JP5705279B2 - 位置特定サーバ、位置特定方法および位置特定プログラム - Google Patents

位置特定サーバ、位置特定方法および位置特定プログラム Download PDF

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Description

本発明は、位置特定サーバ、位置特定方法および位置特定プログラムに関する。
従来、端末装置を所持する人物等が、ＧＰＳ（Global Positioning System）の電波が届かない屋内等において測位を行うために、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の基地局の電波を用いることが提案されている。無線ＬＡＮを用いた測位は、例えば、各基地局からの電波強度を、事前に建物内の各所において計測したデータベースを用いて、端末装置での電波強度の実測値と比較することで可能となる。また、当該データベースを有する装置は、建物内のフロア（階）を特定するために、フロアごとに予め計測した基地局ごとの電波強度および識別情報を記憶部に記憶し、測位を行う端末装置が受信した各基地局の電波強度および識別情報を記憶部から検索する。当該データベースを有する装置は、検索結果に基づいて、同一の基地局の識別情報と対応付けられている数が多いフロアを選択する（例えば、特許文献１）。
特許第４８４０３９５号公報
しかしながら、建物内の各所において計測した電波強度の実測値データは、測位の精度を上げるためには計測地点のメッシュを細かくする必要があり、データベースが大規模化してしまい負担が増加する。また、建物内のフロアを同一の基地局と対応付けられているフロアの数で判定するためには、建物内の全ての基地局のデータが必要となるため、やはりデータベースが大規模化する。
本願は、上記に鑑みてなされたものであって、小規模なデータベースで精度よくフロアを特定することができる位置特定サーバ、位置特定方法および位置特定プログラムを提供することを目的とする。
本願に係る位置特定サーバは、各フロアにおける、端末装置が受信可能な基地局に対応する、電波強度を表すＧＭＭを記憶する記憶部と、前記端末装置が基地局から受信した電波の電波強度の実測値を受信する通信部と、前記受信した電波強度の実測値と前記ＧＭＭとに基づいて、前記端末装置の位置を前記フロアごとに推定する推定部と、前記各フロアにおける、前記端末装置の推定された位置での電波強度の推定値を、前記基地局ごとに対応する前記ＧＭＭに基づいて算出し、算出された電波強度の推定値と、前記電波強度の実測値とに基づいて、前記端末装置が存在するフロアを特定する特定部とを有することを特徴とする。
本願に係る位置特定サーバは、小規模なデータベースで精度よくフロアを特定することができる。
図１は、実施形態に係る位置特定処理の一例を示す説明図である。 図２は、実施形態に係る位置特定システムの構成例を示す図である。 図３は、実施形態に係る基地局記憶部の一例を示す図である。 図４は、実施形態に係るフロア記憶部の一例を示す図である。 図５は、実施形態に係るＧＭＭ記憶部の一例を示す図である。 図６は、実施形態に係るＧＭＭの一例を示す説明図である。 図７は、実施形態に係る位置推定処理のパーティクルの初期配置の一例を示す説明図である。 図８は、実施形態に係る位置推定処理のパーティクルの再配置後の一例を示す説明図である。 図９は、実施形態に係る推定値算出処理の一例を示す説明図である。 図１０は、実施形態に係る推定値算出処理の一例を示す説明図である。 図１１は、実施形態に係る位置特定サーバによる位置特定処理を示すフローチャートである。 図１２は、実施形態に係る位置特定サーバによる判定処理を示すフローチャートである。 図１３は、実施形態に係る位置特定サーバによる位置推定処理を示すフローチャートである。 図１４は、実施形態に係る位置特定サーバによる算出処理を示すフローチャートである。 図１５は、位置特定サーバの機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウエア構成図である。
以下に、本願に係る位置特定サーバ、位置特定方法および位置特定プログラムを実施するための形態（以下、「実施形態」と呼ぶ）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本願に係る位置特定サーバ、位置特定方法および位置特定プログラムが限定されるものではない。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
〔１．位置特定処理の概要〕
まず、図１を用いて、実施形態に係る位置特定処理の一例について説明する。図１は、実施形態に係る位置特定処理の一例を示す説明図である。図１の例では、端末装置１０は、基地局１５Ａ〜１５Ｃの電波を受信し、基地局１５Ａ〜１５Ｃの固有ＩＤであるＢＳＳＩＤ（Basic Service Set Identifier）と電波強度（受信強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）ともいう）とを、位置特定サーバ１００に送信する。位置特定サーバ１００では、受信したＢＳＳＩＤと電波強度とに基づいて、位置特定処理が行われる。なお、基地局１５Ａ〜１５Ｃを区別しない場合は、基地局１５と表現する。
まず、端末装置１０は、建物５の内部で基地局１５Ａ〜１５Ｃの電波を受信する。端末装置１０は、受信した電波から基地局１５Ａ〜１５ＣのＢＳＳＩＤを検出し、ＢＳＳＩＤごとに受信した電波の電波強度の実測値を取得する。端末装置１０は、ＢＳＳＩＤと電波強度の実測値とを対応付けて、ネットワークＮを介して位置特定サーバ１００に送信する（図１中、矢印で示すステップＳ１）。
位置特定サーバ１００は、受信したＢＳＳＩＤおよび電波強度の実測値と、ＧＭＭ記憶部１２３に記憶されたＧＭＭ（Gaussian Mixture Model）に基づいて、端末装置１０の位置を建物５のフロア（階）ごとに推定する（ステップＳ２）。ここで、ＧＭＭとは、各フロアにおける基地局の電波強度を複数のガウス分布関数の重ね合わせで表現したものである。例えば、フロアＦ３に対しては、基地局１５ＡのＧＭＭ１２３Ａ、基地局１５ＢのＧＭＭ１２３Ｂ、および、基地局１５ＣのＧＭＭ１２３ＣがＧＭＭ記憶部１２３に記憶されている。また、例えば、フロアＦ２に対しては、基地局１５ＡのＧＭＭ１２４Ａ、基地局１５ＢのＧＭＭ１２４Ｂ、および、基地局１５ＣのＧＭＭ１２４ＣがＧＭＭ記憶部１２３に記憶されている。
位置特定サーバ１００は、例えば、フロアＦ３とフロアＦ２とについて、端末装置１０の位置を推定するとする。位置特定サーバ１００は、フロアＦ３における端末装置１０の位置を、電波強度の実測値と、ＧＭＭ１２３Ａ、ＧＭＭ１２３Ｂ、および、ＧＭＭ１２３Ｃとに基づいて、パーティクルフィルタを用いて総合評価を行って、端末装置１０の位置を推定する。パーティクルフィルタは、時系列フィルタリング手法の一つであり、多数の次状態をパーティクルに見立て、全パーティクルの尤度に基づいて重みつき平均を次状態として予測しながら追跡する。
位置特定サーバ１００は、パーティクルフィルタによって、フロアＦ３における端末装置１０の位置を推定する。位置特定サーバ１００は、端末装置１０の推定位置２１における基地局１５Ａ〜１５Ｃの電波強度の推定値を算出する。基地局１５Ａの電波強度の推定値は、ＧＭＭ１２３Ａから推定値２１Ａと算出できる。同様に、基地局１５Ｂの電波強度の推定値は、ＧＭＭ１２３Ｂから推定値２１Ｂと算出でき、基地局１５Ｃの電波強度の推定値は、ＧＭＭ１２３Ｃから推定値２１Ｃと算出できる。
位置特定サーバ１００は、基地局１５Ａ〜１５Ｃの算出された電波強度の推定値２１Ａ〜２１Ｃと、基地局１５Ａ〜１５Ｃの電波強度の実測値とに基づいて、端末装置１０がフロアＦ３に存在する確率を算出する。端末装置１０がフロアＦ３に存在する確率は、例えば、電波強度の推定値と実測値との差に応じて算出できる。位置特定サーバ１００は、フロアＦ２等の他のフロアについても同様に、端末装置１０がフロアＦ２等の各フロアに存在する確率を算出する。ここで、例えば、端末装置１０が各フロアに存在する確率は、フロアＦ３が５０％、フロアＦ２が１０％であったとする。
位置特定サーバ１００は、各フロアにおける端末装置１０が存在する確率を比較して、最も確率の高いフロア、つまりフロアＦ３に端末装置１０が存在すると特定する。すなわち、位置特定サーバ１００は、端末装置１０の推定位置２１およびフロアＦ３を特定する。
位置特定サーバ１００は、特定した端末装置１０の推定位置およびフロアを、位置情報として端末装置１０に対して送信する（ステップＳ３）。端末装置１０は、位置情報を受信すると、例えば、画面上に表示された建物５の地図上に表示することで、端末装置１０のユーザに対して、現在いるフロアと位置を知らせる。
このように、実施形態に係る位置特定処理において、位置特定サーバ１００は、各基地局１５Ａ〜１５Ｃの電波強度の実測値とＧＭＭとに基づいて、端末装置１０の位置を建物５のフロアごとに推定する。位置特定サーバ１００は、フロアごとの端末装置１０の位置を推定すると、受信位置での電波強度の実測値と、ＧＭＭから算出した電波強度の推定値とを比較することで、当該フロアに端末装置１０が存在する確率を算出し、端末装置１０が存在するフロアを特定する。このため、端末装置１０のユーザに対して、現在いるフロアと位置を知らせることができる。以下、このような位置特定処理を行う端末装置１０、基地局１５、および、位置特定サーバ１００について詳細に説明する。
〔２．位置特定システム〕
次に、図２を用いて、実施形態に係る位置特定システム１について説明する。図２は、実施形態に係る位置特定システムの構成例を示す図である。図２に示すように、位置特定システム１には、端末装置１０と、基地局１５と、位置特定サーバ１００とが含まれる。端末装置１０と位置特定サーバ１００は、基地局１５とネットワークＮを介して、有線または無線により通信可能に接続される。なお、図示はしないが、端末装置１０と位置特定サーバ１００は、基地局１５とは独立した別個の基地局（例えば、携帯電話のアンテナ基地局）を介してネットワークＮを経て接続されてもよい。また、図２では、位置特定システム１に、１台の端末装置１０が含まれ、３台の基地局１５が含まれる例を示したが、位置特定システム１には、さらに多くの端末装置１０および基地局１５が含まれてもよい。
〔３．端末装置の構成〕
続いて、端末装置１０の構成について説明する。端末装置１０は、ユーザによって利用される情報処理装置であり、例えば、携帯電話機（例えば、スマートフォン）やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等に該当する。図２に示すように、端末装置１０は、通信部１１と、制御部１２と、表示部１３とを有する。
（通信部１１について）
通信部１１は、基地局１５に接続され、ネットワークＮを介して、位置特定サーバ１００との間で情報の送受信を行う。かかる通信部１１は、基地局１５との接続を無線により行う。通信部１１は、無線として無線ＬＡＮ等を用いることができる。通信部１１は、受信可能な基地局１５の電波についてＢＳＳＩＤを検出し、ＢＳＳＩＤごとに受信した電波の電波強度の実測値を取得する。
（制御部１２について）
制御部１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等によって、内部の記憶装置に記憶されているプログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部１２は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現される。
かかる制御部１２は、通信部１１が取得した基地局１５のＢＳＳＩＤと電波強度の実測値とを対応付けて、通信部１１およびネットワークＮを介して、位置特定サーバ１００に送信する。また、制御部１２は、位置特定サーバ１００から受信した位置情報を、例えば、地図上にマッピングして表示部１３に表示する。なお、制御部１２は、端末装置１０全体を制御し、各種情報処理を行う。
（表示部１３について）
表示部１３は、各種情報を表示するための表示デバイスである。例えば、表示部１３は、液晶ディスプレイ等によって実現される。また、図示しない入力部としてタッチパネルが採用されている場合には、表示部１３およびその入力部は一体化される。
〔４．基地局の構成〕
続いて、基地局１５の構成について説明する。基地局１５は、例えば、無線ＬＡＮの無線基地局であり、端末装置１０と無線で接続し、ネットワークＮを介して位置特定サーバ１００と接続する。基地局１５は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ等の規格に基づいたものである。
〔５．位置特定サーバの構成〕
次に、位置特定サーバ１００の構成について説明する。位置特定サーバ１００は、端末装置１０から受信したＢＳＳＩＤおよび電波強度と、後述するＧＭＭ記憶部１２３に記憶されたＧＭＭに基づいて、端末装置１０の位置をフロアごとに推定するサーバ装置である。図２に示すように、位置特定サーバ１００は、通信部１１０と、記憶部１２０と、制御部１３０とを有する。なお、位置特定サーバ１００は、位置特定サーバ１００の管理者等から各種操作を受け付ける入力部（例えば、キーボードやマウス等）や、各種情報を表示するための表示部（液晶ディスプレイ等）を有してもよい。
（通信部１１０について）
通信部１１０は、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等によって実現される。かかる通信部１１０は、ネットワークＮおよび基地局１５を介して、端末装置１０との間で情報の送受信を行う。
（記憶部１２０について）
記憶部１２０は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。かかる記憶部１２０は、基地局記憶部１２１と、フロア記憶部１２２と、ＧＭＭ記憶部１２３とを有する。また、記憶部１２０は、制御部１３０で実行されるＯＳ（Operating System）や各種プログラム、各種データを記憶する。
（基地局記憶部１２１について）
基地局記憶部１２１は、端末装置１０が受信した基地局１５のＢＳＳＩＤ等を格納する。図３は、実施形態に係る基地局記憶部の一例を示す図である。図３に示すように、基地局記憶部１２１は、「ＢＳＳＩＤ」、「代表緯度」、「代表経度」、「ＭａｘＲＳＳＩ」、「ＧＭＭＦｌａｇ」、「受信可能フロアＩＤ」といった項目を有する。
「ＢＳＳＩＤ」は、受信した基地局１５の電波から検出したＢＳＳＩＤであり、基地局１５を識別する。「代表緯度」および「代表経度」は、ＧＭＭパラメータを導出するために、事前に複数地点で電波強度の測定を行なうが（詳細は後述）最も電波強度が強かった位置の緯度および経度を示す。「ＭａｘＲＳＳＩ」は、前記代表緯度、代表経度での該当ＢＳＳＩＤの電波強度の実測値のうち最大のものを示す。図３の一行目の例では、例えば、電波強度として−７５．０ｄＢｍが計測されたことを示す。「ＧＭＭＦｌａｇ」は、位置推定に用いるＧＭＭパラメータを既に導出済であるか否かを示す。例えば、「１」は導出済を示し、「０」は未導出を示す。「受信可能フロアＩＤ」は、当該ＢＳＳＩＤを有する基地局１５の電波を受信可能なフロアのフロアＩＤを示す。
（フロア記憶部１２２について）
フロア記憶部１２２は、測位を行う建物内のフロアの情報等を格納する。図４は、実施形態に係るフロア記憶部の一例を示す図である。図４に示すように、フロア記憶部１２２は、「フロアＩＤ」、「フロア図面のファイル名」、「フロア図面の幅」、「フロア図面の高さ」、「フロアの緯度経度」、「階数」といった項目を有する。
「フロアＩＤ」は、フロアを識別する。フロアＩＤは、例えば、複数の建物に対応できるように、固有のＩＤを振ってもよい。「フロア図面のファイル名」は、フロア図面のファイルを示す。フロア図面は、例えば、柱、壁等が記入されたものである。「フロア図面の幅」および「フロア図面の高さ」は、例えば、フロア図面の横方向および縦方向のピクセル数である。「フロアの緯度経度」は、当該フロアのエリアを確定するためのものであり、例えば、フロアの左上、左下および右上の緯度経度を示す。「階数」は、フロアが建物内の何階であるかを示す。なお、これらの情報により、フロア図面のピクセル座標と緯度経度との相互変換が可能になる。
（ＧＭＭ記憶部１２３について）
ＧＭＭ記憶部１２３は、各フロアのＢＳＳＩＤおよび対応するＧＭＭ等を格納する。図５は、実施形態に係るＧＭＭ記憶部の一例を示す図である。図５に示すように、ＧＭＭ記憶部１２３は、「フロアＩＤ」、「ＢＳＳＩＤの数」、「ＢＳＳＩＤ」、「Ｋ」、「π」、「μｘ」、「μｙ」、「Σ１１」、「Σ１２」、「Σ２２」といった項目を有する。
「フロアＩＤ」は、フロアを識別する。「ＢＳＳＩＤの数」は、そのフロアで受信できる基地局１５の数、つまりＢＳＳＩＤの数を示す。「ＢＳＳＩＤ」は、基地局１５を識別する。「Ｋ」は、ＧＭＭパラメータであり、正規分布の混合数を示す。「π」は、ＧＭＭパラメータであり、各正規分布の重みを表す混合係数を示す。なお、全混合係数πの和は１となる。「μｘ」および「μｙ」は、ＧＭＭパラメータであり、正規分布のｘ方向およびｙ方向の平均を示す。「Σ１１」、「Σ１２」および「Σ２２」は、ＧＭＭパラメータであり、正規分布の分散共分散行列を示す。ここで、ＧＭＭパラメータを算出するＧＭＭについて、式（１）に示す。なお、式（１）は、規格化も考慮した正規分布の重ねあわせで表現したもので、ＧＭＭパラメータはこの式を元に導出する。また、式（２）は電波強度ＲＳＳＩとＧＭＭとの変換式を示し、係数α、βは最小２乗法により算出することができる（図示せず）。
Figure 0005705279
Figure 0005705279
２次元のＧＭＭの形状は、個々の正規分布の平均μ、分散共分散行列Σ、混合係数πにより決定する。位置特定サーバ１００では、ＧＭＭを用いてフロアの電波強度の分布を表している。
ここで、ＧＭＭの算出について説明する。なお、ＧＭＭの算出については、論文「A Wireless LAN Location Estimation Method Based on Gaussian Mixture Model」（SUSUMU FUJITA，KATSUHIKO KAJI and NOBUO KAWAGUCHI；情報処理学会論文誌 Vol.52 No.3 1069-1081（Mar. 2011））による。
まず、位置特定サーバ１００の管理者は、端末装置１０または他の測定装置を用いて、あるフロアにおける基地局１５の電波強度を測定する。電波強度の測定点は、例えば、数ｍ間隔等で設定する。管理者は、各測定点において複数回の測定を行い、その平均をその測定点の電波強度とする。管理者は、多数の測定点の電波強度のデータから、２次元点分布へ変換を行う。２次元点分布への変換は、測定点ごとに領域を分割し、各領域に電波強度に応じた数の点を撒くことで点の分布へと変換する。なお、領域の分割には、ボロノイ分割を用いることができる。
続いて、点の分布を、ＥＭアルゴリズムを用いてＧＭＭに変換する。ＥＭアルゴリズムは、ＥステップとＭステップとの２つの更新手続きがあり、対数尤度関数を計算して収束基準を満たすまで、ＥステップとＭステップとを繰り返す。このようにして算出したＧＭＭの一例を図６に示す。図６は、実施形態に係るＧＭＭの一例を示す説明図である。ＧＭＭは、ガウス関数（釣鐘型関数）の組み合わせであり、山脈状のいわゆるヒートマップで表すことができる。図６では、ヒートマップの等高線、つまり、電波強度が同じ値または所定範囲内である部分を同一のハッチングとして表している。
（制御部１３０について）
図２の説明に戻って、制御部１３０は、例えば、ＣＰＵやＭＰＵ等によって、内部の記憶装置に記憶されているプログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部１３０は、例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の集積回路により実現される。
かかる制御部１３０は、図２に示すように、判定部１３１と、推定部１３２と、算出部１３３と、特定部１３４とを有し、以下に説明する情報処理の機能や作用を実現または実行する。なお、制御部１３０の内部構成は、図２に示した構成に限られず、後述する情報処理を行う構成であれば他の構成であってもよい。
（判定部１３１について）
判定部１３１は、端末装置１０からＢＳＳＩＤおよび電波強度の実測値を受信すると、フロアＩＤごとに、つまり建物のフロアごとに、固有のＢＳＳＩＤの数をカウントする。すなわち、判定部１３１は、基地局記憶部１２１を参照して、受信したＢＳＳＩＤのうち、あるフロアでのみ受信可能である基地局１５のＢＳＳＩＤの数を抽出する。判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤがない場合には、基地局記憶部１２１を参照して、受信可能なフロアを可能性のあるフロアとして抽出し、抽出したフロアのフロアＩＤおよび電波強度の実測値を推定部１３２に出力する。
判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤがある場合には、固有のＢＳＳＩＤの数が最大のフロアを決定する。判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤの数が最大のフロアが１つの場合には、決定したフロアを端末装置１０が存在するフロアと特定する。判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤの数が最大のフロアが複数の場合には、固有のＢＳＳＩＤの中で電波強度の実測値が最大のＢＳＳＩＤが属するフロアを、端末装置１０が存在するフロアと特定する。
判定部１３１は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出する。判定部１３１は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できた場合には、抽出したＢＳＳＩＤを推定部１３２に出力する。判定部１３１は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できなかった場合には、例えば、所定の閾値を１０ｄＢｍ下げて、再度ＢＳＳＩＤを抽出する。判定部１３１は、下げた閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できた場合には、抽出したＢＳＳＩＤを推定部１３２に出力する。判定部１３１は、下げた閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できなかった場合には、例えば、所定の閾値を再度１０ｄＢｍ下げて、再々度ＢＳＳＩＤを抽出する。判定部１３１は、２回下げた閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できた場合には、抽出したＢＳＳＩＤ、特定したフロアのフロアＩＤおよび電波強度の実測値を推定部１３２に出力する。判定部１３１は、２回下げた閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できなかった場合には、エラー処理を行う。また、判定部１３１は、電波強度の実測値を算出部１３３に出力する。
（推定部１３２について）
推定部１３２は、判定部１３１から可能性のあるフロアまたは特定したフロアのフロアＩＤ、ＢＳＳＩＤ、および、電波強度の実測値が入力される。推定部１３２は、可能性のあるフロアのフロアＩＤが入力された場合は、例えば、フロアＩＤの若い順に１つのフロアＩＤを選択する。推定部１３２は、入力されたフロアＩＤのフロアについて、電波強度の実測値が閾値より大きいＢＳＳＩＤが抽出済であるか否かを判定する。推定部１３２は、電波強度の実測値が閾値より大きいＢＳＳＩＤが抽出済でない場合、つまり、可能性のあるフロアのフロアＩＤが入力された場合、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出する。推定部１３２は、電波強度の実測値が閾値より大きいＢＳＳＩＤが抽出済である場合、および、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できた場合には、ＧＭＭ記憶部１２３から当該フロアにおける抽出したＢＳＳＩＤのＧＭＭパラメータを読み込んで、パーティクルフィルタに設定する。
推定部１３２は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できなかった場合、または、パーティクルフィルタにＧＭＭパラメータが設定できなかった場合には、例えば、所定の閾値を１０ｄＢｍ下げて、再度ＢＳＳＩＤを抽出する。推定部１３２は、判定部１３１と同様に２回閾値を下げてＢＳＳＩＤが抽出できるか試す。なお、推定部１３２は、２回閾値を下げてＢＳＳＩＤが抽出できない場合は、エラー処理を行う。推定部１３２は、パーティクルフィルタにＧＭＭパラメータが設定できた場合には、パーティクルフィルタで端末装置１０の位置を推定する。推定部１３２は、判定部１３１から可能性のあるフロアのフロアＩＤが入力された場合は、推定した端末装置１０の位置、および、推定に用いたフロアＩＤを算出部１３３に出力する。また、推定部１３２は、判定部１３１から特定したフロアのフロアＩＤが入力された場合は、推定した端末装置１０の位置、特定したフロアのフロアＩＤ、および、フロア記憶部１２２から読み出した特定したフロアの図面等の情報を、位置情報として通信部１１０を介して端末装置１０に送信する。
ここで、パーティクルフィルタによる位置の推定について説明する。図７は、実施形態に係る位置推定処理のパーティクルの初期配置の一例を示す説明図である。図７の例では、フロアＦ２にパーティクル２６が均等に配置されている。各パーティクル２６は、基地局１５のＧＭＭにおける存在確率に応じて移動する。つまり、各パーティクル２６は、存在確率に応じて重み付けを行い、ランダムウォークを加えてリサンプリングを行う。各パーティクル２６の重みは、他のパーティクル２６が次に移動する場所の確率として扱うと、重みの大きなパーティクル２６の周囲に他のパーティクル２６の多くが再配置される。図８は、実施形態に係る位置推定処理のパーティクルの再配置後の一例を示す説明図である。図８の例では、例えば、重みの大きなパーティクル２６の周囲に、他のパーティクル２６が集合した状態を示す。すなわち、端末装置１０の推定位置２７は、重みの大きなパーティクル２６付近であると推定できる。
（算出部１３３について）
算出部１３３は、推定部１３２から推定した端末装置１０の位置およびフロアＩＤが入力される。また、算出部１３３は、判定部１３１から電波強度の実測値が入力される。算出部１３３は、フロアＩＤに基づき基地局記憶部１２１を参照し、フロアＩＤが示すフロアで受信可能なＢＳＳＩＤ（基地局１５）を抽出する。算出部１３３は、抽出したＢＳＳＩＤのＧＭＭをＧＭＭ記憶部１２３から読み込んで、端末装置１０の推定位置におけるＢＳＳＩＤの電波強度を算出し、電波強度の推定値とする。
ここで、端末装置１０の推定位置におけるＢＳＳＩＤの電波強度の推定値の算出について説明する。図９は、実施形態に係る推定値算出処理の一例を示す説明図である。例えば、端末装置１０の推定位置を推定位置２１、フロアＩＤをＦ３とし、フロアＦ３で受信可能な基地局１５が基地局１５Ａ〜１５Ｃであり、基地局１５Ａ〜１５Ｃに対応するＧＭＭが、ＧＭＭ１２３Ａ〜１２３Ｃであったとする。このとき、算出部１３３は、推定位置２１におけるＧＭＭ１２３Ａから、電波強度の推定値２１Ａを算出する。同様に、算出部１３３は、推定位置２１におけるＧＭＭ１２３Ｂから、電波強度の推定値２１Ｂを算出し、推定位置２１におけるＧＭＭ１２３Ｃから、電波強度の推定値２１Ｃを算出する。
算出部１３３は、受信した電波強度の実測値と、推定位置２１におけるＢＳＳＩＤごとの電波強度の推定値とから正規分布に基づいて、端末装置１０が当該フロアに存在する確率を算出する。端末装置１０が当該フロアに存在する確率は、例えば、電波強度の推定値と実測値との差に応じて算出できる。ここで、図９の例で説明すると、電波強度の実測値は、実測値２０Ａ〜２０Ｃであったとする。このとき、実測値２０Ａ〜２０Ｃは、ＧＭＭ上では、図９の水平面に示すように円環状の部分に対応すると仮定する。ここで、電波強度の推定値２１Ａ〜２１Ｃと、電波強度の実測値２０Ａ〜２０Ｃとは、重なる部分が存在する。つまり、電波強度の推定値２１Ａ〜２１Ｃと電波強度の実測値２０Ａ〜２０Ｃとの差は、ほとんどないといえる。ここで、確率は、ＢＳＳＩＤごとに式（３）に示す１次元の正規分布で表現でき、端末装置１０が当該フロアに存在する確率は、例えば、ＢＳＳＩＤが３つ抽出できたフロアＡの場合、式（４）に示すように、ＢＳＳＩＤの確率の平均値とすることができる。また、例えば、ＢＳＳＩＤが２つ抽出できたフロアＢの場合、同様に、式（５）に示すように、ＢＳＳＩＤの確率の平均値とすることができる。
Figure 0005705279
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ここで、図１０に他の例としてフロアＦ２を示す。図１０は、実施形態に係る推定値算出処理の一例を示す説明図である。図１０の例では、端末装置１０の推定位置が推定位置２５であり、電波強度の実測値は△印で示し、実測値２４Ａ〜２４Ｃであったとする。また、基地局１５Ａ〜１５Ｃに対応するＧＭＭが、ＧＭＭ１２４Ａ〜１２４Ｃであったとする。このとき、実測値２４Ａは、ＧＭＭ１２４Ａ上に相当する値がないため、図１０の水平面に示すように、最も値が近い、つまり、ＧＭＭ１２４Ａの山の頂点の値となる。また、実測値２４Ｂに対応する位置は、ＧＭＭ上では、図１０の水平面に示すように円環状となる。さらに、実測値２４Ｃは、ＧＭＭ１２４Ｃ上の相当する値が丁度山の頂点となっているとする。
算出部１３３は、推定位置２５におけるＧＭＭ１２４Ａから、電波強度の推定値２５Ａを算出する。同様に、算出部１３３は、推定位置２５におけるＧＭＭ１２４Ｂから、電波強度の推定値２５Ｂを算出し、推定位置２５におけるＧＭＭ１２４Ｃから、電波強度の推定値２５Ｃを算出する。ところが、推定位置２５では、ＧＭＭ１２４Ｃは電波強度が測定限界以下であるため、算出部１３３は、例えば、−１２０ｄＢｍを推定値２５Ｃとする。
ここで、図１０の例で、電波強度の推定値２５Ａ〜２５Ｃと電波強度の実測値２４Ａ〜２４Ｃとの差をみると、推定値２５Ａと実測値２４Ａとでは、実測値２４Ａの方が大きい。また、推定値２５Ｂと実測値２４Ｂとでは、近い値であるが実測値２４Ｂの方が大きい。また、推定値２５Ｃと実測値２４Ｃとでは、実測値２４Ｃの方が大きい。すなわち、電波強度の推定値２５Ａ〜２５Ｃと電波強度の実測値２４Ａ〜２４Ｃから、式（３）〜（５）を用いて、端末装置１０が当該フロアに存在する確率を求めると、図９の例と比較して低くなる。
算出部１３３は、可能性のあるフロアのフロアＩＤの全てについて、端末装置１０の位置を推定したか否かを判定する。算出部１３３は、可能性のあるフロアが残っていれば、次のフロアＩＤについて位置推定処理および算出処理を行うように、推定部１３２に指示する。算出部１３３は、可能性のあるフロア全てについて端末装置１０の位置を推定した場合には、各フロアのフロアＩＤと、算出した各フロアにおける端末装置１０の推定位置および存在する確率とを対応付けて、特定部１３４に出力する。
（特定部１３４について）
特定部１３４は、算出部１３３から各フロアにおける端末装置１０の推定位置および存在する確率が入力されると、各フロアにおける端末装置１０の存在する確率を比較する。特定部１３４は、比較したフロアのうち端末装置１０の存在する確率が最も高いフロアを、端末装置１０が存在するフロアであると特定する。特定部１３４は、推定した端末装置１０の位置、特定したフロアのフロアＩＤ、および、フロア記憶部１２２から読み出した特定したフロアの図面等の情報を、位置情報として通信部１１０を介して端末装置１０に送信する。
〔６．位置特定処理〕
次に、実施形態に係る位置特定システム１による位置特定処理について説明する。図１１は、実施形態に係る位置特定サーバによる位置特定処理を示すフローチャートである。
まず、端末装置１０は、建物５の内部で基地局１５Ａ〜１５Ｃの電波を受信する。端末装置１０は、受信した電波から基地局１５Ａ〜１５ＣのＢＳＳＩＤを検出し、ＢＳＳＩＤごとに受信した電波の電波強度の実測値を取得する。端末装置１０は、ＢＳＳＩＤと電波強度の実測値を対応付けて、ネットワークＮを介して位置特定サーバ１００に送信する。
位置特定サーバ１００の判定部１３１は、端末装置１０からＢＳＳＩＤと電波強度の実測値を受信する（ステップＳ１１）。判定部１３１は、基地局記憶部１２１を参照して、受信したＢＳＳＩＤのうち、あるフロアでのみ受信可能である基地局１５のＢＳＳＩＤ（固有のＢＳＳＩＤ）の数を抽出してカウントする（ステップＳ１２）。判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤがあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤがない場合には（ステップＳ１３：否定）、受信したＢＳＳＩＤについて、基地局記憶部１２１を参照して、受信可能なフロアを可能性のあるフロアとして抽出し、抽出したフロアのフロアＩＤおよび電波強度の実測値を推定部１３２に出力する（ステップＳ１６）。判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤがある場合には（ステップＳ１３：肯定）、判定処理を実行する（ステップＳ１４）。
ここで、図１２を用いて判定処理を説明する。図１２は、実施形態に係る位置特定サーバによる判定処理を示すフローチャートである。判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤの数が最大のフロアを決定する（ステップＳ１４１）。判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤの数が最大のフロアが１つであるか否かを判定する（ステップＳ１４２）。判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤの数が最大のフロアが１つの場合には（ステップＳ１４２：肯定）、決定したフロアを端末装置１０が存在するフロアと特定する（ステップＳ１４３）。判定部１３１は、固有のＢＳＳＩＤの数が最大のフロアが２つ以上の場合には（ステップＳ１４２：否定）、固有のＢＳＳＩＤの中で電波強度の実測値が最大のＢＳＳＩＤが属するフロアを、端末装置１０が存在するフロアと特定する（ステップＳ１４４）。
判定部１３１は、電波強度が閾値より大きいＢＳＳＩＤの抽出をトライする回数ｎの初期値を１に設定する（ステップＳ１４５）。判定部１３１は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出する。判定部１３１は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できたか否かを判定する（ステップＳ１４６）。判定部１３１は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できた場合には（ステップＳ１４６：肯定）、抽出したＢＳＳＩＤを推定部１３２に出力して、位置推定処理を実行する（ステップＳ１５１）。
判定部１３１は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できなかった場合には（ステップＳ１４６：否定）、回数ｎが２より大きいか否かを判定する（ステップＳ１４７）。判定部１３１は、回数ｎが２以下である場合は（ステップＳ１４７：否定）、所定の閾値を１０ｄＢｍ下げ（ステップＳ１４８）、回数ｎに１を足して（ステップＳ１４９）、ステップＳ１４６に戻り再度ＢＳＳＩＤを抽出する。判定部１３１は、回数ｎが２より大きい場合は（ステップＳ１４７：肯定）、エラー処理を実行して処理を終了する（ステップＳ１５０）。
判定部１３１は、ステップＳ１４６〜Ｓ１４９の処理を繰り返し、所定の閾値を２回下げてＢＳＳＩＤの抽出を試みる。このとき、判定部１３１は、下げた閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できた場合には（ステップＳ１４６：肯定）、抽出したＢＳＳＩＤを推定部１３２に出力して、位置推定処理を実行する（ステップＳ１５１）。
ここで、図１３を用いて、位置推定処理を説明する。図１３は、実施形態に係る位置特定サーバによる位置推定処理を示すフローチャートである。推定部１３２は、判定部１３１から可能性のあるフロアのフロアＩＤが入力された場合、つまり、電波強度の実測値が閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出していない場合には、判定処理と同様の処理を実行する。このため、推定部１３２は、電波強度が閾値より大きいＢＳＳＩＤの抽出をトライする回数ｎの初期値を１に設定する（ステップＳ１５１１）。推定部１３２は、可能性のあるフロアのフロアＩＤが入力された場合は、例えば、フロアＩＤの若い順に１つのフロアＩＤを選択する。推定部１３２は、特定されたフロアのフロアＩＤが入力された場合は、当該フロアＩＤを選択する。推定部１３２は、選択されたフロアＩＤのフロアについて、電波強度の実測値が閾値より大きいＢＳＳＩＤが抽出済であるか否かを判定する（ステップＳ１５１２）。
推定部１３２は、電波強度の実測値が閾値より大きいＢＳＳＩＤが抽出済でない場合には（ステップＳ１５１２：否定）、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出する。推定部１３２は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できたか否かを判定する（ステップＳ１５１３）。推定部１３２は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できた場合には（ステップＳ１５１３：肯定）、ＧＭＭ記憶部１２３から当該フロアにおける抽出したＢＳＳＩＤのＧＭＭパラメータを読み込んで、パーティクルフィルタに設定する（ステップＳ１５１８）。
推定部１３２は、電波強度の実測値が所定の閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できなかった場合には（ステップＳ１５１３：否定）、回数ｎが２より大きいか否かを判定する（ステップＳ１５１４）。推定部１３２は、回数ｎが２以下である場合は（ステップＳ１５１４：否定）、所定の閾値を１０ｄＢｍ下げ（ステップＳ１５１５）、回数ｎに１を足して（ステップＳ１５１６）、ステップＳ１５１２およびステップＳ１５１３に戻り、再度ＢＳＳＩＤを抽出する。推定部１３２は、回数ｎが２より大きい場合は（ステップＳ１５１４：肯定）、エラー処理を実行して処理を終了する（ステップＳ１５１７）。
推定部１３２は、電波強度の実測値が閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出していない場合には、ステップＳ１５１２〜ステップＳ１５１６の処理を繰り返し、所定の閾値を２回下げてＢＳＳＩＤの抽出を試みる。このとき、推定部１３２は、下げた閾値より大きいＢＳＳＩＤを抽出できた場合には（ステップＳ１５１２：肯定）、ＧＭＭ記憶部１２３から当該フロアにおける抽出したＢＳＳＩＤのＧＭＭパラメータを読み込んで、パーティクルフィルタに設定する（ステップＳ１５１８）。
推定部１３２は、パーティクルフィルタにＧＭＭパラメータが設定できたか否かを判定する（ステップＳ１５１９）。推定部１３２は、パーティクルフィルタにＧＭＭパラメータが設定できた場合には（ステップＳ１５１９：肯定）、パーティクルフィルタで端末装置１０の位置を推定する（ステップＳ１５２０）。推定部１３２は、パーティクルフィルタにＧＭＭパラメータが設定できない場合には（ステップＳ１５１９：否定）、ステップＳ１５１４へ進み、再度、ＢＳＳＩＤを抽出する閾値を下げて、電波強度の実測値が閾値より大きいＢＳＳＩＤの抽出を試みる。
推定部１３２は、パーティクルフィルタで端末装置１０の位置を推定できたか否かを判定する（ステップＳ１５２１）。推定部１３２は、パーティクルフィルタで端末装置１０の位置を推定できた場合には（ステップＳ１５２１：肯定）、位置推定処理を終了して元の処理に戻る。推定部１３２は、パーティクルフィルタで端末装置１０の位置を推定できなかった場合には（ステップＳ１５２１：否定）、エラー処理を実行して処理を終了する（ステップＳ１５１７）。
図１２のステップＳ１５１の処理終了後、図１１の説明に戻って、推定部１３２は、推定した端末装置１０の位置、特定したフロアのフロアＩＤ、および、フロア記憶部１２２から読み出した特定したフロアの図面等の情報を、位置情報として通信部１１０を介して端末装置１０に送信する（ステップＳ１５）。端末装置１０の制御部１２は、位置特定サーバ１００から受信した位置情報を、例えば、地図上にマッピングして表示部１３に表示する。
続いて、ステップＳ１３で固有のＢＳＳＩＤがない場合に、ステップＳ１６で受信可能なフロアのフロアＩＤおよび電波強度の実測値を推定部１３２に出力した後について説明する。推定部１３２は、可能性のあるフロアのフロアＩＤが入力された場合は、例えば、フロアＩＤの若い順に１つのフロアＩＤを選択する。推定部１３２は、選択されたフロアＩＤのフロアについて、位置推定処理を実行する（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１７の位置推定処理は、ステップＳ１５１の位置推定処理と同様であるので、その説明を省略する。
推定部１３２は、可能性のあるフロアのフロアＩＤのうちの１つについて、位置推定処理が終了すると、推定した端末装置１０の位置、および、推定に用いたフロアＩＤを算出部１３３に出力する。
算出部１３３は、推定部１３２から推定した端末装置１０の位置およびフロアＩＤが入力されると、算出処理を実行する（ステップＳ１８）。ここで、図１４を用いて、算出処理を説明する。図１４は、実施形態に係る位置特定サーバによる算出処理を示すフローチャートである。
算出部１３３は、フロアＩＤに基づき基地局記憶部１２１を参照し、フロアＩＤが示すフロアで受信可能なＢＳＳＩＤ（基地局１５）を抽出する（ステップＳ１８１）。算出部１３３は、抽出したＢＳＳＩＤのＧＭＭをＧＭＭ記憶部１２３から読み込んで（ステップＳ１８２）、端末装置１０の推定位置におけるＢＳＳＩＤの電波強度を算出し、電波強度の推定値とする（ステップＳ１８３）。
算出部１３３は、判定部１３１から入力された電波強度の実測値と、端末装置１０の推定位置におけるＢＳＳＩＤごとの電波強度の推定値とから正規分布に基づいて、端末装置１０が当該フロアに存在する確率を算出する（ステップＳ１８４）。
図１１の説明に戻って、算出部１３３は、可能性のあるフロアのフロアＩＤの全てについて、端末装置１０の位置を推定したか否かを判定する（ステップＳ１９）。算出部１３３は、可能性のあるフロアのフロアＩＤの全てについて、端末装置１０の位置を推定していない場合には（ステップＳ１９：否定）、ステップＳ１７に戻り、次のフロアＩＤについて、ステップＳ１７およびステップＳ１８の処理を実行する。算出部１３３は、可能性のあるフロアのフロアＩＤの全てについて端末装置１０の位置を推定した場合には（ステップＳ１９：肯定）、各フロアのフロアＩＤと、算出した各フロアにおける端末装置１０の推定位置および存在する確率とを対応付けて、特定部１３４に出力する。
特定部１３４は、算出部１３３から各フロアにおける端末装置１０の推定位置および存在する確率が入力されると、各フロアにおける端末装置１０の存在する確率を比較する。特定部１３４は、比較したフロアのうち端末装置１０の存在する確率が最も高いフロアを、端末装置１０が存在するフロアであると特定する（ステップＳ２０）。特定部１３４は、推定した端末装置１０の位置、特定したフロアのフロアＩＤ、および、フロア記憶部１２２から読み出した特定したフロアの図面等の情報を、位置情報として通信部１１０を介して端末装置１０に送信する（ステップＳ１５）。端末装置１０の制御部１２は、位置特定サーバ１００から受信した位置情報を、例えば、地図上にマッピングして表示部１３に表示する。
〔７．効果〕
このように、位置特定サーバ１００は、各フロアにおける、端末装置が受信可能な基地局に対応する、電波強度を表すＧＭＭを記憶部に記憶し、端末装置１０が基地局１５から受信した電波の電波強度の実測値を受信し、受信した電波強度の実測値とＧＭＭとに基づいて、端末装置１０の位置をフロアごとに推定する。また、位置特定サーバ１００は、各フロアにおける、端末装置１０の推定された位置での電波強度の推定値を、基地局１５ごとに対応するＧＭＭに基づいて算出し、算出された電波強度の推定値と、計測された電波強度の実測値とに基づいて、端末装置が存在するフロアを特定する。これにより、位置特定サーバ１００は、小規模なデータベースで精度よくフロアを特定することができる。
また、位置特定サーバ１００は、算出された電波強度の推定値と、計測された電波強度の実測値との差を基地局１５ごとに算出し、算出された電波強度の差に応じて、基地局１５ごとに端末装置１０が各フロアに存在する確率を算出し、算出された基地局１５ごとの存在する確率に基づいて、端末装置１０が存在するフロアを特定する。これにより、位置特定サーバ１００は、端末装置１０が各フロアに存在する確率に基づいて、精度よくフロアを特定することができる。
また、位置特定サーバ１００は、算出された電波強度の推定値と、計測された電波強度の実測値との差を基地局１５ごとに算出し、算出された電波強度の差に応じて、各フロアにおける電波強度の差が算出された基地局１５ごとの確率の平均値を、端末装置１０が各フロアに存在する確率として算出し、算出された存在する確率に基づいて、端末装置１０が存在するフロアを特定する。これにより、位置特定サーバ１００は、基地局１５ごとの端末装置１０が各フロアに存在する確率の平均値を、端末装置１０が各フロアに存在する確率とすることができ、精度よくフロアを特定することができる。
また、位置特定サーバ１００は、さらに、予め１のフロアで受信したフロア固有基地局（ＢＳＳＩＤ）と当該フロアとを対応付けたフロア固有基地局情報を記憶部に記憶し、さらに、判定部１３１は、受信したフロア固有基地局の数が最も多いフロアを、端末装置１０が存在するフロアと判定する。また、位置特定サーバ１００は、判定部１３１で端末装置１０が存在するフロアを特定できない場合に、端末装置１０が存在するフロアを特定する。これにより、位置特定サーバ１００は、フロア固有基地局がある場合に、さらに軽い処理で精度よくフロアを特定することができる。
また、位置特定サーバ１００は、さらに、予め１のフロアで受信したフロア固有基地局（ＢＳＳＩＤ）と当該フロアとを対応付けたフロア固有基地局情報を記憶部に記憶し、さらに、判定部１３１は、受信したフロア固有基地局の数が最も多いフロアが複数存在する場合には、受信したフロア固有基地局の電波強度が最大のフロア固有基地局の属するフロアを、端末装置１０が存在するフロアと判定する。また、位置特定サーバ１００は、判定部１３１で端末装置１０が存在するフロアを特定できない場合に、端末装置１０が存在するフロアを特定する。これにより、位置特定サーバ１００は、フロア固有基地局が複数ある場合であっても、軽い処理で精度よくフロアを特定することができる。
〔８．その他〕
以上、本願の実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
また、上記実施形態では、算出部１３３で端末装置１０が各フロアに存在する確率として、基地局１５ごとの確率の平均値を用いたが、これに限定されない。算出部１３３は、例えば、基地局１５ごとの確率の平均値の代わりに、基地局１５ごとの確率の和を、各フロアのうち電波強度の差が算出された基地局１５が最も多いフロアの基地局の数で割った値を、端末装置１０が各フロアに存在する確率とすることができる。すなわち、位置特定サーバ１００は、算出された電波強度の推定値と、計測された電波強度の実測値との差を基地局１５ごとに算出し、算出された電波強度の差に応じて、各フロアにおける電波強度の差が算出された基地局１５ごとの確率の和を、各フロアのうち電波強度の差が算出された基地局１５が最も多いフロアの基地局１５の数で割った値を、端末装置１０が各フロアに存在する確率として算出し、算出された存在する確率に基づいて、端末装置１０が存在するフロアを特定する。これにより、位置特定サーバ１００は、電波強度の差が算出された基地局１５が最も多いフロアに重みを付けて、精度よくフロアを特定することができる。
また、上記実施形態では、判定部１３１で固有のＢＳＳＩＤの中で、電波強度の実測値が最大のＢＳＳＩＤが属するフロアを、端末装置１０が存在するフロアと特定したが、これに限定されない。判定部１３１は、例えば、受信したフロア固有のＢＳＳＩＤ（基地局１５）の最大電波強度が、基地局記憶部１２１に記憶された対応するフロア固有のＢＳＳＩＤの最大電波強度を超える場合には、当該フロア固有のＢＳＳＩＤの属するフロアを特定する候補から除外することができる。すなわち、位置特定サーバ１００は、記憶部に、さらに、予め１のフロアで受信したフロア固有基地局と、当該フロア、および、フロア固有基地局ごとの最大電波強度とを対応付けたフロア固有基地局情報を記憶し、さらに、判定部１３１は、受信したフロア固有基地局の最大電波強度が、記憶部に記憶された対応するフロア固有基地局の最大電波強度を超える場合には、当該フロア固有基地局の属するフロアを特定する候補から除外し、受信したフロア固有基地局の数が最も多いフロアを、端末装置１０が存在するフロアと判定する。また、位置特定サーバ１００は、判定部１３１で端末装置１０が存在するフロアを特定できない場合に、端末装置１０が存在するフロアを特定する。これにより、位置特定サーバ１００は、事前に測定した電波強度を上回る基地局１５が属するフロアを対象外とすることができ、軽い処理で精度よくフロアを特定することができる。
また、上記実施形態では、電波強度の推定値と実測値とに基づいて、端末装置１０が存在するフロアを特定したが、これに限定されない。例えば、端末装置１０で測定した電波強度の実測値Ｒと、各フロアｉでの最大電波強度Ｒｉｍａｘに基づいてフロアを特定するようにすることもできる。まず、位置特定システム１の管理者が、事前に各フロアｉの測定点ｊごとに差ｄｊｉ＝Ｒｊ−Ｒｉｍａｘを算出する。管理者は、差ｄｊｉに基づいて、パラメータｘ１＝差ｄｊｉの最大値、パラメータｘ２＝差ｄｊｉが正となる個数（つまり、他のフロアであることを示す）、パラメータｘ３＝差ｄｊｉの平均、パラメータｘ４＝差ｄｊｉが正のものの平均を算出する。また、管理者は、各フロアｉで測定されたＢＳＳＩＤの個数、つまり、基地局１５の数を取得する。次に、式（６）を用いて、多変量解析の判断分析により、係数ｋ１〜ｋ５を特定する。ここで、式（６）は、正しい場合には１となり、間違いの場合には０となる。次に、端末装置１０が実際に測位する場合には、端末装置１０で測定した電波強度の実測値を実測値Ｒとすると、位置特定サーバ１００は、差ｄｉ＝Ｒ−Ｒｉｍａｘを算出してパラメータｘ１〜ｘ５を算出し、式（６）が最大となるフロアを、端末装置１０が存在するフロアとして特定できる。これにより、位置特定サーバ１００は、各フロアの最大電波強度に基づいて、端末装置１０が存在するフロアを特定できる。
ｆ（ｘｉ）＝ｋ１・ｘ１＋ｋ２・ｘ２＋ｋ３・ｘ３＋ｋ４・ｘ４＋ｋ５・ｘ５ …（６）
また、上述した位置特定サーバ１００は、複数のサーバコンピュータで実現してもよいし、単一のサーバコンピュータで実現してもよい。また、機能によっては外部のプラットフォーム等をＡＰＩ（Application Programming Interface）やネットワークコンピューティングなどで呼び出して実現するなど、構成は柔軟に変更できる。
なお、上記実施形態における位置特定サーバ１００は、例えば図１５に示すような構成のコンピュータ２００によって実現される。図１５は、位置特定サーバの機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウエア構成図である。コンピュータ２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０４、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２０５、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２０６、およびメディアインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２０７を備える。
ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０３またはＨＤＤ２０４に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。ＲＯＭ２０３は、コンピュータ２００の起動時にＣＰＵ２０１によって実行されるブートプログラムや、コンピュータ２００のハードウエアに依存するプログラム等を格納する。
ＨＤＤ２０４は、ＣＰＵ２０１によって実行されるプログラムおよび当該プログラムによって使用されるデータ等を格納する。通信インターフェイス２０５は、通信回線２０９を介して他の機器からデータを受信してＣＰＵ２０１へ送り、ＣＰＵ２０１が生成したデータを、通信回線２０９を介して他の機器へ送信する。
ＣＰＵ２０１は、入出力インターフェイス２０６を介して、ディスプレイやプリンタ等の出力装置、および、キーボードやマウス等の入力装置を制御する。ＣＰＵ２０１は、入出力インターフェイス２０６を介して、入力装置からデータを取得する。また、ＣＰＵ２０１は、生成したデータを、入出力インターフェイス２０６を介して出力装置へ出力する。
メディアインターフェイス２０７は、記録媒体２０８に格納されたプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ２０２を介してＣＰＵ２０１に提供する。ＣＰＵ２０１は、当該プログラムを、メディアインターフェイス２０７を介して記録媒体２０８からＲＡＭ２０２上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。記録媒体２０８は、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＰＤ（Phase change rewritable Disk）等の光学記録媒体、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、または半導体メモリ等である。
コンピュータ２００が実施形態における位置特定サーバ１００として機能する場合、コンピュータ２００のＣＰＵ２０１は、ＲＡＭ２０２上にロードされたプログラムを実行することにより、判定部１３１、推定部１３２、算出部１３３、および特定部１３４の各機能を実現する。また、ＨＤＤ２０４には、基地局記憶部１２１、フロア記憶部１２２、ＧＭＭ記憶部１２３内のデータが格納される。
コンピュータ２００のＣＰＵ２０１は、これらのプログラムを、記録媒体２０８から読み取って実行するが、他の例として、他の装置から、通信回線２０９を介してこれらのプログラムを取得してもよい。
１ 位置特定システム
１０ 端末装置
１１，１１０ 通信部
１２，１３０ 制御部
１３ 表示部
１５ 基地局
１００ 位置特定サーバ
１２０ 記憶部
１２１ 基地局記憶部
１２２ フロア記憶部
１２３ ＧＭＭ記憶部
１３１ 判定部
１３２ 推定部
１３３ 算出部
１３４ 特定部
Ｎ ネットワーク

Claims (9)

  1. 各フロアにおける、端末装置が受信可能な基地局に対応する、電波強度を表すＧＭＭを記憶する記憶部と、
    前記端末装置が基地局から受信した電波の電波強度の実測値を受信する通信部と、
    前記受信した電波強度の実測値と前記ＧＭＭとに基づいて、前記端末装置の位置を前記フロアごとに推定する推定部と、
    前記各フロアにおける、前記端末装置の推定された位置での電波強度の推定値を、前記基地局ごとに対応する前記ＧＭＭに基づいて算出し、算出された電波強度の推定値と、前記電波強度の実測値とに基づいて、前記端末装置が存在するフロアを特定する特定部と
    を有することを特徴とする位置特定サーバ。
  2. 前記特定部は、算出された電波強度の推定値と、前記電波強度の実測値との差を前記基地局ごとに算出し、算出された電波強度の差に応じて、前記基地局ごとに前記端末装置が前記各フロアに存在する確率を算出し、算出された前記基地局ごとの前記存在する確率に基づいて、前記端末装置が存在するフロアを特定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置特定サーバ。
  3. 前記特定部は、算出された電波強度の推定値と、前記電波強度の実測値との差を前記基地局ごとに算出し、算出された電波強度の差に応じて、前記各フロアにおける前記電波強度の差が算出された前記基地局ごとの確率の平均値を、前記端末装置が前記各フロアに存在する確率として算出し、算出された前記存在する確率に基づいて、前記端末装置が存在するフロアを特定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置特定サーバ。
  4. 前記特定部は、算出された電波強度の推定値と、前記電波強度の実測値との差を前記基地局ごとに算出し、算出された電波強度の差に応じて、前記各フロアにおける前記電波強度の差が算出された前記基地局ごとの確率の和を、前記各フロアのうち前記電波強度の差が算出された前記基地局が最も多いフロアの前記基地局の数で割った値を、前記端末装置が前記各フロアに存在する確率として算出し、算出された前記存在する確率に基づいて、前記端末装置が存在するフロアを特定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置特定サーバ。
  5. 前記記憶部は、さらに、予め１のフロアで受信したフロア固有基地局と当該フロアとを対応付けたフロア固有基地局情報を記憶し、
    さらに、
    受信した前記フロア固有基地局の数が最も多いフロアを、前記端末装置が存在するフロアと判定する判定部を有し、
    前記特定部は、前記判定部で前記端末装置が存在するフロアを特定できない場合に、前記端末装置が存在するフロアを特定する
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の位置特定サーバ。
  6. 前記記憶部は、さらに、予め１のフロアで受信したフロア固有基地局と、当該フロア、および、前記フロア固有基地局ごとの最大電波強度とを対応付けたフロア固有基地局情報を記憶し、
    さらに、
    受信した前記フロア固有基地局の最大電波強度が、前記記憶部に記憶された対応する前記フロア固有基地局の最大電波強度を超える場合には、当該フロア固有基地局の属するフロアを特定する候補から除外し、受信した前記フロア固有基地局の数が最も多いフロアを、前記端末装置が存在するフロアと判定する判定部を有し、
    前記特定部は、前記判定部で前記端末装置が存在するフロアを特定できない場合に、前記端末装置が存在するフロアを特定する
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の位置特定サーバ。
  7. 前記記憶部は、さらに、予め１のフロアで受信したフロア固有基地局と当該フロアとを対応付けたフロア固有基地局情報を記憶し、
    さらに、
    受信した前記フロア固有基地局の数が最も多いフロアが複数存在する場合には、受信した前記フロア固有基地局の電波強度が最大の前記フロア固有基地局の属するフロアを、前記端末装置が存在するフロアと判定する判定部を有し、
    前記特定部は、前記判定部で前記端末装置が存在するフロアを特定できない場合に、前記端末装置が存在するフロアを特定する
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の位置特定サーバ。
  8. 位置特定サーバが、
    各フロアにおける、端末装置が受信可能な基地局に対応する、電波強度を表すＧＭＭを記憶部に記憶する記憶工程と、
    前記端末装置が基地局から受信した電波の電波強度の実測値を受信する受信工程と、
    前記受信した電波強度の実測値と前記ＧＭＭとに基づいて、前記端末装置の位置を前記フロアごとに推定する推定工程と、
    前記各フロアにおける、前記端末装置の推定された位置での電波強度の推定値を、前記基地局ごとに対応する前記ＧＭＭに基づいて算出し、算出された電波強度の推定値と、前記電波強度の実測値とに基づいて、前記端末装置が存在するフロアを特定する特定工程と
    を実行することを特徴とする位置特定方法。
  9. コンピュータに、
    各フロアにおける、端末装置が受信可能な基地局に対応する、電波強度を表すＧＭＭを記憶部に記憶する記憶手順と、
    前記端末装置が基地局から受信した電波の電波強度の実測値を受信する受信手順と、
    前記受信した電波強度の実測値と前記ＧＭＭとに基づいて、前記端末装置の位置を前記フロアごとに推定する推定手順と、
    前記各フロアにおける、前記端末装置の推定された位置での電波強度の推定値を、前記基地局ごとに対応する前記ＧＭＭに基づいて算出し、算出された電波強度の推定値と、前記電波強度の実測値とに基づいて、前記端末装置が存在するフロアを特定する特定手順と
    を実行させることを特徴とする位置特定プログラム。
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