JP6352774B2 - デバイス選択方法、端末、コンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線電波を送信するデバイスが複数存在する環境において、端末が接続するデバイスを選択するデバイス選択方法、端末、及びコンピュータプログラムに関する。

近年、IEEE802.11a/bに代表される無線ＬＡＮや、Bluetooth（登録商標）等の近距離無線機能を搭載したデバイスや携帯端末が増えている。携帯端末（以降、端末）は、デバイスに対してホスト（host）的な役割を担う。これらの近距離無線技術を利用したデバイスと端末との通信の確立シーケンスは、次のようになる。
（１）接続可能デバイスの検索、（２）接続可能デバイスリストの作成、（３）接続先デバイスの選択、（４）暗唱番号（ＰＩＮコード）などの認証、（５）接続確立、（６）通信開始、この６つの手順を踏むことで、デバイスと端末との通信が確立する。この手順はペアリングと称され、端末にデバイスを登録してデバイスを利用するために行う。この通信の確立シーケンスにおいて、デバイスは主に送信端末、端末は主に受信端末として機能する。ここで、（３）の接続先デバイスの選択の手順が、一般の利用者にとって難しいという問題がある。

そこで従来からデバイスの選択を容易にする目的で、デバイスと端末に専用ボタンを用意して、専用ボタンをある手順とタイミングで押下することでデバイスの発見・接続を行う方法が考えられている。また、電波の受信強度（ＲＳＳＩ:Received Signal Strength Identifier）を用いて端末間の距離の推定精度を向上させる方法が提案されている（特許文献１）。この方法を応用すれば最も距離が近い端末同士を接続させる方法が考えられる。

特開２０１４−１２０９９０号公報

デバイスの選択には、製造者が既定した識別子や型番の入力が必要である。利用者にとって、この識別子や型番が分かり難い。特にデバイスが複数存在する場合、利用者は、取扱い説明書等で識別子や型番を確認しなければ接続するデバイスを選択することが難しい。例えば利用者が把持しているスマートフォン（端末）とヘッドセット（デバイス）を接続させようとした場合に、スマートフォンの表示に接続可能なデバイスの識別子や型番が表示されても、利用者がそれを正しく選択するのは困難である。このように（３）の手順は、デバイスを使い始めるときの障壁になっている。

従来の前者の方法では、専用のボタンが必要でありコストアップの原因となる。また、専用のボタン（部品）はデザインを制約するなどの課題がある。また、後者の方法では、ＲＳＳＩの値のみを参照した場合、送信出力やフェージングの影響により数十センチから数メートルの単位で誤差が生じる。特に、電波の伝搬特性が未知の環境（例えば自宅内等）においては、ＲＳＳＩの値のみを参照しても至近のデバイスを識別することは困難であり、誤接続してしまう課題がある。

本発明は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、専用の部品を必要とせず、且つ、確実にデバイスを選択できるデバイス選択方法、端末、及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明のデバイス選択方法は、端末がデバイスを選択するデバイス選択方法であって、複数の前記デバイスから電波を受信する受信ステップと、自端末の移動軌跡情報を用いて受信強度推定パターンを生成するパターン生成ステップと、前記受信強度推定パターンと前記受信ステップで受信した前記デバイスの各々の受信強度パターンとを照合し、前記受信強度推定パターンに最も近似する前記受信強度パターンを送信した前記デバイスを、複数の前記デバイスの中から選択するデバイス選択ステップとを行う。

また、本発明の端末は、複数のデバイスから電波を受信する受信部と、自端末の移動軌跡情報を用いて受信強度推定パターンを生成するパターン生成部と、前記受信強度推定パターンと前記デバイスの各々の受信強度パターンとを照合し、前記受信強度推定パターンに最も近似する前記受信強度パターンを送信した前記デバイスを、複数の前記デバイスの中から選択するデバイス選択部とを具備する。

また、本発明のコンピュータプログラムは、コンピュータを上記の端末として機能させるものである。

本発明によれば、専用の部品が不要でありコストアップにならない。また、接続したいデバイスを確実に選択することができる。

本実施の形態のデバイスを選択する方法を概念的に示す図である。 本実施の形態のデバイス選択方法を適用した無線システム１の機能構成例を示す図である。 無線システム１を構成する端末２０の動作フローを示す図である。 受信強度記録部２２に記録された受信強度のデータの例を示す図である。 無線システム１の変形例の無線システム２の機能構成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

先ず、図１を参照して本実施の形態のデバイス選択方法の要旨を説明する。図１の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、横軸が経過時間（ｔ）、縦軸が受信強度（ＲＳＳＩ）であり、受信強度の変動パターンを模式的に示す。

図示しない利用者の周りには、近距離無線機能を備えた複数のデバイス１０ａ，１０ｂが存在すると仮定する。デバイス１０ａは例えばテーブルの上に置かれたヘッドセットであり、デバイス１０ｂは例えばウオッチであり利用者の左手首に装着されていると仮定する。

利用者が所持するスマートフォン２０（以降、端末２０）に、デバイス１０ａを接続して音楽を楽しみたい場合、デバイス１０ａを端末２０に接続して登録する必要がある。そのために端末２０は、複数のデバイスの中からデバイス１０ａを選択する必要がある（上記の（３）の手順）。

本実施の形態では、デバイス１０ａを選択する方法として例えば、利用者が右手で把持する端末２０を、デバイス１０ａの近傍にかざして円を描くように移動させるジェスチャ（gesture）を行う。ここで近傍とは、デバイス１０ａを中心とした同一平面上の直径数十センチの範囲、又は、異なる平面上の同一直径の範囲である。

デバイス１０ａの送信する電波が無指向性で放射されていると仮定すると、移動させた端末２０で受信する受信強度は、デバイス１０ａと端末２０との間の距離が概ね一定であるので、その強度パターンは図１（ａ）に示すように一定になると考えられる。

一方、端末２０はデバイス１０ｂからの電波も受信する。端末２０とデバイス１０ｂとの距離は近づいたり遠ざかったりするので、端末２０で受信するデバイス１０ｂの電波の受信強度は、強まり、弱まり、強まると変動し、図１（ｂ）に示すようにカーブを描くと考えられる。

このように端末２０で受信する受信強度パターンは、デバイス１０ａ，１０ｂと端末（スマートフォン）２０との位置の関係によって異なる。本実施の形態では、ジェスチャから推定される推定受信強度パターン(図１（ａ)）と、端末２０が実際に受信した受信強度パターン(図１（ｃ）)とを照合し、例えば両方のパターンが最も近似するデバイス１０ａを接続先として選択する。

このように選択対象である特定のデバイスから受信されることが予想される受信強度推定パターンを基に デバイスを選択することができる。このデバイス選択方法によれば、従来必要であった識別子や型番等の入力を不要にすることができる。

以降において、本実施の形態の具体的な機能構成例を示してその動作を詳しく説明する。図２に、本実施の形態のデバイスを選択する方法を適用した無線システム１の機能構成例を示す。無線システム１は、複数のデバイス１０ａ，１０ｂ，…，１０ｎと、端末２０とで構成される。各デバイス１０ａ，１０ｂ，…，１０ｎと端末２０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等で構成されるコンピュータに所定のプログラムが読み込まれて、ＣＰＵがそのプログラムを実行することで実現されるものである。

デバイス１０ａと他のデバイス１０ｂとは異なる機器である。例えば、デバイス１０ａはヘッドセット、１０ｂはウオッチであるとして説明する。デバイス１０ａと１０ｂは、機能や製造者は異なるが、同一規格の近距離無線技術に適合した送信部１１ａ，１１ｂをそれぞれ具備している。なお、デバイス１０ａ，１０ｂのそれぞれに必要な一般的な機能構成部の表記は省略している。以降で説明する他のデバイスと端末についても同様である。

端末２０は例えばスマートフォンである。端末２０は、受信部２１と、受信強度記録部２２と、移動軌跡計算部２３と、受信パターン生成部２４と、パターン生成部２５と、デバイス選択部２６とを具備する。

端末２０の動作フローを示す図３も参照してその動作を説明する。受信部２１は、デバイス１０ａ，１０ｂ，…，１０ｎと同一規格の近距離無線技術に適合した受信部である。よって受信部２１は、複数のデバイス１０ａ，１０ｂ，…，１０ｎの電波を受信する（ステップＳ１）。

受信強度記録部２２は、受信部２１で受信した電波の受信強度を記録する。受信強度は、例えばデバイス１０ａと端末２０とがペアリングされるまでの時間記録される。ペアリングされるまでの時間は、数秒〜数十秒の時間であり、その間、例えば６０msec程度の時間間隔で受信強度が記録される。

図４に、受信強度記録部２２に記録された受信強度の例を示す。図４の１行目はデバイスを識別する端末ＩＤ、２行目は受信強度（ＲＳＳＩ）（dBm）、３行目は経過時間（msec）である。端末ＩＤのＡはデバイス１０ａ、端末ＩＤのＢはデバイス１０ｂを表す。

移動軌跡計算部２３は、端末２０（自端末）に加わる加速度と角速度を測定して自端末の移動軌跡情報を計算する（ステップＳ２）。移動軌跡計算部２３は、端末２０（スマートフォン）に標準的に実装される加速度センサとジャイロセンサを用いて自端末に加わる加速度と角速度を測定する。測定した加速度と角速度から移動軌跡情報は、周知の方法で計算することができる。以降において、加速度センサとジャイロセンサとを含めて慣性センサと称する。

ステップＳ１とステップＳ２の処理は、所定時間が経過するまで繰り返される（ステップＳ３の所定時間以内）。所定時間は、例えば上記のペアリングされるまでの時間である。

ペアリングされるまでの間、利用者は、例えば右手で把持した端末２０（受信部２１を実装）を、テーブル上に置かれたデバイス１０ａの上の数十センチの空間において当該デバイス１０ａを中心として円を描くように移動させるジェスチャを実行する（図１の太線矢印）。

所定時間の経過後（ステップＳ３の所定時間経過）、受信パターン生成部２４は、受信強度記録部２２に記録された電波の受信強度を読み出してデバイスの各々の受信強度パターンを生成する（ステップＳ４）。受信強度パターンは、経過時間に対する受信強度の変動を表す。

上記の様に、デバイス１０ａ（端末ＩＤ：Ａ）の上の空間において端末２０を円を描くように移動させると、図４に示すような受信強度が受信強度記録部２２に記録される。デバイス１０ａの受信強度は、１msec後が−１０dBm、６０msec後が−１１dBm、１０８０msec後が−１１dBmとほぼ同じ値である。これは、デバイス１０ａに対して円を描くように端末２０を移動させているので、両者間の距離が大きく変化しないためである。

一方、デバイス１０ｂ（端末ＩＤ：Ｂ）の受信強度は、１msec後が−２３dBm、６０msec後が−１５dBm、１０８０msec後が−１８dBmと大きく変動している。これは、利用者の行うジェスチャによって、利用者の左手首に装着されたデバイス１０ｂと右手で把持した端末２０との間の距離が変化するためである。このように、利用者の行うジェスチャによって受信強度パターンに差が生じる。

パターン生成部２５は、移動軌跡計算部２３で計算した移動軌跡情報を用いて受信強度推定パターンを生成する（ステップＳ５）。パターン生成部２５は、移動軌跡情報が「円」の場合、デバイス１０ａと端末２０の間に距離的な変化は存在しないと予測されるため、受信強度が一定で変化のない受信強度推定パターンを生成する。受信強度推定パターンは振幅が一定（ＲＳＳＩ＝α）で、その時間幅は受信強度パターンと同じ時間幅で生成される。なお、受信強度推定パターンの振幅（α）の絶対値については意味がない。

デバイス選択部２６は、パターン生成部２５が生成した受信強度推定パターンとデバイス１０ａ，１０ｂの各々の受信強度パターンとを照合し（ステップＳ６）、受信強度推定パターンに最も近似する受信強度パターンを送信したデバイスを、複数のデバイスの中から選択する（ステップＳ７）。デバイス選択部２６は、受信強度推定パターンの形状に最も近似する受信強度パターンを送信したデバイスを選択する。

この例では、受信強度推定パターンは一定であるので、この受信強度推定パターンに、パターンの形状が最も近いデバイス１０ａが接続先として選択される。選択する方法には、例えば、一定時間ごとにそれぞれのパターンを区切ってベクトルに変換し、コサイン類似度などで類似度を算出して類似度が最も大きいものを選択する周知の方法を用いることができる。

なお、所定の類似度が得られない場合は、近似する受信強度パターンが無いとして動作を終了する（ステップＳ６の近似するもの無）。

以上説明したように本実施の形態によれば、電波を受信する端末２０において、デバイス１０ａ，１０ｂ毎に受信した受信電波強度を一定時間収集して得られる時系列的な受信強度の変化パターンである受信強度パターンと、接続先として選択するデバイスから受信されると予測される受信強度の変化パターンである受信強度推定パターンとの照合を行い、受信強度推定パターンに最も近似する受信強度パターンを送信するデバイスを接続先として選択する。したがって、デバイス１０ａと端末２０との通信を確立するのに、識別子や型番等の情報を入力しなくてよい。

また、端末２０は、利用者が接続したいデバイスの近傍で行う簡単なジェスチャによってデバイスを選択する。ジェスチャは、端末２０（スマートフォン）がその姿勢を検出する目的で備えている慣性センサを利用することで検出することができる。したがって、本実施の形態を実施する場合に、従来技術では必要であった専用の部品（例えばボタン）の追加が不要であり、余分なコストを生じさせない。

なお、端末２０側を利用者のジェスチャによって移動させる例で説明を行ったが、デバイス１０ａ側をジェスチャによって移動させることで端末２０にデバイスを選択させるようにしてもよい。次に、デバイス側を移動させる場合の本実施の形態の変形例について説明する。

〔変形例〕
図５に、無線システム１（図２）の変形例の無線システム２の機能構成例を示す。無線システム２は、複数のデバイス２１０ａ，２１０ｂ，…，２１０ｎと、端末２２０とで構成される。

デバイス２１０ａと他のデバイス２１０ｂとは、無線システム１と同様に異なる機器であるが、同一規格の近距離無線技術に適合した送信部２１１ａ，２１１ｂをそれぞれ具備している。デバイス２１０ａは、例えば慣性センサを備えた運動量を計測するウオッチと仮定する。

デバイス２１０ａ，２１０ｂは、各デバイスの移動軌跡情報を計算する移動軌跡計算部２１２ａ，２１２ｂを具備する。移動軌跡計算部２１１ａ，２１２ｂは、移動軌跡計算部２３（図２）と同じものである。移動軌跡情報は、送信部２１１ａ，２１１ｂを介して端末２０に送信される。

端末２２０は、受信部２２１と、移動軌跡情報記録部２２７と、移動軌跡パターン生成部２２８と、デバイス選択部２２６とを具備する。受信部２２１は、デバイス２１０ａ，２１０ｂから送信されて来る電波を受信する。

移動軌跡情報記録部２２７は、受信部２２１で受信した移動軌跡情報をデバイス２１０ａ，２１０ｂの各々について記録する。移動軌跡パターン生成部２２８は、移動軌跡情報記録部２２７に記録された移動軌跡情報をデバイスの各々について読み出して移動軌跡パターンを生成する。

例えば、テーブルの上に置いた端末２２０の上の所定の空間の範囲において、利用者が把持したデバイス２１０ａを、端末２２０を中心として円を描くジェスチャで移動させたと仮定する。その場合のデバイス２１０ａの移動軌跡情報は、所定の大きさを持って変動する値となり、その値を座標上に展開すると円が描ける情報である。

デバイス選択部２２６は、デバイス２１０ａ，２１０ｂの各々の移動軌跡パターンの変化量の最大値が所定値以上の大きさである場合に、当該移動軌跡情報を送信したデバイスを、複数のデバイスの中から選択する。この例では、移動軌跡パターンの変化量の最大値はジェスチャで描かれた円の直径に相当する移動軌跡情報の値の差分である。

一方、デバイス２１０ｂは利用者のジェスチャによって移動されていないので、移動軌跡情報の値はほぼ零である。したがって、デバイス選択部２２６は、利用者のジェスチャによって移動させられたデバイス２１０ａを選択する。

このようにデバイス２１０ａ，２１０ｂ側をジェスチャによって移動させて、端末２０に選択させることも可能である。以上説明した本実施の形態によれば、受信強度パターン又は移動軌跡情報によって接続する相手を選択することができる。簡単なジェスチャによる選択が可能であるので、近距離無線技術を利用したデバイスと端末との通信の確立シーケンスを容易にする効果を奏する。

なお、端末２０を例えばスマートフォン、デバイス１０ａをウオッチとした例で説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、スマートフォンはＧＰＳ端末で有っても良いし、ウオッチは例えば高度計や壁に備え付けられたエアコンで有っても良い。本発明は、例えばＧＰＳ端末の精度を向上させる目的でＧＰＳ端末と高度計を接続する場合に適用することができる。

また、スマートフォンに実装されている加速度センサはｘ軸・ｙ軸・ｚ軸の３軸、角速度センサはピッチ・ロール・ヨーの３軸を、それぞれ測定できるのが一般的である。これらの６軸の慣性センサを用いることで、利用者のより複雑なジェスチャによる移動軌跡情報を求めることも可能である。上記の例ではジェスチャを「円」を描く例で説明したが、他のジェスチャと受信強度パターンとの関係でデバイスを選択するようにしてもよい。このように本発明は、説明した実施形態に限定されるものではなくその要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

上記のデバイスと端末の各処理部をコンピュータによって実現する場合、各処理部が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記装置における処理部がコンピュータ上で実現される。

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記録装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としても良い。

１：無線システム
１０ａ，１０ｂ，…，１０ｎ：デバイス
１１ａ，１１ｂ：送信部
２０：端末
２１：受信部
２２：受信強度記録部
２３：移動軌跡計算部
２４：受信パターン生成部
２５：パターン生成部
２６：デバイス選択部

Claims (6)

1. 端末がデバイスを選択するデバイス選択方法であって、
   複数の前記デバイスから電波を受信する受信ステップと、
   自端末の移動軌跡情報を用いて受信強度推定パターンを生成するパターン生成ステップと、
   前記受信強度推定パターンと前記受信ステップで受信した前記デバイスの各々の受信強度パターンとを照合し、前記受信強度推定パターンに最も近似する前記受信強度パターンを送信した前記デバイスを、複数の前記デバイスの中から選択するデバイス選択ステップと
   を行うことを特徴とするデバイス選択方法。
2. 請求項１に記載したデバイス選択方法において、
   前記パターン生成ステップの前に、
   前記自端末に加わる加速度と角速度とから当該自端末の前記移動軌跡情報を計算する移動軌跡計算ステップを更に備えることを特徴とするデバイス選択方法。
3. 複数のデバイスから電波を受信する受信部と、
   自端末の移動軌跡情報を用いて受信強度推定パターンを生成するパターン生成部と、
   前記受信強度推定パターンと前記デバイスの各々の受信強度パターンとを照合し、前記受信強度推定パターンに最も近似する前記受信強度パターンを送信した前記デバイスを、複数の前記デバイスの中から選択するデバイス選択部と
   を具備することを特徴とする端末。
4. 請求項３に記載した端末において、
   前記受信部で受信した前記電波の受信強度を記録する受信強度記録部と、
   前記受信強度記録部に記録された前記受信強度を読み出して前記デバイスの各々の前記受信強度パターンを生成する受信パターン生成部と
   を具備することを特徴とする端末。
5. 請求項３又は４に記載した端末において、
   前記自端末に加わる加速度と角速度とから当該自端末の移動軌跡情報を計算する移動軌跡計算部を具備することを特徴とする端末。
6. 請求項３乃至５の何れかに記載した端末としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。

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