JP2016061644A

JP2016061644A - 位置推定システム

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Publication number: JP2016061644A
Application number: JP2014189116A
Authority: JP
Inventors: 遊亀傳田; Yuki Denda
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2016-04-25

Abstract

【課題】位置ラジオマップの更新を効率良く行うことができる位置推定システムを提供する。
【解決手段】第１の固定局及び第２の固定局に対する移動局の位置を推定する位置推定システムであって、複数の位置の各々と、複数の位置の各々における第１の固定局及び／又は第２の固定局との間の電波強度との関係を示す複数の位置ラジオマップを記憶する記憶部と、第１の固定局と第２の固定局との間の電波強度に基づいて複数の位置ラジオマップの少なくとも一部を更新する更新部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定局に対する移動局の位置を推定する位置推定システムに関する。

固定局に対する移動局の位置を推定する位置推定システムが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。この位置推定システムでは、所定のエリア内の予め定められた複数の位置の各々と、複数の位置の各々における電波強度の計測値との関係を示す複数の位置ラジオマップが用いられる。移動局が所定のエリア内で固定局からの電波強度を計測した際に、計測した電波強度と複数の位置ラジオマップの各々とのマッチングに基づいて、固定局に対する移動局の位置が推定される。

特許第５０８４５４８号公報特開２０１１−２０３１２９号公報

電波強度は、環境（例えば気温、湿度及び空間内の物体の配置等）の変化の影響を受けることにより変動しやすいという性質を有している。電波強度が変動した場合には、位置推定の際に計測した電波強度と位置ラジオマップとの乖離が大きくなるため、移動局の位置を精度良く推定することができない。

上述した課題を解決するために、ユーザが所定のエリア内の予め定められた複数の位置の各々において固定局からの電波強度を計測器等を用いて計測することにより、位置ラジオマップの更新を定期的に行う方法が考えられる。しかしながら、このような方法では、電波強度の計測データの収集に多大な時間及び労力を要するため、位置ラジオマップの更新を効率良く行うことができないという課題が生じる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、位置ラジオマップの更新を効率良く行うことができる位置推定システムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る位置推定システムは、第１の固定局及び第２の固定局に対する移動局の位置を推定する位置推定システムであって、複数の位置の各々と、前記複数の位置の各々における前記第１の固定局及び／又は前記第２の固定局との間の電波強度との関係を示す複数の位置ラジオマップを記憶する記憶部と、前記第１の固定局と前記第２の固定局との間の電波強度に基づいて、前記複数の位置ラジオマップの少なくとも一部を更新する更新部と、を備える。

本態様によれば、更新部は、第１の固定局と第２の固定局との間の電波強度に基づいて複数の位置ラジオマップの少なくとも一部を更新する。第１の固定局及び第２の固定局の相対的な位置関係は一定であるので、第１の固定局と第２の固定局との間の電波強度と、電波強度を計測した位置（第１の固定局の位置又は第２の固定局の位置）とを容易に紐付けすることができる。その結果、位置ラジオマップの更新を効率良く行うことができる。

例えば、本発明の一態様に係る位置推定システムにおいて、前記更新部は、前記第１の固定局と前記第２の固定局との間の電波強度に基づいて、前記複数の位置ラジオマップのうち前記第１の固定局と対応付けられた特定の位置に対応する前記位置ラジオマップを更新するように構成してもよい。

本態様によれば、更新部は、複数の位置ラジオマップのうち第１の固定局と対応付けられた特定の位置に対応する位置ラジオマップを更新する。これにより、位置ラジオマップの更新をより一層効率良く行うことができる。

例えば、本発明の一態様に係る位置推定システムにおいて、前記位置推定システムは、さらに、前記第１の固定局と前記第２の固定局との間の電波強度を計測する計測部を備え、前記更新部は、前記計測部により計測された電波強度を学習データとして取得し、且つ、前記特定の位置に対応する前記位置ラジオマップが前記学習データに近付くように、前記特定の位置に対応する前記位置ラジオマップを更新するように構成してもよい。

本態様によれば、更新部は、学習データを用いることにより、特定の位置に対応する位置ラジオマップを更新することができる。

例えば、本発明の一態様に係る位置推定システムにおいて、前記位置推定システムは、さらに、前記第１の固定局と前記第２の固定局との間の電波強度を計測する計測部を備え、前記記憶部は、さらに、前記第１の固定局の位置と、当該位置における電波強度との関係を示す固定局間ラジオマップを記憶し、前記更新部は、前記計測部により計測された電波強度を学習データとして取得し、且つ、前記固定局間ラジオマップが前記学習データに近付くように前記固定局間ラジオマップを更新するとともに、前記固定局間ラジオマップを更新した結果を用いて前記特定の位置に対応する前記位置ラジオマップを更新するように構成してもよい。

本態様によれば、更新部は、固定局間ラジオマップを更新した結果を用いることにより、特定の位置に対応する位置ラジオマップを更新することができる。

例えば、本発明の一態様に係る位置推定システムにおいて、前記位置推定システムは、さらに、前記第１の固定局、前記第２の固定局及び第３の固定局に対する前記移動局の位置を推定し、前記記憶部は、前記複数の位置の各々と、前記複数の位置の各々における前記第１の固定局、前記第２の固定局及び／又は前記第３の固定局との間の電波強度との関係を示す前記複数の位置ラジオマップを記憶し、前記更新部は、前記第１の固定局と前記第２の固定局と前記第３の固定局との間の電波強度に基づいて、前記複数の位置ラジオマップの少なくとも一部を更新するように構成してもよい。

本態様によれば、更新部は、第１の固定局と第２の固定局と第３の固定局との間の電波強度に基づいて、複数の位置ラジオマップの少なくとも一部を更新する。これにより、３個の固定局が配置されている場合であっても、位置ラジオマップの更新を効率良く行うことができる。

本発明の一態様に係る位置推定システムによれば、位置ラジオマップの更新を効率良く行うことができる。

実施の形態１に係る位置推定システムの全体構成を示す図である。実施の形態１に係る位置推定装置の機能的構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る移動局の機能的構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る固定局の機能的構成を示すブロック図である。位置ラジオマップの作成方法の流れを示すフローチャートである。各固定局からの電波強度の計測値の頻度分布の一例を示す図である。図６Ａの各頻度分布から作成した確率分布の一例を示す図である。位置Ｐ２０における位置ラジオマップの一例を示す図である。位置Ｐ２６における位置ラジオマップの一例を示す図である。位置Ｐ１７における位置ラジオマップの一例を示す図である。実施の形態１に係る位置ラジオマップの更新方法の流れを示すフローチャートである。位置Ｐ１６における位置ラジオマップの更新方法を説明するための図である。位置Ｐ８における位置ラジオマップの更新方法を説明するための図である。実施の形態２に係る位置推定装置の機能的構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る位置ラジオマップの更新方法の流れを示すフローチャートである。実施の形態２に係る固定局間ラジオマップの更新方法を説明するための図である。実施の形態２に係る位置ラジオマップの更新方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
［１−１．位置推定システムの全体構成］
まず、図１を参照しながら、実施の形態１に係る位置推定システム２の全体構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る位置推定システム２の全体構成を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態の位置推定システム２は、位置推定装置４、移動局６、固定局８（固定局Ａ）、固定局１０（固定局Ｂ）及び固定局１２（固定局Ｃ）を備えている。なお、固定局８，１０及び１２は、第１の固定局、第２の固定局及び第３の固定局（順不同）である。位置推定システム２は、建物のフロア１４の所定のエリア１６内における移動局６の位置を推定するためのシステムであり、例えば病院又は倉庫等における物品の所在を確認するために用いられる。なお、所定のエリア１６は、図１中の破線の格子で示すように、複数の位置Ｐ１〜Ｐ２８に仮想的に区画されている。

位置推定装置４は、フロア１４内の所定位置に配置されている。位置推定装置４は、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）に対応しており、移動局６、複数の固定局８，１０及び１２との間でそれぞれ無線通信することができる。位置推定装置４は、後述するようにして、複数の固定局８，１０及び１２に対する移動局６の位置を推定する。

各固定局８，１０及び１２は、フロア１４の所定のエリア１６内に配置されている。例えば、固定局８，１０及び１２はそれぞれ、図１中の位置Ｐ１６，Ｐ４及びＰ２７に配置されている。なお、各固定局８，１０及び１２のフロア１４に対する位置は固定されており、これにより各固定局８，１０及び１２の相対的な位置関係は一定である。各固定局８，１０及び１２は、例えば無線ＬＡＮにおけるＡＰ（ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ）であり、移動局６との間で無線通信することができる。さらに、本実施の形態の位置推定システム２では、複数の固定局８，１０及び１２のうち、任意の２つの固定局の一方と他方との間（第１の固定局と第２の固定局との間、第１の固定局と第３の固定局との間、又は、第２の固定局と第３の固定局との間）で無線通信することができる。

移動局６は、フロア１４の所定のエリア１６内を移動することができる。移動局６は、例えば無線ＬＡＮ対応のＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）タグであり、固定局８，１０及び１２との間でそれぞれ無線通信することができる。移動局６がＩＣタグである場合には、移動局６は、例えば病院又は倉庫等に配置されている物品に取り付けられる。

［１−２．位置推定装置の機能的構成］
次に、図２を参照しながら、位置推定装置４の機能的構成について説明する。図２は、実施の形態１に係る位置推定装置４の機能的構成を示すブロック図である。

図２に示すように、位置推定装置４は、通信部１８、記憶部２０、位置推定部２２及び更新部２４を備えている。

通信部１８は、移動局６、複数の固定局８，１０及び１２との間でそれぞれ無線通信するためのものである。通信部１８は、例えば、移動局６、複数の固定局８，１０及び１２からそれぞれ送信された、電波強度の計測値を表す計測信号を受信する。

記憶部２０は、複数の位置ラジオマップを記憶するメモリである。複数の位置ラジオマップは、所定のエリア１６内の複数の位置Ｐ１〜Ｐ２８と、複数の位置Ｐ１〜Ｐ２８の各々における各固定局８，１０及び１２（あるいは、固定局８，１０及び１２のうちいずれか１つ又は２つ）からの電波強度の計測値との関係を示すデータである。なお、本実施の形態では、位置ラジオマップの形式の一例として、確率分布に基づく位置ラジオマップを用いる場合について説明するが、これに限定されず、種々の形式の位置ラジオマップを用いることができる。位置ラジオマップの作成方法については後述する。

位置推定部２２は、尤度を算出することにより、各固定局８，１０及び１２に対する移動局６の位置を推定する。尤度とは、移動局６により計測された電波強度と、位置ラジオマップにおける電波強度分布との類似度を表す値である。尤度の算出方法については後述する。

更新部２４は、複数の固定局８，１０及び１２の間の電波強度に基づいて、記憶部２０に記憶されている複数の位置ラジオマップの一部を更新する。位置ラジオマップの更新方法については後述する。

［１−３．移動局の機能的構成］
次に、図３を参照しながら、移動局６の機能的構成について説明する。図３は、実施の形態１に係る移動局６の機能的構成を示すブロック図である。

図３に示すように、移動局６は、通信部２６及び計測部２８を備えている。

通信部２６は、位置推定装置４、複数の固定局８，１０及び１２との間でそれぞれ無線通信するためのものである。通信部２６は、例えば、各固定局８，１０及び１２から送信されたビーコン（電波）を受信するとともに、計測部２８により計測された電波強度の計測値を計測信号として位置推定装置４に送信する。

計測部２８は、通信部２６により受信されたビーコンの電波強度を計測する。なお、ビーコンには、固定局８，１０及び１２にそれぞれ固有のＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）アドレスを表す信号が含まれる。計測部２８は、ビーコンに含まれるＭＡＣアドレスを参照することにより、固定局８，１０及び１２からそれぞれ送信されたビーコンの電波強度を個別に計測することができる。

［１−４．固定局の機能的構成］
次に、図４を参照しながら、固定局８，１０及び１２の機能的構成について説明する。図４は、実施の形態１に係る固定局８の機能的構成を示すブロック図である。なお、固定局８，１０及び１２の各々の機能的構成は同一であるため、以下では、固定局８の機能的構成についてのみ説明する。

図４に示すように、固定局８は、通信部３０及び計測部３２を備えている。

通信部３０は、位置推定装置４、移動局６、他の固定局１０及び１２との間でそれぞれ無線通信するためのものである。通信部３０は、例えば、移動局６、他の固定局１０及び１２にそれぞれビーコンを所定の周期で送信するとともに、他の固定局１０及び１２からそれぞれ送信されたビーコンを受信する。通信部３０は、さらに、計測部３２により計測された電波強度の計測値を計測信号として位置推定装置４に送信する。なお、通信部３０は、任意のタイミングでビーコンを送信することも勿論可能である。

計測部３２は、通信部３０により受信されたビーコンの電波強度を計測する。なお、計測部３２は、ビーコンに含まれるＭＡＣアドレスを参照することにより、他の固定局１０及び１２からそれぞれ送信されたビーコンの電波強度を個別に計測することができる。

［１−５．位置ラジオマップの作成方法］
次に、図１及び図５〜図６Ｂを参照しながら、位置ラジオマップの作成方法について説明する。図５は、位置ラジオマップの作成方法の流れを示すフローチャートである。図６Ａは、各固定局８，１０及び１２からの電波強度の計測値の頻度分布の一例を示す図である。図６Ｂは、図６Ａの各頻度分布から作成した確率分布の一例を示す図である。

まず、フロア１４の所定のエリア１６内の複数の位置Ｐ１〜Ｐ２８の中から、電波強度を計測する位置として例えば位置Ｐ１を選択する（Ｓ１）。次に、複数の固定局８，１０及び１２の中から、電波強度を計測する固定局として例えば固定局８を選択する（Ｓ２）。その後、選択された位置Ｐ１において、選択された固定局８からの電波強度を複数回繰り返し計測する（Ｓ３）。なお、電波強度を計測する際には、上述した移動局６を用いてもよく、あるいは他の計測器等を用いてもよい。その後、電波強度の計測値を蓄積することにより、電波強度の計測値の頻度分布を作成する（Ｓ４）。

ステップＳ１で選択された位置Ｐ１において、全ての固定局８，１０及び１２について電波強度の計測値の頻度分布が作成されていない場合には（Ｓ５でＮＯ）、他の固定局１０及び１２についても同様に、上述したステップＳ２〜Ｓ４が実行される。これにより、例えば図６Ａに示すような電波強度の計測値の頻度分布が作成される。なお、図６Ａにおいて、丸のプロット、四角のプロット及び三角のプロットはそれぞれ、固定局８，１０及び１２からの電波強度の計測値の出現頻度を表している。

ステップＳ１で選択された位置Ｐ１において、全ての固定局８，１０及び１２について電波強度の計測値の頻度分布が作成された場合には（Ｓ５でＹＥＳ）、所定のエリア１６内の全ての位置Ｐ１〜Ｐ２８について電波強度の計測値の頻度分布が作成されたか否かが判断される（Ｓ６）。

所定のエリア１６内の全ての位置Ｐ１〜Ｐ２８について電波強度の計測値の頻度分布が作成されていない場合には（Ｓ６でＮＯ）、所定のエリア１６内の次の位置Ｐ２について上述と同様にしてステップＳ１〜Ｓ５が実行される。

所定のエリア１６内の全ての位置Ｐ１〜Ｐ２８について電波強度の計測値の頻度分布が作成された場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、例えば図６Ｂに示すように、電波強度の計測値の頻度分布から確率分布を作成する（Ｓ７）。なお、図６Ｂにおいて、実線のグラフ、一点鎖線のグラフ及び破線のグラフはそれぞれ、固定局８，１０及び１２からの電波強度の計測値の確率分布を表している。なお、本実施の形態では、頻度分布を混合正規分布によって近似することにより確率分布を作成する場合について説明するが、混合正規分布による近似に限定されず、その他の各種の方法により確率分布を作成することも可能である。

ここで、任意の頻度分布を十分に近似できるＭ個の正規分布からなる混合正規分布を用いることにより、各正規分布に対する重みＷ_ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）、平均μ_ｍ及び分散σ^２ _ｍの３Ｍ個のパラメータのみを用いて後述するようにして尤度を算出することができる。各パラメータは、例えばＥＭ（ＥｘｐｅｃｔａｔｉｏｎＭａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）アルゴリズムによって推定することができる。

所定のエリア１６内の全ての位置Ｐ１〜Ｐ２８に対して電波強度の計測値の確率分布の作成が完了することにより、位置Ｐ１〜Ｐ２８にそれぞれ対応する複数の位置ラジオマップの作成が完了する。作成された複数の位置ラジオマップは、位置推定装置４の記憶部２０に記憶される。

［１−６．位置の推定方法］
次に、図１及び図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら、移動局６の位置の推定方法について説明する。図７Ａは、位置Ｐ２０における位置ラジオマップの一例を示す図である。図７Ｂは、位置Ｐ２６における位置ラジオマップの一例を示す図である。図７Ｃは、位置Ｐ１７における位置ラジオマップの一例を示す図である。

位置推定装置４の位置推定部２２は、尤度を算出することにより、各固定局８，１０及び１２に対する移動局６の位置を推定する。確率分布を混合正規分布により作成した場合、移動局６により計測された、Ｎ個の固定局のうちｎ番目（ｎ＝１〜Ｎ）の固定局（ＡＰ_ｎ）からの電波強度をｒ_ｎとすると、位置Ｐ_ｉ（ｉ＝１〜２８）における尤度Ｌ（Ｐ_ｉ）は、次式１及び２を用いて算出される。

上式１及び２において、Ｗ_ｍ，ｎ（ｍ＝１〜Ｍ）はｎ番目の固定局の各正規分布に対する重み、μ_ｍ，ｎはｎ番目の固定局の各正規分布に対する平均、σ^２ _ｍ，ｎはｎ番目の固定局の各正規分布に対する分散を表している。上式１及び２により各位置Ｐ_ｉにおける尤度Ｌ（Ｐ_ｉ）が算出され、尤度Ｌ（Ｐ_ｉ）が最も大きい位置Ｐ_ｉが移動局６の位置であると推定される。

ここで、図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら、移動局６により計測された固定局８，１０及び１２からの電波強度がそれぞれＲ１，Ｒ２及びＲ３（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）であった場合に、図１中の位置Ｐ２０，Ｐ２６及びＰ１７における尤度Ｌ（Ｐ_２０），Ｌ（Ｐ_２６）及びＬ（Ｐ_１７）について説明する。

例えば、位置Ｐ２０における固定局１０に対応する第１の尤度は、図７Ａ中の固定局１０に対応する確率分布（一点鎖線のグラフ）における、電波強度Ｒ２に対する出現確率値（図７Ａ中の電波強度Ｒ２における矢印参照）に対応する。同様に、位置Ｐ２０における固定局８に対する第２の尤度は、図７Ａ中の固定局８に対応する確率分布（実線のグラフ）における、電波強度Ｒ１に対する出現確率値に対応する。同様に、位置Ｐ２０における固定局１２に対する第３の尤度は、図７Ａ中の固定局１２に対応する確率分布（破線のグラフ）における、電波強度Ｒ３に対する出現確率値に対応する。位置Ｐ２０における尤度Ｌ（Ｐ_２０）は、上述した第１の尤度、第２の尤度及び第３の尤度の積を算出することにより求められる。

図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、位置Ｐ２６における尤度Ｌ（Ｐ_２６）及び位置Ｐ１７における尤度Ｌ（Ｐ_１７）についても上述と同様にして算出される。なお、図７Ｃにおける電波強度Ｒ１及びＲ３に対する出現確率はそれぞれ非常に小さいため、出現確率値を示す矢印が付されていない。

図７Ａ〜図７Ｃから理解されるように、尤度Ｌ（Ｐ_２０），Ｌ（Ｐ_２６）及びＬ（Ｐ_１７）のうち尤度Ｌ（Ｐ_２６）が最も大きいため、移動局６の位置は位置Ｐ２６であると推定される。

［１−７．位置ラジオマップの更新方法］
次に、図１及び図８〜図９Ｂを参照しながら、位置ラジオマップの更新方法について説明する。図８は、実施の形態１に係る位置ラジオマップの更新方法の流れを示すフローチャートである。図９Ａは、位置Ｐ１６における位置ラジオマップの更新方法を説明するための図である。図９Ｂは、位置Ｐ８における位置ラジオマップの更新方法を説明するための図である。

まず、位置推定装置４の更新部２４は、複数の固定局８，１０及び１２の中から例えば固定局８を選択し（Ｓ２１）、固定局８以外の固定局１０及び１２にそれぞれ送信指示信号を送信する。なお、送信指示信号は、ビーコンの送信を指示するための信号である。固定局１０及び１２はそれぞれ、位置推定装置４からの送信指示信号に基づいて、固定局８にビーコンを送信する。固定局８の通信部３０は、固定局１０及び１２からそれぞれ送信されたビーコンを受信する（Ｓ２２）。固定局８の計測部３２は、通信部３０により受信されたビーコンの電波強度（すなわち、第１の固定局と第２の固定局との間の電波強度）を計測する（Ｓ２３）。固定局８の通信部３０は、計測部３２により計測された電波強度の計測値を計測信号として位置推定装置４に送信する（Ｓ２４）。

位置推定装置４の更新部２４は、固定局８から送信された計測信号に基づいて、電波強度の計測値である学習データを取得する（Ｓ２５）。その後、更新部２４は、記憶部２０に記憶されている複数の位置ラジオマップのうち、所定のエリア１６内の固定局８（第１の固定局）と対応付けられた複数の特定の位置（図１中において一点鎖線の枠線で囲まれた複数の位置）にそれぞれ対応する複数の位置ラジオマップを更新する（Ｓ２６）。上記複数の特定の位置は、例えば、固定局８が配置された位置Ｐ１６及びその周囲の複数の位置Ｐ８〜Ｐ１０，Ｐ１５，Ｐ１７及びＰ２２〜Ｐ２４である。

例えば、図９Ａに示すように、更新部２４は、位置Ｐ１６に対応する位置ラジオマップにおける電波強度の計測値の確率分布（実線のグラフ）を学習データ（破線のグラフ）に近付く方向にシフトさせる。これにより、位置Ｐ１６に対応する位置ラジオマップは、図９Ａ中の一点鎖線のグラフで示すように更新される。なお、説明の都合上、図９Ａに示す実線のグラフ及び一点鎖線のグラフはそれぞれ、固定局８，１０及び１２に対応する電波強度の計測値の確率分布全体を簡略的に表現している。

また、図９Ｂに示すように、更新部２４は、同じ学習データを用いて、位置Ｐ８に対応する位置ラジオマップにおける電波強度の計測値の確率分布（実線のグラフ）を学習データ（破線のグラフ）に近付く方向にシフトさせる。これにより、位置Ｐ８に対応する位置ラジオマップは、図９Ｂ中の一点鎖線のグラフで示すように更新される。なお、説明の都合上、図９Ｂに示す実線のグラフ及び一点鎖線のグラフはそれぞれ、固定局８，１０及び１２に対応する電波強度の計測値の確率分布全体を簡略的に表現している。

同様に、更新部２４は、同じ学習データを用いて、他の位置Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１５，Ｐ１７及びＰ２２〜Ｐ２４にそれぞれ対応する複数の位置ラジオマップを更新する。

全ての固定局８，１０及び１２について位置ラジオマップが更新されていない場合には（Ｓ２７でＮＯ）、他の固定局１０及び１２についても同様に、上述したステップＳ２１〜Ｓ２６が実行される。

所定のエリア１６内の固定局１０と対応付けられた複数の特定の位置は、例えば、固定局１０が配置された位置Ｐ４及びその周囲の複数の位置Ｐ３，Ｐ５及びＰ１０〜Ｐ１２である。これにより、更新部２４は、複数の位置Ｐ３〜Ｐ５及びＰ１０〜Ｐ１２にそれぞれ対応する複数の位置ラジオマップを更新する（Ｓ２６）。

また、所定のエリア１６内の固定局１２と対応付けられた複数の特定の位置は、例えば、固定局１２が配置された位置Ｐ２７及びその周囲の複数の位置Ｐ１９〜Ｐ２１，Ｐ２６及びＰ２８である。これにより、更新部２４は、複数の位置Ｐ１９〜Ｐ２１及びＰ２６〜Ｐ２８にそれぞれ対応する複数の位置ラジオマップを更新する（Ｓ２６）。

全ての固定局８，１０及び１２について位置ラジオマップが更新された場合には（Ｓ２７でＹＥＳ）、位置ラジオマップの更新が完了する。

なお、位置ラジオマップを更新する際には、一般的なアルゴリズムを用いることができる。例えば、本実施の形態のように確率的な位置ラジオマップを用いる場合には、ＭＡＰ（ＭａｘｉｍｕｍＡＰｏｓｔｅｒｉｏｒ）適応又はＭＬＬＲ（ＭａｘｉｍｕｍＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＬｉｎｅａｒＲｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）適応等を用いることができる。例えば、ＭＡＰ適応を用いてある１つの位置ラジオマップの平均を更新する場合には、ＭＡＰ適応は次式３に示す手順で実行される。次式３は、更新後の位置ラジオマップの平均を表す数式である。

上式３において、ｒ_ｔ（ｔ＝１〜Ｔ）は電波強度の計測値（学習データ）、α及びτはそれぞれ事前分布のパラメータ、μ_０は更新前の位置ラジオマップの平均を表している。

なお、上述したＭＡＰ適応による方法に代えて、位置ラジオマップの作成の際に観測した電波強度データの生値を保持しておき、そこに学習データを追加又は上書きして、都度確率分布を作成し直すことにより位置ラジオマップを更新することも可能である。

さらに、更新後の位置ラジオマップからリサンプリングによって電波強度の生値を仮想的に生成し、保持しておいてもよい。この場合、ＳＶＭ（ＳｕｐｐｏｒｔＶｅｃｔｏｒＭａｃｈｉｎｅ）又はｋ−ＮＮ（ｋ−ＮｅａｒｅｓｔＮｅｉｇｈｂｏｒ）等の確率分布に基づく位置ラジオマップを用いない位置推定方法に対しても、位置ラジオマップの更新（適応）が可能である。

なお、固定局８，１０及び１２と複数の特定の位置との対応付けは、例えば位置ラジオマップに対してｋ−ｍｅａｎｓ法又はＥＭアルゴリズム等のクラスタリングを行うことにより自動で実行してもよく、あるいは、フロア１４内の壁等の物理的な境界を考慮して手動で実行してもよい。対応付けを自動で実行する場合、例えば、固定局８，１０及び１２が配置されている位置Ｐ４，Ｐ１６及びＰ２７からの距離、又は、位置ラジオマップの類似度に基づいて対応付けることができる。

また、固定局８，１０及び１２と複数の特定の位置との対応付けは、位置推定システム２の導入時に一度だけ実行してもよく、あるいは、所定期間毎に実行してもよい。また、固定局８，１０及び１２と複数の特定の位置との対応付けは、学習データと位置ラジオマップとの間に所定範囲以上の乖離が発生した際に実行してもよい。さらに、固定局８，１０及び１２と複数の特定の位置との対応付けは、位置ラジオマップを更新する毎に実行してもよい。この場合、実際の電波の変動に応じた最適な対応付けを実行することができる。なお、固定局８，１０及び１２と複数の特定の位置との対応付けは、任意のタイミングで行うことも勿論可能である。

さらに、所定のエリア１６内の全ての位置Ｐ１〜Ｐ２８を固定局８，１０及び１２に対応付けなくてもよい。例えば、各固定局８，１０及び１２から離れた位置（例えば位置Ｐ７等）を対応付けから除外することにより、当該位置に対応する位置ラジオマップの更新を行わなくてもよい。これにより、位置ラジオマップの更新の精度が低下するのを抑制することができる。一方、所定のエリア１６内の全ての位置Ｐ１〜Ｐ２８を固定局８，１０及び１２に対応付けることも勿論可能である。

さらに、例えば位置Ｐ１０のように、一つの位置が複数の固定局８及び１０とそれぞれ対応付けられていてもよい。この場合、位置Ｐ１０に対応する位置ラジオマップは、固定局８及び１０についてそれぞれ更新される。

［１−８．効果］
次に、本実施の形態の位置推定システム２により得られる効果について説明する。上述したように、位置推定装置４の更新部２４は、固定局８，１０及び１２間の電波強度に基づいて位置ラジオマップを更新する。固定局８，１０及び１２の相対的な位置関係は一定であるので、固定局８，１０及び１２間の電波強度と、電波強度を計測した固定局８，１０及び１２の位置とを容易に紐付けすることができるので、位置ラジオマップの更新を効率良く行うことができる。

なお、無線ＬＡＮを使用して本発明の効果を検証した。電波強度が変動した場合には、位置推定誤差は３．６ｍであった。このデータに対して、本発明に係るＭＡＰ適応により位置推定を行った場合には、位置推定誤差が２．７ｍとなり、０．９ｍの性能改善が得られた。

（実施の形態２）
次に、図１０〜図１２Ｂを参照しながら、実施の形態２に係る位置推定システムの構成について説明する。図１０は、実施の形態２に係る位置推定装置の機能的構成を示すブロック図である。図１１は、実施の形態２に係る位置ラジオマップの更新方法の流れを示すフローチャートである。図１２Ａは、実施の形態２に係る固定局間ラジオマップの更新方法を説明するための図である。図１２Ｂは、実施の形態２に係る位置ラジオマップの更新方法を説明するための図である。なお、本実施の形態において、上記実施の形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。なお、本実施の形態では、上記実施の形態１と同様に、確率分布に基づく位置ラジオマップを用いる場合について説明する。

［２−１．位置推定装置の機能的構成］
図１０に示すように、本実施の形態の位置推定装置４Ａの記憶部２０Ａは、複数の位置ラジオマップに加えて、複数の固定局間ラジオマップを記憶している。固定局間ラジオマップは、３個の固定局８，１０及び１２のうち任意の２個の固定局（第２の固定局）に対する残りの１個の固定局（第１の固定局）の位置と、当該位置における第２の固定局からの電波強度の計測値の確率分布との関係を示すデータである。複数の固定局間ラジオマップは、位置Ｐ４，Ｐ１６及びＰ２７にそれぞれ対応する固定局間ラジオマップである。例えば、位置Ｐ１６に対応する固定局間ラジオマップは、固定局１０及び１２（図１参照）に対する固定局８（図１参照）の位置Ｐ１６（図１参照）と、位置Ｐ１６における固定局１０及び１２からの電波強度の計測値の確率分布との関係を示す固定局間ラジオマップである。

位置推定装置４Ａの更新部２４Ａは、位置ラジオマップを更新する際には、まず、固定局間ラジオマップを更新し、その後、固定局間ラジオマップを更新した結果を用いて位置ラジオマップを更新する。

［２−２．位置ラジオマップの更新方法］
次に、図１及び図１１〜図１２Ｂを参照しながら、位置ラジオマップの更新方法について説明する。

まず、上記実施の形態１の図８で説明したステップＳ２１〜Ｓ２５と同様に、図１１のステップＳ４１〜Ｓ４５が実行される。その後、更新部２４Ａは、記憶部２０Ａに記憶されている複数の固定局間ラジオマップのうち、位置Ｐ１６に対応する固定局間ラジオマップを更新する。

例えば、図１２Ａに示すように、更新部２４Ａは、位置Ｐ１６に対応する固定局間ラジオマップにおける電波強度の計測値の確率分布（実線のグラフ）を学習データ（破線のグラフ）に近付く方向にシフトさせる。これにより、位置Ｐ１６に対応する固定局間ラジオマップは、所定のパラメータΔ（例えば、上式３で表される平均）を用いたＭＡＰ適応により、図１２Ａ中の一点鎖線のグラフで示すように更新される（Ｓ４６）。なお、説明の都合上、図１２Ａに示す実線のグラフ及び一点鎖線のグラフはそれぞれ、固定局８，１０及び１２に対応する電波強度の計測値の確率分布全体を簡略的に表現している。その後、更新部２４Ａは、所定のエリア１６内の固定局８と対応付けられた複数の特定の位置にそれぞれ対応する複数の位置ラジオマップを更新する（Ｓ４７）。上記複数の特定の位置は、実施の形態１と同様に、固定局８が配置された位置Ｐ１６及びその周囲の複数の位置Ｐ８〜Ｐ１０，Ｐ１５，Ｐ１７及びＰ２２〜Ｐ２４である。

例えば、図１２Ｂに示すように、更新部２４Ａは、位置Ｐ８に対応する位置ラジオマップにおける電波強度の計測値の確率分布（実線のグラフ）を、同じ所定のパラメータΔを用いたＭＡＰ適応により（すなわち、固定局間ラジオマップを更新した結果を用いて）シフトさせる。これにより、位置Ｐ１６に対応する位置ラジオマップは、図１２Ｂ中の一点鎖線のグラフで示すように更新される。なお、説明の都合上、図１２Ｂに示す実線のグラフ及び一点鎖線のグラフはそれぞれ、固定局８，１０及び１２に対応する電波強度の計測値の確率分布全体を簡略的に表現している。同様に、更新部２４Ａは、同じ所定のパラメータΔを用いて、他の位置Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１５〜Ｐ１７及びＰ２２〜Ｐ２４にそれぞれ対応する複数の位置ラジオマップを更新する。

全ての固定局８，１０及び１２について位置ラジオマップが更新されていない場合には（Ｓ４８でＮＯ）、他の固定局１０及び１２についても同様に、上述したステップＳ４１〜Ｓ４７が実行される。全ての固定局８，１０及び１２について位置ラジオマップが更新された場合には（Ｓ４８でＹＥＳ）、位置ラジオマップの更新が完了する。

（変形例等）
以上、本発明の位置推定システムについて、実施の形態１及び２に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。これらの実施の形態に対して当業者が思い付く変形を施して得られる形態、及び、これらの実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。

上記各実施の形態では、移動局６をＩＣタグで構成したが、これに限定されず、例えば無線ＬＡＮ対応の携帯端末（スマートフォン等）で構成してもよい。

上記各実施の形態では、更新部２４（２４Ａ）は、複数の位置ラジオマップの一部のみを更新したが、これに限定されず、全ての位置ラジオマップを更新してもよい。

上記各実施の形態では、無線ＬＡＮによる無線通信を採用したが、これに限定されず、例えば赤外線、超音波、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等による無線通信を採用することもできる。

上記各実施の形態では、所定のエリア１６に３個の固定局８，１０及び１２を配置したが、固定局の数はこれに限定されず、例えば１個、２個又は４個以上の固定局を配置してもよい。

上記各実施の形態では、移動局６の２次元的な位置を推定したが、これに限定されず、移動局６の３次元的な位置を推定することもできる。

上記各実施の形態では、各固定局８，１０及び１２からの電波を移動局６が受信する場合について説明したが、これに限定されず、例えば移動局６からの電波を各固定局８，１０及び１２が受信するようにしてもよい。この場合、各固定局８，１０及び１２が移動局６からの電波強度を計測することにより、位置ラジオマップの作成及び位置推定を行うことができる。

本発明は、例えば病院又は倉庫等における物品の位置を管理するための位置推定システム等として適用することができる。

２位置推定システム
４，４Ａ位置推定装置
６移動局
８固定局（固定局Ａ）
１０固定局（固定局Ｂ）
１２固定局（固定局Ｃ）
１４フロア
１６所定のエリア
１８，２６，３０通信部
２０，２０Ａ記憶部
２２位置推定部
２４，２４Ａ更新部
２８，３２計測部

Claims

第１の固定局及び第２の固定局に対する移動局の位置を推定する位置推定システムであって、
複数の位置の各々と、前記複数の位置の各々における前記第１の固定局及び／又は前記第２の固定局との間の電波強度との関係を示す複数の位置ラジオマップを記憶する記憶部と、
前記第１の固定局と前記第２の固定局との間の電波強度に基づいて、前記複数の位置ラジオマップの少なくとも一部を更新する更新部と、を備える
位置推定システム。
前記更新部は、前記第１の固定局と前記第２の固定局との間の電波強度に基づいて、前記複数の位置ラジオマップのうち前記第１の固定局と対応付けられた特定の位置に対応する前記位置ラジオマップを更新する
請求項１に記載の位置推定システム。
前記位置推定システムは、さらに、前記第１の固定局と前記第２の固定局との間の電波強度を計測する計測部を備え、
前記更新部は、前記計測部により計測された電波強度を学習データとして取得し、且つ、前記特定の位置に対応する前記位置ラジオマップが前記学習データに近付くように、前記特定の位置に対応する前記位置ラジオマップを更新する
請求項２に記載の位置推定システム。
前記位置推定システムは、さらに、前記第１の固定局と前記第２の固定局との間の電波強度を計測する計測部を備え、
前記記憶部は、さらに、前記第１の固定局の位置と、当該位置における電波強度との関係を示す固定局間ラジオマップを記憶し、
前記更新部は、前記計測部により計測された電波強度を学習データとして取得し、且つ、前記固定局間ラジオマップが前記学習データに近付くように前記固定局間ラジオマップを更新するとともに、前記固定局間ラジオマップを更新した結果を用いて前記特定の位置に対応する前記位置ラジオマップを更新する
請求項２に記載の位置推定システム。
前記位置推定システムは、さらに、前記第１の固定局、前記第２の固定局及び第３の固定局に対する前記移動局の位置を推定し、
前記記憶部は、前記複数の位置の各々と、前記複数の位置の各々における前記第１の固定局、前記第２の固定局及び／又は前記第３の固定局との間の電波強度との関係を示す前記複数の位置ラジオマップを記憶し、
前記更新部は、前記第１の固定局と前記第２の固定局と前記第３の固定局との間の電波強度に基づいて、前記複数の位置ラジオマップの少なくとも一部を更新する
請求項１に記載の位置推定システム。