JP6803559B2 - 位置推定方法、及び、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ビーコン送信機の位置推定方法、及び、当該位置推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。

ビーコン送信機によって送信されるビーコン信号を複数のビーコン受信機によって受信することにより、上記ビーコン送信機を有する移動体の位置を計測する技術が知られている。特許文献１には、ビーコン送信機の測位において、各地点の電界強度を事前に実測すること及びビーコン受信機−ビーコン送信機間の距離を計算することを省略し、かつビーコン受信機の配備数を少なくすることができる測位システムが開示されている。

特開２０１１−１７６８５号公報

上記のような測位システムにおいては、ビーコン送信機の位置の計測精度の向上が課題となる。例えば、ビーコン受信機によるビーコン信号（電波）の受信環境の変化によって、ビーコン送信機の位置の計測精度が悪化してしまう場合がある。

本発明は、ビーコン送信機の位置の推定精度を向上することができる位置推定方法及びプログラムを提供する。

本発明の一態様に係る位置推定方法は、空間に配置された複数のビーコン受信機を用いて前記空間におけるビーコン送信機の位置を推定する位置推定方法であって、前記空間には、前記空間における座標と前記複数のビーコン受信機のそれぞれからの第一距離とがあらかじめ定められた仮想参照点が複数配置され、前記位置推定方法は、前記複数のビーコン受信機のそれぞれが前記ビーコン送信機から受信したビーコン信号の信号強度を、前記複数のビーコン受信機のそれぞれから前記ビーコン送信機までの推定距離である第二距離に変換する変換ステップと、複数の前記仮想参照点のそれぞれについて、当該仮想参照点の前記第一距離と前記第二距離との類似度を計算する計算ステップと、計算された前記類似度に応じた重みを用いて、複数の前記仮想参照点のうち少なくとも一部の前記仮想参照点の座標を加重平均することにより得られる座標を、前記空間内の前記ビーコン送信機の推定位置とする推定ステップとを含む。

本発明の一態様に係るプログラムは、前記位置推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明の位置推定方法及びプログラムによれば、ビーコン送信機の位置の推定精度を向上することができる。

図１は、実施の形態に係る位置推定システムの概要を示す図である。 図２は、実施の形態に係る位置推定システムの機能構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態に係る位置推定システムの準備動作のフローチャートである。 図４は、複数のビーコン受信機及び仮想参照点が配置された空間を示す模式図である。 図５は、実施の形態に係る位置推定システムの位置推定動作のフローチャートである。 図６は、信号強度を第二距離に変換する処理を説明するための模式図である。 図７は、対象仮想参照点を選択する処理、類似度を計算する処理、及び、ビーコン送信機の位置の推定処理を説明するための図である。 図８は、変形例１に係る位置推定動作のフローチャートである。 図９は、ビーコン受信機を内蔵する照明装置の外観図である。

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。

（実施の形態）
［概要］
実施の形態１に係る位置推定システムの構成について説明する。図１は、実施の形態に係る位置推定システムの概要を示す図である。

図１に示されるように、位置推定システム１００は、ビーコン送信機１０と、複数のビーコン受信機（ビーコン受信機２０、ビーコン受信機２０ａ、及びビーコン受信機２０ｂ）と、情報処理装置３０とを備える。

位置推定システム１００は、部屋等の３次元の空間４０に配置された複数のビーコン受信機を用いて空間４０におけるビーコン送信機１０の位置を推定するシステムである。ビーコン送信機１０は、例えば、スマートフォンであり、ユーザ５０によって所持される。複数のビーコン受信機は、空間４０に分散配置される。位置推定システム１００は、ビーコン受信機を３台備えるが、２以上の複数台備えればよく、位置推定システム１００に含まれるビーコン受信機の数は特に限定されない。位置推定システム１００は、ビーコン送信機１０から送信されるビーコン信号を複数のビーコン受信機によって受信することにより、ビーコン送信機１０を所持しているユーザ５０の位置を推定することができる。なお、ビーコン送信機１０は、ユーザ５０（人間）以外の移動体に取り付けられてもよい。

ここで、例えば、複数のビーコン受信機によって受信されたビーコン信号の信号強度に基づいてビーコン送信機１０の推定位置を特定する方法が考えられる。しかしながら、このような方法により得られる推定位置は、例えば、ビーコン受信機によるビーコン信号（電波）の受信環境の変化によって３台のうち１台のビーコン受信機によってビーコン信号が適切に受信されなかった場合に、実際の位置と大きくずれてしまう。

そこで、位置推定システム１００が備える情報処理装置３０は、空間４０に仮想参照点を複数設定し、ビーコン信号の信号強度に加えて、仮想参照点をさらに用いてビーコン送信機１０の位置を推定する。これにより、ビーコン信号の受信環境の変化による推定位置のずれの発生が抑制される。つまり、位置推定システム１００は、ビーコン送信機１０の位置の推定精度を向上することができる。

また、従来のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）では、建築物内ではＧＰＳ衛星が発する電波が弱まるため、建築物内におけるＧＰＳ受信機の位置を高い精度で計測することが難しい。また、建築物のどの階にＧＰＳ受信機が位置するかを判別できない。これに対し、位置推定システム１００は、建築物内であってもビーコン送信機１０の位置を高精度に推定することができ、同じ建築物のどのフロアにビーコン送信機１０が位置するかを推定することができる。

ビーコン送信機１０の位置の推定精度が向上されれば、建築物内におけるビーコン送信機１０を保持するユーザ５０（以下、単にユーザ５０と記載する）の動きに応じた照明または空調の制御などが可能となる。また、店舗などの建築物における人の流れ等の分析も可能となる。また、ビーコン信号に送信元のビーコン送信機１０のＩＤが含まれれば、建築物内において特定のユーザ５０がどの場所にいるかを特定することもできる。

［機能構成］
以下、このような位置推定システム１００の機能構成について図１に加えて図２を参照しながら説明する。図２は、位置推定システム１００の機能構成を示すブロック図である。

図２に示されるように、位置推定システム１００は、ビーコン送信機１０と、ビーコン受信機２０と、ビーコン受信機２０ａと、ビーコン受信機２０ｂと、情報処理装置３０とを備える。なお、ビーコン受信機２０ａ及びビーコン受信機２０ｂについては、ビーコン受信機２０と同様の機能構成であるため詳細な構成の図示が省略されている。

まず、ビーコン送信機１０について説明する。ビーコン送信機１０は、所定の時間間隔でビーコン信号を送信する装置である。ビーコン信号は、例えば、マイクロ波の周波数領域に属する電波によって実現され、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）に相当する通信規格にしたがって送信される。ビーコン送信機１０は、例えば、スマートフォンまたはタブレット端末などの携帯端末であるが、位置推定システム１００において使用される専用の送信機であってもよい。ビーコン送信機１０は、送信部１１と、第一制御部１２と、第一記憶部１３とを備える。

送信部１１は、第一制御部１２の制御に基づいて、所定の時間間隔でビーコン信号を送信する。送信部１１は、具体的には、無線通信に対応する通信モジュール（通信回路）である。無線通信は、具体的には、電波通信であるが、光通信、または、超音波通信などであってもよい。光通信には、可視光通信、赤外線通信、及び紫外線通信等が含まれる。なお、超音波は、媒質中を伝搬する非可聴の粗密波を意味し、連続波、バースト波、及び、孤立波のいずれでもよい。

また、上述のように、送信部１１が行う無線通信の通信規格（通信プロトコル）は、ＢＬＥであるが、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などのその他の通信規格であってもよい。なお、ＢＬＥには、ＢＬＥをベースとしたｉＢｅａｃｏｎ（登録商標）などの通信規格が含まれる。

第一制御部１２は、送信部１１を制御する制御装置であり、例えば、送信部１１にビーコン信号を所定の時間間隔で送信させる。第一制御部１２は、具体的には、第一記憶部１３に記憶された制御プログラムを実行するプロセッサであるが、マイクロコンピュータ、または専用回路などにより実現されてもよい。また、第一制御部１２は、プロセッサ、マイクロコンピュータ、及び専用回路のうちの２つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。

第一記憶部１３は、第一制御部１２が実行する制御プログラムなどが記憶される記憶装置である。第一記憶部１３は、例えば、半導体メモリなどにより実現される。

次に、ビーコン受信機２０、ビーコン受信機２０ａ、及び、ビーコン受信機２０ｂについて説明する。ビーコン受信機２０、ビーコン受信機２０ａ、及び、ビーコン受信機２０ｂのそれぞれは、空間４０に配置され、ビーコン送信機１０が発するビーコン信号を受信する。また、ビーコン受信機２０、ビーコン受信機２０ａ、及び、ビーコン受信機２０ｂのそれぞれは、受信したビーコン信号の信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を計測し、計測した信号強度を示すＲＳＳＩ情報を情報処理装置３０に送信する。ビーコン受信機２０は、例えば、位置推定システム１００において使用される専用の受信機であるが、他の装置または設備機器の一部であってもよい。ビーコン受信機２０は、通信部２１と、第二制御部２２と、第二記憶部２３とを備える。ビーコン受信機２０ａ及びビーコン受信機２０ｂについても同様の構成であるが、図示及び説明は省略される。なお、ビーコン受信機２０、ビーコン受信機２０ａ、及びビーコン受信機２０ｂのそれぞれは、言い換えれば、ＢＬＥスキャナである。

通信部２１は、ビーコン送信機１０が発するビーコン信号を受信する。また、通信部２１は、第二制御部２２の制御に基づいて上記ＲＳＳＩ情報を情報処理装置３０に送信する。通信部２１は、具体的には、ビーコン送信機１０が備える送信部１１、及び、情報処理装置３０が備える取得部３１との通信に対応した通信モジュール（通信回路）である。

なお、通信部２１及びビーコン送信機１０の間の通信規格と、通信部２１及び情報処理装置３０の間の通信規格とが異なる場合、通信部２１は、複数種類の通信モジュール（通信回路）を含む。例えば、通信部２１及びビーコン送信機１０の間で無線通信が行われ、通信部２１及び情報処理装置３０の間で有線通信が行われる場合には、通信部２１は、無線通信用の通信モジュール（通信回路）、及び、有線通信用の通信モジュール（通信回路）を含んでもよい。有線通信は、例えば、有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いた通信などである。

第二制御部２２は、通信部２１を制御する制御装置である。第二制御部２２は、例えば、通信部２１によって受信されたビーコン信号の信号強度を計測し、計測した信号強度を示すＲＳＳＩ情報を通信部２１に送信させる。第二制御部２２は、具体的には、第二記憶部２３に記憶された制御プログラムを実行するプロセッサであるが、マイクロコンピュータ、または専用回路などにより実現されてもよい。また、第二制御部２２は、プロセッサ、マイクロコンピュータ、及び専用回路のうちの２つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。

第二記憶部２３は、第二制御部２２が実行する制御プログラムなどが記憶される記憶装置である。第二記憶部２３は、例えば、半導体メモリなどにより実現される。

次に、情報処理装置３０について説明する。情報処理装置３０は、空間４０に仮想参照点を複数設定し、受信されたビーコン信号の信号強度に加えて、仮想参照点をさらに用いてビーコン送信機１０の位置を推定する装置である。情報処理装置３０は、具体的には、パーソナルコンピュータであるが、サーバ装置などであってもよい。また、情報処理装置３０は、空間４０に配置されてもよいし、空間４０の外に配置されてもよい。情報処理装置３０は、取得部３１と、情報処理部３２と、記憶部３３と、表示部３４とを備える。

取得部３１は、複数のビーコン受信機のそれぞれからＲＳＳＩ情報を受信する。取得部３１は、具体的には、少なくともビーコン受信機２０が備える通信部２１との通信に対応した通信モジュール（通信回路）である。

なお、取得部３１及び通信部２１の間の通信は、無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。取得部３１及び通信部２１の間の通信に使用される通信規格についても特に限定されない。

情報処理部３２は、ビーコン送信機１０の推定位置を算出するための情報処理（演算）を行う。情報処理部３２が行うビーコン送信機１０の位置推定処理（位置推定方法）については後述される。また、情報処理部３２は、算出された推定位置を示す情報（推定位置情報）を出力する。推定位置情報は、例えば、画像情報であり、表示部３４に出力される。

情報処理部３２は、具体的には、第二記憶部２３に記憶された制御プログラムを実行するプロセッサであるが、マイクロコンピュータ、または専用回路などにより実現されてもよい。また、情報処理部３２は、プロセッサ、マイクロコンピュータ、及び専用回路のうちの２つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。

記憶部３３は、情報処理部３２が実行する制御プログラムなどが記憶される記憶装置である。記憶部３３は、例えば、半導体メモリなどにより実現される。

また、記憶部３３には、空間４０を形成する建築物の建築情報モデルとして、ＢＩＭ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）データが記憶されている。

ＢＩＭデータには、建築物の形状および寸法を示すデータだけではなく、建築物を構成する部材に関するデータ、及び、建築物に配置された設備機器に関するデータのように、建築物に関連する複数種類のデータが統合されている。また、ＢＩＭデータは、建築物の内部あるいは外部の環境について、様々な条件に応じたシミュレーションを可能にするデータを含む場合もある。

実施の形態では、ＢＩＭデータは、建築物の形状を示すデータとして、建築物の３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データを含む。情報処理部３２は、記憶部３３に記憶されたＢＩＭデータを読み出すことにより、空間４０を形成する建築物の３次元モデルまたは当該建築物の間取り図（平面図）にビーコン送信機１０の推定位置を示すオブジェクトを重畳した画像を生成し、生成した画像の画像情報を推定位置情報として出力することができる。

表示部３４は、情報処理部３２によって出力された推定位置情報に応じて画像を表示する。表示部３４は、具体的には、液晶パネル、または、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルなどによって実現される。

［準備動作］
次に、位置推定システム１００における、情報処理装置３０の位置推定方法について説明する。位置推定方法には、準備動作と、準備動作の後に行われる位置推定動作とが含まれる。まず、準備動作について説明する。図３は、位置推定システム１００の準備動作のフローチャートである。

まず、情報処理部３２は、複数のビーコン受信機の空間４０における座標を取得する（Ｓ１１）。情報処理部３２は、具体的には、ビーコン受信機２０、ビーコン受信機２０ａ、及び、ビーコン受信機２０ｂのそれぞれの空間４０における３次元座標を取得する。座標は、例えば、キーボードなどのユーザインターフェースを介してユーザによって入力される。つまり、複数のビーコン受信機の空間４０における座標は、定数として与えられる。

ビーコン受信機２０、ビーコン受信機２０ａ、及び、ビーコン受信機２０ｂのそれぞれの空間４０における３次元座標としては、例えば、ＢＩＭデータ（ＣＡＤデータ）において使用される座標が用いられてもよいし、ＢＩＭデータと独立した座標が用いられてもよい。

次に、情報処理部３２は、仮想参照点を空間４０に配置する（Ｓ１２）。図４は、複数のビーコン受信機及び仮想参照点が配置された空間４０を示す模式図である。なお、図４では、説明の簡略化のために空間４０が平面的に図示されている。

図４において、Ｓ_１、Ｓ_２、及びＳ_３は、複数のビーコン受信機の位置（座標）を示す。Ｓ_１は、ビーコン受信機２０の位置、Ｓ_２は、ビーコン受信機２０ａの位置、Ｓ_３は、ビーコン受信機２０ｂの位置をそれぞれ示す。なお、以下の実施の形態においては、ビーコン受信機２０はビーコン受信機Ｓ_１とも記載され、ビーコン受信機２０ａはビーコン受信機Ｓ_２とも記載され、ビーコン受信機２０ｂはビーコン受信機Ｓ_３とも記載される
また、Ｐ_１〜Ｐ_ｎは、情報処理部３２によって配置された仮想参照点の位置（座標）を示す。以下の実施の形態においては、複数の仮想参照点のそれぞれは、仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎのように記載される。なお、仮想参照点は、言い換えれば、プローブである。

仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎは、任意に設定されればよい。情報処理部３２は、例えば、ネルダー−ミード法などの導関数が不要な最適化手法を用いて仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎを設定する。仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎの数ｎ（ｎ：自然数）は、特に限定されないが、仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎの総数は、例えば、複数のビーコン受信機Ｓ_１〜Ｓ_３の総数よりも多い。

次に、情報処理部３２は、取得された複数のビーコン受信機Ｓ_１〜Ｓ_３の空間４０における座標と、配置された仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎの空間４０における座標とに基づいて、複数のビーコン受信機Ｓ_１〜Ｓ_３のそれぞれから、配置された仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎまでの第一距離を決定する（Ｓ１３）。

図４において、例えば、複数のビーコン受信機Ｓ_１〜Ｓ_３のそれぞれから仮想参照点Ｐ_１までの第一距離は、ｒ_１１、ｒ_１２、及びｒ_１３である。ｒ_１１は、ビーコン受信機Ｓ_１から仮想参照点Ｐ_１までの距離であり、ｒ_１２は、ビーコン受信機Ｓ_２から仮想参照点Ｐ_１までの距離であり、ｒ_１３は、ビーコン受信機Ｓ_３から仮想参照点Ｐ_１までの距離である。

同様に、複数のビーコン受信機Ｓ_１〜Ｓ_３のそれぞれから仮想参照点Ｐ_２までの第一距離は、ｒ_２１、ｒ_２２、及びｒ_２３である。ｒ_２１は、ビーコン受信機Ｓ_１から仮想参照点Ｐ_２までの距離であり、ｒ_２２は、ビーコン受信機Ｓ_２から仮想参照点Ｐ_２までの距離であり、ｒ_２３は、ビーコン受信機Ｓ_３から仮想参照点Ｐ_２までの距離である。同様に、複数のビーコン受信機Ｓ_１〜Ｓ_３のそれぞれから仮想参照点Ｐ_ｎまでの第一距離は、ｒ_ｎ１、ｒ_ｎ２、及びｒ_ｎ３である。ｒ_ｎ１は、ビーコン受信機Ｓ_１から仮想参照点Ｐ_ｎまでの距離であり、ｒ_ｎ２は、ビーコン受信機Ｓ_２から仮想参照点Ｐ_ｎまでの距離であり、ｒ_ｎ３は、ビーコン受信機Ｓ_３から仮想参照点Ｐ_ｎまでの距離である。図４では図示されないが、情報処理部３２は、複数のビーコン受信機のそれぞれから仮想参照点Ｐ_３〜Ｐ_９のそれぞれまでの第一距離についても決定する。

［位置推定動作］
次に、位置推定システム１００における、情報処理装置３０の位置推定動作について説明する。図５は、位置推定システム１００の位置推定動作のフローチャートである。

上記準備動作により、空間４０には、複数の仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎが配置されている。仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎのそれぞれは、空間４０における座標と複数のビーコン受信機Ｓ_１〜Ｓ_３のそれぞれからの第一距離とが上記準備動作によってあらかじめ定められている。

また、ビーコン送信機１０は、ビーコン信号を所定時間ごとに送信し、複数のビーコン受信機Ｓ_１〜Ｓ_３のそれぞれは、ビーコン送信機１０によって送信されたビーコン信号を受信するごとに、受信したビーコン信号の信号強度を計測し、計測した信号強度を示すＲＳＳＩ情報を情報処理装置３０に送信する。送信されたＲＳＳＩ情報は、情報処理装置３０の取得部によって取得される。

このような状況において、情報処理部３２は、複数のビーコン受信機Ｓ_１〜Ｓ_３のそれぞれがビーコン送信機１０から受信したビーコン信号の信号強度を、複数のビーコン受信機Ｓ_１〜Ｓ_３のそれぞれからビーコン送信機１０までの推定距離である第二距離に変換する（Ｓ２１）。ビーコン受信機Ｓ_ｋがビーコン送信機１０から受信したビーコン信号の信号強度をｂ_ｋとすると、ビーコン受信機Ｓ_ｋからビーコン送信機１０までの推定距離である第二距離ｄ_ｋは、例えば、以下の（式１）で表される。（式１）におけるｋは自然数であり、実施の形態では、ｋ＝１，２，または３である。なお、（式１）におけるＴは、１ｍ離れた距離における受信信号強度（ＲＳＳＩ）であり、Ｔｘ Ｐｏｗｅｒとも呼ばれる。

図６は、ステップＳ２１の処理を説明するための模式図である。上記（式１）によって第二距離ｄ_１、ｄ_２、及びｄ_３が算出されれば、図６に示されるように、ビーコン送信機１０の推定位置Ｂ´（実施の形態では、最終的な推定位置と区別するために、仮の推定位置Ｂ´と記載する）が求められる。上述のように、仮の推定位置Ｂ´は、例えば、３台のうち１台のビーコン受信機によってビーコン信号が適切に受信されなかった場合に、実際の位置と大きくずれてしまう場合がある。そこで、情報処理部３２は、さらにステップＳ２２以降の処理を行ってビーコン送信機１０の最終的な推定位置を算出する。

情報処理部３２は、複数の仮想参照点Ｐ_ｊ（ｊ＝１，２，・・ｎ）のそれぞれについて、当該仮想参照点Ｐ_ｊの第一距離ｒ_ｊｋ（ｋ＝１，２，または３）と第二距離ｄ_ｋ（ｋ＝１，２，または３）との類似度を計算する（Ｓ２２）。類似度ｗ_ｊは、例えば、以下の（式２）で表される。なお、実施の形態では、ｍ＝３となる。

次に、情報処理部３２は、複数の仮想参照点Ｐ_ｊ（ｊ＝１，２，・・ｎ）の中から、計算された類似度が高い順に所定数の仮想参照点を対象仮想参照点として選択する（Ｓ２３）。つまり、情報処理部３２は、複数の仮想参照点の絞り込みを行う。所定数は、例えば、３であるが、仮想参照点の総数よりも小さい自然数であればよく、特に限定されない。以下では、仮想参照点の数をｌとして、対象仮想参照点をＰ_ｊｋ、類似度をｗ_ｊｋ（いずれもｋ＝１，２，・・ｌ）とする。

次に、情報処理部３２は、計算された類似度に応じた重みを用いて対象仮想参照点Ｐ_ｊ１、Ｐ_ｊ２、・・Ｐ_ｊｌの座標を加重平均する（Ｓ２４）。加重平均により得られる座標が、ビーコン送信機１０の推定位置である。

ここで、一の対象仮想参照点Ｐ_ｊｋに対する重みｗ^〜 _ｊｋは、複数の対象仮想参照点Ｐ_ｊ１、Ｐ_ｊ２、・・Ｐ_ｊｌの類似度ｗ_ｊ１、ｗ_ｊ２、・・ｗ_ｊｌを正規化することによって以下の（式３）によって得られる。また、加重平均により得られる座標Ｂ＾は、対象仮想参照点Ｐ_ｊｋの座標Ｐ＾_ｊｋを用いて以下の（式４）によって得られる。

図７は、ステップＳ２２〜ステップＳ２４の処理を説明するための模式図である。上記（式２）によれば、仮の推定位置Ｂ´の近くに位置する仮想参照点ほど、類似度ｗ_ｊが高くなりやすい。したがって、図７の例では、ステップＳ２３の処理が行われると、仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎのうち仮の推定位置Ｂ´の近くに位置する仮想参照点ほど、対象仮想参照点として選ばれやすくなる。具体的には、仮称参照点Ｐ_１、仮想参照点Ｐ_３、及び、仮想参照点Ｐ_４が対象仮想参照点として選択される。

図７の例において、ステップＳ２４の処理が行われると、以下の（式５）に基づき、ビーコン送信機１０の推定位置Ｂ、つまり、座標Ｂ＾が求められる。

上記（式３）によれば、重みｗ^〜 _ｊｋは、類似度ｗ_ｊｋが高いほど大きくなる。したがって、（式５）においては、仮称参照点Ｐ_１、仮想参照点Ｐ_３、及び、仮想参照点Ｐ_４には、仮の推定位置Ｂ´に近いと考えられる仮想参照点ほど大きい重みが与えられている。

以上のように、情報処理部３２は、ステップＳ２２において計算された類似度に応じた重みを用いて、複数の仮想参照点Ｐ_１〜Ｐ_ｎのうち少なくとも一部の仮想参照点（例えば、仮称参照点Ｐ_１、仮想参照点Ｐ_３、及び、仮想参照点Ｐ_４）の座標を加重平均することにより得られる座標Ｂ＾を、空間４０におけるビーコン送信機１０の推定位置Ｂとする。

その後、情報処理部３２は、推定位置Ｂ（座標Ｂ＾）を示す推定値情報を出力する（Ｓ２５）。情報処理部３２は、例えば、記憶部３３に記憶されたＢＩＭデータを読み出すことにより、空間４０を形成する建築物の３次元モデルまたは当該建築物の間取り図（平面図）にビーコン送信機１０の推定位置を示すオブジェクトを重畳した画像を生成する。そして、情報処理部３２は、生成した画像の画像情報を推定位置情報として出力する。

以上のような位置推定方法によれば、ビーコン送信機１０の近くに位置すると推定される仮想参照点の座標の加重平均が用いられることにより、空間４０におけるビーコン信号の受信環境の変化の推定位置への影響が低減（緩和）される。したがって、ビーコン信号の受信環境の変化による推定位置のずれの発生が抑制される。つまり、位置推定システム１００は、ビーコン送信機１０の位置の推定精度を向上することができる。

なお、上記ステップＳ２３は、必須の処理ではなく、ステップＳ２４においては、全ての仮想参照点の座標が加重平均された座標が、空間４０におけるビーコン送信機１０の推定位置とされてもよい。上記ステップＳ２３によれば、演算量が低減される効果が得られる。

［変形例１］
情報処理部３２は、例えば、所定時間ごとにビーコン送信機１０の位置を推定する。つまり、図５に示される位置推定動作（ステップＳ２１〜ステップＳ２５）は、例えば、所定時間ごとに行われる。所定時間は、例えば、０．２５ｓ程度である。これにより、ビーコン送信機１０の推定位置の変化を表示部３４にリアルタイム動画として表示することが可能となる。

ここで、ビーコン送信機１０の推定位置が大きく変化する場合には、ビーコン送信機１０の実際の位置と推定位置との差が大きいと考えられる。そこで、以下の変形例１の説明においては、ビーコン送信機１０の推定位置が大きく変化する場合に推定位置を補正する動作例について説明する。図８は、変形例１に係る位置推定動作のフローチャートである。

まず、情報処理装置３０の情報処理部３２は、第一タイミングにおけるビーコン送信機１０の第一推定位置を算出する（Ｓ３１）。次に、情報処理部３２は、第一タイミングから所定時間Δｔが経過した第二タイミングにおけるビーコン送信機１０の第二推定位置を算出する（Ｓ３２）。第一推定位置及び第二推定位置の算出方法は、図５のフローチャートの通りである。

次に、情報処理部３２は、第一推定位置と第二推定位置との差分に基づいて定められる推定位置の変化量、つまり、所定時間Δｔにおける推定位置の変化量が所定の変化量を超えるか否かを判断する（Ｓ３３）。所定時間Δｔにおける推定位置の変化量は、第一推定位置の座標をＢ＾_ｐｒｅｖ、第二推定位置の座標をＢ＾_ｅｓｔとすると、以下の（式６）で表される。また、所定の変化量は、例えば、ビーコン送信機１０を所持するユーザ５０の想定最大移動速度Ｖ_ｍａｘに応じて以下の（式７）のように定められる。

情報処理部３２は、所定時間Δｔにおける推定位置の変化量が所定の変化量以下であると判断した場合（Ｓ３３でＮｏ）、第二推定位置の補正を行わない。つまり、第二タイミングにおける最終的な推定位置は、ステップＳ３２で算出された第二推定位置となる。

一方で、情報処理部３２は、所定時間Δｔにおける推定位置の変化量が所定の変化量を超えると判断した場合（Ｓ３３でＹｅｓ）、つまり、第二推定位置が、ユーザ５０が所定時間Δｔの間に移動できないほど離れた位置であると考えられる場合、第二推定位置を補正する（Ｓ３４）。情報処理部３２は、具体的には、第二推定位置を第一推定位置に近づける補正を行う。情報処理部３２は、例えば、第一推定位置から第二推定位置に向かって所定の変化量Ｖ_ｍａｘΔｔだけずれた位置を第二タイミングにおける最終的な推定位置（補正後の第二推定位置）とする。

ステップＳ３３及びステップＳ３４の処理によって定められる、第二タイミングにおける最終的な推定位置の座標Ｂ＾は、以下の（式８）で表される。

以上のような変形例１に係る位置推定動作によれば、位置推定システム１００は、ビーコン送信機１０の推定位置が大きく変化していることにより誤差が大きいと考えられる推定位置を補正することができる。つまり、位置推定システム１００は、ビーコン送信機１０の位置の推定精度を向上することができる。

［変形例２］
上記実施の形態では、複数のビーコン受信機は、位置推定システム１００装置において使用される専用の（単独の）受信機であったが、ビーコン受信機は、他の装置または設備機器の一部であってもよい。例えば、図９に示されるように。ビーコン受信機２０は、建築物の天井６１に取り付けられる照明装置６０の一部であってもよい。図９は、ビーコン受信機２０を内蔵する照明装置の外観図である。

また、ビーコン受信機２０は、照明装置の他に、空調装置、火災感知器、または椅子などの装置または設備機器の一部であってもよい。椅子は、例えば、競技場、映画館、または劇場などの建築物に設置される設備機器である。なお、ビーコン受信機２０ａ及びビーコン受信機２０ｂについても同様である。

［効果等］
以上説明したように、情報処理装置３０の情報処理部３２によって実行される位置推定方法は、空間４０に配置された複数のビーコン受信機を用いて空間におけるビーコン送信機１０の位置を推定する位置推定方法である。空間４０には、空間４０における座標と複数のビーコン受信機のそれぞれからの第一距離とがあらかじめ定められた仮想参照点が複数配置される。

位置推定方法は、複数のビーコン受信機のそれぞれがビーコン送信機１０から受信したビーコン信号の信号強度を、複数のビーコン受信機のそれぞれからビーコン送信機１０までの推定距離である第二距離に変換する変換ステップＳ２１と、複数の仮想参照点のそれぞれについて、当該仮想参照点の第一距離と第二距離との類似度を計算する計算ステップＳ２２と、計算された類似度に応じた重みを用いて、複数の仮想参照点のうち少なくとも一部の仮想参照点の座標を加重平均することにより得られる座標を、空間４０におけるビーコン送信機１０の推定位置とする推定ステップＳ２４とを含む。

このように、ビーコン送信機１０の近くに位置すると推定される仮想参照点の座標の加重平均が用いられることにより、空間４０におけるビーコン信号の受信環境の変化の推定位置への影響が低減（緩和）される。したがって、ビーコン信号の受信環境の変化による推定位置のずれの発生が抑制される。つまり、このような位置推定方法によれば、ビーコン送信機１０の位置の推定精度が向上される。

また、変換ステップＳ２１、計算ステップＳ２２、及び、推定ステップＳ２４は、所定時間ごとに行われてもよい。位置推定方法は、さらに、第一タイミングにおけるビーコン送信機の第一推定位置と、第一タイミングから所定時間経過後の第二タイミングにおけるビーコン送信機１０の第二推定位置との差分に基づいて定められるビーコン送信機の推定位置の変化量が所定の変化量を超えるか否かを判断する判断ステップＳ３３と、ビーコン送信機１０の推定位置の変化量が所定の変化量を超えると判断された場合に、第二推定位置を第一推定位置に近づける補正を行う補正ステップＳ３４とを含んでもよい。

このような位置推定方法によれば、ビーコン送信機１０の推定位置が大きく変化していることにより誤差が大きいと考えられる推定位置を補正することができる。つまり、位置推定方法によれば、ビーコン送信機１０の位置の推定精度が向上される。

また、位置推定方法は、変換ステップＳ２１よりも前に行われるステップとして、さらに、複数のビーコン受信機の空間４０における座標を取得する取得ステップＳ１１と、仮想参照点を空間４０に配置する配置ステップＳ１２と、取得された複数のビーコン受信機の空間４０における座標と、配置された仮想参照点の座標とに基づいて、複数のビーコン受信機のそれぞれから、配置された仮想参照点までの第一距離を決定する決定ステップＳ１３とを含んでもよい。

これにより、位置推定方法を実行するために必要な、複数のビーコン受信機のそれぞれから配置された仮想参照点までの第一距離を決定することができる。

また、位置推定方法は、さらに、複数の仮想参照点の中から、計算された類似度が高い順に所定数の仮想参照点を対象仮想参照点として選択する選択ステップＳ２３を含んでもよい。推定ステップＳ２４においては、計算された類似度に応じた重みを用いて複数の仮想参照点のうち対象仮想参照点の座標を加重平均することにより得られる座標を、空間４０におけるビーコン送信機１０の推定位置としてもよい。

これにより、位置推定方法を実行する際の演算量を低減することができる。

（その他の実施の形態）
以上、実施の形態に係る位置推定システム、及び、位置推定方法について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態で説明された情報処理装置は、複数の独立した装置によって実現されてもよい。例えば、情報処理装置が備える記憶部は、単独の記憶装置として実現されてもよい。また、上記実施の形態において情報処理装置が行う処理は、複数の独立した装置によって行われてもよい。

また、上記実施の形態に係る位置推定システムにおいて、一の装置がおこなう処理を他の装置が行ってもよい。例えば、上記実施の形態で情報処理装置によって行われる、信号強度を第二距離に変換する処理は、複数のビーコン受信機によって行われてもよい。

また、位置推定システムは、クライアントサーバシステムとして実現されてもよい。例えば、表示部を除いた情報処理装置がサーバ装置として実現され、ビーコン送信機、複数のビーコン受信機、及び、表示部がクライアント装置として実現されてもよい。

また、上記実施の形態で説明された計算式は、一例である。実施の形態に係る位置推定方法の本質を損なわない範囲で、上記計算式が類似の計算式に置き換えられてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、各構成要素は、回路（または集積回路）でもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。例えば、本発明は、上記実施の形態の位置推定システムまたは情報処理装置として実現されてもよい。また、本発明は、上記実施の形態の位置推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現されてもよいし、このようなプログラムが記憶された非一時的な記録媒体として実現されてもよい。

また、上記実施の形態において説明された位置推定方法のフローチャートにおける複数の処理の順序は一例である。複数の処理の順序は、変更されてもよいし、複数の処理は、並行して実行されてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０ ビーコン送信機
２０、２０ａ、２０ｂ ビーコン受信機
４０ 空間

Claims (5)

1. 空間に配置された複数のビーコン受信機を用いて前記空間におけるビーコン送信機の位置を推定する位置推定方法であって、
   前記空間には、前記空間における座標と前記複数のビーコン受信機のそれぞれからの第一距離とがあらかじめ定められた仮想参照点が複数配置され、
   前記位置推定方法は、
   前記複数のビーコン受信機のそれぞれが前記ビーコン送信機から受信したビーコン信号の信号強度を、前記複数のビーコン受信機のそれぞれから前記ビーコン送信機までの推定距離である第二距離に変換する変換ステップと、
   複数の前記仮想参照点のそれぞれについて、当該仮想参照点の前記第一距離と前記第二距離との類似度を計算する計算ステップと、
   計算された前記類似度に応じた重みを用いて、複数の前記仮想参照点のうち少なくとも一部の前記仮想参照点の座標を加重平均することにより得られる座標を、前記空間内の前記ビーコン送信機の推定位置とする推定ステップとを含み、
   複数の前記仮想参照点の位置は、前記複数のビーコン受信機の位置と異なる
   位置推定方法。
2. 空間に配置された複数のビーコン受信機を用いて前記空間におけるビーコン送信機の位置を推定する位置推定方法であって、
   前記空間には、前記空間における座標と前記複数のビーコン受信機のそれぞれからの第一距離とがあらかじめ定められた仮想参照点が複数配置され、
   前記位置推定方法は、
   前記複数のビーコン受信機のそれぞれが前記ビーコン送信機から受信したビーコン信号の信号強度を、前記複数のビーコン受信機のそれぞれから前記ビーコン送信機までの推定距離である第二距離に変換する変換ステップと、
   複数の前記仮想参照点のそれぞれについて、当該仮想参照点の前記第一距離と前記第二距離との類似度を計算する計算ステップと、
   計算された前記類似度に応じた重みを用いて、複数の前記仮想参照点のうち少なくとも一部の前記仮想参照点の座標を加重平均することにより得られる座標を、前記空間内の前記ビーコン送信機の推定位置とする推定ステップとを含み、
   前記位置推定方法は、前記変換ステップよりも前に行われるステップとして、さらに、
   前記複数のビーコン受信機の前記空間における座標を取得する取得ステップと、
   前記仮想参照点を前記空間に配置する配置ステップと、
   取得された前記複数のビーコン受信機の前記空間における座標と、配置された前記仮想参照点の座標とに基づいて、前記複数のビーコン受信機のそれぞれから、配置された前記仮想参照点までの前記第一距離を決定する決定ステップとを含む
   位置推定方法。
3. 前記変換ステップ、前記計算ステップ、及び、前記推定ステップは、所定時間ごとに行われ、
   前記位置推定方法は、さらに、
   第一タイミングにおける前記ビーコン送信機の第一推定位置と、前記第一タイミングから前記所定時間経過後の第二タイミングにおける前記ビーコン送信機の第二推定位置との差分に基づいて定められる前記ビーコン送信機の推定位置の変化量が所定の変化量を超えるか否かを判断する判断ステップと、
   前記ビーコン送信機の推定位置の変化量が所定の変化量を超えると判断された場合に、前記第二推定位置を前記第一推定位置に近づける補正を行う補正ステップとを含む
   請求項１または２に記載の位置推定方法。
4. 前記位置推定方法は、さらに、
   複数の前記仮想参照点の中から、計算された類似度が高い順に所定数の前記仮想参照点を対象仮想参照点として選択する選択ステップを含み、
   前記推定ステップにおいては、計算された前記類似度に応じた重みを用いて複数の前記仮想参照点のうち前記対象仮想参照点の座標を加重平均することにより得られる座標を、前記空間内の前記ビーコン送信機の前記推定位置とする
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の位置推定方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の位置推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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