JP2019086506A - Estimation device, estimation method and program - Google Patents

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Yoshihiro Ochiai
慶広 落合
阿部 裕文
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裕文 阿部
瀬下 仁志
Hitoshi Seshimo
仁志 瀬下
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

To provide an estimation device which can arrange an electric wave transmitter in a proper position adapted to a positioning method.SOLUTION: An estimation device comprises: an acquisition part for acquiring the setting of the number of electric waves of a beacon in which an intensity value in an estimation-objective position reaches a threshold or larger; and an electric field estimation part for estimating the number and a position of a beacon located in an estimation-objective region in order to receive a prescribed number of electric waves in the estimation-objective position on the basis of an evaluation function f(x) which is indicated when setting a ratio of a first region αin which the intensity value of the electric wave of the beacon reaches a value smaller than a threshold with f1 set in the estimation-objective region, a ratio of a second region βin which the intensity value of one electric wave reaches a value not smaller a threshold with f2 set in the estimation-objective region, a ratio of a third region γin which the intensity values of the two waves reach thresholds or larger with f3 set in the estimation-objective region, and a ratio of a fourth region δin which the intensity values of the three or more electric waves reach thresholds or larger with f4 set in the estimation-objective region as weighing coefficients which vary according to positions x, y, and also on the basis of a value which is acquired by the acquisition part.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示は、推定装置、推定方法、及びプログラムに関する。   The present disclosure relates to an estimation device, an estimation method, and a program.

ビーコンやWiFi(登録商標)等の電波発信器から発信される電波の強度値を利用して、ユーザの位置を測位して得られた位置情報を利用した様々なサービスが開発されており、位置情報の重要性が高まっている。ユーザの位置を測位する方法として、GPS(Global Positioning System)の電波が届かない屋内等では、複数の電波発信器等の電波を用いたフィンガープリントと呼ばれる、電波の強度を表す電場マップを用いた測位方法がある。   Various services have been developed that use position information obtained by measuring the position of the user using the intensity value of radio waves transmitted from radio wave transmitters such as beacons and WiFi (registered trademark), etc. The importance of information is increasing. As a method of measuring the position of the user, an electric field map representing the strength of radio waves called fingerprint using radio waves of a plurality of radio wave transmitters etc. is used indoors where the radio waves of GPS (Global Positioning System) do not reach. There is a positioning method.

上記測位方法に用いる電場マップを構築する方法として、例えば非特許文献1には、屋外において、ビルや壁等の障害物による遮断や反射等の影響を考慮して、トレーニングデータから電場マップを構築する方法が開示されている。   As a method of constructing an electric field map used for the above-mentioned positioning method, for example, Non-Patent Document 1 constructs an electric field map from training data taking into consideration the influence of obstructions and reflections by obstacles such as buildings and walls outdoors. Methods are disclosed.

「無線電波測位手法における障害物を考慮した電波マップの構築」、桑原雅明、西尾信彦、マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2008)シンポジウム、平成20年7月"Construction of Radio Wave Map Considering Obstacles in Radio Wave Positioning Method", Masaaki Kuwahara, Nobuhiko Nishio, Multimedia, Distributed, Cooperative and Mobile (DICOMO 2008) Symposium, July 2008

ところで、従来の電場マップを用いた測位では、電波発信器の位置が適切な位置に設置されていない場合、測位精度が低下する場合があった。例えば、測位方法として、ジオフェンシング、2点測位、及び多点測位等の測位方法があるが、これらの測位方法に応じて、最適な電場マップは異なるという問題が生じる場合があった。   By the way, in the positioning which used the conventional electric field map, when the position of the radio wave transmitter was not installed in the suitable position, there existed a case where positioning accuracy fell. For example, as positioning methods, there are positioning methods such as geo-fencing, two-point positioning, and multi-point positioning, but there has been a case in which there is a problem that optimal electric field maps differ depending on these positioning methods.

本開示は上記問題点を考慮してなされたものであり、測位方法に応じた最適な位置に電波発信装置を配置することができる、推定装置、方法、及びプログラムを提供することを目的とする。   The present disclosure has been made in consideration of the above problems, and an object thereof is to provide an estimation device, a method, and a program capable of arranging a radio wave transmission device at an optimal position according to a positioning method. .

上記目的を達成するために、本開示の第1の態様の推定装置は、推定の対象となる推定対象領域内に、測位に用いる電波を発信する電波発信装置を設置する位置を推定する推定装置であって、前記推定対象領域内の推定対象位置における、強度値が閾値以上となる、前記電波発信装置により発信された前記電波の数の設定を取得する取得部と、f1を前記推定対象領域のうち、前記電波発信装置の電波の強度値が前記閾値未満となる第1の領域の割合、f2を前記推定対象領域のうち、1つの前記電波の強度値が前記閾値以上となる第2の領域の割合、f3を前記推定対象領域のうち、2つの前記電波の強度値が前記閾値以上となる第3の領域の割合、f4を前記推定対象領域のうち、3つ以上の前記電波の強度値が前記閾値以上となる第4の領域の割合、αx、y、βx、y、γx、y、及びδx、yを、推定対象位置x、yに応じて変化する重み付け係数とした場合に、下記(1−1)式により表される評価関数f(x)と、前記取得部が取得した数とに基づいて、前記推定対象位置において所望の数の電波を受信するために前記推定対象領域内に設置する前記電波発信装置の数及び位置を推定する電場推定部と、を備えた推定装置。
In order to achieve the above object, an estimation device according to a first aspect of the present disclosure estimates a position at which a radio wave transmission device for transmitting a radio wave used for positioning is installed in an estimation target area to be estimated. An acquisition unit configured to acquire the setting of the number of radio waves transmitted by the radio wave transmission device whose intensity value is equal to or greater than a threshold at an estimation target position in the estimation target region; The ratio of the first region in which the strength value of the radio wave of the radio wave transmission device is less than the threshold, the second one in which the strength value of one of the radio waves in the estimation target area is greater than the threshold The ratio of the area f3, the ratio of the third area where the intensity value of the two radio waves is equal to or more than the threshold in the estimation target area, the intensity of three or more of the waves in the estimation target area f4 The fourth value is greater than or equal to the threshold The ratio of the area, alpha x, y, beta x, y, gamma x, y, and [delta] x, a y, the estimated object position x, when the weighting coefficient that varies according to y, the following (1-1) The radio wave installed in the estimation target area to receive a desired number of radio waves at the estimation target position based on the evaluation function f (x) represented by a formula and the number acquired by the acquisition unit An electric field estimating unit that estimates the number and position of transmitting devices.

上記目的を達成するために、本開示の第2の態様の推定装置は、第1の態様の推定装置において、前記重み付け係数の各々は、前記取得部が取得した前記電波の数と前記推定対象位置に応じて定められる。   In order to achieve the above object, in the estimation device of the second aspect of the present disclosure, in the estimation device of the first aspect, each of the weighting coefficients corresponds to the number of radio waves acquired by the acquisition unit and the estimation target It is decided according to the position.

本開示の第3の態様は、第1の態様または第2の態様の推定装置において、前記電場推定部は、前記電波発信装置と前記推定対象位置との距離が短くなるほど値が大きくなる空間伝搬係数を含み、かつ、前記電波発信装置と前記推定対象位置との距離が短くなるほど前記空間伝搬係数が異なる値となる頻度が多くなる、対数関数で表される電波伝搬モデルに基づき得られた、前記推定対象位置における前記電波発信装置から発せられた電波の前記推定対象位置における強度、を用いて推定する。   A third aspect of the present disclosure is the estimation device according to the first aspect or the second aspect, wherein the electric field estimation unit increases space as the distance between the radio wave transmission device and the estimation target position decreases. Obtained on the basis of a radio wave propagation model represented by a logarithmic function, in which a coefficient is included, and the frequency with which the space propagation coefficient takes different values increases as the distance between the radio wave transmission device and the estimation target position decreases. It estimates using the intensity | strength in the said estimation object position of the electromagnetic wave emitted from the said electromagnetic wave transmission apparatus in the said estimation object position.

本開示の第4の態様は、第1の態様から第3の態様のいずれか1態様の推定装置において、前記評価関数f(x)は、前記(1−1)式に対して、кを重み付け係数とし、前記電波発信装置同士の距離を最大化するための項であるf5’を更に追加した下記(2)式で表され、前記f5’は、前記距離が、前記電波発信装置が発する前記電波による測位が可能な範囲を円形状で表した場合の前記円の半径よりも小さい場合、ペナルティ項として機能する、
According to a fourth aspect of the present disclosure, in the estimation device according to any one of the first to third aspects, the evaluation function f (x) is a function of к with respect to the equation (1-1). The weighting factor is expressed by the following equation (2) which further adds f5 'which is a term for maximizing the distance between the radio wave transmission devices, and the f5' is the distance emitted by the radio wave transmission device. It functions as a penalty term if it is smaller than the radius of the circle when the range in which positioning by the radio wave is possible is represented by a circle.

本開示の第5の態様は、第1の態様から第4の態様のいずれか1態様の推定装置において、前記電場推定部は、前記推定対象領域内に設置する電波発信装置の数である装置数の変更と、前記評価関数f(x)の最適化と、を交互に行う最適化処理を行う。   A fifth aspect of the present disclosure relates to the estimation device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the electric field estimation unit is the number of radio wave transmission devices installed in the estimation target area. An optimization process is performed to alternately change the number and optimize the evaluation function f (x).

また、本開示の第6の態様の推定装置は、屋内空間において電波、音波、及び光波のうちの少なくとも1つの波を用いて測位を行うために、前記波を発信する装置である波発信装置の配置位置を推定する推定装置であって、第1の波発信装置が発する波を測位に用いることができる領域であるカバーエリアと、前記カバーエリアと重複させるべき第2の波発信装置のカバーエリアの数であるnとを取得する取得部と、前記屋内空間における前記第1の波発信装置のカバーエリアと、前記第2の波発信装置のカバーエリアとの数がnである領域を最大化し、かつ前記屋内空間におけるいずれの波発信装置のカバーエリアにも含まれない領域を最小化するように、前記第1の波発信装置と、前記第2の波発信装置との設置位置を推定する推定部と、を備える。   In addition, the estimation device according to the sixth aspect of the present disclosure is a device for transmitting a wave, which transmits the wave in order to perform positioning using at least one wave of radio wave, sound wave, and light wave in indoor space. And a cover area which is an area in which waves emitted from the first wave transmission device can be used for positioning, and a cover of the second wave transmission device to be overlapped with the cover area. An acquisition unit for acquiring n, which is the number of areas, a cover area of the first wave transmitting device in the indoor space, and an area in which the number of cover areas of the second wave transmitting device is n Estimate the installation positions of the first wave transmitting device and the second wave transmitting device so as to minimize the area not included in the cover area of any wave transmitting device in the indoor space And the estimation unit Equipped with a.

上記目的を達成するために、本開示の第7の態様の推定装置は、推定の対象となる推定対象領域内に、測位に用いる波を発信する発信装置を設置する位置を推定する推定装置であって、前記推定対象領域内の推定対象位置における、強度値が閾値以上となる、前記発信装置により発信された前記波の数の設定を取得する取得部と、f1を前記推定対象領域のうち、前記発信装置の波の強度値が前記閾値未満となる第1の領域の割合、f2を前記推定対象領域のうち、1つの前記波の強度値が前記閾値以上となる第2の領域の割合、f3を前記推定対象領域のうち、2つの前記波の強度値が前記閾値以上となる第3の領域の割合、f4を前記推定対象領域のうち、3つ以上の前記波の強度値が前記閾値以上となる第4の領域の割合、αx、y、βx、y、γx、y、及びδx、yを、前記推定対象位置x、yに応じて変化する重み付け係数とした場合に、下記(1−1)式により表される評価関数f(x)と、前記取得部が取得した数とに基づいて、前記推定対象位置において所望の数の波を受信するために前記推定対象領域内に設置する前記発信装置の数及び位置を推定する推定部とを備え、前記波は電波、音波、光波のいずれか1つである推定装置。
In order to achieve the above object, an estimation apparatus according to a seventh aspect of the present disclosure is an estimation apparatus for estimating a position where a transmission apparatus for transmitting a wave used for positioning is installed in an estimation target area to be estimated. An acquisition unit configured to acquire the setting of the number of waves transmitted by the transmission device whose intensity value is equal to or greater than a threshold at an estimation target position in the estimation target region; f1 among the estimation target region The ratio of the first area in which the intensity value of the wave of the transmission device is less than the threshold, the ratio of the second area in which the intensity value of one of the waves is equal to or greater than the threshold , F3 is the ratio of the third region in which the strength value of two of the waves is equal to or more than the threshold in the estimation target region, f4 is the strength value of three or more of the waves in the estimation target region The ratio of the fourth region which is equal to or greater than the threshold, α x, y , When β x, y 1 , γ x, y and δ x, y are weighting coefficients that change according to the estimation target position x, y, an evaluation function f represented by the following equation (1-1) Estimating the number and position of the transmission devices installed in the estimation target area to receive a desired number of waves at the estimation target position based on (x) and the number acquired by the acquisition unit An estimation apparatus, comprising: an estimation unit, wherein the wave is any one of a radio wave, a sound wave, and a light wave.

上記目的を達成するために、本開示の第8の態様の推定方法は、 推定の対象となる推定対象領域内に、測位に用いる電波を発信する電波発信装置を設置する位置を推定する推定装置における推定方法であって、前記推定対象領域内の推定対象位置における、強度値が閾値以上となる、前記電波発信装置により発信された前記電波の数の設定を取得するステップと、電場推定部により、f1を前記推定対象領域のうち、前記電波発信装置の電波が到達していない第1の領域の割合、f2を前記推定対象領域のうち、1つの前記電波発信装置の電波が到達している第2の領域の割合、f3を前記推定対象領域のうち、2つの前記電波発信装置の電波が到達している第3の領域の割合、f4を前記推定対象領域のうち、3つ以上の前記電波発信装置の電波が到達している第4の領域の割合、αx、y、βx、y、γx、y、及びδx、yを、前記推定対象位置x、yに応じて変化する重み付け係数とした場合に、下記(1−1)式により表される評価関数f(x)と、取得した電波の数の設定数とに基づいて、前記推定対象位置において所望の数の電波を受信するために前記推定対象領域内に設置する前記電波発信装置の数及び位置を推定するステップ、の処理を含む。
In order to achieve the above object, according to an estimation method of an eighth aspect of the present disclosure, there is provided an estimation device for estimating a position where a radio wave transmission device for transmitting radio waves used for positioning is installed in an estimation target area to be estimated. Obtaining the setting of the number of the radio waves transmitted by the radio wave transmission device, the intensity value at the estimation target position in the estimation target area being equal to or greater than a threshold, and the electric field estimation unit The ratio of the first area to which the radio wave of the radio wave transmission device does not reach out of the estimation target area, f1, and the radio wave of one of the radio wave transmission devices of the estimation target area reaches f2 The ratio of the second area, f3 to the ratio of the third area to which the radio waves of the two radio wave transmitting devices reach out of the estimation target area, f4 to the three or more of the estimation target areas Radio wave transmitter Weighting coefficient waves of the proportion of the fourth region has been reached, α x, y, β x , y, γ x, y, and [delta] x, a y, varies depending on the estimated target position x, y In the above case, a desired number of radio waves are received at the estimation target position based on the evaluation function f (x) represented by the following equation (1-1) and the set number of acquired radio waves: And the step of estimating the number and position of the radio wave transmission devices installed in the estimation target area.

上記目的を達成するために、本開示の第9の態様のプログラムは、コンピュータを、第1の態様〜第7の態様の何れか1態様に記載の推定装置の各部として機能させるためのものである。   In order to achieve the above object, a program of a ninth aspect of the present disclosure is for causing a computer to function as each part of the estimation device according to any one of the first to seventh aspects. is there.

本開示によれば、測位方法に応じた最適な位置に電波発信装置を配置することができる、という効果が得られる。   According to the present disclosure, it is possible to obtain the effect that the radio wave transmission device can be arranged at the optimum position according to the positioning method.

第1実施形態における電波伝搬モデルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the electromagnetic wave propagation model in 1st Embodiment. 第1実施形態における電波伝搬モデルの一例を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating an example of the electromagnetic wave propagation model in 1st Embodiment. ジオフェンシングを用いた測位方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positioning method using geo fencing. 2点測位を用いた測位方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positioning method using 2 point positioning. 多点測位を用いた測位方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positioning method using multipoint positioning. 第1実施形態における電波発信器の設置の最適化方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optimization method of installation of the electromagnetic wave transmitter in 1st Embodiment. 第1実施形態における電波発信器の設置の最適化方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optimization method of installation of the electromagnetic wave transmitter in 1st Embodiment. 第1実施形態における推定装置の構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the estimation apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態における電場推定部が実行する電波伝搬モデル導出ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the electromagnetic wave propagation model derivation | leading-out routine which the electric field estimation part in 1st Embodiment performs. 第1実施形態における電波強度推定装置が実行する推定ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the estimation routine which the field intensity estimation apparatus in 1st Embodiment performs. 第1実施形態における電波強度推定装置により導出された、ジオフェンシングを用いた測定方法に対する、推定配置図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the presumed arrangement | positioning figure with respect to the measuring method using the geo-fencing which was derived | led-out by the field intensity estimation apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態における電波強度推定装置の実装例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of implementation of the field intensity estimation apparatus in 1st Embodiment. 電波伝搬モデルによる電波強度値の近似について説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating approximation of the field intensity value by a field propagation model. 電波発信装置の電波強度を利用する測位方式を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positioning system using the electromagnetic wave intensity of an electromagnetic wave transmission apparatus. 電波、音波、レーザ等の遅れ時間を利用する測位方式を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positioning system using delay time, such as an electromagnetic wave, an acoustic wave, and a laser. 電波及び音波等が到来する角度(方向)を利用する測位方式について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positioning system using the angle (direction) which an electromagnetic wave, a sound wave, etc. arrive. 発信装置からユーザまでの距離を直接計測する測位方式について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positioning system which measures the distance from a transmitter to a user directly. 第2実施形態における発信装置の設置の最適化方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optimization method of installation of the transmission device in 2nd Embodiment. 発信装置の数に基づき、測位の精度と、システム全体に関わるコスト(初期投資コスト及び運用コスト等)との関係を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the relationship between the precision of positioning, and the cost (an initial investment cost, an operation cost, etc.) in connection with the whole system based on the number of transmission apparatuses. 発信装置の数に基づき、測位の精度と、システム全体に関わるコスト(初期投資コスト及び運用コスト等)との関係を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the relationship between the precision of positioning, and the cost (an initial investment cost, an operation cost, etc.) in connection with the whole system based on the number of transmission apparatuses. 測位システムを構築するための推定対象領域の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the presumed object area | region for constructing a positioning system. 推定対象領域に対する測位システムの構築について説明するための説明図である。It is an explanatory view for explaining construction of a positioning system to a presumed object field. 第2実施形態における発信装置の最適化方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optimization method of the transmission device in 2nd Embodiment. ジオフェンシングに適した発信装置の設置位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the installation position of the transmission apparatus suitable for geofencing. 2点測位に適した発信装置の設置位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the installation position of the transmission apparatus suitable for 2 point | piece positioning. 多点測位に適した発信装置の設置位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the installation position of the transmission apparatus suitable for multipoint positioning. 第2実施形態における表示装置の構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the display apparatus in 2nd Embodiment. 第2実施形態の表示装置で実行されるルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the routine performed with the display apparatus of 2nd Embodiment.

[第1実施形態]
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明を限定するものではない。以下では一例として、電波発信装置が、自装置を識別するためのビーコンID(Identification)を含むビーコン信号を送信するビーコン(Beacon)である場合について説明するが、電波発信装置はビーコンに限定されるものではない。このようなビーコン信号としては、例えば、WiFi(登録商標)信号、及びBLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)信号等を用いることができる。
First Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment does not limit the present invention. Although the case where the radio wave transmission device is a beacon (Beacon) transmitting a beacon signal including a beacon ID (Identification) for identifying the own device will be described as an example below, the radio wave transmission device is limited to the beacon It is not a thing. As such a beacon signal, for example, a WiFi (registered trademark) signal, a BLE (Bluetooth (registered trademark) Low Energy) signal, or the like can be used.

まず、本開示の電波伝搬モデルについて説明する。   First, the radio wave propagation model of the present disclosure will be described.

一般的に、ビーコンから離れた地点におけるビーコン信号の電波強度(RSSI:Received Signal Strength Indicator)は、下記(1)式で表される電波伝搬モデルで示される。なお、下記(1)式における「d」は、ビーコンの設置位置からの距離(d>0)であり、「K」はビーコンの最大電波出力であり、「n」は空間伝搬係数であり、「C」は、定数項である。   In general, the signal strength of a beacon signal (RSSI: Received Signal Strength Indicator) at a point away from a beacon is represented by a radio wave propagation model represented by the following equation (1). In the following equation (1), “d” is the distance from the beacon installation position (d> 0), “K” is the maximum radio wave output of the beacon, and “n” is the space propagation coefficient, "C" is a constant term.

RSSI=K−(n×log10d−C) ・・・(1) RSSI = K− (n × log 10 d−C) (1)

上記「K」は、既知の値であり、「n」及び「C]は、環境によって変化するモデル係数である。実測点のプロットに最もフィットするようなn及びCの組合せは、最小二乗法等様々な方法で導出することができる。導出したモデル係数(n,C)により定義された上記(1)式の電波伝搬モデルで、電波強度の実測値(以下、単に「実測値」という場合がある)を繋いで得られる電波伝搬曲線を近似することにより、実測点以外の様々な地点における電波強度を導出することが可能となる。   The above "K" is a known value, and "n" and "C" are model coefficients that change depending on the environment.The combination of n and C that best fits the plot of measured points is the least squares method In the radio wave propagation model of the above equation (1) defined by the derived model coefficients (n, C), the measured value of the radio wave intensity (hereinafter referred to simply as “measured value”) By approximating the radio wave propagation curve obtained by connecting the two), it becomes possible to derive the radio wave intensity at various points other than the measurement point.

図11には、ビーコンからの距離と、電波強度との関係を表したグラフを示す。図11には、ビーコンからの距離が異なる、8つの地点における電波強度の実測値のグラフの一例と、上記(1)式の電波伝搬モデルにより導出される電波強度値のグラフの一例が示されている。   FIG. 11 is a graph showing the relationship between the distance from the beacon and the radio wave intensity. FIG. 11 shows an example of a graph of measured values of radio wave intensities at eight points having different distances from the beacon and an example of a graph of radio wave intensity values derived by the radio wave propagation model of the above equation (1). ing.

図11に示すように、ビーコンからの距離が短くなるほど、換言するとビーコンに近付くほど、実測値と、電波伝搬モデルにより導出される電波強度値との乖離が大きくなる傾向がある。すなわち、図11に示した場合では、ビーコン付近の地点については、実際の電波強度を、一つの電波伝搬モデルにより適切に電波伝搬曲線を近似することができない。   As shown in FIG. 11, the shorter the distance from the beacon, in other words, the closer to the beacon, the greater the divergence between the measured value and the radio wave intensity value derived by the radio wave propagation model. That is, in the case shown in FIG. 11, with respect to a point near the beacon, it is not possible to approximate the actual radio wave intensity appropriately by using one radio wave propagation model.

一般に、電波伝搬モデルをユーザの位置を測位するための測位装置に適用する場合、電波伝搬モデルにおいて電波強度の変化率が大きい、ビーコンから一定の範囲内の距離(ビーコン付近)に対して利用される。そのため、ビーコン付近における電波伝搬モデルの近似精度は、測位精度に多大な影響を与える。   In general, when the radio wave propagation model is applied to a positioning device for positioning the position of a user, it is used for a distance (near the beacon) within a certain range from a beacon with a large rate of change in radio wave intensity in the radio wave propagation model. Ru. Therefore, the approximation accuracy of the radio wave propagation model in the vicinity of the beacon greatly affects the positioning accuracy.

そこで、本開示では、電波伝搬モデルの近似精度が低下するビーコン付近の区間を複数の区間に分割し、分割した区間毎に、実測値を用いて導出されたモデル係数(n,C)を用いた電波伝搬モデルを適用する。例えば、図1に示したように電波強度の実測値が得られた場合、まず、電波強度値の変化率が比較的大きい、ビーコンからの距離がd0〜d2(d0<d2)の区間と、電波強度値の変化率が比較的小さい、ビーコンからの距離がd2〜d3(d2<d3)の区間とに分割する。さらに、ビーコンからの距離がd0〜d2の区間について、複数の区間(区間d0〜d1、及び区間d1〜d2の2つの区間)に分割する。そして、区間毎に、上記(1)式におけるモデル係数(n,C)を導出して電波伝搬曲線を近似した電波伝搬モデルを定義する。ここで、区間d0〜d1の空間伝搬係数をn1、区間d1〜d2の空間伝搬係数をn2、及び区間d2〜d3の空間伝搬係数をn3とすると、空間伝搬係数n1は空間伝搬係数n2よりも大きく、空間伝搬係数n2は空間伝搬係数n3よりも大きい(n1>n2>n3)という関係が成り立つ。すなわち、ビーコンに近い区間ほど、空間伝搬係数nの値が大きくなる。例えば、下記(2)式の関係が成り立つ。   Therefore, in the present disclosure, a section in the vicinity of a beacon where the approximation accuracy of the radio wave propagation model decreases is divided into a plurality of sections, and model coefficients (n, C) derived using actual values are used for each divided section. Apply the radio wave propagation model. For example, as shown in FIG. 1, when the measured value of the radio wave intensity is obtained, first, a section from the beacon having a relatively large change rate of the radio wave intensity value and a distance of d0 to d2 (d0 <d2), It is divided into sections where the rate of change of the radio wave intensity value is relatively small and the distance from the beacon is d2 to d3 (d2 <d3). Furthermore, the distance from the beacon is divided into a plurality of sections (sections d0 to d1 and two sections of sections d1 to d2) for the sections d0 to d2. Then, the model coefficients (n, C) in the equation (1) are derived for each section to define a radio wave propagation model in which the radio wave propagation curve is approximated. Here, assuming that the space propagation coefficient in section d0 to d1 is n1, the space propagation coefficient in section d1 to d2 is n2, and the space propagation coefficient in section d2 to d3 is n3, the space propagation coefficient n1 is higher than the space propagation coefficient n2 The space propagation coefficient n2 is larger than the space propagation coefficient n3 (n1> n2> n3). That is, the value of the space propagation coefficient n becomes larger as the section is closer to the beacon. For example, the following equation (2) holds.

n1=n3+0.2
n2=n3+0.04 ・・・(2)
n1 = n3 + 0.2
n2 = n3 + 0.04 (2)

このような空間伝搬係数n1、n2、n3により上記(1)式の電波伝搬モデルを定義することにより、図1に示すように、区間毎に電波伝搬モデルにより導出される電波強度値と、実測値との乖離が抑制され、電波伝搬モデルによる近似精度が向上する。   By defining the radio wave propagation model of the above equation (1) with such space propagation coefficients n1, n2 and n3, as shown in FIG. 1, the radio wave intensity value derived by the radio wave propagation model for each section and the actual measurement Deviation from the value is suppressed, and the approximation accuracy by the radio wave propagation model is improved.

一方、区間d2〜d3において適用する空間伝搬係数n3により定義された電波伝搬モデルで全ての区間における電波強度値を導出した場合、図2に示すように、ビーコン付近(区間d0〜d2)では、実測値と、電波伝搬モデルにより導出される電波強度値との乖離が大きくなる。   On the other hand, when radio wave intensity values in all the sections are derived by the radio wave propagation model defined by the space propagation coefficient n3 applied in the sections d2 to d3, as shown in FIG. 2, in the vicinity of the beacon (section d0 to d2) The divergence between the actual measurement value and the radio wave intensity value derived by the radio wave propagation model becomes large.

従って、本開示では、上述したように、ビーコンからの距離に応じた区間を電波強度値の変化率が比較的大きい区間と、電波強度値の変化率が比較的小さい区間とに分割し、さらに電波強度値の変化率が比較的小さい区間内を複数の区間に分割し、区間毎に電波伝搬モデルに適用する空間伝搬係数nの値(図1では、n1〜n3)を切り替える。   Therefore, in the present disclosure, as described above, the section according to the distance from the beacon is divided into a section in which the rate of change in the field strength value is relatively large and a section in which the rate of change in the field strength value is relatively small. A section in which the rate of change of the radio wave intensity value is relatively small is divided into a plurality of sections, and the value (n1 to n3 in FIG. 1) of the space propagation coefficient n applied to the radio wave propagation model is switched for each section.

すなわち、本開示では、1つの式で表される最適化された電波伝搬モデルを、その係数である空間伝搬係数を、電波強度を推定する推定対象地点とビーコンとの距離に応じて切り替えながら用いて、各ビーコンによる電場を推定する。   That is, in the present disclosure, the optimized radio wave propagation model represented by one equation is used while switching the space propagation coefficient, which is the coefficient, according to the distance between the estimation target point for estimating the radio wave intensity and the beacon. And estimate the electric field by each beacon.

なお、空間伝搬係数を切り替えるための区間は、ビーコンに近くなるほど短い区間とすることが好ましい。ビーコンに近くなるほど、電波強度値の変化率(電波伝搬曲線の曲率)が大きくなるため、空間伝搬係数を切りかえる区間を短くすることにより、電波伝搬曲線の近似精度がより高くなる。   In addition, it is preferable to make the area for switching a space propagation coefficient into a short area, so that it is close to a beacon. As the rate of change of the radio wave intensity value (curvature of the radio wave propagation curve) becomes larger as it gets closer to the beacon, the approximation accuracy of the radio wave propagation curve becomes higher by shortening the section in which the space propagation coefficient is switched.

なお、空間伝搬係数を切り替えるための区間分割の方法としては、例えば、電波伝搬曲線との近似誤差の二乗和が最小になる基準に従って、区間分割数を変更して、誤差が最小となるように、自動的に最小の分割数に区間分割数を決定する方法が挙げられる。また例えば、区間分割の方法としては、電波伝搬曲線の曲率の変化に注目し、変化率が閾値以上となった地点で分割する方法が挙げられる。この方法の場合、電波強度値の変化率が比較的大きい区間と、電波強度値の変化率が比較的小さい区間とに分割する際に用いる閾値と、電波強度値の変化率が比較的小さい区間内において空間伝搬係数を切り替える区間を分割する際に用いる閾値とを異ならせることが好ましい。   In addition, as a method of section division for switching the space propagation coefficient, for example, the number of section divisions is changed according to a standard that the sum of squares of approximation errors with the radio wave propagation curve is minimized, and the error is minimized. There is a method of automatically determining the number of divisions into the minimum number of divisions. Also, for example, as a method of section division, a method of focusing on a change in curvature of the radio wave propagation curve and dividing at a point where the rate of change is equal to or more than a threshold value can be mentioned. In this method, a threshold used when dividing into a section in which the rate of change in the field strength value is relatively large and a section in which the rate of change in the field strength value is relatively small, and a section in which the rate of change in the field strength value is relatively small It is preferable to make the threshold different from that used when dividing the section for switching the space propagation coefficient in the inside.

次に、本実施形態におけるビーコンの設置に関する推定方法について説明する。本実施形態では、測位方法に応じて適切なビーコンの設置数及び設置位置を推定する。測位方法としては、例えば、ジオフェンシング、2点測位、及び多点測位等を用いた方法が挙げられる。   Next, the estimation method regarding installation of the beacon in this embodiment is demonstrated. In the present embodiment, the appropriate number of beacons and the installation position are estimated according to the positioning method. Examples of the positioning method include methods using geo-fencing, two-point positioning, and multi-point positioning.

ジオフェンシングを用いた測位方法では、ビーコンからの電波の強度値が閾値以上である領域(以下、「電場領域」という)が重複する領域が少なくなるように設けられ、電場領域の出入りの監視等を行うことで測位を行うことができる。例えば、図3Aに示した例のように、ビーコン同士の電場領域が重複しないように、ビーコンが設置される。一方、2点測位を用いた測位方法では、図3Bに示すように、2つのビーコンの電場領域が重畳される状態にビーコンを設置することで、ビーコンの位置を結んだ線分上における任意の位置の測位を行うことができる。また一方、多点測位を用いた測位方法では、図3Cに示すように、3つ以上のビーコンの電場領域が重畳される状態にビーコンを設置することで、重畳された領域内における任意の位置の測位を行うことができる。   In the positioning method using geofencing, the area where the intensity value of the radio wave from the beacon is equal to or more than the threshold (hereinafter, referred to as "electric field area") is provided so as to reduce the overlapping area. Positioning can be performed. For example, as in the example shown in FIG. 3A, the beacons are installed so that the electric field regions of the beacons do not overlap. On the other hand, in the positioning method using two-point positioning, as shown in FIG. 3B, by placing the beacon in a state in which the electric field regions of two beacons are superimposed, any position on the line segment connecting the beacon positions The position can be measured. On the other hand, in the positioning method using multipoint positioning, as shown in FIG. 3C, the beacon is placed in a state in which the electric field area of three or more beacons is overlapped, thereby arbitrary position in the overlapped area Positioning can be performed.

そこで、本実施形態では、測位方法に応じて、各ビーコンの電場領域及び電場領域の重複状態に応じた領域の面積を最適化することで、ビーコンの設置位置を最適化する。そのため、本実施形態では、測位方法に応じて、図4に示した4種類の領域(領域92〜98)の面積(割合)を要素とした評価関数f(x)を構成し、最適化法を用いて自動的に、最適なビーコンの設置数及び設置位置(以下、単に「ビーコンの設置」という)の推定を行う。要は、本実施形態では、測位方法に応じて、測位を行う地点におけるビーコンの電波の数を最適化する。すなわち、測位方法に応じて、測位を行う地点における電波の数が最適となるようなビーコンの設置数及び設置位置を推定する。   So, in this embodiment, the installation position of a beacon is optimized by optimizing the area of the field according to the overlapping state of the electric field field of each beacon, and an electric field field according to a positioning method. Therefore, in this embodiment, according to the positioning method, the evaluation function f (x) having the area (ratio) of the four types of areas (areas 92 to 98) shown in FIG. Is used to estimate the optimum number of beacons installed and their installation positions (hereinafter simply referred to as "beacon installation"). The point is that, in the present embodiment, the number of radio waves of beacons at a point to be measured is optimized according to the positioning method. That is, according to the positioning method, the installation number and installation position of beacons are estimated such that the number of radio waves at the position to be measured becomes optimum.

全ての測位方法において、全ビーコンの電場領域外の領域、すなわち全ビーコンについて、電波の強度値が閾値未満となる領域である領域92の面積を、最小化する。また、ジオフェンシングを用いた測位方法では、1つのビーコンによる電場領域、すなわち複数の電場領域が重畳しない領域94の面積を、最大化する。また、2点測位方法では、2つのビーコンによる電場領域が重畳する領域96を、最大化する。さらに、多点測位方では、3つ以上のビーコンによる電場領域が重畳する領域98を、最大化する。   In all the positioning methods, the area of the area 92 which is the area outside the electric field area of all the beacons, that is, the area where the radio wave intensity value is less than the threshold value is minimized for all the beacons. Moreover, in the positioning method using geofencing, the electric field area by one beacon, ie, the area of the area 94 where a plurality of electric field areas do not overlap, is maximized. Moreover, in the two-point positioning method, the area 96 where the electric field area by two beacons overlaps is maximized. Furthermore, in the multipoint positioning method, the region 98 where the electric field regions of three or more beacons overlap is maximized.

上記評価関数f(x)は、下記(3)式で表される。なお、下記(3)式における「I」は、ビーコンの設置数及び設置位置を推定する対象となる領域(以下「推定対象領域」という)を任意の格子状に区切った際の格子点の総数である。また、「j」は、領域92に含まれる格子点の数であり、「k」は、領域94に含まれる格子点の数であり、「l」は、領域96に含まれる格子点の数であり、「n」は、領域98に含まれる格子点の数である。また、「P(x)」は、1(格子点jを含む領域92)/I、「P(x)」は、1(格子点kを含む領域94)/I、「P(x)」は、1(格子点lを含む領域96)/I、「P(x)」は、1(格子点nを含む領域98)/Iである。また、「α」、「β」、「γ」、及び「δ」は、重み付け係数であり、「κ」はペナルティ係数である。従って、「f1」は、領域92の割合であり、「f2」は、領域94の割合であり、「f3」は、領域94の割合であり、「f4」は、領域96の割合であり、「f5’」は、ビーコン間の距離を最大化するためのビーコンの配置に関するペナルティ項である。
また、関数F(・)は、測位手法に応じて、該当項の面積を最小化する必要がある項の場合は、(・)内の関数をそのまま利用して、該当項の面積を最小化し、一方、該当項の面積を最大化する必要がある項の場合は、(・)内の関数を逆数にして、該当項の面積を最大化するように設定するための関数である。
The evaluation function f (x) is expressed by the following equation (3). In addition, "I" in the following equation (3) is the total number of lattice points when an area (hereinafter referred to as "estimate target area") which is a target for estimating the number of installed beacons and the installation position is divided into arbitrary grids. It is. Also, “j” is the number of lattice points included in region 92, “k” is the number of lattice points included in region 94, and “l” is the number of lattice points included in region 96. And “n” is the number of lattice points included in the area 98. Also, “P j (x)” is 1 (region 92 including lattice point j) / I, “P k (x)” is 1 (region 94 including lattice point k) / I, “P l ( “x)” is 1 (region 96 including lattice point l) / I, “P n (x)” is 1 (region 98 including lattice point n) / I. Further, “α”, “β”, “γ”, and “δ” are weighting coefficients, and “κ” is a penalty coefficient. Accordingly, “f1” is the proportion of the area 92, “f2” is the proportion of the area 94, “f3” is the proportion of the area 94, and “f4” is the proportion of the area 96, “F5 ′” is a penalty term related to the arrangement of beacons to maximize the distance between beacons.
Also, in the case where the function F (·) needs to minimize the area of the corresponding term according to the positioning method, the function in (·) is used as it is to minimize the area of the corresponding term On the other hand, in the case of a term that needs to maximize the area of the relevant term, the function in (·) is set as an inverse to set so as to maximize the area of the relevant term.

ジオフェンシングを用いた測位方法の場合、ビーコンの設置の推定は、上記(3)式について、電場領域が重畳しない領域94に関する第2項を、面積を最大化する最適化項とし、第1、3、4項を最小化するペナルティ項とした下記(4)式により推定される。   In the case of the positioning method using geofencing, the estimation of the installation of the beacon is the optimization term that maximizes the area, where the second term for the area 94 where the electric field area does not overlap is the optimization term for the equation (3). It is estimated by the following equation (4) as a penalty term which minimizes the third and fourth terms.

一方、二点測位を用いた測位方法の場合、ビーコンの設置の推定は、上記(3)式について、2つのビーコンによる電場領域が重畳する領域96に関する第3項を、面積を最大化する最適化項とし、領域94に関する第2項を、準最大化する従属項とし、第1、4項を最小化するペナルティ項とした下記(5)式により推定される。ただし、下記(5)式において係数αは係数γよりも小さい(α<γ)。   On the other hand, in the case of a positioning method using two-point positioning, the estimation of the installation of beacons is an optimum for maximizing the third term concerning the area 96 where the electric field areas by two beacons overlap in the above equation (3). It is estimated by the following equation (5), where the second term relating to the area 94 is a dependent term to be quasi-maximized, and the first and fourth terms are penalty terms to be minimized. However, in the following equation (5), the coefficient α is smaller than the coefficient γ (α <γ).

なお、上記(5)式において、第5項のペナルティ項は、図5に示すように、各ビーコンAP(AP〜AP)同士の距離が最大となるように(分散するように)、各ビーコンAPの設置位置(電場領域の中心位置)間の距離が、電場領域の半径d以下になると、ペナルティ項として作用する。そのため、第5項のペナルティ項は、 In the above equation (5), as shown in FIG. 5, the penalty term of the fifth term is such that the distance between the beacons AP (AP 1 to AP N ) is maximized (dispersed), When the distance between the installation positions of the beacons AP (center position of the electric field area) becomes equal to or less than the radius d of the electric field area, it acts as a penalty term. Therefore, the penalty term of the fifth term is

の条件が成り立つ場合に作用する。 It works when the condition of

一方、多点測位を用いた測位方法の場合、ビーコンの設置の推定は、上記(3)式について、3つ以上のビーコンによる電場領域が重畳する領域98に関する第4項を、面積を最大化する最適化項とし、領域94及び領域96に関する第2、3項を、準最大化する従属項とし、第1項を最小化するペナルティ項とした下記(6)式により推定される。ただし、下記(6)式において係数α及び係数γは係数δよりも小さい(α<δ、γ<δ)。   On the other hand, in the case of the positioning method using multipoint positioning, estimation of the installation of the beacon maximizes the area of the fourth term regarding the area 98 where the electric field area by three or more beacons overlaps in the above equation (3) The optimization term is estimated, and the second and third terms of the area 94 and the area 96 are estimated by the following equation (6) as dependent terms for quasi-maximizing and the penalty term for minimizing the first term. However, in the following equation (6), the coefficient α and the coefficient γ are smaller than the coefficient δ (α <δ, γ <δ).

次に、上述したビーコンの推定に関する推定を行う装置である、本実施形態の推定装置について説明する。   Next, the estimation apparatus of the present embodiment, which is an apparatus for performing estimation regarding the above-described estimation of the beacon, will be described.

図6には、本実施形態の推定装置の一例の構成図を示す。図6に示すように、本実施形態の推定装置10は、シミュレーション条件設定部20、取得部21、導出部22、出力部24、及び実測値DB(Data Base)26を備える。なお、本実施形態の推定装置10は、具体的には、コンピュータプログラムであり、当該プログラムを記憶したROM(Read Only Memory)、CPU(Central Processing Unit)、及びRAM(Random Access Memory)等を含むコンピュータにおいて、当該プログラムを実行したCPUが、図6に示したシミュレーション条件設定部20、取得部21、導出部22、及び出力部24として機能する。   In FIG. 6, the block diagram of an example of the estimation apparatus of this embodiment is shown. As shown in FIG. 6, the estimation device 10 of the present embodiment includes a simulation condition setting unit 20, an acquisition unit 21, a derivation unit 22, an output unit 24, and a measured value DB (Data Base) 26. Specifically, the estimation device 10 of the present embodiment is a computer program, and includes a read only memory (ROM) storing the program, a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), and the like. In the computer, a CPU that executes the program functions as the simulation condition setting unit 20, the acquisition unit 21, the derivation unit 22, and the output unit 24 illustrated in FIG.

なお、起動部12は、バッチファイルであり、各々異なるシミュレーション条件が設定された複数の設定ファイルを含むシミュレーション条件2から、ビーコンを設置する位置を推定するためのシミュレーションに用いる設定ファイルを指定して、推定装置10を起動させる機能を有する。   The startup unit 12 is a batch file, and specifies a setting file to be used for a simulation for estimating a beacon installation position from simulation condition 2 including a plurality of setting files in which different simulation conditions are set. , And has a function of activating the estimation device 10.

シミュレーション条件2は、導出対象領域毎のシミュレーション条件が設定された設定ファイルを複数含む。   The simulation condition 2 includes a plurality of setting files in which simulation conditions for each derivation target area are set.

本実施形態のシミュレーション条件設定部20は、シミュレーション条件2から導出対象領域に応じた設定ファイルを読み込み、導出部22において利用可能とするために設定する機能を有する。そのため、シミュレーション条件設定部20からは、設定ファイルに応じて設定されたシミュレーション条件が出力される。   The simulation condition setting unit 20 of the present embodiment has a function of reading a setting file corresponding to the derivation target area from the simulation condition 2 and setting the setting file to be available in the derivation unit 22. Therefore, the simulation condition setting unit 20 outputs simulation conditions set according to the setting file.

また、本実施形態のシミュレーション条件設定部20は、詳細を後述する最適化部30でモデル係数(n,C)の最適化(評価関数f(n,C)の最小化)を行う際に用いるモデル係数(n,C)の初期値等を設定する機能を有する。そのため、シミュレーション条件設定部20からは、最適化部30の指示に応じて、上記最適化の導出に用いるモデル係数(n,C)が出力される。   Further, the simulation condition setting unit 20 of the present embodiment is used when the optimization unit 30 described in detail later optimizes the model coefficients (n, C) (minimizes the evaluation function f (n, C)). It has a function to set an initial value etc. of the model coefficient (n, C). Therefore, from the simulation condition setting unit 20, the model coefficients (n, C) used for the derivation of the optimization are output according to the instruction of the optimization unit 30.

本実施形態の取得部21は、ユーザがユーザインターフェイス(図示省略)等を用いて設定した測位方法3の設定を取得する機能を有する。本実施形態では、取得部21は、ジオフェンシング、2点測位、及び多点測位のいずれの方法を用いた測位を行うか否かの設定を取得する。   The acquisition unit 21 of the present embodiment has a function of acquiring the setting of the positioning method 3 set by the user using a user interface (not shown) or the like. In the present embodiment, the acquisition unit 21 acquires the setting of whether to perform positioning using any of geofencing, two-point positioning, and multipoint positioning.

本実施形態の導出部22は、上述したように、電波伝搬モデルを導出する機能を有する。導出対象領域内における電波強度の実測値のデータは、各ビーコンに対応付けられて実測値DB26に記憶されている。また、本実施形態の導出部22は、導出対象領域内に設置するビーコンの最適な設置数及び設置位置の推定を行う機能を有する。   As described above, the derivation unit 22 of the present embodiment has a function of deriving a radio wave propagation model. Data of measured values of the radio wave intensity in the derivation target area is stored in the measured value DB 26 in association with each beacon. Moreover, the derivation | leading-out part 22 of this embodiment has a function which estimates the optimal number of installation of the beacon installed in a derivation | leading-out object area | region, and an installation position.

図6に示すように、本実施形態の導出部22は、最適化部30、評価関数導出部32、電場推定部34、及び電波伝搬モデル部36を備える。電波伝搬モデル部36は、上述した本開示の電波伝搬モデルにより、電波強度値を導出する機能を有する。なお、本実施形態の電波伝搬モデル部36には、詳細を後述する最適化部30により最適化されたビーコンの設置位置に関する情報が入力される。本実施形態の電波伝搬モデル部36は、最適化部30からビーコンの設置位置に関する情報が入力された場合、電場推定部34から入力された指示に応じて、入力されたビーコンの設置位置にビーコンが設置された場合の電波強度値を導出し、導出した電波強度値を出力する。   As shown in FIG. 6, the derivation unit 22 of the present embodiment includes an optimization unit 30, an evaluation function derivation unit 32, an electric field estimation unit 34, and a radio wave propagation model unit 36. The radio wave propagation model unit 36 has a function of deriving a radio wave intensity value by the radio wave propagation model of the present disclosure described above. In addition, the information regarding the installation position of the beacon optimized by the optimization part 30 which mentions a detail later is input into the electromagnetic wave propagation model part 36 of this embodiment. When the radio wave propagation model unit 36 of the present embodiment receives information on the installation position of the beacon from the optimization unit 30, the radio wave propagation model unit 36 beacons at the installation position of the beacon that is input according to the instruction input from the electric field estimation unit 34. The radio wave intensity value in the case where is installed is derived, and the derived radio wave intensity value is output.

本実施形態の電場推定部34は、電波伝搬モデル部36に電波伝搬モデルを設定し、設定した電波伝搬モデルにより電波強度値を導出させる機能を有する。また、本実施形態の電場推定部34は、電波伝搬モデル部36から入力される電波強度値と、シミュレーション条件設定部20から取得したシミュレーション条件と、に基づいて、各ビーコンの電場領域を導出する。   The electric field estimation unit 34 of the present embodiment has a function of setting a radio wave propagation model in the radio wave propagation model unit 36 and deriving a radio wave intensity value by the set radio wave propagation model. Further, the electric field estimation unit 34 of the present embodiment derives the electric field area of each beacon based on the radio wave intensity value input from the radio wave propagation model unit 36 and the simulation conditions acquired from the simulation condition setting unit 20. .

本実施形態の評価関数導出部32は、最適化部30の指示に基づいて、実測値DB26から取得した実測値と、電波伝搬モデル部36により導出された電波強度値とに基づいて、上述した評価関数f(x)を導出して出力する機能を有する。   The evaluation function deriving unit 32 of the present embodiment described above based on the actual measurement value acquired from the actual measurement value DB 26 based on the instruction of the optimization unit 30, and the radio wave intensity value derived by the radio wave propagation model unit 36. It has a function of deriving and outputting an evaluation function f (x).

本実施形態の最適化部30は、測定方法に応じて評価関数f(x)を最小化することにより、推定対象領域におけるビーコンの設置数及び設置位置を最適化した推定結果7を出力する機能を有する。そのため最適化部30には、取得部21から、測定方法の設定を表す情報が入力される。また、最適化部30には、評価関数導出部32から評価関数f(x)が入力される。なお、本実施形態の最適化部30は、推定結果7として、推定対象領域におけるビーコンの設定位置、及び各ビーコンの電場領域を表す図(以下「推定配置図」という、後述の図9参照)を表す情報を出力する。また、最適化部30は、最適化の導出の途中経過、例えば、f1〜f5各々の値等、途中の計算結果を出力する。   The optimization unit 30 of the present embodiment is a function of outputting the estimation result 7 in which the number of installed beacons and the installation position in the estimation target area are optimized by minimizing the evaluation function f (x) according to the measurement method. Have. Therefore, information representing the setting of the measurement method is input from the acquisition unit 21 to the optimization unit 30. Further, the evaluation function f (x) is input from the evaluation function derivation unit 32 to the optimization unit 30. In addition, the optimization unit 30 of this embodiment is a diagram showing the setting position of the beacon in the estimation target region and the electric field region of each beacon as the estimation result 7 (hereinafter referred to as “estimated layout diagram”, see FIG. Output information representing Further, the optimization unit 30 outputs a calculation result in the middle of derivation of optimization, for example, values of each of f1 to f5.

また、本実施形態の最適化部30は、電波伝搬モデルのモデル係数(n,C)の最適化(評価関数f(n,C)の最小化)も行う。電波伝搬モデルの最適化の方法は特に限定されない。   Further, the optimization unit 30 of the present embodiment also performs optimization of the model coefficients (n, C) of the radio wave propagation model (minimization of the evaluation function f (n, C)). The method of optimization of the radio wave propagation model is not particularly limited.

本実施形態の出力部24には、最適化部30から出力された上記途中経過が入力され、入力された途中経過を経過記録4として外部に出力する。また、本実施形態の出力部24には、電場推定部34から推定結果7が入力され、入力された推定結果7を出力する。出力部24は、例えば、推定結果7の表示を行うモニタ等である。   The above-mentioned progress is output from the optimization unit 30 to the output unit 24 of the present embodiment, and the progress is input to the outside as a progress record 4. Further, the estimation result 7 is input from the electric field estimation unit 34 to the output unit 24 of the present embodiment, and the input estimation result 7 is output. The output unit 24 is, for example, a monitor that displays the estimation result 7.

次に、本実施形態の推定装置10の作用について説明する。   Next, the operation of the estimation device 10 of the present embodiment will be described.

起動部12により起動させられると、まず、推定装置10は、シミュレーション条件に応じた導出対象領域内に設けられた複数のビーコンから1つのビーコンを選択し、図7に一例を示す、電波伝搬モデル導出ルーチンを実行する。   When activated by the activation unit 12, first, the estimation device 10 selects one beacon from a plurality of beacons provided in the derivation target region according to the simulation conditions, and a radio wave propagation model, an example of which is shown in FIG. Execute the derivation routine.

図7に示したステップS10で電場推定部34は、選択したビーコンの実測値を実測値DB26から取得し、電波強度値の変化率に応じて、選択したビーコンの電波到達区間を、電波強度値の変化率が比較的大きい第1の区間、及び電波強度値の変化率が比較的小さい第2の区間に分割する。例えば、図1に示した例では、第1の区間を区間d0〜d2、及び第2の区間を区間d2〜d3とした分割を行う。なお、測位に用いる区間が、ビーコンからの距離に応じて予め定められている場合は、当該区間を第1の区間、当該区間外を第2の区間として分割すればよい。   In step S10 shown in FIG. 7, the electric field estimation unit 34 acquires the actual measurement value of the selected beacon from the actual measurement value DB 26, and the radio wave arrival section of the selected beacon is calculated based on the radio wave intensity value. Are divided into a first section in which the rate of change is relatively large and a second section in which the rate of change in the radio wave intensity value is relatively small. For example, in the example illustrated in FIG. 1, division is performed such that the first section is section d0 to d2 and the second section is section d2 to d3. When the section used for positioning is determined in advance according to the distance from the beacon, the section may be divided as a first section, and the outside of the section may be divided as a second section.

次のステップS12で電場推定部34は、第1の区間を上述したように複数の区間にさらに分割する。図1に示した例では、第1の区間を、区間d0〜d1と、区間d1〜d2の2つの区間に分割する。   In the next step S12, the electric field estimating unit 34 further divides the first section into a plurality of sections as described above. In the example shown in FIG. 1, the first section is divided into two sections of sections d0 to d1 and sections d1 to d2.

次のステップS14で電場推定部34は、区間毎に、上述したようにモデル係数(n,C)を導出して電波伝搬曲線を近似した電波伝搬モデルを定義した後、電波伝搬モデル導出ルーチンを終了する。図1に示した例では、空間伝搬係数n1、n2、及びn3を導出して、各々により、導出対象領域を定義する。   In the next step S14, the electric field estimation unit 34 derives the radio wave propagation model by approximating the radio wave propagation curve by deriving the model coefficients (n, C) as described above for each section, and then performs the radio wave propagation model derivation routine. finish. In the example shown in FIG. 1, space propagation coefficients n1, n2, and n3 are derived, and a derivation target region is defined by each.

電場推定部34は、導出対象領域内に設けられた複数のビーコンの各々に対して、当該電波伝搬モデル導出ルーチンを実行することにより、各ビーコンに対する電波伝搬モデルを電波伝搬モデル部36に設定する。なお、予め各ビーコンの電波伝搬モデルが得られている場合は、当該電波伝搬モデル導出ルーチンの実行を省略できることは言うまでもない。   The electric field estimation unit 34 sets the radio wave propagation model for each beacon in the radio wave propagation model unit 36 by executing the radio wave propagation model derivation routine for each of the plurality of beacons provided in the derivation target region. . Needless to say, when the radio wave propagation model of each beacon is obtained in advance, the execution of the radio wave propagation model deriving routine can be omitted.

次に、推定装置10は、図8に一例を示す、推定ルーチンを実行する。   Next, the estimation device 10 executes an estimation routine, an example of which is illustrated in FIG.

図8に示すように、ステップS100で推定装置10は、取得部21により、設定されている測定方法を取得する。   As shown in FIG. 8, in step S100, the estimation apparatus 10 causes the acquisition unit 21 to acquire the set measurement method.

次のステップS102で推定装置10は、最適化部30、評価関数導出部32、電場推定部34、及び電波伝搬モデル部36により、上述したように、測定方法に応じて、評価関数f(x)を最小化する。これにより、本実施形態の推定装置10では、導出対象領域件に応じて最適な、ビーコンの設置数及び設置位置が導出される。具体的には、最適化部30は、仮のビーコンの設置数及び設置位置について評価関数を導出し、評価関数f(x)が最小となった場合のビーコンの設置数及び設置位置が、最適なビーコンの設置数及び設置位置となる。   In the next step S102, the estimation device 10 performs the evaluation function f (x (x) according to the measurement method as described above by the optimization unit 30, the evaluation function derivation unit 32, the electric field estimation unit 34, and the radio wave propagation model unit 36. Minimize). Thereby, in the estimation device 10 of the present embodiment, the number of installed beacons and the optimum installation position are derived according to the derivation target area condition. Specifically, the optimization unit 30 derives an evaluation function for the number and location of temporary beacons, and the number and location of beacons when the evaluation function f (x) is minimized are optimum. The number of beacons installed and their locations.

次のステップS104で推定装置10は、電場推定部34により、最適化部30の導出結果に基づいて推定配置図を生成し、生成された推定配置図を推定結果7として、出力部24により出力した後、推定ルーチンを終了する。図9には、ジオフェンシングを用いた測定方法に対する、推定配置図の一例を示す。図9は、建物内部の平面図に対して、ビーコンの配置と、各ビーコンの電場範囲と、を重畳することにより表された推定配置図11の一例を示している。なお、推定配置図11の表示方法等は、図9に例示したものに限定されないことは言うまでもない。例えば、各ビーコンの電場領域を表示しないようにしてもよい。   In the next step S104, the estimation apparatus 10 causes the electric field estimation unit 34 to generate an estimated layout diagram based on the derivation result of the optimization unit 30, and the output unit 24 outputs the generated estimated layout diagram as the estimation result 7 After that, the estimation routine is ended. FIG. 9 shows an example of the estimated layout for the measurement method using geofencing. FIG. 9 shows an example of an estimated layout diagram 11 represented by superposing the arrangement of beacons and the electric field range of each beacon on a plan view of the inside of a building. It goes without saying that the display method and the like of the estimated layout drawing 11 are not limited to those illustrated in FIG. For example, the electric field area of each beacon may not be displayed.

また、評価関数f(x)に付与する重みα、β、γ、δを任意の位置(x、y)に応じて変化するよう重みであるαx、y、βx、y、γx、y、δx、yとしてもよい。このような場合、上記(3)式は、以下の(3−1)式のように変形することができる。 Further, the weights α x, y , β x, y , γ x, which are given to the evaluation function f (x) so as to change the weights α, β, γ, δ in accordance with the arbitrary position (x, y) It may be y , δ x, y . In such a case, the equation (3) can be modified as the following equation (3-1).

位置による重みは、例えば、店舗が密集しており詳細なナビゲーションが必要なエリアの場合、高精度な3点測位が必要であり、上記(3−1)式の第4項の重み係数δx、yを大きな値に設定し、一方、通路として歩行するだけのエリアの場合は、通路に沿った経路上のみを測位する2点測位で十分であり、上記(3−1)式の第3項の重み係数γx、yを大きな値に設定するような重みが考えられる。上記(4)式〜(6)式も同様に、以下の(4−1)式〜(6−1)式のように変形することができる。 For example, in the case of an area where stores are densely packed and detailed navigation is required, the weight by position requires high-accuracy three-point positioning, and the weighting coefficient δ x of the fourth term of the above equation (3-1) , Y is set to a large value, while in the case of an area that only walks as a walkway, two-point positioning in which only the route along the walkway is sufficient is sufficient. It is conceivable to set a weighting factor γ x, y of a term to a large value. Similarly, the equations (4) to (6) can be modified as the following equations (4-1) to (6-1).

このように、位置(x、y)に応じて変化するよう重みを付与することで、設計エリアの特徴、及び、ユーザのニーズに応じて、要求される測位精度を満たす測位手法により測位環境を設計でき、要望通りの測位環境を実現できるという効果が期待できる。   In this way, by assigning weights so as to change according to the position (x, y), the positioning environment can be determined by the positioning method that satisfies the required positioning accuracy according to the features of the design area and the needs of the user. The effect of being able to design and achieving the desired positioning environment can be expected.

[第2実施形態]
以下、第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態における推定装置10の構成及び作用を基本としているため、同様の構成及び作用については説明を省略する場合がある。
Second Embodiment
The second embodiment will be described below. In addition, since 2nd Embodiment is based on the structure and effect | action of the estimation apparatus 10 in 1st Embodiment, description may be abbreviate | omitted about the same structure and effect | action.

本実施形態では、まず、想定される測位方式の種々の例について説明する。   In the present embodiment, first, various examples of assumed positioning methods will be described.

測位方式として、電波発信装置の電波強度を利用する測位方式がある。この場合、媒体としては、WiFi(登録商標)信号、及びBLE(登録商標)信号等の電波を用いることができる。図12に示すように、電波強度を利用する方式の場合、ユーザの近傍の複数(図12では3つ)の電波発信装置各々と、ユーザとの距離に基づき、三点測位によりユーザの位置を導出する方式である。当該方式では、ユーザが所持する端末が検知する電波発信装置が発信した電波の強度値に基づいて、ユーザ(端末)と、電波発信装置との距離を導出する。   As a positioning method, there is a positioning method using the radio wave intensity of the radio wave transmission device. In this case, radio waves such as a WiFi (registered trademark) signal and a BLE (registered trademark) signal can be used as the medium. As shown in FIG. 12, in the case of the method using radio wave intensity, the position of the user is determined by three-point positioning based on the distance between each of a plurality of (three in FIG. 12) radio wave transmission devices in the vicinity of the user It is a method to derive. In this method, the distance between the user (terminal) and the radio wave transmission device is derived based on the intensity value of the radio wave transmitted by the radio wave transmission device detected by the terminal owned by the user.

また、測位方式として、電波、音波、及びレーザ等の遅れ時間を利用する測位方式(TOA:time of Arrival)がある。この場合、媒体としては、WiFi(登録商標)UWB(Ultra Wide Band)等の電波、音波、及びレーザ等を用いることができる。図13に示すように、遅れ時間を利用する方式の場合、ユーザの近傍の、媒体を発信する複数(図13では3つ)の発信装置とユーザとの距離に基づいて、三点測位によりユーザの位置を導出する方式である。当該方式では、ユーザが所持する端末が検知する、遅れ時間に基づいて、各発信装置とユーザとの距離(da〜dc)を導出する。なお、「遅れ時間」の計測方法としては、以下の2種類が挙げられる。1つ目は、時刻同期した発信装置とユーザが所持する端末との間で、発信装置側から媒体を発信してから端末側で受信するまでの遅れ時間を計測する方法である。2つ目は、異なる2つの周波数の位相差を利用して遅れ時間を計測する方法であり、当該方法の方が、1つ目の方法に比べて、精密に遅れ時間を計測することができる。   In addition, as a positioning method, there is a positioning method (TOA: time of arrival) that utilizes delay times of radio waves, sound waves, and lasers. In this case, radio waves such as WiFi (registered trademark) UWB (Ultra Wide Band), sound waves, lasers, and the like can be used as the medium. As shown in FIG. 13, in the case of the method using delay time, the user is determined by three-point positioning based on the distance between the user and a plurality of (three in FIG. 13) transmitters that transmit media in the vicinity of the user. Is a method of deriving the position of In this method, the distance (da to dc) between each transmission device and the user is derived based on the delay time detected by the terminal owned by the user. In addition, the following two types are mentioned as a measuring method of "delay time." The first method is a method of measuring a delay time from transmission of a medium from the transmission device side to reception by the terminal side between the time-synchronized transmission device and a terminal owned by the user. The second method is a method of measuring the delay time using the phase difference between two different frequencies, and the method can measure the delay time more precisely than the first method. .

また、測位方式として、電波及び音波等が到来する角度(方向)を利用する測位方式(AOA:Angle of Arrival)がある。この場合、媒体としては、WiFi(登録商標)等の電波、及び音波を用いることができる。図14に示すように、角度(方向)を利用する方式の場合、ユーザが媒体の発信装置を所持し、複数(図14では3つ)の受信装置において、発信装置から到来する媒体の角度を計測し、媒体の角度∠a〜∠cと、発信装置間の距離D1、D2とに基づき、発信装置の位置、すなわちユーザの位置(x、y、z)を導出する方法である。具体的には、図14において、∠a’、∠b’は、各々∠a、∠bをxy平面に投射した角度を表し、∠a’’、∠c’’は、各々∠a、∠cをyz平面に投射した角度を表す。∠a’、∠b’と距離D1との組み合わせ、及び∠a’’、∠c’’と距離D2との組み合わせから、ユーザの位置を示す3次元空間の位置(x、y、z)を導出する。   Further, as a positioning method, there is a positioning method (AOA: Angle of Arrival) that uses an angle (direction) at which radio waves, sound waves and the like arrive. In this case, radio waves such as WiFi (registered trademark) and sound waves can be used as the medium. As shown in FIG. 14, in the case of the system using angles (directions), the user holds a medium transmitter and the angle of the medium coming from the transmitter in a plurality of (three in FIG. 14) receivers It is a method of measuring and deriving the position of the transmitting device, that is, the position (x, y, z) of the user based on the angles ∠a to ∠c of the medium and the distances D1 and D2 between the transmitting devices. Specifically, in FIG. 14, ∠a ′ and ∠b ′ represent angles obtained by projecting ∠a and ∠b onto the xy plane, respectively, and ∠a ′ ′ and ∠c ′ ′ indicate ∠a and ∠a, respectively. represents the angle of projection of c onto the yz plane. From the combination of ∠a ', 3b' and distance D1, and the combination of ∠a '', ∠c '' and distance D2, the position (x, y, z) of the three-dimensional space indicating the position of the user is obtained. To derive.

また、測位方式として、レーザ及び光等の発信装置からユーザまでの距離を直接計測することで、ユーザの位置を測位する測位方式がある。この場合、媒体としては、レーザや光等を用いることができる。図15に示すように、直接計測する方式の場合、発信装置及び受信装置の組み合わせを複数組(図15では3組)設け、発信装置から発信した媒体が、ユーザにより反射した反射波を発信装置で受信することにより、発信装置からユーザまでの距離(da〜dc)を直接計測し、計測された距離(da〜dc)に基づき、三点測位によりユーザの位置(x、y、z)を導出する。   Further, as a positioning method, there is a positioning method in which the position of the user is measured by directly measuring the distance from the transmitting device such as laser and light to the user. In this case, a laser, light or the like can be used as the medium. As shown in FIG. 15, in the case of the direct measurement method, a plurality of sets (3 sets in FIG. 15) of a combination of a transmitter and a receiver are provided, and a medium transmitted from the transmitter transmits a reflected wave reflected by the user. The distance (da to dc) from the transmission device to the user is directly measured by receiving the signal, and the position (x, y, z) of the user is determined by three-point positioning based on the measured distance (da to dc) To derive.

上記いずれの測位方式においても全て、測位原理は、以下の特徴を有す。すなわち、電波強度、遅れ時間、及び電波の到達角度等を距離に換算するという媒体の特徴を利用し、換算した距離に対して、2点測位、3点測位、多点測位、及びk−means等の位置計算手法を適用することで、位置を導出するという、特徴である。   In any of the above positioning methods, the positioning principle has the following features. That is, using the characteristics of the medium that convert radio wave intensity, delay time, arrival angle of radio wave, etc. into distance, two-point positioning, three-point positioning, multi-point positioning, and k-means for the converted distance. By applying a position calculation method such as, for example, to derive a position.

本実施形態は、上記の測位原理の特徴を利用し、さらに、測位装置(発信装置及び受信装置の少なくとも一方)の位置及び数を最適化することにより測位システムを設計する技術に関する。すなわち、以下に説明する本実施形態の技術は、上述した全ての測位方式に対して適用可能である。   The present embodiment relates to a technology of designing a positioning system by optimizing the position and number of positioning devices (at least one of a transmitting device and a receiving device) by utilizing the features of the positioning principle described above. That is, the technology of the present embodiment described below is applicable to all the positioning methods described above.

本実施形態の測位システム設計技術では、測位機器の最適な個数の決定処理に、測位機器の最適な配置の決定処理が含まれる。測位機器の最適な配置の決定処理は、媒体が重畳するエリア等の面積を最大化及び最小化することにより、測位システム及び測位方法に応じた効率的な発信装置の配置位置を求める処理であり、当該処理により測位機器の配置設計を行う。   In the positioning system design technology of the present embodiment, the determination process of the optimal number of positioning devices includes the process of determining the optimal arrangement of positioning devices. The determination process of the optimal arrangement of the positioning device is a process of determining the arrangement position of the transmitting device according to the positioning system and the positioning method by maximizing and minimizing the area of the area where the medium is superimposed and the like. The placement design of the positioning device is performed by the process.

一方、測位機器の最適な個数の決定処理は、測位機器の数を変えた複数の条件の下で、上述の測位機器の最適な配置の決定処理を行い、各条件下での評価関数f(x)の値が最小となる測位機器の個数を決定することにより、測位環境及び測位手法に適切な測位機器の数を求める処理であり、当該処理により測位機器数の設計を行う。   On the other hand, the process of determining the optimum number of positioning devices performs the process of determining the above-mentioned optimum arrangement of positioning devices under a plurality of conditions in which the number of positioning devices is changed, and the evaluation function f (under each condition This is a process of determining the number of positioning devices suitable for the positioning environment and the positioning method by determining the number of positioning devices with the smallest value of x), and the number of positioning devices is designed by the process.

すなわち、本実施形態では、測位機器(本実施形態では、発信装置)の数を複数仮定し、仮定した数毎に、最適な配置及び評価関数f(x)を導出する処理を行い、評価関数f(x)の値が最も小さい場合の、発信装置の数、及び発信装置の位置を最適な数及び配置とする。   That is, in the present embodiment, a plurality of positioning devices (in the present embodiment, transmission devices) are assumed, and processing for deriving the optimal arrangement and evaluation function f (x) is performed for each assumed number, and the evaluation function is performed. When the value of f (x) is the smallest, the number of transmitters and the position of the transmitters are optimized.

発信装置の最適な個数の決定方法は、測位方法等に応じて、各発信装置の測位可能な状態で媒体が到達する領域(以下、「媒体領域」)という)及び発信装置が発信する電波、音波、光波等の波が重複する数により区分けされる領域の面積を最適化することで、発信装置の設置位置を最適化する。なお、基本的には、図4を参照して説明した第1実施形態の方法と同様である。   The method of determining the optimum number of transmission devices includes an area (hereinafter referred to as “medium area”) reached by the medium in a state where positioning of each transmission device is possible according to the positioning method etc. The installation position of the transmission device is optimized by optimizing the area of the area divided by the number of overlapping waves such as sound waves and light waves. The method is basically the same as the method of the first embodiment described with reference to FIG.

本実施形態では、測位方法に応じて、図16に示した4種類の領域(領域92〜98)の面積(割合)を要素とした評価関数f(x)を構成し、最適化法を用いて自動的に、最適な発信装置の設置数及び設置位置(以下、単に「発信装置の設置」という)の推定を行う。要は、本実施形態では、測位方法に応じて、その測位を実現するために必要となる電波、音波、光波等の波の重複数が、該当測位を実現すべきエリアで満たされるように、発信装置の数、位置を推定する。すなわち、測位方法に応じて、測位を実現すべき地点において、電波、音波、光波等の波の重複数が、該当測位に必要となる重複数を満たすように、発信装置の設置数及び設置位置を推定する。   In this embodiment, according to the positioning method, an evaluation function f (x) having the area (ratio) of the four types of areas (areas 92 to 98) shown in FIG. 16 as elements is used, and the optimization method is used Automatically estimate the optimal number of transmitters installed and their installation positions (hereinafter simply referred to as "transmitter installation"). The point is that in the present embodiment, the number of overlapping waves such as radio waves, sound waves, light waves, etc. required to realize the positioning is satisfied in the area where the positioning should be realized, according to the positioning method. Estimate the number of transmitters and their positions. That is, depending on the positioning method, the number and location of transmitters installed so that the number of overlapping waves such as radio waves, sound waves, light waves, etc. satisfy the number of overlapping required for the corresponding positioning at the point where positioning should be realized. Estimate

全ての測位方法において、全発信装置の媒体領域外の領域、すなわち全発信装置について、電波の強度値が閾値未満となる領域である領域92の面積を、最小化する。また、ジオフェンシングを用いた測位方法では、1つの発信装置のみによる媒体領域、すなわち複数の媒体領域が重畳しない領域94の面積を、最大化する。また、2点測位方法では、2つの発信装置による媒体領域が重畳する領域96を、最大化する。さらに、多点測位方では、3つ以上の発信装置による媒体領域が重畳する領域98を、最大化する。   In all the positioning methods, the area of the area 92 which is the area outside the medium area of all the transmission devices, that is, the area where the radio wave intensity value is less than the threshold value is minimized for all the transmission devices. Moreover, in the positioning method using geofencing, the area of the medium area | region by only one transmission apparatus, ie, the area | region 94 to which several medium area | regions do not overlap, is maximized. Further, in the two-point positioning method, the area 96 where the medium areas of the two transmitters overlap is maximized. Furthermore, in the multipoint positioning method, the area 98 where the medium areas of three or more transmitting devices overlap is maximized.

評価関数f(x)は下記の式で表され、評価関数f(x)の最小値minf(x)は、下記(2−1)式により導出される。   The evaluation function f (x) is expressed by the following equation, and the minimum value minf (x) of the evaluation function f (x) is derived by the following equation (2-1).

なお、上記(2−1)式における「I」は、発信装置の設置数及び設置位置を推定する対象となる推定対象領域を任意の格子状に区切った際の格子点である評価点の総数である。また、「J」は、領域92に含まれる評価点の数であり、「K」は、領域94に含まれる評価点の数であり、「L」は、領域96に含まれる評価点の数であり、「N」は、領域98に含まれる評価点の数である。また、「j」は、領域92における評価点の数を表す添え字であり、「k」は、領域94における評価点の数を表す添え字であり、「l」は、領域96における評価点の数を表す添え字であり、「n」は、領域98における評価点の数を表す添え字である。また、「ΣP(x、y)」は、領域92の割合であり、評価点jの総数/Iで近似される。「ΣP(x、y)」は、領域94の割合であり、評価点kの総数/Iで近似される。「ΣP(x、y)」は、領域96の割合であり、評価点lの総数/Iで近似される。さらに、「ΣP(x、y)」は、領域98の割合であり、評価点nの総数/Iで近似される。また、「αx、y」、「βx、y」、「γx、y」、及び「δx、y」は、位置(x、y)に応じて変化する重み付け関数であり、位置に応じて重み係数が変化する。また、「κ」は、ペナルティ係数(詳細後述)である。 Note that “I” in the above equation (2-1) is the total number of evaluation points that are grid points when the estimation target area for which the number and location of transmitting devices are estimated is divided into arbitrary grids. It is. Also, “J” is the number of evaluation points included in area 92, “K” is the number of evaluation points included in area 94, and “L” is the number of evaluation points included in area 96. And “N” is the number of evaluation points included in the area 98. Also, “j” is a subscript representing the number of evaluation points in area 92, “k” is a subscript representing the number of evaluation points in area 94, and “l” is an evaluation point in area 96. The “n” is a subscript representing the number of evaluation points in the area 98. Further, “ΣP j (x, y)” is a ratio of the area 92, and is approximated by the total number of evaluation points j / I. “ΣP k (x, y)” is a ratio of the area 94 and is approximated by the total number of evaluation points k / I. “ΣP l (x, y)” is the proportion of the area 96, and is approximated by the total number of evaluation points l / I. Furthermore, “ΣP n (x, y)” is the ratio of the area 98, and is approximated by the total number of evaluation points n / I. Also, “α x, y ”, “β x, y ”, “γ x, y ” and “δ x, y ” are weighting functions that change according to the position (x, y), and The weighting factor changes accordingly. Also, “κ” is a penalty coefficient (described in detail later).

ところで、一般的に、図17Aの価格競争力曲線及び精度競争力曲線に示すように、媒体の発信装置の設置数が少ないほど、測位を行うためのシステム全体に関わるコスト(初期投資コスト及び運用コスト等)は安価(価格競争力が高く)になるが、測位の精度が低下し、一方、発信装置の数が多いほど、システム全体に関わるコストは高価になるが、測位の精度が高く(精度競争力が高く)なる傾向にある。すなわち、測位の精度と、システム全体のコストとはトレードオフの関係にある。また、発信装置の設置数が決定すると、測位の精度、及びシステム全体に関わるコストが決定する。従来の、人の経験則による調整では、設置する発信装置の数、位置等を調整するだけなので、これらの価格・性能の競争力曲線は変化しない。この為、調整後に発信装置の数が変更されても、価格及び性能のいずれか一方は改善されるが、他方は犠牲となり改悪される。   By the way, in general, as shown in the price competitiveness curve and the accuracy competitiveness curve of FIG. 17A, the less the number of installed media transmission devices is, the cost for the entire system for performing positioning (initial investment cost and operation Although the cost etc. is low cost (high price competitiveness), the accuracy of positioning decreases, while the more the number of transmitters, the more expensive the overall system costs, but the higher the accuracy of positioning ( Accuracy competitiveness tends to be high). That is, the accuracy of positioning and the cost of the entire system are in a trade-off relationship. Also, once the number of transmitting devices is determined, the accuracy of positioning and the cost for the entire system are determined. In the conventional adjustment based on the human rule of thumb, the price / performance competitive curve does not change because the number of transmitters to be installed, the position, etc. are only adjusted. For this reason, even if the number of transmitters is changed after the adjustment, either one of the price and the performance is improved, but the other is sacrificed and corrupted.

本実施形態の技術を適用することにより、図17Bに示すように、価格競争力曲線及び精度競争力曲線が上方のグラフのように変化するため、測位の精度が向上するとともに、発信装置の設置数も削減することができる。従って、安価なシステムで、ユーザが所望とする精度(性能)を実現する測位システムを構築することができる。   By applying the technology of the present embodiment, as shown in FIG. 17B, the price competitiveness curve and the accuracy competitiveness curve change as shown in the upper graph, so that the positioning accuracy is improved, and the transmission device is installed. The number can also be reduced. Therefore, it is possible to construct a positioning system that achieves the accuracy (performance) desired by the user with an inexpensive system.

ユーザの所望に応じた測位の精度を実現するためには、推定対象領域の中で、測位の精度を良くするエリア、及び測位の精度が低くても良いエリアを特定し、設計に反映、具体的には、評価関数f(x)に反映した測位システムの設計を行う。これにより、発信装置の設置数を少なくして、低コスト化し、かつユーザの所望に応じた精度を有する測位システムを構築できる。例えば、図18に示した推定対象領域に測位システムを構築する場合について説明する。   In order to realize the positioning accuracy according to the user's request, the area for improving the positioning accuracy and the area where the positioning accuracy may be low are specified in the estimation target area, and reflected in the design, specifically In practice, the positioning system is reflected in the evaluation function f (x). As a result, the number of transmitting devices can be reduced, cost can be reduced, and a positioning system having accuracy according to the user's desire can be constructed. For example, the case where a positioning system is built in the estimation target area shown in FIG. 18 will be described.

図19に示すように、推定対象領域に測位システムを構築し、ナビゲーションを実現する際、例えば、フロア間移動をするためのエレベータ、エスカレータ、建物の出入り口付近、及びトイレ等のユーザが使用する頻度の高いエリア、及び店舗の間隔が狭いエリア100では、高い精度が要求され、任意の位置を測位する3点測位を行うことが要求される。要は、建物間やフロア間等空間と空間を接続する領域や、トイレや店舗が密集している領域等の大きな誤差を許容することができない領域等においては高い精度で測位される必要があるということである。一方、その他のエリア102では、通路状のエリアの誘導(ナビゲーション)を実現できれば良く、通路での誘導の場合と同様に、測位の精度が高くなくても良く(低くても良く)、直線経路を測位する2点測位を行えば十分である。   As shown in FIG. 19, when constructing a positioning system in the estimation target area and realizing navigation, for example, the frequency for use by users such as elevators for moving between floors, escalators, near entrances and exits of buildings, and toilets. In a high area of the area 100 and an area 100 in which the distance between shops is narrow, high accuracy is required, and it is required to perform three-point positioning in which an arbitrary position is measured. The point is that positioning must be performed with high accuracy in areas where space and space are connected, such as between buildings or between floors, and areas where large errors can not be tolerated, such as areas where toilets and stores are densely populated That's what it means. On the other hand, in the other area 102, it is sufficient to realize guidance (navigation) of the aisle-like area, and as in the case of guidance at the aisle, positioning accuracy may not be high (may be low). It is sufficient to perform two-point positioning to measure

そこで、本実施形態では、エリア100では、上記(2−1)式における、3点測位に対応する重み付け係数δx、yに大きい値を設定し、エリア102では、上記(2−1)式における2点測位に対応する重み付け係数γx、yに大きい値を設定する。このようにして、エリア毎に設計したい測位手法に対応する重み付け係数を大きく、または小さく設定することにより、任意の環境の形状と、任意のユーザの環境的及び精度的要望とに対して、適切な測位システムの設計が可能となる。 Therefore, in the present embodiment, in area 100, a large value is set to weighting coefficient δ x, y corresponding to three-point positioning in the above equation (2-1), and in area 102, the above equation (2-1) is established. A large value is set to the weighting coefficient γ x, y corresponding to the two-point positioning in In this way, by setting the weighting factor corresponding to the positioning method to be designed for each area to be large or small, it is suitable for the shape of any environment and the environmental and accuracy needs of any user. It becomes possible to design various positioning systems.

なお、上記(2−1)式における第5項は、各発信装置の設置間隔ができるだけ広がる、換言すると、発信装置間の距離が長くなるように、図20に示すように、各発信装置AP(AP〜AP)同士の距離が、媒体領域の半径drより小さくなった場合に、ペナルティ項として機能する。そのため、第5項は、下記の条件を満たす場合に機能し、下記の条件を満たさない場合には機能しない。すなわち、各々の発信装置間の設置位置の間隔が、媒体領域の半径drより小さくなった場合に0より大きな値となるような制約を付加している。 It is to be noted that the fifth term in the above equation (2-1) indicates that each transmission device AP is extended as shown in FIG. 20 so that the installation interval of each transmission device is extended as much as possible. When the distance between (AP 1 to AP N ) becomes smaller than the radius dr of the medium area, it functions as a penalty term. Therefore, the fifth term functions when the following condition is satisfied, and does not function when the following condition is not satisfied. That is, a restriction is added such that when the distance between the installation positions of the respective transmitters becomes smaller than the radius dr of the medium area, the value becomes larger than zero.

なお、ここで、媒体距離の半径dr以下との条件をペナルティ項を機能させるための条件とした理由は、以下のようなデメリットが生じるからである。各発信装置の設置位置が、媒体領域の半径dr以下となると、各媒体領域の重複部分が大きくなる一方、媒体領域の中心を結ぶ線分に相当する、測位可能なエリアが小さくなる。そのため、推定対象領域全体をカバーするには発信装置の数が増加するため、システム全体のコストが高価になるというデメリットが生じる。また、発信装置の設置位置の間隔を、例えば半径の2/3×2よりも長くする等と、大きく制限した場合、各媒体領域の重複部分が小さくなり、1つの電波のみがカバーする領域(1つの発信装置のみによる媒体領域)が、他の領域に比べて最も大きくなり、測位可能な、2つの発信装置の媒体領域が重複する領域が小さくなってしまう。そのため、この場合においても、推定対象領域全体をカバーするには発信装置の数が増加するため、システム全体のコストが高価になるというデメリットが生じる。   Here, the reason that the condition for making the penalty term work with the condition that the medium distance does not exceed the radius dr is because the following disadvantages occur. When the installation position of each transmitter becomes equal to or less than the radius dr of the medium area, the overlapping portion of each medium area becomes larger, while the positionable area corresponding to the line segment connecting the centers of the medium areas becomes smaller. Therefore, since the number of transmitters increases to cover the entire estimation target area, there is a disadvantage that the cost of the entire system becomes expensive. In addition, when the distance between the installation positions of the transmission devices is greatly restricted, for example, to be longer than 2/3 × 2 of the radius, the overlapping part of each medium area becomes small, and an area (only one radio wave covers) The media area (only with one transmitter) is the largest compared to the other areas, and the area where the media areas of the two transmitters that can be positioned overlap becomes smaller. Therefore, in this case as well, the number of transmitters increases to cover the entire estimation target area, resulting in a disadvantage that the cost of the entire system becomes expensive.

ジオフェンシングを用いた測位方法の場合、発信装置の設置位置の推定は、上記(2−1)式について、媒体領域が重畳しない領域94に関する第2項を、面積を最大化する最適化項とし、第1、3、4項を最小化するペナルティ項とした下記(2−2)式により推定される。
In the case of the positioning method using geofencing, the estimation of the installation position of the transmission device is performed by using the second term regarding the area 94 where the medium area does not overlap as the optimization term maximizing the area in the above equation (2-1). It is estimated by the following equation (2-2) as a penalty term minimizing the first, third and fourth terms.

この場合に、推定結果として得られる電磁マップの一例を図21に示す。図21に示した例では、発信装置を5〜20個まで変化させた場合、6個の場合がジオフェンシングが可能なエリアが最大で、他の領域も最小となった。   In this case, an example of an electromagnetic map obtained as an estimation result is shown in FIG. In the example shown in FIG. 21, when the number of transmitting devices is changed to 5 to 20, the area where geofencing can be performed is the largest in six cases, and the other areas are also the smallest.

一方、二点測位を用いた測位方法の場合、発信装置の設置位置の推定は、上記(2−1)式について、2つの発信装置による媒体領域が重畳する領域96に関する第3項を、面積を最大化する最適化項とし、領域94に関する第2項を、準最大化する従属項とし、第1、4項を最小化するペナルティ項とした下記(2−3)式により推定される。ただし、下記(2−3)式において係数αx、yは係数γx、yよりも小さい。 On the other hand, in the case of the positioning method using two-point positioning, the estimation of the installation position of the transmission device is the area of the third term regarding the area 96 where the medium regions by two transmission devices overlap in the above equation (2-1). The second term relating to the region 94 is defined as a suboptimal dependent term, and the second term relating to the region 94 is estimated by the following equation (2-3) as a penalty term minimizing the first and fourth terms. However, the coefficient α x, y is smaller than the coefficient γ x, y in the following equation (2-3).

この場合に、推定結果として得られる電磁マップの一例を図22に示す。図22に示した例では、発信装置を10〜30個まで変化させた場合、20個の場合が2点測位が可能案エリアが最大で、他の領域が最小となった。   In this case, an example of the electromagnetic map obtained as the estimation result is shown in FIG. In the example shown in FIG. 22, in the case where the number of transmitting devices is changed to 10 to 30, in the case of 20, the two-point positioning is possible with the largest draft area, and the other areas are the smallest.

一方、多点測位を用いた測位方法の場合、発信装置の設置位置の推定は、上記(2−1)式について、3つ以上の発信装置による媒体領域が重畳する領域98に関する第4項を、面積を最大化する最適化項とし、領域94及び領域96に関する第2、3項を、準最大化する従属項とし、第1項を最小化するペナルティ項とした下記(2−4)式により推定される。ただし、下記(2−4)式において係数α及び係数γは係数δよりも小さい(α<δ、γ<δ)。   On the other hand, in the case of the positioning method using multipoint positioning, the estimation of the installation position of the transmitting device relates to the fourth term regarding the region 98 where the medium region by three or more transmitting devices is superimposed in the above equation (2-1). The optimization terms that maximize the area, and the second and third terms of the area 94 and the area 96 are dependent terms that maximize the semimaximal, and the penalty term that minimizes the first term is the following formula (2-4) Estimated by However, in the following equation (2-4), the coefficient α and the coefficient γ are smaller than the coefficient δ (α <δ, γ <δ).

この場合に、推定結果として得られる電磁マップの一例を図23に示す。図23に示した例では、発信装置を10〜30個まで変化させた場合、25個の場合が多点測位が可能なエリアが最大で、他の領域も最小となった。   In this case, an example of an electromagnetic map obtained as an estimation result is shown in FIG. In the example shown in FIG. 23, when the number of transmission devices is changed to 10 to 30, the area where multipoint positioning can be performed is the largest in the case of 25 and the other areas are also the smallest.

図24には、本実施形態の推定装置10の一例の構成図を示す。図24に示すように、本実施形態の推定装置10は、第1実施形態の推定装置10(図6参照)と、実測値DBに代わり、重付関数DB27を備え、電場推定部34に代わり、推定部35を備え、電波伝搬モデル部36に代わり、媒体伝搬モデル部37を備える点で異なっている。   In FIG. 24, the block diagram of an example of the estimation apparatus 10 of this embodiment is shown. As shown in FIG. 24, the estimation device 10 of the present embodiment includes a weighting function DB 27 instead of the estimation device 10 (see FIG. 6) of the first embodiment and the actual measurement value DB, and replaces the electric field estimation unit 34. , And an estimation unit 35, which differs from the radio wave propagation model unit 36 in that a medium propagation model unit 37 is provided.

重付関数DB27には、上述した位置(x、y)における重み付け関数「α」、「β」、「γ」、及び「δ」と、「κ」とが記憶されている。   The weighting function DB 27 stores the weighting functions “α”, “β”, “γ”, “δ”, and “κ” at the above-described position (x, y).

推定部35は、媒体伝搬モデル部37に媒体伝搬モデルを設定し、設定した媒体伝搬モデルにより媒体強度値を導出させる機能を有する。また、本実施形態の推定部35は、媒体伝搬モデル部37から入力される媒体強度値と、シミュレーション条件設定部20から取得したシミュレーション条件と、に基づいて、各発信装置の媒体領域を導出する。推定部35の導出結果により、発信装置の設置位置を推定する。   The estimation unit 35 has a function of setting a medium propagation model in the medium propagation model unit 37 and deriving a medium strength value from the set medium propagation model. Further, the estimation unit 35 of the present embodiment derives the medium area of each transmission device based on the medium intensity value input from the medium propagation model unit 37 and the simulation condition acquired from the simulation condition setting unit 20. . Based on the derivation result of the estimation unit 35, the installation position of the transmission device is estimated.

次に、本実施形態の推定装置10の作用について説明する。   Next, the operation of the estimation device 10 of the present embodiment will be described.

本実施形態の推定装置10の作用は、第1実施形態で説明した電波伝搬モデル導出ルーチン(図7参照)と基本的には、同様であるが、電波伝搬モデル導出ルーチンにおいて、以下の図25に示したルーチンを繰り返す。   The operation of the estimation apparatus 10 of the present embodiment is basically the same as the radio wave propagation model derivation routine (see FIG. 7) described in the first embodiment, but in the radio wave propagation model derivation routine, the following FIG. Repeat the routine shown in.

ステップS200で推定装置10は、発信装置の個数を初期値に設定する。次のステップS202で推定装置10は、ステップS200で設定した発信装置の個数に対する最適な発信装置の設置位置を決定し、その際の評価関数f(x)を導出する。   In step S200, the estimation device 10 sets the number of transmission devices to an initial value. In the next step S202, the estimation device 10 determines the optimum installation position of the transmission device with respect to the number of transmission devices set in step S200, and derives an evaluation function f (x) at that time.

次のステップS204で本処理を終了するか否かを判定する。所定の回数上記処理を繰り返した場合、または発信装置の個数が上限値に達した場合等所定の終了条件を満たすか否かを判定し、満たさない場合、ステップS204の判定が否定判定となり、ステップS206へ移行する。ステップS206で推定装置10は、発信装置の個数を更新し、ステップS202に戻る。このように、終了条件を満たすまで、発信装置の個数を更新しながら、発信装置の個数に応じた最適な設置位置、及び評価関数f(x)を導出する処理を繰り返す。   In the next step S204, it is determined whether or not the present process is ended. If the above process is repeated a predetermined number of times, or if the number of transmission devices reaches the upper limit value, it is determined whether a predetermined end condition is satisfied. If not satisfied, the determination in step S204 is negative. It transfers to S206. In step S206, the estimation device 10 updates the number of transmission devices, and returns to step S202. Thus, while updating the number of transmission devices until the end condition is satisfied, the process of deriving the optimal installation position according to the number of transmission devices and the evaluation function f (x) is repeated.

一方、終了条件を満たす場合、ステップS204の判定が肯定判定となり、ステップS208へ移行する。ステップS208で推定装置10は、上記ステップS202で導出した評価関数f(x)のうちの最小値に対応する、発信装置の個数及び設置位置を推定対象領域に最適な適切値として決定し、本ルーチンを終了する。   On the other hand, if the end condition is satisfied, the determination in step S204 is affirmative, and the process proceeds to step S208. In step S208, the estimation device 10 determines the number of transmitters and the installation position corresponding to the minimum value among the evaluation functions f (x) derived in step S202 as the optimum value optimum for the estimation target area, End the routine

以上説明したように、本実施形態の推定装置10は、推定の対象となる推定対象領域内に、測位に用いる電波を発信するビーコンを設置する位置を推定する推定装置であって、推定対象領域内の推定対象位置における、強度値が閾値以上となる、ビーコンにより発信された電波の数の設定を取得する取得部21と、f1を推定対象領域のうち、ビーコンの電波の強度値が閾値未満となる第1の領域の割合、f2を推定対象領域のうち、1つの電波の強度値が閾値以上となる第2の領域の割合、f3を推定対象領域のうち、2つの電波の強度値が閾値以上となる第3の領域の割合、f4を推定対象領域のうち、3つ以上の電波の強度値が閾値以上となる第4の領域の割合、αx、y、βx、y、γx、y、及びδx、yを、位置x、yに応じて変化する重み付け数とした場合に、上記(1)式により表される評価関数f(x)と、取得部21が取得した数とに基づいて、推定対象位置において所望の数の電波を受信するために推定対象領域内に設置するビーコンの数及び位置を推定する電場推定部34と、を備える。 As described above, the estimation apparatus 10 according to the present embodiment is an estimation apparatus for estimating a position at which a beacon transmitting a radio wave used for positioning is set in an estimation target area to be estimated. The acquisition unit 21 acquires the setting of the number of radio waves transmitted by the beacon whose intensity value is equal to or more than the threshold at the estimation target position in the area, and the strength value of the radio wave of the beacon is less than the threshold in the estimation target area The ratio of the first region, where f2 is the estimation target region, the ratio of the second region, where the intensity value of one radio wave is equal to or greater than the threshold, and f3, the intensity values of two radio waves in the estimation target region The ratio of the third region that is equal to or higher than the threshold, the ratio of the fourth region where the strength value of three or more radio waves is equal to or higher than the threshold among the estimation target regions f4, α x, y , β x, y , γ x, y, and [delta] x, a y, according to the position x, y In the case of changing the number of weightings, a desired number of radio waves are received at the estimation target position based on the evaluation function f (x) represented by the above equation (1) and the number acquired by the acquisition unit 21. And an electric field estimation unit 34 for estimating the number and position of beacons to be set in the estimation target area.

従って、本実施形態の推定装置10によれば、測位方法に応じた最適な位置に電波発信装置を配置することができる。   Therefore, according to the estimation device 10 of the present embodiment, the radio wave transmission device can be disposed at the optimum position according to the positioning method.

なお、上記各実施形態では、ラグランジェ関数の形式(ラグランジェ乗数法)で定式化しているが、他の方法を適用してもよい   In the above embodiments, the Lagrange function (Lagrange multiplier method) is formulated, but other methods may be applied.

例えば、多目的最適化法(トレードオフの関係にある複数の目的関数を同時に解く手法)を適用してもよい。この場合、各目的関数(f1〜f)を個別に定義したまま、最適化(最大化及び最小化)が実現できる。多目的最適化法を用いるメリットとしては、複数のパレート最適解が求まり、パレート分析により、個々の発信器の設置位置の許容範囲等が明らかにできる点があげられる。このように、複数の最適解が導出できる場合、発信装置を設置する実際の空間で、発信装置が設置できる場所、できない場所(広告がある、目立つ等)との整合をとることができ、より現実的、合理的な最適解を求めることができるようになる。なお、多目的最適化法としては、参考文献1に記載されているParticle Swarm Optimization(粒子群最適化)や、参考文献2に記載されているGenetic Algorithm(遺伝的アルゴリズム)等を利用することができる。   For example, a multi-objective optimization method (a method of simultaneously solving a plurality of objective functions in a trade-off relationship) may be applied. In this case, optimization (maximization and minimization) can be realized while defining each objective function (f1 to f) individually. The merit of using the multi-objective optimization method is that a plurality of Pareto optimal solutions can be obtained, and the Pareto analysis can clarify the allowable range of the installation position of each transmitter. In this way, when a plurality of optimal solutions can be derived, in the actual space where the transmitting device is installed, the location where the transmitting device can be installed and the location where it can not be installed (advertisement, presence, etc.) can be matched. It becomes possible to find a realistic and reasonable optimal solution. In addition, as multi-objective optimization method, Particle Swarm Optimization (Particle Swarm Optimization) described in Reference 1 or Genetic Algorithm (genetic algorithm) described in Reference 2 can be used. .

参考文献1Reference 1

“Particle Swarm Optimization An Overview”,POLI R., Swarm Intelligence 1(1), 33-57, 2007 “Particle Swarm Optimization An Overview”, POLI R., Swarm Intelligence 1 (1), 33-57, 2007

参考文献2Reference 2

“Genetic Algorithms: An Overview”,Melanie Mitchell, Complexity, 1(1),31-39,1995 “Genetic Algorithms: An Overview”, Melanie Mitchell, Complexity, 1 (1), 31-39, 1995

本開示の技術に多目的最適化を適用することにより、推定変数の初期値(発信装置の個数、設定位置)を与えると、1回の最適化計算により、大域的な最適解を探索することができる。一般的な最適化法(局所最適化法)では、ある限られた条件(探索空間)の中での局所的な解が得られるだけである。局所最適化法では、発信装置器の個数を更新しながら、何度も設定位置を決定するためシミュレーションをする必要があるが、多目的最適化によれば、シミュレーションを繰り返さずとも、上記のように大域的な最適解を得ることができる。   By applying multi-objective optimization to the technology of the present disclosure, given initial values of the estimation variables (the number of transmitters, setting positions), a global optimization solution can be searched by one optimization calculation. it can. A general optimization method (local optimization method) can only obtain local solutions within a certain limited condition (search space). In the local optimization method, it is necessary to perform simulation to determine the setting position many times while updating the number of transmitters, but according to multi-objective optimization, as described above, the simulation is not repeated. It is possible to obtain a global optimum solution.

なお、本実施形態の推定装置10は、例えば、図10に示した一例のように実装することができる。図10に示した推定装置10の実装例は、サーベイデータ変換部50と、シミュレーション条件設定ファイル58と、プロジェクトファイル60と、GUI(Graphical User Interface)部62と、導出部22と、を備える。   In addition, the estimation apparatus 10 of this embodiment can be mounted like an example shown in FIG. 10, for example. The implementation example of the estimation apparatus 10 illustrated in FIG. 10 includes a survey data conversion unit 50, a simulation condition setting file 58, a project file 60, a GUI (Graphical User Interface) unit 62, and a derivation unit 22.

図10に示すように、サーベイデータ変換部50は、実測値DB26、サーベイアプリ52、データ抽出・整形部54、及び実測データ前処理部56を含む。サーベイアプリ52は、導出対象領域において、いわゆるサイトサーベイを行うアプリケーションであり、サーベイアプリ52によって、測定されたビーコンの電波強度の実測値のデータは、実測値DB26に記憶される。実測値DB26に記憶されている実測値のデータは、データ抽出・整形部54及び実測データ前処理部56によって、導出部22により利用可能に整えられ、プロジェクトファイル化(プロジェクトファイル60)される。また、導出対象領域を規定するシミュレーション条件は、シミュレーション条件設定ファイル58に記憶されており、プロジェクトファイル化(プロジェクトファイル60)される。さらに、GUI部62により入力された測定方法の設定も、プロジェクトファイル化(プロジェクトファイル60)される   As shown in FIG. 10, the survey data conversion unit 50 includes a measured value DB 26, a survey application 52, a data extraction and shaping unit 54, and a measured data preprocessing unit 56. The survey application 52 is an application that performs so-called site survey in the derivation target area, and the survey application 52 stores data of the measured value of the radio wave intensity of the beacon measured in the measured value DB 26. The data of the actual measurement values stored in the actual measurement value DB 26 is arranged to be usable by the derivation unit 22 by the data extraction / shaping unit 54 and the actual measurement data preprocessing unit 56, and is made into a project file (project file 60). The simulation conditions for defining the derivation target area are stored in the simulation condition setting file 58, and are converted into project files (project file 60). Furthermore, the setting of the measurement method input by the GUI unit 62 is also made into a project file (project file 60).

また、図10に示すように導出部22は、実電場導出部70、理論電場導出部72、電波伝搬モデル76、及び評価関数78を含む。ビーコンの設置数及び設置位置を推定する場合、導出部22の実電場導出部70がプロジェクトファイル60を読み込み、電波伝搬モデル76及び評価関数78を用いて、上述したように推定配置図11を導出し、プロジェクトファイル60に出力する。プロジェクトファイル60に出力された推定配置図11は、GUI部62により、ユーザ等による閲覧が可能となる。   Further, as shown in FIG. 10, the derivation unit 22 includes an actual electric field derivation unit 70, a theoretical electric field derivation unit 72, a radio wave propagation model 76, and an evaluation function 78. When estimating the number of installed beacons and the installation position, the actual electric field deriving unit 70 of the deriving unit 22 reads the project file 60, and uses the radio wave propagation model 76 and the evaluation function 78 to derive the estimated layout diagram 11 as described above. And output to the project file 60. The estimated layout drawing 11 output to the project file 60 can be viewed by the user or the like by the GUI unit 62.

なお、実施形態では、推定装置10がビーコンからの距離に応じて、電波伝搬モデルの空間伝搬係数を切り替えて、電場領域を導出する形態について説明したが、導出方法は当該形態に限定されない。例えば、空間伝搬係数を切り替えない従来の電波伝搬モデルを用いる方法により、電場領域を導出する形態としてもよい。   In the embodiment, the estimation apparatus 10 switches the space propagation coefficient of the radio wave propagation model according to the distance from the beacon to derive the electric field area, but the derivation method is not limited to this form. For example, the electric field region may be derived by a method using a conventional radio wave propagation model in which the space propagation coefficient is not switched.

また、実施形態では、評価関数f(x)を導出する際に、ビーコン同士の位置を最大化するために、評価関数f(x)を導出する式(上記(3)式等)に、第5項としてペナルティ項f(5)を設けた形態について説明したが、ペナルティ項f(5)を設けない形態としてもよい。なお、ペナルティ項f(5)を設けない場合、設ける場合に比べて、推定されるビーコンの設置数は多くなる。   Further, in the embodiment, when the evaluation function f (x) is derived, in order to maximize the position of the beacons, the equation (the above equation (3) or the like) for deriving the evaluation function f (x) Although the form which provided penalty term f (5) as term 5 was explained, it is good also as a form which does not provide penalty term f (5). In the case where the penalty term f (5) is not provided, the number of estimated beacons installed is larger than in the case where the penalty term f (5) is provided.

なお、実施形態は一例であり、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれ、状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。例えば、実施形態では主に電波を対象として本技術を説明してきたが、本技術は電波以外の信号にも適用することができる。音波、光波のように空間を振動させる波に起因する信号は当然のこと、空間に存在に何らかの影響を与えることで発振器と受信器の距離を測定できる媒体でも構わない。   The embodiment is merely an example, and the specific configuration is not limited to the present embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the scope of the present invention, and it goes without saying that changes can be made depending on the situation. Yes. For example, in the embodiments, the present technology has been described mainly for radio waves, but the present technology can be applied to signals other than radio waves. Naturally, the signals resulting from waves that vibrate the space, such as sound waves and light waves, may be a medium that can measure the distance between the oscillator and the receiver by affecting the presence in the space.

例えば、実施形態では、上記(1)式で表された電波伝搬モデルを用いる形態について説明したが、電波伝搬モデルは当該形態に限定されず、少なくとも、上記(1)式における、「K−n×log10d」を含む式で表される1つの式であればよい。例えば、電波伝搬モデルは、上記(1)式の右辺において、モデル係数Cを含まない式であってもよい。 For example, in the embodiment, the embodiment using the radio wave propagation model represented by the above equation (1) has been described, but the radio wave propagation model is not limited to this embodiment. It is sufficient if it is one expression represented by an expression including “× log 10 d”. For example, the radio wave propagation model may be an equation that does not include the model coefficient C on the right side of the equation (1).

10 推定装置
22 導出部
21 取得部
34 電場推定部
10 estimation device 22 derivation unit 21 acquisition unit 34 electric field estimation unit

Claims (9)

推定の対象となる推定対象領域内に、測位に用いる電波を発信する電波発信装置を設置する位置を推定する推定装置であって、
前記推定対象領域内の推定対象位置における、強度値が閾値以上となる、前記電波発信装置により発信された前記電波の数の設定を取得する取得部と、
f1を前記推定対象領域のうち、前記電波発信装置の電波の強度値が前記閾値未満となる第1の領域の割合、f2を前記推定対象領域のうち、1つの前記電波の強度値が前記閾値以上となる第2の領域の割合、f3を前記推定対象領域のうち、2つの前記電波の強度値が前記閾値以上となる第3の領域の割合、f4を前記推定対象領域のうち、3つ以上の前記電波の強度値が前記閾値以上となる第4の領域の割合、αx、y、βx、y、γx、y、及びδx、yを、前記推定対象位置x、yに応じて変化する重み付け係数とした場合に、下記(1−1)式により表される評価関数f(x)と、前記取得部が取得した数とに基づいて、前記推定対象位置において所望の数の電波を受信するために前記推定対象領域内に設置する前記電波発信装置の数及び位置を推定する電場推定部と、
を備えた推定装置。
An estimation apparatus for estimating a position at which a radio wave transmitting apparatus for transmitting radio waves used for positioning is installed in an estimation target area to be estimated.
An acquisition unit configured to acquire the setting of the number of radio waves transmitted by the radio wave transmission device, the intensity value of which is equal to or greater than a threshold at an estimation target position in the estimation target area;
The ratio of the first area where the radio wave intensity value of the radio wave transmission device is less than the threshold in the estimation target area f1, the intensity value of one of the radio waves in the estimation target area f2 is the threshold Among the estimation target areas, the ratio of the second area, the ratio of the third area where the intensity value of the two radio waves is equal to or more than the threshold, and f4 are three of the estimation target areas The ratio of the fourth region in which the intensity value of the radio wave is equal to or more than the threshold, α x, y 1 , β x, y 1 , γ x, y 1 and δ x, y In the case of a weighting coefficient that changes accordingly, the desired number at the estimation target position based on the evaluation function f (x) represented by the following equation (1-1) and the number acquired by the acquisition unit Radio transmission equipment installed in the estimation target area to receive radio waves of And the electric field estimation unit configured to estimate the number and location of,
Estimation device equipped with
前記重み付け係数の各々は、前記取得部が取得した前記電波の数と前記推定対象位置に応じて定められる、
請求項1に記載の推定装置。
Each of the weighting coefficients is determined according to the number of radio waves acquired by the acquisition unit and the estimation target position.
The estimation device according to claim 1.
前記電場推定部は、前記電波発信装置と前記推定対象位置との距離が短くなるほど値が大きくなる空間伝搬係数を含み、かつ、前記電波発信装置と前記推定対象位置との距離が短くなるほど前記空間伝搬係数が異なる値となる頻度が多くなる、対数関数で表される電波伝搬モデルに基づき得られた、前記推定対象位置における前記電波発信装置から発せられた電波の前記推定対象位置における強度、を用いて推定する、
請求項1または請求項2に記載の推定装置。
The electric field estimation unit includes a space propagation coefficient whose value increases as the distance between the radio wave transmission device and the estimation target position decreases, and the space decreases as the distance between the radio wave transmission device and the estimation target position decreases. The intensity at the estimation target position of the radio wave emitted from the radio wave transmitting device at the estimation target position, obtained based on the radio wave propagation model represented by a logarithmic function, in which the frequency at which the propagation coefficients are different often increases Estimate using
The estimation apparatus of Claim 1 or Claim 2.
前記評価関数f(x)は、前記(1−1)式に対して、кを重み付け係数とし、前記電波発信装置同士の距離を最大化するための項であるf5’を更に追加した下記(2)式で表され、
前記f5’は、前記距離が、前記電波発信装置が発する前記電波による測位が可能な範囲を円形状で表した場合の前記円の半径よりも小さい場合、ペナルティ項として機能する、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の推定装置。
The evaluation function f (x) further includes f5 'which is a term for maximizing the distance between the radio wave transmission devices, with к as a weighting coefficient with respect to the equation (1-1) described below ((1) 2) expressed by
The f 5 ′ functions as a penalty term when the distance is smaller than the radius of the circle when the range in which positioning by the radio wave emitted by the radio wave transmission device is possible is represented by a circle.
The estimation apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記電場推定部は、
前記推定対象領域内に設置する電波発信装置の数である装置数の変更と、前記評価関数f(x)の最適化と、を交互に行う最適化処理を行う、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の推定装置。
The electric field estimation unit
Performing an optimization process that alternately performs the change of the number of radio wave transmission devices installed in the estimation target area and the optimization of the evaluation function f (x);
The estimation apparatus according to any one of claims 1 to 4.
屋内空間において電波、音波、及び光波のうちの少なくとも1つの波を用いて測位を行うために、前記波を発信する装置である波発信装置の配置位置を推定する推定装置であって、
第1の波発信装置が発する波を測位に用いることができる領域であるカバーエリアと、前記カバーエリアと重複させるべき第2の波発信装置のカバーエリアの数であるnとを取得する取得部と、
前記屋内空間における前記第1の波発信装置のカバーエリアと、前記第2の波発信装置のカバーエリアとの数がnである領域を最大化し、かつ前記屋内空間におけるいずれの波発信装置のカバーエリアにも含まれない領域を最小化するように、前記第1の波発信装置と、前記第2の波発信装置との設置位置を推定する推定部と、
を備えた推定装置。
In order to perform positioning using at least one wave of radio waves, sound waves, and light waves in indoor space, it is an estimation device that estimates the arrangement position of a wave transmission device that is a device that transmits the waves,
An acquisition unit that acquires a cover area which is an area where waves emitted by the first wave transmission device can be used for positioning, and n which is the number of cover areas of the second wave transmission device to be overlapped with the cover area When,
Maximize the area where the number of the cover area of the first wave transmitting device and the cover area of the second wave transmitting device in the indoor space is n, and cover of any wave transmitting device in the indoor space An estimation unit configured to estimate installation positions of the first wave transmission device and the second wave transmission device so as to minimize an area not included in the area;
Estimation device equipped with
推定の対象となる推定対象領域内に、測位に用いる波を発信する発信装置を設置する位置を推定する推定装置であって、
前記推定対象領域内の推定対象位置における、強度値が閾値以上となる、前記発信装置により発信された前記波の数の設定を取得する取得部と、
f1を前記推定対象領域のうち、前記発信装置の波の強度値が前記閾値未満となる第1の領域の割合、f2を前記推定対象領域のうち、1つの前記波の強度値が前記閾値以上となる第2の領域の割合、f3を前記推定対象領域のうち、2つの前記波の強度値が前記閾値以上となる第3の領域の割合、f4を前記推定対象領域のうち、3つ以上の前記波の強度値が前記閾値以上となる第4の領域の割合、αx、y、βx、y、γx、y、及びδx、yを、前記推定対象位置x、yに応じて変化する重み付け係数とした場合に、下記(1−1)式により表される評価関数f(x)と、前記取得部が取得した数とに基づいて、前記推定対象位置において所望の数の波を受信するために前記推定対象領域内に設置する前記発信装置の数及び位置を推定する推定部とを備え、
前記波は電波、音波、光波のいずれか1つである、
推定装置。
An estimation apparatus for estimating a position at which a transmitting device for transmitting a wave used for positioning is installed in an estimation target area to be estimated.
An acquisition unit configured to acquire the setting of the number of waves transmitted by the transmission device whose intensity value is equal to or greater than a threshold at an estimation target position in the estimation target area;
The ratio of the first region in which the strength value of the wave of the transmission device is less than the threshold in the estimation target region f1, the strength value of one of the waves in the estimation target region is the threshold or more A ratio of the second region, f3 a ratio of a third region where the strength value of the two waves is equal to or more than the threshold in the estimation target region, f4 three or more of the estimation target regions Ratio of the fourth region where the intensity value of the wave is equal to or more than the threshold value, α x, y 1 , β x, y 1 , γ x, y 1 and δ x, y according to the estimation target position x, y In the case of a weighting coefficient that changes as described above, a desired number of the estimation target positions are obtained based on the evaluation function f (x) represented by the following equation (1-1) and the number acquired by the acquisition unit: Estimate the number and location of the transmitters installed in the area of And a estimation unit that,
The wave is any one of radio wave, sound wave and light wave,
Estimator.
推定の対象となる推定対象領域内に、測位に用いる電波を発信する電波発信装置を設置する位置を推定する推定装置における推定方法であって、
前記推定対象領域内の推定対象位置における、強度値が閾値以上となる、前記電波発信装置により発信された前記電波の数の設定を取得するステップと、
電場推定部により、f1を前記推定対象領域のうち、前記電波発信装置の電波が到達していない第1の領域の割合、f2を前記推定対象領域のうち、1つの前記電波発信装置の電波が到達している第2の領域の割合、f3を前記推定対象領域のうち、2つの前記電波発信装置の電波が到達している第3の領域の割合、f4を前記推定対象領域のうち、3つ以上の前記電波発信装置の電波が到達している第4の領域の割合、αx、y、βx、y、γx、y、及びδx、yを、前記推定対象位置x、yに応じて変化する重み付け係数とした場合に、下記(1−1)式により表される評価関数f(x)と、取得した電波の数の設定数とに基づいて、前記推定対象位置において所望の数の電波を受信するために前記推定対象領域内に設置する前記電波発信装置の数及び位置を推定するステップ、
の処理を含む推定方法。
It is an estimation method in an estimation apparatus for estimating a position where a radio wave transmission device for transmitting radio waves used for positioning is installed in an estimation target area to be estimated.
Acquiring a setting of the number of the radio waves transmitted by the radio wave transmission device, the intensity value of which is equal to or greater than a threshold at an estimation target position in the estimation target area;
In the electric field estimation unit, the ratio of the first area where the electric wave of the electric wave transmission device does not reach out of the estimation target area by f1, the electric wave of one of the electric wave transmission devices in the estimation target area is f2. The ratio of the second area reached, the ratio f3 of the third area to which the radio waves of the two radio transmission devices reach, of the estimated area, the ratio f4 of the estimated area A ratio of a fourth area reached by the radio waves of the at least two radio wave transmission devices, α x, y , β x, y , γ x, y , and δ x, y, to the estimation target position x, y When the weighting coefficient is changed according to the following equation (1-1), it is desired to obtain the desired estimation target position based on the evaluation function f (x) represented by the following equation (1-1) and the set number of acquired radio waves. The radio set in the estimation target area to receive radio waves of the number of Estimating the number and position of the transmitter,
Estimation method including the processing of
コンピュータを、請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の推定装置の各部として機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as each part of the estimation apparatus in any one of Claims 1-7.
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