JP5975106B2 - 判定方法、判定プログラム、判定装置および判定システム - Google Patents

判定方法、判定プログラム、判定装置および判定システム Download PDF

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Description

本発明は、判定方法、判定プログラム、判定装置および判定システムに関する。
複数の受信装置と複数の無線端末を用いて無線端末の位置を判定する技術が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。また、複数の観測装置と複数のノード（無線センサ等）を用いたＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）システムが知られている（たとえば、下記特許文献２参照。）。
また、アドホックネットワークにおいて、携帯端末装置から基地局までの無線信号のホップ数に基づいて複数の基地局と携帯端末装置との間の各距離を推定し、推定結果に基づいて携帯端末装置の位置を判定する技術が知られている（たとえば、下記特許文献３参照。）。また、複数のセンサ付無線端末に散在させ、それらが協調して環境や物理的状況を採取する無線ネットワークであるセンサネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）が知られている。
特開２００７−２２１５４１号公報 特開２０１０−２１３２７８号公報 特開２００６−２２９８４５号公報
しかしながら、上述した従来技術では、散在するノードの分布が一様でなくノードの空白領域が存在すると、無線信号が空白領域を迂回して伝送される場合があり、この場合は無線信号の送信元の位置を精度よく判定することができないという問題がある。
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ノードの位置判定の精度の向上を図ることができる判定方法、判定プログラム、判定装置および判定システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、複数の無線通信装置を有する所定領域の周囲に設けられた複数の観測装置のそれぞれが、前記複数の無線通信装置のうちの１の無線通信装置から送信された無線信号が、前記複数の無線通信装置によりマルチホッピング通信されて前記観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得し、前記複数の観測装置のそれぞれが、取得した前記ホップ数情報が示すホップ数に基づく前記観測装置と前記１の無線通信装置との間の推定距離から、前記１の無線通信装置の位置の候補を示す推定線を算出し、前記複数の観測装置のそれぞれが、前記所定領域のうちの前記無線通信装置が存在しない空白領域を示す情報に基づいて、算出した前記推定線を補正し、補正した前記推定線の交点に基づいて前記１の無線通信装置の位置を判定する判定方法、判定プログラム、判定装置および判定システムが提案される。
本発明の一側面によれば、ノードの位置判定の精度の向上を図ることができるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１にかかる判定システムの一例を示す図である。 図２は、判定システムによる推定曲線の補正の一例を示す図（その１）である。 図３は、判定システムによる推定曲線の補正の一例を示す図（その２）である。 図４は、判定システムによる推定曲線の補正の一例を示す図（その３）である。 図５は、判定装置および観測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図６は、ノードのハードウェア構成の一例を示す図である。 図７は、実施の形態１にかかる判定装置の構成の一例を示す図である。 図８は、実施の形態１にかかる判定装置の判定動作の一例を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態１にかかる判定装置の補正動作の一例を示すフローチャートである。 図１０は、ホップ数に基づく推定距離の算出の一例を示す図である。 図１１は、実施の形態２にかかる判定システムによる判定の一例を示す図（その１）である。 図１２は、実施の形態２にかかる判定システムによる判定の一例を示す図（その２）である。 図１３は、実施の形態２にかかる判定装置の構成の一例を示す図である。 図１４は、実施の形態２にかかる判定装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１５は、判定システムによるホップ数の観測動作の一例を示すシーケンス図である。
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる判定方法、判定プログラム、判定装置および判定システムの実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態１）
（実施の形態１にかかる判定システム）
図１は、実施の形態１にかかる判定システムの一例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる判定システム１００は、判定装置１１０と観測装置１２１〜１２３とを含んでいる。
判定装置１１０は、観測装置１２１〜１２３との間で通信可能な装置である。また、判定装置１１０は、観測装置１２１〜１２３とは別に設けられた装置であってもよいし、観測装置１２１〜１２３のいずれかに設けられた装置であってもよい。図１に示す例では、判定装置１１０が観測装置１２１に設けられている。
観測装置１２１〜１２３は、所定領域１０１を囲むように設けられている。そして、観測装置１２１〜１２３は、ノード群１０２においてマルチホッピング通信で転送された信号を観測する。マルチホッピング通信は、たとえば多数の端末（ノード群１０２）をアクセスポイントの介在なしに相互に多段接続することによる通信である。所定領域１０１にはノード群１０２の各ノードが散在している。所定領域１０１は、たとえば、コンクリート、土、水、空気などの物質で満たされた領域である。または、所定領域１０１は、宇宙空間などの真空の領域であってもよい。
ノード群１０２は、センサネットワークを形成する複数の無線通信装置である。具体的には、ノード群１０２の各ノードは、周囲の無線通信装置との間で無線通信が可能な無線通信装置である。また、ノード群１０２の各ノードは、温度、圧力、音などの検出を行うセンサを有しており、センサによるセンシング結果を示す無線信号を送信する。
そして、ノード群１０２の各ノードは、自装置の周囲のノードから送信された無線信号を受信し、受信した無線信号を自装置の周囲のノードへ転送することにより、無線信号をマルチホッピング転送する。これにより、ノード群１０２のいずれかのノードによって送信された無線信号は、ノード群１０２の他のノードによってマルチホッピング転送され、所定領域１０１の周囲の無線通信装置（たとえば観測装置１２１〜１２３）によって受信される。
また、ノード群１０２の各ノードが送信する無線信号には、最初の送信元からのホップ数を示すホップ数情報が含まれている。ホップ数は、マルチホッピング通信において転送される信号の最初の送信元からの転送回数を示す数であり、たとえば最初の送信元からの転送回数に１を加えた数である。ノード群１０２の各ノードは、無線信号を転送する際に、転送する無線信号に含まれるホップ数情報をインクリメントする。これにより、所定領域１０１の周囲の無線通信装置は、無線信号を受信した場合に、受信した無線信号が何ホップのマルチホッピング通信により自装置に到達したかを示す情報を得ることができる。
ノード群１０２は、たとえば所定領域１０１にばら撒かれたり、所定領域１０１を満たす物質に混ぜ込まれたりすることによって所定領域１０１に配置される。このため、ノード群１０２の各ノードの位置は未知である。また、ノード群１０２の各ノードの配置にはむらがあり、所定領域１０１にはノードが存在しない空白領域１０３が存在する場合がある。また、所定領域１０１の内部にある柱などの物体によって、ノードが存在しない空白領域１０３が発生する場合もある。たとえば、空白領域１０３は、両側に位置する各ノードが、電波が届かずに互いに無線を直接送受信できない大きさを有する領域である。
ノード群１０２に含まれる対象ノード１０４が、周囲に無線信号を送信したとする。たとえば、対象ノード１０４は、自装置が有するセンサによるセンシング結果を示す無線信号を送信する。対象ノード１０４が送信した無線信号は、ホップ数情報がインクリメントされながらノード群１０２によってマルチホッピング転送され、観測装置１２１〜１２３によって受信される。観測装置１２１〜１２３は、受信した無線信号のホップ数情報を判定装置１１０へ送信する。
判定装置１１０は、無線信号の送信元の対象ノード１０４の位置を判定する判定装置である。具体的には、判定装置１１０は、観測装置１２１〜１２３から受信したホップ数情報に基づいて、対象ノード１０４と観測装置１２１〜１２３との間の各推定距離を算出する。ホップ数情報に基づく推定距離の算出については後述する（たとえば図１０参照）。
判定装置１１０は、算出した推定距離に基づいて、観測装置１２１〜１２３のそれぞれを起点とする推定曲線１３１〜１３３を算出する。推定曲線１３１は、たとえば対象ノード１０４の推定位置の候補を示す線である。たとえば、推定曲線１３１は、観測装置１２１を中心とし、対象ノード１０４と観測装置１２１との間の推定距離を半径とする円弧である。
また、判定装置１１０は、空白領域１０３の範囲を示す空白領域情報を取得する。空白領域情報は、たとえば、ユーザによって判定装置１１０へ入力され、判定装置１１０のメモリに記憶されている。たとえば、ユーザは、所定領域１０１における空白領域１０３の位置を測定する。空白領域１０３の位置の測定には、たとえば、目視、測定器（Ｘ線撮影器など）、打音検査などを用いることができる。また、空白領域情報には、後述の判定装置１１１０による判定結果を用いてもよい。
そして、判定装置１１０は、推定曲線１３２と観測装置１２２との間に空白領域１０３が存在するため、空白領域１０３の範囲を示す空白領域情報に基づいて推定曲線１３２を補正する。空白領域情報に基づく推定曲線の補正については後述する（たとえば図２参照）。推定曲線１３２ａは、推定曲線１３２を補正した推定曲線である。判定装置１１０は、推定曲線１３１，１３２ａ，１３３の交点を算出することによって対象ノード１０４の位置を判定する。これにより、無線信号の送信元の対象ノード１０４の位置をより正確に判定することができる。
（判定システムによる推定曲線の補正）
図２は、判定システムによる推定曲線の補正の一例を示す図（その１）である。図２において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。たとえば、観測装置１２１と観測装置１２２が、空白領域１０３を挟むように配置されているとする。
＜空白領域の単位長さあたりの影響度の算出＞
判定装置１１０は、ホップ数に基づく推定距離における、空白領域１０３の単位長さあたりの影響度を算出する。具体的には、判定装置１１０は、まず、観測装置１２１と観測装置１２２の間で、ノード群１０２によるマルチホッピング通信を介して検査信号（無線信号）を送受信させることにより、観測装置１２１と観測装置１２２との間の無線信号のホップ数を取得する。そして、判定装置１１０は、取得したホップ数に基づく観測装置１２１と観測装置１２２との間の推定距離を算出する。ホップ数情報に基づく推定距離の算出については後述する（たとえば図１０参照）。
また、判定装置１１０は、観測装置１２１と観測装置１２２との間の実際の距離を示す距離情報を取得する。距離情報は、たとえばあらかじめ判定装置１１０のメモリに記憶されている。または、判定装置１１０は、観測装置１２１，１２２の各位置座標を示す情報に基づく演算により距離情報を取得してもよい。観測装置１２１，１２２の各位置座標は、たとえばあらかじめ判定装置１１０のメモリに記憶されていてもよいし、観測装置１２１，１２２から取得してもよい。
そして、判定装置１１０は、観測装置１２１と観測装置１２２との間の推定距離と実際の距離との差を算出する。
また、判定装置１１０は、観測装置１２１と観測装置１２２とを結ぶ直線を算出する。具体的には、観測装置１２１，１２２の位置座標をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）および（ｘ２，ｙ２）とする。判定装置１１０は、（ｙ２−ｙ１）ｘ＋（ｘ２−ｘ１）ｙ＋ｘ２ｙ１−ｘ１ｙ２＝０にｘ１，ｙ１，ｘ２，ｙ２を代入することによって観測装置１２１，１２２を結ぶ直線を算出することができる。図２に示す例では直線２１０が算出される。
つぎに、判定装置１１０は、算出した直線２１０と空白領域１０３の境界線との各交点を算出する。具体的には、判定装置１１０は、直線２１０を示す式と、空白領域１０３の範囲を示す式と、の連立方程式の解を算出することによって直線２１０と空白領域１０３の境界線との各交点を算出する。図２に示す例では交点２２１，２２２が算出される。
つぎに、判定装置１１０は、交点２２１，２２２の間の距離を算出する。つぎに、判定装置１１０は、観測装置１２１と観測装置１２２との間の推定距離と実際の距離との差を、交点２２１，２２２の間の距離で除算する。これにより、ホップ数に基づく推定距離における、空白領域１０３の単位長さあたりの影響度を算出することができる。
＜推定曲線の算出＞
図３は、判定システムによる推定曲線の補正の一例を示す図（その２）である。つぎに、判定装置１１０は、観測装置１２２の位置座標を中心とし、対象ノード１０４（図１参照）からのホップ数に基づく対象ノード１０４と観測装置１２２との間の推定距離を半径とする円弧を算出する。これにより観測装置１２２に基づく推定曲線３１０を算出することができる。
つぎに、判定装置１１０は、観測装置１２２の位置座標と推定曲線３１０との間に空白領域１０３の少なくとも一部が存在するか否かを判断する。観測装置１２２の位置座標と推定曲線３１０との間に空白領域１０３が存在しない場合は、判定装置１１０は推定曲線３１０を補正しない。
観測装置１２２の位置座標と推定曲線３１０との間に空白領域１０３の少なくとも一部が存在する場合は、判定装置１１０は、推定曲線３１０における点３１１を選択し、観測装置１２２と点３１１とを結ぶ直線３１２を算出する。
たとえば、観測装置１２２の位置座標を（ｘ０，ｙ０）とし、半径をｒとする円の円周上の点（ｘ１，ｙ１）は、（ｘ１−ｘ０）２＋（ｙ１−ｙ０）２＝ｒ２を満たす。したがって、点３１１と観測装置１２２の位置座標（ｘ０，ｙ０）を通る直線は（ｘ−ｘ１）／（ｘ０−ｘ１）＝（ｙ−ｙ１）／（ｙ０−ｙ１）となる。
つぎに、判定装置１１０は、算出した直線３１２が空白領域１０３との重複部分を有する場合に、直線３１２と空白領域１０３との交点３２１，３２２の間の距離を算出する。たとえば交点３２１，３２２の位置座標を（ｘ１，ｙ１）および（ｘ２，ｙ２）とすると、交点間の距離は√（（ｘ２−ｘ１）２＋（ｙ２−ｙ１）２）となる。これにより、直線３１２のうちの空白領域１０３との重複部分の長さを算出することができる。
つぎに、判定装置１１０は、取得した空白領域１０３の単位長さあたりの影響度に、算出した交点３２１，３２２の間の距離を乗算する。これにより、点３１１における空白領域１０３の影響度を算出することができる。
判定装置１１０は、点３１１を乗算結果の距離だけ観測装置１２２の位置座標の側に移動させる。点３１１ａは、点３１１を乗算結果の距離だけ観測装置１２２の位置座標の側に移動させた点である。具体的には、判定装置１１０は、（ｘ−ｘ１）／（ｘ０−ｘ１）＝（ｙ−ｙ１）／（ｙ０−ｙ１）かつ（ｘ１−ｘ）２＋（ｙ１−ｙ）２＝（点３１１における空白領域１０３の影響度）２となる点（ｘ，ｙ）を算出することによって点３１１ａを算出する。これにより、推定曲線３１０の点３１１を、空白領域１０３の影響度に基づいて補正することができる。
図４は、判定システムによる推定曲線の補正の一例を示す図（その３）である。図４に示すように、判定装置１１０は、推定曲線３１０の点３１１について行った補正を推定曲線３１０の他の各点についても行うことにより、空白領域１０３の影響度に基づいて推定曲線３１０を補正した推定曲線３１０ａを得ることができる。
このように、判定装置１１０は、ホップ数に基づいて算出した推定曲線（推定線）上の各点について、対象点と対象観測装置とを結ぶ直線に空白領域１０３との重複部分が存在する場合に、重複部分の長さを算出し、算出した長さに所定係数を乗算する。そして、判定装置１１０は、乗算結果に基づいて対象点を対象観測装置の側に変更することにより推定曲線を補正することができる。
所定係数は、空白領域１０３の単位長さあたりの影響度である。具体的には、判定装置１１０は、空白領域１０３を挟んで位置する観測装置１２１，１２２（各観測装置）の間の実際の距離と、観測装置１２１，１２２の間でノード群１０２によるマルチホッピング通信を介して送受信された無線信号のホップ数に基づく推定距離と、の差を算出する。観測装置１２１，１２２の間の実際の距離は、たとえば、判定装置１１０のメモリにあらかじめ記憶された距離情報によって取得することができる。判定装置１１０は、観測装置１２１，１２２を結ぶ直線のうちの空白領域１０３との重複部分の長さによって除算することによって所定係数を算出する。
（判定装置および観測装置のハードウェア構成）
図５は、判定装置および観測装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図１〜図３に示した判定装置１１０および観測装置１２１〜１２３は、たとえば図５に示す情報処理装置５００によって実現することができる。判定装置１１０および観測装置１２１〜１２３は、それぞれ別の情報処理装置５００によって実現してもよいし、１つの情報処理装置５００によって実現してもよい。
情報処理装置５００は、たとえば外部電源によって動作する。また、情報処理装置５００は、ＣＰＵ５０１と、メモリ５０２と、通信部５０３と、アンテナ５０４と、入出力インタフェース５０５と、バス５１０と、を備えている。ＣＰＵ５０１、メモリ５０２、通信部５０３、入出力インタフェース５０５は、バス５１０によって接続されている。
ＣＰＵ５０１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）は、情報処理装置５００の全体の制御を司る処理装置である。メモリ５０２には、たとえばメインメモリおよび補助メモリが含まれる記憶装置である。メインメモリは、たとえばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。メインメモリは、ＣＰＵ５０１のワークエリアとして使用される。補助メモリは、たとえば磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどの不揮発メモリである。補助メモリには、情報処理装置５００を動作させる各種のプログラムが記憶されている。補助メモリに記憶されたプログラムは、メインメモリにロードされてＣＰＵ５０１によって実行される。
通信部５０３は、アンテナ５０４によって他の通信装置との間で無線通信を行う。たとえば、通信部５０３は、判定装置１１０や、ノード群１０２のうちの自装置の周囲のノードとの間で無線通信を行う。また、通信部５０３と判定装置１１０との間の通信は有線通信であってもよい。通信部５０３は、ＣＰＵ５０１によって制御される。
入出力インタフェース５０５は、たとえば、ユーザからの操作入力を受け付ける入力デバイスや、ユーザへ情報を出力する出力デバイスなどを含む。入力デバイスは、たとえばキー（たとえばキーボード）やリモコンなどによって実現することができる。出力デバイスは、たとえばディスプレイやスピーカなどによって実現することができる。また、タッチパネルなどによって入力デバイスおよび出力デバイスを実現してもよい。入出力インタフェース５０５は、ＣＰＵ５０１によって制御される。
また、情報処理装置５００は、ノード群１０２から送信されたセンシング情報を、通信部５０３から受信して集約する。そして、情報処理装置５００は、集約したセンシング情報を入出力インタフェース５０５から出力する。また、情報処理装置５００は、集約したセンシング情報を、通信部５０３からインターネット等のネットワーク網を介してユーザ端末やサーバー等の外部装置へ送信してもよい。
（ノードのハードウェア構成）
図６は、ノードのハードウェア構成の一例を示す図である。ノード群１０２の各ノードは、たとえば図６に示す無線通信装置６００によって実現することができる。無線通信装置６００は、ハーベスタ６０１と、バッテリ６０２と、パワー制御部６０３と、センサ６０４と、ＭＣＵ６０５と、無線通信部６０６と、アンテナ６０７と、バス６１０と、を備えている。
ハーベスタ６０１は、無線通信装置６００の設置箇所における外部環境、たとえば、光、振動、温度、無線電波（受信電波）等のエネルギー変化に基づき発電を行う。バッテリ６０２は、ハーベスタ６０１により発電された電力を蓄える。パワー制御部６０３は、バッテリ６０２に蓄えられた電力を無線通信装置６００の各部に供給する。
センサ６０４、ＭＣＵ６０５および無線通信部６０６は、バス６１０によって接続されている。センサ６０４は、無線通信装置６００の設置箇所における所定の変位量を検出する。センサ６０４には、たとえば、設置箇所の圧力を検出する圧電素子や、光を検出する光電素子等を用いることができる。
ＭＣＵ６０５（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：マイクロコントロールユニット）は、センサ６０４が検出したデータを処理し、処理したデータを無線信号として無線通信部６０６によって送信する。また、ＭＣＵ６０５は、無線通信部６０６によって受信した無線信号に含まれるホップ数情報をインクリメントし、ホップ数情報をインクリメントした無線信号を、無線通信装置６００の周囲の通信装置へ送信するように無線通信部６０６を制御する。
無線通信部６０６は、アンテナ６０７を介して、無線通信装置６００の周囲の通信装置との間で無線通信を行う。無線通信装置６００の周囲の通信装置は、たとえば観測装置１２１〜１２３や、ノード群１０２のうちの他のノードである。
（実施の形態１にかかる判定装置の構成）
図７は、実施の形態１にかかる判定装置の構成の一例を示す図である。図７に示すように、実施の形態１にかかる判定装置１１０は、取得部７０１と、算出部７０２と、補正部７０３と、判定部７０４と、を備えている。
取得部７０１は、観測装置１２１〜１２３のそれぞれを対象観測装置として、対象ノード１０４（対象無線通信装置）から送信された無線信号がノード群１０２によるマルチホッピング通信を介して対象観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得する。取得部７０１は、取得したホップ数情報が示すホップ数を算出部７０２へ通知する。
算出部７０２は、観測装置１２１〜１２３のそれぞれを対象観測装置として、取得部７０１から通知されたホップ数に基づき、対象観測装置と対象ノード１０４との間の推定距離を算出する。そして、算出部７０２は、観測装置１２１〜１２３のそれぞれを対象観測装置として、算出した推定距離に基づいて、対象ノード１０４の位置の候補を示す推定線（推定曲線）を算出する。算出部７０２は、算出した推定曲線を補正部７０３へ通知する。
補正部７０３は、所定領域１０１のうちのノード群１０２のノードが存在しない空白領域１０３の範囲を示す空白領域情報を取得する。そして、補正部７０３は、取得した空白領域情報に基づいて、観測装置１２１〜１２３のそれぞれを対象観測装置として、算出部７０２から通知された推定曲線を補正する。補正部７０３は、補正した推定曲線を判定部７０４へ通知する。
判定部７０４は、補正部７０３から通知された各推定曲線の交点に基づいて対象ノード１０４の位置を判定する。判定部７０４は、判定結果を出力する。
取得部７０１は、たとえば図５に示したＣＰＵ５０１および通信部５０３によって実現することができる。算出部７０２、補正部７０３および判定部７０４は、たとえば図５に示したＣＰＵ５０１によって実現することができる。また、判定部７０４から出力された判定結果は、たとえば、通信部５０３や入出力インタフェース５０５によって外部へ出力される。
（実施の形態１にかかる判定装置の判定動作）
図８は、実施の形態１にかかる判定装置の判定動作の一例を示すフローチャートである。実施の形態１にかかる判定装置１１０は、たとえば以下の各ステップを実行する。まず、判定装置１１０は、すべての観測装置（観測装置１２１〜１２３）に基づく推定曲線を算出したか否かを判断する（ステップＳ８０１）。いずれかの観測装置に基づく推定曲線を算出していない場合（ステップＳ８０１：Ｎｏ）は、判定装置１１０は、空白領域情報を取得する（ステップＳ８０２）。なお、空白領域情報の取得はステップＳ８０１の前に行ってもよい。
つぎに、判定装置１１０は、対象ノード１０４から、推定曲線を算出していない対象観測装置までの無線信号のホップ数を取得する（ステップＳ８０３）。つぎに、判定装置１１０は、ステップＳ８０３によって取得したホップ数に基づく、対象観測装置と対象ノード１０４との間の推定距離を算出する（ステップＳ８０４）。
つぎに、判定装置１１０は、対象観測装置を中心とし、ステップＳ８０４によって算出した推定距離を半径とする円を、対象観測装置に基づく推定曲線として算出する（ステップＳ８０５）。つぎに、判定装置１１０は、ステップＳ８０２によって取得した空白領域情報に基づいて、対象観測装置と、ステップＳ８０５によって算出した推定曲線と、の間に空白領域があるか否かを判断する（ステップＳ８０６）。
ステップＳ８０６において、空白領域がない場合（ステップＳ８０６：Ｎｏ）は、判定装置１１０は、ステップＳ８０１へ戻る。空白領域がある場合（ステップＳ８０６：Ｙｅｓ）は、判定装置１１０は、ステップＳ８０２によって取得した空白領域情報に基づいて、ステップＳ８０５によって算出した推定曲線を補正し（ステップＳ８０７）、ステップＳ８０１へ戻る。推定曲線の補正については後述する（たとえば図９参照）。
ステップＳ８０１において、すべての観測装置に基づく推定曲線を算出した場合（ステップＳ８０１：Ｙｅｓ）は、判定装置１１０は、算出した各推定曲線の交点を算出する（ステップＳ８０８）。つぎに、判定装置１１０は、ステップＳ８０８によって算出した交点の重心を算出することにより、対象ノードの位置を判定し（ステップＳ８０９）、一連の動作を終了する。
（実施の形態１にかかる判定装置の補正動作）
図９は、実施の形態１にかかる判定装置の補正動作の一例を示すフローチャートである。判定装置１１０は、図８に示したステップＳ８０７における推定曲線の補正動作として、たとえば以下の各ステップを実行する。まず、判定装置１１０は、空白領域情報が示す空白領域の単位長さあたりの影響度を取得する（ステップＳ９０１）。
つぎに、判定装置１１０は、対象観測装置に基づく推定曲線上の各点を、後述のステップＳ９０３によって処理したか否かを判断する（ステップＳ９０２）。推定曲線上の各点を処理していない場合（ステップＳ９０２：Ｎｏ）は、判定装置１１０は、推定曲線上の各点のうちの未処理の点を対象点とし、対象点と対象観測装置とを結ぶ直線を算出する（ステップＳ９０３）。
つぎに、判定装置１１０は、空白領域情報に基づいて、ステップＳ９０３によって算出した直線に空白領域との重複部分があるか否かを判断する（ステップＳ９０４）。重複部分がない場合（ステップＳ９０４：Ｎｏ）は、判定装置１１０は、ステップＳ９０２へ戻る。重複部分がある場合（ステップＳ９０４：Ｙｅｓ）は、判定装置１１０は、ステップＳ９０３によって算出した直線のうちの空白領域との重複部分の長さを算出する（ステップＳ９０５）。
つぎに、判定装置１１０は、ステップＳ９０１によって取得した単位長さあたりの影響度に、ステップＳ９０５によって算出した重複部分の長さを乗算する（ステップＳ９０６）。つぎに、判定装置１１０は、対象観測装置に基づく推定曲線のうちの対象点を、ステップＳ９０６による乗算結果の距離だけ対象観測装置の側へ移動させ（ステップＳ９０７）、ステップＳ９０２へ戻る。
ステップＳ９０２において、推定曲線上の各点を処理した場合（ステップＳ９０２：Ｙｅｓ）は、判定装置１１０は、一連の補正動作を終了する。これにより、空白領域情報に基づいて推定曲線を補正することができる。
（ホップ数に基づく推定距離の算出）
図１０は、ホップ数に基づく推定距離の算出の一例を示す図である。上述のように、判定装置１１０は、観測装置１２１〜１２３に含まれる観測装置の各組について、ホップ数に基づく観測装置間の推定距離を算出する。
図１０は、所定領域１０１のうちの、観測装置１２１と観測装置１２３との間の部分領域１００１を示している。ノード１０１１〜１０１６は、ノード群１０２のうちの、部分領域１００１に含まれる各ノードを示している。図１０においては、仮に、ノード１０１１〜１０１６が等間隔で直線状に配置されているとする。
判定装置１１０は、所定領域１０１におけるノード群１０２の各ノード間の平均的な距離１００２を取得する。たとえば、判定装置１１０は、所定領域１０１におけるノード群１０２の密度［個／面積］に基づいて各ノード間の距離１００２を算出する。具体的には、所定領域１０１におけるノード群１０２の密度をρとすると、１／√ρによって各ノード間の距離１００２を算出することができる。
また、判定装置１１０は、ノード群１０２の各ノードによって送信される電波の到達距離１００３を取得する。電波の到達距離１００３は、たとえば判定装置１１０のメモリにあらかじめ記憶されている。
判定装置１１０は、（ノード間の距離）≦（電波の到達距離）＜（ノード間の距離）×２である場合は観測装置間の推定距離を（ノード間の距離）×（ホップ数）によって算出することができる。また、判定装置１１０は、（ノード間の距離）×２≦（電波の到達距離）＜（ノード間の距離）×３である場合は観測装置間の推定距離を（ノード間の距離）×２×（ホップ数）によって算出することができる。
同様に、判定装置１１０は、（ノード間の距離）×ｎ≦（電波の到達距離）＜（ノード間の距離）×（ｎ＋１）である場合は観測装置間の推定距離を（ノード間の距離）×ｎ×（ホップ数）によって算出することができる。このように、判定装置１１０は、ノード群１０２のノード間の距離と、ホップ数と、ノード群１０２のノードが送信する無線信号の到達距離に応じた係数と、の乗算に基づいて推定距離を算出する。これにより、精度の高い推定距離を算出することができる。
また、（電波の到達距離）＜（ノード間の距離）である場合は、ノード間で無線信号が届かない状況であり、センサネットワークとして破綻している。この場合は、判定装置１１０は、ユーザに対してアラーム情報を出力してもよい。
図１０においては、ノード１０１１〜１０１６が等間隔で直線状に配置されている場合について説明したが、ノード１０１１〜１０１６が等間隔でなく、また非直線的に配置されている場合を考慮してノード間の距離１００２を算出してもよい。たとえば、判定装置１１０は、部分領域１００１の面積を算出する。具体的には、観測装置１２１と観測装置１２２との間の実際の距離をＬとすると、部分領域１００１の横方向の長さはＬとなる。また、部分領域１００１の縦方向の長さを、ノード間の平均的な距離１００２（１／√ρ）の３／２の長さとする。
この場合は、判定装置１１０は、観測装置１２１と観測装置１２２との間の部分領域１００１の面積をＬ・（１／√ρ）・（２／３）によって算出することができる。したがって、判定装置１１０は、部分領域１００１における実際のノードの数をＬ・（１／√ρ）・（２／３）・ρによって算出することができる。
そして、判定装置１１０は、観測装置１２１と観測装置１２２との間の実際の距離Ｌを、算出した部分領域１００１におけるノードの数で除算した値を算出する。すなわち、判定装置１１０は（１／√ρ）・（３／２）を算出する。これにより、各ノードの分布のばらつきを考慮した各ノード間の距離を算出することができる。
このように、実施の形態１にかかる判定装置１１０は、対象ノード１０４から観測装置１２１〜１２３までのホップ数に基づくノード位置の推定曲線１３１〜１３３を、ノードが存在しない空白領域１０３の範囲に基づいて補正する。これにより、対象ノード１０４と観測装置１２１〜１２３の少なくともいずれかの間に空白領域１０３があっても対象ノード１０４の位置判定を精度よく行うことができる。
（実施の形態２）
（実施の形態２にかかる判定システム）
図１１は、実施の形態２にかかる判定システムによる判定の一例を示す図（その１）である。図１１において、図１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図１１に示すように、実施の形態２にかかる判定システム１１００は、判定装置１１１０と観測装置１１２１〜１１２８とを含んでいる。観測装置１１２１〜１１２８には、たとえば図１に示した観測装置１２１〜１２３が含まれていてもよい。
判定装置１１１０は、観測装置１１２１〜１１２８との間で通信可能な装置である。また、判定装置１１１０は、観測装置１１２１〜１１２８とは別に設けられた装置であってもよいし、観測装置１１２１〜１１２８のいずれかに設けられた装置であってもよい。図１１に示す例では、判定装置１１１０が観測装置１１２１に設けられている。
観測装置１１２１〜１１２８は、所定領域１０１を囲むように配置されている。図１１に示す所定領域１０１は、図１に示した所定領域１０１と同様に、ノード群１０２が散在しており、ノードが存在しない空白領域１０３を有する。
判定装置１１１０は、観測装置１１２１〜１１２８を利用して所定領域１０１における空白領域１０３の判定を行い、判定結果を出力する。空白領域１０３の判定は、たとえば空白領域１０３の有無の判定である。これにより、ユーザは、所定領域１０１に空白領域１０３がある旨の判定結果が判定装置１１１０から出力された場合に、所定領域１０１を満たす物質を混ぜ直すなどして、空白領域１０３の解消を図ることができる。
または、空白領域１０３の判定は、空白領域１０３の位置の判定や、空白領域１０３の範囲の判定などであってもよい。これにより、ユーザは、判定装置１１１０から出力された空白領域１０３の位置や範囲の判定結果に基づいて、空白領域１０３にノードを追加するなどして、空白領域１０３の解消を図ることができる。
空白領域１０３の解消により、所定領域１０１においてノード群１０２の各ノードの配置を均一化し、無線信号のマルチホッピング通信を効率化することができる。または、空白領域１０３の解消により、後述するホップ数に基づくノードの位置判定の精度を向上させることができる。または、判定装置１１１０によって空白領域１０３の範囲を判定する場合に、後述するホップ数に基づくノードの位置判定において、空白領域１０３の範囲に基づいてノードの推定位置の補正を行うことが可能になる。これにより、ノードの位置判定の精度を向上させることができる。
＜ホップ数の観測動作＞
まず、図１１に示すように、判定装置１１１０の制御により、観測装置１１２１が、ノード群１０２のうちの観測装置１１２１の周囲のノードへ検査信号を送信する。検査信号は、最初の送信元の観測装置からのホップ数を示すホップ数情報を含む無線信号である。
ノード群１０２の各ノードは、検査信号を受信すると、受信した検査信号に含まれるホップ数情報をインクリメントし、ホップ数情報をインクリメントした検査信号を自装置の周囲へ送信する。これにより、観測装置１１２１によって送信された検査信号は、ノード群１０２によってホップ数情報をインクリメントされながらマルチホッピング転送され、観測装置１１２２〜１１２８によって受信される。観測装置１１２２〜１１２８は、受信した検査信号に含まれるホップ数情報を判定装置１１１０へ送信する。
たとえば、観測装置１１２２が受信した検査信号のホップ数は４となる。また、観測装置１１２３が受信した検査信号のホップ数は６となる。なお、観測装置１１２２〜１１２８は、観測装置１１２１から送信された検査信号を複数経路から受信した場合は、受信した各検査信号のホップ数情報のうちの最小のホップ数情報を判定装置１１１０へ送信する。
たとえば、観測装置１１２２〜１１２８は、観測装置１１２１から送信されて最初に受信した検査信号のホップ数情報を判定装置１１１０へ送信する。ホップ数情報が最小の検査信号は、複数経路のうちの最短経路でマルチホッピング転送された検査信号である場合が多いため、これにより、最小のホップ数情報を判定装置１１１０へ送信することができる。
観測装置１１２１と観測装置１１２２〜１１２８との間の各距離は、観測装置１１２２〜１１２８が受信した観測装置１１２１からの検査信号のホップ数にほぼ比例する。ただし、観測装置１１２１と観測装置１１２４との間には空白領域１０３が存在するため、観測装置１１２１から送信された検査信号は空白領域１０３を迂回して観測装置１１２４に受信される。このため、観測装置１１２４が受信する検査信号のホップ数は９となっており、観測装置１１２１と観測装置１１２４との間の実際の距離がホップ数に比例しなくなっている。
判定装置１１１０の制御により、観測装置１１２２〜１１２８も順次、観測装置１１２１と同様に検査信号を送信する。そして、観測装置１１２１〜１１２８は、他の観測装置から送信されてノード群１０２のマルチホッピング通信を介して受信した検査信号に含まれるホップ数情報を判定装置１１１０へ送信する。これにより、判定装置１１１０は、観測装置１１２１〜１１２８に含まれる観測装置の各組について、観測装置間のホップ数を取得することができる。
また、観測装置１１２１〜１１２８は、たとえば、ノード群１０２の各ノードと同じ送信パワーで検査信号を送信する。これにより、観測装置１１２１〜１１２８が送信する検査信号の到達距離と、ノード群１０２の各ノードが送信する検査信号の到達距離と、が異なることによる、ホップ数に基づく推定距離の算出の精度低下を回避することができる。
＜観測装置間の実際の距離の取得＞
また、判定装置１１１０は、観測装置１１２１〜１１２８に含まれる観測装置の各組について観測装置間の実際の距離を示す距離情報を取得する。距離情報は、たとえばあらかじめ判定装置１１１０のメモリに記憶されている。または、判定装置１１１０は、観測装置１１２１〜１１２８の各位置座標を示す情報に基づく演算により距離情報を取得してもよい。観測装置１１２１〜１１２８の各位置座標は、たとえばあらかじめ判定装置１１１０のメモリに記憶されていてもよいし、観測装置１１２１〜１１２８から取得してもよい。
＜ホップ数に基づく推定距離の算出＞
また、判定装置１１１０は、取得したホップ数に基づいて、観測装置１１２１〜１１２８に含まれる観測装置の各組について観測装置間の推定距離を算出する。ホップ数に基づく推定距離の算出については後述する（たとえば図１０参照）。
＜推定距離と実際の距離とが異なる観測装置の組の抽出＞
図１２は、実施の形態２にかかる判定システムによる判定の一例を示す図（その２）である。図１２において、図１１に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。判定装置１１１０は、観測装置１１２１〜１１２８に含まれる観測装置の各組について、算出した推定距離と、取得した実際の距離と、の差を算出する。
そして、判定装置１１１０は、観測装置１１２１〜１１２８に含まれる観測装置の各組の中から、算出した差が所定値以上である組を抽出する。これにより、観測装置１１２１〜１１２８に含まれる観測装置の各組の中から、間に空白領域１０３が存在する観測装置の組を抽出することができる。図１２に示す例では、観測装置１１２１，１１２４の組と、観測装置１１２２，１１２５の組と、観測装置１１２３，１１２６の組と、が抽出されたとする。
＜抽出された観測装置間を結ぶ直線の算出＞
判定装置１１１０は、図１２に示すように、抽出した観測装置の組ごとに、観測装置間を結ぶ直線を算出する。具体的には、各観測装置の位置座標をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）および（ｘ２，ｙ２）とする。各観測装置の位置座標は、たとえばあらかじめ判定装置１１１０のメモリに記憶されている。判定装置１１１０は、（ｙ２−ｙ１）ｘ＋（ｘ２−ｘ１）ｙ＋ｘ２ｙ１−ｘ１ｙ２＝０にｘ１，ｙ１，ｘ２，ｙ２を代入することによって各観測装置を結ぶ直線を算出することができる。図１２に示す例では、直線１２１１〜１２１３が算出される。
＜各直線の交点の算出＞
つぎに、判定装置１１１０は、算出した直線１２１１〜１２１３の各交点を算出する。具体的には、判定装置１１１０は、直線１２１１〜１２１３の連立方程式の解を算出することによって直線１２１１〜１２１３の各交点を算出する。図１２に示す例では、交点１２２１〜１２２３が算出される。
＜各交点の重心の算出＞
つぎに、判定装置１１１０は、算出した交点１２２１〜１２２３の重心を算出する。具体的には、各交点の位置座標を（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），…，（ｘｍ，ｙｍ）とすると、判定装置１１１０は、（（ｘ１＋ｘ２＋…＋ｘｍ）／ｍ，（ｙ１＋ｙ２＋…＋ｙｍ）／ｍ）によって重心の位置座標を算出することができる。図１２に示す例では、ｍ＝３であり、重心１２３０が算出される。
＜空白領域の判定＞
つぎに、判定装置１１１０は、算出した重心１２３０を中心とし、算出した交点１２２１〜１２２３を含む円１２４０に囲まれる範囲を空白領域１０３であると判定する。たとえば、判定装置１１１０は、重心１２３０と交点１２２１〜１２２３との距離を算出する。具体的には、重心の位置座標および交点の位置座標をそれぞれ（ｘ１，ｙ１）および（ｘ２，ｙ２）とする。この場合は、判定装置１１１０は、√（（ｘ２−ｘ１）２＋（ｙ２−ｙ１）２）によって重心と交点との距離を算出することができる。
そして、判定装置１１１０は、（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２＝ｒ２について、重心１２３０の位置座標（ｘ１，ｙ１）をｘ１，ｙ１に代入し、重心１２３０と交点１２２１〜１２２３との各距離の最大値をｒに代入する。これにより、算出した重心１２３０を中心とし、算出した交点１２２１〜１２２３を含む円１２４０を算出することができる。判定装置１１１０は、たとえば、円１２４０を判定結果として出力する。
（判定装置および観測装置のハードウェア構成）
判定装置１１１０および観測装置１１２１〜１１２８は、たとえば図５に示した情報処理装置５００によって実現することができる。判定装置１１１０および観測装置１１２１〜１１２８は、それぞれ別の情報処理装置５００によって実現してもよいし、１つの情報処理装置５００によって実現してもよい。また、実施の形態１にかかる判定装置１１０と、実施の形態２にかかる判定装置１１１０と、を１つの情報処理装置５００によって実現してもよい。
（実施の形態２にかかる判定装置の構成）
図１３は、実施の形態２にかかる判定装置の構成の一例を示す図である。実施の形態２にかかる判定装置１１１０は、図１３に示すように、たとえば、取得部１３０１と、制御部１３０２と、算出部１３０３と、判定部１３０４と、を備えている。取得部１３０１は、観測装置１１２１〜１１２８に含まれる観測装置の組ごとに、観測装置間の実際の距離を示す距離情報を取得する。取得部１３０１は、取得した距離情報が示す距離を判定部１３０４へ通知する。
制御部１３０２は、観測装置１１２１〜１１２８との通信を行うことによって観測装置１１２１〜１１２８を制御する。そして、制御部１３０２は、ノード群１０２によるマルチホッピング通信を介して観測装置１１２１〜１１２８の間で検査信号を送受信させる。また、制御部１３０２は、送受信させた検査信号のホップ数情報を観測装置１１２１〜１１２８から取得する。制御部１３０２は、取得したホップ数情報が示すホップ数を算出部１３０３へ通知する。
算出部１３０３は、制御部１３０２から通知されたホップ数に基づき、観測装置１１２１〜１１２８に含まれる観測装置の組ごとの観測装置間の推定距離を算出する。算出部１３０３は、算出した推定距離を判定部１３０４へ通知する。
判定部１３０４は、取得部１３０１から通知された距離と、算出部１３０３から通知された推定距離と、の比較結果に基づいて、所定領域１０１のうちのノード群１０２の無線通信装置が存在しない空白領域１０３を判定する。そして、判定部１３０４は、判定結果を出力する。
取得部１３０１は、たとえば図５に示したＣＰＵ５０１およびメモリ５０２によって実現することができる。制御部１３０２は、たとえば図５に示したＣＰＵ５０１および通信部５０３によって実現することができる。算出部１３０３および判定部１３０４は、たとえば図５に示したＣＰＵ５０１によって実現することができる。また、判定部１３０４から出力された判定結果は、たとえば、通信部５０３や入出力インタフェース５０５によって外部へ出力される。
（実施の形態２にかかる判定装置の動作）
図１４は、実施の形態２にかかる判定装置の動作の一例を示すフローチャートである。実施の形態２にかかる判定装置１１１０は、たとえば以下の各ステップを実行する。まず、判定装置１１１０は、すべての観測装置（観測装置１１２１〜１１２８）による検査を実施したか否かを判断する（ステップＳ１４０１）。すべての観測装置による検査を実施していない場合（ステップＳ１４０１：Ｎｏ）は、判定装置１１１０は、観測装置１１２１〜１１２８のうちの検査を未実施の観測装置のいずれかから検査信号を送信させる（ステップＳ１４０２）。
つぎに、判定装置１１１０は、ステップＳ１４０２によって送信された検査信号について、各観測装置までの各ホップ数を取得し（ステップＳ１４０３）、ステップＳ１４０１へ戻る。ステップＳ１４０３において、具体的には、判定装置１１１０は、観測装置１１２１〜１１２８のうちの、ステップＳ１４０２によって検査信号を送信させた観測装置以外の観測装置から、受信した検査信号に含まれるホップ数情報を取得する。
ステップＳ１４０１において、すべての観測装置による検査を実施した場合（ステップＳ１４０１：Ｙｅｓ）は、判定装置１１１０は、ステップＳ１４０３によって取得した各ホップ数に基づいて、各観測装置間の推定距離を算出する（ステップＳ１４０４）。また、判定装置１１１０は、各観測装置間の実際の距離を取得する（ステップＳ１４０５）。
つぎに、判定装置１１１０は、ステップＳ１４０４によって算出した推定距離と、ステップＳ１４０５によって取得された実際の距離と、の差が閾値以上となる観測装置の組があるか否かを判断する（ステップＳ１４０６）。閾値は、たとえば判定装置１１１０のメモリにあらかじめ記憶されている。推定距離と実際の距離との差が閾値以上となる組がない場合（ステップＳ１４０６：Ｎｏ）は、判定装置１１１０は、所定領域１０１にノードの空白領域がないと判定し（ステップＳ１４０７）、一連の処理を終了する。
ステップＳ１４０６において、推定距離と実際の距離との差が閾値以上となる組がある場合（ステップＳ１４０６：Ｙｅｓ）は、判定装置１１１０は、推定距離と実際の距離との差が閾値以上となる組が１つであるか否かを判断する（ステップＳ１４０８）。推定距離と実際の距離との差が閾値以上となる組が１つである場合（ステップＳ１４０８：Ｙｅｓ）は、判定装置１１１０は、推定距離と実際の距離との差が閾値以上である観測装置の組の間にノードの空白領域があると判定し（ステップＳ１４０９）、一連の処理を終了する。
ステップＳ１４０８において、推定距離と実際の距離との差が閾値以上となる組が１つでない場合（ステップＳ１４０８：Ｎｏ）は、判定装置１１１０は、推定距離と実際の距離との差が閾値以上となる組が２つであるか否かを判断する（ステップＳ１４１０）。推定距離と実際の距離との差が閾値以上となる組が２つである場合（ステップＳ１４１０：Ｙｅｓ）は、判定装置１１１０は、推定距離と実際の距離との差が閾値以上である２つの組のそれぞれについて、観測装置間を結ぶ直線を算出する（ステップＳ１４１１）。
つぎに、判定装置１１１０は、ステップＳ１４１１によって算出した各直線の交点を算出する（ステップＳ１４１２）。つぎに、判定装置１１１０は、ステップＳ１４１２により算出した交点にノードの空白領域があると判定し（ステップＳ１４１３）、一連の処理を終了する。
ステップＳ１４１０において、推定距離と実際の距離との差が閾値以上となる組が３つ以上である場合（ステップＳ１４１０：Ｎｏ）は、判定装置１１１０は、ステップＳ１４１４へ移行する。すなわち、判定装置１１１０は、推定距離と実際の距離との差が閾値以上となる３つ以上の組のそれぞれについて、観測装置間を結ぶ直線を算出する（ステップＳ１４１４）。
つぎに、判定装置１１１０は、ステップＳ１４１４によって算出した各直線の各交点を算出する（ステップＳ１４１５）。つぎに、判定装置１１１０は、ステップＳ１４１５によって算出した各交点の重心を算出する（ステップＳ１４１６）。つぎに、判定装置１１１０は、ステップＳ１４１６により算出した重心を中心とし、ステップＳ１４１５によって算出した各交点を含む円をノードの空白領域として判定し（ステップＳ１４１７）、一連の処理を終了する。
（判定システムによるホップ数の観測動作）
図１５は、判定システムによるホップ数の観測動作の一例を示すシーケンス図である。たとえば、判定装置１１１０が観測装置１１２１に設けられることにより、観測装置１１２１がマスタとなり、観測装置１１２２〜１１２８がスレーブとなって観測動作が行われる。
まず、観測装置１１２１が、ホップ数の通知を要求する通知要求信号を観測装置１１２２〜１１２８へ送信する（ステップＳ１５０１）。つぎに、観測装置１１２１が、ノード群１０２のうちの観測装置１１２１の周囲のノードへ検査信号を無線送信する（ステップＳ１５０２）。これにより、観測装置１１２１が送信した検査信号をノード群１０２がマルチホッピング転送し、マルチホッピング転送された検査信号が観測装置１１２２〜１１２８に受信される。
つぎに、観測装置１１２２〜１１２８が、受信した検査信号のホップ数を観測装置１１２１へ通知する（ステップＳ１５０３）。これにより、観測装置１１２１は、観測装置１１２１と観測装置１１２２〜１１２８との間の各ホップ数を取得することができる。
つぎに、観測装置１１２１が、検査の実施を要求する検査要求信号を観測装置１１２２へ送信する（ステップＳ１５０４）。つぎに、観測装置１１２２が、ホップ数の通知を要求する通知要求信号を観測装置１１２１，１１２３〜１１２８へ送信する（ステップＳ１５０５）。つぎに、観測装置１１２２が、ノード群１０２のうちの観測装置１１２２の周囲のノードへ検査信号を無線送信する（ステップＳ１５０６）。これにより、観測装置１１２２が送信した検査信号をノード群１０２がマルチホッピング転送し、マルチホッピング転送された検査信号が観測装置１１２１，１１２３〜１１２８に受信される。
つぎに、観測装置１１２１，１１２３〜１１２８が、受信した検査信号のホップ数を観測装置１１２２へ通知する（ステップＳ１５０７）。つぎに、観測装置１１２２が、ステップＳ１５０７によって通知されたホップ数の収集結果を観測装置１１２１へ通知する（ステップＳ１５０８）。これにより、観測装置１１２１は、観測装置１１２２と観測装置１１２１，１１２３〜１１２８との間の各ホップ数を取得することができる。
観測装置１１２１は、観測装置１１２２と同様に観測装置１１２３〜１１２７にも検査要求信号を送信することによって検査を実施させ、各ホップ数を取得する。
つぎに、観測装置１１２１は、検査の実施を要求する検査要求信号を観測装置１１２８へ送信する（ステップＳ１５０９）。つぎに、観測装置１１２８が、ホップ数の通知を要求する通知要求信号を観測装置１１２１〜１１２７へ送信する（ステップＳ１５１０）。つぎに、観測装置１１２８が、ノード群１０２のうちの観測装置１１２８の周囲のノードへ検査信号を無線送信する（ステップＳ１５１１）。これにより、観測装置１１２８が送信した検査信号をノード群１０２がマルチホッピング転送し、マルチホッピング転送された検査信号が観測装置１１２１〜１１２７に受信される。
つぎに、観測装置１１２１〜１１２７が、受信した検査信号のホップ数を観測装置１１２８へ通知する（ステップＳ１５１２）。つぎに、観測装置１１２８が、ステップＳ１５１２によって通知されたホップ数の収集結果を観測装置１１２１へ通知する（ステップＳ１５１３）。これにより、観測装置１１２１は、観測装置１１２８と観測装置１１２１〜１１２７との間の各ホップ数を取得することができる。
また、図１５に示した観測動作の前に、ノード群１０２の各ノードの充電を行ってもよい。ノード群１０２の各ノードの充電は、たとえば図６に示したハーベスタ６０１の種類に応じて行うことができる。たとえば、ハーベスタ６０１が環境電波による発電を行う場合には、所定領域１０１に対して充電用の電波を当てることによってノード群１０２の各ノードの充電を行うことができる。
これにより、ノード群１０２の各ノードがより確実に、かつ同一のパワーで検査信号を送信することができるため、観測装置間の実際の距離と検査信号のホップ数とが比例しやすくなる。このため、観測装置間のより高精度な推定距離を算出することができる。ノード群１０２の各ノードの充電は、たとえば判定装置１１１０によって行うことができる。
このように、実施の形態２にかかる判定装置１１１０は、ノード群１０２の周囲の観測装置１１２１〜１１２８がノード群１０２を介して互いに送受信した無線信号のホップ数に基づく観測装置間の推定距離を算出する。そして、判定装置１１１０は、推定距離と実際の距離とを比較することにより、ノードの空白領域１０３を判定することができる。
また、所定領域１０１の周囲の観測装置１１２１〜１１２８と、所定領域１０１に散在するノード群１０２と、を利用することにより、たとえば目視、Ｘ線撮影器などの測定器、打音検査などを用いるよりも容易に空白領域１０３を判定することができる。
なお、たとえば図１１，図１２に示した判定システム１１００においては、８個の観測装置（観測装置１１２１〜１１２８）を用いて空白領域１０３の判定を行う場合について説明したが、観測装置は２つ以上であればよい。たとえば、２つ以上の観測装置を用いることにより、推定距離と実際の距離との差が閾値以上となる観測装置の組を１つ以上抽出し得るため、空白領域１０３の有無および空白領域１０３が存在する位置を含む直線を判定し得る。また、たとえば、４つ以上の観測装置を用いることにより、空白領域１０３が存在する位置座標を算出し得るため、空白領域１０３の位置を判定し得る。
また、実施の形態１，２を組み合わせることにより、空白領域１０３の判定と、空白領域１０３の判定結果およびホップ数に基づく対象ノード１０４の位置の判定と、を実行する判定装置を実現することができる。
なお、上述した各実施の形態で説明した判定方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
また、上述した各実施の形態においては、２次元の位置座標によって位置の判定等を行う構成について説明したが、３次元の位置座標によって位置の判定等を行う構成としてもよい。たとえば、３次元の２つの位置座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を通る直線は（ｘ−ｘ１）／（ｘ２−ｘ１）＝（ｙ−ｙ１）／（ｙ２−ｙ１）＝（ｚ−ｚ１）／（ｚ２−ｚ１）によって算出することができる。
また、３次元の３つ以上の位置座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ２，ｚ２），…，（ｘｍ，ｙｍ，ｚｍ）の重心は、（（ｘ１＋ｘ２＋…＋ｘｍ）／ｍ，（ｙ１＋ｙ２＋…＋ｙｍ）／ｍ，（ｚ１＋ｚ２＋…＋ｚｍ）／ｍ）によって算出することができる。
３次元の２つの位置座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ２，ｚ２）の間の距離は、√（（ｘ２−ｘ１）２＋（ｙ２−ｙ１）２＋（ｚ２−ｚ１）２）によって算出することができる。
また、３次元の位置座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を中心とし、ｒを半径とする球は、（ｘ−ｘ１）２＋（ｙ−ｙ１）２＋（ｚ−ｚ１）２＝ｒ２によって算出することができる。
また、３次元の位置座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を中心とし、ｒを半径とする球面上の点（ｘ１，ｙ１，ｚ１）は、（ｘ１−ｘ０）２＋（ｙ１−ｙ０）２＋（ｚ１−ｚ０）２＝ｒ２によって算出することができる。球面上の点（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と球の中心（ｘ０，ｙ０，ｚ０）とを通る直線は（ｘ−ｘ１）／（ｘ０−ｘ１）＝（ｙ−ｙ１）／（ｙ０−ｙ１）＝（ｚ−ｚ１）／（ｚ０−ｚ１）によって算出することができる。
また、３次元の位置座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を所定距離だけ移動させた点は、（ｘ−ｘ１）／（ｘ０−ｘ１）＝（ｙ−ｙ１）／（ｙ０−ｙ１）＝（ｚ−ｚ１）／（ｚ０−ｚ１）かつ（ｘ１−ｘ）２＋（ｙ１−ｙ）２＋（ｚ１−ｚ）２＝（所定距離）２となる点（ｘ，ｙ，ｚ）を演算することによって算出することができる。
また、所定領域１０１におけるノード間の距離は、所定領域１０１におけるノード群１０２の密度［個／体積］に基づいて算出することができる。たとえば、所定領域１０１におけるノード間の距離は、所定領域１０１におけるノード群１０２の密度をρとすると、１／ρ１／３によって算出することができる。
上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）複数の無線通信装置を有する所定領域の周囲に設けられた複数の観測装置のそれぞれが、前記複数の無線通信装置のうちの１の無線通信装置から送信された無線信号が、前記複数の無線通信装置によりマルチホッピング通信されて前記観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得し、
前記複数の観測装置のそれぞれが、取得した前記ホップ数情報が示すホップ数に基づく前記観測装置と前記１の無線通信装置との間の推定距離から、前記１の無線通信装置の位置の候補を示す推定線を算出し、
前記複数の観測装置のそれぞれが、前記所定領域のうちの前記無線通信装置が存在しない空白領域を示す情報に基づいて、算出した前記推定線を補正し、
補正した前記推定線の交点に基づいて前記１の無線通信装置の位置を判定する、
ことを特徴とする判定方法。
（付記２）前記推定線を補正する処理においては、前記推定線上の各点について、前記点と前記観測装置とを結ぶ直線に前記空白領域との重複部分が存在する場合に、前記直線のうちの前記重複部分の長さを算出し、算出した前記長さに所定係数を乗算し、乗算結果に基づいて前記点を前記観測装置の側に変更することにより前記推定線を補正することを特徴とする付記１に記載の判定方法。
（付記３）前記所定係数は、前記空白領域を挟んで位置する各観測装置の間の距離と、前記各観測装置の間で前記複数の無線通信装置によるマルチホッピング通信を介して送受信された無線信号のホップ数に基づく推定距離と、の差を、前記各観測装置を結ぶ直線のうちの前記空白領域との重複部分の長さによって除算することによって算出されることを特徴とする付記２に記載の判定方法。
（付記４）前記推定距離は、前記所定領域における前記複数の無線通信装置の密度から算出される前記複数の無線通信装置の装置間の距離と、前記ホップ数と、に基づいて算出されることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の判定方法。
（付記５）前記推定距離は、前記装置間の距離と、前記ホップ数と、前記複数の無線通信装置が送信する無線信号の到達距離に応じた係数と、の乗算に基づいて算出されることを特徴とする付記４に記載の判定方法。
（付記６）前記推定距離から前記推定線を算出する処理においては、前記所定領域のうちの前記観測装置からの距離が前記推定距離となる各位置を示す前記推定線を算出することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の判定方法。
（付記７）コンピュータに、
複数の無線通信装置を有する所定領域の周囲に設けられた複数の観測装置のそれぞれについて、前記複数の無線通信装置のうちの１の無線通信装置から送信された無線信号が、前記複数の無線通信装置によりマルチホッピング通信されて前記観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得し、
前記複数の観測装置のそれぞれについて、取得した前記ホップ数情報が示すホップ数に基づく前記観測装置と前記１の無線通信装置との間の推定距離から、前記１の無線通信装置の位置の候補を示す推定線を算出し、
前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記所定領域のうちの前記無線通信装置が存在しない空白領域を示す情報に基づいて、算出した前記推定線を補正し、
補正した前記推定線の交点に基づいて前記１の無線通信装置の位置を判定する、
処理を実行させることを特徴とする判定プログラム。
（付記８）複数の無線通信装置を有する所定領域の周囲に設けられた複数の観測装置から受信した情報を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶した情報を処理する処理装置と、
を有し、
前記処理装置は、
前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記複数の無線通信装置に含まれる１の無線通信装置から送信された無線信号が、前記複数の無線通信装置によりマルチホッピング通信されて前記観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得し、
前記複数の観測装置のそれぞれについて、取得した前記ホップ数情報が示すホップ数に基づく前記観測装置と前記１の無線通信装置との間の推定距離から、前記１の無線通信装置の位置の候補を示す推定線を算出し、
前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記所定領域のうちの前記無線通信装置が存在しない空白領域を示す情報に基づいて、算出した前記推定線を補正し、
補正した前記推定線の交点に基づいて前記１の無線通信装置の位置を判定する、
ことを特徴とする判定装置。
（付記９）複数の無線通信装置を有する所定領域の周囲に設けられた複数の観測装置と、
前記複数の観測装置から受信した情報を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶した情報を処理する処理装置と、を有する判定装置と、
を含み、
前記判定装置は、
前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記複数の無線通信装置に含まれる１の無線通信装置から送信された無線信号が、前記複数の無線通信装置によりマルチホッピング通信されて前記観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得し、
前記複数の観測装置のそれぞれについて、取得した前記ホップ数情報が示すホップ数に基づく前記観測装置と前記１の無線通信装置との間の推定距離から、前記１の無線通信装置の位置の候補を示す推定線を算出し、
前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記所定領域のうちの前記無線通信装置が存在しない空白領域を示す情報に基づいて、算出した前記推定線を補正し、
補正した前記推定線の交点に基づいて前記１の無線通信装置の位置を判定する、
ことを特徴とする判定システム。
（付記１０）複数の無線通信装置を有する所定領域の周囲に設けられた第１の複数の観測装置の間の距離を示す距離情報を取得し、
前記複数の無線通信装置によるマルチホッピング通信を介して前記第１の複数の観測装置の間で無線信号を送受信させ、
前記第１の複数の観測装置の間で送受信された無線信号のホップ数に基づく前記第１の複数の観測装置の間の推定距離を算出し、
取得した前記距離情報が示す距離と、算出した前記推定距離と、の比較結果に基づいて、前記所定領域のうちの前記無線通信装置が存在しない空白領域の判定を行い、
前記所定領域の周囲に設けられた第２の複数の観測装置のそれぞれが、前記複数の無線通信装置に含まれる１の無線通信装置から送信された無線信号が、前記複数の無線通信装置によりマルチホッピング通信されて前記観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得し、
前記第２の複数の観測装置のそれぞれが、取得した前記ホップ数情報が示すホップ数に基づく前記観測装置と前記１の無線通信装置との間の推定距離から、前記１の無線通信装置の位置の候補を示す推定線を算出し、
前記第２の複数の観測装置のそれぞれについて、前記空白領域の判定結果に基づいて、算出した前記推定線を補正し、
補正した前記推定線の交点に基づいて前記１の無線通信装置の位置を判定する、
ことを特徴とする判定方法。
１００，１１００ 判定システム
１０１ 所定領域
１０２ ノード群
１０３ 空白領域
１０４ 対象ノード
１１０，１１１０ 判定装置
１２１〜１２３，１１２１〜１１２８ 観測装置
１３１，１３２，１３２ａ，１３３，３１０，３１０ａ 推定曲線
２１０，３１２，１２１１〜１２１３ 直線
２２１，２２２，３２１，３２２，１２２１〜１２２３ 交点
５００ 情報処理装置
５０１ ＣＰＵ
５０２ メモリ
５０３ 通信部
５０４，６０７ アンテナ
５０５ 入出力インタフェース
５１０，６１０ バス
６００ 無線通信装置
６０１ ハーベスタ
６０２ バッテリ
６０３ パワー制御部
６０４ センサ
６０５ ＭＣＵ
６０６ 無線通信部
７０１，１３０１ 取得部
７０２，１３０３ 算出部
７０３ 補正部
７０４，１３０４ 判定部
１００１ 部分領域
１００２ 距離
１００３ 到達距離
１０１１〜１０１６ ノード
１２３０ 重心
１３０２ 制御部

Claims (6)

  1. 複数の無線通信装置を有する所定領域の周囲に設けられた複数の観測装置のそれぞれが、前記複数の無線通信装置のうちの１の無線通信装置から送信された無線信号が、前記複数の無線通信装置によりマルチホッピング通信されて前記観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得し、
    前記複数の観測装置のそれぞれが、前記複数の無線通信装置の装置間の距離と、取得した前記ホップ数情報が示すホップ数と、に基づく前記観測装置と前記１の無線通信装置との間の推定距離から、前記１の無線通信装置の位置の候補を示す推定線を算出し、
    前記複数の観測装置のそれぞれが、前記所定領域のうちの前記無線通信装置が存在しない空白領域を示す情報に基づいて、算出した前記推定線を補正し、
    補正した前記推定線の交点に基づいて前記１の無線通信装置の位置を判定し、
    前記推定線を補正する際に、前記推定線上の各点について、前記点と前記観測装置とを結ぶ直線に前記空白領域との重複部分が存在する場合に、前記直線のうちの前記重複部分の長さを算出し、算出した前記長さに所定係数を乗算し、乗算結果に基づいて前記点を前記観測装置の側に変更することにより前記推定線を補正し、
    前記所定係数は、前記複数の無線通信装置の装置間の距離と、前記ホップ数と、に基づく前記推定距離に対する、前記空白領域の単位長さあたりの影響度に応じた係数である、
    ことを特徴とする判定方法。
  2. 前記所定係数は、前記空白領域を挟んで位置する各観測装置の間の距離と、前記各観測装置の間で前記複数の無線通信装置によるマルチホッピング通信を介して送受信された無線信号のホップ数に基づく推定距離と、の差を、前記各観測装置を結ぶ直線のうちの前記空白領域との重複部分の長さによって除算することによって算出されることを特徴とする請求項１に記載の判定方法。
  3. 前記推定距離は、前記所定領域における前記複数の無線通信装置の密度から算出される前記複数の無線通信装置の装置間の距離と、前記ホップ数と、に基づいて算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の判定方法。
  4. コンピュータに、
    複数の無線通信装置を有する所定領域の周囲に設けられた複数の観測装置のそれぞれについて、前記複数の無線通信装置のうちの１の無線通信装置から送信された無線信号が、前記複数の無線通信装置によりマルチホッピング通信されて前記観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得し、
    前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記複数の無線通信装置の装置間の距離と、取得した前記ホップ数情報が示すホップ数と、に基づく前記観測装置と前記１の無線通信装置との間の推定距離から、前記１の無線通信装置の位置の候補を示す推定線を算出し、
    前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記所定領域のうちの前記無線通信装置が存在しない空白領域を示す情報に基づいて、算出した前記推定線を補正し、
    補正した前記推定線の交点に基づいて前記１の無線通信装置の位置を判定する、
    処理を実行させ、
    前記推定線を補正する処理においては、前記推定線上の各点について、前記点と前記観測装置とを結ぶ直線に前記空白領域との重複部分が存在する場合に、前記直線のうちの前記重複部分の長さを算出し、算出した前記長さに所定係数を乗算し、乗算結果に基づいて前記点を前記観測装置の側に変更することにより前記推定線を補正し、
    前記所定係数は、前記複数の無線通信装置の装置間の距離と、前記ホップ数と、に基づく前記推定距離に対する、前記空白領域の単位長さあたりの影響度に応じた係数である、
    ことを特徴とする判定プログラム。
  5. 複数の無線通信装置を有する所定領域の周囲に設けられた複数の観測装置から受信した情報を記憶する記憶装置と、
    前記記憶装置に記憶した情報を処理する処理装置と、
    を有し、
    前記処理装置は、
    前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記複数の無線通信装置に含まれる１の無線通信装置から送信された無線信号が、前記複数の無線通信装置によりマルチホッピング通信されて前記観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得し、
    前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記複数の無線通信装置の装置間の距離と、取得した前記ホップ数情報が示すホップ数と、に基づく前記観測装置と前記１の無線通信装置との間の推定距離から、前記１の無線通信装置の位置の候補を示す推定線を算出し、
    前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記所定領域のうちの前記無線通信装置が存在しない空白領域を示す情報に基づいて、算出した前記推定線を補正し、
    補正した前記推定線の交点に基づいて前記１の無線通信装置の位置を判定し、
    前記推定線を補正する際に、前記推定線上の各点について、前記点と前記観測装置とを結ぶ直線に前記空白領域との重複部分が存在する場合に、前記直線のうちの前記重複部分の長さを算出し、算出した前記長さに所定係数を乗算し、乗算結果に基づいて前記点を前記観測装置の側に変更することにより前記推定線を補正し、
    前記所定係数は、前記複数の無線通信装置の装置間の距離と、前記ホップ数と、に基づく前記推定距離に対する、前記空白領域の単位長さあたりの影響度に応じた係数である、
    ことを特徴とする判定装置。
  6. 複数の無線通信装置を有する所定領域の周囲に設けられた複数の観測装置と、
    前記複数の観測装置から受信した情報を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶した情報を処理する処理装置と、を有する判定装置と、
    を含み、
    前記判定装置は、
    前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記複数の無線通信装置に含まれる１の無線通信装置から送信された無線信号が、前記複数の無線通信装置によりマルチホッピング通信されて前記観測装置に受信されるまでのホップ数を示すホップ数情報を取得し、
    前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記複数の無線通信装置の装置間の距離と、取得した前記ホップ数情報が示すホップ数と、に基づく前記観測装置と前記１の無線通信装置との間の推定距離から、前記１の無線通信装置の位置の候補を示す推定線を算出し、
    前記複数の観測装置のそれぞれについて、前記所定領域のうちの前記無線通信装置が存在しない空白領域を示す情報に基づいて、算出した前記推定線を補正し、
    補正した前記推定線の交点に基づいて前記１の無線通信装置の位置を判定し、
    前記推定線を補正する際に、前記推定線上の各点について、前記点と前記観測装置とを結ぶ直線に前記空白領域との重複部分が存在する場合に、前記直線のうちの前記重複部分の長さを算出し、算出した前記長さに所定係数を乗算し、乗算結果に基づいて前記点を前記観測装置の側に変更することにより前記推定線を補正し、
    前記所定係数は、前記複数の無線通信装置の装置間の距離と、前記ホップ数と、に基づく前記推定距離に対する、前記空白領域の単位長さあたりの影響度に応じた係数である、
    ことを特徴とする判定システム。
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