JP2007043636A

JP2007043636A - 無線システム

Info

Publication number: JP2007043636A
Application number: JP2005272102A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Oikawa; 義則及川
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2025-09-20
Also published as: JP4730894B2

Abstract

【課題】簡便な構成であっても広い範囲での使用が可能で、かつ低価格の無線システムを提供する。
【解決手段】移動体無線装置ａ，ｂ，ｃがアドホック通信手段で基準無線装置Ｒ１に到達するまでに経由する無線装置数の計測結果を利用して、各移動体無線装置の位置を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アドホック通信により自律的にネットワークを構成する無線システムにおいて、各無線装置の位置を決定することが可能な無線システムに関するものである。

移動体等の物体の追跡、探索を行う方法としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）や携帯端末を用いた無線通信技術が普及している。

図１５は、従来の無線システムを示す図である。移動体位置検出の基準となる基準無線装置Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３から送信された電波は移動体無線装置ａで受信し、該信号を送信元である各基準無線装置Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３に各々返信する。各基準無線装置Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３では同一電波の送信と受信の時差を用いて、各基準無線装置Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３から移動体無線装置ａまでの距離を推測し、三角測量法により移動体無線装置ａの位置を検出する。このような無線システムおよび位置検出方法は、例えば特許文献１に示されている。

上述の無線システムは、電波の送信と受信の時差を検出して基準無線装置から位置検出対象の移動体無線装置までの距離を割り出すために、正確に時差を測定する必要があるが、そのために基準無線装置のＣＰＵをはじめとする機器構成が複雑化する。

さらに、移動体無線装置は、三角測量法を用いて位置検出するが故に、少なくとも２台の基準無線装置の直接的な通信範囲内に存在していないと、位置検出不能となるため、広範囲での使用に対しては、基準無線装置の通信距離を伸ばすか、もしくは、多数の基準無線装置を使用範囲内に配さなければならない。従って、使用可能範囲が限定されると共にシステム全体も高価格となるという問題があった。

特開２００２−１５２７９９号公報

本発明の技術的課題は、広い範囲での使用が可能で、かつ低価格の無線システムを提供することにある。

本発明の無線システムは、アドホック通信により自律的にネットワークを構成する無線システムであって、位置計測の基準となる基準無線装置と、複数の移動体無線装置がアドホック通信手段で基準無線装置に到達するまでに経由する無線装置数の計測結果を利用して、各移動体無線装置の位置を決定する。

本発明によれば、アドホック通信により自律的にネットワークを構成する無線システムであって、位置計測の基準となる複数の基準無線装置と、１以上の移動体無線装置からなり、前記基準無線装置と通信を行うために経由する前記移動体無線装置数を計数し、前記各基準無線装置における前記計数値を用いて前記各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする無線システムが得られる。

本発明によれば、前記基準無線装置から選択した第１の基準無線装置と第２の基準無線装置の通信範囲内に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値を測定した後、前記２つの基準無線装置間の距離を、前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、前記第１の基準無線装置における前記計数値に応じて、前記第１の等分割点の組上に前記移動体無線装置を仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする無線システムが得られる。

本発明によれば、前記基準無線装置から選択した第１の基準無線装置と第２の基準無線装置の通信範囲内に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置および第２の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記２つの基準無線装置間の距離を、前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における前記第１の基準無線装置の計数値と前記第２の基準無線装置の計数値との差を２等分した値に応じて、前記第１の等分割点の組上に仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする無線システムが得られる。

本発明によれば、前記基準無線装置から選択した第１の基準無線装置と第２の基準無線装置の通信範囲内に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置および第２の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記２つの基準無線装置間の距離を、前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における前記第１の基準無線装置の計数値と前記第２の基準無線装置の計数値との、少ない方の値に応じて、前記第１の等分割点の組上に仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする無線システムが得られる。

本発明によれば、第１の基準無線装置と第２の基準無線装置を結ぶ直線と、第３の基準無線装置と第４の基準無線装置を結ぶ直線が略直交する配置にある前記基準無線装置から選択した４つの基準無線装置の通信範囲に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値を測定した後、前記第１及び第２の基準無線装置間の距離を、第１の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、第３の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値を測定した後、前記第３及び第４の基準無線装置間の距離を、第３の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第２の等分割点の組を作り、前記第１および第３の基準無線装置における前記計数値に応じて、前記第１の等分割点の組と前記第２の等分割点の組からなる２次元座標上に仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする無線システムが得られる。

本発明によれば、第１の基準無線装置と第２の基準無線装置を結ぶ直線と、第３の基準無線装置と第４の基準無線装置を結ぶ直線が略直交する配置にある前記基準無線装置から選択した４つの前記基準無線装置の通信範囲に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置および第２の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記第１および第２の基準無線装置間の距離を、第１および第２の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における前記第１の基準無線装置の計数値と前記第２の基準無線装置の計数値との差を２等分した第１の値と、第３の基準無線装置および第４の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記第３および第４の基準無線装置間の距離を、第３および第４の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第２の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における前記第３の基準無線装置の計数値と第４の基準無線装置の計数値との差を２等分した第２の値に応じて、前記第１の等分割点の組と前記第２の等分割点の組からなる２次元座標上に仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする無線システムが得られる。

本発明によれば、第１の基準無線装置と第２の基準無線装置を結ぶ直線と、第３の基準無線装置と第４の基準無線装置を結ぶ直線が略直交する配置にある前記基準無線装置から選択した４つの基準無線装置の通信範囲に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置および第２の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記第１および第２の基準無線装置間の距離を、第１および第２の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における第１の前記基準無線装置の計数値と第２の前記基準無線装置の計数値との少ない方を選択した第１の値と、第３の基準無線装置および第４の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記第３および第４の基準無線装置間の距離を、第３および第４の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第２の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における前記第３の基準無線装置の計数値と第４の基準無線装置の計数値の少ない方を選択した第２の値に応じて、前記第１の等分割点の組と前記第２の等分割点の組からなる２次元座標上に仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする無線システムが得られる。

本発明によれば、前記無線システムにおいて、前記計数値に特定の重み付け関数を適用して、前記移動体無線装置を再仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする無線システムが得られる。

本発明により、広い範囲での使用が可能で、かつ使用範囲の変更も容易な、低価格の無線システムが得られる。

本発明の無線システムは、アドホック通信により自律的にネットワークを構成する無線システムであって、１以上の移動体無線装置と、これらの移動体無線装置の位置を特定するための位置計測の基準となる少なくとも２台の基準無線装置で構成される。前記複数の移動体無線装置は、アドホック的に接続されて通信を行う。基準無線装置は移動せず、その位置関係や配置間隔は明確化されている。

任意の移動体無線装置は、任意の基準無線装置から送信された電波を、直接もしくは、該基準無線装置と該移動体無線装置の間に存在するその他の移動体無線装置を１台もしくは複数経由して受信し、電波を返信する。該基準無線装置は、該無線装置と通信するために経由した無線装置の数を計数記録し、複数の基準無線装置における経由した無線装置の計数値をもとに各移動体無線装置の位置を決定する。なお、基準無線装置であっても、必要に応じて移動体無線装置と同等とみなしてもよい。

以下、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例を示す図で、基準無線装置と移動体無線装置の実際の位置関係を示す。基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２は、あらかじめ位置が明確化されており、直線距離Ｄだけ離れて配置されている。また、基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２の間には移動体無線装置ａ、移動体無線装置ｂ、移動体無線装置ｃがある。

これらの無線装置（基準無線装置および移動体無線装置）は各々が独自にネットワークを構成するアドホック通信が可能で、所定の無線装置間で通信するためには近くの無線装置を経由して所望の無線装置までたどり着くマルチホップ方式をとっている。基準無線装置Ｒ１を基準とした場合、基準無線装置Ｒ１は移動体無線装置ａと直接通信するので、移動体無線装置ａまでの移動体無線装置経由数（ホップ数）すなわち計数値ｈ１は１となる。移動体無線装置ｂは、基準無線装置Ｒ１から移動体無線装置ａを経由して通信するので、計数値ｈ１は２となる。同様に移動体無線装置ｃの計数値ｈ１は３、基準無線装置Ｒ２は、基準無線装置Ｒ１からは、移動体無線装置と見なすことができるので、基準無線装置Ｒ２の計数値ｈ１は４となる。

図２は、本発明の実施例を示す図で、本発明による無線システムが検出した基準無線装置と移動体無線装置の位置関係を示す。前述の通り、基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２の絶対位置は既知である。基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２を直線で結び、その直線距離をＤとする。続いて、距離Ｄを計数値ｈ１の最大値４で等分し、基準無線装置Ｒ１の位置を基点（ｈ１＝０）として、基準無線装置Ｒ２の位置を終点（ｈ１＝４）とする数直線を想定し、各移動体無線装置の計数値ｈ１に応じて、距離Ｄ上の等分割点上に仮想配置する。

従って、本発明の無線システムは、移動体無線装置ａは、計数値ｈ１＝１であるので、基準無線装置Ｒ１からＤ／４の位置、同様に移動体無線装置ｂは、計数値ｈ１＝２であるので、基準無線装置Ｒ１からＤ／２の位置、移動体無線装置ｃは、計数値ｈ１＝３であるので、基準無線装置Ｒ２からＤ／４の位置に直線上に配置されていると認識する。

ここで、実際の配置を示す図１と、検出した配置を示す図２を比較する。各移動体無線装置間の離間距離に誤差はあるものの、近似的には、同一である。なお、実際の配置が、図１のようにほぼ直線上に配されている場合は、理論上、基準無線装置Ｒ２を基準として、同様の測定を行っても、検出結果に大差が生じることはない。従って、図１のような直線配置の場合は、基準無線装置Ｒ１もしくは基準無線装置Ｒ２のいずれか一方を基準とした計数値を用いて移動体無線装置の位置を検出することができる。なお、検出精度向上のために、双方の計数値を用いて移動体無線装置の位置を検出するのも好ましいが、無線システムの簡略化、低価格化には、いずれか一方のみの計数値を用いて位置検出するのが、より好ましい。

（実施例２）
図３は、本発明の実施例を示す図で、実施例１（図１）の配置に、移動体無線装置ｄが追加された場合の基準無線装置と移動体無線装置の実際の位置関係を示す。基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２は、あらかじめ位置が明確化されており、直線距離Ｄだけ離れて配置されている。また、基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２の間には移動体無線装置ａ、移動体無線装置ｂ、移動体無線装置ｃがあり、移動体無線装置ｃの近傍に移動体無線装置ｄがある。

これらの無線装置（基準無線装置および移動体無線装置）は各々が独自にネットワークを構成するアドホック通信が可能で、所定の無線装置間で通信するには近くの無線装置を経由して所望の無線装置までたどり着くマルチホップ方式をとっている。基準無線装置Ｒ１を基準とした場合、移動体無線装置ａの計数値ｈ１は１となる。移動体無線装置ｂの計数値ｈ１は２、移動体無線装置ｃの計数値ｈ１は３、基準無線装置Ｒ２は、基準無線装置Ｒ１からは、移動体無線装置と見なすことができるので、基準無線装置Ｒ２の計数値ｈ１は４となる。移動体無線装置ｄは、移動体無線装置ｂの近傍に位置しているものの、この場合は、移動体無線装置ａ、移動体無線装置ｂ、移動体無線装置ｃを経由して基準無線装置Ｒ１と通信するので、計数値ｈ１は４となる。

図４は、本発明の実施例を示す図で、本発明による無線システムが検出した基準無線装置と移動体無線装置の位置関係を示す。基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２の絶対位置は既知である。基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２を直線で結び、その直線距離をＤとする。続いて、距離Ｄを計数値ｈ１の最大値４で等分し、基準無線装置Ｒ１の位置を基点（ｈ１＝０）として、基準無線装置Ｒ２の位置を終点（ｈ１＝４）とする数直線を想定し、各移動体無線装置の計数値ｈ１に応じて、距離Ｄ上の等分割点上に仮想配置する。

従って、本発明の無線システムは、移動体無線装置ａは、計数値ｈ１＝１であるので、基準無線装置Ｒ１からＤ／４の位置、同様に移動体無線装置ｂは、計数値ｈ１＝２であるので、基準無線装置Ｒ１からＤ／２の位置、移動体無線装置ｃは、計数値ｈ１＝３であるので、基準無線装置Ｒ２からＤ／４の位置、移動体無線装置ｄは、計数値ｈ１＝４であるので、基準無線装置Ｒ２近傍にほぼ直線上に配置されていると認識する。

ここで、実際の配置を示す図３と、検出した配置を示す図４を比較する。移動体無線装置ｄを除き、全体としては、近似的に同一である。なお、移動体無線装置ｄの計数値ｈ１は、移動体無線装置ａのみ経由すれば２、移動体通信装置ａおよびｂを経由すれば３となり、正確に測定することは困難であるが、高検出精度が要求されずかつ無線システムの簡略化、低価格化を優先する場合は、充分に実用可能である。

（実施例３）
図５は、本発明の実施例を示す図で、基準無線装置と移動体無線装置の実際の位置関係を示す。基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２は、あらかじめ位置が明確化されており、直線距離Ｄだけ離れて配置されている。また、基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２の間には移動体無線装置ａ、移動体無線装置ｂ、移動体無線装置ｃがあり、移動体無線装置ｃの近傍に移動体無線装置ｄがある。

これらの無線装置（基準無線装置および移動体無線装置）は各々が独自にネットワークを構成するアドホック通信が可能で、所定の無線装置間で通信するには近くの無線装置を経由して所望の無線装置までたどり着くマルチホップ方式をとっている。基準無線装置Ｒ１を基準とした場合、移動体無線装置ａの計数値ｈ１は１となる。移動体無線装置ｂの計数値ｈ１は２、移動体無線装置ｃの計数値ｈ１は３、基準無線装置Ｒ２は、基準無線装置Ｒ１からは、移動体無線装置と見なすことができるので、基準無線装置Ｒ２の計数値ｈ１は４となる。移動体無線装置ｄは、移動体無線装置ｂの近傍に位置しているものの、この場合の計数値ｈ１は４である。

続いて、基準無線装置Ｒ２を基準として、同様に各移動体通信装置の計数値ｈ２を求める。基準無線装置Ｒ２を基準とした場合、移動体無線装置ａの計数値ｈ２は３、移動体無線装置ｂの計数値ｈ２は２、移動体無線装置ｃの計数値ｈ２は１、基準無線装置Ｒ１は、基準無線装置Ｒ２からは、移動体無線装置と見なすことができるので、基準無線装置Ｒ１の計数値ｈ２は４となる。移動体無線装置ｄのこの場合の計数値ｈ２は２である。

図６は、本発明の実施例を示す図で、本発明による無線システムが検出した基準無線装置と移動体無線装置の位置関係を示す。基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２の絶対位置は既知である。基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２を直線で結び、その直線距離をＤとする。続いて、距離Ｄを計数値ｈ１およびｈ２の最大値４で等分し、基準無線装置Ｒ１の位置を基点（ｈ１＝０）として、基準無線装置Ｒ２の位置を終点（ｈ１＝４）とする数直線を想定し、各移動体無線装置の計数値ｈ１に応じて、距離Ｄ上の等分割点上に仮想配置する。

次に、基準無線装置Ｒ２の位置を基点（ｈ２＝０）として、基準無線装置Ｒ１の位置を終点（ｈ２＝４）とする数直線を想定し、各移動体無線装置の計数値ｈ２に応じて、距離Ｄ上の等分割点上に仮想配置する。

従って、本発明の無線システムは、移動体無線装置ａは、計数値ｈ１＝１、ｈ２＝３であるので、基準無線装置Ｒ１からＤ／４の位置、同様に移動体無線装置ｂは、計数値ｈ１＝２、ｈ２＝２であるので、基準無線装置Ｒ１からＤ／２の位置、移動体無線装置ｃは、計数値ｈ１＝３、ｈ２＝１であるので、基準無線装置Ｒ２からＤ／４の位置にほぼ直線上に配置されていると認識する。移動体無線装置ｄは、計数値ｈ１＝４、ｈ２＝２であるので、移動体無線装置ｂ近傍もしくは基準無線装置Ｒ２近傍のいずれかに配置されていると認識するか、または特定不能と認識する。誤差を容認して認識するか、特定不能と認識するかは無線システムにおける設計事項である。

ここで、実際の配置を示す図５と、検出した配置を示す図６を比較する。移動体無線装置ｄを除き、計数値ｈ１を元にした各移動体無線装置の配置と計数値ｈ２を元にした各移動体無線装置の配置は、近似的に同一である。移動体無線装置ｄの位置は前述の通り、特定できない。

図７は、本発明の実施例を示す図で、図６に示した本発明による無線システムが検出した基準無線装置と移動体無線装置の位置関係に重み付けを行った結果を示す。重み付けとは、計数値ｈ１およびｈ２に、特定の関数を適用して、前記仮想配置を再度行うことと定義する。

重み付け関数として、「（計数値ｈ１−計数値ｈ２）／２」を採用する。この関数は、異なる基準無線装置から得た各移動体無線装置の計数値を平準化し、基準無線装置Ｒ１およびＲ２の中間地点からのずれの方向と距離を求めるものである。

重み付けの結果、本発明の無線システムは、移動体無線装置ａは、関数値が−１であるので、基準無線装置Ｒ１からＤ／４の位置、移動体無線装置ｂは、関数値が０であるので、基準無線装置Ｒ１からＤ／２の位置、移動体無線装置ｃは、関数値１であるので、基準無線装置Ｒ２からＤ／４の位置、移動体無線装置ｄは、関数値１であるので、基準無線装置Ｒ２からＤ／４の位置（移動体無線装置ｃ近傍）にほぼ直線上に配置されていると認識する。

ここで、実際の配置を示す図５と、検出した配置を示す図７を比較する。移動体無線装置ｄを含み、各移動体無線装置の配置は、近似的に同一であり、図６と比較すると検出精度が格段に向上している。

（実施例４）
図８は、本発明の実施例を示す図で、図６に示した本発明による無線システムが検出した基準無線装置と移動体無線装置の位置関係に他の重み付けを行った結果を示す。重み付けとは、計数値ｈ１およびｈ２に、特定の関数を適用して、前記仮想配置を再度行うことと定義する。

重み付け関数として、「計数値ｈ１と計数値ｈ２のいずれか少ない値、同値の場合は計数値ｈ１を選択する」を採用する。この関数は、各移動体無線装置のより近傍にある基準無線装置の計数値の方が、信頼性が高いものと仮定して適用するものである。

重み付けの結果、本発明の無線システムは、移動体無線装置ａは、計数値ｈ１＝１、ｈ２＝３であるので、ｈ１を採用して基準無線装置Ｒ１からＤ／４の位置、同様に移動体無線装置ｂは、計数値ｈ１＝２、ｈ２＝２であるので、ｈ１を採用して基準無線装置Ｒ１からＤ／２の位置、移動体無線装置ｃは、計数値ｈ１＝３、ｈ２＝１であるので、ｈ２を採用して、基準無線装置Ｒ２からＤ／４の位置、移動体無線装置ｄは、計数値ｈ１＝４、ｈ２＝２であるので、ｈ２を採用して基準無線装置Ｒ２からＤ／４の位置（移動体無線装置ｃ近傍）にほぼ直線上に配置されていると認識する。

ここで、実際の配置を示す図５と、検出した配置を示す図８を比較する。移動体無線装置ｄを含み、各移動体無線装置の配置は、近似的に同一である。図６と比較すると検出精度が格段に向上している。

（実施例５）
図９は、本発明の実施例を示す図で、基準無線装置と移動体無線装置の実際の位置関係を示す。基準無線装置Ｒ１、基準無線装置Ｒ２、基準無線装置Ｒ３、基準無線装置Ｒ４は、あらかじめ位置が明確化されており、基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２は直線距離Ｄ１、基準無線装置Ｒ３と基準無線装置Ｒ４は直線距離Ｄ２だけ離れて配置されている。また、これらの基準無線装置間には移動体無線装置ａ、移動体無線装置ｂ、移動体無線装置ｃ、移動体無線装置ｄがある。

これらの無線装置（基準無線装置および移動体無線装置）は各々が独自にネットワークを構成するアドホック通信が可能で、所定の無線装置間で通信するには近くの無線装置を経由して所望の無線装置までたどり着くマルチホップ方式をとっている。基準無線装置Ｒ１を基準とした場合、移動体無線装置ａの計数値ｈ１は１、移動体無線装置ｂの計数値ｈ１は２、移動体無線装置ｃの計数値ｈ１は３、基準無線装置Ｒ２は、基準無線装置Ｒ１からは、移動体無線装置と見なすことができるので、基準無線装置Ｒ２の計数値ｈ１は４、移動体無線装置ｄの計数値ｈ１は２である。

同様に、基準無線装置Ｒ２、基準無線装置Ｒ３、基準無線装置Ｒ４の各々を基準として、各移動体通信装置の計数値ｈ２、ｈ３、ｈ４を求める。各基準無線装置を基準とした場合の各計数値は、図９に示したとおりである。各基準無線装置は、他の基準無線装置からは、移動体無線装置と見なすことができるので、それぞれの基準無線装置からの計数値を有する。

図１０は、本発明の実施例を示す図で、本発明による無線システムが検出した基準無線装置と移動体無線装置の位置関係を示す。基準無線装置Ｒ１、基準無線装置Ｒ２、基準無線装置Ｒ３、基準無線装置Ｒ４の絶対位置は既知である。基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２を直線で結び、その直線距離をＤ１、基準無線装置Ｒ３と基準無線装置Ｒ４を直線で結び、その直線距離をＤ２とする。続いて、距離Ｄ１およびＤ２それぞれの計数値ｈ１とｈ２、ｈ３とｈ４の最大値で等分（この場合がいずれも４）し、各基準無線装置の位置を基点（計数値＝０）および終点（計数値＝４）とする数直線を想定し、各移動体無線装置の計数値に応じて、距離Ｄ１およびＤ２上の等分割点上に２次元的に仮想配置する。

すなわち、基準無線装置Ｒ１とＲ２を結ぶ直線をＸ軸、基準無線装置Ｒ３とＲ４を結ぶ直線をＹ軸とした時に、移動体無線装置ａは、計数値ｈ１＝１、ｈ２＝３であるので、基準無線装置Ｒ１から（Ｄ１）／４の位置で、かつ計数値ｈ３＝２、ｈ４＝２であるので、基準無線装置Ｒ３から（Ｄ２）／２の位置となるように、前記Ｘ−Ｙ座標上に仮想配置する。

従って、本発明の無線システムは、図１０に示すように、各移動体無線装置が配置されていると認識する。

ここで、実際の配置を示す図９と、検出した配置を示す図１０を比較する。各移動体無線装置の配置は、近似的に同一であり、各移動体無線装置が２次元的に配置されている場合でも、高い精度で位置検出する。

（実施例６）
図１１は、本発明の実施例を示す図で、基準無線装置と移動体無線装置の実際の位置関係を示す。基準無線装置Ｒ１、基準無線装置Ｒ２、基準無線装置Ｒ３、基準無線装置Ｒ４は、あらかじめ位置が明確化されており、基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２は直線距離Ｄ１、基準無線装置Ｒ３と基準無線装置Ｒ４は直線距離Ｄ２だけ離れて配置されている。また、これらの基準無線装置間には移動体無線装置ａ、移動体無線装置ｂ、移動体無線装置ｃ、移動体無線装置ｄがある。なお、移動体無線装置ａと移動体無線装置ｄは、相対的な位置関係またはその他の条件により、直接的には通信不能である。

これらの無線装置（基準無線装置および移動体無線装置）は各々が独自にネットワークを構成するアドホック通信が可能で、所定の無線装置間で通信するには近くの無線装置を経由して所望の無線装置までたどり着くマルチホップ方式をとっている。基準無線装置Ｒ１を基準とした場合、移動体無線装置ａの計数値ｈ１は１、移動体無線装置ｂの計数値ｈ１は２、移動体無線装置ｃの計数値ｈ１は３、基準無線装置Ｒ２は、基準無線装置Ｒ１からは、移動体無線装置と見なすことができるので、基準無線装置Ｒ２の計数値ｈ１は４、移動体無線装置ｄの計数値ｈ１は４である。

同様に、基準無線装置Ｒ２、基準無線装置Ｒ３、基準無線装置Ｒ４の各々を基準として、各移動体通信装置の計数値ｈ２、ｈ３、ｈ４を求める。各基準無線装置を基準とした場合の各計数値は、図１１に示したとおりである。各基準無線装置は、他の基準無線装置からは、移動体無線装置と見なすことができるので、それぞれの基準無線装置からの計数値を有する。

図１２は、本発明の実施例を示す図で、本発明による無線システムが検出した基準無線装置と移動体無線装置の位置関係を示す。基準無線装置Ｒ１、基準無線装置Ｒ２、基準無線装置Ｒ３、基準無線装置Ｒ４の絶対位置は既知である。基準無線装置Ｒ１と基準無線装置Ｒ２を直線で結び、その直線距離をＤ１、基準無線装置Ｒ３と基準無線装置Ｒ４を直線で結び、その直線距離をＤ２とする。続いて、距離Ｄ１およびＤ２それぞれの計数値ｈ１とｈ２、ｈ３とｈ４の最大値で等分（この場合がいずれも４）し、各基準無線装置の位置を基点（計数値＝０）および終点（計数値＝４）とする数直線を想定し、各移動体無線装置の計数値に応じて、距離Ｄ１およびＤ２上の等分割点上に２次元的に仮想配置する。

すなわち、基準無線装置Ｒ１とＲ２を結ぶ直線をＸ軸、基準無線装置Ｒ３とＲ４を結ぶ直線をＹ軸とした時に、移動体無線装置ａは、計数値ｈ１＝１、ｈ２＝３であるので、基準無線装置Ｒ１から（Ｄ１）／４の位置で、かつ計数値ｈ３＝４、ｈ４＝１であるので、基準無線装置Ｒ４から（Ｄ２）／４または基準無線装置Ｒ４から０の位置となるように、前記Ｘ−Ｙ座標上に仮想配置する。同様に、移動体無線装置ｂ、移動体無線装置ｃ、移動体無線装置ｄについても、前記Ｘ−Ｙ座標上に仮想配置する。

その結果、本発明の無線システムは、図１２に示すように、各移動体無線装置が配置されていると認識し、移動体無線装置ａおよび移動体無線装置ｄの配置は特定できない。

ここで、実際の配置を示す図１１と、検出した配置を示す図１２を比較する。情報量が不足している移動体無線装置ａと移動体無線装置ｄは、想定される２つの配置のうちの一方は実際の配置と若干のずれを生じている。

図１３は、本発明の実施例を示す図で、図１２に示した本発明による無線システムが検出した基準無線装置と移動体無線装置の位置関係に重み付けを行った結果を示す。重み付けとは、計数値ｈ１およびｈ２に、特定の関数を適用して、前記仮想配置を再度行うことと定義する。

重み付け関数として、「計数値ｈ１と計数値ｈ２のいずれか少ない値、同値の場合は計数値ｈ１を選択する」および「計数値ｈ３と計数値ｈ４のいずれか少ない値、同値の場合は計数値ｈ３を選択する」を採用する。この関数は、各移動体無線装置のより近傍にある基準無線装置の計数値の方が、信頼性が高いものと仮定して適用するものである。

重み付けの結果、本発明の無線システムは、移動体無線装置ａは、計数値ｈ１＝１、ｈ２＝３であるので、ｈ１を採用し、ｈ３＝４、ｈ４＝１であるのでｈ４を採用して基準無線装置Ｒ１から（Ｄ１）／４の位置、基準無線装置Ｒ４から（Ｄ２）／４の位置、同様に移動体無線装置ｄは、計数値ｈ１＝４、ｈ２＝２であるので、ｈ２を採用し、ｈ３＝１、ｈ４＝３であるのでｈ３を採用して基準無線装置２から（Ｄ１）／２、基準無線装置Ｒ３から（Ｄ２）／４の位置の位置に配置されていると認識する。

ここで、実際の配置を示す図１１と、検出した配置を示す図１３を比較する。移動体無線装置ａおよび移動体無線装置ｄを含み、各移動体無線装置の配置は、近似的に同一である。図１２と比較すると検出精度が格段に向上している。

（実施例７）
図１４は、本発明の実施例を示す図で、図１１に示した本発明による無線システムが検出した基準無線装置と移動体無線装置の位置関係に他の重み付けを行った結果を示す。重み付けとは、計数値ｈ１およびｈ２に、特定の関数を適用して、前記仮想配置を再度行うことと定義する。

重み付け関数として、「（計数値ｈ１−計数値ｈ２）／２」および「（計数値ｈ３−計数値ｈ４）／２」を採用する。この関数は、異なる基準無線装置から得た各移動体無線装置の計数値を平準化し、基準無線装置間の中間地点からのずれの方向と距離を求めるものである。

重み付けの結果、本発明の無線システムは、移動体無線装置ａは、計数値ｈ１＝１、ｈ２＝３、ｈ３＝４、ｈ４＝１であるので、基準無線装置Ｒ１から（Ｄ１）／４の位置、基準無線装置Ｒ４から（Ｄ２）／８の位置、同様に、移動体無線装置ｄは、計数値ｈ１＝４、ｈ２＝２、ｈ３＝１、ｈ４＝３であるので、基準無線装置Ｒ２から（Ｄ１）／４、基準装置Ｒ３から（Ｄ２）／４の位置に配置されていると認識する。また、移動体無線装置ｂ、移動体無線装置ｃについても、同様の重み付け行い、仮想配置する。

ここで、実際の配置を示す図１１と、検出した配置を示す図１４を比較する。移動体無線装置ａおよび移動体無線装置ｄの配置は、若干の誤差を含むものの、図１２と比較すると検出精度が格段に向上している。

なお、上記各実施例において、基準無線装置はあらかじめ定められた位置にあるものとしたが、移動不可能との意ではなく、必要に応じて移動させて適宜測定に用いても良い。従って、少なくとも２台の基準無線装置があれば、上記すべての実施例を実施することができる。また、基準無線装置および移動体無線装置は互換性があるものとするのも良い。その場合は、基準無線装置として不可欠な機能をあらかじめすべての無線装置に設けておき必要に応じて機能を選択できるようにするのが好ましい。

また、重み付けとして、異なる基準無線装置から得た各移動体無線装置の計数値を平準化し、基準無線装置間の中間地点からのずれの方向と距離を求める例、および各移動体無線装置のより近傍にある基準無線装置の計数値の方が、信頼性が高いものと仮定する例をあげて詳細説明したが、これ以外であっても本発明の範囲である。シミュレーションや一般的な経験則から得られた関数や係数を用いて、誤差発生確率を減少させる重み付け関数を採用するのがより好ましい。

上記構成にすることにより、位置検出アルゴリズムが簡易であるので経済的な装置を構成することが可能となる。また多くの無線装置が配置されエリアが拡大されたとしてもそれぞれマルチホップ方式で経由するので基準無線装置を増やす必要が無く、容易にかつ経済的なシステムを構成することができる。

以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。

本発明の無線システムを用いることにより、一般商品等の流通管理、販売管理、在庫管理、利用状況管理に代表される多様な管理システムを簡便かつ低価格で構築することができる。

本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。本発明の実施例を示す図。従来の無線システムを示す図。

符号の説明

ａ，ｂ，ｃ，ｄ移動体無線装置
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３基準無線装置
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２距離
ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４計数値（ホップ数）

Claims

アドホック通信により自律的にネットワークを構成する無線システムであって、位置計測の基準となる複数の基準無線装置と、１以上の移動体無線装置からなり、前記基準無線装置と通信を行うために経由する前記移動体無線装置数を計数し、前記各基準無線装置における前記計数値を用いて前記各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする無線システム。
前記基準無線装置から選択した第１の基準無線装置と第２の基準無線装置の通信範囲内に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値を測定した後、前記２つの基準無線装置間の距離を、前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、前記第１の基準無線装置における前記計数値に応じて、前記第１の等分割点の組上に前記移動体無線装置を仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする請求項１記載の無線システム。
前記基準無線装置から選択した第１の基準無線装置と第２の基準無線装置の通信範囲内に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置および第２の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記２つの基準無線装置間の距離を、前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における前記第１の基準無線装置の計数値と前記第２の基準無線装置の計数値との差を２等分した値に応じて、前記第１の等分割点の組上に仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする請求項１または２記載の無線システム。
前記基準無線装置から選択した第１の基準無線装置と第２の基準無線装置の通信範囲内に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置および第２の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記２つの基準無線装置間の距離を、前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における前記第１の基準無線装置の計数値と前記第２の基準無線装置の計数値との、少ない方の値に応じて、前記第１の等分割点の組上に仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする請求項１または２記載の無線システム。
第１の基準無線装置と第２の基準無線装置を結ぶ直線と、第３の基準無線装置と第４の基準無線装置を結ぶ直線が略直交する配置にある前記基準無線装置から選択した４つの基準無線装置の通信範囲に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値を測定した後、前記第１及び第２の基準無線装置間の距離を、第１の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、第３の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値を測定した後、前記第３及び第４の基準無線装置間の距離を、第３の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第２の等分割点の組を作り、前記第１および第３の基準無線装置における前記計数値に応じて、前記第１の等分割点の組と前記第２の等分割点の組からなる２次元座標上に仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする請求項１記載の無線システム。
第１の基準無線装置と第２の基準無線装置を結ぶ直線と、第３の基準無線装置と第４の基準無線装置を結ぶ直線が略直交する配置にある前記基準無線装置から選択した４つの前記基準無線装置の通信範囲に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置および第２の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記第１および第２の基準無線装置間の距離を、第１および第２の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における前記第１の基準無線装置の計数値と前記第２の基準無線装置の計数値との差を２等分した第１の値と、第３の基準無線装置および第４の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記第３および第４の基準無線装置間の距離を、第３および第４の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第２の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における前記第３の基準無線装置の計数値と第４の基準無線装置の計数値との差を２等分した第２の値に応じて、前記第１の等分割点の組と前記第２の等分割点の組からなる２次元座標上に仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする請求項１または５記載の無線システム。
第１の基準無線装置と第２の基準無線装置を結ぶ直線と、第３の基準無線装置と第４の基準無線装置を結ぶ直線が略直交する配置にある前記基準無線装置から選択した４つの基準無線装置の通信範囲に存在する１以上の移動体無線装置の各々について、第１の基準無線装置および第２の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記第１および第２の基準無線装置間の距離を、第１および第２の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第１の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における第１の前記基準無線装置の計数値と第２の前記基準無線装置の計数値との少ない方を選択した第１の値と、第３の基準無線装置および第４の基準無線装置において前記移動体無線装置の前記計数値をそれぞれ測定した後、前記第３および第４の基準無線装置間の距離を、第３および第４の基準無線装置における前記計数値の最大値で等分割して直線上に配置してなる第２の等分割点の組を作り、前記各移動体無線装置における前記第３の基準無線装置の計数値と第４の基準無線装置の計数値の少ない方を選択した第２の値に応じて、前記第１の等分割点の組と前記第２の等分割点の組からなる２次元座標上に仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする請求項１または５記載の無線システム。
前記無線システムにおいて、前記計数値に特定の重み付け関数を適用して、前記移動体無線装置を再仮想配置することにより各移動体無線装置の位置を決定することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項５のいずれか記載の無線システム。