JP2013053930A - System, method, and program for locating article - Google Patents

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アブデルモウラ ベッカリ
Takeshi Masuo
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an article locating system capable of accurately identifying the location of an indoor target article with a reduced amount of computation.SOLUTION: RSSI values of test radio wave signals from test transmitters PL1 to PLm for pre-learning, disposed at known locations, are acquired by receivers AP1 to APn disposed at specific locations successively for a predetermined period of time. RSSI values of test radio wave signals from locations without test transmitters are estimated by applying Gaussian process regression on the acquired RSSI values, which are used by a pre-learnt RSSI value map generator 12 to generate a pre-learnt RSSI value map covering the whole indoor space. RSSI values of a radio wave signal from a target article T to be located are then acquired by the receivers AP1 to APn as target article RSSI values, and the location of the target article T is estimated by a target article location estimator 14 on the basis of the acquired target article RSSI values and the RSSI value map.

Description

本発明は、物品位置特定システム、物品位置特定方法および物品位置特定プログラムに関し、特に、屋内に配置した物品に取り付けた無線電波発信機(例えば、無線タグ、無線装置等)を用いて各物品の位置を特定する物品位置特定システム、物品位置特定方法および物品位置特定プログラムに関する。   The present invention relates to an article position specifying system, an article position specifying method, and an article position specifying program, and in particular, for each article using a radio wave transmitter (for example, a wireless tag, a wireless device, etc.) attached to an article placed indoors. The present invention relates to an article position specifying system, an article position specifying method, and an article position specifying program for specifying a position.

近年、屋内において、様々な設備資産管理のために、さらには、「エネルギー見える化システム」などの目的から設置した各種センサ管理などのために、屋内に配置した各物品がその屋内のどこにあるのかを簡単に検知することができるような位置特定の仕組みが重要な課題になってきている。   In recent years, where indoors are used to manage various equipment assets, and to manage various sensors installed for the purpose of "energy visualization system", etc. The position identification mechanism that can easily detect the movement has become an important issue.

屋内における無線電波信号による物品位置の特定技術としては、従来より、位置を特定しようとする対象物品が発する無線電波信号のRSSI値(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度)を測定し、該無線電波信号の発出源である対象物品の位置を推定する手法が用いられてきている。   Conventionally, as a technology for specifying the position of an article using a radio wave signal indoors, conventionally, an RSSI value (Received Signal Strength Indicator) of a radio wave signal emitted from a target article whose position is to be determined is measured, and the radio wave is transmitted. A technique for estimating the position of a target article that is a source of signals has been used.

ここで、測定されたRSSI値に基づいて無線電波信号の発出源の物品位置を推定する従来からの手法として、図8に示すように、複数の箇所に配置された各受信機(アクセスポイント:Access Point)によって受信された無線電波信号のRSSI値を同時に測定して、受信した該無線電波信号の周波数帯やその屋内の種類によって適用される伝播損失式を適用して距離を推定する方法が用いられている。図8は、従来の無線電波信号のRSSI値から物品の位置を特定する手法を説明するための模式図である。   Here, as a conventional technique for estimating the position of an article that is a source of a radio wave signal based on the measured RSSI value, as shown in FIG. 8, each receiver (access point: A method of simultaneously measuring RSSI values of radio wave signals received by (Access Point) and estimating a distance by applying a propagation loss equation applied according to the frequency band of the received radio wave signals and the indoor type thereof. It is used. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a conventional technique for specifying the position of an article from the RSSI value of a radio wave signal.

つまり、図8において、位置を特定したい対象物品Tは、特定の周波数帯の無線電波信号を発信している。また、配置した箇所が事前に分かっている複数の受信機AP1〜APn(図8の場合、n=5)は、対象物品Tからの無線電波信号を同時に受信して、それぞれ、受信した該無線電波信号のRSSI値を位置推定装置LS(Location Estimating System)に対して送信している。   That is, in FIG. 8, the target article T whose position is to be specified transmits a radio wave signal of a specific frequency band. In addition, a plurality of receivers AP1 to APn (n = 5 in the case of FIG. 8) whose arrangement locations are known in advance receive the radio wave signal from the target article T at the same time, and each of the received radios The RSSI value of the radio signal is transmitted to a location estimation device LS (Location Estimating System).

ここで、位置推定装置LSは、該無線電波信号の発出源になっている対象物品Tの位置を特定するために、配置した箇所が事前に分かっている複数の受信機AP1〜APnそれぞれにおける無線電波信号のRSSI値を収集した結果に対して、使用されている無線電波信号の種類、周波数帯等によって固有に定めた伝播損失式を適用して、対象物品Tの座標位置を推定する。   Here, the position estimation device LS is wireless in each of a plurality of receivers AP1 to APn whose locations are known in advance in order to specify the position of the target article T that is the source of the radio wave signal. The coordinate position of the target article T is estimated by applying a propagation loss formula uniquely determined by the type, frequency band, and the like of the used radio wave signal to the result of collecting the RSSI values of the radio signal.

しかしながら、図8のような従来の物品位置の推定方法を適用する場合、事前に、伝播損失式およびその係数が明らかになっていることが必要である。さらには、実際の屋内環境においては、屋内の電波環境は一様ではなく、対象物品Tが、屋内に存在している机や物品収納箱等の什器や壁等の周辺に位置している場合と、中央付近の広い空間に位置している場合とでは、各受信機AP1〜APnにおいて受信される無線電波信号に関する伝播損失の特性が異なるので、使用されている無線電波信号の種類、周波数帯等によって固有に定めた唯一つの伝播損失式を用いて推定された物品位置の推定結果だけでは、推定される物品位置に誤差が生じ易いという問題がある。   However, when applying the conventional method for estimating the position of an article as shown in FIG. 8, it is necessary that the propagation loss equation and its coefficient be clarified in advance. Furthermore, in an actual indoor environment, the indoor radio wave environment is not uniform, and the target article T is located in the vicinity of furniture or walls such as desks and article storage boxes that are present indoors. And the case of being located in a wide space near the center, the characteristics of the propagation loss regarding the radio wave signal received by each of the receivers AP1 to APn are different. There is a problem that an error is likely to occur in the estimated article position only by the estimation result of the article position estimated using only one propagation loss equation uniquely determined by the above.

一方、屋内の異なる電波環境条件それぞれに対応するために、屋内のあらゆる場所ごとに、それぞれの伝播損失を表す式を事前に定めるということも非常に困難であり、現実的ではない。   On the other hand, in order to cope with different indoor radio wave environment conditions, it is very difficult to predetermine a formula representing each propagation loss for every indoor location, which is not practical.

かくのごとき問題点を解決する方法として、例えば、非特許文献1に示すP.Bahlらによる“RADAR:An In-building RF-based User Location and Tracking System”に記載されているような事前学習方式による物品位置特定技術が用いられるようになってきている。すなわち、図9に示すように、事前学習のためのRSSI値測定用として準備したテスト発信機PL1〜PLm(図9の場合、m=9)を用いて、異なる事前学習用の電波環境条件として任意に定めた屋内の複数の各箇所から発信した際のテスト用無線電波信号のRSSI値を各受信機AP1〜APn(図9の場合、n=5)においてあらかじめ計測して、事前学習用データとしてデータベースに保存しておく。   As a method for solving such problems, for example, a prior learning method as described in “RADAR: An In-building RF-based User Location and Tracking System” by P. Bahl et al. The technique for specifying the position of the article is now being used. That is, as shown in FIG. 9, using test transmitters PL1 to PLm (m = 9 in the case of FIG. 9) prepared for RSSI value measurement for pre-learning, different radio environment conditions for pre-learning Pre-learning data is obtained by measuring in advance RSSI values of test radio wave signals when transmitting from a plurality of arbitrarily determined indoor locations at each receiver AP1 to APn (n = 5 in FIG. 9). Save it as a database.

ここで、図9は、従来の事前学習方式による無線電波信号のRSSI値の推定方法を説明するための模式図であり、図9(A)は、事前学習フェーズにおけるテスト用無線電波信号のRSSI値を事前学習用データとして収集する状況を示し、図9(B)は、事前学習後における位置推定フェーズにおいて位置を特定しようとする実際の対象物品の位置を推定する状況を示している。   Here, FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the estimation method of the RSSI value of the radio wave signal by the conventional pre-learning method, and FIG. 9A is the RSSI of the test radio wave signal in the pre-learning phase. FIG. 9B shows a situation in which the position of an actual target article whose position is to be specified is estimated in the position estimation phase after the prior learning.

つまり、図9(A)の事前学習フェーズにおいては、事前学習用データの収集用としてあらかじめ用意したテスト発信機PL1〜PLm(図9の場合、m=9)を用いて、事前学習用の箇所としてあらかじめ任意に定めた複数の屋内の各箇所それぞれにおいて、テスト用無線電波信号を発信して、各受信機AP1〜APn(図9の場合、n=5)において測定した結果を、位置推定装置LSに送信して、位置推定装置LSのデータベースに事前学習用データとしてあらかじめ保存する。ここで、テスト発信機PL1〜PLmそれぞれが配置された各箇所は事前に分かっている位置であり、テスト発信機PL1〜PLmそれぞれからのテスト用無線電波信号を受信する各受信機AP1〜APnの配置箇所も事前に分かっている。   In other words, in the pre-learning phase in FIG. 9A, the points for pre-learning are prepared using test transmitters PL1 to PLm (m = 9 in the case of FIG. 9) prepared in advance for collecting pre-learning data. As a position estimation device, a test radio wave signal is transmitted at each of a plurality of indoor locations arbitrarily determined in advance and measured at each receiver AP1 to APn (n = 5 in FIG. 9). It transmits to LS and preserve | saves beforehand as data for prior learning in the database of the position estimation apparatus LS. Here, each place where each of the test transmitters PL1 to PLm is arranged is a position that is known in advance, and each of the receivers AP1 to APn that receives the test radio wave signals from the test transmitters PL1 to PLm. The location is also known in advance.

しかる後、図9(B)の位置推定フェーズにおいて、位置を特定しようとする実際の対象物品Tからの無線電波信号のRSSI値を各受信機AP1〜APnにおいて計測した際に、その計測データを、位置推定装置LSの前記データベースにあらかじめ保存しておいた事前学習用データと比較することによって、当該対象物品Tの位置を推定する。ここで、対象物品Tが発信する無線電波信号は、事前学習用データの収集用に用いたテスト発信機PL1〜PLmが発信するテスト用無線電波信号の周波数帯と同一の信号方式、周波数帯である。   Thereafter, in the position estimation phase of FIG. 9B, when the RSSI value of the radio wave signal from the actual target article T whose position is to be specified is measured in each receiver AP1 to APn, the measurement data is obtained. Then, the position of the target article T is estimated by comparing with the pre-learning data stored in advance in the database of the position estimation device LS. Here, the radio wave signal transmitted by the target article T has the same signal system and frequency band as the frequency band of the test radio wave signal transmitted by the test transmitters PL1 to PLm used for collecting the pre-learning data. is there.

一般に、図9に示すような事前学習方式において、対象物品Tの位置の推定精度を高めるためには、事前学習用データの収集用としてあらかじめ用意したテスト発信機PL1〜PLmを用いて、より多くの箇所におけるテスト用無線電波信号のRSSI値を事前に測定して、より多くの事前学習用データを位置推定装置LSのデータベースに保存しておくことが必要である。しかし、より多くの事前学習用データを該データベースに保存するためには、その測定の作業量やデータベース量などの各資源をより多く必要とするという課題がある。   In general, in the pre-learning method as shown in FIG. 9, in order to improve the estimation accuracy of the position of the target article T, the test transmitters PL1 to PLm prepared in advance for collecting the pre-learning data are used. It is necessary to measure in advance the RSSI value of the test radio wave signal at the location and store more pre-learning data in the database of the position estimation device LS. However, in order to store more pre-learning data in the database, there is a problem that more resources such as the amount of measurement work and the amount of database are required.

P.Bahl, and V.N. Padmanabhan,“RADAR:An In-building RF-based User Location and Tracking System”,Proceedings of IEEE Infocom2000, vol.2,pp.775-784.P.Bahl, and V.N.Padmanabhan, “RADAR: An In-building RF-based User Location and Tracking System”, Proceedings of IEEE Infocom2000, vol.2, pp.775-784.

本発明は、前述のような事情に鑑みてなされたものであり、事前学習方式を適用する場合において、事前学習用としてあらかじめ用意するテスト発信機の台数や該テスト発信機を事前学習用として配置する屋内の配置箇所数、屋内の特定箇所に配置する受信機の台数等が少ない状況下であっても、屋内に配置されている対象物品の位置を、より少ない計算量でより正確に特定することを可能にする物品位置特定システム、物品位置特定方法および物品位置特定プログラムを提供することを、その目的としている。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and when applying a pre-learning method, the number of test transmitters prepared in advance for pre-learning and the test transmitters arranged for pre-learning Even when the number of indoor placement locations and the number of receivers placed in specific indoor locations are small, the location of the target article placed indoors can be identified more accurately with less computation An object of the present invention is to provide an article position specifying system, an article position specifying method, and an article position specifying program.

本発明は、前述の課題を解決するために、以下のごとき各技術手段から構成されている。   The present invention comprises the following technical means in order to solve the above-mentioned problems.

第1の技術手段は、屋内に設置した物品の位置を特定する物品位置特定システムであって、
事前学習用として任意に設定された前記屋内の1ないし複数の箇所それぞれに配置した1ないし複数のテスト発信機それぞれから発信されたテスト用無線電波信号に関するRSSI値(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度)を、あらかじめ定めた1ないし複数の特定箇所それぞれに設置した1ないし複数の受信機それぞれによってあらかじめ定めた一定時間の間連続的に収集する事前学習用データ収集部と、
該事前学習用データ収集部によって事前学習用として収集された前記テスト用無線電波信号のRSSI値に対してガウス過程による回帰処理を施すことにより、前記テスト発信機が配置されていない前記屋内の箇所から発信された場合の前記テスト用無線電波信号のRSSI値を推定して、前記屋内の空間的な全域をカバーした事前学習RSSI値マップを生成する事前学習RSSI値マップ生成部と、
前記屋内に設置されている物品のうち位置を特定しようとする対象物品から発信された無線電波信号のRSSI値を、1ないし複数の前記特定箇所それぞれに設置した1ないし複数の前記受信機それぞれにより対象物品RSSI値として収集する対象物品RSSI値収集部と、
該対象物品RSSI値収集部によって収集された前記対象物品RSSI値と前記事前学習RSSI値マップ生成部によって生成された前記事前学習RSSI値マップとに基づいて前記対象物品の位置を推定する対象物品位置推定部と、
を少なくとも備えていることを特徴とする。
The first technical means is an article position specifying system for specifying the position of an article installed indoors,
An RSSI value (Received Signal Strength Indicator) regarding a test radio wave signal transmitted from each of one or a plurality of test transmitters arranged in one or a plurality of indoor locations arbitrarily set for pre-learning ) Is continuously collected for a predetermined period of time by each of one or more receivers installed in each of one or more predetermined specific locations;
The indoor location where the test transmitter is not arranged by performing a regression process by a Gaussian process on the RSSI value of the test radio wave signal collected for pre-learning by the pre-learning data collection unit A pre-learning RSSI value map generating unit that estimates the RSSI value of the test radio wave signal when transmitted from the mobile station and generates a pre-learning RSSI value map that covers the entire indoor space;
The RSSI value of the radio wave signal transmitted from the target article whose position is to be identified among the articles installed indoors is respectively determined by one or more of the receivers installed at one or more of the specific locations. A target article RSSI value collection unit for collecting the target article RSSI value;
Target for estimating the position of the target article based on the target article RSSI value collected by the target article RSSI value collection unit and the pre-learning RSSI value map generated by the pre-learning RSSI value map generation unit An article position estimation unit;
It is characterized by having at least.

第2の技術手段は、前記第1の技術手段に記載の物品位置特定システムにおいて、
前記事前学習RSSI値マップ生成部は、前記事前学習RSSI値マップを生成する際に、前記事前学習用データ収集部によって前記一定時間の間連続的に収集した前記テスト用無線電波信号のRSSI値に関して算出した離散的な確率密度関数に対してガウス過程による回帰処理を施して連続的な確率密度関数に変換することによって、前記屋内の空間的な全域をカバーした前記事前学習RSSI値マップを連続的なRSSI値の確率分布マップとして生成することを特徴とする。
The second technical means is the article position specifying system according to the first technical means,
The pre-learning RSSI value map generator generates the pre-learning RSSI value map, the test radio wave signal continuously collected for the predetermined time by the pre-learning data collection unit. The pre-learning RSSI value covering the entire spatial area of the indoor space by performing a regression process by a Gaussian process on the discrete probability density function calculated with respect to the RSSI value and converting it into a continuous probability density function. The map is generated as a probability distribution map of continuous RSSI values.

第3の技術手段は、前記第1または第2の技術手段に記載の物品位置特定システムにおいて、
前記対象物品位置推定部は、前記対象物品RSSI値と前記事前学習RSSI値マップとに基づいて前記対象物品の位置を特定する際に、前記対象物品RSSI値および前記事前学習RSSI値マップに対して最尤法を適用して、前記対象物品RSSI値に最も類似した位置を推定することを特徴とする。
The third technical means is the article position specifying system according to the first or second technical means,
When the target article position estimation unit identifies the position of the target article based on the target article RSSI value and the pre-learning RSSI value map, the target article RSSI value and the pre-learning RSSI value map On the other hand, a maximum likelihood method is applied to estimate a position most similar to the target article RSSI value.

第4の技術手段は、屋内に設置した物品の位置を特定する物品位置特定方法であって、
事前学習用として任意に設定された前記屋内の1ないし複数の箇所それぞれに配置した1ないし複数のテスト発信機それぞれから発信されたテスト用無線電波信号に関するRSSI値(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度)を、あらかじめ定めた1ないし複数の特定箇所それぞれに設置した1ないし複数の受信機それぞれによってあらかじめ定めた一定時間の間連続的に収集する事前学習用データ収集ステップと、
該事前学習用データ収集ステップにおいて事前学習用として収集された前記テスト用無線電波信号のRSSI値に対してガウス過程による回帰処理を施すことにより、前記テスト発信機が配置されていない前記屋内の箇所から発信された場合の前記テスト用無線電波信号のRSSI値を推定して、前記屋内の空間的な全域をカバーした事前学習RSSI値マップを生成する事前学習RSSI値マップ生成ステップと、
前記屋内に設置されている物品のうち位置を特定しようとする対象物品から発信された無線電波信号のRSSI値を、1ないし複数の前記特定箇所それぞれに設置した1ないし複数の前記受信機それぞれにより対象物品RSSI値として収集する対象物品RSSI値収集ステップと、
該対象物品RSSI値収集ステップにおいて収集された前記対象物品RSSI値と前記事前学習RSSI値マップ生成ステップにおいて生成された前記事前学習RSSI値マップとに基づいて前記対象物品の位置を推定する対象物品位置推定ステップと、
を少なくとも有していることを特徴とする。
The fourth technical means is an article position specifying method for specifying the position of an article installed indoors,
An RSSI value (Received Signal Strength Indicator) regarding a test radio wave signal transmitted from each of one or a plurality of test transmitters arranged in one or a plurality of indoor locations arbitrarily set for pre-learning ) Is continuously collected for a predetermined period of time by each of one or more receivers installed in each of one or more predetermined specific locations;
The indoor location where the test transmitter is not arranged by performing a regression process by a Gaussian process on the RSSI value of the test radio wave signal collected for pre-learning in the pre-learning data collection step A pre-learning RSSI value map generating step of estimating an RSSI value of the test radio wave signal when transmitted from the base station and generating a pre-learning RSSI value map that covers the entire indoor spatial area;
The RSSI value of the radio wave signal transmitted from the target article whose position is to be identified among the articles installed indoors is respectively determined by one or more of the receivers installed at one or more of the specific locations. A target article RSSI value collecting step of collecting as a target article RSSI value;
Target for estimating the position of the target article based on the target article RSSI value collected in the target article RSSI value collection step and the pre-learning RSSI value map generated in the pre-learning RSSI value map generation step An article position estimating step;
It is characterized by having at least.

第5の技術手段は、前記第4の技術手段に記載の物品位置特定方法において、
前記事前学習RSSI値マップ生成ステップは、前記事前学習RSSI値マップを生成する際に、前記事前学習用データ収集ステップにおいて前記一定時間の間連続的に収集した前記テスト用無線電波信号のRSSI値に関して算出した離散的な確率密度関数に対してガウス過程による回帰処理を施して連続的な確率密度関数に変換することによって、前記屋内の空間的な全域をカバーした前記事前学習RSSI値マップを連続的なRSSI値の確率分布マップとして生成することを特徴とする。
The fifth technical means is the article position specifying method according to the fourth technical means,
In the pre-learning RSSI value map generation step, when the pre-learning RSSI value map is generated, the test radio wave signals collected continuously during the predetermined time in the pre-learning data collection step The pre-learning RSSI value covering the entire spatial area of the indoor space by performing a regression process by a Gaussian process on the discrete probability density function calculated with respect to the RSSI value and converting it into a continuous probability density function. The map is generated as a probability distribution map of continuous RSSI values.

第6の技術手段は、前記第5の技術手段に記載の物品位置特定方法において、前記離散的な確率密度関数を前記連続的な確率密度関数に変換する際に適用する共分散関数として、Squared Exponential共分散関数、Matern共分散関数、Rational Quadratic共分散関数のいずれかを適用することを特徴とする。   A sixth technical means is a Squared as a covariance function applied when the discrete probability density function is converted into the continuous probability density function in the article position specifying method according to the fifth technical means. One of Exponential covariance function, Matern covariance function, and Rational Quadratic covariance function is applied.

第7の技術手段は、前記第4ないし第6の技術手段のいずれかに記載の物品位置特定方法において、
前記対象物品位置推定ステップは、前記対象物品RSSI値と前記事前学習RSSI値マップとに基づいて前記対象物品の位置を特定する際に、前記対象物品RSSI値および前記事前学習RSSI値マップに対して最尤法を適用して、前記対象物品RSSI値に最も類似した位置を推定することを特徴とする。
A seventh technical means is the article position specifying method according to any one of the fourth to sixth technical means,
In the target article position estimation step, when the position of the target article is specified based on the target article RSSI value and the pre-learning RSSI value map, the target article RSSI value and the pre-learning RSSI value map are used. On the other hand, a maximum likelihood method is applied to estimate a position most similar to the target article RSSI value.

第8の技術手段は、前記第4ないし第7の技術手段のいずれかに記載の物品位置特定方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施している物品位置特定プログラムであることを特徴とする。   The eighth technical means is an article position specifying program that implements the article position specifying method according to any one of the fourth to seventh technical means as a program executable by a computer. .

本発明の物品位置特定システム、物品位置特定方法および物品位置特定プログラムによれば、以下のごとき効果を奏することができる。   According to the article position specifying system, the article position specifying method, and the article position specifying program of the present invention, the following effects can be obtained.

すなわち、事前学習用としてあらかじめ任意に定めた1ないし複数の既知の箇所それぞれに配置した事前学習用のテスト発信機から発信した無線電波信号のRSSI値を事前学習用データとして収集し、収集した該事前学習用データに対してガウス過程による回帰分析を適用して、事前学習RSSI値マップを連続的なRSSI値の確率分布マップとしてあらかじめ作成しておくことによって、背景技術において前述したような従来の事前学習方式の技術に比して、大幅に少ない事前学習用データ量であっても、対象物品の位置をより正確に推定して特定することが可能である。   That is, the RSSI value of the radio wave signal transmitted from the test transmitter for pre-learning placed in each of one or more known locations arbitrarily determined for pre-learning is collected as pre-learning data, and the collected By applying regression analysis by Gaussian process to the pre-learning data and preparing the pre-learning RSSI value map in advance as a probability distribution map of continuous RSSI values, The position of the target article can be estimated and specified more accurately even if the amount of pre-learning data is significantly smaller than that of the prior learning technique.

本発明に係る物品位置特定システムのシステム構成の一例を示すシステム構成図である。It is a system configuration figure showing an example of the system configuration of the article position specification system concerning the present invention. 図1の物品位置特定システムの動作の一例を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an example of operation | movement of the article | item position identification system of FIG. 図1の事前学習用データ計測部によって事前学習RSSI値マップを生成する具体的な処理手順の一例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the specific process sequence which produces | generates the pre-learning RSSI value map by the data measurement part for pre-learning of FIG. 事前学習RSSI値マップを生成するガウス過程回帰処理に共分散関数として適用するSquared Exponential共分散関数を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the Squared Exponential covariance function applied as a covariance function to the Gaussian process regression process which produces | generates a prior learning RSSI value map. 事前学習RSSI値マップを生成するガウス過程回帰処理に共分散関数として適用するMatern共分散関数を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the Matern covariance function applied as a covariance function to the Gaussian process regression process which produces | generates a prior learning RSSI value map. 事前学習RSSI値マップを生成するガウス過程回帰処理に共分散関数として適用するRational Quadratic共分散関数を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the Rational Quadratic covariance function applied as a covariance function to the Gaussian process regression process which produces | generates a prior learning RSSI value map. 図1の対象物品位置推定部によって対象物品Tの位置を推定するための位置特定アルゴリズムとして適用する最尤法の具体的な処理手順の一例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the specific process sequence of the maximum likelihood method applied as a position specific algorithm for estimating the position of the target article T by the target article position estimation part of FIG. 従来の無線電波信号のRSSI値から物品の位置を特定する手法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the method of specifying the position of an article | item from the RSSI value of the conventional radio wave signal. 従来の事前学習方式による無線電波信号のRSSI値の推定方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the estimation method of the RSSI value of the radio wave signal by the conventional prior learning system.

以下に、本発明に係る物品位置特定システム、物品位置特定方法および物品位置特定プログラムの好適な実施形態について、その一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、本発明による物品位置特定システムおよび物品位置特定方法について説明するが、かかる物品位置特定方法をコンピュータにより実行可能な物品位置特定プログラムとして実施するようにしても良いし、さらに、かかる物品位置特定プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。   Hereinafter, an example of a preferred embodiment of an article position specifying system, an article position specifying method, and an article position specifying program according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the article position specifying system and the article position specifying method according to the present invention will be described. However, the article position specifying method may be implemented as an article position specifying program executable by a computer. Furthermore, it goes without saying that the article position specifying program may be recorded on a computer-readable recording medium.

(本発明の特徴)
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴について、その概要をまず説明する。本発明は、アクティブ無線タグや無線装置などを搭載することにより無線電波信号を発する対象物品の位置を特定する技術に関するものであって、該対象物品から発せられた無線電波信号を利用して該対象物品の位置を特定するために、事前学習によって得られた事前学習用データ(すなわち、前記対象物品が発する無線電波信号と同一の信号方式、周波数帯および電界強度のテスト用無線電波信号に関するRSSI値(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度))に対して、ガウス過程による回帰分析手法を適用して、連続的なRSSI値に関する確率分布マップを事前学習RSSI値マップとしてあらかじめ作成しておくことによって、より少ない計算量で、対象物品のより正確な位置を推定して特定することを可能にしている点に主要な特徴がある。
(Features of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, an outline of the features of the present invention will be described first. The present invention relates to a technology for specifying the position of a target article that emits a radio wave signal by mounting an active radio tag, a radio device, or the like, and uses the radio wave signal emitted from the target article. Pre-learning data obtained by pre-learning in order to specify the position of the target article (that is, RSSI relating to a test radio wave signal having the same signal system, frequency band and electric field intensity as the radio wave signal emitted by the target article) By applying a Gaussian regression analysis method to the value (Received Signal Strength Indicator), a probability distribution map for continuous RSSI values is created in advance as a pre-learning RSSI value map. The main feature is that it is possible to estimate and identify the exact position of the target article with less calculation amount. There is a special feature.

従来より、前記非特許文献1にも記載されているように、無線タグ等を利用して、物品の位置情報を特定して追跡する技術としては、様々な方法のものが提案されている。   Conventionally, as described in Non-Patent Document 1, various methods have been proposed for identifying and tracking the position information of an article using a wireless tag or the like.

この中で、無線電波信号のRSSI値(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度)を使って、屋内に配置されているターゲット(対象物品)の位置を推定するという無線電波信号のRSSI値を用いた物品位置特定方式は、受信機として簡易な測定装置(センサ)を用いている場合であっても、正確なRSSI値が得られるというメリットがある一方、無線電波信号が雑音やマルチパス等の影響を受け易く、対象物品の正確な位置推定が難しいというデメリットも伴っている。   In this, the RSSI value of the radio wave signal that estimates the position of the target (target article) placed indoors using the RSSI value (Received Signal Strength Indicator) of the radio wave signal was used. The article location method has an advantage that an accurate RSSI value can be obtained even when a simple measuring device (sensor) is used as a receiver. On the other hand, the radio wave signal is affected by noise, multipath, etc. This is accompanied by a demerit that it is difficult to accurately estimate the position of the target article.

そこで、受信した無線電波信号に関するRSSI値によって対象物品の位置の正確な特定を行うために、前記非特許文献1に記載されているように、事前学習用として用意したテスト発信機を用いてあらかじめ事前学習を実施することによって、該テスト発信機から発信される無線電波信号のRSSI値と該テスト発信機の位置との対応関係を登録したRSSIマップをあらかじめ作成しておくという事前学習方式が提案されている。   Therefore, in order to accurately identify the position of the target article based on the RSSI value relating to the received radio wave signal, as described in Non-Patent Document 1, a test transmitter prepared for prior learning is used in advance. A prior learning method is proposed in which an RSSI map in which the correspondence between the RSSI value of the radio wave signal transmitted from the test transmitter and the position of the test transmitter is registered in advance is created by performing the prior learning. Has been.

しかし、かくのごとき従来の事前学習方式については、前述したように、事前学習を実施するに当たって問題がある。つまり、対象物品の位置の推定精度を高めるためには、より多数の地点における無線電波信号のRSSI値を事前に測定して、より多くの事前学習用データをデータベースに保存しておくことが必要になるため、事前学習フェーズにおける作業効率も悪く、その測定の作業量やデータベース量などの各資源もより多く必要とするという問題がある。   However, the conventional pre-learning method like this has a problem in carrying out the pre-learning as described above. In other words, in order to improve the estimation accuracy of the position of the target article, it is necessary to measure the RSSI values of the radio wave signals at a larger number of points in advance and to store more pre-learning data in the database. Therefore, the work efficiency in the pre-learning phase is poor, and there is a problem that more resources such as the work amount of the measurement and the database amount are required.

これに対して、本発明においては、事前学習用データに対してガウス過程による回帰分析手法を適用することにより、対象とする屋内全域を連続的にカバーするRSSI値に関する確率分布マップを事前学習RSSI値マップとしてあらかじめ生成しておくことを可能にし、而して、事前収集した事前学習用データがより少ない状況下にあっても、より少ない計算量で、位置を特定しようとする対象物品の位置をより正確な推定して特定することを可能にしている。   On the other hand, in the present invention, by applying a regression analysis method using a Gaussian process to the pre-learning data, a probability distribution map relating to RSSI values that continuously cover the entire indoor area is converted into the pre-learning RSSI. It is possible to generate a value map in advance, and thus the position of the target article whose position is to be identified with a smaller amount of calculation even when the pre-collected pre-learning data is less. Can be identified with a more accurate estimation.

(本発明の実施形態)
次に、本発明に係る物品位置特定システムの実施形態について、その一例を説明する。図1は、本発明に係る物品位置特定システムのシステム構成の一例を示すシステム構成図である。
(Embodiment of the present invention)
Next, an example of the embodiment of the article position specifying system according to the present invention will be described. FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of a system configuration of an article position specifying system according to the present invention.

図1に示すように、物品位置特定システムは、各種のデータを蓄積することができるデータベースを備えた位置推定装置LS、屋内の物品に備えた発信機(無線タグや無線装置等)からの無線電波信号を受信するためのセンサとして屋内のあらかじめ定めた1ないし複数の特定箇所に設置した1ないし複数の受信機(アクセスポイント)AP1〜APn(図1の場合、n=5)、事前学習用として任意に設定された屋内の1ないし複数の既知の箇所にそれぞれ配置されて、テスト用無線電波信号を発信する1ないし複数のテスト発信機(テスト用アクセスポイント)PL1〜PLm(図1の場合、m=9)、および、屋内に設置されている物品のうち位置を特定しようとするターゲットになる対象物品Tを少なくとも含んで構成されている。対象物品Tには、位置を特定してもらうための無線電波信号を発信する発信機(無線タグ、無線装置等)が取り付けられている。   As shown in FIG. 1, the article position specifying system includes a position estimation device LS provided with a database capable of storing various data, and a radio from a transmitter (such as a wireless tag or a wireless device) provided for an indoor article. One or more receivers (access points) AP1 to APn (n = 5 in the case of FIG. 1) installed in one or more predetermined specific locations indoors as sensors for receiving radio signals, for pre-learning 1 to 1 or a plurality of test transmitters (test access points) PL1 to PLm (in the case of FIG. 1), which are arranged at one or more known indoor locations arbitrarily set as , M = 9), and at least a target article T to be a target for specifying a position among articles installed indoors. The target article T is attached with a transmitter (wireless tag, wireless device, etc.) that transmits a radio wave signal for specifying a position.

ここで、受信機(アクセスポイント)AP1〜APnは、位置を推定するための対象物品Tが配置される屋内のあらかじめ定めた1ないし複数の特定箇所にそれぞれ配置されており、事前学習用として用いる1ないし複数のテスト発信機PL1〜PLmそれぞれから発信されるテスト用無線電波信号および事前学習後において対象物品Tから発信される無線電波信号をそれぞれ受信する。ここで、受信機(アクセスポイント)AP1〜APnそれぞれの配置箇所は、前述のように、既知の箇所としてあらかじめ定めた特定箇所である。   Here, the receivers (access points) AP1 to APn are respectively arranged at one or more predetermined specific locations indoors where the target article T for estimating the position is arranged, and are used for pre-learning. A test radio wave signal transmitted from each of the one or more test transmitters PL1 to PLm and a radio radio signal transmitted from the target article T after prior learning are received. Here, the locations of the receivers (access points) AP1 to APn are specific locations that are predetermined as known locations as described above.

また、事前学習用として用いる1ないし複数のテスト発信機(テスト用アクセスポイント)PL1〜PLmそれぞれが発信するテスト用無線電波信号は、事前学習後において対象物品Tから発信される無線電波信号と同等の信号方式、周波数帯および電界強度を有する信号である。また、テスト発信機(テスト用アクセスポイント)PL1〜PLmのm台(図1の場合、m=9)は、それぞれ、位置を特定したい対象物品Tが配置される可能性がある屋内の領域内から満遍なく任意に選択した1ないし複数の既知の箇所(図1の場合、m=9個の箇所)に配置して、テスト用無線電波信号を発信するものであるが、いずれのテスト発信機も、容易に移動可能な発信機であり、m台をあらかじめ揃えなくても、任意に選択した箇所に順次移動しながら、テスト用無線電波信号を発信するようにしても良い。なお、テスト発信機(テスト用アクセスポイント)PL1〜PLmは、事前学習用としての事前学習用データの収集が終了した段階で、屋内から撤去されることになる。   Further, the test radio wave signals transmitted from one to a plurality of test transmitters (test access points) PL1 to PLm used for pre-learning are equivalent to the radio radio signals transmitted from the target article T after the pre-learning. This signal has a signal system, frequency band, and electric field strength. Further, m test transmitters (access points for testing) PL1 to PLm (m = 9 in the case of FIG. 1) are each in an indoor area where the target article T whose position is to be specified may be placed. Are arranged at one or more known locations (m = 9 in the case of FIG. 1) that are arbitrarily selected uniformly and transmit test radio wave signals. The transmitter is an easily movable transmitter, and the test radio wave signal may be transmitted while sequentially moving to an arbitrarily selected location without arranging m units in advance. Note that the test transmitters (test access points) PL1 to PLm are removed from the indoors when the collection of the pre-learning data for pre-learning is completed.

また、ターゲットになる対象物品Tは、前述のように、アクティブ無線タグや無線装置等の無線電波信号を発信する機能を搭載しており、屋内に配置した際に、当該対象物品Tの配置位置が推定されるように、無線電波信号を継続して発信することが可能である。   Further, as described above, the target article T as a target is equipped with a function of transmitting a radio wave signal such as an active wireless tag or a wireless device, and when the target article T is placed indoors, Therefore, it is possible to continuously transmit a radio wave signal.

また、データベースを備えた位置推定装置LSは、図1に示すように、物品の位置を推定するための各種の情報処理を行う演算処理部として、事前学習用データ収集部11、事前学習RSSI値マップ生成部12、対象物品RSSI値収集部13、および、対象物品位置推定部14を少なくとも備えており、各種情報を蓄積するためのデータベースとして、事前学習用データ蓄積テーブル21、事前学習RSSI値マップ登録テーブル22、および、対象物品RSSI値保存テーブル23を少なくとも備えている。   In addition, as shown in FIG. 1, the position estimation device LS provided with a database is a pre-learning data collection unit 11, a pre-learning RSSI value, as an arithmetic processing unit that performs various types of information processing for estimating the position of an article. At least a map generation unit 12, a target article RSSI value collection unit 13, and a target article position estimation unit 14, and as a database for storing various information, a pre-learning data storage table 21, a pre-learning RSSI value map At least a registration table 22 and a target article RSSI value storage table 23 are provided.

事前学習用データ収集部11は、事前学習用として1ないし複数のテスト発信機PL1〜PLmのそれぞれから発信されたテスト用無線電波信号のRSSI値の時間的な変化状況を、特定箇所に配置している1ないし複数の受信機AP1〜APnそれぞれによってあらかじめ定めた一定時間の間(例えば5分間)に亘って連続的に受信して、事前学習用データとしてデータベースの事前学習用データ蓄積テーブル21に蓄積する処理を行う。   The pre-learning data collection unit 11 arranges the temporal change state of the RSSI value of the test radio wave signal transmitted from each of one or more test transmitters PL1 to PLm for pre-learning at a specific location. Are continuously received for a predetermined time (for example, 5 minutes) by each of the one or more receivers AP1 to APn, and stored in the pre-learning data storage table 21 of the database as pre-learning data. Perform accumulation processing.

また、事前学習RSSI値マップ生成部12は、1ないし複数の受信機AP1〜APnそれぞれについて、事前学習用データ収集部11によって収集されて事前学習用データ蓄積テーブル21に事前学習用の事前学習用データとして蓄積された受信機AP1〜APnそれぞれにおけるテスト用無線電波信号のRSSI値の統計的な特徴を確率密度分布として抽出して、ガウス過程による回帰処理を施す。   The pre-learning RSSI value map generator 12 collects the pre-learning data storage table 21 for each of one or a plurality of receivers AP1 to APn and stores them in the pre-learning data storage table 21 for pre-learning. Statistical characteristics of the RSSI value of the test radio wave signal stored in each of the receivers AP1 to APn accumulated as data are extracted as a probability density distribution and subjected to regression processing by a Gaussian process.

而して、テスト発信機(テスト用アクセスポイント)PL1〜PLmそれぞれが配置された既知の箇所からのテスト用無線電波信号のRSSI値に基づいて、テスト発信機(テスト用アクセスポイント)PL1〜PLmが配置されていない屋内の空間的な箇所から発信された場合のテスト用無線電波信号のRSSI値を推定することによって、屋内の空間的に離散的な箇所におけるRSSI値のみならず、屋内の空間的な全域を確率分布によりカバーした連続的な箇所におけるRSSI値を生成して、事前学習RSSI値マップとしてデータベースの事前学習RSSI値マップ登録テーブル22に設定登録する。   Thus, based on the RSSI values of the test radio wave signals from known locations where the test transmitters (test access points) PL1 to PLm are respectively arranged, the test transmitters (test access points) PL1 to PLm By estimating the RSSI value of the test radio wave signal when the signal is transmitted from an indoor spatial location where no signal is placed, not only the RSSI value at a spatially discrete location indoors but also the indoor space An RSSI value at a continuous location that covers the entire region with a probability distribution is generated and set and registered in the pre-learning RSSI value map registration table 22 of the database as a pre-learning RSSI value map.

したがって、事前学習結果として、テスト発信機(テスト用アクセスポイント)PL1〜PLmを用いたテスト用無線電波信号のRSSI値の収集量が少ない場合であっても、位置を特定しようとする対象物品Tに関する位置を推定するために必要とする屋内の全域を確率分布として連続的にカバーしたRSSI値を事前に生成することができ、より少ない計算量でより正確に対象物品Tの位置を推定するための準備が整うことになる。   Therefore, as a result of prior learning, even if the amount of collected RSSI values of the test radio wave signals using the test transmitters (test access points) PL1 to PLm is small, the target article T whose position is to be specified. In order to estimate the position of the target article T more accurately with a smaller amount of calculation, it is possible to generate in advance an RSSI value that continuously covers the entire indoor area necessary for estimating the position relating to the position as a probability distribution. Will be ready.

また、対象物品RSSI値収集部13は、事前学習後において、屋内に設置されている物品のうち、位置を特定しようとする対象物品Tから発信された無線電波信号のRSSI値を、1ないし複数の特定箇所それぞれに配置している1ないし複数の受信機AP1〜APnそれぞれによって受信して、対象物品RSSI値としてデータベースの対象物品RSSI値保存テーブル23に保存する処理を行う。   Further, the target article RSSI value collection unit 13 sets one or more RSSI values of radio wave signals transmitted from the target article T whose position is to be identified among articles installed indoors after prior learning. Are received by each of one or more receivers AP1 to APn arranged at each of the specific locations, and stored in the target article RSSI value storage table 23 of the database as the target article RSSI value.

また、対象物品位置推定部14は、対象物品RSSI値収集部13によって収集されてデータベースの対象物品RSSI値保存テーブル23に保存された対象物品Tからの無線電波信号のRSSI値すなわち対象物品RSSI値と、事前学習RSSI値マップ生成部12によって生成されて事前学習RSSI値マップ登録テーブル22に登録された事前学習RSSI値マップとに基づいて、最尤法(MLE:Maximum Likelihood Estimation)等のデータ処理を適用することによって、対象物品Tの位置を推定する処理を行う。   In addition, the target article position estimation unit 14 collects the RSSI value of the radio wave signal from the target article T collected by the target article RSSI value collection unit 13 and stored in the target article RSSI value storage table 23 of the database, that is, the target article RSSI value. And data processing such as maximum likelihood (MLE) based on the pre-learning RSSI value map generated by the pre-learning RSSI value map generation unit 12 and registered in the pre-learning RSSI value map registration table 22 Is applied to estimate the position of the target article T.

なお、位置推定装置LSは、データベースを備えた位置特定専用の制御装置として構築しても良いし、データベースを備えた汎用コンピュータとして構築しても良い。また、位置推定装置LSの演算処理部を構成する事前学習用データ収集部11、事前学習RSSI値マップ生成部12、対象物品RSSI値収集部13、および、対象物品位置推定部14の各部位が、同一の制御装置やコンピュータ内に配置されていなく、複数の異なる制御装置やコンピュータに分散配置されていても良いし、また、事前学習用データ収集部11、事前学習RSSI値マップ生成部12、対象物品RSSI値収集部13、および、対象物品位置推定部14の各部位が実施する各機能のうち1ないし複数の機能(すべての機能の場合も含む)を、制御用コンピュータや汎用コンピュータ等のコンピュータによって実行可能なプログラムとして構成することも可能である。   Note that the position estimation device LS may be constructed as a position-specific control device equipped with a database, or may be constructed as a general-purpose computer equipped with a database. In addition, each part of the pre-learning data collection unit 11, the pre-learning RSSI value map generation unit 12, the target article RSSI value collection unit 13, and the target article position estimation unit 14 that constitutes the arithmetic processing unit of the position estimation device LS is provided. The pre-learning data collection unit 11, the pre-learning RSSI value map generation unit 12, may not be arranged in the same control unit or computer, and may be distributed to a plurality of different control units or computers. One or more functions (including all functions) among the functions performed by each part of the target article RSSI value collection unit 13 and the target article position estimation unit 14 are controlled by a control computer, a general-purpose computer, or the like. It can also be configured as a program executable by a computer.

また、位置推定装置LSに備えられている前記データベースについても、位置推定装置LSとは独立のデータベースサーバとして構成して、該データベースサーバに事前学習用データ収集部11や対象物品RSSI値収集部13と同等の機能も合わせて配置するようにしても良いが、如何なる構成を用いる場合においても、前記データベースは、事前学習用データ収集部11や対象物品RSSI値収集部13等によって収集されるテスト発信機PL1〜PLmからのテスト用無線電波信号のRSSI値や対象物品Tからの無線電波信号のRSSI値に関するデータをリアルタイムに所定の領域に蓄積することが可能な性能を有している。   Further, the database provided in the position estimation device LS is also configured as a database server independent of the position estimation device LS, and the pre-learning data collection unit 11 and the target article RSSI value collection unit 13 are included in the database server. The same function may be arranged together, but in any configuration, the database is transmitted by the test collection collected by the pre-learning data collection unit 11, the target article RSSI value collection unit 13, etc. It has the capability of accumulating data related to the RSSI value of the test radio wave signal from the machines PL1 to PLm and the RSSI value of the radio wave signal from the target article T in a predetermined area in real time.

(本発明の実施形態の動作例)
次に、図1に示した本発明に係る物品位置特定システムの動作について、その一例を、図2のフローチャートを用いて説明する。図2は、図1の物品位置特定システムの動作の一例を説明するためのフローチャートであり、本発明に係る物品位置特定方法の一例を示している。
(Operation example of the embodiment of the present invention)
Next, an example of the operation of the article position specifying system according to the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of the operation of the article position specifying system in FIG. 1, and shows an example of the article position specifying method according to the present invention.

図2のフローチャートに示すように、本発明に係る物品位置特定方法は、事前学習用として屋内のあらかじめ定めた任意の1ないし複数の位置から発信したテスト用無線電波信号のRSSI値を事前学習用データとして収集して事前学習を行う事前学習フェーズ(図2(A)のフローチャート)と、事前学習後において、実際に位置を特定しようとする対象物品Tが発信した無線電波信号のRSSI値と事前学習結果とに基づいて、該対象物品Tの位置を推定する位置推定フェーズ(図2(B)のフローチャート)との、2つのフェーズに分かれて構成されていて、それぞれ、以下のような構成要件からなっている。   As shown in the flowchart of FIG. 2, the article position specifying method according to the present invention uses the RSSI values of test radio wave signals transmitted from any one or more predetermined indoor positions for pre-learning. A pre-learning phase (flowchart in FIG. 2A) in which data is collected and pre-learned, and an RSSI value of a radio wave signal transmitted from the target article T to be actually identified after pre-learning and pre-learning Based on the learning result, it is divided into two phases, a position estimation phase for estimating the position of the target article T (the flowchart in FIG. 2B), and the following configuration requirements It is made up of.

まず、図2(A)の事前学習フェーズにおいては、次のStep1(事前学習用データ収集ステップ)、Step2(事前学習RSSI値マップ生成ステップ)の2つのステップから構成される。   First, the pre-learning phase of FIG. 2 (A) includes the following two steps: Step 1 (pre-learning data collection step) and Step 2 (pre-learning RSSI value map generation step).

(1)事前学習用データ収集部11による事前学習用データの収集(図2(A)のステップStep1)
図1に示した事前学習用データ収集部11は、無線電波信号の受信用のセンサとして屋内のあらかじめ定めた1ないし複数の特定箇所に設置した1ないし複数の受信機AP1〜APn(図1の場合、n=5)によって、あらかじめ定めた一定時間(例えば5分間)の間、事前学習用として当該屋内の任意に設定された1ないし複数の既知の箇所に配置した1ないし複数のテスト発信機(テスト用アクセスポイント)PL1〜PLm(図9の場合、m=9)それぞれから発信されるテスト用無線電波信号のRSSI値(受信無線電波強度)を連続的に測定して、事前学習用データとして、データベースの事前学習用データ蓄積テーブル21に保存する。
(1) Collection of pre-learning data by the pre-learning data collection unit 11 (step Step 1 in FIG. 2A)
The pre-learning data collection unit 11 shown in FIG. 1 includes one or more receivers AP1 to APn (in FIG. 1) installed at one or more predetermined specific locations indoors as sensors for receiving radio wave signals. In this case, n = 5), one or more test transmitters arranged at one or more known locations arbitrarily set in the room for pre-learning for a predetermined time (for example, 5 minutes). (Access point for test) PL 1 to PLm (in the case of FIG. 9, m = 9) Continuously measure the RSSI value (received radio wave intensity) of the test radio wave signal transmitted from each, and the data for pre-learning Is stored in the pre-learning data storage table 21 of the database.

(2)事前学習RSSI値マップ生成部12による事前学習用データの解析結果に基づく事前学習RSSI値マップの生成(図2(A)のステップStep2)
次に、図1の事前学習RSSI値マップ生成部12は、ステップStep1において事前学習用データ収集部11により事前学習用データ蓄積テーブル21に保存した事前学習用データに対して、ガウス過程による回帰分析手法を適用することによって、屋内の他の箇所(つまり、テスト用無線電波信号を発信するテスト発信機を配置していない個所)からの無線電波信号のRSSI値(受信電界強度)を連続的な確率分布として推定して、テスト発信機を配置した箇所とテスト発信機を配置していない個所との双方から、屋内の空間的な全域を連続的にカバーした事前学習RSSI値マップを連続的なRSSI値の確率分布マップとして生成して、データベースの事前学習RSSI値マップ登録テーブル22に設定登録する。
(2) Generation of a pre-learning RSSI value map based on the analysis result of the pre-learning data by the pre-learning RSSI value map generation unit 12 (step Step 2 in FIG. 2A)
Next, the pre-learning RSSI value map generation unit 12 in FIG. 1 performs regression analysis using a Gaussian process on the pre-learning data stored in the pre-learning data storage table 21 by the pre-learning data collection unit 11 in Step 1. By applying the method, the RSSI value (received electric field strength) of the radio wave signal from other indoor locations (that is, the location where the test transmitter for transmitting the test radio wave signal is not arranged) is continuously obtained. Estimated as a probability distribution, a pre-learning RSSI value map that covers the entire indoor space continuously from both the place where the test transmitter is placed and the place where the test transmitter is not placed An RSSI value probability distribution map is generated and set and registered in the pre-learning RSSI value map registration table 22 of the database.

かくのごとき事前学習フェーズにより、屋内の全域を連続的にカバーした事前学習RSSI値マップをデータベースの事前学習RSSI値マップ登録テーブル22にあらかじめ設定登録した後において、起動される位置推定フェーズにおいては、次のStep3(対象物品RSSI値収集ステップ)、Step4(対象物品位置推定ステップ)の2つのステップから構成される。   In the position estimation phase that is activated after the pre-learning RSSI value map that continuously covers the entire indoor area is set and registered in advance in the pre-learning RSSI value map registration table 22 of the database by the pre-learning phase like this, The following Step 3 (target article RSSI value collection step) and Step 4 (target article position estimation step) are included.

(3)対象物品RSSI値収集部13による対象物品Tからの無線電波信号のRSSI値の収集(図2(B)のステップStep3)
図1の対象物品RSSI値収集部13は、屋内に配置したターゲットすなわち対象物品Tの配置位置を特定したい場合、屋内に配置された該対象物品Tから実際に無線電波信号を発信させることによって、当該無線電波信号のRSSI値を、あらかじめ定めた1ないし複数の特定箇所にセンサとして配置されている受信機AP1〜APnそれぞれによって収集して、データベースの対象物品RSSI値保存テーブル23に保存する。
(3) Collection of RSSI values of radio wave signals from the target article T by the target article RSSI value collection unit 13 (Step 3 in FIG. 2B)
When the target article RSSI value collection unit 13 of FIG. 1 wants to specify the position of a target placed indoors, that is, the target article T, by actually transmitting a radio wave signal from the target article T placed indoors, The RSSI value of the radio wave signal is collected by each of the receivers AP1 to APn arranged as sensors at one or more predetermined specific locations, and stored in the target article RSSI value storage table 23 of the database.

(4)対象物品位置推定部14による対象物品の位置の推定(図2(B)のステップStep4)
図1の対象物品位置推定部14は、ステップStep3において対象物品RSSI値収集部13により対象物品RSSI値保存テーブル23に保存した対象物品Tからの無線電波信号のRSSI値と事前学習フェーズのステップStep2において事前学習RSSI値マップ生成部12により事前学習RSSI値マップ登録テーブル22に設定登録した事前学習RSSI値マップとに基づいて、最尤法(MLE)等の位置特定アルゴリズムに基づくデータ処理を適用することにより、ターゲットとして位置を特定しようとしている対象物品Tの位置を推定する。
(4) Estimation of the position of the target article by the target article position estimation unit 14 (Step Step 4 in FIG. 2B)
The target article position estimation unit 14 in FIG. 1 performs the RSSI value of the radio wave signal from the target article T stored in the target article RSSI value storage table 23 by the target article RSSI value collection unit 13 in step Step 3 and step 2 in the pre-learning phase. Based on the pre-learning RSSI value map set and registered in the pre-learning RSSI value map registration table 22 by the pre-learning RSSI value map generation unit 12, data processing based on a location specifying algorithm such as maximum likelihood (MLE) is applied. Thus, the position of the target article T whose position is to be specified as a target is estimated.

次に、図2のステップStep2において事前学習RSSI値マップ生成部12によって事前学習RSSI値マップを生成する具体的な処理手順の例について、図3を用いてさらに説明する。図3は、図1の事前学習RSSI値マップ生成部12によって事前学習RSSI値マップを生成する具体的な処理手順の一例を説明するための説明図である。   Next, an example of a specific processing procedure for generating the pre-learning RSSI value map by the pre-learning RSSI value map generation unit 12 in Step 2 of FIG. 2 will be further described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an example of a specific processing procedure for generating a pre-learning RSSI value map by the pre-learning RSSI value map generation unit 12 of FIG. 1.

図3に示すように、事前学習用としてあらかじめ任意に定めたm個の箇所に配置している各テスト発信機PL1〜PLmからのテスト用無線電波信号のRSSI値を、あらかじめ定めた特定の箇所に設置した受信機AP1〜APnにより、あらかじめ定めた一定時間の間(例えば5分間)、あらかじめ定めた周期で連続的に計測して、それぞれの受信機AP1〜APnごとに、事前学習用データRSS_Cal1、RSS_Cal2、…、RSS_CalNとして収集する。   As shown in FIG. 3, the RSSI values of the test radio wave signals from the test transmitters PL1 to PLm that are arranged at m locations that are arbitrarily determined in advance for pre-learning are determined in specific locations. Is continuously measured at a predetermined period for a predetermined time (for example, 5 minutes) by the receivers AP1 to APn installed in the receiver, and the pre-learning data RSS_Cal1 for each of the receivers AP1 to APn. , RSS_Cal2,..., RSS_CalN.

しかる後、収集した複数個の事前学習用データRSS_Cal1、RSS_Cal2、…、RSS_CalNについて、それぞれの受信機AP1〜APnごとに、前記一定時間内における各RSSI値データのヒストグラム等を求めることによって、各テスト発信機PL1〜PLmそれぞれの事前学習用データすなわちRSSI値データの統計的な特徴として、確率密度関数pdf(Probability Density Function)すなわち
pdf(RSS/x) …(1)
ここで、i=1,2,〜,N
を、n台のそれぞれの受信機AP1〜APnごとの離散的なRSSI値データとして抽出する。
After that, for each of the collected pre-learning data RSS_Cal1, RSS_Cal2,. As statistical characteristics of the pre-learning data of each of the transmitters PL1 to PLm, that is, RSSI value data, a probability density function pdf (Probability Density Function), that is, pdf (RSS / x i ) (1)
Where i = 1, 2,..., N
Are extracted as discrete RSSI value data for each of the n receivers AP1 to APn.

ここで、それぞれの受信機AP1〜APnごとに抽出した各テスト発信機PL1〜PLmのRSSI値データの統計的な特徴を示す確率密度関数pdf(RSS/x)は、空間的に離散的なRSSI値データとなっている。そこで、それぞれの受信機AP1〜APnごとに、各テスト発信機PL1〜PLmのRSSI値データに関する離散的な確率密度関数pdf(RSS/x)に対して、ガウス過程による回帰処理を施すことにより、連続的な確率分布による連続RSSI値データを求める。 Here, the probability density function pdf (RSS / x i ) indicating the statistical characteristics of the RSSI value data of the test transmitters PL1 to PLm extracted for each of the receivers AP1 to APn is spatially discrete. It is RSSI value data. Therefore, for each receiver AP1 to APn, against discrete probability density function pdf (RSS / x i) about RSSI value data for each test transmitter PL1~PLm, by performing a regression process by Gaussian process Then, continuous RSSI value data based on a continuous probability distribution is obtained.

すなわち、次の式(2)に示すように、受信機AP1〜APnごとに、離散的な確率密度関数pdf(RSS/x)を、ガウス過程回帰処理により、屋内の全域を確率分布としてカバーする連続的なRSSI値を示す連続的な確率密度関数pdf(RSS/x)に変換する。 That is, as shown in the following equation (2), a discrete probability density function pdf (RSS / x i ) is covered as a probability distribution over the entire indoor area by Gaussian process regression processing for each of the receivers AP1 to APn. To a continuous probability density function pdf (RSS / x) indicating a continuous RSSI value.

pdf(RSS/x)=n(μRSS(x),σ RSS(x)) …(2)
ここで、μ:RSSI値の平均値、σ:RSSI値の分散
ガウス過程回帰処理によって生成したpdf(RSS/x)の確率分布マップは、事前学習RSSI値マップとして事前学習RSSI値マップ登録テーブル22に設定登録される。
pdf (RSS / x) = n (μ RSS (x), σ 2 RSS (x)) (2)
Here, μ: average value of RSSI value, σ 2 : variance of RSSI value The probability distribution map of pdf (RSS / x) generated by Gaussian process regression processing is a pre-learning RSSI value map registration table as a pre-learning RSSI value map. 22 is set and registered.

なお、図5の左下には、各テスト発信機PL1〜PLmが配置されていた屋内の各箇所における離散的なRSSI値の分布状態を模式的に示しており、図5の右下には、ガウス過程回帰処理によって連続的な確率分布として生成した連続的なRSSI値のカバーイメージを模式的に示している。ただし、図5の右下のカバーイメージでは、RSSI値が階段状に変化して異なるRSSI値間に境界線があるかのように表現されているが、ガウス過程回帰処理によって得られるRSSI値は、連続的に徐々に変化していくものであって、かかる境界線が存在するものではない。   In addition, in the lower left of FIG. 5, a distribution state of discrete RSSI values in each indoor location where the test transmitters PL <b> 1 to PLm are arranged is schematically shown, and in the lower right of FIG. 5, A cover image of continuous RSSI values generated as a continuous probability distribution by Gaussian process regression processing is schematically shown. However, in the lower right cover image of FIG. 5, the RSSI value changes in a stepped manner and is expressed as if there is a boundary line between different RSSI values, but the RSSI value obtained by Gaussian process regression processing is It is a continuous and gradual change, and no such boundary exists.

ここで、各テスト発信機PL1〜PLmのRSSI値データの統計的な特徴を示す確率密度関数pdf(RSS/x)に対してガウス過程回帰処理を施す際に適用する共分散関数としては、図4〜図6に示すようなSquared Exponential(SE:二乗指数共分散関数)、Matern(一般的な非定常共分散関数)、Rational Quadratic(RQ:有理二次形式共分散関数)等のいずれの共分散関数を適用しても構わない。 Here, as a covariance function applied when the Gaussian process regression process is performed on the probability density function pdf (RSS / x i ) indicating the statistical characteristics of the RSSI value data of the test transmitters PL1 to PLm, Any of Squared Exponential (SE: square exponential covariance function), Matern (general nonstationary covariance function), Rational Quadratic (RQ: rational quadratic covariance function), etc. as shown in FIGS. A covariance function may be applied.

図4は、事前学習RSSI値マップを生成するガウス過程回帰処理に共分散関数として適用するSquared Exponential共分散関数を説明する説明図であり、図5は、事前学習RSSI値マップを生成するガウス過程回帰処理に共分散関数として適用するMatern共分散関数を説明する説明図であり、図6は、事前学習RSSI値マップを生成するガウス過程回帰処理に共分散関数として適用するRational Quadratic共分散関数を説明する説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a Squared Exponential covariance function applied as a covariance function to a Gaussian process regression process for generating a pre-learning RSSI value map, and FIG. 5 is a Gauss process for generating a pre-learning RSSI value map. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a Matern covariance function applied as a covariance function to a regression process. FIG. 6 shows a Rational Quadratic covariance function applied as a covariance function to a Gaussian process regression process for generating a pre-learning RSSI value map. It is explanatory drawing demonstrated.

図4に示すように、Squared Exponential共分散関数kSE(x,x)は、滑らかな関数であって、無限に微分することが可能であり、次の式(3)によって与えられる。 As shown in FIG. 4, the Squared Exponential covariance function k SE (x i , x j ) is a smooth function, can be differentiated infinitely, and is given by the following equation (3).

SE(x,x)=σ exp{−(x−x/2l}+σ νδij
…(3)
ここで、σ :振幅の分散
l:分散を特徴付けるLength Scale
σ ν:ノイズ分散
式(3)において、振幅の分散σ 、Length Scale l、ノイズ分散σ νは、マニュアルによって任意の値にセットすることも可能であるが、周辺尤度p(y/x,l,σ ,σ ν)を最大化するものから導出することも可能である。
k SE (x i , x j ) = σ 2 f exp {− (x i −x j ) 2 / 2l 2 } + σ 2 v δ ij
... (3)
Where σ 2 f : amplitude variance
l: Length Scale characterizing dispersion
σ 2 ν : Noise variance In equation (3), amplitude variance σ 2 f , Length Scale 1 and noise variance σ 2 ν can be set to arbitrary values manually, but marginal likelihood p ( It is also possible to derive from the one that maximizes y / x, l, σ 2 f , σ 2 v ).

また、図5に示すように、Matern共分散関数kMatern(x,x)は、次の式(4)によって与えられる。 Further, as shown in FIG. 5, the Matern covariance function k Matern (x i , x j ) is given by the following equation (4).

Matern(x,x)=(21−ν/Γ(ν))・((2ν)1/2|x−x|/l)・Κν((2ν)1/2|x−x|/l) …(4)
ここで、ν:滑らかさを規定するパラメータ(|1−ν|は微分可能)
l:分散を特徴付けるLength Scale
Γ(ν):ガンマ関数
Κν:ベッセル関数
式(4)において、νは、大きいほど滑らかになるが、ν=1/2の時、ブラウン運動となり、ν→∞の時、式(1)と同様のSquared Exponential共分散関数になる。
k Matern (x i , x j ) = (2 1−ν / Γ (ν)) · ((2ν) 1/2 | x i −x j | / l) · Κ ν ((2ν) 1/2 | x i −x j | / l) (4)
Where ν is a parameter that defines smoothness (| 1-ν | is differentiable)
l: Length Scale characterizing dispersion
Γ (ν): Gamma function
Ν ν : Bessel function In equation (4), the larger ν is, the smoother it is, but when ν = 1/2, it becomes Brownian motion, and when ν → ∞, the same Squared Exponential covariance as equation (1) Become a function.

また、図6に示すように、Rational Quadratic共分散関数kRQ(x,x)は、次の式(5)によって与えられる。 Also, as shown in FIG. 6, the Rational Quadratic covariance function k RQ (x i , x j ) is given by the following equation (5).

RQ(x,x)=(1+|xi−xj|/2αl}−α …(5)
ここで、α:滑らかさを規定するパラメータ
l:分散を特徴付けるLength Scale
式(5)において、ν→∞の時、式(1)と同様のSquared Exponential共分散関数になる。
k RQ (x i , x j ) = (1+ | xi−xj | 2 / 2αl} −α (5)
Where α is a parameter that defines smoothness
l: Length Scale characterizing dispersion
In Equation (5), when ν → ∞, the Squared Exponential covariance function is the same as in Equation (1).

次に、図2のステップStep4において対象物品位置推定部14によって対象物品Tの位置を推定するための位置特定アルゴリズムとして適用する最尤法(MLE:Maximum Likelihood Estimation)の一例を、図7を用いてさらに説明する。図7は、図1の対象物品位置推定部14によって対象物品Tの位置を推定するための位置特定アルゴリズムとして適用する最尤法の具体的な処理手順の一例を説明するための説明図である。   Next, FIG. 7 is used as an example of a maximum likelihood method (MLE: Maximum Likelihood Estimation) applied as a position specifying algorithm for estimating the position of the target article T by the target article position estimating unit 14 in Step 4 of FIG. Further explanation will be given. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an example of a specific processing procedure of the maximum likelihood method applied as a position specifying algorithm for estimating the position of the target article T by the target article position estimating unit 14 of FIG. .

対象物品位置推定部14においては、対象物品Tの位置を推定する際に、前述したように、事前学習結果として生成した事前学習RSSI値マップおよび対象物品Tからの無線電波信号のRSSI値である対象物品RSSI値に対して、最尤法を適用することによって、対象物品Tからの無線電波信号のRSSI値に最も類似した位置を推定する。つまり、図7に示すように、例えば、対象物品Tからの無線電波信号を受信したn台の受信機(アクセスポイント)AP1〜APnから、それぞれ、統計的に独立なRSSI値s={s,s,…,s}が得られている場合、パラメータが不明の統計モデルに関する推定手法として、対象物品Tの位置xMLEの推定は、次の式(6)で示されるように、未知の位置に対する結合尤度p(x/s)を最大化することによって推定することができる。 When estimating the position of the target article T in the target article position estimation unit 14, as described above, the pre-learning RSSI value map generated as a pre-learning result and the RSSI value of the radio wave signal from the target article T are used. The position most similar to the RSSI value of the radio wave signal from the target article T is estimated by applying the maximum likelihood method to the target article RSSI value. That is, as shown in FIG. 7, for example, statistically independent RSSI values s = {s 1 , respectively, from n receivers (access points) AP1 to APn that have received a radio wave signal from the target article T. , S 2 ,..., S n }, as an estimation method for the statistical model with unknown parameters, the estimation of the position x MLE of the target article T is expressed by the following equation (6): It can be estimated by maximizing the joint likelihood p (x / s) for an unknown location.

Figure 2013053930
argmax:結合尤度p(x/s)の関数を最大化するxが存在するとき
の値
ここで、ベイズ法を適用する場合は、次の式(7)に示す関係が得られる。
Figure 2013053930
argmax: when there exists x that maximizes the function of the joint likelihood p (x / s)
Here, when applying the Bayesian method, the relationship shown in the following equation (7) is obtained.

Figure 2013053930
したがって、RSSI値の平均をGP_Mean、RSSI値の分散をGP_Varと表すと、次の式(8)に示すように、
Figure 2013053930
Therefore, when the average of the RSSI values is expressed as GP_Mean and the variance of the RSSI values is expressed as GP_Var, as shown in the following equation (8),

Figure 2013053930
の関係が成立する。
Figure 2013053930
The relationship is established.

さらに、式(8)に関するガウス負対数尤度関数は、次の式(9)で与えられる。   Furthermore, the Gaussian negative log likelihood function for equation (8) is given by equation (9) below.

Figure 2013053930
したがって、結合尤度が最大化する値を求めるには、この式(9)を微分した結果が0になる平均GP_Meanの値を求めることによって、対象物品Tの位置xMLEを推定することができる。
Figure 2013053930
Therefore, in order to obtain a value at which the joint likelihood is maximized, the position x MLE of the target article T can be estimated by obtaining the average GP_Mean value at which the result obtained by differentiating the equation (9) becomes zero. .

(本実施形態の効果)
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、事前学習用としてあらかじめ任意に定めた1ないし複数の既知の場所それぞれに配置した事前学習用のテスト発信機PL1〜PLmから発信した無線電波信号のRSSI値を事前学習用データとして収集し、収集した該事前学習用データに対してガウス過程による回帰分析を適用して、事前学習RSSI値マップを連続的なRSSI値の確率分布マップとしてあらかじめ作成しておくことによって、少ない事前学習用データ量であっても、対象物品Tの位置をより正確に推定することが可能になるという格別の効果が得られる。
(Effect of this embodiment)
As described above in detail, in the present embodiment, radio waves transmitted from the test transmitters PL1 to PLm for pre-learning arranged in one or more known locations arbitrarily determined in advance for pre-learning. The RSSI value of the signal is collected as pre-learning data, and regression analysis by a Gaussian process is applied to the collected pre-learning data, so that the pre-learning RSSI value map is previously obtained as a probability distribution map of continuous RSSI values. By creating the data, it is possible to obtain a special effect that the position of the target article T can be estimated more accurately even with a small amount of pre-learning data.

11…事前学習用データ収集部、12…事前学習RSSI値マップ生成部、13…対象物品RSSI値収集部、14…対象物品位置推定部、21…事前学習用データ蓄積テーブル、22…事前学習RSSI値マップ登録テーブル、23…対象物品RSSI値保存テーブル、AP1〜APn…受信機(アクセスポイント、センサ)、LS…位置推定装置、PL1〜PLm…テスト発信機(テスト用アクセスポイント)、T…対象物品(ターゲット)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Pre-learning data collection part, 12 ... Pre-learning RSSI value map generation part, 13 ... Target article RSSI value collection part, 14 ... Target article position estimation part, 21 ... Pre-learning data accumulation table, 22 ... Pre-learning RSSI Value map registration table, 23 ... target article RSSI value storage table, AP1 to APn ... receiver (access point, sensor), LS ... position estimation device, PL1 to PLm ... test transmitter (test access point), T ... target Article (target).

Claims (8)

屋内に設置した物品の位置を特定する物品位置特定システムであって、
事前学習用として任意に設定された前記屋内の1ないし複数の箇所それぞれに配置した1ないし複数のテスト発信機それぞれから発信されたテスト用無線電波信号に関するRSSI値(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度)を、あらかじめ定めた1ないし複数の特定箇所それぞれに設置した1ないし複数の受信機それぞれによってあらかじめ定めた一定時間の間連続的に収集する事前学習用データ収集部と、
該事前学習用データ収集部によって事前学習用として収集された前記テスト用無線電波信号のRSSI値に対してガウス過程による回帰処理を施すことにより、前記テスト発信機が配置されていない前記屋内の箇所から発信された場合の前記テスト用無線電波信号のRSSI値を推定して、前記屋内の空間的な全域をカバーした事前学習RSSI値マップを生成する事前学習RSSI値マップ生成部と、
前記屋内に設置されている物品のうち位置を特定しようとする対象物品から発信された無線電波信号のRSSI値を、1ないし複数の前記特定箇所それぞれに設置した1ないし複数の前記受信機それぞれにより対象物品RSSI値として収集する対象物品RSSI値収集部と、
該対象物品RSSI値収集部によって収集された前記対象物品RSSI値と前記事前学習RSSI値マップ生成部によって生成された前記事前学習RSSI値マップとに基づいて前記対象物品の位置を推定する対象物品位置推定部と、
を少なくとも備えていることを特徴とする物品位置特定システム。
An article position specifying system for specifying the position of an article installed indoors,
An RSSI value (Received Signal Strength Indicator) regarding a test radio wave signal transmitted from each of one or a plurality of test transmitters arranged in one or a plurality of indoor locations arbitrarily set for pre-learning ) Is continuously collected for a predetermined period of time by each of one or more receivers installed in each of one or more predetermined specific locations;
The indoor location where the test transmitter is not arranged by performing a regression process by a Gaussian process on the RSSI value of the test radio wave signal collected for pre-learning by the pre-learning data collection unit A pre-learning RSSI value map generating unit that estimates the RSSI value of the test radio wave signal when transmitted from the mobile station and generates a pre-learning RSSI value map that covers the entire indoor space;
The RSSI value of the radio wave signal transmitted from the target article whose position is to be identified among the articles installed indoors is respectively determined by one or more of the receivers installed at one or more of the specific locations. A target article RSSI value collection unit for collecting the target article RSSI value;
Target for estimating the position of the target article based on the target article RSSI value collected by the target article RSSI value collection unit and the pre-learning RSSI value map generated by the pre-learning RSSI value map generation unit An article position estimation unit;
An article position specifying system comprising:
請求項1に記載の物品位置特定システムにおいて、
前記事前学習RSSI値マップ生成部は、前記事前学習RSSI値マップを生成する際に、前記事前学習用データ収集部によって前記一定時間の間連続的に収集した前記テスト用無線電波信号のRSSI値に関して算出した離散的な確率密度関数に対してガウス過程による回帰処理を施して連続的な確率密度関数に変換することによって、前記屋内の空間的な全域をカバーした前記事前学習RSSI値マップを連続的なRSSI値の確率分布マップとして生成することを特徴とする物品位置特定システム。
In the article location system according to claim 1,
The pre-learning RSSI value map generator generates the pre-learning RSSI value map, the test radio wave signal continuously collected for the predetermined time by the pre-learning data collection unit. The pre-learning RSSI value covering the entire spatial area of the indoor space by performing a regression process by a Gaussian process on the discrete probability density function calculated with respect to the RSSI value and converting it into a continuous probability density function. An article location system characterized by generating a map as a probability distribution map of continuous RSSI values.
請求項1または2に記載の物品位置特定システムにおいて、
前記対象物品位置推定部は、前記対象物品RSSI値と前記事前学習RSSI値マップとに基づいて前記対象物品の位置を特定する際に、前記対象物品RSSI値および前記事前学習RSSI値マップに対して最尤法を適用して、前記対象物品RSSI値に最も類似した位置を推定することを特徴とする物品位置特定システム。
In the article location system according to claim 1 or 2,
When the target article position estimation unit identifies the position of the target article based on the target article RSSI value and the pre-learning RSSI value map, the target article RSSI value and the pre-learning RSSI value map An article position specifying system that applies a maximum likelihood method to estimate a position most similar to the target article RSSI value.
屋内に設置した物品の位置を特定する物品位置特定方法であって、
事前学習用として任意に設定された前記屋内の1ないし複数の箇所それぞれに配置した1ないし複数のテスト発信機それぞれから発信されたテスト用無線電波信号に関するRSSI値(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度)を、あらかじめ定めた1ないし複数の特定箇所それぞれに設置した1ないし複数の受信機それぞれによってあらかじめ定めた一定時間の間連続的に収集する事前学習用データ収集ステップと、
該事前学習用データ収集ステップにおいて事前学習用として収集された前記テスト用無線電波信号のRSSI値に対してガウス過程による回帰処理を施すことにより、前記テスト発信機が配置されていない前記屋内の箇所から発信された場合の前記テスト用無線電波信号のRSSI値を推定して、前記屋内の空間的な全域をカバーした事前学習RSSI値マップを生成する事前学習RSSI値マップ生成ステップと、
前記屋内に設置されている物品のうち位置を特定しようとする対象物品から発信された無線電波信号のRSSI値を、1ないし複数の前記特定箇所それぞれに設置した1ないし複数の前記受信機それぞれにより対象物品RSSI値として収集する対象物品RSSI値収集ステップと、
該対象物品RSSI値収集ステップにおいて収集された前記対象物品RSSI値と前記事前学習RSSI値マップ生成ステップにおいて生成された前記事前学習RSSI値マップとに基づいて前記対象物品の位置を推定する対象物品位置推定ステップと、
を少なくとも有していることを特徴とする物品位置特定方法。
An article position specifying method for specifying the position of an article installed indoors,
An RSSI value (Received Signal Strength Indicator) regarding a test radio wave signal transmitted from each of one or a plurality of test transmitters arranged in one or a plurality of indoor locations arbitrarily set for pre-learning ) Is continuously collected for a predetermined period of time by each of one or more receivers installed in each of one or more predetermined specific locations;
The indoor location where the test transmitter is not arranged by performing a regression process by a Gaussian process on the RSSI value of the test radio wave signal collected for pre-learning in the pre-learning data collection step A pre-learning RSSI value map generating step of estimating an RSSI value of the test radio wave signal when transmitted from the base station and generating a pre-learning RSSI value map that covers the entire indoor spatial area;
The RSSI value of the radio wave signal transmitted from the target article whose position is to be identified among the articles installed indoors is respectively determined by one or more of the receivers installed at one or more of the specific locations. A target article RSSI value collecting step of collecting as a target article RSSI value;
Target for estimating the position of the target article based on the target article RSSI value collected in the target article RSSI value collection step and the pre-learning RSSI value map generated in the pre-learning RSSI value map generation step An article position estimating step;
An article position specifying method characterized by comprising:
請求項4に記載の物品位置特定方法において、
前記事前学習RSSI値マップ生成ステップは、前記事前学習RSSI値マップを生成する際に、前記事前学習用データ収集ステップにおいて前記一定時間の間連続的に収集した前記テスト用無線電波信号のRSSI値に関して算出した離散的な確率密度関数に対してガウス過程による回帰処理を施して連続的な確率密度関数に変換することによって、前記屋内の空間的な全域をカバーした前記事前学習RSSI値マップを連続的なRSSI値の確率分布マップとして生成することを特徴とする物品位置特定方法。
In the article position specifying method according to claim 4,
In the pre-learning RSSI value map generation step, when the pre-learning RSSI value map is generated, the test radio wave signals collected continuously during the predetermined time in the pre-learning data collection step The pre-learning RSSI value covering the entire spatial area of the indoor space by performing a regression process by a Gaussian process on the discrete probability density function calculated with respect to the RSSI value and converting it into a continuous probability density function. An article position specifying method, wherein the map is generated as a probability distribution map of continuous RSSI values.
請求項5に記載の物品位置特定方法において、前記離散的な確率密度関数を前記連続的な確率密度関数に変換する際に適用する共分散関数として、Squared Exponential共分散関数、Matern共分散関数、Rational Quadratic共分散関数のいずれかを適用することを特徴とする物品位置特定方法。   6. The article location method according to claim 5, wherein as a covariance function applied when converting the discrete probability density function to the continuous probability density function, a Squared Exponential covariance function, a Matern covariance function, An article location method characterized by applying one of the Rational Quadratic covariance functions. 請求項4ないし6のいずれかに記載の物品位置特定方法において、
前記対象物品位置推定ステップは、前記対象物品RSSI値と前記事前学習RSSI値マップとに基づいて前記対象物品の位置を特定する際に、前記対象物品RSSI値および前記事前学習RSSI値マップに対して最尤法を適用して、前記対象物品RSSI値に最も類似した位置を推定することを特徴とする物品位置特定方法。
In the article position specifying method according to any one of claims 4 to 6,
In the target article position estimation step, when the position of the target article is specified based on the target article RSSI value and the pre-learning RSSI value map, the target article RSSI value and the pre-learning RSSI value map are used. An article position specifying method characterized by applying a maximum likelihood method to estimate a position most similar to the target article RSSI value.
請求項4ないし7のいずれかに記載の物品位置特定方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする物品位置特定プログラム。   8. An article position specifying program, wherein the article position specifying method according to claim 4 is implemented as a program executable by a computer.
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