JP2006090868A - 位置決定方法、装置およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 端末間の距離から推定された位置に対して、設備の設置上の特徴を考慮し、設備の設置状態に則すように位置を修正し、設備の設置状態からビル構造を判断する。
【解決手段】 平面空間上に設定した基準座標系２０１により、複数の端末１０１、代表端末１１０が配置された位置を座標により決定する方法であって、計測した端末間距離に基づいて算出した、基準座標系２０１における端末１０１、代表端末１１０の位置の座標に基づいて、平面空間を例えばボロノイ領域３０１に分割する工程と、想定した端末配置の特徴に基づいて生成した少なくとも一つのテンプレート４０１とボロノイ領域３０１との比較に基づいてボロノイ領域３０１（端末１０１、代表端末１１０）毎に類似度を算出する工程と、類似度に基づいて端末１０１、代表端末１１０の位置の座標を修正するかどうかを判断し、修正すると判断した座標を修正する工程とを少なくとも有する。
【選択図】図１

Description

この発明は無線ネットワークシステムを用いた端末の位置決定方法および装置に関するものである。特にビルなどの建物内の設備機器に組み込まれまたは取り付けられた端末に対し、各フロア（階）における二次元（または三次元）の位置を求めた後、誤差を含む可能性がある端末の位置を修正し、決定するためのものである。

従来から、ビルなどには、設備（例えば照明設備、空調設備等）の各機器（放電灯点灯装置、空調装置等。以下、設備機器という）を電気通信ネットワーク接続し、例えば各設備機器から状態のデータを含む信号を管理装置に送信し、設備の管理を行う設備管理システムが設けられている。ここで、管理対象となる設備の各設備機器は、基本的には、自身の位置に関するデータを有しておらず、設備管理システムの管理装置は、各設備機器の位置に関するデータ（情報）を自動的に得ることができなかった。

そのため、設備管理システム上での管理対象と実際に配置された設備機器との対応付けは、システム稼働前に作業員によって実現されており、この初期設定に煩雑な作業が必要になるという問題があった。また、メンテナンス時などにおいて、設備管理システム上での管理対象と実際に配置された設備機器との対応を設備管理システム上で確認する手段がなく、設備管理システムの管理装置に各設備機器の位置データを登録できるようにすることが望まれていた。

ここで、無線ネットワークシステムにおける移動端末の位置決定方法として、その位置が既知である基地局やＧＰＳ（Global Positioning System ）を搭載し、位置データを得ることができる端末等を用意して、位置が既知の端末との距離を受信電波強度や電波伝播遅延時間などにより算出し、複数の基地局や位置既知の端末からの距離を用いて三角測量により移動端末の位置を決定する方法や、位置既知の端末と通信可能な端末は、その位置既知の端末の通信可能範囲内にあるとして、端末の存在する範囲を限定する方法などが知られている。

しかし、同様の方法を設備機器の位置決定に適用しようとすると、まず、位置が既知の設備機器をネットワーク内に用意する必要がある。ＧＰＳ受信機のような端末を設備機器に搭載すれば、その設備機器（端末）の位置を確定することができるが、ＧＰＳ受信機は高価であり、コストアップにつながる。また、屋内ではＧＰＳ信号を受信するのが困難であるという問題がある。また、作業員により各設備機器の位置を設定する方法も考えられるが、前述したように煩雑な作業となるため、省作業性が求められる。これは設備機器の位置決定に限ったことではなく、移動する機器も含めた他の機器についても同じことがいえる。

そこで、位置が既知の端末を用いずに、各端末の位置を決定する方法としては、端末間の距離が正確に計測できることを前提として、無線通信による電波伝播遅延時間から求まる端末間の距離に基づいて各端末の位置を算出するなどの方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２８１４６８号公報

上述したように、無線ネットワークにおける距離の計測方法として前記電波伝播遅延時間や受信電波強度を利用した測距方法などがあるが、端末間に存在する電波の遮蔽物、電波到達経路の多重性（マルチパス）などにより、計測された距離には誤差が含まれている可能性が高い。上述の方法は、基本的に、距離が正確に計測できることを前提とした方法であり、測距誤差については考慮されていないため、誤差が含まれた距離に対し、算出した各端末の位置についても正確な位置が算出されているという保証はなく、誤差が含まれるという問題があった。

上述の特許文献１では測距誤差を考慮せずに基準となる３点の端末位置を決定した後、当該基準となる３点の端末位置との計測距離から最小二乗法により他の端末位置を推定してはいるが、設備機器の設置状態などは特に考慮されていなかった。

この発明はこのような課題を解決することを目的としたもので、端末間の距離から推定された位置に対して、設備の設置上の特徴を考慮し、設備の設置状態に則すように端末の位置を修正し、また、設備の設置状態からビル構造を判断する方法、その方法をなどを提供することを目的とする。

本発明は、平面空間上に設定した座標系により、複数の端末が配置された位置を座標により決定する方法、装置およびシステムであって、計測した端末間距離に基づいて算出した、座標系における端末の位置の座標に基づいて、平面空間を端末毎の図形領域に分割する工程と、想定した端末配置の特徴に基づいて生成した少なくとも一つのテンプレートと図形領域との比較に基づいて図形領域毎に指標値となる類似度を算出する工程と、類似度に基づいて端末の位置の座標を修正するかどうかを判断し、修正すると判断した座標を修正する工程とを少なくとも有する方法、その処理を行う手段を備えたものである。

この発明によれば、例えば、無線通信等により算出した端末間距離に基づき端末の位置を座標として求める場合に、端末間距離の計測誤差により生じる端末の測位誤差を、ビルなどにおける設備の配置を考慮し、想定したテンプレートと比較し、当該テンプレートに基づいて端末の位置を修正することにより、より精度の高い端末の位置を決定することができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態に係る端末の位置決定方法を実現するためのシステムの基本構成を表す図である。以下、この発明の実施の形態を図面を用いて説明する。この発明の実施の形態における位置決定システムは、１または複数の端末１０１および１台の代表端末１１０から構成される。

端末１０１は、設備機器（例えば照明機器、空調機器等）に組み込まれるかまたは独立した装置として設備機器に取り付けられる。端末１０１は、通信手段１０４、距離計測手段１０３、データ保存手段１０２および端末座標管理手段１０５から構成され、他の端末１０１、代表端末１１０との距離を計測し（実質的には設備機器間の距離を測っている）、端末１０１が配された平面の座標系における相対的な位置（絶対座標で決定される位置に対して相対的な位置とする。後述する基準座標系２０１を絶対座標系とする場合は、絶対位置となる。以下、相対位置という）の座標（ここでは、Ｘ座標、Ｙ座標の２次元座標値とする）を算出し、保存（記憶）する。通信手段１０４は、無線通信が行える範囲（近隣）の他の端末１０１の通信手段１０４または代表端末１１０の通信手段１１３との間で各種データを含む信号の通信処理を行う。送受信される信号に含まれるデータはデータ保存手段１０２に一時的または長期的に保持されたものである。距離計測手段１０３は、通信手段１０４の無線通信の電波の遅延時間等に基づいて、無線通信を行った近隣の端末１０１または代表端末１１０との間の距離を判断する。データ保存手段１０２は、端末１０１の各手段が処理した各種データ（特に、自身の端末１０１の座標値、通信を行った端末１０１または代表端末１１０、それらとの距離など、端末１０１の位置に関するデータなど）を保持（保存、記憶）する。端末座標管理手段１０５は、設定した座標系、距離計測手段１０３が判断した距離に基づいて、座標を算出、決定、管理をする。

一方、代表端末１１０は、通信手段１１３、座標系管理手段１１１、データ保存手段１１２、ボロノイ分割手段１１４、類似度計算手段１１５、探索手段１１６および位置修正手段１１７とから構成される。通信手段１１３、座標系管理手段１１１、データ保存手段１１２は、それぞれ通信手段１０４、距離計測手段１０３、データ保存手段１０２および端末座標管理手段１０５と同様の動作を行うので、説明を省略する。ボロノイ分割手段１１４、類似度計算手段１１５、探索手段１１６および位置修正手段１１７が行う各処理については、後述する。ここで、ボロノイ分割手段１１４、類似度計算手段１１５、探索手段１１６および位置修正手段１１７は、例えばコンピュータのような演算制御手段（データ処理手段）で構成され、例えばデータ保存手段１２１に保持されたプログラムを実行することで各手段の処理が実行される。また、本実施の形態では、ボロノイ分割手段１１４、類似度計算手段１１５、探索手段１１６および位置修正手段１１７を代表端末１１０が備えているが、例えば、端末とは関係がない、独立した装置を設け、その装置がこれらの手段を備え、処理を行うようなシステム構成でもよい。

次に、端末１０１および代表端末１１０による相対位置決定方法の一例について説明する。図２は基準座標系における端末１０１の端末相対位置を表す図、図１０は複数の端末１０１による相対位置決定方法を示す図である。なお、ここでは、すべての端末１０１について、それぞれ少なくとも３台の端末１０１との間で無線通信を行うことができるものとする。代表端末１１０の座標系管理手段１１１は、座標基準となる端末１０１をすべての端末１０１のうちから１台決定する（ここでは端末１０１ａ）。端末１０１ａの通信手段１０４は通信可能な近隣の端末１０１（ここでは端末１０１ｂ〜ｄ）のそれぞれの通信手段１０４と無線通信を行う。距離計測手段１０３は、例えば無線通信の受信電波強度に基づいて、通信を行った端末１０１ｂ〜ｄとの距離を決定する。決定した距離のデータは対応する端末１０１ｂ〜ｄとそれぞれ関連づけて端末１０１ａのデータ保存手段１０２に保持する。

端末１０１ａの距離計測手段１０３が距離を決定すると、代表端末１１０の座標系管理手段１１１は、端末１０１ａを原点とし、距離を決定した端末１０１ｂ〜ｄのうち、１つの端末１０１ｂを例えばＸ軸上に位置させるように定める。次に代表端末１１０の座標系管理手段１１１は、端末１０１ｂと異なる、距離を決定した端末１０１ｃについて、端末１０１ａと端末１０１ｃとの距離と、Ｘ軸上に位置させた端末１０１ｂと端末１０１ｃとの距離とから三角関数によりＸ軸とのなす角度を決定し、端末１０１ｃのｙ座標が正の値をとるように設定した、２次元の座標系１００１を設定し、該座標系１００１を端末１０１の相対位置２０２の基準座標系２０１とする。

次に残りの、距離を決定した端末１０１ｄについて、端末１０１ａ〜ｃとの距離から三角関数を利用してＸ軸とのなす角度、端末１０１ｃと端末１０１ａとを結ぶ直線とのなす角度をそれぞれ決定する。距離については各端末１０１のデータ保存手段１０２に保持している距離のデータを利用する。決定した距離と角度とに基づいて、座標系１００１における端末１０１ｄの座標を決定する（図１０（ａ））。同様に、残りの端末１０１ａの近隣の端末１０１についても、座標系１００１における座標を決定し、座標値をデータ保存手段１０２に保持する。

次に前記手順で座標の決定した端末１０１ｂ〜ｄの近隣の端末１０１のうち、まだ座標の決定していない端末１０１（ここでは端末１０１ｅ）について、前記手順と同様に端末１０１ｅの近隣の端末１０１ｂ〜ｄとの距離を受信電波強度に基づいて決定し、決定した距離に基づいて、端末１０１ｃと端末１０１ｂとを結ぶ直線とのなす角度および端末１０１ｃと端末１０１ｄとを結ぶ直線とのなす角度とを三角関数により決定し、決定した距離および角度に基づいて座標系１００１における端末１０１ｅの座標を決定する（図１０（ｂ））。同様に、座標を決定した端末１０１の近隣の端末１０１について、順に座標系１００１における座標を決定し、座標値をデータ保存手段１０２に保持する。これを繰り返すことにより最終的にすべての端末１０１および代表端末１１０について、図２に示す基準座標系２０１における端末相対位置２０２が決定する。各端末１０１は座標値で表される自身の端末相対位置２０２、近隣の端末１０１の端末相対位置２０２に関するデータなど、位置に関するデータをデータ保存手段１１２にそれぞれ保持する。

なお、代表端末１１０についても相対位置決定については端末１０１と同様に行う。ここでは距離計測は電波受信強度に基づいて計測しているが、電波の遅延時間に基づいて計測してもよいし、電波受信強度および電波の遅延時間に基づいて計測してもよい。また、端末１０１および代表端末１１０の端末相対位置２０２の決定において、さらに誤差を修正するための処理手順を行ってもよい。（以下、特に区別することがなければ、端末１０１には、代表端末１１０も含むものとする）。

次に、端末１０１の位置修正処理について説明する。上記の手順によって求められた端末相対位置２０２は、無線通信の遅延時間から得られた計測距離に基づいて算出し、それを座標（値）で表したものであるため、電波伝搬状態、障害物などにより、計測誤差を含み、真の値と異なっている可能性が高い。そこで、本実施の形態では、ビル内の設備機器などが、建築物の建設単位間隔に配された格子点上に配置されることが多いことを利用し、位置修正手段１１７が、後述する処理により格子点上に配置されていると判断した端末１０１（設備機器）について、算出した端末相対位置２０２を修正端末相対位置５０３に修正する。端末相対位置２０２の修正の有無の判断はボロノイ分割を利用して行う。なお、以下においては、説明を簡単にするために、テンプレート４０１、ボロノイ分割の図３１０等を図示して、代表端末１１０における処理手順を説明している。ただ、実際の処理手順においては、テンプレート４０１の移動等は仮想的に行うものであり、ボロノイ分割手段１１４、類似度計算手段１１５、探索手段１１６、位置修正手段１１７は、その図の素になるデータを処理し、端末相対位置２０２を修正するための処理手順を行う。

ここで、ボロノイ分割とは、平面上に存在する複数の点（母点）において、ある２つの母点の中心線で平面を分割することであり、これを平面上のすべての２つの母点の関係に対して行う。ボロノイ分割することで、一つの母点に対して一つの領域（ボロノイ領域）が決まる。この領域内では、どの位置においても、その領域内にある母点が他の領域の母点よりも近いという特徴を有する。本実施の形態では、各端末相対位置２０２に母点があるものとして、端末（設備機器）が配されたビルのフロアに基づく平面に対し、ボロノイ分割手段１１４ボロノイ分割処理を行う。ここで、ボロノイ分割された平面を図示化したものをボロノイ分割された図３１０ということにする。

図３は各端末相対位置２０２に基づいて、ビルのフロアに基づく平面をボロノイ分割した図である。以下、ボロノイ分割による端末位置の格子点上への修正手順について説明する。まず、決定した端末相対位置２０２に基づいて、ボロノイ分割手段１１４は、端末相対位置２０２上に母点があるものとして、基準座標系２０１の平面における端末相対位置２０２の存在領域２０３（実空間では設備機器が配置されている領域。以下、存在領域２０３という）に対してボロノイ分割し、端末１０１のボロノイ領域を決定する。

図４はテンプレート４０１を表す図である。位置修正手段１１７は、例えば建設単位４０４平方の正方形４０２（以下、セル４０２という）を縦横３個ずつ計９個並べたテンプレート４０１を仮想的に作成し、データ保存手段１１２にそのデータを記憶する（あらかじめ作成し、データ保存手段１１２にデータを記憶させておいてもよい）。各セル４０２の中心の位置が格子点４０３に対応するものとする（以下、この点を格子点４０３として説明する）。

図５はボロノイ分割の図３１０にテンプレート４０１を重ねた図である。まず、探索手段１１６（類似度計算手段１１５）は、前記ボロノイ分割の図３１０（ボロノイ分割された平面）に対してテンプレート４０１を重ね、テンプレート４０１を建設単位４０４の範囲で移動させる処理（移動処理）を行う。

類似度計算手段１１５は、探索手段１１６の移動処理によるテンプレート４０１の移動に伴って変化する、テンプレート４０１の各セル４０２とボロノイ分割された各領域との重複面積を算出する処理を行う。ここで、テンプレート４０１を重ねた位置によって、１または複数のセルが複数のボロノイ領域（ボロノイ領域３０１）と重複する（セル内に複数のボロノイ領域が含まれる）ことがある。その場合は、各セルと重複するボロノイ領域との関係において、最も大きい重複面積（図５においては、ボロノイ領域３０１との間の重複面積）を選択する。そして、そのときの各セルとボロノイ領域３０１との関係において、ボロノイ領域３０１の面積に対する重複面積５０２の比をセル尤度（尤度は確率的指標値）とし、テンプレート４０１全体のセル尤度の平均値をテンプレート尤度とする。類似度計算手段１１５は、このテンプレート尤度が最も大きいテンプレート４０１の位置５０１（以下、テンプレート位置５０１という）を判断する。ここで、尤度とは、ある確率論的モデルを仮定している状況で、その観測データが得られる確率を表すものである。本実施の形態においては、端末１０１が格子点４０３上に配置されていることがどれぐらいあてはまっているかを表す指標の値となる。ここで、テンプレート尤度の最大値におけるテンプレート位置５０１が見つけることができれば都合がよいが、例えば、計算時間、計算量などの関係で、テンプレート尤度の最大値を算出することが難しければ、閾値を設定しておき、閾値より大きいテンプレート尤度におけるテンプレート４０１の位置をテンプレート位置５０１として、以下の処理手順を行うようにしてもよい。

次に、位置修正手段１１７は位置修正処理手順を行う。前記テンプレート尤度が最大となるテンプレート位置５０１において、各セルとその各セルに対応するボロノイ領域との関係から算出したセル尤度が、あらかじめ定められた閾値を上回る（閾値より大きい）かどうかを判断する。そして、閾値を上回るセル、例えばセル５０５について、当該ボロノイ領域５０６に含まれる端末位置５０４（端末相対位置２０２）をセル５０５の格子点５０３の位置に修正し、これを修正端末相対位置５０３とする。ここで、修正判断の基準となる閾値であるが、例えばテンプレート位置５０１におけるテンプレート尤度は、約０．７（７０％）〜０．８（８０％）となるので、テンプレート尤度がセル尤度の平均であることから考えると、０．８以上の値を閾値とすることができる。以上の手順により、テンプレート４０１とボロノイ領域３０１との関係における探索処理手順および位置修正処理手順を終了する。

図６はテンプレート４０１の移動を表す図である。次に全範囲端末位置修正手順として、図６のように、テンプレート４０１を基準座標系２０１のＸ軸方向、Ｙ軸方向またはその両方向（いわゆる上下左右）に、建設単位４０４（１つのセル分）だけ移動させ、上述した探索手順および位置修正手順を繰り返す。これを、テンプレート４０１が存在領域２０３の全範囲を移動し、総ての端末１０１の端末相対位置２０２について、修正の有無の判断とその判断に基づく修正を行ったものと判断するまで行う。

以上のように、第１の実施の形態によれば、例えば建設単位４０４平方のセル４０２を複数格子状で構成して生成した、予定される配置を想定して生成したテンプレート４０１に基づいて、ボロノイ分割した端末１０１（設備機器）の存在領域２０３に対し、最も格子点４０３上に近い配置がなされている部分を、例えば重複面積に基づいて判断し、その部分における格子点４０３を基準に、建設単位４０４間隔の格子点４０３上にある可能性の高い端末１０１の端末相対位置２０２を修正端末相対位置５０３（格子点４０３上）に修正するようにしたので、建物等の配置状態を考慮した上で、精度の高い端末の相対位置を求めることが可能である。特に建設単位間隔で設備機器（端末１０１）配置されることが多いので、建設単位に基づくテンプレートはビル等の設備機器の配置を修正するのに都合がよい。また、重複面積５０２の大きさに基づいて類似度を判断するようにしたので、指標としてわかりやすい。また、ボロノイ分割により存在領域２０３を分割し、ボロノイ領域３０１とテンプレート４０１から類似度を算出するので、算出された端末相対位置２０２を考慮した上での修正を行うことができる。特に端末１０１等の座標を無線通信による計測距離から算出する場合には誤差が含まれている可能性が高いので、本実施の形態による位置修正は特に効果を発揮する。

ここで、上述の説明では、建設単位４０４平方のセル４０２を縦横３個ずつ並べたテンプレート４０１を用いたが、建設単位４０４の整数倍や整数分の１の基準間隔とするテンプレートを用いてもよいし、３×３の並びだけでなく、それよりも多数または少数のセルによるテンプレートを用いてもよい。また、それらのテンプレートの組み合わせを、あらたなテンプレートとしてもよい。

また、上述の説明ではテンプレートの各セルに対し最も重複面積の大きいボロノイ領域について当該セルとの重複面積と、当該ボロノイ領域の面積との面積比をセル尤度とし、当該セル尤度のテンプレートに含まれる全セルにおける平均を持ってテンプレート尤度としたが、テンプレート４０１とボロノイ領域３０１の類似性を値として表すことができる指標値を尤度としてもよい。

さらに、全範囲端末位置修正手順により、修正を行った端末１０１に対して修正端末相対位置５０３を確定した後、あらためてボロノイ分割を行った上で、上述した全範囲端末位置修正手順をさらに繰り返し行ってもよい。例えば複数回繰り返すことにより、端末１０１の位置がさらに格子点４０３上に修正され、精度の高い端末１０１の位置を決定することができる。なお、ここでは位置を表す座標について２次元の直交座標系による表示を行っているが、極座標系の表示を行うこともできる。

実施の形態２．
図７は実施の形態２に係る代表端末１１０Ａの構成を表す図である。図７において、代表端末１１０と同一の符号を付しているものについては、実施の形態１で説明したことと同様の動作を行うので説明を省略する（端末１０１の構成については実施の形態１と変わらない）。代表端末１１０Ａは、共用部−専用部判別手段７０１が構成に加わっている点で実施の形態１の代表端末１１０とは異なる。共用部−専用部判別手段７０１は、ビル内のボロノイ分割された存在領域に対し、共用部と専用部とを判断するものである。

例えば、ビルにおける設備機器の配置構成として、エレベータ、トイレなど各階の共通設備が共用部として集中的に配置され、それ以外の部分がテナント専用部となる。照明機器や空調機器などの設備機器配置の特徴としては、専用部は共用部に比して規則的に配置される傾向にある。そこで、本実施の形態では、ボロノイ分割を利用して、共用部−専用部判別手段７０１が、共用部と専用部を判別して共用部領域と専用部領域を得、各領域に属する端末１０１の端末相対位置２０２に対して別々の処理、例えば専用部領域（その領域内の端末１０１）のみに対して、実施の形態１のような探索処理手順および位置修正処理手順を行う。

図８はボロノイ分割の図にテンプレートを重ねた図である。次に、ボロノイ分割された分割線、領域等から共用部と専用部を判別する、共用部−専用部判別手段７０１の処理手順を含めた本実施の形態の処理手順について説明する。まず、実施の形態１と同様の処理手順で、端末１０１の端末相対位置２０２を決定する。ボロノイ分割手段１１４は、存在領域２０３に対してボロノイ分割を行う。

次に実施の形態１と同様に、探索手段１１６が探索手順を行い、類似度計算手段１１５が、ある範囲におけるテンプレート尤度が最大となるテンプレート８０３の位置を判断する。その際、類似度計算手段１１５が算出した各セル尤度に基づいて、共有部−専用部判別手段７０１は、他のセルにおけるセル尤度に比してセル尤度（重複面積８０４）が著しく低いセルが存在するかどうかを判断する。そのようなセル（例えばセル８０５）が存在するものと判断すると、そのセルと対応するボロノイ領域内に位置する端末は、テンプレートの生成に際して予定した配置（例えば建設単位間隔の格子状の配置）とは異なった配置がなされている、共用部における端末であると判断する。また、例えば、ボロノイ領域８０６のように、テンプレートとの間でセル尤度の計算を行うことができない領域内に位置する端末についても、共用部における端末であると判断する。そして、ボロノイ領域のボロノイ線を、専用部領域と共用領域の境界線８０７とする。

上記手順を実施の形態１におけるテンプレートの移動と同様に端末相対位置の存在領域２０３すべてに実施し共用部と専用部の境界８０７を得て、共用部領域８０２と専用部領域８０１を得る。

最終的に得られた共用部領域８０２と専用部領域８０１のうち、専用部領域８０１に含まれる端末１０１の端末相対位置２０２のみに対し、実施の形態１と同様の手順で位置修正を行う。その際、共用部の端末１０１に基づくセル尤度は、テンプレート尤度算出のためのセル尤度の対象とはしない。一方、共用部領域の端末１０１については、テンプレートで予定している配置とは異なるので、少なくとも専用部と同じテンプレートでの位置修正のための処理は行わない。

以上のように、実施の形態２においては、共有部−専用部判別手段７０１が、テンプレート４０１とボロノイ領域との重複面積との関係に基づいて共用部領域と専用部領域とを判断するようにしたので、ビルの内部の共用部と専用部の構造を設備の配置に基づいて判別することが可能となる。また、端末１０１の端末相対位置２０２の修正を行う場合でも、専用部領域に含まれる端末１０１の端末相対位置２０２のみを対象に修正の有無、その判断に基づく修正を行うため、専用部における位置精度を向上させることができ、さらにその修正の処理を行う際のボロノイ分割手段１１４、類似度計算手段１１５、探索手段１１６および位置修正手段１１７におけるデータ処理の計算量を少なくすることができる。

ここで、上述の説明では、修正前の端末相対位置２０２に基づくボロノイ領域とテンプレート（セル）との関係で算出したセル尤度に対して共有部−専用部判別手段７０１が共用部と専用部の判別を行っているが、まず、存在領域２０３全範囲の端末１０１の端末相対位置２０２に基づいて、実施の形態１の全範囲端末位置修正手順等を行って、端末相対位置の修正を行った後、あらためてボロノイ分割処理等を行って、共有部−専用部判別手段７０１による共用部と専用部との判別を行ってもよい。また、位置修正処理において、テンプレート尤度を閾値として修正の有無を判断する際、例えば端末相対位置２０２を修正しない端末１０１を共用部の端末とするなど、同時に共用部−専用部の判別処理を行ってもよい。

実施の形態３．
図９は実施の形態３に係るシステムの構成を表す図である。図９において示している、端末１０１および代表端末１１０Ａについては、実施の形態１および２と同様の動作を行うので説明を省略する。操作装置９０１は、通信手段９０４、表示手段９０２、入力手段９０３およびデータ処理手段９０５で構成される。通信手段９０４は、操作装置９０１が代表端末１１０Ａとの間で各種データを含む信号の送受信を行うための手段である。例えば、代表端末１１０Ａからは、ボロノイ分割手段１１４、類似度計算手段１１５、探索手段１１６および位置修正手段１１７が処理した結果のデータが含まれた信号が送信される。また、操作装置９０１からは、作業者の指示に基づく端末の位置（座標）の修正に関するデータを含む信号を送信する。ここでは代表端末１１０Ａを示しているが、共用部、専用部の区別をしない場合は、代表端末１１０Ａの代わりに、実施の形態１の代表端末１１０でもよい。

表示手段９０２は、表示信号に基づいて、作業者（オペレータ）に図、文字等のデータを画面表示する。入力手段９０３は、作業者が入力した指示、データ等を含む入力信号をデータ処理手段９０５に送信する。データ処理手段９０５は、例えば汎用のコンピュータで構成され、通信手段９０４および入力手段９０３から入力されるデータを処理し、図、文字等のデータを表示させる表示信号を表示手段９０２に送信する。

代表端末１１０、代表端末１１０Ａは、実施の形態１、２で示した手順に基づいて、修正を行った上で、端末１０１（設備機器）の端末相対位置（端末相対位置２０２、修正端末相対位置５０３）を決定する。本実施の形態では、決定した各端末１０１の位置関係を作業者に図示しようとするものである。その際、例えば、ボロノイ分割手段１１４の処理結果であるボロノイ分割した図を同時に表示させる。また、作業者が、例えば表示手段９０２に表示された図面に基づいて、入力手段９０３から修正の旨の指示を入力すると、データ処理手段９０５は、指示のデータを含む信号を、通信手段９０４に送信させる。代表端末１１０Ａ側では、指示のデータに基づいて端末相対位置を修正したデータをデータ保存手段１１２に保存させる。

また、代表端末１１０Ａについては、共有部−専用部判別手段７０１が判断処理した結果である共用部領域８０２、専用部領域８０１に関するデータを含む信号を操作装置９０１に送信するようにしてもよい。操作装置９０１のデータ処理手段９０５は、共用部領域８０２、専用部領域８０１に関するデータを処理し、ボロノイ分割した図等に加え、共用部領域８０２、専用部領域８０１を表示手段９０２に表示させるような表示信号を送信するようにしてもよい。その際、データ処理手段９０５は、ボロノイ線３１１、修正端末相対位置５０３、共用部領域８０２、専用部領域８０１を色分けして表示させるようにするなど、修正の有無、領域などを区別して表示手段９０２に表示させるような表示信号を送信するようにしてもよい。

以上のように、実施の形態３によれば、操作装置９０１を設け、例えば、ボロノイ分割の図、基準座標系（存在領域）における端末相対位置（座標）の関係、共用部領域、専用部領域等、代表端末１１０、１１０Ａの処理の結果のデータを、図などにより操作装置９０１の表示手段９０２に表示できるようにしたので、作業者に対し視覚的に分かりやすくし、作業者は共用部領域、専用部領域の把握などを行いやすくなる。また、作業者が入力手段９０３から修正の指示を入力することにより、手動で端末位置（座標）の修正を行うことができる。ここで、ボロノイ分割手段１１４などを独立した装置で構成している場合には、その装置をデータ処理手段９０５として、表示手段９０２に表示させるようにしてもよい。

実施の形態４．
上述の実施の形態では、空調機器、照明機器などの設備機器に組み込まれまたは取り付けられた端末１０１、代表端末１１０の位置決定について説明した。本発明ではこれに限定されるものではなく、建物内に配置された電子機器、事務機器の位置決定にも適用することができる。

この発明の実施の形態１の構成の一例を示す構成図である。 この発明の基準座標に対する端末の相対位置を示す図解図である。 この発明の端末の相対位置のボロノイ分割を示す図解図である。 この発明のテンプレートの一例を示す図解図である。 この発明のテンプレートとボロノイ領域の比較を示す図解図である。 この発明のテンプレートの移動方法の一例を示す図解図である。 この発明の実施の形態２の代表端末の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態２のテンプレートとボロノイ領域の比較の図である。 この発明の実施の形態３の代表端末の構成を示す構成図である。 複数の端末１０１による相対位置決定方法を示す図である。

符号の説明

１０１：端末，１０２：データ保存手段，１０３：距離計測手段，１０４：通信手段，１０５：端末座標管理手段，１１０、１１０Ａ：フロア代表端末，１１１：フロア座標系管理手段，１１２：データ保存手段，１１３：通信手段，１１４：ボロノイ分割手段，１１５：類似度計算手段，１１６：探索手段，１１７：位置修正手段，２０１：基準座標系，２０２：端末相対位置，２０３：端末相対位置存在領域，３０１：ボロノイ領域，３１０：ボロノイ図，３１１：ボロノイ線，４０１：テンプレート，４０２：セル，４０３：格子点，４０４：建設単位，５０１：テンプレート位置，５０２：重複面積，５０３：修正端末相対位置，５０４：端末相対位置，５０５：セル，５０６：ボロノイ領域，６０１：テンプレート，７０１：共用部−専用部判別手段，８０１：専用部，８０２：共用部，８０３：テンプレート，８０４：重複面積，８０５：セル，８０６：ボロノイ領域，８０７：共用部−専用部境界，９０１：操作装置，９０２：表示手段，９０３：入力手段，９０４：通信手段，９０５：データ処理手段，１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ：端末，１００１：座標系。

Claims (18)

1. 平面空間上に設定した座標系により、複数の端末の配置位置を座標により決定する方法であって、
   計測した端末間距離に基づいて算出した、前記座標系における前記端末の位置の座標に基づいて、前記平面空間を前記端末毎の図形領域に分割する工程と、
   想定した端末配置の特徴に基づいて生成した少なくとも一つのテンプレートと前記図形領域との比較に基づいて前記図形領域毎に指標値となる類似度を算出する工程と、
   前記類似度に基づいて前記端末の位置の座標を修正するかどうかを判断し、修正すると判断した座標を修正する工程と
   を少なくとも有することを特徴とする位置決定方法。
2. 平面空間上に設定した座標系により、建物内の複数の端末の配置位置を座標により決定する方法であって、
   計測した端末間距離に基づいて決定した、前記座標系における前記端末の位置の座標に基づいて、前記平面空間を前記端末毎の図形領域に分割する工程と、
   想定した端末配置の特徴に基づいて生成した少なくとも一つのテンプレートと前記図形領域との比較に基づいて前記図形領域毎に指標値となる類似度を算出する工程と、
   前記類似度に基づいて前記端末が規則に則った配置をしているかどうかを判断し、該判断に基づいて前記建物の構造を判別する工程と
   を少なくとも有することを特徴とする位置決定方法。
3. 前記規則に則った配置をしている前記端末のみの前記図形領域により算出した類似度に基づいて前記規則に則った配置をしている端末の位置の座標を修正するかどうかを判断し、修正すると判断した座標を修正する工程をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の位置決定方法。
4. 前記図形領域と前記テンプレートとを重ね合わせて比較した際に、重複する面積に基づいて前記類似度を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の位置決定方法。
5. 前記平面空間をボロノイ分割により分割することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の位置決定方法。
6. 建設単位間隔の格子状に前記テンプレートを生成することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の位置決定方法。
7. 前記座標系における前記各端末の位置の座標および前記各図形領域の境界となる分割線を少なくとも表示手段に図示することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の位置決定方法。
8. 前記端末間距離は、前記端末間の無線通信による、電波の受信電界強度または電波の遅延時間のいずれか一方、または両方に基づいて算出することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の位置決定方法。
9. 平面空間上に設定した座標系により、複数の端末の配置位置を座標のデータとして決定する装置であって、
   計測した端末間距離に基づいて算出された、前記座標系における前記端末の位置の座標のデータに基づいて、前記平面空間を前記端末毎の図形領域に分割する分割手段と、
   想定した端末配置の特徴に基づいて少なくとも一つのテンプレートのデータを生成し、前記図形領域との比較に基づいて前記図形領域毎に指標値となる類似度のデータを算出する類似度計算手段と、
   前記類似度のデータに基づいて、前記端末の位置の座標を修正するかどうかを判断し、修正すると判断した座標を修正する位置修正手段と
   前記テンプレートのデータ、前記端末の位置の座標のデータ、前記類似度のデータおよび前記端末毎の図形領域に係るデータを一時的または長期的に保持するデータ保存手段と
   を少なくとも備えたことを特徴とする位置決定装置。
10. 平面空間上に設定した座標系により、複数の端末の配置位置を座標のデータとして決定する装置であって、
    計測した端末間距離に基づいて決定された、前記座標系における前記端末の位置の座標のデータに基づいて、前記平面空間を前記端末毎の図形領域に分割する分割手段と、
    想定した端末配置の特徴に基づいて少なくとも一つのテンプレートのデータを生成し、前記図形領域との比較に基づいて前記図形領域毎に指標値となる類似度のデータを算出する類似度計算手段と、
    前記類似度のデータに基づいて、前記端末が規則に則った配置をしているかどうかを判断し、該判断に基づいて前記建物の構造を判別する判別手段と
    前記テンプレートのデータ、前記端末の位置の座標のデータ、前記類似度のデータ、前記端末毎の図形領域に係るデータ、および判別した前記建物の構造に係るデータを一時的または長期的に保持するデータ保存手段と
    を少なくとも備えたことを特徴とする位置決定装置。
11. 前記規則に則った配置をしている前記端末のみの前記図形領域により前記類似度計算手段が算出した類似度に基づいて、前記規則に則った配置をしている端末の位置の座標を修正するかどうかを判断し、修正すると判断した座標を修正する位置修正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載の位置決定装置。
12. 前記類似度計算手段は、前記図形領域と前記テンプレートとを重ね合わせる処理を行って比較処理し、重複する面積に基づいて前記類似度を算出することを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の位置決定装置。
13. 前記分割手段は、前記平面空間をボロノイ分割により分割処理することを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれかに記載の位置決定装置。
14. 前記類似度計算手段は、建設単位間隔の格子状に前記テンプレートを生成することを特徴とする請求項９ないし請求項１３のいずれかに記載の位置決定装置。
15. データ保存手段に保持されたデータに基づく表示信号により、前記座標系における前記各端末の位置の座標および前記各図形領域の境界となる分割線を少なくとも表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載の位置決定装置。
16. 無線通信の電波の受信電界強度または電波の遅延時間のいずれか一方、または両方から計測した距離に基づいて前記座標系における座標を算出する複数の端末と、
    請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載の位置決定装置と
    を少なくとも備えたことを特徴とする位置決定システム。
17. 前記複数の端末のうち、前記位置決定装置を備えた一の端末を代表端末とすることを特徴とする請求項１６に記載の位置決定システム。
18. 前記端末を位置決定対象となる機器に組み込むことを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の位置決定システム。
    

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