JP5084548B2 - 位置検知システム、位置検知サーバおよび端末 - Google Patents
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また、地図情報と無線基地局の配置状況と、外乱発生箇所の関係から、地図上で指定した測定点における外乱発生時の強度を推定することで、外乱の発生場所ごとに電波強度値テーブルを作成する手間を省くことができる位置検知システムが提案されている(例えば特許文献1参照)。
図1は、この発明の実施の形態1による位置検知システムの構成を示すブロック図である。
無線基地局1〜4のそれぞれは、互いにネットワーク100を介して接続されている。端末106は、位置検知対象となる端末(以下、「対象端末」とする)であり、無線機能により無線基地局1〜4と通信を行う。位置検知サーバ101は、位置検知のための計算を行なうサーバであり、無線基地局1〜4とネットワーク100を介して接続されている。この実施の形態1の例では、無線基地局1〜4および対象端末106として、無線LANの規格IEEE802.11b/g準拠するものを想定するが、この発明はこれ以外の規格や方式に従った機器を使用する場合も含むものとする。また、この実施の形態1では、無線基地局が特定の範囲に4台ある場合を例として説明しているが、4台以上の無線基地局を使用しても同様の処理が行えるものである。また、位置検知の範囲は限定されるものではない。なお、対象端末は人が持って移動することを想定する。
端末106は、各無線基地局からの通信情報内に含まれる電波強度値を利用して、端末と無線基地局間の距離dを(1)式の処理によりそれぞれ推定する。
d=(f(−20/N))* (10(L+28−Lf(n))/N) (1)
ただし、Nは減衰係数、fは周波数(MHz)、Lは取得したRSSI(Received Signal Strength Indicator)値(dB)、Lf(n)はn枚の壁通過による損失、記号*は積算を表す演算子とする。
ここでは、駅構内などの商業空間に近い空間を仮定する。そのため、Nはオフィス環境に近い減衰係数である30に設定する(改訂版802.11高速無線LAN教科書 インプレス発行 p256 表11−2参照)。また、IEEE801.11b/g環境としているため、f=2450、Lf(n)=14nで求めるものとする。ここで、理解しやすいように壁を0枚とおくと、Lf(0)=0となる。
無線通信では、周囲の状況に応じて通信品質などの通信状況に変化を及ぼすことが知られている。特に電波強度値は、無線基地局と端末との間に遮蔽物が入ると減衰することになる。ところで、固定的な遮蔽物(壁など)は予めその位置に遮蔽物が存在することを知ることで、電波強度値が減衰した値であることを知ることができる。しかし、この発明は、上記固定的な遮蔽物に対する対策ではなく、任意のタイミングで動的に発生する電波遮蔽、具体的には、駅構内における電車の入線や通過、人の往来などによる遮蔽に対して位置検知の精度を高めることを取り扱うものである。
図8に示すように、今、外乱が無線基地局1と無線基地局4の間の箇所で発生したものとする。端末位置は直前の位置から移動可能な範囲を推定することができるので、対象端末106の次の位置検知において、この外乱が影響を及ぼしうるものかを判断する(ステップST5)。例えば、対象端末106が位置アにいた場合は、無線基地局1と4の間の外乱は直接関係ない可能性が高いため、外乱発生イベントを無視することができる。しかし、対象端末106が位置イにいる場合は、無線基地局1と4の間の外乱が影響を及ぼしている可能性が強くなる。この場合、位置検知サーバ101は、前述した位置検知に使用するために、対象端末106で定期的に取得している各無線基地局からの電波強度値を、図2に例示したような電波強度情報として受信しているので、この情報を利用して対象端末106が外乱の影響を受けているかを判断する。位置検知サーバ101では、各無線基地局と端末106との間の、外乱発生の直前の位置における無線基地局4からの電波強度値と、今回取得した同基地局からの電波強度値の比較を行なう。受信間隔が十分短い時間(1秒未満と仮定)とすると、正常に通信が行われている場合には対象端末106の移動距離に応じた電波強度値の変化量は急激に増減しないから、外乱と関係がないと判断できる。一方、電波強度値の変化量が極度に増減している場合は、外乱と関係があるとすることができる。仮に無線基地局4からの電波強度値が極端に減少している場合、これが外乱の影響である可能性が高いと推定できる。今、無線基地局1と4との間で外乱が発生しているとすると、対象端末106の直前の位置イから推定すると、無線基地局4からの電波強度値が外乱の影響を受けていると推定できる。
位置検知サーバ101では、外乱発生イベントの発行時に算出しておいた、外乱に関連する無線基地局間の電波強度値の変化量を利用して、図8の位置イ近辺での無線基地局4からの電波強度値の減衰量を推定する。例えば、電波強度値の変化量Dは無線基地局1と4との間における変化量になるため、これを対象端末106の直前位置イにおける変化量に対応付ける。すなわち、対象端末106で計測された無線基地局4からの電波強度値に変化量Dを加えたものを、外乱が発生していないときの、その位置における電波強度値とする(ステップST6)。次に、この補正した電波強度値に基づいて対象端末106と無線基地局4との距離を算出する。また、外乱発生に関連していなかった残りの無線基地局1〜3との距離も通常に算出し、各距離を用いて、図6で説明した方法により、対象端末106の検知位置を推定する(ステップST7)。したがって、外乱よる影響を補正できるため、対象端末106と無線基地局1〜4間の距離推定精度が向上し、安定した位置検知が可能となる。
また、無線基地局は、自局以外の無線基地局との通信状況値を取得し位置検知サーバに送信する通信状況取得手段と、通常の通信処理を行なう通信処理手段とを自局内部に別々に用意し、それぞれの処理を並列で実行するように構成してもよい。このようにすることで、通信レスポンスを落とすことなく、自局以外の無線基地局との通信状況値を取得できるようになる。
また、この実施の形態1では、補正する形での精度劣化抑制に関して説明したが、外乱の内容によっては十分に補正できない場合も考えられる。その場合は外乱発生に関連する無線基地局からの電波強度値の計算上の優先順位を下げる、もしくは利用しないようにすることで、信頼性の高い情報だけを利用して位置検知計算を行えば、精度劣化を抑制することも可能である。
また、この実施の形態1では減衰する場合の例について説明したが、列車などの影響により反射波が生じ、電波強度が増幅される場合にもこの発明は適用可能である。
上記実施の形態1では、外乱発生時における無線基地局間で起きる電波強度の変化量を直近の状態から推定する例について述べたが、この実施の形態2では、定常状態の観測時間帯と、外乱検出時間帯の二つの時間帯に分けて無線基地局間の通信状況を監視することで、より高精度に外乱検出を行ない、精度劣化を抑制できる例について述べる。
位置検知サーバ101に定常状態観測時間を設定可能な手段を設ける。定常状態観測時間以外の時間は外乱検出時間帯と考えることができる。例えば夜間など外乱となる事象の発生頻度が極端に下がる時間帯を、定常状態観測時間として利用者が選択して設定する。また、1日における時間のみではなく、曜日の指定を行なうようにすることで、日曜の夜間などほとんど外乱が発生しないような特定の日時を、定常状態観測時間として選択してもよい。
上記実施の形態1および2においては、無線基地局が、外乱検出用の自局以外の無線基地局との通信状況値を取得する機能を持つように構成していたが、ここでは、これと同様の機能を持つ外乱検出用の通信状況取得装置を無線基地局と同じ位置または外乱が発生すると想定される位置に配置する位置検知システムとする。
無線基地局と同じ位置または外乱が発生すると想定される位置に配置された通信状況取得装置は、各無線基地局が発信するビーコン情報を受信してそれぞれの無線基地局からの電波強度値を取得し、電波強度情報にして位置検知サーバ(位置検知処理機能を対象端末が持っている場合には対象端末)に送信する。位置検知サーバでは、通信状況取得装置で取得された無線基地局からの電波強度値に基づいて実施の形態1の位置検知サーバ101と同一の処理を行って対称端末の位置検知処理を行う。
したがって、無線基地局には特別な仕組みを持たせなくても外乱の検出が可能になり、外乱によって生じる位置検知の精度劣化の抑制を実施の形態1および2同様に行うことができる。
Claims (9)
- 複数の無線基地局が定期的に送信する通信情報から、位置検知の対象となる端末で無線基地局からの通信状況値を取得し、取得した通信状況値に基づいて位置検知サーバにより前記端末の位置検知処理を行う位置検知システムにおいて、
各無線基地局は、自局以外の無線基地局と通信を定期的に行いながら相手局からの通信状況値を取得し、
前記位置検知サーバは、
各無線基地局で取得された通信状況値に基づいて無線基地局間の通信状況を監視し、
前記通信状況値に所定以上の変化を検出した場合には、当該変化が起こった無線基地局間に外乱が発生したというイベントを発行すると共に、対応する通信状況値の変化量を推定し、
外乱発生イベントが発行された場合には、前記端末が外乱発生直前の位置で取得した無線基地局からの通信状況値と今回取得した通信状況値との差に基づいて、外乱が前記端末の今回の位置検知に影響を及ぼすかを判断し、
今回の位置検知に影響すると判断された場合には、先に推定した外乱に関連している無線基地局間の通信状況値の変化量を用いて前記端末で取得した外乱に関連している無線基地局からの通信状況値を補正し、
この補正した通信状況値と外乱に関連していなかった無線基地局からの通信状況値を用いて前記端末の位置を推定することを特徴とする位置検知システム。 - 端末が、位置検知サーバに代わって、前記位置検知サーバで行っていた位置検知処理を行うようにしたことを特徴とする請求項1記載の位置検知システム。
- 位置検知と外乱検知に用いる通信状況値は、電波強度値としたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の位置検知システム。
- 無線基地局は、外乱発生源を考慮して高低差をつけて配置されるようにしたことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の位置検知システム。
- 無線基地局間の通信状況を監視する時間帯は、外乱となる事象の発生頻度が極端に低い定常状態観測時間と、この時間帯を除いた外乱検出時間とに分け、定常状態観測時間に各無線基地局が定期的に取得した自局以外の無線基地局からの通信状況値は外乱検知を行なわずに記憶し、一方、外乱検出時間帯において得られる各無線基地局が取得した自局以外の無線基地局からの通信状況値を、記憶した通信状況値に基づいた定常状態の統計情報と比較することで外乱を検出するようにしたことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の位置検知システム。
- 無線基地局は、自局以外の無線基地局からの通信状況値を取得する際に、通信情況値取得と通常の通信処理を時分割で行なうようにしたことを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか1項記載の位置検知システム。
- 複数の無線基地局が定期的に送信する通信情報から、位置検知の対象となる端末で無線基地局からの通信状況値を取得し、取得した通信状況値に基づいて位置検知サーバにより前記端末の位置検知処理を行う位置検知システムにおいて、
無線基地局と同じ位置または外乱が発生すると想定される位置に配置され、各無線基地局が発信する通信情報を受信してそれぞれの無線基地局からの通信状況値を取得する通信状況取得装置を備え、
位置検知サーバは、
各通信状況取得装置で取得された通信状況値に基づいて無線基地局と通信状況取得装置間の通信状況を監視し、
前記通信状況値に所定以上の変化を検出した場合には、当該変化が起こった無線基地局と通信状況取得装置間に外乱が発生したというイベントを発行すると共に、対応する通信状況値の変化量を推定し、
外乱発生イベントが発行された場合には、前記端末が外乱発生直前の位置で取得した無線基地局からの通信状況値と今回取得した通信状況値との差に基づいて、外乱が前記端末の今回の位置検知に影響を及ぼすかを判断し、
今回の位置検知に影響すると判断された場合には、先に推定した外乱に関連している無線基地局と通信状況取得装置間の通信状況値の変化量を用いて前記端末で取得した外乱に関連している無線基地局からの通信状況値を補正し、
この補正した通信状況値と外乱に関連していなかった無線基地局からの通信状況値を用いて前記端末の位置を推定することを特徴とする位置検知システム。 - 複数の無線基地局が定期的に送信する通信情報から、位置検知の対象となる端末で無線基地局からの通信状況値を取得し、取得した通信状況値に基づいて前記端末の位置検知処理を行う位置検知サーバにおいて、
前記位置検知サーバは、
各無線基地局で自局以外の無線基地局と通信を定期的に行いながら取得した相手局からの通信状況値に基づいて無線基地局間の通信状況を監視し、
前記通信状況値に所定以上の変化を検出した場合には、当該変化が起こった無線基地局間に外乱が発生したというイベントを発行すると共に、対応する通信状況値の変化量を推定し、
外乱発生イベントが発行された場合には、前記端末が外乱発生直前の位置で取得した無線基地局からの通信状況値と今回取得した通信状況値との差に基づいて、外乱が前記端末の今回の位置検知に影響を及ぼすかを判断し、
今回の位置検知に影響すると判断された場合には、先に推定した外乱に関連している無線基地局間の通信状況値の変化量を用いて前記端末で取得した外乱に関連している無線基地局からの通信状況値を補正し、
この補正した通信状況値と外乱に関連していなかった無線基地局からの通信状況値を用いて前記端末の位置を推定することを特徴とする位置検知サーバ。 - 複数の無線基地局が定期的に送信する通信情報から、各無線基地局からの通信状況値を取得し、取得した通信状況値に基づいて自己の位置検知処理を行う端末において、
各無線基地局で自局以外の無線基地局と通信を定期的に行いながら取得した相手局からの通信状況値に基づいて無線基地局間の通信状況を監視し、
前記通信状況値に所定以上の変化を検出した場合には、当該変化が起こった無線基地局間に外乱が発生したというイベントを発行すると共に、対応する通信状況値の変化量を推定し、
外乱発生イベントが発行された場合には、自端末が外乱発生直前の位置で取得した無線基地局からの通信状況値と今回取得した通信状況値との差に基づいて、外乱が自端末の今回の位置検知に影響を及ぼすかを判断し、
今回の位置検知に影響すると判断された場合には、先に推定した外乱に関連している無線基地局間の通信状況値の変化量を用いて自端末で取得した外乱に関連している無線基地局からの通信状況値を補正し、
この補正した通信状況値と外乱に関連していなかった無線基地局からの通信状況値を用いて自端末の位置を推定することを特徴とする端末。
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