JP2013205168A - User terminal and position estimation system - Google Patents

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康孝 西村
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable position estimation in only a small number of base stations.SOLUTION: One sound wave base station 3 transmits sound waves in a pulse line in accordance with a predetermined transmission interval and pulse information. Swing motion is applied to a user terminal 1, and a swing detection part 16 detects a swing section from the acquisition direction of a direction sensor part 15. A sound wave receiving part 12 receives the sound waves, and an interval calculation part 14 calculates reception interval of the sound waves in the swing section. A direction estimation part 17 estimates the direction of the sound wave base station 3 during the swing using the principal similar to the Doppler effect on the basis of a difference between a predetermined transmission interval and a predetermined reception interval. A distance estimation part 18 estimates a distance to the sound wave base station 3. On the basis of the estimated direction and distance, a position estimation part 19 estimates a position of the user terminal 1 to the sound wave base station 3 whose position is known.

Description

本発明は、音波(超音波を含む)を利用したユーザ端末及び位置推定システムに関する。   The present invention relates to a user terminal and a position estimation system using sound waves (including ultrasonic waves).

位置推定技術としてGPS(全地球測位システム;Global Positioning System)が広く知られている。ほとんどの機種のスマートフォンや携帯端末等のユーザ端末がGPSに対応していることから、誰でも簡単に利用できるという長所がある。一方、都市部や屋内では、位置情報の推定誤差が増大したり、位置情報の取得が不可能であったりする課題があった。当該課題に対する従来技術として、特許文献1や非特許文献1に開示された技術がある。   GPS (Global Positioning System) is widely known as a position estimation technique. Since most types of user terminals such as smartphones and mobile terminals support GPS, there is an advantage that anyone can use it easily. On the other hand, in urban areas and indoors, there are problems that the estimation error of the position information increases or the position information cannot be acquired. As a conventional technique for this problem, there are techniques disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1.

特許文献1には、無線基地局を複数設置することで、屋内でも位置推定が可能な技術が開示されており、無線基地局とユーザ端末間で無線信号を交換することで位置を推定する。具体的には、無線基地局の位置情報は既知とし、無線基地局と無線信号を交換し、無線基地局との距離を推定する。同様に3個以上の無線基地局との距離を推定し、3点測量に基づいて、位置情報を推定する。   Patent Document 1 discloses a technique capable of estimating a position even indoors by installing a plurality of radio base stations, and estimates the position by exchanging radio signals between the radio base station and the user terminal. Specifically, the position information of the radio base station is assumed to be known, radio signals are exchanged with the radio base station, and the distance from the radio base station is estimated. Similarly, the distance to three or more radio base stations is estimated, and the position information is estimated based on the three-point survey.

非特許文献1には、超音波基地局を複数設置することで、屋内での位置推定が可能な技術が開示されており、特許文献1と同様に、3個以上の超音波基地局と、ユーザ端末間の距離を推定することにより、位置情報を推定する。   Non-Patent Document 1 discloses a technique capable of estimating the position indoors by installing a plurality of ultrasonic base stations, as in Patent Document 1, and three or more ultrasonic base stations, The position information is estimated by estimating the distance between the user terminals.

特開2011-214920号公報JP 2011-214920 A

"A New Location Technique for the Active Office", IEEE Personal Communications, vol. 4, no. 5, pp. 43-47, 1997."A New Location Technique for the Active Office", IEEE Personal Communications, vol. 4, no. 5, pp. 43-47, 1997.

特許文献1と非特許文献1では、屋内の位置情報の推定が可能であったが、以下に示す課題があった。   In Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1, indoor position information can be estimated, but there are the following problems.

位置推定するために、同時に3個以上の基地局(無線基地局や超音波基地局)とユーザ端末間で信号を交換する必要があった。よって、基地局を多数設ける必要があり、コストが高いという課題があった。   In order to estimate the position, it was necessary to simultaneously exchange signals between three or more base stations (radio base stations and ultrasonic base stations) and user terminals. Therefore, it is necessary to provide a large number of base stations, and there is a problem that the cost is high.

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、少数の基地局のみで位置推定を可能とするユーザ端末及び位置推定システムを提供することにある。   The objective of this invention is providing the user terminal and position estimation system which solve the subject of the said prior art and enable position estimation only with few base stations.

上記目的を達成するため、本発明は、音波を送信する1つの音波基地局からの音波受信範囲内において、所定位置を中心としたスイング動作を加えられることで、自身が存在する当該所定位置を推定するユーザ端末であって、音波を受信する音波受信部と、各音波基地局が配置された所定箇所の情報並びに各音波送信基地局がパルス列として送信する音波の所定の送信間隔及び音波パルス情報を記憶し、前記受信した音波がいずれの音波基地局から送信されたものであるかを特定する基地局特定部と、前記ユーザ端末の向きを取得する方位センサ部と、前記取得された向きの時間変化が所定条件を満たして単調増加又は単調減少となる時間区間を、前記ユーザ端末に前記スイング動作が加えられているスイング区間として検出するスイング検出部と、前記受信した音波の前記スイング区間の部分より、前記特定された音波基地局の送信した音波の受信間隔を、前記特定された音波基地局における前記所定の送信間隔及び前記音波パルス情報に基づいて算出する受信間隔算出部と、前記所定位置から前記特定された音波基地局へと至る方向を、前記算出された受信間隔と前記特定された音波基地局における前記送信間隔との大小関係が逆転しようとする際に前記取得された向きに基づいて推定する方向推定部と、前記所定位置と前記特定された音波基地局と間の距離を推定する距離推定部と、前記推定された方向及び距離に基づいて前記特定された音波基地局が配置された所定箇所を基準として前記所定位置を推定する位置推定部とを含むことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention is able to add a swing operation centered on a predetermined position within a sound wave reception range from one sound wave base station that transmits a sound wave, thereby detecting the predetermined position where the sound wave exists. A user terminal for estimation, a sound wave receiving unit that receives sound waves, information on a predetermined location where each sound wave base station is arranged, a predetermined transmission interval of sound waves that each sound wave transmission base station transmits as a pulse train, and sound wave pulse information A base station specifying unit that specifies from which sound wave base station the received sound wave is transmitted, an orientation sensor unit that acquires the orientation of the user terminal, and the acquired orientation Swing detection for detecting a time interval in which a time change satisfies a predetermined condition and monotonously increases or decreases as a swing interval in which the swing motion is applied to the user terminal And the reception interval of the sound wave transmitted from the specified sound wave base station from the portion of the swing section of the received sound wave to the predetermined transmission interval and the sound wave pulse information in the specified sound wave base station A reception interval calculation unit that calculates based on the direction from the predetermined position to the identified acoustic wave base station, and the magnitude relationship between the calculated reception interval and the transmission interval at the identified acoustic wave base station A direction estimation unit that estimates based on the acquired orientation when attempting to reverse, a distance estimation unit that estimates a distance between the predetermined position and the identified sound wave base station, the estimated direction and And a position estimation unit that estimates the predetermined position on the basis of a predetermined location where the identified sound wave base station is arranged based on a distance.

また上記目的を達成するため、本発明は、前記ユーザ端末と、前記所定箇所に配置された各音波送信基地局のうちの1つと、前記各音波送信基地局の前記配置された所定箇所並びに前記所定の送信間隔及び前記音波パルス情報を記憶し、当該記憶している情報をデータ通信にて前記基地局特定部に通知することで前記基地局特定部が前記記憶できるようにするサーバと、を備える位置推定システムであることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides the user terminal, one of the sound wave transmission base stations arranged at the predetermined position, the predetermined position of the sound wave transmission base station, and the A server that stores the predetermined transmission interval and the sound wave pulse information, and allows the base station specifying unit to store the information by notifying the stored information to the base station specifying unit by data communication; It is the position estimation system provided, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、1つのみの音波基地局から所定間隔をおいてパルス列状に送信される送信音波を利用して、スイング動作を加えられるユーザ端末において当該送信音波を受信し、ドップラー効果に類似する原理に基づいて受信間隔と送信間隔との差が逆転しようとする際のユーザ端末の向きを音波基地局の存在する方向として推定し、且つ音波基地局とユーザ端末との距離を推定し、当該推定された方向及び距離に基づいてユーザ端末の音波基地局に対する位置を推定することができる。よってユーザ端末が位置推定する際に必要な音波基地局は1つのみでよく、少数の基地局のみで位置推定が可能となる。   According to the present invention, by using transmission sound waves transmitted in a pulse train from a single sound wave base station at a predetermined interval, the user terminals to which a swing operation can be applied receive the transmission sound waves, and the Doppler effect is achieved. Based on a similar principle, the direction of the user terminal when the difference between the reception interval and the transmission interval is to be reversed is estimated as the direction in which the sonic base station exists, and the distance between the sonic base station and the user terminal is estimated. The position of the user terminal with respect to the sound wave base station can be estimated based on the estimated direction and distance. Therefore, only one sonic base station is required when the user terminal estimates the position, and the position can be estimated with only a small number of base stations.

一実施形態に係る位置推定システムの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the position estimation system concerning one embodiment. 間隔算出部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a space | interval calculation part. 一実施形態に係る位置推定方法の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of the position estimation method which concerns on one Embodiment. サーバにて管理されユーザ端末に通知される各音波基地局の情報の例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the example of the information of each sound wave base station managed by a server and notified to a user terminal. 外れ値除去部が閾値を決定する際の想定環境を示す図である。It is a figure which shows the assumption environment when an outlier removal part determines a threshold value. 外れ値除去処理の一実施例をプログラム記法の形式で記載したものである。One example of outlier removal processing is described in the form of a program notation. 再算出処理を概念的に説明するための図である。It is a figure for demonstrating a recalculation process notionally. 方向推定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating direction estimation. 位置推定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating position estimation.

図1は、本発明の一実施形態に係る位置推定システムの機能ブロック図である。位置推定システム10は、ユーザ端末1、サーバ2及び音波基地局3を備える。ユーザ端末1は、通信部11、音波受信部12、基地局特定部13、間隔算出部14、方位センサ部15、スイング検出部16、方向推定部17、距離推定部18及び位置推定部19を含む。当該各部等の概要は次の通りである。   FIG. 1 is a functional block diagram of a position estimation system according to an embodiment of the present invention. The position estimation system 10 includes a user terminal 1, a server 2, and a sonic base station 3. The user terminal 1 includes a communication unit 11, a sound wave receiving unit 12, a base station specifying unit 13, an interval calculating unit 14, an orientation sensor unit 15, a swing detecting unit 16, a direction estimating unit 17, a distance estimating unit 18, and a position estimating unit 19. Including. The outline of each part is as follows.

図示するように、通信部11とサーバ2とは、インターネット等によってデータ通信を行う。また、音波基地局3はスピーカ等を含んで構成され、所定の音波送信情報に従ってパルス列状の音波を所定の送信間隔を設けて連続的に送信し、当該送信された音波をマイク等を含んで構成される音波受信部12が受信する。当該音波は超音波であってもよい。   As shown in the figure, the communication unit 11 and the server 2 perform data communication via the Internet or the like. The sound wave base station 3 includes a speaker or the like, and continuously transmits a pulse train of sound waves with a predetermined transmission interval according to predetermined sound wave transmission information, and the transmitted sound wave includes a microphone or the like. The configured sound wave receiving unit 12 receives the signal. The sound wave may be an ultrasonic wave.

サーバ2は一般に複数存在する音波基地局3の各々の情報を管理している。当該情報には、音波基地局3の各々が送信する音波についての所定の音波送信情報及び音波基地局3の各々の所定の配置箇所の情報が含まれる。音波送信情報には、送信するパルス列状の音波の周波数、パルス幅、波形等の各パルスを特定するパルス情報と、当該パルス情報に従って送信される各パルス間の送信間隔の情報とが含まれる。   The server 2 generally manages information on each of a plurality of sonic base stations 3. The information includes predetermined sound wave transmission information regarding sound waves transmitted by each of the sound wave base stations 3 and information on predetermined positions of the sound wave base stations 3. The sound wave transmission information includes pulse information for specifying each pulse such as a frequency, a pulse width, and a waveform of a pulse wave in the form of a pulse train to be transmitted, and information on a transmission interval between the pulses transmitted according to the pulse information.

サーバ2はデータ通信により当該情報をユーザ端末1へと通知する。基地局特定部13は当該通知された情報を記憶すると共に、当該情報を利用することにより、ユーザ端末1にて受信した音波がいずれの音波基地局3が送信したものであるかを特定する。本発明では、当該特定された音波基地局3を基準としたユーザ端末1の位置の推定が可能となる。   The server 2 notifies the user terminal 1 of the information by data communication. The base station specifying unit 13 stores the notified information, and specifies which sound wave base station 3 transmits the sound wave received by the user terminal 1 by using the information. In the present invention, it is possible to estimate the position of the user terminal 1 with the identified sound wave base station 3 as a reference.

間隔算出部14は、当該受信した音波において音波基地局3が所定の送信間隔を設けて送信した各音波の受信間隔を算出する。方位センサ部15は地磁気センサやジャイロセンサ等を含んで構成され、ユーザ端末1の向きを取得する。   The interval calculation unit 14 calculates the reception interval of each sound wave transmitted by the sound wave base station 3 with a predetermined transmission interval in the received sound wave. The direction sensor unit 15 includes a geomagnetic sensor, a gyro sensor, and the like, and acquires the orientation of the user terminal 1.

スイング検出部16は、ユーザが典型的には手でユーザ端末1を持って円弧状の軌道を描いてスイングすることで、ユーザ端末1に加えられるスイング動作を当該動作の加えられている時間区間として検出する。   The swing detection unit 16 is a time interval in which a swing operation applied to the user terminal 1 is added to the user terminal 1 by the user typically holding the user terminal 1 with a hand and swinging in a circular orbit. Detect as.

方向推定部17は、当該スイング動作が加えられている際のユーザ位置すなわちスイングの回転中心から音波基地局3へと向かう方向を推定する。距離推定部18は当該スイング動作が加えられている際のユーザ位置と音波基地局との間の距離を推定する。   The direction estimation unit 17 estimates a direction from the user position when the swing motion is applied, that is, the direction from the rotation center of the swing toward the sound wave base station 3. The distance estimation unit 18 estimates the distance between the user position and the sound wave base station when the swing operation is applied.

位置推定部19は当該推定された方向及び推定された距離に基づいて、当該スイング動作が加えられている際の、音波基地局3を基準としたユーザ位置を推定する。本発明では当該位置推定が可能となるために、1つのみの音波基地局3よりユーザ端末1が音波を受信できていればよい。   Based on the estimated direction and the estimated distance, the position estimation unit 19 estimates the user position with reference to the sonic base station 3 when the swing motion is being applied. In the present invention, since the position can be estimated, it is sufficient that the user terminal 1 can receive sound waves from only one sound wave base station 3.

よって、少なくとも3つの基地局を必要とする従来技術と比較して、本発明では音波基地局3を多数設ける必要がなく、設置コストの低減が可能となる。また、大音量のスピーカを搭載することで音波の受信可能範囲を広げ、1つの音波基地局3で位置推定を可能とする範囲を広げることができる。   Therefore, compared with the prior art that requires at least three base stations, in the present invention, it is not necessary to provide a large number of sonic base stations 3, and the installation cost can be reduced. In addition, it is possible to widen the range in which sound waves can be received by mounting a loud speaker, and to expand the range in which position estimation can be performed by one sound wave base station 3.

図2は、間隔算出部14の機能ブロック図である。間隔算出部14は、間隔仮算出部41、外れ値除去部42及び間隔再算出部43を含み、当該各部は間隔算出部14が受信間隔を算出する際の細部の処理を担う。その概要は次の通りである。   FIG. 2 is a functional block diagram of the interval calculation unit 14. The interval calculation unit 14 includes a temporary interval calculation unit 41, an outlier removal unit 42, and an interval recalculation unit 43, which are responsible for detailed processing when the interval calculation unit 14 calculates a reception interval. The outline is as follows.

間隔仮算出部41は、音波基地局3による所定の送信間隔毎に区切って受信音波を解析して、音波基地局3が送信した音波に対応する箇所(対応していると想定される箇所)を1箇所ずつ仮算出して、受信間隔を仮算出する。   The temporary interval calculation unit 41 analyzes the received sound wave by dividing it at predetermined transmission intervals by the sound wave base station 3, and corresponds to the sound wave transmitted by the sound wave base station 3 (the part assumed to be compatible) Is temporarily calculated for each location, and the reception interval is temporarily calculated.

外れ値除去部42は、当該仮算出された受信箇所によって得られる仮の受信間隔と音波基地局3による所定の送信間隔との差が所定の閾値以上である場合に、対応する仮算出された受信箇所を外れ値として除外する等の処理を行う。   The outlier removal unit 42 calculates the corresponding provisional calculation when the difference between the provisional reception interval obtained from the provisionally calculated reception location and the predetermined transmission interval by the sound wave base station 3 is equal to or greater than a predetermined threshold value. Processing such as excluding the reception location as an outlier is performed.

間隔再算出部43は、外れ値として除外された受信箇所が誤りで仮算出されていたために、仮算出の際に求め損ねてしまっていた本来の受信箇所を再算出することで、間隔算出部14による最終的な出力としての受信間隔を求める。   The interval recalculation unit 43 recalculates the original reception location that was lost during provisional calculation because the reception location excluded as an outlier was provisionally calculated due to an error. The reception interval as the final output by 14 is obtained.

図3は、本発明の一実施形態に係る位置推定方法の手順を示す図である。図示するように、(手順1)〜(手順5)が順次実行される。各手順の概要は次の通りである。図3を参照して、図1及び図2の各部等の処理の詳細を説明する。   FIG. 3 is a diagram showing a procedure of a position estimation method according to an embodiment of the present invention. As illustrated, (Procedure 1) to (Procedure 5) are sequentially executed. The outline of each procedure is as follows. With reference to FIG. 3, the details of the processing of each unit of FIG. 1 and FIG. 2 will be described.

(手順1)
音波基地局3は、サーバ2が管理している設定情報に従って所定の音波送信情報で構成されるパルス列状の音波の送信を開始し、以降当該送信を継続する。
(step 1)
The sound wave base station 3 starts transmitting a pulse train of sound waves composed of predetermined sound wave transmission information according to the setting information managed by the server 2, and thereafter continues the transmission.

(手順2)
ユーザ端末1は、通信部11によるデータ通信によってサーバ2より、管理している各音波基地局3の情報を取得する。ユーザ端末1ではまた、音波受信部12が録音を開始すると共に、基地局特定部13が音波基地局3の各々の送信間隔よりも長い所定区間の録音を各音波情報で解析して、ユーザ端末1自身が複数の音波基地局3のうちのいずれから音波を受信しているかを決定する。
(Step 2)
The user terminal 1 acquires information on each sonic base station 3 managed from the server 2 by data communication by the communication unit 11. In the user terminal 1, the sound wave receiving unit 12 starts recording, and the base station specifying unit 13 analyzes the sound recording in a predetermined section longer than each transmission interval of the sound wave base station 3 with each sound wave information, and the user terminal It determines which one of the plurality of sound wave base stations 3 is receiving sound waves from itself.

当該各音波基地局の情報の例を図4に示す。図示するように音波基地局3の各々である音波基地局3-1,3-2, ...,3-Nには互いに異なる設定情報としてそれぞれ、一例として(x,y)座標の形式で与えられる位置情報(X_1, Y_1), (X_2, Y_2), ...,(X_N, Y_N)及び音波送信情報Acoustic_1, Acoustic_2, ...,Acoustic_Nが設定されている。   FIG. 4 shows an example of information on the respective sound wave base stations. As shown in the figure, each of the sonic base stations 3, 3, 3-2,..., 3 -N has different setting information, for example, in the form of (x, y) coordinates. Position information (X_1, Y_1), (X_2, Y_2), ..., (X_N, Y_N) to be given and acoustic wave transmission information Acoustic_1, Acoustic_2, ..., Acoustic_N are set.

(手順3)
スイング検出部16が、リアルタイムで方位センサ部15によって取得されているユーザ端末1の向きに基づいて、ユーザ端末1に加えられるスイング動作を時間区間として検出する。なお、不図示の手順においてユーザはユーザ端末1を手に持つなどして、自身の位置を中心としてユーザ端末1をスイングさせるものとする。当該スイングとは、中心の周りに概ね等しい半径の円軌道を描くような動作である。
(Step 3)
The swing detection unit 16 detects a swing motion applied to the user terminal 1 as a time interval based on the orientation of the user terminal 1 acquired by the direction sensor unit 15 in real time. Note that in a procedure not shown, the user swings the user terminal 1 around its own position, for example, by holding the user terminal 1 in hand. The swing is an operation that draws a circular orbit having a substantially equal radius around the center.

ここで、具体的なスイング検出は例えば次のようにすればよい。   Here, specific swing detection may be performed as follows, for example.

方位センサ部15の取得したユーザ端末1の向きをD(t)(0≦D(t)<360)とする。ここで、tは時刻を表し、北を0度、西を90度、南を180度、東を270度とし、反時計回りに向きの値が増加するものとする。スイング検出部16は、リアルタイムで更新して追加取得され現時点tまでの履歴として得られる向きD(t)を常時監視し、以下の条件1または2が満たされた場合に、スイング動作が加えられたと判定する。   The orientation of the user terminal 1 acquired by the direction sensor unit 15 is assumed to be D (t) (0 ≦ D (t) <360). Here, t represents time, where 0 is north, 90 degrees west, 180 degrees south, 270 degrees east, and the direction value increases counterclockwise. The swing detection unit 16 constantly monitors the direction D (t) that is additionally acquired by updating in real time and obtained as a history up to the current t, and if the following condition 1 or 2 is satisfied, a swing operation is added. It is determined that

条件1(反時計回りのスイングの場合):
D(t_s)<D(t_e) かつ
D(t_e)-D(t_s)>THRESHOLD1 かつ
時刻t_sから時刻t_eの範囲でD(t)が単調増加
Condition 1 (for counterclockwise swing):
D (t_s) <D (t_e) and
D (t_e) -D (t_s)> THRESHOLD1 and D (t) monotonically increases from time t_s to time t_e

条件2(時計回りのスイングの場合):
D(t_s)>D(t_e) かつ
D(t_s)-D(t_e)>THRESHOLD1 かつ
時刻t_sから時刻t_eの範囲でD(t)が単調減少
Condition 2 (for clockwise swing):
D (t_s)> D (t_e) and
D (t_s) -D (t_e)> THRESHOLD1 and D (t) monotonically decreases from time t_s to time t_e

条件1又は条件2を満たす、時刻t_s、t_eが存在する場合、区間t_sからt_eをスイング区間とする。ここで、THRESHOLD1はスイングの回転角度の閾値である。例えば、THRESHOLD1=90度とした場合、90度以上スイングした場合にのみ、スイングと判定され、スイング区間が検出される。   When the times t_s and t_e satisfying the condition 1 or the condition 2 exist, the period t_s to t_e are set as the swing period. Here, THRESHOLD1 is a threshold value of the rotation angle of the swing. For example, when THRESHOLD1 = 90 degrees, the swing is determined only when the swing is 90 degrees or more, and the swing section is detected.

すなわち、向きの履歴D(t)においてTHRESHOLD1より大きい角度に渡って単調増加又は単調減少が継続しているような区間[t_s, t_e]が検出された場合、当該区間[t_s, t_e]をスイング区間としてスイングが検出されることとなる。また、当該区間[t_s, t_e]を少しでも拡張した区間については単調増加又は単調減少ではなくなる。なお、向きの値が0度または360度を横切る場合も、値の変化自体に関しては連続的な変化へと読み替えることで、単調増加又は単調減少を適切に判定するものとする。   That is, when a section [t_s, t_e] in which the monotonic increase or monotonic decrease continues over an angle larger than THRESHOLD1 in the orientation history D (t) is detected, the section [t_s, t_e] is swung. A swing is detected as a section. Further, a section obtained by extending the section [t_s, t_e] as much as possible is not monotonically increasing or decreasing. Even when the orientation value crosses 0 degree or 360 degrees, the change in the value itself is read as a continuous change, so that the monotonic increase or the monotonic decrease is appropriately determined.

なお、条件1及び2においてさらに、次の条件a及び/又はbを課してスイング判定を行ってもよい。
条件a t_s−t_e>THRESHOLD_a
条件b t_s−t_e<THRESHOLD_b
In addition, in the conditions 1 and 2, the following conditions a and / or b may be imposed to perform the swing determination.
Condition a t_s−t_e> THRESHOLD_a
Condition b t_s−t_e <THRESHOLD_b

ここで、THRESHOLD_a及びTHRESHOLD_bはそれぞれ、速すぎる回転及び遅すぎる回転を正常なスイングとしての検出から除外するための所定の閾値(なお、両方を用いる場合は、THRESHOLD_a<THRESHOLD_bとして定める)である。   Here, THRESHOLD_a and THRESHOLD_b are respectively predetermined threshold values for excluding rotations that are too fast and rotations that are too slow from being detected as normal swings (when both are used, THRESHOLD_a <THRESHOLD_b is defined).

(手順4)
間隔算出部14が、(手順3)にて検出されたスイング区間[t_s, t_e]での音波受信部12の録音より、音波基地局3が送信した音波を受信した箇所を求めて受信間隔を算出し、また、音波受信箇所において方位センサ部15の取得したユーザ端末1の向きを記録しておく。受信間隔の算出は以下のように(受信間隔の仮算出)、(外れ値の除去)及び(受信間隔の再算出)の3つのステップによって行われる。
(Step 4)
From the recording of the sound wave receiving unit 12 in the swing section [t_s, t_e] detected in (Procedure 3), the interval calculation unit 14 obtains the reception interval by obtaining the location where the sound wave transmitted by the sound wave base station 3 is received. The direction of the user terminal 1 obtained by the azimuth sensor unit 15 is recorded at the sound wave reception location. The calculation of the reception interval is performed by the following three steps (provisional calculation of the reception interval), (removal of outliers), and (recalculation of the reception interval) as follows.

(受信箇所の仮算出)
間隔仮算出部41が、間隔算出部14における中間出力として、スイング区間における音波の受信箇所を求め、受信間隔を仮算出する。
(Tentative calculation of received location)
The temporary interval calculation unit 41 obtains the reception location of the sound wave in the swing section as an intermediate output in the interval calculation unit 14, and temporarily calculates the reception interval.

当該仮算出を説明するため、記号を次のように定める。スイング区間における録音すなわち音波の受信サンプルをS(i)(i=1,2,…,n)とする。ここでnは受信サンプル長とする。すなわち、スイング区間[t_s, t_e]の開始時刻t_sにおける受信サンプルがS(1)であり、終了時刻t_eにおける受信サンプルがS(n)であり、i番目の受信サンプルがS(i)である。   In order to explain the provisional calculation, symbols are defined as follows. Let S (i) (i = 1, 2,..., N) be a recording in a swing section, that is, a received sound wave sample. Here, n is the received sample length. That is, the received sample at the start time t_s of the swing section [t_s, t_e] is S (1), the received sample at the end time t_e is S (n), and the i-th received sample is S (i). .

また、受信している音波を送信している音波基地局3における音波の送信間隔が、当該受信サンプルSI個の幅に対応するものとする。(すなわち、実際の送信間隔は、SIに音波受信のサンプリング間隔を乗じたものに等しい。)なお、当該対応があることを前提に、送信間隔を適宜「送信間隔SI」と称することとする。   Also, it is assumed that the sound wave transmission interval at the sound wave base station 3 that is transmitting the received sound wave corresponds to the width of the received sample SI. (In other words, the actual transmission interval is equal to SI multiplied by the sampling interval of sound wave reception.) Note that the transmission interval is appropriately referred to as “transmission interval SI” on the assumption that there is such a correspondence.

受信時刻の仮算出は、以下の手順(1)〜(4)によって行われる。
(1)カウンタ変数kを初期値k=0とし、(2)へ進む。
(2)S(k*SI+1)〜S((k+1)*SI)の範囲から音波の受信時刻R(k+1)を算出し、(3)へ進む。
(3)(k+1)*SI<nの場合、k=k+1として(2)に戻り、それ以外の場合k=k+1として(4)へ進む。
(4)算出した受信時刻の個数m=kとして終了する。
The provisional calculation of the reception time is performed by the following procedures (1) to (4).
(1) Set the counter variable k to the initial value k = 0, and proceed to (2).
(2) Calculate the sound wave reception time R (k + 1) from the range of S (k * SI + 1) to S ((k + 1) * SI), and proceed to (3).
(3) If (k + 1) * SI <n, return to (2) with k = k + 1, otherwise go to (4) with k = k + 1.
(4) The process ends with the calculated number of reception times m = k.

上記手順により、音波の受信時刻R(k)(k=1,2,…,m)を算出し、受信間隔も求める。なお当該算出は前述の通り、最終出力のための仮算出である。(2)の受信時刻を算出する一般的な方法として、相関値を利用する方法がある。具体的には、音波送信情報からリファレンス信号(送信されるパルス列のうち1個のパルスを含む信号)を作成し、リファレンス信号と受信サンプルS(i)(iは(2)で指定された範囲内)の相関値が最大となる点を受信時刻R(k)とする。   According to the above procedure, the sound wave reception time R (k) (k = 1, 2,..., M) is calculated, and the reception interval is also obtained. Note that this calculation is a provisional calculation for final output as described above. As a general method for calculating the reception time of (2), there is a method using a correlation value. Specifically, a reference signal (a signal including one pulse in the transmitted pulse train) is created from the sound wave transmission information, and the reference signal and the received sample S (i) (i is the range specified in (2). The point at which the correlation value of (inside) becomes the maximum is the reception time R (k).

本発明においては音波の送信間隔と受信間隔とは概ね等しい。よって、受信サンプルS(i)を送信間隔に対応するサンプル個数SI個毎に区切ると、音波受信及び録音が正常に行われている前提のもと、各区間内には必ず1つの受信箇所が存在することとなる。上記手順ではこのことを利用して、簡素に受信箇所を仮算出する。   In the present invention, the sound wave transmission interval and the reception interval are substantially equal. Therefore, if the received sample S (i) is divided by the number of samples SI corresponding to the transmission interval, there is always one reception location in each section on the assumption that sound wave reception and recording are performed normally. Will exist. In the above procedure, this is used to simply temporarily calculate the reception location.

なお、上記手順(2)で設定した範囲の端部に受信音波の箇所が存在してしまっている場合は、受信サンプルをSI個ずつ区切った最初の部分と最後の部分とに隣接する音波パルスの一部分ずつが分割されて存在していることとなるので、受信時刻R(k)を適切に求めることができない。   If there is a received sound wave at the end of the range set in step (2) above, the sound wave pulse adjacent to the first part and the last part of the received sample divided into SI pieces Therefore, the reception time R (k) cannot be obtained appropriately.

このことに対する対策を講じた上記手順(2)の別実施例として、次のようにしてもよい。k=0の場合のみ(2)の範囲の幅をSIから例えばx*SIに拡張してR(1)を求める。ここでxは1<x<2の定数であり例えばx=1.5とすればよい。すなわち、k=0の場合、(2)では
S(1)〜S(x*SI)
の範囲を設定して、当該範囲内よりリファレンス信号との相関値の最大箇所としてR(1)を算出する。
As another example of the procedure (2) in which measures against this are taken, the following may be performed. Only when k = 0, the width of the range (2) is expanded from SI to, for example, x * SI to obtain R (1). Here, x is a constant of 1 <x <2, and for example, x = 1.5 may be set. That is, if k = 0, (2)
S (1) -S (x * SI)
And R (1) is calculated as the maximum location of the correlation value with the reference signal from the range.

k=1以降では、(ノイズなどではない)真の音波受信箇所が仮算出される場合に、SI個の区間の中間付近で算出されるように、(2)の範囲を
S((k−1/2)*SI + R(1) + 1)〜S((k+1/2)*SI+R(1))
として、R(k)を算出する。なお、上記範囲を定めるS(i)内のiの値がSI/2の除算によって整数でなくなった場合には、適宜範囲をサンプリング間隔の1/2だけシフトされればよい。
After k = 1, the range of (2) is set so that when a true sound wave reception location (not noise etc.) is provisionally calculated, it is calculated near the middle of SI intervals.
S ((k−1 / 2) * SI + R (1) + 1) to S ((k + 1/2) * SI + R (1))
R (k) is calculated as follows. When the value of i in S (i) that defines the above range is no longer an integer due to the division by SI / 2, the range may be appropriately shifted by 1/2 of the sampling interval.

なおまた、前述の基地局特定部13において受信音波を送信している音波基地局3を特定する際にも、少なくとも音波の送信間隔よりも長い録音を、各音波基地局3の音波パルスをリファレンス信号として相関値の最大値を求め、当該最大値が最大になるような音波基地局3を音波を送信している基地局として特定すればよい。   In addition, when specifying the sound wave base station 3 that is transmitting the received sound wave in the base station specifying unit 13 described above, recording at least longer than the sound wave transmission interval is referred to the sound wave pulse of each sound wave base station 3. The maximum value of the correlation value is obtained as a signal, and the sound wave base station 3 that maximizes the maximum value may be specified as the base station that transmits the sound wave.

(外れ値の除去)
外れ値除去部42が、上記仮算出された受信時刻R(k)と、送信間隔SIと、後述する閾値THRESHOLDとの情報より、受信時刻R(k)のうち誤って受信判定されてしまったものを外れ値として除外する。ここで、外れ値としては、反射波や雑音等を誤って算出した場合の受信時刻R(k)が考えられる。外れ値を除去することで、方向推定部17における方向推定の精度向上が期待できる。
(Remove outliers)
The outlier removal unit 42 has erroneously determined reception from the reception time R (k) from the information of the provisionally calculated reception time R (k), transmission interval SI, and threshold value THRESHOLD described later. Exclude things as outliers. Here, as an outlier, a reception time R (k) when a reflected wave, noise, or the like is erroneously calculated can be considered. By removing outliers, the direction estimation unit 17 can be expected to improve accuracy.

このため外れ値除去部42はまず、閾値THRESHOLDを次のように[スイング角速度の検出]及び[閾値の決定]の2つのステップによって求める。   For this reason, the outlier removal unit 42 first obtains the threshold value THRESHOLD by two steps of [detection of swing angular velocity] and [determination of threshold value] as follows.

[スイング角速度の検出]
スイングの角速度wを次式で算出する。
w=|D(t_e)−D(t_s)| / (t_e−t_s)
なお、記号は前述の通りである。すなわち、スイング区間[t_s, t_e]における方位センサ部15の取得したユーザ端末1の向きD(t)が記録されているので、この中からt=t_e, t_sの時点での値を参照することで上記角速度wを求めることができる。
[Detection of swing angular velocity]
The angular velocity w of the swing is calculated by the following formula.
w = | D (t_e) −D (t_s) | / (t_e−t_s)
The symbols are as described above. That is, since the orientation D (t) of the user terminal 1 acquired by the azimuth sensor unit 15 in the swing section [t_s, t_e] is recorded, refer to the value at the time of t = t_e, t_s. The angular velocity w can be obtained by

[閾値の決定]
外れ値を除去する際の閾値THRESHOLDを決定する。閾値を決定する際の想定環境を図5に示す。ここで、スイングの中心となるユーザ位置を点Pとし、ユーザ端末1のスイング半径をRとし、スイング軌道をS1とし、音波基地局3の位置を点Qとしている。送信間隔SIを設けてパルス列として送信される各音波のうち、ある音波pを受信してから、次の音波p+1を受信するまでのスイング角度θは次式で計算できる。
θ=w*SI
なおここで、スイング速度wはスイング区間に渡って一定であるとみなしている。
[Determination of threshold]
Determine the threshold THRESHOLD for removing outliers. Fig. 5 shows the assumed environment for determining the threshold. Here, the user position that is the center of the swing is a point P, the swing radius of the user terminal 1 is R, the swing trajectory is S1, and the position of the sound wave base station 3 is a point Q. Of each sound wave transmitted as a pulse train with a transmission interval SI, the swing angle θ from reception of a certain sound wave p to reception of the next sound wave p + 1 can be calculated by the following equation.
θ = w * SI
Here, the swing speed w is assumed to be constant over the swing section.

ある音波pを受信してから、次の音波p+1を受信するまでのユーザ端末1と音波基地局3との距離変化をDC(R,θ)とする。DC(R,θ)が最大となるユーザ端末1の位置を考えると、音波p及びp+1の受信位置が図5に示すようにそれぞれ、点P1及び点P2となる場合に最大となる。   A change in the distance between the user terminal 1 and the sound wave base station 3 after receiving a certain sound wave p until receiving the next sound wave p + 1 is defined as DC (R, θ). Considering the position of the user terminal 1 at which DC (R, θ) is maximum, the maximum is obtained when the reception positions of the sound waves p and p + 1 are point P1 and point P2, respectively, as shown in FIG.

ここで、ある1つの一連の受信位置となった場合を固定して考えると、当該一連の受信位置の中で最大値を与える点P1及び点P2とは、音波パルスを順次受信した際のユーザ端末1の位置であって、且つ線分P1P2の向きが、音波基地局3の位置Qを通るスイング軌道S1の接線Lの向きと最も近くなるような点である。すなわち、線分P1P2は音波パルスを順次受信した隣接する2点のうち、当該点同士を結ぶ線分が接線Lと最も平行に近くなるような2点によって定められる。なお、接線Lはスイング軌道S1に対して2本定まる場合があるが、この場合2本の接線のうち検討している線分P1P2に近い側の接線を用いる。また図中、点Tは接線Lのスイング軌道S1に対する接点である。   Here, if the case of a single series of reception positions is fixed, the points P1 and P2 that give the maximum value in the series of reception positions are the user who received the sound wave pulse sequentially. This is the point at which the terminal 1 is located and the direction of the line segment P1P2 is closest to the direction of the tangent L of the swing trajectory S1 passing through the position Q of the sound wave base station 3. In other words, the line segment P1P2 is defined by two points that are adjacent to each other, and that the line segment that connects the points is closest to the tangent line L among the two adjacent points that have sequentially received the sound wave pulse. In some cases, two tangents L are determined with respect to the swing path S1, and in this case, the tangent on the side closer to the line segment P1P2 under consideration is used. In the figure, the point T is a contact point of the tangent line L with respect to the swing path S1.

さらに、当該ある1つの一連の受信位置のうち理想的な場合を考えると、接線Lの向きに最も近いような線分P1P2が接線Lと平行となるように点P1及びP2が存在している場合に、距離変化DC(R,θ)の想定しえる最大値DCmax(R,θ)が得られる。具体的には、次式で表される。
DCmax(R,θ)= 2*R*sin(θ/2)
Furthermore, considering the ideal case of a certain series of receiving positions, points P1 and P2 exist so that the line segment P1P2 closest to the direction of the tangent L is parallel to the tangent L. In this case, the maximum possible value DCmax (R, θ) of the distance change DC (R, θ) is obtained. Specifically, it is expressed by the following formula.
DCmax (R, θ) = 2 * R * sin (θ / 2)

現実的なDCmax(R,θ)の値について考慮する。スイング半径Rはユーザの腕の長さと同程度と仮定できる。成人男性の腕の長さは0.7m程度であるため、マージンをとって、R=0.8mとする。この場合の距離変化の最大値DCmax(θ)は次式で表される。
DCmax(θ)=1.6*sin(θ/2)
Consider realistic DCmax (R, θ) values. The swing radius R can be assumed to be approximately the same as the length of the user's arm. Since the length of an adult male's arm is about 0.7 m, R = 0.8 m with a margin. The maximum distance change DCmax (θ) in this case is expressed by the following equation.
DCmax (θ) = 1.6 * sin (θ / 2)

最後に、DCmax(θ)から閾値THRESHOLD[秒]を次式で決定する。ここで、vは音速を表す。
THRESHOLD=DCmax(θ)/v
Finally, the threshold THRESHOLD [seconds] is determined from DCmax (θ) by the following equation. Here, v represents the speed of sound.
THRESHOLD = DCmax (θ) / v

以上のように、検出されたスイングの角速度w及び送信間隔SIより定まる2つの隣接音波パルスを受信する際のスイング角度θと、スイング半径R及び音速vとして想定される所定値と、によって閾値THRESHOLDを決定することができる。この際特にスイング半径Rには、ユーザの腕の長さの上限値として想定される所定値を用いればよい。   As described above, the threshold THRESHOLD is determined by the swing angle θ when receiving two adjacent sound pulses determined by the detected angular velocity w of the swing and the transmission interval SI, and the predetermined values assumed as the swing radius R and the sound velocity v. Can be determined. At this time, in particular, the swing radius R may be a predetermined value assumed as the upper limit value of the user's arm length.

以上、前処理として[スイング角速度の検出]及び[閾値の決定]を行ったのち、外れ値除去部42は、閾値THRESHOLD、送信間隔SI、受信時刻R(k)の情報から外れ値を除去する。方針としては、送信間隔SIと受信間隔の差(以下、間隔差と呼ぶ)が閾値THRESHOLD以上の場合、該当する音波を外れ値として除去する。   As described above, after performing [detection of swing angular velocity] and [determination of threshold value] as preprocessing, the outlier removal unit 42 removes outliers from information on the threshold THRESHOLD, transmission interval SI, and reception time R (k). . As a policy, when the difference between the transmission interval SI and the reception interval (hereinafter referred to as the interval difference) is equal to or greater than a threshold value THRESHOLD, the corresponding sound wave is removed as an outlier.

図6は当該外れ値の除去処理の一実施例を、簡易なプログラム記法の形式で記載したものである。その他の手法によって外れ値の除去を実行してもよい。   FIG. 6 shows an embodiment of the outlier removal process in a simple program notation format. Outlier removal may be performed by other methods.

まず、1行目から16行目が、音波の集合の分割の処理を表しており、ここではm個の音波集合Aを、間隔差が閾値THRESHOLD未満となる音波の部分集合Biに分割する。numberは分割された部分集合Biの個数を表す。なお、numberが1の場合、外れ値なしと判断して処理を終了する。 First, 16 lines 1 is represents the processing of the division of the set of sound waves, here divides the m-number of waves set A, the subset B i of the sound waves interval difference is less than the threshold THRESHOLD . number is the number of divided subset B i. If number is 1, it is determined that there is no outlier and the process ends.

一方、numberが1より大きい場合、18行目から23行目にてdirectの値を決定することにより、外れ値の除去の処理を行う。すなわち、複数抽出された部分集合Bjの中から最大の要素数を持つ部分集合Bdirectを正しく算出できた音波の集合と判断し、それ以外の音波を外れ値と判断して除去する。 On the other hand, when the number is larger than 1, the direct value is determined from the 18th line to the 23rd line, and the outlier removal process is performed. That is, the subset B direct having the maximum number of elements from the plurality of extracted subsets B j is determined as a set of sound waves that can be correctly calculated, and other sound waves are determined as outliers and removed.

なお、図6では当該部分集合Bdirectを特定するためのdirectの値の決定処理のみが記載されており、実際に除去する部分の処理については記載していないが、外れ値除去部42は当該除去の処理を行う。 Note that in FIG. 6, only the process of determining the direct value for specifying the subset B direct is described, and the process of the part to be actually removed is not described, but the outlier removal unit 42 Perform the removal process.

なお、1行目から16行目の音波の集合の分割の処理はプログラム表記の通りであるが、その要部は概ね次の通りである。1行目で音波の各受信時刻R(k)(k=1,2, ..., m)をそのインデクス集合Aとして用意しておき、当該インデクス集合を以降の処理において外れ値が除去された各部分集合Bi={ni, ni+1, ..., mi−1, mi}へと振り分けることとなる。なお各部分集合Biは、最初は空集合φとして用意しておく。 Note that the process of dividing the set of sound waves from the first line to the 16th line is as described in the program, but the main part is roughly as follows. In the first row, each sound wave reception time R (k) (k = 1, 2, ..., m) is prepared as the index set A, and the outlier is removed in the subsequent processing. Further, each subset B i = {n i , n i +1,..., M i −1, m i } is distributed. Each subset B i is initially prepared as an empty set φ.

当該振り分ける際、Aの最初の要素を順次削除する(8行目「A'=A'−{z}」;A'はAの一時変数)と共に、順次Biへと削除した分を追加しながら(10行目)逐次、次のような判定を行う。すなわち、隣接する2要素であるところの、Aの最初の要素z(8行目など)とBiの最後の要素y(8行目など)との間における受信間隔|R(z)−R(y)|と、送信間隔SIとの差がTHRESHOLD未満であれば(9行目)、間隔差がTHRESHOLD以上ではないことを意味しているので、当該Aから要素を削除してBiへ追加する処理を継続する。 When distributing the sequentially removes the first element of A -; with (line 8 'A' = A '{z} "A' temporary variable A), add the deleted to sequentially B i min While (line 10), the following determination is made sequentially. That is, where a two adjacent elements, reception interval between the last element y of the first element z (such as line 8) and B i of A (such as line 8) | R (z) -R (y) | and the difference is less than THRESHOLD (9 line) between the transmission interval SI, the spacing difference means that not more than THRESHOLD, then remove the element from the a to B i Continue the process of adding.

また、当該判定で間隔差がTHRESHOLD以上であると判定された場合、当該判定された要素を境界にBiとBi+1とが分かれることとなる。このようにして例えばA={1,2,3,4,5,6,7}に対してR(4)が除去された場合、B1={1,2,3}及びB2={5,6,7}が得られることとなる。 If it is determined in the determination that the interval difference is equal to or greater than THRESHOLD, B i and B i + 1 are separated from the determined element as a boundary. Thus, for example, if R (4) is removed for A = {1,2,3,4,5,6,7}, then B 1 = {1,2,3} and B 2 = { 5,6,7} will be obtained.

(受信間隔の再算出)
以上の外れ値の除去処理により1個以上の音波が除去された場合、間隔再算出部43は、再度音波の受信時刻を算出し、当該再算出された時刻より受信間隔を再算出することで、間隔算出部14の最終的な出力となす。これにより、方向推定に利用できる音波の個数を増やし、方向推定の精度向上に寄与する効果がある。
(Recalculation of reception interval)
When one or more sound waves are removed by the above outlier removal process, the interval recalculation unit 43 calculates the reception time of the sound wave again, and recalculates the reception interval from the recalculated time. This is the final output of the interval calculation unit 14. This increases the number of sound waves that can be used for direction estimation, and has the effect of contributing to improving the accuracy of direction estimation.

なお、除去すべき外れ値が存在しなかった場合(number=1の場合に相当)、間隔再算出部43は間隔仮算出部41の仮算出した受信間隔をそのままで、間隔算出部14の最終的な出力となす。   When there is no outlier to be removed (corresponding to number = 1), the interval recalculation unit 43 does not change the reception interval calculated by the temporary interval calculation unit 41, and the final calculation of the interval calculation unit 14 Output.

音波q(1<=q<=m)の受信時刻R(q)が除去された場合を考える。以下の手順(1)〜(3)により、受信時刻R(q)を再度算出する。   Consider a case where the reception time R (q) of the sound wave q (1 <= q <= m) is removed. The reception time R (q) is calculated again by the following procedures (1) to (3).

(1)正しく算出できた音波の集合Bdirectの要素pの中で、|p−q|が最小となるものをp'とする。
(2)min=R(p')+(q−p')*SI−THRESHOLD,
max= R(p')+(q−p')*SI+THRESHOLDとする。
(3)受信サンプルS(min)〜S(max)の範囲から音波の受信時刻R(q)を再算出する。
(1) Among the elements p of the sound wave set B direct that can be calculated correctly, the element having the minimum | p−q | is defined as p ′.
(2) min = R (p ') + (q−p ′) * SI−THRESHOLD,
max = R (p ′) + (q−p ′) * SI + THRESHOLD.
(3) Sound wave reception time R (q) is recalculated from the range of reception samples S (min) to S (max).

ここで、(3)の再算出の処理には仮算出の際と同様の、リファレンス信号との相関値が最大になる点を求める手法を利用することができる。   Here, in the recalculation process of (3), a method for obtaining a point where the correlation value with the reference signal is maximized can be used as in the provisional calculation.

また当該再算出において、除外された音波qが複数ある場合、各音波qにつき順次上記手順(1)〜(3)を実行する。この際、再算出された音波qは正しく算出された音波の集合Bdirectの要素に逐次加えて集合Bdirectを更新しつつ、再算出が行われていない残りの音波qについて手順(1)〜(3)を継続する。 In the recalculation, when there are a plurality of excluded sound waves q, the above steps (1) to (3) are sequentially executed for each sound wave q. In this case, re-calculated wave q is while updating the set B direct by sequential addition to the elements of the set B direct the sound waves correctly calculated, the procedure for the remaining sound waves q recalculation is not performed (1) - Continue (3).

図7は当該再算出処理を概念的に説明するための図である。(A)が再算出前を、(B)が再算出後を表しており、両者において[1]〜[4]の各区間は間隔仮算出部41がR(k)を仮算出したS(k*SI+1)〜S((k+1)*SI)の範囲を表し、黒丸(●)又は白丸(○)は仮算出された各R(k)であり、このうち白丸が(A)においては外れ値と判定されたものを、(B)においては再算出されたものを表している。   FIG. 7 is a diagram for conceptually explaining the recalculation process. (A) represents before recalculation, (B) represents after recalculation, and in each of the sections [1] to [4], the interval temporary calculation unit 41 temporarily calculated R (k) S ( k * SI + 1) to S ((k + 1) * SI), black circles (●) or white circles (○) are provisionally calculated R (k), of which white circles are (A ) Represents an outlier, and (B) represents a recalculated value.

すなわち、再算出前の(A)では[3]の白丸(○)はその他の黒丸(●)が概ね等間隔であるのを大きく乱して存在しているので、外れ値と判定されたものである。これに対して手順(2)によって概ね等間隔となるような所定の範囲内に(B)に示すようにS(min)〜S(max)の範囲が設定される。その中から再度手順(3)によってR(q)を再算出することで、(B)の白丸(○)に示すような、概ねその他の黒丸(●)と同様に等間隔に並ぶような位置を定めることができる。   In other words, in (A) before recalculation, the white circles (○) in [3] were determined to be outliers because the other black circles (●) were largely disturbed by being equally spaced. It is. On the other hand, the range of S (min) to S (max) is set as shown in (B) within a predetermined range that is approximately equidistant by the procedure (2). By recalculating R (q) from step (3) again, as shown by white circles (○) in (B), positions that are lined up at regular intervals in the same manner as other black circles (●). Can be determined.

なお手順(2)では、正しく受信した箇所であるR(p')からSIの整数個分(q−p'個分;正負によってシフト方向も表す)シフトした位置を中心として幅が2*THRESHOLDとなるような範囲を定めるので、(B)に示すように概ね等間隔となるように範囲S(min)〜S(max)を定めることができる。なお、手順(2)の式を修正して、同様にシフトした位置を中心として幅が2*THRESHOLDではなく、THRESHOLDの所定数倍となるような範囲として S(min)〜S(max)を定めてもよい。   Note that in step (2), the width is 2 * THRESHOLD centering on the position shifted from the correctly received R (p ') by an integer number of SI (q-p'; the shift direction is indicated by positive and negative). Therefore, the ranges S (min) to S (max) can be determined so as to be substantially equally spaced as shown in (B). In addition, by correcting the equation in step (2), set S (min) to S (max) as a range in which the width is not 2 * THRESHOLD but a predetermined number of times THRESHOLD, with the shifted position as the center. It may be determined.

なおまた外れ値除去部42で外れ値として除去されるのは一連の隣接する受信音波からなる集合Bdirect以外の全てであり、図7の白丸のように1個だけ孤立して除去されることはないが、図7では再算出処理の概念的な説明のために便宜的に1個だけ孤立した白丸を示している。 The outlier removal unit 42 removes all but the set B direct made up of a series of adjacent received sound waves, and only one is removed as shown by the white circles in FIG. However, in FIG. 7, only one isolated white circle is shown for convenience of explanation for the recalculation process.

なおまた当該再算出において、除外された音波qが複数ある場合、手順(1)〜(3)を各音波qにつき順次実行する際に、対象となる各音波qの処理順序は、所定の順序、例えば受信時刻が最も早い側又は最も遅い側から順次定めるようにしてもよい。また、各更新時点での正しく算出された音波の集合Bdirectの要素との受信時刻の差が最小となるものを順次選ぶことで順序を定めるようにしてもよい。具体的には、次のように定めてもよい。 In addition, in the recalculation, when there are a plurality of excluded sound waves q, when the procedures (1) to (3) are sequentially performed for each sound wave q, the processing order of the target sound waves q is a predetermined order. For example, the reception time may be determined sequentially from the earliest side or the latest side. Alternatively, the order may be determined by sequentially selecting the smallest difference in reception time with the elements of the set B direct of sound waves calculated correctly at each update time. Specifically, it may be determined as follows.

まず、受信時刻の差diff(q)を次のように定める。正しく算出された音波の集合Bdirect(上記の再算出された音波qを追加して更新された場合を含む)の要素pのうち、その受信時刻と音波qの受信時刻との差|R(p)−R(q)|を最小とする要素を、音波qに依存することを含めてp=pmin(q)と表記し、p=pmin(q)の場合の受信時刻の差を音波qの関数として、diff(q)=|R(q)−pmin(q)|とする。 First, the difference diff (q) in reception time is determined as follows. Among the elements p of the correctly calculated sound wave set B direct (including the case where the above recalculated sound wave q is added and updated), the difference between the reception time and the reception time of the sound wave q | R ( p) -R (q) | elements to minimize, including relying on sound waves q is denoted by p = p min (q), the difference between the reception time in the case of p = p min (q) As a function of the sound wave q, diff (q) = | R (q) −p min (q) |

こうして、各音波qの処理順序は、diff(q)の値が最小となるようなqを順次選ぶことで定めてよい。この場合、再算出されたqを正しく算出された音波の集合Bdirectに加えたうえで、以降のdiff(q)を求めるものとする。 In this way, the processing order of each sound wave q may be determined by sequentially selecting q that minimizes the value of diff (q). In this case, the recalculated q is added to the correctly calculated sound wave set B direct , and the subsequent diff (q) is obtained.

(手順5)   (Step 5)

距離推定部18がユーザ端末1と音波基地局3との距離を推定し、方向推定部17がユーザ端末1より音波基地局3へと至る方向、より正確には、スイング時のスイング中心であったユーザ位置より音波基地局3へと至る方向、を推定し、位置推定部19が当該推定された距離及び方向に基づいてユーザ端末1の音波基地局3を基準とした位置を推定する。当該各推定は具体的には次の通りである。   The distance estimating unit 18 estimates the distance between the user terminal 1 and the sound wave base station 3, and the direction estimating unit 17 is the direction from the user terminal 1 to the sound wave base station 3, more precisely, the swing center at the time of swing. The direction from the user position to the sound wave base station 3 is estimated, and the position estimation unit 19 estimates the position of the user terminal 1 with reference to the sound wave base station 3 based on the estimated distance and direction. Specifically, each estimation is as follows.

(距離推定)
距離推定部18は、受信音波情報から、音波基地局3との距離を推定する。一般的に、音波を使った公知の距離推定方法として、伝搬時間を利用する方法と、受信電力を利用する方法が知られている。
(Distance estimation)
The distance estimation unit 18 estimates the distance from the sound wave base station 3 from the received sound wave information. Generally, as a known distance estimation method using sound waves, a method using propagation time and a method using received power are known.

伝搬時間を利用する方法では、音波の伝搬時間を計算し、伝搬時間に音速を掛け合わせることで距離を推定できる。この場合、方向推定に用いる音波とは別途に、音波基地局3はより長い送信間隔で距離推定のための所定の音波を送信するようにして、音波受信部12が当該距離推定用の音波を受信して、距離推定部18が距離を推定するようにしてもよい。   In the method using the propagation time, the distance can be estimated by calculating the propagation time of the sound wave and multiplying the propagation time by the speed of sound. In this case, separately from the sound wave used for direction estimation, the sound wave base station 3 transmits a predetermined sound wave for distance estimation at a longer transmission interval, and the sound wave receiving unit 12 transmits the sound wave for distance estimation. It may be received and the distance estimation unit 18 may estimate the distance.

当該距離推定用の音波の情報には、送信時刻と送信音波とを対応づける情報が含まれ、(手順2)における付随情報として取得しておくものとする。送信音波の情報は方向推定用の音波のパルス情報などと同様に構成することができる。ユーザ端末1と音波基地局3とは予め時刻情報を同期しておき、距離推定部18は音波受信時刻と送信時刻との差として伝搬時間を得て、音速を乗ずることで距離を推定する。   The information on the sound wave for distance estimation includes information associating the transmission time with the transmission sound wave, and is acquired as accompanying information in (Procedure 2). The transmitted sound wave information can be configured in the same manner as the direction information sound wave pulse information. The user terminal 1 and the sound wave base station 3 synchronize time information in advance, and the distance estimation unit 18 obtains the propagation time as the difference between the sound wave reception time and the transmission time, and estimates the distance by multiplying by the sound speed.

なお、方向推定用の音波とは別途に距離推定用の音波を利用する場合、方向推定が行われる直前または直後の、方向推定時のできる限り直近において距離推定を行うものとする。なおまた方向推定時と距離推定時との間でユーザが移動しない場合であれば、直近でなくともよい。   When a distance estimation sound wave is used separately from the direction estimation sound wave, the distance estimation is performed as close as possible at the time of direction estimation immediately before or after the direction estimation is performed. If the user does not move between the direction estimation and the distance estimation, it may not be the latest.

受信電力を利用する方法では、受信電力の大きさから距離を推定できる。この場合、方向推定用の音波を距離推定用に兼用してもよい。音波送信情報にはさらに、音波基地局3で送信した時点での初期電力の情報を含めておく。距離推定部18は、当該初期電力及び音波の伝搬距離の所定の関数として受信電力が定まることを用いて、受信電力と初期電力とから伝搬距離を逆算して求めることができる。   In the method using the received power, the distance can be estimated from the magnitude of the received power. In this case, a sound wave for direction estimation may also be used for distance estimation. The sound wave transmission information further includes information on the initial power at the time of transmission by the sound wave base station 3. The distance estimating unit 18 can calculate the propagation distance from the received power and the initial power by using the fact that the received power is determined as a predetermined function of the initial power and the propagation distance of the sound wave.

(方向推定)
方向推定部17は、間隔算出部14の求めた音波の受信間隔と、当該各受信間隔に対応する音波の受信時刻において方位センサ部15が取得したユーザ端末1の方向と、に基づいて、スイング時のおけるユーザ端末1から音波基地局3へと至る方向を推定する。当該方向推定には、非特許文献2又は特許文献2に示されている方法等が利用できるが、スイングする端末が音波送信するのではなく、受信している点が異なるので、本発明では音波基地局3の処理が簡易化される。
(Direction estimation)
The direction estimation unit 17 performs a swing based on the sound wave reception interval obtained by the interval calculation unit 14 and the direction of the user terminal 1 acquired by the direction sensor unit 15 at the sound wave reception time corresponding to each reception interval. A direction from the user terminal 1 to the sound wave base station 3 is estimated. For the direction estimation, the method shown in Non-Patent Document 2 or Patent Document 2 can be used, but since the swinging terminal does not transmit the sound wave but receives it, the sound wave is different in the present invention. The processing of the base station 3 is simplified.

[非特許文献2]"音波を使った端末間の相対方向推定方式の提案", 電子情報通信学会2010年ソサイエティ大会, B-7-47.
[特許文献2]特開2012-042244号公報
[Non-Patent Document 2] "Proposal of relative direction estimation method using sound waves", IEICE 2010 Society Conference, B-7-47.
[Patent Document 2] JP 2012-042244 A

図8は、当該方向推定を説明するための図である。(A)には、ユーザ端末1のスイングを実行するユーザの位置Pと、スイングの軌跡としての円弧S1と、当該スイング中に音波受信部12がパルス音波の各々を受信した円弧S1上の点Q1,Q2,Q3,Q4及びQ5と、音波基地局3の位置Qと、当該各点Q1,Q2,Q3,Q4及びQ5のそれぞれより位置Qまで到達する音波の伝搬W1,W2,W3,W4及びW5とを示している。(B)には、当該(A)の説明に加えて、当該(A)におけるQ1〜Q5の各点における時刻t1〜t5と、当該位置及び時刻でのユーザ端末1の端末向きの例が図表として示されている。   FIG. 8 is a diagram for explaining the direction estimation. (A) includes the position P of the user who performs the swing of the user terminal 1, the arc S1 as the locus of the swing, and the points on the arc S1 at which the sound wave receiving unit 12 received each of the pulse sound waves during the swing. Q1, Q2, Q3, Q4 and Q5, the position Q of the sound wave base station 3, and the propagation of sound waves W1, W2, W3, W4 reaching the position Q from each of the points Q1, Q2, Q3, Q4 and Q5 And W5. In (B), in addition to the explanation of (A), examples of the time t1 to t5 at each point Q1 to Q5 in (A) and the terminal orientation of the user terminal 1 at the position and time are illustrated. Is shown as

時間区間としてのスイング区間をスイング検出部16が検出すると、方向推定部17は、方向推定に必要な情報として、当該区間内で音波基地局3からの音波を受信した各時刻ti及び当該各時刻にて方位センサ部15の取得した方向D(ti)の情報を取得する。ここで各時刻tiとはすなわち、間隔算出部14が受信間隔を算出した際の対応する受信時刻である。例えば図8では、(A)のスイング動作Rにつき検出されたスイング区間に対し、(B)での各時刻t1〜t5に対する端末向き0°〜180°を取得する。   When the swing detection unit 16 detects a swing section as a time section, the direction estimation unit 17 receives, as information necessary for direction estimation, each time ti and each time when the sound wave from the sound wave base station 3 is received in the section. The information of the direction D (ti) acquired by the direction sensor unit 15 is acquired. Here, each time ti is a corresponding reception time when the interval calculation unit 14 calculates the reception interval. For example, in FIG. 8, the terminal orientations 0 ° to 180 ° with respect to the times t1 to t5 in (B) are acquired for the swing section detected for the swing motion R in (A).

一方、あらかじめ(手順2)において当該音波を受信する送信元となっている音波基地局3における送信間隔の情報は既知であり、当該送信間隔の一例と間隔算出部14の算出した受信間隔の一例とを並べて図8の(C)に示してある。   On the other hand, the transmission interval information in the sound wave base station 3 that is the transmission source that receives the sound wave in (Procedure 2) is known in advance, and an example of the transmission interval and an example of the reception interval calculated by the interval calculation unit 14 Are shown in FIG. 8C.

すなわち、送信間隔は等しく100msに設定されている。一方、各時刻t1〜t5(送信時刻)で区切られる各区間に対応する受信間隔は99ms, 100ms及び101msの値が存在する。区間t2−t1(時刻t1からt2までの区間を表し、以下同様とする)では、「送信間隔−受信間隔=+1ms」であり、「送信間隔>受信間隔」である。これは、(A)に示すように、区間t2−t1では音波パルスの音源である音波基地局3の存在する位置Qにユーザ端末1が近づくよう移動しながら音波を受信しているためである。   That is, the transmission interval is set equal to 100 ms. On the other hand, the reception interval corresponding to each section divided by each time t1 to t5 (transmission time) has values of 99 ms, 100 ms, and 101 ms. In a section t2-t1 (representing a section from time t1 to t2, the same applies hereinafter), “transmission interval−reception interval = + 1 ms” and “transmission interval> reception interval”. This is because, as shown in (A), in the section t2-t1, sound waves are received while the user terminal 1 moves so as to approach the position Q where the sound wave base station 3 that is the sound source of the sound wave pulse exists. .

逆に区間t4−t3及びt5−t4では、「送信間隔−受信間隔=−1ms」であり、「送信間隔<受信間隔」である。これは、(A)に示すように、区間t4−t3及びt5−t4では音波パルスの音源である音波基地局3の存在する位置Qからユーザ端末1が遠ざかるよう移動しながら音波を受信しているためである。   Conversely, in the sections t4−t3 and t5−t4, “transmission interval−reception interval = −1 ms” and “transmission interval <reception interval”. This is because, as shown in (A), in the sections t4-t3 and t5-t4, the user terminal 1 receives sound waves while moving away from the position Q where the sound wave base station 3 that is the sound wave sound source exists. Because it is.

一方、区間t3−t2は、近づくよう移動するのと遠ざかるよう移動するのが混在するので、「送信間隔≒受信間隔」となり、(A)より明らかなように推定すべき方向PQは当該区間内に存在する方向となる。   On the other hand, since the interval t3-t2 is a mixture of moving closer and moving away, "transmission interval ≒ reception interval", and as is clear from (A), the direction PQ to be estimated is within the interval The direction that exists.

方向推定部17はこのように、ドップラー効果に類似の原理に基づいて、送信間隔と受信間隔の大小関係が逆転しようとする際の区間にて方位センサ部15の示す方向を、移動端末2の存在する方向として推定する。なお、大小関係が逆転しようとする際の区間t3−t2に対して、推定方向はその端点t2又はt3のいずれかの時刻での方向を割り当ててもよいし、当該区間内の所定点、例えば中点(t2+t3)/2の時刻での方向を割り当ててもよい。   Thus, the direction estimation unit 17 is based on the principle similar to the Doppler effect, and the direction indicated by the direction sensor unit 15 in the section when the magnitude relationship between the transmission interval and the reception interval is about to be reversed is determined by the mobile terminal 2. Estimated as an existing direction. Note that for the section t3-t2 when the magnitude relationship is about to reverse, the estimated direction may be assigned a direction at the time of either the end point t2 or t3, or a predetermined point in the section, for example, A direction at the time of the midpoint (t2 + t3) / 2 may be assigned.

なおまた、図8の例では送受信間隔の大小関係が「送信間隔>受信間隔」より「送信間隔<受信間隔」へと逆転している。逆に「送信間隔<受信間隔」から「送信間隔>受信間隔」へと逆転する場合は、図8の考察と全く同様にして、逆転する際の区間に対応する方向の逆方向(180°を加えた方向)が推定方向となる。スイングを360°行うと逆転が180°離れた区間で2回現れるが、その場合も同様である。   In addition, in the example of FIG. 8, the magnitude relationship between the transmission and reception intervals is reversed from “transmission interval> reception interval” to “transmission interval <reception interval”. On the contrary, when reversing from “transmission interval <reception interval” to “transmission interval> reception interval”, in the same manner as in the discussion of FIG. The added direction) is the estimated direction. When the swing is performed 360 °, the reverse rotation appears twice in a section 180 ° apart.

よって、より一般には方向推定部17は、送信間隔と受信間隔との大小関係が切り替わる際の方位センサ部15の示す方向に基づく所定の方向、すなわち、送信間隔の方が長い関係から送信間隔の方が短い関係に逆転する場合は当該方位センサ部15の示した方向を、送信間隔の方が短い関係から送信間隔の方が長い関係に逆転する場合は当該方位センサ部15の示した方向の逆方向を、音波基地局3の存在する方向として推定する。   Therefore, more generally, the direction estimation unit 17 determines the transmission interval from a predetermined direction based on the direction indicated by the direction sensor unit 15 when the magnitude relationship between the transmission interval and the reception interval is switched, that is, because the transmission interval is longer. If the direction is reversed to a shorter relationship, the direction indicated by the azimuth sensor unit 15 is changed to the direction indicated by the azimuth sensor unit 15 if the transmission interval is changed from a shorter relationship to a longer transmission interval. The reverse direction is estimated as the direction in which the sonic base station 3 exists.

なお、スイング軌道は音波基地局3の方向をその平面上において指定可能な平面上において概ね水平となる円弧ないし円状であればよい。ユーザが手で追従端末1をスイングさせる際の半径の変動が所定範囲内であることでこのような軌跡は実現可能である。   The swing trajectory may be an arc or a circle that is substantially horizontal on a plane that can designate the direction of the sonic base station 3 on the plane. Such a trajectory can be realized when the variation of the radius when the user swings the tracking terminal 1 by hand is within a predetermined range.

(位置推定)
位置推定部19は、ユーザ端末1の位置を推定する。音波基地局3の位置情報(X_A、Y_A)、推定距離Distance_A、推定方向Direction_Aから、ユーザ端末の位置(X、Y)を以下の式によって推定する。
X=X_A+Distance_A*sin(Direction_A)
Y=Y_A−Distance_A*cos(Direction_A)
(Position estimation)
The position estimation unit 19 estimates the position of the user terminal 1. From the position information (X_A, Y_A) of the acoustic wave base station 3, the estimated distance Distance_A, and the estimated direction Direction_A, the position (X, Y) of the user terminal is estimated by the following equation.
X = X_A + Distance_A * sin (Direction_A)
Y = Y_A−Distance_A * cos (Direction_A)

ここで、推定方向Direction_Aは方位センサ部15の取得方向と同様に、北を0度、西を90度、南を180度、東を270度とし、反時計回りに方向の値が増加するものとする。図9に、当該位置推定における座標関係を示す。点Pはユーザ端末1の位置(X, Y)であり、点Qは音波基地局3の位置(X_A, Y_A)であり、Qの位置、推定距離Distance_A及び推定方向Direction_Aによって上記式からPの位置が定まる。   Here, the estimated direction Direction_A is 0 degrees north, 90 degrees west, 180 degrees south, 270 degrees east, and the direction value increases counterclockwise in the same way as the acquisition direction of the direction sensor unit 15. And FIG. 9 shows the coordinate relationship in the position estimation. The point P is the position (X, Y) of the user terminal 1, the point Q is the position (X_A, Y_A) of the sound wave base station 3, and the position P of The position is fixed.

以上、本発明によれば、位置推定するために必要な基地局の個数を、従来の3個から、1個に減らすことが可能となる。これにより、基地局の展開コストの低減が期待できる。   As described above, according to the present invention, the number of base stations necessary for position estimation can be reduced from the conventional three to one. Thereby, reduction of the deployment cost of a base station can be expected.

また、本発明の利用例として、以下が考えられる。   Moreover, the following can be considered as an application example of the present invention.

ショッピングモールや、スーパー、地下街、図書館等における経路案内。ショッピングモールで興味のある店舗に行きたい場合や、スーパーでお肉コーナーに行きたい場合等、現在値と目的地までの経路を提供する。この際、事前に複数の音波基地局3を設置し、送信音波情報を設定する必要がある。音波基地局3の役割を、案内放送しているスピーカや、音楽を再生している既存スピーカに担わせるようにすることも可能である。   Route guidance at shopping malls, supermarkets, underground malls, libraries, etc. When you want to go to a store you are interested in at a shopping mall, or when you want to go to a meat corner at a supermarket, the current value and the route to the destination are provided. At this time, it is necessary to install a plurality of sound wave base stations 3 in advance and set transmission sound wave information. The role of the sonic base station 3 can be assigned to a speaker that broadcasts information or an existing speaker that plays music.

10…位置推定システム、1…ユーザ端末、2…サーバ、3…音波基地局、11…通信部、12…音波受信部、13…基地局特定部、14…間隔算出部、15…方位センサ部、16…スイング検出部、17…方向推定部、18…距離推定部、19…位置推定部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Position estimation system, 1 ... User terminal, 2 ... Server, 3 ... Sound wave base station, 11 ... Communication part, 12 ... Sound wave reception part, 13 ... Base station specific part, 14 ... Space | interval calculation part, 15 ... Direction sensor part , 16 ... Swing detection unit, 17 ... Direction estimation unit, 18 ... Distance estimation unit, 19 ... Position estimation unit

Claims (8)

音波を送信する1つの音波基地局からの音波受信範囲内において、所定位置を中心としたスイング動作を加えられることで、自身が存在する当該所定位置を推定するユーザ端末であって、
音波を受信する音波受信部と、
各音波基地局が配置された所定箇所の情報並びに各音波送信基地局がパルス列として送信する音波の所定の送信間隔及び音波パルス情報を記憶し、前記受信した音波がいずれの音波基地局から送信されたものであるかを特定する基地局特定部と、
前記ユーザ端末の向きを取得する方位センサ部と、
前記取得された向きの時間変化が所定条件を満たして単調増加又は単調減少となる時間区間を、前記ユーザ端末に前記スイング動作が加えられているスイング区間として検出するスイング検出部と、
前記受信した音波の前記スイング区間の部分より、前記特定された音波基地局の送信した音波の受信間隔を、前記特定された音波基地局における前記所定の送信間隔及び前記音波パルス情報に基づいて算出する受信間隔算出部と、
前記所定位置から前記特定された音波基地局へと至る方向を、前記算出された受信間隔と前記特定された音波基地局における前記送信間隔との大小関係が逆転しようとする際に前記取得された向きに基づいて推定する方向推定部と、
前記所定位置と前記特定された音波基地局と間の距離を推定する距離推定部と、
前記推定された方向及び距離に基づいて前記特定された音波基地局が配置された所定箇所を基準として前記所定位置を推定する位置推定部とを含むことを特徴とするユーザ端末。
Within a sound wave reception range from one sound wave base station that transmits sound waves, a user terminal that estimates the predetermined position where it exists by adding a swing operation centered on a predetermined position,
A sound wave receiver for receiving sound waves;
Information on a predetermined location where each sound wave base station is arranged, a predetermined transmission interval of sound waves transmitted by each sound wave transmission base station as a pulse train, and sound wave pulse information are stored, and the received sound wave is transmitted from any sound wave base station. A base station identifying unit that identifies whether or not
An orientation sensor unit for acquiring the orientation of the user terminal;
A swing detection unit that detects a time interval in which the acquired time change satisfies a predetermined condition and monotonously increases or decreases as a swing interval in which the swing motion is applied to the user terminal;
The reception interval of the sound wave transmitted from the specified sound wave base station is calculated based on the predetermined transmission interval and the sound wave pulse information in the specified sound wave base station from the part of the swing section of the received sound wave. A reception interval calculation unit,
The direction from the predetermined position to the specified sonic base station is acquired when the magnitude relationship between the calculated reception interval and the transmission interval at the specified sonic base station is to be reversed. A direction estimator for estimating based on the direction;
A distance estimator for estimating a distance between the predetermined position and the identified sound wave base station;
A user terminal comprising: a position estimation unit that estimates the predetermined position with reference to a predetermined location where the specified acoustic wave base station is arranged based on the estimated direction and distance.
前記受信間隔算出部は、前記スイング区間を前記所定の送信間隔に区切り、各区間より前記音波パルス情報に一致する部分を受信時刻として求めることで前記受信間隔を算出することを特徴とする請求項1に記載のユーザ端末。   The reception interval calculation unit calculates the reception interval by dividing the swing interval into the predetermined transmission intervals and obtaining a portion that matches the sound wave pulse information from each interval as a reception time. The user terminal according to 1. 前記受信間隔算出部は、
前記各区間より、前記音波パルス情報から生成されるリファレンス信号との相関値が最大となる時刻を仮の受信時刻として求めることで仮の受信間隔を算出すると共に、仮の受信時刻に受信順を付与する間隔仮算出部と、
前記仮の受信間隔と前記所定の送信間隔との差が所定の第一閾値以内に収まり続ける一連の仮の受信間隔のうち、仮の受信時刻の個数が最大のものを正しく算出できた受信間隔の集合と判断し、それ以外の部分に対応する仮の受信時刻を外れ値として除外する外れ値除去部と、
前記正しく算出できた受信間隔の集合における受信時刻より、前記除外された仮の受信時刻へとシフトする際の前記付与された受信順の差に等しい整数に、前記所定の送信間隔を乗じた分だけ、前記正しく算出できた受信間隔の集合における受信時刻よりシフトした時刻を中心とする所定範囲内において、前記音波パルス情報から生成されるリファレンス信号との相関値が最大となる時刻を算出することで、前記除外された仮の受信時刻に対応する本来の受信時刻を再算出し、前記正しく算出できた受信間隔の集合における受信時刻と、当該再算出された受信時刻と、に基づいて前記受信間隔算出部が算出する受信間隔を求める間隔再算出部と、を含むことを特徴とする請求項2に記載のユーザ端末。
The reception interval calculator is
From each section, the provisional reception interval is calculated by obtaining the provisional reception time by obtaining the time when the correlation value with the reference signal generated from the sound wave pulse information is maximum, and the reception order is set to the provisional reception time. A provisional temporary calculation unit to be provided;
Among a series of temporary reception intervals in which the difference between the temporary reception interval and the predetermined transmission interval keeps within a predetermined first threshold, the reception interval in which the maximum number of temporary reception times can be calculated correctly An outlier removal unit that determines a set of the above and excludes the provisional reception time corresponding to the other part as an outlier;
A value obtained by multiplying the predetermined transmission interval by an integer equal to the difference in the given reception order when shifting from the reception time in the correctly calculated reception interval set to the excluded provisional reception time. Only when the correlation value with the reference signal generated from the sound wave pulse information is maximized within a predetermined range centered on the time shifted from the reception time in the set of reception intervals that can be correctly calculated. Then, the original reception time corresponding to the excluded provisional reception time is recalculated, and the reception time based on the reception time in the set of reception intervals that can be correctly calculated and the recalculated reception time. The user terminal according to claim 2, further comprising: an interval recalculation unit that calculates a reception interval calculated by the interval calculation unit.
前記外れ値除去部が、前記スイング区間における前記取得された向きの平均変化率として与えられるスイングの角速度にて、前記所定の送信間隔の間、前記スイング動作における円弧に所定の上限値の半径を想定して前記スイング動作があった際の直線移動距離を、音速として想定される所定値で割った値として、前記第一閾値を定めることを特徴とする請求項3に記載のユーザ端末。   The outlier removal unit adds a radius of a predetermined upper limit value to the arc in the swing motion during the predetermined transmission interval at an angular velocity of the swing given as an average rate of change of the acquired direction in the swing section. The user terminal according to claim 3, wherein the first threshold value is defined as a value obtained by dividing a linear movement distance when the swing motion is assumed by a predetermined value assumed as a sound speed. 前記間隔再算出部が、前記正しく算出できた受信間隔の集合における受信時刻よりシフトした時刻を中心とする前記所定範囲の幅を、前記第一閾値に基づいて定めることを特徴とする請求項3または4に記載のユーザ端末。   4. The interval recalculation unit determines, based on the first threshold value, a width of the predetermined range centered on a time shifted from a reception time in the correctly calculated reception interval set. Or the user terminal of 4. 前記間隔再算出部は受信時刻を再算出する都度、当該再算出された受信時刻を前記正しく算出できた受信間隔の集合に追加しながら、所定の順序に従って前記除外された仮の受信時刻に対応する本来の受信時刻を再算出することを繰り返すことを特徴とする請求項3ないし5のいずれかに記載のユーザ端末。   Each time the interval recalculation unit recalculates the reception time, it adds the recalculated reception time to the set of reception intervals that have been correctly calculated, and supports the excluded temporary reception times according to a predetermined order. The user terminal according to claim 3, wherein recalculating the original reception time is repeated. 前記間隔再算出部は、前記所定の順序として、前記除外された仮の受信時刻のうち、前記正しく算出できた受信間隔の集合における受信時刻と、の時刻の差を最小とするものから順に、対応する本来の受信時刻の再算出を行うことを特徴とする請求項6に記載のユーザ端末。   The interval recalculation unit, as the predetermined order, of the excluded provisional reception time, in order from the one that minimizes the time difference between the reception time in the set of reception intervals correctly calculated, The user terminal according to claim 6, wherein the corresponding original reception time is recalculated. 請求項1ないし7のいずれかに記載のユーザ端末と、
前記所定箇所に配置された各音波送信基地局のうちの1つと、
前記各音波送信基地局の前記配置された所定箇所並びに前記所定の送信間隔及び前記音波パルス情報を記憶し、当該記憶している情報をデータ通信にて前記基地局特定部に通知することで前記基地局特定部が前記記憶できるようにするサーバと、を備える位置推定システム。
A user terminal according to any one of claims 1 to 7,
One of the sound wave transmission base stations arranged at the predetermined location;
By storing the predetermined location of each of the sound wave transmission base stations, the predetermined transmission interval, and the sound wave pulse information, and notifying the stored information to the base station specifying unit by data communication And a server that enables the base station specifying unit to store the position estimation system.
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