JP2017032486A - 携帯端末の位置測定システム、携帯端末及び位置測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電波伝搬のマルチパスが発生する環境であっても、電波伝搬のマルチパスの影響を低減し、携帯端末の位置を高精度に測定する。【解決手段】携帯端末１２は、電波特性と電波伝搬距離とが対応付けられている複数のモデル関数の中から現在の電波環境に最適なモデル関数を選択し、モデル関数からの残差が一定値以下となる条件を満たすと、車載端末１３と携帯端末１２との間の距離を示す距離データを取得すると共に残差から推定残差を取得し、その取得した距離データ及び推定残差の組み合わせを複数用い、携帯端末１２の位置を演算する。【選択図】図６

Description

本発明は、携帯端末の位置測定システム、携帯端末及び位置測定プログラムに関する。

近年、ＧＰＳ（Global Positioning System）により位置を測定する技術はほぼ全ての携帯端末に搭載されており、位置情報は様々なアプリケーションで利用されている。ＧＰＳが車載で利用される環境では、地図データ、車速パルス、ジャイロ、加速度等により位置情報の精度を向上させることができる。例えば地下駐車場等のＧＰＳ電波を受信することが困難な環境でもデッドレコニングが可能である。又、車両が走行しているルートを地図データから推定することでも位置情報の精度を向上させることができる。

一方、ＧＰＳを有する携帯端末の位置を測定し、その携帯端末を携帯している歩行者の位置を測定するシステムがある。この種のシステムでは、歩行者が道路の両側の何れを歩行しても良いので、歩行者が歩行しているルートを地図データから推定することが困難である。又、道路の両側には電柱や建物等の構造物が多く、天頂方向から到来するＧＰＳ電波が反射や回折することで、位置情報の精度が劣化する。このような事情から、ＧＰＳ電波を用いて歩行者の位置を測定する方法では精度が十分であるとは言い難い。更に、ＧＰＳ電波を受信することが困難な環境では使用不可である。

ＧＰＳ電波を用いずに携帯端末の位置を測定する方法として例えば特許文献１に開示されている方法がある。特許文献１の方法では、複数台の車両にそれぞれ搭載されている複数の車載端末から送信される電波を用いて各車載端末と携帯端末との間の距離を測定し、携帯端末の位置を測定する。車載端末と携帯端末との間の距離を測定する方法としては、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）（登録商標）等の電波の受信電界強度（ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator））を用いる方法や、例えば特許文献２に開示されているように電波の飛行時間を用いる方法が提案されている。このような方法によれば、ＧＰＳ電波を用いずに携帯端末の位置を測定することが可能となる。

特開２００４−２５８８９８号公報 特表２０１３−５３３９５６号公報

しかしながら、構造物が多数存在する環境では、電波伝搬のマルチパスが発生する虞がある。電波伝搬のマルチパスが発生すると、電波の伝送路の変化により特性値のばらつきが大きくなり、位置情報の精度が劣化する問題がある。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電波伝搬のマルチパスが発生する環境であっても、電波伝搬のマルチパスの影響を低減し、携帯端末の位置を高精度に測定することができる位置測定システム、携帯端末及び位置測定プログラムを提供することにある。

請求項１に記載した発明によれば、送受信部は、携帯端末の周辺の車載端末との間で無線通信を行い、その車載端末を搭載している車両の位置を示す車両位置情報を受信する。周辺車両データ登録部は、車両位置情報と無線通信に係る電波特性を示す電波特性情報とを含む周辺車両データを周辺車両データベースに連続的に登録する。モデル関数選択部は、周辺車両データベースに登録されている周辺車両データを用い、電波特性と電波伝搬距離とが対応付けられている複数のモデル関数の中から何れかのモデル関数を選択する。推定用データ選択部は、周辺車両データベースに登録されている周辺車両データを用い、モデル関数のパラメータを推定するのに必要な推定用データを選択する。

モデルパラメータ推定部は、モデル関数選択部により選択されたモデル関数と推定用データ選択部により選択された推定用データとを用いてモデル関数のパラメータを推定する。そして、モデルパラメータ推定部は、モデル関数からの残差が一定値以下であると判定すると、車載端末と携帯端末との間の距離を示す距離データを取得すると共に残差から推定残差を取得する。自位置演算部は、モデルパラメータ推定部により取得された距離データ及び推定残差の組み合わせを複数用い、携帯端末の位置を演算する。

電波特性と電波伝搬距離とが対応付けられている複数のモデル関数を用い、その複数のモデル関数の中から現在の電波環境に最適なモデル関数を選択し、推定残差を信頼度として利用して携帯端末の位置を演算するようにした。予め定められている複数のモデル関数の中から現在の電波環境に最適なモデル関数を選択することで、電波伝搬のマルチパスが発生する環境であっても、電波伝搬のマルチパスの影響を低減し、携帯端末の位置を高精度に測定することができる。

本発明の第１の実施形態を示し、車両と歩行者との位置関係を示す図（その１） 受信電界強度と距離との関係を示す図 飛行時間と距離との関係を示す図 車両と歩行者との位置関係を示す図（その２） 車両及び歩行者の位置座標を示す図（その１） システムの全体構成を示す機能ブロック図 フローチャート（その１） 車両と歩行者との位置関係を示す図（その３） 本発明の第２の実施形態を示し、車両及び歩行者の位置座標を示す図（その２） システムの全体構成を示す機能ブロック図 フローチャート（その２） 本発明の第３の実施形態を示し、システムの全体構成を示す機能ブロック図

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図８を参照して説明する。
最初に本発明の原理について図１から図５を参照して説明する。車両の位置はＧＰＳの電波状態や車両位置情報を用いた補完により正確であることを前提とする。図１に示すように、携帯端末１を携帯している歩行者がビル（構造物）の近くに存在し、その歩行者の近くを車両が走行しており、車両に搭載されている車載端末２と携帯端末１とが両者の間で無線通信可能である場合を想定する。車両が位置１から位置３に移動する間に、車載端末２は、携帯端末１との間で無線通信を行い、車両の位置や移動方向を示す車両位置情報を携帯端末１に繰り返し送信する。携帯端末１は、車載端末２との間で無線通信を行い、車載端末２から車両位置情報を繰り返し受信し、車両位置情報と無線通信に係る電波特性を示す電波特性情報とを含む周辺車両データを周辺車両ＤＢ（データベース）に連続的に登録する。

車載端末２と携帯端末１との間で送受信される電波の受信電波強度（ＲＳＳＩ）及び飛行時間（ＴＯＦ（Time-of-Flight））の特性はそれぞれ図２及び図３に示すようになる。車載端末２と携帯端末１との間の距離（電波伝搬距離）を距離ｒとすると、受信電界強度は式（１）に示すように距離ｒの２乗に反比例する関係となり（Ｎ＝２０）、飛行時間は式（２）に示すように距離ｒに比例する関係となる。

Ｐ（ＲＳＳＩ）＝Ｐ_ｏｆｓ−Ｎｌｏｇ_１０ｒ …（１）
Ｔ（ＴＯＦ）＝Ｔ_ｏｆｓ＋ｒ／ｃ （ｃは光速） …（２）
又、ＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union Radio communications Sector）で勧告されているように、屋内のようなマルチパスが多い環境では、Ｎ＝２０と異なり環境により複数のパターンが存在する。上記した式（１），（２）において、電波の伝送路による測定値の変化（オフセット）はＰ_ｏｆｓやＴ_ｏｆｓで表される。

図１に示すように、車両が歩行者から比較的遠い位置を走行しており、車両の各位置での電波の送受信方向が一直線に近い場合であれば、車両の移動距離の変化量と距離ｒの変化量とがおよそ等しく、現在の距離ｒは過去の距離と移動量で表すことができる。一方、図４に示すように、車両が歩行者から比較的近い位置を走行しており、車両の各位置での電波の送受信方向が一直線に近くない場合であれば、式（３）を用いて距離ｒを演算することができる。

ｒ＝√（ｘ^２＋ｙ^２＋ｚ^２） …（３）
このような複数の関係式を用い、電波特性と電波伝搬距離とが対応付けられている複数のモデル関数の中から現在の電波環境に最適なモデル関数を選択する。

さて、短い時間内では車両は移動するが、歩行者は相対的に静止していると考えられ、歩行者の周囲の環境は一定と見做すことができる。よって、この時間での電波の伝送路による変化（オフセット）を一定とする。しかしながら、短い時間内でも図１に示すように構造物の壁面３での反射やガードレール４での回析により電波伝搬のマルチパスが発生し、電波の伝送路の変化により特性値が多少ばらつく。このような特性値のばらつきに対し、モデル関数とのデータの偏差が最少となるようフィッティングして図２及び図３に示している。

図１に示したように、車両の各位置での電波の送受信方向が一直線に近い場合では、ｄ４の位置からの車両の移動量をΔｄ１〜Δｄ３とすると、
ｄ１＝ｄ４−Δｄ１
ｄ２＝ｄ４−Δｄ２
ｄ３＝ｄ４−Δｄ３
となり、これらｄ１〜ｄ３を距離ｒとして式（１），（２）に代入すると、未知変数はＰ_ｏｆｓ又はＴ_ｏｆｓとｄ４との２つであり、データ数は４つであり、連立方程式を解くことでパラメータを推定することができる。例えば偏差の合計（残差ｅ_ｆ）が最少となるように最小二乗法を用いれば良い。

一方、図４に示したように、車両の各位置での電波の送受信方向が一直線に近くない場合では、式（３）を用いると、未知変数はｄからｘ，ｙ，ｚと増え、データ数が最低４つあれば同様に連立方程式を解くことでパラメータを推定することができる。又、残差ｅ_ｆが大きくて収束しなかった場合、偏差の大きなデータ（図２及び図３では位置１のデータ）を削除した上で推定を行えば良い。又、式（１），（２）を用いると誤差が大きくなる場合、式（３）を用いたりＮを変えたりする等して異なるモデル関数を選択し直して再度推定を行えば良い。これを周辺車両ＤＢに登録された周辺車両データを用いて一定の残差以下となるまで繰り返す。上記した手順により車載端末２と携帯端末１との間の距離、又は相対位置を演算することができる。

次に、携帯端末１の位置を演算について述べる。
図１に示したように、車両の各位置での電波の送受信方向が一直線に近く、車載端末２と携帯端末１との間の距離しか演算することができない場合では、図５に示すように、最低４台の車両（４個の車載端末２）が存在すれば、携帯端末１の位置座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を演算することができる。具体的には、車載端末２毎に求めたい位置に対して式（４）に示すように距離を演算する式を用意し、最小二乗法で偏差ｓ_ｉが最少となるように解けば良い。

ｒ_ｉ＝√［（ｘ_ｉ−ｘ_０）^２＋（ｙ_ｉ−ｙ_０）^２＋（ｚ_ｉ−ｚ_０）^２］＋ｓ_ｉ …（４）
ここで、パラメータ推定での残差ｅ_ｆを推定残差とする。これが小さいものを信頼度の高いデータとして、例えばｓ（ｉ）→ｅ_ｆ（ｉ）／Σｅ_ｆ（ｉ）＊ｓ（ｉ）とし、偏差に重み付けした最小二乗法により信頼度の高い位置の演算が可能となる。又、位置を特定するために必要な車両台数が確保し得ない場合でも、例えばＷｉＦｉのアクセスポイントとの距離を通信で求めたり、携帯端末１がＧＰＳ電波を受信可能であれば位置座標を用いたりすれば良い。

一方、図４に示したように、車両の各位置での電波の送受信方向が一直線に近くない場合では、式（１）の距離ｒに式（４）を適用し、車載端末２の位置座標を（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）とし、携帯端末１の位置座標を（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）とし、図２及び図３で示したのと同様に連立方程式を解いてフィッティングすることで、携帯端末１の位置座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を演算することができる。

以上に説明したように本発明は、携帯端末１において、電波特性と電波伝搬距離とが対応付けられている複数のモデル関数の中から現在の電波環境に最適なモデル関数を選択し、モデル関数からの残差が一定値以下となる条件を満たすと、車載端末２と携帯端末１との間の距離を示す距離データを取得すると共に残差から推定残差を取得し、推定残差を信頼度として利用することで、携帯端末１の位置を演算することを特徴とする。尚、上記した携帯端末１の位置を演算する原理は、図５に示したように、歩行者の周辺に４台の車両が存在し、４個の車載端末２と携帯端末１とが両者の間で無線通信を同じタイミングで行う場合を説明したが、１台の車両に搭載されている１個の車載端末２と携帯端末１とが両者の間で無線通信を異なるタイミングで４回行う場合も同様である。即ち、時刻又は方向が異なる少なくとも４個の電波に対応するモデル関数を選択することで、携帯端末１の位置を演算することができる。

次に、上記した原理を用いて携帯端末の位置を測定する具体的なシステムについて図６から図８を参照して説明する。携帯端末の位置を測定する位置測定システム１１は、歩行者が携帯している携帯端末１２と、歩行者の近くに存在する複数台の車両にそれぞれ搭載されている複数の車載端末１３を有する。携帯端末１２は、複数の車載端末１３との間で無線通信可能である。

車載端末１３は、ＧＰＳ受信部１４と、車両センサ１５と、地図ＤＢ１６と、車両位置演算部１７と、送受信部１８とを有する。ＧＰＳ受信部１４は、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ電波を受信し、その受信したＧＰＳ電波に含まれている各種パラメータを演算してＧＰＳ測位を行う。車両位置演算部１７は、ＧＰＳ受信部１４によるＧＰＳ測位の測位結果を、車両センサ１５から入力したセンサ信号や地図ＤＢ１６から読み出した地図データを用いて補完し、車両の位置を演算する。送受信部１８は、電波を送信し、車両位置演算部１７により演算された車両の位置を示す車両位置情報を送信する。

携帯端末１２は、送受信部１９と、周辺車両データ登録部２０と、周辺車両ＤＢ２１と、モデル関数選択部２２と、推定用データ選択部２３と、モデルパラメータ推定部２４と、自位置演算部２５と、アプリケーション実行部２６とを有する。各部１９〜２６はコンピュータプログラム（位置測定プログラムを含む）により構成されており、ソフトウェアにより実現されている。

送受信部１９は、車載端末１３の送受信部１８との間で無線通信を行い、送受信部１８から送信された電波を受信して電波特性を連続的に測定する。具体的には、送受信部１９は、以下のようにして電波特性を測定する。送受信部１９は、車載端末１３の送受信部１８からの電波の送信を問い合わせる電波を送信し、その問合に対する応答として送受信部１８から送信された電波を受信して電波特性を連続的に測定しても良いし、送受信部１８から定期的にブロードキャストされた電波を受信して電波特性を連続的に測定しても良い。又、送受信部１９は、電波特性を測定する方法として受信電界強度を用いる場合であれば、自らが受信した送受信部１８からの電波の受信電界強度を測定しても良いし、自らが送信した電波が送受信部１８に受信されて送受信部１８により測定されることで、その送受信部１８により測定された電波の受信電界強度を当該送受信部１８から取得しても良い。又、送受信部１９は、電波特性を測定する方法として電波の飛行時間を用いる場合であれば、送受信部１８から送信される電波に送信時刻を含めることで、その送信時刻から電波の受信時刻までの時間差を演算して飛行時間を算出しても良い。又、送受信部１９は、自らが電波を送信した送信時刻から送受信部１８から送信された電波の受信時刻までの時間差を演算して飛行時間を算出しても良い。送受信部１９は、このような複数の方法のうちから最適な方法を選択して電波特性を測定すれば良い。送受信部１９は、このようにして電波特性を測定すると、その測定した電波特性を示す電波特性情報を周辺車両データ登録部２０に連続的に出力する。又、送受信部１９は、送受信部１８から車両位置情報を連続的に受信することで、その受信した車両位置情報を周辺車両データ登録部２０に連続的に出力する。

周辺車両データ登録部２０は、送受信部１９から電波特性情報及び車両位置情報を入力すると、その入力した電波特性情報及び車両位置情報を周辺車両データとして周辺車両ＤＢ２１に連続的に登録する。即ち、周辺車両ＤＢ２１には、複数台の車両毎（複数の車載端末１３毎）に区分された記憶領域が用意されており、周辺車両データ登録部２０から電波特性情報及び車両位置情報が入力されることで、電波特性情報及び車両位置情報が周辺車両データとして送信元の車載端末１３毎に区分されて連続的に登録される。

モデル関数選択部２２は、複数の車載端末１３毎にモデル関数を選択する。モデル関数選択部２２は、周辺車両ＤＢ２１に登録されている周辺車両データを読み出し、その読み出した周辺車両データを用い、電波特性と電波伝搬距離とが対応付けられている複数のモデル関数の中から何れかのモデル関数を選択する。そして、モデル関数選択部２２は、モデル関数を選択すると、その選択したモデル関数をモデルパラメータ推定部２４に出力する。

推定用データ選択部２３は、複数の車載端末１３毎に推定用データを選択する。推定用データ選択部２３は、周辺車両ＤＢ２１に登録されている周辺車両データを読み出し、その読み出した周辺車両データを用い、モデル関数のパラメータを推定するのに必要な推定用データを選択する。推定用データ選択部２３は、推定用データを選択すると、その選択した推定用データをモデルパラメータ推定部２４に出力する。

モデルパラメータ推定部２４は、モデル関数選択部２２からモデル関数を入力すると共に、推定用データ選択部２３から推定用データを入力すると、それらモデル関数と推定用データとを用い、モデル関数のパラメータを推定する。そして、モデルパラメータ推定部２４は、モデル関数からの残差が一定値以下であれば、距離データを取得すると共に残差から推定残差を取得し、その取得した距離データ及び推定残差を自位置演算部２５に出力する。

又、モデルパラメータ推定部２４は、モデル関数からの残差が一定値以下でなければ、その旨を示すエラー情報をモデル関数選択部２２及び推定用データ選択部２３に出力する。モデル関数選択部２２は、モデルパラメータ推定部２４からエラー情報を入力すると、そのエラー情報を用い、複数のモデル関数の中から何れかのモデル関数を選択し直す。推定用データ選択部２３は、モデルパラメータ推定部２４からエラー情報を入力すると、そのエラー情報を用い、推定用データを選択し直す。即ち、モデル関数選択部２２は、モデル関数からの残差が一定値以下となるまでモデル関数を選択し直す。推定用データ選択部２３は、モデル関数からの残差が一定値以下となるまで推定用データを選択し直す。

自位置演算部２５は、モデルパラメータ推定部２４から距離データ及び推定残差を入力すると、その入力した距離データ及び推定残差を用いて携帯端末１２の位置を演算し、その演算した携帯端末１２の位置を示す自位置データをアプリケーション実行部２６に出力する。アプリケーション実行部２６は、自位置演算部２５から自位置データを入力すると、その入力した自位置データにより示される携帯端末１２の位置を用いたアプリケーションを実行する。

次に、上記した構成の作用について図７及び図８を参照して説明する。
携帯端末１２は、図７に示す位置測定処理を行う。携帯端末１２は、位置測定処理を開始すると、車載端末１３の送受信部１８との間で無線通信を送受信部１９により行う（Ｓ１、第１の手順）。次いで、携帯端末１２は、車載端末１３の送受信部１８から送信された電波を送受信部１９により受信して電波特性を連続的に測定し、電波特性情報及び車両位置情報を周辺車両データとして周辺車両データ登録部２０により周辺車両ＤＢ２１の送信元の車載端末１３に対応する記憶領域に連続的に登録する（Ｓ２、第２の手順）。

携帯端末１２は、周辺車両ＤＢ２１に登録されている周辺車両データをモデル関数選択部２２により読み出し、その読み出した周辺車両データを用い、複数のモデル関数の中から何れかのモデル関数を選択する（Ｓ３、第３の手順）。次いで、携帯端末１２は、周辺車両ＤＢ２１に登録されている周辺車両データを推定用データ選択部２３により読み出し、その読み出した周辺車両データを用い、モデル関数のパラメータを推定するのに必要な推定用データを選択する（Ｓ４、第４の手順）。

携帯端末１２は、モデル関数と推定用データとを用い、モデル関数のパラメータをモデルパラメータ推定部２４により推定する（Ｓ５、第５の手順）。次いで、携帯端末１２は、モデル関数からの残差が一定値以下であるか否かを判定する（Ｓ６、第６の手順）。携帯端末１２は、モデル関数からの残差が一定値以下であると判定すると（Ｓ６：ＹＥＳ）、自位置を演算するのに必要なデータ数を確保したか否かを判定する（Ｓ７）。即ち、携帯端末１２は、時刻又は方向が異なる少なくとも４個の電波に対応するモデル関数を選択したか否かを判定する。

携帯端末１２は、自位置を演算するのに必要なデータ数を確保していないと判定すると（Ｓ７：ＮＯ）、上記したステップＳ３に戻り、別の車載端末１３についてステップＳ３以降を繰り返して行う。一方、携帯端末１２は、自位置を演算するのに必要なデータ数を確保したと判定すると（Ｓ７：ＹＥＳ）、各車載端末１３と自端末との間の距離を示す距離データを取得すると共に残差から推定残差を取得する（Ｓ８、第７の手順）。そして、携帯端末１２は、その取得した距離データ及び推定残差を用いて自位置を自位置演算部２５により演算し（Ｓ９、第８の手順）、位置測定処理を終了する。

又、携帯端末１２は、モデル関数からの残差が一定値以下でないと判定すると（Ｓ６：ＮＯ）、携帯端末１２は、適切なモデル関数を選択しておらずモデル関数を選択し直す必要があると判定すると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、上記したステップＳ３に戻り、モデル関数を選択し直す。一方、携帯端末１２は、適切なモデル関数を選択したと判定し、即ち、適切なモデル関数を選択したが適切な推定用データを選択しておらず推定用データを選択し直す必要があると判定すると（Ｓ１０：ＮＯ）、上記したステップＳ４に戻り、推定用データを選択し直す。

尚、図８に示すように、歩行者から見通せる位置に車両Ａが存在し、歩行者から見通せない位置に車両Ｂが存在するような状況では、車両Ａに搭載されている車載端末１３から送信される電波を適切に受信するが、車両Ｂに搭載されている車載端末１３から送信される電波が回折する等して適切に受信し難くなる。そのため、車両Ｂからの距離が実際から大きくずれ、自位置を演算する際に偏差ｓ_ｉが極端に大きくなる。このような場合、信頼度の低い車両Ｂの距離データを省いて自位置を演算すれば良い。又、モデル関数選択部２２が選択するモデル関数は、携帯端末１２に記憶されていても良いし、クラウドデータとして外部サーバに記憶されていても良い。モデル関数が外部サーバに記憶されている場合では、携帯端末１２は、外部サーバとの間で無線通信を行うことで、外部サーバからモデル関数をダウンロードして取得することになる。

以上に説明したように第１の実施形態によれば、次に示す作用効果を得ることができる。携帯端末１２において、電波特性と電波伝搬距離とが対応付けられている複数のモデル関数の中から現在の電波環境に最適なモデル関数を選択し、モデル関数からの残差が一定値以下となる条件を満たすと、車載端末１３と携帯端末１２との間の距離を示す距離データを取得すると共に残差から推定残差を取得し、その取得した距離データ及び推定残差の組み合わせを複数用い、携帯端末１２の位置を演算するようにした。予め定められている複数のモデル関数の中から現在の電波環境に最適なモデル関数を選択することで、電波伝搬のマルチパスが発生する環境であっても、電波伝搬のマルチパスの影響を低減し、携帯端末の位置を高精度に測定することができる。

モデル関数からの残差が一定値以下でないと、複数のモデル関数の中から何れかのモデル関数を選択し直したり推定用データを選択し直したりするようにした。これにより、モデル関数からの残差が一定値以下となる条件を適切に満たすようになり、携帯端末１２の位置を高精度に測定することができる。又、複数の車載端末１３との間で無線通信を同じタイミングで行っても良いし、一以上の車載端末１３との間で無線通信を一以上の異なるタイミングで行っても良い。即ち、携帯端末１２の位置を演算するのに必要なデータ数を確保することができれば、車載端末１３の個数や車載端末１３からの電波を受信するタイミングをどのように組み合わせても良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図９から図１１を参照して説明する。尚、上記した第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第１の実施形態は、歩行者が静止していると見做して携帯端末１２が複数の車載端末１３との間で無線通信を同じタイミングで行うことで携帯端末１２の位置を演算する構成であるが、第２の実施形態は、携帯端末が一以上の車載端末１３との間で無線通信を一以上の異なるタイミングで行うことで携帯端末の位置を演算する構成である。

例えば図９に示すように、異なる時刻で車両と歩行者との間で距離（ｒ１〜ｒ４）を測定した場合を考える。ここで、現在の歩行者の位置座標を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）とし、過去からの歩行者の移動量をそれぞれΔｍ１〜Δｍ３とする。各時刻での歩行者の座標を移動量で補正し、図５で示したのと同様にして、現在の歩行者の位置座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を変数とする方程式を複数立て、最小二乗法により自位置を演算することができる。

次に、上記した原理を用いて携帯端末の位置を測定する具体的なシステムについて図１０及び図１１を参照して説明する。位置測定システム３１は、携帯端末３２と、第１の実施形態で説明した複数の車載端末１３とを有する。携帯端末３２は、複数の車載端末１３との間で無線通信可能である。携帯端末３２は、第１の実施形態で説明した各機能ブロック１９〜２６に加え、モーションセンサ３３と、モーションデータ登録部３４と、モーションＤＢ３５と、端末移動量演算部３６とを有する。これら各部３３〜３６もコンピュータプログラムにより構成されており、ソフトウェアにより実現されている。

モーションセンサ３３は、携帯端末３２の移動を検出し、その移動を示す端末移動情報を取得する。具体的には、モーションセンサ３３は、例えば人の歩数を測定する加速度センサ、人の歩行軸の回転軸を測定するジャイロセンサ、絶対方位を測定する地磁気センサ等の複数のセンサが組み合わされて構成されている。モーションセンサ３３は、これら各センサにより人の歩行に応じて携帯端末３２の移動（人の歩数、歩行軸の回転軸、絶対方位等を検出する毎に、その検出した移動を示す端末移動情報をモーションデータ登録部３４に連続的に出力する。

モーションデータ登録部３４は、モーションセンサ３３から端末移動情報を入力すると、その入力した端末移動情報をモーションデータとしてモーションＤＢ３５に連続的に登録する。即ち、モーションＤＢ３５には、モーションデータ登録部３４から端末移動情報が入力されることで、端末移動情報がモーションデータとして連続的に登録される。端末移動量演算部３６は、モーションＤＢ３５に登録されているモーションデータを読み出し、その読み出したモーションデータを用い、携帯端末３２の移動量を演算し、その演算した携帯端末３２の移動量を示す端末移動量データを自位置演算部２５に出力する。自位置演算部２５は、モデルパラメータ推定部２４から距離データ及び推定残差を入力すると共に、端末移動量演算部２６から端末移動量データを入力すると、その入力した距離データ、推定残差及び端末移動量データを用いて携帯端末３２の位置を演算し、その演算した携帯端末３２の位置を示す自位置データをアプリケーション実行部２６に出力する。

次に、上記した構成の作用について図１１を参照して説明する。
携帯端末３２は、図１１に示す位置測定処理を行う。携帯端末１２は、位置測定処理を開始すると、第１の実施形態で説明したステップＳ１〜Ｓ８、Ｓ１０と並列し、携帯端末３２の移動をモーションセンサ３３により検出し（Ｓ１１）、その検出した移動を示す端末移動情報をモーションデータとしてモーションデータ登録部３４によりモーションＤＢ３５に連続的に登録する（Ｓ１２）。

携帯端末３２は、モーションＤＢ３５に登録されているモーションデータを端末移動量演算部３６により読み出し、その読み出したモーションデータを用い、携帯端末３２の移動量を演算する（Ｓ１３）。次いで、携帯端末１２は、自位置を演算するのに必要なデータ数を確保したか否かを判定する（Ｓ１４）。携帯端末１２は、自位置を演算するのに必要なデータ数を確保していないと判定すると（Ｓ１４：ＮＯ）、上記したステップＳ１３に戻り、ステップＳ１３以降を繰り返して行う。携帯端末１２は、自位置を演算するのに必要なデータ数を確保していると判定すると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、距離データ、推定残差及び端末移動量データを用いて自位置を自位置演算部２５により演算し（Ｓ１５）、位置測定処理を終了する。

以上に説明したように第２の実施形態によれば、上記した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。又、第２の実施形態では、携帯端末３２の移動をモーションセンサ３３により検出し、その検出した移動を示す端末移動量データも用いて自位置を自位置演算部２５により演算するようにした。これにより、携帯端末３２を携帯している歩行者が移動する場合でも、携帯端末３２の位置を高精度に測定することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図１２を参照して説明する。尚、上記した第２の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。第２の実施形態は、車載端末１３との間で無線通信を行う携帯端末１２にモーションセンサ３３が設けられている構成であるが、第３の実施形態は、車載端末１３との間で無線通信を行う携帯端末とは別の携帯端末にモーションセンサが設けられている構成である。

位置測定システム４１は、携帯端末４２，４３と、第１の実施形態で説明した複数の車載端末１３とを有する。携帯端末４２は、複数の車載端末１３との間で無線通信可能であり、携帯端末４３との間で近接無線通信可能である。携帯端末４２は、第２の実施形態で説明した各機能ブロック１９〜２６，３４〜３６に加え、近接無線通信部４４を有する。この近接無線通信部４４もコンピュータプログラムにより構成されており、ソフトウェアにより実現されている。

携帯端末４３は、例えば腕時計型やリストバンド型の携帯端末であり、携帯端末４２よりも小型で且つ簡易な携帯端末である。携帯端末４２と携帯端末４３とは両者の間で例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ＬＥ（Low Energy）の規格に準拠した近接無線通信を行う。携帯端末４３は、モーションセンサ４５と、近接無線通信部４６とを有する。モーションセンサ４５は、第２の実施形態で説明したモーションセンサ３３と同等の機能を有する。携帯端末４３は、自端末の移動をモーションセンサ４５により検出すると、その検出した移動を示す端末移動情報を近接無線通信部４６から携帯端末４２に送信する。携帯端末４２は、携帯端末４３から送信された端末移動情報を近接無線通信部４４により受信すると、その端末移動情報をモーションデータとしてモーションＤＢ３５に連続的に登録する。

以上に説明したように第３の実施形態によれば、複数の車載端末１３との間で無線通信を行う携帯端末４２とは別の携帯端末４３にモーションセンサ４５が設けられている構成でも、上記した第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図面中、１１，３１，４１は携帯端末の位置測定システム、１２，３２，４２は携帯端末、１３は車載端末、１９は送受信部、２０は周辺車両データ登録部、２１は周辺車両データベース、２２はモデル関数選択部、２３は推定用データ選択部、２４はモデルパラメータ推定部、２５は自位置演算部、３３，４５はモーションセンサ、３４はモーションデータ登録部、３５はモーションデータベース、３６は端末移動量演算部である。

Claims (9)

1. 携帯端末（１２，３２，４２）の周辺の車載端末（１３）との間で無線通信を行い、その車載端末を搭載している車両の位置を示す車両位置情報を受信する送受信部（１９）と、
   車両位置情報と無線通信に係る電波特性を示す電波特性情報とを含む周辺車両データを周辺車両データベース（２１）に連続的に登録する周辺車両データ登録部（２０）と、
   前記周辺車両データベースに登録されている周辺車両データを用い、電波特性と電波伝搬距離とが対応付けられている複数のモデル関数の中から何れかのモデル関数を選択するモデル関数選択部（２２）と、
   前記周辺車両データベースに登録されている周辺車両データを用い、モデル関数のパラメータを推定するのに必要な推定用データを選択する推定用データ選択部（２３）と、
   前記モデル関数選択部により選択されたモデル関数と前記推定用データ選択部により選択された推定用データとを用いてモデル関数のパラメータを推定し、モデル関数からの残差が一定値以下であると判定した場合に、車載端末と携帯端末との間の距離を示す距離データを取得すると共に残差から推定残差を取得するモデルパラメータ推定部（２４）と、
   前記モデルパラメータ推定部により取得された距離データ及び推定残差の組み合わせを複数用い、携帯端末の位置を演算する自位置演算部（２５）と、を備えたことを特徴とする携帯端末の位置測定システム（１１，３１，４１）。
2. 請求項１に記載した携帯端末の位置測定システムにおいて、
   前記モデル関数選択部は、モデル関数からの残差が一定値以下でないと前記モデルパラメータ推定部が判定した場合に、複数のモデル関数の中から何れかのモデル関数を選択し直すことを特徴とする携帯端末の位置測定システム。
3. 請求項１又は２に記載した携帯端末の位置測定システムにおいて、
   前記推定用データ選択部は、モデル関数からの残差が一定値以下でないと前記モデルパラメータ推定部が判定した場合に、推定用データを選択し直すことを特徴とする携帯端末の位置測定システム。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載した携帯端末の位置測定システムにおいて、
   前記送受信部は、複数の車載端末との間で無線通信を同じタイミングで行い、
   前記自位置演算部は、前記送受信部が複数の車載端末との間で無線通信を同じタイミングで行うことにより、前記モデルパラメータ推定部により取得された距離データ及び推定残差の組み合わせを複数用い、携帯端末の位置を演算することを特徴とする携帯端末の位置測定システム。
5. 請求項１から３の何れか一項に記載した携帯端末の位置測定システムにおいて、
   前記送受信部は、一以上の車載端末との間で無線通信を一以上の異なるタイミングで行い、
   前記自位置演算部は、前記送受信部が一以上の車載端末との間で無線通信を一以上の異なるタイミングで行うことにより、前記モデルパラメータ推定部により取得された距離データ及び推定残差の組み合わせを複数用い、携帯端末の位置を演算することを特徴とする携帯端末の位置測定システム。
6. 請求項５に記載した携帯端末の位置測定システムにおいて、
   携帯端末の移動を検出し、その移動を示す端末移動情報を取得するモーションセンサ（３３，４５）と、
   前記モーションセンサにより取得された端末移動情報を含むモーションデータをモーションデータベース（３５）に連続的に登録するモーションデータ登録部（３４）と、
   前記モーションデータベースに登録されているモーションデータを用い、携帯端末の移動量を示す端末移動量データとして演算する端末移動量演算部（３６）と、を備え、
   前記自位置演算部は、前記モデルパラメータ推定部により取得された複数の距離データ及び推定残差の組み合わせと前記端末移動量演算部により演算された複数の端末移動量データとを用い、携帯端末の位置を演算することを特徴とする携帯端末の位置測定システム。
7. 請求項６に記載した携帯端末の位置測定システムにおいて、
   前記モーションセンサと前記モーションデータ登録部とが別々の携帯端末に設けられ、
   前記モーションデータ登録部は、端末移動情報が近接無線通信により送受信されることで、モーションデータをモーションデータベースに連続的に登録することを特徴とする携帯端末の位置測定システム。
8. 自端末の周辺の車載端末（１３）との間で無線通信を行い、その車載端末を搭載している車両の位置を示す車両位置情報を受信する送受信部（１９）と、
   車両位置情報と無線通信に係る電波特性を示す電波特性情報とを含む周辺車両データを周辺車両データベース（２１）に連続的に登録する周辺車両データ登録部（２０）と、
   前記周辺車両データベースに登録されている周辺車両データを用い、電波特性と電波伝搬距離とが対応付けられている複数のモデル関数の中から何れかのモデル関数を選択するモデル関数選択部（２２）と、
   前記周辺車両データベースに登録されている周辺車両データを用い、モデル関数のパラメータを推定するのに必要な推定用データを選択する推定用データ選択部（２３）と、
   前記モデル関数選択部により選択されたモデル関数と前記推定用データ選択部により選択された推定用データとを用いてモデル関数のパラメータを推定し、モデル関数からの残差が一定値以下であると判定した場合に、車載端末と自端末との間の距離を示す距離データを取得すると共に残差から推定残差を取得するモデルパラメータ推定部（２４）と、
   前記モデルパラメータ推定部により取得された距離データ及び推定残差の組み合わせを複数用い、自端末の位置を演算する自位置演算部（２５）と、を備えたことを特徴とする携帯端末（１２，３２，４２）。
9. 携帯端末（１２，３２，４２）に、
   自端末の周辺の車載端末（１３）との間で無線通信を行い、その車載端末を搭載している車両の位置を示す車両位置情報を受信する第１の手順と、
   車両位置情報と無線通信に係る電波特性を示す電波特性情報とを含む周辺車両データを周辺車両データベース（２１）に連続的に登録する第２の手順と、
   前記周辺車両データベースに登録されている周辺車両データを用い、電波特性と電波伝搬距離とが対応付けられている複数のモデル関数の中から何れかのモデル関数を選択する第３の手順と、
   前記周辺車両データベースに登録されている周辺車両データを用い、モデル関数のパラメータを推定するのに必要な推定用データを選択する第４の手順と、
   前記第３の手順により選択したモデル関数と前記第４の手順により選択した推定用データとを用いてモデル関数のパラメータを推定する第５の手順と、
   モデル関数からの残差が一定値以下であるか否かを判定する第６の手順と、
   モデル関数からの残差が一定値以下であると前記第６の手順により判定した場合に、車載端末と自端末との間の距離を示す距離データを取得すると共に残差から推定残差を取得する第７の手順と、
   前記第７の手順により取得した距離データ及び推定残差の組み合わせを複数用い、自端末の位置を演算する第８の手順と、を実行させることを特徴とする位置測定プログラム。

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