JP4444879B2 - 位置検出方法、位置検出システム、位置検出プログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、商品などに添着された無線送信機の位置を検出する位置検出方法及びそのシステムと、その位置検出方法の実現に用いられる位置検出プログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とに関する。

本出願人は、下記に示す特許文献１で、アクティブ無線タグの受信電界強度をもとに環境依存の電波伝播係数を求め、それに基づいて、アクティブ無線タグの位置を高精度に検出するという発明を開示した。

この発明では、検出対象の無線送信機の移動するエリアに、移動しない複数の基地局受信機と、移動しない複数の参照用送信機とを配置するようにしている。

そして、実際の検出処理に入る前に、それらの基地局受信機が受信するそれらの参照用送信機により送信された電波強度に基づいて、そのエリアの環境における電波の伝播係数と、それらの基地局受信機の受信補正係数とを求めるようにしている。

そして、検出対象の無線送信機の位置の検出処理に入ると、そのようにして求めた伝播係数及び受信補正係数と、それらの基地局受信機が受信する検出対象の無線送信機により送信された電波強度とに基づいて、検出対象の無線送信機の位置及びその無線送信機の補正係数を検出するようにしている。
特開２００２−２３６１６６号公報

本出願人が特許文献１で開示した発明では、無線送信機の位置検出に用いる係数（電波の伝播係数及び基地局受信機の受信補正係数）を、その無線送信機の移動する環境に応じて計算し直すことから、誤差の少ない高精度の位置検出が可能になる。

しかしながら、この従来技術では、位置検出対象エリアの環境が均一でない場合に、位置検出誤差が大きくなる可能性があるという問題を含んでいる。

例えば、位置検出対象エリア内の２つの領域において、一方の領域には障害物が全くなく、他方の領域には比較的障害物が分布しているような環境の場合や、その２つの領域の天井の高さが異なるような環境の場合には、各領域における電波の伝播環境が大きく異なると考えられる。

しかるに、従来技術では、位置検出対象エリア全体の位置検出計算を単一の係数を用いて行うことから、このような環境に従来技術を適用した場合には位置検出精度を低下させる可能性がある。

特に、電波の伝播係数については、小数第１位の値が異なるだけで位置の検出結果が数メートルも異なることになるということが計算上分かっており、位置検出結果に非常にセンシティブに効く係数である。

これから、電波伝播環境がおおよそ均一な位置対象検出エリアであっても、エリア内の環境が基地局受信機の設置領域毎に異なるような場合には、位置検出精度を低下させる可能性がある。

また、電波伝播環境が均一な位置検出対象エリアであっても、エリアの面積が大きいことで設置する基地局受信機の数が非常に多くなる場合には、これらの係数を算出するために行う最適化の計算において、未知数の個数が膨大となることで、その最適化計算の収束性の点で大きな問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、無線送信機の移動する位置検出対象エリアの電波伝播環境が均一でない場合にも、無線送信機の位置を高精度に検出できるようにするとともに、その位置検出のために設置する基地局受信機の数が多くなっても、最適化計算の収束性を悪化させることなく、位置検出に用いる係数の計算を容易に実行できるようにする新たな技術の提供を目的とする。

この目的を達成するために、本発明の位置検出システムは、自機の識別番号を電波で送信する機能を有して、自機の識別番号を電波で送信する設置位置が既知の複数の参照用送信機と、該電波を受信する設置位置が既知の複数の基地局とを備えるエリアを移動する送信機を検出対象とするときにあって、（１）各サブエリアが１つ以上の基地局を備えるという条件の下にエリアを複数のサブエリアに分割して、各基地局がどのサブエリアに属するのかを設定する設定手段と、（２）設定手段の分割したサブエリアのそれぞれについて、そのサブエリアに属する参照用送信機およびそのサブエリアに属さない参照用送信機を処理対象として、サブエリアに属する基地局が受信した各参照用送信機により送信された電波の強度とその参照用送信機との間の距離とを使って、その基地局により受信される電波の強度について規定するパラメータを決定する決定手段と、（３）決定手段の決定したパラメータとそのパラメータを持つサブエリアに属する基地局が受信した検出対象送信機により送信された電波の強度とを使って、その基地局と検出対象送信機との間の距離を推定して、それらの推定距離に基づいて、検出対象送信機の位置を検出する検出手段と備えるように構成する。

以上の各処理手段が動作することで実現される本発明の位置検出方法はコンピュータプログラムでも実現できるものであり、このコンピュータプログラムは、適当なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供されたり、ネットワークを介して提供され、本発明を実施する際にインストールされてＣＰＵなどの制御手段上で動作することにより本発明を実現することになる。

このように構成される本発明の位置検出システムでは、検出対象となる送信機の位置の検出に入る前に、各サブエリアが１つ以上の基地局を備えるという条件の下にエリアを複数のサブエリアに分割して、各基地局がどのサブエリアに属するのかを設定する。そして、その設定したサブエリアのそれぞれについて、そのサブエリアに属する参照用送信機およびそのサブエリアに属さない参照用送信機を処理対象として、サブエリアに属する基地局が受信した各参照用送信機により送信された電波の強度とその参照用送信機との間の距離とを使って、その基地局により受信される電波の強度について規定するパラメータを決定する。

この決定処理について、具体的に説明するならば、サブエリアＫに属する基地局ｊが受信した参照用送信機ｉにより送信された電波の強度をｅ[i,j] 、サブエリアＫに属する基地局ｊと参照用送信機ｉとの間の距離をｄ[i,j] 、サブエリアＫの伝播係数をＳ[K] 、サブエリアＫに属する基地局ｊの受信補正係数をＫr[j]で表すならば、次に示す式１で表される評価関数ｑ_K の値が最小となるようにＳ[K] 及びＫr[j]を求めることで、サブエリアＫの伝播係数Ｓ[K] と、サブエリアＫに属する基地局ｊの受信補正係数Ｋr[j]とを決定する。

ここで、この式１の意味するところは、電波が距離の対数でもって減衰して伝播することを想定し、その想定下で、エリア全体における受信電波強度ｅ[i,j] がその伝播形態に最も適合するものとなるＳ[K] 及びＫr[j]を求めることで、サブエリアＫの伝播係数Ｓ[K] と、サブエリアＫに属する基地局ｊの受信補正係数Ｋr[j]とを決定することにある。

このようにして、サブエリアを設定して、そのサブエリアのそれぞれについてパラメータを決定すると、検出対象となる送信機の位置の検出が可能になる。

これから、本発明の位置検出システムでは、検出対象となる送信機の位置の検出に入ると、サブエリアを単位にして設定したパラメータとそのパラメータを持つサブエリアに属する基地局が受信した検出対象送信機により送信された電波の強度とを使って、その基地局と検出対象送信機との間の距離を推定して、それらの推定距離に基づいて、検出対象送信機の位置を検出する。

この検出処理について具体的に説明するならば、まず最初に、サブエリアＫに属する基地局ｊが受信した検出対象送信機ｌにより送信された電波の強度をｅ[l,j] 、検出対象送信機ｌの補正係数をＫt[l]、サブエリアＫに属する基地局ｊの位置座標を（ｘ_j,ｙ_j ）、検出対象送信機ｌの位置座標を（ｘ_l,ｙ_l ）で表すならば、先に決定したサブエリアＫの伝播係数をＳ[K] と、決定したサブエリアＫに属する基地局ｊの受信補正係数をＫr[j]とを使い、次に示す式２に従って、サブエリアＫに属する基地局ｊと検出対象送信機ｌとの間の推定距離ｍ[l,j] を算出する。

続いて、これらの推定距離ｍ[l,j] を使い、次に示す式３で表される評価関数ｈ_l の値が最小となるように（ｘ_l,ｙ_l ）及びＫt[l]を求めることで、検出対象送信機ｌの位置座標（ｘ_l,ｙ_l ）を検出する。

ここで、この式２は、検出対象送信機ｌの補正係数Ｋt[l]を除いて、式１中に記載される
受信電波強度≡Ｓ[K] ×log₁₀(ｄ[i,j])＋Ｋr[j]
を指数関数の形で表現したものに対応しており、このことから分かるように、ｍ[l,j] は受信電波強度を使って推定したサブエリアＫに属する基地局ｊと検出対象送信機ｌとの間の距離に相当するものである。

これから、この式３の意味するところは、エリア全体からみて、受信電波強度を使って推定した距離ｍ[l,j] を最も矛盾なく実現することになる検出対象送信機ｌの位置座標（ｘ_l,ｙ_l ）を求めることで、検出対象送信機ｌの位置座標を（ｘ_l,ｙ_l ）を検出することにある。

以上説明したように、本発明では、無線送信機の位置検出に用いる係数を、その無線送信機の移動する環境に応じて計算し直すことで、無線送信機の位置を高精度に検出するという構成を採るときにあって、位置検出対象エリアを複数のサブエリアに分割して、これらの係数の計算をサブエリアを単位にして実行するという構成を採ることから、位置検出対象エリア内の電波伝播環境に差がある場合に、位置検出対象エリアを単一のエリアとして係数を計算して位置推定の計算を行うという構成を採る従来技術に比べて、より小さい誤差で無線送信機の位置を検出できるようになる。

特に、位置検出対象エリアに設置する基地局受信機の１台毎にサブエリアに分割することで基地局受信機毎に無線送信機の位置検出に用いる係数を計算することも可能であり、これにより、位置検出対象エリア内の環境が基地局受信機の設置領域毎に異なるような場合にも、無線送信機の位置を高精度に検出できるようになる。

そして、位置検出対象エリアに設置する基地局受信機の設置台数が多くなる場合でも、無線送信機の位置検出に用いる係数の計算単位をサブエリア毎に分割することで未知数の個数を抑えることができるようになることから、最適化計算の収束性を悪化させることなく、位置検出に用いる係数の計算を容易に実行できるようになる。

以下、実施の形態に従って本発明を詳細に説明する。

図１に、本発明の適用される位置検出システムのシステム構成を図示する。

図中、１は位置検出対象エリア、１０〜１７は位置検出対象エリア１に設置される設置位置が既知の基地局受信機、２０〜３０は位置検出対象エリア１に設置される設置位置が既知の参照用送信機、４０は位置検出対象エリア１内を移動する検出対象送信機、１００は検出対象送信機４０の位置を検出する処理を行う本発明の位置検出装置、２００は基地局受信機１０〜１７と位置検出装置１００とを接続するローカルエリアネットワークである。

参照用送信機２０〜３０は、割り付けられた周波数の電波で自機の識別番号を変調して無線で送信する。

検出対象送信機４０は、位置の検出対象となるものであって、割り付けられた周波数の電波で自機の識別番号を変調して無線で送信する。ここで、検出対象送信機４０については複数存在することもあるが、この図では、説明の便宜上、１台しか存在しないことを想定している。

基地局受信機１０〜１７は、検出対象送信機４０の位置検出処理に入る前に、参照用送信機２０〜３０の送信する電波を受信して、その電波を送信した参照用送信機がどれであるのかを解読し、位置検出装置１００に対して、その電波の受信強度と自受信機のＩＤとその解読結果である参照用送信機ＩＤとに関する情報（図中に示すｅ[i,j])を通知する。そして、検出対象送信機４０の位置検出処理に入ると、検出対象送信機４０の送信する電波を受信して、その電波を送信した検出対象送信機がどれであるのかを解読し、位置検出装置１００に対して、その電波の受信強度と自受信機のＩＤとその解読結果である検出対象送信機ＩＤとに関する情報（図中に示すｅ[l,j])を通知する。

ここで、基地局受信機１０〜１７は、この通知にあたって、通知するｅ[i,j] やｅ[l,j] に付加する形で、ｅ[i,j] やｅ[l,j] の受信時刻情報を通知するようにしているが、この受信時刻情報については、位置検出装置１００の側で付加することもある。

本発明の位置検出装置１００は、基地局受信機１０〜１７から通知されるｅ[i,j] 及びｅ[l,j] を入力として、それらの情報に基づいて、位置検出対象エリア１内を移動する検出対象送信機４０の位置を検出する。

図２に、本発明の位置検出装置１００の装置構成の一例を図示する。

この図に示すように、本発明の位置検出装置１００は、基地局受信機情報格納部１０１と、参照用送信機情報格納部１０２と、サブエリア構成情報設定部１０３と、サブエリア構成情報格納部１０４と、電波受信情報収集部１０５と、切替部１０６と、前処理用受信情報格納部１０７と、検出用受信情報格納部１０８と、伝播係数・受信補正係数算出部１０９と、伝播係数・受信補正係数格納部１１０と、位置検出部１１１とを備える。

基地局受信機情報格納部１０１は、各基地局受信機１０〜１７がどの位置に設置されているのかということを管理すべく、図３に示すように、各基地局受信機１０〜１７の設置位置の座標（ｘ_j,ｙ_j ）を格納する。

参照用送信機情報格納部１０２は、各参照用送信機２０〜３０がどの位置に設置されているのかということを管理すべく、図４に示すように、各参照用送信機２０〜３０の設置位置の座標（ｘ_i,ｙ_i ）を格納する。

サブエリア構成情報設定部１０３は、複数のサブエリアを設定して、各基地局受信機１０〜１７がどのサブエリアに属するのかを設定する。

サブエリア構成情報格納部１０４は、サブエリア構成情報設定部１０３の設定したサブエリアに関する情報を格納する。

例えば、図５（ａ）に示すように、サブエリア構成情報設定部１０３が基地局受信機１０〜１３で構成されるサブエリア１と、基地局受信機１４〜１７で構成されるサブエリア２とを設定した場合には、サブエリア構成情報格納部１０４は、図６（ａ）に示すように、サブエリア番号１とサブエリア番号２を持つ２つのサブエリアが設定されていて、８つの基地局受信機１０〜１７の内、基地局受信機１０〜１３がサブエリア番号１のサブエリアに属し、基地局受信機１４〜１７がサブエリア番号２のサブエリアに属するということの情報を格納するのである。

また、例えば、図５（ｂ）に示すように、サブエリア構成情報設定部１０３が各基地局受信機１０〜１７毎に８つのサブエリア１〜８（図中に示すＳＡ１〜８）を設定した場合には、サブエリア構成情報格納部１０４は、図６（ｂ）に示すように、サブエリア番号１〜８を持つ８つのサブエリアが設定されていて、８つの基地局受信機１０〜１７の内、基地局受信機１０がサブエリア番号１のサブエリアに属し、基地局受信機１１がサブエリア番号２のサブエリアに属し、基地局受信機１２がサブエリア番号３のサブエリアに属し、基地局受信機１３がサブエリア番号４のサブエリアに属し、基地局受信機１４がサブエリア番号５のサブエリアに属し、基地局受信機１５がサブエリア番号６のサブエリアに属し、基地局受信機１６がサブエリア番号７のサブエリアに属し、基地局受信機１７がサブエリア番号８のサブエリアに属するということの情報を格納するのである。

電波受信情報収集部１０５は、基地局受信機１０〜１７から通知されるｅ[i,j] 及びｅ[l,j] を収集する。

切替部１０６は、検出対象送信機４０の位置検出処理に入る前のモードでは、電波受信情報収集部１０５が基地局受信機１０〜１７からｅ[i,j] を収集するので、その収集されたｅ[i,j] を前処理用受信情報格納部１０７に保存する。また、検出対象送信機４０の位置検出処理に入っているモードでは、電波受信情報収集部１０５が基地局受信機１０〜１７からｅ[l,j] を収集するので、その収集されたｅ[l,j] を検出用受信情報格納部１０８に保存する。

伝播係数・受信補正係数算出部１０９は、基地局受信機情報格納部１０１に格納される情報と、参照用送信機情報格納部１０２に格納される情報と、サブエリア構成情報格納部１０４に格納される情報と、前処理用受信情報格納部１０７に格納されるｅ[i,j] とに基づいて、サブエリアの伝播係数（上述した伝播係数Ｓ[K])と、サブエリアに属する基地局受信機の受信補正係数（上述した受信補正係数Ｋr[j]）とを算出する。

伝播係数・受信補正係数格納部１１０は、伝播係数・受信補正係数算出部１０９の算出した伝播係数及び受信補正係数を格納する。

例えば、図５（ａ）に示すように、サブエリア構成情報設定部１０３が基地局受信機１０〜１３で構成されるサブエリア１と、基地局受信機１４〜１７で構成されるサブエリア２とを設定した場合には、伝播係数・受信補正係数格納部１１０は、図７（ａ）に示すように、サブエリア番号１のサブエリアの伝播係数がＳ[1] で、そのサブエリアに属する基地局受信機１０〜１３の受信補正係数がそれぞれＫr[10] 、Ｋr[11] 、Ｋr[12] 、Ｋr[13] であり、サブエリア番号２のサブエリアの伝播係数がＳ[2] で、そのサブエリアに属する基地局受信機１４〜１７の受信補正係数がそれぞれＫr[14] 、Ｋr[15] 、Ｋr[16] 、Ｋr[17] であるということを格納するのである。

また、例えば、図５（ｂ）に示すように、サブエリア構成情報設定部１０３が各基地局受信機１０〜１７毎に８つのサブエリア１〜８を設定した場合には、伝播係数・受信補正係数格納部１１０は、図７（ｂ）に示すように、サブエリア番号１のサブエリアの伝播係数がＳ[1] で、そのサブエリアに属する基地局受信機１０の受信補正係数がＫr[10] であり、サブエリア番号２のサブエリアの伝播係数がＳ[2] で、そのサブエリアに属する基地局受信機１１の受信補正係数がＫr[11] であり、サブエリア番号３のサブエリアの伝播係数がＳ[3] で、そのサブエリアに属する基地局受信機１２の受信補正係数がＫr[12] であり、サブエリア番号４のサブエリアの伝播係数がＳ[4] で、そのサブエリアに属する基地局受信機１３の受信補正係数がＫr[13] であり、サブエリア番号５のサブエリアの伝播係数がＳ[5] で、そのサブエリアに属する基地局受信機１４の受信補正係数がＫr[14] であり、サブエリア番号６のサブエリアの伝播係数がＳ[6] で、そのサブエリアに属する基地局受信機１５の受信補正係数がＫr[15] であり、サブエリア番号７のサブエリアの伝播係数がＳ[7] で、そのサブエリアに属する基地局受信機１６の受信補正係数がＫr[16] であり、サブエリア番号８のサブエリアの伝播係数がＳ[8] で、そのサブエリアに属する基地局受信機１７の受信補正係数がＫr[17] であるということを格納するのである。

位置検出部１１１は、基地局受信機情報格納部１０１に格納される情報と、サブエリア構成情報格納部１０４に格納される情報と、伝播係数・受信補正係数格納部１１０に格納される情報と、検出用受信情報格納部１０８に格納されるｅ[l,j] とに基づいて、検出対象送信機４０の位置と、その検出対象送信機４０の補正係数（上述した補正係数Ｋt[l]）とを算出することで、検出対象送信機４０の位置を検出する。

図８に、伝播係数・受信補正係数算出部１０９の実行する処理フローの一例を図示し、図９に、位置検出部１１１の実行する処理フローの一例を図示する。

次に、これらの処理フローに従って、このように構成される本発明の位置検出装置１００の実行する処理について詳細に説明する。

最初に、図８の処理フローに従って、伝播係数・受信補正係数算出部１０９の実行する処理について説明する。ここで、以下では説明していないが、伝播係数・受信補正係数算出部１０９は、ほぼ同一時刻に各基地局受信機１０〜１７が受信した受信電波強度ｅ[i,j] を使って処理を行うことになる。

伝播係数・受信補正係数算出部１０９は、検出対象送信機４０の位置検出処理に入る前に、伝播係数及び受信補正係数の算出要求があることで起動されると、図８の処理フローに示すように、先ず最初に、ステップ１０で、サブエリア番号を示す変数Ｋに初期値である“１”をセットする。

続いて、ステップ１１で、変数Ｋの値がサブエリア番号の最大値Ｋmax を超えたのか否かを判断して、変数Ｋの値が最大値Ｋmax を超えていないことを判断するときには、ステップ１２に進んで、サブエリア構成情報格納部１０４を参照することで、サブエリア番号Ｋの指すサブエリア（以下、サブエリアＫと称する）に属する基地局受信機ｊがどれであるのかを特定する。

続いて、ステップ１３で、サブエリアＫについて、そのサブエリアＫに属する各基地局受信機ｊと各参照用送信機ｉとの間の距離ｄ[i,j]
ｄ[i,j] ＝（（ｘ_i −ｘ_j ）² ＋（ｙ_i −ｙ_j ）² ）^1/2
を算出する。

すなわち、基地局受信機情報格納部１０１を参照することで、ステップ１２で特定した各基地局受信機ｊの設置位置（ｘ_j,ｙ_j ) を取得して、それらの設置位置（ｘ_j,ｙ_j ) と参照用送信機情報格納部１０２から読み出した各参照用送信機ｉの設置位置（ｘ_i,ｙ_i ) とを使って、サブエリアＫに属する各基地局受信機ｊと各参照用送信機ｉとの間の距離ｄ[i,j] を算出するのである。

続いて、ステップ１４で、サブエリアＫについて、前処理用受信情報格納部１０７から、そのサブエリアＫに属する各基地局受信機ｊが受信した各参照用送信機ｉにより送信された電波の受信強度ｅ[i,j] を読み出す。

続いて、ステップ１５で、サブエリアＫについて、ステップ１３で算出した距離ｄ[i,j] と、ステップ１４で読み出した受信電波強度ｅ[i,j] とを使い、準ニュートン法や最急降下法などの公知のアルゴリズムに従って、式１で表される評価関数ｑ_K の値が最小となるようにＳ[K] 及びＫr[j]を求めることで、サブエリアＫの伝播係数Ｓ[K] と、サブエリアＫに属する各基地局受信機ｊの受信補正係数Ｋr[j]とを算出する。

続いて、ステップ１６で、算出した伝播係数Ｓ[K] と受信補正係数Ｋr[j]とを伝播係数・受信補正係数格納部１１０に格納し、続くステップ１７で、変数Ｋの値を１つインクリメントしてから、ステップ１１に戻る。

そして、ステップ１１〜ステップ１７の処理を繰り返していくことで、ステップ１１で、変数Ｋの値が最大値Ｋmax を超えたことを判断するときには、処理を終了する。

このようにして、伝播係数・受信補正係数算出部１０９は、検出対象送信機４０の位置検出処理に入る前に、サブエリアＫ毎に、サブエリアＫの伝播係数Ｓ[K] と、サブエリアＫに属する基地局受信機ｊの受信補正係数Ｋr[j]とを算出して、それを伝播係数・受信補正係数格納部１１０に格納するように処理するのである。

次に、図９の処理フローに従って、位置検出部１１１の実行する処理について説明する。ここで、以下では説明していないが、位置検出部１１１は、ほぼ同一時刻に各基地局受信機１０〜１７が受信した受信電波強度ｅ[l,j] を使って処理を行うことになる。

位置検出部１１１は、検出対象送信機の送信機番号ｌを指定して検出対象送信機ｌの位置の検出要求があると、図９の処理フローに示すように、先ず最初に、ステップ２０で、その送信機番号ｌを受け取る。

続いて、ステップ２１で、サブエリア番号を示す変数Ｋに初期値である“１”をセットする。

続いて、ステップ２２で、変数Ｋの値がサブエリア番号の最大値Ｋmax を超えたのか否かを判断して、変数Ｋの値が最大値Ｋmax を超えていないことを判断するときには、ステップ２３に進んで、サブエリア構成情報格納部１０４を参照することで、サブエリア番号Ｋの指すサブエリア（サブエリアＫ）に属する基地局受信機ｊがどれであるのかを特定する。

続いて、ステップ２４で、サブエリアＫについて、伝播係数・受信補正係数格納部１１０から、そのサブエリアＫの伝播係数Ｓ[K] と、そのサブエリアＫに属する各基地局受信機ｊの受信補正係数Ｋr[j]とを読み出す。

続いて、ステップ２５で、サブエリアＫについて、検出用受信情報格納部１０８から、そのサブエリアＫに属する各基地局受信機ｊが受信した検出対象送信機ｌにより送信された電波の受信強度ｅ[l,j] を読み出す。

続いて、ステップ２６で、サブエリアＫについて、ステップ２４で読み出した伝播係数Ｓ[K] 及び受信補正係数Ｋr[j]と、ステップ２５で読み出した受信電波強度ｅ[l,j] とを使い、式２で表される推定距離ｍ[l,j](サブエリアＫに属する各基地局受信機ｊと検出対象送信機ｌとの間の推定距離）を算出してから、ステップ２２に戻る。

ここで、この推定距離ｍ[l,j] には未知数である検出対象送信機ｌの補正係数Ｋt[l]が含まれているので、ステップ２６で行う算出処理は、具体的には、式２で表される推定距離ｍ[l,j] に対して、伝播係数Ｓ[K] ／受信補正係数Ｋr[j]／受信電波強度ｅ[l,j] を代入するという処理を行うことになる。

このようにして、ステップ２２〜ステップ２６の処理を繰り返していくことで、ステップ２２で、変数Ｋの値が最大値Ｋmax を超えたことを判断するときには、ステップ２７に進んで、基地局受信機情報格納部１０１を参照することで、ステップ２３で特定した各基地局受信機ｊの設置位置（ｘ_j,ｙ_j ) を取得して、それらの設置位置（ｘ_j,ｙ_j ) とステップ２６で算出した推定距離ｍ[l,j] とを使い、準ニュートン法や最急降下法などの公知のアルゴリズムに従って、式３で表される評価関数ｈ_l の値が最小となるように（ｘ_l,ｙ_l ）及びＫt[l]を求めることで、検出対象送信機ｌの位置座標（ｘ_l,ｙ_l ）及びその検出対象送信機ｌの補正係数Ｋt[l]を算出し、これにより検出対象送信機ｌの位置座標（ｘ_l,ｙ_l ）を検出する。

続いて、ステップ２８で、その検出した検出対象送信機ｌの位置座標（ｘ_l,ｙ_l ）を出力して、処理を終了する。

このようにして、位置検出部１１１は、検出対象送信機の送信機番号ｌを指定して検出対象送信機の位置の検出要求があると、サブエリアＫ毎に算出した伝播係数Ｓ[K] 及び受信補正係数Ｋr[j]を使って、検出対象送信機ｌの位置座標（ｘ_l,ｙ_l ）を検出するように処理するのである。

この構成に従って、本発明の位置検出装置１００によれば、位置検出対象エリア１内の電波伝播環境に差がある場合に、位置検出対象エリア１を単一のエリアとして係数を計算して位置推定の計算を行うという構成を採る従来技術に比べて、より小さい誤差で検出対象送信機ｌの位置座標（ｘ_l,ｙ_l ）を検出できるようになる。

次に、サブエリア構成情報設定部１０３が、図５（ａ）に示すように、基地局受信機１０〜１３で構成されるサブエリア１と、基地局受信機１４〜１７で構成されるサブエリア２という２つのサブエリアを設定した場合における具体的な処理について説明する。

伝播係数・受信補正係数算出部１０９は、図８の処理フローを実行することで、サブエリア１について、次に示す式４で表される評価関数ｑ₁ の値が最小となるようにＳ[1] 及びＫr[j]を求めることで、サブエリア１の伝播係数Ｓ[1] と、サブエリア１に属する基地局受信機１０の受信補正係数Ｋr[10] と、サブエリア１に属する基地局受信機１１の受信補正係数Ｋr[11] と、サブエリア１に属する基地局受信機１２の受信補正係数Ｋr[12] と、サブエリア１に属する基地局受信機１３の受信補正係数Ｋr[13] とを算出する。

そして、サブエリア２について、次に示す式５で表される評価関数ｑ₂ の値が最小となるようにＳ[2] 及びＫr[j]を求めることで、サブエリア２の伝播係数Ｓ[2] と、サブエリア２に属する基地局受信機１４の受信補正係数Ｋr[14] と、サブエリア２に属する基地局受信機１５の受信補正係数Ｋr[15] と、サブエリア２に属する基地局受信機１６の受信補正係数Ｋr[16] と、サブエリア２に属する基地局受信機１７の受信補正係数Ｋr[17] とを算出する。

このようにして算出されるＳ[K] 及びＫr[j]を受けて、位置検出部１１１は、図９の処理フローを実行することで、先ず最初に、サブエリア１について、次に示す式６に従って、サブエリア１に属する基地局受信機１０と検出対象送信機４０との間の推定距離ｍ[40,10] を算出し、サブエリア１に属する基地局受信機１１と検出対象送信機４０との間の推定距離ｍ[40,11] を算出し、サブエリア１に属する基地局受信機１２と検出対象送信機４０との間の推定距離ｍ[40,12] を算出し、サブエリア１に属する基地局受信機１３と検出対象送信機４０との間の推定距離ｍ[40,13] を算出する。

そして、サブエリア２について、次に示す式７に従って、サブエリア２に属する基地局受信機１４と検出対象送信機４０との間の推定距離ｍ[40,14] を算出し、サブエリア２に属する基地局受信機１５と検出対象送信機４０との間の推定距離ｍ[40,15] を算出し、サブエリア２に属する基地局受信機１６と検出対象送信機４０との間の推定距離ｍ[40,16] を算出し、サブエリア２に属する基地局受信機１７と検出対象送信機４０との間の推定距離ｍ[40,17] を算出する。

位置検出部１１１は、続いて、次に示す式８で表される評価関数ｈ₄₀の値が最小となるように検出対象送信機４０の位置座標（ｘ₄₀ ,ｙ₄₀）及びその検出対象送信機４０の補正係数Ｋt[40] を算出することで、検出対象送信機４０の位置座標（ｘ₄₀ ,ｙ₄₀）を検出する。

次に、サブエリア構成情報設定部１０３が、図５（ｂ）に示すように、各基地局受信機１０〜１７毎に８つのサブエリア１〜８を設定した場合における具体的な処理について説明する。以下、サブエリアＫに属する基地局受信機を基地局受信機Ｋで表す。

伝播係数・受信補正係数算出部１０９は、図８の処理フローを実行することで、８つのサブエリアＫ（Ｋ＝１〜８）のそれぞれについて、次に示す式９で表される評価関数ｑ_K の値が最小となるようにＳ[K] びＫr[K]を求めることで、各サブエリアＫの伝播係数Ｓ[K] と、各サブエリアＫに属する基地局受信機Ｋの受信補正係数Ｋr[K]とを算出する。

このようにして算出されるＳ[K] 及びＫr[K]を受けて、位置検出部１１１は、図９の処理フローを実行することで、先ず最初に、８つのサブエリアＫ（Ｋ＝１〜８）のそれぞれについて、次に示す式１０に従って、基地局受信機Ｋと検出対象送信機４０との間の推定距離ｍ[40,K]を算出する。

位置検出部１１１は、続いて、次に示す式１１で表される評価関数ｈ₄₀の値が最小となるように検出対象送信機４０の位置座標（ｘ₄₀ ,ｙ₄₀）及びその検出対象送信機４０の補正係数Ｋt[40] を算出することで、検出対象送信機４０の位置座標（ｘ₄₀ ,ｙ₄₀）を検出する。

本発明の適用される位置検出システムのシステム構成図である。 本発明の位置検出装置の装置構成の一例を示す図である。 基地局受信機情報格納部の格納する情報の説明図である。 参照用送信機情報格納部の格納する情報の説明図である。 サブエリア構成情報設定部の設定する情報の説明図である。 サブエリア構成情報格納部の格納する情報の説明図である。 伝播係数・受信補正係数格納部の格納する情報の説明図である。 伝播係数・受信補正係数算出部の実行する処理フローである。 位置検出部の実行する処理フローである。

符号の説明

１００ 位置検出装置
１０１ 基地局受信機情報格納部
１０２ 参照用送信機情報格納部
１０３ サブエリア構成情報設定部
１０４ サブエリア構成情報格納部
１０５ 電波受信情報収集部
１０６ 切替部
１０７ 前処理用受信情報格納部
１０８ 検出用受信情報格納部
１０９ 伝播係数・受信補正係数算出部
１１０ 伝播係数・受信補正係数格納部
１１１ 位置検出部

Claims (4)

1. 自機の識別番号を電波で送信する機能を有して、自機の識別番号を電波で送信する設置位置が既知の複数の参照用送信機と、該電波を受信する設置位置が既知の複数の基地局とを備えるエリアを移動する送信機を検出対象とする位置検出方法であって、
   各サブエリアが１つ以上の基地局を備えるという条件の下に上記エリアを複数のサブエリアに分割して、各基地局がどのサブエリアに属するのかを設定する過程と、
   上記サブエリアのそれぞれについて、そのサブエリアに属する参照用送信機およびそのサブエリアに属さない参照用送信機を処理対象として、上記サブエリアに属する基地局が受信した各参照用送信機により送信された電波の強度とその参照用送信機との間の距離とを使って、上記サブエリアに固有の伝播係数と、上記サブエリアに属する基地局に固有の受信補正係数とを決定し、かつ、この決定にあたって、サブエリアＫに属する基地局ｊが受信した参照用送信機ｉにより送信された電波の強度をｅ[i,j] 、サブエリアＫに属する基地局ｊと参照用送信機ｉとの間の距離をｄ[i,j] 、サブエリアＫの伝播係数をＳ[K] 、サブエリアＫに属する基地局ｊの受信補正係数をＫr[j]で表すならば、
   

   

   で表される評価関数ｑ _K の値が最小となるようにとＳ[K] 及びＫr[j]を求めることで、サブエリアＫの伝播係数Ｓ[K] と、サブエリアＫに属する基地局ｊの受信補正係数Ｋr[j]とを決定する過程と、
   サブエリアＫに属する基地局ｊが受信した検出対象送信機ｌにより送信された電波の強度をｅ[l,j] 、検出対象送信機ｌの補正係数をＫt[l]、サブエリアＫに属する基地局ｊの位置座標を（ｘ _j, ｙ _j ）、検出対象送信機ｌの位置座標を（ｘ _l, ｙ _l ）で表すならば、上記決定したサブエリアＫの伝播係数をＳ[K] と、上記決定したサブエリアＫに属する基地局ｊの受信補正係数をＫr[j]とを使い、
   

   

   に従って、サブエリアＫに属する基地局ｊと検出対象送信機ｌとの間の推定距離ｍ[l,j] を算出して、
   

   

   で表される評価関数ｈ _l の値が最小となるようにと（ｘ _l, ｙ _l ）及びＫt[l]を求めることで、検出対象送信機ｌの位置座標（ｘ _l, ｙ _l ）を検出する過程とを備えることを、
   特徴とする位置検出方法。
2. 自機の識別番号を電波で送信する機能を有して、自機の識別番号を電波で送信する設置位置が既知の複数の参照用送信機と、該電波を受信する設置位置が既知の複数の基地局とを備えるエリアを移動する送信機を検出対象とする位置検出システムであって、
   各サブエリアが１つ以上の基地局を備えるという条件の下に上記エリアを複数のサブエリアに分割して、各基地局がどのサブエリアに属するのかを設定する設定手段と、
   上記サブエリアのそれぞれについて、そのサブエリアに属する参照用送信機およびそのサブエリアに属さない参照用送信機を処理対象として、上記サブエリアに属する基地局が受信した各参照用送信機により送信された電波の強度とその参照用送信機との間の距離とを使って、上記サブエリアに固有の伝播係数と、上記サブエリアに属する基地局に固有の受信補正係数とを決定し、かつ、この決定にあたって、サブエリアＫに属する基地局ｊが受信した参照用送信機ｉにより送信された電波の強度をｅ[i,j] 、サブエリアＫに属する基地局ｊと参照用送信機ｉとの間の距離をｄ[i,j] 、サブエリアＫの伝播係数をＳ[K] 、サブエリアＫに属する基地局ｊの受信補正係数をＫr[j]で表すならば、
   

   

   で表される評価関数ｑ _K の値が最小となるようにとＳ[K] 及びＫr[j]を求めることで、サブエリアＫの伝播係数Ｓ[K] と、サブエリアＫに属する基地局ｊの受信補正係数Ｋr[j]とを決定する決定手段と、
   サブエリアＫに属する基地局ｊが受信した検出対象送信機ｌにより送信された電波の強度をｅ[l,j] 、検出対象送信機ｌの補正係数をＫt[l]、サブエリアＫに属する基地局ｊの位置座標を（ｘ _j, ｙ _j ）、検出対象送信機ｌの位置座標を（ｘ _l, ｙ _l ）で表すならば、上記決定したサブエリアＫの伝播係数をＳ[K] と、上記決定したサブエリアＫに属する基地局ｊの受信補正係数をＫr[j]とを使い、
   

   

   に従って、サブエリアＫに属する基地局ｊと検出対象送信機ｌとの間の推定距離ｍ[l,j] を算出して、
   

   

   で表される評価関数ｈ _l の値が最小となるようにと（ｘ _l, ｙ _l ）及びＫt[l]を求めることで、検出対象送信機ｌの位置座標（ｘ _l, ｙ _l ）を検出する検出手段とを備えることを、
   特徴とする位置検出システム。
3. 請求項１に記載の位置検出方法をコンピュータに実行させるための位置検出プログラム。
4. 請求項１に記載の位置検出方法をコンピュータに実行させるための位置検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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