JP6204073B2 - 無線タグ捜索方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線機を使用した探索方法および探索装置に関し、より具体的には、無線機を使用して無線タグの位置を捜索する方法と装置に関する。

無線タグは、例えば商品や人などの識別対象に装着され、物流管理や駅や会社等の入退場管理などに利用されている。例えば、無線タグは、当該タグが装着されている商品などの識別対象に関する属性情報を内部に記憶し、ユーザ無線端末からのアクセスにより、当該タグが装着されている商品の属性情報や現在位置をユーザが識別するのに使用される。

アクティブ型無線タグの現在位置を捜索するための手段として、例えば、以下のような無線捜索装置が知られている。まず、無線捜索装置は無線タグに対してＩＤ番号の送信を要求する。続いて、無線タグが送信した電磁波を受信した無線捜索装置は、電磁波の受信強度と、電磁波の到来方向などに基づいて、無線装置から無線タグまでの距離や方向を推定する。最後に、無線捜索装置は、その推定位置を無線タグのＩＤ番号と関連付けて表示する。

加えて、無線タグからの電波を断続的に受信する無線捜索装置が、自身を中心とする周囲３６０度方向にわたって測定した受信電波強度のうち、最大の電波強度に対応する方向を検出し、当該検出した無線タグが存在する方向と推定する技術が知られている。この際に、無線タグの位置する方向を周囲３６０度の全方位に渡ってスキャンするために、ビームフォーミング技術を応用して、信号受信の際のアンテナの指向性を周囲３６０度の全方位にわたって変化させる技術も知られている。

特許文献１乃至特許文献４は、無線監視局がアンテナの指向性制御に基づいて無線発信源からの信号到来角（受信ビーム方向）に対応する方位を検出することにより、当該無線発信源が位置する方位を検知する技術を開示している。例えば、特許文献１開示の発明においては、無線タグは、複数の指向性アンテナを装備し、この複数の指向性アンテナを周期的に切替えながら、距離測定信号および方向測定信号を時分割で発信し、当該信号を受信した移動端末は、当該距離測定信号の位相を測定して無線タグからの距離を算出し、当該複数の指向性アンテナにそれぞれ対応した方向測定信号の位相差を測定して無線タグが位置する方向を算出する。

特開２０１１−１４９８０８号公報 特開２００７−０７４３２３号公報 特開２００６−１０５７２３号公報 特開２００６−０７１３８０号公報 特開２０１０−１２７７５５号公報

無線捜索装置を手に持ったユーザが３６０度方向にわたって一回転している間に測定された無線タグからの受信信号の強度レベルに基づいて、捜索対象の無線タグが位置する方向を推定する場合、推定誤差により正確な方向推定が困難となる場合がある。具体的には、周囲の電磁的影響（無線捜索装置を手に持った人体による影響を含む）、散乱もしくは障害物などにより、無線タグが実際に位置する方向と無線信号の受信強度が最大となる方向との間に誤差が生じることがある。その結果、無線捜索装置を使用して無線タグの位置を捜索するユーザが、無線タグが存在する方向を正確に推定することができないという問題を生じる。しかも、以下において後述するとおり、無線タグが実際に位置する方向と無線信号の受信強度が最大となる方向との間に生じる誤差は個々の無線捜索装置毎のアンテナ指向性に応じて大きく異なるため、個々の無線捜索装置毎に固有の誤差となって現れる。

一方、無線捜索装置により無線タグが存在する方向を推定する場合におけるこのような方向推定誤差を補正する技術が少数ながら知られている。例えば、特許文献５記載の発明は、以下のような手順で無線タグ位置の測位誤差を補正する技術を開示している。まず、（１）無線タグを設置して測位する観測点毎に、理論上の測位分布を予想して得られた予想測位分布の特徴的なパターン（予想測位分布パターン）を算出し、続いて、（２）無線捜索装置により無線タグの位置を測位した測位結果を観測データとして取得し、（３）これらの観測データに基づいて、観測点毎に、測位結果を統計的に解析して得られた計測測位分布の特徴的なパターン（計測測位分布パターン）を算出し、最後に、（４）算出された予想測位分布パターンおよび算出された計測測位分布パターンを用いて、無線タグ位置の測位誤差を補正する。

しかしながら、特許文献５記載の方法は、予想測位分布の特徴的パターンを算出する前提となる理論モデルや数理モデルを仮説として設定しなくてはならず、予想測位分布パターンの正確性は、そのようなモデルに基づく仮説の正しさに大きく依存してしまうという問題を生じる。

また、特許文献５記載の方法には、以下に後述するような別の問題点もある。具体的には、特許文献５の開示において、計測測位分布パターンを使用することにより、無線タグ位置に関する測位誤差の補正を実行する技法は、測位誤差の推定値を推定するソフト判定の一形態とみなすことが可能である。より具体的には、上記技法は、測位誤差を推定するために、測位結果を統計的に解析して得られた計測測位分布パターンを使用して最尤推定法を実行することにより、測位誤差に関するソフト判定値を推定するソフト判定技法の一形態と看做せる。その結果、特許文献５記載の方法において、無線タグ位置の測位誤差の推定精度を高くするためには、測位結果を統計処理する際に使用される標本値（測位サンプリング・データ）の数やそれに応じた統計処理計算量を増やすことが必要になる。従って、特許文献５記載の方法においては、無線タグ位置の測位誤差の推定精度が、誤差推定のために入力される情報量や当該情報量に応じた統計処理計算量に大きく依存してしまうという問題を生じる。

以上の問題点に鑑み、本発明は、捜索対象となる無線タグからの受信信号の強度レベルに基づいて、無線捜索装置から見た当該無線タグの方向を推定するシステムにおいて、当該無線タグが実際に位置する方向と無線タグからの信号受信強度が最大となる方向との間に生じた誤差の影響を考慮した方向推定を実現することを目的とする。さらに本発明は、上記の誤差が個々の無線捜索装置毎のアンテナ指向性に応じて異なるものであっても、上記の誤差の影響を考慮して、無線タグの方向を正しく推定する仕組みを実現することを目的とする。さらに本発明は、当該無線タグが実際に位置する方向と信号受信強度が最大となる方向との間に生じた誤差を考慮した方向推定に関し、仮説モデルの正しさおよび多くの情報量とそれに応じた多くの計算量を必要とする誤差推定計算を実装せずに、高精度な方向推定の仕組みを実現することを目的とする。

以上より、本発明に係る第１の側面は、一つ以上の無線機から受信した無線信号の強度に基づいて、前記無線機を捜索する無線捜索装置であって：前記無線機が位置する方向を推定する位置推定部と、当該無線捜索装置を把持したユーザが向きを変えた際に、当該無線捜索装置の向きの変化を検知するセンサと、前記無線機から無線信号を受信し、前記無線信号の強度を測定する無線通信部と、を備える構成を採り、前記位置推定部は、当該ユーザが前記向きを変えた際に、前記センサが検知した向きの変化と関連付けて前記無線通信部が前記測定した前記強度の変化を測定結果として記録し、前記記録された測定結果から前記強度が最小となる当該無線捜索装置の向きを決定し、前記強度が最小となる向きに基づいて、前記無線機が位置する方向を推定することを特徴とする。

さらに本発明に係る第１の側面において、前記位置推定部は、前記記録された測定結果から前記強度が最大となる当該無線捜索装置の向きをさらに決定し、当該強度が最小となる向きに加えて、前記強度が最大となる向きに基づいて、前記無線機が位置する方向を推定することを特徴とする。

さらに本発明に係る第１の側面において、前記位置推定部は、前記強度が最小となる向きおよび前記強度が最大となる向きに基づいて前記推定された前記方向を較正オフセット角度だけさらに補正することにより、前記無線機が位置する方向を推定することを特徴とし、前記較正オフセット角度は、前記無線捜索装置が既知の方向に固定されて設置された無線機から異なる向きで受信した複数の基準無線信号を使用して推定される前記無線機の方向と前記既知の方向との角度差を算出し、前記角度差を標本値として統計値を計算することにより前記位置推定部が決定する前記無線捜索装置固有のオフセット角度であることを特徴とする。

本発明に係る第２の側面は、一つ以上の無線機から受信した無線信号の強度に基づいて、前記無線機を捜索する無線捜索装置であって：前記無線機が位置する方向を推定する位置推定部と、当該無線捜索装置を把持したユーザが向きを変えた際に、当該無線捜索装置の向きの変化を検知するセンサと、前記無線機から無線信号を受信し、当該無線信号の強度を測定する無線通信部と、を備える構成を採り、前記位置推定部は、当該ユーザが前記向きを変えた際に、前記センサが検知した向きの変化と関連付けて前記無線通信部が前記測定した前記強度の変化を測定結果として記録する手段と、前記記録された測定結果が表す信号強度変化曲線と基準曲線との間の相関強度が最大となる前記基準曲線の方位角シフト量を算出する手段と、前記算出した方位角シフト量に基づいて、前記無線機が位置する方向を推定する手段と、を備え、前記基準曲線は、既知の方向に設置した無線機から方位角毎に受信した基準無線信号の強度を実測することにより、方位角に応じた基準無線信号の強度変化曲線として得られることを特徴とする。

以上より、本発明は、捜索対象となる無線タグからの受信信号の強度レベルに基づいて、無線捜索装置から見た当該無線タグの方向を推定するシステムにおいて、当該無線タグが実際に位置する方向と無線タグからの信号受信強度が最大となる方向との間に生じた誤差の影響を考慮して方向推定を行うことができる。さらに本発明は、上記の誤差が個々の無線捜索装置毎のアンテナ指向性に応じて異なるものであっても、上記の誤差の影響を考慮して、無線タグの方向を正しく推定する仕組みを実現することができる。さらに本発明は、当該無線タグが実際に位置する方向と信号受信強度が最大となる方向との間に生じた誤差を考慮した方向推定に関し、仮説モデルの正しさおよび多くの情報量とそれに応じた多くの計算量を必要とする誤差推定計算を実装せずに、高精度な方向推定の仕組みを実現することができる。

本実施の形態に係る無線通信システムの全体構成図 本発明に実施の形態に係る無線タグとタグ捜索装置のハードウェア構成を示す図 無線タグ捜索アプリケーションがユーザに提供する機能を説明する図 本発明に実施の形態に係るタグ捜索装置の機能ブロック構成を示す図 無線タグから受信した信号の電界強度と無線タグまでの距離との間の関係を示す図 ユーザがタグ捜索装置を手に持った状態でのタグ捜索装置の動きの一例を説明する図 タグ捜索装置の向きの変化に従って、測定された電界強度と各センサからの出力値の変化を示す図 ユーザがタグ捜索装置を動かす動作の開始時から終了時までの状態変化を示す図 タグ捜索装置のアンテナ指向性パターンとそれに対応する受信電波強度の変化を示す図 第１実施例および第２実施例に係る方向推定方法を説明する図 第３実施例に係る方向推定方法を説明する図 第３実施例に係る方向推定方法のフローチャート 第４実施例に係る方向推定方法を説明する図 第３実施例および第４実施例において使用されるリファレンス・データの実測方法を示す図 リファレンス・データの算出方法を示すフローチャート リファレンス・データの計算例を示す数値表

＜１＞概要
無線タグは、例えば商品や人などの識別対象に装着され、物流管理や駅や会社等の入退場管理などに利用されている。無線タグは、パッシブ型とアクティブ型とに大別される。

パッシブ型無線タグは、電池を内蔵せずに、外部のリーダ／ライタからの電波によって内部に必要な電力を生成し、リーダ／ライタの呼びかけに応答する形でリーダ／ライタと交信する。交信範囲は大きくとることができず最大で１ｍ程度となるが、小型化及び動作の恒久化が可能であることから、今後の普及が大いに期待されている。

一方、アクティブ型無線タグは、内部に電池を内蔵し、自ら外部の受信機に対して電波を発信する。電池を内蔵しているため、交信範囲は１０〜２０ｍと広いが、電池内蔵のため小型化できないこと、電池の寿命があるという点で難点がある。しかし、自発的に情報を発信できることから、その機能をうまく利用することで様々な応用が考えられる。例えば、不特定の場所に存在する識別対象を探索する場合等においては、パッシブ型無線タグよりもアクティブ型無線タグの方が適している。

このようなアクティブ型の無線タグとしては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信規格を利用した小型の無線タグ等が知られている。例えば、Bluetooth Low Energy Wireless Technologyを利用した小型タグが提供されている。また、別の例として、無線タグに無線モジュールの他にＧＰＳモジュールを搭載し、ＧＰＳモジュールの位置によりタグの場所を推定する方法がある。

本実施の形態に係るシステムは、アクティブ型無線タグが位置する方向を推定するシステムである。具体的には、当該システムにおいては、無線捜索装置を手に持ったユーザが周囲３６０度の全方位にわたって一回転した間に、無線捜索装置がアクティブ型無線タグからの受信信号の強度レベルを測定し、この測定結果を無線捜索装置の向きの変化と共に記録しておくことで、無線タグが位置する方向を推定する。この際、無線捜索装置は、自身に内蔵されたジャイロ・センサや地磁気センサ等の動態センサを使用して無線捜索装置の向きの変化を検知する。本実施の形態は、上述したシステムにおいて、３６０度方向にわたって一回転した間に測定されたアクティブ型無線タグからの受信信号の強度レベルに基づいて、アクティブ型無線タグが位置する方向を推定する場合、推定誤差により正確な方向推定が困難となる問題を克服するための技術を開示する。具体的には、本実施の形態は、周囲の電磁的影響（無線捜索装置を手に持った人体による影響を含む）、散乱もしくは障害物などにより、アクティブ型無線タグが実際に位置する方向と無線信号の受信強度が最大となる方向との間に誤差が生じる問題点を克服するための技術を開示する。

＜２＞本実施の形態に係る無線通信システムの構成
（２−１）無線通信システムの全体構成
以下、図１を使用して、無線通信システムの全体構成の一実施例について説明する。

無線通信システムの一実施例は、無線タグ捜索用の可搬型ユーザ端末装置としてユーザに使用されるタグ捜索装置１００と、アクティブ型無線タグである無線タグ２００ｎ（ｎは、ｎ＞０の整数）とを有する。図１には、一例として、ｎ＝４の場合について示す。ｎの値は、１〜３でもよいし、５以上であってもよい。

無線タグ２００ｎは、子機と呼ばれてもよい。無線タグ２００ｎは、近距離無線通信モジュールを有する。例えば、無線タグ２００ｎは、近距離無線通信をBluetooth Low Energy Wireless Technologyに従って行う小型無線タグであっても良い。無線タグ２００ｎは、様々なものに貼付される。例えば、無くしたくないものに、無線タグ２００ｎが貼付されてもよい。無線通信システムの一実施例では、鍵、リモコン、傘、財布等に、無線タグ２００ｎが貼付される。

無線タグ２００ｎは、アクティブ型の無線タグであるので、内蔵されたバッテリによって駆動され、他の無線機に対して自発的に無線信号を送信することが可能である。無線タグ２００ｎは、自身の現在位置を知らせるために一定の周期でAdvertising信号を間歇的に送信することが可能であり、Advertising信号の送信周期は、後述する親機からの設定コマンドによって設定されることが可能である。また、無線タグ２００ｎは、Advertising信号の現在の送信周期と送信出力を親機に通知することも可能である。

タグ捜索装置１００は、親機と呼ばれてもよい。タグ捜索装置１００の近距離無線通信モジュールは、無線タグ２００ｎの近距離無線通信モジュールと無線通信を行う。タグ捜索装置１００は、無線タグ２００ｎからの電波の電界強度を測定する。タグ捜索装置１００に内蔵されたセンサは、タグ捜索装置１００の動態を検出する。タグ捜索装置１００は、無線タグ２００ｎからの電波の電界強度と、センサにより検出された動態とに基づいて、無線タグ２００ｎの位置を推定する。タグ捜索装置１００は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）のようなユーザにとって直感的に操作可能なユーザ・インターフェースを備えた表示画面を有し、当該表示画面は無線タグ２００ｎの位置を表示する。なお、タグ捜索装置１００は、複数個の無線タグ２００ｎの位置を同時に推定することにより、同時に複数個の無線タグを識別し、識別した全ての無線タグを表示画面上に一覧表示することが可能である。

（２−２）無線タグ２００ｎ
図２Ａは、無線タグ２００ｎの一実施例を示す。

無線通信システムの一実施例では、無線タグ２００_１は鍵に貼付され、無線タグ２００_２はリモコンに貼付され、無線タグ２００_３は傘に貼付され、無線タグ２００_４は財布に貼付される。

無線タグ２００ｎは、制御部２０１と、報知情報送信部２０２と、無線通信部２０３と、計時部２０４と、記憶部２０５と、バッテリ２０６と、送受信アンテナ２０７と、制御信号受信部２１０と、を具備する。

制御部２０１は、汎用マイクロプロセッサやデジタル信号処理プロセッサ等により実装することが可能であり、無線タグ２００ｎの全体の動作を制御する。

報知情報送信部２０２は、制御部２０１と無線通信部２０３との間に介在する形でこれらと接続され、親機であるタグ捜索装置１００によって設定された送信周期でAdvertising信号を送信するように無線通信部２０３を制御する。具体的には、報知情報送信部２０２は、制御部２０１によって設定されたクロック・パルスの個数だけ内部のカウンター値をカウントダウンし、カウンター値が０になった時にAdvertising信号の無線送信の実行を無線送信部２０３に対して指示する。

無線通信部２０３は、報知情報送信部２０２と送受信アンテナ２０７との間に介在する形でこれらと接続され、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ｚｉｇｂｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＡＮＴ＋等の近距離無線通信規格に従って無線通信を行う。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ｚｉｇｂｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＡＮＴ＋に限られず、近距離無線通信モジュールは、これら以外の近距離無線通信規格に従って無線通信を行うものであってもよい。無線タグ２００ｎの一実施例においては、無線通信部２０３がBluetooth Low Energy Wireless Technologyに従って近距離無線通信をする場合について説明する。

計時部２０４は、親機によってAdvertising信号の送信周期が新たに設定されるたびに、当該新たに設定された送信周期に等しい時間長を計測し、当該計測した時間長に対応するクロック・パルス数を報知情報送信部２０２に設定する。この際、計時部２０４によって設定されるクロック・パルス数は、計時部２０４から制御部２０１を経由して報知情報送信部２０２に出力される。

記憶部２０５は、無線タグ２００ｎに関する各種の設定パラメータを記憶している。このような設定パラメータには、無線タグ２００ｎが捜索の対象となっていない待機状態におけるAdvertising信号送信周期の設定値や現在のAdvertising信号送信周期を自動的に待機状態における送信周期の設定値に戻すまでの待ち時間などが含まれる。

バッテリ２０６は制御部２０１を介して、報知情報送信部２０２、無線送受信部２０３、計時部２０４、記憶部２０５および送受信アンテナ２０７に給電する。

制御信号受信部２１０は、制御部２０１と無線通信部２０３との間に介在する形でこれらと接続され、親機であるタグ捜索装置１００が無線タグ２００ｎの動作を制御するために送信した制御信号を無線通信部２０３を介して受信し、当該制御信号に含まれる制御コマンドを復号化して制御部２０１に出力する。

（２−３）タグ捜索装置１００
図２Ｂは、タグ捜索装置１００の一実施例を示す。

タグ捜索装置１００は、ユーザが通信することができる適切な如何なる端末でもよく、例えば、携帯電話、情報端末、パーソナルディジタルアシスタント、携帯用パーソナルコンピュータ、スマートフォン等のユーザ端末が含まれるが、これらに限定されない。

タグ捜索装置１００は、制御部１０１と、報知情報受信部２０２と、無線通信部１０３と、表示部１０４と、記憶部１０５と、ユーザ入出力部１０６と、センサ１０７と、送受信アンテナ１０８と、制御信号送信部１１０と、を具備する。

制御部１０１は、汎用マイクロプロセッサやデジタル信号処理プロセッサ等により実装することが可能であり、報知情報受信部１０２、表示部１０４、記憶部１０５、ユーザ入出力部１０６およびセンサ１０７と信号をやり取りしながらタグ捜索装置１００全体の制御を実行する。制御部１０１は、記憶部１０５に記憶されたプログラムに従って機能し、所定の処理を行う。具体的には、制御部１０１は、無線タグ２００ｎからの電波の電界強度と、タグ捜索装置１００の動態（タグ捜索装置１００の向きや姿勢およびそれらの変化）を表す情報とに基づいて、無線タグ２００ｎの位置を推定する。制御部１０１により推定される無線タグ２００ｎの位置は、タグ捜索装置１００との間の相対的な位置であってもよい。制御部１０１は、表示部１０４へ、無線タグ２００ｎの位置を表す情報を出力する。

報知情報受信部１０２は、制御部１０１と無線通信部１０３との間に介在する形でこれらと接続される。報知情報受信部１０２は、無線タグ２００ｎからの無線信号を受信し、受信した無線信号がAdvertising信号であった場合、受信信号の情報内容を復号化することにより、無線タグ２００ｎの無線タグ識別情報（タグＩＤ情報）およびタグ装着物品の属性情報を抽出し、制御部１０１に通知する。これにより、タグ捜索装置１００は、受信信号の送信元である無線タグを一意に特定することが出来ると共に、当該無線タグが装着されている物品の属性情報を識別することが出来る。

無線通信部１０３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ｚｉｇｂｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＡＮＴ＋等の近距離無線通信規格に従って無線通信を行う。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ｚｉｇｂｅｅ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＡＮＴ＋に限られず、無線通信部１０３は、これら以外の近距離無線通信規格に従って無線通信を行うものであってもよい。タグ捜索装置１００の一実施例では、無線通信部１０３が、Bluetooth Low Energy Wireless Technologyに従って近距離無線通信をする場合について説明する。また、無線通信部１０３は、無線タグ２００ｎからの電波に基づいて、電界強度を測定する。例えば、無線通信部１０３は、無線タグ２００ｎからの電波に基づいて、受信信号強度（ＲＳＳＩ： Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ、 Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を測定するようにしてもよい。

表示部１０４は、例えば、ディスプレイにより構成され、タグ捜索装置１００による処理状態や処理結果を表示する。処理状態や処理結果には、ＯＳやアプリケーションによるものが含まれる。ディスプレイには、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ： Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ： Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等が含まれる。表示部１０４は、タグ捜索装置１００が上述した無線タグ捜索アプリケーションを実行している場合に、タグ捜索装置１００の周囲に存在する全ての無線タグの位置をまとめて一覧表示する、あるいは、ユーザによる捜索の対象とされた特定の無線タグを捜索している最中に捜索画面を表示する。

記憶部１０５は、無線タグ２００ｎに関する各種の設定パラメータを記憶している。このような設定パラメータには、無線タグ２００ｎが捜索の対象となっていない待機状態におけるAdvertising信号送信周期の設定値、タグ捜索装置１００の周囲に存在する全ての無線タグの位置をまとめて一覧表示する際のAdvertising信号送信周期の設定値、およびユーザによる捜索の対象とされた特定の無線タグを捜索している最中におけるAdvertising信号送信周期の設定値などが含まれる。

さらに記憶部１０５は、センサ１０７が計測した計測値や無線タグ２００ｎからの受信電波の強度を無線通信部１０３が測定したデータを記憶する。センサ１０７が計測した計測値や無線タグ２００ｎからの受信電波の強度を無線通信部１０３が測定したデータを制御部１０１が記憶部１０５内に記憶させる際、制御部１０１は、センサ１０７からのセンサ計測値の変化と受信電波強度の変化とを関連付けて受信電波強度変化データとして記憶部１０５内に記憶させる。

さらに記憶部１０５は、アプリケーションと、オペレーティングシステム（ＯＳ： Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）とを記憶する。アプリケーションは、ユーザ入力部１０６からユーザによって入力された指示コマンドにより起動され、制御部１０１により実行されるプログラムを含み、タグ捜索装置１００上でユーザが実行する作業を実施する機能を有するソフトウェアである。ＯＳは、タグ捜索装置１００の電源投入時に自動的に起動され、制御部１０１により実行されるシステム制御プログラムを含み、タグ捜索装置１００において、ハードウェアを抽象化したインターフェースをアプリケーションソフトウェアに提供する基本ソフトウェアである。このようなＯＳの具体例には、Android OS（登録商標）が含まれる。なお、本実施の形態におけるアプリケーションには、ユーザが無線タグ２００ｎの現在位置を捜索し、無線タグ２００ｎの現在位置を表示部１０４上にＧＵＩを使用して表示させる無線タグ捜索アプリケーションが含まれる。

ユーザ入出力部１０６は、例えば、キーボードやマウスにより構成され、ユーザがタグ捜索装置１００へ指示を与えたり、データの入力を行ったりするための装置である。また、ユーザ入力部１０６は、タッチパネルにより構成されてもよい。また、ユーザ入出力部１０６は、例えば、マイクにより構成され、ユーザにより発せられた音声を入力する。音声には、着信者へのメッセージや、タグ捜索装置１００への指示が含まれてもよい。指示には、ＯＳに対するものや、アプリケーションに対するものが含まれる。また、ユーザ入出力部１０６は、例えば、スピーカにより構成され、タグ捜索装置１００による処理状態や処理結果に応じて、ユーザに対して、音を出力するようにしてもよい。

センサ１０７には、動態センサが含まれ、動態センサは、ユーザが把持するタグ捜索装置１００の向きや姿勢の変化などを含む装置の動きを検出する。動態センサの一実施例としては、地磁気センサ１０７Ａ、ジャイロ・センサ１０７Ｂ、加速度センサ１０７Ｃ（図４参照）等を含む動態センサが考えられる。地磁気センサ１０７Ａ、ジャイロ・センサ１０７Ｂ、加速度センサ１０７Ｃに限らず、これら以外のセンサが含まれてもよい。加速度センサ１０７Ｃは、タグ捜索装置１００の向きや姿勢が変化した際の角加速度（回転加速度）や加速度（直進加速度）を計測するセンサである。ジャイロ・センサ１０７Ｂは、タグ捜索装置１００の現在の向きを検出するセンサである。地磁気センサ１０７Ａは、地磁気に基づいてタグ捜索装置１００から見た東西南北などの絶対方位を検出するセンサである。

制御信号送信部１１０は、制御部１０１と無線通信部１０３との間に介在する形で、これらと接続されている。制御信号送信部１１０は、親機であるタグ捜索装置１００が無線タグ２００ｎの動作を制御するための制御コマンドを制御部１０１から受け取り、これを制御信号として符号化した上で、無線通信部１０３を介して無線タグ２００ｎに送信する。

（２−４）タグ捜索装置１００がユーザに提供する機能とタグ捜索装置１００の利用態様
以下、図３を使用して、無線タグ捜索アプリケーションを実行中のタグ捜索装置１００がユーザに対して提供する機能について説明する。タグ捜索装置１００上で実行される無線タグ捜索アプリケーションは、Android OS（登録商標）のＡＰＩを呼び出すことにより実行されるAndroidアプリケーションとして実装することも可能である。この場合、無線タグ捜索アプリケーションは、Android OS（登録商標）のデスクトップを表示するタッチパネル画面上で対応するアイコンをユーザが指でタップすることにより起動される。

タグ捜索装置１００は、捜索可能エリア内に在圏している全ての無線タグの位置を捜索して、在圏している全ての無線タグの現在位置を表示画面上に２次元マップのように一覧表示することが可能である。なお、上述した捜索可能エリアとは、タグ捜索装置１００が離れた場所の無線タグから発信された信号を所定の品質以上の受信品質で受信することが出来る最大の範囲であり、タグ捜索装置１００が無線通信可能なカバレージ・エリアに対応する。この場合の所定の品質とは、無線タグからの受信信号を一定以上の確率で正しく復号化して、タグＩＤ情報を取り出すことが出来る受信品質であっても良い。

ユーザはまず、手に持ったタグ捜索装置１００を任意の方向に向けて左右に振る、もしくは、その場で一回転する。この時、タグ捜索装置１００が実行する無線タグ捜索アプリケーションは、個々の無線タグからの受信したAdvertising信号の強度と当該信号受信の際の方位とを記憶部１０５内に記憶する。続いて、無線タグ捜索アプリケーションは、タグ捜索装置１００の表示画面上に表示されるレーダーチャートの上に、ユーザの現在位置を中心として、捜索された全ての無線タグがそれぞれ位置する方向と距離を一覧表示する（図３）。各無線タグの方向と距離をレーダーチャート上に表示する際には、各無線タグのタグＩＤ情報に対応するアイコン画像を当該方向と距離に対応するレーダーチャート内の位置に一覧表示する（図３）。

タグ捜索装置１００が、捜索可能エリア内に在圏している全ての無線タグの位置を表示画面上にレーダーチャートとして一覧表示している様子を図３に示す。図３において、レーダーチャートの中心に位置するアイコン画像５００は、タグ捜索装置１００を手に持っているユーザの現在位置を表す。レーダーチャート内に表示されている複数の同心円の各々は、アイコン画像５００で表されるユーザ位置を中心として段階的に大きくなる円形の距離範囲を表し、各同心円に付記されている数字は対応する距離範囲の半径を表す。図３において、レーダーチャート内のアイコン画像４００_１、４００_２、４００_３および４００_４は、それぞれ捜索可能エリア内に在圏している４つの無線タグの現在位置を表す。アイコン画像４００_１は、鍵に貼付された無線タグ２００_１の現在位置を表示し、アイコン画像４００_２は、リモコンに貼付された無線タグ２００_２の現在位置を表示し、アイコン画像４００_３は、傘に貼付された無線タグ２００_３の現在位置を表示し、アイコン画像４００_４は、財布に貼付された無線タグ２００_４の現在位置を表示する。
（２−５）タグ捜索装置１００内部の機能ブロック構成
図４は、タグ捜索装置１００の機能の一実施例を示す機能ブロック図である。この機能ブロック図により表される機能は、主に、制御部１０１により実行される。つまり、図４の機能ブロック図により表される機能は、記憶部１０５に記憶されたアプリケーションに従って制御部１０１により実行される。記憶部１０５に記憶されたアプリケーションに従って、図４の機能ブロック図により表される機能を実行するＣＰＵは、Ａ−ＣＰＵ（アプリケーション−ＣＰＵ）３００と呼ばれてもよい。

制御部１０１は、動態判定部３０２として機能する。動態判定部３０２には、加速度センサ１０７Ｃから、加速度を表す情報が入力される。動態判定部３０２は、加速度センサ１０７Ｃからの加速度を表す情報に基づいて、タグ捜索装置１００が動いたか否かを判定する。動態判定部３０２は、位置推定部３０４へ、タグ捜索装置１００が動いたか否かを表す情報を入力する。

制御部１０１は、位置推定部３０４として機能する。位置推定部３０４には、動態判定部３０２からタグ捜索装置１００が動いたか否かを表す情報が入力される。位置推定部３０４は、動態判定部３０２からの情報に基づいて、タグ捜索装置１００の動き始めのタイミングと、動きが終了するタイミングとを検出する。位置推定部３０４は、タグ捜索装置１００の動き始めのタイミングと、動きが終了するタイミングとを検出した後、動き始めのタイミングと動きが終了するタイミングとの間に、無線通信部１０３により検出された電界強度、地磁気センサ１０７Ａにより検出された地磁気の向きを表す情報、ジャイロ・センサ１０７Ｂにより検出された角加速度を表す情報に基づいて、無線タグ２００ｎの位置を推定する。

位置推定部３０４は、無線通信部１０３からの電界強度を表す情報に基づいて、タグ捜索装置１００と無線タグ２００ｎとの間の距離を推定する。具体的には、位置推定部３０４は、電界強度と距離との間の関係が含まれるデータベースを有するようにしてもよい。

図５は、電界強度と距離との間の関係の一実施例を示す。図５によれば、電界強度が高くなるに従ってタグ捜索装置１００と無線タグ２００ｎとの間の距離が短い（近い）ことが示され、電界強度が低くなるに従ってタグ捜索装置１００と無線タグ２００ｎとの間の距離が長い（遠い）ことが示される。図５に基づいて、電界強度と、距離とを対応付けたテーブルが用意されてもよい。

位置推定部３０４は、データベースに含まれる電界強度と距離との間の関係に基づいて、タグ捜索装置１００と無線タグ２００ｎとの間の距離を推定する。

位置推定部３０４は、地磁気センサ１０７Ａからの地磁気の向きを表す情報に基づいて、タグ捜索装置１００の方位を算出する。位置推定部３０４は、ジャイロ・センサ１０７Ｂからの角速度を表す情報に基づいて、タグ捜索装置１００の角度や回転速度を算出する。

位置推定部３０４は、距離の推定値、方位を表す情報、角度や回転速度を表す情報に基づいて、無線タグ２００ｎの位置を推定する。位置推定部３０４は、ユーザ入出力部１０６へ、推定した無線タグ２００ｎの位置を表す情報を入力する。

ユーザ入出力部１０６は、位置推定部３０４からの無線タグ２００ｎの位置を表す情報に基づいて、無線タグ２００ｎの位置を表示する。

＜３＞無線タグの位置の推定方法
以下、図６〜図８を使用して、タグ捜索装置１００が不特定の無線タグ２００ｎが位置する距離と方向を推定する方法を説明するが、説明を簡単にするためにまず、推定した方向に含まれる誤差を考慮しない場合から説明する。無線タグ２００ｎが位置する方向を当該方法によって推定した結果に含まれる誤差を考慮した方向推定の仕組みに関しては、図９以降に関する実施例の記載において後述する。概略的に言うならば、以下に述べる方法は、タグ捜索装置１００が内蔵する動態センサにより、タグ捜索装置１００の向きの変化を検出すると同時に、当該向きの変化と関係付けてタグ捜索装置１００が無線タグ２００ｎから受信した電波強度の変化を記録し、電波強度が最大となる時のタグ捜索装置１００の向きを検出するものである。

タグ捜索装置１００は、無線タグ２００ｎの位置を推定する無線タグ捜索アプリケーションを起動する。無線タグ２００ｎの位置を推定する無線タグ捜索アプリケーションが起動されると、タグ捜索装置１００自体を動かすことを促すメッセージが出力される。タグ捜索装置１００自体を振ることを促すメッセージが出力されてもよいし、傾けることを促すメッセージが出力されてもよい。
例えば、「体を中心に円を描くように、５秒間程度かけて、無線通信装置を動かしてください」等のメッセージが出力される。音声により、ユーザに通知されてもよいし、表示することにより、ユーザに通知されてもよい。

ユーザは、メッセージに従って、タグ捜索装置１００自体を動かす。

図６は、ユーザがメッセージに従って、タグ捜索装置１００自体を動かす例を示す。ユーザは、手の平にタグ捜索装置１００をのせて、ユーザ自身を中心にして一回転する。

タグ捜索装置１００の位置を推定する処理は、ユーザ自身を中心にして、タグ捜索装置１００を一回転させた後に開始されてもよいし、一回転させる際にリアルタイムで実行されてもよい。タグ捜索装置１００の一実施例では、ユーザ自身を中心にして、タグ捜索装置１００を一回転させた後に開始される場合について説明する。

位置推定部３０４は、動態判定部３０２からのタグ捜索装置１００が動いたか否かを表す情報により、タグ捜索装置１００の動き始めのタイミングと、動きが終了するタイミングとを検出する。位置推定部３０４は、動き始めのタイミングと、動きが終了するタイミングとが検出できた場合、該動き始めのタイミングから、動きが終了するタイミングの間に、無線通信部１０３により検出された電界強度、地磁気センサ１０７Ａにより検出された地磁気の向きを表す情報、ジャイロ・センサ１０７Ｂにより検出された角加速度を表す情報を取得する。

位置推定部３０４は、地磁気の向きを表す情報に基づいて、タグ捜索装置１００の方位を推定する。位置推定部３０４は、角加速度を表す情報から角度や回転速度を求め、該角度や回転速度により、タグ捜索装置１００の移動の状態を推定する。位置推定部３０４は、電界強度を表す情報に基づいて、タグ捜索装置１００と無線タグ２００ｎとの間の距離を推定する。地磁気の向きを表す情報に基づいてタグ捜索装置１００の方位を推定する代わりに、位置推定部３０４は、角加速度を表す情報から角度や回転速度を求め、該角度や回転速度により、タグ捜索装置１００の移動の状態を推定する。このようにすることにより、動き始めからの相対位置を推定することができる。

図７は、タグ捜索装置１００自体を動かした際に、各センサにより検出される値の変化の一例を示す。図７には、下から、加速度センサ１０７Ｃにより検出される加速度、ジャイロ・センサ１０７Ｂ及び地磁気センサ１０７Ａにより検出される方位、無線通信部１０３により検出される電界強度が示される。

図８Ａ〜図８Ｃは、ユーザが、ユーザ自身を中心として、タグ捜索装置１００自体を回転させる動きを示す。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）には、動き始めた際に、ユーザが向いている方向と反対の方向に、無線タグ２００ｎがある場合について示す。

ユーザがタグ捜索装置１００自体を動かすことを開始すると、加速度センサ１０７Ｃにより検出される水平方向の加速度が大きく変化する。これは、図７及び図８（Ａ）の「動き始め」に対応する。位置推定部３０４には、動態判定部３０２から動いたことを表す情報が入力される。

ユーザがタグ捜索装置１００自体を動かすことを継続すると、加速度センサ１０７Ｃにより検出される加速度の変化が小さくなる。これは、図７及び図８（Ａ）の「動き始め」後から、図７及び図８（Ｂ）の「１８０度回転時」を経て、図７及び図８（Ｃ）の「回転終了時」まで継続する。

ユーザがタグ捜索装置１００自体を動かすことをさらに継続し、一回転すると、加速度センサ１０７Ｃにより検出される加速度の変化は大きくなる。これは、図７の「回転終了時」に対応する。位置推定部３０４には、動態判定部３０２から動いていないことを表す情報が入力される。

位置推定部３０４は、動態判定部３０２からのタグ捜索装置１００が動いたか否かを表す情報により、タグ捜索装置１００の動き始めのタイミングと、動きが終了するタイミングとを検出する。

動き始めのタイミングと、動きが終了するタイミングとが検出された場合、位置推定部３０４は、無線タグ２００ｎの位置推定を開始する。また、この場合、上述した動き始めのタイミングから、タグ捜索装置１００を手に持ったユーザが周囲３６０度にわたって一回転するのを待たずに、ユーザが回転している途中で無線タグ２００ｎの位置推定結果を位置推定部３０４が随時更新してゆくことも可能である。例えば、ユーザが回転している途中で、無線タグ２００ｎから受信した電界強度を表す計測データとセンサー１０７Ａ〜１０７Ｃにより計測された計測データをタグ捜索装置１００が一定量以上得ることが出来たとする。その際、位置推定部３０４は、一定量以上の新たな計測データが得られる毎に、それまでに得られたデータを基にした無線タグ２００ｎの位置推定演算を実行し、無線タグ２００ｎの位置推定結果を更新することが可能である。

「動き始め」の際、地磁気センサ１０７Ａにより検出される方位に基づいて、位置推定部３０４は、例えば、ユーザが西側を向いていることを推定する。また、「動き始め」の際、無線通信部１０３により検出される電界強度は、無線タグ２００ｎと無線通信端末１００との間にユーザが存在するため低い値となる。位置推定部３０４は、無線通信部１０３からの電界強度に基づいて、無線タグ２００ｎと、タグ捜索装置１００との間の距離を推定する。

また、位置推定部３０４は、「動き始め」の後から、回転終了時まで、ジャイロ・センサ１０７Ｂからの角速度を表す情報に基づいて、タグ捜索装置１００の角度や回転速度を推定する。ジャイロ・センサ１０７Ｂからの角速度を表す情報に基づいて、タグ捜索装置１００の角度や回転速度を推定することにより、「動き始め」からの相対的な動きを推定できる。

また、位置推定部３０４は、地磁気センサ１０７Ａにより検出される方位に基づいて、無線通信端末１００の向いている方位を推定するようにしてもよい。図７に示される例では、タグ捜索装置１００は、例えば、ユーザが西から北、北から東を向いていることが推定される。

また、無線通信部１０３により検出される電界強度は、無線タグ２００ｎと無線通信端末１００との間の距離が近くなるため、徐々に高くなる。無線通信部１０３により検出される電界強度は、無線タグ２００ｎと無線通信端末１００との間に障害物がない場合に高くなる。位置推定部３０４は、無線通信部１０３からの電界強度に基づいて、無線タグ２００ｎと、タグ捜索装置１００との間の距離を推定する。また、位置推定部３０４は、無線通信部１０３からの電界強度と、ジャイロ・センサ１０７Ｂからの角速度を表す情報に基づいて、タグ捜索装置１００が向いている方向を検出する。また、位置推定部３０４は、無線通信部１０３からの電界強度と、ジャイロ・センサ１０７Ｂからの角速度を表す情報と、地磁気センサ１０７Ａからの方位を表す情報に基づいて、タグ捜索装置１００が向いている方角を検出するようにしてもよい。具体的には、「１８０度回転時」に、無線通信部１０３により検出される電界強度は、無線タグ２００ｎと無線通信端末１００との間に障害物がなく、且つ距離が最も近くなるため、最大となる。位置推定部３０４は、無線通信部１０３からの電界強度に基づいて、無線タグ２００ｎと、タグ捜索装置１００との間の距離を推定する。さらに、位置推定部３０４は、無線通信部１０３により検出される電界強度が最大である場合に、ジャイロ・センサ１０７Ｂにより検出される角速度と、地磁気センサ１０７Ａにより検出される方位により求められる方角を、タグ捜索装置１００の向いている方角とする。

以上のように、本実施の形態に係るタグ捜索装置１００は、内部に電池を内蔵し、自ら外部の受信機に対して電波を発信するアクティブ型の無線タグから発信された信号を受信する。加えて、本実施の形態に係るタグ捜索装置１００は、自装置を手に持ったユーザがその場で一回転した際に、内蔵された動態センサ（ジャイロ・センサや地磁気センサなど）を使用して自装置の向きや姿勢の変化を検知し、無線タグからの受信信号の強度の変化と関係付ける。従って、特許文献１〜特許文献４記載の発明とは異なり、本実施の形態に係るタグ捜索装置１００は、送信ビームの指向性を制御して周囲に散在する一つ以上の無線タグに信号を送信したり、受信ビームの指向性を周囲３６０度の全方位に渡って回転させたりしなくても良いので、送受信アンテナのビーム指向性を制御するための複雑で高価なアンテナ機構を備える必要が無い。

＜４＞無線タグが位置する方向の推定結果に含まれる誤差を考慮した方向推定方法
（４−１）方向推定誤差について
まず、無線タグが位置する方向を、図６〜図８を使用して上述したとおりの方法で推定した場合の推定誤差について図９を使用して説明する。

タグ捜索装置１００を手に持つ人体やタグ捜索装置１００の周囲に存在する遮蔽物等により、無線タグ２００ｎからの電波が反射されたり吸収されたりすると、当該電波を受信するタグ捜索装置１００の受信アンテナの指向性パターンは理想的には図９（Ａ）の上図に示すようになる。図９（Ａ）の上図は、タグ捜索装置１００の受信アンテナの位置を中心として、その周囲３６０度の全方位にわたって当該受信アンテナの指向性が偏り無く楕円形に分布している様子を示す。その場合、タグ捜索装置１００を手に持ったユーザがその場で一回転した間に無線タグ２００ｎから受信した電波の受信強度の変化は図９（Ａ）の下図の曲線グラフのようになる。図９（Ａ）の下図に示す曲線グラフにおいて、横軸はユーザが手に持ったタグ捜索装置１００が向いている方位角に対応し、縦軸は、方位角に応じた電波の受信強度を表す。説明の便宜上、図９（Ａ）の下図に示す曲線グラフは、電波受信強度が最大となる方向を横軸上の原点位置とし、横軸の値がとり得る方位角の値の範囲は、この原点位置を基準方向として−１８０°から＋１８０°までの間としている。すなわち、図９（Ａ）の下図に示す横軸は、タグ捜索装置１００の周囲３６０度にわたる方位角（−１８０°〜＋１８０°）に対応する。以上から、図６〜図８を使用して上述したとおり、無線タグからの電波の受信強度が最も強い方向を、無線タグが存在する方向であると推定することができる。

しかしながら、タグ捜索装置１００の受信アンテナの実際の指向性パターンは図９（Ａ）に示すような理想的なパターンではなく、例えば図９（Ｂ）の上図に示すように特定の方向にだけ偏っている。そのため、当該受信アンテナの指向性は全方位に満遍なくは分布しておらず、一部の方向に対応する指向性が強くなっていたり弱くなっていたりすることがある。その場合、タグ捜索装置１００を手に持ったユーザが一回転した時の電波受信強度の変化は図９（Ｂ）の下図に示す曲線グラフのようになるので、無線タグから受信した電波の受信強度が最も強い方向に無線タグ２００ｎが存在するとは限らなくなる。その結果、無線タグ２００ｎが位置する方向に関し、タグ捜索装置１００は正確な方向推定を実行することが困難となる。しかも、タグ捜索装置１００の受信アンテナに関する指向性パターンの歪み方は、個々のタグ捜索装置毎に異なるため、図９（Ｂ）に示したアンテナ指向性パターンの歪みによって生じる上記のような方向推定誤差も、個々のタグ捜索装置毎に異なるものである。

以下、図１０〜図１３を使用して、タグ捜索装置１００が無線タグ２００ｎの現在位置に対応する方向を推定する際に、当該推定に含まれる図９（Ｂ）の誤差を考慮した方向推定方法の具体例を第１実施例〜第４実施例として説明する。以下に述べる第１実施例〜第４実施例に係る方向推定方法は、タグ捜索装置１００内の制御部１０１が、報知情報受信部１０２および制御信号送信部１１０と通信しながら記憶部１０５内に記憶されたソフトウェア・プログラムを実行することにより、実施される。

（４−２）無線タグの方向推定方法に関する第１実施例
まず、図１０（Ａ）を使用して第１実施例について説明する。第１実施例に係る方向推定方法は、タグ捜索装置１００が無線タグ２００ｎから受信した電波の強度が最小となる方位角を最小強度方位角として測定し、この最小強度方位角から見て１８０°正反対の方向を、無線タグ２００ｎの現在位置に対応する方向として推定する。具体的には、以下のとおりである。第１実施例に係るタグ捜索装置１００は、タグ捜索装置１００を手に持ったユーザがその場で一回転した際に、タグ捜索装置１００の方位角の変化と無線タグ２００ｎから受信した電波強度の変化との間の関係を図１０（Ａ）に示す曲線グラフの形で計測する。図９の（Ａ）および（Ｂ）の下図に示した曲線グラフと同様に、図１０（Ａ）に示す曲線グラフにおいて、横軸は、ユーザが手に持ったタグ捜索装置１００が向いている方位角に対応し、縦軸は、方位角に応じた電波の受信強度を表す。すなわち、図１０（Ａ）に示す横軸は、タグ捜索装置１００の周囲３６０度にわたる方位角（−１８０°〜＋１８０°）に対応する。第１実施例に係る方向推定方法は、電波の受信強度が最小となる方位角（図１０（Ａ）の横軸上の点１００１に対応する）から１８０°を加算もしくは減算した方位角（図１０（Ａ）の横軸上の点１００２に対応する）を方向推定結果として出力する。

第１実施例に係る方向推定方法を上記のような構成とする理由は以下のように説明することが出来る。図９に関して上述したように、無線タグ２００ｎからの電波受信強度が最大となる方向に対応する最大強度方位角が、無線タグの実際の方向とずれてしまう場合がある。その一方で、電波受信強度が最大となる方位角と比較して、無線タグ２００ｎからの電波受信強度が最小となる方向に対応する最小強度方位角は、上述した（１）〜（３）の要因によってそれほど影響を受けず、受信アンテナ指向性に歪みによる変動は少ないと考えられる。

以上より、第１実施例に係る方向推定方法は、タグ捜索装置１００の受信アンテナ指向性の歪みによる影響をそれほど受けない方向として、無線タグ２００ｎからの電波受信強度が最小となる方位角を測定し、当該方位角の正反対の方向を無線タグ２００ｎが位置する方向として推定する。これにより、第１実施例に係る方向推定方法は、上述した（１）〜（３）の要因によってタグ捜索装置１００の受信アンテナ指向性が歪められることによる影響をそれほど受けずに、無線タグ２００ｎが位置する方向を推定することが出来る。

（４−３）無線タグの方向推定方法に関する第２実施例
次に、図１０（Ｂ）を使用して第２実施例について説明する。第２実施例に係る方向推定方法は、まず最初に、タグ捜索装置１００が無線タグ２００ｎから受信した電波の強度が最小となる方位角を最小強度方位角として測定し、この最小強度方位角から見て１８０°正反対の方位角を第１方位角とする。続いて、第２実施例に係る方向推定方法は、第１方位角を、無線タグ２００ｎから受信した電波の強度が最大となる方位角である第２方位角と平均し、当該平均した方位角に対応する方向を無線タグの現在位置に対応する方向として推定する。具体的には、以下のとおりである。第２実施例に係るタグ捜索装置１００は、タグ捜索装置１００を手に持ったユーザがその場で一回転した際に、タグ捜索装置１００の方位角の変化と無線タグ２００ｎから受信した電波強度の変化との間の関係を図１０（Ｂ）に示す曲線グラフの形で計測する。図９の（Ａ）および（Ｂ）の下図に示した曲線グラフと同様に、図１０（Ｂ）に示す曲線グラフにおいて、横軸は、ユーザが手に持ったタグ捜索装置１００が向いている方位角に対応し、縦軸は、方位角に応じた電波の受信強度を表す。第２実施例に係る方向推定方法は、まず最初に、電波の受信強度が最小となる方位角（図１０（Ｂ）の横軸上の点１００３に対応する）を最小強度方位角として測定し、この最小強度方位角から１８０°を加算もしくは減算した方位角（図１０（Ｂ）の横軸上の点１００４に対応する）を決定し、これを第１の方位角とする。続いて、第２実施例に係る方向推定方法は、電波の受信強度が最大となる方位角（図１０（Ｂ）の横軸上の点１００５に対応する）を最大郷土方位角として決定し、これを第２の方位角とする。最後に、第２実施例に係る方向推定方法は、第１の方位角と第２の方位角の平均値に対応する方位角（図１０（Ｂ）の横軸上の点１００６に対応する）を、無線タグ２００ｎが位置する方向として推定する。

以上より、第２実施例に係る方向推定方法は、受信アンテナ指向性が歪められることによる影響をそれほど受けない最小強度方位角に関する情報と最大強度方位角に関する情報の両者を合成することにより、第１実施例に係る方法よりも精度の高い方向推定結果を得ることが出来る。

（４−４）無線タグの方向推定方法に関する第３実施例
次に、図１１を使用して第３実施例について説明する。第３実施例に係る方向推定方法は、まず最初に、タグ捜索装置１００から見て無線タグ２００ｎが実際に位置する方向とタグ捜索装置１００が推定した無線タグ２００ｎの方向との間の角度差を、較正オフセット角度（キャリブレーション・オフセット角度）として推定する。続いて、第３実施例に係る方向推定方法は、第１実施例または第２実施例に係る方向推定方法を使用して無線タグ２００ｎの方位角を推定し、これを較正前方位角とし、この較正前方位角に上述した較正オフセット角度を加算または減算して無線タグ２００ｎの方向に関する最終的な推定結果として出力する。

上述した較正オフセット角度Ｄは、以下のようにして経験的に実測される。まず、タグ捜索装置１００から見て無線タグ２００ｎを既知の方向に設置し、第１実施例または第２実施例に係る方向推定方法により推定した無線タグ２００ｎの方位角と無線タグ２００ｎが実際に設置されている既知の方向との間の角度差を一つの標本値として実測する。また、別の実施態様として、図９に関して上述した最大強度方位角（即ち、無線タグ２００ｎからの電波受信強度が最大となる方位角）と無線タグ２００ｎが実際に設置されている既知の方向との間の角度差を一つの標本値として実測することも可能である。このような標本値を実測するための具体例を説明すると以下のとおりである。図１１（Ａ）は、タグ捜索装置１００から見て方位角＝０°（横軸上の原点位置）となる既知の方向に無線タグ２００ｎを設置し、方位角の変化に応じた無線タグ２００ｎからの電波受信強度の変化を記録した曲線グラフである。図１１（Ａ）に示した曲線グラフは、較正オフセット角度Ｄを経験的に求めるために測定されるリファレンス・データと呼ばれるものである。このリファレンス・データは、タグ捜索装置１００を使用した無線タグ２００ｎの捜索時において、無線タグ２００ｎが位置する方向をタグ捜索装置１００が推定する際に測定する電波受信強度変化の曲線グラフとは区別される。なお、図９において上述した受信アンテナの指向性の歪みが個々のタグ捜索装置毎に異なるので、図１１（Ａ）に関して上述したリファレンス・データもタグ捜索装置毎に異なる点に留意されたい。すなわち、個々のタグ捜索装置毎に、当該タグ捜索装置に固有のリファレンス・データが得られる。

図１１（Ａ）に示した曲線グラフの横軸上において最大強度方位角に対応する点１１０１と横軸上の０°（原点位置）との間の角度差が標本値となる。以後、同様の状況下で上述した標本値の実測を繰り返し行い、これらの実測で得られた多数の標本値から統計値を計算し、当該統計値を較正オフセット角度Ｄとする。このような統計値は、例えば、多数の実測により得られた多数の標本値から成る集合に関して平均値や中央値を計算することにより得ることが出来る。

図１１（Ｂ）は、較正前方位角に上述した較正オフセット角度を加算または減算して無線タグ２００ｎの方向に関する最終的な推定結果として出力する例を示す。図１１（Ｂ）は、タグ捜索装置１００が、第３実施例に係る方法に基づいて、無線タグ２００ｎが位置する方向を推定する際に測定する電波受信強度変化の曲線グラフである。図１１（Ｂ）においては、較正前方位角を図９に関して上述した最大強度方位角としており、当該較正前方位角は図１１（Ｂ）の横軸上の点１１０２に対応する。そして、図１１（Ｂ）においては、横軸上の点１１０２に対応する較正前方位角から上述した方法により経験的に実測された較正オフセット角度Ｄを減算することにより、無線タグ２００ｎの方向に関する最終的な推定結果が出力されている。

さらに、第３実施例に係る方向推定方法の変形実施例として、以下のような方向推定方法を構成することも可能である。図１１の（Ａ）に示した例においては、図９に関して上述した最大強度方位角と無線タグ２００ｎが実際に設置されている既知の方向との間の角度差に基づいて単一の較正オフセット角度Ｄを求めていたが、この変形実施例は、他の方法で求めた較正オフセット角度を併用する。具体的には、本変形実施例は、図１１の（Ａ）に示した例に従って較正オフセット角度Ｄ１を求めるのと同時に、第１実施例に係る方法を使用して決定される最小強度方位角度の正反対方向と無線タグ２００ｎが実際に設置されている既知の方向との間の角度差に基づいて較正オフセット角度Ｄ２をも求める。その上で、本変形実施例は、２つの較正オフセット角度Ｄ１およびＤ２を併用して無線タグ２００ｎの方向を推定する。

以下、この変形実施例が２つの較正オフセット角度Ｄ１およびＤ２の両者に基づいて、無線タグ２００ｎが位置する方向の推定を行う方法の動作手順を、図１２のフローチャートに沿って説明する。図１２のフローチャートに示す動作手順は、タグ捜索装置１００内の制御部１０１が、報知情報受信部１０２および制御信号送信部１１０と通信しながら記憶部１０５内に記憶されたソフトウェア・プログラムを実行することにより、実施される。まず、本変形実施例は、図１２のステップＳＡ１において、タグ捜索装置１００を手に持ったユーザがその場で一回転した際に測定した無線タグ２００ｎからの電波受信強度変化の曲線グラフから、図９に関して上述した最大強度方位角を決定する。続いて、本変形実施例は、図１２のステップＳＡ２において、当該決定された最大強度方位角に較正オフセット角度Ｄ１を加算または減算して第１推定方向とする。図１２のフローチャートにおいては、上述したステップＳＡ１およびステップＳＡ２の処理ステップの実行と並行して、以下のステップＳＢ１およびステップＳＢ２の処理ステップが実行される。ステップＳＢ１においては、第１実施例に係る方向推定方法と同様の方法に従って最小強度方位角度の正反対方向が決定される。ステップＳＢ２において、上述のとおり決定された最小強度方位角の正反対方向に較正オフセット角度Ｄ２を加算または減算して第２推定方向とする。最後に、本変形実施例は、図１２のステップＳ３において、第１推定方向に対応する方位角と第２推定方向に対応する方位角を平均することにより、無線タグ２００ｎの方向に関する最終的な推定結果を出力する。

以上より、第３実施例に係る方向推定方法は、無線タグ２００ｎが位置する方向に関して、第１実施例または第２実施例に従って推定された推定方向を、リファレンス・データの実測結果に基づいて得られた較正オフセット角度Ｄによって補正することにより、第１実施例や第２実施例よりもさらに正確な方向推定結果を出力することが出来る。

さらに、第３実施例に係る方向推定方法は、タグ捜索装置１００に固有のリファレンス・データを実測し、当該固有のリファレンス・データ実測結果に応じて得られた較正オフセット角度Ｄによって無線タグ２００ｎが位置する方向の推定結果を補正する。これにより、第３実施例に係る方向推定方法は、受信アンテナの指向性の歪み方がタグ捜索装置毎に異なっていても、当該指向性の歪み方に応じたリファレンス・データ実測結果に基づいて、方向推定結果を適切に補正することができる。何故なら、図９において上述した受信アンテナの指向性の歪みが個々のタグ捜索装置毎に異なるので、上述したリファレンス・データもタグ捜索装置毎に異なるからである。

（４−５）無線タグの方向推定方法に関する第４実施例
次に、図１３〜図１６を使用して、第４実施例について説明する。第４実施例に係る方向推定方法は、以下の手順を実施する。まず、タグ捜索装置１００による無線タグ２００ｎの捜索に先立って、リファレンス・データの実測が行われる。具体的には、タグ捜索装置１００によって予め既知の方向に無線タグ２００ｎが設置されている状況下において、当該既知の方向を方位角０°とし、方位角の変化に応じた無線タグ２００ｎからの受信電波強度の変化がリファレンス・データとして実測される。続いて、タグ捜索装置１００を使用した無線タグ２００ｎの捜索時において、タグ捜索装置１００を手に持ったユーザがその場で一回転した間に、ユーザの周囲３６０度にわたって方位角の変化に応じた無線タグ２００ｎからの受信電波強度の変化が捜索時測定結果として測定される。図１３において実線で示した曲線１３０１は、タグ捜索装置１００を使用した無線タグ２００ｎの捜索時において上述のように測定された捜索時測定結果に対応する受信電波強度変化を表す曲線グラフである。図９〜図１１に示す曲線グラフと同様に図１３の横軸はタグ捜索装置１００の周囲３６０度にわたる方位角（−１８０°〜＋１８０°）であり、他方、図１３に示す曲線１３０２は、上述のように実測されたリファレンス・データに対応する受信電波強度変化を表す曲線グラフである。続いて、第４実施例に係る方法は、図１３においてリファレンス・データとして示す受信電波強度変化曲線１３０２と図１３において捜索時測定結果として実線で示す受信電波強度変化曲線１３０１との間の相関強度を計算する。以後、第４実施例に係る方法は、リファレンス・データとして示される受信電波強度変化曲線１３０２を図１３の横軸に沿って右方向に徐々にシフトさせながら、実線で示す受信電波強度変化曲線１３０１との間の相関強度を繰り返し計算する。その結果、図１３において、リファレンス・データを表す受信電波強度変化曲線が、曲線１３０３で表される位置までシフトされた時に、リファレンス・データを表す受信電波強度変化曲線と実線で示される受信電波強度変化曲線１３０１との相関強度が最大となったとする。第４実施例に係る方法は、リファレンス・データを表す曲線のこの時点におけるシフト量を最大相関シフト量として記録し、曲線１３０２で表される初期状態から方位角が最大相関シフト量だけシフトされたリファレンス・データを基準として、無線タグ２００ｎが位置する方向に関する最終的な推定結果を求める。なお、図９において上述した受信アンテナの指向性の歪みが個々のタグ捜索装置毎に異なるので、図１３に関して上述したリファレンス・データもタグ捜索装置毎に異なる点に留意されたい。すなわち、個々のタグ捜索装置毎に、当該タグ捜索装置に固有のリファレンス・データが得られる。

次に、図１３において、リファレンス・データを表す曲線と捜索時測定結果を表す曲線との間の相関強度を計算する方法について以下のとおりに説明する。まず最初に、図１３において、横軸上の各点に対応する方位角毎に、リファレンス・データを表す曲線と捜索時測定結果を表す曲線との間で受信電波強度の差（図１３の縦軸の値の差）を計算し、その差を２乗する。続いて、このようにして横軸上の各点に対応する方位角毎に計算された２乗差を全方位に渡って（横軸全体に渡って）合計することにより、相関強度を計算する。この際、リファレンス・データを表す曲線と捜索時測定結果を表す曲線とが、図１３の平面内において上下に離間している場合、下に位置する方の曲線に当該離間幅に相当するオフセット値を加算し、その後に、方位角毎に上述した２乗差を計算することも可能である。このようにして相関強度を求めることによって、上述した２つの曲線が図１３の平面内において上下に離間している場合であっても、上述した２つの曲線の相関強度を適切に評価することが出来る。また、図１３の平面内において、リファレンス・データを表す曲線と捜索時測定結果を表す曲線のそれぞれの最大振幅に顕著な相違がある場合、最大振幅が小さい方の曲線が表す受信電波強度変化に対して、２つの曲線の間の最大振幅比率を乗算し、その後に、方位角毎に上述した２乗差を計算することも可能である。このようにして相関強度を求めることによって、図１３の平面内において上述した２つの曲線それぞれの最大振幅が大きく異なっている場合であっても、上述した２つの曲線の相関強度を適切に評価することが出来る。

以下、第４実施例において使用されるリファレンス・データを算出する方法の具体例を、図１４および図１５を使用して説明する。図１４は、第４実施例において使用されるリファレンス・データの実測方位を示す図であり、図１５は、リファレンス・データの算出方法を示すフローチャートである。

リファレンス・データは、タグ捜索装置１００によって以下の手順で実測される。まず、無線タグ２００ｎをタグ捜索装置１００から見て既知の方向に設置し、この既知の方向をタグ捜索装置１００から見て方位角＝０°の方向とする（図１５のステップＳ１）。これは、無線タグ２００ｎが実際に位置する正しい方向を基準として、方位角毎の受信電波強度を実測する必要が有るからである。次に、タグ捜索装置１００を手に持ったユーザがその場で一回転している間に、タグ捜索装置１００は、周囲３６０度の全方位にわたって、無線タグ２００ｎから受信した電波の強度変化を測定し、方位角毎の受信電波強度を記録する（図１５のステップＳ２）。続いて、タグ捜索装置１００は、タグ捜索装置１００の周囲３６０度にわたる全方位を、図１４に示すように、サンプリング・ステップ角度Δだけ離れたサンプリング点に分割する。続いて、図１４に示すように、タグ捜索装置１００は、各サンプリング点を中心として算出範囲角度δで表される角度幅にわたって左右に広がる角度範囲内において方位角毎に測定した受信電波の強度を平均した平均値を算出する（図１５のステップＳ３）。この時、サンプリング・ステップ角度Δは例えばΔ＝10°とし、平均値はサンプリング点を中心に算出範囲角度δ（例えばδ＝30°）の範囲で算出する。なお、算出範囲内において測定された受信電波強度の測定値の数が一定値（例えば２個）未満の場合はそのサンプリング点は受信強度データなしとして扱っても良い。以上のようにして、無線タグ２００ｎが実際に位置する正しい方向を基準として、図１４の各サンプリング点にそれぞれ対応する方位角毎の受信電波強度を実測することにより、タグ捜索装置１００のアンテナ指向性に固有のリファレンス・データが得られる。

なお、リファレンス・データの具体的な算出例を図１６の数値表に示す。

以上より、第４実施例に係る方向推定方法は、最大強度方位角や最小強度方位角を基準とするのではなく、リファレンス・データを表す曲線と無線タグ捜索時の受信電波強度変化を表す曲線とが最適に合致する最大相関シフト量を基準として、無線タグ２００ｎの方向を推定する。すなわち、第４実施例に係る方法は、電波受信強度が最大となったり最小となったりする特定の方位角だけに着目するのではなく、全方位にわたる受信電波強度の変動パターンを総合的に考慮して、無線タグ２００ｎが位置する方向を推定する。従って、第４実施例に係る方法は、図９（Ｂ）に示すようなタグ捜索装置１００のアンテナ指向性の歪みにより、最大強度方位角および最小強度方位角の両者が無線タグ２００ｎの所在方向から大きくずれた場合でも、無線タグ２００ｎが位置する方向を高い精度で推定することが出来る。

さらに、第４実施例に係る方向推定方法は、タグ捜索装置１００に固有のリファレンス・データを実測し、当該固有のリファレンス・データ実測結果に応じて得られた最大相関シフト量を基準として無線タグ２００ｎが位置する方向を推定する。これにより、第４実施例に係る方向推定方法は、受信アンテナの指向性の歪み方がタグ捜索装置毎に異なっていても、当該指向性の歪み方に応じたリファレンス・データ実測結果に基づいて、無線タグ２００ｎの方向を適切に推定することができる。何故なら、図９において上述した受信アンテナの指向性の歪みが個々のタグ捜索装置毎に異なるので、上述したリファレンス・データもタグ捜索装置毎に異なるからである。

＜５＞本実施の形態の効果
以上より、本実施の形態に関して第１実施例〜第４実施例として説明した方向推定方法は、捜索対象となる無線タグからの受信信号の強度レベルに基づいて、当該無線タグが実際に位置する方向と無線タグからの信号受信強度が最大となる方向との間に生じた誤差を考慮して方向推定を行うことができる。さらに本実施の形態に関して第１実施例〜第４実施例として説明した方向推定方法は、上記の誤差が個々の無線捜索装置毎のアンテナ指向性に応じて異なるものであっても、上記の誤差の影響を考慮して、無線タグの方向を正しく推定する仕組みを実現することができる。さらに本実施の形態に関して第１実施例〜第４実施例として説明した方向推定方法は、仮説モデルや複雑な統計処理に依存せずに、簡単で計算量の少ない計算手順によって上述した誤差を考慮した方向推定を実現することが出来る。その結果、本実施の形態に係る方向推定方法は、当該無線タグが実際に位置する方向と信号受信強度が最大となる方向との間に生じた誤差を考慮した方向推定に関し、特許文献５に開示された発明とは異なり、仮説モデルの正しさおよび多くの情報量とそれに応じた多くの計算量を必要とする誤差推定計算を実装せずに、高精度な方向推定の仕組みを実現することができる。

本発明は、小型無線発信器を取り付けた物品や人の位置を、当該無線発信器からの電波に基づいて捜索するための位置捜索装置および位置捜索システムとして利用することが出来る。

１００ タグ捜索装置
１０１ 制御部
１０２ 報知情報受信部
１０３ 無線通信部
１０４ 表示部
１０５ 記憶部
１０６ ユーザ入出力部
１０７ センサー
１０８ 送受信アンテナ
１１０ 制御信号送信部
２００ 無線タグ
２０１ 制御部
２０２ 報知情報送信部
２０３ 無線通信部
２０４ 計時部
２０５ 記憶部
２０６ バッテリ
２０７ 送受信アンテナ
２１０ 制御信号受信部
３００ タグ捜索装置の機能ブロック構造
３０２ 動態判定部
３０４ 位置推定部
４００ 無線タグ位置を表示するアイコン画像

Claims (2)

1. 一つ以上の無線機から受信した無線信号の強度に基づいて、前記無線機を捜索する無線捜索装置であって：
   前記無線機が位置する方向を推定する位置推定部と、
   当該無線捜索装置を把持したユーザが向きを変えた際に、当該無線捜索装置の向きの変化を検知するセンサと、
   前記無線機から無線信号を受信し、前記無線信号の強度を測定する無線通信部と、を備え、
   前記位置推定部は、
   当該ユーザが前記向きを変えた際に、前記センサが検知した向きの変化と関連付けて前記無線通信部が前記測定した前記強度の変化を測定結果として記録する手段と、
   前記記録された測定結果から前記強度が最小となる当該無線捜索装置の向きを決定する手段と、
   前記強度が最小となる向きに基づいて、前記無線機が位置する方向を推定する手段と、
   を備え、
   さらに、前記位置推定部は、前記記録された測定結果から前記強度が最大となる当該無線捜索装置の向きをさらに決定し、当該強度が最小となる向きに加えて、前記強度が最大となる向きに基づいて、前記無線機が位置する方向を推定し、
   さらに、前記位置推定部は、当該強度が最小となる向きおよび前記強度が最大となる向きに基づいて前記推定された前記方向を較正オフセット角度だけさらに補正することにより、前記無線機が位置する方向を推定し、
   前記較正オフセット角度は、前記無線捜索装置が既知の方向に固定されて設置された無線機から異なる向きで受信した複数の基準無線信号を使用して推定される前記無線機の方向と前記既知の方向との角度差を算出し、前記角度差を標本値として統計値を計算することにより前記位置推定部が決定する前記無線捜索装置固有のオフセット角度である、
   ことを特徴とする、無線捜索装置。
2. 一つ以上の無線機から受信した無線信号の強度に基づき、無線捜索装置により前記無線機を捜索する方法であって：
   当該無線捜索装置を把持したユーザが向きを変えた際に、前記無線捜索装置内の動態センサを使用して当該無線捜索装置の向きの変化を検知すると同時に、前記無線機から無線信号を受信し、当該無線信号の強度を測定するステップと、
   前記動態センサが検知した向きの変化と関連付けて前記測定した前記強度の変化を測定結果として記録するステップと、
   前記記録された測定結果から前記強度が最小となる当該無線捜索装置の向きを決定するステップと、
   前記強度が最小となる向きに基づいて、前記無線機が位置する方向を推定するステップと、
   前記記録された測定結果から前記強度が最大となる当該無線捜索装置の向きを決定するステップと、を備え、
   前記推定するステップは、前記強度が最小となる向きに加えて、前記強度が最大となる向きに基づいて、前記無線機が位置する方向を推定する動作をさらに含み、
   さらに、前記推定するステップは、前記強度が最小となる向きおよび前記強度が最大となる向きに基づいて前記推定された前記方向を較正オフセット角度だけさらに補正することにより、前記無線機が位置する方向を推定する動作をさらに含み、
   前記較正オフセット角度は、前記無線捜索装置が既知の方向に固定されて設置された無線機から異なる向きで受信した複数の基準無線信号を使用して推定される前記無線機の方向と前記既知の方向との角度差を算出し、前記角度差を標本値として統計値を計算することにより前記推定するステップにより決定される前記無線捜索装置固有のオフセット角度である、
   ことを特徴とする、方法。

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