JP6288673B2 - 通信ログから基地局の位置を推定する通信ログ分析装置、プログラム及び方法 - Google Patents
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無線端末は、
少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベル及びセクタ識別子と、当該無線端末の位置とを含む通信ログを、通信ログ分析装置に所定のタイミングで送信し、
通信ログ分析装置は、
受信した多数の通信ログを用いて、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と、
「指向方向θ」を変化させながら、推定された基地局の位置から当該通信ログの位置への方向と指向方向θとの間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離r」とを用いて、当該通信ログの「受信レベルR」が観測される確率が最大となる指向方向θを推定する指向方向推定手段と
を有することを特徴とする。
通信ログ分析装置の基地局位置推定手段は、当該接続基地局識別子について、異なる日時間帯における複数のレベルマップを用いて、各レベルマップの各頂点(最も受信レベルが高い位置)から、2次元の信頼区間楕円の範囲を算出し、当該セクタ識別子が含まれる範囲を存在確率領域とすることも好ましい。
通信ログ分析装置の指向方向推定手段は、
通信ログの「受信レベルR」が観測される確率P(R|r,φ)を累積した推定確率pθを算出し、
pθ=ΠP(R|r,φ)
推定確率pθが最大となる方向θを、指向方向θと推定する
ことも好ましい。
通信ログ分析装置の基地局位置推定手段は、
推定した存在確率領域の中で、複数の任意位置を選択し、
各任意位置について、指向方向推定手段によって推定されたセクタ識別子毎の指向方向を推定し、
指向方向同士の角度が最も等角度に近くなる任意位置に、当該基地局が位置すると推定することも好ましい。
無線端末が、少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベル及びセクタ識別子と、当該無線端末の位置とを含む通信ログを、通信ログ分析装置に所定のタイミングで送信する第1のステップと、
通信ログ分析装置が、受信した多数の通信ログを用いて、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成する第2のステップと、
通信ログ分析装置が、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する第3のステップと、
通信ログ分析装置が、「指向方向θ」を変化させながら、推定された基地局の位置から当該通信ログの位置への方向と指向方向θとの間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離r」とを用いて、当該通信ログの「受信レベルR」が観測される確率が最大となる指向方向θを推定する第4のステップと
を有することを特徴とする通信ログ分析方法。
多数の通信ログを用いて、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と、
「指向方向θ」を変化させながら、推定された基地局の位置から当該通信ログの位置への方向と指向方向θとの間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離r」とを用いて、当該通信ログの「受信レベルR」が観測される確率が最大となる指向方向θを推定する指向方向推定手段と
を有することを特徴とする通信ログ分析装置。
多数の通信ログを用いて、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と、
「指向方向θ」を変化させながら、推定された基地局の位置から当該通信ログの位置への方向と指向方向θとの間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離r」とを用いて、当該通信ログの「受信レベルR」が観測される確率が最大となる指向方向θを推定する指向方向推定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
[接続基地局ID、(セクタID)、受信レベル、位置]
移動端末は、通信状態に関係なく、定期的に又は不定期的に、収集した通信ログを通信ログ分析装置1へ送信する。各移動端末は、通信ログを収集する間隔よりも収集した通信ログを通信ログ分析装置1へ送信する間隔を大きくすることが好ましい(例えば、収集する間隔を1時間、送信する間隔を6時間等)。尚、本発明における「通信ログ」は、通信有無に依らず移動端末によって取得できるログも含む広義なログと定義しており、基地局の位置や指向方向、指向特性は含まれないものとする。
通信ログ蓄積部10は、多数の移動端末から収集した多数の「通信ログ」を蓄積する。
[接続基地局ID、(セクタID)、受信レベル、位置]
これら通信ログは、連続的ではなく、離散的なものである。また、多数の移動端末によって生成された大量の通信ログは、端末ID毎に管理する必要無しに、混在して蓄積されている。これら通信ログは、レベルマップ生成部11へ出力される。
レベルマップ生成部11は、受信した多数の通信ログを用いて、接続基地局ID毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成する。
図2のレベルマップは、地図平面上の各位置に対して、縦軸に受信レベルを表したものである。基地局が存在する位置ほど、携帯端末にとって高い受信レベルが検知されているのが理解できる。
基地局位置推定部12は、レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局IDに基づく当該基地局が位置すると推定する。推定された地図平面上の存在確率領域は、アプリケーション及び指向方向推定部13へ出力される。
図3によれば、例えば最も高い受信レベルmax[dB]からx[dB]以下の存在領域受信レベルを設定する。そして、その存在領域受信レベルよりも高い受信レベルの位置範囲を、「存在確率領域」として設定する。この存在確率領域に、基地局が存在する確率が高いことを意味する。
図4によれば、異なる日時帯で検知された複数のレベルマップを用いる。そして、各レベルマップの各頂点(最も受信レベルが高い位置)から、2次元の信頼区間楕円の範囲を存在確率領域とする。図4によれば、同一基地局に関するレベルマップの数を増やすことで、存在確率領域を限定的に狭める(即ち、単位面積当たりの基地局存在確率を上げる)こともできる。
(100・(1-β))%の信頼楕円エリア
信頼度「100・(1-β)%」は、母集団の代表(平均)値が楕円内部に含まれる確率である。β値は、一般的にβ=0.05などを用いる。
(1/n)*F(2,φ,β)=(V(ly)*X^2-2*C(lx, ly)*X*Y+V(lx)*Y^2)/
2*(V(lx)*V(ly)-C(lx, ly)^2)
lx :移動端末によって測位された位置情報の経度方向代表(平均)値
ly :移動端末によって測位された位置情報の緯度方向代表(平均)値
X=x−lx
Y=y−ly
V(lx):lx(経度方向の頂点平均)の分散
V(ly):ly(緯度方向の頂点平均)の分散
C(lx,ly):lx、lyの共分散
F(2,φ,β):第一自由度2、第二自由度φ(残差の自由度)に従う
F分布における100β%点の値
指向方向推定部13は、接続基地局ID及びセクタIDの組毎に、推定された基地局位置から、各通信ログの位置までのベクトルを設定する。そして、これらベクトル群の合成方向を、当該基地局の指向方向と推定する。
図5のレベルマップは、図2のレベルマップに対して、セクタID単位で表したものである。基本的に、基地局からセクタ単位の電波の指向方向に位置するほど、携帯端末にとって高い受信レベルが検知される。
図6(a)によれば、基地局を中心に3つのセクタIDに区分されている。通常、各セクタの中心角度に、その指向方向が設定されている。しかしながら、接続基地局ID、(セクタID)、受信レベル、位置から構成される通信ログから、当該方向を認識することはできない。
図6(b)によれば、指向方向推定部13は、接続基地局ID及びセクタIDの組毎に、推定された基地局位置から、各通信ログの位置までのベクトルを設定する。そして、これらベクトル群の合成方向を、当該基地局の指向方向と推定することができる。また、その合成方向を中心とした所定角度以内の存在確率領域に、当該基地局の指向方向が含まれると推定している。
図7によれば、指向方向推定部13は、セクタID毎に、推定した存在確率領域の中における任意の通信ログの位置について、以下の処理を実行する。
(S71)「指向方向θ」を移動させながら、以下の推定確率pθを算出する。
当該基地局から当該通信ログの位置への方向と指向方向との間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離r」とを用いて、当該「受信レベルR」が観測される確率P(R|r,φ)を累積した推定確率pθを算出する。
pθ=ΠP(R|r,φ)
確率Pは、距離r、角度φの場合に受信レベルがRになる確率(条件付き確率)を表す。Πは、最尤推定のための累積(乗算)である。
(S72)推定確率pθが最大となる指向方向θを、推定した指向方向とする。
図8によれば、存在確率領域内で、3つの任意位置(a)(b)(c)が選択されている。各位置で推定されたセクタ毎の指向方向について、現実の基地局位置に近いほど、その指向方向同士の角度が最も等角度に開く。即ち、現実のセクタの指向方向に近いことを意味する。
(S81)推定した存在確率領域の中で、複数の任意位置を選択する。
(S82)各任意位置について、セクタ識別子毎の指向方向を推定する。
(S83)指向方向同士の角度が最も等角度に近くなる任意位置に、当該基地局が位置すると推定する。
図9の横欄(a)(b)(c)は、図8のような任意の基地局位置で推定したセクタ毎の指向方向を表す。これに対し、縦欄(A)(B)は、2種類の尤度関数を表す。
(A)40度以下の開き角がある場合には尤度0、ない場合には尤度1とする。
(B)最も狭い開き角が120度に近いほど、尤度が高くなる。
図9によれば、任意位置(a)->(b)->(c)の順に、尤度が高くなる。従って、セクタ毎の指向方向同士の角度が最も等角度に開く位置ほど、その尤度が高くなり、基地局位置と推定することができる。
10 通信ログ蓄積部
11 レベルマップ生成部
12 基地局位置推定部
13 指向方向推定部
Claims (7)
- 多数の無線端末と、通信ログ分析装置とを有するシステムであって、
前記無線端末は、
少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベル及びセクタ識別子と、当該無線端末の位置とを含む通信ログを、通信ログ分析装置に所定のタイミングで送信し、
前記通信ログ分析装置は、
受信した多数の前記通信ログを用いて、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、前記レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と、
「指向方向θ」を変化させながら、推定された基地局の位置から当該通信ログの位置への方向と指向方向θとの間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離r」とを用いて、当該通信ログの「受信レベルR」が観測される確率が最大となる指向方向θを推定する指向方向推定手段と
を有することを特徴とするシステム。 - 前記通信ログ分析装置の前記基地局位置推定手段は、当該接続基地局識別子について、異なる日時間帯における複数のレベルマップを用いて、各レベルマップの各頂点(最も受信レベルが高い位置)から、2次元の信頼区間楕円の範囲を算出し、当該セクタ識別子が含まれる範囲を存在確率領域とする
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。 - 前記通信ログ分析装置の前記指向方向推定手段は、
前記通信ログの「受信レベルR」が観測される確率P(R|r,φ)を累積した推定確率pθを算出し、
pθ=ΠP(R|r,φ)
推定確率pθが最大となる方向θを、指向方向θと推定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のシステム。 - 前記通信ログ分析装置の前記基地局位置推定手段は、
推定した前記存在確率領域の中で、複数の任意位置を選択し、
各任意位置について、前記指向方向推定手段によって推定されたセクタ識別子毎の指向方向を推定し、
指向方向同士の角度が最も等角度に近くなる任意位置に、当該基地局が位置すると推定する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のシステム。 - 多数の無線端末と、通信ログ分析装置とを有するシステムにおける基地局推定方法であって、
前記無線端末が、少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベル及びセクタ識別子と、当該無線端末の位置とを含む通信ログを、通信ログ分析装置に所定のタイミングで送信する第1のステップと、
前記通信ログ分析装置が、受信した多数の前記通信ログを用いて、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成する第2のステップと、
前記通信ログ分析装置が、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、前記レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する第3のステップと、
前記通信ログ分析装置が、「指向方向θ」を変化させながら、推定された基地局の位置から当該通信ログの位置への方向と指向方向θとの間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離r」とを用いて、当該通信ログの「受信レベルR」が観測される確率が最大となる指向方向θを推定する第4のステップと
を有することを特徴とする通信ログ分析方法。 - 多数の無線端末から、少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベル及びセクタ識別子と、位置とを含む通信ログを収集した通信ログ蓄積手段を有する通信ログ分析装置であって、
多数の前記通信ログを用いて、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、前記レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と、
「指向方向θ」を変化させながら、推定された基地局の位置から当該通信ログの位置への方向と指向方向θとの間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離r」とを用いて、当該通信ログの「受信レベルR」が観測される確率が最大となる指向方向θを推定する指向方向推定手段と
を有することを特徴とする通信ログ分析装置。 - 多数の無線端末から、少なくとも接続基地局識別子と、当該基地局からの電波の受信レベル及びセクタ識別子と、当該無線端末の位置とを含む通信ログを収集した通信ログ蓄積手段を有する装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
多数の前記通信ログを用いて、接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、多数の位置に対する受信レベルを対応付けたレベルマップを生成するレベルマップ生成手段と、
接続基地局識別子及びセクタ識別子の組毎に、前記レベルマップにおける所定閾値以上の存在確率領域に、当該接続基地局識別子に基づく当該基地局が位置すると推定する基地局位置推定手段と、
「指向方向θ」を変化させながら、推定された基地局の位置から当該通信ログの位置への方向と指向方向θとの間の「角度φ」と、当該基地局からの「距離r」とを用いて、当該通信ログの「受信レベルR」が観測される確率が最大となる指向方向θを推定する指向方向推定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
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JP2014070789A JP6288673B2 (ja) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | 通信ログから基地局の位置を推定する通信ログ分析装置、プログラム及び方法 |
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