JP5496096B2 - 無線端末測位システム、環境計測システム並びに設備管理システム - Google Patents

Description

本発明は、無線端末の位置を算出する無線端末測位システムおよびその方法に関するものである。また、環境状態を計測する技術に関するものである。

センサネットワークシステムなどの主にビル設備や家庭内での利用を想定した小規模な無線ネットワークシステムにおいて、無線通信端末の位置を高精度に測位する技術が開発されている。
また、ビル設備や家庭内ではＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の信号を受信できないため、あらかじめ位置の分かっている基地局との間の電波の到達時間（ＴＯＡ：Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）、電波の到達時間差（ＴＤＯＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）、電波受信強度などを利用して、複数の端末間の距離や距離差を計測し、位置を推定するものが知られている。

また、上記は基地局の座標があらかじめ分かっていることが前提であったが、さらに基地局の座標を設定する手間を低減するため、『少なくとも（Ｎ＋１）個の基地局（但し、Ｎ＝１〜３）と測位サーバとを備え、前記少なくとも（Ｎ＋１）個の基地局間の距離を計算し、前記各基地局の相対座標を求め、前記求められた相対座標を評価し、前記端末の位置を求める端末測位処理への切り替えを判断し、前記端末と前記基地局との間で送受信される無線信号の伝搬時間、及び前記求められた基地局間の相対座標を用いて、前記端末の位置を求める。』という技術が提案されている（特許文献１）。

一方、一般にビルや家庭を対象とした多数の端末を配置するような無線通信システムでは、電池等で駆動できるように出力が低く抑えられており、通信範囲は数ｍ〜数１０ｍ程度に限られる。
そのため、例えばＺｉｇＢｅｅ（登録商標）のように、直接電波の届かない通信端末に対して、中間にある通信端末がデータを中継することにより広い範囲での通信を可能にするマルチホップネットワーク技術が知られている。

また、近年、ビルや工場内では、空調・照明等の機器を適切に制御するために、各所にセンサを設置して、温度、湿度、照度などの環境状態を計測する環境計測システムが用いられる。例えば空調システムにおいては、空調室内機の給気口やリモートコントローラ等に設置された温度センサの計測値が設定された温度になるように、空調機が制御される。

さらに、それぞれの居住者の要求や空間の温度分布等に応じて、きめ細かく機器を制御したり、建築物のエネルギー性能を正確に評価したりするために、より多数の計測点で環境状態を計測することが必要とされている。

このように多数の計測点で環境状態の計測を行うためには、一般に、計測するセンサの個数を増やして、多くの場所にセンサを設置する必要がある。そのため、コストの増大、管理の複雑化といった課題がある。

上記のような環境計測に関連して、『プラント内における設備及び地域におけるプロセス値を測定するために、センサを自走式にして、多点において多数のプロセス値を得るようにしてプラント診断の精度・確度を上げると共に点検のバラツキ等を減少させる。』ことを目的とした技術として、『プラントを構成する設備或いはその所定地域のプロセス値を検出するセンサであって、このセンサには、設備或いは所定地域における所望の位置に移動してプロセス値を検出する駆動手段を備えたことである。』というものが提案されている（特許文献２）。

特開２００７−２４８３６２号公報（要約） 特開２００３−１３０６９５号公報（要約）

従来の方法では、このように広範囲に低出力の通信端末を多数設置し、直接通信できない端末へは中間で中継して通信するようなシステムにおいては、測位の基準となる基地局を、ネットワークシステムが設置されるエリアをカバーするように多数設置する必要があ。

また、上記特許文献１のように自動的に基地局間の相対位置を求める方法においても、基地局同士がすべて相互に通信できることが必要であり、ある基地局の通信範囲を超えるエリアの基地局の相対位置を決定することは困難であった。

また、上記特許文献２に記載の自走センサは、配管に沿って移動したり、あらかじめ敷設されたレール上を走行したりするものである。そのため、自走センサの移動位置を制御する際の参照となるレールなどのガイドをあらかじめ設置しておく必要があり、そのためのコストを要する。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、基地局を固定的に設置することなく、設置された各通信端末同士で距離を測定することにより、各通信端末の位置を取得することのできる無線端末測位手法を得ることを目的とする。

また、少数のセンサ端末でコストをかけずに多数の計測点の環境状態を計測することのできる手法を提供することを目的とする。

本発明に係る無線端末測位システムは、１ないし複数の無線端末と前記無線端末の測位を管理する測位管理端末を有する無線端末測位システムであって、前記測位管理端末は、測位対象である被測位端末と位置が既知の測位基準端末を前記無線端末の中から選択する測位対象決定部と、前記被測位端末と前記測位基準端末の間の距離情報を要求する測位管理部と、前記被測位端末の位置を算出する位置計算部と、前記無線端末の無線信号が到達する隣接端末のリストを保持する記憶部と、を備え、前記無線端末は、当該無線端末の無線信号が到達する隣接端末との間の距離を計測する距離計測部と、前記距離計測部の計測結果を前記測位管理端末に送信する通信部と、を備え、前記測位管理部は、前記測位対象決定部が選択した前記被測位端末に対し、前記測位対象決定部が選択した前記測位基準端末との間の距離情報を要求し、前記位置計算部は、その距離情報と前記測位基準端末の位置情報を用いて前記被測位端末の位置を算出するものであり、前記測位対象決定部は、前記被測位端末と前記測位基準端末の選択を繰り返し行い、前記測位管理部は、その繰り返し毎に、前記被測位端末と前記測位基準端末との間の距離情報を要求し、前記記憶部は、前記無線端末の位置情報と、前記無線端末から前記隣接端末までの距離情報と、を格納し、 前記測位対象決定部は、位置が算出された無線端末を含む位置が既知の前記無線端末について、前記位置情報と前記距離情報に基づき前記位置情報の精度指標値を算出し、前記位置情報の精度指標値が最も高くなる組み合わせの無線端末を、前記測位基準端末として選択することを特徴とする。

また、本発明に係る環境計測システムは、計測対象空間の環境状態を計測する環境計測システムであって、前記計測対象空間に固定的に設置された固定センサ端末と、前記計測対象空間内を移動する移動センサ端末と、前記移動センサ端末の位置を計測する測位手段と、を有し、前記固定センサ端末は、自端末の設置場所周辺の環境状態を計測し、前記固定センサ端末と前記移動センサ端末は、前記移動センサ端末の位置を測位するための信号を無線通信で送信または受信し、前記測位手段は、その信号を用いて前記移動センサ端末の位置を測位し、前記移動センサ端末は、その測位の結果を用いて前記計測対象空間内における自端末の位置を把握しながら自端末の周辺の環境状態を計測するものであり、前記移動センサ端末は、前記計測対象空間内で環境状態を計測すべき計測点のリストを保持し、前記リストから次に環境状態を計測すべき計測点を選択し、その計測点と前記測位手段の測位の結果に基づく自端末の現在位置とから、自端末の移動量を決定してその計測点に移動して当該計測点の環境状態を計測するものである。

本発明に係る無線端末測位システムでは、被測位端末と測位基準端末を順次選択して距離情報を取得し、この距離情報に基づき無線端末の位置を算出する。
そのため、基地局を固定的に設置する必要がない。また、無線端末同士で順次距離を測定して距離情報を収集することにより、広範囲に設置された無線端末の位置を取得することができる。

また、本発明に係る環境計測システムにおいて、移動センサ端末は、自端末の位置を把握しながら計測対象空間内を移動して環境状態を計測する。これにより、少数の移動センサ端末のみで、多数の計測点の環境状態を移動しながら計測することができる。
また、固定センサ端末を位置検出の基準として利用することができるので、移動センサ端末の移動位置を制御するためのレールなどのガイドを敷設する必要がなく、コスト面で有利である。

実施の形態１に係る無線測位システムの構成図である。 実施の形態１に係る測位管理端末１００の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る無線端末２００の機能ブロック図である。 無線端末２００の距離計測部２２０が距離計測を行う手順の説明図である。 測距データ要求パケット５００の構成図である。 測距データ応答パケット６００の構成図である。 端末情報記憶部１５０が格納する無線端末リスト７００の構成図である。 実施の形態１に係る無線測位システムにおいて、各無線端末２００の位置が順次決定される様子を示す概念図である。 実施の形態１に係る無線測位システムの全体動作シーケンスである。 図９のステップＳ９０１の詳細を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る無線端末２００の機能ブロック図である。 無線端末２００ａが隣接端末データ要求パケット１３００を受信したときの動作シーケンス図である。 隣接端末データ要求パケット１３００の構成図である。 隣接端末データ応答パケット１４００の構成図である。 実施の形態２における測位手順のフローチャートである。 実施の形態３に係る無線測位システムの構成図である。 移動無線端末３００の機能ブロック図である。 実施の形態３に係る無線測位システムの全体動作シーケンスである。 （Ｎ＋１）個以上の無線端末２００の相対位置を求め、位置情報７０２に格納する手順を示すシーケンス図である。 実施の形態１５に係る環境計測システムの構成図である。 固定センサ端末１０１の機能ブロック図である。 移動センサ端末２２００の機能ブロック図である。 無線測位部２２１３が移動センサ端末２２００と固定センサ端末２１００の間の距離を算出する手順を説明する図である。 無線測位部２２１３が移動センサ端末２２００の位置を算出する手法を説明する図である。 移動センサ端末２２００が環境状態を計測する際の動作フローである。 実施の形態１６に係る環境計測システムの構成図である。 実施の形態１７に係る環境計測システムの構成図である。 移動センサ端末２２００が自端末の役割を切り替える様子を説明する図である。 位置検出対象端末２９０２が環境状態を計測する動作フローである。 計測対象空間を分割した様子を示す図である。 実施の形態２１に係る移動センサ端末２２００の構成図である。 実施の形態２２に係る設備管理システムの構成図である。

符号の説明

１００ 測位管理端末、１１０ 通信部、１２０ 測位手順管理部、１３０ 測位対象決定部、１４０ 位置計算部、１５０ 端末情報記憶部、２００ａ〜２００ｊ 無線端末、２１０ 通信部、２２０ 距離計測部、２３０ 測距データ処理部、２４０ 隣接端末探索部、２５０ 隣接端末データ処理部、３００ 移動無線端末、５００ 測距データ要求パケット、５０１ 測距データ要求識別子、５０２ 送信元端末アドレス、５０３ 被測位端末アドレス、５０４ 測距端末数、５０５ 測距対象端末アドレス、６００ 測距データ応答パケット、６０１ 測距データ応答識別子、６０２ 被測位端末アドレス、６０３ 送信先端末アドレス、６０４ 測距端末数、６０５ 測距対象アドレス、６０６ 測距情報、７００ 無線端末リスト、７０１ 端末アドレス、７０２ 位置情報、７０３ 隣接端末リスト、７０４ 端末アドレス、７０５ 距離情報、１３００ 隣接端末データ要求パケット、１３０１ 隣接端末データ要求識別子、１３０２ 送信元端末アドレス、１３０３ 探索元端末アドレス、１４００ 隣接端末データ応答パケット、１４０１ 隣接端末データ応答識別子、１４０２ 探索元端末アドレス、１４０３ 送信先端末アドレス、１４０４ 隣接端末数、１４０５ 隣接端末アドレス、２１００：固定センサ端末、２１００ａ〜２１００ｃ：固定センサ端末、２１１０：端末制御部、２１１１：無線通信部、２１１２：環境計測部、２２００：移動センサ端末、２２１０：端末制御部、２２１１：無線通信部、２２１２：環境計測部、２２１３：無線測位部、２２１４：自己位置制御部、２２１５：駆動部、２７０１：窓、２７０２：出入り口、２９０１：位置検出基準端末、２９０２：位置検出対象端末、３１０１：代表点、３２０１：移動台車、３２０２：制御モジュール、３２０３：支持台、３２０４：センサモジュール、３３００：設備管理装置、３３０１：設備管理部、３３０２：無線通信部。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線測位システムの構成図である。
本実施の形態１に係る無線測位システムは、１ないし複数の測位管理端末１００、無線端末２００ａ〜２００ｊを有する。
測位管理端末１００は、無線端末２００ａ〜２００ｊの位置を測定する測位プロセスを管理する。具体的な手順は、後述の図８〜図１０を用いて説明する。
無線端末２００ａ〜２００ｊは、無線通信機能を備える通信端末である。

以下の説明では、無線端末２００ａ〜２００ｊを区別するときはアルファベットの添字を付し、これらを総称的に説明するときは、無線端末２００と呼ぶ。無線端末２００が備える各機能部についても同様である。

図２は、本実施の形態１に係る測位管理端末１００の機能ブロック図である。
測位管理端末１００は、通信部１１０、測位手順管理部１２０、測位対象決定部１３０、位置計算部１４０、端末情報記憶部１５０を備える。

通信部１１０は、無線端末２００との間で無線通信する。
端末情報記憶部１５０は、無線測位システム内の無線端末リスト７００を保持するものである。無線端末リスト７００については、後述の図７で改めて説明する。

位置計算部１４０は、少なくとも（Ｎ＋１）個の位置が既知の無線端末２００（但しＮは計算する位置の次元であり、Ｎ＝１〜３）と、位置を決定する対象となる無線端末２００との間の距離情報から、その無線端末２００のＮ次元空間における位置、即ちＮ次元座標を計算する。
以下の説明では、位置が既知の無線端末２００を「測位基準端末」と呼び、位置を決定する対象となる無線端末２００を「被測位端末」と呼ぶ。
いずれの無線端末２００を測位基準端末および被測位端末とするかは、測位手順管理部１２０と測位対象決定部１３０が定める。詳細は後述する。

測位手順管理部１２０は、測位を行うための各無線端末２００との通信、位置計算部１４０による無線端末２００の位置計算、測位対象決定部１３０による測位基準端末および被測位端末の選択などの手順を管理し、本無線測位システムにおける測位動作を管理するものである。

測位対象決定部１３０は、次に測位を行う対象となる無線端末２００と、その無線端末２００を被測位端末とした場合の、測位のための基準となる無線端末２００（測位基準端末）とを決定する。
いずれの無線端末を被測位端末や測位基準端末とするかの決定手法については、後に改めて説明する。

図３は、本実施の形態１に係る無線端末２００の機能ブロック図である。
無線端末２００は、通信部２１０、距離計測部２２０、測距データ処理部２３０を備える。

通信部２１０は、測位管理端末１００および他の無線端末２００と無線通信する。
距離計測部２２０は、無線通信を利用して、２つの無線端末２００の間の距離を計測する。無線端末２００間の距離計測の手順は、後述の図４で改めて説明する。

測距データ処理部２３０は、無線端末２００と測位管理端末１００との間で、通信部２１０を介して測距データ要求パケットおよび測距データ応答パケットを送受信する。また後述の図４で説明する測距要求パケットと測距応答パケットを送受信する。
測距データ処理部２３０は、通信部２１０を介して、測距データ要求パケットおよび測距データ応答パケットを、無線信号が直接届かない無線端末２００および測位管理端末１００に対しても、マルチホップ通信により到達させることができる。

測位管理端末１００の通信部１１０および無線端末２００の通信部２１０は、無線信号が直接到達する測位管理端末１００または無線端末２００との間でパケット通信を行う。
また、通信部２１０は、他の無線端末２００宛のパケットを中継して送信することにより、無線信号が直接到達しない測位管理端末１００および無線端末２００に対しても、パケットを伝送できるようにする。
通信部１１０および通信部２１０は、無線信号が直接到達しない測位管理端末１００および無線端末２００へパケットを中継するため、例えばＺｉｇＢｅｅのようなマルチホップネットワークプロトコルなどを利用する。

図４は、無線端末２００の距離計測部２２０が距離計測を行う手順の説明図である。ここでは、無線端末２００ａが無線端末２００ｂとの間の距離を計測する場合を例にとる。以下、図４の各ステップについて説明する。

（Ｓ４０１）
無線端末２００ａの距離計測部２２０ａは、通信部２１０を介し、無線端末２００ｂに対して測距要求パケットを送信する。
無線端末２００ｂの距離計測部２２０ｂは、測距要求パケットを受信すると、所定の処理時間経過後に、無線端末２００ａに測距応答パケットを送信する。
無線端末２００ａの距離計測部２２０ａは、測距応答パケットを受信すると、測距要求パケットの送信から測距応答パケットの受信までの応答時間を計測する。
測距要求パケットの送信から測距応答パケットの受信までの時間計測は、例えば測距要求パケットの送信時にカウンタによる計時を開始し、測距応答パケットの受信時にカウンタを停止し、カウンタの計時の値を読み取ることなどにより行う。

（Ｓ４０２）
無線端末２００ａの距離計測部２２０ａは、ステップＳ４０１の応答時間に基づき、無線端末２００ｂが測距要求パケットを受信してから測距応答パケットを送信するまでの所定の処理時間を減算し、無線端末２００ａ〜２００ｂ間の電波伝播時間を算出する。
（Ｓ４０３）
無線端末２００ａの距離計測部２２０ａは、電波伝播時間に光の速度を乗算することにより、無線端末２００ａ〜２００ｂ間の距離を求める。

通信部２１０は、測距要求および測距応答を送受信する際に、インパルス信号を送るウルトラワイドバンドインパルス無線信号を用いることにより、応答時間を正確に計測することができるため、より正確な距離を計測することができる。

図５は、測距データ要求パケット５００の構成図である。測距データ要求パケット５００は、これを受信した無線端末２００が、図４で説明した測距を実施してその結果を送信するよう要求するためのパケットである。
測距データ要求パケット５００は、測距データ要求識別子５０１、送信元端末アドレス５０２、被測位端末アドレス５０３、測距端末数５０４、測距対象端末アドレス５０５を有する。

測距データ要求識別子５０１には、当該パケットが測距データ要求パケットである旨を示す識別子が格納される。
送信元端末アドレス５０２には、当該パケットの送信元端末アドレスが格納される。
被測位端末アドレス５０３には、被測位端末アドレスが格納される。
測距端末数５０４には、測距を行う対象の端末の数が格納される。
測距対象端末アドレス５０５には、測距を行う対象の端末アドレスが、測距端末数５０４で示される数だけ格納される。

図６は、測距データ応答パケット６００の構成図である。測距データ応答パケット６００は、測距データ要求パケット５００に対する応答パケットである。
測距データ応答パケット６００は、測距データ応答識別子６０１、被測位端末アドレス６０２、送信先端末アドレス６０３、測距端末数６０４、測距対象端末アドレス６０５、測距情報６０６を有する。

測距データ応答識別子６０１には、当該パケットが測距データ応答パケットである旨を示す識別子が格納される。
被測位端末アドレス６０２には、被測位端末アドレスが格納される。
送信先端末アドレス６０３には、当該パケットの送信先端末アドレスが格納される。
測距端末数６０４には、測距を行う対象の端末の数が格納される。
測距対象端末アドレス６０５には、測距を行う対象となった端末アドレスが、測距端末数６０４で示される数だけ格納される。
測距情報６０６には、測距を行った結果が、測距対象単末毎に格納される。

無線端末２００が測距要求パケットを受信すると、距離計測部２２０は、測距要求パケットの測距対象端末アドレス５０５が指示する無線端末２００との間で測距を実施する。
次に、測距データ処理部２３０は、距離計測部２２０が実施した測距の実施結果に基づき、測距応答パケットを生成し、測距要求パケットの送信元に送信する。

図７は、端末情報記憶部１５０が格納する無線端末リスト７００の構成図である。
無線端末リスト７００は、端末アドレス７０１、位置情報７０２、隣接端末リスト７０３を有する。
隣接端末リスト７０３は、端末アドレス７０４、距離情報７０５を有する。

端末アドレス７０１には、無線端末２００のアドレスが格納される。ここでは、無線端末の番号のみの簡易な形式でアドレスを記載した。
位置情報７０２には、端末アドレス７０１で特定される無線端末２００の位置座標が格納される。ここでは、３次元座標を格納した例を示した。

隣接端末リスト７０３には、端末アドレス７０１で特定される無線端末２００の隣接端末のリストが格納される。
端末アドレス７０４には、隣接端末のアドレスが格納される。
距離情報７０５には、端末アドレス７０４で特定される隣接端末と当該無線端末との間の距離が格納される。

位置情報７０２、隣接端末リスト７０３、距離情報７０５には、未確定である旨を格納してもよい。
また、上記の情報が不足なく保持できるものであれば、この保持形式に限らない。

測位管理端末１００が備える通信部１１０、測位手順管理部１２０、位置計算部１４０、測位対象決定部１３０、および端末情報記憶部１５０と、無線端末２００が備える通信部２１０、距離計測部２２０、測距データ処理部２３０は、無線送受信回路を実装したＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを用いて構成することができる。
あるいは、同等の機能をマイコン等の演算装置とその動作を規定するソフトウェアで構成することもできる。
また、一つの測位管理端末１００または無線端末２００の構成要素は、複数のマイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等の端末に分散して構成してもよい。以下の実施の形態でも同様である。

以上、本実施の形態１に係る無線測位システムの各構成を説明した。
次に、本実施の形態１に係る無線測位システムの動作を説明する。

なお、以下の本実施の形態１の説明では、各無線端末２００の隣接端末の端末アドレスは、あらかじめ測位管理端末１００の端末情報記憶部１５０の隣接端末リスト７０３に保持されているものとする。
各無線端末２００の隣接端末の端末アドレス７０１は、例えばあらかじめ人が入力することにより設定する。あるいは、例えばすべての端末を通信可能な範囲内に設置することとし、各無線端末２００に対応する隣接端末リスト７０３に対し、自端末以外の全ての無線端末２００の端末アドレスが設定されるようにしてもよい。
同様に、通信距離を考慮して各無線端末２００を設置することとし、あらかじめ決められた無線端末２００が隣接端末リスト７０３に設定されるようにしてもよい。

また、以下の説明では、最低（Ｎ＋１）個の無線端末２００の位置が、測位管理端末１００の端末情報記憶部１５０の対応する端末アドレス７０１の位置情報７０２に設定されているものとする。
あるいは、あらかじめ（Ｎ＋１）個以上の無線端末２００の位置を決めておき、その位置に各無線端末２００を配置するようにしてもよいし、配置された複数の無線端末２００のうち、（Ｎ＋１）個以上の端末の位置を人が設定入力するようにしてもよい。

図８は、本実施の形態１に係る無線測位システムにおいて、各無線端末２００の位置が順次決定される様子を示す概念図である。なお、測位管理端末１００は省略した。

図８の上図は、あるｋ番目の測位時において、端末アドレス７０１が「３」である無線端末２００ｃの隣接端末リスト７０３ｃを示す。また、測位管理端末１００が選択した被測位端末と測位基準端末を示す。
図８の下図は、同様に（ｋ＋１）番目の測位時において、端末アドレス７０１が「４」である無線端末２００ｄの隣接端末リスト７０３ｄを示す。また、測位管理端末１００が選択した被測位端末と測位基準端末を、図中の記号で示す。

ｋ番目の状態（図８上図）において、端末アドレス７０１が「３」である無線端末２００ｃの隣接端末リスト７０３ｃのうち、端末アドレス「２」「５」「６」「９」の無線端末２００ｂ、２００ｅ、２００ｆ、２００ｉの位置情報７０２が確定済み（横縞模様の端末）である。
即ち、３次元座標を算出するに際し、少なくとも３＋１＝４個の隣接端末の位置情報が確定済みであることになる。

そのため、測位管理端末１００の測位対象決定部１３０は、端末アドレス「３」の無線端末２００ｃを被測位端末（塗りつぶした端末）として選択する。また、端末アドレス「２」「５」「６」「９」の無線端末２００ｂ、２００ｅ、２００ｆ、２００ｉを、測位基準端末（横縞模様の端末）として選択する。

測位管理端末１００の測位手順管理部１２０は、被測位端末（無線端末２００ｃ）と測位基準端末（無線端末２００ｂ、２００ｅ、２００ｆ、２００ｉ）との間の距離情報７０５を取得する。位置計算部１４０は、その距離情報７０５を用いて、被測位端末（無線端末２００ｃ）の位置を算出する。

同様に、（ｋ＋１）番目の測位時の状態においては、端末アドレス７０１が「４」である無線端末２００ｄの隣接端末リスト７０３ｄのうち、端末アドレス「２」「３」「５」「６」の無線端末２００ｂ、２００ｃ、２００ｅ、２００ｆの位置情報７０２が確定済み（横縞模様の端末）である。

そのため、測位管理端末１００の測位対象決定部１３０は、端末アドレス７０１が「４」である無線端末２００ｄを被測位端末（塗りつぶした端末）として選択する。また、端末アドレス「２」「３」「５」「６」の無線端末２００ｂ、２００ｃ、２００ｅ、２００ｆを、測位基準端末（横縞模様の端末）として選択する。

測位管理端末１００の測位手順管理部１２０は、被測位端末（無線端末２００ｄ）と測位基準端末（無線端末２００ｂ、２００ｃ、２００ｅ、２００ｆ）との間の距離情報７０５を取得する。位置計算部１４０は、その距離情報７０５を用いて、被測位端末（無線端末２００ｄ）の位置を算出する。

図９は、本実施の形態１に係る無線測位システムの全体動作シーケンスである。以下、図９の各ステップについて説明する。ここでは、図８上図の状態における各動作を例に説明する。

（Ｓ９０１）
測位管理端末１００の測位対象決定部１３０は、端末情報記憶部１５０が保持する、無線端末リスト７００の情報を参照し、無線端末リスト７００のうち位置情報７０２が未確定の無線端末２００の中から、次に測位される対象となるものを被測位端末として選択する。図８の例では、例えば無線端末２００ｃが選択される。
また、測位対象決定部１３０は、無線端末リスト７００のうち位置情報７０２が確定済みの無線端末２００の中から、被測位端末を測位するための少なくとも（Ｎ＋１）個の測位基準端末を選択する。

（Ｓ９０２）
測位手順管理部１２０は、測位対象決定部１３０から通知された被測位端末（無線端末２００ｃ）に対し、通信部１１０を介して測距データ要求パケット５００を送信する。
測距データ要求パケット５００の測距対象端末アドレス５０５には、測位対象決定部１３０から通知された測位基準端末（図８の例では無線端末２００ｂ、２００ｅ、２００ｆ、２００ｉ）の端末アドレスが格納される。

（Ｓ９０３ａ〜Ｓ９０３ｄ）
測距データ要求パケット５００を受信した被測位端末（無線端末２００ｃ）の距離計測部２２０ｃは、測距データ要求パケット５００の測距対象端末アドレス５０５に格納された測位基準端末（ここでは無線端末２００ｂ、２００ｅ、２００ｆ、２００ｉ）に対し、順次測位を実施する。
測距データ処理部２３０ｃは、距離計測部２２０ｃが測位を実施した結果を、測距データ応答パケット６００に集約格納して、測位管理端末１００に送信する。

（Ｓ９０４）
測位管理端末１００の位置計算部１４０は、端末情報記憶部１５０から、測位対象決定部１３０が選択した測位基準端末の位置情報７０２と、測位対象決定部１３０が選択した被測位端末〜測位基準端末間の距離情報７０５とを取得する。
次に、位置計算部１４０は、その位置情報７０２と距離情報７０５を用いて、被測位端末（無線端末２００ｃ）の位置を算出する。
算出した被測位端末（無線端末２００ｃ）の位置は、端末情報記憶部１５０の対応する位置情報７０２に格納される。

以上の手順（Ｓ９０２〜Ｓ９０４）により、測位対象決定部１３０が選択した被測位端末（無線端末２００ｃ）の位置が決定される。

（Ｓ９０５）
測位手順管理部１２０は、無線端末リスト７００内のすべての無線端末２００の位置情報７０２が確定済みであるか否かを判定する。
すべての無線端末２００の位置情報７０２が確定済みであれば、測位手順管理部１２０は測位を終了する。すべての無線端末２００の位置情報７０２が確定済みでなければ、ステップＳ９０１に戻って、同様の処理を繰り返す。

図１０は、図９のステップＳ９０１の詳細を示すフローチャートである。以下、図１０の各ステップについて説明する。

（Ｓ１００１）
測位管理端末１００の測位対象決定部１３０は、端末情報記憶部１５０が格納している無線端末リスト７００内の無線端末２００を順に選択する。
（Ｓ１００２）
測位対象決定部１３０は、ステップＳ１００１で選択した無線端末２００の位置情報７０２が確定済みかどうかを判定する。確定済みでなければステップＳ１００３へ進み、確定済みであればステップＳ１００１へ戻って次の無線端末２００を選択する。本ステップは、被測位端末の候補を検索するためのものである。

（Ｓ１００３）
測位対象決定部１３０は、位置情報７０２が未確定の無線端末２００について、その無線端末２００の隣接端末リスト７０３を参照する。次に、隣接端末リスト７０３の中に位置情報７０２が確定済みの無線端末２００が少なくとも（Ｎ＋１）個以上含まれるかどうかを判別する。
（Ｎ＋１）個以上確定済みであればステップＳ１００４へ進み、確定済みでなければステップＳ１００１へ戻って次の無線端末２００を選択する。

（Ｓ１００４）
測位対象決定部１３０は、現在選択している、位置情報７０２が未確定の無線端末２００を、被測位端末として選択する。
（Ｓ１００５）
測位対象決定部１３０は、ステップＳ１００４で選択した被測位端末の隣接端末のうち、いずれかの（Ｎ＋１）個の無線端末２００を、測位基準端末として選択する。
位置情報７０２が確定済みの（Ｎ＋１）個以上の隣接端末が含まれない場合は、次の、位置情報７０２が未確定の無線端末２００について、Ｓ１００１〜Ｓ１００２と同様の判定を実施する。

以上、ステップＳ９０１の詳細を説明した。
図１０で説明したように、被測位端末と測位基準端末を選択することにより、測距データに基づき位置を確定することができる被測位端末を選択することができる。
測位対象決定部１３０は、選択した被測位端末と測位基準端末の端末アドレス７０１を測位手順管理部１２０に通知する。

以上、本実施の形態１に係る無線測位システムの動作を説明した。

以上のように、本実施の形態１によれば、位置情報７０２が未確定の無線端末２００の位置を、位置情報７０２の確定した無線端末２００との間の距離情報７０５により順次算出する。
これにより、すべての無線端末２００の位置情報７０２を算出することができる。

また、本実施の形態１によれば、測位管理端末１００は、測位基準端末および被測位端末を順次選択しながら、すべての無線端末２００の位置情報７０２を算出する。
そのため、別途基地局を広範囲にわたって配置したり、その位置をあらかじめ設定したりすることなく、既に設置された無線端末２００の位置情報に基づき、各無線端末２００の位置情報７０２を算出することができる。

また、本実施の形態１によれば、互いに直接通信することができない無線端末２００がある場合でも、測位管理端末１００は、被測位端末として選択した無線端末２００へ、マルチホップ通信により測距データ要求パケット５００を送信する。
また、測距データ要求パケット５００を受信した無線端末２００は、計測した距離情報６０６を含む測距データ応答パケット６００を、再びマルチホップ通信により測位管理端末１００へ送信する。
これにより、測位管理端末１００は、順次無線端末２００の位置情報７０２を確定することができるので、広範囲に無線端末２００が配置された無線測位システムにおいて、すべての無線端末２００の位置情報７０２を決定することができる。

また、本実施の形態１では、すべての無線端末２００の相互の距離を計測するのではなく、測位管理端末１００が選択した被測位端末と測位基準端末との間の距離のみを計測すればよい。これにより、測距するための通信量を減らすことができる。
すなわち、Ｎ個の無線端末２００がある場合、すべての隣接端末間の距離を計測するためには、Ｎの２乗に比例する回数の通信が必要であったのに対し、本実施の形態１の手法では、Ｎに比例する回数の通信で足りる。
これにより、多くの台数の位置を計測するのに必要な通信量を大幅に減らすことができる。

また、本実施の形態１では、測位管理端末１００は、測位基準端末および被測位端末を順次選択しながら、すべての無線端末２００の位置情報７０２を算出する。
そのため、従来の測位手法のように基地局と被測位端末との区別がない。
したがって、例えばビル設備内に適当な間隔で設置された機器に本実施の形態１に係る無線端末２００を設けることで、別途基地局を設置することなく、それぞれの機器の位置を取得することが可能になる。

実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２に係る無線端末２００の機能ブロック図である。
本実施の形態２に係る無線端末２００は、実施の形態１に係る無線端末２００の構成に加え、新たに隣接端末探索部２４０、隣接端末データ処理部２５０を備える。その他の構成は図３と同様である。

隣接端末探索部２４０は、当該無線端末２００の隣接端末の情報を取得する。隣接端末の情報を取得する手順は、後述の図１２で改めて説明する。

隣接端末データ処理部２５０は、測位管理端末１００との間で、後述の図１３〜図１４で説明する隣接端末データ要求パケット１３００および隣接端末データ応答パケット１４００を送受信する。また、後述の図１２で説明する隣接端末探索パケットと隣接端末探索応答パケットを送受信する。
隣接端末データ処理部２５０は、通信部２１０を介し、隣接端末データ要求パケット１３００および隣接端末データ応答パケット１４００を、無線信号が直接届かない無線端末２００および測位管理端末１００に対しても、マルチホップ通信により到達させることができる。

無線端末２００の隣接端末データ処理部２５０は、隣接端末データ要求パケット１３００を受信すると、隣接端末探索部２４０が取得した隣接端末のアドレスを隣接端末データ応答パケット１４００に格納して、隣接端末データ要求パケット１３００の送信元に送信する。

隣接端末探索部２４０、隣接端末データ処理部２５０は、無線送受信回路を実装したＬＳＩおよびＲＯＭ、ＲＡＭなどを用いて構成することができる。
あるいは、同等の機能をマイコン等の演算装置とその動作を規定するソフトウェアで構成することもできる。

図１２は、無線端末２００ａが隣接端末データ要求パケット１３００を受信したときの動作シーケンス図である。
無線端末２００ａの隣接端末データ処理部２５０ａは、通信部２１０を介し、後述の図１３で説明する隣接端末データ要求パケット１３００を受信する。
次に、隣接端末探索部２４０ａは、隣接端末探索パケットを同報により送信する。
その隣接端末探索パケットを受信した無線端末２００（ここでは２００ｂ〜ｄ）の隣接端末データ処理部２５０は、隣接端末探索応答パケットを無線端末２００ａに送信する。
探索元の無線端末２００ａの隣接端末探索部２４０は、その隣接端末探索応答パケットの送信元アドレスをメモリ等に保持する。
これにより、無線端末２００ａは、自己の隣接端末の情報を取得することができる。

なお、隣接端末探索部２４０は、隣接端末データ要求パケット１３００を受信すると、隣接端末を探索して取得した隣接端末の情報を応答するようにしてもよいし、あらかじめ取得済みの隣接端末データを応答するようにしてもよい。
また、隣接端末の個数が多い場合には、複数のパケットに分割して隣接端末情報を応答するようにしてもよい。

図１３は、隣接端末データ要求パケット１３００の構成図である。
隣接端末データ要求パケット１３００は、隣接端末データ要求識別子１３０１、送信元端末アドレス１３０２、探索元端末アドレス１３０３を有する。

隣接端末データ要求識別子１３０１には、当該パケットが隣接端末データ要求パケットである旨の識別子が格納される。
送信元端末アドレス１３０２には、当該パケットの送信元端末アドレスが格納される。
探索元端末アドレス１３０３には、当該パケットを受け取って隣接端末を探索する端末のアドレス（図１２の例では無線端末２００ａ）が格納される。

図１４は、隣接端末データ応答パケット１４００の構成図である。
隣接端末データ応答パケット１４００は、隣接端末データ応答識別子１４０１、探索元端末アドレス１４０２、送信先端末１４０３、隣接端末数１４０４、隣接端末アドレス１４０５を有する。

隣接端末データ応答識別子１４０１には、当該パケットが隣接端末データ応答パケットである旨の識別子が格納される。
探索元端末アドレス１４０２には、当該パケットの送信元、即ち隣接端末の探索結果を収集した端末（図１２の例では無線端末２００ａ）のアドレスが格納される。
送信先端末１４０３には、当該パケットの送信先端末、即ち隣接端末データ要求パケット１３００を送信した端末のアドレスが格納される。
隣接端末数１４０４には、当該パケットを送信する無線端末の隣接端末数（図１２の例では３）が格納される。
隣接端末アドレス１４０５には、当該パケットを送信する無線端末の隣接端末（図１２の例では無線端末２００ｂ〜２００ｄ）のアドレスが格納される。

図１５は、本実施の形態２における測位手順のフローチャートである。以下、図１５の各ステップについて説明する。

（Ｓ１５０１）
測位管理端末１００は、隣接端末データ要求パケット１３００をすべての無線端末２００に送信し、隣接端末データ応答パケット１４００に含まれる、各無線端末２００の隣接端末の情報を取得する。
実施の形態１では、測位動作の実施前に、あらかじめ測位管理端末１００の端末情報記憶部１５０に隣接端末の情報が設定済みであるとしたが、本実施の形態２では、本ステップにより隣接端末の情報を収集する点が、実施の形態１と異なる。
（Ｓ１５０２）〜（Ｓ１５０５）
実施の形態１の図９で説明したステップＳ９０１〜Ｓ９０５と同様の手順である。

以上のように、本実施の形態２では、隣接端末アドレスの取得を各無線端末２００が相互に通信して自動的に取得するようにした。
そのため、無線端末２００を設置した後、すべての無線端末２００の位置情報７０２の算出をすべて自動で行うことができる。したがって、広範囲に設置された無線端末２００の位置を求めるために必要な事前設定を大幅に低減することができる。

実施の形態３．
図１６は、本発明の実施の形態３に係る無線測位システムの構成図である。
本実施の形態３に係る無線測位システムは、実施の形態１〜２で構成した無線測位システムに加え、移動無線端末３００ａ〜３００ｃを有する。

本実施の形態３に係る測位管理端末１００は、実施の形態１〜２に係る測位管理端末１００と同様の構成を備える。
本実施の形態３に係る測位管理端末１００の端末情報記憶部１５０は、実施の形態１〜２における端末情報記憶部１５０が格納する情報に加え、移動無線端末３００についても同様に、端末アドレス７０１、位置情報７０２、隣接端末リスト７０３を格納する。

本実施の形態３に係る測位管理端末１００の測位対象決定部１３０は、実施の形態１〜２における測位対象決定部１３０に加え、移動無線端末３００についての隣接端末の情報と、無線端末２００の位置情報７０２とから、移動無線端末３００の測位のための測位基準端末を選択する。

本実施の形態３に係る測位管理端末１００の測位手順管理部１２０は、実施の形態１〜２における測位手順管理部１２０に加え、移動無線端末３００の測位を実施する手順を管理する。

本実施の形態３における測位管理端末１００の位置計算部１４０および通信部１１０は実施の形態１〜２におけるものと同様であるため、説明を省略する。

本実施の形態３に係る無線端末２００の構成は、実施の形態１〜２に係る無線端末２００と同様である。無線端末２００の各構成要素についても同様である。

図１７は、移動無線端末３００の機能ブロック図である。
移動無線端末３００は、実施の形態３に係る無線端末２００と同様の構成を備える。各構成部の機能も、実施の形態２で説明したものと同様である。

以上、本実施の形態３に係る無線測位システムの各構成を説明した。
次に、本実施の形態３に係る無線測位システムの動作を説明する。

図１８は、本実施の形態３に係る無線測位システムの全体動作シーケンスである。以下、図１８の各ステップについて説明する。
本実施の形態３における動作は、実施の形態１〜２における、すべての無線端末２００の位置情報７０２を求める動作の後に、さらに移動無線端末３００の位置を算出する動作を追加したものである。

（Ｓ１８００）
測位管理端末１００は、実施の形態１〜２で説明した手法により、すべての無線端末２００の測位を実施する。次に、測位管理端末１００は、以下に説明する、移動無線端末３００の位置を算出する動作を実施する。

（Ｓ１８０１）
測位管理端末１００の測位手順管理部１２０は、通信部１１０を介し、位置を算出する移動無線端末３００に隣接端末データ要求パケット１３００を送信し、移動無線端末３００の隣接端末を取得する。隣接端末の取得方法は、実施の形態２で説明した手法などを用いる。

（Ｓ１８０２）
測位管理端末１００の測位対象決定部１３０は、端末情報記憶部１５０が格納している移動無線端末３００の隣接端末のうち、位置の確定している（Ｎ＋１）個の無線端末２００を、測位基準端末として選択する。
測位基準端末を選択する際には、位置の確定している（Ｎ＋１）個以上の無線端末２００の中からランダムに選択してもよいし、適当な評価関数などを用いて、最も高い評価となる無線端末２００の組み合わせを選択してもよい。

（Ｓ１８０３）
測位管理端末１００の測位手順管理部１２０は、移動無線端末３００を被測位端末として、測位対象決定部１３０が選択した測位基準端末のアドレスを測距対象端末アドレス５０５とする、測距データ要求パケット５００を生成する。
次に、測位手順管理部１２０は、通信部１１０を介して、その測距データ要求パケット５００を移動無線端末３００に送信する。
移動無線端末３００は、測距データ要求パケット５００を受信すると、測距対象端末アドレス５０５で指定される無線端末２００との間で測距を実施し、測距データ応答パケット６００を測位管理端末１００に送信する。

（Ｓ１８０４）
測位管理端末１００が測距データ応答パケット６００を受信すると、位置計算部１４０は、移動無線端末３００の位置を算出する。

移動無線端末３００の測位は、測位管理端末１００が定期的に各移動無線端末３００について実施してもよいし、移動無線端末３００から測位管理端末１００へ自端末の測位を要求する信号（図示せず）を送信し、測位管理端末１００がその信号を受信すると、その移動無線端末３００の測位を実施するようにしてもよい。
また、測位を実施するよう使用者が測位管理端末１００に指示し、その指示にしたがって移動無線端末３００の測位を実施するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態３では、隣接端末を自動的に取得することにより自動測位された無線端末２００のうち、（Ｎ＋１）個以上の無線端末２００を測位基準端末として選択する。また、その測位基準端末と移動無線端末３００との間の距離を計測し、移動無線端末３００の位置を測位する。
これにより、多数の基地局を広範に設置して基地局の位置を設定したりすることなく、移動無線端末３００の測位を実施することができる。
したがって、移動無線端末３００の測位を実施するために必要な事前設定を大幅に低減することができる。

実施の形態４．
以上の実施の形態１〜３において、位置計算部１４０が被測位端末の位置を算出する手順は、例えば以下のようにすることができる。

（位置算出手法１）
位置計算部１４０は、各測位基準端末の位置を中心として、半径が被測位端末と各測位基準端末との距離情報７０５に等しい円の交点を、被測位端末の位置として求める。

（位置算出手法２）
各測位基準端末の位置をＰ_i（ｉ＝１・・・ｋ）、被測位端末の位置をＰ_t、各測位基準端末と被測位端末との距離をｄ_i（ｉ＝１・・・ｋ）とする。
位置計算部１４０は、例えば次のような評価関数ε（Ｐ_t）を最小にするようなＰ_tを最小二乗法などにより算出することによって、距離誤差が最小となるような被測位端末の位置を算出する。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５では、被測位端末の測位精度を評価する手法について説明する。なお、無線測位システムおよび各端末の構成は、実施の形態１〜４と同様である。

本実施の形態５において、測位管理端末１００の測位対象決定部１３０は、被測位端末が（Ｎ＋１）個の位置確定済みの隣接端末を持つ場合に、測位基準端末の候補となりうる無線端末２００の組み合わせを、例えば次のような評価関数にしたがって評価し、最も高評価の無線端末２００の組み合わせを測位基準端末として選択する。

（評価関数１）：行列式：その１
例えば、（Ｎ＋１）個以上の位置情報７０２が確定済みの隣接端末のうち、測位基準端末となりうる無線端末２００の組み合わせについて、測位基準端末の位置をそれぞれ｛Ｐ₀，Ｐ₁，・・・，Ｐ_N｝とする。
このうち｛Ｐ₁，・・・，Ｐ_N｝と｛Ｐ₀｝との差ベクトルを要素とする下記行列式Ｍを評価関数とする。

測位対象決定部１３０は、測位基準端末の候補となりうる、すべての無線端末２００の組み合わせについて、評価関数の値を計算し、評価関数の値が最も高い組み合わせを測位基準端末として選択する。

一般に、２次元の位置を算出する際に３点の測位基準端末が同一直線上にある場合や、３次元の位置を算出する際に４点の測位基準端末が同一平面上にある場合には、算出位置候補が複数存在し、測位精度が低下する。

上述の評価関数は、測位基準端末の位置関係の分散度合いを示すものである。
そのため、評価関数の値が高い組み合わせを選択することにより、より分散した位置関係にある測位基準端末によって、被測位端末の位置を測位することができ、測位精度を向上させることができる。

（評価関数２）：行列式：その２
同様に、評価関数として、｛Ｐ₁，・・・，Ｐ_N｝と｛Ｐ₀｝との差ベクトルを正規化したベクトルを要素とする下記行列式Ｍを評価関数としても、同様の効果を奏する。

（評価関数３）：算出した位置の精度を評価：その１
位置情報７０２が確定済みの無線端末２００（添え字をｉとする）の位置をＰ_i、他の位置情報７０２が確定済みの無線端末２００（添え字をｊとする）との間の距離情報７０５をｄ_ijとする。測位対象決定部１３０は、次のような評価値ｇ_iを算出する。

ただし、Ｎは測位管理端末１００の端末情報記憶部１５０において、無線端末ｉの隣接端末のうち、位置情報７０２が確定済みであり、かつ距離情報７０５を取得済みである隣接端末の数である。

次に、測位対象決定部１３０は、位置情報７０２が確定済みの隣接端末のうち、評価値ｇ_iが小さいものから順に（Ｎ＋１）個を選択し、測位基準端末として選択する。

評価値ｇ_iは、位置計算部１４０が算出した位置関係によって計算される距離と、距離計測部２２０により得られた距離情報７０５との差の度合いを示す値である。この値が小さいほど、位置計算部１４０が算出した位置が、距離計測部２２０の計測により得られた距離情報７０５と合致していることを表す。
即ち、評価値ｇ_iの値が小さいほど、位置計算部１４０が算出した位置の精度が高いことを示す。

したがって、評価値ｇ_iが最も小さい測位基準端末の組み合わせを用いることにより、算出位置精度が高い無線端末２００を測位基準端末として、被測位端末の位置を測位することができるので、被測位端末の測位精度を向上させることができる。

（評価関数４）：算出した位置の精度を評価：その２
評価値ｇ_iとして、例えば次のような算出した位置の精度を示す値を用いてもよい。

一般に、無線により計測された距離情報７０５は誤差を含んでいる。誤差を含む距離情報７０５により算出された位置情報７０２も誤差を含む。
誤差を含む位置情報７０２を用いて次の無線端末２００の位置を算出すると、手順が進むにつれて、被測位端末の算出位置誤差が大きくなることが推定される。

そこで、上述の（評価関数３）（評価関数４）のような、被測位端末の測位精度を向上できるような測位基準端末を選択して、順に位置を算出することにより、位置誤差のより少ない無線測位システムを得ることができる。

本実施の形態５において、測位対象決定部１３０は、（Ｎ＋１）個以上の隣接端末の位置情報７０２が確定済みとなるような無線端末２００が複数ある場合に、すべての無線端末２００の、すべての測位基準端末となりうる無線端末２００の組み合わせについて、前述したような評価関数にしたがって評価し、最も高評価となる組み合わせを被測位端末および測位基準端末として選択してもよい。

このようにすることで、被測位端末の測位精度が最も高くなるような、無線端末２００の組み合わせを、測位基準端末として測位することができ、無線測位システム全体の測位精度を向上させることができる。

実施の形態６．
本発明の実施の形態６では、無線端末２００の位置情報７０２を、絶対座標に代えて相対座標として算出し、端末情報記憶部１５０に格納する手法を説明する。なお、無線測位システムおよび各端末の構成は、実施の形態１〜５と同様である。

図１９は、（Ｎ＋１）個以上の無線端末２００の相対位置を求め、位置情報７０２に格納する手順を示すシーケンス図である、以下、図１９の各ステップについて説明する。

（Ｓ１９０１）
測位管理端末１００の測位手順管理部１２０は、端末情報記憶部１５０が格納している隣接端末の情報から、相互に隣接端末となるｋ個（ｋはＮ＋１以上の整数）の無線端末２００（ここではｋ＝４とし、添え字をａ〜ｄとする）を選択する。
測位手順管理部１２０は、無線端末２００ａに対し、無線端末２００ｂ〜ｄのアドレスを測距対象端末アドレス５０５として含む、測距データ要求パケット５００を送信する。
無線端末２００ａは、測位データ要求パケット５００を受信すると、無線端末２００ｂ〜ｄとの間で測距を実施し、測位管理端末１００へ測距データ応答パケット６００を送信する。

（Ｓ１９０２）〜（Ｓ１９０３）
測位管理端末１００は、同様に、無線端末２００ｂ〜ｄに、距離が未確定の無線端末２００ｂ〜ｄのアドレスを測距対象端末アドレス５０５として含む、測距データ要求パケット５００を送信し、無線端末２００ａ〜ｄの相互の距離情報７０５を取得する。

（Ｓ１９０４）
測位管理端末１００の位置計算部１４０は、得られた相互の距離情報７０５から、無線端末２００ａ〜ｄの相対位置を計算する。
例えば、無線端末２００ａ〜ｄの３次元の位置を求める場合に、無線端末２００ａの位置をＰ₁＝（０，０，０）、無線端末２００ｂの位置をＰ₂＝（ｘ₂，０，０）、無線端末２００ｃの位置をＰ₃＝（ｘ₃，ｙ₃，０）とし、ｋ個の無線端末２００のうち、２００ａ〜ｃ以外の位置をＰ_i＝（ｘ_i，ｙ_i，ｚ_i）とする（ただし、ｉ＝４・・・ｋ、ｘ，ｙ，ｚは未知変数）。
位置計算部１４０は、実施の形態５で説明した評価関数ｇ_iと同じように、計算された位置から求まる距離と、計測された距離情報７０５との差を最小とするような位置を求めることにより、ｐ₁の位置を原点とする、各無線端末２００の相対位置を求めることができる。

このように、相対位置を計算して位置情報７０２に格納することで、位置算出動作を開始する前に（Ｎ＋１）個以上の位置情報７０２が確定済みの無線端末２００を得ることができる。
そのため、あらかじめ（Ｎ＋１）個以上の無線端末２００の位置を設定することなく、自動的にすべての無線端末２００の位置を得ることができる。

さらに、上述の方法では、真の位置に対し、鏡対象や全体が回転・並行移動したような相対位置が得られる可能性があるが、人が入力手段（図示せず）により、鏡対象や回転を補正するような入力を実施し、補正してもよい。
このようにすることで、鏡対象や回転した位置を補正した位置情報７０２を得て、真の位置と同等の位置を得ることができる。

また、前述のＰ₂＝（ｘ₂，０，０）、Ｐ₃＝（ｘ₃，ｙ₃，０）の未知変数の符号のみをあらかじめ決めておき、所定のｋ個の無線端末２００における位置関係が、決められた符号のようになるように配置し、無線端末２００の相互の距離情報７０５から前述の相対位置を計算するようにしてもよい。

このようにすることで、位置関係の符号のみを、位置を算出する座標系に合わせて設置すれば、鏡対象や全体が回転することなく、真の位置と同等の位置を得ることができる。

実施の形態７．
本発明の実施の形態７では、測位を行ったあとに、算出した位置情報７０２を再計算して補正し、精度を向上させる手法を説明する。なお、無線測位システムおよび各端末の構成は、実施の形態１〜６と同様である。

（再計算手法１）
測位管理端末１００の位置計算部１４０は、測位が終了した後に、再び端末情報記憶部１５０が格納している距離情報７０５および位置情報７０２を参照し、各無線端末２００の位置を計算しなおす。
位置計算部１４０が位置情報を再計算するときは、前述した測位動作の途中のステップに比較して、より多くの距離情報７０５が端末情報記憶部１５０に格納されているため、それらの距離情報７０５を用いることにより、各無線端末２００の測位精度をさらに向上させることができる。

（再計算手法２）
測位管理端末１００の位置計算部１４０は、すべての測位手順が終了し、測位が終了したあとで、未確定の距離情報７０５のうち、一部またはすべての距離情報７０５について、測距データ要求パケット５００を送信し、距離情報７０５のデータ数を増加させた上で、位置情報７０２を修正する。
この手法によれば、距離情報７０５のデータ数が増加することで、より正確に精度を向上させることができる。

さらに、未確定の距離情報７０５を取得する際、距離情報７０５が未確定の隣接端末について、前述した評価値ｇｉを算出し、評価値ｇｉが所定の閾値より小さい（＝位置精度が高い）隣接端末との距離情報７０５のみ追加して取得する。
評価値ｇｉの小さい隣接端末との距離情報７０５を追加して取得し、距離情報７０５を用いて位置を算出することにより、より位置が正確に計測できた無線端末２００との距離情報７０５を用いることができるので、各無線端末２００の測位精度を向上させることができる。

（再計算手法３）
測位管理端末１００の位置計算部１４０は、すべての測位手順が終了し、測位が終了したあとで、（Ｎ＋１）個以上の無線端末２００の組み合わせについて、その組み合わせに含まれる無線端末２００のそれぞれから、共通に隣接端末となる無線端末２００の個数を、各組み合わせについて計算する。
次に、その個数が最大となる組み合わせを測位基準端末として選択し、それらが共通に隣接端末となる無線端末２００をそれぞれ被測位端末として選択し、それぞれの被測位端末の位置を算出する。
このようにすることで、被測位端末は、共通の測位基準端末との間の距離情報７０２にもとづいて、位置が算出されるため、前述した位置誤差が伝播してしまう問題を抑えることができる。

実施の形態８．
実施の形態５で説明した、算出位置精度を示す評価値ｇ_iなどを、位置情報７０２の精度の指標として、他の無線端末などに有線・無線等のインターフェースを介して出力し、提示することもできる（図示せず）。
位置情報７０２と併せて、位置情報７０２の精度の指標を提示することにより、本無線測位システムにより得られる位置情報７０２を利用するシステムが、算出位置精度を加味した位置情報７０２を利用することが可能になる。
さらに、精度を表す評価値ｇ_iを、作業者の操作する画面（図示せず）などに位置情報７０２とともに表示するようにしてもよい。具体的には、例えば測位管理端末１００に液晶ディスプレイや発光ダイオードなどの表示手段を設けておき、これに精度指標値を表示するようにすることが考えられる。

実施の形態９．
実施の形態３で説明したように、無線測位システムの中に移動無線端末３００が存在する場合、この移動無線端末３００は、実際には移動することなく、無線測位システムに固定して設置されていてもよい。
また無線測位システムに追加して設置された固定の無線端末２００を移動無線端末３００と取り扱うようにしてもよい。

追加して設置された無線端末２００であっても、移動無線端末３００として位置を算出することにより、追加した無線端末２００が隣接端末を探索し、位置算出精度の高くなる測位基準端末を選択して、その測位基準端末とのみ測距を実施する。
そのため、追加した無線端末２００の位置を自動で求めることができ、また、測距にかかる通信量を減らすことができる。

また、実施の形態３では、移動無線端末３００と無線端末２００とを異なるものとして構成したが、すべて同一の無線端末２００としてもよい。
この場合、各無線端末２００が、移動無線端末３００であるか否かを区別する符号を、測位管理端末１００の端末情報記憶部１５０に格納しておく。測位手順管理部１２０は、該符号に従って、それぞれの無線端末２００と移動無線端末３００の測位を行う。

また、上記の区別する符号は、システムの稼動中に切り替えてもよい。
例えば、最初に設置した状態で、すべて無線端末２００として測位を実施し、その後一部の無線端末２００を移動無線端末３００に切り替えて、実施の形態３で説明した手法により、必要に応じて該移動無線端末３００の測位を実施してもよい。

このようにすることで、例えば固定されて移動しない無線端末２００と、各無線端末２００の測位の際は移動せず、その後移動するような移動無線端末３００とを含めて、測位を実施し、その後移動無線端末３００のみを繰り返し測位するといった測位手法が可能になる。
より多くの無線端末２００で測位することにより、利用できる測位基準端末の候補が増えるため、より精度の高い測位基準端末を利用したり、測位後にさらに位置算出精度の高い測位基準端末の距離により補正したりすることで、精度の高い測位ができる。
また、各無線端末２００を一旦設置した後に、一部の無線端末２００のみ設置位置を移動するような場合に、一時的にその無線端末２００を移動無線端末３００として取り扱うことにより、少ない通信量で、位置を再測定することができる。

実施の形態１０．
以上の実施の形態１〜９では、測位対象決定部１３０が選択する測位基準端末の数を（Ｎ＋１）個としたが、（Ｎ＋１）個より多い測位基準端末を選択し、（Ｎ＋１）個より多い測位基準端末との距離から被測位端末の位置を算出してもよい。
より多くの測位基準端末からの距離情報７０５により位置を算出することで、被測位端末の測位精度を向上させることができる。

さらに、前述の位置算出精度を示す評価値ｇ_iを利用して、（Ｎ＋１）個より多い測位基準端末のうち、適当な数の測位基準端末を選択してもよい。
例えば、評価値ｇ_iがあらかじめ定められた閾値よりも小さい無線端末２００のみを、測位基準端末として選択してもよい。
このようにして測位基準端末を選択することにより、位置算出精度の高い無線端末２００のみを、測位基準端末として多数選択することができ、被測位端末の測位精度を向上させることができる。

実施の形態１１．
本発明の実施の形態１１では、位置が既知の隣接端末の数が不足し、測位基準端末の数が足らない場合の動作例について説明する。なお、無線測位システムおよび各端末の構成は、実施の形態１〜１０と同様である。

位置未確定の無線端末２００および移動無線端末３００のすべてについて、隣接端末の数が（Ｎ＋１）個に満たない場合、測位対象決定部１３０は、次元を下げて、Ｎ個の測位基準端末を選択する。
測位手順管理部１２０は、その測位基準端末と被測位端末との測距を行い、測位対象決定部１３０が選択したＮ個の測位基準端末の位置により決定される（Ｎ−１）次元空間などにおける被測位端末の位置を算出する。
また、（Ｎ−１）よりさらに次元を下げて算出してもよい。また、例えば床面や天井面に設置されているなどの制約情報を用いて、位置を算出してもよい。

このように、隣接端末の数が（Ｎ＋１）個に満たない場合に、次元を下げて位置を算出することにより、無線端末２００が疎に配置された部分においても、無線端末２００および移動無線端末３００の位置を確定することができる。

実施の形態１２．
以上の実施の形態１〜１１では、位置が既知の無線端末２００の距離情報から位置を算出するようにしたが、距離以外にも例えば被測位端末から発せられた電波が各測位基準端末へ到達する時間差を計測し、各測位基準端末の位置と計測した電波伝播時間差とをパラメータとする双曲線の交点として、被測位端末の位置を算出することもできる。
測位方法によらず、本発明により逐次、測位基準端末と被測位端末とを決定し、被測位端末の位置を算出することにより、同様の効果を奏することは自明である。

実施の形態１３．
以上の実施の形態１〜１２において、測位管理端末１００が距離計測部２２０と測距データ処理部２３０を備え、測位管理端末１００自身も測位の対象に含めて前述の測位手順を実施してもよい。
同様に、測位管理端末１００が隣接端末探索部２４０と隣接端末データ処理部２５０とをさらに備え、実施の形態２〜３で説明した、無線端末２００または移動無線端末３００として測位を実施してもよい。
このようにすることにより、測位管理端末１００も含めて位置を自動的に算出することが可能になる。

実施の形態１４．
以上の実施の形態１〜１３において、距離計測部２２０は、電波伝播遅延時間をもとに無線端末２００間の距離を算出したが、電波受信強度など他の距離計測方法を利用してもよい。

実施の形態１５．
図２０は、本発明の実施の形態１５に係る環境計測システムの構成図である。
本実施の形態１５に係る環境計測システムは、計測対象空間の環境状態を計測するシステムであり、固定センサ端末２１００と移動センサ端末２２００を有する。

固定センサ端末２１００は、計測対象空間内に固定的に複数設置され、自端末の周辺の環境状態を計測する。
移動センサ端末２２００は、計測対象空間内を移動しながら、自端末の周辺の環境状態を計測する。移動センサ端末２２００が環境状態を計測する計測点は、あらかじめ設定されているものとする。

図２１は、固定センサ端末２１００の機能ブロック図である。
固定センサ端末２１００は、端末制御部２１１０、無線通信部２１１１、環境計測部２１１２を備える。

端末制御部２１１０は、環境計測部２１１２が計測した環境状態の計測値を取得する。また、無線通信部２１１１を介して他のセンサ端末とデータをやり取りする。
無線通信部２１１１は、他のセンサ端末との間で無線通信を行う。

環境計測部２１１２は、温度センサ、湿度センサ、照度センサなどのセンサを１または複数有し、自端末の周辺の温度、湿度、照度などの環境状態を計測する。
なお、センサの種類は温度センサ、湿度センサ、照度センサに限るものではなく、計測する必要がある環境状態に応じて任意のセンサを用いることができる。例えば、特定の化学物質を検出するセンサを用いることもできる。

図２２は、移動センサ端末２２００の機能ブロック図である。
移動センサ端末２２００は、端末制御部２２１０、無線通信部２２１１、環境計測部２２１２、無線測位部２２１３、自己位置制御部２２１４、駆動部２２１５を備える。

端末制御部２２１０は、環境計測部２２１２が計測した計測値を取得する。また、無線通信部２２１１を介して他のセンサ端末とデータをやり取りする。
端末制御部２２１０は、その他、自端末の位置を制御する役割を有する。例えば、自己位置制御部２２１４の機能により、移動センサ端末２２００を所望の位置に移動させ、また、無線測位部２２１３の機能により移動センサ端末２２００の位置を検出して管理する。

無線通信部２２１１は、他のセンサ端末との間で無線通信を行う。
環境計測部２２１２の構成および機能は、環境計測部２１１２と同様である。

無線測位部２２１３は、無線通信を利用して移動センサ端末２２００の位置を検出する。検出手法については後述する。

自己位置制御部２２１４は、移動センサ端末２２００の目標位置と現在位置とから、駆動部２２１５を適切に動作させることにより、移動センサ端末２２００の位置が所望の位置となるように制御する。
所望の位置に制御する方法として、例えば、移動センサ端末２２００の目標位置と現在位置との偏差を計算し、この偏差に基づいて駆動部２２１５の動作時間を変更する、この偏差に比例した出力指令を駆動部２２１５に与える、などの方法を用いることができる。

駆動部２２１５は、移動センサ端末２２００を移動させる手段である。駆動部２２１５は、例えばモータと車輪を備え、車輪を回転させることで、移動センサ端末２２００を移動させることができる。また、キャタピラやリンク機構による歩行形態などにより移動センサ端末２２００を移動させるように構成してもよい。

端末制御部２１１０、端末制御部２２１０、無線測位部２２１３、自己位置制御部２２１４は、これらの機能を実現する回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、マイコンやＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算装置とその動作を規定するソフトウェアを用いて構成することもできる。

無線通信部２１１１、無線通信部２２１１は、無線通信インターフェースなどの必要な構成を適宜備える。

以上、本実施の形態１５に係る環境計測システムの構成を説明した。
次に、無線測位部２２１３による位置検出手法について説明する。

図２３は、無線測位部２２１３が移動センサ端末２２００と固定センサ端末２１００の間の距離を算出する手順を説明する図である。以下、図２３の各ステップについて説明する。

（Ｓ４０１）
移動センサ端末２２００は、無線通信部２２１１を介して、測距要求信号を送信する。
（Ｓ４０２）
固定センサ端末２１００は、測距要求信号を受信すると、測距応答信号を移動センサ端末２２００に送信する。

（Ｓ４０３）
移動センサ端末２２００は、無線通信部２２１１を介して測距応答信号を受信する。無線測位部２２１３は、測距要求信号の送信から測距応答信号受信までの応答時間を計測する。
無線測位部２２１３は、例えば測距要求信号の送信時にカウンタによる計時を開始し、測距応答受信時にカウンタによる計時の値を読み取る、などの手法で、応答時間の計測を行うことができる。

（Ｓ４０４）
移動センサ端末２２００の無線測位部２２１３は、ステップＳ４０３で計測した応答時間に電磁波の速度を乗算したり、あらかじめ定められた応答時間と距離との対応テーブルを参照したりすることで、移動センサ端末２２００と固定センサ端末２１００の間の距離を算出する。

図２４は、無線測位部２２１３が移動センサ端末２２００の位置を算出する手法を説明する図である。
無線測位部２２１３は、図２３で説明した、移動センサ端末２２００と固定センサ端末２１００との間の距離を算出する手順を、複数の固定センサ端末２１００（例えば図２４の１００ａ〜１００ｃ）に対して行う。
次に、無線測位部２２１３は、複数の固定センサ端末２１００と移動センサ端末２２００との間の端末間距離と、各固定センサ端末２１００の位置（既知であるものとする）とから、固定センサ端末２１００を中心とし、算出した端末間距離を半径とする円を求める。
無線測位部２２１３は、これらの円が交わる領域を、移動センサ端末２２００の位置として検出することができる。
したがって、移動センサ端末２２００の位置を精度よく検出するためには、３個以上の固定センサ端末２１００との間の端末間距離を算出することが好ましい。

以上、移動センサ端末２２００の位置を検出する手法について説明した。
次に、移動センサ端末２２００が環境状態を計測する動作を説明する。

図２５は、移動センサ端末２２００が環境状態を計測する際の動作フローである。以下、図２５の各ステップについて説明する。

（Ｓ６０１）
端末制御部２２１０は、あらかじめ設定された計測点リストの中から、次に環境状態を計測する計測点を決定する。端末制御部２２１０は、例えばあらかじめ設定された順序に従って計測点を選択してもよいし、現在の移動センサ端末２２００の位置から最も近い計測点を選択してもよい。その他の手法で次の計測点を選択してもよい。

（Ｓ６０２）
無線測位部２２１３は、図２３〜図２４で説明した方法により、移動センサ端末２２００の位置を検出する。

（Ｓ６０３）
自己位置制御部２２１４は、ステップＳ６０１で決定された計測点を目標位置とし、ステップＳ６０２で検出された位置を現在位置として、移動センサ端末２２００を指定された計測点へ移動させるための制御動作を行う。
自己位置制御部２２１４は、例えば目標位置と現在位置との偏差から、駆動部２２１５の動作時間を決定し、その駆動時間だけ駆動部２２１５を動作させることにより、移動センサ端末２２００を計測点へ移動させる。
あるいは、自己位置制御部２２１４は、無線測位部２２１３による現在位置の検出と移動とを、計測点の位置と現在位置との偏差があらかじめ定められた閾値以下になるまで繰り返し行うことで、移動センサ端末２２００を計測点に移動させてもよい。
移動センサ端末２２００の位置を制御する手法については、その他、一般的な自走ロボットの制御方法を適用することができる。

（Ｓ６０４）
環境計測部２２１２は、移動センサ端末２２００が計測点に移動すると、自端末周辺の環境状態を計測する。

（Ｓ６０５）
端末制御部２２１０は、計測点リストに含まれるすべての計測点について、環境状態の計測が完了しているかどうかを判別する。未完了の計測点がある場合には、ステップＳ６０１に戻って同様の処理を繰り返す。計測点リストに含まれるすべての計測点で計測が完了したら、環境状態の計測を終了する。

以上、移動センサ端末２２００が環境状態を計測する動作を説明した。
固定センサ端末２１００は、移動センサ端末２２００と同期して自端末周辺の環境状態を計測してもよいし、移動センサ端末２２００とは独立して環境状態を計測してもよい。

以上のように、本実施の形態１５によれば、少数の固定センサ端末２１００と移動センサ端末２２００とにより、計測対象空間の環境状態を計測するようにしたので、固定して設置するセンサを増やすことなく、多数の計測点において環境状態を計測することができる。

また、本実施の形態１５によれば、無線測位部２２１３は、固定センサ端末２１００と移動センサ端末２２００の間の無線通信信号を利用して、移動センサ端末２２００の現在位置を検出する。また、移動センサ端末２２００は、その検出結果を利用して、自端末の位置を把握しながら環境状態を計測する。
これにより、ガイドレールやマーカといった、移動センサ端末２２００の現在位置の参照となる他の装置を設置する必要がなく、より少ないコストで容易に環境計測システムを導入することができる。

一般に、自走ロボットが移動した後の位置は、目標位置に対して誤差がある。
これに対し、本実施の形態１５では、無線により移動センサ端末２２００の位置を検出するので、計測点から誤差がある場合にも、計測した環境状態と移動センサ端末２２００の検出位置とを併せて保持することにより、実際に計測した点を正しく把握することができる。
すなわち、予定していた計測点以外の位置で環境状態を計測したとしても、その位置と環境状態との対応関係自体は誤りではないので、計測対象領域の環境状態を正しく計測することができる。
さらに、検出した位置をフィードバックして計測点へ移動させることにより、移動センサ端末２２００を正確に計測点へ移動させることができる。

実施の形態１６．
図２６は、本発明の実施の形態１６に係る環境計測システムの構成図である。
本実施の形態１６では、他の計測点より高い時間周期で環境状態を計測することが求められる個所に、固定センサ端末２１００を設置する。移動センサ端末２２００は、それ以外の、高い時間周期が必要とされない計測点における環境状態を計測する。

例えば、ビル内の温度を計測する環境計測システムでは、窓２７０１の近くや出入り口２７０２の近くにおける熱の移動が大きく、高い時間周期での環境状態の計測が求められる。一方、それ以外のフロア内の部分では、高い時間周期での計測は必要とされない。

したがって、図２６に示すように、高い時間周期が求められる窓２７０１や出入り口２７０２に近い位置には固定センサ端末２１００を設置し、移動センサ端末２２００はそれ以外の計測点を移動しながら環境状態を計測する。

固定センサ端末２１００と移動センサ端末２２００が同期して環境状態を計測する場合であっても、固定センサ端末２１００は同じ場所の環境状態を継続的に計測するのに対し、移動センサ端末２２００は複数の計測点を移動しながら計測を行う。
そのため、固定センサ端末２１００の方が、同一の計測点に対する計測頻度は高くなる。

以上のように、本実施の形態１６では、他の計測点より高い時間周期で計測することが求められる位置に固定センサ端末２１００を設置し、移動センサ端末２２００は、高い時間周期が必要とされない計測点の環境状態を計測する。
これにより、すべての位置に固定のセンサを設置することなく、少ない端末数で効率的に環境状態の計測を行うことが可能になる。さらにシステム要求に応じて柔軟なシステムを構築することができる。

実施の形態１７．
図２７は、本発明の実施の形態１７に係る環境計測システムの構成図である。
本実施の形態１７に係る環境計測システムは、４個以上の移動センサ端末２２００を有する。移動センサ端末２２００の構成は実施の形態１５〜１６と同様である。

図２８は、移動センサ端末２２００が自端末の役割を切り替える様子を説明する図である。
本実施の形態１７において、移動センサ端末２２００は、移動および位置検出の対象となり計測点に移動する役割と、移動せず位置検出のための基準位置を示す役割との、２つの役割を切り替えながら、相互に位置を検出して環境状態の計測を行う。
以降、前者の役割となる移動センサ端末２２００を位置検出対象端末２９０２、後者の役割となる移動センサ端末２２００を位置検出基準端末２９０１と呼ぶ。なお、環境状態を計測する計測点のリスト、および、最初の各移動センサ端末２２００の位置は、あらかじめ設定されているものとする。

図２９は、位置検出対象端末２９０２が環境状態を計測する動作フローである。以下、図２９の各ステップについて説明する。

（Ｓ１００１）
本ステップは、図２５のステップＳ６０１と同様である。

（Ｓ１００２）
端末制御部２２１０は、ステップＳ１００１で決定された計測点の位置に基づいて、各移動センサ端末２２００の中から、位置検出対象端末２９０２と、それ以外の位置検出基準端末２９０１とを決定する。以後、位置検出対象端末２９０２は、ステップＳ１００１で決定された計測点における環境状態の計測を行う。
端末制御部２２１０は、例えばステップＳ１００１で決定された計測点から最も遠い移動センサ端末２２００を位置検出対象端末２９０２とし、それ以外の移動センサ端末９０２を位置検出基準端末２９０１とする。

（Ｓ１００３）
無線測位部２２１３は、位置検出対象端末２９０２の位置を検出する。位置検出は、実施の形態１５〜１６における無線測位部２２１３による位置検出と同様に、位置検出対象端末２９０２と位置検出基準端末２９０１との間で測距信号を送受信することにより行うことができる。

（Ｓ１００４）
位置検出対象端末２９０２は、図２５のステップＳ６０３と同様の手順により、自己位置制御部２２１４が指定する計測点へ移動する。
（Ｓ１００５）
図２５のステップＳ６０４と同様である。
（Ｓ１００６）
図２５のステップＳ６０５と同様である。

以上のように、本実施の形態１７に係る環境計測システムは、４個以上の移動センサ端末２２００を有し、移動センサ端末２２００は、位置検出対象端末２９０２と、位置検出基準端末２９０１との、２つの役割を切り替えながら、相互に位置を検出して移動することにより、計測対象空間の環境状態の計測を行う。
このように計測することによって、さらに少ない端末数で多数の計測点における環境状態の計測を行うことができる。

また、本実施の形態１７に係る環境計測システムによれば、最初の移動センサ端末２２００の位置を設定するのみで、位置情報を含めてビルや工場内の環境状態を計測することができる。これにより、環境計測を開始するための設定作業を大幅に削減することができる。

また、本実施の形態１７に係る環境計測システムは、移動センサ端末２２００のみで構成したが、さらに１個〜２個の固定センサ端末２１００を含む構成とし、位置検出対象端末２９０２と固定センサ端末２１００との間で測距信号を送受信して、位置検出対象端末２９０２の位置を検出してもよい。
このようにすることで、位置検出対象端末２９０２の位置検出精度を向上させることができる。

なお、本実施の形態１７において、移動センサ端末２２００の個数が４個以上であることを説明したが、移動センサ端末２２００の位置検出の精度が粗くても許容されるのであれば、移動センサ端末２２００が３個以下である場合でも、本実施の形態１７で説明したものと同様の手法を用いることができる。

実施の形態１８．
本発明の実施の形態１８では、実施の形態１７のステップＳ１００１における、計測点の決定方法を変更した例を説明する。本実施の形態１８において、ステップＳ１００１では下記のような動作が行われる。

（Ｓ１００１）
端末制御部２２１０は、あらかじめ設定された計測点リストの中から、まだ環境状態の計測が完了していない計測点の位置と各移動センサ端末２２００の現在位置との距離を計算する。
次に、端末制御部２２１０は、計算した距離のうち少なくとも３つ以上の距離が、あらかじめ定められた値よりも小さくなる計測点を、次の計測点とする。あらかじめ定められた値は、例えば無線通信部２２１１の通信可能距離とする。

このように次の計測点を決定することにより、位置検出対象端末２９０２が位置検出基準端末２９０１との通信可能距離を超えて移動してしまい、位置検出を実施できなくなる、という事象を防ぐことができる。

さらに、前記条件を満たす計測点が複数ある場合には、各移動センサ端末２２００の現在位置の重心位置を計算し、前記条件を満たす複数の計測点のうち、その重心位置に最も近い計測点を次の計測点として決定してもよい。
このようにすることで、移動センサ端末２２００の近くの点から環境状態を計測することができ、移動距離および環境状態の計測にかかる時間を短縮することができる。

実施の形態１９．
本発明の実施の形態１９では、実施の形態１７のステップＳ１００２における、位置検出対象端末２９０２、位置検出基準端末２９０１の決定方法を変更した例を説明する。本実施の形態１９において、ステップＳ１００２では下記のような動作が行われる。

（Ｓ１００２：その１）
端末制御部２２１０は、あらかじめ設定された計測点リストの中から、まだ環境状態の計測が完了していない計測点の位置と各移動センサ端末２２００の現在位置との距離を計算する。
次に、端末制御部２２１０は、計算した距離があらかじめ定められた値よりも小さい移動センサ端末２２００を３つ以上選択し、これらを位置検出基準端末２９０１とする。また、それ以外の移動センサ端末２２００を位置検出対象端末２９０２とする。

（Ｓ１００２：その２）
さらに、端末制御部２２１０は、位置検出基準端末２９０１の組み合わせの候補が複数ある場合は、各計測点との幾何学的な関係により、位置検出精度が高くなるような組み合わせを位置検出基準端末２９０１とし、それ以外の移動センサ端末２２００を位置検出対象端末２９０２とすることもできる。
位置検出精度が高くなる組み合わせを選択する評価指標には、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の分野で利用されるＧＤＯＰ（幾何学的精度劣化指数）などを利用することができる。

このようにすることで、位置検出対象端末２９０２の位置検出精度が向上するため、環境状態を計測する計測点に関する位置誤差を減らすことができる。

また、実施の形態１８に記載した計測点の決定方法と、本実施の形態１９における位置検出端末９０２および位置検出基準端末２９０１の決定方法とを組み合わせて評価関数を設定することもできる。
端末制御部２２１０は、その評価関数の表価値が最も高くなる計測点、位置検出対象端末２９０２、および位置検出基準端末２９０１を選択する。
この場合は、計測点の位置と、位置検出端末９０２および位置検出基準端末２９０１の組み合わせとを総合的に評価して、同様に位置検出精度を向上させることができる。

実施の形態２０．
これまでの実施の形態１５〜１９においては、環境状態を計測する計測点リストはあらかじめ設定されているものとした。本実施の形態２０では、計測点リストを自動的に生成する動作例を説明する。
本実施の形態２０は、実施の形態１５〜１９と同じく固定センサ端末２１００および移動センサ端末２２００により構成される。各端末の構成は、実施の形態１５〜１９と同様である。

図３０は、計測対象空間を分割した様子を示す図である。
本実施の形態２０では、図３０に示すように、計測対象空間をあらかじめ決められた間隔の格子状に分割し、各格子で区切られたエリア（セル）の代表点３１０１をもって、計測点リストとする。代表点３１０１は、例えば各セルの中央などとする。

このように各セルの代表点３１０１を計測点とすることにより、計測点リストを別途設定する必要がなくなり、環境状態の計測を開始するための事前設定作業をより簡便にすることができる。

さらに、格子状で区切られたセルのうち、固定センサ端末２１００が配置されているセルを除いたセルの代表点３１０１を計測点としてもよい。これにより、計測点の重複を防ぐことができるため、効率よく環境状態を計測することができる。

また、実施の形態１５〜１９における、次の計測点を決定するステップ（Ｓ６０１またはＳ１００１）において、あらかじめ設定された計測点リストから次の計測点を選択するのではなく、計測点間の既定間隔を定めておいてもよい。
この場合、端末制御部２２１０は、１ステップ前に計測した計測点から、既定間隔だけずらした位置を計算して、次の計測点とする。
このように、計測点リストをあらかじめ設定しておくのではなく、逐次、次の計測点を計算するようにしても、本実施の形態２０と同様の効果を発揮する。

さらに、実施の形態１５〜１９における、次の計測点を決定するステップ（Ｓ６０１またはＳ１００１）において、擬似乱数生成などにより、ランダムな移動方向および移動量を決定し、この移動方向と移動量にしたがって次の計測点を定めてもよい。
この場合、無線通信で移動センサ端末２２００の位置を検出しながら、ランダムに計測することにより、あらかじめ計測点リストを設定しておくのではなく、自律的に計測対象空間全体を細かく計測することができる。

実施の形態２１．
本発明の実施の形態２１では、移動センサ端末２２００の構成例を説明する。その他の構成は、実施の形態１５〜２０と同様である。

図３１は、本実施の形態２１に係る移動センサ端末２２００の構成図である。
本実施の形態２１に係る移動センサ端末２２００は、移動台車３２０１、制御モジュール３２０２、支持台３２０３、センサモジュール３２０４を備える。

移動台車３２０１は、２次元平面上を移動するための手段、例えば車輪などを備える。
制御モジュール３２０２は、端末制御部２２１０と無線通信部２２１１を内蔵する。
支持台３２０３は、移動台車３２０１に鉛直方向に設置された棒状の台座である。
センサモジュール３２０４は、環境計測部２２１２を内蔵し、支持台３２０３に沿って１ないし複数設置されている。

このように移動センサ端末２２００を構成することにより、高さ方向の環境状態を同時に計測することが可能になり、よりきめ細かく環境状態を計測することが可能になる。

また、同様に固定センサ端末２１００についても、棒状の支持台を備え、この支持台に複数のセンサモジュールを設置するようにしてもよい。これにより、固定センサ端末２１００の設置個所についても、より細かく環境状態を計測することが可能になる。

実施の形態２２．
図３２は、本発明の実施の形態２２に係る設備管理システムの構成図である。
本実施の形態２２に係る設備管理システムは、実施の形態１５〜２１に記載の環境計測システムに加えて、設備管理装置３３００をさらに備える。

設備管理装置３３００は、設備管理部３３０１と無線通信部３３０２を備える。

本実施の形態２２において、設備管理装置３３００は、無線通信部３３０２を介して、環境計測システムが計測した計測データを取得する。さらに、設備管理部３３０１は、その計測データに基づいて、空調や照明などの設備機器の制御を行う。

以上のように、本実施の形態２２によれば、少ないセンサ端末で多数の環境状態を計測した上で、その計測結果に基づいて設備機器の制御を行うことができる。
これにより、例えば個人の好みに応じて温度・照度を調節したり、空間の細かい温度分布にしたがって省エネ効果の高い設備機器制御を実施したりするなど、より細かく設備機器の制御を行うことができる。

実施の形態２３．
以上の実施の形態１５〜２２において、固定センサ端末２１００と移動センサ端末２２００は、測距要求信号、測距応答信号を伝送する際に、インパルス信号を伝送する、ウルトラワイドバンドインパルス無線信号を用いることもできる。
これにより、応答時間を正確に計測することができるため、より正確に端末間距離および端末位置を検出することができる。

また、以上の実施の形態１５〜２２において、端末間距離および端末位置は、移動センサ端末２２００と固定センサ端末２１００との間の無線通信の受信電波強度に基づいて算出してもよい。
あるいは、以上の実施の形態１５〜２２において、移動センサ端末２２００から送信された測距要求信号を複数の固定センサ端末２１００それぞれが受信した時刻の差、すなわち電波伝搬時間差を利用して、端末間距離および端末位置を検出してもよい。

また、以上の実施の形態１５〜２２において、固定センサ端末２１００の位置はあらかじめ設定されているものとしたが、固定センサ端末２１００の相対位置を計算により算出してもよい。例えば、以下のような手順を用いることができる。
まず、固定センサ端末２１００間の距離を、上記と同様の方法で無線通信に基づいて算出し、固定センサ端末２１００間の相対位置を求めることにより、固定センサ端末２１００の位置を検出する。この位置に基づいて、移動センサ端末２２００の位置を検出することができる。

また、以上の実施の形態１５〜２２において、移動センサ端末２２００を複数台設けておき、各移動センサ端末２２００と固定センサ端末２１００との間の測距信号を併せて利用し、移動センサ端末２２００の位置を検出することもできる。

実施の形態２４．
以上の実施の形態１５〜２３では、移動センサ端末２２００が無線測位部２２１３を備え、当該移動センサ端末２２００の位置を検出するように構成したが、本発明は本構成に限るものではない。
例えば、移動センサ端末２２００に代えて、いずれかの固定センサ端末２１００が無線測位部２２１３を備えることもできる。
この場合、無線通信による受信電波強度、電波伝播時間、電波伝播時間差などの情報を、移動センサ端末２２００から固定センサ端末２１００に送信する。固定センサ端末２１００の無線測位部２２１３は、この情報に基づき、移動センサ端末２２００の位置を検出する。

あるいは、以上の実施の形態１５〜２３において、固定センサ端末２１００が、移動センサ端末２２００との間の無線通信による受信電波強度、電波伝播時間、電波伝播時間差などを計測してもよい。
固定センサ端末２１００は、この計測値を、無線測位部２２１３を備える他の端末に送信する。これらの情報を受け取った端末の無線測位部２２１３は、移動センサ端末２２００の位置を検出する。

また、以上の実施の形態１５〜２３において、固定センサ端末２１００、移動センサ端末２２００とは別に、例えば無線通信部を備える集中管理装置（図示せず）等が同等の機能を備えてもよい。
この場合、集中管理装置等は、移動センサ端末２２００の位置を検出したり、次に環境状態を計測すべき計測点を移動センサ端末２２００に送信したりするようにしてもよい。

Claims (26)

1. １ないし複数の無線端末と前記無線端末の測位を管理する測位管理端末を有する無線端末測位システムであって、
   前記測位管理端末は、
   測位対象である被測位端末と位置が既知の測位基準端末を前記無線端末の中から選択する測位対象決定部と、
   前記被測位端末と前記測位基準端末の間の距離情報を要求する測位管理部と、
   前記被測位端末の位置を算出する位置計算部と、
   前記無線端末の無線信号が到達する隣接端末のリストを保持する記憶部と、
   を備え、
   前記無線端末は、
   当該無線端末の無線信号が到達する隣接端末との間の距離を計測する距離計測部と、
   前記距離計測部の計測結果を前記測位管理端末に送信する通信部と、
   を備え、
   前記測位管理部は、前記測位対象決定部が選択した前記被測位端末に対し、前記測位対象決定部が選択した前記測位基準端末との間の距離情報を要求し、
   前記位置計算部は、その距離情報と前記測位基準端末の位置情報を用いて前記被測位端末の位置を算出するものであり、
   前記測位対象決定部は、前記被測位端末と前記測位基準端末の選択を繰り返し行い、
   前記測位管理部は、その繰り返し毎に、前記被測位端末と前記測位基準端末との間の距離情報を要求し、
   前記記憶部は、前記無線端末の位置情報と、前記無線端末から前記隣接端末までの距離情報と、を格納し、
   前記測位対象決定部は、位置が算出された無線端末を含む位置が既知の前記無線端末について、前記位置情報と前記距離情報に基づき前記位置情報の精度指標値を算出し、前記位置情報の精度指標値が最も高くなる組み合わせの無線端末を、前記測位基準端末として選択する
   ことを特徴とする無線端末測位システム。
2. 前記測位対象決定部は、
   前記位置計算部が前記被測位端末のＮ次元座標を算出するに際し、
   位置が既知の前記隣接端末を少なくともＮ＋１個有する前記無線端末を前記被測位端末として選択し、ただしＮは算出される位置の次元を表しＮ＝１〜３、
   少なくともそのＮ＋１個の前記隣接端末を前記測位基準端末として選択する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線端末測位システム。
3. 前記無線端末は、
   無線信号が到達する隣接端末を探索する隣接端末探索部を備え、
   前記測位管理端末は、
   前記無線端末に対しその無線端末の隣接端末のリストを要求し、
   前記隣接端末探索部は、
   その要求に基づき当該無線端末の隣接端末を探索してその結果得られた隣接端末リストを前記測位管理端末に送信し、
   前記測位管理端末は、その隣接端末リストを前記記憶部に格納する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の無線端末測位システム。
4. 前記測位管理部は、
   前記無線端末に対しその無線端末の隣接端末のリストを要求し、
   前記測位対象決定部は、
   その隣接端末リストに含まれる無線端末の中から前記測位基準端末を選択する
   ことを特徴とする請求項３記載の無線端末測位システム。
5. 前記測位対象決定部は、
   前記無線端末の位置情報が表す位置と、その無線端末の前記隣接端末の位置情報が表す位置との間の距離を各位置情報に基づき算出するとともに、
   その無線端末から前記隣接端末までの距離情報を前記記憶部から取得し、
   両者の差分に基づき前記位置情報の精度指標値を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線端末測位システム。
6. 前記測位管理部は、
   前記無線端末に対し、
   その無線端末と隣接端末との間の距離情報を要求し、
   前記位置計算部は、
   その距離情報を用いて当該無線端末の相対位置を算出する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無線端末測位システム。
7. 前記測位管理部は、
   前記位置計算部がすべての前記無線端末の位置を算出した後、
   いずれかの前記無線端末に対し他の無線端末との間の距離情報を要求し、
   前記位置計算部は、
   その距離情報を用いて前記無線端末の位置を再計算する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の無線端末測位システム。
8. 前記測位管理端末は、
   当該測位管理端末の無線信号が到達する隣接端末との間の距離を計測する第２距離計測部を備え、
   前記位置計算部は、
   前記第２距離計測部が計測した距離情報と前記測位基準端末の位置情報を用いて当該測位管理端末の位置を算出する
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の無線端末測位システム。
9. 前記測位管理端末は、
   無線信号が到達する隣接端末を探索する第２隣接端末探索部を備え、
   前記第２隣接端末探索部は、
   探索して得られた隣接端末リストを前記記憶部に格納する
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の無線端末測位システム。
10. 前記距離計測部は、
    無線信号の電波伝搬時間を用いて前記無線端末間の距離を計測する
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の無線端末測位システム。
11. 前記通信部は、
    前記距離計測部が前記無線端末間の距離を計測する際に用いる無線信号に、
    インパルス信号を送信するウルトラワイドバンド信号を用いる
    ことを特徴とする請求項１０記載の無線端末測位システム。
12. 前記通信部は、マルチホップ通信を行う
    ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の無線端末測位システム。
13. 計測対象空間の環境状態を計測する環境計測システムであって、
    前記計測対象空間に固定的に設置された固定センサ端末と、
    前記計測対象空間内を移動する移動センサ端末と、
    前記移動センサ端末の位置を計測する測位手段と、
    を有し、
    前記固定センサ端末は、
    自端末の設置場所周辺の環境状態を計測し、
    前記固定センサ端末と前記移動センサ端末は、
    前記移動センサ端末の位置を測位するための信号を無線通信で送信または受信し、
    前記測位手段は、
    その信号を用いて前記移動センサ端末の位置を測位し、
    前記移動センサ端末は、
    その測位の結果を用いて前記計測対象空間内における自端末の位置を把握しながら自端末の周辺の環境状態を計測するものであり、
    前記移動センサ端末は、
    前記計測対象空間内で環境状態を計測すべき計測点のリストを保持し、
    前記リストから次に環境状態を計測すべき計測点を選択し、
    その計測点と前記測位手段の測位の結果に基づく自端末の現在位置とから、
    自端末の移動量を決定してその計測点に移動して当該計測点の環境状態を計測する
    ことを特徴とする環境計測システム。
14. 前記移動センサ端末は、
    前記リストから次に環境状態を計測すべき計測点を選択する際に、
    少なくとも３個以上の前記固定センサ端末からの距離が所定閾値以下である計測点を、
    次に環境状態を計測すべき計測点として選択する
    ことを特徴とする請求項１３記載の環境計測システム。
15. 前記固定センサ端末は、
    前記移動センサ端末が環境状態を計測する領域よりも高い頻度で環境状態を計測する必要がある領域に設置されている
    ことを特徴とする請求項１３または１４記載の環境計測システム。
16. 計測対象空間の環境状態を計測する環境計測システムであって、
    前記計測対象空間内を移動する複数の移動センサ端末と、
    前記移動センサ端末の位置を計測する測位手段と、
    を有し、
    前記測位手段は、
    前記移動センサ端末のうち１つを位置検出対象端末として選択するとともに、
    他の移動センサ端末を位置検出基準端末として選択し、
    前記位置検出対象端末と前記位置検出基準端末は、
    前記位置検出対象端末の位置を測位するための信号を無線通信で送信または受信し、
    前記測位手段は、
    その信号を用いて前記位置検出対象端末の位置を測位し、
    前記位置検出対象端末は、
    その測位の結果を用いて前記計測対象空間内における自端末の位置を把握しながら自端末の周辺の環境状態を計測するものであり、
    前記測位手段は、
    前記位置検出対象端末が自端末の周辺の環境状態を計測した後、
    前記移動センサ端末のうち１つを位置検出対象端末として選択しなおすとともに、他の移動センサ端末を位置検出基準端末として選択しなおして、前記移動センサ端末の間で位置検出対象端末と位置検出基準端末との役割を切り替える
    ことを特徴とする環境計測システム。
17. 前記位置検出対象端末は、
    前記計測対象空間内で環境状態を計測すべき計測点のリストを保持し、
    前記リストから次に環境状態を計測すべき計測点を選択し、
    その計測点と前記測位手段の測位の結果に基づく自端末の現在位置とから、
    自端末の移動量を決定してその計測点に移動し、
    当該計測点の環境状態を計測する
    ことを特徴とする請求項１６記載の環境計測システム。
18. 前記位置検出対象端末は、
    前記リストから次に環境状態を計測すべき計測点を選択する際に、
    少なくとも３個の前記位置検出基準端末からの距離が所定閾値以下である計測点を、
    次に環境状態を計測すべき計測点として選択する
    ことを特徴とする請求項１７記載の環境計測システム。
19. 前記測位手段は、
    前記位置検出対象端末が次に環境状態を計測すべき計測点を決定した後、
    その計測点から最も遠い位置にある前記移動センサ端末を前記位置検出対象端末として選択する
    ことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれかに記載の環境計測システム。
20. 前記測位手段は、
    前記位置検出対象端末が次に環境状態を計測すべき計測点を決定した後、
    その計測点からの距離が所定閾値以下である少なくとも３個の前記移動センサ端末を前記位置検出基準端末として選択する
    ことを特徴とする請求項１６〜１９のいずれかに記載の環境計測システム。
21. 前記移動センサ端末は、
    前記計測対象空間内で環境状態を計測すべき計測点のリストとして、
    前記計測対象空間を所定間隔の格子状領域に区分した上で、各領域の代表点を前記計測点としたリストを保持する
    ことを特徴とする請求項１３〜２０のいずれかに記載の環境計測システム。
22. 前記移動センサ端末は、
    前記計測対象空間内で環境状態を計測すべき計測点のリストとして、
    前記計測対象空間を所定間隔の格子状領域に区分した上で、固定的に設置された固定センサ端末が存在していない前記格子状領域の代表点を前記計測点としたリストを保持する
    ことを特徴とする請求項１３〜２０のいずれかに記載の環境計測システム。
23. 前記移動センサ端末は、
    ２次元平面上を移動することができる移動台車と、
    前記計測対象空間の環境状態を計測するセンサを支持する支持台と、
    を備え、
    前記支持台上に鉛直方向に複数の前記センサを備えている
    ことを特徴とする請求項１３〜２２のいずれかに記載の環境計測システム。
24. 各前記センサ端末は、ウルトラワイドバンド無線信号を用いて無線通信を行う
    ことを特徴とする請求項１３〜２３のいずれかに記載の環境計測システム。
25. 前記測位手段は、
    無線信号の受信電波強度、電波伝播時間、または電波伝播時間差のいずれかまたはその組み合わせに基づき、前記移動センサ端末の位置を検出する
    ことを特徴とする請求項１３〜２４のいずれかに記載の環境計測システム。
26. 請求項１３〜２５のいずれかに記載の環境計測システムと、
    設備機器の動作を制御する設備管理装置と、
    を有し、
    前記設備管理装置は、
    前記環境計測システムが計測した環境状態の計測データを取得し、
    その計測データに基づき前記設備機器の動作を制御する
    ことを特徴とする設備管理システム。

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