JP6607190B2 - 位置推定装置、位置推定システム、方法および記録媒体 - Google Patents

位置推定装置、位置推定システム、方法および記録媒体 Download PDF

Info

Publication number
JP6607190B2
JP6607190B2 JP2016547701A JP2016547701A JP6607190B2 JP 6607190 B2 JP6607190 B2 JP 6607190B2 JP 2016547701 A JP2016547701 A JP 2016547701A JP 2016547701 A JP2016547701 A JP 2016547701A JP 6607190 B2 JP6607190 B2 JP 6607190B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distance
wireless device
devices
relative position
wireless
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016547701A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016038881A1 (ja
Inventor
裕之 井倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Publication of JPWO2016038881A1 publication Critical patent/JPWO2016038881A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6607190B2 publication Critical patent/JP6607190B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location

Description

本発明は、位置推定装置、位置推定システム、方法および記録媒体に関し、特に、複数の無線装置間の電波伝搬時間から推定される装置間距離を基に、各無線装置の位置を推定する位置推定装置、位置推定システム、方法および記録媒体に関する。
位置情報は、ナビゲーションシステム、地図情報サービス等の広い分野に利用されている。位置情報を取得する手段として、最も有名なシステムにGPS（Global Positioning System）がある。
GPSでは、複数のGPS衛星から発信される電波を１つの受信機で受信し、それらの電波の到達する時間差から受信装置の位置を推定している。電波の到達時間差を正確に求めるために、GPS衛星には原子時計が搭載されており、さらに定期的にその原子時計の補正を行うことによって、正確なタイミングで電波を送信することが可能になっている。ただし、通常、このように正確な時計は非常に高価であり、端末側に搭載するのは、コスト的に困難である。
無線ネットワークシステムを構成する無線装置の位置を推定する技術が、特許文献１乃至６に開示されている。
特許文献１および特許文献２が開示する技術は、移動通信システムにおいて電波の受信遅延時間を利用して移動局の位置を推定するものである。特許文献１の技術では、複数の基地局からの電波の到来時間差を利用して位置を推定している。また、特許文献２の技術では、位置を求めたい移動局から、ゾーンの外周部に設けられた複数の基地局アンテナへの電波の遅延時間を測定することにより移動局の位置を算出している。
特許文献３は、複数の基地局からの受信電波強度を測定して移動局の位置を推定する技術を開示する。電波強度を利用して位置を推定する手法は、他の手法に比べて低コストであるという利点があるものの、電波強度は周辺環境に大きな影響を受けるため、位置推定精度が非常に低いという欠点もある。特許文献３は、電波強度を利用して位置を推定する手法の位置推定精度が低いという欠点を、ニューラルネットワークを用いることで改善している。
特許文献４には、センサーノード間の距離測定結果より複数のセンサーノードの位置を推定する手法が開示されている。特許文献４が開示する技術は、距離測定結果より、位置が既知であるアンカーノード間の角度を求め、この角度を所定の閾値と比較することにより、信頼性が低いロケーション推定値を排除することにより、全体的な位置情報の精度を高める手法を用いている。
特許文献５は、無線アドホックネットワークを構成する無線装置の位置を自律的に推定可能な無線装置に関する技術である。特許文献５によれば、無線装置が、仮の自己位置と近傍に存在する無線装置の仮の位置とに基づいて演算した演算距離が、自己と近傍に存在する無線装置との間の測定距離に近づくように仮の自己位置を自律的に順次修正し、自己の位置を決定する。
特許文献６には、直接拡散スペクトラム方式に基づく距離測定方法が開示されている。
特許第３３９３４１７号公報 特許第３６２９３７０号公報 特許第３１６５３９１号公報 特許第５０２０４１１号公報 特開２００６−２８７８９７号公報 特開昭６４−２３１８４号公報
無線通信における電波伝搬遅延を用いて無線装置間の位置関係を推定するとき、特許文献１や特許文献２が開示する技術は、位置が既知の基地局からの距離を推定することにより、位置が未知の移動局の位置を推定する手法である。そのため、位置が未知の無線装置間の通信距離測定を用いた位置推定に使用することは困難であった。
特許文献３は、電波強度を利用して位置を推定する手法の位置推定精度が低いという欠点を、ニューラルネットワークを用いることで改善するものである。しかし、改善を加えたとしても、電波強度を利用して位置を推定する手法は、電波の遅延時間差や到来方向を用いた位置推定に比べ、依然として位置推定精度は低い。
特許文献４が開示する技術は、位置が未知のターゲットノードの位置推定精度の検証を行った後、位置が既知であるアンカーノードに変換されるため、位置が未知の無線装置間の通信距離測定を用いた位置推定に用いることは可能ではある。しかし、あるターゲットノードが一旦アンカーノードに変換されたときは、そのアンカーノードに係る位置の確からしさがクリアされ、次回の位置推定に利用されない。そのため、この技術は、再測定をおこなっても、位置推定精度を高めることができないという問題がある。
いずれにせよ、特許文献４が開示する技術では、個々の距離測定値に含まれる確からしさの違いが考慮されていないため、通信環境や通信パスの質の違いを測定することによる精度向上を行うことができないという問題がある。
特許文献５が開示する技術は、再測定を繰り返すことにより、位置推定精度を高めることを行っている。しかし、この技術においても、無線装置間の距離測定における確からしさや、仮の位置推定時の位置の確からしさが考慮されておらず、通信環境や通信パスの質の違いを測定することによる精度向上を行うことができないという問題がある。
特許文献６が開示する技術は、無線装置間の距離測定には使用できるが、無線装置の位置を推定することに関する記載はない。
本発明の目的は、位置が未知の無線装置が相互に無線通信を行うことで相対的な位置関係を把握するという用途において、高い精度で位置推定が可能な位置推定装置、位置推定システム、方法および記録媒体を提供することにある。
上記の目的を実現するために、本発明の一形態である位置推定装置は、
位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集する距離測定データ収集手段と、
前記各無線装置から初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する初期位置推定手段と、
前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新する距離データ更新手段と、
前記距離データ更新手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、前記各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新を前記距離データ更新手段に指示する位置データ更新手段と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の別の形態である位置推定システムは、
位置が未知の各無線装置が、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した装置間距離の確からしさとを所定の周期で出力する、複数の無線装置と、
前記各無線装置が出力する前記装置間距離と前記装置間距離を収集して、前記各無線装置の装置相対位置を算出して装置位置推定結果を出力する位置推定装置と、を含み、
前記位置推定装置は、前記各無線装置の測定により初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて、前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する初期位置推定手段と、前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新する距離データ更新手段と、前記距離データ更新手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新を前記距離データ更新手段に指示する位置データ更新手段と、を含むことを特徴とする。
また、本発明の他の形態である位置推定方法は、
位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集し、
前記各無線装置から初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出し、
前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新し、
更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、
該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、前記各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新からの処理を繰り返す、ことを特徴とする。
さらに、本発明の他の形態である位置推定プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータを、
位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集する距離測定データ収集機能手段と、
前記各無線装置から初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する初期位置推定機能手段と、
前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新する距離データ更新機能手段と、
前記距離データ更新機能手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、前記各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新を前記距離データ更新機能手段に指示する位置データ更新機能手段と、して機能させるプログラムが記録されていることを特徴とする。
本発明は、位置が未知の無線装置同士が無線通信を行うことで相対的な位置関係を把握するという用途において、高い精度で位置推定を行うことができる。
本発明の第１の実施形態の位置推定システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の位置推定装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の位置推定方法の処理の流れを説明するフロー図である。 本発明の第１の実施形態の位置推定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体により実現される機能手段の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の位置推定システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の位置推定システムで用いる無線装置の構成例を示すブロック図である。 無線装置の遅延測定回路の構成例を示すブロック図である。 無線装置における受信信号の電力プロファイルの例を示す図である。 本発明の第２の実施形態の位置推定装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の位置推定方法の処理の流れを説明するフロー図である。 無線装置位置の確からしさの伝搬手法を示す図である。 装置間距離の更新と装置位置の更新の処理の流れを説明するフロー図である。 移動ベクトルの生成手法を示す図である。 本発明の第２の実施形態の位置推定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
尚、実施の形態は例示であり、開示の装置及びシステムは、以下の実施の形態の構成には限定されない。
（第１の実施形態）
最初に第１の実施形態の位置推定システムを説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の位置推定システムの構成を示すブロック図である。
第１の実施形態の位置推定システム１００は、複数の無線装置１１、１２、１３乃至１ｎ（ｎは自然数）および位置推定装置２０を含んで、構成される。
無線装置１１乃至１ｎの各無線装置は、位置が未知である。
各無線装置は、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた無線信号の受信品質に基づいて算出した距離測定値の確からしさとを、所定の周期で出力する。
位置推定装置２０は、無線装置１１、１２、１３乃至１ｎの各無線装置が出力する装置間距離と距離測定値の確からしさを収集して、各無線装置の相対位置と相対位置の確からしさを算出して装置位置推定結果を出力する装置である。
位置推定装置２０は、初期位置推定手段１、距離データ更新手段２および位置データ更新手段３を含む構成になっている。
初期位置推定手段１は、各無線装置の測定により初回に収集した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて、各無線装置の相対位置および相対位置の確からしさを算出する。
距離データ更新手段２は、各無線装置の再測定で収集した装置間距離および装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の装置間距離および装置間距離の確からしさとに基づいて、装置間距離および装置間距離の確からしさを更新する。再測定の前の回の装置間距離および装置間距離の確からしさとは、前の回に各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した装置間距離および装置間距離の確からしさのことである。
位置データ更新手段３は、距離データ更新手段２が更新した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて各無線装置の相対位置および相対位置の確からしさを更新し、該更新した各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力する。
そして、位置データ更新手段３は、次の回の再測定に基づいて収集した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づく装置間距離および装置間距離の確からしさの更新を、距離データ更新手段２に指示する。
以上のように、位置推定装置２０は、距離データ更新手段２が更新する装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて、位置データ更新手段３が各無線装置の相対位置および相対位置の確からしさを更新する。そして、位置データ更新手段３は、推定した装置位置の精度をさらに高めるために、距離データ更新手段２による装置間距離および装置間距離の確からしさの更新をさらに実行させる。
このような距離データ更新手段２と位置データ更新手段３による更新の繰り返しを実行することにより、高い精度の位置推定結果を得ることができる。
第１の実施形態の位置推定装置を説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態の位置推定装置の構成を示すブロック図である。
第１の実施形態の位置推定装置２０は、距離測定データ収集手段の一例としての距離測定データ収集部２１、および初期位置推定手段の一例としての初期位置推定部２２を含む構成になっている。さらに第１の実施形態の位置推定装置２０は、距離データ更新手段の一例としての距離データ更新部２３、および位置データ更新手段の一例としての位置データ更新部２４を含む構成になっている。
距離測定データ収集部２１は、位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、他の無線装置との間の装置間距離と該装置間距離の確からしさとを収集する。各無線装置は、無線信号を送受信して他の無線装置との間の装置間距離を測定し、該装置間距離の測定に用いた無線信号の受信品質に基づいて装置間距離の確からしさを算出する。
初期位置推定部２２は、各無線装置から初回に収集した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて、各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する。
距離データ更新部２３は、各無線装置の再測定で収集した装置間距離および装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の装置間距離および装置間距離の確からしさとに基づいて、装置間距離および装置間距離の確からしさを更新する。再測定の前の回の装置間距離および装置間距離の確からしさとは、前の回に各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した装置間距離および装置間距離の確からしさのことである。
位置データ更新部２４は、距離データ更新部２３が更新した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて各無線装置の相対位置および相対位置の確からしさを更新し、該更新した各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力する。
そして、位置データ更新部２４は、各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づく装置間距離および装置間距離の確からしさの更新を距離データ更新部２３に指示する。
以上のように、位置推定装置２０は、距離データ更新部２３が更新する装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて、位置データ更新部２４が各無線装置の相対位置および相対位置の確からしさを更新する。そして、位置データ更新部２４は、推定した装置位置の精度をさらに高めるために、距離データ更新部２３による装置間距離および装置間距離の確からしさの更新をさらに実行させる。
このような距離データ更新部２３と位置データ更新部２４による更新の繰り返しを実行することにより、高い精度の位置推定結果を得ることができる。
第１の実施形態の位置推定方法を説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態の位置推定方法の処理の流れを説明するフロー図である。
第１の実施形態の位置推定方法は以下の処理を行う。
位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集する（Ｓ１０１）。
各無線装置から初回に収集した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する（Ｓ１０２）。
各無線装置の再測定により収集した装置間距離および装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の装置間距離および装置間距離の確からしさとに基づいて、装置間距離および装置間距離の確からしさを更新する（Ｓ１０３）。なお、再測定の前の回の装置間距離および装置間距離の確からしさとは、前の回に各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した装置間距離および装置間距離の確からしさのことである。
更新した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて各無線装置の相対位置および相対位置の確からしさを更新する（Ｓ１０４）。
更新した各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、ステップＳ１０３からの更新処理を繰り返して装置相対位置と相対位置の確からしさをさらに更新する（Ｓ１０５）。つまり、各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づく装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新からの処理を繰り返す。
このようなステップＳ１０３とステップＳ１０４による更新の繰り返しが行われることにより、高い精度の位置推定結果を得ることができる。
第１の実施形態の位置推定プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体について、位置推定プログラムを説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態の位置推定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図４を参照すると、位置推定装置２０は、一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成によって実現することができ、次の構成を備える。
ハードウェア構成として位置推定装置２０は、制御部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、主記憶部３２、補助記憶部３３を含む。主記憶部３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成され、補助記憶部３３は、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発メモリから構成されるハードディスク装置を含む。
また、ハードウェア構成として位置推定装置２０は、無線通信によりデータの送受信を行う通信制御部３４、ディスプレイによる表示部３５、キー操作を行う入力部３６、上記各構成要素を相互に接続するシステムバス３７等を含む。
本実施形態の位置推定装置２０は、その動作を、位置推定装置２０の内部に各機能を実現するプログラムを組み込んだＬＳＩ（Large Scale Integration）等のハードウェア部品からなる回路部品を実装して実現してもよい。また、本実施形態の位置推定装置２０は、各構成要素の各機能を提供するプログラムを、コンピュータ処理装置上のＣＰＵ３１で実行することにより、ソフトウェア的に実現してもよい。なお、このプログラムは、ＣＦ（Compact Flash（登録商標））及びＳＤ（Secure Digital）等の汎用的な半導体記録デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）等の磁気記録媒体、又はＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記録媒体などの形態で、流通され得る。このような記録媒体に記録された位置推定プログラムを読み込んで、コンピュータ処理装置上のＣＰＵ３１で実行することにより、本実施形態の位置推定装置２０の機能をソフトウェア的に実現してもよい。
すなわち、ＣＰＵ３１は、補助記憶部３３に格納されているプログラムを、主記憶部３２にロードして実行し、あるいは補助記憶部３３上で直接実行し、動作を制御することにより、位置推定装置２０の各機能をソフトウェア的に実現する。
本発明の第１の実施形態のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体により実現される機能手段の構成を、図５に示す。
本実施形態のプログラムは、コンピュータを、距離測定データ収集機能手段１０１、初期位置推定機能手段１０２、距離データ更新機能手段１０３および位置データ更新機能手段１０４として機能させる。
距離測定データ収集機能手段１０１は、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集する。上記無線信号は、位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する信号である。
初期位置推定機能手段１０２は、各無線装置から初回に収集した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて、各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する。
距離データ更新機能手段１０３は、各無線装置の再測定により収集した装置間距離および装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の装置間距離および装置間距離の確からしさとに基づいて、装置間距離および装置間距離の確からしさを更新する。再測定の前の回の装置間距離および装置間距離の確からしさとは、前の回に各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した装置間距離および装置間距離の確からしさのことである。
位置データ更新機能手段１０４は、距離データ更新機能手段１０３が更新した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて各無線装置の相対位置および相対位置の確からしさを更新し、該更新した各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力する。
そして、位置データ更新機能手段１０４は、各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した装置間距離および装置間距離の確からしさに基づく装置間距離および装置間距離の確からしさの更新を距離データ更新機能手段１０３に指示する。
以上のように、距離データ更新機能手段１０３が更新する装置間距離および装置間距離の確からしさに基づいて、位置データ更新機能手段１０４が各無線装置の相対位置および相対位置の確からしさを更新する。
そして、位置データ更新機能手段１０４は、推定した装置位置の精度をさらに高めるために、距離データ更新機能手段１０３による装置間距離および装置間距離の確からしさの更新をさらに実行させる。
このような距離データ更新機能手段１０３と位置データ更新機能手段１０４による更新の繰り返しを実行することにより、高い精度の位置推定結果を得ることができる。
以上に説明したように、本実施形態では、位置が未知の無線装置が相互に無線通信を行うことで相対的な位置関係を把握するという用途において、高い精度で位置推定を行うことができる。
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態の位置推定システムの構成を示すブロック図である。
第２の実施形態の位置推定システムは、位置が未知の複数の無線装置３０と、各無線装置３０の相対位置を算出して装置位置推定結果を出力する位置推定装置４０と、を含む構成になっている。
位置推定装置４０は、各無線装置３０に対して、他の無線装置との間の距離を測定し、該距離の測定に用いた無線信号の受信品質に基づいて算出した距離測定値の確からしさを報告するように指示する。測定と報告の指示を受けた各無線装置３０は、所定の周期で他の無線装置との間の距離を測定し、その距離測定値の確からしさを算出して位置推定装置４０に報告する。
位置推定装置４０は、複数の無線装置３０から収集した装置間距離とその装置間距離の確からしさに基づいて、後述する方法により装置相対位置を算出して装置位置推定結果を出力する。そして、位置推定装置４０は、無線装置３０により繰り返し行われる再測定データを逐次使用して、出力する装置位置推定結果の精度を徐々に高めてゆく。
＜無線装置間距離の算出＞
まず、図７乃至図９を参照して、無線装置３０による他の無線装置との間の距離の算出について説明する。
各無線装置３０は他の無線装置との間で無線通信を行い、信号の伝搬遅延時間を測定して距離を算出する。伝搬遅延時間を測定する方法としては、いくつかの方法がある。例えば、各無線装置３０はネットワークシステム内で共通のタイマーを保持し、他の無線装置からの信号の送信時刻と、その信号の受信時刻との差から距離を算出するようにしてもよい。また、信号が２つの無線装置間を往復する時間を計測し、その計測した往復時間から２つの無線装置間の距離を算出するようにしてもよい。特許文献６が開示する遅延測定回路では、送信側が送信したタイミングパルス信号を、受信側で折り返して送信側が再受信するラウンドトリップ時間から距離を算出する。
図７は、第２の実施形態の位置推定システムで用いる無線装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態では、送信側が送信した、拡散符号を用いて拡散されたタイミングパルス信号を、受信側で折り返して送信側に再受信するラウンドトリップ時間から距離を算出する方法を採用している。
本実施形態の無線装置３０は、タイミングパルス信号生成回路３０１とデータ変調回路３０２を含む送信部（ＴＸ：Transmitter）、および遅延測定回路３０４とデータ復調回路３０５を含む受信部（ＲＸ：Receiver）を、備える。その他に、無線信号の送信回路である送信ＲＦ（Radio Frequency）回路３０３、無線信号の受信回路である受信ＲＦ回路３０６、およびプロセッサを備えた制御回路３０７を含む構成になっている。
各無線装置３０は、タイミングパルス信号生成回路３０１を用いて作成したタイミングパルス信号を周辺の他の無線装置に送信し、折り返して戻ってきたタイミングパルス信号の時間差を、遅延測定回路３０４を用いて測定する。
このとき、各無線装置３０は、通信が可能な範囲の複数の他の無線装置から折り返して戻ってきたタイミングパルス信号を受信することになる。そして、各無線装置３０は、他の無線装置がタイミングパルス信号を折り返す際に挿入する識別情報により、どの無線装置から戻ってきたタイミングパルス信号であるかを識別することができる。
制御回路３０７は、遅延測定回路３０４が出力するタイミングパルス信号の送受信の時間差に基づいて、他の無線装置との間の距離を算出する。
また、各無線装置３０は、遅延時間を測定するとともに、その遅延時間を測定するときに用いた受信信号のＳＮ（Signal to Noise）比および受信信号の遅延広がり（遅延スプレッドとも称する。）も測定する。受信信号のＳＮ比および遅延広がりは、後述するように、装置間距離測定値の確からしさの算出に用いる。なお、遅延広がりは、反射波によるマルチパスの遅延特性を表すパラメータで、電力遅延プロファイルの遅延時間に対する標準偏差を表す。
なお、遅延時間の測定に基づいて各無線装置３０が装置間距離を算出する代わりに、特定の無線装置が遅延時間等を解析して装置間距離を算出するように、構成してもよい。その場合、遅延時間を測定した各無線装置は、測定した遅延時間をデータ変調回路３０２で変調し、送信ＲＦ回路３０３を介して特定の無線装置に送信する。そして、特定の無線装置では、受信ＲＦ回路３０６を介して受信した無線信号をベースバンド信号に変換し、データ復調回路３０５でデータを復調し、制御回路３０７で遅延時間を解析する。
図８は、無線装置３０の遅延測定回路３０４の構成例を示すブロック図である。
また、図９は、無線装置３０における受信信号の電力プロファイルの例を示す図である。
図８の遅延測定回路３０４は、マッチドフィルタ３１１、相関係数生成回路３１２、電力演算回路３１３およびピーク検出回路３１４を含む構成になっている。
受信ＲＦ回路３０６で受信された周波数が、マッチドフィルタ３１１に最適な周波数にダウンコンバートされて、マッチドフィルタ３１１に入力データ（Ｉ，Ｑ）が入力される。同時に、相関係数生成回路３１２からタイミングパルス信号用の相関係数がマッチドフィルタ３１１に与えられる。
マッチドフィルタ３１１は、入力データとタイミングパルス信号の符号列との相関値を計算して、その相関の程度に応じた相互相関ベクトル値を出力する。
マッチドフィルタ３１１が出力した相互相関ベクトル値は、電力演算回路３１３で電力に変換され、電力プロファイルが生成される。この電力プロファイルは、図９のようなピークを持つ波形となる。
電力演算回路３１３が出力した電力プロファイルはピーク検出回路３１４に入力され、ピーク検出回路３１４において該電力プロファイルのピーク点の時間を測定することにより、タイミングパルス信号の到達時間が求められる。また、この電力プロファイルから遅延広がりも求めることができる。
＜無線装置間距離の確からしさの算出＞
受信信号のＳＮ比（ｒ）および遅延広がり（ｄ）を用いて、無線装置間距離の確からしさ（σ）を算出する。
無線装置間距離の確からしさ（σ）は、その無線装置間距離の測定値の標準偏差を表しており、最も確からしいときは０となるような非負の実数値となる。
無線装置間距離の確からしさ（σ）は、下記の式で求める。
σ＝Ｆ（ｄ）・Ｇ（ｒ）
ここで、関数Ｆ（ ）、Ｇ（ ）は多項式関数である。その係数は、無線装置固有の値であり、無線装置毎にあらかじめ測定し、引数に対してフィッティングして求めておく。
例えば、Ｆ（ｄ）＝Σａｉ・ｄｉという式で表されるとすると、係数ａｉは実測結果からフィッティングして求めるという意味である。
なお、本実施形態では、無線装置間距離の確からしさ（σ）を各無線装置で計算するとしているが、前述したような特定の無線装置で計算してもよい。また、さらに、無線装置間距離と共に無線品質データを位置推定装置４０に送って、位置推定装置４０が算出するように構成してもよい。
＜位置推定装置の構成＞
各無線装置３０が測定して算出したデータである無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさは位置推定装置４０により収集され、位置推定装置４０が無線装置位置を推定する。なお、以降の説明において、「無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさ」を「無線装置間距離データ等」と称する場合もある。
第２の実施形態の位置推定装置４０の無線装置位置の推定について説明する。
図１０は、第２の実施形態の位置推定装置４０の構成を示すブロック図である。
図１０の位置推定装置４０は、無線装置間距離測定データ収集部４０１、初期無線装置位置推定部４０２、無線装置間距離更新部４０３、移動ベクトル生成部４０４および無線装置位置更新部４０５を含む構成になっている。
無線装置間距離測定データ収集部４０１は、各無線装置３０に対して無線装置間距離の測定を指示して、各無線装置３０から無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを測定データとして収集し、蓄積して整理する。前述したように、無線装置３０は所定の周期で無線装置間距離の測定を行い、その測定データを位置推定装置４０に逐次報告してくる。
位置推定装置４０では、後述するように初期測定フェーズと再測定フェーズの動作が行われ、再測定フェーズの動作が繰り返し実行されることにより、出力される装置位置推定結果の精度が徐々に高まる。
まず、位置推定装置４０は初期測定フェーズの動作を実行して、位置が未定の各無線装置の初期無線装置位置を推定する。なお、無線装置位置は相対位置として表現される。つまり、基準とする無線装置を決め、その無線装置の位置座標を基準とした相対座標で他の無線装置の装置位置が表現されるものとする。
無線装置間距離測定データ収集部４０１で収集した、各無線装置３０から最初に報告された無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさ（初回測定データ）は、初期無線装置位置推定部４０２に送られる。また、収集した無線装置間距離データ等に係る無線装置の初期位置が推定されていない場合も、その無線装置間距離データ等は初期無線装置位置推定部４０２に送られる。
初期無線装置位置推定部４０２は、初回測定データである無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさに基づいて、後述するように初期無線装置位置と無線装置位置の確からしさを推定する。
初期無線装置位置では位置推定精度が低いので、位置推定装置４０は再測定フェーズの動作を実行して、推定した無線装置位置の推定精度を高める。この再測定フェーズは、終了の条件に達するまでは繰り返して実行される。
再測定データを受信した位置推定装置４０は、無線装置間距離更新部４０３、移動ベクトル生成部４０４および無線装置位置更新部４０５を用いて再測定データである無線装置間距離データ等に基づいて、無線装置位置の推定精度を高める。
つまり、無線装置間距離測定データ収集部４０１は、各無線装置３０から収集した再測定による無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを、無線装置間距離更新部４０３に送る。
無線装置間距離更新部４０３は、前の回で使用した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさと、再測定で収集した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさとに基づいて、更新した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを算出する。ここで、前の回で使用した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさとは、前の回で無線装置位置の推定に用いた無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさである。つまり、最初に実行される再測定フェーズにおいて、前の回で使用した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさとは、初期無線装置位置の推定に用いた最初に収集した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさである。次回以降に実行される再測定フェーズでは、前回の再測定フェーズで無線装置間距離更新部４０３が更新した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさである。
移動ベクトル生成部４０４は、更新した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを用いて、無線装置位置のずれ方向とずれの量を表すベクトルである移動ベクトルを生成する。移動ベクトル生成の詳細については後述する。
そして、無線装置位置更新部４０５は、その移動ベクトルを用いて無線装置位置を更新する。
無線装置位置更新部４０５は、更新した無線装置位置を装置位置推定結果として出力するとともに、無線装置間距離更新部４０３に対して次の再測定データによる更新指示を出す。
無線装置間距離更新部４０３は、更新指示に基づいて、無線装置間距離測定データ収集部４０１から次の再測定に基づく無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを取得して、無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさのさらなる更新を行う。そして、該更新された無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさに基づいて移動ベクトルが生成されて、それによりさらに更新された無線装置位置が推定結果として得られる。
＜位置推定方法の処理の流れ＞
図１１を参照して本発明の第２の実施形態の位置推定方法の処理の流れを説明する。
図１１は、本発明の第２の実施形態の位置推定方法の処理の流れを説明するフロー図である。
上述した位置推定装置４０の説明からもわかるように、位置推定方法の処理は初期測定フェーズと再測定フェーズとの２段階に分かれる。初期測定フェーズでは、位置推定を行うすべての無線装置の相対位置およびそれらの位置の確からしさの初期値を求める。再測定フェーズでは、再測定による距離の変化分を考慮して、求めた無線装置位置を更新する。そして、再測定を繰り返すことにより出力する無線装置位置の精度を順次高める。
図１１において、ステップＳ２０１からステップＳ２０３の処理は初期測定フェーズである。そして、ステップＳ２０４からステップＳ２０８が再測定フェーズの処理である。
まずは、初期測定フェーズを実施する。
位置推定装置４０は、各無線装置３０に対して周辺の無線装置との間の距離の測定開始を指示する（Ｓ２０１）。例えば、図示しない外部装置から位置推定動作の開始を指示されると、位置推定装置４０では無線装置間距離測定データ収集部４０１が各無線装置３０に対する測定開始指示を出すものとする。
測定開始の指示を受けた無線装置３０は、前述のごとく、無線信号の送受信により測定した他の無線装置との間の距離と、該距離の測定に用いた無線信号の受信品質に基づいて距離測定値の確からしさを算出して位置推定装置４０に報告する。そして、無線装置３０は、この測定と報告を所定の周期で繰り返して実行する。
位置推定装置４０では無線装置間距離測定データ収集部４０１が、各無線装置３０が報告する無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを逐次収集する。
無線装置間距離測定データ収集部４０１は、無線装置３０の初回測定に基づく最初に報告を受けた無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを収集する（Ｓ２０２）と、その初回測定データを初期無線装置位置推定部４０２に転送する。
無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさの初回測定データを受けた初期無線装置位置推定部４０２は、その無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさに基づいて、無線装置位置と無線装置位置の確からしさの初期値を求める（Ｓ２０３）。
なお、各無線装置３０は位置が未知なので、特定の基準となる無線装置を決め、その位置座標を（０，０）として、他の無線装置の相対位置座標を無線装置間距離から算出する。すなわち、複数の無線装置３０のうち、基準となる無線装置の位置座標を（０，０）としたときの、他の無線装置の相対位置座標を、初期無線装置位置推定部４０２は算出する。また、算出した無線装置位置の確からしさを、算出に使用した無線装置間距離の確からしさから求める。無線装置位置およびその確からしさの算出の詳細については後述する。
位置推定装置４０では、上述した無線装置位置（相対位置）とその無線装置位置の確からしさの初期値を、対象とするすべての無線装置に対して求める。
対象とするすべての無線装置に対して無線装置位置とその無線装置位置の確からしさの初期値を求めたら、その初期値の精度を高めるために再測定フェーズを実施する。
再測定フェーズでは、再測定データを使用して無線装置間距離更新部４０３による無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさの更新から実施される。
初期フェーズの終了時には初期無線装置位置推定部４０２が、無線装置位置とその無線装置位置の確からしさの初期値を求めた旨を無線装置間距離更新部４０３に通知する。このとき、求めた無線装置位置とその無線装置位置の確からしさの初期値およびその算出に使用した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさは、所定の記憶領域に登録されているものとする。
再測定フェーズの実施を指示された無線装置間距離更新部４０３は、無線装置間距離測定データ収集部４０１に対して再測定データの転送を要求する。
無線装置３０からの測定データを逐次収集している無線装置間距離測定データ収集部４０１は、無線装置３０から収集した再測定データを、無線装置間距離更新部４０３からの要求に応じて転送する。なお、無線装置間距離測定データ収集部４０１は、無線装置間距離更新部４０３の要求に基づいて無線装置３０に対して測定データを送信するように指示し、その指示に基づいて収集した再測定データを転送するように構成してもよい。
以上のようにして、無線装置間距離更新部４０３は、再測定データの無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを受信する（Ｓ２０４）。
無線装置間距離更新部４０３は、再測定データの無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを受信すると、無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを更新する（Ｓ２０５）。この更新処理の詳細は後述するが、再測定データの無線装置間距離と該距離の確からしさと、前の回に無線装置位置と該位置の確からしさの算出に使用した無線装置間距離と該距離の確からしさに基づいて更新する。
そして、無線装置間距離更新部４０３が更新した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさは、ステップＳ２０６で無線装置位置と無線装置位置の確からしさの更新に使用するために、前述した所定の記憶領域に登録される。
なお、前の回に無線装置位置と無線装置位置の確からしさの算出に使用した無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさは、所定の記憶領域に登録されている。例えば、この再測定フェーズが、初期測定フェーズの直後に行われる処理であれば、初期測定フェーズで無線装置位置と該位置の確からしさの初期値算出に使用した無線装置間距離と該距離の確からしさが所定の記憶領域に登録されている。また、この再測定フェーズが、その後繰り返し行われる再測定フェーズの処理であれば、前の回のステップＳ２０５の処理で無線装置間距離更新部４０３が更新した無線装置間距離と該距離の確からしさが所定の記憶領域に登録されている。
無線装置間距離更新部４０３は、無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさを更新した旨を移動ベクトル生成部４０４に通知する。
更新された無線装置間距離と無線装置間距離の確からしさに基づいて、無線装置位置と該位置の確からしさが更新される（Ｓ２０６）。
無線装置位置とその確からしさの更新処理は、移動ベクトル生成部４０４と無線装置位置更新部４０５により行われる。
詳細は後述するが、移動ベクトル生成部４０４は、無線装置間距離更新部４０３が更新した無線装置間距離と該距離の確からしさを用いて、無線装置位置のずれ方向とずれ量を表すベクトルである移動ベクトルを生成する。そして、無線装置位置更新部４０５は、その移動ベクトルを用いて無線装置位置と該位置の確からしさを更新する。
無線装置位置更新部４０５は、更新した無線装置位置を装置位置推定結果として、図示しない外部装置に出力する（Ｓ２０７）。
そして、無線装置位置更新部４０５は、処理の終了条件を確認し（Ｓ２０８）、終了条件に至ってない場合には（Ｓ２０８、ＮＯ）、再測定データに基づく更新処理を再度実行するように無線装置間距離更新部４０３に指示を出す。この場合は、ステップＳ２０４からステップＳ２０８の処理が繰り返される。
また、ステップＳ２０８において、終了条件に達した場合には（Ｓ２０８、ＹＥＳ）、無線装置位置更新部４０５は位置推定装置４０の処理を終了する。
ここで、終了条件は任意に設定できる。たとえば、図示しない外部装置から終了指示を受けた場合を終了の条件としてもよい。再測定フェーズの処理を所定回数実施することを以て、終了の条件としてもよい。また、ステップＳ２０６で得られた無線装置位置の確からしさが所定の値に達したことを以て、終了の条件としてもよい。また、このとき、無線装置位置の確からしさが所定の値に達した無線装置の数を指定するようにしてもよい。
＜無線装置初期位置とその確からしさの推定＞
次に、無線装置の初期位置とその確からしさの推定について説明する。
ここでは、平面空間における位置が未定の無線装置の相対位置を求める。
無線装置初期位置の算出は、各無線装置位置の座標と無線装置間距離の連立方程式を行列式として、無線装置間距離の誤差の２乗平均値が最小になるように求める。
例えば、まず、３台の無線装置を選択し、その３台の無線装置間の距離から三角形を作り、その三角形を基準とした無線装置間の相対位置を求める。そして、相対位置が求まったその三角形の各頂点の無線装置をアンカーノードとして、特許文献４（特許５０２０４１１号公報）で紹介されているような手法で、他の無線装置の装置位置を順次求める。
なお、特許文献４で紹介されている手法では、無線装置間距離の個々の通信状態による確からしさが反映されていないが、本実施形態では、無線装置の初期位置を求めると同時に、その位置の確からしさを計算する。
無線装置位置の推定値の確からしさは、無線装置位置の推定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値である。
無線装置位置の推定値の確からしさは、無線装置位置の確からしさを伝搬させて求める。なお、無線装置位置の確からしさを伝搬させて求めるとは、確定した無線装置位置の確からしさと無線装置間距離の確からしさを使って、別の無線装置の無線装置位置の確からしさを求めることを意味する。言い換えれば、ある無線装置位置の確からしさは、その前に確定した無線装置位置の確からしさと無線装置間距離の確からしさを用いて求めることを意味する。
図１２は無線装置位置の確からしさの伝搬手法を示す図である。
ｎ０、ｎ１、ｎ２は、それぞれ無線装置である。無線装置ｎ０と無線装置ｎ１との間の距離をｄ０１、無線装置ｎ０と無線装置ｎ２との間の距離をｄ０２、そして無線装置ｎ１と無線装置ｎ２との間の距離をｄ１２とする。また、距離ｄ０１の確からしさをσ０１、距離ｄ０２の確からしさをσ０２、そして距離ｄ１２の確からしさをσ１２とする。
無線装置ｎ１の位置の推定値の確からしさσ１は、正規分布の加法性の定理から、次式で求められる。
σ１＝√（σ０ 2＋σ０１ 2）
ここで、σ０は、無線装置ｎ０の位置の確からしさを意味し、無線装置ｎ０は相対位置の基準となる無線装置である。なお、無線装置の位置の確からしさの算出は、相対位置の基準となる無線装置から順に求めるものとし、相対位置の基準となる無線装置の位置の確からしさはσ０＝０として算出済みであるとしている。
つまり、無線装置ｎ１の位置の推定値の確からしさσ１は、確定している無線装置ｎ０の位置の確からしさσ０と、距離ｄ０１の確からしさσ０１を使って求めている。
また、無線装置ｎ２の位置の推定値の確からしさσ２は次式で求められる。ここでｍａｘ（）は、括弧内の値のうちで大きい方を抽出する関数を意味する。
σ２＝ｍａｘ（√（σ０ 2＋ｒ（θ）・σ０２ 2），√（σ１ 2＋ｒ（φ）・σ１２ 2））
ここで、ｒ（θ）＝ｍａｘ（ｃｏｓ（θ），ｓｉｎ（θ））とする。
また、θ、φは、余弦定理を用いて以下の式で求められる。
θ＝ａｃｏｓ（（ｄ０１ 2＋ｄ０２ 2−ｄ１２ 2）／（２ｄ０２・ｄ０１））
φ＝ａｃｏｓ（（ｄ０１ 2＋ｄ１２ 2−ｄ０２ 2）／（２ｄ１２・ｄ０１））
このような計算を繰り返すことにより、各無線装置の初期位置の確からしさを順に求めてゆく。角度θは、無線装置ｎ０と無線装置ｎ１とを結ぶ線分と、無線装置ｎ０と無線装置ｎ２とを結ぶ線分とがなす角度である。角度φは、無線装置ｎ１と無線装置ｎ０とを結ぶ線分と、無線装置ｎ１と無線装置ｎ２とを結ぶ線分とがなす角度である。
＜再測定データによる精度の向上＞
各無線装置３０の初期位置の推定値およびその確からしさを求めたら、無線装置間距離を再測定し、その再測定した無線装置間距離に基づいて漸近的に位置の推定精度を高めてゆく。
図１３は、無線装置間距離の更新と無線装置位置の更新の処理の流れを説明するフロー図である。この処理フローは、図１１におけるステップＳ２０５とＳ２０６の処理に相当する。
ここでは、以下の処理が行われる。
前回の無線装置位置推定に用いた無線装置間距離および該距離の確からしさと、再測定で測定した無線装置間距離および該距離の確からしさに基づいて無線装置間距離および該距離の確からしさを更新する（Ｓ３０１）。前述したように、前回の無線装置位置推定に用いた無線装置間距離および該距離の確からしさは所定の記憶領域に登録されている。そして、当該ステップＳ３０１の処理で更新した無線装置間距離および該距離の確からしさはその所定の記憶領域に登録されて、無線装置位置の更新に使われる。
ステップＳ３０１で更新した無線装置間距離および該距離の確からしさに基づいて、無線装置位置の確からしさを更新する（Ｓ３０２）。
前回の無線装置位置推定に用いた無線装置間距離と更新した無線装置間距離との装置間距離の変化分と、ステップＳ３０２で更新した無線装置位置の確からしさとに基づいて移動ベクトルを生成する（Ｓ３０３）。
前回の無線装置位置に対応する位置ベクトルに、ステップＳ３０３で生成した移動ベクトルを加算して、更新した無線装置位置を推定する（Ｓ３０４）。
無線装置間距離および該距離の確からしさの更新、無線装置位置の確からしさの更新、移動ベクトルの生成および無線装置位置の更新について順次説明する。
＜無線装置間距離およびその距離の確からしさの更新＞
無線装置間距離更新部４０３は、無線装置間距離およびその距離の確からしさを次のように更新する。
前回の装置位置の推定に用いた無線装置間距離をｄold、その距離の確からしさをσoldとする。
また、今回の再測定で得られた無線装置間距離をｄmeas、その距離の確からしさをσmeasとする。
更新後の無線装置間距離ｄnew、およびその距離の確からしさσnewは次の式で求める。
ｄnew＝((σold＋β・Te)・ｄmeas＋σmeas・ｄold)／((σold＋β・Te)＋σmeas)
σnew＝(σold＋β・Te)・σmeas／((σold＋β・Te)＋σmeas)
ここで、Teは算出後経過時間、βは忘却係数とする。
算出後経過時間Teとは、前回の距離算出から今回の再測定による距離算出までの経過時間である。忘却係数βはシステムの特性によって、適当な値を設定する。例えば、大きな位置の変動が予想される環境のシステムでは、βを大きくして、古いデータの影響を小さくする。
＜無線装置位置の確からしさの更新＞
移動ベクトル生成部４０４は、無線装置間距離の更新に伴い無線装置位置の確からしさの更新を行う。更新された無線装置位置の確からしさは、更新された無線装置間距離およびその距離の確からしさを使用して、前述の無線装置初期位置とその確からしさの算出における無線装置位置の確からしさと同様な手法で算出する。
＜移動ベクトルの生成＞
移動ベクトル生成部４０４は、更新した無線装置位置の確からしさと更新した無線装置間距離を使用して移動方向と変化量を示す移動ベクトルを生成する。移動ベクトルは、無線装置位置を更新するために用いるベクトルであり、無線装置間距離と無線装置位置の確からしさの更新結果を用いて、影響を伝搬させて計算する。
なお、「影響を伝搬させて計算する」とは、ある無線装置位置を移動ベクトルに応じて移動させたとした場合、その無線装置位置の移動に応じて、周辺にある他の無線装置に与える影響の度合いを、その無線装置に対する移動ベクトルとして与えることを云う。具体的には、ある移動ベクトルに従って無線装置位置が移動した場合に、無線装置間距離が長くなったり、短くなったりするが、その長さの変化分に、各無線装置位置の確からしさで重みづけ配分して、隣接する無線装置位置に対する移動ベクトルを求める。
図１４は移動ベクトルの生成手法を示す図である。
無線装置間距離の再測定の結果、無線装置ｎ０と無線装置ｎ１の距離がｄ０１からｄ０１’になった場合、無線装置ｎ１の移動ベクトルｍ１は以下の式で計算する。
ｍ１＝((ｎ１−ｎ０)／｜ｎ１−ｎ０｜)・(ｄ０１’−ｄ０１)・(σ１／(σ０＋σ１))
ここで、ｎ０は無線装置ｎ０の位置ベクトル、ｎ１は無線装置ｎ１の位置ベクトル、σ０は無線装置ｎ０の更新された位置の確からしさ、σ１は無線装置ｎ１の更新された位置の確からしさを示す。
また、「(ｎ１−ｎ０)／｜ｎ１−ｎ０｜」は、無線装置ｎ０から無線装置ｎ１に向かう単位ベクトル、「(ｄ０１’−ｄ０１)」は無線装置間距離の変化分、「σ１／(σ０＋σ１)」は無線装置ｎ１の移動距離の重みを示している。つまり、無線装置ｎ０が移動するにあたって無線装置ｎ１が受ける影響分（移動ベクトル）を示している。
次に、無線装置ｎ１に隣接する無線装置ｎ３に対しても、移動ベクトルを計算する。
無線装置ｎ３の移動ベクトルｍ３は以下の式で計算する。
ｍ３＝ｍ１・σ３／(σ１＋σ３)
ここで、σ３は無線装置ｎ３の更新された位置の確からしさを示す。
他の隣接する無線装置に対しても同様に移動ベクトルを計算して、移動ベクトルを伝搬させてゆく。ただし、伝搬する無線装置の段数は計算量削減のため、制限しておく。また、別ルートで同じ無線装置に異なる移動ベクトルが設定された場合は、その移動ベクトルを加算することにより相殺する。
このような処理を繰り返して、対象とする複数の無線装置の移動ベクトルを順次計算する。
＜無線装置位置の更新＞
移動ベクトル生成部４０４が生成した移動ベクトルに基づいて、無線装置位置更新部４０５は無線装置位置を更新する。無線装置位置の更新は、更新前の無線装置位置の位置ベクトルに移動ベクトルを加算することにより行う。
以上により、無線装置位置の更新が行われ、無線装置位置の推定結果が出力される。
再測定フェーズが繰り返し実行されることにより、再測定データに基づく無線装置間距離の更新と、それに基づく無線装置位置の更新が繰り返され、各再測定フェーズに対応した無線装置位置の推定結果が外部装置に出力される。そして、無線装置間距離の再測定と、無線装置位置の更新を繰り返すことによって、徐々に無線装置位置の推定精度を高めてゆく。
例えば、無線装置位置の推定結果が必要な限り、一定の間隔で再測定フェーズを実行して再測定フェーズに対応した無線装置位置の推定結果を出力することにより、移動した無線装置の位置を追随して求めることもできる。無線装置が移動した場合には、一時的に無線装置位置の推定精度が落ちるが、再測定フェーズを繰り返すことにより、位置推定精度を再度高めることができる。
（位置推定装置のハードウェア構成）
図１５は本発明の第２の実施形態の位置推定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
位置推定装置５０は、無線回路５０１、プロセッサ５０２、命令メモリ５０３、共有メモリ５０４およびデータメモリ５０５を含む構成になっている。
各無線装置が取得した無線装置間距離データ等は位置推定装置５０に無線伝送される。
位置推定装置５０は、無線回路５０１で無線装置間距離データ等を受信して一旦共有メモリ５０４に格納する。
命令メモリ５０３には、初期無線装置位置推定機能、無線装置間距離更新機能、移動ベクトル生成機能および無線装置位置更新機能の各手順を記述したプログラムが格納されている。
共有メモリ５０４に格納された無線装置間距離データ等は、プロセッサ５０２が命令メモリ５０３に格納された各プログラムを実行することにより処理されて、各無線装置の位置の推定処理が行われる。
以上に説明したように、本実施形態によれば、位置が未知の無線装置が相互に無線通信を行うことで相対的な位置関係を把握するという用途において、高い精度で位置推定を行うことができる。
なお、上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１） 位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集する距離測定データ収集手段と、
前記各無線装置から初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する初期位置推定手段と、
前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新する距離データ更新手段と、
前記距離データ更新手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、前記各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新を前記距離データ更新手段に指示する位置データ更新手段と、を備えることを特徴とする位置推定装置。
（付記２） 前記装置間距離の確からしさは該装置間距離の測定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記装置間距離の確からしさを、該装置間距離を測定する際に用いた無線信号の受信品質であるＳＮ比および遅延広がりに基づいて算出したものであることを特徴とする付記１に記載の位置推定装置。
（付記３） 前記各無線装置の相対位置の確からしさは、該相対位置の推定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記初期位置推定手段は、前記相対位置の確からしさが確定している確定無線装置の相対位置の確からしさと該確定無線装置との間の装置間距離の確からしさとに基づいて算出し、前記確定無線装置のうち、基準とする無線装置の相対位置の確からしさを０として最初に計算することを特徴とする付記１または付記２に記載の位置推定装置。
（付記４） 前記距離データ更新手段は、前回使用した前記装置間距離の確からしさに対して前回の距離算出から今回の再測定による距離算出までの経過時間を考慮して、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新することを特徴とする付記１乃至３のいずれかの付記に記載の位置推定装置。
（付記５） 前記距離データ更新手段は、システム環境により決まる忘却係数を乗算して前記経過時間を変化させることを特徴とする付記４に記載の位置推定装置。
（付記６） 前記位置データ更新手段は、前記距離データ更新手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置の確からしさを更新し、更新した前記装置間距離および該更新した前記各無線装置の相対位置の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置の移動変化量を算出して前記各無線装置の相対位置を更新することを特徴とする付記１乃至５のいずれかの付記に記載の位置推定装置。
（付記７） 前記各無線装置の相対位置の移動変化量は移動方向と変化量を示す移動ベクトルであって、前記位置データ更新手段は、前記移動方向の変化量に前記相対位置の確からしさで重みづけして該移動ベクトルを算出することを特徴とする付記６に記載の位置推定装置。
（付記８） 前記位置データ更新手段は、前回推定した前記無線装置に対応する位置ベクトルに、前記生成した移動ベクトルを加算して前記無線装置の相対位置の更新を行うことを特徴とする付記７に記載の位置推定装置。
（付記９） 位置が未知の各無線装置が、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した装置間距離の確からしさとを所定の周期で出力する、複数の無線装置と、
前記各無線装置が出力する前記装置間距離と前記装置間距離を収集して、前記各無線装置の装置相対位置を算出して装置位置推定結果を出力する位置推定装置と、を含み、
前記位置推定装置は、
前記各無線装置の測定により初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて、前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する初期位置推定手段と、
前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新する距離データ更新手段と、
前記距離データ更新手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新を前記距離データ更新手段に指示する位置データ更新手段と、を備えることを特徴とする位置推定システム。
（付記１０） 前記装置間距離の確からしさは該装置間距離の測定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記無線装置は、前記装置間距離の確からしさを、該装置間距離を測定する際に用いた無線信号の受信品質であるＳＮ比および遅延広がりに基づいて算出することを特徴とする付記９に記載の位置推定システム。
（付記１１） 前記各無線装置の相対位置の確からしさは、該相対位置の推定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記初期位置推定手段は、前記相対位置の確からしさが確定している確定無線装置の相対位置の確からしさと該確定無線装置との間の装置間距離の確からしさとに基づいて算出し、前記確定無線装置のうち、基準とする無線装置の相対位置の確からしさを０として最初に計算することを特徴とする付記９または付記１０に記載の位置推定システム。
（付記１２） 前記距離データ更新手段は、前回使用した前記装置間距離の確からしさに対して前回の距離算出から今回の再測定による距離算出までの経過時間を考慮して、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新することを特徴とする付記９乃至１１のいずれかの付記に記載の位置推定システム。
（付記１３）前記距離データ更新手段は、システム環境により決まる忘却係数を乗算して前記経過時間を変化させることを特徴とする付記１２に記載の位置推定システム。
（付記１４） 前記位置データ更新手段は、前記距離データ更新手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置の確からしさを更新し、更新した前記装置間距離および該更新した前記各無線装置の相対位置の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置の移動変化量を算出して前記各無線装置の相対位置を更新することを特徴とする付記９乃至１３のいずれかの付記に記載の位置推定システム。
（付記１５） 前記各無線装置の相対位置の移動変化量は移動方向と変化量を示す移動ベクトルであって、前記位置データ更新手段は、前記移動方向の変化量に前記相対位置の確からしさで重みづけして該移動ベクトルを算出することを特徴とする付記１４に記載の位置推定システム。
（付記１６） 前記位置データ更新手段は、前回推定した前記無線装置に対応する位置ベクトルに、前記生成した移動ベクトルを加算して前記無線装置の相対位置の更新を行うことを特徴とする付記１５に記載の位置推定システム。
（付記１７） 位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集し、
前記各無線装置から初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出し、
前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新し、
更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、
該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、前記各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新からの処理を繰り返すことを特徴とする位置推定方法。
（付記１８） 前記装置間距離の確からしさは該装置間距離の測定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記装置間距離の確からしさを、該装置間距離を測定する際に用いた無線信号の受信品質であるＳＮ比および遅延広がりに基づいて算出したものであることを特徴とする付記１７に記載の位置推定方法。
（付記１９） 前記各無線装置の相対位置の確からしさは、該相対位置の推定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記相対位置の確からしさが確定している確定無線装置の相対位置の確からしさと該確定無線装置との間の装置間距離の確からしさとに基づいて算出し、前記確定無線装置のうち、基準とする無線装置の相対位置の確からしさを０として最初に計算することを特徴とする付記１７または付記１８に記載の位置推定方法。
（付記２０） 前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新は、前回使用した前記装置間距離の確からしさに対して前回の距離算出から今回の再測定による距離算出までの経過時間を考慮して更新することを特徴とする付記１７乃至１９のいずれかの付記に記載の位置推定方法。
（付記２１）システム環境により決まる忘却係数を乗算して前記経過時間を変化させることを特徴とする付記２０に記載の位置推定方法。
（付記２２） 更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置の確からしさを更新し、更新した前記装置間距離および該更新した前記各無線装置の相対位置の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置の移動変化量を算出して前記各無線装置の相対位置を更新することを特徴とする付記１７乃至２１のいずれかの付記に記載の位置推定方法。
（付記２３） 前記各無線装置の相対位置の移動変化量は移動方向と変化量を示す移動ベクトルであって、前記移動方向の変化量に前記相対位置の確からしさで重みづけして該移動ベクトルを算出することを特徴とする付記２２に記載の位置推定方法。
（付記２４） 前回推定した前記無線装置に対応する位置ベクトルに、前記生成した移動ベクトルを加算して前記無線装置の相対位置の更新を行うことを特徴とする付記２３に記載の位置推定方法。
（付記２５） コンピュータを、
位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集する距離測定データ収集機能手段と、
前記各無線装置から初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する初期位置推定機能手段と、
前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新する距離データ更新機能手段と、
前記距離データ更新機能手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、前記各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新を前記距離データ更新機能手段に指示する位置データ更新機能手段と、
して機能させるための位置推定プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記２６） 前記装置間距離の確からしさは該装置間距離の測定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記装置間距離の確からしさを、該装置間距離を測定する際に用いた無線信号の受信品質であるＳＮ比および遅延広がりに基づいて算出したものであることを特徴とする付記２５に記載の位置推定プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記２７） 前記各無線装置の相対位置の確からしさは、該相対位置の推定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記初期位置推定機能手段は、前記相対位置の確からしさが確定している確定無線装置の相対位置の確からしさと該確定無線装置との間の装置間距離の確からしさとに基づいて算出し、前記確定無線装置のうち、基準とする無線装置の相対位置の確からしさを０として最初に計算することを特徴とする付記２５または付記２６に記載の位置推定プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記２８） 前記距離データ更新機能手段は、前回使用した前記装置間距離の確からしさに対して前回の距離算出から今回の再測定による距離算出までの経過時間を考慮して、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新することを特徴とする付記２５乃至２７のいずれかの付記に記載の位置推定プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記２９）前記距離データ更新機能手段は、システム環境により決まる忘却係数を乗算して前記経過時間を変化させることを特徴とする付記２８に記載の位置推定プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記３０） 前記位置データ更新機能手段は、前記距離データ更新機能手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置の確からしさを更新し、更新した前記装置間距離および該更新した前記各無線装置の相対位置の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置の移動変化量を算出して前記各無線装置の相対位置を更新することを特徴とする付記２５乃至２９のいずれかの付記に記載の位置推定プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記３１） 前記各無線装置の相対位置の移動変化量は移動方向と変化量を示す移動ベクトルであって、前記位置データ更新機能手段は、前記移動方向の変化量に前記相対位置の確からしさで重みづけして該移動ベクトルを算出することを特徴とする付記３０に記載の位置推定プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（付記３２） 前記位置データ更新機能手段は、前回推定した前記無線装置に対応する位置ベクトルに、前記生成した移動ベクトルを加算して前記無線装置の相対位置の更新を行うことを特徴とする付記３１に記載の位置推定プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
この出願は、２０１４年９月１２日に出願された日本出願特願２０１４−１８５９８０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１ 初期位置推定手段
２ 距離データ更新手段
３ 位置データ更新手段
１１、１２、１３、…、１ｎ 無線装置
２０、４０、５０ 位置推定装置
２１ 距離測定データ収集部
２２ 初期位置推定部
２３ 距離データ更新部
２４ 位置データ更新部
３０ 無線装置
３１ ＣＰＵ
３２ 主記憶部
３３ 補助記憶部
３４ 通信制御部
３５ 表示部
３６ 入力部
３７ システムバス
１０１ 距離測定データ収集機能手段
１０２ 初期位置推定機能手段
１０３ 距離データ更新機能手段
１０４ 位置データ更新機能手段
３０１ タイミングパルス信号生成回路
３０２ データ変調回路
３０３ 送信ＲＦ回路
３０４ 遅延測定回路
３０５ データ復調回路
３０６ 受信ＲＦ回路
３０７ 制御回路
３１１ マッチドフィルタ
３１２ 相関係数生成回路
３１３ 電力演算回路
３１４ ピーク検出回路
４０１ 無線装置間距離測定データ収集部
４０２ 初期無線装置位置推定部
４０３ 無線装置間距離更新部
４０４ 移動ベクトル生成部
４０５ 無線装置位置更新部
５０１ 無線回路
５０２ プロセッサ
５０３ 命令メモリ
５０４ 共有メモリ
５０５ データメモリ

Claims (9)

  1. 位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集する距離測定データ収集手段と、
    前記各無線装置から初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する初期位置推定手段と、
    前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新する距離データ更新手段と、
    前記距離データ更新手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、前記各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新を前記距離データ更新手段に指示する位置データ更新手段と、を備え、
    前記各無線装置の相対位置の確からしさは、該相対位置の推定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記初期位置推定手段は、前記相対位置の確からしさが確定している確定無線装置の相対位置の確からしさと該確定無線装置との間の装置間距離の確からしさとに基づいて算出し、前記確定無線装置のうち、基準とする無線装置の相対位置の確からしさを０として最初に計算することを特徴とする位置推定装置。
  2. 前記装置間距離の確からしさは該装置間距離の測定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記装置間距離の確からしさを、該装置間距離を測定する際に用いた無線信号の受信品質であるＳＮ比および遅延広がりに基づいて算出したものであることを特徴とする請求項１に記載の位置推定装置。
  3. 前記距離データ更新手段は、前回使用した前記装置間距離の確からしさに対して前回の距離算出から今回の再測定による距離算出までの経過時間を考慮して、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新することを特徴とする請求項１または２に記載の位置推定装置。
  4. 前記位置データ更新手段は、前記距離データ更新手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置の確からしさを更新し、更新した前記装置間距離および該更新した前記各無線装置の相対位置の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置の移動変化量を算出して前記各無線装置の相対位置を更新することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの請求項に記載の位置推定装置。
  5. 前記各無線装置の相対位置の移動変化量は移動方向と変化量を示す移動ベクトルであって、前記位置データ更新手段は、前記移動方向の変化量に前記相対位置の確からしさで重みづけして該移動ベクトルを算出することを特徴とする請求項４に記載の位置推定装置。
  6. 前記位置データ更新手段は、前回推定した前記無線装置に対応する位置ベクトルに、前記生成した移動ベクトルを加算して前記無線装置の相対位置の更新を行うことを特徴とする請求項５に記載の位置推定装置。
  7. 位置が未知の各無線装置が、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した装置間距離の確からしさとを所定の周期で出力する、複数の無線装置と、
    前記各無線装置が出力する前記装置間距離と前記装置間距離を収集して、前記各無線装置の装置相対位置を算出して装置位置推定結果を出力する位置推定装置と、を含み、
    前記位置推定装置は、
    前記各無線装置の測定により初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて、前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する初期位置推定手段と、
    前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新する距離データ更新手段と、
    前記距離データ更新手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新を前記距離データ更新手段に指示する位置データ更新手段と、を備え、
    前記各無線装置の相対位置の確からしさは、該相対位置の推定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記初期位置推定手段は、前記相対位置の確からしさが確定している確定無線装置の相対位置の確からしさと該確定無線装置との間の装置間距離の確からしさとに基づいて算出し、前記確定無線装置のうち、基準とする無線装置の相対位置の確からしさを０として最初に計算することを特徴とする位置推定システム。
  8. 位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集し、
    前記各無線装置から初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出し、
    前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新し、
    更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、
    該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、前記各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新からの処理を繰り返す処理を含み、
    前記各無線装置の相対位置の確からしさは、該相対位置の推定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する処理では、前記相対位置の確からしさが確定している確定無線装置の相対位置の確からしさと該確定無線装置との間の装置間距離の確からしさとに基づいて算出し、前記確定無線装置のうち、基準とする無線装置の相対位置の確からしさを０として最初に計算する
    ことを特徴とする位置推定方法。
  9. コンピュータを、
    位置が未知の各無線装置が所定の周期で出力する、無線信号を送受信して測定した他の無線装置との間の装置間距離と、該装置間距離の測定に用いた前記無線信号の受信品質に基づいて算出した該装置間距離の確からしさとを収集する距離測定データ収集機能手段と、
    前記各無線装置から初回に収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさを算出する初期位置推定機能手段と、
    前記各無線装置の再測定により収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさと、該再測定の前の回の前記各無線装置の相対位置および該相対位置の確からしさの算出で使用した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさとに基づいて、前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさを更新する距離データ更新機能手段と、
    前記距離データ更新機能手段が更新した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づいて前記各無線装置の相対位置および前記相対位置の確からしさを更新し、該更新した前記各無線装置の相対位置を含む位置推定結果を出力するとともに、前記各無線装置の次の回の再測定に基づいて収集した前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさに基づく前記装置間距離および前記装置間距離の確からしさの更新を前記距離データ更新機能手段に指示する位置データ更新機能手段と、
    して機能させるためのプログラムであって、
    前記各無線装置の相対位置の確からしさは、該相対位置の推定値の標準偏差を表し、最も確からしいときは０となる非負の実数値であって、前記初期位置推定機能手段は、前記相対位置の確からしさが確定している確定無線装置の相対位置の確からしさと該確定無線装置との間の装置間距離の確からしさとに基づいて算出し、前記確定無線装置のうち、基準とする無線装置の相対位置の確からしさを０として最初に計算する位置推定プログラム。
JP2016547701A 2014-09-12 2015-09-08 位置推定装置、位置推定システム、方法および記録媒体 Active JP6607190B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014185980 2014-09-12
JP2014185980 2014-09-12
PCT/JP2015/004546 WO2016038881A1 (ja) 2014-09-12 2015-09-08 位置推定装置、位置推定システム、方法および記録媒体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016038881A1 JPWO2016038881A1 (ja) 2017-06-29
JP6607190B2 true JP6607190B2 (ja) 2019-11-20

Family

ID=55458652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016547701A Active JP6607190B2 (ja) 2014-09-12 2015-09-08 位置推定装置、位置推定システム、方法および記録媒体

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6607190B2 (ja)
WO (1) WO2016038881A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016125489A1 (ja) 2015-02-03 2017-11-24 日本電気株式会社 位置推定装置、位置推定システム、位置推定方法および位置推定プログラム
US11953608B2 (en) * 2019-07-08 2024-04-09 Mitsubishi Electric Corporation Position estimation device and position estimation method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3735534B2 (ja) * 2001-01-31 2006-01-18 株式会社日立製作所 位置算出方法、位置算出装置及びそのプログラム
JP2006003187A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Hitachi Ltd 無線ネットワークシステム
JP2006080681A (ja) * 2004-09-07 2006-03-23 Ntt Docomo Inc 位置検出システムおよび位置検出方法
JP4254929B2 (ja) * 2004-10-01 2009-04-15 三菱電機株式会社 位置決定方法およびシステム
JP4878488B2 (ja) * 2006-03-31 2012-02-15 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 無線装置およびそれを備えた無線ネットワークシステム
US7797000B2 (en) * 2006-12-01 2010-09-14 Trueposition, Inc. System for automatically determining cell transmitter parameters to facilitate the location of wireless devices
US8688139B2 (en) * 2009-09-10 2014-04-01 Qualcomm Incorporated Concurrent wireless transmitter mapping and mobile station positioning

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016038881A1 (ja) 2016-03-17
JPWO2016038881A1 (ja) 2017-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8509819B2 (en) Information processing apparatus and correction method
US8521181B2 (en) Time of arrival based positioning system
EP3173807B1 (en) System and method for robust and accurate rssi based location estimation
KR101234177B1 (ko) 사용자 단말의 위치 측정 방법
EP2574954B1 (en) Wi-Fi position fix
US8824325B2 (en) Positioning technique for wireless communication system
US8489114B2 (en) Time difference of arrival based positioning system
JP2007013500A (ja) 無線端末位置推定システム、無線端末位置推定システムの位置推定方法及びデータ処理装置
JP2008527394A (ja) マルチパス信号を用いて位置決めを行うためのシステム及び方法
US9660740B2 (en) Signal strength distribution establishing method and wireless positioning system
US10359503B2 (en) Position estimation apparatus, position estimation system, position estimation method and recording medium for position estimation
WO2013043664A1 (en) Hybrid positioning system based on time difference of arrival (tdoa) and time of arrival (toa)
JP2011214920A (ja) 位置推定装置、位置推定方法及びプログラム
Baba Calibrating time of flight in two way ranging
JP2012083136A (ja) バイアス誤差推定装置、バイアス誤差推定方法及び位置推定装置
JP6292566B2 (ja) 推定方法およびそれを利用した推定装置
US8571575B2 (en) Recording medium for storing position estimation program, position estimation device, and position estimation method
JP5699569B2 (ja) 無線通信装置
JP6607190B2 (ja) 位置推定装置、位置推定システム、方法および記録媒体
KR101219913B1 (ko) 이동 노드 위치 추정 방법
JP2018146484A (ja) 情報処理装置、情報処理プログラム、及び情報処理方法
JP2009210408A (ja) 無線システム及びその位置特定方法
JP2008008780A (ja) 位置推定システムおよび位置推定方法
KR100969465B1 (ko) 무선 센서 네트워크에서 이동노드의 위치 측정 방법
JP7315349B2 (ja) 位置推定装置、及び位置推定方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170307

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180809

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190716

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190731

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190924

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191007

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6607190

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150