JP2022149266A - Position estimation device, position estimation method and position estimation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置推定装置、位置推定方法及び位置推定プログラムに関する。 The present invention relates to a position estimation device, a position estimation method and a position estimation program.
近年、無線通信システムに関する標準化団体である３ＧＰＰ（Third-Generation Partnership Project）においては、第５世代移動通信（５Ｇ）に関する測位技術の開発及び標準化が検討されている。５Ｇにおいては、例えば２４ＧＨｚ以上のミリ波を含む高周波数帯域の広帯域なキャリアが利用可能であり、このキャリアを用いて例えばＴＯＤＡ（Time Difference of Arrival）やＡＯＡ（Angle of Arrival）などの方式を組み合わせて端末装置の位置を推定することが考えられている。 In recent years, 3GPP (Third-Generation Partnership Project), which is a standardization body for wireless communication systems, has been studying the development and standardization of positioning technology for fifth-generation mobile communications (5G). In 5G, for example, a wideband carrier of a high frequency band including millimeter waves of 24 GHz or higher is available, and using this carrier, for example, TODA (Time Difference of Arrival) and AOA (Angle of Arrival) are combined. It is considered to estimate the position of the terminal device by
ＴＯＤＡは、端末装置から放射される電波を複数の基地局装置において受信し、各基地局装置における受信時刻の時間差に基づいて端末装置の測位をする方式である。一方、ＡＯＡは、端末装置から放射される電波を複数の基地局装置において受信し、各基地局装置による到来方向推定によって端末装置の測位をする方式である。 TODA is a method in which radio waves emitted from a terminal device are received by a plurality of base station devices, and the position of the terminal device is determined based on the time difference between reception times at each base station device. On the other hand, AOA is a method in which radio waves radiated from a terminal device are received by a plurality of base station devices, and positioning of the terminal device is performed by estimating directions of arrival by each base station device.
また、端末装置の測位に関しては、上記のように端末装置と基地局装置間の通信に基づく方式の他にも、ＧＰＳ（Global Positioning System）が利用される。ただし、ＧＰＳは、人工衛星から放射される電波を利用して測位する技術であるため、例えば屋内などの電波強度が微弱となる場所では、端末装置の測位をすることが困難である。そこで、屋内で端末装置の位置を推定するために、例えばＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）（登録商標）などを利用するビーコンを屋内に設置し、端末装置がビーコン信号を受信することにより位置推定が行われることがある。 Further, regarding the positioning of the terminal device, GPS (Global Positioning System) is used in addition to the method based on the communication between the terminal device and the base station device as described above. However, since GPS is a technology for positioning using radio waves emitted from artificial satellites, it is difficult to position a terminal device in a place where the radio wave intensity is weak, such as indoors. Therefore, in order to estimate the position of a terminal device indoors, for example, a beacon using BLE (Bluetooth Low Energy) (registered trademark) is installed indoors, and the terminal device receives the beacon signal to perform position estimation. sometimes
これらの位置推定技術は、５Ｇの様々なサービスで使用することが可能である。例えば、５Ｇによれば、限られたエリア（例えば土地又は建物内）で公衆の移動通信ネットワークとは区別された自営の無線通信システムとして、「ローカル５Ｇ」の無線通信システムを構築することが可能である。そして、このようなローカル５Ｇの無線通信システムにおいても、端末装置の位置を推定し、位置情報を利用する様々なサービスを提供することが可能である。 These location estimation techniques can be used in various 5G services. For example, with 5G, it is possible to build a "local 5G" wireless communication system as a private wireless communication system that is distinct from the public mobile communication network in a limited area (e.g. land or building). is. Also in such a local 5G wireless communication system, it is possible to estimate the location of a terminal device and provide various services using the location information.
しかしながら、ローカル５Ｇの無線通信システムにおいては、装置の位置推定をするためのコストが増大することがあるという問題がある。すなわち、例えば専用の端末装置が使用されるローカル５Ｇの無線通信システムでは、ＧＰＳ機能を有さない端末装置が用いられることが考えられる。このような場合、位置情報を利用するサービスのみのために、端末装置にＧＰＳ機能を搭載させるのは非効率的であり、コストの増大が発生する。 However, in the local 5G wireless communication system, there is a problem that the cost for estimating the position of the device may increase. That is, for example, in a local 5G wireless communication system in which a dedicated terminal device is used, it is conceivable that a terminal device that does not have a GPS function is used. In such a case, it is inefficient to install the GPS function in the terminal device only for the service using the position information, resulting in an increase in cost.
また、公衆網と同様の位置推定技術を実現可能な基地局装置を設置するには、比較的高価な機器を用意することになる。さらに、ビーコン等を設置するには、新たな機能や設備を導入することになる。このように、高精度の位置推定をするためには、追加の設備等を導入することになり、ローカル５Ｇの無線通信システム構築に係るコストが増大してしまう。 Also, in order to install a base station device capable of realizing a position estimation technique similar to that of a public network, it is necessary to prepare relatively expensive equipment. Furthermore, installing a beacon or the like requires the introduction of new functions and equipment. In this way, in order to perform highly accurate position estimation, additional equipment and the like will be introduced, increasing the cost of building a local 5G wireless communication system.
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、コストの増大を抑制しつつ高精度に装置の位置を推定することができる位置推定装置、位置推定方法及び位置推定プログラムを提供することを目的とする。 The disclosed technique has been made in view of such a point, and provides a position estimation device, a position estimation method, and a position estimation program capable of estimating the position of a device with high accuracy while suppressing an increase in cost. for the purpose.
本願が開示する位置推定装置は、１つの態様において、既知の位置で静止する固定端末と移動する移動端末とにおける、複数の基地局装置それぞれからの受信強度を示す受信強度情報を取得する取得部と、前記固定端末における基地局装置ごとの受信強度と、前記固定端末から各基地局装置までの距離とに基づいて、前記固定端末と基地局装置の組み合わせごとの補正パラメータを算出する算出部と、前記移動端末の近傍に位置する固定端末を特定し、特定した固定端末に関して算出された補正パラメータを選択する選択部と、選択された補正パラメータを用いて、前記移動端末の補正された位置を推定する位置補正部とを有する。 In one aspect of the position estimation apparatus disclosed in the present application, an acquisition unit that acquires reception strength information indicating reception strength from each of a plurality of base station apparatuses for a fixed terminal stationary at a known position and a mobile terminal that moves. and a calculation unit that calculates a correction parameter for each combination of the fixed terminal and the base station apparatus based on the reception strength of each base station apparatus at the fixed terminal and the distance from the fixed terminal to each base station apparatus. a selection unit that identifies a fixed terminal located near the mobile terminal and selects a correction parameter calculated for the identified fixed terminal; and a corrected position of the mobile terminal using the selected correction parameter. and an estimating position corrector.
本願が開示する位置推定装置、位置推定方法及び位置推定プログラムの１つの態様によれば、コストの増大を抑制しつつ高精度に装置の位置を推定することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the position estimation device, the position estimation method, and the position estimation program disclosed by the present application, there is an effect that the position of the device can be estimated with high accuracy while suppressing an increase in cost.
以下、本願が開示する位置推定装置、位置推定方法及び位置推定プログラムの一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, one embodiment of a position estimation device, a position estimation method, and a position estimation program disclosed by the present application will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment.
図１は、一実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。図１に示す無線通信システムは、４Ｇ基地局装置１０が４Ｇネットワークエリア１０Ｚを形成し、５Ｇ基地局装置２０が５Ｇネットワークエリア２０Ｚを形成して構成されるローカル５Ｇの無線通信システムである。４Ｇネットワークエリア１０Ｚ及び５Ｇネットワークエリア２０Ｚ内には、複数の端末装置３０ａ、３０ｂが存在し、各端末装置３０ａ、３０ｂは、４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０と無線通信可能である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a radio communication system according to an embodiment. The radio communication system shown in FIG. 1 is a local 5G radio communication system configured by a 4G
このようなローカル５Ｇの無線通信システムにおいては、制御情報が４Ｇネットワークを用いて送受信され、データが５Ｇネットワークを用いて送受信されることがある。コントロールプレーン（Control Plane）に４Ｇネットワークが用いられる方式は、ＮＳＡ（Non Stand Alone）方式とも呼ばれる。以下においては、ＮＳＡ方式のローカル５Ｇを採用する無線通信システムの例を説明するが、本実施の形態に係る位置推定装置、位置推定方法及び位置推定プログラムは、ＮＳＡ方式のローカル５Ｇ以外の無線通信システムにも適用可能である。すなわち、例えばＳＡ（Stand Alone）方式のローカル５Ｇを採用する無線通信システムや、５Ｇを採用する公衆の無線通信システムや、４Ｇを採用する無線通信システムなどにおいても、本実施の形態に係る位置推定が可能である。 In such a local 5G wireless communication system, control information may be transmitted and received using the 4G network and data may be transmitted and received using the 5G network. A scheme in which a 4G network is used for the control plane is also called an NSA (Non Stand Alone) scheme. In the following, an example of a wireless communication system that employs local 5G of the NSA system will be described. It is also applicable to systems. That is, for example, in a wireless communication system that employs local 5G of the SA (Stand Alone) scheme, a public wireless communication system that employs 5G, or a wireless communication system that employs 4G, position estimation according to the present embodiment is possible.
図１に示す無線通信システムにおいては、４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０は、いずれもコアネットワーク装置５０に接続される。そして、コアネットワーク装置５０は、位置推定装置１００に接続される。
In the radio communication system shown in FIG. 1 , both the 4G
４Ｇ基地局装置１０は、コアネットワーク装置５０から端末装置３０ａ、３０ｂ宛ての制御情報を取得する。また、４Ｇ基地局装置１０は、４Ｇネットワークエリア１０Ｚを形成し、４Ｇネットワークエリア１０Ｚ内の端末装置３０ａ、３０ｂへ制御情報を送信する。さらに、４Ｇ基地局装置１０は、通信相手の端末装置３０ａ、３０ｂから例えばＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）などの受信強度を含む受信強度情報を受信し、コアネットワーク装置５０へ転送する。
The 4G
５Ｇ基地局装置２０は、コアネットワーク装置５０から端末装置３０ａ、３０ｂ宛てのデータを取得する。また、５Ｇ基地局装置２０は、５Ｇネットワークエリア２０Ｚを形成し、５Ｇネットワークエリア２０Ｚ内の端末装置３０ａ、３０ｂへデータを送信する。さらに、５Ｇ基地局装置２０は、通信相手の端末装置３０ａ、３０ｂから例えばＲＳＳＩなどの受信強度を含む受信強度情報を受信し、コアネットワーク装置５０へ転送する。
The 5G
端末装置３０ａ、３０ｂは、４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０と無線通信可能な端末装置である。端末装置３０ａは、位置が固定されて静止する端末装置（以下「固定端末」という）であり、固定端末３０ａの位置情報は既知である。また、端末装置３０ｂは、４Ｇネットワークエリア１０Ｚ及び５Ｇネットワークエリア２０Ｚ内を移動する端末装置（以下「移動端末」という）であり、移動端末３０ｂの位置情報は常に変化し得る。本実施の形態においては、移動端末３０ｂの位置情報が推定の対象となる。
The
固定端末３０ａ及び移動端末３０ｂは、４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０から受信される信号を用いて例えばＲＳＳＩなどの受信強度を測定する。このとき、固定端末３０ａ及び移動端末３０ｂは、接続する４Ｇ基地局装置１０又は５Ｇ基地局装置２０からの受信強度のみではなく、周辺に位置するすべての４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０からの受信強度を測定する。そして、固定端末３０ａ及び移動端末３０ｂは、４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０の識別情報と受信強度とを対応付けた受信強度情報を、接続する４Ｇ基地局装置１０又は５Ｇ基地局装置２０へ送信する。
The
コアネットワーク装置５０は、コアネットワークに設置され、４Ｇネットワーク又は５Ｇネットワークの基地局装置との間で制御情報及びデータを送受信する。すなわち、コアネットワーク装置５０は、端末装置３０ａ、３０ｂ宛ての制御情報を４Ｇ基地局装置１０へ送信し、端末装置３０ａ、３０ｂ宛てのデータを５Ｇ基地局装置２０へ送信する。また、コアネットワーク装置５０は、４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０から転送される端末装置３０ａ、３０ｂにおける受信強度情報を取得し、受信強度情報を位置推定装置１００へ転送する。
The core network device 50 is installed in the core network and transmits and receives control information and data to and from base station devices of the 4G network or 5G network. That is, the core network device 50 transmits control information addressed to the
位置推定装置１００は、端末装置３０ａ、３０ｂにおける受信強度情報を用いて、移動端末３０ｂの位置を推定する。このとき、位置推定装置１００は、固定端末３０ａの受信強度情報と固定端末３０ａの既知の位置情報とから、位置推定の際の補正パラメータを算出し、補正パラメータを用いて移動端末３０ｂの補正された位置を推定する。また、位置推定装置１００は、ユーザからの入力に応じて、移動端末３０ｂの推定された位置情報などを出力する。
The position estimation device 100 estimates the position of the
図２は、一実施の形態に係る位置推定装置１００の構成を示すブロック図である。図２に示す位置推定装置１００は、通信インタフェース部（以下「通信Ｉ／Ｆ部」と略記する）１１０、プロセッサ１２０、記憶部１３０及び入出力部１４０を有する。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the position estimation device 100 according to one embodiment. Position estimation device 100 shown in FIG.
通信Ｉ／Ｆ部１１０は、コアネットワーク装置５０に接続し、コアネットワーク装置５０との間で通信を実行する。具体的には、通信Ｉ／Ｆ部１１０は、固定端末３０ａ及び移動端末３０ｂが測定したＲＳＳＩなどを含む受信強度情報をコアネットワーク装置５０から受信する。
Communication I/
プロセッサ１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを備え、位置推定装置１００の全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ１２０は、固定端末位置推定部１２１、補正パラメータ算出部１２２、固定端末登録部１２３、移動端末位置推定部１２４、補正パラメータ選択部１２５、位置補正部１２６及び移動端末登録部１２７を有する。
The
固定端末位置推定部１２１は、固定端末３０ａからの受信強度情報を用いて、固定端末３０ａの位置を推定する。具体的には、固定端末位置推定部１２１は、基地局装置ごとの固定端末３０ａにおける受信強度から、各基地局装置と固定端末３０ａとの間の距離を算出し、例えば三点測位法を用いて固定端末３０ａの位置を推定する。 Fixed terminal position estimation section 121 estimates the position of fixed terminal 30a using the reception intensity information from fixed terminal 30a. Specifically, fixed terminal position estimating section 121 calculates the distance between each base station device and fixed terminal 30a from the reception strength at fixed terminal 30a for each base station device, and uses, for example, the three-point positioning method. to estimate the position of the fixed terminal 30a.
補正パラメータ算出部１２２は、固定端末３０ａからの受信強度情報を用いて、移動端末３０ｂの位置を補正するために用いられる補正パラメータを算出する。具体的には、補正パラメータ算出部１２２は、受信強度から距離を算出する際に用いられる減衰定数を補正パラメータとして算出する。例えば、基地局装置と固定端末３０ａとの間の距離Ｄは、固定端末３０ａにおける基地局装置からの受信強度によって下記の式（１）によって算出することができる。
ただし、式（１）において、ＲＳＳＩは固定端末３０ａにおける基地局装置からの受信強度を示し、ＲＳＳＩ0は所定の単位ＲＳＳＩを示す定数である。また、Ｎは減衰定数であり、固定端末３０ａと基地局装置の間の伝搬環境に応じたパラメータである。 However, in equation (1), RSSI indicates the strength of reception from the base station apparatus at fixed terminal 30a, and RSSI 0 is a constant indicating a predetermined unit RSSI. Also, N is an attenuation constant, which is a parameter according to the propagation environment between the fixed terminal 30a and the base station apparatus.
補正パラメータ算出部１２２は、固定端末３０ａが設置された位置（以下「絶対位置」という）が既知であるため、固定端末３０ａと基地局装置の間の距離Ｄを算出する。そして、補正パラメータ算出部１２２は、算出した距離Ｄと受信強度情報から得られるＲＳＳＩとを上式（１）に代入することで、この固定端末３０ａと基地局装置の組み合わせに対応する補正パラメータＮを算出する。補正パラメータＮは、固定端末３０ａと基地局装置の組み合わせにおける伝搬環境を反映した値である。
Correction
固定端末登録部１２３は、固定端末位置推定部１２１によって推定された位置（以下「推定位置」という）と、補正パラメータ算出部１２２によって算出された補正パラメータとを固定端末３０ａの識別情報に対応付けて記憶部１３０に登録する。具体的には、固定端末登録部１２３は、固定端末３０ａの識別情報に対応付けて、この固定端末３０ａの絶対位置及び推定位置を後述する固定端末データベース１３１に登録する。また、固定端末登録部１２３は、固定端末３０ａと基地局装置の組み合わせそれぞれに関して、受信強度と補正パラメータを固定端末データベース１３１に登録する。
Fixed terminal registration section 123 associates the position estimated by fixed terminal position estimation section 121 (hereinafter referred to as "estimated position") and the correction parameter calculated by correction
移動端末位置推定部１２４は、移動端末３０ｂからの受信強度情報を用いて、移動端末３０ｂの位置を推定する。具体的には、移動端末位置推定部１２４は、基地局装置ごとの移動端末３０ｂにおける受信強度から、各基地局装置と移動端末３０ｂとの間の距離を算出し、例えば三点測位法を用いて移動端末３０ｂの位置を推定する。
The mobile terminal position estimation unit 124 estimates the position of the
補正パラメータ選択部１２５は、記憶部１３０の固定端末データベース１３１を参照して、推定位置が移動端末３０ｂの推定位置に最も近い固定端末３０ａを特定する。そして、補正パラメータ選択部１２５は、特定した固定端末３０ａの識別情報に対応付けられた記憶された補正パラメータを選択する。
Correction parameter selection section 125 refers to fixed
位置補正部１２６は、移動端末３０ｂからの受信強度情報と、補正パラメータ選択部１２５によって選択された補正パラメータとを用いて、移動端末３０ｂの補正された位置を推定する。具体的には、位置補正部１２６は、基地局装置ごとの移動端末３０ｂにおける受信強度と、この基地局装置に関して選択された補正パラメータとを上式（１）に代入することにより、基地局装置と移動端末３０ｂとの間の補正された距離を算出する。位置補正部１２６は、少なくとも３つの基地局装置について移動端末３０ｂとの間の補正された距離を算出し、各基地局装置の位置と算出された距離とから移動端末３０ｂの補正された位置を推定する。
The position correction unit 126 estimates the corrected position of the
移動端末登録部１２７は、位置補正部１２６によって補正された推定位置と、推定位置の補正に使用された補正パラメータとを移動端末３０ｂの識別情報に対応付けて記憶部１３０に登録する。具体的には、移動端末登録部１２７は、移動端末３０ｂの識別情報に対応付けて、この移動端末３０ｂの補正された推定位置を後述する移動端末データベース１３２に登録する。また、移動端末登録部１２７は、移動端末３０ｂと基地局装置の組み合わせそれぞれに関して、受信強度と距離の補正に用いられた補正パラメータと補正された距離とを移動端末データベース１３２に登録する。
The mobile terminal registration unit 127 registers the estimated position corrected by the position correction unit 126 and the correction parameters used for correcting the estimated position in the storage unit 130 in association with the identification information of the
記憶部１３０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などを備え、プロセッサ１２０による処理に用いられる情報を記憶する。具体的には、記憶部１３０は、固定端末データベース（以下「固定端末ＤＢ」と略記する）１３１及び移動端末データベース（以下「移動端末ＤＢ」と略記する）１３２を有する。
The storage unit 130 includes, for example, a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory), and stores information used for processing by the
固定端末ＤＢ１３１は、固定端末３０ａの識別情報に対応付けて、固定端末３０ａに関する情報を記憶する。具体的には、例えば図３に示すように、固定端末３０ａの識別情報（固定端末ＩＤ）に対応付けて、固定端末３０ａの絶対位置及び推定位置が固定端末ＤＢ１３１に記憶される。また、それぞれの固定端末３０ａについて、各基地局装置との間の受信強度及び補正パラメータが固定端末ＤＢ１３１に記憶される。
The fixed
図３に示す例において、例えば識別情報が「ｓｔａ＃Ａ」の固定端末３０ａの絶対位置は（ＸA０，ＹA０）であり、推定位置は（ＸA，ＹA）である。また、この固定端末３０ａにおける、識別情報が「ｂｓ＃１」の基地局装置からのＲＳＳＩは「ＲＳＳＩA1」であり、この基地局装置までの距離とＲＳＳＩから算出される補正パラメータは「ＮA1」である。同様に、この固定端末３０ａにおける、識別情報が「ｂｓ＃２」の基地局装置からのＲＳＳＩは「ＲＳＳＩA2」であり、この基地局装置までの距離とＲＳＳＩから算出される補正パラメータは「ＮA2」である。ここで、各固定端末３０ａに対応付けてＲＳＳＩ及び補正パラメータが記憶される基地局装置（基地局１、基地局２、・・・）は、固定端末３０ａが受信強度を測定した基地局装置である。これらの基地局装置の少なくとも一部についてのＲＳＳＩが用いられて、固定端末３０ａの推定位置が求められる。
In the example shown in FIG. 3, for example, the absolute position of the fixed terminal 30a whose identification information is "sta#A" is (X A 0, Y A 0) and the estimated position is (X A , Y A ). Further, the RSSI from the base station apparatus whose identification information is "
移動端末ＤＢ１３２は、移動端末３０ｂの識別情報に対応付けて、移動端末３０ｂに関する情報を記憶する。具体的には、例えば図４に示すように、移動端末３０ｂの識別情報（移動端末ＩＤ）に対応付けて、移動端末３０ｂの推定位置が移動端末ＤＢ１３２に記憶される。また、それぞれの移動端末３０ｂについて、各基地局装置との間の受信強度、補正パラメータ及び補正距離が移動端末ＤＢ１３２に記憶される。
The
図４に示す例において、例えば識別情報が「ｍｏｂ＃ａ」の移動端末３０ｂの推定位置は（Ｘa，Ｙa）である。また、この移動端末３０ｂにおける、識別情報が「ｂｓ＃１」の基地局装置からのＲＳＳＩは「ＲＳＳＩa1」であり、この基地局装置に関して補正パラメータ選択部１２５によって選択される補正パラメータは「ＮA1」である。そして、選択された補正パラメータ「ＮA1」を用いて算出される移動端末「ｍｏｂ＃ａ」と基地局装置「ｂｓ＃１」との間の補正距離は「Ｄa1」である。同様に、この移動端末３０ｂにおける、識別情報が「ｂｓ＃２」の基地局装置からのＲＳＳＩは「ＲＳＳＩa2」であり、この基地局装置に関して補正パラメータ選択部１２５によって選択される補正パラメータは「ＮA2」である。そして、選択された補正パラメータ「ＮA2」を用いて算出される移動端末「ｍｏｂ＃ａ」と基地局装置「ｂｓ＃２」との間の補正距離は「Ｄa2」である。ここで、各移動端末３０ｂに対応付けてＲＳＳＩ、補正パラメータ及び補正距離が記憶される基地局装置（基地局１、基地局２、・・・）は、移動端末３０ｂが受信強度を測定した基地局装置である。これらの基地局装置のうち少なくとも３つの基地局装置についての補正距離が用いられて、例えば三点測位法により移動端末３０ｂの推定位置が求められる。
In the example shown in FIG. 4, for example, the estimated position of the mobile terminal 30b whose identification information is "mob# a " is (Xa, Ya ). Further, the RSSI from the base station apparatus with identification information "
入出力部１４０は、ユーザからの入力を受け付け、入力に応じて例えば移動端末３０ｂの位置情報を出力する。すなわち、入出力部１４０は、例えば移動端末３０ｂの識別情報の入力を受け付けると、この移動端末３０ｂの推定位置を移動端末ＤＢ１３２から取得し出力する。また、入出力部１４０は、例えば複数の移動端末３０ｂの位置を地図上に示す位置図を出力しても良い。さらに、入出力部１４０は、固定端末３０ａの絶対位置の情報などの入力を受け付け、固定端末ＤＢ１３１に登録しても良い。
The input/output unit 140 receives an input from the user and outputs, for example, the position information of the
次いで、上記のように構成された位置推定装置１００による固定端末３０ａの情報の登録処理について、図５に示すフロー図を参照しながら説明する。 Next, the registration processing of the information of the fixed terminal 30a by the position estimation device 100 configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
固定端末３０ａは、４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０から送信される参照信号を用いて、定期的に各基地局装置についてのＲＳＳＩなどの受信強度を測定する。固定端末３０ａは、測定した基地局装置ごとのＲＳＳＩを含む受信強度情報を、接続する４Ｇ基地局装置１０又は５Ｇ基地局装置２０へ送信する。受信強度情報は、４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０からコアネットワーク装置５０へ転送され、位置推定装置１００の通信Ｉ／Ｆ部１１０によって収集される（ステップＳ１０１）。
The fixed terminal 30a uses the reference signals transmitted from the 4G
固定端末３０ａから報告されるＲＳＳＩは、固定端末位置推定部１２１によって取得され、固定端末３０ａにおける各基地局装置からのＲＳＳＩに基づいて、固定端末３０ａと各基地局装置との間の推定距離が算出される（ステップＳ１０２）。このとき、例えば上式（１）において、減衰定数Ｎを所定の値（例えば２０）として、ＲＳＳＩから推定距離Ｄを算出しても良い。各基地局装置に関するＲＳＳＩに基づいて固定端末３０ａとの間の推定距離が算出されると、少なくとも３つの基地局装置と固定端末３０ａとの間の推定距離から、固定端末３０ａの推定位置が求められる（ステップＳ１０３）。 The RSSI reported from fixed terminal 30a is obtained by fixed terminal position estimation section 121, and the estimated distance between fixed terminal 30a and each base station is calculated based on the RSSI from each base station in fixed terminal 30a. calculated (step S102). At this time, for example, in the above equation (1), the attenuation constant N may be set to a predetermined value (eg, 20), and the estimated distance D may be calculated from the RSSI. When the estimated distance to fixed terminal 30a is calculated based on the RSSI for each base station device, the estimated position of fixed terminal 30a is obtained from the estimated distances between at least three base station devices and fixed terminal 30a. (step S103).
一方、固定端末３０ａから報告されるＲＳＳＩは、補正パラメータ算出部１２２によっても取得され、移動端末３０ｂの位置を推定する際の補正パラメータが算出される（ステップＳ１０４）。具体的には、固定端末３０ａの絶対位置と各基地局装置の位置とから、固定端末３０ａと基地局装置との間の距離が算出され、算出された距離ＤとＲＳＳＩが上式（１）に代入されることにより、減衰定数Ｎが補正パラメータとして算出される。算出される補正パラメータＮは、固定端末３０ａと基地局装置の間の伝搬環境に応じた値となる。
On the other hand, the RSSI reported from the fixed terminal 30a is also acquired by the
固定端末３０ａの推定位置、固定端末３０ａと各基地局装置との間のＲＳＳＩ、及び固定端末３０ａと各基地局装置とに関して算出された補正パラメータは、固定端末登録部１２３によって、固定端末ＤＢ１３１に登録される（ステップＳ１０５）。
The estimated position of fixed terminal 30a, the RSSI between fixed terminal 30a and each base station device, and the correction parameters calculated for fixed terminal 30a and each base station device are stored in fixed
以上の処理により、固定端末３０ａそれぞれの推定位置が固定端末ＤＢ１３１に記憶されるとともに、固定端末３０ａと基地局装置の組み合わせそれぞれに対応する補正パラメータが固定端末ＤＢ１３１に記憶される。そして、以下に説明するように、これらの推定位置及び補正パラメータを用いて、移動端末３０ｂの位置が推定される。
Through the above processing, the estimated position of each fixed terminal 30a is stored in fixed
図６は、位置推定装置１００による移動端末３０ｂの位置推定処理を示すフロー図である。
FIG. 6 is a flow diagram showing the position estimation processing of the
移動端末３０ｂは、４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０から送信される参照信号を用いて、定期的に各基地局装置についてのＲＳＳＩなどの受信強度を測定する。移動端末３０ｂは、測定した基地局装置ごとのＲＳＳＩを含む受信強度情報を、接続する４Ｇ基地局装置１０又は５Ｇ基地局装置２０へ送信する。受信強度情報は、４Ｇ基地局装置１０及び５Ｇ基地局装置２０からコアネットワーク装置５０へ転送され、位置推定装置１００の通信Ｉ／Ｆ部１１０によって収集される（ステップＳ２０１）。
The
移動端末３０ｂから報告されるＲＳＳＩは、移動端末位置推定部１２４によって取得され、移動端末３０ｂにおける各基地局装置からのＲＳＳＩに基づいて、移動端末３０ｂと各基地局装置との間の推定距離が算出される（ステップＳ２０２）。このとき、例えば上式（１）において、減衰定数Ｎを所定の値（例えば２０）として、ＲＳＳＩから推定距離Ｄを算出しても良い。各基地局装置に関するＲＳＳＩに基づいて移動端末３０ｂとの間の推定距離が算出されると、少なくとも３つの基地局装置と移動端末３０ｂとの間の推定距離から、移動端末３０ｂの推定位置が求められる（ステップＳ２０３）。
The RSSI reported from
そして、補正パラメータ選択部１２５によって、移動端末３０ｂの位置を補正するための補正パラメータが固定端末ＤＢ１３１から選択される（ステップＳ２０４）。具体的には、補正パラメータ選択部１２５によって、推定位置が移動端末３０ｂの推定位置に最も近い固定端末３０ａが固定端末ＤＢ１３１から特定される。
Then, the correction parameter selection unit 125 selects a correction parameter for correcting the position of the
図７は、移動端末３０ｂの位置を補正するための補正パラメータの選択を説明する図である。図７においては、基地局装置２０、固定端末３１ａ～３４ａ及び移動端末３０ｂが図示されている。固定端末３１ａ～３４ａ及び移動端末３０ｂについては、絶対位置を実線で示し、推定位置を破線で示している。
FIG. 7 is a diagram illustrating selection of correction parameters for correcting the position of the
移動端末３０ｂの位置を補正するための補正パラメータを選択する際には、図中破線で示す推定位置が比較されることにより、移動端末３０ｂに最も近い固定端末が特定される。図７に示す例では、移動端末３０ｂの推定位置に最も近いのは、固定端末３４ａの推定位置である。したがって、この例では、推定位置が移動端末３０ｂの推定位置に最も近い固定端末として、固定端末３４ａが特定される。なお、固定端末３１ａ～３４ａに関しては、絶対位置が既知であるため、絶対位置が移動端末３０ｂの推定位置に最も近い固定端末が特定されても良い。
When selecting a correction parameter for correcting the position of the
そして、特定された固定端末３４ａに対応付けて固定端末ＤＢ１３１に記憶された、基地局装置ごとの補正パラメータが選択される。すなわち、それぞれの固定端末に関して、基地局装置との組み合わせに対応する補正パラメータが固定端末ＤＢ１３１に記憶されているため、移動端末３０ｂに最も近い固定端末３４ａと各基地局装置との組み合わせに対応する補正パラメータが選択される。選択された基地局装置ごとの補正パラメータは、位置補正部１２６へ通知される。
Then, a correction parameter for each base station apparatus stored in the fixed
移動端末３０ｂから報告されるＲＳＳＩは、位置補正部１２６によっても取得される。そして、位置補正部１２６によって、ＲＳＳＩと補正パラメータが用いられることにより、移動端末３０ｂと各基地局装置との間の補正された推定距離が算出される（ステップＳ２０５）。すなわち、上式（１）において、移動端末３０ｂから報告されるＲＳＳＩと基地局装置ごとの補正パラメータＮとが代入され、移動端末３０ｂと基地局装置との間の距離Ｄが算出される。ここで算出される距離Ｄは、移動端末３０ｂの近傍にある固定端末３４ａと基地局装置との間の伝搬環境を反映する補正パラメータＮを用いて算出されるため、上記のステップＳ２０２において算出される推定距離よりも精度が高い。
The RSSI reported from the
補正パラメータを用いて移動端末３０ｂと各基地局装置との間の補正された推定距離が算出されると、少なくとも３つの基地局装置と移動端末３０ｂとの間の推定距離から、移動端末３０ｂの補正された位置が推定される（ステップＳ２０６）。このように推定された移動端末３０ｂの位置は、各基地局装置との精度が高い距離を用いて例えば三点測位法により推定されているため、上記のステップＳ２０３において推定される推定位置よりも精度が高い。
When the corrected estimated distances between the
移動端末３０ｂの補正された推定位置、移動端末３０ｂと各基地局装置との間のＲＳＳＩ、移動端末３０ｂと各基地局装置との間の距離の補正に用いられた補正パラメータ及び移動端末３０ｂと各基地局装置との間の補正された距離は、移動端末登録部１２７によって、移動端末ＤＢ１３２に登録される（ステップＳ２０７）。
The corrected estimated position of the
このように、移動端末ＤＢ１３２に移動端末３０ｂの高精度な位置が記憶されることにより、例えばユーザからの要求が入出力部１４０によって受け付けられると、移動端末３０ｂの位置を地図上に示す位置図を出力することなどが可能となる。
Since the highly accurate position of the
以上のように、本実施の形態によれば、固定端末から報告される受信強度に基づいて、固定端末と基地局装置の組み合わせごとの補正パラメータを算出し、移動端末に最も近い固定端末に関する補正パラメータを用いて移動端末と基地局装置との間の補正された距離を算出し、補正された距離から移動端末の補正された位置を推定する。このため、特に新たな設備を導入することなく、移動端末の位置を高精度に推定することができる。換言すれば、コストの増大を抑制しつつ高精度に装置の位置を推定することができる。 As described above, according to this embodiment, based on the reception strength reported from the fixed terminal, the correction parameter is calculated for each combination of the fixed terminal and the base station apparatus, and the correction parameter for the fixed terminal closest to the mobile terminal is calculated. A corrected distance between the mobile terminal and the base station apparatus is calculated using the parameters, and a corrected position of the mobile terminal is estimated from the corrected distance. Therefore, the position of the mobile terminal can be estimated with high accuracy without introducing new equipment. In other words, it is possible to estimate the position of the device with high accuracy while suppressing an increase in cost.
なお、上記一実施の形態においては、推定位置が移動端末３０ｂの推定位置に最も近い固定端末３０ａを特定し、特定した固定端末３０ａに関して記憶される補正パラメータを選択するものとした。このような補正パラメータの選択において、推定位置が移動端末３０ｂの推定位置に最も近い固定端末３０ａが複数存在する場合には、いずれか１つの固定端末３０ａを選択し、この固定端末３０ａに関して記憶される補正パラメータを選択しても良い。また、基地局装置との位置関係に応じて、異なる固定端末３０ａに関して記憶される補正パラメータを選択しても良い。
In the above embodiment, the fixed terminal 30a whose estimated position is closest to the estimated position of the
具体的には、移動端末３０ｂに最も近い複数の固定端末３０ａのうち、それぞれの基地局装置との位置関係が類似する固定端末３０ａに関して記憶される補正パラメータが選択されるようにしても良い。例えば、図８、９は、固定端末３５ａ、３６ａの推定位置と、移動端末３０ｂの推定位置との位置関係を示す図である。これらの固定端末３５ａ、３６ａ及び移動端末３０ｂは、基地局装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃからの受信強度を測定及び報告しているものとする。
Specifically, the correction parameters stored for the fixed terminal 30a having a similar positional relationship with each base station apparatus may be selected from among the plurality of fixed
図８に示すように、移動端末３０ｂと基地局装置２０ａとの位置関係は、固定端末３５ａと基地局装置２０ａとの位置関係に類似する。換言すれば、基地局装置２０ａから見て、移動端末３０ｂは、固定端末３５ａとほぼ同じ方向に位置する。一方、移動端末３０ｂと基地局装置２０ｂ、２０ｃとの位置関係は、固定端末３５ａと基地局装置２０ｂ、２０ｃとの位置関係に類似しない。すなわち、基地局装置２０ｂ、２０ｃから見て、移動端末３０ｂは、固定端末３５ａと異なる方向に位置する。
As shown in FIG. 8, the positional relationship between the
このように、移動端末３０ｂは、基地局装置２０ａとの間で固定端末３５ａと類似した位置関係を有するため、基地局装置２０ａについては、固定端末３５ａと基地局装置２０ａとの組み合わせに対応する補正パラメータが選択される。
In this way, since the
これに対して、図９に示すように、移動端末３０ｂと基地局装置２０ａとの位置関係は、固定端末３６ａと基地局装置２０ａとの位置関係に類似しない。換言すれば、基地局装置２０ａから見て、移動端末３０ｂは、固定端末３６ａと異なる方向に位置する。一方、移動端末３０ｂと基地局装置２０ｂ、２０ｃとの位置関係は、固定端末３６ａと基地局装置２０ｂ、２０ｃとの位置関係に類似する。すなわち、基地局装置２０ｂ、２０ｃから見て、移動端末３０ｂは、固定端末３６ａとほぼ同じ方向に位置する。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the positional relationship between mobile terminal 30b and
このように、移動端末３０ｂは、基地局装置２０ｂ、２０ｃとの間で固定端末３６ａと類似した位置関係を有するため、基地局装置２０ｂ、２０ｃについては、固定端末３６ａと基地局装置２０ｂ、２０ｃとの組み合わせに対応する補正パラメータが選択される。
In this way, the
これにより、移動端末３０ｂについて、それぞれ基地局装置との位置関係が類似する固定端末３０ａに関する補正パラメータを選択することができ、伝搬環境が類似する固定端末３０ａの補正パラメータを用いて移動端末３０ｂと各基地局装置との間の距離を算出することができる。結果として、推定位置が移動端末３０ｂの推定位置に最も近い固定端末３０ａが複数存在する場合に、高精度に移動端末３０ｂの補正された位置を推定することができる。
As a result, for the
上記一実施の形態において説明した位置推定方法は、コンピュータが実行可能なプログラムとして記述することも可能である。この場合、このプログラムをコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納し、コンピュータに導入することも可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体としては、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、ＵＳＢメモリなどの可搬型記録媒体や、例えばフラッシュメモリなどの半導体メモリが挙げられる。 The position estimation method described in the above embodiment can also be written as a computer-executable program. In this case, the program can be stored in a computer-readable recording medium and introduced into the computer. Examples of computer-readable recording media include portable recording media such as CD-ROMs, DVD discs, and USB memories, and semiconductor memories such as flash memories.
３０ａ～３６ａ 固定端末
３０ｂ 移動端末
１１０ 通信Ｉ／Ｆ部
１２０ プロセッサ
１２１ 固定端末位置推定部
１２２ 補正パラメータ算出部
１２３ 固定端末登録部
１２４ 移動端末位置推定部
１２５ 補正パラメータ選択部
１２６ 位置補正部
１２７ 移動端末登録部
１３０ 記憶部
１３１ 固定端末データベース
１３２ 移動端末データベース
１４０ 入出力部
30a to 36a fixed terminal 30b
Claims (9)
前記固定端末における基地局装置ごとの受信強度と、前記固定端末から各基地局装置までの距離とに基づいて、前記固定端末と基地局装置の組み合わせごとの補正パラメータを算出する算出部と、
前記移動端末の近傍に位置する固定端末を特定し、特定した固定端末に関して算出された補正パラメータを選択する選択部と、
選択された補正パラメータを用いて、前記移動端末の補正された位置を推定する位置補正部と
を有することを特徴とする位置推定装置。 an acquisition unit for acquiring reception strength information indicating the reception strength from each of a plurality of base station devices in a fixed terminal stationary at a known position and a mobile terminal in motion;
a calculation unit that calculates a correction parameter for each combination of the fixed terminal and the base station apparatus based on the reception strength of each base station apparatus at the fixed terminal and the distance from the fixed terminal to each base station apparatus;
a selection unit that identifies a fixed terminal located near the mobile terminal and selects a correction parameter calculated for the identified fixed terminal;
and a position correction unit that estimates the corrected position of the mobile terminal using the selected correction parameter.
前記移動端末における基地局装置ごとの受信強度に基づいて、前記移動端末の位置を推定する移動端末位置推定部とをさらに有し、
前記選択部は、
前記固定端末位置推定部によって推定された前記固定端末の推定位置と、前記移動端末位置推定部によって推定された前記移動端末の推定位置とから、前記移動端末の近傍に位置する固定端末を特定する
ことを特徴とする請求項１記載の位置推定装置。 a fixed terminal position estimating unit that estimates the position of the fixed terminal based on the received strength of each base station apparatus at the fixed terminal;
a mobile terminal position estimation unit that estimates the position of the mobile terminal based on the received strength of each base station device in the mobile terminal,
The selection unit
A fixed terminal located near the mobile terminal is identified from the estimated position of the fixed terminal estimated by the fixed terminal position estimation unit and the estimated position of the mobile terminal estimated by the mobile terminal position estimation unit. The position estimation device according to claim 1, characterized in that:
推定位置が前記移動端末の推定位置に最も近い固定端末を特定する
ことを特徴とする請求項２記載の位置推定装置。 The selection unit
3. The position estimation device according to claim 2, wherein the fixed terminal whose estimated position is closest to the estimated position of the mobile terminal is specified.
推定位置が前記移動端末の推定位置に最も近い固定端末が複数存在する場合、それぞれの基地局装置との位置関係が前記移動端末に類似する固定端末を特定し、基地局装置ごとに特定された固定端末に関する補正パラメータを選択する
ことを特徴とする請求項３記載の位置推定装置。 The selection unit
When there are a plurality of fixed terminals whose estimated positions are closest to the estimated position of the mobile terminal, a fixed terminal whose positional relationship with each base station apparatus is similar to the mobile terminal is identified, and the fixed terminals are identified for each base station apparatus. 4. A position estimation device according to claim 3, characterized in that it selects correction parameters for fixed terminals.
選択された補正パラメータと前記移動端末における基地局装置ごとの受信強度とを用いて、前記移動端末から前記複数の基地局装置それぞれまでの補正された距離を算出し、各基地局装置までの補正された距離から前記移動端末の補正された位置を推定する
ことを特徴とする請求項１記載の位置推定装置。 The position corrector is
calculating corrected distances from the mobile terminal to each of the plurality of base station apparatuses using the selected correction parameter and the received strength of each base station apparatus in the mobile terminal, and correcting the distance to each base station apparatus; 2. The position estimation device according to claim 1, wherein the corrected position of the mobile terminal is estimated from the calculated distance.
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の位置推定装置。 2. The position according to claim 1, further comprising a fixed terminal registration unit that registers the calculated correction parameter for each combination of the fixed terminal and the base station apparatus in a database in association with the identification information of the fixed terminal. estimation device.
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の位置推定装置。 2. The position estimation device according to claim 1, further comprising a mobile terminal registration unit that registers the corrected position of the mobile terminal in a database in association with identification information of the mobile terminal.
前記固定端末における基地局装置ごとの受信強度と、前記固定端末から各基地局装置までの距離とに基づいて、前記固定端末と基地局装置の組み合わせごとの補正パラメータを算出し、
前記移動端末の近傍に位置する固定端末を特定し、特定した固定端末に関して算出された補正パラメータを選択し、
選択された補正パラメータを用いて、前記移動端末の補正された位置を推定する
処理を有することを特徴とする位置推定方法。 Acquiring reception strength information indicating the reception strength from each of a plurality of base station devices for a fixed terminal stationary at a known position and a mobile terminal moving,
calculating a correction parameter for each combination of the fixed terminal and the base station apparatus based on the reception strength of each base station apparatus at the fixed terminal and the distance from the fixed terminal to each base station apparatus;
identifying a fixed terminal located near the mobile terminal and selecting a correction parameter calculated for the identified fixed terminal;
A position estimation method, comprising: estimating a corrected position of the mobile terminal using a selected correction parameter.
既知の位置で静止する固定端末と移動する移動端末とにおける、複数の基地局装置それぞれからの受信強度を示す受信強度情報を取得し、
前記固定端末における基地局装置ごとの受信強度と、前記固定端末から各基地局装置までの距離とに基づいて、前記固定端末と基地局装置の組み合わせごとの補正パラメータを算出し、
前記移動端末の近傍に位置する固定端末を特定し、特定した固定端末に関して算出された補正パラメータを選択し、
選択された補正パラメータを用いて、前記移動端末の補正された位置を推定する
処理を実行させることを特徴とする位置推定プログラム。 to the computer,
Acquiring reception strength information indicating the reception strength from each of a plurality of base station devices for a fixed terminal stationary at a known position and a mobile terminal moving,
calculating a correction parameter for each combination of the fixed terminal and the base station apparatus based on the reception strength of each base station apparatus at the fixed terminal and the distance from the fixed terminal to each base station apparatus;
identifying a fixed terminal located near the mobile terminal and selecting a correction parameter calculated for the identified fixed terminal;
A position estimation program for executing a process of estimating a corrected position of the mobile terminal using a selected correction parameter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021051329A JP2022149266A (en) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | Position estimation device, position estimation method and position estimation program |
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| JP2021051329A JP2022149266A (en) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | Position estimation device, position estimation method and position estimation program |
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