JP6963300B2 - ビーコンによる端末の測位システム及び測位方法、並びにプログラム - Google Patents
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Description
特許文献1〜3のシステムでは、施設内の複数箇所にそれぞれビーコンを設置しておき、測位対象者の携帯端末が、近くのビーコンからビーコン電波を受信することで、測位対象者の位置を求めている。
かかる事情に鑑み、本発明は、ビーコンによる測位システムにおいて測位精度を高めることを目的とする。
本発明は、かかる着想に基づいてなされたものであり、本発明システムは、施設内における測位対象端末の位置を推定する端末測位システムであって、
前記施設における所定の複数箇所に配置され、互いに異なるビーコン識別情報を表わしたビーコン電波を発信する複数のビーコンと、
前記測位対象端末に設けられ、前記ビーコン電波を受信する受信部と、
前記各ビーコンの設置位置とビーコン識別情報とを紐付けた記憶情報を記憶した記憶部と、
前記ビーコン電波の受信情報及び前記記憶情報に基づいて、前記測位対象端末の位置を推定演算する演算処理部と、を備え、前記演算処理部が、
同一の時刻に受信したビーコン電波ごとに仮想バネを想定する処理と、
各仮想バネの自然長を、対応するビーコン電波の受信強度に応じて設定する処理部分と、
前記記憶情報に基づいて、各仮想バネの始端を、対応するビーコンの設置位置に仮想的に置く処理と、
複数の仮想バネの終端どうしを仮想的に1の接合点でつなぎ合わせる処理と、
前記接合点を仮想的に所定の初期位置に置いて解放する処理と、
解放後の前記接合点の動きを解析する処理と、
前記接合点の動きが収束した位置を、前記時刻における前記測位対象端末の位置と推定する処理とを実行することを特徴とする。
前記施設における所定の複数箇所に配置された複数のビーコンから互いに異なるビーコン識別情報を表わしたビーコン電波を発信する工程と、
前記測位対象端末が前記ビーコン電波を受信する工程と、
前記各ビーコンの設置位置とビーコン識別情報とを紐付けた記憶情報と、前記ビーコン電波の受信情報に基づいて、前記測位対象端末の位置を推定演算する工程とを備え、前記推定演算工程が、
同一の時刻に受信したビーコン電波ごとに仮想バネを想定する工程と、
各仮想バネの自然長を、対応するビーコン電波の受信強度に応じて設定する工程と、
前記記憶情報に基づいて、各仮想バネの始端を、対応するビーコンの設置位置に仮想的に置く工程と、
複数の仮想バネの終端どうしを仮想的に1の接合点でつなぎ合わせる工程と、
前記接合点を仮想的に所定の初期位置に置いて解放する工程と、
解放後の前記接合点の動きを解析する工程と、
前記接合点の動きが収束した位置を、前記時刻における前記測位対象端末の位置と推定する工程と
を実行することを特徴とする。
同一の時刻に受信したビーコン電波ごとに仮想バネを想定する処理と、
各仮想バネの自然長を、対応するビーコン電波の受信強度に応じて設定する処理と、
前記記憶情報に基づいて、各仮想バネの始端を、対応するビーコンの設置位置に仮想的に置く処理と、
複数の仮想バネの終端どうしを仮想的に1の接合点でつなぎ合わせる処理と、
前記接合点を仮想的に所定の初期位置に置いて解放する処理と、
解放後の前記接合点の動きを解析する処理と、
前記接合点の動きが収束した位置を、前記時刻における前記測位対象端末の位置と推定する処理と
を、前記サーバ又は前記測位対象端末に実行させることを特徴とする。
時間的に続けて測位する場合は、直前の測位結果を初期位置としてもよい。
前記同一の時刻には、多少の幅(例えば数秒間程度)を持たせてもよい。
たとえば、各仮想バネの残留バネ力のベクトルの平均長さを誤差半径として設定してもよい。
<端末測位システム1>
図1に示すように、端末測位システム1は、たとえば大型商業施設、駅コンコースなどの施設2内における測位対象者3の位置推定を行なう。
端末測位システム1は、複数(図1では3つだけ図示)のビーコン10と、測位対象端末20と、サーバ30とによって構築されている。詳細な図示は省略するが、ビーコン10は、発信回路及び電池を内蔵した小型発信モジュールである。発信回路から例えばブルートゥース(Bluetooth (登録商標))規格に基づく2.4GHz帯のビーコン電波13が発信される。ビーコン電波13は、発信元ビーコン10の識別情報(ビーコンID)を表す。ビーコン識別情報は、ビーコン10毎に互いに異なる。ビーコン電波13には、更に発信強度情報が含まれていてもよい。
「有効に到達」とは、測位対象端末20によって受信可能との意味である。
サーバ30は、システム1の管理者が管理するコンピューターである。
測位対象端末20とサーバ30とは、通信ネットワーク6を介して通信可能である。通信ネットワーク6は、基地局やインターネット回線を含む。
また、サーバ30の記憶部31には、ビーコン電波13の受信情報及びデータベース32に基づいて、測位対象端末20の位置を推定演算する測位プログラム33が格納されている。サーバ30のCPU35は、プログラム33にしたがって演算処理を実行する演算処理部を構成している。
端末測位システム1によれば、次のようにして、測位対象端末20ひいては測位対象者3の測位を行なう。
施設2の各ビーコン10は、ビーコン電波13を所定の周期で発信している。
測位対象者3の測位対象端末20の受信部21が、近くの数個のビーコン10からそれぞれビーコン電波13すなわちビーコン識別情報を受信する(受信工程)。ビーコン電波13の受信強度は、発信元ビーコン10から測位対象端末20までの距離に依存する。すなわち、距離の2乗に反比例する。
測位対象端末20は、受信したすべてのビーコン識別情報を、受信強度及び受信時刻とともに、サーバ30へ送信する。発信強度情報が含まれている場合は、それも併せて送信する。送信は、逐次行ってもよく、ある時間置きに行ってもよく、データ量がある大きさに達する度に行ってもよい。
サーバ30は、測位対象端末20からのこれら情報を記憶部31にデータログ34として蓄積する。
詳しくは、サーバ30は、受信時刻ごとに測位対象端末20が受信したすべてのビーコン識別情報と受信強度をデータログ34から読み込む。かつ、読み込んだビーコン識別情報に対応する設置位置情報をデータベース32から取得する。
続いて、図3に示すように、サーバ30は、仮想的に下記の仮想バネモデル40を作り、該仮想バネモデル40によって測位解析を行なう。
図3に示すように、まず、同一の受信時刻に受信した数個(図3では3個)のビーコン電波13について、個々のビーコン電波13ごとに仮想バネ41,42,43を想定する。
これら仮想バネ41,42,43のばね定数は、互いに等しいものとする。
各仮想バネ41〜43の自然長を、その仮想バネに対応する受信強度に応じて設定する。受信強度が大きいほど自然長を短くし、受信強度が小さいほど自然長を長くする。好ましくは、自然長の2乗と受信強度が反比例の関係になるように設定する。
より好ましくは、発信強度情報をも読み込み、発信強度と受信強度との差が、自然長の2乗と反比例の関係になるように設定する。
図3の二点鎖線にて示すように、これら仮想バネ41〜43の終端41b,42b,43bどうしを仮想的に1の接合点45でつなぎ合わせる。
接合点45を、仮想的に所定の初期位置に置く。これによって、特別な場合Aを除き、仮想バネ41〜43が伸びるか縮む。自然長よりも伸びた仮想バネには、その伸び量に比例した大きさの引っ張り力が働く。自然長よりも縮んだ仮想バネには、その縮み量に比例した大きさの圧縮力が働く。
初期位置は、例えば、仮想バネ41〜43の始端41a,42a,43aを環状に結んだ平面視図形(ここでは三角形)の重心とする。重心に代えて、前記平面視図形(三角形)の内心、外心、垂心などに置いてもよい。
時間的に続けて測位する場合は、直前の測位結果を初期位置としてもよい。
解放によって、各仮想バネ41〜43が伸縮振動する。ひいては、接合点45が変動する。この解放後の接合点45の動きを解析する。
なお、好ましくは、接合点45は、人がスマートフォンを持ち歩いているときの該スマートフォンの一般的な高さ(例えば1.2メートル)に拘束され、高さ方向(z軸方向)へは変動しないものとする。これによって、演算を簡単化できる。かつ、実際の測位対象者3の動き、又は測位対象端末20のz軸方向の位置に即した演算を行なうことができる。
また、接合点45又は各仮想バネ41〜43には、ある大きさの摩擦抵抗が働いているものとしてもよい。
このようにして、端末測位システム1によれば、測位対象端末ひいては測位対象者の位置を、仮想バネモデルという単純な物理モデルを用い、簡易な演算処理によって精度良く推定することができる。
同時刻に受信したビーコン電波13の数、ひいては仮想バネの数が増えたとしても、演算処理はそれほど複雑にならない。
例えば、測位対象端末20が、データベース32及び測位プログラム33を有し、受信したビーコン電波13に基づいて当該測位対象端末20自身の位置を演算するようになっていてもよい。測位対象端末20が、前記データベース32及び測位プログラム33を、通信ネットワーク6を介してサーバ30などから取得可能であってもよい。
仮想バネのばね定数を、その仮想バネに対応する受信強度に応じて設定してもよい。
サーバ30が、クラウドコンピューターによって構成されていてもよい。
2 施設
3 測位対象者
6 通信ネットワーク
10 ビーコン
13 ビーコン電波
20 測位対象端末
21 受信部
30 サーバ
31 記憶部
32 データベース(記憶情報)
33 プログラム
34 データログ
35 CPU(演算処理部)
40 仮想バネモデル
41〜43 仮想バネ
41a,42a,43a 始端
41b,42b,43b 終端
45 接合点
Claims (7)
- 施設内における測位対象端末の位置を推定する端末測位システムであって、
前記施設における所定の複数箇所に配置され、互いに異なるビーコン識別情報を表わしたビーコン電波を発信する複数のビーコンと、
前記測位対象端末に設けられ、前記ビーコン電波を受信する受信部と、
前記各ビーコンの設置位置とビーコン識別情報とを紐付けた記憶情報を記憶した記憶部と、
前記ビーコン電波の受信情報及び前記記憶情報に基づいて、前記測位対象端末の位置を推定演算する演算処理部と、を備え、前記演算処理部が、
同一の時刻に受信したビーコン電波ごとに仮想バネを想定する処理と、
各仮想バネの自然長を、対応するビーコン電波の受信強度に応じて設定する処理部分と、
前記記憶情報に基づいて、各仮想バネの始端を、対応するビーコンの設置位置に仮想的に置く処理と、
複数の仮想バネの終端どうしを仮想的に1の接合点でつなぎ合わせる処理と、
前記接合点を仮想的に所定の初期位置に置いて解放する処理と、
解放後の前記接合点の動きを解析する処理と、
前記接合点の動きが収束した位置を、前記時刻における前記測位対象端末の位置と推定する処理とを実行することを特徴とする端末測位システム。 - 施設内における測位対象端末の位置を推定する端末測位方法であって、
前記施設における所定の複数箇所に配置された複数のビーコンから互いに異なるビーコン識別情報を表わしたビーコン電波を発信する工程と、
前記測位対象端末が前記ビーコン電波を受信する工程と、
前記各ビーコンの設置位置とビーコン識別情報とを紐付けた記憶情報と、前記ビーコン電波の受信情報に基づいて、前記測位対象端末の位置を推定演算する工程とを備え、前記推定演算工程が、
同一の時刻に受信したビーコン電波ごとに仮想バネを想定する工程と、
各仮想バネの自然長を、対応するビーコン電波の受信強度に応じて設定する工程と、
前記記憶情報に基づいて、各仮想バネの始端を、対応するビーコンの設置位置に仮想的に置く工程と、
複数の仮想バネの終端どうしを仮想的に1の接合点でつなぎ合わせる工程と、
前記接合点を仮想的に所定の初期位置に置いて解放する工程と、
解放後の前記接合点の動きを解析する工程と、
前記接合点の動きが収束した位置を、前記時刻における前記測位対象端末の位置と推定する工程と
を実行することを特徴とする端末測位方法。 - 前記収束した位置における各仮想バネの残留バネ力に基づいて、前記測位対象端末の推定位置の誤差範囲を求めることを特徴とする請求項2に記載の端末測位方法。
- 前記所定の初期位置が、複数の前記仮想バネの始端を環状に結んだ図形の重心、内心、 外心、垂心、又は前記測位対象端末について直前に行った測位位置であることを特徴とす る請求項2又は3に記載の端末測位方法。
- 前記推定する工程では、前記測位対象端末の平面方向及び高さ方向の位置を推定するこ とを特徴とする請求項2〜4の何れか1項に記載の端末測位方法。
- 前記推定する工程では、前記接合点の変位がある範囲内まで収束されたとき、前記接合 点が前記範囲内の変位から静止する位置を推定することを特徴とする請求項2〜5の何れ か1項に記載の端末測位方法。
- 施設における所定の複数箇所に配置された複数のビーコンから互いに異なるビーコン識別情報を表わしたビーコン電波を発信し、測位対象端末が前記ビーコン電波を受信し、前記測位対象端末と通信可能なサーバ又は前記測位対象端末が、前記各ビーコンの設置位置とビーコン識別情報とを紐付けた記憶情報と前記ビーコン電波の受信情報とに基づいて、前記測位対象端末の位置を推定演算するシステムにおける、前記サーバ又は前記測位対象端末用のプログラムであって、
同一の時刻に受信したビーコン電波ごとに仮想バネを想定する処理と、
各仮想バネの自然長を、対応するビーコン電波の受信強度に応じて設定する処理と、
前記記憶情報に基づいて、各仮想バネの始端を、対応するビーコンの設置位置に仮想的に置く処理と、
複数の仮想バネの終端どうしを仮想的に1の接合点でつなぎ合わせる処理と、
前記接合点を仮想的に所定の初期位置に置いて解放する処理と、
解放後の前記接合点の動きを解析する処理と、
前記接合点の動きが収束した位置を、前記時刻における前記測位対象端末の位置と推定する処理と
を、前記サーバ又は前記測位対象端末に実行させることを特徴とするプログラム。
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