JP6695090B2

JP6695090B2 - プロキシミティテスト方法、及びプロキシミティテスト装置

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Publication number: JP6695090B2
Application number: JP2015141666A
Authority: JP
Inventors: 知明大槻; 侑吾縣
Original assignee: Keio University
Current assignee: Keio University
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2020-05-20
Anticipated expiration: 2035-07-15
Also published as: JP2017026330A

Description

本発明は、端末同士の近接度（プロキシミティ：Proximity）を識別する技術に関する。

近年、スマートフォンやタブレットなどの携帯情報端末が広く普及し、位置情報に基いたサービスへの需要が高まっている。位置情報に基づいたサービスを実現する技術のひとつに、プロキシミティ（Proximity）テストがある。プロキシミティテストは、ユーザ同士が近接しているかどうかを識別する技術である。プロキシミティテストを行う際に、通信するユーザ同士のプライバシーを保護し、他者による位置情報の盗聴やなりすまし、位置偽装等の攻撃を阻止する必要がある。そのため、ＧＰＳ等で得られる実際の位置情報のやりとりなしにプロキシミティを判定する研究が注目されている。

たとえば、環境音の周波数スペクトルを利用したプロキシミティテストでは、周波数スペクトルの相関を近接度を表わす指標として利用している（非特許文献１を参照）。また、Bluetooth（登録商標）の受信信号強度（ＲＳＳ：Received Signal Strength)を用いたプロキシミティテストでは、ユーザが他のユーザにBluetoothの信号を送信し、ＲＳＳの値に閾値を設定してユーザ同士の近接を識別している（非特許文献２を参照）。ＷｉＦｉ（登録商標）信号のＲＳＳを用いたプロキシミティテストでは、ユーザが送信した信号のＲＳＳの時間変化の相関を利用している（非特許文献３を参照）。

H. Satoh, et al., "Ambient Sound-based Proximity Detection with Smartphones," in Proc. ACM Sensor Systems, Roma, Nov. 11-15, 2013 Shu Liu, et al., "Face-to-Face Proximity Estimation Using Bluetooth On Osmarphones," IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol. 13, No. 4, April 2014 A. Kalamandeen, et al., "Ensemble: Cooperative Proximity-based Authentication," in Proc. ACM Mobile systems applications and service, pp. 271-284, San Francisco, June 2010,

環境音の周波数スペクトルを利用する方法（非特許文献１）では、近接していない場合でも高い相関を示す可能性があり、識別精度とセキュリティの面で問題がある。Bluetooth信号の受信信号強度を用いる方法（非特許文献２）は、識別可能な範囲が狭いという問題がある。ＷｉＦｉの信号の受信信号強度を用いる方法では、ユーザ間の距離が２メートル以上離れるとＲＳＳの空間相関が低くなり、識別可能な範囲が狭いという問題がある。

そこで、識別可能な範囲が広く、かつ安全性の高いプロキシミティテストの手法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明では、複数の端末で１つ以上のアクセスポイントから受信した参照信号の受信信号強度を観測し、端末間に共通する共有アクセスポイントからの共通参照信号の受信信号強度に基づいてプロキシミティを判断する。１以上の共有アクセスポイントからの受信信号強度をプロキシミティ判定の基礎に用いることで、識別可能範囲を拡張し、位置情報等の漏えいを防止する。複数の共有アクセスポイントからの受信信号強度の比を用いる場合は、識別可能範囲をさらに広げるとともに、アクセスポイントと各端末との位置関係の相違による影響を低減する。

具体的には、本発明の一態様によるプロキシミティテスト方法は、
第１端末装置と第２端末装置の各々で１以上のアクセスポイントから報知される参照信号を観測し、
前記第１端末装置と前記第２端末装置の間で前記参照信号が共通に受信される共有アクセスポイントを特定し、
前記共有アクセスポイントからの共通参照信号の前記第１端末装置での受信信号強度と前記第２端末装置での受信信号強度とに基づいて、前記第１端末装置と前記第２端末装置との近接度を表わす特徴量を計算し、
前記特徴量を閾値と比較して、前記第１端末装置と前記第２端末装置が一定範囲の同じ空間内に位置するか否かを決定する。

上記手法により、識別可能な範囲が広く、かつ安全性の高いプロキシミティテストを実現することができる。

実施形態のプロキシミティテストの概要を示す図である。第１実施形態のプロキシミティテストの基本概念を説明する図である。第１実施形態のプロキシミティテストのシーケンス図である。複数の端末間で共有アクセスポイントから受信するビーコンフレームのＲＳＳの比と端末間距離の相関を示す図である。第１実施形態のプロキシミティテストの評価のための予備実験の環境を示す図である。予備実験での確認結果を示す図である。第１実施形態のプロキシミティテストの評価環境を示す図である。図７の環境での評価結果（識別正答率）を示す図である。第１実施形態のプロキシミティテストの別の評価環境を示す図である。図９の環境での評価結果（識別正答率）を示す図である。第２実施形態のプロキシミティテストの基本概念を説明する図である。第２実施形態のプロキシミティテストのフローチャートである。第２実施形態のプロキシミティテストの評価のための予備実験の環境を示す図である。予備実験での確認結果を示す図である。第２実施形態のプロキシミティテストの評価環境を示す図である。図１５の環境での評価結果（識別正答率）を示す図である。第２実施形態のプロキシミティテストの評価環境を示す図である。図１７の環境での評価結果（識別正答率）を示す図である。実施形態のプロキシミティテスト装置の概略構成図である。

図１は、実施形態のプロキシミティテストの概要を示す図である。端末装置間のプロキシミティを識別するために、１以上のアクセスポイント（ＡＰ１〜ＡＰＮ）からの参照信号、たとえばビーコンフレームの受信信号強度（ＲＳＳ）の類似度を利用する。ビーコンフレーム(以下、適宜「ＢＦ」と略称する)は、アクセスポイント（以下、適宜「ＡＰ」と略称する）から所定の時間間隔でブロードキャストされる無線フレームである。ＢＦ送信間隔は、システムによってあらかじめ決められていてもよいし（たとえば１００ミリ秒に１回送信）、アドホックネットワークの場合はネットワークの開設局が設定してもよい。

２以上の端末装置間でのＲＳＳの類似度が得られればよいので、図１の端末装置１と端末装置２はともに移動端末であってもよいし、いずれか一方は固定端末であってもよい。端末装置１と端末装置２は複数のＡＰからＢＦを受信する。端末装置１（以下、「端末１」と略称する）と端末装置２（以下、「端末２」と略称する）の少なくとも一方が統計処理及び演算処理機能を有して、端末１と端末２の間のプロキシミティ（近接度）を判断してもよい。あるいは、端末１と端末２が図示しないサーバ装置にＲＳＳ測定情報を送信して、サーバ装置でプロキシミティを判断してもよい。

端末１と端末２の周囲には複数のアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰＮが配置され、端末１は、ＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ３、ＡＰ４からＢＦを受信している。端末２は、ＡＰ２、ＡＰ３、ＡＰ４、ＡＰ５、ＡＰ６からＢＦを受信している。現時点で端末１と端末２で共通してＢＦが受信されているＡＰは、ＡＰ２、ＡＰ３、ＡＰ４である。端末１と端末２との間で共通するアクセスポイントからのＢＦの受信信号強度（ＲＳＳ）の類似度を表わす特徴量を抽出し、特徴量を閾値と比較することでプロキシミティを判定する。この構成により識別可能範囲を広げ、安全性を確保する。
＜第１実施形態＞
図２は、第１実施形態の基本概念を説明する図である。第１実施形態では、特徴量として、複数の端末装置間で共通のＡＰから受信された信号強度（真値）の比またはその平均を用いる。判定時に、端末１は、ＡＰ１〜ＡＰ４の各々からＢＦを受信しており、端末２は、ＡＰ２〜ＡＰ６からＢＦを受信している。端末１と端末２の間で、共通してＢＦが受信されているＡＰは、ＡＰ２、ＡＰ３、ＡＰ４である。これらのアクセスポイントを便宜上、「共有ＡＰ」と呼ぶ。共有ＡＰからのＢＦを「共通ＢＦ」と称してもよい。共通ＢＦはかならずしも同一時間に送信されたＢＦである必要はなく、同じＡＰから送信されるＢＦという意味である。

端末１において、ＡＰ２からのＢＦのＲＳＳはα２である。このα２は、受信した４７個のＢＦの平均値であってもよいし、中央値であってもよい。端末２において、ＡＰ２からのＢＦのＲＳＳはβ２である。β２は受信した８個のＢＦの平均値であってもよいし、中央値であってもよい。α２及びβ２は、アンテナ端での受信パワーの真値として、たとえば［ｍＷ］の単位をもつ。特徴量としてのＲＳＳの比は、ｍａｘ（α２，β２）／ｍｉｎ（α２，β２）で表される。分子はα２とβ２のいずれか大きい方を表わし、分母はα２とβ２のいずれか小さい方を表わす。したがって、ＲＳＳの比はかならず１以上の値となり、かつ単位のない値である。ＲＳＳの比が大きくなるほど、端末１と端末２の間の距離が大きくなることを意味する。一般的に、受信強度の差が大きくなると距離が離れるからである。

ＡＰ３からのＢＦと、ＡＰ４からのＢＦについても、それぞれＲＳＳの比であるｍａｘ（α３，β３）／ｍｉｎ（α３，β３）と、ｍａｘ（α４，β４）／ｍｉｎ（α４，β４）を求める。

この例では、３つのＡＰが共有ＡＰであるため、最終的な特徴量として、３つのＲＳＳの比の平均値であるＲaveを用いる。後述するように、Ｒaveが所定の閾値以下である場合に端末１と端末２は同じ部屋にいると判断される。

ＲＳＳの比の分母と分子を入れ替えて、特徴量をｍｉｎ（α２，β２）／ｍａｘ（α２，β２）で表してもよい。この場合は、ＲＳＳの比が小さくなるほど、端末１と端末２が離れていることになるので、Ｒaveが所定の閾値以上である場合に端末１と端末２は同じ部屋にいると判断される。以下では、特徴量が大きくなるほど端末同士が離れていると判断されるように、ＲＳＳの比としてｍａｘ（α，β）／ｍｉｎ（α，β）を用いる例を説明する。

図３は、第１実施形態のプロキシミティテストのシーケンス図である。上述のように、端末１は統計処理及び演算処理が可能な任意の移動端末であってもよいし、所定の場所に設置された固定端末であってもよい。

端末２が端末１にアクセス要求を送信すると（Ｓ１０１）、端末１は端末２にビーコンフレーム（ＢＦ）の観測要求を送信する（Ｓ１０２）。端末１は、端末２に観測要求を送信するとともに、端末１の通信範囲内に存在する１以上のＡＰから送信されるＢＦの観測を行う（Ｓ１０３）。観測要求の送信とＢＦの測定の開始は、同時であっても前後してもよい。

端末２は、観測要求を受信すると、端末２の通信範囲内に存在する１以上のＡＰから送信されるＢＦの観測を行う（Ｓ１０３）。端末２は、ＢＦの観測結果（ＲＳＳ）を、そのＢＦの送信元ＡＰの識別情報とともに端末１に送信する（Ｓ１０４）。このＲＳＳ情報とＡＰ識別情報は、たとえば図２に示すようにＢＦを受信したすべてのＡＰ２〜ＡＰ６のアドレス情報と、各ＡＰに対応して端末２で計算したＲＳＳの平均値（β_２〜β_６）であってもよい。

端末１は、Ｓ１０３で自端末で観測したＢＦの受信情報（ＢＦの送信元ＡＰのアドレス情報及びＲＳＳ）を内部または外部のメモリに格納しておいてもよい。端末１は、端末２から観測結果を受け取ると、端末１と端末２で共通してＢＦが受信されている共有ＡＰを特定し、特徴量Ｒaveを抽出する（Ｓ１０５）。共有ＡＰがひとつの場合は、ＲaveはそのＡＰから送信されるＢＦのＲＳＳの比になる。共有ＡＰがない場合は、特徴量を抽出することができないので、次の観測結果の受信を待つ。

特徴量Ｒaveが抽出されると、端末１はＲaveが閾値ｔｈ_Ｒ以下であるか否か（Ｒave≦ｔｈ_Ｒ）を判断する（Ｓ１０６）。Ｒaveが閾値ｔｈ_Ｒ以下である場合、端末１は、端末２が一定距離内の同じ空間あるいは同じ室内に存在すると判断して、端末２に所定の情報またはサービスを提供する（Ｓ１０７）。

なお、図３では２つの端末のいずれか一方でプロキシミティを判定しているが、端末１と端末２のそれぞれがＢＦの測定結果と対応するＡＰアドレスを図示しないサーバ装置に送信して、サーバ装置で端末１と端末２のプロキシミティを判定してもよい。

図４は、Ｒaveと端末間距離の相関を示す図である。図２のように、１以上のアクセスポイントからのＢＦを利用し、特徴量としてＲＳＳの比ｍａｘ（α，β）／ｍｉｎ（α，β）またはその平均値Ｒaveを用いる場合、Ｒaveが大きくなるほど距離が離れるという関係が１５メートルまで確保される。１５メートルを超えると、Ｒaveと端末間距離の間の相関が保たれなくなる。したがって、所定の情報やサービスを提供する空間が半径７〜８メートル以内の範囲であれば、端末同士が同じ空間に存在するか否かを判定するための閾値ｔｈ_Ｒを適切に設定することで、高い識別精度でプロキシミティを判断することができる。

第１実施形態の手法によると、プロキシミティの識別が可能な範囲が広がる。また、実際の位置情報の送受信が不要なのでセキュリティが確保される。さらに、複数のＡＰからのＲＳＳの比の平均Ｒaveを特徴量として用いる場合は、単一のＡＰからのＲＲＳの比を用いる場合と比較して、端末とＡＰの位置関係の相違による影響を低減することができる。

図５は、閾値ｔｈ_Ｒをあらかじめ決定するための予備実験の環境を示す。受信端末ＲＸ１とＲＸ２が同じ部屋にある場合と、そうでない場合でＲaveを比較する。ルームＡのサイズは４．８ｍ×６．６ｍ、壁は厚さが１０ｃｍの鉄筋コンクリートである。ルームＡの中に観測者が一人座っている。ＲＸ１を固定し、ＲＸ２を移動させて、位置関係（１）〜（６）のそれぞれで周囲のＡＰからのＢＦを観測する。ＡＰの位置は未知である。位置関係（１）〜（３）はＲＸ１とＲＸ２が同じ部屋に存在する状態、位置関係（４）〜（６）はＲＸ１とＲＸ２が同じ部屋に存在しない状態である。ＢＦの観測時間は５秒間、観測回数の各位置関係で１００回観測する。受信周波数は２．４１２ＧＨｚである。

図６は、予備実験の結果を表わす。グラフの横軸はＲave、縦軸はＲaveのＣＤＦ（Cumulative Distribution Function：累積分布関数）である。Ｒaveは上述のとおり、共有ＡＰからのＲＳＳの比の平均である。ＣＤＦは、横軸の値よりも低い結果が現れる頻度を示す。実線は２つの受信端末が同じ部屋にある場合のＲave、破線は同じ部屋にない場合のＲaveである。このグラフから明らかなように、特徴量としてＲaveを用いることで、２つの受信端末が同じ部屋にある場合とそうでない場合を明確に区別することができる。

次に、最適な閾値ｔｈ_Ｒを決定する。閾値ｔｈ_Ｒを変化させて、２つの受信端末が同じ部屋にあるかどうか、すなわちＲave≦ｔｈ_Ｒを満たすか否かを判断し、位置関係（１）〜（６）のそれぞれで識別正答率を算出する。識別正答率の平均が最も高くなる値をｔｈ_Ｒとして選択する。図５及び図６の条件では、ｔｈ_Ｒが９．６のとき（ｔｈ_Ｒ＝９．６）に識別正答率が最も高くなり、これを閾値とする。

図７は、予備実験で決定した閾値ｔｈ_Ｒを用いた評価実験の環境を示す。評価実験は、閾値決定のための予備実験と異なる環境で行う。ルームＢのサイズは、６．６ｍ×７．８ｍ、壁は厚さ１０ｃｍの鉄筋コンクリートである。ルームＢの中で数人が座って作業を行っている。ＡＰの位置は未知である。それぞれ異なる位置関係（７）〜（１２）でＢＦを観測し、Ｒaveを求める。位置関係（７）〜（９）は、２つの受信端末が同じ部屋にある状態、位置関係（１０）〜（１２）は、２つの受信端末が同じ部屋にない状態である。評価実験の諸元は、予備実験と同じく観測時間が５秒、観測回数が各位置関係で１００回、受信周波数は２．４１２ＧＨｚである。

予備実験で決定したｔｈ_Ｒ＝９．６を用い、各位置関係でＲaveがｔｈ_Ｒ以下となる場合を同室と判定する。判定結果が実際の状態と一致する場合を正解とする。

図８は、図７の評価環境での識別正答率を示す。同じ部屋に存在しないという判定の識別正答率は１００％、同じ部屋に存在するという識別正答率は９７％以上であり、位置関係によっては１００％の正答率が得られる。

図９は、予備実験で決定した閾値ｔｈ_Ｒを用いた別の評価実験の環境を示す。ルームＣのサイズは、６．４ｍ×７．３ｍ、ルームＤの平面形状は矩形ではない。ルームＣとルームＤの間に、厚さ５ｃｍのパーティションが存在する。各部屋には観測者が一人座っている。ＡＰの位置は未知である。それぞれ異なる位置関係（１３）〜（１８）でＢＦを観測し、Ｒaveを求める。位置関係（１３）〜（１５）は、２つの受信端末が同じ部屋にある状態、位置関係（１６）〜（１８）は、２つの受信端末が同じ部屋にない状態である。評価実験の諸元は、予備実験と同じく観測時間が５秒、観測回数が各位置関係で１００回、受信周波数は２．４１２ＧＨｚである。

図１０は、図９の評価環境での識別正答率を示す。同じ部屋に存在しないという判定の識別正答率は９５％以上、同じ部屋に存在するという識別正答率は９７％以上であり、位置関係によっては１００％の正答率が得られる。

このように、１以上の共通ＡＰからのＢＦのＲＳＳの比またはその平均値を特徴量として抽出し、閾値と比較することで、５ｍ×５ｍを超える範囲でも高精度のプロキシミティ判定が実現する。
＜第２実施形態＞
図１１は、第２実施形態の基本概念を説明する図である。第２実施形態では、特徴量として、複数の端末装置間で共通のＡＰから受信された信号強度の対数の差分の平均ｄaveと、ｄaveの分散ｄvarを用いる。端末１と端末２の間で、共通してＢＦが受信されている共有ＡＰからのＢＦのＲＳＳを利用する点は、第１実施形態と同様である。

図１１の例では、端末１と端末２の間の共有ＡＰは、ＡＰ２、ＡＰ３、及びＡＰ４である。各ＡＰについて、２つの端末間のＲＳＳの差（α_２−β_２）、（α_３−β_３）、（α_４−β_４）を求める。第２実施形態のＲＳＳは真値の対数表記、たとえば［ｄＢｍ］で表される。対数表記の場合、引き算は真値の割り算（比）に対応するので、特徴量としてＲＳＳの比を用いる点で第１実施形態と一致する。第２実施形態では、ｄaveが第１閾値ｔｈ_ａｖｅ以下、かつｄvarが第２閾値ｔｈ_ｖａｒ以下である場合に、２つの端末が同じ部屋にあると判定することで、識別精度を高める。なお、共有ＡＰがひとつの場合は、ｄaveは２つの端末間のＲＳＳの差分に対応し、ｄvarはゼロとなる。

図１１では、ＡＰ２〜ＡＰ４のすべてで（α−β）を用いているが、これは端末１でのＲＳＳの方が高いことを前提としている。ＲＳＳの差分としては、かならずプラスの値となるように、差の絶対値を用いるか、大きい方の値から小さい方の値を引き算するのが望ましい。

図１２は、第２実施形態のプロキシミティテスト方法のフローチャートである。この処理例では、サーバ装置にて各端末（たとえば端末１と端末２）からの情報を収集して端末間のプロキシミティを判定する例を示すが、第１実施形態のように、いずれか一つの端末でプロキシミティ判定を行ってもよい。

まず、各端末からＢＦの送信元ＡＰのアドレス情報（ＡＰ−ＩＤ）と、ＡＰごとのＲＳＳを受信する（Ｓ２０１）。ＲＳＳと対応するＡＰのアドレス情報の受信に先立って、図３のＳ１０１とＳ１０２のように、各端末からのアクセス要求の受信と、観測要求の送信を行っていてもよい。

受信した送信元ＡＰのアドレス情報とＲＳＳから、複数の端末によってＢＦが共通に受信されている共有ＡＰを特定し（Ｓ２０２）、共通ＡＰごとに特徴量を抽出する（Ｓ２０３）。特徴量は、共有ＡＰに対する端末間のＲＳＳの差（α−β）の平均値ｄaveとＲＳＳの差の分散ｄvarである。平均値ｄaveと分散ｄvarの双方が、それぞれ対応する閾値以下である場合に（Ｓ２０４でＹＥＳ、かつＳ２０５でＹＥＳ）、２つの端末は同じ部屋に存在すると判断する（Ｓ２０７）。いずれか一方または双方の特徴量が閾値を超える場合は（Ｓ２０４とＳ２０５の少なくとも一方でＮＯ）、２つの端末は同じ部屋に存在しないと判断する（Ｓ２０６）。

端末間の距離が近い場合、ＲＳＳ［ｄＢｍ］の差分は小さくなるからｄave、ｄvarともに小さくなる。端末間の距離が遠い場合は、次の３つのケースが考えられる。
（１）共有ＡＰの分布に偏りが少ない。この場合、ｄaveもｄvarも大きくなる。
（２）いずれか一方の端末の近傍に位置する共有ＡＰ、すなわち両端末との距離の差が大きい共有ＡＰが多い。この場合、ｄaveは大きくなるが、ｄvarはケース（１）と比較して小さくなる。
（３）２つの端末の中間近傍に位置する共有ＡＰ、すなわち両端末からの距離の差が小さい共有ＡＰが多い。この場合、ｄaveはケース（１）と比較して小さくなる。

これらの点から、ｄaveとｄvarの双方がそれぞれ対応する閾値以下である場合に同じ部屋に存在すると判断する。

図１３は、閾値ｔｈ_ａｖｅと閾値ｔｈ_ｖａｒを決定するための予備実験の環境を示す。受信端末ＲＸ１とＲＸ２が同じ部屋にある場合と、そうでない場合でｄaveおよびｄvarを比較する。ルームＢは、第１実施形態の評価実験で用いたのと同じ部屋であり、サイズは６．６ｍ×７．８ｍ、壁は厚さ１０ｃｍの鉄筋コンクリートである。それぞれ異なる位置関係（１）〜（６）でＢＦを観測し、ｄaveとｄvarを求める。位置関係（１）〜（３）は、２つの受信端末が同じ部屋にある状態、位置関係（４）〜（６）は、２つの受信端末が同じ部屋にない状態である。予備実験の諸元は、第１実施形態と同じく観測時間が５秒、観測回数が各位置関係で１００回、受信周波数は２．４１２ＧＨｚである。ＡＰの位置は未知である。

図１４は、予備実験の結果を表わす。図１４のグラフ（Ａ）の横軸はｄave、縦軸はｄave［ｄＢｍ］のＣＤＦである。グラフ（Ｂ）の横軸はｄvar［ｄＢｍ^２］、縦軸はｄvarのＣＤＦである。グラフ（Ａ）と（Ｂ）で、実線は２つの受信端末が同じ部屋にある場合のｄaveとｄvar、破線は同じ部屋にない場合のｄaveとｄvarである。これらのグラフから明らかなように、特徴量ｄaveとｄvarにおいて、２つの受信端末が同室にある場合とそうでない場合が明確に区別され得る。

次に、最適な閾値ｔｈ_ａｖｅとｔｈ_ｖａｒを決定する。閾値ｔｈ_ａｖｅとｔｈ_ｖａｒを変化させて、位置関係（１）〜（６）のそれぞれで、ｄaveを単独で用いた場合の識別正答率と、ｄvarを単独で用いた場合の識別正答率と、ｄaveとｄvarの両方を用いた場合の識別正答率を算出し、それぞれで識別率が最も高くなる値を採用する。図１４（Ａ）と図１４（Ｂ）の場合、閾値ｔｈ_ａｖｅ［ｄＢｍ］が７．２、閾値ｔｈ_ｖａｒ［ｄＢｍ^２］が２７のときに、識別正答率が最も高くなる。

図１５は予備実験で決定した閾値ｔｈ_ａｖｅと閾値ｔｈ_ｖａｒを用いた評価実験の環境を示す。評価実験は、閾値決定のための予備実験と異なる環境で行う。ルームＥのサイズは、４．８ｍ×６．６ｍ、壁は厚さ１０ｃｍの鉄筋コンクリートである。ルームＥの中で数人が座って作業を行っている。ＡＰの位置は未知である。受信端末ＲＸ１を固定、受信端末ＲＸ２を移動させて異なる位置関係（１）〜（６）でＢＦを観測し、ｄaveとｄvarを求める。位置関係（１）〜（３）は、２つの受信端末が同じ部屋にある状態、位置関係（１０）〜（１２）は、２つの受信端末が同じ部屋にない状態である。評価実験の諸元は、予備実験と同じく観測時間が５秒、観測回数が各位置関係で１００回、受信周波数は２．４１２ＧＨｚである。

予備実験で決定したｔｈ_ａｖｅ＝７．２だけを用いる場合、ｔｈ_ｖａｒ＝２７だけを用いる場合、および両方を用いる場合のそれぞれで、測定結果が閾値以下となる場合を同室と判定する。判定結果が実際の状態と一致する場合を正解とする。

図１６は、図１５の評価環境での識別正答率を示す。同じ部屋に存在するという判定では、ｄaveだけを用いた場合、ｄvarだけを用いた場合、両方を用いた場合のいずれをとっても識別正答率は１００％である。同じ部屋に存在しないという判定では、ｄvarだけを用いた場合と、ｄaveとｄvarの両方を用いた場合で識別正答率が１００％である。しかし、ｄaveだけを用いたとき、位置関係（５）において識別率が０％となり、受信端末ＲＸ１とＲＸ２が同室にあると誤判断されている。

図１７は、予備実験で決定した閾値ｔｈ_ａｖｅ＝７．２とｔｈ_ｖａｒ＝２７を用いた別の評価実験の環境を示す。ルームＣとルームＤは、第１実施形態での２番目の評価環境と同じであるが、受信端末の位置関係が異なる。ルームＣとルームＤの間は、厚さ５ｃｍのパーティションで仕切られ、ルームＣの壁は厚さ５ｃｍの鉄筋コンクリートである。各部屋には観測者が一人座っている。ＡＰの位置は未知である。それぞれ異なる位置関係（１）〜（５）でＢＦを観測し、ｄaveとｄvarを求める。位置関係（１）、（２）は、２つの受信端末が同じ部屋にある状態、位置関係（３）〜（５）は、２つの受信端末が同じ部屋にない状態である。評価実験の諸元は、予備実験と同じく観測時間が５秒、観測回数が各位置関係で１００回、受信周波数は２．４１２ＧＨｚである。

予備実験で決定したｔｈ_ａｖｅ＝７．２だけを用いる場合、ｔｈ_ｖａｒ＝２７だけを用いる場合、および両方を用いる場合のそれぞれ、各位置関係の測定結果が閾値以下となる場合を同室と判定する。判定結果が実際の状態と一致する場合を正解とする。

図１８は、図１７の評価環境での識別正答率を示す。同じ部屋に存在するという判定では、ｄaveだけを用いた場合、ｄvarだけを用いた場合、両方を用いた場合のいずれをとっても識別正答率は１００％である。同じ部屋に存在しないという判定では、ｄaveとｄvarの両方を用いた場合で識別正答率が９８％以上である。しかし、ｄaveだけを用いたとき、位置関係（３）と（４）で２つの受信端末が同室にあると誤判断されている。また、ｄvarだけを用いたときは、位置関係（５）での識別正答率が下がっている。

この評価結果から、ｄaveとｄvarの両方を用いて閾値判断する場合、半径５ｍ以上の範囲内で同室、別室ともに１００％近くの識別正答率が得られることがわかる。
＜変形例＞
上述した第１実施形態と第２実施形態では、ＡＰの位置が未知の状態で、２つの端末装置間で共通にＢＦが受信されている共有ＡＰを特定し、共有ＡＰから送信されるＢＦのＲＳＳの比を特徴量として用いた。この手法により、任意の場所でプロキシミティテストが可能になる。

セキュリティを向上する観点からは、プロキシミティテストを行う端末装置（またはサーバ装置）１と通信可能な範囲内にあるＡＰの位置をあらかじめ特定しておき、端末装置（またはサーバ装置）１が特徴量の演算に用いる共通ＡＰを指定する構成としてもよい。その場合は、図３のＳ１０２の観測要求の中に、共通ＡＰ情報を含めてもよい。共通ＡＰは一つであっても、複数であってもよいが、端末装置間の位置関係の影響を低減する観点からは、２以上の共有ＡＰを用いるのが望ましい。通知する共有ＡＰ（または共有ＡＰセット）を定期的、または不定期に変更することで、セキュリティをさらに高めることも可能である。たとえば、端末装置（またはサーバ装置）１は、通信範囲内にあるＡＰの中から一定時間ごとにランダムに共有ＡＰセットを選択し、アクセス要求をしてきた端末装置２に通知してもよい。

適用例として、店舗、イベント会場、スーパーマーケットなどの特定の場所に端末装置（またはサーバ装置）１とＡＰを配置し、閾値判定から同じ室内または建物内にあると判定された場合にサービス情報を提供する構成としてもよい。店舗やイベント会場の中央付近にＡＰを設置する場合は、単一のＡＰを共有アクセスポイントとして用いて、高い識別度を達成することができる。プロキシミティテストを行う端末装置１は、一例として、室内の中央近傍のＡＰと部屋のコーナーとの中間あたりに設置してもよい。

また、第１実施形態のように受信信号強度の真値を用いる場合に、ＲＳＳ比の分散を組み合わせて用いてもよい。

実施形態では、ビーコンフレームの受信信号強度を利用してプロキィミティを判定したが、パイロット信号等、在圏する全端末に報知される任意の参照信号の受信信号強度を用いてもよい。
＜装置構成＞
図１９は、実施形態のプロキシミティテスト装置１０の概略ブロック図である。プロキシミティテスト装置１０は、図１のような移動端末装置１であってもよいし、固定のサーバ装置であってもよい。プロキシミティテスト装置１０は、プロセッサ１１と、メモリ１５と、無線通信部１７と、ＢＦ測定部１８を有する。無線通信部１７は、１以上の無線アクセスポイントからビーコンフレーム（ＢＦ）を受信する。ＢＦ測定部１８は、受信したＢＦの受信信号強度（ＲＳＳ）を測定し、測定した結果をそのＢＦの送信元であるＡＰの識別情報と対応付けてメモリ１５に格納する。無線通信部１７はまた、他の端末装置から任意のＡＰを介してＢＦのＲＳＳ測定情報（対応するＡＰ識別情報を含む）を受信する。プロキシミティテスト装置１０が他の端末装置から直接ＢＦのＲＳＳ測定情報を受信する場合は、無線通信部１７の他に、第２の無線通信部を有していてもよい。

メモリ１５は閾値保持部１６を有し、あらかじめ決定した閾値を記憶する。プロセッサ１１は、特徴量計算部１２と比較判断部１３を有する。特徴量計算部１２は、他の端末装置から受信したＲＳＳ測定結果と、自装置１０で測定したＲＳＳ測定結果から、ＢＦが共通に受信されている共有アクセスポイントを特定し、共有アクセスポイントごとに特徴量を計算する。特徴量は、共有アクセスポイントから受信したＢＦの他の端末装置と自装置１０のＲＳＳの比を少なくとも含む。

比較判断部１３は、特徴量を閾値保持部１６に記憶されている閾値と比較して、他の端末装置が自装置１０と同じ室内にあるか否かを判断する。特徴量がＲＳＳの真値の比である場合は、特徴量を閾値ｔｈ_Ｒと比較し、閾値ｔｈ_Ｒ以下である場合に、同室にあると判断する。特徴量がＲＳＳの対数値の比とその分散である場合は、特徴量を閾値ｔｈ_ａｖｅ及びｔｈ_ｖａｒと比較し、双方が閾値以下である場合に同室にあると判断する。

プロキシミティテスト装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）、ユーザインターフェース等がバスで相互接続された汎用コンピュータで実現可能である。

実施形態の手法または構成を用いることで、識別可能範囲を拡張し、実際の位置情報の送受信なしにプロキシミティを判定することが可能になる。

１端末装置
２端末装置（他の端末装置）
１０プロキシミティテスト装置
１１プロセッサ
１２特徴量計算部
１３比較判断部
１５メモリ
１６閾値保持部
１７無線通信部
１８ＢＦ（ビーコンフレーム）測定部

Claims

第１端末装置と第２端末装置の各々で１以上のアクセスポイントから報知される参照信号を観測し、
前記第１端末装置と第２端末装置のいずれか一方、または外部装置で、前記第１端末装置と前記第２端末装置の観測結果を取得して、前記第１端末装置と前記第２端末装置の間で前記参照信号が共通に受信される共有アクセスポイントを特定し、
前記共有アクセスポイントからの共通参照信号の前記第１端末装置での受信信号強度と前記第２端末装置での受信信号強度とに基づいて、前記第１端末装置と前記第２端末装置との近接度を表わす特徴量を計算し、
前記特徴量を閾値と比較して、前記第１端末装置と前記第２端末装置が一定範囲の同じ空間内に位置するか否かを決定し、
前記特徴量は、前記第１端末装置での前記共通参照信号の受信信号強度と前記第２端末装置での前記共通参照信号の受信信号強度の比を表わす第１特徴量と、前記第１特徴量の分散を表わす第２特徴量を含み、
前記第１特徴量が第１閾値条件を満たし、かつ前記第２特徴量が第２閾値条件を満たす場合に、前記第１端末装置と前記第２端末装置が前記同じ空間内に位置すると決定する
ことを特徴とするプロキシミティテスト方法。
前記共有アクセスポイントが２以上ある場合に、前記共有アクセスポイントでの前記特徴量の平均を前記特徴量として用いることを特徴とする請求項１に記載のプロキシミティテスト方法。
前記第１端末装置は、前記第２端末装置からのアクセス要求に応じて前記第２端末装置に観測要求を送信し、
前記第１端末装置は、前記観測要求の送信により前記１以上のアクセスポイントから報知される前記参照信号の受信信号強度を測定し、
前記第２端末装置は、前記観測要求の受信により前記１以上のアクセスポイントから報知される前記参照信号の受信信号強度を測定する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のプロキシミティテスト方法。
第１端末装置と第２端末装置の各々で１以上のアクセスポイントから報知される参照信号を観測し、
前記第１端末装置にて前記第２端末装置の間で前記参照信号が共通に受信される共有アクセスポイントをあらかじめ特定、またはランダムに選択し、
前記第１端末装置は、前記第２端末装置からのアクセス要求に応じて、前記第２端末装置に観測要求と前記共有アクセスポイントの指定情報を送信し、
前記第１端末装置と前記第２端末装置は、前記共有アクセスポイントの前記指定情報に基づいて、前記共有アクセスポイントからの前記参照信号の受信信号強度を測定し、
前記共有アクセスポイントからの共通参照信号の前記第１端末装置での受信信号強度と前記第２端末装置での受信信号強度とに基づいて、前記第１端末装置と前記第２端末装置との近接度を表わす特徴量を計算し、
前記特徴量を閾値と比較して、前記第１端末装置と前記第２端末装置が一定範囲の同じ空間内に位置するか否かを決定する、
ことを特徴とするプロキシミティテスト方法。
前記第１端末装置は、前記共有アクセスポイントの指定情報を定期的または不定期に変更することを特徴とする請求項４に記載のプロキシミティテスト方法。
１以上のアクセスポイントから参照信号を受信する無線通信部と、
前記参照信号の受信信号強度を測定する測定部と、
前記無線通信部を介して他の端末装置で観測された参照信号の測定情報を取得し、前記他の端末装置で観測された前記測定情報と、前記測定部で測定された受信信号強度とに基づいて、前記無線通信部と前記他の端末装置との間で前記参照信号が共通に受信されている共有アクセスポイントを特定し、前記測定部で測定された前記共有アクセスポイントからの共通参照信号の受信信号強度と、前記他の端末装置の測定情報に含まれる前記共通参照信号の受信信号強度とに基づいて、前記他の端末装置との間の近接度を表わす特徴量を計算する特徴量計算部と、
前記特徴量を閾値と比較して、前記他の端末装置が一定の距離範囲内に位置するか否かを決定する比較判断部と、
を有し、
前記特徴量は、前記測定部で測定された前記受信信号強度と、前記他の端末装置の測定情報に含まれる前記共通参照信号の受信信号強度の比を表わす第１特徴量と、前記第１特徴量の分散を表わす第２特徴量を含み、
前記比較判断部は、前記第１特徴量が第１閾値条件を満たし、かつ前記第２特徴量が第２閾値条件を満たす場合に、前記他の端末装置が前記一定の距離範囲内に位置すると決定する
ことを特徴とするプロキシミティテスト装置。
前記特徴量計算部は、前記共有アクセスポイントが２以上ある場合に、前記共有アクセスポイントでの前記特徴量の平均を計算し、
前記比較判断部は、前記平均を前記特徴量として用いることを特徴とする請求項６に記載のプロキシミティテスト装置。
１以上のアクセスポイントから参照信号を受信する無線通信部と、
前記参照信号の受信信号強度を測定する測定部と、
前記無線通信部を介して他の端末装置で観測された参照信号の測定情報を取得し、前記無線通信部と前記他の端末装置との間で前記参照信号が共通に受信されている共有アクセスポイントをあらかじめ特定、またはランダムに選択し、前記測定部で測定された前記共有アクセスポイントからの共通参照信号の受信信号強度と、前記他の端末装置の測定情報に含まれる前記共通参照信号の受信信号強度とに基づいて、前記他の端末装置との間の近接度を表わす特徴量を計算する特徴量計算部と、
前記特徴量を閾値と比較して、前記他の端末装置が一定の距離範囲内に位置するか否かを決定する比較判断部と、
を有し、
前記無線通信部は、前記他の端末装置からのアクセス要求に応じて、前記他の端末装置に観測要求と前記共有アクセスポイントの指定情報を送信し、
前記他の端末装置から、前記指定情報に含まれる前記共有アクセスポイントから送信される前記共通参照信号の測定結果を受信する、
ことを特徴とするプロキシミティテスト装置。