JP3607516B2

JP3607516B2 - 移動体マップマッチング装置

Info

Publication number: JP3607516B2
Application number: JP01253399A
Authority: JP
Inventors: 田孝徳島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2019-01-20
Also published as: DE60033586T2; DE60033586D1; JP2000213948A; EP1022578B1; EP1022578A3; EP1022578A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体マップマッチング装置、とりわけ、歩行者のような比較的遅い速度で移動する移動体向けに特化された歩行者地図データに基づいて歩行者に関連する情報を提供する歩行者情報提供システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カーナビゲーションに関する特許は多く出願されているが、より低速の移動体におけるナビゲーションシステムに関連する特許は少ない。歩行者に地図情報を提供する技術に関する特許としては「携帯地図表示装置」（特許第１８９５８９７号）がある。この特許は、歩行者に地図の情報を提供するシステムに関するものであるが、提供する情報の内容が経路情報であり、その他の情報を与えることについては言及されていない。また、歩行者の分類などについても触れられていない。
【０００３】
文献においては、「個人トリップ用携帯情報提供システムの提案（島村雄太郎等：画像電子学会誌ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．５，１９９４，ｐ４２２−４２７）があるが、歩行者の歩行についての分析が粗く、歩道橋などのデータまたは歩行者の分類について考察がなされていない。
【０００４】
機能的な面では、「歩行者のための経路案内システム（加藤誠己：電子情報通信学会情報・システム部門全国大会６３２）」、「都市における最適経路情報提供システム（加藤誠己：情報処理学会ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．３，ｐｐ３０７−３１４）」等があるが、経路案内システムが主体であり、歩行者への情報提供システムではない。
【０００５】
また、電界強度に基づいた位置検出に関する技術には以下がある。
（１）従来の携帯電話、ＰＨＳなど複数の無線ゾーンによってサービスエリアを構成する無線通信方式においては、移動局の現在位置は、その移動局が位置登録を行った基地局の無線ゾーンの範囲（または位置登録した基地局の無線ゾーンを含む複数の無線ゾーンから成る一斉呼出エリアの範囲）という比較的広い領域でしか特定することはできなかった。この課題を解決するために、たとえば、「受信レベル情報に基づいた移動体位置検出に関する一検討」、電子情報通信学会秋季大会、Ｂ−２６９（１９９３）では、移動体位置検出技術として、複数の基地局の無線ゾーンが重なり合っていることを利用して、移動局によって受信される複数の基地局からの受信電波強度と、その位置（Ｘ、Ｙ）のマッピングテーブルから、１台の基地局の無線ゾーンよりも狭い範囲に、移動局の現在位置を特定する方法が提示されている。
【０００６】
以下、その位置検出方式について図２７を用いて説明する。図２７は従来の位置検出方式を実行するためのシステム構成を表すブロック図であり、この図において、符号１は移動体位置検出を行なうセンター、２は基地局、３は移動局をそれぞれ表す。センター１では移動体位置検出を行なうための基礎データ４を扱っており、これらの基礎データのうち、ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５はそれぞれの基地局を表す。Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５はそれぞれ、所定のエリアにおける電波強度も測定地点の位置とそこで受信できる基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５からの電波強度を表す。センター１には中央処理装置などの処理部５が設けられるとともに各種データを格納するデータベース６が設置されており、処理部５において各測定地点の位置（Ｘ、Ｙ）とそこで受信できる基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５からの電波強度（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５）を対応させて、データベース６に蓄積するようになっている。
【０００７】
移動局３では、複数の基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５からの電波強度Ｅ１’、Ｅ２’、Ｅ３’、Ｅ４’、Ｅ５’を測定して比較データ７を求め、これらのデータを基地局２へ転送する。また、基地局２では複数移動局から受信した電波強度（Ｅ１’、Ｅ２’、Ｅ３’、Ｅ４’、Ｅ５’）をセンタに送信し、電波強度から位置を検索するようになっている。
【０００８】
かかる構成を有する位置検出システムについて、以下動作を説明する。位置検出のための基礎データとして、サービスエリア内の各地点において移動局３が複数基地局２から受信した電波強度を測定し、その測定地点の位置（Ｘ、Ｙ）とそこで受信できる基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３、ＢＳ４、ＢＳ５からの電波強度（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５）を対応させて、予めセンタ処理部５のデータベース６に蓄積しておく。移動局３の位置を検出したい場合には、複数基地局から受信した電波強度（Ｅ１’、Ｅ２’、Ｅ３’、Ｅ４’、Ｅ５’）をセンタに送信し、センタのデータベースに蓄積されている電波強度のうち最も近いものとのマッチングを取ることにより移動局３の位置（Ｘ’Ｙ’）を推定する。こうして、「受信レベル情報に基づいた移動体位置検出に関する一検討」による位置検出方式によれば、１基地局の無線ゾーンよりも狭い範囲で移動局の位置を推定することができる。
【０００９】
（２）従来の携帯電話、ＰＨＳなど複数の無線ゾーンによってサービスエリアを構成する無線通信方式においては、移動局の現在位置は、その移動局が位置登録を行った基地局の無線ゾーンの範囲（または位置登録した基地局の無線ゾーンを含む複数の無線ゾーンから成る一斉呼出エリアの範囲）という比較的広い領域でしか特定することはできなかった。この課題を解決するために、たとえば、特開平２−４４９２９「移動体位置検出方法」では、複数の基地局の無線ゾーンが重なり合っていることを利用して、移動局によって受信される複数の基地局からの受信電波強度と、それぞれの基地局の無線ゾーンにおける電界強度地図とから、１台の基地局の無線ゾーンよりも狭い範囲に、移動局の現在位置を特定する方法が提示されている。以下、特開平２−４４９２９号における位置検出方法の代表的な構成の概要について図２８を用いて説明する。
【００１０】
図２８は従来において、１台の基地局の無線ゾーンよりも狭い範囲に、移動局の現在位置を特定する方法を説明する概略図である。図２８において、８０１は移動局、８０２、８０３、８０４は基地局、８０５、８０６、８０７はそれぞれ各基地局の無線ゾーン、８０８は移動通信制御局、８０９は位置情報センタ、８１０は位置情報送受信装置、８１１は電界強度地図を示している。図８に示すように、移動局８０１は、複数の基地局８０２、８０３、８０４の無線ゾーンに存在しており、各基地局から送信される電波を受信できる位置にある。移動局８０１が通話中であって特定の基地局との通信接続をしていない状態であれば、これらの基地局８０２、８０３、８０４の電波信号（たとえば制御チャネルを用いて間欠送信されている、基地局の識別子などが含まれた報知情報など）を受信できる。基地局８０２、８０３、８０４から報知されている電波信号を受信した移動局８０１は、これらの電波強度を測定し、各基地局に関する受信電波強度を基地局識別子とともに、いずれかの基地局を介して、移動通信制御局８０８に送信する。移動通信制御局８０８は、移動局８０１から受信した基地局８０２、８０３、８０４の受信電波強度を位置情報センタ８０９内の位置情報送受信装置８１０に伝える。位置情報センタ８１０内には移動通信制御局８０８が管理するすべての基地局に関して、各基地局の周囲に広がる無線ゾーンの電界強度分布を等電界強度線で示した電界強度地図８１１があらかじめ作成され記憶されている。位置情報送受信装置８１０において、基地局８０２、８０３、８０４の電界強度地図８１１を重ねあわせた上で、移動局８０１から受信した基地局８０２、８０３、８０４の受信電波強度に該当する等電界強度線を引き、それぞれの等電界強度線が互いに交わった領域を求めると、この領域が、移動局８０１の存在する位置として検出されたことになる。こうして、特開平２−４４９２９号による位置検出方式によれば、１基地局の無線ゾーンよりも狭い範囲に移動局の位置を特定することができ、精度の高い位置検出を実現できる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の技術では以下に述べるような種々の不具合がある。
（１）屋内においては、ＧＰＳ技術が使えず、また歩行者のマップマッチングが確立されていないために歩行者のナビゲーションが行なえない。
（２）屋外において位置検出のためにジャイロ機器を持ち歩くには歩行者には負荷がかかるために使いにくい。
（３）現行の電界強度を用いた位置検出技術では、１回の電界強度測定で位置検出を行なうが、電界強度は同じ位置で測定しても値が変化するため検出された位置情報の信頼性が高くない（位置同定には使えない）。
（４）現行の電界強度を用いた位置検出技術では基地局からの電界強度が測定できなかった場合に対応できない。
（５）現行の電界強度を用いた位置検出技術では屋内において歩行者の移動している方向を同定できない。
（６）現行の電界強度を用いた位置検出技術では屋内において歩行者の位置を知るには非接触ＩＣカードなどの位置を知るためだけの機器を特定地点に設置しなければならず、コストが高くなる。
（７）現行の電界強度を用いた位置検出技術では地図上には平面的な区分がないので、ＧＰＳ等による位置測定誤差が歩行者の位置検出に使うには粗くなってしまう。
【００１２】
本発明は上記したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、歩行者の位置検出が簡便に且つ精度よく行なえる移動体マップマッチング装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明は、移動体マップマッチング装置を、経路地図の各ノードであらかじめ計測しておいた各基地局からの電界強度データを格納しておく位置−電界データ格納手段と、逐次計測される移動体からの電界データを記憶する記憶手段と、取得した電界データを平滑化する電界データ平滑化手段と、平滑化された電界データに基づいて移動体の移動する方向を移動する方向を推定する方向同定手段と、歩行者に特化したデータとデータ構造を持つ歩行者地図データおよびその他の地図情報データを格納する地図情報格納手段と、移動体の移動してきたリンクおよびノードの情報を格納するトレース情報格納手段と、移動体の移動してきたリンクおよびノードを推定するトレース手段とから構成したことを要旨とする。
【００１４】
この移動体マップマッチング装置では、電界強度を用いた位置検出手段と得られた位置情報を統計処理して地図上のリンクにマップマッチングする機能を持たせることができ、また、方向同定手段をして、電界強度情報に基づいて、移動体の移動方向を認識する機能を持たせることが可能である。
【００１５】
また、本発明の移動体マップマッチング装置にリンク同定手段を備えることができる。このリンク同定手段としては、電界強度情報に基づいて、相関係数と進行方向を示すベクトルデータの変化を利用して経路地図のリンクデータにマッチングできるリンク同定手段、或いは電界強度情報に基づいて、相関係数と相関係数の変化を利用して経路地図のリンクデータにマッチングできるリンク同定手段、さらには電界強度情報に基づいて、重回帰式と重回帰式の係数の変化を利用して経路地図のリンクデータにマッチングできるリンク同定手段、またさらに電界強度情報に基づいて、主成分式と主成分式の係数の変化を利用して経路地図のリンクデータにマッチングできるリンク同定手段や、方向同定手段を利用して、経路地図のリンクデータにマッチングできるリンク同定手段、さらにまたマハラノビスの距離を利用して、平滑化された各基地局からの電界強度値における各リンクにおけるマハラノビスの距離のうち最も短いリンクへリンク同定するリンク同定手段などの各種のリンク同定手段等が適用可能である。
【００１６】
また、トレース手段として、あらかじめ計測しておいた経路地図上の各ノードにおける電界強度情報に基づいて、実測した電界強度の偏差値を算出し、経路地図のノードデータにマッチングして移動体の移動してきたリンクをたどるトレース手段、或いはあらかじめ決定された測定地点での電界値の平均値と確率分布を求めておき、移動体が移動してくる際には、各測定地点での電界強度を再度測定してその測定値または平滑化処理後の値の確率を求めて各地点における確率の積を求め、積の最大値となるノードへマッチングしてトレースを行なうトレース手段、さらには、あらかじめ決定された測定地点での電界値の平均値と確率分布を求めておく一方で、確率分布が正規分布しなくなる境界の電界値と、確率密度関数を求めておき、移動体が移動してくる際には、各測定地点での電界強度を再度測定してその測定値または平滑化処理後の値が閾値より大きい場合は、確率分布から存在確率を求め閾値以下の場合は確率密度関数により、ノードに対する存在確率を求める。各地点における確率の積を求め、積の最大値となるノードへマッチングするトレース手段等が適用可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、移動体マップマッチング装置として、移動体に備えられた携帯端末が測定して送信した、基地局から放出される任意の地点の電界の電界値を記憶する電界強度データ記憶手段と、記憶した電界値を平滑化する平滑化手段と、平滑化されたデータから移動している方向を同定する方向同定手段と、移動してきたトレース情報を格納しておくトレース情報格納手段と、デジタル地図を格納しておく地図格納手段と、得られた電界強度データから地図上の座標を出力する電界−座標変換手段と、方向同定手段から得られた方向とトレース情報とデジタル地図情報と電界−座標変換手段から現在地を推定するリンク同定手段とを備えたものであり、携帯端末からの位置情報を取得しその情報を基に携帯端末が移動している経路地図上のリンク番号を提供して携帯端末の現在地を推定するという作用を有する。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、移動体マップマッチング装置として、移動体に備えられた携帯端末が測定して送信した、基地局から放出される任意の地点の電界の電界値を記憶する記憶手段と、記憶した電界値を統計処理する統計処理手段と、得られた統計データから移動している方向を同定する方向同定手段と、移動してきたトレース情報を格納しておくトレース情報格納手段と、デジタル地図情報を格納する地図格納手段と、得られた電界強度データから地図上の座標を出力する電界−座標変換手段と、あらかじめ計測しておいた位置計測場所の電界強度データを格納する位置−電界強度データ格納手段と、方向同定手段から得られた方向とトレース情報とデジタル地図情報と、電界−座標変換手段から得られた座標データと位置−電界強度データから現在地を推定する位置同定手段とを備えたものであり、携帯端末における基地局からの電界情報を統計的に処理したデータに基づいて携帯端末の現在地を推定し、経路地図上の移動体の位置情報を提示するという作用を有する。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の移動体マップマッチング装置において、場所の判っている複数の基地局からの電界強度を、移動しながら時系列で測定する電界測定手段を備えた携帯端末と、測定した電界値を毎回統計処理する統計処理手段と、統計処理されたデータで各々の基地局からの電界値の差分を計算して、各々の基地局に対する電界の増減分から基地局方向の合成ベクトルを求める合成ベクトル算出手段と、得られた合成ベクトルから移動している方向を同定する方向同定手段とを備えたものであり、複数の基地局からの電界強度を計測して、毎回統計処理を行ない、処理されたデータに基づいて各々の基地局からの電界値の差分を計算し、各々の基地局に対する電界の増減分から基地局方向の合成ベクトルを求めて移動体の進行方向をユーザに提供するという作用を有する。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載の移動体マップマッチング装置において、電界強度のデータを処理する際に、数回の移動平均法または最小二乗法または数次指数平滑法またはそれらの組み合わせを用いる平滑化処理手段を備えたものであり、電界強度のデータを統計処理する際に、移動平均法を数回または数次指数平滑法または最小二乗法またはそれらの組み合わせを用いて電界強度データの平滑化処理を行なう統計処理方法で、測定誤差を平滑化した電界強度データを提供するという作用を有する。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項２記載の移動体マップマッチング装置において、あらかじめ決定された測定地点での電界を測定し、その平均値を求めておき、移動体が移動する際には、各測定地点での電界強度を再度測定してその測定値または統計処理後の値の標準偏差を求めて偏差値がある決められた範囲にある地点のみを現在地の候補として採用し、連続する複数のデータの中で最も存在する確率の高いノードをトレースして移動体のトレースを行なうようにしたものであり、移動体のトレースをより正確に行なうという作用を有する。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項３記載の移動体マップマッチング装置において、あらかじめ決定された測定地点での電界を測定し、その最尤推定に必要なパラメータ値および尤度関数を求めておき、移動体が移動してくる際には、各測定地点での電界強度を再度測定してその測定値または平滑化されたデータから存在する位置の最尤推定を行なって現在地の候補として採用し、最も最尤推定値の高かったノードをトレースして移動体のトレースを行なうようにしたものであり、移動体のトレースをより正確に行なうという作用を有する。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置において、複数の基地局からの電界強度を測定し、電界−座標変換手段において電界値データを各移動体道路ネットワークにおける座標に変換し、連続した複数の座標データとリンクデータとの相関係数を取り最も相関係数の高い道路にマッチングを行ない、さらに、引き続き得られる電界データを座標変換した座標データを含めて相関係数を算出し、相関係数のピーク値において移動体が交差点を曲がったことを判定しながらリンク同定を行なうリンク同定手段を備えたものであり、リンク同定を行なうことによって移動体にトレース情報を提供できるという作用を有する。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置において、複数の基地局からの電界強度を測定して位置座標を同定する電界−座標変換手段の変換結果の座標データを任意のデータ数で区切り、且つ重回帰分析を用いて重回帰式を導き、この重回帰式と最も類似する道路座標の式を持つ道路にマップマッチングし、さらに引き続き得られる電界データを座標変換した座標データを含めて重回帰式を導いて、係数間の距離の変動を観測し、距離が大きく変動する部分を抽出して変化点とし、移動体が交差点を曲がったことを判定しながら変化点で区切られる座標データにおいて重回帰式が類似するリンクデータにマップマッチングするリンク同定手段を備えたものであり、重回帰式が類似するリンクデータにマップマッチングすることによって移動体により正確なトレース情報を提供できるという作用を有する。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置において、複数の基地局からの電界強度を測定して位置座標を同定する電界−座標変換手段の変換結果の座標データを任意のデータ数で区切り、且つ主成分分析を用いて主成分式を導き、その主成分式と最も類似する道路座標の式を持つ道路にマップマッチングし、さらに引き続き得られる電界データを座標変換した座標データを含めて主成分式を導いて、係数間の距離の変動を観測し、距離が大きく変動する部分を抽出して変化点とし、移動体が交差点を曲がったことを判定しながら変化点で区切られる座標データにおいて主成分式が類似するリンクデータにマップマッチングするリンク同定手段を備えたものであり、主成分式が類似するリンクデータにマップマッチングすることによって移動体により正確なトレース情報を提供できるという作用を有する。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置において、複数の基地局からの電界強度を測定し、電界−座標変換手段において電界データを各移動体道路ネットワークにおける座標に変換し、方向同定手段におけるベクトルの成す角度の変化量を統計処理して変化量の大きい部分を抽出し、その点を変化点として移動体が交差点を曲がったことを判定しながら変化点で区切られる座標データにおいて最も相関係数の高いリンクにリンク同定を行なうリンク同定手段を備えたものであり、最も相関係数の高いリンクにリンク同定を行なうことによって移動体により正確なトレース情報を提供できるという作用を有する。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項７乃至１０のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置において、リンク同定手段は、変化点を決定するに際して、任意のデータ数で信頼区間を推定することによって変化点を決定し、その区間にある道路データを存在する道路として出力するようにしたものであり、道路表示がより正確になるという作用を有する。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置において、あらかじめ測定したリンクにおける電界強度のデータに基づいてマハラノビスの距離を求める式を求めておき、複数の基地局からの電界強度を測定し、平滑化を行ない、平滑化された各基地局からの電界強度値における各リンクにおけるマハラノビスの距離のうち最も短いリンクへリンク同定するリンク同定手段を備えたものであり、各リンクにおけるマハラノビスの距離のうち最も短いリンクへリンク同定することにより、移動体にトレース情報を提供するという作用を有する。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置において、請求項２で得られた推定位置情報をそのままインターフェースに点で表示するかまたは推定位置情報をスムージングした後に点で表示し、表示される推定位置情報の点の帯からユーザが自分の現在地を知ることができるようにしたものであり、ユーザが自分の現在地を容易に認識できるという作用を有する。
【００３０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置において、歩程計を用いて移動体の移動した距離を計測し、移動体が移動した距離を用いて移動体マップマッチング装置によって得られた移動体の移動角度および移動リンクまたはノードの情報を補正しながら移動体でマップマッチングを行なうようにしたものであり、リンク同定の精度を高めることができるという作用を有する。
【００３１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。図１は本発明による移動体マップマッチング装置およびこれを用いた移動体の位置情報提供システムの構成を示すブロック図である。図１において、符号１１は無線通信による通信ネットワークを構成して携帯電話或いは携帯端末装置による通信を可能にする基地局、１２は基地局１１からの電界強度を測定するとともに、その測定データを上記無線通信ネットワークを用いて伝送する携帯端末装置、１３は測定によって得られた電界強度データを記憶する電界強度データ記憶装置、１４は電界強度データ記憶装置１３からのデータを基に移動体の地図上における位置を決定する移動体マップマッチング装置である。また、１５は移動体マップマッチング装置１４と他の機器との通信の整合性をとるインタフェース、１６は移動体マップマッチング装置１４の操作により移動局の位置を検出する移動局位置検出手段、１７は上記移動体のマップマッチング処理において得られるトレース情報を格納するトレース情報格納装置、１８は移動体マップマッチング装置の動作のために必要なデジタル地図情報が格納される地図格納装置、１９は携帯端末装置によって計測された電界強度データと、これから得られた位置情報との関連データが格納される位置−電界強度データ格納装置である。
【００３２】
移動体マップマッチング装置１４は、電界強度データ記憶装置１３に記憶された電界値を平滑化する平滑化処理手段２１と、平滑化されたデータから移動している方向を同定する方向同定手段２２と、移動してきたトレース情報を生成するトレース手段２４と、方向同定手段２２から得られた方向とトレース情報とデジタル地図情報と位置−電界強度データから現在地を推定するリンク同定手段２３とを備えている。リンク同定手段２３はリンク同定手段一２３ａと、リンク同定手段二２３ｂと、リンク同定手段三２３ｃと、リンク同定手段四２３ｄと、リンク同定手段五２３ｅと、リンク同定手段六２３ｆとを備えている。また、トレース手段２４は、トレース手段一２４ａと、トレース手段二２４ｂと、トレース手段三２４ｃと、出力結果を表示するインターフェース２０とを備えている。
【００３３】
図２は図１に示された移動体の位置情報提供システムにおいて用いられる携帯端末装置１２の構成を示すブロック図である。この携帯端末装置１２は、無線通信によるデータの送受信動作をコントロールする無線制御部２５と、地図を表示する液晶その他のディスプレー用部材から構成された地図表示部２６と、移動体の現在地を地図上に表示する処理を実行する移動体マップマッチング部２７とを備えている。無線制御部２５は、測定地点における電界強度を測定する電界強度測定部２８を備えている。
【００３４】
かかる構成を有する本発明の第１の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置の動作について以下説明する。図３は電界強度から移動体が移動した方向を導く方向同定手段２２の処理動作手順を説明するフローチャートである。また、図４は方向同定手段２２の動作内容を説明するために地図とともに表す模式図である。図４においてＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは基地局を表し、一点鎖線の矢印Ｓ１は移動体が移動した軌跡、ＰとＱは方向同定を行なう地点である。図５は図４において一点鎖線の矢印Ｓ１上を移動体が移動した場合の基地局Ｄで測定された電界強度のデータをグラフに示す図である。このグラフ図において、縦軸は電界強度、横軸は距離を示す。横軸は図４の地図に合わせてあり、左端部は基地局Ａに近い側、右端部は基地局Ｄに近い側である。図６は図５のデータを移動平均法によって平滑化した電界強度のデータをグラフに示す図である。この図では、平滑化処理されたデータ上でＰ地点の電界強度が５３、Ｑ地点の電界強度が６０であることが示されている。
【００３５】
図７は図４において移動体が一点鎖線の矢印Ｓ１上を移動した場合の基地局Ａで測定された電界強度のデータをグラフに示す図である。図７において、縦軸は電界強度、横軸は距離を示す。横軸は図４の地図に合わせてあり、左端部は基地局Ａに近い側、右端部は基地局Ｄに近い側である。図８は図７のデータを移動平均法または数次指数平滑法または最小二乗法またはこれら組み合わせによって平滑化した電界強度のデータをグラフに示す図である。この図では、平滑化処理されたデータ上でＰ地点の電界強度が６２、Ｑ地点の電界強度が５５であることが示されている。図９は基地局Ｃの電界データを平滑化したデータをグラフに示す図である。この図では、処理されたデータ上でＰ地点の電界強度が４５、Ｑ地点の電界強度が５５であることが示されている。この図では、図１０においては、基地局Ｂの電界データを平滑化したデータをグラフに示す図である。処理されたデータ上でＰ地点の電界強度が５５、Ｑ地点の電界強度が４５であることが示されている。
【００３６】
図３と図４と図５と図６と図７と図８と図９と図１０とを参照しながら方向同定手段２２の処理動作について説明する。方向同定手段２２が起動されると（ステップ１００）、電界データの測定を始める。電界データの測定数または直前の測定時刻からの時間間隔を測定し、方向を同定する時間が来たかどうかまたは、あらかじめ測定する場所として指定された地点へ来たかどうかを判断する（ステップ１０１）。方向を同定する時間における地点または事前に決められた測定する地点ＰまたはＱへ来たらこれまで蓄積されてきた電界強度のデータを平滑化処理手段２１により平滑化する。図４の例では図５のデータから図６のデータに変換する。または図７のデータから図８のデータに変換する（ステップ１０２）。
【００３７】
図６と図８と図９と図１０でそれぞれ基地局Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤにおけるＰ地点とＱ地点との電界強度の差を求める（ステップ１０３）。それぞれの基地局からの電界強度の差を、図４の破線で示すようにＰ地点からそれぞれの基地局方向へのベクトルで表し、それらを合成して図４の大きい矢印で示すような合成ベクトルＶ１を求める（ステップ１０４）。求めた合成ベクトルＶ１を出力する（ステップ１０５）。終了する場合は終了し、終了しない場合はステップ１０１の処理に戻る（ステップ１０６）。
【００３８】
この第１の実施の形態の変形態様として、あらかじめ決定された測定地点での電界を測定し、その最尤推定に必要なパラメータ値および尤度関数を求めておき、移動体が移動してくる際には、各測定地点での電界強度を再度測定してその測定値または平滑化されたデータから存在する位置の最尤推定を行なって現在地の候補として採用し、最も最尤推定値の高かったノードをトレースして移動体のトレースを行なうようにすることもできる。このような処理により、移動体のトレースをより正確に行なうことができる。
【００３９】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置の動作について以下説明する。図１１はこの第２の実施の形態において、移動体が移動して来た道のりを地図上にマッチングするトレース手段２４（この場合はトレース手段一２４ａ）の処理動作手順を説明するフローチャートである。また、図１２はトレース手段２４のうちトレース手段一２４ａの動作内容を説明するために地図とともに表す模式図である。図１２においてＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは基地局を表し、実線で示す矢印Ｓ２は移動体が移動した（或いは移動する）軌跡を表し、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ，ｐは地図上で移動体が移動する場合に備えてあらかじめ電界強度を計測する地点を表す。また、図１２におけるａ地点からｐ地点までの各地点において、あらかじめ測定された各基地局からの電界強度の値を平均したものとその標準偏差を表１に示す。
【表１】

【００４０】
また、図１２において矢印の方向に移動した場合の各基地局からの電界強度を平滑化した値を表２に示す。
【表２】

【００４１】
また、表２において矢印のデータを測定した場所の電界データについて、各測定地点における偏差値を表３に示す。
【表３】

【００４２】
また、任意の測定時間において各測定地点で測定された電界強度が、ある範囲に存在していた回数を記録する存在リストを表４に示す。
【表４】

【００４３】
また、上記任意の測定時間において各測定地点で測定された電界強度が、ある範囲に存在していた回数が記録された状態を表５に示す。
【表５】

【００４４】
さらに、通過したノードを示す通過リストを表６に示す。
【表６】

【００４５】
図１１と図１２と表１と表２と表３と表４と表５と表６を参照しながらトレース手段一２４ａの処理動作について説明する。トレース手段一２４ａが起動されると（ステップ１１１０）、一定間隔おきに電界強度のデータを測定し（ステップ１１１１）、それまで蓄積されたデータで表２に示すように平滑化を行なう（ステップ１１１５）。平滑化されたデータについて、すべての地点において電界データの偏差値を求める（ステップ１１２０）。表３において各基地局からの偏差値がすべて４９以上５１未満の地点の番号ａを求めて表４の存在リストのａ欄に１を加える。この範囲にない場合は範囲を１ずつ広げる。その場合にはこの例では表４のｂの存在リストにも１が加えられる（ステップ１１３０）。上記ステップ１１１０からステップ１１３０までを決められた回数繰り返してその間の存在リストを完成させる（ステップ１１４０）。完成された存在リストが表５である。観測データが最後まできたら存在リストを参照し、最も値の高い地点を通過した地点として表６の通過リストに１を書き込む（ステップ１１５０）。上記ステップ１１１０乃至１１５０の処理を現在の測定地点まで行ない、表６の通過リストを出力する（ステップ１１６０）。
【００４６】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置の動作について以下説明する。図１３はこの第３の実施の形態において、移動体が移動して来た道のりを地図上にマッチングするトレース手段２４（この場合はトレース手段二２４ｂ）の処理動作手順を説明するフローチャートである。この実施の形態においても上記第１の実施の形態におけると同様、トレース手段二２４ｂの動作内容を説明するために地図とともに表す模式図（図１２）が用いられる。また、図１２におけるａ地点からｐ地点までの各地点において、あらかじめ測定された各基地局からの電界強度の値を平均したものとその標準偏差を表１に示す。表２は図１２の矢印の方向に移動した場合の各基地局からの電界強度を平滑化した値である。
【００４７】
また、ノードｂの基地局Ａからの電界強度の確率分布を表７に示す。同様にすべての地点が各基地局からの電界強度の確率分布表を持っている。
【表７】

【００４８】
また、表８は表２において矢印のデータを測定した場所の電界データについて、各測定地点における電界強度の確率を表８に示す。
【表８】

【００４９】
図１３と図１２と表１と表２と表６と表７と表８を参照しながらトレース手段二２４ｂの処理動作について説明する。トレース手段二２４ｂが起動されると（ステップ１２１０）、一定間隔おきに電界強度のデータを測定し（ステップ１２１１）、それまで蓄積されたデータで表２のように平滑化を行なう（ステップ１２１５）。平滑化されたデータについて、すべての地点において表７を参照して基地局Ａからの電界強度の存在する確率０．１３３７を求める（ステップ１２２０）。表８に示すように得られた確率の積を取り、その値が最大となる地点をコーナーＢにマッチングする（ステップ１２３０）。そして、上記ステップ１２１０からステップ１２３０までを現在の測定地点まで行ない、表６の通過リストを出力する（ステップ１２４０）。
【００５０】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置の動作について以下説明する。図１４はこの第４の実施の形態において、電界強度が大きい値を示す場合で電界強度の確率分布が正規分布しない場合にもノードにマッチングするトレース手段２４（この場合はトレース手段三２４ｃ）の処理動作手順を説明するフローチャートである。また、図１５はトレース手段三２４ｃの動作内容を説明するために地図とともに表す模式図である。図１６はトレース手段三２４ｃの作動に際して、各基地局において電界強度がある値以上で電界強度の確率分布が正規分布しない場合に、その範囲を円で示してある模式図である。本実施の形態ではこの電界強度の閾値を６０とする。図１５および図１６においてＡ〜Ｘは道路のノードであり、ノード間をリンクでつないである。表２は図１２の矢印の方向に移動した場合の各基地局からの電界強度を平滑化した値である。表８は実施の形態３における電界強度の確率を示した例である。
【００５１】
図１４と図１５と図１６と表２と表８を参照しながらトレース手段三２４ｃの処理動作について説明する。トレース手段三２４ｃが起動されると（ステップ１３１０）、一定間隔おきに電界強度のデータを測定し（ステップ１３１１）、それまで蓄積されたデータで平滑化を行なう（ステップ１３１５）。平滑化されたデータについて、正規分布を成さなくなる一定の電界強度（６０とする）以上かどうかを判断する（ステップ１３１８）。矢印データおいて基地局Ａからのデータは正規分布を成さなくなる一定の電界強度以上であるからステップ１３２０へ進み、基地局Ｃからのデータは正規分布を成さなくなる一定の電界強度以上ではないからステップ１３２５へ進む。一定の電界強度６０以上ならば上記実施の形態３の場合と同様に、測定済みの確率分布にしたがってすべての地点において電界強度データの存在する確率を求める。このとき、矢印データの基地局Ａのデータは０．１３３７である（ステップ１３２０）。
【００５２】
他方、上記一定の電界強度以下ならば正規分布における確率密度関数に基づいて電界強度データの存在する確率を求める。矢印データの基地局Ｃのデータはノードｂにおいて、
１／ √２ π ＊Ｅｘｐ（−１／２＊（（ｘ−μ）／σ）＾２）＝０．１９８
である（ステップ１３２５）。次に、得られた確率の積を取り、実施の形態３における表８と同様の表を作成し、その値が最大となるコーナーにマッチングする（ステップ１３３０）。さらに、上記ステップ１３１０からステップ１３３０までを現在の測定地点まで行ない、表６の通過リストを出力する（ステップ１３４０）。
【００５３】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置の動作について以下説明する。図１７はこの第５の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段２３（この場合はリンク同定手段一２３ａ）の処理動作手順を説明するフローチャートである。この第５の実施の形態においても、先の第４の実施の形態におけると同様、データは図１５に示された地図の模式図を用いて取るようにしている。図１５において、Ａ〜Ｘは道路のノードであり、ノード間をリンクでつないである。図１８は移動体位置検出手段１６によって変換された座標データをプロットしたものである。図１９は変換された座標について平滑化した座標データをプロットしたものである。図２０は平滑化した座標データで隣り合う座標で構成されるベクトルから変化点を抽出する模式図である。
【００５４】
表９はリンクｂｆを通過したときに取った座標データとすべてのリンクデータとの相関係数を算出した値を表９に表す。
【表９】

【００５５】
また、ベクトルデータから変化点を抽出するための変化点抽出リストを表１０に表す。
【表１０】

【００５６】
図１７と図１５と図１８と図１９と図２０と表９と表１０を参照しながらリンク同定手段一２３ａの処理動作について説明する。リンク同定手段一２３ａが起動されると（ステップ１４００）、電界強度を測定し（ステップ１４１０）、現在地までの電界強度のデータを平滑化する（ステップ１４１５）。平滑化されたデータに基づいて移動体位置検出手段１６で座標変換する（ステップ１４２０）。図１８は図１５の図でノードをＡ，Ｂ，Ｆ，Ｊ，Ｐ，Ｔ，Ｘの順に移動して測定した電界を、電界−座標変換後に座標データをプロットしたものである。変換された座標を一定時間間隔毎に更に平滑化する（ステップ１４２５）。
【００５７】
図１９は図１８の座標データについて平滑化したデータを一定間隔おきに○でプロットしたものである。図１９に示すようにデータをプロットした後、図２０で示す通りに平滑化された座標データと始点の座標とで構成されるベクトルを構成し、これらのベクトルと北向き（一定向き）の基本ベクトルとの成す角を算出して、その変化量として角度の二重差分（表１０）を取り、最も変化量の大きい点、すなわち極値を変化点ｃとしてマークする（ステップ１４３０）。そして、平滑化された座標データで変化点ごとにすべての道路リンクデータまたはエリア内のストリートデータとの相関係数を算出し、表９を作成する。その後、作成された表９中で最も相関係数の高いリンク番号ｂｆを出力する（相関係数の絶対値が１に最も近いストリートデータにマップマッチングする）（ステップ１４４０）。
【００５８】
（実施の形態６）
本発明の第６の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置の動作について以下説明する。図２１はこの第６の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段２３（この場合はリンク同定手段二２３ｂ）の処理動作手順を説明するフローチャートである。この第６の実施の形態においても、先の第４の実施の形態におけると同様、データは図１５に示された地図の模式図を用いて取るようにしている。図１５において、Ａ〜Ｘは道路のノードであり、ノード間をリンクでつないである。図１８は移動体位置検出手段１６によって変換された座標データをプロットしたものである。図１９は変換された座標について平滑化した座標データをプロットしたものである。
【００５９】
また、本実施の形態において、相関係数の変化から変化点を抽出するための変化点抽出リストを表１１に表す。
【表１１】

【００６０】
図２１と図１５と図１８と図１９と表１１を参照しながらリンク同定手段二２３ｂの処理動作について説明する。リンク同定手段二２３ｂが起動されると（ステップ１５００）、電界強度を測定し（ステップ１５１０）、現在地までの電界強度のデータを平滑化する（ステップ１５１５）。次に平滑化されたデータに基づいて移動体位置検出手段１６で座標変換する（ステップ１５２０）。図１８は図１５の図でノードをＡ，Ｂ，Ｆ，Ｊ，Ｐ，Ｔ，Ｘの順に移動して測定した電界を、電界−座標変換後に座標データをプロットしたものである。変換された座標を一定間隔毎に更に平滑化する（ステップ１５２５）。
【００６１】
図１９は図１８の座標データについて平滑化したデータを一定間隔おきに○でプロットしたものである。ａ点までの平滑化された座標データで、直前の変化点以降から現在地までのデータとすべての道路リンクデータまたはエリア内のストリートデータとの相関係数を算出し最も相関係数の高いリンク番号ＡＢを出力する（相関係数の絶対値が１に最も近いリンクデータを見つける）（ステップ１５３０）。ＡＢ上の平滑化された座標データを一つずつ増す度に相関係数を算出し表１１の変化点抽出リストを作成し、対応する点までの相関係数を算出してその変化量を記録する。表中でもっとも係数の変化が大きかった点を変化点としてマークし、そのマークから次のリンクデータを探す対象となる座標データとする（ステップ１５４０）。その後、測定した座標データが終わりか否かをチェックし、終わりの場合は終了し、そうでない場合はステップ１５３０の処理に戻る（ステップ１５５０）。
【００６２】
（実施の形態７）
本発明の第７の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置の動作について以下説明する。図２２はこの第７の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段２３（この場合はリンク同定手段三２３ｃ）の処理動作手順を説明するフローチャートである。この第７の実施の形態においても、先の第４以下の実施の形態におけると同様、データは図１５に示された地図の模式図を用いて取るようにしている。図１５において、Ａ〜Ｘは道路のノードであり、ノード間をリンクでつないである。図１８は移動体位置検出手段１６によって変換された座標データをプロットしたものである。図１９は変換された座標について平滑化した座標データをプロットしたものである。
【００６３】
本実施の形態において、重回帰式と各リンクとの係数の距離を算出したリストを表１２に表す。
【表１２】

【００６４】
また、本実施の形態において、上記係数の距離の変化から変化点を抽出するための変化点抽出リストを表１３に表す。
【表１３】

【００６５】
図２２と図１５と図１８と図１９と表１２と表１３を参照しながらリンク同定手段三２３ｃの処理動作について説明する。リンク同定手段三２３ｃが起動されると（ステップ１６００）、電界強度を測定し（ステップ１６１０）、現在地までの電界強度のデータを平滑化する（ステップ１６１５）。平滑化されたデータに基づいて移動体位置検出手段１６で座標変換する（ステップ１６２０）。図１８は図１５の図でノードをＡ，Ｂ，Ｆ，Ｊ，Ｐ，Ｔ，Ｘの順に移動して測定した電界を、電界−座標変換後に座標データをプロットしたものである。変換された座標を更に平滑化する（ステップ１６２５）。
【００６６】
図１９は図１８の座標データについて平滑化したデータを一定間隔おきに○でプロットしたものである。ａ点までの平滑化された座標データで直前の変化点以降から現在地までのデータとすべての道路リンクデータまたはエリア内のストリートデータとの重回帰式を算出し、すべてのリンクデータとの一次式の距離を算出して係数の値の距離が最も近いリンクデータすなわち最も距離の短いリンク番号ＡＢを出力する（ステップ１６３０）。次に、対象としているリンクであるＡＢ上の平滑化された座標データを一つずつ増す度に重回帰式の係数を算出し、その結果を追加しながら表１３の変化点抽出リストを作成する。そして、上記係数の距離の変化量を記録し、表１３中でもっとも係数の変化が大きかった点を変化点としてマークし、そのマークから次のリンクデータを探す対象となる座標データとする（ステップ１６４０）。その後、測定した座標データが終わりか否かをチェックし、終わりの場合は一連の処理動作を終了し、そうでない場合はステップ１６３０の処理に戻る（ステップ１６５０）。
【００６７】
（実施の形態８）
本発明の第８の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置の動作について以下説明する。図２３はこの第８の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段２３（この場合はリンク同定手段四２３ｄ）の処理動作手順を説明するフローチャートである。この第８の実施の形態においても、先の第４以下の実施の形態におけると同様、データは図１５に示された地図の模式図を用いて取るようにしている。図１５において、Ａ〜Ｘは道路のノードであり、ノード間をリンクでつないである。図１８は移動体位置検出手段１６によって変換された座標データをプロットしたものである。図１９は変換された座標について平滑化した座標データをプロットしたものである。
【００６８】
本実施の形態において、主成分式と各リンクとの係数の距離を算出したリストを表１４に表す。
【表１４】

【００６９】
また本実施の形態において、係数の距離の変化から変化点を抽出するための変化点抽出リストを表１５に表す。
【表１５】

【００７０】
図２３と図１５と図１８と図１９と表１４と表１５を参照しながらリンク同定手段四２３ｄの処理動作について説明する。リンク同定手段四２３ｄが起動されると（ステップ１７００）、電界強度を測定し（ステップ１７１０）、現在地までの電界強度のデータを平滑化する（ステップ１７１５）。平滑化されたデータに基づいて移動体位置検出手段１６で座標変換する（ステップ１７２０）。図１８は図１５の図でノードをＡ，Ｂ，Ｆ，Ｊ，Ｐ，Ｔ，Ｘの順に移動して測定した電界を、電界−座標変換後に座標データをプロットしたものである。変換された座標を更に平滑化する（ステップ１７２５）。
【００７１】
図１９は図１８の座標データについて平滑化したデータを一定間隔おきに○でプロットしたものである。ａ点までの平滑化された座標データで直前の変化点以降から現在地までのデータとすべての道路リンクデータまたはエリア内のストリートデータとの主成分式を算出し、すべてのリンクデータとの一次式の距離を算出して係数の値の距離が最も近いリンクデータすなわち最も距離の短いリンク番号ＡＢを出力する（ステップ１７３０）。次に、対象としているリンクであるＡＢ上の平滑化された座標データを一つずつ増す度に主成分式の係数を算出し、その結果を追加しながら表１３の変化点抽出リストを作成する。そして、上記係数の距離の変化量を記録し、表１３中でもっとも係数の変化が大きかった点を変化点としてマークし、そのマークから次のリンクデータを探す対象となる座標データとする（ステップ１７４０）。その後、測定した座標データが終わりか否かをチェックし、測定した座標データが終わりの場合は終了し、そうでない場合はステップ１７３０に戻る（ステップ１７５０）。
【００７２】
（実施の形態９）
本発明の第９の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置の動作について以下説明する。図２４はこの第９の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段２３（この場合はリンク同定手段五２３ｅ）の処理動作手順を説明するフローチャートである。この第９の実施の形態においても、先の第４以下の実施の形態におけると同様、データは図１５に示された地図の模式図を用いて取るようにしている。図１５において、Ａ〜Ｘは道路のノードであり、ノード間をリンクでつないである。図２５は方向同定手段２２によって出力された方位を矢印で示し、方向同定手段２２の結果に基づいて変化点を移動体位置検出手段１６によって変換した座標をノードにマッチングして地図上にトレースした模式図ものである。
【００７３】
図２４と図１５と図２５を参照しながらリンク同定手段五２３ｅの動作について説明する。リンク同定手段五２３ｅが起動されると（ステップ１８００）、電界強度を測定し（ステップ１８１０）、続いて現在地までの電界強度のデータを平滑化する（ステップ１８１５）。次に、方向同定手段２２で移動体の方位を同定し、ベクトルＡＢを求める（ステップ１８２０）。次いで、移動体の移動している方位の変化を記録して方位の変化が大きい点を変化点としてマークする（ステップ１８２５）。マークした変化点を電界−座標変換手段で座標変換して最も近いノードＢにマッチングする（ステップ１８３０）。マッチングしたノード間に基づいてリンクにマッチングして移動体の情報を移動しながらトレースし、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｊ→Ｎを出力する（ステップ１８４０）。
【００７４】
（実施の形態１０）
本発明の第１０の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置の動作について以下説明する。図２６はこの第１０の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段２３（この場合はリンク同定手段六２３ｆ）の処理動作手順を説明するフローチャートである。この第１０の実施の形態においても、先の第４以下の実施の形態におけると同様、データは図１５に示された地図の模式図を用いて取るようにしている。図１５において、Ａ〜Ｘは道路のノードであり、ノード間をリンクでつないである。
【００７５】
この実施の形態においては、あらかじめ計測された電界データに基づいて算出された各リンクにおけるマハラノビスの距離の式を表１６に示す。
【表１６】

【００７６】
表１６において、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４にはそれぞれ電界Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの電界強度が代入される。
【００７７】
また本実施の形態において、回数の記録された状態を表１７に表す。
【表１７】

【００７８】
図２６と図１５と表１６と表１７を参照しながらリンク同定手段六２３ｆの動作について説明する。リンク同定手段六２３ｆが起動されると（ステップ１９００）、電界強度を測定し（ステップ１９１０）、現在地までの電界強度のデータを平滑化する（ステップ１９１５）。その後、表１６に平滑化された測定データを代入し、その中で最も小さい距離を示すリンクにリンク同定し、表１７の通過リストにマークする（ステップ１９２０）。処理するデータがなくなると、上記の処理を連続な複数のデータについて行なう（ステップ１９３０）。ステップＳＴ９３０までの処理により表１７ができるので、その中でマークした数が最も多いリンクＡＢを出力する（ステップ１９４０）。
【００７９】
以上の実施の形態に述べた方法の他に、万歩計等を用いて移動体の移動した距離を計測し、この計測によって得られた移動体が移動した距離を用いて移動体マップマッチング装置によって得られた移動体の移動角度および移動リンクまたはノードの情報を補正しながらマップマッチングを行なうようにすることもできる。このような方法によれば、簡易に移動体のマップマッチングを行なうことが可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は携帯端末で計測される電界強度データを統計処理することにより、経路地図データへのマップマッチングを行なうため、移動体についてのマップマッチングが正確、且つ迅速に行なわれる。
【００８１】
また、このようにしてマップマッチングされた情報（位置情報、移動経路情報など）を携帯端末装置にデータ送信することができるから、移動体に対して、移動してきた経路の情報と経路地図上での移動体の推定された現在地を提供することができる等種々の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による移動体マップマッチング装置およびこれを用いた移動体の位置情報提供システムの構成を示すブロック図
【図２】図１に示された移動体の位置情報提供システムにおいて用いられる携帯端末装置１２の構成を示すブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る移動体マップマッチング装置において、電界強度から移動体が移動した方向を導く方向同定手段の処理動作手順を説明するフローチャート
【図４】前記第１の実施の形態において、方向同定手段の動作内容を説明するために地図とともに表す模式図
【図５】前記第１の実施の形態において、図４において一点鎖線の矢印Ｓ１上を移動体が移動した場合の基地局Ｄで測定された電界強度のデータをグラフに示す図
【図６】前記第１の実施の形態において、図５のデータを移動平均法によって平滑化した電界強度のデータをグラフに示す図
【図７】前記第１の実施の形態において、図４において移動体が一点鎖線の矢印Ｓ１上を移動した場合の基地局Ａで測定された電界強度のデータをグラフに示す図
【図８】前記第１の実施の形態において、図７のデータを移動平均法または数字指数平滑法または両者の組み合わせによって平滑化した電界強度のデータをグラフに示す図
【図９】前記第１の実施の形態において、基地局Ｃの電界データを平滑化したデータをグラフに示す図
【図１０】前記第１の実施の形態において、基地局Ｂの電界データを平滑化したデータをグラフに示す図
【図１１】本発明の第２の実施の形態において、移動体が移動して来た道のりを地図上にマッチングするトレース手段一の処理動作手順を説明するフローチャート
【図１２】前記第２の実施の形態において、トレース手段一の動作内容を説明するために地図とともに表す模式図
【図１３】本発明の第３の実施の形態において、移動体が移動して来た道のりを地図上にマッチングするトレース手段二の処理動作手順を説明するフローチャート
【図１４】本発明の第４の実施の形態において、電界強度が大きい値を示す場合で電界強度の確率分布が正規分布しない場合にもノードにマッチングするトレース手段三の処理動作手順を説明するフローチャート
【図１５】前記第４の実施の形態において、トレース手段三の動作内容を説明するために地図とともに表す模式図
【図１６】前記第４の実施の形態において、トレース手段三の作動に際して、各基地局において電界強度がある値以上で電界強度の確率分布が正規分布しない場合に、その範囲を円で示してある模式図
【図１７】本発明の第５の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段一の処理動作手順を説明するフローチャート
【図１８】前記第５の実施の形態において、移動体位置検出手段によって変換された座標データを地図上にプロットした図
【図１９】前記第５の実施の形態において、変換された座標について平滑化した座標データを地図上にプロットした図
【図２０】前記第５の実施の形態において、平滑化した座標データで隣り合う座標で構成されるベクトルから変化点を抽出する模式図
【図２１】本発明の第６の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段二の処理動作手順を説明するフローチャート
【図２２】本発明の第７の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段三の処理動作手順を説明するフローチャート
【図２３】本発明の第８の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段四の処理動作手順を説明するフローチャート
【図２４】本発明の第９の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段五の処理動作手順を説明するフローチャート
【図２５】前記第９の実施の形態において、方向同定手段によって出力された方位を矢印で示し、方向同定手段の結果に基づいて変化点を移動体位置検出手段によって変換した座標をノードにマッチングして地図上にトレースした模式図
【図２６】本発明の第１０の実施の形態において、電界強度を測定してマップマッチングを行なうリンク同定手段六の処理動作手順を説明するフローチャート
【図２７】従来の位置検出方式を実行するためのシステム構成を表すブロック図
【図２８】従来の別の例として、１台の基地局の無線ゾーンよりも狭い範囲に、移動局の現在位置を特定する方法を説明する概略図
【符号の説明】
１０移動体マップマッチング装置
１１基地局
１２携帯端末装置
１３電界強度データ記憶装置
１４移動体マップマッチング装置
１５インタフェース
１６移動局位置検出手段
１７トレース情報格納装置
１８地図格納装置
１９位置−電界強度データ格納装置である。
２０インタフェース
２１平滑化処理手段
２２方向同定手段
２３リンク同定手段
２４トレース手段
２５無線制御部
２６地図表示部
２７移動体マップマッチング部
２８電界強度測定部

Claims

移動体に備えられた携帯端末が測定して送信した、基地局から放出される任意の地点の電界の電界値を記憶する電界強度データ記憶手段と、記憶した電界値を平滑化する平滑化手段と、平滑化されたデータから移動している方向を同定する方向同定手段と、移動してきたトレース情報を格納しておくトレース情報格納手段と、デジタル地図を格納しておく地図格納手段と、得られた電界強度データから地図上の座標を出力する電界−座標変換手段と、方向同定手段から得られた方向とトレース情報とデジタル地図情報と電界−座標変換手段から現在地を推定するリンク同定手段とを備え、携帯端末の現在地を推定する移動体マップマッチング装置。
移動体に備えられた携帯端末が測定して送信した、基地局から放出される任意の地点の電界の電界値を記憶する記憶手段と、記憶した電界値を統計処理する統計処理手段と、得られた統計データから移動している方向を同定する方向同定手段と、移動してきたトレース情報を格納しておくトレース情報格納手段と、デジタル地図情報を格納する地図格納手段と、得られた電界強度データから地図上の座標を出力する電界−座標変換手段と、あらかじめ計測しておいた位置計測場所の電界強度データを格納する位置−電界強度データ格納手段と、方向同定手段から得られた方向とトレース情報とデジタル地図情報と、電界−座標変換手段から得られた座標データと位置−電界強度データから現在地を推定する位置同定手段とを有し、携帯端末の現在地を推定する移動体マップマッチング装置。
場所の判っている複数の基地局からの電界強度を、移動しながら時系列で測定する電界測定手段を備えた携帯端末と、測定した電界値を毎回統計処理する統計処理手段と、統計処理されたデータで各々の基地局からの電界値の差分を計算して、各々の基地局に対する電界の増減分から基地局方向の合成ベクトルを求める合成ベクトル算出手段と、得られた合成ベクトルから移動している方向を同定する方向同定手段とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の移動体マップマッチング装置。
電界強度のデータを処理する際に、数回の移動平均法または最小二乗法または数次指数平滑法またはそれらの組み合わせを用いる平滑化処理手段を備えた請求項１または２記載の移動体マップマッチング装置。
あらかじめ決定された測定地点での電界を測定し、その平均値を求めておき、移動体が移動する際には、各測定地点での電界強度を再度測定してその測定値または統計処理後の値の標準偏差を求めて偏差値がある決められた範囲にある地点のみを現在地の候補として採用し、連続する複数のデータの中で最も存在する確率の高いノードをトレースして携帯端末のトレースを行なうようにしたことを特徴とする請求項２記載の移動体マップマッチング装置。
あらかじめ決定された測定地点での電界を測定し、その最尤推定に必要なパラメータ値および尤度関数を求めておき、移動体が移動してくる際には、各測定地点での電界強度を再度測定してその測定値または平滑化されたデータから存在する位置の最尤推定を行なって現在地の候補として採用し、最も最尤推定値の高かったノードをトレースして移動体のトレースを行なうようにしたことを特徴とする請求項３記載の移動体マップマッチング装置。
複数の基地局からの電界強度を測定し、電界−座標変換手段において電界値データを各移動体道路ネットワークにおける座標に変換し、連続した複数の座標データとリンクデータとの相関係数を取り最も相関係数の高い道路にマッチングを行ない、さらに、引き続き得られる電界データを座標変換した座標データを含めて相関係数を算出し、相関係数のピーク値において移動体が交差点を曲がったことを判定しながらリンク同定を行なうリンク同定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置。
複数の基地局からの電界強度を測定して位置座標を同定する電界−座標変換手段の変換結果の座標データを任意のデータ数で区切り、且つ重回帰分析を用いて重回帰式を導き、この重回帰式と最も類似する道路座標の式を持つ道路にマップマッチングし、さらに引き続き得られる電界データを座標変換した座標データを含めて重回帰式を導いて、係数間の距離の変動を観測し、距離が大きく変動する部分を抽出して変化点とし、移動体が交差点を曲がったことを判定しながら変化点で区切られる座標データにおいて重回帰式が類似するリンクデータにマップマッチングするリンク同定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置。
複数の基地局からの電界強度を測定して位置座標を同定する電界−座標変換手段の変換結果の座標データを任意のデータ数で区切り、且つ主成分分析を用いて主成分式を導き、その主成分式と最も類似する道路座標の式を持つ道路にマップマッチングし、さらに引き続き得られる電界データを座標変換した座標データを含めて主成分式を導いて、係数間の距離の変動を観測し、距離が大きく変動する部分を抽出して変化点とし、移動体が交差点を曲がったことを判定しながら変化点で区切られる座標データにおいて主成分式が類似するリンクデータにマップマッチングするリンク同定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置。
複数の基地局からの電界強度を測定し、電界−座標変換手段において電界データを各移動体道路ネットワークにおける座標に変換し、方向同定手段におけるベクトルの成す角度の変化量を統計処理して変化量の大きい部分を抽出し、その点を変化点として移動体が交差点を曲がったことを判定しながら変化点で区切られる座標データにおいて最も相関係数の高いリンクにリンク同定を行なうリンク同定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置。
リンク同定手段は、変化点を決定するに際して、任意のデータ数で信頼区間を推定することによって変化点を決定し、その区間にある道路データを存在する道路として出力することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置。
あらかじめ測定したリンクにおける電界強度のデータに基づいてマハラノビスの距離を求める式を求めておき、複数の基地局からの電界強度を測定し、平滑化を行ない、平滑化された各基地局からの電界強度値における各リンクにおけるマハラノビスの距離のうち最も短いリンクへリンク同定するリンク同定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置。
請求項２で得られた推定位置情報をそのままインターフェースに点で表示するかまたは推定位置情報をスムージングした後に点で表示し、表示される推定位置情報の点の帯からユーザが自分の現在地を知ることができるようにしたことを特徴とする請求項３乃至１２のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置。
歩程計を用いて移動体の移動した距離を計測し、移動体が移動した距離を用いて移動体マップマッチング装置によって得られた移動体の移動角度および移動リンクまたはノードの情報を補正しながら移動体でマップマッチングを行なうようにしたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の移動体マップマッチング装置。