JP6072655B2 - Sensor terminal position estimation method, estimation apparatus, and estimation program - Google Patents
Sensor terminal position estimation method, estimation apparatus, and estimation program Download PDFInfo
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Description
本発明は、センサ端末位置の推定方法、推定装置及び推定プログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、無線センサネットワークを構成するセンサ端末の位置を推定する技術に関する。 The present invention relates to a sensor terminal position estimation method, an estimation apparatus, and an estimation program. More specifically, the present invention relates to a technique for estimating the position of sensor terminals constituting a wireless sensor network.
無線センサネットワークは、無線機能を持ったセンサ端末を複数設置することで、複数のセンサ端末が相互に通信の中継を行うなどして無線によるネットワークを構築し、各センサ端末で収集したセンサ情報を伝送する機能を持つものであり、医療,福祉,防犯,防災,環境計測などへの応用が期待されている(特許文献1,特許文献2)。
A wireless sensor network has multiple wireless sensor terminals installed so that multiple sensor terminals can communicate with each other to build a wireless network, and the sensor information collected by each sensor terminal It has a function to transmit and is expected to be applied to medical care, welfare, crime prevention, disaster prevention, environmental measurement, etc. (
無線センサネットワークの応用例・適用例としては種々のものが考えられるところ、例えば種々の設備や構造物の状態モニタリングや農場等の温度分布計測などの分野において無線センサネットワークを用いる場合には、監視対象の設備やフィールド等と設置センサとを関連付けるために設置センサの位置情報を知る必要がある。 Various application examples and application examples of wireless sensor networks are conceivable. For example, when wireless sensor networks are used in fields such as state monitoring of various facilities and structures and temperature distribution measurement on farms, etc. In order to associate the target equipment or field with the installation sensor, it is necessary to know the position information of the installation sensor.
無線ネットワークを構成する無線端末装置の位置を測定する従来の技術としては、複数の無線端末装置各々が自端末の現在位置を知るための複数の測位手段と、自端末に近傍の無線端末装置各々の測位手段の測位結果を用いて自端末の測位手段の測位結果を修正補完する手段とを有するものがある(特許文献3)。 Conventional techniques for measuring the position of a wireless terminal device constituting a wireless network include a plurality of positioning means for each of a plurality of wireless terminal devices to know the current position of the terminal, and a wireless terminal device adjacent to the terminal. And a means for correcting and supplementing the positioning result of the positioning means of the terminal itself using the positioning result of the positioning means (Patent Document 3).
しかしながら、特許文献3の無線端末装置の位置測定方法では、無線端末装置各々が例えばGPS(Global Positioning System の略)のような測位手段を有することが必要であり、さらに、屋内などでGPS信号の受信状態が良好でない場合には測位方法を切替えて位置識別情報(位置ID)を使用して位置を測定する第2の測位手段を有することが必要であると共に位置IDを送信する位置ID配信基地局の設置が必要であり、無線端末装置の構造が複雑になると共にコストが上昇し、さらに、位置ID配信基地局の設置にかかるコストが必要になり、延いては無線ネットワークの構築のコストが上昇してしまう。このため、特許文献3の無線端末装置の位置測定方法は、汎用性が高いとは言い難い。また、GPSは一般的に10 m 程度の誤差を生じるため、GPSを利用する場合には位置測定の精度が高いとは言い難い。
However, in the position measurement method of the wireless terminal device disclosed in
そこで、本発明は、無線センサネットワークを構成するセンサ端末の位置を簡便な装置構成で且つ精度良く推定することができるセンサ端末位置の推定方法、推定装置及び推定プログラムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a sensor terminal position estimation method, an estimation apparatus, and an estimation program capable of accurately estimating the position of a sensor terminal constituting a wireless sensor network with a simple apparatus configuration. .
かかる目的を達成するため、請求項1記載のセンサ端末位置の推定方法は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する方法であり、位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされるステップと、位置が未知であるセンサ端末の位置において音波が発信されるステップと、音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から音波入力時のカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、所定の時間間隔で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から複数のカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、これら所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差がセンサ端末毎に算定されるステップと、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれがカウンタ誤差によって補正されるステップと、位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度が掛け合わされて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離が算出されるステップと、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置が推定されるステップとを有するようにしている。
In order to achieve this object, a sensor terminal position estimation method according to
また、請求項2記載のセンサ端末位置の推定方法は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する方法であり、リセット要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされるステップと、位置が未知であるセンサ端末の位置において音波が発信されるステップと、音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から音波入力時のカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、リセット要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末からカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、カウンタ値要求信号への応答としてのカウンタ値と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差がセンサ端末毎に算定されるステップと、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれがカウンタ誤差によって補正されるステップと、位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度が掛け合わされて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離が算出されるステップと、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置が推定されるステップとを有するようにしている。
The method for estimating the position of a sensor terminal according to
また、請求項3記載のセンサ端末位置の推定方法は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する方法であり、カウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から初期カウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、カウンタ値要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から第二のカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、位置が未知であるセンサ端末の位置において音波が発信されるステップと、音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から音波入力時のカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、第二のカウンタ値と初期カウンタ値との差分及び所定の時間間隔を用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差がセンサ端末毎に算定されるステップと、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値及び位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値のそれぞれがカウンタ誤差によって補正されるステップと、位置が既知であるセンサ端末の補正された差分値と位置が未知であるセンサ端末の補正された差分値との差分に音の伝搬速度が掛け合わされて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離が算出されるステップと、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置が推定されるステップとを有するようにしている。
The method for estimating the position of a sensor terminal according to
また、請求項4記載のセンサ端末位置の推定方法は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する方法であり、位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされるステップと、位置が既知であるセンサ端末の位置において音波が発信されるステップと、音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から音波入力時のカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、所定の時間間隔で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から複数のカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、これら所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差がセンサ端末毎に算定されるステップと、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれがカウンタ誤差によって補正されるステップと、位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度が掛け合わされて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離が算出されるステップと、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置が推定されるステップとを有するようにしている。
The method for estimating the position of a sensor terminal according to
また、請求項5記載のセンサ端末位置の推定方法は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する方法であり、リセット要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされるステップと、位置が既知であるセンサ端末の位置において音波が発信されるステップと、音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から音波入力時のカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、リセット要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末からカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、カウンタ値要求信号への応答としてのカウンタ値と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差がセンサ端末毎に算定されるステップと、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれがカウンタ誤差によって補正されるステップと、位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度が掛け合わされて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離が算出されるステップと、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置が推定されるステップとを有するようにしている。 The method for estimating the position of a sensor terminal according to claim 5 is a method for estimating the position of a sensor terminal whose position is unknown in a wireless sensor network including a plurality of sensor terminals whose positions are known and a coordinator. The counter value of the clock part of the sensor terminal whose position is known and the sensor terminal whose position is unknown is reset in response to the input of the reset request signal, and the position of the sensor terminal whose position is known A step in which sound waves are transmitted, a step in which a counter value at the time of sound wave input is transmitted from the sensor terminal whose position is known in response to the sound wave input and a sensor terminal whose position is unknown to the coordinator, and reset Sensor end whose position is known in response to the input of the counter value request signal transmitted at a predetermined time interval from the transmission of the request signal The counter value is corrected to the actual time using the step in which the counter value is transmitted from the sensor terminal whose position is unknown to the coordinator, the counter value in response to the counter value request signal, and a predetermined time interval. A step in which a counter error, which is an index for performing the calculation, is calculated for each sensor terminal, and a counter value at the time of sound wave input of a sensor terminal whose position is known and a counter value at the time of sound wave input of a sensor terminal whose position is unknown The difference between the step in which each is corrected by the counter error and the counter value at the time of the corrected sound wave input of the sensor terminal whose position is unknown and the counter value at the time of the corrected sound wave input of the sensor terminal whose position is known A step of calculating a distance between a sensor terminal whose position is known and a sensor terminal whose position is unknown by multiplying the sound propagation speed; Position using the distance between the sensor terminal and position the plurality of locations are known and the sensor terminal is unknown so that a step of the position of the sensor terminal is unknown is estimated.
また、請求項6記載のセンサ端末位置の推定方法は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する方法であり、カウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から初期カウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、カウンタ値要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から第二のカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、位置が既知であるセンサ端末の位置において音波が発信されるステップと、音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から音波入力時のカウンタ値がコーディネータに対して送信されるステップと、第二のカウンタ値と初期カウンタ値との差分及び所定の時間間隔を用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差がセンサ端末毎に算定されるステップと、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値及び位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値のそれぞれがカウンタ誤差によって補正されるステップと、位置が未知であるセンサ端末の補正された差分値と位置が既知であるセンサ端末の補正された差分値との差分に音の伝搬速度が掛け合わされて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離が算出されるステップと、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置が推定されるステップとを有するようにしている。 The method for estimating the position of a sensor terminal according to claim 6 is a method for estimating the position of a sensor terminal whose position is unknown in a wireless sensor network including a plurality of sensor terminals whose positions are known and a coordinator. The initial counter value is transmitted to the coordinator from the sensor terminal whose position is known and the sensor terminal whose position is unknown in response to the input of the counter value request signal, and the transmission of the counter value request signal A second counter value is transmitted to the coordinator from the sensor terminal whose position is known and the sensor terminal whose position is unknown in response to the input of the counter value request signal transmitted at a predetermined time interval; A step in which a sound wave is transmitted at the position of the sensor terminal whose position is known, and the position is known in response to the input of the sound wave. A counter value using a step in which a counter value at the time of sound wave input is transmitted from the sensor terminal and the sensor terminal whose position is unknown to the coordinator, a difference between the second counter value and the initial counter value, and a predetermined time interval The step of calculating a counter error, which is an index for correcting the actual time for each sensor terminal, and the difference value and position between the counter value at the time of sound wave input of the sensor terminal whose position is known and the initial counter value are Each of the difference value between the counter value at the time of sound wave input of the unknown sensor terminal and the initial counter value is corrected by the counter error, and the corrected difference value and the position of the sensor terminal whose position is unknown are known. A sensor terminal whose position is known by multiplying the difference from the corrected difference value of a certain sensor terminal by the propagation speed of sound and a sensor whose position is unknown The position of the sensor terminal whose position is unknown is estimated using the step of calculating the distance between the terminal and the distance between the sensor terminal whose position is known and the position of the sensor terminal whose position is unknown Step.
また、請求項8記載のセンサ端末位置の推定装置は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する装置であり、位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされた上で位置が未知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける手段と、所定の時間間隔で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された複数のカウンタ値の入力を受ける手段と、所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する手段と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する手段と、位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する手段と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する手段とを有するようにしている。 The apparatus for estimating a position of a sensor terminal according to claim 8 is an apparatus for estimating the position of a sensor terminal whose position is unknown in a wireless sensor network including a plurality of sensor terminals whose positions are known and a coordinator. In response to the input of the sound wave transmitted at the position of the sensor terminal whose position is unknown after the counter value of the clock part of the sensor terminal whose position is unknown and the sensor terminal whose position is unknown is reset. Means for receiving a counter value at the time of sound wave input transmitted from a sensor terminal whose position is known and a sensor terminal whose position is unknown and received by the coordinator, and a counter value transmitted a plurality of times at predetermined time intervals Coordinator sent from the sensor terminal whose position is known and the sensor terminal whose position is unknown in response to the input of the request signal Therefore, it is an index for correcting the counter value to the actual time by using the means for receiving the received counter values and the difference between the counter values transmitted at a predetermined time interval and the predetermined time interval. A means for calculating a certain counter error for each sensor terminal and a counter value at the time of sound wave input of a sensor terminal whose position is known and a counter value at the time of sound wave input of a sensor terminal whose position is unknown are corrected by the counter error. And the difference between the counter value at the time of corrected sound wave input of the sensor terminal whose position is known and the counter value at the time of corrected sound wave input of the sensor terminal whose position is unknown are multiplied by the propagation speed of sound. Means for calculating a distance between a sensor terminal whose position is known and a sensor terminal whose position is unknown, and a sensor terminal whose position is unknown and a plurality of sensor terminals whose positions are unknown. Position using the distance between the support terminal is to have a means for estimating the position of the sensor terminal is unknown.
また、請求項9記載のセンサ端末位置の推定装置は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する装置であり、リセット要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされた上で位置が未知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける手段と、リセット要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信されたカウンタ値の入力を受ける手段と、カウンタ値要求信号への応答としてのカウンタ値と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する手段と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する手段と、位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する手段と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する手段とを有するようにしている。
The apparatus for estimating the position of a sensor terminal according to
また、請求項10記載のセンサ端末位置の推定装置は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する装置であり、カウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された初期カウンタ値の入力を受ける手段と、カウンタ値要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された第二のカウンタ値の入力を受ける手段と、位置が未知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける手段と、第二のカウンタ値と初期カウンタ値との差分及び所定の時間間隔を用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する手段と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値及び位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値のそれぞれをカウンタ誤差によって補正する手段と、位置が既知であるセンサ端末の補正された差分値と位置が未知であるセンサ端末の補正された差分値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する手段と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する手段とを有するようにしている。
The apparatus for estimating a position of a sensor terminal according to
また、請求項11記載のセンサ端末位置の推定装置は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する装置であり、位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされた上で位置が既知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける手段と、所定の時間間隔で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された複数のカウンタ値の入力を受ける手段と、所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する手段と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する手段と、位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する手段と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する手段とを有するようにしている。
The apparatus for estimating a position of a sensor terminal according to
また、請求項12記載のセンサ端末位置の推定装置は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する装置であり、リセット要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされた上で位置が既知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける手段と、リセット要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信されたカウンタ値の入力を受ける手段と、カウンタ値要求信号への応答としてのカウンタ値と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する手段と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する手段と、位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する手段と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する手段とを有するようにしている。
The apparatus for estimating a position of a sensor terminal according to
また、請求項13記載のセンサ端末位置の推定装置は、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する装置であり、カウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された初期カウンタ値の入力を受ける手段と、カウンタ値要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された第二のカウンタ値の入力を受ける手段と、位置が既知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける手段と、第二のカウンタ値と初期カウンタ値との差分及び所定の時間間隔を用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する手段と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値及び位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値のそれぞれをカウンタ誤差によって補正する手段と、位置が未知であるセンサ端末の補正された差分値と位置が既知であるセンサ端末の補正された差分値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する手段と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する手段とを有するようにしている。
The apparatus for estimating a position of a sensor terminal according to
また、請求項15記載のセンサ端末位置の推定プログラムは、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理をコンピュータに行わせるためのプログラムであり、位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされた上で位置が未知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける処理と、所定の時間間隔で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された複数のカウンタ値の入力を受ける処理と、所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する処理と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する処理と、位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する処理と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。
The sensor terminal position estimation program according to
また、請求項16記載のセンサ端末位置の推定プログラムは、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理をコンピュータに行わせるためのプログラムであり、リセット要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされた上で位置が未知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける処理と、リセット要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信されたカウンタ値の入力を受ける処理と、カウンタ値要求信号への応答としてのカウンタ値と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する処理と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する処理と、位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する処理と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。 A sensor terminal position estimation program according to claim 16 is a process for estimating a position of a sensor terminal whose position is unknown in a wireless sensor network including a plurality of sensor terminals whose positions are known and a coordinator. In response to the input of the reset request signal, the counter value of the clock unit between the sensor terminal whose position is known and the sensor terminal whose position is unknown is reset and the position is reset. Input of counter value at the time of sound wave input received from the sensor terminal whose position is known in response to the input of the sound wave transmitted at the position of the unknown sensor terminal and the sensor terminal whose position is unknown and received by the coordinator Counter value request signal transmitted at a predetermined time interval from the processing of receiving the reset request signal A process of receiving an input of a counter value transmitted from a sensor terminal whose position is known in response to an input and received from the sensor terminal whose position is unknown, and a counter value as a response to the counter value request signal; Processing for calculating for each sensor terminal a counter error, which is an index for correcting the counter value to the actual time using a predetermined time interval, and the counter value and position at the time of sound wave input of the sensor terminal whose position is known Correction of each of the counter value at the time of sound wave input of the sensor terminal whose sensor is unknown by the counter error, and the sensor terminal of which the position of the sensor terminal whose position is known is corrected and the position at the time of sound wave input unknown The position of the sensor terminal whose position is known is unknown by multiplying the difference from the counter value at the time of the corrected sound wave input by the propagation speed of the sound. The position of the sensor terminal whose position is unknown is estimated using the process of calculating the distance to the sensor terminal and the distance between the sensor terminal whose position is known and the position of the sensor terminal whose position is unknown. Processing is performed by a computer.
また、請求項17記載のセンサ端末位置の推定プログラムは、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理をコンピュータに行わせるためのプログラムであり、カウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された初期カウンタ値の入力を受ける処理と、カウンタ値要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された第二のカウンタ値の入力を受ける処理と、位置が未知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける処理と、第二のカウンタ値と初期カウンタ値との差分及び所定の時間間隔を用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する処理と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値及び位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値のそれぞれをカウンタ誤差によって補正する処理と、位置が既知であるセンサ端末の補正された差分値と位置が未知であるセンサ端末の補正された差分値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する処理と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。
The sensor terminal position estimation program according to
また、請求項18記載のセンサ端末位置の推定プログラムは、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理をコンピュータに行わせるためのプログラムであり、位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされた上で位置が既知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける処理と、所定の時間間隔で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された複数のカウンタ値の入力を受ける処理と、所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する処理と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する処理と、位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する処理と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。 A sensor terminal position estimation program according to claim 18 is a process for estimating a position of a sensor terminal whose position is unknown in a wireless sensor network including a plurality of sensor terminals whose positions are known and a coordinator. This is a program for causing the computer to perform transmission at the position of the sensor terminal whose position is known after the counter value of the clock part of the sensor terminal whose position is known and the sensor terminal whose position is unknown is reset. A process of receiving a counter value input at the time of sound wave input transmitted from a sensor terminal whose position is known in response to the input of a sound wave and a sensor terminal whose position is unknown and received by a coordinator, and a predetermined time interval In response to the input of the counter value request signal transmitted multiple times in the sensor terminal and the position is known The counter value is calculated using a process of receiving input of a plurality of counter values transmitted from a known sensor terminal and received by a coordinator, and a difference between the counter values transmitted at a predetermined time interval and a predetermined time interval. A process for calculating a counter error, which is an index for correcting the actual time, for each sensor terminal, a counter value at the time of sound wave input of the sensor terminal whose position is known, and a time of sound wave input of the sensor terminal whose position is unknown A process of correcting each of the counter values with a counter error, a counter value at the time of a corrected sound wave input of a sensor terminal whose position is unknown, and a counter value at the time of a sound wave input corrected of a sensor terminal whose position is known; A process of calculating a distance between a sensor terminal whose position is known and a sensor terminal whose position is unknown by multiplying the difference between the two and the sound propagation speed, and a plurality of Position is the position with the sensor terminal is known so that to perform the processing position to estimate the position of the sensor terminal is unknown by using the distance between the sensor terminal is unknown to the computer.
また、請求項19記載のセンサ端末位置の推定プログラムは、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理をコンピュータに行わせるためのプログラムであり、リセット要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末とのクロック部のカウンタ値がリセットされた上で位置が既知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける処理と、リセット要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信されたカウンタ値の入力を受ける処理と、カウンタ値要求信号への応答としてのカウンタ値と所定の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する処理と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する処理と、位置が未知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値と位置が既知であるセンサ端末の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する処理と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。 The program for estimating the position of a sensor terminal according to claim 19 is a process for estimating the position of a sensor terminal whose position is unknown in a wireless sensor network including a plurality of sensor terminals whose positions are known and a coordinator. In response to the input of the reset request signal, the counter value of the clock unit between the sensor terminal whose position is known and the sensor terminal whose position is unknown is reset and the position is reset. Input of counter value at the time of sound wave input received from the sensor terminal whose position is known in response to the input of the sound wave transmitted at the position of the known sensor terminal and the sensor terminal whose position is unknown and received by the coordinator Counter value request signal transmitted at a predetermined time interval from the processing of receiving the reset request signal A process of receiving an input of a counter value transmitted from a sensor terminal whose position is known in response to an input and received from the sensor terminal whose position is unknown, and a counter value as a response to the counter value request signal; Processing for calculating for each sensor terminal a counter error, which is an index for correcting the counter value to the actual time using a predetermined time interval, and the counter value and position at the time of sound wave input of the sensor terminal whose position is known Processing for correcting each of the counter value at the time of sound wave input of the sensor terminal whose sensor is unknown by a counter error, and the sensor terminal for which the position of the sensor terminal whose position is unknown is corrected and the position at the time of sound wave input is known The position of the sensor terminal whose position is known is unknown by multiplying the difference from the counter value at the time of the corrected sound wave input by the propagation speed of the sound. The position of the sensor terminal whose position is unknown is estimated using the process of calculating the distance to the sensor terminal and the distance between the sensor terminal whose position is known and the position of the sensor terminal whose position is unknown. Processing is performed by a computer.
また、請求項20記載のセンサ端末位置の推定プログラムは、位置が既知である複数のセンサ端末とコーディネータとを含んで構成される無線センサネットワークにおいて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理をコンピュータに行わせるためのプログラムであり、カウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された初期カウンタ値の入力を受ける処理と、カウンタ値要求信号の送信から所定の時間間隔で送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された第二のカウンタ値の入力を受ける処理と、位置が既知であるセンサ端末の位置において発信された音波の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける処理と、第二のカウンタ値と初期カウンタ値との差分及び所定の時間間隔を用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定する処理と、位置が既知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値及び位置が未知であるセンサ端末の音波入力時のカウンタ値と初期カウンタ値との差分値のそれぞれをカウンタ誤差によって補正する処理と、位置が未知であるセンサ端末の補正された差分値と位置が既知であるセンサ端末の補正された差分値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を算出する処理と、複数の位置が既知であるセンサ端末と位置が未知であるセンサ端末との間の距離を用いて位置が未知であるセンサ端末の位置を推定する処理とをコンピュータに行わせるようにしている。
A sensor terminal position estimation program according to
したがって、これらのセンサ端末位置の推定方法、推定装置及び推定プログラムによると、位置が既知であるセンサ端末(既知端末)及び位置が未知であるセンサ端末(未知端末)から送信されるカウンタ値と実際の時間間隔とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差をセンサ端末毎に算定し、当該カウンタ誤差を用いて既知端末及び未知端末の音波入力時のカウンタ値を補正するようにしているので、既知端末の音波入力時のカウンタ値と未知端末の音波入力時のカウンタ値との差分は両端末間の実際の音伝搬時間であり、したがって、既知端末の音波入力時のカウンタ値(補正後)と未知端末の音波入力時のカウンタ値(補正後)との差分に音の伝搬速度を掛け合わせることによって両端末間の距離が正確に推定される。 Therefore, according to the estimation method, estimation apparatus, and estimation program of the sensor terminal position, the counter value transmitted from the sensor terminal (known terminal) whose position is known and the sensor terminal (unknown terminal) whose position is unknown are actually The counter error, which is an index for correcting the counter value to the actual time using the time interval, is calculated for each sensor terminal, and the counter value at the time of sound wave input of the known terminal and the unknown terminal is calculated using the counter error. The difference between the counter value at the time of sound wave input of the known terminal and the counter value at the time of sound wave input of the unknown terminal is the actual sound propagation time between both terminals. The distance between the two terminals is accurately calculated by multiplying the difference between the counter value at the time (after correction) and the counter value at the time of sound wave input from the unknown terminal (after correction) by the sound propagation speed. Presumed.
また、本発明のセンサ端末位置の推定方法は、所定の時間間隔でカウンタ値要求信号が複数回送信され、これら複数のカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から複数のカウンタ値がコーディネータに対して送信され、これらカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔との組み合わせ毎にカウンタ誤差が算定され、これらカウンタ誤差の平均値若しくは中央値が最終的なカウンタ誤差として用いられるようにしても良い。また、本発明のセンサ端末位置の推定装置は、所定の時間間隔で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された複数のカウンタ値の入力を受け、これらカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔との組み合わせ毎にカウンタ誤差を算定し、これらカウンタ誤差の平均値若しくは中央値を最終的なカウンタ誤差として用いるようにしても良い。また、本発明のセンサ端末位置の推定プログラムは、所定の時間間隔で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して位置が既知であるセンサ端末及び位置が未知であるセンサ端末から送信されてコーディネータによって受信された複数のカウンタ値の入力を受け、これらカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔との組み合わせ毎にカウンタ誤差を算定し、これらカウンタ誤差の平均値若しくは中央値を最終的なカウンタ誤差として用いるようにしても良い。これらの場合には、より一層適切なカウンタ誤差が用いられるようになる。 The sensor terminal position estimation method according to the present invention includes a sensor terminal in which a counter value request signal is transmitted a plurality of times at predetermined time intervals, and the position is known in response to the input of the plurality of counter value request signals. A plurality of counter values are transmitted to the coordinator from the sensor terminal whose unknown is unknown, the counter error is calculated for each combination of the difference between these counter values and a predetermined time interval, and the average value or median value of these counter errors May be used as the final counter error. The sensor terminal position estimation apparatus according to the present invention transmits from a sensor terminal whose position is known and a sensor terminal whose position is unknown in response to an input of a counter value request signal transmitted a plurality of times at predetermined time intervals. In response to the input of a plurality of counter values received by the coordinator, the counter error is calculated for each combination of the difference between the counter values and a predetermined time interval, and the average value or median value of these counter errors is finally determined. It may be used as a counter error. The sensor terminal position estimation program of the present invention is transmitted from a sensor terminal whose position is known and a sensor terminal whose position is unknown in response to an input of a counter value request signal transmitted a plurality of times at predetermined time intervals. In response to the input of a plurality of counter values received by the coordinator, the counter error is calculated for each combination of the difference between the counter values and a predetermined time interval, and the average value or median value of these counter errors is finally determined. It may be used as a counter error. In these cases, a more appropriate counter error is used.
本発明のセンサ端末位置の推定方法、推定装置及び推定プログラムによれば、カウンタ誤差を算定すると共に当該カウンタ誤差を用いて既知端末及び未知端末の音波入力時のカウンタ値を補正するようにしているので、既知端末の音波入力時のカウンタ値(補正後)と未知端末の音波入力時のカウンタ値(補正後)との差分に音の伝搬速度を掛け合わせることによって両端末間の距離を正確に推定することができるので、無線センサネットワークを構成するセンサ端末位置の推定精度を向上させることが可能になる。しかも、カウンタ誤差の算定はセンサ端末自体のカウンタ機能を用いて行うことができ、また、センサ端末位置の推定は音波の発信と受信とによって行うことができるので、特別に高度・高価な機器を用いることなく、無線センサネットワークを構成するセンサ端末の位置を簡便な装置構成で且つ精度良く推定することが可能になる。延いては、本発明のセンサ端末位置の推定方法、推定装置及び推定プログラムによれば、センサ端末の位置情報の取得を省力化することができるので、無線センサネットワーク構築作業の効率化を図ることが可能になる。 According to the sensor terminal position estimation method, estimation apparatus, and estimation program of the present invention, the counter error is calculated and the counter value at the time of sound wave input of the known terminal and the unknown terminal is corrected using the counter error. Therefore, the distance between the two terminals can be accurately calculated by multiplying the difference between the counter value at the time of sound wave input of the known terminal (after correction) and the counter value at the time of sound wave input of the unknown terminal (after correction) by the sound propagation speed. Since it can be estimated, it is possible to improve the estimation accuracy of the position of the sensor terminal constituting the wireless sensor network. In addition, the calculation of the counter error can be performed using the counter function of the sensor terminal itself, and the position of the sensor terminal can be estimated by transmitting and receiving sound waves. Without being used, it is possible to accurately estimate the position of the sensor terminal constituting the wireless sensor network with a simple device configuration. As a result, according to the sensor terminal position estimation method, estimation apparatus, and estimation program of the present invention, it is possible to save the acquisition of the sensor terminal position information, so that the wireless sensor network construction work can be made more efficient. Is possible.
さらに、本発明のセンサ端末位置の推定方法、推定装置及び推定プログラムは、複数のカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔との組み合わせ毎に算定されるカウンタ誤差の平均値若しくは中央値を用いるようにしても良く、この場合には、より一層適切なカウンタ誤差を用いることができるので、無線センサネットワークを構成するセンサ端末位置の推定精度をより一層向上させることが可能になる。 Furthermore, the sensor terminal position estimation method, estimation apparatus, and estimation program of the present invention use an average value or median value of counter errors calculated for each combination of a difference between a plurality of counter values and a predetermined time interval. In this case, a more appropriate counter error can be used, so that it is possible to further improve the estimation accuracy of the position of the sensor terminal constituting the wireless sensor network.
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
図1から図10に、本発明のセンサ端末位置の推定方法、推定装置及び推定プログラムの実施形態の一例を示す。 FIG. 1 to FIG. 10 show examples of embodiments of the sensor terminal position estimation method, estimation apparatus, and estimation program of the present invention.
なお、無線センサネットワークとは、無線通信機能を備えた複数のセンサ端末が送信を行うと共に各センサ端末同士が相互に通信の中継を行うことにより、各センサ端末で収集したセンサデータを伝送するように構成されるネットワークである。センサ端末は、無線信号を送信し得ると共にセンサ端末相互間でマルチホップ通信によって自律的にデータ伝送を行い得る。マルチホップ通信とは、アクセスポイントの介在なしに相互に接続する通信をいう。 Note that a wireless sensor network transmits sensor data collected by each sensor terminal by transmitting a plurality of sensor terminals having a wireless communication function and relaying communication between the sensor terminals. It is a network configured. The sensor terminals can transmit radio signals and autonomously transmit data between the sensor terminals by multi-hop communication. Multi-hop communication refers to communication that connects to each other without intervention of an access point.
無線センサセットワークは、具体的には例えば、センサネットワークを主目的とする近距離無線通信規格の一つであるZigBeeを利用して構築することが考えられる。なお、ZigBee端末には中継機能があり、中継を繰り返すことによってZigBee素子同士が通信を行える限り情報を伝送することが可能である。また、ZigBeeの基礎部分の仕様はIEEE802.15.4として規格化されている。 Specifically, it is conceivable that the wireless sensor set work is constructed by using ZigBee, which is one of short-range wireless communication standards whose main purpose is a sensor network. The ZigBee terminal has a relay function, and by repeating the relay, information can be transmitted as long as ZigBee elements can communicate with each other. Also, the specification of the basic part of ZigBee is standardized as IEEE 802.15.4.
そして、センサ端末を用いて無線センサネットワークを構築するには、監視対象の設備や構造物や領域に対し、センサ端末から送信される電波の届く範囲で適当な間隔をもって複数のセンサ端末が設置される。 In order to construct a wireless sensor network using sensor terminals, a plurality of sensor terminals are installed at appropriate intervals within the reach of the radio waves transmitted from the sensor terminals with respect to the equipment, structures and areas to be monitored. The
複数のセンサ端末が設置されて構築された無線センサネットワークを示す図3や図9において、符号2A,2B,2Cは位置が既知であるセンサ端末(既知端末と呼ぶ)を表し、符号3は位置が未知であるセンサ端末(未知端末と呼ぶ)を表す。
3 and 9 showing a wireless sensor network constructed by installing a plurality of sensor terminals,
なお、図3や図9の例では未知端末3から送信される電波の届く範囲にある(言い換えると、自身から送信した電波が未知端末3に届く)既知端末は3個であるとしているが、未知端末3から送信される電波の届く範囲にある既知端末の個数は、既知端末と未知端末とが同一平面上にあって当該平面上に於ける未知端末の位置を推定する場合には原則として3個以上であればいくつでも良く(但し、場合によって2個でも良い)、また、既知端末と未知端末とが立体的に配置されていて高さを含めて未知端末の位置を推定する場合には原則として4個以上であればいくつでも良い(但し、場合によっては3個でも良い)。
In the examples of FIGS. 3 and 9, it is assumed that there are three known terminals that are within the reach of the radio wave transmitted from the unknown terminal 3 (in other words, the radio wave transmitted from itself reaches the unknown terminal 3). As a general rule, the number of known terminals within the reach of the radio waves transmitted from the
また、未知端末3以外のセンサ端末が全て既知端末である必要はない。すなわち、以降の説明において詳述される所定の条件を満たす個数以上の既知端末があれば未知端末3の位置を推定することはできるので、未知端末3の他に、位置が未知であるセンサ端末があっても構わない。
Further, it is not necessary that all sensor terminals other than the
既知端末2A,2B,2C(以下において、各既知端末を各々区別する必要がない場合や全ての既知端末を指す場合には「既知端末2」と表記する)は、図4に示すように、センサ部2aと、クロック部2bと、送受信部2cと、制御部2dと、音波受信部2eと、電源部2fとを備える。
Known
センサ部2aは、種々の目的をもって設置されるセンサ端末としての目的に応じたセンサ機能を発揮して計測を行うと共に計測によって取得された計測データを制御部2dに出力するものであり、具体的には例えば温度,振動,音,明るさなどを計測し得るセンサによって構成される。
The
クロック部2bは例えば1ミリ秒や100マイクロ秒などの所定の間隔(言い換えると、カウンタ速度、或いは、時間刻み)で変化させて時間を計測する(言い換えると、積み上げる)ものであり、この計測時間がクロック部2bからカウンタ値として抽出される。
The
送受信部2cは、アンテナを介して無線信号の送受信を行う回路である。具体的には例えば、センサ部2aによって取得された計測データが制御部2dを介して入力され、当該計測データを無線信号に変換し、アンテナを介して外部に無線送信する。また、アンテナによって受信された無線信号が入力され、当該無線信号をデジタル情報に変換し、受信データとして制御部2dに出力する。
The transmission /
制御部2dは、既知端末2の動作の制御を行うものであり、例えば集積回路によって構成される。
The
音波受信部2eは、音波を受信すると共に受信した音波信号を音波受信信号として制御部2dに出力する。なお、既知端末2のセンサ部2aが音センサである場合(言い換えると、既知端末2のセンサ端末としての目的に応じたセンサ機能が音の計測である場合)には、既知端末2がセンサ機能として備える音波の受信機能(センサ部2aとしての音センサ)を用いるようにすれば良く、本発明に対応するものとしての更なる音波受信機能を備える必要はない。
The sound
電源部2fは、乾電池や太陽電池などの既知端末2の自立駆動を可能にする電源、或いは、外部電源から電力の供給を受け入れる部分であり、上述の各部2a乃至2eに対して電力を供給する。
The
未知端末3は、図4に示すように(未知端末3に対応する符号は括弧内)、既知端末2と同様の構成、すなわち、センサ部3a,クロック部3b,送受信部3c,制御部3d,音波受信部3e,電源部3fを備える。
As shown in FIG. 4, the
また、各既知端末2及び未知端末3からの無線信号を少なくとも受信すると共に当該無線信号をデジタル情報に変換して外部機器に出力するコーディネータ1が設けられる。コーディネータ1は、データ信号の入出力機能及び演算機能などを有する処理装置(具体的には例えばコンピュータ)に接続され、当該処理装置を前述の外部機器としてデジタル情報を出力する。
In addition, a
コーディネータ1は、ZigBeeの構成と対応させるとZigBee Coordinatorに該当し、ネットワーク内に1台存在してネットワークの制御を行う端末である。また、コーディネータ1は、WPAN(Wireless Personal Area Network の略)向けのプロトコルであるIEEE802.15.4ではPAN coordinatorとしてのFFD(Full-Function Device の略)に該当する。したがって、コーディネータ1は、ZigBee CoordinatorやPAN coordinatorとしてのFFDがその構成の一例ということになり、具体的には少なくとも、無線信号を送受信するためのアンテナと、アンテナによって受信された無線信号が入力されて当該無線信号をデジタル情報に変換し受信データとして出力すると共に外部から入力されたデータ(デジタル情報)を無線信号に変換してアンテナに出力する送受信回路とを備える。
The
また、本実施形態では、図5に示すように、送受信部4c(アンテナを含む)と制御部4dと電源部4fとを既知端末2と同様のものとして備えると共に音波発信部4eを備える基準端末4が用いられる。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the reference | standard terminal which equips the transmission /
そして、以下では、上述の機器を用いて構成される図3や図9に示す無線センサネットワークにおいて未知端末3の位置を推定する場合を例に挙げて説明する。
In the following, a case where the position of the
無線センサネットワークにおいて未知端末3の位置を推定する方法としては、(1)未知端末3の位置に基準端末4を設置して音を発生させる方法(図3)と、(2)既知端末2の位置に基準端末4を設置して音を発生させる方法(図9)との二つがある。
As a method of estimating the position of the
(1)未知端末3の位置に基準端末4を設置して音を発生させる方法
まず、未知端末3の位置に基準端末4を設置し音を発生させて未知端末3の位置を推定する方法について説明する。
(1) A method of generating sound by installing the
この方法におけるセンサ端末位置の推定方法は、図1及び図6に示すように、複数の既知端末2とコーディネータ1とを含んで構成される無線センサネットワークにおいて未知端末3の位置を推定する方法であり、既知端末2と未知端末3とのクロック部2b,3bのカウンタ値がリセットされるステップ(S1)と、未知端末3の位置において音波が発信されるステップ(S5)と、音波の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から音波入力時のカウンタ値がコーディネータ1に対して送信されるステップ(S6)と、所定の時間間隔t〔秒〕で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から複数のカウンタ値がコーディネータ1に対して送信されるステップ(S7−S10)と、これら所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔tとを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差が端末2,3毎に算定されるステップ(S11)と、既知端末2の音波入力時のカウンタ値と未知端末3の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれがカウンタ誤差によって補正されるステップ(S12)と、既知端末2の補正された音波入力時のカウンタ値と未知端末3の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度が掛け合わされて既知端末2と未知端末3との間の距離Lが算出されるステップ(S13)と、複数の既知端末2と未知端末3との間の距離Lを用いて未知端末3の位置が推定されるステップ(S14)とを有する。
The method of estimating the position of the sensor terminal in this method is a method of estimating the position of the
上記センサ端末位置の推定方法は、センサ端末位置の推定装置として実現され得る。本実施形態のセンサ端末位置の推定装置10は、複数の既知端末2とコーディネータ1とを含んで構成される無線センサネットワークにおいて未知端末3の位置を推定する装置であり、既知端末2と未知端末3とのクロック部2b,3bのカウンタ値がリセットされた上で未知端末3の位置において発信された音波の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から送信されてコーディネータ1によって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受けると共に、所定の時間間隔t〔秒〕で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から送信されてコーディネータ1によって受信された複数のカウンタ値の入力を受ける手段としてのデータ入力受部11aと、所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔tとを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差を端末2,3毎に算定する手段としてのカウンタ誤差算定部11bと、既知端末2の音波入力時のカウンタ値と未知端末3の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する手段としてのカウンタ値補正部11cと、既知端末2の補正された音波入力時のカウンタ値と未知端末3の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて既知端末2と未知端末3との間の距離Lを算出する手段としての距離算出部11dと、複数の既知端末2と未知端末3との間の距離Lを用いて未知端末3の位置を推定する手段としての位置推定部11eとを備える。
The sensor terminal position estimation method can be realized as a sensor terminal position estimation apparatus. The sensor terminal
また、上記センサ端末位置の推定方法及びセンサ端末位置の推定装置は、センサ端末位置の推定プログラムをコンピュータ上で実行することによっても実現され得る。ここでは、センサ端末位置の推定プログラムをコンピュータ上で実行することによってセンサ端末位置の推定装置が実現されると共にセンサ端末位置の推定方法が実行される場合を説明する。 The sensor terminal position estimation method and sensor terminal position estimation apparatus can also be realized by executing a sensor terminal position estimation program on a computer. Here, a case will be described in which the sensor terminal position estimation apparatus is realized and the sensor terminal position estimation method is executed by executing a sensor terminal position estimation program on a computer.
センサ端末位置の推定プログラム17を実行するためのコンピュータ10(本実施形態では、センサ端末位置の推定装置10でもある)の全体構成を図2に示す。このコンピュータ10(センサ端末位置の推定装置10)は、制御部11,記憶部12,入力部13,表示部14,メモリ15を備え相互にバス等の信号回線によって接続されている。
FIG. 2 shows an overall configuration of a computer 10 (which is also a sensor terminal
制御部11は、記憶部12に記憶されているセンサ端末位置の推定プログラム17によってコンピュータ10全体の制御並びにセンサ端末位置の推定に係る演算を行うものであり、例えばCPU(中央演算処理装置)である。
The
記憶部12は、少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。
The
メモリ15は、制御部11が種々の制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばRAM(Random Access Memory の略)である。
The
入力部13は、少なくとも作業者の命令を制御部11に与えるためのインターフェイスであり、例えばキーボードである。
The
表示部14は、制御部11の制御によって文字や図形等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。
The
そして、コンピュータ10(本実施形態では、センサ端末位置の推定装置10でもある)の制御部11には、センサ端末位置の推定プログラム17を実行することにより、複数の既知端末2とコーディネータ1とを含んで構成される無線センサネットワークにおいて未知端末3の位置を推定するため、既知端末2と未知端末3とのクロック部2b,3bのカウンタ値がリセットされた上で未知端末3の位置において発信された音波の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から送信されてコーディネータ1によって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける処理を行うと共に、所定の時間間隔t〔秒〕で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から送信されてコーディネータ1によって受信された複数のカウンタ値の入力を受ける処理を行うデータ入力受部11aと、所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔tとを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差を端末2,3毎に算定する処理を行うカウンタ誤差算定部11bと、既知端末2の音波入力時のカウンタ値と未知端末3の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する処理を行うカウンタ値補正部11cと、既知端末2の補正された音波入力時のカウンタ値と未知端末3の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて既知端末2と未知端末3との間の距離Lを算出する処理を行う距離算出部11dと、複数の既知端末2と未知端末3との間の距離Lを用いて未知端末3の位置を推定する処理を行う位置推定部11eとが構成される。
Then, the
また、コンピュータ10(センサ端末位置の推定装置10)に、データや制御指令等の信号の送受信(即ち、出入力)が可能であるように、コーディネータ1が電気的に接続される。
Further, the
また、各既知端末2の位置(具体的には、任意の点を原点とする位置座標)が、既知端末位置データファイルに端末IDと対応づけられて記録され、記憶部12に予め格納される。
Further, the position of each known terminal 2 (specifically, the position coordinates with an arbitrary point as the origin) is recorded in the known terminal position data file in association with the terminal ID, and stored in the
(1)の方法では、基準端末4が未知端末3の位置に設置される。なお、以下の処理では基準端末4の位置が推定されることになるので、基準端末4の位置を位置が未知である未知端末3の位置と一致させるように未知端末3に可能な限り近い位置に基準端末4が設置されることが好ましい。
In the method (1), the
まず、基準端末4が、既知端末2及び未知端末3のクロック部2b,3bのカウンタ値をリセットする命令を含む無線信号(リセット要求信号と呼ぶ)を送受信部4cによって無線送信(ブロードキャスト)する(S1)。
First, the
リセット要求信号を送受信部2c,3cを介して受信した各既知端末2及び未知端末3が、クロック部2b,3bのカウンタ値をリセットした上で、リセット済み信号を送受信部2c,3cによって基準端末4に対して無線送信する(S2)。
Each known
これにより、リセット要求信号を受信した各既知端末2及び未知端末3のカウンタが同期される(言い換えると、カウンタ値が揃えられる)。
As a result, the counters of each known
続いて、各既知端末2及び未知端末3からのリセット済み信号を送受信部4cを介して受信した基準端末4が、既知端末2及び未知端末3が音入力に対するスタンバイ状態を整える命令を含む無線信号(スタンバイ要求信号と呼ぶ)を送受信部4cによって無線送信(ブロードキャスト)する(S3)。
Subsequently, the
スタンバイ要求信号を送受信部2c,3cを介して受信した各既知端末2及び未知端末3が、音波受信部2e,3eへの入力が予め定められた閾値(音閾値と呼ぶ)を超えた場合にカウンタ値を送信する準備を整えた上で、スタンバイ済み信号を送受信部2c,3cによって基準端末4に対して無線送信する(S4)。
When each of the known
これにより、スタンバイ要求信号を受信した各既知端末2及び未知端末3が、音波受信部2e,3eへの入力が音閾値を超えた場合にカウンタ値を送信する準備が整えられた状態であるトリガ(即ち、入力された音の大きさが音閾値を超えること)待ち状態になる。
As a result, each of the known
なお、音閾値は、特定の値に限定されるものではなく、無線ネットワークが構築された場所やその周囲の環境などを考慮して適宜設定される。すなわち、無線ネットワークが構築された場所やその周囲において継続的・断続的に一定の音(背景音)が発せられる場合には、この背景音によっては音波受信部2e,3eへの入力が超えないような値に音閾値は設定される。
Note that the sound threshold is not limited to a specific value, and is appropriately set in consideration of the location where the wireless network is constructed, the surrounding environment, and the like. That is, when a constant sound (background sound) is emitted continuously or intermittently at or around the place where the wireless network is constructed, the input to the sound
ここで、各既知端末2及び未知端末3がトリガ待ち状態になるのは、各既知端末2及び未知端末3が自律的に行うようにしても良い。すなわち、S1の処理において無線送信されたリセット要求信号を受信した各既知端末2及び未知端末3が、クロック部2b,3bのカウンタ値をリセットし、続いてさらに、トリガ待ち状態を整えるようにしても良い。この場合には、S2の処理のような各既知端末2及び未知端末3によるリセット済み信号の無線送信は行われず、また、S3の処理のような基準端末4によるスタンバイ要求信号の無線送信も行われず、それらの代わりに、各既知端末2及び未知端末3がカウンタ値をリセットすると共にトリガ待ち状態を整えた上でスタンバイ済み信号を無線送信する。
Here, each known
次に、各既知端末2及び未知端末3からのスタンバイ済み信号を送受信部4cを介して受信した基準端末4が、音波(基準音と呼ぶ)を音波発信部4eによって発信する(S5)。
Next, the
基準端末4から発信される基準音は、各既知端末2及び未知端末3の位置において音閾値を超える音として受信され得る音、例えば、各既知端末2及び未知端末3の音波受信部2e,3eが認識可能な音質(周波数)であると共に音閾値との関係で適当な大きさに調整された音であれば、特定の音に限定されるものではない。
The reference sound transmitted from the
なお、基準端末4から発信される基準音は、超音波とすると超音波発振機からの伝搬距離が約1.5 m 程度と短いという制約があるため、可聴音域の音とすることが好ましい。基準端末4から発信される基準音は、また、音閾値を超える音が複数回入力されたと誤って認識されてしまうことを防ぐため、立ち上がりと収束とが急激である短時間のパルス的な音であることが好ましい。
Note that the reference sound transmitted from the
そして、各既知端末2及び未知端末3は、音波受信部2e,3eへの入力が音閾値を超える場合に、その時点のカウンタ値(即ち、音波入力時のカウンタ値:トリガ時カウンタ値と呼ぶ)を端末IDと共に送受信部2c,3cによってコーディネータ1に対して無線送信する(S6)。
Then, when the input to the sound
コーディネータ1は、各既知端末2A,2B,2Cから送信された端末ID及びトリガ時カウンタ値C2A,C2B,C2C並びに未知端末3から送信された端末ID及びトリガ時カウンタ値C3を受信すると共に、これら端末ID及びトリガ時カウンタ値C2A,C2B,C2C,C3のデータをセンサ端末位置の推定装置10に出力する。
そして、センサ端末位置の推定装置10の制御部11のデータ入力受部11aは、各既知端末2A,2B,2Cのトリガ時カウンタ値C2A,C2B,C2Cと未知端末3のトリガ時カウンタ値C3とを端末IDと対応づけてメモリ15に記憶させる。
Then, the data
ここで、上述のS1からS6までの手順によって得られる各既知端末2A,2B,2Cのトリガ時カウンタ値C2A,C2B,C2Cと未知端末3のトリガ時カウンタ値C3とを用いて未知端末3の位置を推定することができるものの、各既知端末2及び未知端末3のクロック部2b,3bから抽出されるトリガ時カウンタ値Cを用いるために未知端末3の位置推定の精度が各既知端末2及び未知端末3のカウンタの同期の良否に影響を受ける。ここで、各既知端末2及び未知端末3のクロック部2b,3bから抽出されるカウンタ値は、機器のクロック精度の個体差を主な要因として時間とともにドリフトしてしまう(言い換えると、各端末間でずれてしまう)。したがって、未知端末3の位置推定の精度を向上させるには、カウンタの同期精度を向上させるため、各既知端末2及び未知端末3のカウンタ値のドリフトを補正する(各既知端末2や未知端末3の内部における処理遅延(処理時間差)を補正する)ことが有効である。
Here, using the known
そこで、カウンタ値の補正に係る手順として、まず、基準端末4が、既知端末2及び未知端末3のクロック部2b,3bのカウンタ値をコーディネータ1に対して送信する命令を含む無線信号(カウンタ値要求信号と呼ぶ)を送受信部4cによって無線送信(ブロードキャスト)する(S7)。
Therefore, as a procedure for correcting the counter value, first, the
カウンタ値要求信号を送受信部2c,3cを介して受信した各既知端末2及び未知端末3は、クロック部2b,3bから抽出したカウンタ値(第一のカウンタ値と呼ぶ)を端末IDと共に送受信部2c,3cによってコーディネータ1に対して無線送信する(S8)。
Each known
コーディネータ1は、各既知端末2A,2B,2Cから送信された端末ID及び第一のカウンタ値C2A-1,C2B-1,C2C-1並びに未知端末3から送信された端末ID及び第一のカウンタ値C3-1を受信すると共に、これら端末ID及び第一のカウンタ値C2A-1,C2B-1,C2C-1,C3-1のデータをセンサ端末位置の推定装置10に出力する。
The
そして、センサ端末位置の推定装置10の制御部11のデータ入力受部11aは、各既知端末2A,2B,2Cの第一のカウンタ値C2A-1,C2B-1,C2C-1と未知端末3の第一のカウンタ値C3-1とを端末IDと対応づけてメモリ15に記憶させる。
And the data
続いて、S7の処理(即ち、カウンタ値要求信号の送信)から所定の時間間隔t〔秒〕経過後に、基準端末4が、さらに、既知端末2及び未知端末3のクロック部2b,3bのカウンタ値をコーディネータ1に対して送信する命令を含む無線信号(カウンタ値要求信号)を送受信部4cによって無線送信(ブロードキャスト)する(S9)。
Subsequently, after the elapse of a predetermined time interval t [seconds] from the processing of S7 (that is, transmission of the counter value request signal), the
なお、S7の処理からS9の処理までの時間間隔t〔秒〕、言い換えると、基準端末4によるカウンタ値要求信号の送信の時間間隔t〔秒〕は、特定の値に限られるものではなく、例えば5〜60〔秒〕程度の範囲で適宜設定される。
Note that the time interval t [seconds] from the process of S7 to the process of S9, in other words, the time interval t [seconds] of transmission of the counter value request signal by the
カウンタ値要求信号を送受信部2c,3cを介して受信した各既知端末2及び未知端末3が、クロック部2b,3bから抽出したカウンタ値(第二のカウンタ値と呼ぶ)を端末IDと共に送受信部2c,3cによってコーディネータ1に対して無線送信する(S10)。
Each known
コーディネータ1は、各既知端末2A,2B,2Cから送信された端末ID及び第二のカウンタ値C2A-2,C2B-2,C2C-2並びに未知端末3から送信された端末ID及び第二のカウンタ値C3-2を受信すると共に、これら端末ID及び第二のカウンタ値C2A-2,C2B-2,C2C-2,C3-2のデータをセンサ端末位置の推定装置10に出力する。
The
そして、センサ端末位置の推定装置10の制御部11のデータ入力受部11aは、各既知端末2A,2B,2Cの第二のカウンタ値C2A-2,C2B-2,C2C-2と未知端末3の第二のカウンタ値C3-2とを端末IDと対応づけてメモリ15に記憶させる。
And the data
次に、センサ端末位置の推定装置10が、各既知端末2,未知端末3毎に、端末IDをもとに識別しつつ、時間間隔tと第一のカウンタ値C2A-1等及び第二のカウンタ値C2A-2等とを用いてカウンタ誤差を算定する(S11)。
Next, the sensor terminal
カウンタ誤差は、各既知端末2及び未知端末3のクロック部2b,3bから抽出されるカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であり、カウンタ値を実際の時間に補正し得る指標であれば、特定の指標に限定されるものではない。具体的には例えば、1カウンタ当たりの実際の時間との差であるカウンタ値当たりの誤差や、実際の時間とカウンタ値との比である時間カウンタ比などが考えられる。
The counter error is an index for correcting the counter value extracted from the
カウンタ値当たりの誤差であれば、具体的には例えば、既知端末2のクロック部2bのカウンタ速度(時間刻み,ピッチ)が1ミリ秒であるときに、時間間隔t=10〔秒〕における既知端末2Aの第二のカウンタ値C2A-2と第一のカウンタ値C2A-1との差分(即ち、C2A-2−C2A-1)が10018であれば、既知端末2Aのカウンタ値当たりの誤差δ2A=(10018−10000)/10000=+0.0018〔ミリ秒/カウンタ〕になる。同様にして、既知端末2Bのカウンタ値当たりの誤差δ2B及び既知端末2Cのカウンタ値当たりの誤差δ2C並びに未知端末3のカウンタ値当たりの誤差δ3が算定される。
In the case of an error per counter value, specifically, for example, when the counter speed (time step, pitch) of the
一方、時間カウンタ比であれば、具体的には例えば、既知端末2のクロック部2bのカウンタ速度(時間刻み,ピッチ)が1ミリ秒であるときに、時間間隔t=10〔秒〕における既知端末2Aの第二のカウンタ値C2A-2と第一のカウンタ値C2A-1との差分(即ち、C2A-2−C2A-1)が10018であれば、既知端末2Aの時間カウンタ比γ2A=10000/10018〔ミリ秒/カウンタ〕になる。同様にして、既知端末2Bの時間カウンタ比γ2B及び既知端末2Cの時間カウンタ比γ2C並びに未知端末3の時間カウンタ比γ3が算定される。
On the other hand, in the case of the time counter ratio, specifically, for example, when the counter speed (time step, pitch) of the
具体的には、制御部11のカウンタ誤差算定部11bは、S8の処理においてメモリ15に記憶された各既知端末2A,2B,2Cの第一のカウンタ値C2A-1,C2B-1,C2C-1と未知端末3の第一のカウンタ値C3-1とを端末IDと合わせてメモリ15から読み込むと共に、S10の処理においてメモリ15に記憶された各既知端末2A,2B,2Cの第二のカウンタ値C2A-2,C2B-2,C2C-2と未知端末3の第二のカウンタ値C3-2とを端末IDと合わせてメモリ15から読み込み、これら第一のカウンタ値C2A-1等及び第二のカウンタ値C2A-2等と時間間隔tの値とを用いてカウンタ値当たりの誤差δや時間カウンタ比γなどのようなカウンタ誤差を既知端末2及び未知端末3毎に算定する。
Specifically, the counter
なお、時間間隔tの値は、例えば、予め定められてデータファイルとして記憶部12などに格納されて当該データファイルからカウンタ誤差算定部11bが読み込むようにしても良いし、S9の処理の際などに入力部13を介して入力された値がメモリ15に記憶されて当該メモリ15に記憶された値をカウンタ誤差算定部11bが読み込むようにしても良い。
Note that the value of the time interval t may be determined in advance as a data file, stored in the
そして、カウンタ誤差算定部11bは、算定した各既知端末2A,2B,2Cのカウンタ誤差の値と未知端末3のカウンタ誤差の値とを端末IDと対応づけてメモリ15に記憶させる。
Then, the counter
なお、電波の伝搬速度を3×108 m/秒 とすると、例えば100 m の伝搬時間は約0.3マイクロ秒である。この伝搬時間は非常に短いので、各既知端末2及び未知端末3の位置の違いによる、基準端末4から各既知端末2及び未知端末3までの電波伝搬時間の差と各既知端末2及び未知端末3からコーディネータ1までの電波伝搬時間の差は無視し得るものである。
If the propagation speed of radio waves is 3 × 10 8 m / sec, for example, the propagation time of 100 m is about 0.3 microseconds. Since this propagation time is very short, the difference in radio wave propagation time from the
次に、センサ端末位置の推定装置10が、S6の処理において各既知端末2及び未知端末3から送信されたトリガ時カウンタ値を、S11の処理において算定されたカウンタ誤差を用いて補正する(S12)。
Next, the sensor terminal
具体的には、制御部11のカウンタ値補正部11cは、S6の処理においてメモリ15に記憶された各既知端末2A,2B,2Cのトリガ時カウンタ値C2A,C2B,C2C及び未知端末3のトリガ時カウンタ値C3をメモリ15から読み込むと共に、S11の処理においてメモリ15に記憶された各既知端末2A,2B,2Cのカウンタ誤差の値及び未知端末3のカウンタ誤差の値をメモリ15から読み込む。
Specifically, the counter
そして、カウンタ値補正部11cは、各既知端末2,未知端末3毎に、トリガ時カウンタ値を実際の時間に補正して補正後トリガ時カウンタ値を算出する。
Then, the counter
例えば、カウンタ誤差の指標がカウンタ値当たりの誤差δである場合には、トリガ時カウンタ値から、1カウンタ値当たりδを引いて、補正後トリガ時カウンタ値を算出する(即ち、例えば既知端末2Aについては、補正後トリガ時カウンタ値C2A_m=C2A−δ2A×C2A)。 For example, when the counter error index is an error δ per counter value, the corrected trigger counter value is calculated by subtracting δ per counter value from the trigger counter value (that is, for example, the known terminal 2A). , The counter value after trigger correction C 2A — m = C 2A −δ 2A × C 2A ).
一方、カウンタ誤差の指標が時間カウンタ比γである場合には、トリガ時カウンタ値と時間カウンタ比γとを掛け合わせて、補正後トリガ時カウンタ値を算出する(即ち、例えば既知端末2Aについては、補正後トリガ時カウンタ値C2A_m=C2A×γ2A)。
On the other hand, when the index of the counter error is the time counter ratio γ, the trigger time counter value is multiplied by the time counter ratio γ to calculate the corrected trigger time counter value (ie, for the known
なお、カウンタ誤差を用いて補正された後のトリガ時カウンタ値である補正後トリガ時カウンタ値は、S1の処理におけるリセット要求信号に基づくS2の処理における各既知端末2及び未知端末3のクロック部2b,3bのカウンタ値をリセットしてからの実際の経過時間である。
It should be noted that the post-correction trigger counter value, which is the counter value after trigger correction using the counter error, is the clock part of each known
そして、カウンタ値補正部11cは、算出した各既知端末2A,2B,2Cの補正後トリガ時カウンタ値C2A_m,C2B_m,C2C_m及び未知端末3の補正後トリガ時カウンタ値C3_mを端末IDと対応づけてメモリ15に記憶させる。
The counter
次に、センサ端末位置の推定装置10が、S12の処理において算出された各既知端末2及び未知端末3の補正後トリガ時カウンタ値を用い、端末IDをもとに識別しつつ、各既知端末2と未知端末3との間の距離Lを算出する(S13)。
Next, the sensor terminal
具体的には、基準端末4は未知端末3の位置に設置されるので、各既知端末2A,2B,2Cの補正後トリガ時カウンタ値C2A_m,C2B_m,C2C_mと未知端末3の補正後トリガ時カウンタ値C3_mとの差分(即ち、C2A_m−C3_m,C2B_m−C3_m,C2C_m−C3_m)は未知端末3から各既知端末2A,2B,2Cまでの音伝搬時間であるので、各既知端末2A,2B,2Cと未知端末3との間の距離L2A,L2B,L2Cが音の伝搬速度(即ち、音速=約340 m/秒)を用いて算出される。
Specifically, since the
そこで、制御部11の距離算出部11dは、S12の処理においてメモリ15に記憶された各既知端末2A,2B,2Cの補正後トリガ時カウンタ値C2A_m,C2B_m,C2C_m及び未知端末3の補正後トリガ時カウンタ値C3_mをメモリ15から読み込み、カウンタ値の差分(即ち、C2A_m−C3_m,C2B_m−C3_m,C2C_m−C3_m)に音速を掛け合わせて各既知端末2A,2B,2Cと未知端末3との間の距離L2A,L2B,L2Cを算出する。
Therefore, the
そして、距離算出部11dは、算出した各既知端末2A,2B,2Cと未知端末3との間の距離L2A,L2B,L2Cの値をメモリ15に記憶させる。
Then, the
そして、センサ端末位置の推定装置10が、各既知端末2と未知端末3との間の距離Lから、未知端末3の位置を推定する(S14)。
Then, the sensor terminal
具体的には、図3に示す例のように各既知端末2A,2B,2Cと未知端末3とが同一平面上にあって当該平面上に於ける未知端末3の位置を推定する場合には、各既知端末2A,2B,2Cの位置(なお、これらは既知である)を中心とすると共に各々の半径がL2A,L2B,L2Cである三つの円の交点として未知端末3の位置が推定される。具体的には例えば、三つの円の方程式を連立方程式として解く(数学的には尤もらしい解である場合も含む)ことによって未知端末3の位置が推定される。
Specifically, when the known
ただし、既知端末2との位置関係によって未知端末3の位置を絞り込むことができ、二つの円の方程式を連立方程式として解いて導出される二つの交点(即ち、未知端末3の位置座標の候補)のうちから既知端末3の位置を特定することができる場合には、既知端末2の個数は2個でも良く、二つの円の方程式を連立方程式として解くことによって未知端末3の位置を推定するようにしても良い。
However, the position of the
なお、既知端末2を4個以上用いるようにし、四つ以上の円の方程式を連立方程式として解くことにより、平面空間における未知端末3の位置の推定精度の向上を図ることができる。
In addition, it is possible to improve the estimation accuracy of the position of the
一方、既知端末と未知端末とが立体的に配置されていて高さを含めて未知端末の位置を推定する場合には、各既知端末の位置を中心とすると共に各々の半径が各既知端末と未知端末との間の距離である球の交点として未知端末の位置が推定される。具体的には例えば、既知端末を4個とし、四つの球の方程式を連立方程式として解く(数学的には尤もらしい解である場合も含む)ことによって未知端末の位置が推定される。 On the other hand, when the known terminal and the unknown terminal are three-dimensionally arranged and the position of the unknown terminal including the height is estimated, the radius of each known terminal The position of the unknown terminal is estimated as the intersection of the spheres, which is the distance to the unknown terminal. Specifically, for example, the position of an unknown terminal is estimated by using four known terminals and solving the equations of four spheres as simultaneous equations (including mathematically plausible solutions).
ただし、既知端末との位置関係によって未知端末の位置を絞り込むことができ、三つの球の方程式を連立方程式として解いて導出される二つの交点(即ち、未知端末の位置座標の候補)のうちから既知端末の位置を特定することができる場合には、既知端末の個数は3個でも良く、三つの球の方程式を連立方程式として解くことによって未知端末の位置を推定するようにしても良い。 However, the position of the unknown terminal can be narrowed down by the positional relationship with the known terminal, and from among the two intersections (that is, candidates for the position coordinates of the unknown terminal) derived by solving the equations of the three spheres as simultaneous equations When the position of the known terminal can be specified, the number of known terminals may be three, and the position of the unknown terminal may be estimated by solving three sphere equations as simultaneous equations.
なお、既知端末を5個以上用いるようにし、五つ以上の球の方程式を連立方程式として解くことにより、立体空間における未知端末の位置の推定精度の向上を図ることができる。 Note that, by using five or more known terminals and solving equations of five or more spheres as simultaneous equations, it is possible to improve the estimation accuracy of the position of the unknown terminal in the three-dimensional space.
制御部11の位置推定部11eは、記憶部12に予め格納されている既知端末位置データファイルから各既知端末2の位置(位置座標)を読み込むと共に、S13の処理においてメモリ15に記憶された各既知端末2A,2B,2Cと未知端末3との間の距離L2A,L2B,L2Cの値をメモリ15から読み込み、これらを用いて(例えば上述のように円の連立方程式を解くことによって)未知端末3の位置を推定する。
The
なお、上述の(1)の方法では、未知端末の位置において基準音を一度発するのみで良いという利点がある。 The method (1) described above has an advantage that it is only necessary to emit a reference sound once at the position of an unknown terminal.
(2)既知端末2の位置に基準端末4を設置して音を発生させる方法
次に、既知端末2の位置に基準端末4を設置し音を発生させて未知端末3の位置を推定する方法について説明する。
(2) Method of installing
この方法におけるセンサ端末位置の推定方法は、図7及び図10に示すように、複数の既知端末2とコーディネータ1とを含んで構成される無線センサネットワークにおいて未知端末3の位置を推定する方法であり、既知端末2と未知端末3とのクロック部2b,3bのカウンタ値がリセットされるステップ(S1)と、既知端末2の位置において音波が発信されるステップ(S5)と、音波の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から音波入力時のカウンタ値がコーディネータ1に対して送信されるステップ(S6)と、所定の時間間隔t〔秒〕で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から複数のカウンタ値がコーディネータ1に対して送信されるステップ(S7−S10)と、これら所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔tとを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差が端末2,3毎に算定されるステップ(S11)と、既知端末2の音波入力時のカウンタ値と未知端末3の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれがカウンタ誤差によって補正されるステップ(S12)と、未知端末3の補正された音波入力時のカウンタ値と既知端末2の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度が掛け合わされて既知端末2と未知端末3との間の距離Lが算出されるステップ(S13)と、複数の既知端末2と未知端末3との間の距離Lを用いて未知端末3の位置が推定されるステップ(S15)とを有する。
The method of estimating the position of the sensor terminal in this method is a method of estimating the position of the
上記センサ端末位置の推定方法は、センサ端末位置の推定装置として実現され得る。本実施形態のセンサ端末位置の推定装置10は、複数の既知端末2とコーディネータ1とを含んで構成される無線センサネットワークにおいて未知端末3の位置を推定する装置であり、既知端末2と未知端末3とのクロック部2b,3bのカウンタ値がリセットされた上で既知端末2の位置において発信された音波の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から送信されてコーディネータ1によって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受けると共に、所定の時間間隔t〔秒〕で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から送信されてコーディネータ1によって受信された複数のカウンタ値の入力を受ける手段としてのデータ入力受部11aと、所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔tとを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差を端末2,3毎に算定する手段としてのカウンタ誤差算定部11bと、既知端末2の音波入力時のカウンタ値と未知端末3の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する手段としてのカウンタ値補正部11cと、未知端末3の補正された音波入力時のカウンタ値と既知端末2の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて既知端末2と未知端末3との間の距離Lを算出する手段としての距離算出部11dと、複数の既知端末2と未知端末3との間の距離Lを用いて未知端末3の位置を推定する手段としての位置推定部11eとを備える。
The sensor terminal position estimation method can be realized as a sensor terminal position estimation apparatus. The sensor terminal
また、上記センサ端末位置の推定方法及びセンサ端末位置の推定装置は、センサ端末位置の推定プログラムをコンピュータ上で実行することによっても実現され得る。ここでは、センサ端末位置の推定プログラムをコンピュータ上で実行することによってセンサ端末位置の推定装置が実現されると共にセンサ端末位置の推定方法が実行される場合を説明する。 The sensor terminal position estimation method and sensor terminal position estimation apparatus can also be realized by executing a sensor terminal position estimation program on a computer. Here, a case will be described in which the sensor terminal position estimation apparatus is realized and the sensor terminal position estimation method is executed by executing a sensor terminal position estimation program on a computer.
センサ端末位置の推定プログラム17を実行するためのコンピュータ10(本実施形態では、センサ端末位置の推定装置10でもある)の全体構成を図8に示す。このコンピュータ10(センサ端末位置の推定装置10)は、制御部11,記憶部12,入力部13,表示部14,メモリ15を備え相互にバス等の信号回線によって接続されている。
FIG. 8 shows an overall configuration of a computer 10 (which is also a sensor terminal
コンピュータ10(センサ端末位置の推定装置10)を構成する制御部11,記憶部12,入力部13,表示部14,メモリ15の働きなどは上述の(1)の方法における説明と同様である。
Functions of the
そして、コンピュータ10(本実施形態では、センサ端末位置の推定装置10でもある)の制御部11には、センサ端末位置の推定プログラム17を実行することにより、複数の既知端末2とコーディネータ1とを含んで構成される無線センサネットワークにおいて未知端末3の位置を推定するため、既知端末2と未知端末3とのクロック部2b,3bのカウンタ値がリセットされた上で既知端末2の位置において発信された音波の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から送信されてコーディネータ1によって受信された音波入力時のカウンタ値の入力を受ける処理を行うと共に、所定の時間間隔t〔秒〕で複数回送信されたカウンタ値要求信号の入力に応答して既知端末2及び未知端末3から送信されてコーディネータ1によって受信された複数のカウンタ値の入力を受ける処理を行うデータ入力受部11aと、所定の時間間隔で送信されたカウンタ値同士の差分と所定の時間間隔tとを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差を端末2,3毎に算定する処理を行うカウンタ誤差算定部11bと、既知端末2の音波入力時のカウンタ値と未知端末3の音波入力時のカウンタ値とのそれぞれをカウンタ誤差によって補正する処理を行うカウンタ値補正部11cと、未知端末3の補正された音波入力時のカウンタ値と既知端末2の補正された音波入力時のカウンタ値との差分に音の伝搬速度を掛け合わせて既知端末2と未知端末3との間の距離Lを算出する処理を行う距離算出部11dと、複数の既知端末2と未知端末3との間の距離Lを用いて未知端末3の位置を推定する処理を行う位置推定部11eとが構成される。
Then, the
また、コンピュータ10(センサ端末位置の推定装置10)に、データや制御指令等の信号の送受信(即ち、出入力)が可能であるように、コーディネータ1が電気的に接続される。
Further, the
また、各既知端末2の位置(具体的には、任意の点を原点とする位置座標)が、既知端末位置データファイルに端末IDと対応づけられて記録され、記憶部12に予め格納される。
Further, the position of each known terminal 2 (specifically, the position coordinates with an arbitrary point as the origin) is recorded in the known terminal position data file in association with the terminal ID, and stored in the
(2)の方法では、基準端末4が既知端末2のうちのいずれかの位置に設置され、そして基準端末4が設置される既知端末2が変更されながら、以下のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理が必要な回数繰り返し行われる。なお、以下の処理では基準端末4の位置を基準として未知端末3の位置が推定されることになるので、基準端末4の位置を位置が既知である既知端末2の位置と一致させるように既知端末2に可能な限り近い位置に基準端末4が設置されることが好ましい。
In the method (2), the following processes from S1 to S13 are performed while the
以下の説明における既知端末2は、当該端末位置に基準端末4が設置された既知端末のこと、すなわち、既知端末2A,2B,2Cのうちのいずれか一つのことを指す。
The known
この方法では、また、センサ端末位置の推定装置10に、基準端末4が設置されて未知端末3との間の距離の算出対象である既知端末2(算出対象既知端末と呼ぶ)の端末IDが入力される。
In this method, the terminal ID of the known terminal 2 (referred to as a calculation target known terminal) that is a calculation target of the distance from the
まず、基準端末4が、既知端末2及び未知端末3のクロック部2b,3bのカウンタ値をリセットする命令を含む無線信号(リセット要求信号と呼ぶ)を送受信部4cによって無線送信(ブロードキャスト)する(S1)。
First, the
リセット要求信号を送受信部2c,3cを介して受信した既知端末2(少なくとも算出対象既知端末を含む)及び未知端末3が、クロック部2b,3bのカウンタ値をリセットした上で、リセット済み信号を送受信部2c,3cによって基準端末4に対して無線送信する(S2)。
The known terminal 2 (including at least the calculation target known terminal) and the
ここで、ブロードキャストした場合には算出対象既知端末以外の既知端末も受信したり受信信号に合わせて作動したりするが、以降の説明においては算出対象既知端末のみに着目する。なお、コーディネータ1は既知端末から送信される端末IDによって各既知端末を識別する。また、場合によっては、必要に応じて基準端末4も既知端末から送信される端末IDによって各既知端末を識別するようにしても良い。
Here, when broadcasting, a known terminal other than the calculation target known terminal is also received or operated in accordance with the received signal, but in the following description, only the calculation target known terminal is focused. The
これにより、リセット要求信号を受信した算出対象既知端末2及び未知端末3のカウンタが同期される(言い換えると、カウンタ値が揃えられる)。
As a result, the counters of the calculation target known
続いて、算出対象既知端末2及び未知端末3からのリセット済み信号を送受信部4cを介して受信した基準端末4が、既知端末2及び未知端末3が音入力に対するスタンバイ状態を整える命令を含む無線信号(スタンバイ要求信号と呼ぶ)を送受信部4cによって無線送信(ブロードキャスト)する(S3)。
Subsequently, the
スタンバイ要求信号を送受信部2c,3cを介して受信した算出対象既知端末2及び未知端末3が、音波受信部2e,3eへの入力が予め定められた閾値(音閾値と呼ぶ)を超えた場合にカウンタ値を送信する準備を整えた上で、スタンバイ済み信号を送受信部2c,3cによって基準端末4に対して無線送信する(S4)。
When the calculation target known
これにより、スタンバイ要求信号を受信した算出対象既知端末2及び未知端末3が、音波受信部2e,3eへの入力が音閾値を超えた場合にカウンタ値を送信する準備が整えられた状態であるトリガ(即ち、入力された音の大きさが音閾値を超えること)待ち状態になる。
Thereby, the calculation target known
音閾値の考え方は、上述の(1)の方法の説明におけるものと同様である。 The concept of the sound threshold is the same as that in the description of the method (1) above.
ここで、算出対象既知端末2及び未知端末3がトリガ待ち状態になるのは、算出対象既知端末2及び未知端末3が自律的に行うようにしても良い。すなわち、S1の処理において無線送信されたリセット要求信号を受信した算出対象既知端末2及び未知端末3が、クロック部2b,3bのカウンタ値をリセットし、続いてさらに、トリガ待ち状態を整えるようにしても良い。この場合には、S2の処理のような算出対象既知端末2及び未知端末3によるリセット済み信号の無線送信は行われず、また、S3の処理のような基準端末4によるスタンバイ要求信号の無線送信も行われず、それらの代わりに、算出対象既知端末2及び未知端末3がカウンタ値をリセットすると共にトリガ待ち状態を整えた上でスタンバイ済み信号を無線送信する。
Here, the calculation target known
次に、算出対象既知端末2及び未知端末3からのスタンバイ済み信号を送受信部4cを介して受信した基準端末4が、音波(基準音と呼ぶ)を音波発信部4eによって発信する(S5)。
Next, the
基準音の考え方は、上述の(1)の方法の説明におけるものと同様である。 The concept of the reference sound is the same as that in the description of the method (1) above.
そして、算出対象既知端末2及び未知端末3は、音波受信部2e,3eへの入力が音閾値を超える場合に、その時点のカウンタ値(即ち、音波入力時のカウンタ値:トリガ時カウンタ値と呼ぶ)を端末IDと共に送受信部2c,3cによってコーディネータ1に対して無線送信する(S6)。
Then, when the input to the sound
コーディネータ1は、既知端末2から送信された端末ID及びトリガ時カウンタ値C2(具体的には、既知端末2Aのカウンタ値C2A,既知端末2Bのカウンタ値C2B,既知端末2Cのカウンタ値C2Cのうちのいずれか)並びに未知端末3から送信された端末ID及びトリガ時カウンタ値C3を受信すると共に、これら端末ID及びトリガ時カウンタ値C2,C3のデータをセンサ端末位置の推定装置10に出力する。
The
そして、センサ端末位置の推定装置10の制御部11のデータ入力受部11aは、既知端末のトリガ時カウンタ値Cと未知端末3のトリガ時カウンタ値C3とを端末IDと対応づけてメモリ15に記憶させる。
Then, the
次に、カウンタ値の補正に係る手順として、まず、基準端末4が、既知端末2及び未知端末3のクロック部2b,3bのカウンタ値をコーディネータ1に対して送信する命令を含む無線信号(カウンタ値要求信号と呼ぶ)を送受信部4cによって無線送信(ブロードキャスト)する(S7)。
Next, as a procedure for correcting the counter value, first, the
カウンタ値要求信号を送受信部2c,3cを介して受信した算出対象既知端末2及び未知端末3は、クロック部2b,3bから抽出したカウンタ値(第一のカウンタ値と呼ぶ)を端末IDと共に送受信部2c,3cによってコーディネータ1に対して無線送信する(S8)。
The calculation target known
コーディネータ1は、算出対象既知端末2から送信された端末ID及び第一のカウンタ値C2-1(具体的には、既知端末2Aのカウンタ値C2A-1,既知端末2Bのカウンタ値C2B-1,既知端末2Cのカウンタ値C2C-1のうちのいずれか)並びに未知端末3から送信された端末ID及び第一のカウンタ値C3-1を受信すると共に、これら端末ID及び第一のカウンタ値C2-1,C3-1のデータをセンサ端末位置の推定装置10に出力する。
The
そして、センサ端末位置の推定装置10の制御部11のデータ入力受部11aは、算出対象既知端末2の第一のカウンタ値C2-1と未知端末3の第一のカウンタ値C3-1とを端末IDと対応づけてメモリ15に記憶させる。
Then, the
続いて、S7の処理(即ち、カウンタ値要求信号の送信)から所定の時間間隔t〔秒〕経過後に、基準端末4が、さらに、既知端末2及び未知端末3のクロック部2b,3bのカウンタ値をコーディネータ1に対して送信する命令を含む無線信号(カウンタ値要求信号)を送受信部4cによって無線送信(ブロードキャスト)する(S9)。
Subsequently, after the elapse of a predetermined time interval t [seconds] from the processing of S7 (that is, transmission of the counter value request signal), the
時間間隔tの考え方は、上述の(1)の方法の説明におけるものと同様である。 The concept of the time interval t is the same as that in the description of the method (1) above.
カウンタ値要求信号を送受信部2c,3cを介して受信した算出対象既知端末2及び未知端末3が、クロック部2b,3bから抽出したカウンタ値(第二のカウンタ値と呼ぶ)を端末IDと共に送受信部2c,3cによってコーディネータ1に対して無線送信する(S10)。
The calculation target known
コーディネータ1は、算出対象既知端末2から送信された端末ID及び第二のカウンタ値C2-2(具体的には、既知端末2Aのカウンタ値C2A-2,既知端末2Bのカウンタ値C2B-2,既知端末2Cのカウンタ値C2C-2のうちのいずれか)並びに未知端末3から送信された端末ID及び第二のカウンタ値C3-2を受信すると共に、これら端末ID及び第二のカウンタ値C2-2,C3-2のデータをセンサ端末位置の推定装置10に出力する。
The
そして、センサ端末位置の推定装置10の制御部11のデータ入力受部11aは、算出対象既知端末2の第二のカウンタ値C2-2と未知端末3の第二のカウンタ値C3-2とを端末IDと対応づけてメモリ15に記憶させる。
Then, the
次に、センサ端末位置の推定装置10が、算出対象既知端末2,未知端末3毎に、端末IDをもとに識別しつつ、時間間隔tと第一のカウンタ値C2-1及び第二のカウンタ値C2-2とを用いてカウンタ誤差を算定する(S11)。
Next, the sensor terminal
カウンタ誤差の考え方は上述の(1)の方法の説明におけるものと同様であり、具体的には例えば、カウンタ値当たりの誤差δや時間カウンタ比γなどが考えられる。 The concept of the counter error is the same as that in the description of the method (1) described above. Specifically, for example, an error δ per counter value and a time counter ratio γ can be considered.
制御部11のカウンタ誤差算定部11bは、S8の処理においてメモリ15に記憶された算出対象既知端末2の第一のカウンタ値C2-1と未知端末3の第一のカウンタ値C3-1とを端末IDと合わせてメモリ15から読み込むと共に、S10の処理においてメモリ15に記憶された算出対象既知端末2の第二のカウンタ値C2-2と未知端末3の第二のカウンタ値C3-2とを端末IDと合わせてメモリ15から読み込み、これら第一のカウンタ値C2-1,C3-1及び第二のカウンタ値C2-2,C3-2と時間間隔tの値とを用いてカウンタ値当たりの誤差δや時間カウンタ比γなどのようなカウンタ誤差を算出対象既知端末2及び未知端末3毎に算定する。
Counter
なお、時間間隔tの値は、例えば、予め定められてデータファイルとして記憶部12などに格納されて当該データファイルからカウンタ誤差算定部11bが読み込むようにしても良いし、S9の処理の際などに入力部13を介して入力された値がメモリ15に記憶されて当該メモリ15に記憶された値をカウンタ誤差算定部11bが読み込むようにしても良い。
Note that the value of the time interval t may be determined in advance as a data file, stored in the
そして、カウンタ誤差算定部11bは、算定した算出対象既知端末2のカウンタ誤差の値と未知端末3のカウンタ誤差の値とを端末IDと対応づけてメモリ15に記憶させる。
Then, the counter
次に、センサ端末位置の推定装置10が、S6の処理において算出対象既知端末2及び未知端末3から送信されたトリガ時カウンタ値を、S11の処理において算定されたカウンタ誤差を用いて補正する(S12)。
Next, the sensor terminal
具体的には、制御部11のカウンタ値補正部11cは、S6の処理においてメモリ15に記憶された算出対象既知端末2のトリガ時カウンタ値C2及び未知端末3のトリガ時カウンタ値C3をメモリ15から読み込むと共に、S11の処理においてメモリ15に記憶された算出対象既知端末2のカウンタ誤差の値及び未知端末3のカウンタ誤差の値をメモリ15から読み込む。
Specifically, the counter
そして、カウンタ値補正部11cは、算出対象既知端末2,未知端末3毎に、トリガ時カウンタ値を実際の時間に補正して補正後トリガ時カウンタ値を算出する。
Then, the counter
補正後トリガ時カウンタ値の算出の仕方は、上述の(1)の方法の説明におけるものと同様である。 The method of calculating the post-correction trigger counter value is the same as in the description of the method (1) described above.
そして、カウンタ値補正部11cは、算出した算出対象既知端末2の補正後トリガ時カウンタ値C2_m(具体的には、C2A_m,C2B_m,C2C_mのうちのいずれか)及び未知端末3の補正後トリガ時カウンタ値C3_mを端末IDと対応づけてメモリ15に記憶させる。
The counter
次に、センサ端末位置の推定装置10が、S12の処理において算出された算出対象既知端末2及び未知端末3の補正後トリガ時カウンタ値を用い、算出対象既知端末2と未知端末3との間の距離Lを算出する(S13)。
Next, the sensor terminal
具体的には、基準端末4は算出対象既知端末2の位置に設置されるので、未知端末3の補正後トリガ時カウンタ値C3_mと算出対象既知端末2の補正後トリガ時カウンタ値C2_mとの差分(即ち、C3_m−C2_m)は算出対象既知端末2から未知端末3までの音伝搬時間であるので、算出対象既知端末2と未知端末3との間の距離L(具体的には、L2A,L2B,L2Cのうちのいずれか)が音の伝搬速度(即ち、音速=約340 m/秒)を用いて算出される。
Specifically, since the
そこで、制御部11の距離算出部11dは、S12の処理においてメモリ15に記憶された算出対象既知端末2の補正後トリガ時カウンタ値C2_m及び未知端末3の補正後トリガ時カウンタ値C3_mをメモリ15から読み込み、カウンタ値の差分(即ち、C3_m−C2_m)に音速を掛け合わせて算出対象既知端末2と未知端末3との間の距離Lを算出する。
Therefore, the
そして、距離算出部11dは、算出した既知端末2と未知端末3との間の距離Lの値をメモリ15に記憶させる。
Then, the
上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理が、基準端末4が設置される既知端末2が変更されながら(即ち、算出対象既知端末とされる既知端末2が変更されながら)、必要な回数繰り返し行われる(S14:Yes)。
The above-described processes from S1 to S13 or the processes from S5 to S13 are performed while the known
具体的には、図9に示す例のように既知端末2と未知端末3とが同一平面上にあって当該平面上に於ける未知端末3の位置を推定する場合には、原則として三回以上繰り返され、三つ以上の既知端末2と未知端末3との間の距離の値が算出されてメモリ15に記憶される。
Specifically, as shown in FIG. 9, when the known
ただし、既知端末2との位置関係によって未知端末3の位置を絞り込むことができ、次のS15の処理において二つの円の方程式を連立方程式として解いて導出される二つの交点(即ち、未知端末3の位置座標の候補)のうちから既知端末3の位置を特定することができる場合には、既知端末2の個数は2個でも良く、上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理を二回だけ繰り返し、次のS15の処理において二つの円の方程式を連立方程式として解くことによって未知端末3の位置を推定するようにしても良い。
However, the position of the
なお、既知端末2を4個以上用いるようにし、上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理を四回以上繰り返し、次のS15の処理において四つ以上の円の方程式を連立方程式として解くことにより、平面空間における未知端末3の位置の推定精度の向上を図ることができる。
Note that four or more
一方、既知端末と未知端末とが立体的に配置されていて高さを含めて未知端末の位置を推定する場合には、原則として四回以上繰り返され、四つ以上の既知端末と未知端末との間の距離Lの値が算出されてメモリ15に記憶される。
On the other hand, when the known terminal and the unknown terminal are arranged three-dimensionally and the position of the unknown terminal including the height is estimated, in principle, it is repeated four or more times, and four or more known terminals and unknown terminals The value of the distance L is calculated and stored in the
ただし、既知端末との位置関係によって未知端末の位置を絞り込むことができ、次のS15の処理において三つの球の方程式を連立方程式として解いて導出される二つの交点(即ち、未知端末の位置座標の候補)のうちから既知端末の位置を特定することができる場合には、既知端末の個数は3個でも良く、上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理を三回だけ繰り返し、次のS15の処理において三つの球の方程式を連立方程式として解くことによって未知端末の位置を推定するようにしても良い。 However, the position of the unknown terminal can be narrowed down by the positional relationship with the known terminal, and two intersections (that is, position coordinates of the unknown terminal) derived by solving the equations of the three spheres as simultaneous equations in the next processing of S15. 3), the number of known terminals may be three, and the processes from S1 to S13 or the processes from S5 to S13 are repeated only three times. The position of the unknown terminal may be estimated by solving the equations of the three spheres as simultaneous equations in the next process of S15.
なお、既知端末を5個以上用いるようにし、上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理を四回以上繰り返し、次のS15の処理において五つ以上の球の方程式を連立方程式として解くことにより、立体空間における未知端末の位置の推定精度の向上を図ることができる。 It should be noted that five or more known terminals are used, and the above-described processing from S1 to S13 or the processing from S5 to S13 is repeated four or more times. In the next processing of S15, five or more sphere equations are used as simultaneous equations. By solving, it is possible to improve the estimation accuracy of the position of the unknown terminal in the three-dimensional space.
ここでは、図9に示す例の場合として、基準端末4が設置される既知端末が既知端末2A,既知端末2B,既知端末2Cと変更されながら、上述のS1からS13までの処理が三回繰り返され、三つの既知端末2A,2B,2Cと未知端末3との間の距離L2A,L2B,L2Cが算出されてその値がメモリ15に記憶される。
Here, as an example shown in FIG. 9, the above-described processes from S1 to S13 are repeated three times while the known terminal where the
なお、S1の処理におけるリセット要求信号の無線送信(ブロードキャスト)によって各既知端末2がクロック部2b,3bのカウンタ値をリセットすると共にS3の処理におけるスタンバイ要求信号の無線送信(ブロードキャスト)によって各既知端末がトリガ待ち状態を整えるようにすれば、基準端末4が設置される既知端末2が変更されるたびにS1からS4までの処理を繰り返す必要はなく、すなわち、S5からS13までの処理が繰り返されれば良い。
Each known terminal 2 resets the counter values of the
そして、未知端末3の位置の推定に必要な数(また、未知端末の位置の推定精度の向上に必要な数)の既知端末2と未知端末3との間の距離Lが算出されたら(S14:No)、次のS15の処理に進む。
Then, when the distance L between the known
そして、センサ端末位置の推定装置10が、複数の既知端末2と未知端末3との間の距離Lから、未知端末3の位置を推定する(S15)。
Then, the sensor terminal
具体的には、図9に示す例のように三つの既知端末2A,2B,2Cと未知端末3とが同一平面上にあって当該平面上に於ける未知端末3の位置を推定する場合には、三つの既知端末2A,2B,2Cの位置(なお、これらは既知である)を中心とすると共に各々の半径がL2A,L2B,L2Cである三つの円の交点として未知端末3の位置が推定される。具体的には例えば、三つの円の方程式を連立方程式として解く(数学的には尤もらしい解である場合も含む)ことによって未知端末3の位置が推定される。
Specifically, when the three known
そこで、制御部11の位置推定部11eは、記憶部12に予め格納されている既知端末位置データファイルから三つの既知端末2の位置(位置座標)を読み込むと共に、S13の処理においてメモリ15に記憶された三つの既知端末2A,2B,2Cと未知端末3との間の距離L2A,L2B,L2Cの値をメモリ15から読み込み、これらを用いて(例えば上述のように円の連立方程式を解くことによって)未知端末3の位置を推定する。
Therefore, the
なお、一般化をすると、複数の既知端末と未知端末とが同一平面上にあって当該平面上に於ける未知端末の位置を推定する場合には、基準端末が設置される既知端末が変更されながら上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理が三回以上繰り返され、三個以上の既知端末の位置(なお、これらは既知である)を中心とすると共に各々の半径が各既知端末と未知端末との間の距離である三つ以上の円の交点として未知端末の位置が推定される。具体的には例えば、三つ以上の円の方程式を連立方程式として解く(数学的には尤もらしい解である場合も含む)ことによって未知端末の位置が推定される。 Note that, when generalized, when a plurality of known terminals and unknown terminals are on the same plane and the position of the unknown terminal on the plane is estimated, the known terminal on which the reference terminal is installed is changed. However, the above-described processing from S1 to S13 or the processing from S5 to S13 is repeated three or more times, centering on the positions of three or more known terminals (these are known) and each radius is The position of the unknown terminal is estimated as an intersection of three or more circles that are distances between the known terminal and the unknown terminal. Specifically, for example, the position of the unknown terminal is estimated by solving equations of three or more circles as simultaneous equations (including cases where the equations are plausible mathematically).
ただし、既知端末との位置関係によって未知端末の位置を絞り込むことができ、二つの円の方程式を連立方程式として解いて導出される二つの交点(即ち、未知端末の位置座標の候補)のうちから既知端末の位置を特定することができる場合には、基準端末が設置される既知端末が変更されながら上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理が二回繰り返され、二つの円の方程式を連立方程式として解くことによって未知端末3の位置を推定するようにしても良い。
However, the position of the unknown terminal can be narrowed down by the positional relationship with the known terminal, and from two intersections (that is, candidates for the position coordinates of the unknown terminal) derived by solving the equations of the two circles as simultaneous equations When the position of the known terminal can be specified, the process from S1 to S13 or the process from S5 to S13 is repeated twice while the known terminal where the reference terminal is installed is changed, and two circles are obtained. The position of the
なお、基準端末が設置される既知端末が変更されながら上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理が四回以上繰り返され、四つ以上の円の方程式を連立方程式として解くことにより、平面空間における未知端末3の位置の推定精度の向上を図ることができる。
The above-described processing from S1 to S13 or the processing from S5 to S13 is repeated four times or more while the known terminal where the reference terminal is installed is changed, and four or more circle equations are solved as simultaneous equations. Thus, it is possible to improve the estimation accuracy of the position of the
一方、既知端末と未知端末とが立体的に配置されていて高さを含めて未知端末の位置を推定する場合には、基準端末が設置される既知端末が変更されながら上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理が四回以上繰り返され、四個以上の既知端末の位置を中心とすると共に各々の半径が各既知端末と未知端末との間の距離である四つ以上の球の交点として未知端末の位置が推定される。具体的には例えば、四つ以上の球の方程式を連立方程式として解く(数学的には尤もらしい解である場合も含む)ことによって未知端末の位置が推定される。 On the other hand, when the known terminal and the unknown terminal are arranged three-dimensionally and the position of the unknown terminal including the height is estimated, the above-described S1 to S13 are performed while the known terminal where the reference terminal is installed is changed. Or the process from S5 to S13 is repeated four or more times, and the center of the position of four or more known terminals and each radius is the distance between each known terminal and unknown terminal. The position of the unknown terminal is estimated as the intersection of the spheres. Specifically, for example, the position of an unknown terminal is estimated by solving equations of four or more spheres as simultaneous equations (including cases where the mathematically likely solution is included).
ただし、既知端末との位置関係によって未知端末の位置を絞り込むことができ、三つの球の方程式を連立方程式として解いて導出される二つの交点(即ち、未知端末の位置座標の候補)のうちから既知端末の位置を特定することができる場合には、基準端末が設置される既知端末が変更されながら上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理が三回繰り返され、三つの球の方程式を連立方程式として解くことによって未知端末の位置を推定するようにしても良い。 However, the position of the unknown terminal can be narrowed down by the positional relationship with the known terminal, and from among the two intersections (that is, candidates for the position coordinates of the unknown terminal) derived by solving the equations of the three spheres as simultaneous equations When the position of the known terminal can be specified, the above-described processing from S1 to S13 or the processing from S5 to S13 is repeated three times while the known terminal where the reference terminal is installed is changed, and three spheres are obtained. The position of the unknown terminal may be estimated by solving these equations as simultaneous equations.
なお、基準端末が設置される既知端末が変更されながら上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理が五回以上繰り返され、、五つ以上の球の方程式を連立方程式として解くことにより、立体空間における未知端末の位置の推定精度の向上を図ることができる。 In addition, the process from S1 to S13 or the process from S5 to S13 is repeated five times or more while the known terminal in which the reference terminal is installed is changed, and the equations of five or more spheres are solved as simultaneous equations. Thus, it is possible to improve the estimation accuracy of the position of the unknown terminal in the three-dimensional space.
なお、上述の(2)の方法では、上述のS1からS13までの処理又はS5からS13までの処理を必要な回数繰り返し行うことにより、S15の処理において複数の未知端末の位置を一括して推定することができるという利点がある。 In the method (2) described above, the processes from S1 to S13 or the processes from S5 to S13 are repeated as many times as necessary to estimate the positions of a plurality of unknown terminals in the process of S15. There is an advantage that you can.
以上のように構成されたセンサ端末位置の推定方法、推定装置及び推定プログラムによれば、既知端末2及び未知端末3から送信されるカウンタ値と実際の時間間隔t〔秒〕とを用いてカウンタ値を実際の時間に補正するための指標であるカウンタ誤差を端末2,3毎に算定し、当該カウンタ誤差を用いて既知端末2及び未知端末3の音波入力時のカウンタ値を補正するようにしているので、既知端末2の音波入力時のカウンタ値と未知端末3の音波入力時のカウンタ値との差分は両端末2,3間の実際の音伝搬時間であり、したがって、既知端末2の音波入力時のカウンタ値(補正後)と未知端末3の音波入力時のカウンタ値(補正後)との差分に音の伝搬速度を掛け合わせることによって両端末2,3間の距離Lを正確に推定することが可能になる。
According to the sensor terminal position estimation method, the estimation device, and the estimation program configured as described above, the counter value is transmitted using the counter value transmitted from the known
以上のように構成されたセンサ端末位置の推定方法、推定装置及び推定プログラムによれば、また、未知端末3の位置の推定は音波の発信と受信とによって行うことができるので、特別に高度・高価な機器を用いることなく、無線センサネットワークを構成するセンサ端末の位置を簡便な装置構成で且つ精度良く推定することが可能になる。
According to the sensor terminal position estimation method, the estimation apparatus, and the estimation program configured as described above, the position of the
なお、上述の(1)の方法や(2)の方法を実施する形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では無線ネットワークを構成するコーディネータ1,既知端末2,未知端末3とは別個の(言い換えると、無線ネットワークを構成する上で必須要素ではない)機器の基準端末4を準備して音波を発信するようにしているが、これに限られず、(1)の方法の場合には未知端末3が音波を発信する機能を備えるようにして音波を発信するようにしても良いし、(2)の方法の場合には各既知端末2が音波を発信する機能を備えるようにして音波を発信するようにしても良い。
In addition, although embodiment which implements the method of said (1) and the method of (2) is an example of the suitable form at the time of implementing this invention, embodiment of this invention is limited to the above-mentioned form However, the present invention can be variously modified without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a
また、上述の実施形態では基準端末4がリセット要求信号の無線送信(S1)とリセット済み信号の受信及びスタンバイ要求信号の無線送信(S3)とスタンバイ済み信号の受信(S5)と第一・第二カウンタ値要求信号の無線送信(S7,S9)とを行うようにしているが、これに限られず、これら信号の無線送信の一部若しくは全てをコーディネータ1が行うと共にそれに対応する信号の受信をコーディネータ1が行うようにしても良い。なお、上記信号の無線送信の全てをコーディネータ1が行う場合には、基準端末4は音波発信機能を有すれば良い。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では基準端末4がリセット要求信号の無線送信を行って(S1)当該信号を受信した既知端末2及び未知端末3がクロック部2b,3bのカウンタ値をリセットしてリセット済み信号を基準端末4に対して無線送信する(S2)ようにしているが、これに限られず、S1の処理として基準端末4(若しくはコーディネータ1)がカウンタ値要求信号の無線送信を行い、S2の処理として当該信号を受信した既知端末2及び未知端末3がクロック部2b,3bのカウンタ値をコーディネータ1に対して無線送信するようにしても良い。この場合には、S2の処理として送信される既知端末2及び未知端末3のカウンタ値を初期カウンタ値C2A_0,C2B_0,C2C_0,C3_0とし、S6の処理において送信されるトリガ時カウンタ値C2A,C2B,C2C,C3から初期カウンタ値C2A_0,C2B_0,C2C_0,C3_0を引いたカウンタ値(即ち、C2A−C2A_0,C2B−C2B_0,C2C−C2C_0,C3−C3_0)を上述の実施形態の説明におけるトリガ時カウンタ値として用いれば良い。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では基準端末4が音波を発信して(S5)当該音波を受信した既知端末2及び未知端末3がトリガ時カウンタ値をコーディネータ1に送信して(S6)からカウンタ値の補正に係る手順(S7−S10)を行うようにしているが、これに限られず、図11に示すように、カウンタ値の補正に係る手順(S5'−S8')を行ってから、基準端末4が音波を発信して(S9')当該音波を受信した既知端末2及び未知端末3がトリガ時カウンタ値をコーディネータ1に送信する(S10')ようにしても良い。なお、この場合でも、S11以降の処理内容は上述の実施形態におけるものと同様である。
In the above embodiment, the
また、上述の実施形態ではカウンタ値の補正に係る手順としてカウンタ値要求信号の送信及びカウンタ値の送信を二回繰り返して(即ち、S7及びS8とS9及びS10との二回)時間間隔t〔秒〕とカウンタ値の差分とを用いてカウンタ誤差を算定する(S11)ようにしているが、これに限られず、カウンタ値の補正に係る手順としてカウンタ値要求信号の送信及びカウンタ値の送信を三回以上繰り返し、時間間隔t〔秒〕とカウンタ値の差分との組合せを複数用いてカウンタ誤差を算定するようにしても良い。なお、具体的には例えば、時間間隔t〔秒〕とカウンタ値の差分との組合せのそれぞれから算定されるカウンタ誤差の平均値を用いたり中央値を用いたりすることが考えられる。また、この場合の時間間隔tは、一定でも良いし、変化しても良い。カウンタ誤差の平均値を用いたり中央値を用いたりする場合には、カウンタ値を取得するタイミングに伴う誤差(具体的には例えば、カウンタ値で±1〜2カウント程度が想定される)が生じることがあり得るが、この誤差の影響を軽減することができるので、カウンタ誤差をより一層適切な値(真値に近い値)にすることが可能になる。 In the above-described embodiment, as a procedure related to the correction of the counter value, the transmission of the counter value request signal and the transmission of the counter value are repeated twice (that is, twice at S7 and S8 and S9 and S10). Second] and the difference between the counter values are used to calculate the counter error (S11). However, the present invention is not limited to this, and the transmission of the counter value request signal and the transmission of the counter value are not limited to this procedure. It may be repeated three or more times, and the counter error may be calculated using a plurality of combinations of the time interval t [second] and the counter value difference. Specifically, for example, it is conceivable to use an average value of counter errors or a median value calculated from each combination of a time interval t [seconds] and a difference between counter values. Further, the time interval t in this case may be constant or may vary. When the average value of the counter error or the median value is used, an error associated with the timing of acquiring the counter value (specifically, for example, a counter value of about ± 1 to 2 counts is assumed) occurs. However, since the influence of this error can be reduced, the counter error can be set to a more appropriate value (a value close to the true value).
また、上述の実施形態ではカウンタ値の補正に係る手順としてカウンタ値要求信号の送信を時間間隔t〔秒〕だけ隔てて二回行う(S7及びS9)ようにしているが、これに限られず、図12に示すように、S1の処理におけるリセット要求信号の送信から時間間隔tを開始させてカウンタ値要求信号の送信を一回だけ行う(S7)ようにしても良い。この場合には、S9及びS10の処理は不要になり、カウンタ値要求信号の応答として送信されるカウンタ値(S8)をS11の処理におけるカウンタ値の差分としてそのまま用いれば良い。 In the above-described embodiment, the counter value request signal is transmitted twice at a time interval t [seconds] as a procedure related to the correction of the counter value (S7 and S9). However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 12, the time interval t may be started from the transmission of the reset request signal in the process of S1, and the counter value request signal may be transmitted only once (S7). In this case, the processes of S9 and S10 are not necessary, and the counter value (S8) transmitted as a response to the counter value request signal may be used as it is as the difference between the counter values in the process of S11.
そして、上述のような実施形態の変更を組み合わせることも勿論可能であり、具体的には例えば図13に示すような処理手順も考えられる。すなわち、まず、基準端末4(若しくはコーディネータ1)がカウンタ値要求信号を無線送信(ブロードキャスト)し(S'1:上述の実施形態のS7に対応する処理)、カウンタ値要求信号を受信した既知端末2及び未知端末3が初期カウンタ値をコーディネータ1に対して無線送信し(S'2:同S8に対応)、S'1の処理から時間間隔t〔秒〕経過後に基準端末4(若しくはコーディネータ1)がカウンタ値要求信号を無線送信(ブロードキャスト)し(S'3:同S9に対応)、カウンタ値要求信号を受信した既知端末2及び未知端末3が第二のカウンタ値をコーディネータ1に対して無線送信する(S'4:同S10に対応)。これにより、上述の実施形態における第一のカウンタ値と第二のカウンタ値とに相当するカウンタ値が取得される。次に、基準端末4(若しくはコーディネータ1)がスタンバイ要求信号を無線送信(ブロードキャスト)し(S'5:同S3に対応)、スタンバイ要求信号を受信した既知端末2及び未知端末3がスタンバイ済み信号を基準端末4(若しくはコーディネータ1)に無線送信する(S'6:同S4に対応)。続いて、基準端末4が音波を発信し(S'7:同S5に対応)、既知端末2及び未知端末3が音波入力時のカウンタ値をコーディネータ1に対して無線送信する(S'8:同S6に対応)ようにしても良い。この場合には、S'2の処理として送信される既知端末2及び未知端末3の初期カウンタ値を第一のカウンタ値C2A-1,C2B-1,C2C-1,C3-1とすると共にS'4の処理として送信される既知端末2及び未知端末3の第二のカウンタ値を第二のカウンタ値C2A-2,C2B-2,C2C-2,C3-2とし、また、S'8の処理において送信される音波入力時のカウンタ値C2A,C2B,C2C,C3から初期カウンタ値(第一のカウンタ値)C2A-1,C2B-1,C2C-1,C3-1を引いたカウンタ値(即ち、C2A−C2A-1,C2B−C2B-1,C2C−C2C-1,C3−C3-1)をトリガ時カウンタ値として用いれば良い。そして、上記S'8の処理に続けて、上述の実施形態におけるS11以降の処理を同様に行えば良い。
Of course, it is possible to combine the above-described modifications of the embodiment. Specifically, for example, a processing procedure as shown in FIG. 13 is also conceivable. That is, first, the reference terminal 4 (or the coordinator 1) wirelessly transmits (broadcasts) the counter value request signal (S′1: processing corresponding to S7 in the above-described embodiment) and receives the counter value request signal. 2 and the
1 コーディネータ
2 既知端末
3 未知端末
4 基準端末
10 センサ端末位置の推定装置
11 制御部
12 記憶部
13 入力部
14 表示部
15 メモリ
17 センサ端末位置の推定プログラム
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