JP2017017491A - ロケーション判定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ビーコン端末によって設定されるビーコン領域内について、ビーコン信号を受信できる場合であってもビーコン領域内に所在していないと判定することを可能とする。【解決手段】第1のビーコン端末の第1のビーコン領域に対して、第2のビーコン端末の第2のビーコン領域の少なくとも一部が重なるように、第2のビーコン端末が設置されており、携帯端末が、所定の閾値以上の電波強度で第1のビーコン信号を受信している場合であっても、第1のビーコン信号の受信電波強度に基づいて所定の基準により得られた評価値より、いずれかの第2のビーコン信号の受信電波強度に基づいて所定の基準により得られた評価値の方が高い場合には、第1のビーコン領域内に所在していないものと判定する。【選択図】図9

Description

本発明は、位置推定の技術に関し、特に、Bluetooth(登録商標、以下同様)ビーコンを用いたロケーション判定方法に適用して有効な技術に関するものである。
移動可能な端末の位置を検出・測定する技術として、GPS(Global Positioning System)センサを用いた測位によるものの他に、屋内での測位も可能な手法として、基地局やアクセスポイント等との無線通信の状況によって位置を測定するものがある。
例えば、特開2008−104029号公報(特許文献1)には、無線端末が基地局から受信した信号の信号強度情報と、基地局が設置されている位置情報とに基づいて、例えば三角測量の原理により無線端末の位置を推定する技術が記載されている。また、特表2012−521557号公報(特許文献2)には、いわゆるフィンガープリンティング法を用いた位置検出の技術が記載されている。
これらの無線通信には、基地局やアクセスポイントが一定周期で発信するビーコン信号を受信することにより、ビーコン領域への端末の出入りを検知するという手法がとられる場合がある。また、ビーコン信号として、近年では、極めて少ない消費電力で通信可能なBLE(Bluetooth Low Energy)規格によるBluetoothビーコンが普及しつつある。Bluetoothビーコンとしては、例えば、Apple(登録商標)社のiBeacon(登録商標、以下同様)(非特許文献1)などがあり、これが標準搭載されているスマートフォンなどの携帯端末や、各種デバイスも提供されている。
特開2008−104029号公報 特表2012−521557号公報
"iBeacon for Developers"、[online]、Apple Inc.、[平成26年11月4日検索]、インターネット<URL:https://developer.apple.com/ibeacon/>
従来技術のような端末の位置推定に際してBluetoothビーコンを用いる場合、Bluetoothビーコンの信号は基本的に電波強度の指向性がなく、人などの移動する障害物や、壁・天井による反射など環境の影響を受けやすいため、信号強度の測定精度はあまり高くない。そのため、比較的精緻な値を必要とする三角測量を用いた位置推定にBluetoothビーコンを用いることは、位置推測結果の誤差が大きくなってしまうことからあまり適さない。
また、いわゆるフィンガープリンティング法を用いる場合、初期作業として、予め基地局やアクセスポイントの位置と予測信号強度の情報を関連付けたマップを作成しておく必要があり、また、基地局やアクセスポイントの設置場所を変更する度にマップの更新も必要となるなど、運用負荷が高いという課題がある。
これに対し、ビーコン端末毎に設定されるビーコン領域内に端末が所在するか否か、もしくはビーコン領域への端末の出入りを検知することによって、対象のビーコン領域内に端末が所在する(ビーコン端末の近傍に所在する)という形で位置を推定するという構成をとることもできる。
ここで、Bluetoothビーコンの信号は、環境による影響を受け易いが、一方で、例えば、障害物等がない直線的な空間特性がある屋内などでは、例えば約100mまで電波が到達する場合もある。この場合、ビーコン領域として求められる精度の範囲に対して、空間特性によっては、ビーコン信号がさらに遠方まで到達してしまう場合が生じ、このようなビーコン信号を端末が受信することで、実際は遠方に所在しているにも関わらず、当該端末がビーコン領域内に所在する(ビーコン端末の近傍に所在する)と判定されてしまう場合が生じる。
これに対し、位置推定において一定の精度を維持するため、例えば、端末が受信したビーコン信号の受信強度が所定の閾値以下の微弱なものである場合は、ビーコン信号を受信していない(ビーコン領域内に所在していない)ものとして取り扱うことも考えられる。しかしながら、この場合は、ビーコン信号の受信強度によって実質的なビーコン領域を設定することになるため、ビーコン領域の実際の範囲は環境の影響を受けて変動が大きいものとなり得る。
そこで、本発明の目的は、ビーコン端末によって設定されるビーコン領域内について、その求められる精度の範囲外に端末が所在している場合には、ビーコン信号を受信できる場合であってもビーコン領域内に所在していないと判定することを可能とするロケーション判定方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
本発明の代表的な実施の形態によるロケーション判定方法は、第1のビーコン端末が設置された環境において、前記第1のビーコン端末から発信された第1のビーコン信号を受信可能な携帯端末の位置を推定するロケーション判定方法であって、以下の特徴を有するものである。
すなわち、ロケーション判定方法は、前記第1のビーコン端末の第1のビーコン領域に対して、第2のビーコン端末の第2のビーコン領域の少なくとも一部が重なるように、前記第2のビーコン端末が設置されており、前記携帯端末が、所定の閾値以上の電波強度で前記第1のビーコン信号を受信している場合であっても、前記第1のビーコン信号の受信電波強度に基づいて所定の基準により得られた第1の評価値より、いずれかの前記第2のビーコン端末から発信された第2のビーコン信号の受信電波強度に基づいて前記所定の基準により得られた第2の評価値の方が高い場合には、前記第1のビーコン領域内に所在していないものと判定するものである。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
すなわち、本発明の代表的な実施の形態によれば、ビーコン端末によって設定されるビーコン領域内について、その求められる精度の範囲外に端末が所在している場合には、ビーコン信号を受信できる場合であってもビーコン領域内に所在していないと判定することが可能となる。
本発明の実施の形態1であるロケーション判定システムの構成例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態1におけるユーザ端末において検出されたビーコン情報を履歴として蓄積する例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態1におけるビーコン信号の受信強度の履歴情報に基づいてユーザ端末の所在位置を推定する例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態1であるロケーション判定システムの他の構成例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態1であるロケーション判定システムの他の構成例について概要を示した図である。 ビーコン領域とビーコン領域として求められる精度の範囲との関係の例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態2における対象のビーコン領域に対して有効領域の終端を強制的に設定した場合の例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態2におけるビーコン信号の受信電波強度が所定の閾値より大きいか否かにより非検知領域に所在するか否かを判定する場合の例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態2におけるビーコン信号の受信電波強度に基づいて非検知領域に所在するか否かを判定する場合の例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態2におけるビーコン信号の受信電波強度に基づいて検知領域と非検知領域を形成する場合の例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態2におけるビーコン信号の受信電波強度に基づいて検知領域と非検知領域を形成する場合の他の例について概要を示した斜視図である。 本発明の実施の形態2におけるビーコン信号の受信電波強度に基づいて複数の検知領域と非検知領域を形成する場合の例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態2におけるビーコン信号の受信電波強度に基づいて複数の検知領域のいずれに所在しているかを判定する手法の他の例について概要を示した図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。一方で、ある図において符号を付して説明した部位について、他の図の説明の際に再度の図示はしないが同一の符号を付して言及する場合がある。
(実施の形態1)
<システム構成>
図1は、本発明の実施の形態1であるロケーション判定システムの構成例について概要を示した図である。本実施の形態のロケーション判定システム1は、複数のビーコン端末(図中ではビーコン端末A(20A)〜ビーコン端末C(20C)であり、以下ではこれらをビーコン端末20と総称する場合がある)が設置された環境において、そのうちの1つ以上のビーコン端末20からビーコン信号を受信する携帯型のユーザ端末(図中ではユーザ端末A(31A)およびユーザ端末B(31B)であり、以下ではこれらをユーザ端末31と総称する場合がある)が、受信したビーコン信号の強度等の情報に基づいて、ロケーション判定サーバ10において、対象のユーザ端末31がどのビーコン端末20の近傍に所在しているか(すなわち、一番近いビーコン端末20はどれか)を推定するシステムである。
ビーコン端末20は、例えば、iBeaconデバイスなどの、Bluetoothビーコンの信号を一定間隔で出力する端末や装置であり、専用端末であっても汎用端末であってもよい。ビーコン端末20には、それぞれ対応するビーコン領域(図中ではビーコン領域A(21A)〜ビーコン領域C(21C)であり、以下ではこれらをビーコン領域21と総称する場合がある)が定義されており、ビーコン領域21内に所在するデバイスはビーコン信号を受信することができる。
ユーザ端末31は、Bluetoothビーコンの信号を検知することができる情報処理端末や装置であり、本実施の形態では、例えば、iBeacon機能を搭載したスマートフォンなどの携帯端末とする。ユーザ端末31は、これを保持するユーザ(図中ではユーザA(30A)およびユーザB(30B)であり、以下ではこれらをユーザ30と総称する場合がある)が移動することで、その位置が変わり得る。また、ユーザ端末31は、それぞれ、無線LANや移動体通信などの無線通信機能により、図示しないインターネット等のネットワークを介してロケーション判定サーバ10との間でデータ通信を行うことが可能である。
ユーザ端末31は、ビーコン端末20からのビーコン信号を受信できるか否かにより、対応するビーコン領域21内にいるか否か(入ったか出たか)を判定することができる(iBeaconにおける「モニタリング」機能)。また、ビーコン端末20との間で通信が可能である(ビーコン領域21内にいる)場合に、各ビーコン端末20を一意に識別するための識別番号や、想定電波強度(ビーコン端末20から1m離れた地点での想定の電波強度)などの情報をビーコン端末20から取得することができる。ユーザ端末31では、実際に検知できた電波強度と想定電波強度との比、および電波特性に基づいて、対象のビーコン端末20との間のおおよその距離を算出することができる(iBeaconにおける「レンジング」機能)。なお、本実施の形態では、「レンジング」機能に相当する機能のみを用いるものとする。
また、本実施の形態では、ビーコン端末20の識別情報、およびユーザ端末31でのビーコン信号の受信強度などを含むビーコン情報と、ビーコン信号の検出時刻、およびユーザ30(もしくはユーザ端末31)を特定するユーザIDなどの識別情報を、ロケーション判定サーバ10に送信することで、サーバサイドで後述する手法によりユーザ端末31の位置を推定するものとする。
ロケーション判定サーバ10は、例えば、PC(Personal Computer)やサーバ機器、クラウドコンピューティングサービス上に構築された仮想サーバなどの情報処理装置により構成されるサーバシステムであり、各ユーザ端末31から送信された、各ユーザ端末31において受信したビーコン信号の強度等の情報に基づいて、対象のユーザ端末31がどのビーコン端末20の近傍に所在しているかを推定する機能を有する。
ロケーション判定サーバ10は、例えば、図示しないOS(Operating System)やDBMS(DataBase Management System)などのミドルウェア上で稼働するソフトウェアとして実装されるビーコン情報管理部11、およびロケーション判定部12などの各部を有する。また、データベースやファイルテーブルなどにより実装されるビーコン検出情報13、および端末設置情報14などの各データストアを有する。
ビーコン情報管理部11は、各ユーザ端末31から送信されたビーコン情報等を取得して、ユーザ30(もしくはユーザ端末31)単位でビーコン検出情報13に履歴として記録する機能を有する。なお、履歴として保持することから、データ量が膨大となり得るため、保持する履歴情報は、例えば、一定期間に限ったり、ユーザ30(もしくはユーザ端末31)毎に一定個数に限ったりなど、一定量に制限してもよい。
ロケーション判定部12は、ビーコン検出情報13に蓄積されたビーコン情報等に基づいて、対象のユーザ30(もしくはユーザ端末31)がどのビーコン端末20の近傍(ロケーション)に所在するかという形で位置を推定し、結果を出力する機能を有する。なお、各ビーコン端末20の設置場所等のマスタ情報は、端末設置情報14に登録されているものとする。推定結果の出力先は、対象のユーザ端末31であってもよいし、各ユーザ端末31の位置情報を利用したい他のシステム等であってもよい。
本実施の形態のように、各ユーザ30(もしくはユーザ端末31)の位置推定をロケーション判定サーバ10側で一括して行う構成とすることで、ロケーション判定サーバ10側で各ユーザ30(もしくはユーザ端末31)の位置をリアルタイムで一括して把握・管理し、他の業務等に活用することが可能になるというメリットを得ることができる。
<位置推定手法>
Bluetoothビーコンにおいて、ビーコン端末20が1つのみの場合は、当該ビーコン端末20のビーコン領域21内にユーザ端末31がいるか否かを検出することができるため(iBeaconにおける「モニタリング」機能)、当該ビーコン端末20の近傍のロケーションにユーザ端末31が所在することを容易に判定することができる。また、ユーザ端末31では、検知した電波強度等の情報に基づいて、対象のビーコン端末20との間のおおよその距離も算出することができる(iBeaconにおける「レンジング」機能)。しかしながら、Bluetoothビーコンの信号は指向性がないことから、ビーコン端末20とユーザ端末31との間のおおよその距離は推測できても、どの方向に所在しているかまでは把握することができない。方向や位置関係まで把握するためには、複数のビーコン端末20を設置して、それぞれとの間の距離等を測定する必要がある。
また、ビーコン領域21の大きさには限界があるため、広い領域でBluetoothビーコンを用いた位置推定を行う場合にも複数のビーコン端末20を設置する必要が生じる。このとき、検知不能領域が生じないよう、例えば図1の例に示すように、複数のビーコン領域21が重なり合うようにビーコン端末20が設置される場合がある。この場合、例えば、ユーザ端末A(31A)などのように、複数のビーコン領域21が重なり合う領域に所在して、複数のビーコン端末20からのビーコン信号を受信できる状態となる場合がある。
この場合、各ビーコン領域21内にいるか否かを検出するだけでは、実際にどのような位置にユーザ端末31が所在するのか判定できない場合が生じる。例えば、複数のビーコン端末20からの信号を受信できる状態といっても、実際は、いずれか1つのビーコン端末20の極めて近くに所在し、当該ビーコン端末20からは強い信号強度で受信しているのに対し、他のビーコン端末20からは離れており、これらのビーコン端末20からは微弱な信号強度で受信している、という場合もある。
したがって、このような状況でもいずれのビーコン端末20の近傍に所在するかを適切に判定するためには、各ビーコン領域21内にいるか否かではなく、ビーコン信号を受信可能な各ビーコン端末20との間の距離を測定する(iBeaconにおける「レンジング」機能)必要が生じる。しかしながら、Bluetoothビーコンの信号は、人などの移動する障害物や、壁・天井・柱等の環境の影響を受け易く、近辺を人が移動するだけで信号強度は大きく変動してしまうことから、測定された距離について十分な精度が得られない場合がある。したがって、複数のビーコン端末20からのビーコン信号を受信できる状態の場合に、どのビーコン端末20の近傍に所在しているかを適切に把握することができない場合が生じ得る。
そこで、本実施の形態では、ユーザ端末31におけるビーコン信号の受信強度が、人などの移動する障害物によって変動してしまうことによる影響を回避・低減するために、ビーコン信号の受信強度等のビーコン情報を履歴として蓄積し、一定期間毎に、過去の所定の時間幅に含まれる複数のビーコン情報に基づいて集計することで、時系列で値を平準化・平滑化する。
図2は、ユーザ端末31において検出されたビーコン情報32を履歴として蓄積する例について概要を示した図である。図2の例では、図1の例におけるユーザ端末A(31A)が、一定間隔で検知したビーコン情報32を一定間隔でロケーション判定サーバ10に順次送信して、ビーコン検出情報13に履歴として蓄積する状況を示している。ビーコン情報32には、Bluetoothビーコン機能により得られる情報として、ビーコン端末20を特定する識別情報(iBeaconでは「proximity UUID」、「major」、「minor」の各パラメータ)と、受信電波強度を含む受信状況に関する情報(iBeaconでは「proximity」、「RSSI」、「accuracy」の各パラメータ)が含まれ、これに、ユーザ端末A(31A)によってユーザID等のユーザA(30A)の識別情報と、タイムスタンプが付加される。
なお、図2の例では、説明の便宜上、一定間隔(図中ではp秒間隔)でユーザ端末A(31A)から順次送信される各ビーコン情報32には、それぞれ、ユーザ端末A(31A)の保有者であるユーザA(30A)の識別情報(「ユーザA」)と、ビーコン信号を受信できた各ビーコン端末20(ビーコン端末A(20A)は「ビーコンA」、ビーコン端末B(20B)は「ビーコンB」、ビーコン端末C(20C)は「ビーコンC」としてそれぞれ表示)について、それぞれのビーコン信号の受信強度(iBeaconでは「RSSI」のパラメータであり、図中では単位をdBmとして表示)、およびタイムスタンプ(図中では便宜上、「#1」〜「#3」の送信順序として表示)のみを記載している。
ビーコン検出情報13には、ユーザ30(もしくはユーザ端末31)毎に、一定間隔でユーザ端末31から送信されたビーコン情報32の内容が履歴として蓄積される。ビーコン信号の受信強度の値は、図2の例に示すように、時間の経過によって変動する。したがって、各タイミングでの受信強度のみに基づいてビーコン端末20とユーザ端末31との間の距離を算出すると、算出結果は、受信強度の変動の影響を大きく受けてしまう。
図3は、ビーコン信号の受信強度の履歴情報に基づいてユーザ端末31の所在位置を推定する例について概要を示した図である。本実施の形態では、図の上段に示したビーコン検出情報13に蓄積されたビーコン信号の受信強度の値を取り扱う際に、各タイミングでの値のみを用いるのではなく、一定間隔毎(図3の例ではq秒毎)に、少なくとも複数のタイミングでの受信強度の情報が含まれる所定の期間(図3の例ではr秒間。r>q>p)のデータに基づいてビーコン端末20毎にスコアリングを行い、スコアが最も高いビーコン端末20の近傍にユーザ端末31が所在するものと取り扱う。
図示するように、ビーコン検出情報13には、p秒毎に新たなビーコン情報32のデータが時系列上で末尾に追加される。この状況で、ロケーション判定サーバ10のロケーション判定部12では、q秒毎に、過去のr秒間のデータに基づいて、ビーコン端末20毎に受信強度の値からスコアを計算する。この場合、上段および中段の図に示すように、q秒毎に、過去に蓄積されたデータから順にr秒間のビーコン情報32のデータを順次取り出してスコアリングを行うことになる。したがって、ビーコン検出情報13のデータ構造は、FIFO(First In, First Out)の処理を扱いやすいリスト、もしくは優先順位付きキューなどを用いることで取り扱いが容易となり処理効率を向上させることができる。
また、図3の例では、最初に取り出したr秒間のデータ(送信順序が「#1」〜「#4」)と、2つ目に取り出したr秒間のデータ(送信順序が「#3」〜「#6」)において、「#3」と「#4」のデータが重複している。すなわち、最初に取り出したr秒間のデータのうち、「#1」と「#2」のデータはもはや利用されないが、「#3」と「#4」のデータは、以降(図3の例では次)のスコアリングの際に再利用されることを示している。なお、もはや利用されない過去のデータは、メンテナンスの際の廃棄・削除対象とすることができる。
また、図3の例では、中段以降に、2つ目に取り出したr秒間のデータ(送信順序が「#3」〜「#6」)に基づいてスコアリングを行う際の処理の流れの例を示している。まず、対象の全てのビーコン情報32の値(図3ではビーコン信号の受信強度の値)を所定の基準に基づいてスコアに変換する(S01)。変換基準については特に限定されず、例えば、ビーコン端末20とユーザ端末31との距離が近いほど大きい値となるような基準を適宜設定することができる。
次に、ステップS01で得た各スコアに対して、新しいデータほど高い重み付けとなるよう所定の重み付けを行う(S02)。例として参照している「#3」〜「#6」の4つのデータでは、「#6」のデータが最も新しいデータである。重み付けの手法は特に限定されないが、例えば、f(t)=1/tのような関数を乗算することによりs秒前(過去)のスコアを1/sに減少させるようなものであってもよい。f(t)=a^(−t)のような指数関数を用いて過去のスコアを減少させてもよい。
その後、ステップS02で得た各スコアをビーコン端末20毎に合算・平均する等により集計する(S03)。集計されたスコアが最大のビーコン端末20の近傍にユーザ30(もしくはユーザ端末31)が所在するものと判定する。図3の例では、ビーコン端末A(20A)(「ビーコンA」)のスコアが最大の70であることから、図1の例のようなビーコン端末20の設置状況においても、ビーコン端末A(20A)の近傍にユーザ30(もしくはユーザ端末31)が所在する(すなわち、最も近いビーコン端末20はビーコン端末A(20A)である)と判定する。
なお、ビーコン端末A(20A)の近傍といっても、さらに、ビーコン端末B(20B)に近い方に所在するのか、ビーコン端末C(20C)に近い方に所在するのかなど、ビーコン領域21の中でどのあたりに所在するかの目安を把握したい場合がある。
図3の例におけるスコアリングの結果では、ユーザ端末A(31A)は、スコアが最大であるビーコン端末A(20A)の近傍に所在すると判定されるが、さらに、ビーコン端末B(20B)のスコアと、ビーコン端末C(20C)のスコアとでは、ビーコン端末B(20B)のスコアの方が大きいことから、ビーコン端末A(20A)の近傍で、かつ、ビーコン端末B(20B)に近い方の位置に所在していると判定することができる。具体的には、例えば、各ビーコン端末20のスコアの比により、各ビーコン端末20の設置位置の内分点付近に所在するものと取り扱ってもよい。
なお、本実施の形態では、スコアリングの対象とするビーコン情報32として、ビーコン信号の受信強度(iBeaconでは「RSSI」のパラメータ)を用いているが、これに限らず、例えば、受信強度に代えて、もしくはこれに加えて、ビーコン端末20とユーザ端末31との間の近接度(iBeaconでは「proximity」のパラメータ)などの情報を用いてもよい。
以上に説明したように、本発明の実施の形態1であるロケーション判定システム1によれば、ユーザ端末31が受信したビーコン信号の受信強度等のビーコン情報を、ロケーション判定サーバ10において履歴として蓄積し、一定期間毎に、過去の所定の時間幅に含まれる複数のビーコン情報に基づいてスコアリング・集計することで、時系列で値を平準化・平滑化する。これにより、ユーザ端末31におけるビーコン信号の受信強度が、人などの移動する障害物等によって変動してしまうことによる影響を回避・低減させることができ、ユーザ端末31がどのビーコン端末20の近傍に所在するか(すなわち、ユーザ端末31の最も近くに所在するビーコン端末20はどれか)を適切に把握することができる。また、ビーコン情報に基づくスコアリングの際に、新しいデータに対してより高い重み付けをすることにより、判定の精度をより向上させることができる。
また、フィンガープリンティング法などにおいて必要となる事前のマップ作成等の作業が不要であり、ビーコン端末20の設置位置を容易かつ柔軟に変更することが可能であることから、ビーコン端末20およびビーコン領域21の配置に係る設計を容易にするとともに、設計の柔軟性を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、ユーザ端末31が、固定されたビーコン端末20から受信したビーコン信号から得られるビーコン情報等をロケーション判定サーバ10に送信することで、サーバサイドでユーザ端末31の位置を推定する構成としているが、このような構成に限られない。
例えば、図1の例のような構成において、位置推定の精度を高めるには、ユーザ端末31が受信することができたビーコン信号の全てについて、ビーコン情報をロケーション判定サーバ10に逐次送信して位置推定を行うのが望ましい。しかしながら、この場合、例えば、狭い領域にビーコン端末20が複数設置されており、複数のビーコン端末20からのビーコン信号を受信できるような環境では、ユーザ端末31がロケーション判定サーバ10にビーコン情報を送信する頻度が数十回/秒など高くなってしまう場合が生じ得る。その結果、ユーザ端末31の消費電力が大きくなって電池が短時間で消耗してしまうなどの事態も生じ得る。
そこで、他の構成例として、ロケーション判定サーバ10における位置推定機能をユーザ端末31側に実装し、ユーザ端末31側で直接位置推定を行う構成とすることも可能である。図4は、本発明の実施の形態1であるロケーション判定システムの他の構成例について概要を示した図である。ここでは、図1の例におけるロケーション判定サーバ10と概ね同様の機能および構成をユーザ端末31側に有している(図4ではユーザ端末A(31A)について例示している)。
ユーザ端末31は、Bluetoothビーコンを受信する機能を含むビーコン受信部15を有し、受信したビーコン信号から得られるビーコン情報等を取得して、ビーコン検出情報13に履歴として記録する。そして、ロケーション判定部12は、ビーコン検出情報13に蓄積されたビーコン情報等に基づいて、上記のような手法により、当該ユーザ端末31がどのビーコン端末20の近傍に所在するかを推定して出力する。
なお、図1の例と同様に、各ビーコン端末20の設置場所等のマスタ情報は、端末設置情報14に登録されているものとする。端末設置情報14として登録された設置場所等のマスタ情報は、予めユーザ端末31に記録されていてもよいし、起動時等のタイミングで、マスタ情報を管理する図示しないサーバからダウンロードした情報をキャッシュ的に保持して利用する形態であってもよい。いずれの場合でも、定期的に、もしくは必要に応じて適時に、サーバから最新のマスタ情報をダウンロードして更新するようにしてもよい。
なお、図4の例においても、各ユーザ端末31において個別に推定した自身の位置情報を、それぞれ、図示しないロケーション管理サーバ等に所定の間隔(例えば、5秒毎など)で定期的に送信して蓄積することで、図1の例と同様に、ロケーション管理サーバ側で各ユーザ30(もしくはユーザ端末31)の位置を一括して把握・管理することが可能である。
さらに、他の構成例として、図1の例とは逆に、携帯端末を所定の位置に固定して配置し、ユーザ30がビーコン端末20を保有する構成として、ユーザ30(もしくはビーコン端末20)の位置を推定することも可能である。この場合も、図1の例などの場合と同様に、固定して配置された携帯端末に対するユーザ30(もしくはビーコン端末20)の位置を適切に把握するためには、携帯端末を複数台配置して、ビーコン端末20と携帯端末との間の距離の情報(ビーコン信号の電波強度の情報)を複数取得する必要がある。
図5は、本発明の実施の形態1であるロケーション判定システムの他の構成例について概要を示した図である。図5の例では、移動するユーザ30が保有するビーコン端末20のビーコン領域21内に、固定して配置された複数の携帯端末33(図中では、携帯端末A(33A)〜携帯端末C(33C))が存在する状態を示している。
ここで、各携帯端末33は、それぞれがビーコン端末20からのビーコン信号を受信してビーコン情報を得ることができ、ビーコン信号の受信強度の情報からビーコン端末20との間の距離を推測することができる。しかしながら、これらの情報からビーコン端末20(もしくはユーザ30)の位置を推定するためには、各携帯端末33で取得したビーコン情報等を集約して計算処理を行う必要がある。したがって、図5の例では、図1の例と同様に、ロケーション判定サーバ10を有する構成をとり、上述したような手法によりサーバサイドで位置情報を推定する。
図5の例のような構成により、例えば、携帯端末33を、電源等があり充電が可能な場所に固定的に配置しておく一方で、極めて消費電力が少ないiBeaconを用いたビーコン端末20をユーザ30が持ち歩くことで、携帯端末33の電池切れや充電に係る負担などの課題を回避することができる。なお、この場合、固定的に配置するのは携帯端末33に限られず、ビーコン信号を受信することができる装置であれば適宜利用することができる。
(実施の形態2)
Bluetoothビーコンの信号は、環境による影響を受け易いが、一方で、例えば、障害物等がない直線的な空間特性がある屋内などでは、最大で100m程度まで電波が到達する場合もある。図6は、ビーコン領域21とビーコン領域として求められる精度の範囲との関係の例について概要を示した図である。ビーコン領域21として求められる精度を満たすことができる有効範囲、すなわち、環境などの影響に関わらず、十分なビーコン信号の電波強度を得ることができる有効領域22を考慮した場合、図示するように、ビーコン信号が到達し得るビーコン領域21は、環境によって有効領域22よりも相当広くなる場合がある。有効領域22の外側では、ビーコン信号が到達し得るとはいえ強度は微弱であり、この部分はノイズとして除外する必要がある。
有効領域22の外側に所在するユーザ端末31がビーコン端末20からの微弱なビーコン信号を偶発的に受信してしまった場合をノイズとして除外し(求められる精度のビーコン領域21内に所在するものとして扱わない)、位置推定において一定の精度を維持するため、例えば、ユーザ端末31が受信したビーコン信号の受信強度が所定の閾値(図中の「有効電波強度閾値」)以下の微弱なものである場合は、ビーコン信号を受信していない(ビーコン領域21内に所在していない)ものとして取り扱うようにしてもよい。しかしながら、このような手法だけでは、ビーコン信号の受信強度によって実質的なビーコン領域21を設定することになるため、ビーコン領域21の実際の範囲は環境の影響を受けて変動が大きいものとなり得る。
そこで、本発明の実施の形態2であるロケーション判定システムでは、対象のビーコン端末20によって設定されるビーコン領域21に対して、その求められる精度の範囲である有効領域22の端部・周縁部付近等に終端用のビーコン端末20を1つ以上配置して、これらによって設定されるビーコン領域によって、対象のビーコン領域21における有効領域22の終端を強制的に設定する。これにより、対象のビーコン領域21において求められる精度の範囲を明示的に設定し、ユーザ端末31の位置推定における判定精度を向上させる。
図7は、対象のビーコン領域21に対して有効領域22の終端を強制的に設定するようなビーコン領域を設けた場合の例について概要を示した図である。ここでは、対象のビーコン端末20によって設定されるビーコン領域21、すなわち、当該ビーコン端末20の近傍にユーザ端末31が所在するか否かの位置推定を行う対象のビーコン領域21における有効領域22が概念として示されている。有効領域22については、例えば、ビーコン端末20から発信されるビーコン信号が所定の有効強度を有すると想定される計算上の距離に基づいて適宜設定することができる。
図7の例では、さらに、有効領域22の端部付近の周囲を囲むように複数の終端用ビーコン端末20Tが配置され、それぞれの終端用ビーコン端末20Tにより、位置推定処理を行わないビーコン領域として非検知領域24が設定されている。ここでは、有効領域22の端部の全部が、それぞれの非検知領域24によって覆われる(非検知領域24と重なる)ように、終端用ビーコン端末20Tが配置されている。この非検知領域24に囲われた領域(図中の濃い網掛け部分)が検知領域23として設定される。
そして、対象のビーコン端末20から所定の強度以上のビーコン信号を受信可能であり、かつ、非検知領域24の外部にユーザ端末31が所在する場合に、検知領域23内にユーザ端末31が所在するものとして、例えば、実施の形態1に示したようなユーザ端末31の位置推定処理を行う。言い換えれば、ユーザ端末31がいずれかの非検知領域24に所在すると判定された場合は、検知領域23の内部には所在しない(対象のビーコン端末20からのビーコン信号を受信していない)ものとして取り扱う。
これにより、例えば、非検知領域24および有効領域22の外部で、遠方のビーコン端末20からの微弱なビーコン信号を仮に受信した場合は、これをノイズとして除外する一方、非検知領域24に所在すると判定された場合は、対象のビーコン端末20の近傍(すなわち、検知領域23)に所在すると判定されるのを明示的に回避することができるため、検知領域23および非検知領域24の設計・構成を容易に行うことができる。
なお、ユーザ端末31がビーコン端末20により設定されるビーコン領域21に所在するのか、もしくはいずれかの終端用ビーコン端末20Tにより設定される非検知領域24に所在するのかの判定については、例えば、実施の形態1に示したような位置推定処理を利用することができる。この場合、ユーザ端末31の位置において受信電波強度が最も強い(もしくは、ビーコン情報に基づいて算出されたスコアが最も高い)ビーコン端末20もしくは終端用ビーコン端末20Tのいずれかの近傍に所在するものと判定され、いずれかの終端用ビーコン端末20Tの近傍に所在するものと判定された場合は、対象のビーコン端末20からのビーコン信号を受信していない(ビーコン領域21内に所在していない)ものとして取り扱う。
このような取扱いを行わず、例えば、単にビーコン信号の受信電波強度が所定の閾値(例えば「有効電波強度閾値」)より大きいか否かによって、対応するビーコン端末のビーコン領域に所在することを判定するものとした場合には問題が生じ得る。
図8は、ビーコン信号の受信電波強度が所定の閾値より大きいか否かにより非検知領域に所在するか否かを判定する場合の例について概要を示した図である。ここでは、説明を簡略化するため、ビーコン端末20のビーコン領域に対して、図中の水平方向の両端にのみ終端用ビーコン端末20Tを設置して終端を設ける場合を示している(例えば、水平方向に延伸する通路等に設置して一定範囲を区切る場合など)。
なお、終端用ビーコン端末20Tとしてビーコン端末20と同じ種類の端末を用いた場合を例としている。すなわち、ビーコン端末20と終端用ビーコン端末20Tのビーコン信号の出力は基本的に同じである。上述の図7の例のように、終端用ビーコン端末20Tとして出力が比較的小さいものを複数用いることで検知領域23を広く確保しつつきめ細かく形成することも可能であるが、終端用ビーコン端末20Tの設置コストや管理負荷などが高くなってしまう場合がある。本実施の形態では、ビーコン端末20と同じ種類の端末を終端用ビーコン端末20Tとして用いることも可能である。
例えば、図8の例に示したように、各終端用ビーコン端末20Tがそれぞれビーコン端末20と近接した位置に設置された場合、位置Aから位置Bに至る全ての位置で、常に少なくともいずれか一方の終端用ビーコン端末20Tからのビーコン信号の受信電波強度が有効電波強度閾値を上回った状態となる場合が生じ得る。ここで、一般的には、明示的に設置した終端用ビーコン端末20Tからのビーコン信号の受信状況を優先させる制御が有効であると考えられるが、その場合、図8のようなケースでは位置Aから位置Bに至る全ての範囲が非検知領域24となってしまう(実際の検知領域23は図8の上段の図の網掛け部分のみとなる)。その結果、たとえビーコン端末20の近傍にユーザ端末31が所在する場合であっても位置推定が行われないことになる。
そこで、本実施の形態では、有効電波強度閾値を上回る終端用ビーコン端末20Tからのビーコン信号を1つ以上受信している状況であっても、上述したように、ユーザ端末31の位置においてビーコン端末20からのビーコン信号の受信電波強度が最も強い(もしくは、ビーコン情報に基づいて算出されたスコアが最も高い)場合には、非検知領域24に所在するのではなく、当該ビーコン端末20の近傍(検知領域23)に所在するものと判定する。
図9は、ビーコン信号の受信電波強度に基づいて非検知領域に所在するか否かを判定する場合の例について概要を示した図である。図9の例では、図8の例と同様のビーコン信号の受信状況において、中央部のビーコン端末20からのビーコン信号の受信電波強度の方が、両端の終端用ビーコン端末20Tからのビーコン信号よりも強い領域を検知領域23として設定する。これにより、図示するように、両端の非検知領域24の中に検知領域23が吸収され埋没することを防止することができる。この場合、終端用ビーコン端末20Tからのビーコン信号の有効領域(有効電波強度閾値よりも電波強度が強い領域)の一部は、実際には非検知領域24とはならずに検知領域23として設定される。
なお、図9の例では、各ビーコン信号の受信電波強度に基づいて検知領域23か非検知領域24かを判定しているが、例えば、実施の形態1に示したようなビーコン情報32に基づくスコアリングによって得られたスコアの大小により、検知領域23に所在するのか非検知領域24に所在するのかを判定するようにしてもよい。すなわち、ビーコン信号の受信電波強度に基づく何らかの評価値(受信電波強度の値自体も含む)の大小によって検知領域23か非検知領域24かを判定する。ここで、図9の上段の図では検知領域23と非検知領域24の境界を模式的に直線状で表示しているが、現実には直線状とは限らない(以降の図においても同様である)。
図10は、ビーコン信号の受信電波強度に基づいて検知領域23と非検知領域24を形成する場合の例について概要を示した図である。ここでは、例えば、図7の例に示したように、ビーコン端末20の周囲を出力が小さい終端用ビーコン端末20Tで囲んだ場合に、検知領域23および非検知領域24がどのように形成されるかを示している。図9の例と同様に、各終端用ビーコン端末20Tの有効領域の一部は、実際には非検知領域24とはならずに検知領域23(図中の網掛け部分)として設定されることを示している。
図11は、ビーコン信号の受信電波強度に基づいて検知領域23と非検知領域24を形成する場合の他の例について概要を示した斜視図である。ここでは、同一平面上ではなく、例えば、ショッピングモールの吹き抜け等、高さが異なる複数の平面上でビーコン端末20および終端用ビーコン端末20Tを用いて立体的に検知領域23と非検知領域24を形成する場合の例を示している。ショッピングモールの吹き抜け等の場合、吹き抜けに面したエリアでビーコン端末20を設置すると、吹き抜けを介して他の階に設置されたビーコン端末20の検知領域23と干渉する場合が生じ得る。そこで、各階の吹き抜けに面したエリア(各階の端部)では、図示するように、終端用ビーコン端末20Tを設置して非検知領域24を設けるのが望ましい。
上述したような、ビーコン信号の受信電波強度に基づいてビーコン端末20もしくは終端用ビーコン端末20Tのいずれの近傍に所在するかを判定する手法は、ビーコン端末20と終端用ビーコン端末20Tとの間の判定に限らず、複数のビーコン端末20の間の判定に用いることも可能である。すなわち、複数のビーコン端末20により複数の検知領域23を形成する(その上でさらに終端用ビーコン端末20Tにより非検知領域24を設ける)ことが可能である。
図12は、ビーコン信号の受信電波強度に基づいて複数の検知領域23と非検知領域24を形成する場合の例について概要を示した図である。ここでは、図9の例と同様に、図中の水平方向に延伸する状態で、複数のビーコン端末20(図中ではビーコン端末A(20A)〜ビーコン端末C(20C)の3つ)を設置し、両端に終端用ビーコン端末20Tを設置して終端を設けた場合を示している。各位置において受信電波強度やスコアの大小に基づいていずれのビーコン端末20もしくは終端用ビーコン端末20Tの近傍に所在するかを判定することにより、各ビーコン端末20を埋没させることなくそれぞれの検知領域23(図中では検知領域A(23A)〜検知領域C(23C)の3つ)を形成することができる。
これにより、例えば、ショッピングモール等で多数のテナントが並んでいる状況において、各テナントが独自にビーコン端末20を設置してそれぞれ検知領域23を形成し、ユーザ端末31を有する顧客等のユーザ30が自身の検知領域23に入ってきたことを把握するとともに、当該ユーザ端末31に対して広告やクーポンを配信したり等のマーケティングを行うことができる。また、同一のテナント内(検知領域23内)でさらに複数のビーコン端末20を設置することで、検知領域23内をさらに細分化、階層構造化することも可能である。
なお、図12の例では、水平方向に並んで一次元的に設置されたビーコン端末20の両端に終端用ビーコン端末20Tを設置した場合を示しているが、図10や図11に示したように、平面に二次元的に複数のビーコン端末20を設置したり、高さ方向に三次元的に複数のビーコン端末20を設置したりする場合にも当然に適用することができる。また、終端用ビーコン端末20Tは、両端に限らず中間部分に配置されて検知領域23間を明確に複数の領域に区切る構成とすることも当然可能である。
図13は、ビーコン信号の受信電波強度に基づいて複数の検知領域23のいずれに所在しているかを判定する手法の他の例について概要を示した図である。上述の図9や図12の例では、複数のビーコン端末20からのビーコン信号を有効に受信している状況において、それぞれの受信電波強度もしくはスコアの大小に基づいて所在する検知領域23を決定している。これに対し、図13の例では、その変形例として、ユーザ端末31を有するユーザ30が移動している場合に、その移動状況を考慮して所在する検知領域23を決定する場合を示している。
例えば、図13の例に示すようにビーコン端末A(20A)とビーコン端末B(20B)が設置されている環境で、位置Aから位置Bに向かってユーザ端末31(を有するユーザ30)が移動している状況で位置Cに到達した場合、図9や図12の例に示した手法では、ビーコン端末A(20A)からのビーコン信号の方が受信電波強度が強いため、ビーコン端末A(20A)の検知領域A(23A)に所在すると判定されることになる。
ここで、ユーザ端末31が位置Aから位置Bに向かって移動中であることを考慮すると、ユーザ端末31は、ビーコン端末A(20A)から遠ざかってビーコン端末B(20B)に向かって移動していることになる。この場合、例えば、ビーコン端末A(20A)やビーコン端末B(20B)がショッピングモールのテナントにより設置されているような場合には、ユーザ端末31を有して移動している顧客等のユーザ30にとっては、移動方向に存在するビーコン端末B(20B)(テナント)の検知領域B(23B)に所在するものとして、ビーコン端末B(20B)から広告やクーポン等を受け取る方が有用である。すなわち、ビーコン端末B(20B)の検知領域B(23B)の方がユーザ30にとって優先度が高いと考えられる。
上記のような制御を行うには、例えば、位置Cにおいてビーコン端末A(20A)から受信したビーコン信号と、ビーコン端末B(20B)から受信したビーコン信号の受信電波強度の増減傾向(傾き)を取得し、受信電波強度を評価したり実施の形態1で示したようなスコアリングを行ったりする際に、増加傾向にある場合(傾きが正である場合)には正の重み付けをする一方、減少傾向にある場合(傾きが負である場合)には負の重み付けをする(もしくはその逆でもよい)等により、受信電波強度もしくはスコアを調整する。これにより、ユーザ端末31の移動状況に応じて検知領域23の範囲を実質上調整することができる。
なお、図13の例では、複数の検知領域23の間でいずれに所在するかを判定する場合を例としているが、検知領域23と非検知領域24との間で、ユーザ端末31の移動状況を考慮していずれに所在するかを判定する場合であっても当然適用可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
本発明は、Bluetoothビーコンを用いたロケーション判定方法に利用可能である。
1…ロケーション判定システム、
10…ロケーション判定サーバ、11…ビーコン情報管理部、12…ロケーション判定部、13…ビーコン検出情報、14…端末設置情報、15…ビーコン受信部、
20…ビーコン端末、20A〜20C…ビーコン端末A〜C、20T…終端用ビーコン端末、21…ビーコン領域、21A〜21C…ビーコン領域A〜C、22…有効領域、23…検知領域、24…非検知領域、
30…ユーザ、30A、B…ユーザA、B、31…ユーザ端末、31A、B…ユーザ端末A、B、32…ビーコン情報、33…携帯端末、33A〜33C…携帯端末A〜C

Claims (4)

  1. コンピュータシステムにより、第1のビーコン端末が設置された環境において、前記第1のビーコン端末から発信された第1のビーコン信号を受信可能な携帯端末の位置を推定するロケーション判定方法であって、
    前記第1のビーコン端末の第1のビーコン領域に対して、第2のビーコン端末の第2のビーコン領域の少なくとも一部が重なるように、前記第2のビーコン端末が設置されており、
    前記携帯端末が、所定の閾値以上の電波強度で前記第1のビーコン信号を受信している場合であっても、前記第1のビーコン信号の受信電波強度に基づいて所定の基準により得られた第1の評価値より、いずれかの前記第2のビーコン端末から発信された第2のビーコン信号の受信電波強度に基づいて前記所定の基準により得られた第2の評価値の方が高い場合には、前記第1のビーコン領域内に所在していないものと判定する、ロケーション判定方法。
  2. 請求項1に記載のロケーション判定方法において、
    前記第1のビーコン領域に対して、第3のビーコン端末の第3のビーコン領域の少なくとも一部が重なるように、前記第3のビーコン端末が設置されており、
    前記携帯端末が、前記所定の閾値以上の電波強度で前記第1のビーコン信号を受信している場合であっても、前記第1の評価値より、前記第3のビーコン端末から発信された第3のビーコン信号の受信電波強度に基づいて前記所定の基準により得られた第3の評価値の方が高い場合には、前記第3のビーコン領域内に所在しているものと判定する、ロケーション判定方法。
  3. 請求項1に記載のロケーション判定方法において、
    前記第1の評価値および前記第2の評価値は、前記携帯端末における前記第1のビーコン信号および前記第2のビーコン信号の受信電波強度の増減の傾向に基づいて重み付けされる、ロケーション判定方法。
  4. 請求項2に記載のロケーション判定方法において、
    前記第1の評価値および前記第3の評価値は、前記携帯端末における前記第1のビーコン信号および前記第3のビーコン信号の受信電波強度の増減の傾向に基づいて重み付けされる、ロケーション判定方法。
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