JP6803412B2 - 位置検出システム、算出装置、プログラムおよび位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置検出システム、算出装置、プログラムおよび位置検出方法に関する。

近年、衛星電波の届かない屋内または地下等において、ユーザが持ち運んでいる情報処理装置（例えばスマートフォン）の位置を提供する屋内測位サービスが提案されている。屋内および地下等で情報処理装置の位置を検出する方法としては、情報処理装置に備えられたＷｉ−Ｆｉ（登録商標）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等による無線通信機能を利用した方法が知られている。

無線通信機能を用いる方法では、送信機から送信されたビーコン信号の電波強度の指標値（例えば、ＬＱＩ（Link Quality Indicator）またはＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）等）に基づき、移動点の位置を算出する。具体的には、この方法では、壁や天井等に設置されている３個の固定通信装置と情報処理装置との間で無線通信された３つのビーコン信号の電波強度の指標値を用いて、三点測量法により情報処理装置の位置を算出する。

特許文献１には、格子状の領域の交点に設けられた複数の柱にＲＦＩＤタグを取り付けて、領域内を移動するフォークリフトの位置を推定する方法が記載されている。特許文献２には、無線装置と、複数の固定受信装置と、位置検出装置とを備える位置検出システムが記載されている。特許文献２の位置検出システムでは、位置検出装置が、固定受信装置毎の電波強度により場所と強度との対応を記憶したデータベースを検索し、データベースに記憶された強度に対応する場所を出力する。

特開２０１１−２２６９５９号公報 特開２００６−３０８３６１号公報

ところで、屋内または地下等には、壁または棚等の様々な障害物が存在する。このため、信号がこれらの障害物の影響により乱れ、受信機において精度の良い電波強度の指標値を得ることができない場合もある。また、電波強度の指標値は、固定通信装置と情報処理装置との間の距離に対して線形に変化しない。このため、電波強度の指標値をそのまま用いて三点測量法により情報処理装置の位置を算出しても、精度良く位置を算出できない場合もある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動通信装置の位置を精度良く検出する位置検出システム、算出装置、プログラムおよび位置検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る位置検出システムは、屋内または地下における所定の位置に配置される複数の固定通信装置と、所定の送信パワーで出力される基準信号を前記複数の固定通信装置のそれぞれと無線通信する移動通信装置と、前記移動通信装置の位置を検出する対象領域を分割した複数の部分領域に対して一対一に対応した複数の基準パターンの中から、前記複数の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された複数の前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を表す測定パターンに最も近い１つの基準パターンを選択するパターン選択部と、選択した３個の固定通信装置を頂点とした三角形が、選択された前記基準パターンに対応する部分領域を全て含むように、前記複数の固定通信装置の中から前記３個の固定通信装置を選択する装置選択部と、選択された前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された、３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、予め定められた指数関数により補正して、３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を算出する補正部と、選択された前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における前記補正電波強度値に基づき、前記移動通信装置の位置を算出する位置算出部と、を備える。

本発明によれば、移動通信装置の位置を精度良く検出することができる。

図１は、位置検出システムを示す図である。 図２は、基準信号の送信点における送信パワーおよび受信点における電波強度を示す図である。 図３は、対象領域を分割した複数の部分領域を示す図である。 図４は、複数の部分領域に一対一に対応する複数の基準パターンを示す図である。 図５は、基準通信機と複数の固定通信装置との間の複数の伝送路を示す図である。 図６は、実施形態に係る算出装置の機能構成を、移動通信装置および複数の固定通信装置とともに示す図である。 図７は、実施形態に係る算出装置の処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、Ｓ１１で収集した測定パターンの一例を示す図である。 図９は、Ｓ１２で量子化した測定パターンの一例を示す図である。 図１０は、Ｓ１３における、複数の基準パターンと、測定パターンとの比較結果の一例を示す図である。 図１１は、Ｓ１４で選択された、部分領域を囲む３個の固定通信装置の一例を示す図である。 図１２は、Ｓ１５において取得された基準信号の受信点における電波強度の一例を示す図である。 図１３は、Ｓ１６において算出された基準信号の受信点における補正電波強度値の一例を示す図である。 図１４は、Ｓ１７において取得された固定通信装置の位置の一例を示す図である。 図１５は、部分領域に予め紐づけられた組の一例を示す図である。 図１６は、部分領域を囲む３個の固定通信装置を含む複数の組の一例を示す図である。 図１７は、部分領域に紐づけられた複数の組の一例を示す図である。 図１８は、３個の固定通信装置を選択した場合における、３個の基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値の算出処理の流れを示すフローチャートである。 図１９は、移動通信装置の位置の算出処理の流れを示すフローチャートである。 図２０は、移動通信装置の位置の算出方法の一例を説明するための図である。 図２１は、情報処理装置のハードウェア構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施形態に係る位置検出システム１０について説明する。位置検出システム１０は、屋内または地下等を移動する移動通信装置２０の位置を精度良く検出する。

図１は、実施形態に係る位置検出システム１０を示す図である。実施形態に係る位置検出システム１０は、移動通信装置２０と、複数の固定通信装置３０と、算出装置４０とを備える。

移動通信装置２０は、使用者により持ち運ばれる情報処理端末である。移動通信装置２０は、通信機能、入力機能、および音声出力および画像表示等の出力機能を有する。移動通信装置２０は、このような機能を有していれば、例えば、ノート型のコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話機または専用の情報端末等のどのような装置であってもよい。

複数の固定通信装置３０は、屋内または地下等における互いに異なる予め定められた位置に配置される。例えば、複数の固定通信装置３０は、移動通信装置２０の位置を検出する対象領域を囲むように配置される。複数の固定通信装置３０は、例えば屋内または地下等の天井、壁または柱等に設置される。

固定通信装置３０は、移動通信装置２０と無線通信が可能な情報処理端末である。固定通信装置３０は、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線ルータ装置である。固定通信装置３０が無線ルータ装置である場合、移動通信装置２０は、複数の固定通信装置３０のうちの何れかを介して、インターネット上のサーバにアクセスすることができる。

算出装置４０は、移動通信装置２０および複数の固定通信装置３０とネットワークを介して接続される情報処理装置である。例えば、算出装置４０は、一般的なコンピュータまたはサーバであってよい。また、算出装置４０は、１台のコンピュータであってもよいし、クラウドシステムのように複数台のコンピュータにより構成されていてもよい。

算出装置４０は、対象領域の近傍に設けられてもよいし、対象領域から離れた場所に設けられてもよい。また、算出装置４０は、移動通信装置２０内に実現されてもよい。算出装置４０は、移動通信装置２０または複数の固定通信装置３０とネットワークを介して接続され、移動通信装置２０または複数の固定通信装置３０から必要な情報を取得して、移動通信装置２０の位置を算出する。

使用者は、移動通信装置２０を保持して、対象領域内を移動する。位置検出システム１０は、対象領域内における移動通信装置２０の位置を検出し、検出した位置を例えば移動通信装置２０の表示部等に表示する。これにより、使用者は、対象領域内における自身の位置を認識することができる。

図２は、基準信号の送信点における送信パワーおよび受信点における電波強度を示す図である。移動通信装置２０は、所定の送信パワーで出力される基準信号を複数の固定通信装置３０のそれぞれと無線通信する。

本実施形態において、移動通信装置２０は、第１間隔毎に、複数の固定通信装置３０のそれぞれに基準信号を送信する。そして、本実施形態において、複数の固定通信装置３０のそれぞれは、移動通信装置２０から送信された基準信号を受信する。

なお、複数の固定通信装置３０のそれぞれは、第１間隔毎に、基準信号を移動通信装置２０に対して送信してもよい。この場合、移動通信装置２０は、複数の固定通信装置３０のそれぞれから送信された複数の基準信号を受信する。この場合、複数の固定通信装置３０は、送信した基準信号が干渉しないように、例えば互いに時間をずらして基準信号を送信する。

基準信号の送信パワーは、図２（Ａ）に示されるように、所定の値である。これに対して、基準信号の受信点における電波強度は、移動通信装置２０と固定通信装置３０との間の伝送路によって異なる。

例えば、基準信号の受信点における電波強度は、伝送路中に障害物等が存在しない場合には、移動通信装置２０と固定通信装置３０との間の距離が長い程、小さくなる。従って、移動通信装置２０がある固定通信装置３０から離れていく方向に移動する場合、その固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された基準信号の受信点における電波強度は、図２の（Ｂ）に示されるように、徐々に小さくなる。反対に、移動通信装置２０がある固定通信装置３０に近づく方向に移動する場合、その固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された基準信号の受信点における電波強度は、図２の（Ｃ）に示されるように、徐々に大きくなる。

図３は、対象領域を分割した複数の部分領域を示す図である。位置検出システム１０では、例えば図３の点線で区切られたＡ〜Ｐに示されるような、対象領域を分割した複数の部分領域が設定されている。

対象領域の周囲には、複数の固定通信装置３０が配置されている。例えば、図３の例では、１０個の固定通信装置３０（３０−１〜３０−１０）が、対象領域を囲むように配置されている。複数の固定通信装置３０は、全ての部分領域について、その部分領域を囲む少なくとも３個の固定通信装置３０が存在するように配置されている。

図４は、複数の部分領域に一対一に対応する複数の基準パターンを示す図である。図５は、基準通信機５０が部分領域（Ｎ）の中心に配置されている場合における、基準通信機５０と、複数の固定通信装置３０（３０−１〜３０−１０）との間の複数の伝送路を示す図である。

位置検出システム１０では、移動通信装置２０の位置を検出する処理に先だって、予め、複数の基準パターンが生成される。複数の基準パターンは、複数の部分領域に一対一に対応する。例えば、図４の例の場合、Ａ〜Ｐの部分領域に一対一で対応する１６個の基準パターンが予め生成される。

複数の基準パターンのそれぞれは、複数の固定通信装置３０と対応する部分領域に配置された基準通信機５０との間で無線通信された複数の基準信号の、受信点における電波強度の指標値を表す。

電波強度の指標値とは、例えば、受信装置が受信した信号から算出された電波の通信品質または電波強度を表す値である。電波強度の指標値とは、例えば、アンテナにより受信した電波の電圧値の対数値を所定の整数値の範囲で表した値である。例えば、電波強度の指標値とは、ＬＱＩ値（Link Quality Indicator）またはＲＳＳＩ値（Received Signal Strength Indication）である。

図４の例では、基準パターンは、固定通信装置３０（♯１〜♯１０）毎の基準信号の受信点における電波強度の指標値を表す。なお、図４の例では、基準パターンは、所定単位で量子化した電波強度の指標値を表す。

例えば、複数の基準パターンのそれぞれは、複数の固定通信装置３０が受信した、対応する部分領域に配置された基準通信機５０から送信された複数の基準信号の電波強度の指標値を表す。また、例えば、複数の基準パターンのそれぞれは、対応する部分領域に配置された基準通信機５０が受信した、複数の固定通信装置３０から送信された複数の基準信号の電波強度の指標値を表してもよい。

例えば、図５に示すように、位置検出システム１０の管理者は、部分領域（Ｎ）に対応する基準パターンを生成する場合、部分領域（Ｎ）内の所定の位置（例えば部分領域（Ｎ）の中心）に基準通信機５０を配置した場合における、基準通信機５０と複数の固定通信装置３０との間で無線通信された、複数の基準信号の受信点における電波強度の指標値を取得する。そして、位置検出システム１０の管理者は、このように取得した複数の基準信号の受信点における電波強度の指標値に基づき、その部分領域に対応する基準パターンを生成する。なお、位置検出システム１０の管理者は、実測した電波強度の指標値により基準パターンを設定してもよいし、シミュレーション等により算出した電波強度の指標値により基準パターンを生成してもよい。

図６は、実施形態に係る算出装置４０の機能構成を、移動通信装置２０および複数の固定通信装置３０とともに示す図である。算出装置４０は、ネットワークを介して複数の固定通信装置３０と接続される。算出装置４０と複数の固定通信装置３０との間のネットワークは、無線であっても有線であってもよい。

算出装置４０は、パターン記憶部６２と、位置記憶部６４と、収集部７０と、パターン選択部７２と、装置選択部７４と、補正部７５と、位置算出部７６とを有する。

パターン記憶部６２は、予め生成された複数の基準パターンを記憶する。例えば、複数の基準パターンは、位置検出システム１０の管理者により、パターン記憶部６２に登録される。

なお、本実施形態においては、複数の基準パターンは、図４に示したように、複数の基準信号の受信点における電波強度の指標値を所定単位で量子化した値を表す。

位置記憶部６４は、複数の固定通信装置３０のそれぞれの位置を記憶する。複数の固定通信装置３０のそれぞれの位置は、例えば、所定の位置を基準とした座標により表される。固定通信装置３０の位置は、例えば、設置時において位置検出システム１０の管理者により測定され、管理者により位置記憶部６４に予め登録される。

収集部７０は、複数の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された、複数の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値（例えば、ＬＱＩ値またはＲＳＳＩ値）を収集する。本実施形態においては、移動通信装置２０が基準信号を送信し、複数の固定通信装置３０のそれぞれが基準信号を受信する。この場合、収集部７０は、複数の固定通信装置３０が受信した複数の基準信号のそれぞれの電波強度の指標値を取得する。なお、複数の固定通信装置３０のそれぞれが基準信号を送信し、移動通信装置２０が複数の基準信号を受信してもよい。この場合、収集部７０は、移動通信装置２０が受信した複数の基準信号のそれぞれの電波強度の指標値を取得する。

パターン選択部７２は、収集部７０により収集された、複数の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された、複数の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を取得する。そして、パターン選択部７２は、パターン記憶部６２に記憶された複数の基準パターンの中から、複数の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された複数の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を表す測定パターンに最も近い１つの基準パターンを選択する。

例えば、移動通信装置２０が基準信号を送信し、複数の固定通信装置３０のそれぞれが基準信号を受信する場合には、パターン選択部７２は、複数の固定通信装置３０が受信した複数の基準信号の電波強度のそれぞれの指標値を表す測定パターンと、複数の基準パターンのそれぞれとを比較して、１つの基準パターンを選択する。また、複数の固定通信装置３０のそれぞれが基準信号を送信し、移動通信装置２０が複数の基準信号を受信する場合、移動通信装置２０が受信した複数の基準信号のそれぞれの電波強度の指標値を表す測定パターンと、複数の基準パターンのそれぞれとを比較して、１つの基準パターンを選択する。

なお、本実施形態においては、パターン選択部７２は、複数の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された、複数の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、所定単位で量子化して測定パターンを生成する。そして、パターン選択部７２は、量子化した複数の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を表す測定パターンと、複数の基準パターンのそれぞれとを比較して、測定パターンに最も近い１つの基準パターンを選択する。

装置選択部７４は、選択された基準パターンに対応する部分領域に基づき、複数の固定通信装置３０の中から３以上の固定通信装置３０を選択する。例えば、装置選択部７４は、選択された基準パターンに対応する部分領域を囲む位置に配置された３以上の固定通信装置３０を選択する。また、例えば、複数の基準パターンのそれぞれには、３以上の固定通信装置３０を含む組が予め紐づけられていてもよい。この場合、装置選択部７４は、選択された基準パターンに紐づけられた組に含まれる３以上の固定通信装置３０を選択する。

補正部７５は、装置選択部７４により選択された３以上の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された３以上の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、収集部７０から取得する。補正部７５は、収集した３以上の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、予め定められた指数関数により補正して、３以上の基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を算出する。なお、補正部７５による補正電波強度値の具体的な算出方法の一例については、図１８を参照してさらに説明する。

位置算出部７６は、装置選択部７４により選択された３以上の固定通信装置３０のそれぞれの位置を位置記憶部６４から取得する。また、位置算出部７６は、装置選択部７４により選択された３以上の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された３以上の基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を、補正部７５から取得する。そして、位置算出部７６は、選択された３以上の固定通信装置３０の位置、および、選択された３以上の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された３以上の基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値に基づき、移動通信装置２０の位置を算出する。

例えば、位置算出部７６は、三点測位法等により移動通信装置２０の位置を算出する。なお、位置算出部７６による位置の具体的な算出方法の一例については、図１９および図２０を参照してさらに説明する。

そして、位置算出部７６は、算出した位置を出力する。例えば、位置算出部７６は、移動通信装置２０の表示部に、算出した位置を表示させてもよい。また、位置算出部７６は、算出した位置をネットワークを介して他の装置に送信してもよい。

図７は、実施形態に係る算出装置４０の処理の流れを示すフローチャートである。また、図８〜図１４は、図７に示すフローチャートを説明する際に参照される図である。

算出装置４０は、複数の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で、基準信号が送受信される毎に、図７に示す処理を実行する。

まず、Ｓ１１において、収集部７０は、複数の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された、複数の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値（例えば、ＬＱＩ値またはＲＳＳＩ値）を収集する。例えば、収集部７０は、図８に示すような、固定通信装置３０（♯１〜♯１０）毎の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を収集する。

続いて、Ｓ１２において、パターン選択部７２は、複数の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された、複数の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、所定単位で量子化して測定パターンを生成する。例えば、パターン選択部７２は、図９に示すような、固定通信装置３０（♯１〜♯１０）毎の基準信号の受信点における電波強度の指標値を量子化した測定パターンを生成する。

続いて、Ｓ１３において、パターン選択部７２は、パターン記憶部６２に記憶された複数の基準パターンの中から、測定パターンに最も近い１つの基準パターンを選択する。例えば、図１０に示すように、パターン選択部７２は、複数の基準パターンのそれぞれについて、固定通信装置３０（♯１〜♯１０）毎に測定パターンに含まれる値と一致するか否かを判定する。続いて、パターン選択部７２は、基準パターン毎に、値が一致した数を算出する。そして、パターン選択部７２は、値が一致した数が最も多い基準パターンを、測定パターンに最も近い基準パターンとして選択する。なお、パターン選択部７２は、他の比較方法により、測定パターンに最も近い１つの基準パターンを選択してもよい。例えば、パターン選択部７２は、測定パターンと基準パターンとの間の距離（ノルム）を算出し、ノルムが最も小さい基準パターンを、測定パターンに最も近い基準パターンとして選択してもよい。

そして、パターン選択部７２は、選択した基準パターンに対応する部分領域を特定する。例えば、図１０の例では、パターン選択部７２は、部分領域（Ｌ）を特定する。

続いて、Ｓ１４において、装置選択部７４は、選択された基準パターンに対応する部分領域に基づき、複数の固定通信装置３０の中から３以上の固定通信装置３０を選択する。例えば、装置選択部７４は、選択した３以上の固定通信装置３０を頂点とした多角形が、選択された基準パターンに対応する部分領域を全て含むように、３以上の固定通信装置３０を選択する。例えば、図１１の例では、装置選択部７４は、選択された基準パターンに対応する部分領域（Ｌ）を囲む位置に配置された３個の固定通信装置３０（♯３、♯７、♯８）を選択する。

続いて、Ｓ１５において、補正部７５は、装置選択部７４により選択された３以上の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された、３以上の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、収集部７０から取得する。例えば、補正部７５は、図１２に示すように、選択された３個の固定通信装置３０（♯３、♯７、♯８）と移動通信装置２０との間で無線通信された、３つの基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を取得する。

続いて、Ｓ１６において、補正部７５は、収集した３以上の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、予め定められた指数関数により補正して、３以上の基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を算出する。例えば、補正部７５は、図１３に示すように、選択された３個の固定通信装置３０（♯３、♯７、♯８）と移動通信装置２０との間で無線通信された、３つの基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を算出する。なお、補正部７５による補正電波強度値の具体的な算出方法の一例については、図１８を参照してさらに説明する。

続いて、Ｓ１７において、位置算出部７６は、装置選択部７４により選択された３以上の固定通信装置３０のそれぞれの位置を位置記憶部６４から取得する。例えば、位置算出部７６は、図１４に示すように、選択された３個の固定通信装置３０（♯３、♯７、♯８）の位置を示す３個の座標（ｘ，ｙ）を取得する。

続いて、Ｓ１８において、位置算出部７６は、選択された３以上の固定通信装置３０の位置、および、選択された３以上の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された、３以上の基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値に基づき、移動通信装置２０の位置を算出する。例えば、位置算出部７６は、３個の固定通信装置３０（♯３、♯７、♯８）の位置および３つの基準信号の補正電波強度値を用いて三点測位法により移動通信装置２０の位置を算出する。なお、位置算出部７６による位置の具体的な算出方法の一例については、図１９および図２０を参照してさらに説明する。

そして、Ｓ１９において、位置算出部７６は、算出した位置を出力する。

図１５は、部分領域に予め紐づけられた組の一例を示す図である。複数の基準パターンのそれぞれは、３以上の固定通信装置３０を含む組が予め紐づけられていてもよい。この場合、装置選択部７４は、選択された基準パターンに紐づけられた組に含まれる３以上の固定通信装置３０を選択する。

図１６は、部分領域を囲む３個の固定通信装置３０を含む複数の組の一例を示す図である。また、装置選択部７４は、選択された基準パターンに対応する部分領域を囲む３以上の固定通信装置３０の組を、複数組選択してもよい。

例えば、図１６の例では、装置選択部７４は、選択された基準パターンに対応する部分領域を囲む位置に配置された３個の固定通信装置３０（♯３、♯７、♯８）を含む第１の組、および、３個の固定通信装置３０（♯４、♯７、♯９）を含む第２の組を選択する。

この場合、位置算出部７６は、選択した組毎に移動通信装置２０の候補位置を算出する。そして、位置算出部７６は、組毎に算出した候補位置の平均値または中央値を、移動通信装置２０の位置として決定する。

図１７は、部分領域に紐づけられた複数の組の一例を示す図である。また、複数の基準パターンのそれぞれは、３以上の固定通信装置３０を含む組が、複数個紐づけられていてもよい。この場合、装置選択部７４は、選択された基準パターンに紐づけられた複数個の組を選択する。そして、位置算出部７６は、選択した組毎に移動通信装置２０の候補位置を算出し、組毎に算出した候補位置の平均値または中央値を移動通信装置２０の位置として決定する。

図１８は、３個の固定通信装置３０を選択した場合における、３個の基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値の生成処理の流れを示すフローチャートである。

装置選択部７４は、複数の固定通信装置３０の中から、第１の固定通信装置３０−１、第２の固定通信装置３０−２および第３の固定通信装置３０−３を選択する。

ここで、移動通信装置２０と第１の固定通信装置３０−１との間で無線通信された基準信号の受信点における電波強度の指標値は“ｌ”であるとする。また、移動通信装置２０と第２の固定通信装置３０−２との間で無線通信された基準信号の受信点における電波強度の指標値は“ｍ”であるとする。移動通信装置２０と第３の固定通信装置３０−３との間で無線通信された基準信号の受信点における電波強度の指標値は“ｎ”であるとする。

このような場合、補正部７５は、例えば、図１８に示すフローチャートに従って、３個の基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を算出する。

まず、Ｓ２１において、補正部７５は、移動通信装置２０と第１の固定通信装置３０−１との間で無線通信された基準信号の受信点における第１の補正電波強度値（Ｌ）を、下記の式（１１）により算出する。

続いて、Ｓ２２において、補正部７５は、移動通信装置２０と第２の固定通信装置３０−２との間で無線通信された基準信号の受信点における第２の補正電波強度値（Ｍ）を、下記の式（１２）により算出する。

続いて、Ｓ２３において、補正部７５は、移動通信装置２０と第３の固定通信装置３０−３との間で無線通信された基準信号の受信点における第３の補正電波強度値（Ｎ）を、下記の式（１３）により算出する。

なお、ｋ_１、ｋ_２およびｋ_３は、定数である。ｋ_１、ｋ_２およびｋ_３は、基準信号を受信する受信装置によって異なる。

このように補正部７５は、ｇを基準信号における電波強度の指標値とし、ｋを基準信号を受信した装置に対応して予め定められた定数とし、Ｇを基準信号の受信点における補正電波強度値とした場合、式（１４）の演算を実行する。

これにより、補正部７５は、装置選択部７４により選択された３個の固定通信装置３０と移動通信装置２０との間で無線通信された３個の基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、予め定められた指数関数により補正して、３個の基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を算出することができる。電波強度の指標値は、距離に対して線形ではない。補正部７５は、このような電波強度の指標値を指数関数により補正して、距離の次元に近い値に変換する。従って、位置算出部７６は、補正電波強度値を用いることにより、移動通信装置２０の位置を精度良く算出することができる。

図１９は、移動通信装置２０の位置の算出処理の流れを示すフローチャートである。図２０は、３個の固定通信装置３０を選択した場合における、移動通信装置２０の位置の算出方法の一例を説明するための図である。

装置選択部７４は、複数の固定通信装置３０の中から、第１の固定通信装置３０−１、第２の固定通信装置３０−２および第３の固定通信装置３０−３を選択する。

ここで、第１の固定通信装置３０−１の位置は（ｘ_１，ｙ_１）であり、第２の固定通信装置３０−２の位置は（ｘ_２，ｙ_２）であり、第３の固定通信装置３０−３の位置は（ｘ_３，ｙ_３）であるとする。また、移動通信装置２０と第１の固定通信装置３０−１との間で無線通信された基準信号の受信点における補正電波強度値は“Ｌ”であるとする。また、移動通信装置２０と第２の固定通信装置３０−２との間で無線通信された基準信号の受信点における補正電波強度値は“Ｍ”であるとする。移動通信装置２０と第３の固定通信装置３０−３との間で無線通信された基準信号の受信点における補正電波強度値は“Ｎ”であるとする。

このような場合、位置算出部７６は、例えば、図１９に示すフローチャートに従って、移動通信装置２０の位置を算出する。

まず、Ｓ３１において、位置算出部７６は、第１分割点（ｘ_ａ，ｙ_ａ）を算出する。第１分割点（ｘ_ａ，ｙ_ａ）は、第１の固定通信装置３０−１の位置と第２の固定通信装置３０−２の位置とを結ぶ線を、基準信号の受信点における補正電波強度値の大きさに応じた比率で分割した点である。この場合、第１の固定通信装置３０−１および第２の固定通信装置３０−２のうち、基準信号の受信点における補正電波強度値が大きい方が、第１分割点（ｘ_ａ，ｙ_ａ）が近くなるように分割される。従って、位置算出部７６は、下記の式（２１）および（２２）を演算して、第１分割点（ｘ_ａ，ｙ_ａ）を算出する。

続いて、Ｓ３２において、位置算出部７６は、第２分割点（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ）を算出する。第２分割点（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ）は、第２の固定通信装置３０−２の位置と第３の固定通信装置３０−３の位置とを結ぶ線を、基準信号の受信点における補正電波強度値の大きさに応じた比率で分割した点である。この場合、第２の固定通信装置３０−２および第３の固定通信装置３０−３のうち、基準信号の受信点における補正電波強度値が大きい方が、第２分割点（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ）が近くなるように分割される。従って、位置算出部７６は、下記の式（２３）および（２４）を演算して、第２分割点（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ）を算出する。

続いて、Ｓ３３において、位置算出部７６は、第１分割点（ｘ_ａ，ｙ_ａ）と第３の固定通信装置３０−３の位置とを結ぶ第１直線１２１を算出する。続いて、Ｓ３４において、位置算出部７６は、第２分割点（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ）と、第１の固定通信装置３０−１の位置とを結ぶ第２直線１２２を算出する。

続いて、Ｓ３５において、位置算出部７６は、第１直線１２１と第２直線１２２との交点（Ｇ_ｘ，Ｇ_ｙ）を算出する。そして、位置算出部７６は、この交点（Ｇ_ｘ，Ｇ_ｙ）を、移動通信装置２０の位置として出力する。

なお、位置算出部７６は、第１直線１２１と第２直線１２２との交点（Ｇ_ｘ，Ｇ_ｙ）を、下記の式（２５）により直接演算してもよい。

なお、式（２５）において、ａ、ｂ、ｃおよびｄは、下記の式により表される。

以上のように、実施形態に係る位置検出システム１０は、対象領域内における移動通信装置２０が存在する部分領域を特定し、部分領域を囲む３以上の固定通信装置３０を選択する。続いて、実施形態に係る位置検出システム１０は、移動通信装置２０と選択した３以上の固定通信装置３０との間で無線通信された３以上の基準信号のそれぞれの受信点における電波度値の指標値を、予め定められた指数関数により補正して補正電波強度を算出する。そして、実施形態に係る位置検出システム１０は、選択した３以上の固定通信装置３０の位置、および、移動通信装置２０と選択した３以上の固定通信装置３０との間で無線通信された３以上の基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値に基づき、移動通信装置２０を算出する。これにより、実施形態に係る位置検出システム１０は、移動通信装置２０の位置を精度良く検出することができる。

（情報処理装置２００のハードウェア構成）
図２１は、情報処理装置２００のハードウェア構成を示す図である。移動通信装置２０、固定通信装置３０および算出装置４０は、例えば、図２１に示すような、通信機能を有する情報処理装置２００により実現することができる。情報処理装置２００は、一例として、一般のコンピュータと同様のハードウェア構成により実現される。情報処理装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０６と、記憶装置２０８と、無線通信装置２１０と、ネットワークインターフェース装置２１２とを備える。各部は、バスにより接続される。

ＣＰＵ２０２は、ＲＡＭ２０６の所定領域を作業領域としてＲＯＭ２０４または記憶装置２０８に予め記憶された各種プログラムとの協働により各種処理を実行し、情報処理装置２００を構成する各部の動作を統括的に制御する。また、ＣＰＵ２０２は、ＲＯＭ２０４または記憶装置２０８に予め記憶されたプログラムとの協働により無線通信装置２１０およびネットワークインターフェース装置２１２等を動作させる。

ＲＯＭ２０４は、情報処理装置２００の制御に用いられるプログラムおよび各種設定情報等を書き換え不可能に記憶する。ＲＡＭ２０６は、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等の揮発性の記憶媒体である。ＲＡＭ２０６は、ＣＰＵ２０２の作業領域として機能する。

記憶装置２０８は、フラッシュメモリ等の半導体による記憶媒体、磁気的または光学的に記録可能な記憶媒体等の書き換え可能な記録装置である。記憶装置２０８は、情報処理装置２００の制御に用いられるプログラムを記憶する。

無線通信装置２１０は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等により他の装置と無線通信を行う。無線通信装置２１０は、移動通信装置２０および固定通信装置３０に適用された場合、基準信号の送受信を行う。なお、算出装置４０は、無線通信装置２１０を備えない構成であってもよい。

ネットワークインターフェース装置２１２は、他の装置とインターネット等を介して情報を送受信する。例えば、ネットワークインターフェース装置２１２は、算出装置４０に適用された場合、基準信号の受信点における電波強度を、移動通信装置２０または固定通信装置３０から受信する。なお、移動通信装置２０は、固定通信装置３０を介してインターネット等のネットワークに接続する場合には、ネットワークインターフェース装置２１２を備えない構成であってもよい。

情報処理装置２００が算出装置４０として動作する場合、情報処理装置２００で実行されるプログラムは、例えば、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供される。また、情報処理装置２００が算出装置４０として動作する場合、情報処理装置２００で実行されるプログラムは、持ち運び可能な記憶媒体等に予め組み込んで提供されてもよい。

情報処理装置２００が算出装置４０として機能する場合、情報処理装置２００で実行されるプログラムは、収集モジュールと、パターン選択モジュールと、装置選択モジュールと、補正モジュールと、位置算出モジュールとを含むモジュール構成となっている。ＣＰＵ２０２（プロセッサ）は、記憶媒体等からこのようなプログラムを読み出して、上記各モジュールをＲＡＭ２０６（主記憶装置）にロードする。そして、ＣＰＵ２０２（プロセッサ）は、このようなプログラムを実行することにより、収集部７０、パターン選択部７２、装置選択部７４、補正部７５および位置算出部７６として機能する。また、記憶装置２０８は、パターン記憶部６２および位置記憶部６４として機能する。なお、収集部７０、パターン選択部７２、装置選択部７４、補正部７５および位置算出部７６の一部または全部がハードウェアにより構成されていてもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、種々の変更を行うことができる。

１０ 位置検出システム
２０ 移動通信装置
３０ 固定通信装置
３０−１ 第１の固定通信装置
３０−２ 第２の固定通信装置
３０−３ 第３の固定通信装置
４０ 算出装置
５０ 基準通信機
６２ パターン記憶部
６４ 位置記憶部
７０ 収集部
７２ パターン選択部
７４ 装置選択部
７５ 補正部
７６ 位置算出部
１２１ 第１直線
１２２ 第２直線

Claims (17)

1. 屋内または地下における所定の位置に配置される複数の固定通信装置と、
   所定の送信パワーで出力される基準信号を前記複数の固定通信装置のそれぞれと無線通信する移動通信装置と、
   前記移動通信装置の位置を検出する対象領域を分割した複数の部分領域に対して一対一に対応した複数の基準パターンの中から、前記複数の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された複数の前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を表す測定パターンに最も近い１つの基準パターンを選択するパターン選択部と、
   選択した３個の固定通信装置を頂点とした三角形が、選択された前記基準パターンに対応する部分領域を全て含むように、前記複数の固定通信装置の中から前記３個の固定通信装置を選択する装置選択部と、
   選択された前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された、３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、予め定められた指数関数により補正して、３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を算出する補正部と、
   選択された前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における前記補正電波強度値に基づき、前記移動通信装置の位置を算出する位置算出部と、
   を備える位置検出システム。
2. 前記位置算出部は、選択された前記３個の固定通信装置の位置、および、前記３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における前記補正電波強度値に基づき、前記移動通信装置の位置を算出する
   請求項１に記載の位置検出システム。
3. 前記補正部は、ｇを前記基準信号における前記電波強度の指標値とし、ｋを前記基準信号を受信した装置に対応して予め定められた定数とし、Ｇを前記基準信号の受信点における前記補正電波強度値とした場合、下記の式（１）の演算を実行する
   

   

   請求項１または２に記載の位置検出システム。
4. 前記基準信号の受信点における電波強度の指標値は、固定通信装置または移動通信装置のうちの前記基準信号を受信した装置から取得された前記基準信号におけるＬＱＩ値（Link Quality Indicator）である
   請求項１から３の何れか１項に記載の位置検出システム。
5. 前記基準信号の受信点における電波強度の指標値は、固定通信装置または移動通信装置のうちの前記基準信号を受信した装置から取得された前記基準信号におけるＲＳＳＩ値（Received Signal Strength Indication）である
   請求項１から３の何れか１項に記載の位置検出システム。
6. 前記複数の基準パターンのそれぞれは、前記複数の固定通信装置と対応する部分領域に配置された基準通信機との間で無線通信された、複数の前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を表す
   請求項１から５の何れか１項に記載の位置検出システム。
7. 前記複数の基準パターンのそれぞれには、前記３個の固定通信装置を含む組が紐づけられ、
   前記装置選択部は、選択された前記基準パターンに紐づけられた組に含まれる前記３個の固定通信装置を選択する
   請求項１から６の何れか１項に記載の位置検出システム。
8. 前記複数の基準パターンのそれぞれは、前記複数の固定通信装置と対応する部分領域に配置された基準通信機との間で無線通信された、複数の前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を所定単位で量子化した値を表し、
   前記パターン選択部は、
   前記複数の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された複数の前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、前記所定単位で量子化し、
   量子化した複数の前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を表す前記測定パターンと、前記複数の基準パターンのそれぞれとを比較して、前記測定パターンに最も近い１つの前記基準パターンを選択する
   請求項１から７の何れか１項に記載の位置検出システム。
9. 前記移動通信装置は、前記基準信号を送信し、
   前記複数の固定通信装置のそれぞれは、前記移動通信装置から送信された前記基準信号を受信する
   請求項１から８の何れか１項に記載の位置検出システム。
10. 前記複数の固定通信装置のそれぞれは、前記基準信号を送信し、
    前記移動通信装置は、前記複数の固定通信装置から送信された複数の前記基準信号を受信する
    請求項１から８の何れか１項に記載の位置検出システム。
11. 前記位置算出部は、前記３個の固定通信装置の位置、および、前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における前記補正電波強度値を用いて、三点測位法により前記移動通信装置の位置を算出する
    請求項１から１０の何れか１項に記載の位置検出システム。
12. 前記装置選択部は、選択した前記３個の固定通信装置の中から、第１の固定通信装置、第２の固定通信装置および第３の固定通信装置を選択し、
    前記位置算出部は、第１直線と第２直線との交点を、前記移動通信装置の位置として算出し、
    前記第１直線は、前記第１の固定通信装置の位置と前記第２の固定通信装置の位置とを結ぶ線を、前記基準信号の受信点における前記補正電波強度値に応じた比率で分割した第１分割点と、前記第３の固定通信装置の位置とを結ぶ直線であり、
    前記第２直線は、前記第２の固定通信装置の位置と前記第３の固定通信装置の位置とを結ぶ線を、前記基準信号の受信点における前記補正電波強度値に応じた比率で分割した第２分割点と、前記第１の固定通信装置の位置とを結ぶ直線である
    請求項１から１０の何れか１項に記載の位置検出システム。
13. 前記複数の固定通信装置は、前記対象領域の周囲に配置される
    請求項１から１２の何れか１項に記載の位置検出システム。
14. 前記装置選択部は、選択された基準パターンに対応する部分領域を囲む位置に配置された前記３個の固定通信装置を含む組を、複数組選択し、
    前記位置算出部は、選択した組毎に前記移動通信装置の候補位置を算出し、組毎に算出した前記候補位置の平均値または中央値を、前記移動通信装置の位置として決定する
    請求項１から１３の何れか１項に記載の位置検出システム。
15. 屋内または地下における所定の位置に配置される複数の固定通信装置と、所定の送信パワーで出力される基準信号を前記複数の固定通信装置のそれぞれと無線通信する移動通信装置と、を備える位置検出システムに用いられる、前記移動通信装置の位置を算出する算出装置であって、
    前記移動通信装置の位置を検出する対象領域を分割した複数の部分領域に対して一対一に対応した複数の基準パターンの中から、前記複数の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された複数の前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を表す測定パターンに最も近い１つの基準パターンを選択するパターン選択部と、
    選択した３個の固定通信装置を頂点とした三角形が、選択された前記基準パターンに対応する部分領域を全て含むように、前記複数の固定通信装置の中から前記３個の固定通信装置を選択する装置選択部と、
    選択された前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された、３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、予め定められた指数関数により補正して、３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を算出する補正部と、
    選択された前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における前記補正電波強度値に基づき、前記移動通信装置の位置を算出する位置算出部と、
    を有する算出装置。
16. 屋内または地下における所定の位置に配置される複数の固定通信装置と、所定の送信パワーで出力される基準信号を前記複数の固定通信装置のそれぞれと無線通信する移動通信装置と、を備える位置検出システムに用いられる、情報処理装置を前記移動通信装置の位置を算出する算出装置として機能させるためのプログラムであって、
    前記情報処理装置に、
    前記移動通信装置の位置を検出する対象領域を分割した複数の部分領域に対して一対一に対応した複数の基準パターンの中から、前記複数の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された複数の前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を表す測定パターンに最も近い１つの基準パターンを選択するパターン選択ステップと、
    選択した３個の固定通信装置を頂点とした三角形が、選択された前記基準パターンに対応する部分領域を全て含むように、前記複数の固定通信装置の中から前記３個の固定通信装置を選択する装置選択ステップと、
    選択された前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された、３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、予め定められた指数関数により補正して、３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を算出する補正ステップと、
    選択された前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における前記補正電波強度値に基づき、前記移動通信装置の位置を算出する位置算出ステップと、
    を実行させるプログラム。
17. 屋内または地下における所定の位置に配置される複数の固定通信装置と、所定の送信パワーで出力される基準信号を前記複数の固定通信装置のそれぞれと無線通信する移動通信装置と、を備える位置検出システムに用いられる、前記移動通信装置の位置を算出する算出装置において実行される位置検出方法であって、
    前記算出装置が、
    前記移動通信装置の位置を検出する対象領域を分割した複数の部分領域に対して一対一に対応した複数の基準パターンの中から、前記複数の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された複数の前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を表す測定パターンに最も近い１つの基準パターンを選択するパターン選択ステップと、
    選択した３個の固定通信装置を頂点とした三角形が、選択された前記基準パターンに対応する部分領域を全て含むように、前記複数の固定通信装置の中から前記３個の固定通信装置を選択する装置選択ステップと、
    選択された前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された、３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における電波強度の指標値を、予め定められた指数関数により補正して、３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における補正電波強度値を算出する補正ステップと、
    選択された前記３個の固定通信装置と前記移動通信装置との間で無線通信された３つの前記基準信号のそれぞれの受信点における前記補正電波強度値に基づき、前記移動通信装置の位置を算出する位置算出ステップと、
    を実行する位置検出方法。

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