JP2017166856A - 無線測位のための情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム - Google Patents

無線測位のための情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】消費電力を低減しながらＵＥの位置を正確に推定することを目的とする。【解決手段】測位対象の端末の周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信する通信部と、受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出する位置算出部と、算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去するフィルタ処理部とを有する、無線測位のための情報処理装置が提供される。【選択図】図３

Description

本発明は、無線測位のための情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムに関する。
送信源の機器が一定の出力で送信した電波の受信電界強度情報(Received Signal Strength Indicator；以下、「ＲＳＳＩ」という。)と、その機器の設置場所（位置情報）とを利用して、携帯電話などに代表されるユーザ端末(User Equipment；以下、「ＵＥ」という。)等の移動する装置の位置情報を推測する無線ビーコン技術がある。
この技術では、ＲＳＳＩが送信源からの距離に応じて一定の比率で減衰する性質を利用して、ＵＥと送信源の機器との間の距離を算出することでＵＥのその時点の位置を推定する。
例えば、図１に示すように、送信源の機器に固定の無線ビーコン装置ＦＮを使用する場合、無線ビーコン装置ＦＮは、Bluetooth（登録商標） Low Energy（以下、「ＢＬＥ」という。)のアドバタイズ信号をビーコン信号として利用し、ビーコン信号のＲＳＳＩ情報、ビーコン信号に含まれる無線ビーコン装置ＦＮの識別情報（以下、「ＩＤ情報」という。）及び無線ビーコン装置ＦＮの設置位置情報を使用して、無線ビーコン装置ＦＮとＵＥとの間の距離を算出する。無線ビーコン装置ＦＮの設置位置情報からＵＥの位置の特定が可能である。更に、ＵＥが、複数の無線ビーコン装置ＦＮのビーコン信号を受信可能な場合、３辺測量法などを利用して、より高精度にＵＥの位置情報を算出することができる。
一方、移動する無線ビーコン装置を利用してＵＥの位置を推定する無線ビーコン技術がある。この技術では、例えば、図２に示すように、移動する無線ビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ５の位置を他の手段、例えば位置が既知の移動しない固定の無線ビーコン装置ＦＮ１、ＦＮ２を利用するなどの方法により検出する。これにより、移動する無線ビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ５を固定している無線ビーコン装置とみなす。そうすることによって、ＵＥは、位置が既知である移動するビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ５が送信したビーコン信号のＲＳＳＩ情報を利用して自端末の位置情報を推測することができる。
便宜上、本明細書では、前者形態で使用される固定の無線ビーコン装置を「固定ビーコン装置」又は「固定ノード」といい、後者形態で使用される移動の無線ビーコン装置を「移動ビーコン装置」又は「移動ノード」という。いずれも、原則、ビーコン信号を受信したＵＥが、自端末の位置の算出を行うものである。
以上に説明した複数の固定ノードと複数の移動ノードとが混在する環境では、ＵＥの位置を推定するために多くの固定ノードとＵＥとの間の距離、及び固定ノードと移動ノードとＵＥとの間の距離を算出する必要がある。更にそのようにして算出した距離情報を利用してＵＥの位置情報を算出するが、このような方式ではノード数（ビーコン数）が多くなると計算量が増加してしまい、処理の負荷が高くなり、消費電力が高くなってＵＥの処理能力を超えてしまう。
これに対して、移動ノードのうち、その時点において実際には移動していないノード（つまり、移動可能だが一時的に停止しているノード）のビーコン信号だけを使い、ＵＥの位置を算出する方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
上記技術によれば、利用するビーコン信号の数を減らすことで処理時間を短縮し、消費電力を低減できる。また、固定ノード及び静止状態にある移動ノードのみを利用することができる。更に、移動ノードが静止状態にあるか否かは、当該ビーコン信号と固定ノード又は静止した移動ノードとの間の距離情報の変化を観測することで検出可能である。
情報処理学会（ＩＰＳＪ）第７２回全国大会 ３ＺＤ−２、２０１０年、樋口他
特許第５７９２４１２号明細書 特開２００５−０９９０１８号公報 特表２０１４−５０２３３９号公報
しかしながら、上記の従来技術では、例えば全ての移動するビーコンが静止していた場合などにＵＥの位置推定のために利用するビーコンを適切に選別することができない。このため、ＵＥの消費電力が増大し、ＵＥの処理能力を超えてしまい、位置を正確に推定することが困難になる。
そこで、一側面では、本発明は、消費電力を低減しながらＵＥの位置を正確に推定することを目的とする。
一つの案では、測位対象の端末（ＵＥ）の周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信する通信部と、受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出する位置算出部と、算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去するフィルタ処理部とを有する、無線測位のための情報処理装置が提供される。
一側面によれば、消費電力を低減しながらＵＥの位置を正確に推定することができる。
一実施形態に係る固定ビーコン装置を用いたＵＥの測位の一例を示す図。 一実施形態に係る移動ビーコン装置を用いたＵＥの測位の一例を示す図。 一実施形態に係るＵＥの測位について説明するための図。 一実施形態に係る測位サーバの機能構成の一例を示す図。 一実施形態に係る固定ノード情報テーブルの一例を示す図。 一実施形態に係る測位サーバのハードウェア構成の一例を示す図。 一実施形態に係るＵＥの位置推定処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る移動ノードの位置算出処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る移動ノードの位置算出を説明するための図。 一実施形態に係る１次フィルタ処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る２次フィルタ処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る３次フィルタ処理の一例を示すフローチャート。
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
［位置推定の概要］
まず、本発明の一実施形態に係る位置推定の概要について、図３を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係る位置推定の概要を説明するための図である。図３では、複数段階のフィルタリングによってＵＥの位置推定のために利用する移動ノードを決定している。図３では、測位サーバ１０が、受信局として機能する固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４が受信した情報と、ＵＥが受信した情報とを集約し、ＵＥの位置を推定する。以下では、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４を総称して、「固定ノードＦＮ」ともいう。また、移動ノードＭＮ１〜ＭＮｎを総称して、「移動ノードＭＮ」ともいう。なお、本実施形態では、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４は４台設置されているが、固定ノードの数はこれに限らず、１台以上であればよい。移動ノードＭＮも同様に、移動ノードＭＮ１〜ＭＮｎの数を示すｎは１以上の整数であればよい。
ＵＥで観測されるビーコン信号は、ビーコン信号を送信したノードのＩＤ情報及びＲＳＳＩ情報を持つ。本実施形態の１次フィルタでは、ＵＥから一定距離内に位置する移動ノードＭＮを選別する。選別にはＵＥで観測されるＲＳＳＩを利用する。予め一定距離内に移動ノードＭＮが位置した場合のＲＳＳＩの強度を調査しておくことでこの選別が可能になる。図３では、ＵＥが、所定以上の強度を有するＲＳＳＩのビーコン信号を受信した場合、ＵＥから一定距離内に位置する移動ノードＭＮであると選別する。これにより、例えば図３のＵＥから一定距離の円Ｃの外の移動ノードＭＮは、１次フィルタを通過しなかった移動ノードＭＮであり、ＵＥの位置推定には使用しない。
次に、２次フィルタでは、１次フィルタを通過した移動ノードＭＮを更に別のフィルタリングにより絞り込む。２次フィルタでは、ＵＥから見た方位が近い移動ノードＭＮを排除し、できるだけＵＥを異なる方向から取り囲む複数（ただし、３以上）の移動ノードＭＮを選別する。
このようにして１次フィルタと２次フィルタとを通過した移動ノードＭＮ（静止中）を使い、ＵＥの位置を推定することで、ＵＥの位置推定時の処理負荷を軽減し、消費電力を低減できる。なお、１次フィルタを使用せず、２次フィルタ単体のフィルタリングによっても、上記効果と同様の効果が期待できる。
さらに、図３では、１次フィルタと２次フィルタとを通過した移動ノードＭＮ１〜ＭＮ７を更に３次フィルタのフィルタリングにより絞り込む。３次フィルタでは、例えば、ＵＥから概ね等角度離れた、３以上の移動ノードＭＮ（ただし、３以上）を選別する。例えば、図３では、ＵＥから概ね等角度（つまり、θ１、θ２、θ３及びθ４が概ね等角度）に配置された移動ビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ４が選別されている。
このようにして１次フィルタ〜３次フィルタを通過した移動ノードＭＮを使い、ＵＥの位置を推定することで、さらにＵＥの位置推定時の処理負荷を軽減し、さらに消費電力を低減できる。
なお、本実施形態では、ビーコン信号のＲＳＳＩに基づき、移動ノードＭＮのフィルタリングを行うが、本実施形態に係るＵＥの位置推定では、固定ノードと移動ノードとの相対位置は、ＲＳＳＩに限らず、ビーコン信号の到来時間や信号電波到来角を使用することができる。
上記の移動ノードの位置算出処理やフィルタリング処理は、測位サーバ１０によって行われる。測位サーバ１０は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４と接続され、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４が検出したＲＳＳＩ情報と、ＵＥが検出したＲＳＳＩ情報とを集約し、ＲＳＳＩ情報に基づき移動ノードＭＮのフィルタリングを行う。以下では、測位サーバ１０の機能構成の一例について。図４を参照しながら説明する。測位サーバ１０は、無線測位のための情報処理装置の一例である。測位サーバ１０は、クラウド上のサーバであってもよい。
［機能構成］
測位サーバ１０は、通信部１１、記録部１２、移動ノード位置算出部１３、１次フィルタ処理部１４、２次フィルタ処理部１５、３次フィルタ処理部１６及び位置通知部１７を有する。
通信部１１は、固定ノードＦＮが移動ノードＭＮやＵＥから受信したビーコン信号のＲＳＳＩ情報と、ＵＥが移動ノードＭＮから受信したビーコン信号のＲＳＳＩ情報とを検出する。
記録部１２は、固定ノード情報テーブル１２１を記録する。記録部１２は、各種データ及び各種プログラムを記録する。固定ノード情報テーブル１２１は、固定ビーコン装置ＦＮ（以下、「固定ノード」ともいう。）の位置を記録する。図５は、固定ノード情報テーブル１２１の一例である。固定ノード情報テーブル１２１は、固定ノード１２ａ（固定ビーコン装置ＦＮ）毎の座標情報１２１ｂを有する。
移動ノード位置算出部１３は、固定ノードＦＮから受信したＲＳＳＩ情報と固定ノード情報テーブル１２１に記録された固定ノード１２１ａの座標情報１２１ｂとから、各移動ノードＭＮの位置を算出する。
１次フィルタ処理部１４は、算出した複数の移動ノードＭＮのうち、測位対象のＵＥとの距離が所定の距離内にある複数の移動ノードＭＮ以外の複数の移動ノードＭＮを除去する。例えば、ＵＥで観測されるＲＳＳＩ（Ｓｉ）≧Ｓｔｈ［ｄＢｍ］となる移動ノードを１次フィルタの出力として残す。閾値Ｓｔｈは事前に予備実験などで決定しておく。この結果、図３の例では、ＵＥを中心とした所定の円Ｃの内に位置する移動ノードが残り、円Ｃの外に位置する移動ノードは、フィルタリングにより除去される。つまり、所定の距離外の移動ノードＭＮはフィルタリングされ、ＵＥの位置推定には用いない。
２次フィルタ処理部１５は、１次フィルタを通過した移動ノードＭＮを更に２次フィルタにより絞り込む。つまり、２次フィルタ処理部１５は、ＵＥから見た方位が近い移動ノードＭＮを排除し、できるだけＵＥを異なる方向から取り囲む複数（ただし、３以上）の移動ノードＭＮを選別する。図３に示す例では、２次フィルタ処理の結果、例えば、ＵＥから概ね一定距離Ｃだけ離れた移動ノードＭＮ１〜ＭＮ７が選別される。
つまり、２次フィルタ処理部１５は、各固定ノードで観測されるビーコン信号のＲＳＳＩ情報により所定の移動ノードＭＮのＲＳＳＩ情報のみ通過させる。はじめに近接する位置関係にある４基の固定ノードＦＮｉ（１≦ｉ≦４）を決定する。各固定ノードＦＮｉで各移動ノードＭＮｊの（１≦ｊ≦ｍ）のＲＳＳＩを観測する。各固定ノードＦＮｉで観測された最大と最小のＲＳＳＩを持つ移動ノードＭＮｊのインデックスｊを記録する。ｊは最大で８種類、最小で２種類となる。２次フィルタ処理部１５は、上記で記録されたインデックスｊを持つ移動ノードを２次フィルタの出力として残し、それ以外の移動ノードは、フィルタリングにより除去する。
３次フィルタ処理部１６は、１次フィルタ及び２次フィルタを通過した移動ビーコン装置ＭＮを更に３次フィルタにより絞り込む。つまり、３次フィルタ処理部１６は、ＵＥから見た方位が近い移動ビーコン装置ＭＮを排除し、できるだけＵＥを異なる方向から取り囲む複数（ただし、３以上）の移動ビーコン装置ＭＮを選別する。例えば、図３では、移動ノードＭＮ３に対してＵＥから見た方位が近い移動ノードＭＮ５、ＭＮ６が除去され、移動ノードＭＮ１に対してＵＥから見た方位が近い移動ノードＭＮ７が排除される。
この結果、３次フィルタでは、移動ノードＭＮ１〜ＭＮ７のうち、ＵＥから概ね等距離にある移動ノード以外の移動ノードが除去される。例えば、図３では、ＵＥから概ね等角度（つまり、θ１、θ２、θ３及びθ４が概ね等角度）及び円Ｃの円周上に等距離に配置された移動ノードＭＮ１〜ＭＮ４が選別される。
位置通知部１７は、選別された移動ノードＭＮ１〜ＭＮ４から受信したＲＳＳＩ情報及び移動ノードＭＮ１〜ＭＮ４の位置情報を端末ＵＷに通知する。ＵＥは、通知された移動ノードＭＮ１〜ＭＮ４のＲＳＳＩ情報及び位置情報に基づき、ＵＥと各移動ノードＭＮ１〜ＭＮ４との間の距離を推定し、三辺測量などを使いＵＥの位置推定を行う。ＲＳＳＩ情報から各ノード間の距離を推定する方法は自由空間の距離減衰の法則を使う。
［ハードウェア構成］
次に、本実施形態に係る測位サーバ１０のハードウェア構成について、図６を参照して説明する。測位サーバ１０は、入力装置１０１、表示装置１０２、外部Ｉ／Ｆ１０３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０４、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０５、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０６、通信Ｉ／Ｆ１０７、及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０８などを備え、それぞれがバスＢで相互に接続されている。
入力装置１０１は、キーボードやマウスなどを含み、測位サーバ１０に情報を入力するために用いられる。表示装置１０２は、ディスプレイなどを含み、各種の処理結果を表示する。通信Ｉ／Ｆ１０７は、測位サーバ１０をネットワークに接続するインターフェースである。これにより、測位サーバ１０は、通信Ｉ／Ｆ１０７を介して、固定ノードＦＮ及びＵＥと信号の送受信を行うことができる。
ＨＤＤ１０８は、プログラムやデータを格納している不揮発性の記憶装置である。格納されるプログラムやデータには、測位サーバ１０の全体を制御する基本ソフトウェア及びアプリケーションソフトウェアがある。例えば、ＨＤＤ１０８には、各種のデータベースやプログラム等が格納されてもよい。
外部Ｉ／Ｆ１０３は、外部装置とのインターフェースである。外部装置には、記録媒体１０３ａなどがある。これにより、測位サーバ１０は、外部Ｉ／Ｆ１０３を介して記録媒体１０３ａの読み取り及び／又は書き込みを行うことができる。記録媒体１０３ａには、ＣＤ（Compact Disk）、及びＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ならびに、ＳＤメモリカード（SD Memory card）やＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory）等がある。
ＲＯＭ１０５は、電源を切っても内部データを保持することができる不揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。ＲＯＭ１０５には、ネットワーク設定等のプログラム及びデータが格納されている。ＲＡＭ１０４は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。ＣＰＵ１０６は、上記記憶装置（例えば「ＨＤＤ１０８」や「ＲＯＭ１０５」など）から、プログラムやデータをＲＡＭ１０４上に読み出し、処理を実行することで、装置全体の制御や搭載機能を実現する演算装置である。
かかる構成により、本実施形態に係る測位サーバ１０では、ＣＰＵ１０６が、ＲＯＭ１０５やＨＤＤ１０８内に格納されたデータ及び情報処理プログラムを用いてＵＥの位置推定のための移動ノードＭＮのフィルタリングに関する情報処理を実行する。ＵＥの位置推定のための情報処理には、移動ノードの位置算出処理、１次フィルタ処理、２次フィルタ処理、３次フィルタ処理が含まれる。
なお、固定ノード情報テーブル１２１に記憶された情報は、ＲＡＭ１０４、ＨＤＤ１０８、又はネットワークを介して測位サーバ１０に接続されるクラウド上のサーバ等に格納され得る。
また、図４は機能に着目したブロック図を描いており、これらの機能ブロックで示した各部は、ハードウェアのみ、ソフトウエアのみ、またはハードウェアとソフトウエアとの組合せによって実現することができる。
［全体処理］
次に、本実施形態に係るＵＥの位置推定の全体処理について、図７を参照して説明する。図７には、紙面の左から順に、移動ノードＭＮ１，ＭＮ２，・・・，ＭＮｎと、固定ノードＦＮ１，ＦＮ２，ＦＮ３，ＦＮ４と、測位サーバ１０と、ＵＥとでそれぞれ実行される処理が示されている。
本処理が開始されると、移動ノードＭＮからブロードキャストによりビーコン信号が送信される（ステップＳ１）。ビーコン信号は固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４及びＵＥにより受信される（ステップＳ２、Ｓ３）。測位サーバ１０の通信部１１は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれが受信したビーコン信号のＲＳＳＩ情報と移動ノードＭＮのＩＤ情報とを受信する（ステップＳ５）。
ＵＥは、受信したビーコン信号のＲＳＳＩ情報と移動ノードＭＮのＩＤ情報とを測位サーバ１０に送信する（ステップＳ４）。測位サーバ１０は、ＵＥから送信されたＲＳＳＩ情報とＩＤ情報とを受信する（ステップＳ５）。
次に、測位サーバ１０は、すべての移動ノードＭＮの位置算出処理を実行する（ステップＳ１０）。移動ノードＭＮの位置算出処理については、図８及び図９を用いて後程説明する。次に、測位サーバ１０は、１次フィルタ処理を実行する（ステップＳ２０）。これにより、ＵＥから所定距離内の移動ノードＭＮが選択され、残りの移動ノードＭＮは除去される。１次フィルタ処理については、図１０を用いて移動ノードＭＮの位置算出処理の後に説明する。
次に、測位サーバ１０は、２次フィルタ処理を実行する（ステップＳ３０）。これにより、１次フィルタにより選択された移動ノードＭＮのうち、ＵＥからの距離が概ね同一の４〜８の移動ノードＭＮが選択される。２次フィルタ処理については、図１１を用いて１次フィルタ処理の後に説明する。
次に、測位サーバ１０は、３次フィルタ処理を実行する（ステップＳ４０）。これにより、２次フィルタにより選択された移動ノードＭＮのうち、ＵＥを中心として隣接する移動ノードＭＮの方角が概ね等角度になる３以上の移動ノードＭＮが選択される。３次フィルタ処理については、図１２を用いて２次フィルタ処理の後に説明する。
次に、測位サーバ１０は、１次〜３次フィルタを通過した移動ノードＭＮの位置情報をＵＥに送信する（ステップＳ６）。ＵＥは、測位サーバ１０から送信された移動ノードＭＮの位置情報を受信する（ステップＳ７）。ＵＥは、受信した移動ノードＭＮの位置情報に基づき、三辺測量などを使い自ＵＥの位置推定処理を実行し（ステップＳ５０）、本処理を一旦終了する。本処理は、所定時間毎に繰り返し行われる。
［移動ノードの位置算出処理］
次に、図７のＳ１０で呼び出される、本実施形態に係る移動ノードの位置算出処理について図８及び図９を参照して説明する。図８は、本実施形態に係る移動ノードの位置算出処理の一例を示すフローチャートである。図９は、本実施形態に係る移動ノードの位置算出を説明するための図である。
図８の移動ノードＭＮの位置算出処理では、まず、移動ノード位置算出部１３は、固定ノード情報テーブル１２１に記録された固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれの設置場所を示す座標情報を取得する（ステップＳ１１）。本実施形態では、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４の座標は、２次元絶対座標（ｘｉ、ｙｉ）で、ｉ＝１〜４である。座標のｘ、ｙの各要素の単位は、ｍ（メートル）である。
次に、移動ノード位置算出部１３は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４においてそれぞれ受信したすべての移動ノードＭＮ１〜ＭＮｎのＲＳＳＩベクトルを取得する（ステップＳ１２）。ＲＳＳＩベクトルの成分は、各移動ノードＭＮ１〜ＭＮｎのＲＳＳＩ（Ｓ１〜Ｓｎ）である。
次に、移動ノード位置算出部１３は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれについて、取得したＲＳＳＩ情報を半径（ｒａｄｉｕｓ）ベクトルに変換する（ステップＳ１３）。例えば、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれにおける半径ベクトルの要素は、（ｒｉ１、ｒｉ２、ｒｉ３、・・・、ｒｉｎ）で、その要素の数は、移動ノードＭＮの数ｎに等しい。半径ベクトルの各要素の単位は、ｍ（メートル）である。
次に、移動ノード位置算出部１３は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれから、移動ノードＭＮｊ（ｊ＝１〜ｎ）毎に半径ｒｉｊ（ｉ＝１〜４、ｊ＝１〜ｎ）の円を描く（ステップＳ１４）。移動ノード位置算出部１３は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のの数だけ描かれた円の交点を移動ノードＭＮｊの座標情報とする（ステップＳ１５）
以上により、移動ノードＭＮｊ（ｊ＝１〜ｎ）のそれぞれの位置が算出される。図９には、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれを中心点にして、半径ｒ１ｊ、ｒ２ｊ、ｒ３ｊ、ｒ４ｊの円が描かれている。その４つの円の交点の座標（ｘｊ，ｙｊ）が、移動ノード位置算出部１３により算出された移動ノードＭＮｊの位置の一例である。移動ノードＭＮｊの位置の一例を示す座標（ｘｊ，ｙｊ）の各要素の単位は、ｍ（メートル）である。
［１次フィルタ処理］
次に、本実施形態に係る１次フィルタ処理について、図１０を参照して説明する。図７のＳ２０で本処理が呼び出されると、１次フィルタ処理部１４は、閾値Ｓｔｈを設定する（ステップＳ２１）。閾値Ｓｔｈは、例えば、−６０ｄＢｍに設定されてもよい。−６０ｄＢｍは、ＵＥから５ｍ程度離れたノードのＲＳＳＩの強度に相当する。なお、閾値Ｓｔｈは、図１０の１次フィルタ処理を実行する度に設定してもよいし、１次フィルタ処理の最初に一度だけ設定するようにしてもよい。
次に、１次フィルタ処理部１４は、固定ノードＦＮのカウンタｉを「０」にリセットする（ステップＳ２２）。次に、１次フィルタ処理部１４は、ＵＥで観測された全移動ノード数ｎと、各移動ノード（ＭＮ１〜ＭＮｎ）のＲＳＳＩベクトルとを取得する（ステップＳ２３）。ＲＳＳＩベクトルの成分は、各移動ノード（ＭＮ１〜ＭＮｎ）のＲＳＳＩ（Ｓ１〜Ｓｎ）である。
次に、１次フィルタ処理部１４は、固定ノードＦＮのカウンタｉを「１」インクリメントする（ステップＳ２４）。次に、１次フィルタ処理部１４は、ＲＳＳＩ（Ｓｉ）が閾値Ｓｔｈ以上か否かを判定する（ステップＳ２５）。１次フィルタ処理部１４は、ＲＳＳＩ（Ｓｉ）が閾値Ｓｔｈ以上と判定した場合、フラグＦｉに「１」を代入し（ステップＳ２６）、ＲＳＳＩ（Ｓｉ）が閾値Ｓｔｈ未満と判定した場合、フラグＦｉに「０」を代入する（ステップＳ２７）。フラグＦｉは、ＲＳＳＩ（Ｓｉ）を１次フィルタにより除去する場合には、「０」に設定され、１次フィルタを通過させる場合には、フラグＦｉに「１」が設定され、１次フィルタを通過させない場合には、フラグＦｉに「０」が設定される。これにより、閾値Ｓｔｈに対応する図３に示す円Ｃよりも外側に位置する移動ノードＭＮのフラグＦｉは「０」に設定されているため、１次フィルタを通過しなかった移動ノードＭＮとなり、円Ｃ内の移動ノードＭＮのフラグＦｉは「１」に設定されているため、は、１次フィルタを通過した移動ビーコン装置ＭＮとなる。
図１０に戻り、次に、１次フィルタ処理部１４は、カウンタｉが全移動ノード数ｎ以下か否かを判定する（ステップＳ２８）。１次フィルタ処理部１４は、カウンタｉが全移動ノード数ｎ以下であると判定した場合、ステップＳ２４に戻り、カウンタｉを「１」加算して（ステップＳ２４）、ステップＳ２５〜Ｓ２８の処理を繰り返す。ステップＳ２８において、カウンタｉが全移動ノード数ｎよりも大きいと判定された場合、記録部１２は、フラグＦｉが「１」の移動ノードＭＮｉのＲＳＳＩ（Ｓｉ）のすべてを記録し（ステップＳ２９）、本処理を終了する。
以上に説明した１次フィルタ処理によって、ＵＥから所定の距離内の移動ノードのＲＳＳＩ情報のみがＵＥの測位に使用される情報として測位サーバ１０に記録される。これにより、ＵＥの位置の推定に使用される移動ノード数を減らすことができる。これにより、処理の負荷を軽減し、消費電力を低減させることができる。
［２次フィルタ処理］
次に、本実施形態に係る２次フィルタ処理について図１１を参照して説明する。本処理は、図１０の１次フィルタ処理の終了後に実行される。図７のＳ３０で本処理が呼び出されると、２次フィルタ処理部１５は、固定ノードＦＮのカウンタｉと、移動ノードＭＮのカウンタｊとを「０」にリセットする（ステップＳ３１）。次に、２次フィルタ処理部１５は、各固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれで観測された移動ノードＭＮ１〜ＭＮｎのＲＳＳＩベクトルを取得する（ステップＳ３２）。ＲＳＳＩベクトルの成分は、Ｓｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３、・・・、Ｓｉｊ、・・・、Ｓｉｎであり、単位はｄＢｍである。
次に、２次フィルタ処理部１５は、固定ノードＦＮのカウンタｉを「１」インクリメントし（ステップＳ３３）、移動ノードＭＮのカウンタｊを「１」インクリメントする（ステップＳ３４）。
次に、２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）以上か否かを判定する（ステップＳ３５）。２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）以上であると判定した場合、最大値格納変数ＨＳｉｊに記録されたフラグをすべてリセットする（ステップＳ３６）。次に、２次フィルタ処理部１５は、最大値格納変数ＨＳｉｊに最大値フラグ１を格納する（ステップＳ３７）。２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）未満であると判定した場合、そのままステップＳ３８に進む。
次に、２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）以下か否かを判定する（ステップＳ３５）。２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）以下であると判定した場合、最小値格納変数ＬＳｉｊに記録されたフラグをすべてリセットし（ステップＳ３９）、最小値格納変数ＬＳｉｊに最小値フラグ１を格納する（ステップＳ４０）。２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）より大きいと判定した場合、そのままステップＳ４１に進む。
次に、２次フィルタ処理部１５は、移動ノードのカウンタｊがｎ以下であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。２次フィルタ処理部１５は、移動ノードのカウンタｊがｎ以下であると判定した場合、ステップＳ３４に戻り、移動ノードのカウンタｊを「１」インクリメントし、ステップＳ３５〜Ｓ４１の処理を繰り返す（移動ノードのループ）。
ステップＳ４１において、２次フィルタ処理部１５は、移動ノードのカウンタｊがｎよりも大きいと判定した場合、固定ノードのカウンタｉが４以下であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。２次フィルタ処理部１５は、固定ノードのカウンタｉが４以下であると判定した場合、ステップＳ３３に戻る。
ステップＳ３３において、２次フィルタ処理部１５は、固定ノードのカウンタｉを「１」インクリメントし、ステップＳ３４〜Ｓ４２の処理を繰り返す。ステップＳ４２において、２次フィルタ処理部１５は、固定ノードのカウンタｉが４よりも大きいと判定するまでステップＳ３３〜Ｓ４２の処理を繰り返す（固定ノードのループ）。２次フィルタ処理部１５は、固定ノードのカウンタｉが４よりも大きいと判定したとき、ステップＳ４４に進み、記録部１２は、各固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれの最大値格納変数ＨＳｉｊと、最小値格納変数ＬＳｉｊとを記録し、本処理を終了する。
以上に説明した２次フィルタ処理では、各固定ノードＦＮｉで観測された最大と最小のＲＳＳＩを持つ移動ノードＭＮｊのインデックスｊを記録する。ｊは最大で８種類、最小で２種類となる。２次フィルタ処理部１５は、上記で記録されたインデックスｊを持つ移動ノードを２次フィルタの出力として残し、それ以外の移動ノードは、フィルタリングにより除去する。
例えば、図３の例では、円Ｃ内の移動ノードＭＮのうち、ＵＥからほぼ等距離に位置する移動ノードＭＮが２次フィルタを通過し、それ以外の移動ノードＭＮは２次フィルタを通過しない。つまり、「１」が設定された最大値格納変数ＨＳｉｊと最小値格納変数ＬＳｉｊとのインデックスｊの移動ノードＭＮｊが１次フィルタ及び２次フィルタを通過した移動ノードとなる。
［３次フィルタ処理］
次に、本実施形態に係る３次フィルタ処理について図１２を参照して説明する。本処理は、図１０の２次フィルタ処理の終了後に実行される。図７のＳ４０で本処理が呼び出されると、３次フィルタ処理部１６は、１次フィルタ及び２次フィルタを通過したすべての最大値格納変数ＨＳｉｊ及び最小値格納変数ＬＳｉｊに対応する移動ノードＭＮｉｊのＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の数を取得する（ステップＳ５１）。
次に、３次フィルタ処理部１６は、最大値格納変数ＨＳｉｊ及び最小値格納変数ＬＳｉｊに対応する移動ノードＭＮｉｊのＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）のうち、ユニークなＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の数を抽出する（ステップＳ５２）。
ここで、ユニークなＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の一例としては、図３に示す円Ｃの円周上の移動ビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ７が挙げられる。ユニークなＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の他の例としては、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれに最も近い移動ノードのＲＳＳＩベクトルが挙げられる。
次に、３次フィルタ処理部１６は、抽出したＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が５以上であるか否かを判定する（ステップＳ５３）。３次フィルタ処理部１６は、ＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が４以下であると判定した場合、本処理を終了する。
ステップＳ５３において、３次フィルタ処理部１６は、ＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が５以上であると判定した場合、１次フィルタ及び２次フィルタを通過した。残りのすべての最大値格納変数ＨＳｉｊと最小値格納変数ＬＳｉｊとが記憶された移動ビーコン装置ＭＮｉｊの座標（ｘｉｊ，ｙｉｊ）を取得する（ステップＳ５４）。
次に、３次フィルタ処理部１６は、一の移動ビーコン装置ＭＮｉｊと他のすべての移動ビーコン装置ＭＮｉｊとの座標の相互相関値を算出する（ステップＳ５５）。次に、３次フィルタ処理部１６は、最も高い相互相関値を持つ移動ビーコン装置ＭＮｉｊの座標を削除する（ステップＳ５６）。次に、３次フィルタ処理部１６は、削除後のＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が５以上であるか否かを判定する（ステップＳ５７）。３次フィルタ処理部１６は、ＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が５以上であると判定した場合、ステップＳ５４に戻り、ＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が４以下になるまで、ステップＳ５４〜Ｓ５７の処理を繰り返す。ステップＳ５７において、３次フィルタ処理部１６は、ＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が４以下であると判定した場合、本処理を終了する。
以上に説明した３次フィルタ処理によって、例えば、図３の例では、ユニークなＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の一例として図３に示す円Ｃの円周上の移動ビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ７が挙げられる。そのうち、３次フィルタ処理部１６は、ＵＥから見た方位が近い移動ビーコン装置ＭＮを排除し、できるだけＵＥを異なる方向から取り囲む複数（ただし、３以上）の移動ノードＭＮを選別する。例えば、図３では、移動ノードＭＮ３に対して最も高い相互相関値を持つ移動ノードＭＮ５、ＭＮ６が除去され、移動ノードＭＮ１に対して最も高い相互相関値を持つ移動ノードＭＮ７が排除される。
これにより、隣接する移動ノードＭＮとＵＥとの角度θ１〜θ４が概ね９０℃の等角度で配置された移動ノードＭＮ１、ＭＮ２、ＭＮ３、ＭＮ４が３次フィルタを通過し、それ以外の移動ノードＭＮ５、ＭＮ６、ＭＮ７は３次フィルタを通過しない。
以上のようにして選択された移動ノードＭＮ１、ＭＮ２、ＭＮ３、ＭＮ４のＲＳＳＩ情報は、ＵＥに通知される。ＵＥは、通知された移動ノードＭＮ１、ＭＮ２、ＭＮ３、ＭＮ４のＲＳＳＩ情報から、三辺測量などを使いＵＥの位置推定を行う。ＲＳＳＩ情報から各ノード間の距離を推定する方法は自由空間の距離減衰の法則を使うことができる。
以上、本実施形態に係る１次〜３次フィルタ処理によれば、測位対象のＵＥの周囲に多数の移動ビーコン装置ＭＮが存在する環境において、ＵＥの位置の算出に利用する移動ビーコン装置ＭＮの数を減らすことができる。これにより、ＵＥにおいて位置を推定する処理の負荷を軽減することで、処理時間を短縮し、消費電力を低減すできる。
以上、無線測位のための情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムを上記実施形態により説明したが、本発明に係る無線測位のための情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムは上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。また、上記実施形態及び変形例が複数存在する場合、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
例えば、図７のステップＳ２０において呼び出される第１フィルタ処理（図８）を実行せずに、図７のステップＳ３０において呼び出される第２フィルタ処理（図１１）を実行してもよい。つまり、第１フィルタ処理は、実行されることが好ましいが、必ずしも実行しなくてもよい。
また、第２フィルタ処理を実行した後に、図７のステップＳ４０において呼び出される第３フィルタ処理（図１２）を必ずしも実行しなくてもよい。つまり、第３フィルタ処理は、実行されることが好ましいが、必ずしも実行しなくてもよい。
第２フィルタ処理を実行することで、複数の移動ノードの位置情報に基づき、ＵＥから見て隣接する移動ノードが、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ノードが選択される。これにより、ＵＥから見た方位が近い移動ノードを排除し、できるだけＵＥを取り囲む少数の移動ノードを使用してＵＥの測位のための計算を行うことができる。これにより、ＵＥの位置を正確に推定することができる。また、第２フィルタ処理により選択されたＵＥを取り囲む移動ノード以外の移動ノードを除去することにより、ＵＥにおいて位置を推定する処理の負荷を軽減し、処理時間の短縮及び消費電力を低減を図ることができる。
さらに、第１フィルタ処理及び第３フィルタ処理により、ＵＥにおいて位置を推定する際に使用する移動ノード数を更に少なくすることで、処理の負荷を軽減し、処理時間の短縮及び消費電力の低減を図ることができる。
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）
測位対象の端末周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信する通信部と、
受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出する位置算出部と、
算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去するフィルタ処理部とを有する、
無線測位のための情報処理装置。
（付記２）
前記フィルタ処理部は、前記測位対象の端末から所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去し、
前記所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
付記１に記載の無線測位のための情報処理装置。
（付記３）
前記フィルタ処理部は、前記Ｎ個の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から概ね等距離にある移動ビーコン装置以外の移動ビーコン装置を除去する、
付記１又は２に記載の無線測位のための情報処理装置。
（付記４）
測位対象の端末の周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信し、
受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出し、
算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
処理をコンピュータが実行する無線測位のための情報処理方法。
（付記５）
前記測位対象の端末から所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去し、
前記所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
付記４に記載の無線測位のための情報処理方法。
（付記６）
前記Ｎ個の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から概ね等距離にある移動ビーコン装置以外の移動ビーコン装置を除去する、
付記４又は５に記載の無線測位のための情報処理方法。
（付記７）
測位対象の端末の周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信し、
受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出し、
算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
処理をコンピュータに実行させるための無線測位のための情報処理プログラム。
（付記８）
前記測位対象の端末から所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去し、
前記所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
付記７に記載の無線測位のための情報処理プログラム。
（付記９）
前記Ｎ個の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から概ね等距離にある移動ビーコン装置以外の移動ビーコン装置を除去する、
付記７又は８に記載の無線測位のための情報処理プログラム。
１０ 測位サーバ
１１ 通信部
１２ 記録部
１３ 移動ノード位置算出部
１４ １次フィルタ処理部
１５ ２次フィルタ処理部
１６ ３次フィルタ処理部
１７ 位置通知部
１２１ 固定ノード情報テーブル
ＭＮ 移動ノード
ＦＮ 固定ノード
ＵＥ 端末
本発明は、無線測位のための情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムに関する。
送信源の機器が一定の出力で送信した電波の受信電界強度情報(Received Signal Strength Indicator；以下、「ＲＳＳＩ」という。)と、その機器の設置場所（位置情報）とを利用して、携帯電話などに代表されるユーザ端末(User Equipment；以下、「ＵＥ」という。)等の移動する装置の位置情報を推測する無線ビーコン技術がある。
この技術では、ＲＳＳＩが送信源からの距離に応じて一定の比率で減衰する性質を利用して、ＵＥと送信源の機器との間の距離を算出することでＵＥのその時点の位置を推定する。
例えば、図１に示すように、送信源の機器に固定の無線ビーコン装置ＦＮを使用する場合、無線ビーコン装置ＦＮは、Bluetooth（登録商標） Low Energy（以下、「ＢＬＥ」という。)のアドバタイズ信号をビーコン信号として利用し、ビーコン信号のＲＳＳＩ情報、ビーコン信号に含まれる無線ビーコン装置ＦＮの識別情報（以下、「ＩＤ情報」という。）及び無線ビーコン装置ＦＮの設置位置情報を使用して、無線ビーコン装置ＦＮとＵＥとの間の距離を算出する。無線ビーコン装置ＦＮの設置位置情報からＵＥの位置の特定が可能である。更に、ＵＥが、複数の無線ビーコン装置ＦＮのビーコン信号を受信可能な場合、３辺測量法などを利用して、より高精度にＵＥの位置情報を算出することができる。
一方、移動する無線ビーコン装置を利用してＵＥの位置を推定する無線ビーコン技術がある。この技術では、例えば、図２に示すように、移動する無線ビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ５の位置を他の手段、例えば位置が既知の移動しない固定の無線ビーコン装置ＦＮ１、ＦＮ２を利用するなどの方法により検出する。これにより、移動する無線ビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ５を固定している無線ビーコン装置とみなす。そうすることによって、ＵＥは、位置が既知である移動するビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ５が送信したビーコン信号のＲＳＳＩ情報を利用して自端末の位置情報を推測することができる。
便宜上、本明細書では、前者形態で使用される固定の無線ビーコン装置を「固定ビーコン装置」又は「固定ノード」といい、後者形態で使用される移動の無線ビーコン装置を「移動ビーコン装置」又は「移動ノード」という。いずれも、原則、ビーコン信号を受信したＵＥが、自端末の位置の算出を行うものである。
以上に説明した複数の固定ノードと複数の移動ノードとが混在する環境では、ＵＥの位置を推定するために多くの固定ノードとＵＥとの間の距離、及び固定ノードと移動ノードとＵＥとの間の距離を算出する必要がある。更にそのようにして算出した距離情報を利用してＵＥの位置情報を算出するが、このような方式ではノード数（ビーコン数）が多くなると計算量が増加してしまい、処理の負荷が高くなり、消費電力が高くなってＵＥの処理能力を超えてしまう。
これに対して、移動ノードのうち、その時点において実際には移動していないノード（つまり、移動可能だが一時的に停止しているノード）のビーコン信号だけを使い、ＵＥの位置を算出する方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
上記技術によれば、利用するビーコン信号の数を減らすことで処理時間を短縮し、消費電力を低減できる。また、固定ノード及び静止状態にある移動ノードのみを利用することができる。更に、移動ノードが静止状態にあるか否かは、当該ビーコン信号と固定ノード又は静止した移動ノードとの間の距離情報の変化を観測することで検出可能である。
情報処理学会（ＩＰＳＪ）第７２回全国大会 ３ＺＤ−２、２０１０年、樋口他
特許第５７９２４１２号公報 特開２００５−０９９０１８号公報 特表２０１４−５０２３３９号公報
しかしながら、上記の従来技術では、例えば全ての移動するビーコンが静止していた場合などにＵＥの位置推定のために利用するビーコンを適切に選別することができない。このため、ＵＥの消費電力が増大し、ＵＥの処理能力を超えてしまい、位置を正確に推定することが困難になる。
そこで、一側面では、本発明は、消費電力を低減しながらＵＥの位置を正確に推定することを目的とする。
一つの案では、測位対象の端末（ＵＥ）の周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信する通信部と、受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出する位置算出部と、算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去するフィルタ処理部とを有する、無線測位のための情報処理装置が提供される。
一側面によれば、消費電力を低減しながらＵＥの位置を正確に推定することができる。
固定ビーコン装置を用いたＵＥの測位の一例を示す図。 移動ビーコン装置を用いたＵＥの測位の一例を示す図。 一実施形態に係るＵＥの測位について説明するための図。 一実施形態に係る測位サーバの機能構成の一例を示す図。 一実施形態に係る固定ノード情報テーブルの一例を示す図。 一実施形態に係る測位サーバのハードウェア構成の一例を示す図。 一実施形態に係るＵＥの位置推定処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る移動ノードの位置算出処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る移動ノードの位置算出を説明するための図。 一実施形態に係る１次フィルタ処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る２次フィルタ処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る３次フィルタ処理の一例を示すフローチャート。
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
［位置推定の概要］
まず、本発明の一実施形態に係る位置推定の概要について、図３を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係る位置推定の概要を説明するための図である。図３では、複数段階のフィルタリングによってＵＥの位置推定のために利用する移動ノードを決定している。図３では、測位サーバ１０が、受信局として機能する固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４が受信した情報と、ＵＥが受信した情報とを集約し、ＵＥの位置を推定する。以下では、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４を総称して、「固定ノードＦＮ」ともいう。また、移動ノードＭＮ１〜ＭＮｎを総称して、「移動ノードＭＮ」ともいう。なお、本実施形態では、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４は４台設置されているが、固定ノードの数はこれに限らず、１台以上であればよい。移動ノードＭＮも同様に、移動ノードＭＮ１〜ＭＮｎの数を示すｎは１以上の整数であればよい。
ＵＥで観測されるビーコン信号は、ビーコン信号を送信したノードのＩＤ情報及びＲＳＳＩ情報を持つ。本実施形態の１次フィルタでは、ＵＥから一定距離内に位置する移動ノードＭＮを選別する。選別にはＵＥで観測されるＲＳＳＩを利用する。予め一定距離内に移動ノードＭＮが位置した場合のＲＳＳＩの強度を調査しておくことでこの選別が可能になる。図３では、ＵＥが、所定以上の強度を有するＲＳＳＩのビーコン信号を受信した場合、ＵＥから一定距離内に位置する移動ノードＭＮであると選別する。これにより、例えば図３のＵＥから一定距離の円Ｃの外の移動ノードＭＮは、１次フィルタを通過しなかった移動ノードＭＮであり、ＵＥの位置推定には使用しない。
次に、２次フィルタでは、１次フィルタを通過した移動ノードＭＮを更に別のフィルタリングにより絞り込む。２次フィルタでは、ＵＥから見た方位が近い移動ノードＭＮを排除し、できるだけＵＥを異なる方向から取り囲む複数（ただし、３以上）の移動ノードＭＮを選別する。
このようにして１次フィルタと２次フィルタとを通過した移動ノードＭＮ（静止中）を使い、ＵＥの位置を推定することで、ＵＥの位置推定時の処理負荷を軽減し、消費電力を低減できる。なお、１次フィルタを使用せず、２次フィルタ単体のフィルタリングによっても、上記効果と同様の効果が期待できる。
さらに、図３では、１次フィルタと２次フィルタとを通過した移動ノードＭＮ１〜ＭＮ７を更に３次フィルタのフィルタリングにより絞り込む。３次フィルタでは、例えば、ＵＥから概ね等角度離れた、３以上の移動ノードＭＮ（ただし、３以上）を選別する。例えば、図３では、ＵＥから概ね等角度（つまり、θ１、θ２、θ３及びθ４が概ね等角度）に配置された移動ビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ４が選別されている。
このようにして１次フィルタ〜３次フィルタを通過した移動ノードＭＮを使い、ＵＥの位置を推定することで、さらにＵＥの位置推定時の処理負荷を軽減し、さらに消費電力を低減できる。
なお、本実施形態では、ビーコン信号のＲＳＳＩに基づき、移動ノードＭＮのフィルタリングを行うが、本実施形態に係るＵＥの位置推定では、固定ノードと移動ノードとの相対位置は、ＲＳＳＩに限らず、ビーコン信号の到来時間や信号電波到来角を使用することができる。
上記の移動ノードの位置算出処理やフィルタリング処理は、測位サーバ１０によって行われる。測位サーバ１０は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４と接続され、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４が検出したＲＳＳＩ情報と、ＵＥが検出したＲＳＳＩ情報とを集約し、ＲＳＳＩ情報に基づき移動ノードＭＮのフィルタリングを行う。以下では、測位サーバ１０の機能構成の一例について、図４を参照しながら説明する。測位サーバ１０は、無線測位のための情報処理装置の一例である。測位サーバ１０は、クラウド上のサーバであってもよい。
［機能構成］
測位サーバ１０は、通信部１１、記録部１２、移動ノード位置算出部１３、１次フィルタ処理部１４、２次フィルタ処理部１５、３次フィルタ処理部１６及び位置通知部１７を有する。
通信部１１は、固定ノードＦＮが移動ノードＭＮやＵＥから受信したビーコン信号のＲＳＳＩ情報と、ＵＥが移動ノードＭＮから受信したビーコン信号のＲＳＳＩ情報とを検出する。
記録部１２は、固定ノード情報テーブル１２１を記録する。記録部１２は、各種データ及び各種プログラムを記録する。固定ノード情報テーブル１２１は、固定ビーコン装置ＦＮ（以下、「固定ノード」ともいう。）の位置を記録する。図５は、固定ノード情報テーブル１２１の一例である。固定ノード情報テーブル１２１は、固定ノード１２ａ（固定ビーコン装置ＦＮ）毎の座標情報１２１ｂを有する。
移動ノード位置算出部１３は、固定ノードＦＮから受信したＲＳＳＩ情報と固定ノード情報テーブル１２１に記録された固定ノード１２１ａの座標情報１２１ｂとから、各移動ノードＭＮの位置を算出する。
１次フィルタ処理部１４は、算出した複数の移動ノードＭＮのうち、測位対象のＵＥとの距離が所定の距離内にある複数の移動ノードＭＮ以外の複数の移動ノードＭＮを除去する。例えば、ＵＥで観測されるＲＳＳＩ（Ｓｉ）≧Ｓｔｈ［ｄＢｍ］となる移動ノードを１次フィルタの出力として残す。閾値Ｓｔｈは事前に予備実験などで決定しておく。この結果、図３の例では、ＵＥを中心とした所定の円Ｃの内に位置する移動ノードが残り、円Ｃの外に位置する移動ノードは、フィルタリングにより除去される。つまり、所定の距離外の移動ノードＭＮはフィルタリングされ、ＵＥの位置推定には用いない。
２次フィルタ処理部１５は、１次フィルタを通過した移動ノードＭＮを更に２次フィルタにより絞り込む。つまり、２次フィルタ処理部１５は、ＵＥから見た方位が近い移動ノードＭＮを排除し、できるだけＵＥを異なる方向から取り囲む複数（ただし、３以上）の移動ノードＭＮを選別する。図３に示す例では、２次フィルタ処理の結果、例えば、ＵＥから概ね一定距離Ｃだけ離れた移動ノードＭＮ１〜ＭＮ７が選別される。
つまり、２次フィルタ処理部１５は、各固定ノードで観測されるビーコン信号のＲＳＳＩ情報により所定の移動ノードＭＮのＲＳＳＩ情報のみ通過させる。はじめに近接する位置関係にある４基の固定ノードＦＮｉ（１≦ｉ≦４）を決定する。各固定ノードＦＮｉで各移動ノードＭＮｊ（１≦ｊ≦ｍ）のＲＳＳＩを観測する。各固定ノードＦＮｉで観測された最大と最小のＲＳＳＩを持つ移動ノードＭＮｊのインデックスｊを記録する。ｊは最大で８種類、最小で１種類となる。２次フィルタ処理部１５は、上記で記録されたインデックスｊを持つ移動ノードを２次フィルタの出力として残し、それ以外の移動ノードは、フィルタリングにより除去する。
３次フィルタ処理部１６は、１次フィルタ及び２次フィルタを通過した移動ビーコン装置ＭＮを更に３次フィルタにより絞り込む。つまり、３次フィルタ処理部１６は、ＵＥから見た方位が近い移動ビーコン装置ＭＮを排除し、できるだけＵＥを異なる方向から取り囲む複数（ただし、３以上）の移動ビーコン装置ＭＮを選別する。例えば、図３では、移動ノードＭＮ３に対してＵＥから見た方位が近い移動ノードＭＮ５、ＭＮ６が除去され、移動ノードＭＮ１に対してＵＥから見た方位が近い移動ノードＭＮ７が排除される。
この結果、３次フィルタでは、移動ノードＭＮ１〜ＭＮ７のうち、ＵＥから概ね等角度にある移動ノード以外の移動ノードが除去される。例えば、図３では、ＵＥから概ね等角度（つまり、θ１、θ２、θ３及びθ４が概ね等角度）及び円Ｃの円周上に等距離に配置された移動ノードＭＮ１〜ＭＮ４が選別される。
位置通知部１７は、選別された移動ノードＭＮ１〜ＭＮ４から受信したＲＳＳＩ情報及び移動ノードＭＮ１〜ＭＮ４の位置情報を端末ＵＥに通知する。ＵＥは、通知された移動ノードＭＮ１〜ＭＮ４のＲＳＳＩ情報及び位置情報に基づき、ＵＥと各移動ノードＭＮ１〜ＭＮ４との間の距離を推定し、三辺測量などを使いＵＥの位置推定を行う。ＲＳＳＩ情報から各ノード間の距離を推定する方法は自由空間の距離減衰の法則を使う。
［ハードウェア構成］
次に、本実施形態に係る測位サーバ１０のハードウェア構成について、図６を参照して説明する。測位サーバ１０は、入力装置１０１、表示装置１０２、外部Ｉ／Ｆ１０３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０４、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０５、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０６、通信Ｉ／Ｆ１０７、及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０８などを備え、それぞれがバスＢで相互に接続されている。
入力装置１０１は、キーボードやマウスなどを含み、測位サーバ１０に情報を入力するために用いられる。表示装置１０２は、ディスプレイなどを含み、各種の処理結果を表示する。通信Ｉ／Ｆ１０７は、測位サーバ１０をネットワークに接続するインターフェースである。これにより、測位サーバ１０は、通信Ｉ／Ｆ１０７を介して、固定ノードＦＮ及びＵＥと信号の送受信を行うことができる。
ＨＤＤ１０８は、プログラムやデータを格納している不揮発性の記憶装置である。格納されるプログラムやデータには、測位サーバ１０の全体を制御する基本ソフトウェア及びアプリケーションソフトウェアがある。例えば、ＨＤＤ１０８には、各種のデータベースやプログラム等が格納されてもよい。
外部Ｉ／Ｆ１０３は、外部装置とのインターフェースである。外部装置には、記録媒体１０３ａなどがある。これにより、測位サーバ１０は、外部Ｉ／Ｆ１０３を介して記録媒体１０３ａの読み取り及び／又は書き込みを行うことができる。記録媒体１０３ａには、ＣＤ（Compact Disc）、及びＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ならびに、ＳＤメモリカード（SD Memory card）やＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory）等がある。
ＲＯＭ１０５は、電源を切っても内部データを保持することができる不揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。ＲＯＭ１０５には、ネットワーク設定等のプログラム及びデータが格納されている。ＲＡＭ１０４は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。ＣＰＵ１０６は、上記記憶装置（例えば「ＨＤＤ１０８」や「ＲＯＭ１０５」など）から、プログラムやデータをＲＡＭ１０４上に読み出し、処理を実行することで、装置全体の制御や搭載機能を実現する演算装置である。
かかる構成により、本実施形態に係る測位サーバ１０では、ＣＰＵ１０６が、ＲＯＭ１０５やＨＤＤ１０８内に格納されたデータ及び情報処理プログラムを用いてＵＥの位置推定のための移動ノードＭＮのフィルタリングに関する情報処理を実行する。ＵＥの位置推定のための情報処理には、移動ノードの位置算出処理、１次フィルタ処理、２次フィルタ処理、３次フィルタ処理が含まれる。
なお、固定ノード情報テーブル１２１に記憶された情報は、ＲＡＭ１０４、ＨＤＤ１０８、又はネットワークを介して測位サーバ１０に接続されるクラウド上のサーバ等に格納され得る。
また、図４は機能に着目したブロック図を描いており、これらの機能ブロックで示した各部は、ハードウェアのみ、ソフトウエアのみ、またはハードウェアとソフトウエアとの組合せによって実現することができる。
［全体処理］
次に、本実施形態に係るＵＥの位置推定の全体処理について、図７を参照して説明する。図７には、紙面の左から順に、移動ノードＭＮ１，ＭＮ２，・・・，ＭＮｎと、固定ノードＦＮ１，ＦＮ２，ＦＮ３，ＦＮ４と、測位サーバ１０と、ＵＥとでそれぞれ実行される処理が示されている。
本処理が開始されると、移動ノードＭＮからブロードキャストによりビーコン信号が送信される（ステップＳ１）。ビーコン信号は固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４及びＵＥにより受信される（ステップＳ２、Ｓ３）。測位サーバ１０の通信部１１は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれが受信したビーコン信号のＲＳＳＩ情報と移動ノードＭＮのＩＤ情報とを受信する（ステップＳ５）。
ＵＥは、受信したビーコン信号のＲＳＳＩ情報と移動ノードＭＮのＩＤ情報とを測位サーバ１０に送信する（ステップＳ４）。測位サーバ１０は、ＵＥから送信されたＲＳＳＩ情報とＩＤ情報とを受信する（ステップＳ５）。
次に、測位サーバ１０は、すべての移動ノードＭＮの位置算出処理を実行する（ステップＳ１０）。移動ノードＭＮの位置算出処理については、図８及び図９を用いて後程説明する。次に、測位サーバ１０は、１次フィルタ処理を実行する（ステップＳ２０）。これにより、ＵＥから所定距離内の移動ノードＭＮが選択され、残りの移動ノードＭＮは除去される。１次フィルタ処理については、図１０を用いて移動ノードＭＮの位置算出処理の後に説明する。
次に、測位サーバ１０は、２次フィルタ処理を実行する（ステップＳ３０）。これにより、１次フィルタにより選択された移動ノードＭＮのうち、ＵＥからの距離が概ね同一の１〜８の移動ノードＭＮが選択される。２次フィルタ処理については、図１１を用いて１次フィルタ処理の後に説明する。
次に、測位サーバ１０は、３次フィルタ処理を実行する（ステップＳ４０）。これにより、２次フィルタにより選択された移動ノードＭＮのうち、ＵＥを中心として隣接する移動ノードＭＮの方角が概ね等角度になる３以上の移動ノードＭＮが選択される。３次フィルタ処理については、図１２を用いて２次フィルタ処理の後に説明する。
次に、測位サーバ１０は、１次〜３次フィルタを通過した移動ノードＭＮの位置情報をＵＥに送信する（ステップＳ６）。ＵＥは、測位サーバ１０から送信された移動ノードＭＮの位置情報を受信する（ステップＳ７）。ＵＥは、受信した移動ノードＭＮの位置情報に基づき、三辺測量などを使い自ＵＥの位置推定処理を実行し（ステップＳ５０）、本処理を一旦終了する。本処理は、所定時間毎に繰り返し行われる。
［移動ノードの位置算出処理］
次に、図７のＳ１０で呼び出される、本実施形態に係る移動ノードの位置算出処理について図８及び図９を参照して説明する。図８は、本実施形態に係る移動ノードの位置算出処理の一例を示すフローチャートである。図９は、本実施形態に係る移動ノードの位置算出を説明するための図である。
図８の移動ノードＭＮの位置算出処理では、まず、移動ノード位置算出部１３は、固定ノード情報テーブル１２１に記録された固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれの設置場所を示す座標情報を取得する（ステップＳ１１）。本実施形態では、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４の座標は、２次元絶対座標（ｘｉ、ｙｉ）で、ｉ＝１〜４である。座標のｘ、ｙの各要素の単位は、ｍ（メートル）である。
次に、移動ノード位置算出部１３は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４においてそれぞれ受信したすべての移動ノードＭＮ１〜ＭＮｎのＲＳＳＩベクトルを取得する（ステップＳ１２）。ＲＳＳＩベクトルの成分は、各移動ノードＭＮ１〜ＭＮｎのＲＳＳＩ（Ｓ１〜Ｓｎ）である。
次に、移動ノード位置算出部１３は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれについて、取得したＲＳＳＩ情報を半径（ｒａｄｉｕｓ）ベクトルに変換する（ステップＳ１３）。例えば、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれにおける半径ベクトルの要素は、（ｒｉ１、ｒｉ２、ｒｉ３、・・・、ｒｉｎ）で、その要素の数は、移動ノードＭＮの数ｎに等しい。半径ベクトルの各要素の単位は、ｍ（メートル）である。
次に、移動ノード位置算出部１３は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれから、移動ノードＭＮｊ（ｊ＝１〜ｎ）毎に半径ｒｉｊ（ｉ＝１〜４、ｊ＝１〜ｎ）の円を描く（ステップＳ１４）。移動ノード位置算出部１３は、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４ の数だけ描かれた円の交点を移動ノードＭＮｊの座標情報とする（ステップＳ１５）
以上により、移動ノードＭＮｊ（ｊ＝１〜ｎ）のそれぞれの位置が算出される。図９には、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれを中心点にして、半径ｒ１ｊ、ｒ２ｊ、ｒ３ｊ、ｒ４ｊの円が描かれている。その４つの円の交点の座標（ｘｊ，ｙｊ）が、移動ノード位置算出部１３により算出された移動ノードＭＮｊの位置の一例である。移動ノードＭＮｊの位置の一例を示す座標（ｘｊ，ｙｊ）の各要素の単位は、ｍ（メートル）である。
［１次フィルタ処理］
次に、本実施形態に係る１次フィルタ処理について、図１０を参照して説明する。図７のＳ２０で本処理が呼び出されると、１次フィルタ処理部１４は、閾値Ｓｔｈを設定する（ステップＳ２１）。閾値Ｓｔｈは、例えば、−６０ｄＢｍに設定されてもよい。−６０ｄＢｍは、ＵＥから５ｍ程度離れたノードのＲＳＳＩの強度に相当する。なお、閾値Ｓｔｈは、図１０の１次フィルタ処理を実行する度に設定してもよいし、１次フィルタ処理の最初に一度だけ設定するようにしてもよい。
次に、１次フィルタ処理部１４は、固定ノードＦＮのカウンタｉを「０」にリセットする（ステップＳ２２）。次に、１次フィルタ処理部１４は、ＵＥで観測された全移動ノード数ｎと、各移動ノード（ＭＮ１〜ＭＮｎ）のＲＳＳＩベクトルとを取得する（ステップＳ２３）。ＲＳＳＩベクトルの成分は、各移動ノード（ＭＮ１〜ＭＮｎ）のＲＳＳＩ（Ｓ１〜Ｓｎ）である。
次に、１次フィルタ処理部１４は、固定ノードＦＮのカウンタｉを「１」インクリメントする（ステップＳ２４）。次に、１次フィルタ処理部１４は、ＲＳＳＩ（Ｓｉ）が閾値Ｓｔｈ以上か否かを判定する（ステップＳ２５）。１次フィルタ処理部１４は、ＲＳＳＩ（Ｓｉ）が閾値Ｓｔｈ以上と判定した場合、フラグＦｉに「１」を代入し（ステップＳ２６）、ＲＳＳＩ（Ｓｉ）が閾値Ｓｔｈ未満と判定した場合、フラグＦｉに「０」を代入する（ステップＳ２７）。フラグＦｉは、ＲＳＳＩ（Ｓｉ）を１次フィルタにより除去する場合には、「０」に設定され、１次フィルタを通過させる場合には、フラグＦｉに「１」が設定され、１次フィルタを通過させない場合には、フラグＦｉに「０」が設定される。これにより、閾値Ｓｔｈに対応する図３に示す円Ｃよりも外側に位置する移動ノードＭＮのフラグＦｉは「０」に設定されているため、１次フィルタを通過しなかった移動ノードＭＮとなり、円Ｃ内の移動ノードＭＮのフラグＦｉは「１」に設定されているため、１次フィルタを通過した移動ビーコン装置ＭＮとなる。
図１０に戻り、次に、１次フィルタ処理部１４は、カウンタｉが全移動ノード数ｎ未満か否かを判定する（ステップＳ２８）。１次フィルタ処理部１４は、カウンタｉが全移動ノード数ｎ未満であると判定した場合、ステップＳ２４に戻り、カウンタｉを「１」加算して（ステップＳ２４）、ステップＳ２５〜Ｓ２８の処理を繰り返す。ステップＳ２８において、カウンタｉが全移動ノード数ｎ未満ではないと判定された場合、記録部１２は、フラグＦｉが「１」の移動ノードＭＮｉのＲＳＳＩ（Ｓｉ）のすべてを記録し（ステップＳ２９）、本処理を終了する。
以上に説明した１次フィルタ処理によって、ＵＥから所定の距離内の移動ノードのＲＳＳＩ情報のみがＵＥの測位に使用される情報として測位サーバ１０に記録される。これにより、ＵＥの位置の推定に使用される移動ノード数を減らすことができる。これにより、処理の負荷を軽減し、消費電力を低減させることができる。
［２次フィルタ処理］
次に、本実施形態に係る２次フィルタ処理について図１１を参照して説明する。本処理は、図１０の１次フィルタ処理の終了後に実行される。図７のＳ３０で本処理が呼び出されると、２次フィルタ処理部１５は、固定ノードＦＮのカウンタｉと、移動ノードＭＮのカウンタｊとを「０」にリセットする（ステップＳ３１）。次に、２次フィルタ処理部１５は、各固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれで観測された移動ノードＭＮ１〜ＭＮｎのＲＳＳＩベクトルを取得する（ステップＳ３２）。ＲＳＳＩベクトルの成分は、Ｓｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３、・・・、Ｓｉｊ、・・・、Ｓｉｎであり、単位はｄＢｍである。
次に、２次フィルタ処理部１５は、固定ノードＦＮのカウンタｉを「１」インクリメントし（ステップＳ３３）、移動ノードＭＮのカウンタｊを「１」インクリメントする（ステップＳ３４）。
次に、２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）以上か否かを判定する（ステップＳ３５）。２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）以上であると判定した場合、最大値格納変数ＨＳｉｊに記録されたフラグをすべてリセットする（ステップＳ３６）。次に、２次フィルタ処理部１５は、最大値格納変数ＨＳｉｊに最大値フラグ１を格納する（ステップＳ３７）。２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）未満であると判定した場合、そのままステップＳ３８に進む。
次に、２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）以下か否かを判定する（ステップＳ３５）。２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）以下であると判定した場合、最小値格納変数ＬＳｉｊに記録されたフラグをすべてリセットし（ステップＳ３９）、最小値格納変数ＬＳｉｊに最小値フラグ１を格納する（ステップＳ４０）。２次フィルタ処理部１５は、ＲＳＳＩ（Ｓｉｊ）がＲＳＳＩ（Ｓｉ,ｊ−１）より大きいと判定した場合、そのままステップＳ４１に進む。
次に、２次フィルタ処理部１５は、移動ノードのカウンタｊがｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ４１）。２次フィルタ処理部１５は、移動ノードのカウンタｊがｎ未満であると判定した場合、ステップＳ３４に戻り、移動ノードのカウンタｊを「１」インクリメントし、ステップＳ３５〜Ｓ４１の処理を繰り返す（移動ノードのループ）。
ステップＳ４１において、２次フィルタ処理部１５は、移動ノードのカウンタｊがｎ未満ではないと判定した場合、固定ノードのカウンタｉが４未満であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。２次フィルタ処理部１５は、固定ノードのカウンタｉが４未満であると判定した場合、ステップＳ３３に戻る。
ステップＳ３３において、２次フィルタ処理部１５は、固定ノードのカウンタｉを「１」インクリメントし、ステップＳ３４〜Ｓ４２の処理を繰り返す。ステップＳ４２において、２次フィルタ処理部１５は、固定ノードのカウンタｉが４未満ではないと判定するまでステップＳ３３〜Ｓ４２の処理を繰り返す（固定ノードのループ）。２次フィルタ処理部１５は、固定ノードのカウンタｉが４未満ではないと判定したとき、ステップＳ４４に進み、記録部１２は、各固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれの最大値格納変数ＨＳｉｊと、最小値格納変数ＬＳｉｊとを記録し、本処理を終了する。
以上に説明した２次フィルタ処理では、各固定ノードＦＮｉで観測された最大と最小のＲＳＳＩを持つ移動ノードＭＮｊのインデックスｊを記録する。ｊは最大で８種類、最小で１種類となる。２次フィルタ処理部１５は、上記で記録されたインデックスｊを持つ移動ノードを２次フィルタの出力として残し、それ以外の移動ノードは、フィルタリングにより除去する。
例えば、図３の例では、円Ｃ内の移動ノードＭＮのうち、ＵＥからほぼ等距離に位置する移動ノードＭＮが２次フィルタを通過し、それ以外の移動ノードＭＮは２次フィルタを通過しない。つまり、「１」が設定された最大値格納変数ＨＳｉｊと最小値格納変数ＬＳｉｊとのインデックスｊの移動ノードＭＮｊが１次フィルタ及び２次フィルタを通過した移動ノードとなる。
［３次フィルタ処理］
次に、本実施形態に係る３次フィルタ処理について図１２を参照して説明する。本処理は、図１０の２次フィルタ処理の終了後に実行される。図７のＳ４０で本処理が呼び出されると、３次フィルタ処理部１６は、１次フィルタ及び２次フィルタを通過したすべての最大値格納変数ＨＳｉｊ及び最小値格納変数ＬＳｉｊに対応する移動ノードＭＮｉｊのＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の数を取得する（ステップＳ５１）。
次に、３次フィルタ処理部１６は、最大値格納変数ＨＳｉｊ及び最小値格納変数ＬＳｉｊに対応する移動ノードＭＮｉｊのＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）のうち、ユニークなＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の数を抽出する（ステップＳ５２）。
ここで、ユニークなＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の一例としては、図３に示す円Ｃの円周上の移動ビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ７が挙げられる。ユニークなＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の他の例としては、固定ノードＦＮ１〜ＦＮ４のそれぞれに最も近い移動ノードのＲＳＳＩベクトルが挙げられる。
次に、３次フィルタ処理部１６は、抽出したＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が５以上であるか否かを判定する（ステップＳ５３）。３次フィルタ処理部１６は、ＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が４以下であると判定した場合、本処理を終了する。
ステップＳ５３において、３次フィルタ処理部１６は、ＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が５以上であると判定した場合、１次フィルタ及び２次フィルタを通過した、残りのすべての最大値格納変数ＨＳｉｊと最小値格納変数ＬＳｉｊとが記憶された移動ビーコン装置ＭＮｉｊの座標（ｘｉｊ，ｙｉｊ）を取得する（ステップＳ５４）。
次に、３次フィルタ処理部１６は、一の移動ビーコン装置ＭＮｉｊと他のすべての移動ビーコン装置ＭＮｉｊとの座標の相互相関値を算出する（ステップＳ５５）。次に、３次フィルタ処理部１６は、最も高い相互相関値を持つ移動ビーコン装置ＭＮｉｊの座標を削除する（ステップＳ５６）。次に、３次フィルタ処理部１６は、削除後のＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が５以上であるか否かを判定する（ステップＳ５７）。３次フィルタ処理部１６は、ＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が５以上であると判定した場合、ステップＳ５４に戻り、ＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が４以下になるまで、ステップＳ５４〜Ｓ５７の処理を繰り返す。ステップＳ５７において、３次フィルタ処理部１６は、ＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の合計数が４以下であると判定した場合、本処理を終了する。
以上に説明した３次フィルタ処理によって、例えば、図３の例では、ユニークなＲＳＳＩベクトル（ｉ，ｊ）の一例として図３に示す円Ｃの円周上の移動ビーコン装置ＭＮ１〜ＭＮ７が挙げられる。そのうち、３次フィルタ処理部１６は、ＵＥから見た方位が近い移動ビーコン装置ＭＮを排除し、できるだけＵＥを異なる方向から取り囲む複数（ただし、３以上）の移動ノードＭＮを選別する。例えば、図３では、移動ノードＭＮ３に対して最も高い相互相関値を持つ移動ノードＭＮ５、ＭＮ６が除去され、移動ノードＭＮ１に対して最も高い相互相関値を持つ移動ノードＭＮ７が排除される。
これにより、隣接する移動ノードＭＮとＵＥとの角度θ１〜θ４が概ね９０°の等角度で配置された移動ノードＭＮ１、ＭＮ２、ＭＮ３、ＭＮ４が３次フィルタを通過し、それ以外の移動ノードＭＮ５、ＭＮ６、ＭＮ７は３次フィルタを通過しない。
以上のようにして選択された移動ノードＭＮ１、ＭＮ２、ＭＮ３、ＭＮ４のＲＳＳＩ情報は、ＵＥに通知される。ＵＥは、通知された移動ノードＭＮ１、ＭＮ２、ＭＮ３、ＭＮ４のＲＳＳＩ情報から、三辺測量などを使いＵＥの位置推定を行う。ＲＳＳＩ情報から各ノード間の距離を推定する方法は自由空間の距離減衰の法則を使うことができる。
以上、本実施形態に係る１次〜３次フィルタ処理によれば、測位対象のＵＥの周囲に多数の移動ビーコン装置ＭＮが存在する環境において、ＵＥの位置の算出に利用する移動ビーコン装置ＭＮの数を減らすことができる。これにより、ＵＥにおいて位置を推定する処理の負荷を軽減することで、処理時間を短縮し、消費電力を低減できる。
以上、無線測位のための情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムを上記実施形態により説明したが、本発明に係る無線測位のための情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラムは上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。また、上記実施形態及び変形例が複数存在する場合、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
例えば、図７のステップＳ２０において呼び出される第１フィルタ処理（図８）を実行せずに、図７のステップＳ３０において呼び出される第２フィルタ処理（図１１）を実行してもよい。つまり、第１フィルタ処理は、実行されることが好ましいが、必ずしも実行しなくてもよい。
また、第２フィルタ処理を実行した後に、図７のステップＳ４０において呼び出される第３フィルタ処理（図１２）を必ずしも実行しなくてもよい。つまり、第３フィルタ処理は、実行されることが好ましいが、必ずしも実行しなくてもよい。
第２フィルタ処理を実行することで、複数の移動ノードの位置情報に基づき、ＵＥから見て隣接する移動ノードが、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ノードが選択される。これにより、ＵＥから見た方位が近い移動ノードを排除し、できるだけＵＥを取り囲む少数の移動ノードを使用してＵＥの測位のための計算を行うことができる。これにより、ＵＥの位置を正確に推定することができる。また、第２フィルタ処理により選択されたＵＥを取り囲む移動ノード以外の移動ノードを除去することにより、ＵＥにおいて位置を推定する処理の負荷を軽減し、処理時間の短縮及び消費電力の低減を図ることができる。
さらに、第１フィルタ処理及び第３フィルタ処理により、ＵＥにおいて位置を推定する際に使用する移動ノード数を更に少なくすることで、処理の負荷を軽減し、処理時間の短縮及び消費電力の低減を図ることができる。
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）
測位対象の端末周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信する通信部と、
受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出する位置算出部と、
算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去するフィルタ処理部とを有する、
無線測位のための情報処理装置。
（付記２）
前記フィルタ処理部は、前記測位対象の端末から所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去し、
前記所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
付記１に記載の無線測位のための情報処理装置。
（付記３）
前記フィルタ処理部は、前記Ｎ個の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から概ね等距離にある移動ビーコン装置以外の移動ビーコン装置を除去する、
付記１又は２に記載の無線測位のための情報処理装置。
（付記４）
測位対象の端末の周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信し、
受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出し、
算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
処理をコンピュータが実行する無線測位のための情報処理方法。
（付記５）
前記測位対象の端末から所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去し、
前記所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
付記４に記載の無線測位のための情報処理方法。
（付記６）
前記Ｎ個の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から概ね等距離にある移動ビーコン装置以外の移動ビーコン装置を除去する、
付記４又は５に記載の無線測位のための情報処理方法。
（付記７）
測位対象の端末の周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信し、
受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出し、
算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
処理をコンピュータに実行させるための無線測位のための情報処理プログラム。
（付記８）
前記測位対象の端末から所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去し、
前記所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
付記７に記載の無線測位のための情報処理プログラム。
（付記９）
前記Ｎ個の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から概ね等距離にある移動ビーコン装置以外の移動ビーコン装置を除去する、
付記７又は８に記載の無線測位のための情報処理プログラム。
１０ 測位サーバ
１１ 通信部
１２ 記録部
１３ 移動ノード位置算出部
１４ １次フィルタ処理部
１５ ２次フィルタ処理部
１６ ３次フィルタ処理部
１７ 位置通知部
１２１ 固定ノード情報テーブル
ＭＮ 移動ノード
ＦＮ 固定ノード
ＵＥ 端末

Claims (5)

  1. 測位対象の端末の周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信する通信部と、
    受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出する位置算出部と、
    算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去するフィルタ処理部とを有する、
    無線測位のための情報処理装置。
  2. 前記フィルタ処理部は、前記測位対象の端末から所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去し、
    前記所定の距離内にある複数の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
    請求項１に記載の無線測位のための情報処理装置。
  3. 前記フィルタ処理部は、前記Ｎ個の移動ビーコン装置のうち、前記測位対象の端末から概ね等距離にある移動ビーコン装置以外の移動ビーコン装置を除去する、
    請求項１又は２に記載の無線測位のための情報処理装置。
  4. 測位対象の端末の周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信し、
    受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出し、
    算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
    処理をコンピュータが実行する無線測位のための情報処理方法。
  5. 測位対象の端末の周辺の複数のビーコン装置から送信される複数のビーコン信号を受信し、
    受信した前記複数のビーコン信号に基づき、前記複数のビーコン装置に含まれる複数の移動ビーコン装置の位置情報を算出し、
    算出した前記複数の移動ビーコン装置の位置情報に基づき、前記測位対象の端末から見て隣接する移動ビーコン装置が、３６０°／Ｎの角度をなす又は前記角度に近づく位置関係にあるＮ（Ｎ≧３）個の移動ビーコン装置以外の前記複数の移動ビーコン装置を除去する、
    処理をコンピュータに実行させるための無線測位のための情報処理プログラム。
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