、携帯端末MT１に対して、図9のステップ902から908の処理と位置測定を実行する。その後、携帯端末MT２に対して、位置検出の精度を下げるAPのデータを除く、全APのデータを使用し、再度位置検出を実施する。

位置検出が高精度でない場合は、携帯端末MT１とMT２に対して位置を算出し、それぞれの端末がいるエリアを特定する（ステップ1104）。次に、各々の端末にMAPとSAPを割り当てる。この際に、SAPの数は、最低３つ確保できるように行う。なお、この数は、位置検出を行う次元によって異なる。割り当てた結果、携帯端末MT１とMT２で共通するAPの有無を調べる（ステップ1106）。携帯端末MT１とMT２で共通するAPがない場合、同時に位置測定を行う（ステップ1107）。

重なるアクセスポイントがある場合は、端末が二個以上有るか否か判断する（1108）。今の例の場合、端末は二個のため、同時に位置測定を行うことができないため、ステップ1103へ戻る。端末が二個以上ある場合は、同時に測定可能なものもあるため、アクセスポイントが重ならないものについてのみ行う（1109）。その後、端末について処理を行う（ステップ1110）。

以上のように、低精度の位置検出後、アクセスポイントを分割し、各々の端末装置に割り当てる。この構成により、複数の端末に対して、一度に2度目の位置検出を行うことができる。また、求められる精度に応じて、処理を選択することが可能となる。

次に、AP切り替え装置2000において、適切なMAP、SAPを逐次する算出する実施の形態について、図１２を用いて説明する。

図１２の例の場合、図６のAP切り替えテーブルが記憶装置に格納されていないことが前提である。その代わり、MAPとSAPの組合せを装置自身で算出する。すなわち、誤差の許容範囲を設定しておき、初期設定での位置検出（ステップ1201）を行う。検出結果において、誤差が設定している許容範囲を超えるか否かを判定する（ステップ1202）。誤差の算出は、例えば特開200-338217号公報または、特開2003-329757号公報に開示されている方法を使用することができる。

閾値を超えているSAPがある場合は、そのSAPをMAPに設定し（ステップ1203）、位置検出を行う（ステップ1204）。このように、マルチパスなどの影響が大きいSAPをMAPに替えることで、MAPだったアクセスポイントをSAPとして使用することができる。上記ステップを繰り返し、閾値を越えるSAPがなくなった時点で、そのMAPの位置検出結果を高精度の位置検出結果として出力する（ステップ1206）。

本実施の形態の場合、設置時点から環境が変化した場合にも対応することができる。または、環境が変化した場合や、設置時点に、図１２の処理を行って、AP切り替えテーブルを作製することが可能である。

以上の実施の形態では、位置検出装置1000とAP切り替え装置2000を別々の装置（サーバ）構成として、ネットワーク3000に接続したが、同一情報処理装置として構成することも可能である。位置検出装置1000がAP切り替え装置2000を実装する場合、管理サーバが別個の構成として実現される。その場合は、図１の構成の実施の形態において、図９の906のステップにおいて、外部の管理サーバに対して、ＭＡＰの変更を通知する処理を行うことになる。処理内容を図13に示す。

また、本実施の形態のＡＰ切り替え装置の場合は、低精度の位置検出処理結果を各アクセスポイントから受信する(ステップ1301)と、新たなＭＡＰの通知を出力する（ステップ1304）構成となる。内部では、新たなＭＡＰは、算出、又は選択等により特定される（ステップ1302）。

さらには、新たなＭＡＰが低精度の位置検出処理結果と同じ場合（ステップ1303）は、新たなMAP通知が出力されず、低精度の位置検出処理結果を高精度の位置検出処理結果として出力する（ステップ1305）構成としてもよい。

このように、位置検出装置とAP切り替え装置を一体化することによって、位置検出を行うためのデータ転送を少なくすることができ、システム全体の負荷を軽くすることが可能となる。

本発明は無線LANなどの位置検出システムのアクセスポイント切り替えに好適である。

位置検出システムの構成図の一例である。 アクセスポイントのブロック図の一例である。 アクセスポイントの位置検出信号受信処理の一例である。 アクセスポイントの基地局のブロック図である。 位置検出装置のブロック図である。 AP切り替え装置のブロック図である。 位置検出の結果と計測エリアの対応テーブルのブロック図である。 AP切り替えテーブルのブロック図である。 アクセスポイント切り替え処理の概要を示すフローチャートである。 MAPからSAPへの切り替え処理を示すフローチャートである。 無線端末が複数ある場合の位置検出処理を示すフローチャートである。 AP切り替え装置内での算出処理を示すフローチャートである。 位置検出装置の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

MT：携帯端末、AP１〜AP９：アクセスポイント（位置検出用基地局）、1000：位置検出装置、2000：AP切り替え装置、3000：ネットワーク

Claims (21)

1. 第一のアクセスポイントと無線ＬＡＮを介してデータ通信を行う無線端末から複数の第二のアクセスポイントが取得する受信情報を用いて前記無線端末の位置検出を行なうシステムにおける情報処理装置であって、
   第一、第二のアクセスポイントに関する情報を格納する記憶装置と、
   無線端末に関する第一のレベルの位置情報と前記第一、第二のアクセスポイントに関する情報から、第二のレベルの位置情報を取得するために前記無線端末が接続すべき新たな第一のアクセスポイントを選択するプロセッサを有することを特徴とする情報処理装置。
2. 請求項１に記載の情報処理装置において、さらに、
   第二のネットワークに接続するネットワークインタフェースを有し、
   前記ネットワークインタフェースは、アクセスポイント切り替え指示信号を前記第一のアクセスポイントに出力することを特徴とする情報処理装置。
3. 請求項１に記載の情報処理装置において、さらに、
   第二のネットワークに接続するネットワークインタフェースを有し、
   前記ネットワークインタフェースは、前記第一のレベルの位置情報を、当該情報処理装置と前記第二のネットワークを介して接続する位置検出装置から入力することを特徴とする情報処理装置。
4. 請求項３に記載の情報処理装置において、
   前記プロセッサは、第二のレベルの位置情報の取得を行なう際に使用されるべき第二のアクセスポイントを前記位置検出装置へ出力することを特徴とする情報処理装置。
5. 請求項１に記載の情報処理装置において、
   前記記憶装置は、第一、第二のアクセスポイントに関する情報として、前記前記無線LANのエリアが分割された複数のブロックの各々に対して、前記エリア内のアクセスポイントを、第一、第二のアクセスポイントとして割り当てた対応情報を格納し、
   前記プロセッサは、前記対応情報を用いて、前記新たな第一のアクセスポイントを選択する。
6. 請求項１に記載の情報処理装置において、さらに、
   前記第二のアクセスポイントから前記無線端末が送信した信号の受信情報を入力し、選択した新たな第一のアクセスポイントへの切り替え指示信号を出力するネットワークインタフェースを有することを特徴とする情報処理装置。
7. 請求項６に記載の情報処理装置において、
   前記プロセッサは前記受信情報を用いて前記第一のレベルの位置情報を算出し、
   前記新たな第一のアクセスポイントを算出することを特徴とする情報処理装置。
8. 請求項１に記載の情報処理装置において、
   前記プロセッサは、
   前記第二のアクセスポイントから前記無線端末が送信した信号の受信情報を取得し、
   前記受信情報を用いて新たな第一のアクセスポイントを算出し、
   前記第一のアクセスポイントと算出された算出された新たな第一のアクセスポイントが同じである場合は、第二のレベルの位置情報取得に用いないアクセスポイントを特定することを特徴とする情報処理装置。
9. 複数の基地局が形成する無線ネットワーク領域内の第一の端末の位置検出における接続基地局を選択する情報処理装置であって、
   位置検出の第一のレベルの情報を用いて第二のレベルの位置検出を行なう際に前記第一の端末が接続すべき第一の基地局を算出するプロセッサと、
   第二の有線ネットワークに接続する通信インタフェースであって、
   前記第一のレベルの情報を位置検出装置から受信し、
   前記プロセッサが算出する第一の基地局の情報を、前記第一の端末が接続する基地局を介して前記第一の端末へ送信する通信インタフェースを有することを特徴とする情報処理装置。
10. 請求項９に記載の情報処理装置において、さらに、
    前記無線ネットワーク領域を分割した複数のブロック各々に対し、前記位置検出の第一のレベルで各々のブロック内に存在する端末が接続すべき第一の基地局と、位置検出に用いる第二の基地局を指定する対応情報を格納する記憶装置を有し、
    前記プロセッサは前記対応情報と前記第一のレベルの情報を用いて新たな第一の基地局を算出することを特徴とする情報処理装置。
11. 請求項１０に記載の情報処理装置において、
    前記プロセッサは、前記対応情報を用いて位置検出に用いる第二の基地局を特定し、
    第二のレベルの位置検出を行なう際に新たな第二の基地局に変更する必要がある場合は、前記通信インタフェースは前記位置検出装置に対して、前記新たな第２の基地局を通知することを特徴とする情報処理装置。
12. 請求項９に記載の情報処理装置において、
    無線ネットワーク領域内に第二の端末がある場合は、
    前記プロセッサは、前記第二の端末に対する第一の基地局として、前記第一の端末に対する第一の基地局と異なる基地局を算出することを特徴とする情報処理装置。
13. 請求項１２に記載の情報処理装置において、
    前記プロセッサは、前記第一、第二の端末の位置測定に用いる基地局を算出するものであって、前記第二の端末に対する第二の基地局として、前記第二の端末に対する第二の基地局と異なる基地局を算出することを特徴とする情報処理装置。
14. 第一のアクセスポイントに無線ＬＡＮを介して接続する無線端末から複数の第二のアクセスポイントが取得した受信情報を用いて前記無線端末の位置検出を行なうシステムに接続する情報処理装置であって、
    位置検出を行なう際に無線端末が接続すべき第一のアクセスポイントを前記端末の第一レベルの位置検出情報を用いて算出するアプリケーションプログラムを実行可能なプロセッサと、
    前記無線ＬＡＮ内の無線端末の第一レベルの位置各々に対して第一のアクセスポイントを割り当てたアクセスポイント対応情報を格納する記憶装置と、
    前記システムに接続するネットワークインタフェースであって、前記アプリケーションプログラム実行前に取得された第一レベルの位置情報を受信するネットワークインタフェースを有することを特徴とする情報処理装置。
15. 請求項１４に記載の情報処理装置において、
    前記ネットワークインタフェースは、前記プロセッサよって算出された第一のアクセスポイントを前記無線端末に通知することを特徴とする情報処理装置。
16. 請求項１４に記載の情報処理装置において、
    前記アプリケーションは、位置検出を行なう際に用いられるべき第二のアクセスポイントを算出するものであって、
    前記プロセッサによって算出された第二のアクセスポイントを、前記システムに接続された位置検出装置に通知することを特徴とする情報処理装置。
17. 第一のアクセスポイントに無線ＬＡＮを介して接続する無線端末から複数の第二のアクセスポイントが取得した受信情報を用いて前記無線端末の位置検出を行なうシステムにおけるアクセスポイント切り替えプログラムであって、
    プロセッサと、記憶装置と、ネットワークインタフェースを有する情報処理装置に、
    前記記憶装置から前記無線ＬＡＮ内の無線端末の第一レベルの位置各々に対して第一のアクセスポイントを割り当てたアクセスポイント対応情報を取得するステップと、
    前記ネットワークインタフェースが受信した第一のレベルの位置情報を取得するステップと、
    前記プロセッサが前記対応情報と前記第一のレベルの位置情報を用いて第二のレベルの位置検出を行なう際に無線端末が接続すべき第一のアクセスポイントを算出するステップを実効させることを特徴とするアクセスポイント切り替えプログラム。
18. 第一のアクセスポイントに無線ＬＡＮを介して接続する端末が出力し複数の第二のアクセスポイントが取得した信号の受信情報を受信するインタフェースと、
    前記受信情報を用いて前記端末の位置検出を行なうプロセッサを有し、
    前記インタフェースは、第一のレベルの位置検出情報を送出し、第二のレベルの位置検出を行う際に前記端末が接続すべき新たな第一のアクセスポイント情報を受信し、
    前記プロセッサは新たな第一のアクセスポイントが前記第一のレベルの位置検出時の第一のアクセスポイントと異なる場合は、
    第二のレベルの位置検出を行うために前記第一のアクセスポイントを介して前記端末に信号の再出力に要求することを前記インタフェースに指示することを特徴とする位置検出装置。
19. 第一のアクセスポイントに無線ＬＡＮを介して接続する無線端末の位置検出を行なう位置検出プログラムであって、
    プロセサと、ネットワークインタフェースを有する情報処理装置に、
    前記ネットワークインタフェースに、前記無線端末が送信し、前記無線ＬＡＮに接続する複数の第二のアクセスポイントが取得した受信情報を取得させるステップと、
    前記プロセッサに前記受信情報を用いて前記無線端末の第一レベルの位置情報を算出させるステップと、
    前記ネットワークインタフェースに、算出した第一レベルの位置情報を送出させるステップと、
    前記ネットワークインタフェースに、第二レベルの位置情報を算出する際に前記無線端末が接続すべき新たなアクセスポイントの通知を受信させるステップと、
    ネットワークインタフェースが受信した第一のレベルの位置情報を取得するステップと、
    前記プロセッサに、新たな第一のアクセスポイントが前記第一のレベルの位置検出時の第一のアクセスポイントと異なる場合に、第二のレベルの位置検出を行うために前記第一のアクセスポイントを介して前記端末に信号の再出力に要求させるステップを有することを特徴とする位置検出プログラム。
20. 無線ＬＡＮを介して接続する端末に対して位置検出を行う位置検出装置と接続するアクセスポイントであって、
    前記位置検出装置から前記端末に対する接続するアクセスポイントの切り替え要求を受信するネットワークコントローラと、
    前記切り替え要求を前記端末に送信し、自アクセスポイントの接続端末情報から前記端末の登録を削除する無線ＬＡＮコントローラと、
    前記アクセスポイントの切り替え後に前記端末から出力された位置検出用信号の受信の時間測定を行う測定装置を有することを特徴とするアクセスポイント。
21. 無線ＬＡＮを介して第一のアクセスポイントに接続する端末装置であって、
    前記第一のアクセスポイントを経由して位置検出サーバから位置検出用信号の出力要求を受信する無線ＬＡＮコントローラと、
    前記出力要求を受けた際に自装置認識情報を含む無線パケットの送出を指示するプロセッサとを有し、
    前記無線ＬＡＮコントローラは、前記第一のアクセスポイントから接続変更要求を受信した場合に、新たな第一のアクセスポイントへ接続を変更したあと、無線パケットの送出を行うことを特徴とする無線端末装置。
    

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