JP4498882B2 - 位置測位装置および位置測位方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線機の位置検出を行う位置測位装置および位置測位方法に関する。

一定の空間内で特定の物体の位置を探索する場合や、遠隔地における物体の有無や位置を知りたい場合に、物体の位置を測位する技術としてさまざまな位置測位方法が提案されている。

例えば、ＧＰＳ(Global Positioning System)やＰＨＳ(Personal Handyphone System)による位置測位方法、ＲＦＩＤ(Radio Frequency Identification)タグによる位置測位方法などである。

ＧＰＳによる位置測位方法では、複数の衛星から送信される電波の到達時間差を計測し、三点測量の原理から地球上での位置を測位する。ＧＰＳのように電波の到達時間差を利用する位置測位方法は、屋内においては適用することが難しい。それは、屋内環境などのように各電波間の伝搬距離差が小さい場合は、高精度な時間分解能を有する測定装置が必要になり、システムの構築にコストがかかるためである。

ＰＨＳによる位置測位方法では、ＰＨＳの基地局から発せられるその基地局特有の番号を受信し、ＰＨＳが在圏するエリアをカバーする基地局に基づいて、測位する。

いずれの場合も、屋外でかつ範囲を限定されない広い空間内での測位に適した方法である。

一方、屋内において特定の物体の位置を測位する位置測位方法としてＲＦＩＤタグおよびＲＦＩＤ受信機を用いた位置測位方法がある。図１に示すように、対象空間７、例えば建物内部のある１つのフロアに、複数のＲＦＩＤ受信機１_１〜１_６が配置され、すべてのＲＦＩＤ受信機１_１〜１_６が測位サーバ２に接続されている。

各ＲＦＩＤ受信機１_１〜１_６は、ＲＦＩＤリーダを備え、図１の破線で示される受信範囲５内にあるＲＦＩＤタグを受信することができる。例えば、ＲＦＩＤ受信機１_１は受信範囲５_１内にあるＲＦＩＤタグを受信でき、ＲＦＩＤ受信機１_２は受信範囲５_２内にあるＲＦＩＤタグを受信でき、ＲＦＩＤ受信機１_３は受信範囲５_３内にあるＲＦＩＤタグを受信でき、ＲＦＩＤ受信機１_４は受信範囲５_４内にあるＲＦＩＤタグを受信でき、ＲＦＩＤ受信機１_５は受信範囲５_５内にあるＲＦＩＤタグを受信でき、ＲＦＩＤ受信機１_６は受信範囲５_６内にあるＲＦＩＤタグを受信できる。

測位対象物となる物体にはＲＦＩＤタグがつけられている。このＲＦＩＤタグは固有の識別子を持ち、自ら自立的に電波を発し、識別子を送信する。

ＲＦＩＤタグがＡの地点にある場合は、ＲＦＩＤ受信機１_１のみで受信される。ＲＦＩＤ受信機１_１は受信したＲＦＩＤタグの識別子を測位サーバ２へ送信する。測位サーバ２は、識別子が受信されたＲＦＩＤ受信機１_１の近くにＲＦＩＤタグがあると測位する。したがって、図１のＡの地点にＲＦＩＤタグがある場合は、ＲＦＩＤ受信機１_１の周辺にあると測位される。

また、Ｂの地点にＲＦＩＤタグがある場合は、ＲＦＩＤ受信機１_１とＲＦＩＤ受信機１_２の両方でＲＦＩＤタグの識別子が受信される。測位サーバ２では、２つのＲＦＩＤ受信機でＲＦＩＤタグの識別子が受信されたことからＲＦＩＤ受信機１_１とＲＦＩＤ受信機１_２の中間地点にＲＦＩＤタグがあると測位する。

本位置測位方法の場合、多数のＲＦＩＤ受信機が必要となる。一般的にＲＦＩＤ受信機とＲＦＩＤタグとではＲＦＩＤ受信機のほうが高価であるため、多数のＲＦＩＤ受信機が必要である本位置測位方法はシステムの構築コストがかかる。また、ＲＦＩＤ受信機間に障害物がある場合、本来は２つのＲＦＩＤ受信機間に測位したいＲＦＩＤタグがあるにもかかわらず、一方のＲＦＩＤ受信機でしか受信できないため、測位精度が劣化する可能性がある。

一方、ＲＦＩＤ受信機で測位したいＲＦＩＤタグの受信電界強度を測定し、他の空間内に配置されているＲＦＩＤタグの受信電界強度も測定し、互いに参照することで障害物の影響による精度劣化を低減させる位置測位方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この位置測位方法では、各ＲＦＩＤタグの送信電力を一定に保つ必要がある。また、この位置測位方法では、ＲＦＩＤ受信機は、ある特定の１点のみでＲＦＩＤタグのからの受信電力を測定する。このため、屋内などのマルチパス環境下ではＲＦＩＤタグからの受信電力が急激に小さくなる場合があり、このような場所に測位したいＲＦＩＤタグがある場合は、検出不可能となる。
特開２００２−９８７４９号公報

しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。

上述した位置測位方法では障害物によって測位精度が劣化する問題がある。

また、屋内においては、マルチパスの影響で側位ができない問題がある。

また、電波の到達時間差を利用する方法を、屋内での測位に適用する場合、システム構成上コスト高になる問題がある。

そこで、本発明の目的は、測定精度を改善することができる位置測位装置および位置測位方法を提供することにある。

本位置測位装置は、
複数の送信機の識別子と、該送信機の位置とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記複数の送信機により送信されたデータを受信する受信部と、
前記受信部により受信された複数の送信機からの受信データのうち、測位対象物に対応する送信機からの受信データの時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの時系列データとを求める時系列データ測定部と、
該時系列データ測定部により求められた測位対象物に対応する送信機からの受信データの時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの時系列データとに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の受信データの時系列的な変動の類似性を示す類似度を計算する類似度計算部と、
前記記憶部に記憶された送信機の位置に基づいて、前記類似度計算部により算出された類似度が最も高い測位対象物以外の送信機の位置を求めることにより前記測位対象物の位置を求める位置測定部と
を備える。

このように構成することにより、送信機からの受信データの時系列データにおける変動の類似性から、送信機の位置を測位することができる。

本位置測位方法は、
複数の送信機により送信されたデータを受信する受信ステップと、
前記受信ステップにより受信された複数の送信機からの受信データのうち、測位対象物に対応する送信機からの受信データの時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの時系列データとを求める時系列データ測定ステップと、
前記時系列データ測定ステップにより求められた測位対象物に対応する送信機からの受信データの時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの時系列データとに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の受信データの時系列的な変動の類似性を示す類似度を計算する類似度計算ステップと、
複数の送信機の識別子と、該送信機の位置とを対応付けて記憶する記憶部に記憶された送信機の位置に基づいて、前記類似度計算ステップにより算出された類似度が最も高い測位対象物以外の送信機の位置を求めることにより、前記測位対象物の位置を求める位置測定ステップと
を有する。

このようにすることにより、送信機からの受信データの時系列データにおける変動の類似性から、送信機の位置を測位することができる。

本発明の実施例によれば、測定精度を改善することができる位置測位装置および位置測位方法を実現できる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

本発明の第１の実施例にかかる位置測位装置について、図２を参照して説明する。

本実施例にかかる位置測位装置１００は、例えばＲＦＩＤ受信機により構成され、対象空間１０内に配置されたＲＦＩＤタグ２００から送信された識別子を含む識別信号を受信し、特定のＲＦＩＤタグからの受信データの時系列データ、例えば測位対象物に付加されたＲＦＩＤからの受信データの時系列データと、それ以外のＲＦＩＤタグからの受信データの時系列データとの変動の類似性に基づいて、測位対象物の位置を測位する。

ＲＦＩＤタグ２００は、位置測位装置１００を運用する前に、位置測位装置１００が移動する範囲内に予め配置される。すなわち、ＲＦＩＤタグ２００は、対象空間１０内の、測位を行いたい位置、対象物が置かれると想定される位置、ユーザが認識しやすい物体（目印物体）等に予めを配置される。同様に、測位を行いたい測位対象物にも予めＲＦＩＤタグ２００が付加される。したがって、ユーザがどの物体を対象物とするかにより、対象空間１０内にあるＲＦＩＤタグ２００が付けられた物体は測位対象物にも目印物体にもなりうる。

例えば、ＲＦＩＤタグ２００_１は「つくえ」に、ＲＦＩＤタグ２００_２は「テーブル」に、ＲＦＩＤタグ２００_３は「ソファ」に、ＲＦＩＤタグ２００_４は「ベッド」に、ＲＦＩＤタグ２００_５は「引き出し」に、ＲＦＩＤタグ２００_６は「箱」に、ＲＦＩＤタグ２００_７は「かばん」に、ＲＦＩＤタグ２００_８は「カレンダー」に付加される。

各ＲＦＩＤタグ２００は異なる識別子を有し、配置された位置に固定され、移動することがない。例えば、「つくえ」に配置されたＲＦＩＤタグ２００_１は識別子「ＡＢＣＤ」を有し、「テーブル」に配置されたＲＦＩＤタグ２００_２は識別子「ＥＦＧＨ」を有し、「ソファ」に配置されたＲＦＩＤタグ２００_３は識別子「ＩＪＫＬ」を有し、「ベッド」に配置されたＲＦＩＤタグ２００_４は識別子「ＭＮＯＰ」を有し、「引き出し」に配置されたＲＦＩＤタグ２００_５は識別子「ＱＲＳＴ」を有し、「箱」に配置されたＲＦＩＤタグ２００_６は識別子「ＵＶＷＸ」を有し、「かばん」に配置されたＲＦＩＤタグ２００_７は識別子「ＹＺＡＢ」を有し、「カレンダー」に配置されたＲＦＩＤタグ２００_８は識別子「ＣＤＥＦ」を有する。

また、各識別子は、対応するＲＦＩＤタグ２００を配置した位置と関連付けられ、後述する識別子データベース１０５に格納される。

位置測位装置１００とＲＦＩＤタグ２００は、位置測位システムを構成する。

本実施例にかかる位置測位システムは、部屋、倉庫など、範囲の限定された空間内に存在する測位対象物の位置を測位する。

次に、本実施例にかかる送信機としてのＲＦＩＤタグ２００について、図３を参照して説明する。ＲＦＩＤタグ２００は、識別子が入力される変調部２０１と、変調部２０１と接続され、アンテナを備える送信部２０２と、送信部２０２と接続された送信制御部２０３とを備える。

ＲＦＩＤタグ２００には、上述したように例えば「ＡＢＣＤ」のように、それぞれ異なる固有の識別子が割り当てられる。この識別子は、変調部２０１へ入力される。

変調部２０１は、入力された識別子を電波によって送信可能となるように変調を施す。この場合、識別子に対して誤り訂正符号によって符号化を行うことやＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)符号を付加することをしてもよい。変調部２０１を介することにより識別子を変調した信号が得られる。変調部２０１は、生成した識別子を変調した信号を送信部２０２に入力する。

送信部２０２は、変調部２０１から入力された識別子を変調した信号をアンプによって増幅しアンテナを介して送信する。ここで、送信部２０２は、送信制御部２０３から入力される制御信号が送信可能を示す場合にのみ送信する。つまり、本実施例にかかるＲＦＩＤタグ２００は連続的に識別子を送信するのではなく、間欠的に送信を行う。

送信制御部２０３は、識別子を送信する時間間隔を算出し、その時間を計測する。例えば、識別子に基づき、特定の符号系列から送信間隔を算出する。

本実施例では、ＲＦＩＤタグ２００は、例えばＴ_ｓ秒に１回識別子を送信する。送信制御部２０３はＴ_ｓ秒を計測後、送信部２０２に対し、送信可能を示す制御信号を入力する。このようにすることにより、ＲＦＩＤタグ２００は所定の間隔例えばＴ_ｓ秒に１回識別子を送信することができる。

次に、本実施例にかかる位置測位装置１００について、図４を参照して説明する。

本実施例にかかる位置測位装置１００は、アンテナを備える受信部１０１と、受信部１０１と接続された復調部１０２と、復調部１０２と接続された記憶手段としてのデータ記憶部１０３と、データ記憶部１０３と接続された類似度計算手段および位置測定手段としての測位部１０４と、測位部１０４と接続された識別子データベース１０５および測位結果表示部１０６とを備える。
識別子データベース１０５は、測位結果表示部１０６と接続される。

受信部１０１は、アンテナを介してＲＦＩＤタグ２００が送信した信号を受信し、受信した信号をアンプで増幅し、復調部１０２に入力する。

復調部１０２は、受信部１０１から入力された信号に対し、ＲＦＩＤタグ２００の変調方式に基づいて復調を行う。ＲＦＩＤタグ２００で誤り訂正符号によって符号化が行われている場合やＣＲＣ符号が付加されている場合は、復調部１０２は、誤り訂正およびＣＲＣ符号の確認処理を行う。このようにすることにより、受信した信号の識別子を得ることができる。復調部１０２は、この識別子をデータ記憶部１０３に入力する。

データ記憶部１０３は、識別子、この識別子が受信された時刻およびこの識別子の受信電界強度からなる受信データを記憶する。

識別子データベース１０５は、識別子と、この識別子を有するＲＦＩＤタグ２００を配置した位置情報とを対応付けて記憶する。また、測位対象物および目印物体としての使用の可否を示す測位使用可否情報を加えてもよい。このようにすることによって、対象空間内にあるが、ユーザにとって目印とならないものや、ユーザが使用したくない識別子を除くことができる。この対応表は予め作成される。

例えば、識別子データベース１０５は、図５に示すように、識別子、配置場所、測位使用可否情報および対応ＲＦＩＤタグを関連付けて記憶する。例えば、識別子「ＡＢＣＤ」は、「つくえ」に配置され、測位に使用「可」でありＲＦＩＤタグ２００_１に対応する。識別子「ＥＦＧＨ」は、「テーブル」に配置され、測位に使用「可」でありＲＦＩＤタグ２００_２に対応する。識別子「ＩＪＫＬ」は、「ソファ」に配置され、測位に使用「可」でありＲＦＩＤタグ２００_３に対応する。識別子「ＭＮＯＰ」は、「ベッド」に配置され、測位に使用「可」でありＲＦＩＤタグ２００_４に対応する。識別子「ＱＲＳＴ」は、「引き出し」に配置され、測位に使用「可」でありＲＦＩＤタグ２００_５に対応する。識別子「ＵＶＷＸ」は、「箱」に配置され、測位に使用「可」でありＲＦＩＤタグ２００_６に対応する。識別子「ＹＺＡＢ」は、「かばん」に配置され、測位に使用「不可」でありＲＦＩＤタグ２００_７に対応する。識別子「ＣＤＥＦ」は、「カレンダー」に配置され、測位に使用「不可」でありＲＦＩＤタグ２００_８に対応する。

測位部１０４は、データ記憶部１０３と識別子データベース１０５に記憶された情報に基づいて、測位対象物に最も近いＲＦＩＤタグすなわち目印物体を測位し、測位結果を利用して測位対象物の位置を求める。また、測位部１０４は、測位対象物の位置情報を測位結果表示部１０６に入力する。

測位結果表示部１０６は、測位対象物の位置情報を表示する。

次に、本実施例にかかる位置測位方法について、図６を参照して説明する。本実施例では、ＲＦＩＤタグ２００_６が付加された「箱」の位置を測位する場合について説明する。

対象空間１０内にある全てのＲＦＩＤタグ２００は間欠的に固有の識別子を電波によって送信する。

ユーザは、位置を知りたい測位対象物の測位要求を入力する。例えば、図２を参照して説明した対象物のうち「箱」の位置を知りたい場合、ＲＦＩＤ受信機１００に対し「箱」の位置の測位要求を入力する。

ＲＦＩＤ受信機１００は、測位要求の有無を判断する（ステップＳ６０２）。測位要求が入力された場合（ステップＳ６０２：ＹＥＳ）、識別子データベース１０５から測位対象物の識別子および測位使用可否情報を検索する（ステップＳ６０４）。例えば、識別子データベース１０５から「箱」の識別子、および測位使用可否情報を検索し、収集する。

一方、測位要求がない場合には、ステップＳ６０２に戻る。

次に、収集した測位使用可否情報に基づいて、測位対象物が測位に使用可能であるか否かを判断する（ステップＳ６０６）。測位対象物が測位に使用可能できない場合（ステップＳ６０６：ＮＯ）、ステップＳ６０２に戻る。一方、測位対象物が測位に使用可能できる場合（ステップＳ６０６：ＹＥＳ）、測位対象物に対応する識別子を受信できるか否かを判断する（ステップＳ６０８）。例えば、「箱」に対応する識別子を受信できるか否かを確認する。

測位対象物に対応する識別子を受信できない場合（ステップＳ６０８：ＮＯ）、測位対象物が対象空間１０内に存在しないか、測位対象物に取り付けられたＲＦＩＤタグ２００に電源が供給されていない等の理由により受信できないため、測位部１０４は測位が不可能であると判断し、測位が不可能であることを示す情報を測位結果表示部１０６に入力する。測位結果表示部１０６は測位対象物の測位が不可能であることをユーザに通知する（ステップＳ６１２）。

一方、測位対象物に対応する識別子を受信できる場合（ステップＳ６０８：ＹＥＳ）、測位対象物以外の対象物に対応する識別子を受信できるか否かを判断する（ステップＳ６１０）。測位対象物以外の対象物に対応する識別子を受信できない場合（ステップＳ６１０：ＮＯ）、例えば、「箱」の識別子以外の識別子が受信できない場合、目印物体として使用可能である識別子が1つも受信できないため、測位対象物に対応する識別子が受信できない場合と同様に、測位部１０４は測位が不可能であると判断し、測位が不可能であることを示す情報を測位結果表示部１０６に入力する。測位結果表示部１０６は測位対象物の測位が不可能であることをユーザに通知する（ステップＳ６１２）。

一方、測位対象物以外の対象物に対応する識別子を受信できる場合（ステップＳ６１０：ＹＥＳ）、すなわち、測位対象物、例えば「箱」に付加されたＲＦＩＤタグの識別子と識別子データベース１０５に記憶されている測位対象物以外の対象物に付加されたＲＦＩＤタグの識別子との両方が受信できる場合には、測位部１０４は測位を実行し（ステップＳ６１４）、測位結果表示部１０６は測位結果を表示する（ステップＳ６１６）。

次に、上述したステップＳ６１４において行われる位置測位方法について、図７および図８を参照して説明する。

測位部１０４は、識別子、その識別子の受信時刻、受信電界強度などの受信データを、所定の時間、例えばＴ_ｒ秒間記録するように、ユーザに指示する。指示を受けたユーザは、位置測位装置１００を携帯し、対象空間１０内を移動しながらＲＦＩＤタグ２００からの受信データを記録する（ステップＳ７０２）。例えば、ユーザは、図２を参照して説明した対象空間１０内の破線上を歩きながら受信データの取得を行う。受信データはデータ記憶部１０３に記録される。このように、ユーザに対し移動しながら受信データを取得させるようにすることにより、マルチパスの影響による測位精度劣化を緩和することができる。

次に、測位部１０４は取得した受信データを基に、「箱」の位置の測位を行う。最初に、データ記憶部１０３から受信データを抽出し、抽出した受信データの識別子と識別子データベース１０５に記憶された識別子とを照合し、識別子データベース１０５に記憶されていない識別子、すなわち測位に使用しない識別子を受信データから除く（ステップＳ７０４）。

次に、使用しない識別子を除いた受信データを識別子毎に時系列に並べる（ステップＳ７０６）。

次に「箱」の識別子の時系列の受信データと、「箱」以外に受信された目印物体となる識別子の各時系列の受信データとの間の類似性を計算する（ステップＳ７０８）。

この類似性を表す値として、類似度としてのＤ値を用いる。Ｄ値は、測位対象物の識別子の受信電界強度の時系列データと、目印物体の識別子の受信電界強度の時系列データとを比較し、その信号の時系列的な変動がどの程度類似しているかを示す指標である。類似性が高いほど測位対象物はその目印物体に近いと測位される。

Ｄ値の計算方法として、測位対象物の識別子の受信電界強度の時系列データと、各目印物体の識別子の受信電界強度の時系列データとの相互相関関数を計算し、その結果をＤ値とする方法、測位対象物の識別子の受信電界強度の時系列データの各時刻において、各目印物体の識別子の受信電界強度の時系列データのその時刻に対応する値の差を求め、その差の分散値を求め、その結果をＤ値とする方法などが挙げられる。

例えば、各ＲＦＩＤタグ２００の受信データ、例えば受信電界強度を時系列に並べる。次に、並べた受信データを補間補正、例えば線形補間、スプライン補間し、図８に示すようにＲＦＩＤタグ毎に時系列受信データｘ_ｉ（ｎ）を得る。図８において、ｘ（ｎ）は位置を知りたいＲＦＩＤタグの時系列受信データである。

時系列受信データから、各時系列受信データ間の類似性を求める。以下、ｘ_ｉ（ｎ）を、位置を知りたいＲＦＩＤタグの時系列受信データｘ（ｎ）以外のＲＦＩＤタグの時系列受信データとし、Ｔを受信時間とする。

測位対象物の識別子の受信電界強度の時系列データと、各目印物体の識別子の受信電界強度の時系列データとの相互相関関数を計算する方法について説明する。この場合、Ｄ値は式（１）により算出される。

全ての、目的物体について、Ｄ値を計算し、その結果を用いて類似性を判断する。この場合Ｄ値が大きい程類似性が高い。

次に、測位対象物の識別子の受信電界強度の時系列データの各時刻において、各目印物体の識別子の受信電界強度の時系列データのその時刻に対応する値の差を求め、その差の分散値を求める方法について説明する。この場合、Ｄ値は式（２）により算出される。

全ての、目的物体について、Ｄ値を計算し、その結果を用いて類似性を判断する。この場合Ｄ値が小さい程類似性が高い。

本実施例では、時系列受信データを求める場合、位置測定装置１００にて取得した瞬時の受信データ、例えば受信電界強度を利用する場合について説明したが、受信データの移動平均を計算し、その時系列データ用いて類似性を計算するようにしてもよい。

測位部１０４は、得られた「箱」に対応する識別子の時系列受信データと「箱」以外の各目印物体に対応する識別子の時系列受信データとの類似性を示すＤ値を測位結果表示部１０６に入力するとともに、Ｄ値から「箱」の位置を求めその結果も併せて測位結果表示部１０６に入力する。

測位結果表示部１０６は、Ｄ値および「箱」の測位位置のうち少なくとも一方を表示する。

上述したように、本実施例の位置測位方法ではＤ値によって「箱」の位置の測位を行う。この場合、測位部１０４は、算出されたＤ値をソートし、電界強度の差の分散でＤ値を計算した場合には、Ｄ値が最も小さい識別子に対応する目印物体から求めた測位対象物の位置情報を測位結果表示部１０６に入力し、測位結果表示部１０６は入力された位置情報をユーザに提示する。また、測位部１０４は、相関関数からＤ値を計算した場合には、Ｄ値が最も大きい識別子に対応する目印物体から求めた測位対象物の位置情報を測位結果表示部１０６に入力し、測位結果表示部１０６は入力された位置情報をユーザに提示する。

また、測位部１０４は、Ｄ値をソートした結果、最も類似度が高いＤ値が、その次に類似度が高いＤ値と大きく離れていない場合には、その２つのＤ値に対応する目印物体の間に「箱」がある旨を示す情報を測位結果表示部１０６に入力し、測位結果表示部１０６は２つのＤ値に対応する目印の間に「箱」があることをユーザに提示するようにしてもよい。また、測位部１０４は、Ｄ値をソートした結果、最も類似度が高いＤ値と大きく離れていないＤ値が複数存在する場合においても同様に、それらのＤ値に対応する目印物体の識別子で囲まれた領域に「箱」があることをユーザに提示するようにしてもよい。

上述した実施例によれば、使用するＲＦＩＤリーダすなわちＲＦＩＤ受信機の数は1つでよいため、従来の位置測位システムに比べ、安価に構築することができる。また、受信電界強度の変動の類似性から測位を行うため、必ずしも、すべてのＲＦＩＤタグの受信電力を同じにする必要がない。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

本実施例にかかる位置測位システムの構成およびＲＦＩＤタグの構成は第１の実施例と同様の構成であるため、その説明を省略する。

本実施例にかかる位置測位装置１００について説明する。本実施例にかかる位置測位装置１００の構成は、図４を参照して説明した位置測位装置１００の構成と同様であるが、データ記憶部１０３に記憶される受信データが、識別子およびこの識別子の受信時刻である点、また測位部１０４が後述する受信率を計算する受信率計算手段としての機能をさらに備える点で異なる。

次に、位置測位方法について説明する。

本実施例にかかる位置測位方法は、図６のステップＳ６１４における処理が第１の実施例と異なる。

次に、ステップＳ６１４において行われる位置測位方法について、図９を参照して説明する。ここでは、ＲＦＩＤタグ１００_６が付加された「箱」がどの位置にあるかを知りたい場合について説明する。

測位部１０４は、識別子およびこの識別子の受信時刻などの受信データを、所定の時間Ｔ_ｒ秒記録するように、データ記憶部１０３に指示する。ユーザはＴｒ秒間静止し、識別子を受信する（ステップＳ９０２）。測位部１０４は複数の箇所でこの動作を行うように指示する。この場合、位置測位装置１００は、Ｔ_ｒ秒間経過した場合、次の位置に移動するように表示するようにしてもよい。また、移動した旨の入力に応じて、受信データの記録を開始するようにしてもよい。

測位部１０４では、複数の場所で測定された受信データに基づき、「箱」の位置の測位を行う。

最初に、データ記憶部１０３から、Ｔ_ｒ秒にわたって記録された、識別子およびその識別子を収得した時間からなる受信データを抽出する。次に、抽出した受信データの識別子と、識別子データベース１０５に記憶された識別子との照合を行い、識別子データベース１０５に記憶されていない識別子、すなわち位置測位システムで使用しない識別子を受信データから除く（ステップＳ９０４）。このようにすることにより、本実施例のＲＦＩＤタグはＴ_ｓ秒に１回識別子を送信しているので、Ｔ_ｒ秒間の間に何回識別子を送信しているかが一意に決定される。そこで、各場所で、Ｔ_ｒ秒間に各ＲＦＩＤタグが識別子を送信した回数と、送信された識別子がＲＦＩＤ受信機で受信できた回数との比を示す受信率を計算できる。この受信率を各ＲＦＩＤタグに対して各場所で計算し、時系列に並べる（ステップＳ９０６）。そして、並べられた受信率を補間補正、例えば線形補間、スプライン補間し、図８に示すようにＲＦＩＤタグ毎に時系列受信データＸ_ｉ（ｎ）を得る。図８において、縦軸は受信率である。

次に「箱」に対応する識別子の受信率の時系列データと、各目印物体となり、「箱」以外に対応する識別子の受信率の時系列データとの間の類似性を計算し（ステップＳ９０８）、算出された類似性から特定の送信機、すなわち測位対象物の位置を測位する（ステップＳ９１０）。類似性の計算は第１の実施例において説明した方法と同様であり、その後の処理も同様であるため、その説明を省略する。

次に、本発明の第３の実施例にかかる位置測位システムについて説明する。

本実施例にかかる位置測位システムの構成およびＲＦＩＤタグの構成は第１の実施例と同様であるため、その説明を省略する。

本実施例にかかる位置測位装置１００について説明する。本実施例にかかる位置測位装置１００の構成は、図４を参照して説明した位置測位装置１００の構成と同様であるが、復調部１０２がＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離を計測する距離計算手段としての機能をさらに備える点で異なる。

ＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離を計測する方法として、例えば、ＲＦＩＤタグ２００はＴ_ｓ秒に１回識別子を送信するため、位置測位装置１００における受信時間とＴ_ｓ秒との差を計測し、その差から距離を計測する。また、位置測位装置１００における受信時間とＲＦＩＤタグ２００における送信時間に基づいて、距離を計測するようにしてもよい。他の方法、例えば、距離を計測できるように、ＲＦＩＤタグ２００の構成を変更するようにしてもよい。

また、データ記憶部１０３は、識別子、その識別子の受信時刻および位置測位装置１００と識別子を送信するＲＦＩＤタグ２００との距離を受信データとして記録する。

次に、位置測位方法について説明する。

本実施例にかかる位置測位方法は、図６のステップＳ６１４における処理が第１の実施例と異なる。

次に、ステップＳ６１４において行われる位置測位方法について、図１０を参照して説明する。ここでは、ＲＦＩＤタグ１００_６が付加された「箱」がどの位置にあるかを知りたい場合について説明する。

測位部１０４は、識別子、その識別子の受信時刻などの受信データを、所定の時間Ｔ_ｒ秒記録するように、ユーザに指示する。指示を受けたユーザは、位置測位装置１００を携帯し、対象空間１０内を移動しながらＲＦＩＤタグ２００が送信する識別子を含む受信データを受信し、記録する（ステップＳ１００２）。この場合、復調部１０２は、ＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離を計測し、計測結果をデータ記憶部１０３に入力する。例えば、ユーザは、図２を参照して説明した対象空間１０内の破線上を歩きながら受信データの取得を行う。受信データは、復調部１０２に入力され、ＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離の計測が行われた後、計測結果とともにデータ記憶部１０３に記録される。

このように、ユーザに対し移動しながら受信データを取得させるようにすることにより、マルチパスの影響による測位精度劣化を緩和することができる。

測位部１０４では、ＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離に基づき、「箱」の位置の測位を行う。

最初に、データ記憶部１０３から、記録された、識別子、その識別子を収得した時間およびＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離からなる受信データを抽出する。次に、抽出した受信データの識別子と、識別子データベース１０５に記憶された識別子との照合を行い、識別子データベース１０５に記憶されていない識別子、すなわち位置測位システムで使用しない識別子を受信データから除く（ステップＳ１００４）。

次に、ＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離を各ＲＦＩＤタグに対して各場所で計算し、時系列に並べる（ステップＳ１００６）。そして、並べられた距離情報を補間補正、例えば線形補間、スプライン補間し、図８に示すようにＲＦＩＤタグ毎に時系列受信データＸ_ｉ（ｎ）を得る。図８において、縦軸はＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離である。

次に、「箱」に対応する識別子の距離の時系列データと、各目印物体となり、「箱」以外に対応する識別子の距離の時系列データとの間の類似性を計算し（ステップＳ１００８）、算出された類似性から特定の送信機の位置を測位する（ステップＳ１０１０）。類似性の計算は第１の実施例において説明した方法と同様であり、その後の処理も同様であるため、その説明を省略する。

本実施例では、時系列受信データを求める場合、位置測定装置１００にて取得した瞬時の受信データから、例えばＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離を求め、その距離を利用する場合について説明したが、距離の移動平均を計算し、その移動平均の時系列データ用いて類似性を計算するようにしてもよい。
本実施形悪では、ＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離を正しく計測できなくてもよい。実際の環境では、地物などの影響によりＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の直線距離を測ることが困難な場合が多い。本実施例にかかる位置測位装置および位置測位方法では、ＲＦＩＤタグ２００と位置測位装置１００間の距離の変動が分ればよいので、正確な距離を求める必要がなく、環境に対して頑強な測位結果を提供することができる。

上述した実施例によれば、マルチパスや障害物の影響に対し頑強な測位を低コストで実現できる。

上述した実施例においては、送信機としてＲＦＩＤタグ、位置測定装置としてＲＦＩＤ受信機を用いた場合について説明したが、各発信機を識別でき、その受信電界強度が分ればよいため、例えば、ＰＨＳ、無線ＬＡＮなどの他の無線システムを用いた場合でも、同様の原理により適用可能である。また、音波や光波などを用いる通信システムにおいても、各送信機が個別に識別可能で受信強度などの受信データを測定することができれば同様の原理で測位システムの構築が可能である。

本発明にかかる位置測位装置および位置測位方法は、無線機の位置検出を行うシステムに適用できる。

位置測位システムの構成を示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる位置測位システムを示す説明図である。 本発明の一実施例にかかるＲＦＩＤタグを示すブロック図である。 本発明の一実施例にかかる位置測位装置を示すブロック図である。 本発明の一実施例にかかる識別子データベース示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる位置測位装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施例にかかる位置測位装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施例にかかる位置測位装置の処理を示す説明図である。 本発明の一実施例にかかる位置測位装置の処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施例にかかる位置測位装置の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

５_１、５_２、５_３、５_４、５_５、５_６ 受信範囲
７、１０ 対象空間
１００ 位置測位装置
２００、２００_１、２００_２、２００_３、２００_４、２００_５、２００_６、２００_７、２００_８ ＲＦＩＤタグ

Claims (11)

1. 複数の送信機の識別子と、該送信機の位置とを対応付けて記憶する記憶部と、
   前記複数の送信機により送信されたデータを受信する受信部と、
   前記受信部により受信された複数の送信機からの受信データのうち、測位対象物に対応する送信機からの受信データの時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの時系列データとを求める時系列データ測定部と、
   該時系列データ測定部により求められた測位対象物に対応する送信機からの受信データの時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの時系列データとに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の受信データの時系列的な変動の類似性を示す類似度を計算する類似度計算部と、
   前記記憶部に記憶された送信機の位置に基づいて、前記類似度計算部により算出された類似度が最も高い測位対象物以外の送信機の位置を求めることにより前記測位対象物の位置を求める位置測定部と
   を備えることを特徴とする位置測位装置。
2. 請求項１に記載の位置測位装置において、
   前記記憶部は、前記複数の送信機の識別子と、該送信機から送信されたデータの受信電界強度とを対応付けて記憶し、
   前記類似度計算部は、前記測位対象物に対応する送信機からの受信データの受信電界強度の時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの受信電界強度の時系列データに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の受信データの受信電界強度の前記類似度を計算することを特徴とする位置測位装置。
3. 請求項１に記載の位置測位装置において、
   所定の間における前記受信部により受信された受信データの送信機毎の受信回数と、前記複数の送信機の送信間隔に基づいて、送信機毎の受信データの受信率を計算する受信率計算部
   を備え、
   前記類似度計算部は、前記複数の送信機のうち前記測位対象物に対応する送信機からの受信データの受信率の時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの受信率の時系列データに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の受信データの受信率の時系列的な変動の類似性を示す類似度を計算することを特徴とする位置測位装置。
4. 請求項１に記載の位置測位装置において、
   前記受信データを送信した送信機との間の距離を計算する距離計算部
   を備え、
   前記類似度計算部は、前記複数の送信機のうち測位対象物に対応する送信機との間の距離の時系列データと、前記測位対象物以外の送信機との間の距離の時系列データに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の距離の時系列的な変動の類似性を示す類似度を計算することを特徴とする位置測位装置。
5. 請求項１に記載の位置測位装置において、
   前記受信部により受信された複数の送信機からの受信データのうち、測位対象物に対応する送信機からの受信データの移動平均と、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの移動平均とを求める移動平均算出部
   を備え、
   前記類似度計算部は、前記移動平均算出部により求められた測位対象物に対応する送信機からの受信データの移動平均と、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの移動平均とに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の受信データの移動平均の時系列的な変動の類似性を示す類似度を計算することを特徴とする位置測位装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の位置測位装置において、
   前記記憶部は、送信機を示す識別子と、該送信機の配置された位置および位置測位に利用可能であるか否かを示す測位利用可否情報とを対応付けて記憶し、
   前記類似度計算部は、前記測位利用可否情報に基づき、利用可能である送信機からの受信データから時系列データを求めることを特徴とする位置測位装置。
7. 複数の送信機により送信されたデータを受信する受信ステップと、
   前記受信ステップにより受信された複数の送信機からの受信データのうち、測位対象物に対応する送信機からの受信データの時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの時系列データとを求める時系列データ測定ステップと、
   前記時系列データ測定ステップにより求められた測位対象物に対応する送信機からの受信データの時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの時系列データとに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の受信データの時系列的な変動の類似性を示す類似度を計算する類似度計算ステップと、
   複数の送信機の識別子と、該送信機の位置とを対応付けて記憶する記憶部に記憶された送信機の位置に基づいて、前記類似度計算ステップにより算出された類似度が最も高い測位対象物以外の送信機の位置を求めることにより、前記測位対象物の位置を求める位置測定ステップと
   を有することを特徴とする位置測位方法。
8. 請求項７に記載の位置測位方法において、
   前記受信ステップは、前記複数の送信機から送信されたデータの受信電界強度を測定し、
   前記類似度計算ステップは、前記測位対象物に対応する送信機からの受信データの受信電界強度の時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの受信電界強度の時系列データに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の受信データの受信電界強度の前記類似度を計算することを特徴とする位置測位方法。
9. 請求項７に記載の位置測位方法において、
   所定の間における前記受信ステップにより受信された受信データの送信機毎の受信回数と、前記複数の送信機の送信間隔に基づいて、送信機毎の受信データの受信率を計算する受信率計算ステップ
   を有し、
   前記類似度計算ステップは、前記複数の送信機のうち前記測位対象物に対応する送信機からの受信データの受信率の時系列データと、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの受信率の時系列データに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の受信データの受信率の時系列的な変動の類似性を示す類似度を計算することを特徴とする位置測位方法。
10. 請求項７に記載の位置測位方法において、
    受信データを送信した送信機との間の距離を計算する距離計算ステップ
    を有し、
    前記類似度計算ステップは、前記複数の送信機のうち測位対象物に対応する送信機との間の距離の時系列データと、前記測位対象物以外の送信機との間の距離の時系列データに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の距離の時系列的な変動の類似性を示す類似度を計算することを特徴とする位置測位方法。
11. 請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の位置測位方法において、
    前記受信ステップにより受信された複数の送信機からの受信データのうち、測位対象物に対応する送信機からの受信データの移動平均と、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの移動平均とを求める移動平均算出ステップ
    を有し、
    前記類似度計算ステップは、移動平均算出ステップにより求められた測位対象物に対応する送信機からの受信データの移動平均と、前記測位対象物以外の送信機からの受信データの移動平均とに基づき、前記測位対象物以外の送信機毎に、前記測位対象物に対応する送信機との間の受信データの移動平均の時系列的な変動の類似性を示す類似度を計算することを特徴とする位置測位方法。

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