JP2017003455A - 電子装置、位置特定プログラムおよび位置特定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現在位置の特定精度を向上させた電子装置を提供する。【解決手段】情報端末は、少なくとも３つ以上の局の各々から送信される電波を受信し、受信した各電波の受信強度を算出する。算出した受信強度のうち最も受信強度が強い電波を送信する第１の局を選択し、第１の局から予め決められた距離にある局の中から受信強度が強い順に第２の局および第３の局を選択する。第１の局、第２の局および第３の局を頂点とする三角形であって、第１の局が成す内角が鈍角以上であるか否かを判定し、鈍角でないと判定された場合には、第１の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定し、鈍角であると判定された場合には、第２の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定する。【選択図】図９

Description

本発明は、ナビゲーション機能を有する電子装置に関し、特に、複数の局からの受信電波に基づき現在地を特定する方法に関する。

カーナビゲーション装置やスマートフォン等の電子装置が有するナビゲーション機能では、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）をはじめとする現在地算出手段によって現在地を算出し、目的地までの案内経路を算出している。また、ＧＰＳ以外の方法で電子装置の位置を算出する方法が開示されている。

特許文献１には、ＰＨＳ端末の現在位置を、複数の基地局の位置情報に基づいて算出する位置算出方法が開示されている。特許文献２には、各基地局から送信される自局の報知信号を利用することにより、屋内やビルの谷間などでも使用可能な位置情報表示機能付端末装置が開示されている。特許文献３には、３つの基地局を頂点とする三角形の重心点を求め、重心点から各頂点に向かって電界強度に応じたベクトルを描き、それらのベクトル合成の示す方向および位置を移動体端末の現在の位置として算出する位置検出方法が開示されている。

特開２００１−３３３４４３号公報 特開平０９−９３６５３号公報 特開２００４−３５６７５５号公報

発信局が発する電波の電界強度は、設置位置、電源など、装置そのものに起因するばらつきのほか、遮蔽物、人混みや測定者の向きなどの周辺環境により変動が発生する。このため、電界強度だけを利用して現在位置を算出すると、算出された位置には大きな誤差が含まれてしまう。すなわち、電界強度と距離との関係には一定の相関関係があり、電界強度が弱くなるほど、その電界強度から特定される距離には大きな誤差が含まれ、反対に、電界強度が強ければ、その電界強度から特定される距離の誤差は小さくなる。図１３（Ａ）は、電波ビーコンを、受信したものの中から電界強度の高いものを順に選択して現在位置を算出したときの実験結果の一例であり、算出された現在位置には、約２〜８メートルの範囲のバラツキがあることがわかる。特に、携帯端末等を所持した歩行者に位置情報を提供するナビゲーション機能では、位置情報に含まれる誤差が大き過ぎ、ナビゲーション機能には不適切であった。

また、特許文献３に示すように、３つの基地局を頂点とする三角形から現在地を算出することが可能であるが、この方法は、移動体端末が三角形の内側にいるときのみならず、三角形の外側にいるときにも、現在地の算出が可能である。

図１８（Ａ）は、電波ビーコン（基地局）「Beacon5」、「Beacon6」、「Beacon8」を頂点とする三角形において、ユーザーが保持する移動体端末が三角形の外側に位置するときの現在地の算出例を示している。この例では、「Beacon6」の電界強度が最も高く、「Beacon6」が成す内角θ１は９０度未満の例である。このような例では、算出された現在地Ｐ１は、比較的誤差が小さく、ユーザーＵの近傍になり得る。

他方、図１８（Ｂ）に示すように、電界強度が最も高い「Beacon6」を基点として、「Beacon3」、「Beacon8」が選択された場合、「Beacon6」の内角θ２が非常に大きな角度になる場合がある。例えば、図の例は、内角θ２が１２０度を示している。このような例では、算出された現在地Ｐ２は、誤差が非常に大きくなることがあり、例えば、単一の電波ビーコンを利用してその受信強度から推定距離を算出したときの誤差よりも大きくなってしまうことがある。図１４（Ａ）は、電界強度が最も高い頂点が成す内角が鈍角以上であるときに現在地を算出した実験結果であり、算出された現在地には、約２０メートル程度の誤差を含む場合がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、従来と異なる手法で局を選択することにより現在位置の特定精度を向上させた電子装置、位置特定プログラムおよび位置特定方法を提供することを目的とする。

本発明に係る電子装置は、少なくとも３つ以上の局の各々から送信される電波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信した各電波の受信強度を算出する算出手段と、前記算出手段により算出した受信強度のうち最も受信強度が強い電波を送信する第１の局を選択する第１の選択手段と、前記第１の選択手段により選択された第１の局から予め決められた距離にある局を少なくとも２つ選択する第２の選択手段と、前記第２の選択手段により選択された局の中から受信強度が強い順に第２の局および第３の局を選択する第３の選択手段と、第１の局、第２の局および第３の局を頂点とする三角形であって、第１の局が成す内角が鈍角以上であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により鈍角でないと判定された場合には、第１の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定し、前記判定手段により鈍角であると判定された場合には、第２の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定する特定手段と、を有する。

好ましくは前記第２の方法は、前記三角形の重心を算出し、算出された重心から第１の局、第２の局および第３の局に向かう第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルにそれぞれ重み付けをし、重み付けされた第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルの合成により現在地を特定する。好ましくは前記重み付けは、第１、第２、第３の受信強度に基づき決定される。好ましくは前記重み付けは、第１、第２、第３の受信強度から推定される第１、第２、第３の推定距離に基づき決定される。好ましくは前記第２の方法は、以下の（１）式に基づき現在地を特定する。

好ましくは前記第１の方法は、第１の局と第２の局を結ぶ直線に対する第１の垂線および第１の局と第３の局を結ぶ直線に対する第２の垂線の交点を現在地として特定する。好ましくは前記第１の垂線の位置および前記第２の垂線の位置は、第１、第２および第３の局の受信強度に基づき決定される。好ましくは前記第１の垂線の位置および前記第２の垂線の位置は、第１、第２、第３の受信強度から推定される第１、第２、第３の推定距離に基づき決定される。好ましくは前記判定手段は、第１、第２、第３の局の位置情報に基づき第１の局が成す内角を算出する。好ましくは前記判定手段は、（２）式に従い、第１の局の成す内角が１２０度以上か否かを判定する。

好ましくは前記判定手段は、予め用意された判定テーブルに基づき第１の局の成す内角が鈍角以上か否かを判定する。

本発明に係る位置特定プログラムは、電波を受信する受信手段と位置特定を制御する制御手段とを含む電子装置の前記制御手段が実行するものであって、前記受信手段により複数の局の各々から送信される電波を受信したとき、各電波の受信強度を算出する算出ステップと、前記算出ステップにより算出した受信強度のうち最も受信強度が強い電波を送信する第１の局を選択する第１の選択ステップと、前記第１の選択ステップにより選択された第１の局から予め決められた距離にある局を少なくとも２つ選択する第２の選択ステップと、前記第２の選択ステップにより選択された局の中から受信強度が強い順に第２の局および第３の局を選択する第３の選択ステップと、第１の局、第２の局および第３の局を頂点とする三角形であって、第１の局が成す内角が鈍角以上であるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにより鈍角でないと判定された場合には、第１の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定し、前記判定ステップにより鈍角であると判定された場合には、第２の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定する特定ステップとを有し、前記第１の方法は、第１の局と第２の局を結ぶ直線に対する第１の垂線および第１の局と第３の局を結ぶ直線に対する第２の垂線の交点を現在地として特定し、前記第２の方法は、前記三角形の重心を算出し、算出された重心から第１の局、第２の局および第３の局に向かう第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルにそれぞれ重み付けをし、重み付けされた第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルの合成により現在地を特定する。

本発明に係る位置特定方法は、電波を受信する受信手段と位置特定を制御する制御手段とを含む電子装置におけるものであって、前記受信手段により複数の局の各々から送信される電波を受信したとき、各電波の受信強度を算出する算出ステップと、前記算出ステップにより算出した受信強度のうち最も受信強度が強い電波を送信する第１の局を選択する第１の選択ステップと、前記第１の選択ステップにより選択された第１の局から予め決められた距離にある局を少なくとも２つ選択する第２の選択ステップと、前記第２の選択ステップにより選択された局の中から受信強度が強い順に第２の局および第３の局を選択する第３の選択ステップと、第１の局、第２の局および第３の局を頂点とする三角形であって、第１の局が成す内角が鈍角以上であるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにより鈍角でないと判定された場合には、第１の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定し、前記判定ステップにより鈍角であると判定された場合には、第２の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定する特定ステップとを有し、前記第１の方法は、第１の局と第２の局を結ぶ直線に対する第１の垂線および第１の局と第３の局を結ぶ直線に対する第２の垂線の交点を現在地として特定し、前記第２の方法は、前記三角形の重心を算出し、算出された重心から第１の局、第２の局および第３の局に向かう第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルにそれぞれ重み付けをし、重み付けされた第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルの合成により現在地を特定する。

本発明によれば、選択された第１、第２および第３の局を頂点とする三角形であって、第１の局が成す内角が鈍角以上か否かを判定し、その判定結果に基づき第１の方法または第２の方法により現在地を特定するようにしたので、三角形の外側に電子装置が位置する場合であっても、従来と比較して誤差の少ない現在地を特定することができる。特に、三角形の１つの頂点が９０度以上の鈍角である場合に、現在地の位置精度を高めることができる。

本発明の実施例に係る情報端末の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る情報端末の通信部が受信する基地局の一覧を例示する図である。 ビーコン情報の記憶体系を示す図である。 本発明の第１の実施例に係る位置特定プログラムの機能的な構成例を示す図である。 距離推定部の距離推定に関する電界強度と距離の関係を示す図である。 第１の実施例に係る内角判定部の角度判定を模式的に説明する図である。 第１の実施例に係る重心算出部による重心の算出を模式的に説明する図である。 第１の実施例に係る第２現在地特定部の現在地特定を模式的に説明する図である。 第１の実施例に係る位置特定動作を示すフローである。 第１の実施例に係る第１局選択部、近接局選択部および第２／第３局選択部の具体的な選択例を示す図である。 図１１（Ａ）は、情報端末を保持するユーザーと各ビーコンとの位置関係を示す概念図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）で示すＸ−Ｙ平面を俯瞰する俯瞰図である。 図１２（Ａ）は、情報端末を保持するユーザーと各ビーコンとの位置関係を示す概念図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）で示すＸ−Ｙ平面を俯瞰する俯瞰図である。 図１３（Ａ）は、従来の位置特定における誤差ＲＭＳの実験結果を示し、図１３（Ｂ）は、本実施例の位置特定における誤差ＲＭＳの実験結果を示す図である。 内角判定部の判定結果に基づき第１現在地特定部または第２現在地特定部を切替えた場合の効果を説明する図である。 本発明の第２の実施例に係る位置特定プログラムの機能的な構成例を示す図である。 第２の実施例に用いられる隣接判定テーブルの一例を示す図である。 第２の実施例に係る位置特定動作を示すフローである。 従来における３つの基地局を利用して位置算出を行う場合の誤差を模式的に例示する図である。

本発明の電子装置は、スマートフォン、携帯電話機、タブレット端末等の携帯用の情報端末やナビゲーション装置であることができる。情報端末は、好ましくは、ナビゲーション機能、車載装置やサーバー等と通信する機能を有する。このような情報端末は、例えば、車内に持ち込まれたとき、車内の電子装置に接続され、電子装置は、情報端末に搭載された機能を利用することができる。例えば、車内の電子装置は、自身のナビゲーション機能、あるいは情報端末のナビゲーション機能を利用することができる。

図１は、本発明の第１の実施例に係る情報端末の構成例を示すブロック図である。本実施例に係る情報端末１０は、入力部１００、通信部１１０、表示部１２０、音声出力部１３０、記憶部１４０、制御部１５０を含んで構成される。但し、ここに示す構成は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

入力部１００は、ユーザーからの入力を受け取り、これを制御部１５０に提供する。通信部１１０は、無線または有線を介して種々の装置や機器との間でデータの送受を行う。さらに本実施例に係る通信部１１０は、予め決められた設置位置から少なくとも自局の識別情報（ＩＤ）を含む電波を送信する基地局（以下、ビーコンと呼ぶことがある）からの電波を受信する機能を有する。通信部１１０は、情報端末の周辺に複数の基地局が存在するとき、複数の基地局の各々が発する電波を受信する。その際、通信部１１０は、電波に含まれる識別情報を抽出し、かつその受信強度を保持する。図２は、通信部１１０が複数の基地局の電波を受信したとき受信状況の例示である。同図に示すように、電波を受信している受信基地局（ここでは、Beacon1〜Beacon8が例示）と、それぞれの電波強度（ｄＢ）を表すＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）が示されている。例えば、この中で最も受信強度が高い基地局は、「Beacon6」である。これらの受信時の電波に関する情報は、記憶部１４０および制御部１５０へ提供される。

表示部１２０は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置である。音声出力部１３０は、情報端末１０が実行するアプリケーション等によって生成されるオーディオデータを出力する。記憶部１４０は、情報端末１０で実行されるアプリケーションソフトウエアや、制御部１５０が実行するプログラム、その他必要なデータ等を記憶することができる。また、記憶部１４０は、通信部１１０によって受信された図２に示すような電波に関する情報を記憶し、受信環境が変化する毎にその情報を更新する。

記憶部１４０はさらに、基地局の位置情報を記憶することができる。記憶部１４０は、例えば図３に示すように、基地局の識別情報、ビーコン名、および位置情報との関係を示す基地局情報を記憶する。各基地局から送信される電波には、自局の識別情報（ＩＤ）が含まれており、図３の基地局情報を参照することで、識別情報からビーコン名を識別し、その位置情報を取得することができる。例えば、通信部１１０で受信した電波に符号化された識別情報「ＣＣＣ」が含まれているとき、当該識別情報を復号化することで「Beacon3」が識別され、それに対応する位置情報（Ｘ３、Ｙ３）を取得することができる。位置情報は、例えば、緯度および経度を示す情報であっても良いし、ビーコン位置を特定することが可能な他の情報であっても良い。また、図２に示す受信時の電波に関する情報に関しても、識別情報から受信基地局の受信強度を特定することができる。

他の態様では、図３に示すような基地局情報は、外部から取得することも可能である。例えば、通信部１１０を介して、基地局情報を配信するサーバーにアクセスし、そこから必要な基地局情報を取得し、これを記憶部１４０に格納させるようにしてもよい。

制御部１５０は、好ましい態様では、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコントローラ等から構成され、ＲＯＭまたはＲＡＭは、情報端末１０の各部の動作を制御するための種々のプログラムを格納することができる。本実施例では、情報端末１０の位置を特定する位置特定プログラム２００を含む。

図４は、位置特定プログラム２００の機能的な構成例を示す図である。位置特定プログラム２００は、受信強度算出部２１０、第１局選択部２２０、近接局選択部２３０、第２／第３局選択部２４０、距離推定部２５０、内角判定部２６０、重心算出部２７０、第１現在地特定部２８０、第２現在地特定部２９０を含んで構成される。本実施例の位置特定プログラム２００は、選択された３つのビーコンを頂点とする三角形を利用し、現在地を特定するが、最も電界強度の高いビーコンの内角が鈍角未満（鋭角）であれば第１現在地特定部２８０による現在地特定が実施され、当該内閣が鈍角以上であれば第２現在地特定部２９０による現在地特定が実施される。また、本実施例の位置特定プログラム２００は、情報端末１０の位置が三角形の内側および外側のいずれにあっても、現在地特定のロジックが適用される。

受信強度算出部２１０は、通信部１１０で受信されている受信電波の受信強度（電界強度）を算出する。第１局選択部２２０は、受信強度算出部２１０により算出された電界強度のうち最も電界強度が高い電波を送信している基地局（以下、第１基地局または第１ビーコンと呼ぶことがある）を選択する。近接局選択部２３０は、通信部１１０で受信されている各基地局の受信電波のうち、第１局選択部２２０によって選択された第１基地局に近接する基地局を選択する。好ましくは、図３に示す基地局情報に基づき、第１局選択部２２０で選択された第１基地局の位置情報から、予め決められた距離（範囲）以内にある基地局を、近接する基地局として選択する。好ましくは、近接局選択部２３０は、少なくとも２つ以上の近接する基地局を抽出する。

第２／第３局選択部２４０は、近接局選択部２３０によって選択された基地局の中から、電界強度が強い順に２つのビーコン（以下、第２基地局または第２ビーコンおよび第３基地局または第３ビーコンと呼ぶことがある）を選択する。第２基地局は、第３基地局よりも強い電界強度を有する電波を送信する。

距離推定部２５０は、第１ないし第３基地局で受信している電波の電界強度から距離を推定する。この距離は、後述する第１現在地特定部２８０および第２現在地特定部２９０において利用される。電波の受信強度（電界強度）と距離との間には、一定の相関関係が推定される。図５は、電界強度と距離との相関を示すグラフであり、電界強度と距離の相関は直線ｆによって近似することができる。電界強度が高ければ、その電界強度からより正確な距離と特定することが可能であり、反対に、電界強度が低ければ、その電界強度から特定される距離には大きな誤差が含まれる。例えば、電界強度が−７０ｄＢ程度であれば、その電界強度から距離を算出しても、その距離には大きな誤差が含まれる（推定誤差）。直線ｆの算出方法は、例えば、距離が変化したとき受信感度（電界強度）がどの程度変化するのかを実測し、そのような複数の実測値から統計的な手法で直線ｆまたは近似式を求めることができる。距離推定部２５０は、このような直線ｆを利用して、第１基地局の電界強度に対応する第１の距離、第２基地局の電界強度に対応する第２の距離、第３基地局の電界強度に対応する第３の距離を推定する。なお、直線ｆの相関以外にも他の相関関係を示す数式やテーブル等から距離を推定するようにしてもよい。

内角判定部２６０は、第１基地局、第２基地局および第３基地局が選択されたとき、それらの基地局の位置を頂点とする三角形であって、第１基地局が成す内角が予め決められた角度、すなわち鈍角（９０度）以上であるか否かを判定する。各基地局の位置情報は、例えば、図３に示す基地局情報から得ることができる。内角判定部２６０は、図６に示すように、第１基地局を点Ａ、第２基地局を点Ｂ、第３基地局を点Ｃとしたとき、点Ａと点Ｂを結ぶ直線と、点Ａと点Ｃを結ぶ直線とによって形成される内角θ_Ａが鈍角以上か否かを判定する。第１基地局Ａの内角が鈍角になると、図１４（Ａ）に示したように、特定される現在地に含まれる誤差が顕著に大きくなり得る。なお、以下の説明では、一例として、鈍角が１２０度であると仮定し、内角判定部２６０は、第１基地局の内角が１２０度以上か否かを判定するものとする。

好ましい態様では、内角判定部２６０は、以下の不等式を用いて、内角θ_Ａが１２０度より大きいか否かを判定することができる。

ここで、ベクトルａ、図６に示す第１基地局（点Ａ）を始点、第２基地局（点Ｂ）を終点としたベクトルを示し、ベクトルｂは、第１基地局（点Ａ）を始点、第３基地局（点Ｃ）を終点としたベクトルを示している。もし、鈍角が９０度とする場合には、「cosπ／２」である。

重心算出部２７０は、第１基地局、第２基地局および第３基地局の位置に基づいて形成される三角形の重心を算出する。図７は、重心算出部２７０による重心点の算出を模式的に説明する図である。同図に示すように、点Ａを第１基地局、点Ｂを第２基地局、点Ｃを第３基地局とし、任意の原点Ｏから点Ａ、点Ｂ、点Ｃに向かうベクトルをベクトルＡ、ベクトルＢ、ベクトルＣとした場合、当該原点Ｏから重心Ｇに向かうベクトルＧは、ベクトルＡ、Ｂ、Ｃの合成を１／３することで算出することができる（図７（Ａ）参照）。また、点Ａの座標を（ｘ１，ｙ１）、点Ｂの座標を（ｘ２，ｙ２）、点Ｃの座標を（ｘ３，ｙ３）とする場合、重心Ｇの座標は、図７（Ｂ）で示す式により算出することができる。さらに、図７（Ｃ）に示すように、各頂点から対辺の中点に向かう直線の交点により重心Ｇを算出しても良い。重心の算出方法は、図７に記載の方法に限られず、既知の数学的方法により算出されることができる。

第１現在地特定部２８０は、内角判定部２６０により第１基準局が成す内角が鈍角未満であるとき、第１基地局ないし第３基地局の位置情報および距離推定部２５０によって推定された第１ないし第３の距離に基づき、情報端末１０の現在地を特定する。第１現在地特定部２８０は、第１基地局と第２基地局を結ぶ直線（以下、第１の直線と呼ぶことがある）に対する垂線（以下、第１の垂線と呼ぶことがある）と、第１基地局と第３基地局を結ぶ直線（以下、第２の直線と呼ぶことがある）に対する垂線（以下、第２の垂線と呼ぶことがある）の交点を現在地として特定する。好ましくは、第１の垂線の位置は、第１の距離と第２の距離の比により決定され、第２の垂線の位置は、第１の距離と第３の距離の比により決定される。詳細は、具体的な例を交えて後述する（図１１（Ｂ）参照）。

第２現在地特定部２９０は、内角判定部２６０により第１基準局が成す内角が鈍角以上であるとき、重心算出部２７０で算出された重心を用いて情報端末１０の現在地を特定する。好ましくは、第２現在地特定部２９０は、距離推定部２５０によって推定された第１ないし第３の距離により重心を重み付けし、当該重み付けされた重心を現在地に特定する。

具体的には、第２現在地特定部２９０は、以下の式を用いて、情報端末１０の現在地を特定する。

ここで、ｄ_Ａは距離推定部２５０によって推定された第１の距離、ｄ_Ｂは距離推定部２５０によって推定された第２の距離、ｄ_Ｃは距離推定部２５０によって推定された第３の距離、Ｐ_Ａベクトルは重心算出部２７０によって算出された重心Ｇを始点とし、第１基地局（点Ａ）を終点とするベクトル、Ｐ_Ｂベクトルは重心Ｇを始点とし、第２基地局（点Ｂ）を終点とするベクトル、Ｐ_Ｃベクトルは重心Ｇを始点とし、第３基地局（点Ｃ）を終点とするベクトル、Ｐ_０ベクトルは重心Ｇを始点とし、重み付けされた重心（すなわち現在地）を終点とするベクトルを示している（図８参照）。

このように、第２の方法は、各ベクトルに電界強度に基づく推定距離の重みづけを行うことにより重心Ｐｏを現在地に推定するため、推定される現在地が第１基地局側へ引き付け処理され、結果的に、第１基地局の内角が鈍角であり、情報端末１０が三角形の外側に位置するときの位置精度が悪化するのを抑制することができる。

次に、本実施例の動作について説明する。図９は、本実施例の位置特定プログラム２００の動作フローである。位置特定プログラム２００は、例えば、情報端末１０のナビゲーション機能が実行されたときに起動される。先ず、情報端末１０の通信部１１０により複数の基地局から発せられる電波が受信される。すると、受信強度算出部２１０により通信部１１０で受信されている各受信電波の電界強度が算出され（Ｓ１００）、第１局選択部２２０により、Ｓ１００で算出された電界強度のうち最も電界強度が強い電波を送信する第１ビーコン（第１基地局）が選択される（Ｓ１０２）。第１ビーコンが選択されると、近接局選択部２３０は、記憶部１４０に記憶されている基地局情報（図３）に基づき、第１ビーコンと近接する位置にあるビーコンを少なくとも２つ選択する（Ｓ１０４）。次に、第２／第３局選択部２４０は、近接局選択部２３０によって選択された近接ビーコンの中から最も電界強度が強い電波を送信するビーコンを第２ビーコンとして選択し、２番目に電界強度が強い電波を送信するビーコンを第３ビーコンとして選択する（Ｓ１０６）。次に、距離推定部２５０は、図５に示す直線ｆに基づき、電界強度に対応する第１の距離、第２の距離および第３の距離を推定する（Ｓ１０８）。

次に、内角判定部２６０は、第１、第２、第３ビーコンにより形成される三角形であって、その第１ビーコンの成す内角が鈍角か否かを判定する（Ｓ１１０）。内角が鈍角未満と判定された場合、第１現在地特定部２８０は、第１の距離および第２の距離に基づいて第１の垂線の位置を決定（Ｓ１１２）、第１の距離および第３の距離に基づいて第２の垂線の位置を決定し（Ｓ１１４）、第１の垂線と第２の垂線との交点を現在地として特定する（Ｓ１１６）。他方、内角が鈍角以上と判定された場合、重心算出部２７０は、第１、第２、第３ビーコンの三角形の重心を算出し（Ｓ１１８）、次に、第２現在地特定部２９０は、算出された重心を、距離推定部２５０によって推定された第１ないし第３の距離により重み付けし、重み付けされた重心を現在地を特定する（Ｓ１２０）。

こうして特定された現在位置は、例えば、情報端末１０が有するナビゲーション機能の現在位置表示や経路案内に利用される。あるいは、情報端末１０が車載装置に接続されている場合には、車載装置のナビゲーション機能に利用される。

次に、具体的な現在地の推定例について説明する。図１０は、第１局選択部２２０、近接局選択部２３０および第２／第３局選択部２４０の具体的な選択例を示す図である。第１局選択部２２０は、図１０（Ａ）に示すように、受信強度算出部２１０によって算出された電界強度のうち最も電界強度が強い電波を送信するビーコン、すなわち、Beacon6を第１ビーコンとして選択する（Ｓ１０２に相当）。近接局選択部２３０は、図１０（Ｂ）に示すように、記憶部１４０に記憶される基地局情報（図３参照）の各々の位置情報に基づき、Beacon6から予め決められた距離（範囲）以内のビーコンを選択する。本実施例では、Beacon3、Beacon4、Beacon5、Beacon7、Beacon8が近接するビーコンとして選択される（Ｓ１０４に相当）。第２／第３局選択部２４０は、Beacon3、Beacon4、Beacon5、Beacon7、Beacon8のうち、最も強い電界強度を送信するビーコンであるBeacon3を第２ビーコンとして選択し、２番目に強い電界強度を送信するビーコンであるBeacon4を第３ビーコンとして選択する（Ｓ１０６に相当）。本実施例では、図１０の具体例でも示すように、第１ビーコンの次に電界強度が強いBeacon1やBeacon2があったとしても、それらが第１ビーコンに近接していない場合は、現在地特定において選択または利用されない。これは、第１ビーコンに近接しているビーコンの方が、第１ビーコンと同じような電波環境にあると予想され、第１ビーコンから離れているビーコンの方がマルチパスや干渉等の影響を受けている可能性があると予想されるためである。

図１１（Ａ）は、情報端末１０を保持するユーザーＵと各ビーコンとの位置関係を示す概念図である。図１１（Ａ）では、Ｘ−Ｙ平面上を歩行するユーザーＵを示している。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）で示すＸ−Ｙ平面を俯瞰する俯瞰図である。図１１（Ｂ）に示すように、第１ビーコンであるBeacon６は、電界強度−６５ｄＢｍ、推定距離２．５６ｍという情報を有するビーコンであり、第２ビーコンであるBeacon３は、電界強度−６８ｄＢｍ、推定距離２．６６ｍという情報を有するビーコンであり、第３ビーコンであるBeacon４は、電界強度−６９ｄＢｍ、推定距離２．６７ｍという情報を有するビーコンである。各々の推定距離は、距離推定部２５０によって推定されたものである。また、内角判定部２６０によって判定される内角θ_Ａは、鈍角未満であり、それ故、第１位置現在地特定部２８０により位置が特定される。第１現在地特定部２８０は、まず、第１ビーコンと第２ビーコンの第１の直線Ｌ１に対する第１の垂線Ｌ２を決定する。つまり、第１の垂線Ｌ２の位置は、第１の距離と第２の距離の比「２．５６：２．６６」に等しい「ａ：ｂ」の比で決定される。同様に、第１のビーコンと第３のビーコンの第２の直線Ｌ３に対する第２の垂線Ｌ４の位置が第１の距離と第３の距離の比「２．５６：２．６７」に等しい「ｃ：ｄ」の比で決定される。こうして、第１現在地特定部２８０は、第１の垂線Ｌ２と第２の垂線Ｌ４との交点を現在地Ｐとして特定する。

次に、第２現在地特定部２９０による現在地特定の具体例を説明する。図１２（Ａ）は、情報端末を保持するユーザーと各ビーコンとの位置関係を示す概念図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）で示すＸ−Ｙ平面を俯瞰する俯瞰図である。ここでは、第１ビーコンとしてBeacon6、第２ビーコンとしてBeacon4、第３ビーコンとしてBeacon7が選択され、これらのビーコンによって形成される三角形において、電界強度が最も高い第１ビーコン（Beacon6）の成す内角θ_Ａは鈍角以上である。こうして、第２現在地特定部２９０は、三角形の重心を、第１ないし第３の距離により重み付けすることで、現在地Ｐｏを特定する。

図１３（Ａ）は、従来手法による、電界強度の高いものを順に選択して現在位置を特定したときの誤差ＲＭＳ（Root Mean Square）の実験結果であり、図１３（Ｂ）は、本実施例により特定された現在位置の誤差ＲＭＳの実験結果を示している。但し、図１３（Ｂ）の実験結果は、図９のＳ１１０に示す三角形の内角の角度判定を行わず、第１現在地特定部２８０により一律に現在地を特定したときの結果である。従来の方法では、誤差にばらつきがあり、かつ誤差のレンジが大きいのに対し、本実施例の位置特定方法は、誤差のばらつきが少なく、かつ、誤差のレンジも小さくなっており、誤差の小さい位置特定を安定して行えることがわかる。

次に、第１現在地特定部のみを用いて現在地を特定した場合と、第１現在地特定部および第２現在地特定部を併用した場合の効果について説明する。図１４（Ａ）は、三角形の内角の角度判定を行わないときの第１の現在地特定部２８０により特定された現在地の誤差を示しており、その平均誤差は１３．１ｍである。図１４（Ｂ）は、三角形の内角の角度判定を行い、第１現在地特定部２８０および第２現在地特定部２９０を選択的に切替たときの現在地の誤差を示しており、その平均誤差は８．６ｍである。このように、三角形の内角に応じて第１現在地特定部または第２現在地特定部を切替えることで、誤差が軽減されることがわかる。

なお、上記実施例では、記憶部１４０に記憶された基地局情報に基づき近接基地局の選択を行う例を示したが、本発明は、各基地局から送信される電波に自局の位置を表す位置情報が含まれている場合は、当該位置情報を電波から抽出し、抽出された位置情報を利用して近接局選択部２３０が近接基地局の選択を行うようにしても良い。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。第１の実施例は、内角判定部２６０の判定結果に基づき、第１現在地特定部２８０または第２現在地特定部２９０による現在地特定方法を切替えるようにしたが、第２の実施例は、電界強度が最も高い第１基地局の成す内角が鈍角以上であるか否かを判定することなく、隣接判定用テーブルを用いて第１現在地特定部２８０または第２現在地特定部２９０の現在地特定方法を切替えるものである。

図１５は、本発明の第２の実施例に係る位置特定プログラム２００Ａの機能的な構成例を示す図である。第２の実施例に係る位置特定プログラム２００Ａは、第１の実施例のときの内角判定部２６０に代えて、隣接判定部２６０Ａを有し、それ以外の構成は、第１の実施例のときと同様であるので説明を割愛する。

隣接判定部２６０Ａは、第２／第３局選択部２４０によって選択された第２基地局、第３基地局が隣接しているか否かを判定し、好ましくは、予め用意された隣接判定テーブルを利用して判定する。第２基地局と第３基地局が隣接しているか否かは、第１の実施例のときの内角が鈍角か否かの判定に対応するものであり、第２基地局と第３基地局とが隣接している場合には、第１基地局が成す内角が鈍角未満（鋭角）であるとみなし、隣接していない場合には、第１基地局が成す内角が鈍角以上であるとみなしことに等価である。従って、隣接判定部２６０Ａによって、第２基地局と第３基地局が隣接していると判定された場合には、第１現在地特定部２８０による現在地の特定が実行され、隣接していないと判定された場合は、第２現在地特定部２９０による現在地の特定が実行される。

隣接判定部２６０Ａによる判定は、記憶部１４０に記憶されている隣接判定テーブルが参照される。図１６（Ａ）は、隣接判定テーブルの一例を示す図である。隣接判定テーブルには、第１基地局と、隣接関係を満足し得る第２、第３基地局との関係が規定されている。例えば、図１６（Ｂ）に示すようにビーコンが配置されているものとする。第１基地局としてBeacon4が選択されている場合、隣接関係を満足する基地局は、Beacon1,2,3,5,6である。第２基地局および第３基地局がBeacon1,2,3,5,6のいずれかであれば、第２基地局および第３基地局は隣接していると判定され、第２基地局および第３基地局のいずれかがBeacon7,8に該当する場合には、隣接していないと判定される。例えば、図１６（Ｂ）において、Beacon6が第１基地局、Beacon4が第２基地局、Beacon7が第３基地局として選択された場合、Beacon7は、隣接条件を満足する基地局に含まれていないので、隣接判定部２６０Ａは、第２基地局および第３基地局が隣接しないと判定する。また、換言すれば、選択された３つの基地局のすべてが、隣接判定テーブルの１つの行に含まれていれば、「隣接する」と判定され、そうでなければ、「隣接しない」と判定される。上記の例で言えば、Beacon4,6,7のすべてを含む行は存在しないので、「隣接しない」と判定される。

図１７は、第２の実施例に係る位置特定プログラム２００の動作フローを示す図である。第２の実施例に係る位置特定プログラム２００の動作フローは、第１の実施例に係る図９で示した動作フローと比較して、内角判定部２６０による判定（Ｓ１１０）を、隣接判定部２６０Ａによる判定に置換され（Ｓ１１１）、その他のステップは、同様である。

このように第２の実施例によれば、隣接判定手テーブルを利用することで、第１の実施例のときのように第１基地局が成す内角が鈍角以上か否かの判定を簡略化することができ、効率良く短時間で現在地を特定することができる。

次に、第１の実施例または第２の実施例の変形例について説明する。第１の実施例または第２の実施例における近接局選択部２３０は、図３に示す基地局情報に基づき、第１基地局の位置情報から予め決められた範囲以内にある基地局を近接する基地局として選択しているが、近接局選択部２３０は、例えば、図１６（Ａ）に示すようなテーブルに基づいて近接局を選択するようにしても良い。すなわち、各ビーコンに対して近接するビーコンを関連付けたテーブルを予め記憶部１４０に記憶しておき、第１局選択部２２０によって選択された第１ビーコンに関連付いているビーコンを近接ビーコンとして選択することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能である。

１０：情報端末 １００：入力部
１１０：通信部 １２０：表示部
１３０：音声出力部 １４０：記憶部
１５０：制御部 ２００：位置特定プログラム
２１０：受信強度算出部 ２２０：第１局選択部
２３０：近接局選択部 ２４０：第２／第３局選択部
２５０：距離推定部 ２６０：内角判定部
２６０Ａ：隣接判定部 ２７０：重心算出部
２８０：第１現在地特定部 ２９０：第２現在地特定部
Ｇ：重心 ｆ：直線
Ｌ１：第１の直線 Ｌ２：第１の垂線
Ｌ３：第２の直線 Ｌ４：第２の垂線
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２：現在地 Ｕ：ユーザー

Claims (13)

1. 少なくとも３つ以上の局の各々から送信される電波を受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信した各電波の受信強度を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出した受信強度のうち最も受信強度が強い電波を送信する第１の局を選択する第１の選択手段と、
   前記第１の選択手段により選択された第１の局から予め決められた距離にある局を少なくとも２つ選択する第２の選択手段と、
   前記第２の選択手段により選択された局の中から受信強度が強い順に第２の局および第３の局を選択する第３の選択手段と、
   第１の局、第２の局および第３の局を頂点とする三角形であって、第１の局が成す内角が鈍角以上であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により鈍角でないと判定された場合には、第１の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定し、前記判定手段により鈍角であると判定された場合には、第２の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定する特定手段と、
   を有する電子装置。
2. 前記第２の方法は、前記三角形の重心を算出し、算出された重心から第１の局、第２の局および第３の局に向かう第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルにそれぞれ重み付けをし、重み付けされた第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルの合成により現在地を特定する、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記重み付けは、第１、第２、第３の受信強度に基づき決定される、請求項２に記載の電子装置。
4. 前記重み付けは、第１、第２、第３の受信強度から推定される第１、第２、第３の推定距離に基づき決定される、請求項２に記載の電子装置。
5. 前記第２の方法は、以下の（１）式に基づき現在地を特定する、請求項４に記載の電子装置。
   

   
6. 前記第１の方法は、第１の局と第２の局を結ぶ直線に対する第１の垂線および第１の局と第３の局を結ぶ直線に対する第２の垂線の交点を現在地として特定する、請求項１に記載の電子装置。
7. 前記第１の垂線の位置および前記第２の垂線の位置は、第１、第２および第３の局の受信強度に基づき決定される、請求項６に記載の電子装置。
8. 前記第１の垂線の位置および前記第２の垂線の位置は、第１、第２、第３の受信強度から推定される第１、第２、第３の推定距離に基づき決定される、請求項６に記載の電子装置。
9. 前記判定手段は、第１、第２、第３の局の位置情報に基づき第１の局が成す内角を算出する、請求項１に記載の電子装置。
10. 前記判定手段は、（２）式に従い、第１の局の成す内角が１２０度以上か否かを判定する、請求項１に記載の電子装置。
    

    
11. 前記判定手段は、予め用意された判定テーブルに基づき第１の局の成す内角が鈍角以上か否かを判定する、請求項１に記載の電子装置。
12. 電波を受信する受信手段と位置特定を制御する制御手段とを含む電子装置の前記制御手段が実行する位置特定プログラムであって、
    前記受信手段により複数の局の各々から送信される電波を受信したとき、各電波の受信強度を算出する算出ステップと、
    前記算出ステップにより算出した受信強度のうち最も受信強度が強い電波を送信する第１の局を選択する第１の選択ステップと、
    前記第１の選択ステップにより選択された第１の局から予め決められた距離にある局を少なくとも２つ選択する第２の選択ステップと、
    前記第２の選択ステップにより選択された局の中から受信強度が強い順に第２の局および第３の局を選択する第３の選択ステップと、
    第１の局、第２の局および第３の局を頂点とする三角形であって、第１の局が成す内角が鈍角以上であるか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにより鈍角でないと判定された場合には、第１の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定し、前記判定ステップにより鈍角であると判定された場合には、第２の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定する特定ステップとを有し、
    前記第１の方法は、第１の局と第２の局を結ぶ直線に対する第１の垂線および第１の局と第３の局を結ぶ直線に対する第２の垂線の交点を現在地として特定し、
    前記第２の方法は、前記三角形の重心を算出し、算出された重心から第１の局、第２の局および第３の局に向かう第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルにそれぞれ重み付けをし、重み付けされた第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルの合成により現在地を特定する、位置特定プログラム。
13. 電波を受信する受信手段と位置特定を制御する制御手段とを含む電子装置における位置特定方法であって、
    前記受信手段により複数の局の各々から送信される電波を受信したとき、各電波の受信強度を算出する算出ステップと、
    前記算出ステップにより算出した受信強度のうち最も受信強度が強い電波を送信する第１の局を選択する第１の選択ステップと、
    前記第１の選択ステップにより選択された第１の局から予め決められた距離にある局を少なくとも２つ選択する第２の選択ステップと、
    前記第２の選択ステップにより選択された局の中から受信強度が強い順に第２の局および第３の局を選択する第３の選択ステップと、
    第１の局、第２の局および第３の局を頂点とする三角形であって、第１の局が成す内角が鈍角以上であるか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにより鈍角でないと判定された場合には、第１の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定し、前記判定ステップにより鈍角であると判定された場合には、第２の方法により第１の局、第２の局および第３の局を利用して現在地を特定する特定ステップとを有し、
    前記第１の方法は、第１の局と第２の局を結ぶ直線に対する第１の垂線および第１の局と第３の局を結ぶ直線に対する第２の垂線の交点を現在地として特定し、
    前記第２の方法は、前記三角形の重心を算出し、算出された重心から第１の局、第２の局および第３の局に向かう第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルにそれぞれ重み付けをし、重み付けされた第１のベクトル、第２のベクトルおよび第３のベクトルの合成により現在地を特定する、位置特定方法。
    

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