JP6177089B2 - ２台の通信機器間の正確な直線距離推定のための方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、広くは無線通信の分野に関するものである。より具体的には、本発明は、第１のブルートゥース（登録商標、以下同じ）対応の携帯通信機器と別のブルートゥース対応の携帯通信機器との近接度を判定することにより、２台以上の該ブルートゥース機器間の正確な直線距離を計算するためのシステムおよび方法に関する。

携帯電話機、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ポケットベル、ＭＰ３プレーヤ、セルラ電話機、インスタントメッセージング機器、ポータブルコンパクトディスク（ＣＤ）プレーヤ、無線電子メール機器、および同様の機器など、ブルートゥース対応の携帯通信機器が、個人によって日常生活の中で使用される。これらの機器は、ブルートゥース、赤外線、およびその他の方式の通信を利用することによって可能となるデジタルメディア転送、インターネット利用など、様々な高度な機能を有する。これらの機器で現在利用できる先進アプリケーションによって、周囲環境における同類の機器の近接度推定が可能である。この近接度推定に加えて、さらに、そのような他の同類機器との距離の計算が、通信およびデータ転送などの様々な目的による機器のペアリングにおいて重要な役割を果たす。多くの従来技術は、付近のブルートゥース対応機器の距離を、機器間を隔てる距離がかなりある場合に計算する様々な方法を開示している。

受信信号強度インジケータは、送信装置と受信装置との間の最短距離についての直接的測度を与え、この場合、信号強度と距離は反比例し、すなわち、受信信号強度が弱いほど、送信機（Ｔｘ）と受信機（Ｒｘ）との間の距離は大きい。この距離測度に加えて、３台以上のそのような送信／受信機の使用がある場合に、２次元平面上での特定の受信機（ノード）の正確な位置を計算することが可能である。

ところが、屋内に、障害物、布製装飾品、壁、天井などがあることによって、無線信号には、かなりの空間的および時間的変動が生じる。このような変動の結果として、位置推定のみならず、２点間すなわち２台の機器間の距離計算も不確かとなる。ブルートゥース対応機器が閉環境すなわち屋内環境にあって、かつ、ブルートゥース対応機器間を隔てる距離はかなり小さく、典型的には、閉環境または小部屋（または１２フィート未満の所謂ワークスペース）において４メートル未満の距離である場合は、距離計算における不確かさが増大する。

従来のモデルは、この空間的変動を対数正規確率分布として処理し、そして、標準的なフリス（Ｆｒｉｉｓ）の公式に基づき、受信信号強度と距離との関係を推定する。従来のモデルは、倉庫、大きなワークスペースなど、より大きな空間での予測において妥当な精度を得ることに重点を置いているので、閉環境では距離予測と実測に大きな誤差の可能性を伴って機能する。従来の技術では、屋内位置について、半径＋／−２メートル未満の精度で、距離を正確に予測することはできない。

機能ベースの人間中心近接推定においては、より高い精度の必要性が生じる。機能ベースの人間中心近接推定では、各人がそれぞれ所持する携帯電話機に組み込まれたブルートゥース機器ＩＤによって一意に識別される所与の人間の集合のうち、どの人々が互いに交流しているのかを識別および把握する必要がある。対応機器を所持する人々の所与の集合の交流によって、以下の状況が生じる。
１．２人以上の人が、約１〜２ｍの間隔で離れた場所に位置している。
２．少人数の集合の人々が、わずかな時間に相互に移動し、すなわち相互に近づき、その後に、それらの人々が互いに対して静止し、積極的に交流する期間が続く。

また、この伝搬モデルでは、任意の時点での所与の距離のＲＳＳＩ予測と実測に、３〜４ｄＢを超える差異があるという事実が認められる。このような理由から、屋内測位の精度を得ることは、依然として重要な課題である。

上述の従来技術から、当技術分野では、ブルートゥース対応機器を所持する２人の人間の間の、より優れた直線距離推定のためのシステムおよび方法を開発することが必要であると認められる。また、機能要件を保持しながら、短距離について正確に距離推定するための高精度チャネルモデルを開発することが必要である。

本発明の方法、システム、およびハードウェア・イネーブルメントについて説明するに当たり、認識されるべきことは、本発明は記載されている特定のシステムおよび方法に限定されるものではなく、本開示で明確に示されていない本発明の多様な実施形態が可能であり得るということである。また、説明で用いる用語は、特定の例もしくは実施形態を記述する目的のものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではないということも、認識されるべきである。

本発明は、ブルートゥース対応の携帯通信機器間の近接度を推定し、さらにその近接度情報を利用して該機器間の正確な直線距離を導出するための方法およびシステムを提供する。

本発明の一態様において方法を提供し、該方法は、基準通信機器（２０２）によって、少なくとも１台のターゲット通信機器（２０４）からの受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を取得し、取得した受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を利用して、該機器の通信環境特性の定数値を算出し、算出された該機器の通信環境特性の定数値を利用して、基準通信機器（２０２）とターゲット通信機器（２０４）との間の正確な直線距離を導出する。

本発明の一態様においてシステムを提供し、該システムは、少なくとも１台の基準通信機器（２０２）と、少なくとも１台のターゲット通信機器（２０４）と、を有し、基準通信機器（２０２）は、さらに、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）取得モジュール（２０８）を備えて構成されており、該システムは、少なくとも１台のバックエンドサーバ（２０６）を有し、これは、さらに定数値算出モジュール（２１０）と直線距離導出モジュール（２１２）とを備える。

前述の概要、ならびに以下の好適な実施形態の詳細な説明は、添付の図面を併用して読むことで、より良く理解されるものである。本発明について説明する目的で、発明の例示的構成を図面に示しているが、本発明は、図面に開示された特定の方法および装置に限定されるものではない。

図１は、正確な直線距離推定を導出するためのフロー図（１００）を示している。 図２は、正確な直線距離推定を導出するためのシステムアーキテクチャ（２００）を示すブロック図を示している。 図３は、様々な距離でＲＳＳＩ値を取得するためのフロー図（１０２）を示している。 図４は、ゼロ交差を用いたＲＳＳＩ対距離のグラフを示している。 図５は、機器の通信環境特性の定数値を算出するためのフロー図（１０４）を示している。 図６は、正確な直線距離を導出し、解点のクラスタを作成するためのフロー図（１０６）を示している。 図７は、データ収集に用いられる電話機の相対姿勢を示している。 図８は、電話機の様々な姿勢についての測定ＲＳＳＩ対距離のグラフを示している。 図９は、測定ＲＳＳＩをモデルと比較したグラフを示している。 図１０は、例示的な実施形態の測定ＲＳＳＩから計算された推定距離のグラフを示している。

以下、本発明のいくつかの実施形態について、その特徴を示して説明する。

「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「収容している（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という言葉、およびこれらの変化形は、意味的に同じものであり、また、これらの言葉のいずれかに続くアイテムは、そのアイテムまたはそれらのアイテムが網羅的列挙であることを意味するものではなく、すなわち列挙されているアイテムのみに限定されることを意味するのではないという点で、制限のないものである。

また、本明細書で使用される場合の単数形の「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈上別段の明確な定めがない限り、複数の意味を含むものである、ということについても注意が必要である。本明細書で記載されるものと類似のあるいは均等なシステム、方法、装置、および機器であれば、いずれも本発明の実施形態の実施または試験に用いることが可能であるが、以下では好ましいシステムおよび各部について説明する。開示される実施形態は、様々な形態で実施することができる本発明の単なる典型例にすぎない。

開示される実施形態は、様々な形態で実施することができる本発明の単なる例示にすぎない。

「対応機器」という用語は、ブルートゥースを備える携帯通信機器、および／またはブルートゥースを備える任意の機器を指し、区別なく用いられる。ブルートゥースを備える機器は、他の対応機器による発見および識別が可能である。

本出願は、少なくとも１台のブルートゥース対応の携帯型基準通信機器（２０２）と少なくとも１台のブルートゥース対応の携帯型ターゲット通信機器（２０４）との間の近接度を推定することで、基準通信機器（２０２）とターゲット通信機器（２０４）との間の正確な直線距離を導出するための方法を提供し、該方法は、以下のプロセッサ実行ステップを含む。
ａ．基準通信機器（２０２）により、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）取得モジュール（２０８）を用いて、少なくとも１台のターゲット通信機器（２０４）からの受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を取得する。
ｂ．取得された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を利用し、定数値算出モジュール（２１０）を用いて、機器の通信環境特性の定数値を算出する。
ｃ．算出された機器の通信環境特性の定数値を利用し、直線距離導出モジュール（２１２）を用いて、基準通信機器（２０２）とターゲット通信機器（２０４）との間の正確な直線距離を導出する。

本出願は、少なくとも１台のブルートゥース対応の携帯型基準通信機器（２０２）と少なくとも１台のブルートゥース対応の携帯型ターゲット通信機器（２０４）との間の近接度を推定することで、基準通信機器（２０２）とターゲット通信機器（２０４）との間の正確な直線距離を導出するためのシステムを提供し、該システムは、以下のものを有する。
ａ．少なくとも１台の基準通信機器（２０２）および少なくとも１台のターゲット通信機器（２０４）であって、基準通信機器（２０２）は、さらに、少なくとも１台のターゲット通信機器（２０４）の受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を取得するように構成された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）取得モジュール（２０８）を備える。
ｂ．少なくとも１台のバックエンドサーバ（２０６）であって、これは、さらに、取得された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を利用して、機器の通信環境特性の定数値を算出するように構成された定数値算出モジュール（２１０）と、基準通信機器（２０２）とターゲット通信機器（２０４）との間の正確な直線距離を導出するように構成された直線距離導出モジュール（２１２）と、を備える。

図１は、正確な直線距離推定を導出するためのフロー図である。

該プロセスは、少なくとも１台の基準通信機器（２０２）によって、少なくとも１台のターゲット通信機器（２０４）からの受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を取得するステップ１０２で開始する。ステップ１０４において、取得された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を利用することで、機器の通信環境特性の定数値を算出する。プロセスは、算出された機器の通信環境特性の定数値を利用することで、基準通信機器（２０２）とターゲット通信機器（２０４）との間の正確な直線距離を導出するステップ１０６で終了する。

正確な直線距離推定を導出するためのシステムアーキテクチャ（２００）を示すブロック図である図２を参照する。

正確な直線距離推定のアーキテクチャ（２００）は、携帯型基準通信機器（２０２）と、携帯型ターゲット通信機器（２０４）と、バックエンドサーバ（２０６）と、取得モジュール（２０８）と、定数値算出モジュール（２１０）と、直線距離導出モジュール（２１２）と、を備えて構成される。

本発明の例示的な一実施形態によれば、携帯型基準通信機器（２０２）は、少なくとも１台の携帯型ターゲット通信機器（２０４）からの受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を取得するように構成されている。さらに、本発明の一実施形態において、取得モジュール（２０８）は、携帯型ターゲット通信機器（２０４）から取得されたＲＳＳＩ値を記憶するように構成されている。

例示的な一実施形態において、携帯型基準通信機器（２０２）および携帯型ターゲット通信機器（２０４）は、携帯電話機、スマートフォン、ラップトップ、パームトップ、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ファックス、携帯電話機、電話機、ラップトップ、パーソナルコンピュータ、プリンタ、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機、デジタルカメラ、ビデオゲーム機などを含むブルートゥース対応機器の群から選択することができる。

例示的な一実施形態において、携帯型基準通信機器（２０２）は、ＲＳＳＩ値を取得する動作において固定とすることができる基準点として機能し得るものであり、携帯型ターゲット通信機器（２０４）は、移動可能または固定のいずれかであるターゲット点として機能し得るものである。

別の例示的な実施形態では、携帯型基準通信機器（２０２）と携帯型ターゲット通信機器（２０４）は、両方とも移動可能である。

携帯型基準通信機器（２０２）および携帯型ターゲット通信機器（２０４）は、これらに組み込まれたブルートゥース機器ＩＤによって一意に識別される。機器の一意の識別は、個々の人間の一意の識別と言い換えられる。

携帯型基準通信機器（２０２）に組み込まれたアプリケーションによって、ＲＳＳＩ値を取得および記録し、さらに、取得および記録されたＲＳＳＩ値を取得モジュール（２０８）に記憶する。取得モジュール（２０８）は、携帯型基準通信機器（２０２）からのターゲット通信機器（２０４）の距離であって、１フィートから始めて１０フィートまでの昇順での距離について、観測されたＲＳＳＩ値を記憶する。

また、バックエンドサーバ（２０６）は、ブルートゥース・モジュールのそれぞれのＭＡＣ Ｉｄによって一意に識別される２人の人間の間の正確な距離を計算するように構成されている。バックエンドサーバ（２０６）は、さらに、携帯型基準通信機器（２０２）により送信されるＲＳＳＩ値を受信するように構成されている。バックエンドサーバ（２０６）は、さらに、定数値算出モジュール（２１０）と、直線距離導出モジュール（２１２）と、を備えて構成されている。

定数値算出モジュール（２１０）は、取得された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を利用して、機器の通信環境特性の定数値を算出するように構成されている。定数値算出モジュール（２１０）は、定数を計算するために下記の数式に基づいて計算を実行する。

式中、
Ｌ_ｄは、‘ｄ’フィートの距離でのＲＳＳＩであり、
Ｌ_０は、１フィートでのＲＳＳＩであり、
Ωは、通信チャネルの空間波長（測定値の限られた集合から近似的に決定される）であり、
ｃ_１およびｃ_２は、ＲＳＳＩの値が測定された通信環境の特性である定数であり、
θは、マルチパスによる０〜π／２の範囲の位相誤差である。

ＲＳＳＩ値は、携帯型基準通信機器（２０２）からの距離の昇順であって、最大１０フィートまでのいくつかの既知の距離が後に続くと考えられる。

バックエンドサーバ（２０６）で収集されたＲＳＳＩ値を使用して上記の式を運用することで、標準曲線適合法を用いてｃ_１およびｃ_２の値を求める。１フィートでのＲＳＳＩ値は、後に続く推定のために必要である。１フィートの値は、実際の距離を求める計算で用いる定数値となる。１フィートの値は、オフィススペースまたはショッピングモールなど、通信環境の違いによって異なる。

直線距離導出モジュール（２１２）は、１ｍ〜１０ｍのわずかな距離で離れた２台の携帯通信機器間の実際の正確な距離を導出するように構成されている。

直線距離導出モジュール（２１２）は、ＩＳＭ帯の屋内電波伝搬についてのいくつかの周知のモデルから導出された距離の値を記憶し、本発明で使用するモデルの１つは、統計モデルである。統計モデルは、所与の環境の関数としての電力損失を、以下のように計算する。

式中、Ｌ_０は、１メートルで測定されたＲＳＳＩであって、校正のために使用されるものであり、Ｌは、“ｄ” メートルの距離での予測されるＲＳＳＩである。所与の環境についての定数を‘ｎ’と呼ぶ。自由空間ではｎ＝２であり、屋内環境の場合は、ｎは、＞２となるように実験的に決定され、典型的にはｎ＝４である。式（１）は、ＲＳＳＩが電力減衰関数に従うことを意味しており、また、ＲＳＳＩを測定すれば、送信機と受信機との相対距離を一意に決定することができることを意味している。ところが、実際のＲＳＳＩ曲線は、マルチパス効果によって異なり、このため、ＲＳＳＩから距離を一意に算出することができない。測定によって、２通り以上の距離での測定によるＲＳＳＩ値が同一となり得ることが分かっている。

式（１）によるモデルは、ラパポート（Ｒａｐｐａｐｏｒｔ）の考察に従って、マルチパス効果を対数正規確率分布Ｘσとして考慮に入れて、さらに修正され、その修正モデルは以下のようになる。

別の例示的な実施形態によれば、標準的な測定法に加えて、２台のブルートゥース・モジュール、すなわちＴｘとＲｘとの間の相対姿勢角度を重要な関心パラメータとして扱うことにより、測定を拡張することができる。基本的な関心パラメータは、相対距離とすることができる。

一連の多くの測定値によると、所与の環境におけるチャネルを正確に表す統計モデルは、次のような修正式となる。

ここで、ｘは次のように定義される。

式中、
Ｌ_０は、単位距離（１メートルまたは１フィート）でのＲＳＳＩであり、
ｃ_１およびｃ_２は、所与の環境の特性である定数であって、距離測定の単位である定数であり、
Ωは、チャネルの空間波長（測定値の限られた集合から近似的に決定される）であり、
θは、主に相対姿勢を考慮したマルチパス位相効果の任意の測度であり、０〜π／２の範囲の値である。

式（４）からの‘ｘ’の値を式（３）に代入し、所与の場所に関して‘ｃ_１’および‘ｃ_２’の値を調整することで、最大で〜１２‐１４フィートの距離について、屋内マルチパス効果を伴うＲＳＳＩ関数の適度に良好な当てはめが得られる。

例示的な一実施形態において、式（３）および（４）による提案を通して、モデル化の新たな枠組みが導入される。既存の理論は、式（１）および（２）に示されており、これは、式（４）において‘ｄ’で与えられる距離変動を、‘Ｌ’で与えられるパス損失によって直接処理しており、また、その他のパラメータは測定データに基づく定数値であり、パス損失は減衰正弦曲線である。そこで、空間的変動をランダム値として扱わないことで、正確な推定の確率を向上させる。

例示的な一実施形態において、以下の測定テーブルは、本モデルが、より短距離での予測可能性については能力を有する一方で、明らかなように、ランダムであることがより一般的である４メートルを超える大きな距離については、偏差が増加することを示している。それでも、提案モデルは、より短距離については、従来のものよりはるかに優れた精度である可能性を伴って、ブルートゥースを備えた携帯電話機を所持する２人の人間の近接度を予測することを可能にするのに、十分な精度であると認められる。

図３は、様々な距離でＲＳＳＩ値を取得するためのフロー図（１０２）を示している。

該プロセスは、携帯型ターゲット通信機器（２０４）からのＲＳＳＩ値を、対応する距離で取得するステップ３０２で開始する。ステップ３０４において、ステップ３０２で取得したデータをバックエンドサーバ（２０６）に送信する。ステップ３０６において、データが取得される位置が確認される。その特定の位置で既にデータが取得されている場合は、フローはステップ３０８に進む。このステップは、すべての必要な距離の位置でＲＳＳＩデータが取得されていることが確認されるので、重要である。ステップ３０８において、ターゲット機器を、現在の位置から２フィート離れた位置へ、その位置でＲＳＳＩ値を取得するために移動させる。さらに、１０フィートの距離まで測定することができる。プロセスは、基準機器からのターゲット機器の距離が１２フィートになるまで同様のプロセスが継続されるステップ３１０で終了する。ステップ３１０の条件に達しないうちは、ステップ３０６が繰り返される。

本発明の例示的な一実施形態において、基準通信機器（２０２）からバックエンドサーバ（２０６）に送られるデータは、ＲＳＳＩ値、および実際の距離と仮想位置（ルームｉｄ）、などからなるタプルとすることができる。バックエンドサーバ（２０６）は、データを読み込み、その距離の測定値が十分にあるかどうか計算する。十分な測定値がある場合は、「ＯＶＥＲ」を、それ以外の場合は「ＣＯＮＴＩＮＵＥ」を、アプリケーションプログラムインタフェース（ＡＰＩ）によって返すことができる。アプリケーションは、「ＯＶＥＲ」という応答を受けたら直ちに、さらに１〜２フィート移動させるように、ユーザに通知することができる。

図４は、ゼロ交差を用いたＲＳＳＩ対距離のグラフを示している。

本発明の例示的な一実施形態において、式Ｌ_ｄ＝Ｌ_０＋（ｃ_１（｜ｓｉｎ（２πｄ／Ω＋θ）｜^２＋ｃ_２）ｌｏｇ（ｄ）を用いて得られる曲線は、ｓｉｎ ｄ＊ｌｏｇ ｄの形のものであり、ここで‘ｄ’は距離である。そのような曲線を直接解くことは極めて複雑となり得るので、「ゼロ交差」を用いて間接的に解くことが必要である。上記の式を書き換えると次のようになる。

本発明の例示的な一実施形態において、書き換えられた上記の式によると、ＲＳＳＩの項はすべて左辺にあり、右辺は、距離と相対姿勢に依存する項からなる。

本発明の例示的な一実施形態において、測定段階における姿勢は、この初期段階では未知であり得るので、θは０〜π／２の範囲となり得ることから平均値であるθ＝π／４に固定し、そして、最大でπ／４の位相差に対応する誤差が常にあるということを認識する。位相の寄与は＋／−３ｄＢであるので、この誤差によって生じ得る偏差は〜０．５フィートにすぎないことは明らかであり、これは許容できるものである。この場合、両当事者がスマートフォンを所持していると仮定して、スマートフォンの加速度計およびジャイロスコープの測定値を用いることで、この誤差を最小限に抑えるために姿勢を補正する可能性が考えられる。当事者の１人が必要なセンサを備えていないフィーチャーフォンを所持している場合は、距離推定における誤差は〜０．５フィートであると考えることができる。

本発明の例示的な一実施形態において、書き換えた式に従って、０．１の刻み幅で１フィートから１２フィートまでを‘ｄ’に代入することにより、左辺と右辺を計算してプロットすると曲線が得られ、それは左辺と右辺が重なる点をいくつか含み、その各々は、その値のＲＳＳＩの可能性のある解を指し示しており、図４に示すように、星印の点はすべて可能性のある解である。

本発明の例示的な一実施形態において、さらにＲＳＳＩ測定値がある場合は、ゼロ交差を再度計算することで、距離測定値の別の集合を得る。そのような測定値の集合によると、実際の距離の辺りに最も多数の解があると想定される。そこで、距離測定値をクラスタに分割し、最も数多く含むクラスタの重心を求めると、それが実際の距離を提示している。

図５は、機器の通信環境特性の定数値を算出するためのフロー図（１０４）を示している。

該プロセスは、バックエンドサーバ（２０６）に記憶しているそれぞれの距離について取得したＲＳＳＩ値を取り出すステップ５０２で開始し、それらをステップ５０４において使用する。ステップ５０４では、機器の通信環境特性の定数値を算出する。プロセスは、定数値をバックエンドサーバ（２０６）に記憶するステップ５０６で終了する。

本発明の例示的な一実施形態において、定数値算出モジュール（２１０）により、下記の式を用いて定数値を算出する。

式中、
Ｌ_ｄは、‘ｄ’フィートの距離でのＲＳＳＩであり、
Ｌ_０は、１フィートでのＲＳＳＩであり、
Ωは、チャネルの空間波長（測定値の限られた集合から近似的に決定される）であり、
ｃ_１およびｃ_２は、測定が実施された環境の特性である定数であり、
θは、マルチパスによる０〜π／２の範囲の位相誤差である。

図６は、正確な直線距離を導出し、解点のクラスタを作成するためのフロー図（１０６）を示している。

該プロセスは、バックエンドサーバ（２０６）に記憶しているそれぞれの距離について取得したＲＳＳＩ値、および基準通信機器の位置を取り出すステップ６０２で開始する。ステップ６０４において、バックエンドサーバ（２０６）に記憶している定数値を取り出す。ステップ６０６において、ステップ６０２およびステップ６０４に基づいて、正確な直線距離を計算し、ゼロ交差点を特定する。ステップ６０８において、データ点をローカルに記憶する。ステップ６１０において、所定閾値の条件について確認する。記憶している解またはデータ点の数よりも所定閾値が小さい場合には、フローは次のステップ６１２に移る。ステップ６１２において、解点のクラスタを作成し、最も数多く含むクラスタの重心を求める。このステップでは、各ＲＳＳＩ値について、クラスタリング手法を用いて距離を計算する。プロセスは、ステップ６１２の結果を、重心情報と共にバックエンドサーバに記憶するステップ６１４で終了する。

本発明の例示的な一実施形態において、ＲＳＳＩの測定値が基準通信機器（２０２）からバックエンドサーバ（２０６）に送られ、各値について、クラスタリング手法を用いて距離が計算される。最終的な推定距離が計算されて、バックエンドサーバ（２０６）に記憶される。受信したＲＳＳＩの各値に対して手動介入はなく、バックエンドサーバ（２０６）は、前の〜１分の時間窓における基準通信機器のＲＳＳＩの値をすべて取り出し、そして、閾値数の距離推定値をクラスタ化して計算を実行する。このプロセスを、図６に示している。

図７は、データ収集に用いる電話機の相対姿勢を示している。

本発明の例示的な一実施形態において、図７は、ある特定の距離でＲＳＳＩを測定する際の２台のブルートゥース対応電話機の相対姿勢を示している。拡張測定と経験的当てはめによって、相対姿勢による効果がモデルパラメータとして取り込まれる。

図８は、電話機の様々な姿勢についての測定ＲＳＳＩ対距離のグラフを示している。

本発明の例示的な一実施形態において、図８は、２台の電話機の相対姿勢を立て続けに変化させることにより実施されたフィートで表す距離に対するＲＳＳＩ測定を示している。さらに、古典的アプローチを用いたＲＳＳＩ適合曲線を示している。明らかに、適合曲線は、計算されたＲＳＳＩ値をあまり正確にモデル化していない。確かに、相対姿勢が考慮されていない。相対姿勢の効果はランダムではなく、従って正確にモデル化することができる。さらに、ＲＳＳＩ関数の正弦性も考慮される。

図９は、測定ＲＳＳＩをモデルと比較したグラフを示している。

本発明の例示的な一実施形態において、図９は、ＲＳＳＩについて、提案チャネルモデルと測定データとの比較を示している。さらに、古典的方法とも比較している。本提案によって、一般に閉環境で見られる空間的変動への明確な適合が得られる。

本発明の例示的な一実施形態において、測定値は、本モデルが、図７に示すように、より短距離での予測可能性については能力を有する一方で、図８から明らかなように、ランダムであることがより一般的である（通常）４メートルを超える大きな距離については、偏差が増加することを示している。それでも、本提案モデルは、図９に示すように、より短距離については、従来のものよりはるかに優れた精度である可能性を伴って、（ブルートゥースを備えた携帯電話機を所持する２人の人間の）近接度を予測することを可能にするのに、十分な精度であると認められる。

図１０は、例示的な実施形態の測定ＲＳＳＩから計算された推定距離のグラフを示している。

本発明の例示的な一実施形態において、図１０は、提案チャネルモデルを用いて実施された距離推定実験の結果を示している。Ｘ軸は、ＲＳＳＩ測定値が取得された実際の距離を示し、Ｙ軸は、グラウンドトルース（ｇｒｏｕｎｄ ｔｒｕｔｈ）を用いてモデルを学習させることでｃ_１、ｃ_２、θを校正した後に、Ｌ＝Ｌ_０＋ｘ ｌｏｇ（ｄ）を用いて計算された距離を示している。赤線は、計算された距離の平均値を示しており、灰色の四角は誤差の範囲である。この場合、各距離について一連のＲＳＳＩ測定値を取得し、式Ｌ＝Ｌ_０＋１０ｎ ｌｏｇ（ｄ）＋Ｘ_σおよび式Ｌ＝Ｌ_０＋ｘｌｏｇ（ｄ）を用いてＲＳＳＩの各測定値から距離を推定し、測定値の平均値を計算する。

Claims (10)

1. 基準通信機器（２０２）とターゲット通信機器（２０４）との間の近接度を推定するために、該基準通信機器（２０２）と該ターゲット通信機器（２０４）との間の直線距離を導出する方法であって、
   前記基準通信機器（２０２）により、プロセッサで、前記ターゲット通信機器（２０４）からの受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を取得することと、
   前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）に関連付けられたチャネルを、前記プロセッサによって、統計モデルの形式で表現することであって、ここで、Ｌ_ｄは、距離ｄでの受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を表し、Ｌ_０は、単位距離での受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を表し、ｃ_１およびｃ_２は、通信環境の特性および距離測定の単位を示す定数であり、Ωは、該チャネルの空間波長を表し、θは、前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）との相対姿勢角度を示すマルチパス位相効果の測度であるとして、式
   

   

   に基づく統計モデルで、該通信環境におけるチャネルを表現することと、
   既知の距離について取得された前記ＲＳＳＩ値に対応する前記定数ｃ_１およびｃ_２の値を、前記プロセッサによって、前記式を用いて算出することと、
   このように算出された前記定数ｃ_１およびｃ_２の値、前記ＲＳＳＩ値、前記単位距離でのＲＳＳＩ値、前記チャネルの空間波長、前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）との前記相対姿勢角度を、前記プロセッサによって、前記式に代入することにより、前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）との間の正確な直線距離を導出することと、を含む方法。
2. 前記基準通信機器（２０２）は、前記ターゲット通信機器（２０４）のブルートゥース（登録商標）名またはＭＡＣ識別子（ＩＤ）のうちの少なくとも１つを用いて、前記受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を取得するために前記ターゲット通信機器（２０４）を認識する、請求項１に記載の方法。
3. 前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）とは、２フィートから１０フィートの間の範囲内の距離で隔てられている、請求項１に記載の方法。
4. 前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）とは、２．４ＧＨｚ〜２．４８ＧＨｚの範囲内の周波数帯で通信している、請求項１に記載の方法。
5. 前記受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値は、前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）との間の通信の信号強度の測定値である、請求項１に記載の方法。
6. 前記ターゲット通信機器（２０４）から取得される前記受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値は、前記基準通信機器（２０２）により、１フィートについて測定され、その後に続いて所定の距離の刻み幅で最大１０フィートまでについて測定される、請求項１に記載の方法。
7. 前記基準通信機器（２０２）および前記ターゲット通信機器（２０４）は、携帯電話機、タブレット、ウルトラブック、スマートフォン、ラップトップ、パームトップ、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ファックス、、電話機、パーソナルコンピュータ、プリンタ、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機、デジタルカメラ、ビデオゲーム機、を含む群から選択される、請求項１に記載の方法。
8. 基準通信機器（２０２）とターゲット通信機器（２０４）との間の近接度を推定するために、該基準通信機器（２０２）と該ターゲット通信機器（２０４）との間の正確な直線距離を導出するシステムであって、該システムは、
   基準通信機器（２０２）およびターゲット通信機器（２０４）を有し、該基準通信機器（２０２）は、該ターゲット通信機器（２０４）の受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を取得するように構成された受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）取得モジュール（２０８）を備えており、該システムは、
   サーバ（２０６）を有し、これは、さらに、
   前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）との通信環境特性の定数ｃ_１およびｃ_２の値を算出するように構成された定数値算出モジュール（２１０）であって、ここで、Ｌ_ｄは、距離ｄでの受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を表し、Ｌ_０は、単位距離での受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）値を表し、ｃ_１およびｃ_２は、該通信環境の特性および距離測定の単位を示す定数であり、Ωは、チャネルの空間波長を表し、θは、前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）との相対姿勢角度を示すマルチパス位相効果の測度であるとして、前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）に関連付けられたチャネルであって、該通信環境におけるチャネルを表現する統計モデルに基づく式
   

   

   を用いて、既知の距離について取得された前記ＲＳＳＩ値に対応する定数ｃ_１およびｃ_２の値を算出するように構成された定数値算出モジュールと、
   このように算出された前記定数ｃ_１およびｃ_２の値、前記ＲＳＳＩ値、前記単位距離でのＲＳＳＩ値、前記チャネルの空間波長、前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）との前記相対姿勢角度を、前記式に代入することにより、前記基準通信機器（２０２）と前記ターゲット通信機器（２０４）との間の正確な直線距離を導出するように構成された直線距離導出モジュール（２１２）と、を備える、システム。
9. 前記基準通信機器（２０２）および前記ターゲット通信機器（２０４）は、ブルートゥース（登録商標）対応機器である、請求項１に記載の方法。
10. 前記基準通信機器（２０２）および前記ターゲット通信機器（２０４）は、ブルートゥース（登録商標）対応機器である、請求項８に記載のシステム。

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