近年、オフィスなどの天井に設置される照明器具に内蔵された無線機(アクセスポイント)を、オフィス内で働く従業員の位置や状態に応じて、個別に細かく制御するニーズが高まりつつある。
オフィスにおいては、例えば、複数の無線通信エリアが、それぞれ、部署または機能に割り当てられることがある。複数の無線通信エリアは、部屋によって仕切られることもあれば、1つのフロア内に物理的な境界を設けることなく割り当てられることもある。
物理的な境界が設けられていない1つのフロア内に複数の無線通信エリアがあり、無線通信エリア毎に無線アクセスポイント及びエリア毎の無線アクセスポイントに接続する照明器具に内蔵された無線機を設置することがある。この場合、異なる無線アクセスポイントに接続している照明器具に内蔵された無線機、または、フロア内を移動する無線端末(または移動端末)とパケットの送受信を行う場合には接続先の切り替え(ハンドオーバー)処理が発生する。つまり、無線通信エリア内の無線端末が増えることによって、無線端末の位置を推定するための制御パケットに加え、接続先の切り替え処理のための制御パケットの送受信が発生するため、無線アクセスポイントの送信パケット数が増加する。1つのフロアのように比較的広い空間内に設置される照明器具に内蔵される無線機が特定小電力無線通信に対応した無線機である場合、単位時間(例えば、1時間)当たりに送信できる時間に限りがあるため、少ない無線アクセスポイントで照明器具の制御と、照明器具に内蔵される無線機と、無線端末の位置を推定するための制御と、を行うことによって送信時間の枯渇が生じてしまう。
以降の説明では、オフィスや店舗内のあるフロアを2つのエリアA1,A2に分けて、複数のエリアにそれぞれ天井に設置している照明器具に内蔵された無線機を使って、オフィス内を移動する人が携帯する移動端末の位置を、照明器具に内蔵された無線機、移動端末から収集する受信信号強度情報(Received Signal Strength Indicator:以下、RSSI)を用いて推定することを一例にとって説明する。3つ以上のエリアに分けた場合であっても、同様である。
図13Aは、移動端末40cがエリアA1,A2間を移動する前のネットワークトポロジとRSSI収集を説明する図である。
図13Aに示されるように、照明機能を有するアクセスポイント50b,50cをエリア毎に設置する。エリア内に存在する移動端末40a,40b,40cはエリアの無線ネットワークを管理するアクセスポイント50bまたは50cに接続し、パケットの送受信を行う。
照明機能を有するアクセスポイント50bには、エリアA1を通信エリアとし、無線ネットワークを識別するためのネットワークID:“50b”が定義されている。図13Aに示されるように、移動端末40aは、エリアA1内に位置し、アクセスポイント50bと接続する。
同様に、照明機能を有するアクセスポイント50cには、エリアA2を通信エリアとし、無線ネットワークを管理するためのネットワークID:“50c”が定義されている。図13Aに示されるように、移動端末40b,40cは、エリアA2内に位置し、アクセスポイント50cと接続する。
図13Bは、移動端末40cがエリアA1,A2間を移動した後の、ネットワークトポロジとRSSI収集を示した図である。
移動端末40cが、エリアA2からエリアA1に移動した後、図13Bに示されるように、移動端末40cは、アクセスポイント50bに接続し、アクセスポイント50cの通信エリア外となる。したがって、移動端末40cの移動の際に、アクセスポイント50cは、アクセスポイント50bとの接続処理(ハンドオーバー)を行うことが求められる。
つまり、移動端末40cが他のエリアA1に移動することによって、ハンドオーバーの処理に伴うネットワークIDの変更が発生する。また、移動端末40cによる通信は、同一のネットワークID内の移動端末40aまたはアクセスポイント50bとの通信に限られる。したがって、他のネットワークIDを有するRSSI要求パケットを受信することが困難である。
また、図13Aおよび図13Bに示されるネットワークトポロジにおいて、2つのエリアA1,A2を管理するためには、それぞれのアクセスポイント50b、50cを管理するためのアクセスポイント50aを設置することがある。アクセスポイント50aは、アクセスポイントコントローラーと呼ばれることもある。アクセスポイント50aが移動端末40a,40b,40cからRSSIなどの情報を取得するためには、アクセスポイント50bまたは50cが情報を中継することがある。中継処理に伴い、アクセスポイント50a,50b,50cの累積送信時間が増大する。
上記理由に鑑み、エリアA1,A2毎の移動端末の台数またはアクセスポイント50cの送信機会の集中および累積送信時間の増大を抑制し、ハンドオーバーの処理を省略できる技術の開示に至った。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一例であり、本開示は以下の実施の形態により限定されるものではない。
(実施の形態1)
本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下において、簡単の為、RSSIを、無線受信品質を示す情報(受信品質情報)の一例にとって実施の形態1を説明する。しかしながら、受信品質情報は、位置推定に用いることのできる任意の情報であってもよく、例えば、電波到来方向であってもよく、電波到達時間であってもよい。
図14Aおよび図14Bは、実施の形態1に係るネットワークトポロジとRSSI収集を説明する図である。
図14Aおよび図14Bにおいては、図13Aおよび図13Bと異なり、アクセスポイント20が、無線ネットワークを管理し、アクセスポイント20の通信エリア内に位置する無線ノード(無線通信機能を有する照明装置30a,30b、および無線通信機能を有する移動端末40a,40b,40c)を管理する。エリアA1およびエリアA2は、例えば、オフィス内の1つのフロアを区切ったエリアである。エリアA1およびエリアA2は、無線ノードの通信エリアの範囲に一致しなくてもよい。
図1は、実施の形態1に係る位置推定システム100の構成の一例を示した図である。位置推定システム100は、無線通信機能を有する照明制御装置(位置推定装置)10と、アクセスポイント(第1の無線ノード)20と、無線通信機能を有する照明装置(第3の無線ノード)30(30a,30b)と、無線通信機能を有する移動端末(第2の無線ノード)40(40a,40b,40c)と、を備える。照明制御装置10は、アクセスポイント20と有線通信または無線通信する。アクセスポイント20は、照明装置30a,30bおよび移動端末40a,40b,40cと無線通信する。アクセスポイント20は、照明装置30a,30bと、移動端末40a,40b,40cとで構成されるスター型の無線ネットワークを管理する。
<エリアと照明器具の関係>
位置推定システム100の通信エリアは、アクセスポイント20から所定の受信品質を満足する電波が届く範囲(無線エリア)である。例えば、図14Aおよび図14Bにおいて、照明装置30a,30bと移動端末40a,40b,40cとは、通信エリア内にあり、アクセスポイント20から所定の受信品質を満足する電波が届くので、アクセスポイント20と通信できる。通信エリアは、図1に示される点線で囲まれた2つのエリアA1とエリアA2(区分エリア)とに区画を分けて設定される。照明装置30aは、エリアA1に設置され、照明装置30bは、エリアA2に設置される。
<移動端末の位置>
移動端末40a,40b,40cは、アクセスポイント20の通信エリア内を移動可能である。例えば、図14Bに示されるように、移動端末40a,40cはエリアA1に位置し、移動端末40bはエリアA2に位置する。
<無線ノード>
実施の形態1において、アクセスポイント20を除く、照明装置30a,30bと移動端末40a,40b,40cとを無線ノードと呼ぶ。また、照明装置30a,30b、移動端末40a,40b,40cを総称して無線ノード群と呼ぶ。また、無線ノードには、それぞれ、識別子(以下、IDと称する)が割り当てられており、識別子によって無線ノードを特定できる。識別子は、例えば、MAC(Media Access Control)アドレス、デバイスアドレス、またはIPアドレスである。
<位置推定システムの動作の概要>
図2は、実施の形態1に係る位置推定システム100の動作の一例を示すフローチャートである。
ステップS11において、照明制御装置10は、アクセスポイント20に、収集対象ノードである無線ノード群から、RSSIを収集させる。ここで、収集対象ノードとは、RSSI情報を収集する対象となる無線ノードである。また、RSSI情報とは、無線ノードのIDと、当該無線ノードと収集対象ノードとの間のRSSIと、を含む情報である。一例において、RSSI情報は、さらに、収集対象ノードのIDを含む。
例えば、アクセスポイント20は、照明装置30に対して、照明の点灯または消灯を指示するための信号に加え、RSSI情報の送信を要求するためのRSSI要求パケットを送信する。次いで、アクセスポイント20は、RSSI要求パケットの受信に応じて無線ノード群から送信される、RSSI情報を含むRSSI応答パケットを受信し、RSSI情報を収集し、照明制御装置10に送信する。なお、本開示において、パケットは、信号の一例である。
次いで、照明制御装置10は、収集したRSSI情報に基づいて、移動端末40a,40b,40cの位置を推定する。照明制御装置10は、例えば、RSSI情報に基づいて無線ノード間の距離を取得し、三点測量の原理と既知である照明装置30の位置情報とを用いて、移動端末40a,40b,40cの位置を推定する。
ステップS12において、照明制御装置10は、アクセスポイント20のエリア毎のキャパシティ(時間リソース容量)とアクセスポイント20の総送信時間とを監視する。ここで、キャパシティとは、アクセスポイント20が移動端末40との無線信号の送受信に用いる時間リソースの容量である。また、総送信時間は、アクセスポイント20が無線ノード群へのパケットの送信に要した時間の合計である。例えば、照明制御装置10は、エリア毎の属性に基づいて、キャパシティがエリア毎のキャパシティ閾値(閾値)を超えていないか否かを判断する。
一例において、エリアのキャパシティは、エリア内に位置する移動端末40の台数に比例する。比例係数は、例えば、1である。この場合、キャパシティ閾値は、例えば、アクセスポイント20がエリア内の移動端末40からRSSI情報の収集を直接行う場合の、エリア内に位置する移動端末40の台数の最大値に応じて決定される。言い換えると、エリアのキャパシティがキャパシティ閾値を超えた場合、照明制御装置10は、エリア内の移動端末40からのRSSI情報の収集を、エリア内の照明装置30に代行させる。
他の一例において、エリアのキャパシティは、エリア内に位置する移動端末40の重み付き台数に比例する。比例係数は、例えば、1である。ここで、重み付き台数は、移動端末40毎に定められる重みの、エリア内の移動端末40に亘る合計である。重みは、例えば、位置推定の頻度に応じて定められる。この場合、キャパシティ閾値は、例えば、アクセスポイント20がエリア内の移動端末40からRSSI情報の収集を直接行う場合の、エリア内に位置する移動端末40の重み付き台数の最大値に応じて決定される。
一例において、重みを、移動端末40の属性に応じて補正してもよい。例えば、オフィスにおいて、来訪者が持つ移動端末40に対して、重みに補正係数を乗じてもよい。また、移動端末40の移動度(単位時間あたりどの程度移動しているかを示す尺度)に応じて重みに補正係数を乗じてもよい。例えば、着席する人物が特定されている固定席に着座している人が所持している移動端末40の補正係数は、固定席でない他の席に着座している人が所持している移動端末40の補正係数より小さくてもよく、例えば、0.1であってもよい。
以下、簡単の為に、エリアのキャパシティがエリア内に位置する移動端末40の台数である場合を説明する。この場合、キャパシティ閾値は、例えば、アクセスポイント20がエリア内の移動端末40からRSSI収集を直接行う場合の、エリア内に位置する移動端末40の台数の最大値である。
一例において、さらに、照明制御装置10は、アクセスポイント20から取得する総送信時間に基づいて、アクセスポイント20の残り送信時間があるか否かを判断する。
次いで、照明制御装置10は、これらの判断に基づいて、RSSI要求パケットの送信をアクセスポイント20から照明装置30に分散させるエリアを判断する。
ステップS13において、照明制御装置10は、RSSI要求パケットの送信を分散させると判断したエリアに存在する照明装置30の中から、RSSI情報の収集を代行させる照明装置30(マスタと呼ぶ)を選択する。次いで、照明制御装置10は、選択したマスタに、アクセスポイント20を介して、RSSIを収集する無線ノード(サブ無線ノード群と呼ぶ)のリストを含むRSSI収集代行通知を送信することによって、RSSI情報の収集をマスタに代行させる。ここで、RSSI収集代行通知とは、宛先の無線ノードにRSSI情報の収集を代行させることを指示する通知である。
ステップS14において、マスタは、RSSI収集代行通知に含まれるサブ無線ノード群からRSSI情報を収集する。収集したRSSI情報は、アクセスポイント20を介して、照明制御装置10に送信される。
ステップS15において、照明制御装置10は、アクセスポイント20に、無線ノード群のうちステップS14でマスタが収集したサブ無線ノード群を除く無線ノードからRSSI情報を収集させる。例えば、アクセスポイント20は、サブ無線ノード群を除く無線ノードに対して、RSSI要求パケットを送信する。次いで、アクセスポイント20は、RSSI要求パケットの受信に応じて無線ノードから送信される、RSSI情報を含むRSSI応答パケットを受信し、RSSI情報を収集し、照明制御装置10に送信する。
ステップS16において、照明制御装置10は、アクセスポイント20からRSSI情報を収集した移動端末40の位置を推定する。その後、照明制御装置10は、処理を終了する。
位置推定システム100は、図14Aおよび図14Bに示されるように1つの無線ネットワークで構成される。さらに、位置推定システム100において、図2を参照して上述したように、RSSI情報を収集する機能を、照明制御装置10が選択したマスタに代行させる。これにより、ネットワークのトポロジ(ネットワークアドレスなど)を変更せずに、かつ、アクセスポイント20の送信時間の累積を抑制して、移動端末40からのRSSI情報を収集することができる。
<各装置の説明>
図3は、実施の形態1に係る照明制御装置10の構成の一例を示す図である。照明制御装置10は、有線通信部11と、照明制御部12と、エリア属性管理部(決定回路)13と、RSSI収集制御部(送信回路)14と、位置推定部(推定回路)15とを備える。一例において、図3に示されるように、照明制御装置10内の各構成要素間は、例えば、バスで接続され、各構成要素間の通信は、バスを介して行われる。
有線通信部11は、有線通信を介して、アクセスポイント20との間で通信することにより、アクセスポイント20およびアクセスポイント20と無線通信する無線ノードとの間で制御信号およびデータ信号の送受信を行う。有線通信は、例えば、イーサネット(登録商標)を用いた通信である。
照明制御部12は、照明装置30a,30bの点灯または消灯を指示する制御信号を生成し、有線通信部11及びアクセスポイント20を介して照明装置30a,30bに送信することにより、照明装置30a,30bを制御する。照明制御部12は、照明装置30a,30bの点灯または消灯に加えて、調光または調色を指示する制御信号を生成してもよい。
エリア属性管理部13は、エリア毎に付与されるエリアの属性に基づいて、エリア内に位置する移動端末40の台数が、エリア毎に定められるキャパシティ閾値を超えているか監視する。エリアの属性は、移動エリア、非移動エリアと定義する。エリアの属性における移動エリアとは、移動端末40が移動するエリアである。オフィスにおける移動エリアは、例えば、フリーアドレスである。
エリアの属性における非移動エリアとは、移動エリアと比較して、移動端末40が移動の少ないエリアである。例えば、非移動エリアとは、オフィスにおいて個別ブースや個人席が集中するエリアである。
例えば、位置推定システム100において、エリアA1のキャパシティ閾値が1であり、エリアA2のキャパシティ閾値が2であるとする。この場合、図1に示されるように、エリアA1には移動端末40aが1台存在するので、エリア属性管理部13は、移動端末40の台数がエリアA1のキャパシティ閾値を超えていないと判断する。また、図1において、エリアA2には、移動端末40b、40cが2台存在するため、同様に、エリア属性管理部13は、移動端末40の台数がエリアA2のキャパシティ閾値を超えていないと判断する。エリア毎にキャパシティ閾値を設定することで、高い推定精度が要求されるエリアや高い推定頻度が要求されるエリアに応じて、位置推定に用いられる移動端末40が保持するRSSI情報を適切に収集できる。
RSSI収集制御部14は、エリア属性管理部13からの制御信号と、アクセスポイント20から取得する総送信時間と、に基づいて、RSSI収集要求コマンドまたはRSSI収集代行通知コマンドを発行する。ここで、RSSI収集要求コマンドは、収集対象ノードのRSSI情報を収集することをアクセスポイント20に指示するコマンドであり、収集対象ノードのIDリストである収集対象IDリストを含む。また、RSSI収集代行通知コマンドは、RSSI収集代行通知をマスタに送信することをアクセスポイント20に指示するコマンドであり、収集対象IDリストおよびマスタのID(マスタID)を含む。なお、本開示において、コマンドは、制御信号の一例である。
RSSI収集制御部14は、RSSI収集要求コマンド、または、RSSI収集代行通知コマンドを、有線通信部11を介してアクセスポイント20へ出力する。RSSI収集代行通知コマンドを用いることにより、照明制御装置10がアクセスポイント20の信号送信回数を抑制できる一例については、図12を参照して後述する。
位置推定部15は、アクセスポイント20を介して無線ノードから受信したRSSI情報に基づいて、移動端末40の位置を推定する。例えば、位置推定部15は、収集したRSSI情報に基づいて、移動端末40a,40b,40c、照明装置30a,30b及びアクセスポイント20の間の距離を算出する。次いで、位置推定部15は、算出された距離に基づいて、移動端末40a,40b,40c、照明装置30a,30b及びアクセスポイント20の間の相対位置を算出する。次いで、位置推定部15は、絶対位置が既知の無線ノード(例えば、照明装置30a,30b)の絶対位置と、算出された相対位置とに基づいて、移動端末40a,40b,40cの位置を推定する。
図4は、実施の形態1に係るアクセスポイント20の構成の一例を示すブロック図である。アクセスポイント20は、無線通信部21と、無線リソース管理部22と、有線通信部23と、RSSI収集部24と、アンテナ25と、を備える。一例において、図4に示されるように、アクセスポイント20内の各構成要素間は、例えば、バスで接続され、各構成要素間の通信は、バスを介して行われる。
無線通信部21は、アンテナ25を介して、照明装置30a,30bと移動端末40a,40b,40cとの少なくとも1つと無線通信を行う。一例において、無線通信部21は、アクセス方式にCSMA(Carrier Sense Multiple Access)方式を用いる。CSMA方式を用いた無線通信方式は、例えば、無線LAN(Local Aria Network)や、Bluetooth(登録商標)、WiGig、特定小電力無線、またはLPWA(Low Power Wide Aria)である。また、無線通信部21は、無線通信方式としてTDMA(Time Division Multiple Access)を用いてもよい。
無線リソース管理部22は、照明装置30a,30bと、移動端末40a,40b,40cとの無線通信の接続処理および帯域制御を行う。また、無線リソース管理部22は、アクセスポイント20がパケットの送信に要した時間を計測し、送信時間の累積値を保存する。
有線通信部23は、照明制御装置10と有線通信を行う。有線通信は、例えば、イーサネット(登録商標)を用いた通信である。
RSSI収集部24は、照明制御装置10から通知されるRSSI収集要求コマンドに含まれる収集対象IDリストにIDが含まれる無線ノードに、RSSIの情報の送信を要求するためのRSSI要求パケットを送信する。次いで、RSSI収集部24は、RSSI応答パケットの受信に応じて、RSSI応答パケットに含まれるRSSI情報を収集する。また、RSSI収集部24は、RSSI収集代行通知コマンドに含まれる宛先IDで特定される無線ノード(マスタ)に、RSSI収集代行通知パケットを送信する。次いで、RSSI収集部24は、RSSI収集結果通知パケットの受信に応じて、RSSI収集結果通知パケットに含まれるRSSI情報を収集する。一例において、RSSI収集部24は、収集したRSSI情報を一時的に保存する。RSSI収集部24は、収集したRSSI情報を、有線通信部23を介して、照明制御装置10に送信する。
図5は、実施の形態1に係る照明装置30(30a,30b)の構成の一例を示すブロック図である。
照明装置30(30a,30b)は、無線通信部31と、アンテナ36と、照明部32と、RSSI測定部35と、RSSI情報応答制御部33と、RSSI収集プロトコル代行部34と、を備える。照明装置30a,30bの構成は、共通である。一例において、図5に示されるように、照明装置30内の各構成要素間は、例えば、バスで接続され、各構成要素間の通信は、バスを介して行われる。
無線通信部31は、アンテナ36を介して、アクセスポイント20と無線通信を行う。無線通信部31のアクセス方式は、アクセスポイント20の無線通信部21が用いるアクセス方式に対応する。
照明部32は、照明制御装置10から受信する制御信号に基づいて、照明の点灯、諧調変更、色変更、または消灯を行う。照明部32は、例えば、LED(Light Emitting Diode)または蛍光灯である。
RSSI測定部35は、照明装置30とは異なる無線ノード宛のRSSI要求パケットの受信(傍受)に応じて、RSSIを測定する。さらに、RSSI測定部35は、RSSI要求パケットに含まれる送信元の無線ノードのID(以下、送信元IDと称する)を抽出し、抽出した送信元IDと測定したRSSIとを含むRSSI情報を保存する。
RSSI情報応答制御部33は、照明装置30宛のRSSI要求パケットの受信に応じて、RSSI測定部35が保存したRSSI情報を含むRSSI応答パケットを生成し、無線通信部31を介してアクセスポイント20に送信する。
RSSI収集プロトコル代行部34は、アクセスポイント20からのRSSI収集代行通知パケットの受信に応じて、RSSI収集代行通知パケットにIDが含まれる無線ノードに対してRSSI要求パケットを送信する。次いで、RSSI収集プロトコル代行部34は、RSSI収集代行通知パケットにIDが含まれる無線ノードからRSSI応答パケットを受信する。次いで、RSSI収集プロトコル代行部34は、RSSI応答パケットからRSSI情報を収集し、収集したRSSI情報を含むRSSI収集結果通知パケットをアクセスポイント20に送信する。
図6は、実施の形態1に係る移動端末40(40a,40b,40c)の構成の一例を示すブロック図である。
移動端末40(40a,40b,40c)は、無線通信部41と、アンテナ44と、RSSI測定部43と、RSSI情報応答制御部42と、を備える。移動端末40a,40b,40cの構成は、共通である。一例において、図6に示されるように、移動端末40内の各構成要素間は、例えば、バスで接続され、各構成要素間の通信は、バスを介して行われる。
無線通信部41は、アンテナ44を介して、アクセスポイント20と照明装置30,30との少なくとも1つと無線通信を行う。
RSSI測定部43は、移動端末40とは異なる無線ノード宛のRSSI要求パケットの受信(傍受)に応じて、RSSIを測定する。さらに、RSSI測定部43は、RSSI要求パケットに含まれる送信元IDを抽出し、抽出した送信元IDと測定したRSSIとを含むRSSI情報を保存する。
RSSI情報応答制御部42は、移動端末40a宛のRSSI要求パケットの受信に応じて、RSSI測定部43が保存したRSSI情報を含むRSSI応答パケットを生成し、無線通信部41を介してアクセスポイント20に送信する。
<照明制御装置10の動作フロー>
図7は、実施の形態1に係る照明制御装置10の動作の一例を示すフローチャートである。
ステップS701において、照明制御装置10のエリア属性管理部13は、内部に位置する移動端末40の台数がキャパシティ閾値を超えたエリアがあるか否かを判断する。
内部に位置する移動端末40の台数がキャパシティ閾値を超えたエリアがある場合(ステップS701:YES)、ステップS702において、照明制御装置10のRSSI収集制御部14は、アクセスポイント20から総送信時間を取得し、残り送信時間が閾値よりも大きいか否かを判断する。残り送信時間の閾値は、例えば、920MHz帯を用いる特定小電力無線においては、総送信時間である360秒の50%である180秒もよく、75%の270秒でもよく、25%の90秒でもよい。
残り送信時間が閾値よりも大きくない場合(ステップS702:NO)、ステップS703-1において、照明制御装置10のエリア属性管理部13は、エリアに設置されている照明装置の中からRSSI収集を代行させるマスタを選択する。
ステップS703-2において、照明制御装置10のRSSI収集制御部14は、エリアに存在する無線ノードであって、RSSI情報の収集を照明装置30が代行する無線ノード群(サブ無線ノード群)のIDを含む収集対象IDリストを作成し、収集対象IDリストおよびマスタIDを含むRSSI収集代行通知コマンドを、アクセスポイント20に送信する。
ステップS704において、照明制御装置10のRSSI収集制御部14は、サブ無線ノード群のRSSI情報を、マスタから収集する。収集の処理の内容については、図12を参照して後述する。
ステップS705において、照明制御装置10のRSSI収集制御部14は、アクセスポイント20を介して、サブ無線ノード群に含まれない、無線ノード群の無線ノードからRSSI情報を収集し、その後、処理をステップS707に進める。収集の処理の内容については、図12を参照して後述する。
一方、内部に位置する移動端末40の台数がキャパシティ閾値を超えたエリアがない場合(ステップS701:NO)、または、残り送信時間が閾値よりも大きい場合(ステップS702:YES)、照明制御装置10は、処理をステップS706に進める。
ステップS706において、照明制御装置10のRSSI収集制御部14は、無線ノード群からアクセスポイント20を介してRSSI情報を収集する。
ステップS707において、照明制御装置10の位置推定部15は、収集したRSSI情報に基づき移動端末の位置を推定する。その後、照明制御装置10は、処理を終了する。
図8は、実施の形態1に係るアクセスポイント20の動作の一例を示すフローチャートである。
ステップS81において、アクセスポイント20は、照明制御装置10から受信したコマンドの種類を判断する。コマンドの種類が、RSSI収集要求コマンドである場合(ステップS81:RSSI収集要求コマンド)、ステップS82において、アクセスポイント20は、RSSI収集要求コマンドに含まれる収集対象IDリストを含むRSSI収集要求パケットを生成する。次いで、アクセスポイント20は、収集対象IDリストにIDが含まれる無線ノードに対して、RSSI要求パケットを送信する。
ステップS83において、アクセスポイント20は、無線ノードから送信されるRSSI応答パケットを受信し、RSSI応答パケットに含まれるRSSI情報を保存する。
ステップS84において、アクセスポイント20は、IDが収集対象IDリストに含まれる全ての無線ノードからRSSI情報を収集したか否かを判断する。全ての無線ノードからRSSI情報を収集していない場合(ステップS84:NO)、処理をステップS82に進める。
一方、全ての無線ノードからRSSI情報を収集した場合(ステップS84:YES)、ステップS85において、アクセスポイント20は、RSSI要求パケットの送信とRSSI収集代行通知パケットや制御パケット等の送信に要した総送信時間を保存する。
ステップS86において、アクセスポイント20は、ステップS83で収集したRSSI情報と、ステップS85で保存した総送信時間と、を含むRSSI収集結果通知コマンドを照明制御装置10に送信する。その後、アクセスポイント20は、処理を終了する。
一方、照明制御装置10から受信したコマンドが、RSSI収集代行通知コマンドである場合(ステップS81:RSSI収集代行通知コマンド)、ステップS87において、アクセスポイント20は、RSSI収集代行通知コマンドに含まれる宛先IDで特定される無線ノード(マスタ)に、RSSI収集代行通知コマンドに含まれる収集対象IDリストを含むRSSI収集代行通知パケットを送信する。
ステップS88において、アクセスポイント20は、マスタから受信したRSSI収集結果通知パケットに含まれるRSSI情報を含むRSSI収集結果通知コマンドを、生成し、照明制御装置10に送信(RSSI収集結果通知を転送)する。その後、アクセスポイント20は、処理を終了する。
図9は、実施の形態1に係る照明装置30a,30bの動作の一例を示すフローチャートである。照明装置30bの動作は、照明装置30aの動作と共通である。以下、照明装置30aの動作について説明する。
ステップS91において、照明装置30aは、アクセスポイント20から受信したパケットの種類を判断する。受信したパケットの種類が、RSSI収集代行通知パケットである場合(ステップS91:RSSI収集代行通知パケット)、ステップS92において、照明装置30aは、RSSI要求パケットを、RSSI代行収集通知パケットに含まれる収集対象IDリストにIDが含まれる無線ノード(サブ無線ノード)に送信する。
ステップS93において、照明装置30aは、全てのサブ無線ノードからRSSI情報を収集したか否かを判断する。全てのサブ無線ノードからRSSI情報を収集していない場合(ステップS93:NO)、照明装置30aは、処理をステップS92に進める。
全てのサブ無線ノードからRSSI情報を収集した場合(ステップS93:YES)、ステップS94に遷移する。ステップS94において、照明装置30aは、ステップS92で収集したRSSI情報をアクセスポイント20に送信する。その後、照明装置30aは、処理を終了する。
一方、受信したパケットの種類がRSSI要求パケットである場合(ステップS91:RSSI要求パケット)、ステップS95において、照明装置30aは、RSSI要求パケットが照明装置30a宛であるか否かを判断する。
RSSI要求パケットが照明装置30a宛でない場合(ステップS95:NO)、ステップS96において、照明装置30aは、受信したRSSI要求パケットに含まれる送信元IDと測定したRSSIを紐づけて保存する。その後、照明装置30aは、処理を終了する。
一方、RSSI要求パケットが照明装置30a宛である場合(ステップS95:YES)、ステップS97において、照明装置30aは、保存したRSSI情報を含むRSSI応答パケットを生成し、アクセスポイント20に送信する。その後、照明装置30aは、処理を終了する。
図10は、実施の形態1に係る移動端末40a,40b,40cの動作の一例を示すフローチャートである。移動端末40b,40cの動作は、移動端末40aの動作と共通である。以下、移動端末40aの動作について説明する。
ステップS101において、移動端末40aは、受信したRSSI要求パケットが移動端末40a宛であるか否かを判断する。RSSI要求パケットが移動端末40a宛の場合(ステップS101:YES)、ステップS102において、移動端末40aは、保存しているRSSI情報を含むRSSI応答パケットを送信し、処理を終了する。
一方、移動端末40aは、受信したRSSI要求パケットが移動端末40a宛でない場合(ステップS101:NO)、ステップS103において、移動端末40aは、RSSI要求パケットに含まれる送信元IDと測定したRSSIに紐づけるRSSI情報を保存し、処理を終了する。
<位置推定システム全体の動作シーケンスの説明>
時刻T0から時刻T2における位置推定システム100の動作シーケンスを以下に説明する。
図11Aは、実施の形態1に係る時刻T0,T1に応じた移動端末40a,40b,40cの所在位置の一例を示す配置図である。図11Bは、実施の形態1に係る時刻T2に応じた移動端末40a,40b,40cの所在位置の一例を示す配置図である。図11Aおよび図11B中においては、照明制御装置10とアクセスポイント20との図示は、省略されている。
図11Aに示されるように、時刻T0において、移動端末40aはエリアA1に、移動端末40b,40cは、エリアA2に位置する。次いで、時刻T1において、移動端末40cは、エリアA2からエリアA1への移動を開始し、図11Bに示す時刻T2において、移動端末40cは、エリアA2からエリアA1への移動を完了する。したがって、時刻T2において、移動端末40a,40cは、エリアA1に位置し、移動端末40bは、エリアA2に位置する。
図12は、実施の形態1に係る位置推定システム100の動作の一例を示すシーケンス図である。
図12に示される動作は、図11Aおよび図11Bに示されるエリアA1およびエリアA2のキャパシティ閾値が、それぞれ、1台および3台の場合の、位置推定システム100の動作である。また、時刻T0において、照明装置30a,30bと、移動端末40a,40b,40cとは、アクセスポイント20に接続されており、また、移動端末40a,40b,40cの位置は、照明制御装置10によって既に推定されている。
時刻T0において、照明制御装置10は、各エリアに位置する移動端末40の台数がキャパシティ閾値を超えているか否かを判断する。エリアA1およびエリアA2に位置する移動端末40の台数は、いずれも、それぞれのキャパシティ閾値を超えていない。そこで、照明制御装置10は、収集対象ノードである照明装置30a,30bと移動端末40a,40b,40cとのIDからなるリストを含むRSSI収集要求コマンドC1を生成し、アクセスポイント20に送信する。
アクセスポイント20は、RSSI収集要求コマンドC1の受信に応じて、RSSI収集要求コマンドC1に含まれる収集対象IDリストにIDが含まれる照明装置30a,30bと移動端末40a,40b,40cからなる収集対象ノードからRSSI情報を収集する。
照明装置30aからRSSI情報を収集するために、アクセスポイント20は、照明装置30aにRSSI要求パケットP1を送信する。照明装置30aは、RSSI要求パケットP1の受信に応じて、照明装置30aが保存しているRSSI情報を含むRSSI応答パケットP2を生成し、アクセスポイント20に送信する。
同様に、照明装置30bおよび移動端末40a,40b,40cからRSSI情報を収集するために、アクセスポイント20は、照明装置30aおよび移動端末40a,40b,40cに対して、それぞれ、RSSI要求パケットP3,P5,P7,P9を送信する。照明装置30aおよび移動端末40a,40b,40cは、それぞれ、RSSI要求パケットP3,P5,P7,P9の受信に応じて、それぞれが保存しているRSSI情報を含むRSSI応答パケットP4,P6,P8,P10を生成し、アクセスポイント20に送信する。
収集対象ノードからRSSI情報を収集したアクセスポイント20は、収集したRSSI情報を含むRSSI収集結果通知コマンドC2を、照明制御装置10に送信する。次いで、照明制御装置10は、収集したRSSI情報に基づいて、無線ノード群の位置を推定する。
時刻T1において、移動端末40cはA2からA1への移動を開始し、時刻T2において、移動端末40cはA2からA1への移動を完了する。
照明制御装置10は、移動端末40cの位置を推定し、エリアA1に存在する無線装置の台数が2台となり、エリアA1のキャパシティ閾値を超えたと判断する。したがって、照明制御装置10は、エリアA1に存在する照明装置30aをマスタに選択し、移動端末40a,40cをサブ無線ノード群に選択する。
照明制御装置10は、サブ無線ノード群に属する無線ノードのIDを含む収集対象IDリストと、マスタである照明装置30aのマスタIDと、を含むRSSI収集代行通知コマンドC4を生成する。次いで、照明制御装置10は、生成したRSSI収集代行通知コマンドC4をアクセスポイント20に送信する。アクセスポイント20は、RSSI収集代行通知コマンドC4の受信に応じて、RSSI収集代行通知コマンドC4に含まれる収集対象IDリストを含むRSSI収集代行通知パケットP11を生成し、照明装置30aに送信する。
照明装置30aは、RSSI収集代行通知パケットP11の受信に応じて、RSSI収集代行通知パケットP11に含まれる収集対象IDリストにIDが含まれる収集対象ノード(サブ無線ノード群)からRSSI情報を収集する。
移動端末40aからRSSI情報を収集するために、照明装置30aは、移動端末40aにRSSI要求パケットP12を送信する。照明装置30aは、RSSI要求パケットP12に、アクセスポイント20によるRSSI情報の収集を照明装置30aが代行することを示すフラグを含めてもよい。
移動端末40aは、RSSI要求パケットP12の受信に応じて、移動端末40aが保存しているRSSI情報を含むRSSI応答パケットP13を生成し、照明装置30aに送信する。
同様に、移動端末40cからRSSI情報を収集するために、照明装置30aは、移動端末40cにRSSI要求パケットP14を送信する。
移動端末40cは、RSSI要求パケットP14の受信に応じて、移動端末40cが保存しているRSSI情報を含むRSSI応答パケットP15を生成し、照明装置30aに送信する。
収集対象ノードからRSSI情報を収集した照明装置30aは、収集したRSSI情報を含むRSSI収集結果通知パケットP16を、アクセスポイント20に送信する。アクセスポイント20は、RSSI収集結果通知パケットP16の受信に応じて、RSSI収集結果通知パケットP16に含まれるRSSI情報を含むRSSI収集結果通知コマンドC5を生成し、照明制御装置10に送信する。
照明制御装置10は、RSSI収集結果通知コマンドC5の受信に応じて、サブ無線ノード群以外の無線ノードからRSSI情報を収集するために、RSSI収集要求コマンドC6を生成する。RSSI収集要求コマンドC6は、サブ無線ノード群以外の無線ノードである照明装置30bおよび移動端末40bのIDを収集対象IDリストに含む。次いで、照明制御装置10は、生成したRSSI収集要求コマンドC6を、アクセスポイント20に送信する。
アクセスポイント20は、RSSI収集要求コマンドC6の受信に応じて、RSSI収集要求コマンドC1に含まれる収集対象IDリストにIDが含まれる照明装置30bおよび移動端末40bを含む収集対象ノードからRSSI情報を収集する。
照明装置30bからRSSI情報を収集するために、アクセスポイント20は、照明装置30bにRSSI要求パケットP17を送信する。照明装置30bは、RSSI要求パケットP17の受信に応じて、照明装置30bが保存しているRSSI情報を含むRSSI応答パケットP18を生成し、アクセスポイント20に送信する。
同様に、移動端末40bからRSSI情報を収集するために、アクセスポイント20は、移動端末40bにRSSI要求パケットP19を送信する。移動端末40bは、RSSI要求パケットP19の受信に応じて、移動端末40bが保存しているRSSI情報を含むRSSI応答パケットP20を生成し、アクセスポイント20に送信する。
収集対象ノードからRSSI情報を収集したアクセスポイント20は、収集したRSSI情報を含むRSSI収集結果通知コマンドC7を、照明制御装置10に送信する。次いで、照明制御装置10は、収集したRSSI情報に基づいて、無線ノード群の位置を推定する。その後、位置推定システム100は、処理を終了する。
実施の形態1によれば、RSSI情報の収集機能を照明装置30に代行させることによって、アクセスポイント20の総送信時間を抑制できる。また、照明装置30の設置位置が天井であるため、移動端末40を携帯する人との間の見通しが確保し易い。したがって、照明制御装置10は、照明装置30によって収集されたRSSI情報を用いることによって、位置推定の精度を向上できる。
また、実施の形態1によれば、位置推定システム100は、1つの無線ネットワーク(例えば、ネットワークID:“20”)で構成でき、アクセスポイント20によって1つの無線ネットワークで管理できる。したがって、アクセスポイント20は、照明装置30および移動端末40に、直接照明制御信号を送信、または直接RSSIを収集できる。さらに、移動端末40の移動に伴うハンドオーバー処理を省略できる。したがって、ハンドオーバーの処理にともなうネットワークIDの変更も抑制できる。さらに、1つのエリアA1またはA2に移動端末40が集中し、RSSI情報を取得するためのパケットの送信回数が増大しても、ネットワークアドレスの変換をすることなく、RSSI情報の収集機能を照明装置30に代行させることが可能になる。これによりアクセスポイントの送信回数の集中を防止、回避、または緩和できる。
(その他の実施の形態)
上述の実施の形態1においては、照明装置30a(30b)が各エリアA1(A2)に1台設置されている。しかしながら、照明装置30が、1つのエリアに2台以上設置される実施の形態も考えられる。各エリアに2台以上の照明装置30が設置される場合、照明制御装置10は、各エリアについて、予め定められたマスタを選択してもよいし、移動端末40の推定結果が最も良くなる照明装置30をマスタに選択してもよい。
上述の実施の形態1においては、残り送信時間の閾値が、920MHz帯を用いる特定小電力無線における総送信時間の360秒の半分である180秒である。しかしながら、照明制御装置10は、移動端末40の移動履歴に応じて、残り送信時間の閾値を変更する実施の形態も考えられる。残り送信時間の閾値は、例えば、1時間あたりの移動端末の移動度に基づいて変更されてもよい。
図12に示される一例においては、照明制御装置10は、アクセスポイント20を介して、エリアA1,A2に含まれる無線ノードから、直接または間接的にRSSI情報を収集する。これに代えて、照明制御装置10は、アクセスポイント20を介して、エリアA1,A2に含まれる無線ノードの一部から、直接または間接的にRSSI情報を収集する実施の形態も考えられる。無線ノードの一部は、例えば、エリアA1,A2に含まれる移動端末40a,40b,40cである。
上述の実施の形態1においては、位置が既知である無線ノード(アンカーノード)が、照明装置30である場合について説明されている。しかしながら、アンカーノードが、屋内に位置を固定して設けられる他の装置である実施の形態も考えられる。他の装置は、例えば、スピーカー、火災報知器、警報器、非常灯、時計、空気清浄機、またはエアコンを含んでもよい。また、照明装置と他の装置との双方を用いてもよい。
上述の実施の形態1においては、図12に示されるように、照明制御装置10は、RSSI収集代行通知コマンドC4を送信し、RSSI収集結果通知コマンドC5を受信した後に、RSSI収集要求コマンドC6を送信し、RSSI収集結果通知コマンドを受信する。しかしながら、RSSI収集代行通知コマンドC4およびRSSI収集要求コマンドC6が送信される順序が逆である実施の形態も考えられる。さらに、RSSI収集代行通知コマンドC4およびRSSI収集要求コマンドC6が同時に送信される実施の形態も考えられる。
上述の実施の形態1においては、照明制御装置10の有線通信部11(図3参照)は、アクセスポイント20の有線通信部23(図4参照)と有線通信を行う。これに代えて、照明制御装置10とアクセスポイント20との間の通信が、無線通信である実施の形態も考えられる。
上述の実施の形態1においては、図1に示されるように、照明制御装置10とアクセスポイント20とが、別体として設けられる。これに代えて、照明制御装置10が備える構成要素の一部または全部が、アクセスポイント20と一体として設けられる実施の形態も考えられる。
上述の実施の形態においては、各構成要素に用いる「・・・部」という表記は、「・・・回路(circuitry)」、「・・・デバイス」、「・・・ユニット」、又は、「・・・モジュール」といった他の表記に置換されてもよい。
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
本開示はソフトウェア、ハードウェア、又は、ハードウェアと連携したソフトウェアで実現することが可能である。上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、部分的に又は全体的に、集積回路であるLSIとして実現され、上記実施の形態で説明した各プロセスは、部分的に又は全体的に、一つのLSI又はLSIの組み合わせによって制御されてもよい。LSIは個々のチップから構成されてもよいし、機能ブロックの一部または全てを含むように一つのチップから構成されてもよい。LSIはデータの入力と出力を備えてもよい。LSIは、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路、汎用プロセッサ又は専用プロセッサで実現してもよい。また、LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。本開示は、デジタル処理又はアナログ処理として実現されてもよい。さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
本開示は、通信機能を持つあらゆる種類の装置、デバイス、システム(通信装置と総称)において実施可能である。通信装置の、非限定的な例としては、電話機(携帯電話、スマートフォン等)、タブレット、パーソナル・コンピューター(PC)(ラップトップ、デスクトップ、ノートブック等)、カメラ(デジタル・スチル/ビデオ・カメラ等)、デジタル・プレーヤー(デジタル・オーディオ/ビデオ・プレーヤー等)、着用可能なデバイス(ウェアラブル・カメラ、スマートウオッチ、トラッキングデバイス等)、ゲーム・コンソール、デジタル・ブック・リーダー、テレヘルス・テレメディシン(遠隔ヘルスケア・メディシン処方)デバイス、通信機能付きの乗り物又は移動輸送機関(自動車、飛行機、船等)、及び上述の各種装置の組み合わせがあげられる。
通信装置は、持ち運び可能又は移動可能なものに限定されず、持ち運びできない又は固定されている、あらゆる種類の装置、デバイス、システム、例えば、スマート・ホーム・デバイス(家電機器、照明機器、スマートメーター又は計測機器、コントロール・パネル等)、自動販売機、その他IoT(Internet of Things)ネットワーク上に存在し得るあらゆる「モノ(Things)」をも含む。
通信には、セルラーシステム、無線LANシステム、通信衛星システム等によるデータ通信に加え、これらの組み合わせによるデータ通信も含まれる。また、通信装置には、本開示に記載される通信機能を実行する通信デバイスに接続又は連結される、コントローラやセンサ等のデバイスも含まれる。例えば、通信装置の通信機能を実行する通信デバイスが使用する制御信号やデータ信号を生成するような、コントローラやセンサが含まれる。
また、通信装置には、上記の非限定的な各種装置と通信を行う、あるいはこれら各種装置を制御する、インフラストラクチャ設備、例えば、基地局、アクセスポイント、その他あらゆる装置、デバイス、システムが含まれる。
本開示に係る位置推定システムは、無線エリアを形成する第1の無線ノードと、前記無線エリア内を移動する1つ以上の第2の無線ノードと、前記無線エリア内に設置された複数の複数の第3の無線ノードと、前記第1の無線ノードによって収集される、前記複数の第3の無線ノードおよび前記1つ以上の第2の無線ノードでの無線受信品質を示す情報に基づいて、前記1つ以上の第2の無線ノードの位置を推定する位置推定装置と、を備え、前記位置推定装置は、前記無線エリアを区分した複数の区分エリア毎の、前記1つ以上の第2の無線ノード向け無線通信の時間リソース容量に関する情報に基づいて、前記第2の無線ノードでの前記無線受信品質を含む情報を前記第1の無線ノードに代わって収集する区分エリアを決定する決定回路と、前記決定した区分エリアに設置された前記複数の第3の無線ノードのいずれかに対して、当該区分エリア内に位置する前記1つ以上の第2の無線ノードでの前記無線受信品質を収集する指示を送信する送信回路と、を備える。
本開示に係る位置推定システムにおいて、前記複数の第3の無線ノードの各々の通信範囲に含まれる少なくとも1つの区分エリアの各区分エリアに対して閾値が定められ、前記複数の第3の無線ノードは、前記各区分エリアに対して少なくとも1つが選択され、前記時間リソース容量が前記各区分エリアに対して定められた前記閾値を超えた場合、前記送信回路は、前記選択された第3の無線ノードに対して前記指示を送信する。
本開示に係る位置推定システムにおいて、前記時間リソース容量は、前記各区分エリアに位置する前記第2の無線ノードの台数に比例する。
本開示に係る位置推定システムにおいて、前記時間リソース容量は、前記第2の無線ノードに付与された重みの合計に比例する。
本開示に係る位置推定システムにおいて、前記第1の無線ノードは、アクセスポイントであり、前記アクセスポイントの総送信時間に応じて、前記送信回路は、前記複数の第3の無線ノードに対して前記指示を送信する。
本開示に係る位置推定システムにおいて、前記複数の第3の無線ノードは、照明装置である。
本開示に係る位置推定システムにおいて、前記無線受信品質を示す情報は、RSSIである。
本開示に係る位置推定装置は、第1の無線ノードが形成する無線エリアを区分した複数の区分エリア毎の、前記無線エリア内を移動する1つ以上の第2の無線ノード向け無線通信の時間リソース容量に関する情報に基づいて、前記第2の無線ノードでの前記無線受信品質を含む情報を前記第1の無線ノードに代わって収集する区分エリアを決定する決定回路と、前記無線エリア内に設置された複数の第3の無線ノードのうち、前記決定した区分エリアに設置された第3の無線ノードに対して、当該区分エリア内に位置する前記1つ以上の第2の無線ノードでの前記無線受信品質を収集する指示を送信する送信回路と、前記指示を受信した前記第3の無線ノードによって収集された前記1つ以上の第2の無線ノードでの無線受信品質を示す情報を用いて、前記1つ以上の第2の無線ノードの位置を推定する推定回路と、を備える。
本開示に係る位置推定方法は、第1の無線ノードが形成する無線エリアを区分した複数の区分エリア毎の、前記無線エリア内を移動する1つ以上の第2の無線ノード向け無線通信の時間リソース容量に関する情報に基づいて、前記第2の無線ノードでの前記無線受信品質を含む情報を前記第1の無線ノードに代わって収集する区分エリアを決定し、前記無線区分エリア内に設置された複数の第3の無線ノードのうち、決定した区分エリアに設置された第3の無線ノードに対して、当該区分エリア内に位置する前記1つ以上の第2の無線ノードでの前記無線受信品質を収集する指示を送信し、前記指示を受信した前記第3の無線ノードによって収集された前記1つ以上の第2の無線ノードでの無線受信品質を示す情報を用いて、前記1つ以上の第2の無線ノードの位置を推定する。