JP5818779B2 - フィンガープリント法を用いた位置検出システム及び位置検出方法 - Google Patents
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Description
[(record1:valueA-record2:valueA)^2+(record1:valueB-record2:valueB)^2+…+(record1:valueX-record2:valueX)^2]
の平方根に等しいような、二つのレコードを比較する最小二乗関数として定義されるFNerrorが用いられる。
[(RecordContents(x,y):signalLevelFromNodeA-MeasuredRecord:signalLevelFromNodeA)^2+
(RecordContents(x,y):signalLevelFromNodeB-MeasuredRecord:signalLevelFromNodeB)^2+…+
(RecordContents(x,y):signalLevelFromNodeX-MeasuredRecord:signalLevelFromNodeX)^2]
の平方根と等しい。個別に全ての(x,y)のためのFNerrorを計算した後、ターゲットデバイスの位置についての最善の推定値は、FNerror[RecordContents(x,y),MeasuredRecord]が最小となる位置(x,y)である。一つの実施形態において、ターゲットデバイスを見つけることのできる、もっともらしい、あるいは可能性のあるノードは、グラフ及び/又はリストの中に示され得る。ターゲットデバイスが既知のノードにおいて存在する確率は、そのグラフ又はリストに含まれることができる。一つの例において、FNerrorは、x、y軸上のノード位置、及びz軸上の確率の表示としてのFNerrorとともに、三次元グラフ上に示される。
1)問題に対する可能性のある解である個体の、ランダムな集団を生成する;
2)個々の個体の適合度を評価する、すなわちいかに良く個々の個体が問題を解くかを決定する;
3)評価された適合度を踏まえて、問題に対する潜在的な解である個体の新しい集団へと進化させる;
4)繰り返しの数又は所定の適合度のような、停止基準が満たされて停止するまで、評価と進化が繰り返される
進化的アルゴリズムは、位置検出方法100に適用できる。予測信号強度の決定104において、ノードにおけるフィールドデバイスからの予測信号強度は、ランダムに選択されるノードの初期集団のために決定される。少なくとも一つの有効なノードを決定する段階110は、前記初期集団の適合度を試験する段階と;前記適合度に基づいて前記初期集団からノードの少なくとも一つの追加集団へと進化させる段階と;前記少なくとも一つの追加集団の適合度を試験する段階と;ターゲットデバイスの位置として有効なノードの少なくとも一つを、所定の適合度の値と所定の繰り返しの数とからなるグループから選択される基準に基づいて、決定する段階と;を含む。少なくとも一つの追加集団へと進化させる段階は、遺伝システムと人工免疫システムとから選択されるシステムを用いて、すなわち、遺伝的アルゴリズムに基づく遺伝システム又は人工免疫システムアルゴリズムに基づく人工免疫システムを適用して、少なくとも一つの追加集団を進化させる段階を含む。
P1=(x1,y1)
P2=(x2,y2)
である。交叉は、それぞれの親の部分を、二つの子へと組み合わせる。したがって、P1及びP2を前提として、交叉は二つの親の間でy成分を交換でき、
C1=(x1,y2)
C2=(x2,y1)
を生成する。突然変異は、次に、それらの子のそれぞれを(場合により)わずかに修正する。例えば、
C1_m=(x1+2,y2)
C2_m=(x2-1,y1+3)
である。当業者は、交叉及び突然変異がどのように生じるかについて、多数のバリエーションが存在することを理解するだろう。両方の操作は、一般的には所定の確率に基づく。例えば、交叉は80%の確率で発生し、一方突然変異は5%程度の確率で発生する。二つの親の間の平均の位置は、交叉についての、別の可能性のある形態であり得る。これらは、次に、場合によっては突然変異され得る。
−集団pop、サイズN
−While 繰り返しi<MAX_it
− While next_pop.size<=pop.size
− popから二つの親をランダムに選択する。それぞれの個体の適合度に一般的には比例する。
− いくつかの所定の確率に従って交叉を実行する(二つの掛け合わせた子を生成するために、それぞれの親の個体の“遺伝的な”表現の部分を組み合わせる)
− いくつかの所定の確率に従って突然変異を実行する(情報のランダムな“遺伝的な”ビットを変化させる)
− 二つの子をnext_popに加える
− next_popが生成されるまで繰り返す
−停止基準まで繰り返す
人工免疫システムアルゴリズムに基づく人工免疫システムのために、高い適合度の個体は、個体の新たな集団へと進化させるために、クローン化され突然変異される。人工免疫システムアルゴリズムの一つの種類は、クローン選択理論に基づく。クローン選択理論は、CLONALGクローン選択において実装されるような、適合度に比例するクローン化及び反比例による突然変異を採用する。適合度に比例するクローン化と、適合度に反比例する突然変異との組み合わせにより、人工免疫システムアルゴリズムは、現在の良い解の周辺で局所探索を実行することができる。適合度は、人工免疫システムアルゴリズムに基づく人工免疫システムの親和度としても知られる。
Claims (20)
- 位置検出方法であって:
複数のフィールドデバイスと一つのターゲットデバイスとに関連する領域に対応して設けられた格子の中の複数のノードを定義する段階と;
前記複数のノードにおける前記フィールドデバイスからの予測信号強度を、前記フィールドデバイスの位置と対応するノードまでの距離を用いて決定する段階であって、特定のノードにおけるそれぞれの予測信号強度は、前記フィールドデバイスの一つと関連する、段階と;
前記ターゲットデバイスと通信する前記フィールドデバイスのそれぞれのための、前記ターゲットデバイスにおける前記フィールドデバイスからの実信号強度を測定する段階であって、それぞれの実信号強度は前記フィールドデバイスの一つと関連する、段階と;
特定のフィールドデバイスの実信号強度より大きいか又は等しい、特定のフィールドデバイスの予測信号強度を有する前記ノードを有効なノードとして指定する段階と;
前記有効なノードのうち、前記フィールドデバイスの実信号強度が、前記フィールドデバイスの予測信号強度のフィンガープリントと一致する、少なくとも一つのノードを決定する段階と;
を有する、位置検出方法。 - 前記予測信号強度を決定する段階は、
信号伝搬、予測される不確実性を含む信号伝搬、既知の障害物、潜在的な障害の確率及び空気湿度からなるグループから選択されるモデル化のファクターを用いて予測信号強度を決定する段階
をさらに有する、請求項1に記載の位置検出方法。 - 少なくとも一つのフィールドデバイスがオフラインであるときを検出する段階
をさらに含み、
前記予測信号強度を決定する段階は、
少なくとも一つのオフラインのフィールドデバイスを明らかにする予測信号強度を決定する段階
をさらに有する、請求項1に記載の位置検出方法。 - 前記実信号強度は第一の実信号強度であり、
前記ターゲットデバイスと通信する前記フィールドデバイスのそれぞれのための、前記ターゲットデバイスの第二の実信号強度を測定する段階であって、それぞれの実信号強度は前記フィールドデバイスの一つに関連する、段階と;
前記第二の実信号強度を前記第一の実信号強度と比較する段階と;
前記比較に基づいて前記領域内で物体が動いている可能性を決定する段階と;
を有する、請求項1に記載の位置検出方法。 - 前記複数のノードにおいて、補助的な予測位置パラメータを決定する段階と;
前記実信号強度が前記予測信号強度と等しい前記有効なノードの少なくとも一つにおける補助的な実位置パラメータを測定する段階と;
前記補助的な予測位置パラメータと前記補助的な実位置パラメータとを比較する段階と;
をさらに有する、請求項1に記載の位置検出方法。 - 前記補助的な実位置パラメータは、WiFi信号強度、温度、電気的雑音、光源レベル及び雑音レベルからなるグループから選択される
ことを特徴とする、請求項5に記載の位置検出方法。 - 固定されたフィールドデバイスの既知の場所から少なくとも一つのフィールドデバイスの位置を推定する段階
をさらに有する、請求項1に記載の位置検出方法。 - 前記有効なノードのうち、前記フィールドデバイスの実信号強度が前記フィールドデバイスの予測信号強度のフィンガープリントと一致する少なくとも一つのノードについて、予測されるノード位置を決定する段階と;
前記有効なノードのうち、前記実信号強度が前記予測信号強度と厳密に一致する少なくとも一つのノードについて、実際のノード位置を測定する段階と;
前記予測されるノード位置と前記実際のノード位置とを比較する段階と;
をさらに有する、請求項1に記載の位置検出方法。 - 前記予測信号強度を決定する段階は、
前記予測されるノード位置と前記実際のノード位置とを比較することによる差に対して前記予測信号強度を補正する段階
をさらに有する、請求項8に記載の位置検出方法。 - 前記少なくとも一つのノードを決定する段階は、
信号強度における予測可能な変動のために前記予測信号強度を重み付けする段階
をさらに有する、請求項1に記載の位置検出方法。 - 前記予測信号強度を決定する段階は、ランダムに選択される複数のノードの初期集団のために、複数のノードにおける前記フィールドデバイスからの予測信号強度を決定する段階を有し、
前記少なくとも一つのノードを決定する段階は、
前記初期集団の適合度を試験する段階と;
前記適合度に基づいて前記初期集団から、複数のノードの、少なくとも一つの追加集団へと進化させる段階と;
前記少なくとも一つの追加集団の適合度を試験する段階と;
前記ターゲットデバイスの位置として前記有効なノードの少なくとも一つを、所定の適合度の値と所定の繰り返しの数とからなるグループから選択される基準に基づいて、決定する段階と;
を有する、請求項1に記載の位置検出方法。 - 前記少なくとも一つの追加集団へと進化させる段階は、遺伝的システムと人工免疫システムとからなるグループから選択されるシステムを用いて、少なくとも一つの追加集団へと進化させる段階
を有する、請求項11に記載の位置検出方法。 - 位置検出システムであって:
一つのターゲットデバイスと;
複数のフィールドデバイスと;
一つのプロセッサと;
を有し、前記プロセッサは:
前記複数のフィールドデバイスと前記一つのターゲットデバイスとに関連する領域に対応して設けられた格子の中の複数のノードにおける前記フィールドデバイスからの予測信号強度を、前記フィールドデバイスの位置と対応するノードまでの距離を用いて決定し、特定のノードにおけるそれぞれの予測信号強度は、前記フィールドデバイスの一つと関連し;
前記ターゲットデバイスと通信する前記フィールドデバイスのそれぞれのための、前記ターゲットデバイスにおける前記フィールドデバイスからの実信号強度を測定し、それぞれの実信号強度は前記フィールドデバイスの一つと関連し;
特定のフィールドデバイスの実信号強度より大きいか又は等しい、特定のフィールドデバイスの予測信号強度を有する前記ノードを有効なノードとして指定し;
前記有効なノードのうち、前記フィールドデバイスの実信号強度が、前記フィールドデバイスの予測信号強度のフィンガープリントと一致する、少なくとも一つのノードを決定する;
よう機能することを特徴とする、位置検出システム。 - 前記プロセッサは、
少なくとも一つのフィールドデバイスがオフラインであるときを検出し、予測信号強度の決定において少なくとも一つのオフラインのフィールドデバイスを明らかにする
ようさらに機能する、請求項13に記載の位置検出システム。 - 前記実信号強度は第一の実信号強度であり、
前記プロセッサは:
前記ターゲットデバイスと通信する前記フィールドデバイスのそれぞれのための、前記ターゲットデバイスの第二の実信号強度を測定し、それぞれの実信号強度は前記フィールドデバイスの一つに関連し;
前記第二の実信号強度を前記第一の実信号強度と比較し;
前記比較に基づいて前記領域内で物体が動いている可能性を決定する;
ようさらに機能する、請求項13に記載の位置検出システム。 - 前記実信号強度が前記予測信号強度と等しい前記有効なノードの少なくとも一つにおける補助的な実位置パラメータを測定するよう機能する、補助的な位置パラメータのためのセンサ
をさらに有し、
前記プロセッサは、
前記複数のノードにおける補助的な予測位置パラメータを決定し;
前記補助的な予測位置パラメータと前記補助的な実位置パラメータとを比較する;
ようさらに機能する、請求項13に記載の位置検出システム。 - 前記プロセッサは、
固定されたフィールドデバイスの既知の場所から少なくとも一つのフィールドデバイスの位置を推定する
ようさらに機能する、請求項13に記載の位置検出システム。 - 前記有効なノードのうち、前記実信号強度が前記予測信号強度と厳密に一致する少なくとも一つのノードについて、実際のノード位置を測定するよう機能する、位置センサ
をさらに有し、
前記プロセッサは、
前記有効なノードのうち、前記実信号強度が前記予測信号強度のフィンガープリントと一致する少なくとも一つのノードについて、予測されるノード位置を決定し;
前記予測されるノード位置と前記実際のノード位置とを比較する;
ようさらに機能する、請求項13に記載の位置検出システム。 - 前記プロセッサは、
信号強度における予測可能な変動のために前記予測信号強度を重み付けする
ようさらに機能する、請求項13に記載の位置検出システム。 - 位置検出方法であって:
一つのターゲットデバイスと複数のフィールドデバイスとに関連する領域に対応して設けられた格子の中の複数のノードを定義する段階と;
前記フィールドデバイスにおける前記ターゲットデバイスの予測信号強度を、前記フィールドデバイスの位置と対応するノードまでの距離を用いて決定する段階であって、特定のフィールドデバイスにおけるそれぞれの予測信号強度は、前記複数のノードの一つと関連する、段階と;
前記ターゲットデバイスと通信する前記フィールドデバイスのそれぞれのための、前記フィールドデバイスにおける前記ターゲットデバイスからの実信号強度を測定する段階であって、それぞれの実信号強度は前記フィールドデバイスの一つと関連する、段階と;
前記特定のフィールドデバイスの実信号強度より大きいか又は等しい、前記特定のフィールドデバイスの予測信号強度を有する前記ノードを有効なノードとして指定する段階と;
前記有効なノードのうち、前記フィールドデバイスの実信号強度が、前記フィールドデバイスの予測信号強度のフィンガープリントと一致する、少なくとも一つのノードを決定する段階と;
を有する、位置検出方法。
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