JP2011186759A - 存在推定装置および存在推定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の特定位置に人が存在するか否かを推定することができる存在推定装置および存在推定プログラムを提供する。
【解決手段】存在推定装置１は、会議室４の特定位置のいずれかにおける人の存在を示す標本状態と、標本状態において無線タグ２から送信された信号をセンサ３により受信し、受信した信号の信号強度に基づいて算出された標本評価値とを、予め対応付けて標本状態と標本評価値とを記憶する記憶部１１と、複数の特定位置における人の存在を観測する観測状態において、信号強度に基づいて観測評価値を算出する評価値算出手段１０１と、観測評価値と標本評価値との関係に基づいて、観測状態に含まれる状態を記憶部１１の標本状態の組み合わせから推定する存在推定手段１０３とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、存在推定装置および存在推定プログラムに関する。

例えば、非特許文献１に記載された転倒状態検出方法は、洗面所等の閉空間の壁面等に設置される複数のＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグと、それぞれのＲＦＩＤタグから送信される電波の受信強度を測定するタグリーダと、タグリーダが測定した受信強度を解析する情報処理装置とを有し、情報処理装置は、各ＲＦＩＤタグから送信される電波の無人状態における受信強度と、人が転倒している状態における受信強度との乖離率を予め算出し、同様の乖離率が観測されたときに人が転倒している状態にあると検出する。

鍛冶良作著、「情報処理学会研究報告．ＵＢＩ，［ユビキタスコンピューティングシステム］」社団法人情報処理学会、２００８年１１月６日発行、ｐ．７３〜８０

本発明の目的は、複数の特定位置に人が存在するか否かを推定することができる存在推定装置および存在推定プログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の存在推定装置および存在推定プログラムを提供する。

［１］予め定められた空間内の複数の特定位置のいずれかにおける人の存在を示す標本状態と、当該標本状態において複数の信号送信機から送信された信号を信号受信機により受信し、当該受信した信号の信号強度に基づいて算出された標本評価値とを、予め対応付けて、前記標本状態と、前記標本評価値とを、外部装置に記憶制御する記憶制御手段と、前記複数の特定位置における人の存在を観測する観測状態において、前記信号強度に基づく観測評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって算出された観測評価値と、前記記憶制御手段によって外部装置に記憶された標本評価値との関係に基づいて、複数の前記標本状態の組み合わせから前記観測状態における人の存在を推定する推定手段とを有する存在推定装置。

［２］前記推定手段が推定した前記観測状態における人の存在に基づいて、前記特定位置に存在する人の人数を出力する出力手段をさらに有する前記［１］に記載の存在推定装置。

［３］全ての前記特定位置に人が存在しない状態において、前記信号強度に基づく標本基準値を算出する基準値算出手段をさらに有し、前記評価値算出手段は、前記標本基準値に基づいて前記観測評価値を算出する前記［１］又は［２］に記載の存在推定装置。

［４］前記推定手段が前記観測状態に人が存在しないと推定した場合に、前記基準値算出手段が算出する標本基準値によって既存の標本基準値を校正する校正手段をさらに有する前記［３］に記載の存在推定装置。

［５］コンピュータを、予め定められた空間内の複数の特定位置のいずれかにおける人の存在を示す標本状態と、当該標本状態において複数の信号送信機から送信された信号を信号受信機により受信し、当該受信した信号の信号強度に基づいて算出された標本評価値とを、予め対応付けて、前記標本状態と、前記標本評価値とを、外部装置に記憶制御する記憶制御手段、前記複数の特定位置における人の存在を観測する観測状態において、前記信号強度に基づく観測評価値を算出する評価値算出手段、前記評価値算出手段によって算出された観測評価値と、前記記憶制御手段によって外部装置に記憶された標本評価値との関係に基づいて、複数の前記標本状態の組み合わせから前記観測状態における人の存在を推定する推定手段として機能させるための存在推定プログラム。

請求項１又は５に係る発明によれば、複数の特定位置に人が存在するか否かを推定することができる。

請求項２に係る発明によれば、複数の特定位置に存在する人の人数を推定することができる。

請求項３に係る発明によれば、標本状態に含まれるノイズの影響を抑制することができる。

請求項４に係る発明によれば、標本基準値を校正することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る存在推定システムの構成例を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る存在推定装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る無線タグ信号取得手段が取得する情報の一例を示す図である。 図４は、無線タグ信号情報の一例を示すグラフである。 図５は、本発明の実施の形態に係る基準値算出手段によって算出される標本基準値情報の一例を示す図である。 図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る評価値算出手段によって算出される標本評価値情報の一例を示す図であり、図６（ｂ）は、標本評価値情報の状態に対応する利用者の人数を示す人数情報の一例を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態に係る存在推定手段の動作例を説明するための図である。 図８は、本発明の実施の形態に係る存在推定システムの動作例を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態に係る標本基準値校正手段の動作例を示すフローチャートである。

（存在推定システムの構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る存在推定システムの構成例を示す斜視図である。

この存在推定システム６は、無線タグ２_１〜２_１４が送信し、センサ３が受信する信号の強度に基づいて、会議室４などの予め定められた空間内の特定の位置における利用者５の存在を推定する存在推定装置１と、存在を推定する特定の位置に設置され、それぞれに割り当てられた固有のタグ識別情報を含む信号を送信する無線タグ２_１〜２_１４と、無線タグ２_１〜２_１４が送信する信号を受信するセンサ３とを有する。

無線タグ２_１〜２_１４は、電池を内蔵するアクティブ型のＲＦＩＤタグであり、定期的に、例えば、３秒置きに信号を送信する。無線タグ２_１〜２_１４は、利用者５が特定の位置に存在することによって無線タグ２の送信する信号を遮るような位置、例えば、座席４０の背もたれ部や、プレゼンテーション等に用いるスクリーン５０の近傍等に設置される。

なお、無線タグ２_１〜２_１４は、ＲＦＩＤタグの他、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の方式を用いてもよい。また、同図では無線タグが１４個示されているが、個数を限定するものではなく、複数であればよい。

センサ３は、無線タグ２_１〜２_１４が発信した信号を受信し、受信信号の信号強度を検出するとともに、受信信号からタグ識別情報を抽出し、受信信号の信号強度を示す情報、タグ識別情報及び信号を受信した受信時刻情報を出力する。同図では単体であるが、複数のセンサを設置してもよい。

なお、存在推定システム６は、会議室４に限らずオフィスや機械室等、他の用途のスペースに設置されるものであってもよい。また、会議室４等のようなクローズスペースに限らず、ロビーやミーティングスペース等のようなオープンスペースに設置されるものであってもよい。

図２は、本発明の実施の形態に係る存在推定装置１の構成例を示すブロック図である。なお、以降において、複数の無線タグ２_１〜２_１４を代表して無線タグ２として説明する。

存在推定装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等から構成され各部を制御するとともに各種のプログラムを実行する制御部１０と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）やフラッシュメモリ等の記憶装置から構成され情報を記憶する記憶部１１とを有し、センサ３と接続される。

制御部１０は、後述する存在推定プログラム１１０を実行することで、無線タグ信号取得手段１００、評価値算出手段１０１、基準値算出手段１０２、存在推定手段１０３、推定結果出力手段１０４、標本基準値校正手段１０５等として動作する。また、制御部１０は、記憶部１１に対する記憶制御を行う。

無線タグ信号取得手段１００は、センサ３から信号強度を示す情報、タグ識別情報及び受信時刻情報を取得する。

評価値算出手段１０１は、特定の位置に人が存在する場合に、無線タグ信号取得手段１００が取得する無線タグ２それぞれの信号強度を示す情報に基づいて、後述する標本基準値情報１１２を基準とした評価値を算出する。また、評価値算出手段１０１は、予め人為的に特定の位置に人が存在する状況を作り出して算出した評価値を、標本評価値情報１１１として記憶部１１に記憶する。また、評価値算出手段１０１は、現在時刻において算出される評価値を、観測評価値として、後述する存在推定手段１０３に出力する。なお、評価値については後述する。

基準値算出手段１０２は、会議室４に利用者５が存在しない状況を人為的に作り出して、無線タグ信号取得手段１００が取得する無線タグ２それぞれの信号強度を現在の時刻情報に関連付けて算出する。また、基準値算出手段１０２は、予め算出された基準値を、標本基準値情報１１２として記憶部１１に記憶する。

存在推定手段１０３は、評価値算出手段１０１が算出した評価値を、標本評価値情報１１１に基づいて解析し、解析結果に基づいて利用者５が特定の位置に存在するか否かを推定する。

推定結果出力手段１０４は、存在推定手段１０３の推定した結果に基づいて、会議室４に存在する利用者５の人数や所在等の情報を推定結果として出力する。

標本基準値校正手段１０５は、会議室４に利用者５が存在しないと存在推定手段１０３が推定した場合に、無線タグ信号取得手段１００が取得する無線タグ２それぞれの信号強度に基づいて基準値を算出し、算出した基準値に基づいて標本基準値情報１１２を校正する。校正動作については後述する。

記憶部１１は、制御部１０を上述した各手段として動作させる存在推定プログラム１１０と、評価値算出手段１０１によって予め算出される標本評価値情報１１１と、基準値算出手段１０２によって予め算出される標本基準値情報１１２とを記憶する。標本評価値情報１１１は、後述する人数情報１１１ａを含む。なお、以上に説明した記憶部１１に記憶される情報１１０〜１１２は、存在推定装置１に通信可能に接続されたデータベース等の外部装置の記憶手段に記憶される構成であってもよい。

（実施の形態の動作）
以下に、本発明の実施の形態における存在推定システム６の動作を図１〜９を参照しつつ説明する。

（１）存在推定システムの基本動作
まず、各無線タグ２は、定期的に自己のタグ識別情報を含む信号を送信する。センサ３は、無線タグ２から送信される信号を受信し、受信信号の強度を示す情報、タグ識別情報及び受信時刻情報を抽出して存在推定装置１に送信する。

無線タグ２から送信される信号は、無線タグ２とセンサ３との間に利用者５が存在しない場合は、センサ３との距離等に比例して減少し、無線タグ２とセンサ３との間に利用者５が存在する場合は、利用者５によって信号が遮られることで、一般的にさらに信号強度が減少する。

存在推定装置１の無線タグ信号取得手段１００は、センサ３から上記した信号の強度を示す情報、タグ識別情報及び受信時刻情報を取得する。

図３は、無線タグ信号取得手段１００が取得する無線タグ信号情報の一例を示す図である。

無線タグ信号情報１００Ａは、センサ３の識別情報を示すセンサＩＤ欄と、無線タグ２の識別情報を示す無線タグＩＤ欄と、各信号の信号強度を示す信号強度欄とを有する。同図に示す情報は、ある時刻におけるものであり、予め定められた時間間隔ごとに、無線タグ信号取得手段１００によって同様の情報が繰り返し取得される。

図４は、無線タグ信号情報１００Ａの一例を示すグラフである。なお、同図は、無線タグ信号情報１００Ａのうち、特定のセンサ３において受信される特定の無線タグ２の信号強度を縦軸に、時刻を横軸に表した一例である。

現在時刻から期間Ｔ_ａ遡った時間に含まれる情報に基づいて、評価値算出手段１０１及び基準値算出手段１０２は、それぞれ以下に説明する動作を行う。

（２）標本基準値の算出動作
本実施の形態において、標本基準値は、標本評価値や観測評価値を算出するための基準値として用いられる。

図５は、基準値算出手段１０２によって算出される標本基準値情報１１２の一例を示す図である。

基準値算出手段１０２は、会議室４に利用者５が存在しない場合の無線タグ信号情報１００Ａの信号強度の時間平均である標本基準値情報１１２を算出する。一般的に、センサ３が受信する無線タグ２の信号強度は常に一定ではなく、ノイズ等を含み、時間帯における変動等も生じるため、基準値算出手段１０２は、標本基準値情報１１２を、ある時刻とその時刻から予め定めた時間を遡った時刻との間の時間平均から算出する。

標本基準値情報１１２は、具体的には、時刻ごとに複数のテーブルから構成される。テーブルそれぞれは、時刻Ｔ_１〜Ｔ_ｎのそれぞれから図４に示す期間Ｔ_ａ遡った間の平均値から算出され、タグＩＤ及びセンサＩＤに対応して基準値Ｎ_１１〜Ｎ_ｍｎとして保存される。

（３）標本評価値の算出動作
図６（ａ）は、評価値算出手段１０１によって算出される標本評価値情報１１１の一例を示す図である。

評価値算出手段１０１は、会議室４に利用者５が存在する様々な状態、つまり、状態Ｓ_１〜Ｓ_Ｌごとに無線タグ信号情報１００Ａに基づいて標本評価値情報１１１を算出する。本実施の形態では、状態Ｓ_１〜Ｓ_Ｌは、各座席４０のいずれかに利用者５を１人着席させた状態、又は、スクリーンの前に設定された各立ち位置４１のいずれかに利用者５を１人立たせた状態であり、この状態は人為的に作り出す。

また、評価値算出手段１０１は、例えば、ある時刻において算出される無線タグ信号情報１００Ａの信号強度の期間Ｔ_ａ遡った間の時間平均と、算出される時刻の標本基準値情報１１２との差から標本評価値情報１１１を算出する。標本評価値情報１１１は、各状態Ｓ_１〜Ｓ_Ｌにおいて算出され、タグＩＤ及びセンサＩＤに対応して評価値Ｒ_１１〜Ｒ_ｍｎとして保存される。

なお、以上では、標本評価値情報１１１として、期間Ｔ_ａにおける信号強度の平均値を用いる場合について説明したが、期間Ｔ_ａの分散値、期間Ｔ_ａにおいて標本基準値情報１１２を下回る確率、期間Ｔ_ａにおいて標本基準値情報１１２を下回る回数等を用いてもよい。

図６（ｂ）は、標本評価値情報１１１の状態Ｓ_１〜Ｓ_Ｌに対応する利用者の人数を示す人数情報の一例を示す図である。

標本基準値情報１１２は、標本評価値情報１１１の状態Ｓ_１〜Ｓ_Ｌに対応する状態欄と、座席４０に座ることができる利用者の数を示す人数欄とを有する人数情報１１１ａを保持してもよい。状態Ｓ_１〜Ｓ_Ｌに対応して、図６（ａ）に示す標本評価値情報１１１は、各座席に利用者が存在するか否かに応じて決まるが、人数情報１１１ａは、対応した状態において座席が２人がけの場合等で利用者が複数人存在する場合、利用者の人数を補正するものである。

以上の（１）〜（３）の動作を予め実行し、標本評価値情報１１１及び標本基準値情報１１２を算出した後、以下の動作を実行する。

（４）観測評価値の取得動作及び利用者存在の推定動作
図８は、存在推定システム６の動作例を示すフローチャートである。

まず、無線タグ信号取得手段１００は、無線タグ２から送信されセンサ３が受信した信号の情報を取得する（Ｓ１）。この情報の取得動作は、「（１）存在推定システムの基本動作」において説明した動作と同様に行われる。

次に、評価値算出手段１０１は、無線タグ信号取得手段１００が取得した情報と、標本基準値情報１１２とに基づいて観測評価値を算出する（Ｓ２）。この観測評価値の算出動作は、「（３）標本評価値の算出動作」において説明した評価値算出手段１０１の動作と同様に行われる。

次に、存在推定手段１０３は、評価値算出手段１０１が算出した観測評価値に含まれる標本評価値情報１１１の状態を抽出する（Ｓ３）。状態の抽出は、以下に示すように行われる。

図７は、観測評価値から標本評価値情報１１１の状態を抽出する存在推定手段１０３の動作例を説明するための図である。

評価値算出手段１０１は、ｎ番目のセンサにおいて観測されたｍ番目の無線タグの信号強度をＯ_ｎｍとしたとき、観測評価値を図７に示すように算出する。

すなわち、標本評価値情報１１１のうち、状態Ｓ_１及びＳ_２の標本評価値が、ｎ番目のセンサにおいて観測されたｍ番目の無線タグの信号強度をＲ_ｎｍとしたとき、図７に示すように観測評価値は、状態Ｓ_１及びＳ_２の標本評価値を重ね合わせたものとなる。

これは、センサｉ、無線タグｊの観測評価値をＯ_ｉｊ、ある状態Ｓ_ｋのセンサｉ、無線タグｊの標本評価値をＲ_ｉｊ、許容誤差をεで表したとき、ある集合Ｘ＝{＜ｐ，ｑ＞｜１≦ｐ≦ｍ，１≦ｑ≦ｎ}が存在して、Ｘの任意の要素＜ｐ，ｑ＞に対し、Ｏ_ｐｑ＞Ｒ_ｐｑ−εが成立し、かつ、集合Ｙ＝{＜ｉ，ｊ＞｜１≦ｉ≦ｍ，１≦ｊ≦ｎ，¬(＜ｉ，ｊ＞∈Ｘ)}の任意の要素＜ｉ，ｊ＞に対して、Ｏ_ｉｊ＜Ｒ_ｉｊ＋εが成立するとき、観測評価値は、状態Ｓ_ｋを包含するものとする。

次に、推定結果出力手段１０４は、状態Ｓ_１が座席１に人が存在する状態であり、状態Ｓ_２が座席２に人が存在する状態であり、人数情報１１１ａによると、座席１には１人、座席２には２人の利用者が存在することから、現在３人の利用者５が会議室４の座席１及び２を利用しているという情報を出力する（Ｓ４）。

（５）標本基準値の校正動作
図９は、標本基準値校正手段１０５の動作例を示すフローチャートである。

まず、標本基準値校正手段１０５は、推定結果出力手段１０４が出力した推定結果を取得する（Ｓ１１）。次に、その推定結果が会議室４を利用している利用者が０人であり、無人状態を示している場合（Ｓ１２；Ｙｅｓ）、無線タグ信号取得手段１００は、センサ３が受信した無線タグ２から送信される信号の情報を取得する（Ｓ１３）。

次に、基準値算出手段１０２は、（２）に説明した動作と同様に、観測基準値を算出する（Ｓ１４）。次に、標本基準値校正手段１０５は、記憶部１１に記憶されている標本基準値情報１１２を、ステップＳ１４で算出された観測基準値で校正する（Ｓ１５）。

なお、ステップＳ１５において行う校正動作は、常に標本基準値情報１１２を観測基準値で上書きしてもよいし、予め定めた閾値を超えてこれらの値に差が生じている場合に上書きするように設定してもよい。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能である。例えば、無線タグ２は、図１に示す座席４０等の特定の位置に設置するものに限らず、会議室４の壁に一定のピッチで配置するものでもよい。また、会議室４の床や天井等に合わせて配置してもよい。また、センサ３に関しても複数個用意して、配置してもよい。

また、上記実施の形態で使用される無線タグ信号取得手段１００と、評価値算出手段１０１と、基準値算出手段１０２と、存在推定手段１０３と、推定結果出力手段１０４と、標本基準値校正手段１０５とは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体から装置内の記憶部に読み込んでも良く、インターネット等のネットワークに接続されているサーバ装置等から装置内の記憶部にダウンロードしてもよい。また、上記実施の形態で使用される手段の一部または全部をＡＳＩＣ等のハードウェアによって実現してもよい。

１…存在推定装置、２…無線タグ、３…センサ、４…会議室、５…利用者、６…存在推定システム、１０…制御部、１１…記憶部、１２…通信部、４０…座席、５０…スクリーン、１００…無線タグ信号取得手段、１００Ａ…無線タグ信号情報、１０１…評価値算出手段、１０２…基準値算出手段、１０３…存在推定手段、１０４…推定結果出力手段、１０５…標本基準値校正手段、１１０…存在推定プログラム、１１１…標本評価値情報、１１１ａ…人数情報、１１２…標本基準値情報

Claims (5)

1. 予め定められた空間内の複数の特定位置のいずれかにおける人の存在を示す標本状態と、当該標本状態において複数の信号送信機から送信された信号を信号受信機により受信し、当該受信した信号の信号強度に基づいて算出された標本評価値とを、予め対応付けて、前記標本状態と、前記標本評価値とを、外部装置に記憶制御する記憶制御手段と、
   前記複数の特定位置における人の存在を観測する観測状態において、前記信号強度に基づく観測評価値を算出する評価値算出手段と、
   前記評価値算出手段によって算出された観測評価値と、前記記憶制御手段によって外部装置に記憶された標本評価値との関係に基づいて、複数の前記標本状態の組み合わせから前記観測状態における人の存在を推定する推定手段と、
   を有する存在推定装置。
2. 前記推定手段が推定した前記観測状態における人の存在に基づいて、前記特定位置に存在する人の人数を出力する出力手段をさらに有する請求項１に記載の存在推定装置。
3. 全ての前記特定位置に人が存在しない状態において、前記信号強度に基づく標本基準値を算出する基準値算出手段をさらに有し、
   前記評価値算出手段は、前記標本基準値に基づいて前記観測評価値を算出する請求項１又は２に記載の存在推定装置。
4. 前記推定手段が前記観測状態に人が存在しないと推定した場合に、前記基準値算出手段が算出する標本基準値によって既存の標本基準値を校正する校正手段をさらに有する請求項３に記載の存在推定装置。
5. コンピュータを、
   予め定められた空間内の複数の特定位置のいずれかにおける人の存在を示す標本状態と、当該標本状態において複数の信号送信機から送信された信号を信号受信機により受信し、当該受信した信号の信号強度に基づいて算出された標本評価値とを、予め対応付けて、前記標本状態と、前記標本評価値とを、外部装置に記憶制御する記憶制御手段、
   前記複数の特定位置における人の存在を観測する観測状態において、前記信号強度に基づく観測評価値を算出する評価値算出手段、
   前記評価値算出手段によって算出された観測評価値と、前記記憶制御手段によって外部装置に記憶された標本評価値との関係に基づいて、複数の前記標本状態の組み合わせから前記観測状態における人の存在を推定する推定手段、
   として機能させるための存在推定プログラム。
   

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