JP2015040749A - 位置推定装置及び位置推定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に現在位置を推定する。【解決手段】ユーザが位置ラベルを入力した地点において観測された無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度を位置ラベルＤＢ１４に記憶させておき、位置推定部１５が現在位置における無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度と位置ラベルＤＢ１４に記憶させた無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度とを比較して現在位置の位置ラベルを決定する。これにより、ユーザが複数地点において位置ラベルを入力しておくだけで、現在位置を推定することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、位置を取得する技術に関する。

現在位置を把握する方法としてＧＰＳ情報を用いる方法がある。ＧＰＳ情報を用いる方法は、建物内ではＧＰＳ衛星からの電波が届かない場合が多く、屋内では利用することができない。

屋内において現在位置を把握する方法として、絶対位置を表すマーカとなるセンサを配置する方法、カメラなどで撮影した画像情報を用いて位置関係を判別する方法、および複数の無線ＬＡＮアクセスポイントから携帯端末が受信した受信信号の受信電界強度を利用する方法（例えば特許文献１）がある。

特開２０１０−１４３３８９号公報

しかしながら、マーカを配置する方法は特別なマーカを設置する必要があり、画像情報を用いる方法は何枚もの画像を事前登録する必要がある。いずれの方法も事前の準備が必要でユーザの負担が大きいという問題があった。

特許文献１で開示された、複数の無線ＬＡＮアクセスポイントから受信した受信信号の受信電界強度を用いる方法は、３つ以上の位置が既知の無線アクセスポイントを必要とする。一般に、ユーザ宅内に配置される無線ＬＡＮアクセスポイントは一つであることが多く、一般家庭では利用できないという問題があった。

また、実世界における地図上の位置を知るためには、各地点で観測した受信電界強度とその地点に対応する位置ラベルを事前に登録しなければならないという問題もある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、簡易に現在位置を推定することを目的とする。

第１の本発明に係る位置推定装置は、無線アクセスポイントの無線電波信号の受信電界強度を測定する測定手段と、場所を示す位置ラベルを取得する位置ラベル取得手段と、前記位置ラベルと当該位置ラベルを取得した位置で測定できた全ての無線アクセスポイントの無線電波信号の受信電界強度を記憶する位置ラベル記憶手段と、現在位置において前記測定手段が測定した前記受信電界強度を前記位置ラベル記憶手段に記憶させた前記受信電界強度と比較して前記受信電界強度が最も近いデータの前記位置ラベルを現在位置を示す前記位置ラベルとして決定する位置推定手段と、を有することを特徴とする。

上記位置推定装置において、前記位置推定手段は、現在位置において前記測定手段が前記受信電界強度を測定できた無線アクセスポイントが合致する数が最大のデータを前記位置ラベル記憶手段から検索し、無線アクセスポイント毎の前記受信電界強度の差の総和を求めて、総和が最小となるデータの前記位置ラベルを現在位置における前記位置ラベルとして決定することを特徴とする。

上記位置推定装置において、前記位置ラベル記憶手段に記憶された前記データに当該データを取得した時に接続していた無線アクセスポイントの情報を含み、前記位置推定手段は、現在位置において接続している無線アクセスポイントと前記データの取得時において接続していた無線アクセスポイントが合致するデータを比較の対象とすることを特徴とする。

上記位置推定装置において、前記位置ラベル記憶手段に記憶された前記受信電界強度を用いて、前記無線アクセスポイント毎に前記受信電界強度全体の分散と前記位置ラベル毎の分散を求め、前記無線アクセスポイント間で同一の位置ラベル同士で分散を比較したときの相関が小さい前記無線アクセスポイントの組み合わせを選択して前記位置ラベル記憶手段に記憶させる無線アクセスポイント選択手段をさらに有し、前記位置推定手段は、前記無線アクセスポイントの組み合わせの前記受信電界強度を比較して前記位置ラベルを決定することを特徴とする。

上記位置推定装置において、前記位置ラベル記憶手段に記憶された前記受信電界強度を用いて、前記データを前記受信電界強度同士の近さに基づいてクラスタに分けて、前記位置ラベル毎のクラスタの発生確率を求めて前記位置ラベル記憶手段に記憶させる判別器生成手段をさらに有し、前記位置推定手段は、現在位置において前記測定手段が測定した前記受信電界強度が属するクラスタを求めて、当該クラスタの発生確率が最も高い前記位置ラベルを現在位置における前記位置ラベルとして決定することを特徴とする。

上記位置推定装置において、前記位置ラベル取得手段は、当該位置推定装置を保持するユーザの居場所を管理するサーバから取得した居場所情報に基づいて前記位置ラベルを取得することを特徴とする。

上記位置推定装置において、前記位置ラベル記憶手段は、前記データ毎に前記位置ラベルそれぞれの出現頻度を記録しておき、前記位置ラベルと当該位置ラベルを取得した位置で測定した前記受信電界強度を入力し、前記位置ラベル記憶手段から入力した前記受信電界強度に近いデータが検索できた場合は、当該データについて入力した前記位置ラベルの出現回数を増やすとともに、最も出現頻度の高い前記位置ラベルを前記データの位置ラベルとして記憶し、データが検索できなかった場合は、入力した前記位置ラベルと前記受信電界強度を新たなデータとして前記位置ラベル記憶手段に記憶させる位置ラベル登録手段をさらに有することを特徴とする。

第２の本発明に係る位置推定プログラムは、上記位置推定装置の各手段としてコンピュータを動作させることを特徴とする。

本発明によれば、簡易に現在位置を推定することができる。

第１の実施の形態における位置推定装置の構成を示す機能ブロック図である。 位置ラベルを取得するためのユーザインタフェースの例を示す図である。 位置ラベルデータベースに記憶されたデータの例を示す図である。 第１の実施の形態における位置推定装置が位置ラベルを学習する処理の流れを示すフローチャートである。 第１の実施の形態における位置推定装置が位置を推定する処理の流れを示すフローチャートである。 第１の実施の形態における別の位置推定装置の構成を示す機能ブロック図である。 第２の実施の形態における位置推定装置の構成を示す機能ブロック図である。 ＡＰ選択部が無線ＡＰを選択する処理の流れを示すフローチャートである。 位置ラベルデータベースに記憶されたデータの例を示す図である。 図９のデータを用いて算出した無線ＡＰ毎の受信電界強度の分散を示す図である。 図９のデータを用いて算出した無線ＡＰ毎かつ位置ラベル毎の受信電界強度の分散を示す図である。 図９のデータを用いて算出した位置ラベル単位の無線ＡＰの組みの分散の相関を示す図である。 第３の実施の形態における位置推定装置１の構成を示す機能ブロック図である。 判別器生成部が受信電界強度をクラスタリングして判別器を生成する処理の流れを示すフローチャートである。 位置ラベルデータベースに記憶されたデータを３つのクラスタＣ１〜Ｃ３に分類した様子を示す図である。 位置ラベルデータベースに記憶されたデータのインデックス、データが分類されたクラスタ、および該当データに付与された位置ラベルをまとめた表である。 位置ラベル毎にクラスタの発生回数をプロットしたグラフである。 第４の実施の形態における位置推定装置の構成を示す機能ブロック図である。 ユーザ管理ＤＢ４に格納されているデータの例を示す図である。 第４の実施の形態における位置推定装置が位置ラベルを学習する処理の流れを示すフローチャートである。 第５の実施の形態における位置推定装置の構成を示す機能ブロック図である。 位置ラベルデータベースに記憶されたデータの例を示す図である。 データ毎に各位置ラベルの出現頻度を記録したデータの例を示す図である。 受信電界強度及び位置ラベルを登録する処理の流れを示すフローチャートである。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態における位置推定装置１の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態における位置推定装置１は、ユーザが携帯する携帯端末等に組み込まれ、各無線ＡＰ（アクセスポイント）２Ａ〜２Ｃが送信する無線電波信号に含まれるＢＳＳＩＤ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）とその無線電波信号の受信電界強度の組みのリストに場所を示す位置ラベルを関連付けて記憶しておき、受信した無線電波信号のＢＳＳＩＤと受信電界強度の組みのリストに基づいて現在位置を推定する装置である。無線ＡＰ２Ａ〜２Ｃは、位置推定装置１が接続可能なものでなくても、無線ＡＰ２Ａ〜２ＣのＢＳＳＩＤが取得できればよい。つまり、ユーザ宅内に設置したものでなくてもよい。

図１に示す位置推定装置１は、アンテナ１０、受信電界強度観測部１１、位置ラベル取得部１２、学習部１３、位置ラベルＤＢ（データベース）１４、および位置推定部１５を備える。位置推定装置１が備える各部は、演算処理装置、記憶装置等を備えたコンピュータにより構成して、各部の処理がプログラムによって実行されるものとしてもよい。このプログラムは位置推定装置１が備える記憶装置に記憶されており、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

アンテナ１０は、無線ＡＰが送信する無線電波を受信する。

受信電界強度観測部１１は、所定の時間毎に無線ＡＰが送信する無線電波信号の電波強度を観測し、無線ＡＰが送信する無線電波信号のＢＳＳＩＤとその時の受信電界強度を学習部１３および位置推定部１５へ送信する。ＢＳＳＩＤは、各無線ＡＰに割り当てられた固有の識別子である。また、位置推定装置１がいずれかの無線ＡＰに接続している場合、接続している無線ＡＰのＢＳＳＩＤを接続先ＢＳＳＩＤとして学習部１３および位置推定部１５へ送信する。なお、無線電波信号を観測した時刻の情報を学習部１３および位置推定部１５へ送信してもよい。

位置ラベル取得部１２は、ユーザから位置ラベルの入力を受け付けて、入力した位置ラベルを学習部１３へ送信する。図２に、位置ラベルを取得するためのユーザインタフェースの例を示す。図２の例では、５つの位置ラベルを表示してユーザに位置ラベルの選択を促している。

学習部１３は、位置ラベル取得部１２から受信した位置ラベルに、ユーザが位置ラベルを入力した位置において受信電界強度観測部１１が観測した各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度、および接続先ＢＳＳＩＤを関連付けて位置ラベルＤＢ１４に記憶させる。

位置ラベルＤＢ１４は、ユーザが位置ラベルを入力した位置毎に、各無線ＡＰ（ＢＳＳＩＤで識別する）の受信電界強度、接続先ＢＳＳＩＤ、および位置ラベルを関連付けたデータを記憶する。図３に、位置ラベルＤＢ１４に記憶されたデータの例を示す。図３に示す例では、位置ラベルを入力した地点毎の、各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度、接続先ＢＳＳＩＤ、および位置ラベルにＰ１〜Ｐｎで表されるインデックスを付与したデータを記憶した。図中のｎｕｌｌは、該当する無線ＡＰの無線電波信号が受信できなかったことを示す。

位置推定部１５は、受信電界強度観測部１１から受信した、現在位置における各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度を位置ラベルＤＢ１４に記憶された受信電界強度と比較し、無線電波信号が受信できた（位置ラベルＤＢ１４の受信電界強度がｎｕｌｌでない）無線ＡＰの合致度が最大で、各無線ＡＰの受信電界強度の差が最も小さくなるデータに関連付けられた位置ラベルを現在位置を示す位置ラベルとして決定する。

次に、第１の実施の形態における位置推定装置が位置ラベルを学習する処理について説明する。

図４は、第１の実施の形態における位置推定装置が位置ラベルを学習する処理の流れを示すフローチャートである。

ユーザが位置ラベルを入力すると、位置ラベル取得部１２は、入力された位置ラベルを学習部１３へ送信する（ステップＳ１１）。

受信電界強度観測部１１は、各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度を観測し、各無線ＡＰのＢＳＳＩＤと観測した受信電界強度を学習部１３へ送信する（ステップＳ１２）。このとき、位置推定装置１が接続している無線ＡＰのＢＳＳＩＤも学習部１３へ送信する。

学習部１３は、受信電界強度観測部１１から受信した各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度、位置推定装置１が接続している無線ＡＰのＢＳＳＩＤ、位置ラベル取得部１２から受信した位置ラベルに新たなインデックスＰｎを付与して位置ラベルＤＢ１４に保存する（ステップＳ１３）。

次に、第１の実施の形態における位置推定装置が位置を推定する処理について説明する。

図５は、第１の実施の形態における位置推定装置が位置を推定する処理の流れを示すフローチャートである。

受信電界強度観測部１１は、各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度を観測し、無線ＡＰのＢＳＳＩＤと観測した受信電界強度を位置推定部１５へ送信する（ステップＳ２１）。位置推定装置１が接続している無線ＡＰのＢＳＳＩＤも位置推定部１５へ送信する。

まず、位置推定部１５は、接続先ＢＳＳＩＤで検索対象を絞り込む（ステップＳ２２）。例えば、現在位置における接続先ＢＳＳＩＤがＢＳＳＩＤ１である場合、図３で示した例では、インデックスＰｎの接続先ＢＳＳＩＤはＢＳＳＩＤ３であるので、インデックスＰｎは、以下のステップＳ２３の処理対象外とする。

続いて、位置推定部１５は、受信電界強度観測部１１から受信した現在位置における各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度を位置ラベルＤＢ１４に記憶された受信電界強度と比較して現在位置の位置ラベルを決定する（ステップＳ２３）。具体的には、現在位置において無線電波信号が受信できた無線ＡＰの合致度を下記の要領で算出し、合致度が最大のデータを位置ラベルＤＢ１４から取得し、取得したデータと現在位置における各無線ＡＰの受信電界強度の差の絶対値の総和を求め、求めた総和が最も小さいデータの位置ラベルを現在位置の位置ラベルとして決定する。合致度の求め方は、下記で表される。

合致度＝（Ｎ−Ｉ）／Ｎ
Ｎは、総ＢＳＳＩＤ数、Ｉは、どちらか一方でしか受信できないＢＳＳＩＤ数である。

例えば、現在位置において観測できた無線ＡＰのＢＳＳＩＤと受信電界強度が、［ＢＳＳＩＤ１：−５０ｄＢ，ＢＳＳＩＤ３：−７８ｄＢ，ＢＳＳＩＤ４：−８７ｄＢ］の場合、図３で示した例では、インデックスＰ１，Ｐ２，Ｐ３のデータが観測できたＢＳＳＩＤの合致度が最大であるから、現在位置の受信電界強度とインデックスＰ１，Ｐ２，Ｐ３それぞれの受信電界強度とを比較する。受信電界強度の比較においては、無線ＡＰ毎に差を計算して総和を求める。現在位置の受信電界強度とインデックスＰ１の受信電界強度を比較すると、ＢＳＳＩＤ１については｜−５０−（−４５）｜＝５、ＢＳＳＩＤ３については｜−７８−（−７８）｜＝０、ＢＳＳＩＤ４については｜−８７−（−８３）｜＝４となり、総和は５＋０＋４＝９となる。インデックスＰ２，Ｐ３のデータについても同様に計算すると、総和はそれぞれ６，２１となる。したがって、各無線ＡＰの受信電界強度の差の総和が最も小さいインデックスＰ２の位置ラベルである「Ｄｉｎｉｎｇ」が現在位置の位置ラベルとして決定される。

図６は、第１の実施の形態における別の位置推定装置１の構成を示す機能ブロック図である。

図６に示す位置推定装置１は、位置ラベルＤＢ１４及び位置推定部１５を位置推定装置１の外部のサーバ３で構成した。位置推定装置１とサーバ３とはネットワークを介して接続される。位置推定装置１の学習部１３は、観測した受信電界強度と位置ラベルをサーバ３へ送信して位置ラベルＤＢ１４に登録する。位置推定装置１は位置ラベル要求部３１を備えて、位置ラベル要求部３１は現在位置で観測した受信電界強度をサーバ３へ送信して位置ラベルを問い合わせる。サーバ３の位置推定部１５は、上記で説明した処理により現在位置の位置ラベルを決定し、位置ラベル要求部３１へ送信する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ユーザが位置ラベルを入力した地点において観測された無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度を位置ラベルＤＢ１４に記憶させておき、位置推定部１５が現在位置における無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度と位置ラベルＤＢ１４に記憶させた無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度とを比較して現在位置の位置ラベルを決定することにより、ユーザが複数地点において位置ラベルを入力しておくだけで、現在位置を推定することが可能となる。

ユーザ宅内においてユーザの現在位置を把握することで、スマートフォンをリモコンとして周辺の機器を制御する場合に、ユーザの目の前に存在する機器用のリモコンアプリを動的に立ち上げることができる。この場合、位置ラベルと動作させるアプリを関連付けておく。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、観測された受信電界強度の全てを用いて位置ラベルを決定するのではなく、現在位置の推定に用いる無線ＡＰの組み合わせを選択しておき、選択した無線ＡＰの組み合わせの受信電界強度を比較して現在位置の位置ラベルを決定する。

図７は、第２の実施の形態における位置推定装置１の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す位置推定装置１は、図１に示した位置推定装置１にＡＰ選択部１６を備えたものである。

ＡＰ選択部１６は、位置ラベル内の分散が比較的小さく、かつ位置ラベル間の分散が比較的大きく、無線ＡＰ間で同一の位置ラベル同士で分散を比較したときの相関が小さい無線ＡＰの組み合わせを位置推定に用いる無線ＡＰの組み合わせとして選択する。

図８は、ＡＰ選択部１６が無線ＡＰを選択する処理の流れを示すフローチャートである。なお、第１の実施の形態と同様に、位置ラベルＤＢ１４には各無線ＡＰの受信電界強度、位置ラベルが記憶されている。

まず、無線ＡＰ毎に、受信電界強度の分散を算出する（ステップＳ３１）。無線ＡＰ毎の受信電界強度Ｒ_{x_AP(n)}の平均ＡＶＧ_AP(n),all及び分散Ｖ_AP(n),allは次式で計算する。

ＡＶＧ_AP(n),all＝SUM_{x-∈(P1,..,P9)}（Ｒ_{x_AP(n)}）／size(index)
Ｖ_AP(n),all＝SUM_{x-∈(P1,..,P9)}（Ｒ_{x_AP(n)}−ＡＶＧ_AP(n),all）／size(index)

例えば、図９に示すデータが位置ラベルＤＢ１４に記憶されていた場合の、ステップＳ３１で算出した無線ＡＰ毎の受信電界強度の分散を図１０に示す。

続いて、無線ＡＰ毎かつ位置ラベル毎に、受信電界強度の分散を算出する（ステップＳ３２）。図９に示すデータの場合、位置ラベルＬｉｖｉｎｇについては、上記式のＳＵＭの要素をｘ−∈（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）とし、位置ラベルＤｉｎｉｎｇについては、上記式のＳＵＭの要素をｘ−∈（Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６）とする。図９に示すデータを用いてステップＳ３２で算出した無線ＡＰ毎かつ位置ラベル毎の受信電界強度の分散を図１１に示す。

そして、総当りで無線ＡＰの組みを作り、位置ラベル単位の無線ＡＰ間の分散の相関を求め、全体の分散と位置ラベル単位の無線ＡＰ間の分散の相関から無線ＡＰの組みの分類の寄与率を算出する（ステップＳ３３）。分類の寄与率Ｆは次式で計算する。

分類の寄与率Ｆ（Ｘ，Ｙ）＝（１／ＸとＹにおける位置ラベル間の受信電界強度の分散の相関）＊（Ｘの受信電界強度の全体の分散＋Ｙの受信電界強度の全体の分散）／受信電界強度の全体の分散の総和
F(AP(1),AP(2))=(1/C_r∈label(V_AP(1),r,V_AP(2),r))*(V_AP(1),all+V_AP(2),all))/SUM(V_AP(n),all)

図９に示すデータを元に算出した、位置ラベル単位の無線ＡＰの組みの分散の相関を図１２に示す。

そして、ステップＳ３３で算出した寄与率が最大となる無線ＡＰの組み合わせを位置推定に利用する無線ＡＰとして選択する（ステップＳ３４）。

位置推定部１５は、受信電界強度観測部１１から現在位置の各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度を受け取り、ＡＰ選択部１６が選択した無線ＡＰの組み合わせの受信電界強度のみを用いて、第１の実施の形態と同様に、受信電界強度が近いデータを検索して現在位置の位置ラベルを決定する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＡＰ選択部１６が、無線ＡＰ毎に受信電界強度全体の分散と位置ラベル毎の分散を求め、無線ＡＰ間で同一の位置ラベル同士で分散を比較したときの相関が小さい無線ＡＰの組みを選択し、位置推定部１５が、ＡＰ選択部１６の選択した無線ＡＰの組みの受信電界強度のみを用いて受信電界強度が近いデータを検索して現在位置の位置ラベルを決定することにより、現在位置の推定に効果の高い無線ＡＰを絞り込むことができ、位置推定の精度の向上が期待できる。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、観測された受信電界強度をクラスタに分け、各位置ラベルにおいて各クラスタに分類されたデータがどれだけ存在したかを示す、位置ラベル毎のクラスタ発生確率を算出して判別器とする。位置推定時には、現在位置での受信電界強度がどのクラスタに属するか判定し、判別器を用いて属するクラスタの発生確率が高い位置ラベルを現在位置の位置ラベルとする。

図１３は、第３の実施の形態における位置推定装置１の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す位置推定装置１は、図１に示した位置推定装置１に判別器生成部１７を備えたものである。

判別器生成部１７は、位置ラベルＤＢ１４に記憶されたデータを、無線電波信号が受信できた無線ＡＰの合致度が最大で、受信電界強度が最も近いもの同士を統合してクラスタを生成し、位置ラベル毎のクラスタの発生確率を算出して判別器を生成する。

ここで、判別器生成部１７が受信電界強度をクラスタリングして判別器を生成する処理について説明する。

図１４は、判別器生成部１７が受信電界強度をクラスタリングして判別器を生成する処理の流れを示すフローチャートである。位置ラベルＤＢ１４には、第１の実施の形態と同様に、学習部１３により各無線ＡＰの受信電界強度、位置ラベルが記憶されている。

判別器生成部１７は、位置ラベルＤＢ１４に記憶されたデータで、無線電波信号が受信できた無線ＡＰの合致度が最大で、受信電界強度が最も近いもの同士を統合してクラスタを生成する（ステップＳ４１）。受信電界強度の近さは第１の実施の形態と同様に求めることができる。

データを統合してクラスタを生成した結果、生成されたクラスタ数が予め設定したＣ個以下になったか否か判定し（ステップＳ４２）、クラスタ数がＣより大きい場合、あるいはクラスタに属していないデータが存在する場合は（ステップＳ４２のＮＯ）、ステップＳ４１に戻りクラスタ化処理を続ける。データをクラスタを統合するときには最近傍法により近いもの同士を統合してもよいし、中心法を使って近いクラスタを求めて統合してもよい。図１５に、位置ラベルＤＢ１４に記憶されたデータを３つのクラスタＣ１〜Ｃ３に分類した様子を示す。図中のＰ１〜Ｐ１１は、データに付与されたインデックスで、各データの受信電界強度が観測された位置に対応させてインデックスＰ１〜Ｐ１１を図中にプロットした。図１６に、各データのインデックス、データが分類されたクラスタ、および該当データに付与された位置ラベルをまとめた表を示す。

判別器生成部１７は、位置ラベルＤＢ１４に記憶されたデータをＣ個のクラスタに分類すると（ステップＳ４２のＹＥＳ）、位置ラベル毎にクラスタの発生確率を算出する（ステップＳ４３）。図１７（ａ）〜（ｃ）は、位置ラベル毎にクラスタの発生回数をプロットしたグラフである。

位置推定部１５は、判別器生成部１７が算出した位置ラベル毎のクラスタの発生確率を用いて現在位置の位置ラベルを決定する。具体的には、現在位置で観測された各無線ＡＰの受信電界強度のデータが属するクラスタを最近傍法もしくは中心法を用いて決定し、当該クラスタの発生確率が最も高い位置ラベルを現在位置の位置ラベルとして決定する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、判別器生成部１７が、受信電界強度の近さに基づいてデータをクラスタに分けて、位置ラベル毎のクラスタの発生頻度を求め、位置推定部１５が、現在位置の受信電界強度が属するクラスタを求めて、そのクラスタの発生頻度が最も高い位置ラベルを現在位置の位置ラベルとして決定することにより、受信電界強度の近いデータ同士を統合することで、位置ラベルＤＢ１４中のデータを効率的に学習し、精度を上げることが可能となる。

なお、本実施例ではクラスタの発生確率を算出して判別器を学習させたが、例えば機械学習に用いられる決定木手法やナイーブベイズを用いてもよい。

［第４の実施の形態］
オフィスなどでは、ユーザのスケジュールや入退室が管理されているので、第４の実施の形態では、ユーザのスケジューラや入退室管理情報からユーザの居場所を特定して位置ラベルを取得する。

図１８は、第４の実施の形態における位置推定装置１の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す位置推定装置１は、図６に示した位置推定装置１において、位置ラベル取得部１２がユーザ管理ＤＢ４から位置ラベルを入力させたものである。

ユーザ管理ＤＢ４は、ユーザの居場所を示す情報を記憶する。図１９は、ユーザ管理ＤＢ４に格納されているデータの例を示す図であり、図１９（ａ）はユーザのスケジューラ、図１９（ｂ）はユーザの入退室管理情報を格納した例を示す。位置ラベル取得部１２は、ユーザのスケジューラあるいは入退室管理情報からユーザの居場所を取得し、位置推定装置１を保持するユーザの居場所に対応する位置ラベルを特定する。例えば、現在時刻が９：００のとき、図１９（ａ）のスケジューラを確認すると、ユーザは会議室Ａにいることになっているので、位置ラベルを会議室Ａとする。入退室管理情報を利用する場合は、最後に登録されたユーザの入退室管理情報に基づいてユーザが現在いる場所の位置ラベルを取得する。

図２０は、第４の実施の形態における位置推定装置が位置ラベルを学習する処理の流れを示すフローチャートである。

位置ラベル取得部１２がユーザ管理ＤＢ４からユーザの居場所を取得して位置ラベルを特定し、学習部１３へ送信する（ステップＳ５１）。位置ラベル取得部１２は、システムから現在時刻を抽出し、現在時刻に対応するユーザの居場所をユーザ管理ＤＢ４で確認して位置ラベルを特定する。

受信電界強度観測部１１は、各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度を観測し、無線ＡＰのＢＳＳＩＤと観測した受信電界強度の組み、接続している無線ＡＰのＢＳＳＩＤを学習部１３へ送信する（ステップＳ５２）。

学習部１３は、受信電界強度観測部１１から受信した各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度、接続している無線ＡＰのＢＳＳＩＤ、位置ラベル取得部１２から受信した位置ラベルに新たなインデックスＰｎを付与して位置ラベルＤＢ１４に保存する（ステップＳ５３）。

第４の実施の形態における位置の推定も、第１〜第３の実施の形態と同様の方法で位置を推定できる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、位置ラベル取得部１２がユーザの居場所を管理するユーザ管理ＤＢ４からユーザの居場所を取得して、ユーザの居場所に対応する位置ラベルを特定することにより、ユーザにより位置ラベルの入力が不要となる。

［第５の実施の形態］
第４の実施の形態では、ユーザのスケジューラなどを参照して自動で位置ラベルを入力したが、スケジューラの情報とユーザが実際にいる場所が異なる場合はそのデータを位置ラベルの学習に用いるべきではない。そこで、第５の実施の形態では、学習データとして入力された受信電界強度が近いデータをまとめて、まとめたデータの中で最もよく現れる位置ラベルをその地点の位置ラベルとして学習する。

図２１は、第５の実施の形態における位置推定装置１の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す位置推定装置１は、図１８のサーバ３に、位置ラベルＤＢ１４にデータを登録する位置ラベル登録部１８を備えた。

位置ラベルＤＢ１４には、第１〜第４の実施の形態と同様に、各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度、接続先ＢＳＳＩＤ、および位置ラベルのデータを記憶するとともに、さらに、データ毎に各位置ラベルの出現頻度を記憶する。

位置ラベル登録部１８は、各無線ＡＰの無線電波信号の受信電界強度と位置ラベルを入力し、入力された受信電界強度と近い受信電界強度を持つデータを位置ラベルＤＢ１４から検索し、検索して得られたデータの各位置ラベルの出現頻度を更新する。入力された受信電界強度と近い受信電界強度を持つデータが無い場合は、入力された受信電界強度、位置ラベルで新たなデータを位置ラベルＤＢ１４に登録する。

図２２に位置ラベルＤＢ１４に記憶されたデータの例を示し、図２３にデータ毎に各位置ラベルの出現頻度を記録したデータの例を示す。例えば、位置ラベル登録部１８に入力された受信電界強度と近い受信電界強度を持つデータがインデックスＰ１であったとすると、図２３のインデックスＰ１のデータの各位置ラベルの出現頻度が更新される。図２３のデータでは、各位置ラベルの出現割合と、そのデータに近い受信電界強度が入力された総回数を保持している。

図２４は、受信電界強度及び位置ラベルを登録する処理の流れを示すフローチャートである。

まず、位置ラベル登録部１８は、受信電界強度観測部１１が観測した受信電界強度と、位置ラベル取得部１２がユーザ管理ＤＢ４から取得した位置ラベルを学習部１３から取得する（ステップＳ６１）。

そして、学習部１３から取得した受信電界強度に近い受信電界強度を持つデータを位置ラベルＤＢ１４から検索する（ステップＳ６２）。例えば、無線電波信号が受信できた無線ＡＰが全て合致し、接続先ＢＳＳＩＤが同一で、全ての無線ＡＰについて受信電界強度の差が２ｄＢ以内のデータを近い受信電界強度を持つデータとして位置ラベルＤＢ１４から検索する。

データが検索できた場合（ステップＳ６２のＹＥＳ）、検索して得られたデータの各位置ラベルの出現頻度を更新する（ステップＳ６３）。具体的には、位置ラベルの出現割合×総回数を計算して各位置ラベルの出現回数を求め、総回数に１を加算し、入力された位置ラベルの出現回数に１を加算した上で、位置ラベルの出現回数／総回数を計算して各位置ラベルの出現割合を計算して更新する。

そして、更新された各位置ラベルの出現頻度が最も高い位置ラベルを検索して得られたデータの位置ラベルとして記憶する（ステップＳ６４）。

データが検索できなかった場合（ステップＳ６２のＮＯ）、ステップＳ６１で取得した受信電界強度と位置ラベルを用いて新たなデータを追加する（ステップＳ６５）。具体的には、位置ラベル登録部１８が受信したデータに新たなインデックスを付与して位置ラベルＤＢ１４に記憶させるとともに、そのデータに対応する各位置ラベルの出現頻度を記録したデータを、入力した位置ラベルの出現頻度を１、総回数を１として新たなインデックスを付与して追加する。

なお、位置ラベルの出現頻度として位置ラベルの出現回数を記憶してもよい。

第５の実施の形態における位置の推定は、図２２に示した入力されたデータをまとめたデータを用いて、第１〜第３の実施の形態と同様に位置を推定する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、位置ラベル登録部１８が入力されたデータをまとめて、まとめられたデータで出現頻度の高い位置ラベルをそのデータの位置ラベルとして位置ラベルＤＢ１４に登録することにより、位置ラベルの付与に対する信頼性を高めることができる。

なお、１台の位置推定装置のみを用いて説明したが、サーバ３は、複数のユーザそれぞれが保持する位置推定装置からデータを入力してもよい。これにより、例えば、スケジューラ上では会議室Ａに存在することになっていたユーザが別の場所にいた場合でも、他の多数のユーザがスケジューラどおりに会議室Ａに存在している場合は、会議室Ａで観測される受信電界強度に正しく会議室Ａの位置ラベルが付与することができる。

１…位置推定装置
１０…アンテナ
１１…受信電界強度観測部
１２…位置ラベル取得部
１３…学習部
１４…位置ラベルＤＢ
１５…位置推定部
１６…ＡＰ選択部
１７…判別器生成部
１８…位置ラベル登録部
３１…位置ラベル要求部
２Ａ〜２Ｃ…無線ＡＰ
３…サーバ
４…ユーザ管理ＤＢ

Claims (8)

1. 無線アクセスポイントの無線電波信号の受信電界強度を測定する測定手段と、
   場所を示す位置ラベルを取得する位置ラベル取得手段と、
   前記位置ラベルと当該位置ラベルを取得した位置で測定できた全ての無線アクセスポイントの無線電波信号の受信電界強度を記憶する位置ラベル記憶手段と、
   現在位置において前記測定手段が測定した前記受信電界強度を前記位置ラベル記憶手段に記憶させた前記受信電界強度と比較して前記受信電界強度が最も近いデータの前記位置ラベルを現在位置を示す前記位置ラベルとして決定する位置推定手段と、
   を有することを特徴とする位置推定装置。
2. 前記位置推定手段は、現在位置において前記測定手段が前記受信電界強度を測定できた無線アクセスポイントが合致する数が最大のデータを前記位置ラベル記憶手段から検索し、無線アクセスポイント毎の前記受信電界強度の差の総和を求めて、総和が最小となるデータの前記位置ラベルを現在位置における前記位置ラベルとして決定することを特徴とする請求項１記載の位置推定装置。
3. 前記位置ラベル記憶手段に記憶された前記データに当該データを取得した時に接続していた無線アクセスポイントの情報を含み、
   前記位置推定手段は、現在位置において接続している無線アクセスポイントと前記データの取得時において接続していた無線アクセスポイントが合致するデータを比較の対象とすることを特徴とする請求項１又は２記載の位置推定装置。
4. 前記位置ラベル記憶手段に記憶された前記受信電界強度を用いて、前記無線アクセスポイント毎に前記受信電界強度全体の分散と前記位置ラベル毎の分散を求め、前記無線アクセスポイント間で同一の位置ラベル同士で分散を比較したときの相関が小さい前記無線アクセスポイントの組み合わせを選択して前記位置ラベル記憶手段に記憶させる無線アクセスポイント選択手段をさらに有し、
   前記位置推定手段は、前記無線アクセスポイントの組み合わせの前記受信電界強度を比較して前記位置ラベルを決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の位置推定装置。
5. 前記位置ラベル記憶手段に記憶された前記受信電界強度を用いて、前記データを前記受信電界強度同士の近さに基づいてクラスタに分けて、前記位置ラベル毎のクラスタの発生確率を求めて前記位置ラベル記憶手段に記憶させる判別器生成手段をさらに有し、
   前記位置推定手段は、現在位置において前記測定手段が測定した前記受信電界強度が属するクラスタを求めて、当該クラスタの発生確率が最も高い前記位置ラベルを現在位置における前記位置ラベルとして決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の位置推定装置。
6. 前記位置ラベル取得手段は、当該位置推定装置を保持するユーザの居場所を管理するサーバから取得した居場所情報に基づいて前記位置ラベルを取得することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の位置推定装置。
7. 前記位置ラベル記憶手段は、前記データ毎に前記位置ラベルそれぞれの出現頻度を記録しておき、
   前記位置ラベルと当該位置ラベルを取得した位置で測定した前記受信電界強度を入力し、前記位置ラベル記憶手段から入力した前記受信電界強度に近いデータが検索できた場合は、当該データについて入力した前記位置ラベルの出現回数を増やすとともに、最も出現頻度の高い前記位置ラベルを前記データの位置ラベルとして記憶し、データが検索できなかった場合は、入力した前記位置ラベルと前記受信電界強度を新たなデータとして前記位置ラベル記憶手段に記憶させる位置ラベル登録手段をさらに有すること
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の位置推定装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の位置推定装置の各手段としてコンピュータを動作させることを特徴とする位置推定プログラム。

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