JP7158630B1 - 位置推定装置、位置推定方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

表示器（１０）は、端末装置のアンテナから発せられる電力を受電するアンテナ（１３０）と、アンテナ（１３０）が受電した、端末装置のアンテナから発せられる電力の特徴量を継続的に取得する特徴量取得部（１０１）と、特徴量取得部（１０１）が継続的に取得した特徴量に基づいて、アンテナ（１３０）に対する端末装置のアンテナの位置を推定する位置推定部（１０２）と、を備える。

Description

本開示は、位置推定装置、位置推定方法及びプログラムに関する。

スマートフォン、タブレット端末などの端末装置と他の装置との間で行われるＮＦＣ（Near Field Communication：近距離無線通信）においては、各装置に設けられたループアンテナ間の電磁誘導により通信が行われるため、ループアンテナ同士を通信可能な範囲内に近接させる必要がある。

上記の事情に関連する技術として、特許文献１には、車両に設けられたリーダライタと電子キーとがＮＦＣにて通信する電子キーシステムにおいて、リーダライタのアンテナに流れるアンテナ電流に基づいてリーダライタと電子キーとの接近距離を算出する技術が開示されている。

特許文献１の電子キーシステムにおいては、上記の技術により算出した接近距離に応じて、リーダライタから発せられる送信磁界強度を調整する。これにより、現在の送信磁界強度では通信不可能な程度にリーダライタと電子キーとが離れているときには送信磁界強度を強める、現在の送信磁界強度では電子キーの回路を破損させてしまう程度にリーダライタと電子キーとが近接しているときには送信磁界強度を弱める、といった調整が可能となる。

特開２０１２－０１５９８５公報

ところで、各装置のループアンテナを通信可能な範囲内に近接させるために、端末装置を通信可能な位置に移動させるように当該端末装置のユーザに指示することが考えられる。この場合において、例えば特許文献１に記載の技術を利用して２装置間の距離を算出し、算出した２装置間の距離に基づいて端末装置を他の装置にどの程度近づけるべきかを指示することが考えられる。

しかし、特許文献１に記載の技術は、２装置間の距離を算出できるものの、端末装置のアンテナに対する相対位置を求めることはできないという問題がある。そのため、例えば２装置間の距離は適切なものの端末装置の位置がヌル点に存在してしまっている場合に、ユーザに適切な指示をすることができない。

本開示の目的は、上記の事情に鑑み、端末装置の位置を推定する位置推定装置等を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本開示に係る位置推定装置は、
第１端末装置の第１アンテナから発せられる電力を受電する第２アンテナと、
前記第２アンテナが受電した、前記第１端末装置の第１アンテナから発せられる電力の特徴量を継続的に取得する特徴量取得手段と、
前記特徴量取得手段が継続的に取得した前記特徴量に基づいて、前記第２アンテナに対する前記第１端末装置の前記第１アンテナの相対位置を推定する位置推定手段と、
前記第１端末装置のユーザに前記第１端末装置の動かし方を指示する指示手段と、
を備え、
前記位置推定手段は、前記動かし方と前記特徴量とに基づいて前記第１端末装置の前記第１アンテナの前記相対位置を推定する。

本開示によれば、端末装置の位置を推定できる。

本開示の実施の形態１に係る通信システムの全体構成を示す図 本開示の実施の形態１に係る表示器の機能的構成を示す図 本開示の実施の形態１に係る表示器が受電する電力の理想的な電圧波形の一例を示す図 本開示の実施の形態１に係る表示器が端末装置から受電した電力の電圧波形の一例を示す図 本開示の実施の形態１に係る表示器が端末装置から受電した電力の電圧波形の一例を示す図 本開示の実施の形態１に係る表示器が端末装置から受電した電力の電圧波形の一例を示す図 本開示の実施の形態１に係る表示器が端末装置から受電した電力の電圧波形の周波数成分の一例を示す図 本開示の実施の形態１に係る端末装置の機能的構成を示す図 本開示の実施の形態１に係る表示器のハードウェア構成の一例を示す図 本開示の実施の形態１に係る表示器による位置推定の動作の一例を示すフローチャート 本開示の実施の形態２に係る通信システムにおける、キャリブレーション用端末装置を用いたキャリブレーションの概略を示す図 本開示の実施の形態２に係る表示器の機能的構成を示す図 本開示の実施の形態２に係る表示器に保存される特徴量マップの一例を示す図 本開示の実施の形態２に係る表示器による特徴量マップ作成の動作の一例を示すフローチャート 本開示の実施の形態２に係る表示器による位置推定の動作の一例を示すフローチャート 本開示の実施の形態１の変形例に係る表示器の機能的構成を示す図 本開示の実施の形態１の変形例に係る表示器による機械学習の動作の一例を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら、本開示に係る位置推定装置を表示器に適用した実施の形態を説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。

（実施の形態１）
図１を参照しながら、実施の形態１に係る通信システム１の全体構成を説明する。通信システム１は、表示器１０と端末装置２０とがＮＦＣによる通信を行う通信システムである。例えば、端末装置２０のユーザが図１の破線矢印に示すように端末装置２０を表示器１０の左上部分に近づけることにより、表示器１０と端末装置２０とがＮＦＣによる通信をすることができる。なお、図１に示す斜線領域は、それぞれ表示器１０のディスプレイ及び端末装置２０のディスプレイである。また、図１に示す表示器１０の左上部分にある破線円は、表示器１０に内蔵された後述するアンテナ１３０である。

表示器１０は、例えば工場内に設けられた制御盤上に取り付けられた表示器である。表示器１０は、例えば制御盤内に配置された各種制御機器に関する情報を表示する。制御盤は金属製であるため、表示器１０の周辺は電磁波が反射しやすい環境である。表示器１０は、ＮＦＣにより端末装置２０との通信が可能である。詳細は後述するが、表示器１０は、端末装置２０の位置を推定し、端末装置２０を安定して通信可能な位置へ動かすようユーザに指示する機能を有する。表示器１０は、本開示に係る位置推定装置の一例である。

端末装置２０は、例えば工場内の作業者が携帯するスマートフォン、タブレットなどの携帯可能な端末装置である。端末装置２０は、ＮＦＣにより表示器１０との通信が可能である。詳細は後述するが、端末装置２０は、ＮＦＣによる通信を行おうとする際に、通信先の装置に無線にて電力を供給する機能を有する。この機能は、例えば端末装置２０が電源を有さないＩＣカードとＮＦＣによる通信を行う際に、当該ＩＣカードに電力を供給するために必要となる。表示器１０は電源を有するものの、後述の位置推定の際にこの電力を利用する。端末装置２０は、後述するアンテナ２２０により、表示器１０と無線にて通信し、無線にて表示器１０に電力を供給する。端末装置２０は、本開示に係る端末装置及び第１端末装置の一例である。

次に、図２を参照しながら、表示器１０の機能的構成を説明する。表示器１０は、制御部１００と測定回路１２０とアンテナ１３０と通信回路１４０とディスプレイ１５０とスピーカ１６０とを備える。また、表示器１０は、図２に示すもののほか、表示器として必要な各種の機能部を備える。

アンテナ１３０は、端末装置２０とＮＦＣによる通信を行うためのアンテナである。アンテナ１３０が端末装置２０のアンテナ２２０からＮＦＣによる信号を受信したとき、当該信号が通信回路１４０に出力される。表示器１０が端末装置２０に信号を送信するときには、通信回路１４０がアンテナ１３０に信号を出力し、アンテナ１３０が端末装置２０に信号を送信する。また、アンテナ１３０は、端末装置２０のアンテナ２２０から供給される電力を受電するためのアンテナでもある。アンテナ１３０は、コイル状のループアンテナである。アンテナ１３０が端末装置２０から供給される電力を受電すると、アンテナ１３０に誘導電流が発生する。図１に示すとおり、アンテナ１３０は例えば表示器１０の筐体内部の左上部分に設けられる。アンテナ１３０は、本開示に係る第２アンテナの一例である。

測定回路１２０は、アンテナ１３０が端末装置２０のアンテナ２２０から受電した電力に関する測定を行う。測定回路１２０は、例えばアンテナ１３０が電力を受電したときにアンテナ１３０の根元部分に発生した電圧を測定する。あるいは、測定回路１２０は、アンテナ１３０を流れる誘導電流を測定する。以下では特段の断りがないときには、測定回路１２０はアンテナ１３０の根元部分に発生した電圧を測定するものとする。測定回路１２０は、測定値を示す信号を後述の特徴量取得部１０１に出力する。

通信回路１４０は、後述する通信制御部１０４の制御に基づいて、アンテナ１３０を介して端末装置２０とＮＦＣによる通信をする。アンテナ１３０が端末装置２０のアンテナ２２０から受信した信号を通信回路１４０に出力したとき、通信回路１４０は当該信号を通信制御部１０４に出力する。

制御部１００は、表示器１０を統括制御する。制御部１００は特に、特徴量取得部１０１と位置推定部１０２と指示部１０３と通信制御部１０４とを備える。

特徴量取得部１０１は、測定回路１２０が出力した測定値を示す信号に基づいて、アンテナ１３０が受電した電力の特徴量を継続的に取得する。ここで、「電力の特徴量」は、「電圧の特徴量」及び「電流の特徴量」を含み得る。なぜなら、電圧、電流も電力に関連するものだからである。上記のように、測定回路１２０が電圧を測定するものであるとき、特徴量取得部１０１は電圧の特徴量を継続的に取得する。ここで、「電圧の特徴量」は、電圧の振幅、周波数及びこれらの時系列的な変化を示す値などを含み得る。また、測定回路１２０が電流を測定するものであるとき、特徴量取得部１０１は電流の特徴量を継続的に取得する。特徴量取得部１０１は、本開示に係る特徴量取得手段の一例である。

位置推定部１０２は、特徴量取得部１０１が継続的に取得した特徴量と、後述の指示部１０３が指示した端末装置２０の動かし方とに基づいて、端末装置２０のアンテナ２２０の位置を推定する。位置推定部１０２は、端末装置２０のアンテナ２２０の位置を推定することにより、端末装置２０の位置を推定する。より詳細には、後述するように、位置推定部１０２は、表示器１０のアンテナ１３０に対する端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置を推定する。表示器１０のアンテナ１３０に対する端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置とは、表示器１０のアンテナ１３０からの、表示器１０の画面に平行な面上の上下左右方向の相対位置、及び表示器１０の画面に垂直な方向の相対位置である。どのようにして端末装置２０のアンテナ２２０の位置を推定するかについては後述する。位置推定部１０２は、本開示に係る位置推定手段の一例である。

指示部１０３は、後述のディスプレイ１５０あるいはスピーカ１６０を制御して、端末装置２０のユーザに端末装置２０の動かし方を指示する。指示部１０３は、端末装置２０と表示器１０とが安定してＮＦＣによる通信ができるような動かし方を指示する。どのような動かし方が安定してＮＦＣによる通信ができるような動かし方であるかについては後述する。指示部１０３は、本開示に係る指示手段の一例である。

通信制御部１０４は、通信回路１４０を制御して端末装置２０とＮＦＣによる通信をする。

ディスプレイ１５０は、ユーザに各種情報を画面にて報知するためのディスプレイである。ディスプレイ１５０は特に、指示部１０３による制御に基づいて、端末装置２０の動かし方として表示器１０のアンテナ１３０に対して端末装置２０を動かす方向を画面に表示することにより端末装置２０の動かし方をユーザに指示する。

スピーカ１６０は、ユーザに各種情報を音声にて報知するためのスピーカである。スピーカ１６０は特に、指示部１０３による制御に基づいて、端末装置２０の動かし方として表示器１０のアンテナ１３０に対して端末装置２０を動かす方向を音声にて案内することにより端末装置２０の動かし方をユーザに指示する。

次に、位置推定部１０２による位置推定及び指示部１０３による端末装置２０の動かし方の指示について、図３から図７を参照しながら説明する。

図３は、アンテナ１３０が端末装置２０のアンテナ２２０から電力を受電したときに測定回路１２０が測定した電圧の理想的な電圧波形を示す。特徴量取得部１０１が特徴量として電圧値を継続的に取得したとき、理想的には図３に示す波形が得られる。理想的な波形が得られるのは、例えば端末装置２０と表示器１０とが通信をするのに最適な位置に存在し、かつ周囲に電磁波を反射するものが存在しないときである。

図４は、端末装置２０のアンテナ２２０と表示器１０のアンテナ１３０との距離が端末装置２０と表示器１０とが通信をするのに最適な距離よりも大きいときの電圧波形を示す。このとき、電圧波形の振幅は図３に示す理想波形の振幅と比べて小さい。ただし、この例においては、周囲に電磁波を反射するものが存在しないと仮定しているため、周波数は図３に示す理想波形の周波数と同一である。

図５にて別の電圧波形の一例を示す。図５に示す電圧波形は、振幅が小さいのみでなく、周波数も図３あるいは図４に示す波形と異なる。周波数が異なるのは、電磁波の反射によりマルチパス干渉が生じるためである。例えば、端末装置２０のアンテナ２２０と表示器１０のアンテナ１３０との距離が大きく、かつ端末装置２０あるいは表示器１０の周辺に電磁波を反射する金属が多く存在するとき、このような電圧波形が得られる。

図６にて別の電圧波形の一例を示す。図６に示す電圧波形は、振幅は大きいものの、周波数は図３あるいは図４に示す波形と異なる。例えば、端末装置２０のアンテナ２２０と表示器１０のアンテナ１３０との距離は小さいものの、端末装置２０あるいは表示器１０の周辺に電磁波を反射する金属が多く存在するとき、このような電圧波形が得られる。

指示部１０３は、得られる電圧波形が図３に示す理想的な波形に近づくような端末装置２０の動かし方を、表示器１０と端末装置２０とが通信可能となるまで指示する。ただし、最初はどのように端末装置２０を動かせば電圧波形が理想波形に近づくように変化するか不明であるため、適当に定められた動かし方を指示する。以下、簡単な具体例にて位置推定及び指示の一例を説明する。

最初に図５に示す電圧波形が得られているとする。このときに、指示部１０３は、例えば端末装置２０を右方向に動かすようにユーザに指示する。ユーザが指示に従って端末装置２０を右方向に動かした結果、得られる電圧波形が理想波形に近づくよう変化した場合（例えば、電圧波形の振幅が大きくなるよう変化した場合）、指示部１０３は右方向へ動かす指示を続行する。また、このとき、位置推定部１０２は、端末装置２０のアンテナ２２０がユーザから見て表示器１０のアンテナ１３０よりも左に存在すると推定する。端末装置２０を右方向へ動かした結果電圧波形が理想波形に近づくように変化したということは、端末装置２０のアンテナ２２０が左方向から表示器１０のアンテナ１３０に近づいているということになるからである。また、位置推定部１０２は、電圧波形の振幅に基づいて端末装置２０のアンテナ２２０と表示器１０のアンテナ１３０との距離も推定する。位置推定部１０２は、表示器１０のアンテナ１３０に対する端末装置２０のアンテナ２２０の方向と距離とを推定するので、端末装置２０の位置を推定できる。

指示部１０３が右方向へ端末装置２０を動かす指示を続け、ユーザが右方向へ端末装置２０を動かし続けた結果、図６に示す電圧波形が得られたとする。そして、ユーザがさらに右方向へ端末装置２０を少し動かしたときに、電圧波形が理想波形から遠ざかるように変化したとする。例えば、電圧波形の振幅が小さくなるよう変化した場合が挙げられる。このとき、位置推定部１０２は、端末装置２０のアンテナ２２０が表示器１０のアンテナ１３０の正面方向に存在すると推定する。また、位置推定部１０２は、電圧波形の振幅に基づいて端末装置２０のアンテナ２２０と表示器１０のアンテナ１３０との距離も推定する。位置推定部１０２は、表示器１０のアンテナ１３０に対する端末装置２０のアンテナ２２０の方向と距離とを推定するので、端末装置２０の位置を推定できる。

続いて指示部１０３は、端末装置２０を前方向へ動かす指示をする。そしてユーザが指示に従って端末装置２０を前方向へ動かし続けるうちに表示器１０と端末装置２０とが通信可能となったとき、指示部１０３は指示を終了する。

なお、最初の指示において、ユーザが指示に従って端末装置２０を右方向に動かした結果、得られる電圧波形がさらに理想波形から遠ざかるように変化した場合、位置推定部１０２は、端末装置２０のアンテナ２２０がユーザから見て表示器１０のアンテナ１３０よりも右に存在すると推定し、指示部１０３は逆方向、つまり左方向に端末装置２０を動かすように指示する。

上記の例では電圧波形の変化のみに基づいて位置推定及び指示が行われるものとしたが、特徴量取得部１０１が特徴量として図７に示すような電圧の周波数成分を取得し、当該周波数成分の変化に基づいて位置推定及び指示が行われるものとしてもよい。図７に示す例では多数の周波数成分が含まれる一方、理想的には１つの周波数成分のみを含むものとなるため、上記の例と同様の位置推定及び指示をすることができる。

次に、図８を参照しながら端末装置２０の機能的構成を説明する。端末装置２０は、制御部２００とアンテナ２２０と通信回路２３０とディスプレイ２４０とスピーカ２５０とを備える。

制御部２００は、端末装置２０を統括制御する。制御部２００は特に、通信回路２３０を制御して表示器１０とＮＦＣによる通信をし、アンテナ２２０を介して表示器１０のアンテナ１３０に電力を供給する。

アンテナ２２０は、表示器１０とＮＦＣによる通信を行うためのアンテナである。アンテナ２２０が表示器１０からＮＦＣによる信号を受信したとき、当該信号が通信回路２３０に出力される。端末装置２０が表示器１０に信号を送信するときには、通信回路２３０がアンテナ２２０に信号を出力し、アンテナ２２０が表示器１０に信号を送信する。アンテナ２２０は、コイル状のループアンテナである。アンテナ２２０は、本開示に係る第１アンテナの一例である。

通信回路２３０は、制御部２００の制御に基づいて、アンテナ２２０を介して表示器１０とＮＦＣによる通信をする。アンテナ２２０が表示器１０から受信した信号を通信回路２３０に出力したとき、通信回路２３０は当該信号を制御部２００に出力する。また、通信回路２３０は、制御部２００の制御に基づいて、アンテナ２２０を介して表示器１０のアンテナ１３０に電力を供給する。この給電機能は、本来は電源を有さない装置とＮＦＣによる通信をするために当該装置に電力を供給するものである。

ディスプレイ２４０は、ユーザに各種情報を画面にて報知するためのディスプレイである。スピーカ２５０は、ユーザに各種情報を音声にて報知するためのスピーカである。

次に、表示器１０のハードウェア構成の一例について、図９を参照しながら説明する。図９に示す表示器１０は、例えばパーソナルコンピュータ、マイクロコントローラなどのコンピュータにより実現される。

表示器１０は、バス１０００を介して互いに接続された、プロセッサ１００１と、メモリ１００２と、インタフェース１００３と、二次記憶装置１００４と、を備える。

プロセッサ１００１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）である。プロセッサ１００１が、二次記憶装置１００４に記憶された動作プログラムをメモリ１００２に読み込んで実行することにより、表示器１０の各機能が実現される。

メモリ１００２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）により構成される主記憶装置である。メモリ１００２は、プロセッサ１００１が二次記憶装置１００４から読み込んだ動作プログラムを記憶する。また、メモリ１００２は、プロセッサ１００１が動作プログラムを実行する際のワーキングメモリとして機能する。

インタフェース１００３は、例えばシリアルポート、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート、ネットワークインタフェースなどのＩ／Ｏ（Input/Output）インタフェースである。当該インタフェースに測定回路１２０、通信回路１４０、ディスプレイ１５０、スピーカ１６０などが接続される。

二次記憶装置１００４は、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）である。二次記憶装置１００４は、プロセッサ１００１が実行する動作プログラムを記憶する。

次に、図１０を参照しながら、表示器１０による位置推定の動作の一例を説明する。図１０に示す動作は、例えばアンテナ１３０が一定以上の電力を受電したときに開始される。

表示器１０の制御部１００の指示部１０３は、ユーザに端末装置２０の動かし方を指示する（ステップＳ１０１）。初めてこのステップを実行する場合、指示部１０３は適当に定められた動かし方を指示する。

制御部１００の特徴量取得部１０１は、測定回路１２０から得られた測定値に基づいて、受電した電力の特徴量を取得する（ステップＳ１０２）。このステップの動作は繰り返し実行されるため、特徴量取得部１０１は、継続的に特徴量を取得する。測定回路１２０が電圧を測定する場合、特徴量取得部１０１は電圧に関する特徴量を継続的に取得する。

制御部１００の位置推定部１０２は、ステップＳ１０１にて指示部１０３が指示した端末装置２０の動かし方と、ステップＳ１０２にて特徴量取得部１０１が取得した特徴量とに基づいて、表示器１０のアンテナ１３０に対する端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置を推定する（ステップＳ１０３）。

制御部１００は、表示器１０と端末装置２０とが通信可能か否かを判定する（ステップＳ１０４）。制御部１００は、例えば通信制御部１０４を制御して何らかの信号を外部に送出し、当該信号に対する応答を受信できたときに、表示器１０と端末装置２０とが通信可能であると判定する。

表示器１０と端末装置２０とが通信可能であるとき（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御部１００は位置推定の動作を終了する。

表示器１０と端末装置２０とが通信可能でないとき（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、指示部１０３は、必要に応じて動かし方を修正する。例えば、ステップＳ１０１の指示の結果得られた電圧波形が理想波形から遠ざかるよう変化したとき、指示部１０３はステップＳ１０２にて推定された端末装置２０の位置に基づいて動かし方を修正する。一方、ステップＳ１０１の指示の結果得られた電圧波形が理想波形に近づくよう変化したとき、指示部１０３は特段動かし方を修正しない。そして制御部１００はステップＳ１０１からの動作を繰り返す。

以上、実施の形態１に係る通信システム１を説明した。通信システム１の表示器１０によれば、端末装置２０から受電した電力の特徴量を継続的に取得し、継続的に取得した特徴量の変化に基づいて表示器１０のアンテナ１３０に対する端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置を推定することができる。例えば、継続的に取得した電圧波形の振幅が大きくなるよう変化した場合には、端末装置２０のアンテナ２２０が表示器１０のアンテナ１３０に近づいていると判断し、継続的に取得した電圧波形の振幅が小さくなるよう変化した場合には、端末装置２０のアンテナ２２０が表示器１０のアンテナ１３０から遠ざかっていると判断することで、表示器１０のアンテナ１３０に対する端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置を推定することができる。そして、表示器１０は、推定した端末装置２０の位置に基づいてユーザに端末装置２０の動かし方を指示することにより、端末装置２０を安定して通信可能な位置へ動かすようユーザに指示することができる。

（実施の形態１の変形例）
実施の形態１において、指示部１０３はディスプレイ１５０あるいはスピーカ１６０によりユーザに端末装置２０の動かし方の指示をするものとした。これに代えて、指示部１０３は、端末装置２０のディスプレイ２４０あるいはスピーカ２５０によりユーザに端末装置２０の動かし方を指示するものであってもよい。ただし、この場合、表示器１０、端末装置２０のいずれも、ＮＦＣとは異なる別の通信手段が必要となる。例えば、表示器１０と端末装置２０とが無線ＬＡＮ（Local Area Network）を介して通信し、指示部１０３は当該無線ＬＡＮにより動かし方を示す情報を端末装置２０に送信し、端末装置２０は受信した当該情報に基づいてディスプレイ２４０あるいはスピーカ２５０によりユーザに動かし方を指示することとなる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２に係る通信システム１を説明する。実施の形態２に係る通信システム１は主に、予めキャリブレーション用の端末装置を用いて表示器１０をキャリブレーションする点が実施の形態１と異なる。

実施の形態２に係る通信システム１の全体構成は図１に示すものと同様である。実施の形態２に係る通信システム１においては、図１１に示すように、キャリブレーション用端末装置２１を表示器１０からの指示に従って動かすことにより表示器１０をキャリブレーションすることができる。なお、図１１に示す破線矢印は、表示器１０の指示に従ってアンテナ１３０付近にてキャリブレーション用端末装置２１を動かすことを示す。

キャリブレーション用端末装置２１の機能的構成は、図８に示す端末装置２０の機能的構成と同様である。キャリブレーション用端末装置２１は、本開示に係る第２端末装置の一例である。また、キャリブレーション用端末装置２１におけるアンテナ２２０は、本開示に係る第３アンテナの一例である。

図１２を参照しながら、実施の形態２に係る表示器１０の機能的構成のうち、実施の形態１と異なる点を説明する。実施の形態２に係る表示器１０は、記憶部１７０をさらに備える点と、制御部１００が状態特定部１０５とマップ作成部１０６とをさらに備える点が実施の形態１と異なる。記憶部１７０は、本開示に係る記憶手段の一例である。

実施の形態２に係る表示器１０によるキャリブレーションを概略的に説明すると、まず、指示部１０３がキャリブレーション用端末装置２１の動かし方を指示し、状態特定部１０５が当該動かし方に基づいてキャリブレーション用端末装置２１の状態を特定する。次に、マップ作成部１０６が、特徴量取得部１０１が継続的に取得した特徴量と、状態特定部１０５が特定したキャリブレーション用端末装置２１の状態とに基づいて、状態と特徴量とが対応付けられた特徴量マップを作成して記憶部１７０に保存する。これらの動作を繰り返して特徴量マップが完成すると、キャリブレーションが終了となる。状態としてキャリブレーション用端末装置２１の相対位置を採用した場合の特徴量マップは、例えば図１３に示すものとなる。キャリブレーション終了後、位置推定部１０２は、記憶部１７０に保存された特徴量マップに基づいて表示器１０のアンテナ１３０に対する端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置を推定する。

以下、より詳細に説明する。指示部１０３は、キャリブレーション用端末装置２１に動かし方の指示を出す際、端末装置２０の動かし方よりも詳細な指示を出す。指示部１０３は、例えば、キャリブレーション用端末装置２１を表示器１０の前方１０センチメートルの位置に移動させる、表示器の左方向２０センチメートルの位置に移動させる、など粒度の細かい動かし方の指示を出す。また、指示部１０３は、動かし方のみでなく、キャリブレーション用端末装置２１が出力する電力に関する指示をしてもよい。

状態特定部１０５は、ユーザが指示部１０３による詳細な指示に従ってキャリブレーション用端末装置２１を動かしているという前提のもとで、キャリブレーション用端末装置２１の状態を特定する。特に、キャリブレーション用端末装置２１の状態は、表示器１０のアンテナ１３０に対するキャリブレーション用端末装置２１のアンテナ２２０の相対位置を含む。キャリブレーション用端末装置２１の状態は、キャリブレーション用端末装置２１の相対位置のほかに、キャリブレーション用端末装置２１の向き、キャリブレーション用端末装置２１のアンテナ２２０から発せられる電力等を含んでもよい。状態特定部１０５は、本開示に係る状態特定手段の一例である。

マップ作成部１０６は、特徴量取得部１０１が継続的に取得した特徴量と、状態特定部１０５が特定したキャリブレーション用端末装置２１の状態とに基づいて、特徴量と状態とが対応付けられた特徴量マップを作成して記憶部１７０に保存する。例えば、マップ作成部１０６は、特徴量取得部１０１が継続的に取得した電圧値と、状態特定部１０５が特定したキャリブレーション用端末装置２１の相対位置とを対応付けて、図１４に示すような特徴量マップを作成する。図１３に示すマップは、相対位置と電圧値とを対応付けたものであるため、受信感度マップでもある。状態として相対位置に加えてキャリブレーション用端末装置２１の向き、キャリブレーション用端末装置２１のアンテナ２２０から発せられる電力等を含む場合、特徴量マップは、これらのパラメータと特徴量とが対応付けられたものとなる。マップ作成部１０６は、本開示に係るマップ作成手段の一例である。

位置推定部１０２は、例えば図１３に示す特徴量マップを参照し、特徴量取得部１０１により得られた電圧値に基づいて端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置を推定する。図１３に示す特徴量マップには同一の電圧値となる位置が複数存在するため、複数の位置が推定位置の候補となり得るが、実施の形態１の場合と同様に指示部１０３による指示に基づいてユーザが端末装置２０を動かすことにより、推定位置の候補を絞ることができる。また、キャリブレーション時におけるキャリブレーション用端末装置２１の状態が相対位置のみでなくキャリブレーション用端末装置２１の向き、キャリブレーション用端末装置２１のアンテナ２２０から発せられる電力等を含む場合、位置推定部１０２は、端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置を推定するにあたり、端末装置２０の向き、端末装置２０のアンテナ２２０から発せられる電力等を利用して、推定位置の候補を絞ることができる。

次に、図１４を参照しながら、実施の形態２に係る表示器１０による特徴量マップ作成の動作の一例を説明する。図１４に示す動作は、例えばユーザが表示器１０を操作してキャリブレーションを指示することにより開始される。また、この動作において、ユーザは端末装置２０ではなくキャリブレーション用端末装置２１を動かす。

表示器１０の制御部１００の指示部１０３は、ユーザにキャリブレーション用端末装置２１の動かし方を指示する（ステップＳ２０１）。

制御部１００の特徴量取得部１０１は、測定回路１２０から得られた測定値に基づいて、受電した電力の特徴量を取得する（ステップＳ２０２）。このステップで得られる特徴量は、キャリブレーション用端末装置２１から受電した電力の特徴量である。

制御部１００の状態特定部１０５は、ステップＳ２０１にて指示部１０３が指示した動かし方に基づいてキャリブレーション用端末装置２１の状態を特定する（ステップＳ２０３）。状態特定部１０５は特に、表示器１０のアンテナ１３０に対するキャリブレーション用端末装置２１のアンテナ２２０の相対位置を特定する。

制御部１００のマップ作成部１０６は、ステップＳ２０３にて特定したキャリブレーション用端末装置２１の状態と、ステップＳ２０２にて取得した特徴量とに基づいて特徴量マップを作成し、記憶部１７０に保存する（ステップＳ２０４）。

制御部１００は、特徴量マップが完成したか否かを判定する（ステップＳ２０５）。制御部１００は、例えば、表示器１０の前後上下左右５０センチメートルの範囲すべてについて特徴量マップを作成したときに、特徴量マップが完成したと判定する。

特徴量マップが完成していたとき（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、制御部１００は特徴量マップの作成を終了する。特徴量マップが完成していないとき（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、制御部１００はステップＳ２０１からの動作を繰り返す。

次に、図１５を参照しながら、実施の形態２に係る表示器１０による位置推定の動作の一例を説明する。図１５に示す動作は、例えば表示器１０のアンテナ１３０が一定以上の電力を受電したときに開始される。

表示器１０の制御部１００の特徴量取得部１０１は、測定回路１２０から得られた測定値に基づいて、受電した電力の特徴量を取得する（ステップＳ３０１）。

制御部１００の位置推定部１０２は、ステップＳ３０１にて取得された特徴量と、記憶部１７０に保存されている特徴量マップとに基づいて、表示器１０のアンテナ１３０に対する端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置を推定する（ステップＳ３０２）。

制御部１００は、表示器１０と端末装置２０とが通信可能か否かを判定する（ステップＳ３０３）。表示器１０と端末装置２０とが通信可能であるとき（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、制御部１００は位置推定の動作を終了する。

表示器１０と端末装置２０とが通信可能でないとき（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、制御部１００の指示部１０３は、ステップＳ３０２にて推定した表示器１０のアンテナ１３０に対する端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置に基づいて、端末装置２０の動かし方を指示する（ステップＳ３０４）。そして制御部１００は、ステップＳ３０１からの動作を繰り返す。

以上、実施の形態２に係る通信システム１を説明した。実施の形態２に係る表示器１０によれば、予めキャリブレーション用端末装置２１によりキャリブレーションを行って特徴量マップを作成し、特徴量マップに基づいて端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置を推定するため、実施の形態１の場合よりも精度良く端末装置２０の位置を推定できる。そのため、例えば通信システム１の管理者がキャリブレーション用端末装置２１によりキャリブレーションを予め行っておくことにより、キャリブレーション用端末２１とは異なる端末装置である一般作業者が携帯する端末装置２０の位置を推定する際に、キャリブレーションの結果を利用して位置推定の精度を向上できる。

（実施の形態２の変形例）
実施の形態２において、状態特定部１０５は、ユーザが指示部１０３による指示に従うことを前提としてキャリブレーション用端末装置２１の状態を特定した。これに代えて、状態特定部１０５は、キャリブレーション用端末装置２１と通信することによりキャリブレーション用端末装置２１の状態を特定してもよい。例えば、状態特定部１０５は、キャリブレーション用端末装置２１が備える距離センサ、方位センサ、加速度センサなどの各種センサの情報をキャリブレーション用端末装置２１から取得し、これらのセンサ情報に基づいてキャリブレーション用端末装置２１の状態を特定してもよい。ただし、この場合、キャリブレーション用端末装置２１が表示器１０とのＮＦＣによる通信が不能な距離にある場合、あるいはキャリブレーション用端末装置２１がヌル点に位置する場合もあり得るので、表示器１０、キャリブレーション用端末装置２１のいずれも、ＮＦＣとは異なる別の通信手段が必要となる。「別の通信手段」として、例えばBluetooth（登録商標）による無線通信、Wi-Fi（登録商標）による無線通信が挙げられる。

実施の形態２においては、キャリブレーション用端末装置２１と端末装置２０とはそれぞれ別個の端末装置であったが、これらは同一の端末装置であってもよい。例えば管理者がキャリブレーション用端末装置２１にてキャリブレーションを行ったとき、表示器１０は、キャリブレーションの結果を利用して、当該キャリブレーション用端末装置２１の位置を精度よく推定をすることができる。

（その他の変形例１）
実施の形態１及び２において、表示器１０の制御部１００は、指示部１０３により指示される端末装置２０の動かし方と、特徴量取得部１０１により得られる特徴量とを学習用データとした機械学習を行う学習部を備えてもよい。以下に説明するように、指示部１０３は、機械学習により得られた学習済モデルに基づいて、より適切に動かし方を指示することができる。

例えば、実施の形態１において、図１６に示すように、表示器１０は記憶部１７０をさらに備え、表示器１０の制御部１００は学習部１０７をさらに備えてもよい。学習部１０７により作成された学習済モデルは、記憶部１７０に保存される。学習部１０７は、本開示に係る学習手段の一例である。

ここで、端末装置２０の動かし方は、例えば端末装置２０のアンテナ２２０が表示器１０のアンテナ１３０に近接するほど特徴量取得部１０１が取得する電圧値が大きくなるものを最良とする。記憶部１７０に保存される学習済モデルは、このような基準に基づいて生成される。

以下、動かし方と特徴量とを学習用データとした機械学習の一例を、図１７を参照しながら具体的に説明する。以下では、特徴量は電圧値であるものとし、機械学習として報酬を用いた強化学習を採用するものとする。

表示器１０の制御部１００の位置推定部１０２は、現在の端末装置２０のアンテナ２２０の相対位置を推定する（ステップＳ４０１）。

制御部１００の指示部１０３は、ステップＳ４０１にて推定したアンテナ２２０の相対位置に基づいて、端末装置２０の動かし方を決定する（ステップＳ４０２）。ここで、動かし方は、例えば図１３に示す特徴量マップにおける空間を一定のゾーンごとに分けたときに、推定した位置におけるゾーンについて決定される。決定される動かし方は、現在のゾーンから別のゾーンへ遷移するまでの動かし方となる。

指示部１０３は、ステップＳ４０２にて決定した動かし方に基づいて端末装置２０の動かし方を指示する（ステップＳ４０３）。ユーザは、この指示に基づいて端末装置２０を動かす。

指示部１０３は、端末装置２０の動きが、ステップＳ４０３にて指示した動かし方と一致しているか否かを判定する（ステップＳ４０４）。指示部１０３は、例えば端末装置２０の加速度、姿勢などを示すセンサ値を端末装置２０から取得し、取得したセンサ値に基づいて、端末装置２０の動きが指示した動かし方と一致しているか否かを判定する。

端末装置２０の動きが指示した動かし方と一致していないとき（ステップＳ４０４：Ｎｏ）、ステップＳ４０３に戻り、指示部１０３は動かし方を引き続き指示する。

端末装置２０の動きが指示した動かし方と一致しているとき（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）、制御部１００の学習部１０７は、特徴量取得部１０１が取得した電圧値の上昇値が予め定められた閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ４０５）。この閾値は、例えば端末装置２０のアンテナ２２０と表示器１０のアンテナ１３０とが近づいたときに想定される電圧値上昇に基づいて定められる。

電圧値の上昇値が予め定められた閾値より大きいとき（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、学習部１０７は、報酬を増加する（ステップＳ４０６）。電圧値の上昇値が予め定められた閾値以下であるとき（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、学習部１０７は、報酬を減少する（ステップＳ４０７）。なお、上記のように動かし方がゾーンごとに決定されるときには、報酬もゾーンごとに定められる。

学習部１０７は、ステップＳ４０２にて決定した動かし方とステップＳ４０６又はＳ４０７にて増減した報酬とを、記憶部１７０に保存されている学習済モデルに反映する（ステップＳ４０８）。

制御部１００は、まだ動かし方の指示が必要か否かを判定する（ステップＳ４０９）。例えば、特徴量取得部１０１が取得した電圧値が十分に高く、端末装置２０と表示器１０とが十分に近づいたと判定できるとき、制御部１００は、動かし方の指示がもう必要ないと判定する。

まだ動かし方の指示が必要であるとき（ステップＳ４０９：Ｙｅｓ）、制御部１００はステップＳ４０１からの動作を繰り返す。もう動かし方の指示が必要ないとき（ステップＳ４０９：Ｎｏ）、制御部１００は機械学習の動作を終了する。

また、この場合において、表示器１０と端末装置２０とをＮＦＣとは異なる別の通信手段にて通信可能なものとした上で、表示器１０は端末装置２０から各種センサ情報を取得するものとしてもよい。そして、上記の機械学習において、動かし方とセンサ情報と特徴量とを学習用データとしてもよい。

（その他の変形例２）
図９に示すハードウェア構成においては、表示器１０が二次記憶装置１００４を備えている。しかし、これに限らず、二次記憶装置１００４を表示器１０の外部に設け、インタフェース１００３を介して表示器１０と二次記憶装置１００４とが接続される形態としてもよい。この形態においては、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリカードなどのリムーバブルメディアも二次記憶装置１００４として使用可能である。

また、図９に示すハードウェア構成に代えて、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いた専用回路により表示器１０を構成してもよい。また、図９に示すハードウェア構成において、表示器１０の機能の一部を、例えばインタフェース１００３に接続された専用回路により実現してもよい。

表示器１０で用いられるプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリカード、ＨＤＤ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布することが可能である。そして、かかるプログラムを特定の又は汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該コンピュータを表示器１０として機能させることが可能である。

また、上述のプログラムをインターネット上の他のサーバが有する記憶装置に格納しておき、当該サーバから上述のプログラムがダウンロードされるようにしてもよい。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。

１ 通信システム、１０ 表示器、２０ 端末装置、２１ キャリブレーション用端末装置、１００ 制御部、１０１ 特徴量取得部、１０２ 位置推定部、１０３ 指示部、１０４ 通信制御部、１０５ 状態特定部、１０６ マップ作成部、１０７ 学習部、１２０ 測定回路、１３０ アンテナ、１４０ 通信回路、１５０ ディスプレイ、１６０ スピーカ、１７０ 記憶部、２００ 制御部、２２０ アンテナ、２３０ 通信回路、２４０ ディスプレイ、２５０ スピーカ、１０００ バス、１００１ プロセッサ、１００２ メモリ、１００３ インタフェース、１００４ 二次記憶装置。

Claims (11)

1. 第１端末装置の第１アンテナから発せられる電力を受電する第２アンテナと、
   前記第２アンテナが受電した、前記第１端末装置の第１アンテナから発せられる電力の特徴量を継続的に取得する特徴量取得手段と、
   前記特徴量取得手段が継続的に取得した前記特徴量に基づいて、前記第２アンテナに対する前記第１端末装置の前記第１アンテナの相対位置を推定する位置推定手段と、
   前記第１端末装置のユーザに前記第１端末装置の動かし方を指示する指示手段と、
   を備え、
   前記位置推定手段は、前記動かし方と前記特徴量とに基づいて前記第１端末装置の前記第１アンテナの前記相対位置を推定する、
   位置推定装置。
2. 第１端末装置の第１アンテナから発せられる電力を受電する第２アンテナと、
   前記第２アンテナが受電した、前記第１端末装置の第１アンテナから発せられる電力の特徴量を継続的に取得する特徴量取得手段と、
   前記特徴量取得手段が継続的に取得した前記特徴量に基づいて、前記第２アンテナに対する前記第１端末装置の前記第１アンテナの相対位置を推定する位置推定手段と、
   記憶手段と、
   を備え、
   前記第２アンテナはさらに、キャリブレーション用の端末装置である第２端末装置の第３アンテナから発せられる電力を受電し、
   前記特徴量取得手段はさらに、前記第２アンテナが受電した、前記第２端末装置の第３アンテナから発せられる電力の特徴量を継続的に取得し、
   前記記憶手段は、 前記特徴量取得手段が継続的に取得した、前記第２端末装置の第３アンテナから発せられる電力の特徴量と、前記第２端末装置の状態と、に基づいた特徴量マップを保存し、
   前記位置推定手段は、前記第１端末装置の前記第１アンテナから発せられる電力の特徴量と前記特徴量マップとに基づいて、前記第１端末装置の前記第１アンテナの前記相対位置を推定する、
   位置推定装置。
3. 前記第２端末装置の状態を特定する状態特定手段と、
   前記特徴量取得手段が継続的に取得した、前記第２端末装置の前記第３アンテナから発せられる電力の特徴量と、前記状態特定手段が特定した前記第２端末装置の状態と、に基づいて前記特徴量マップを作成するマップ作成手段と、
   をさらに備える請求項２に記載の位置推定装置。
4. 前記状態特定手段は、前記第２端末装置のセンサ情報に基づいて前記第２端末装置の状態を特定する、
   請求項３に記載の位置推定装置。
5. 前記第２端末装置のユーザに前記第２端末装置の動かし方を指示する指示手段をさらに備え、
   前記状態特定手段は、前記動かし方に基づいて前記第２端末装置の状態を特定する、
   請求項３に記載の位置推定装置。
6. 前記第１端末装置と前記第２端末装置とは同一の端末装置である、
   請求項２から５のいずれか１項に記載の位置推定装置。
7. 前記動かし方と前記特徴量とに基づいて学習済モデルを作成する学習手段をさらに備え、
   前記指示手段は、前記学習済モデルに基づいて前記第１端末装置の動かし方を新たに指示する、
   請求項１に記載の位置推定装置。
8. 第２アンテナを備える位置推定装置が、
   端末装置の第１アンテナから発せられる電力を前記第２アンテナにより受電し、
   前記端末装置の第１アンテナから発せられる電力の特徴量を継続的に取得し、
   前記端末装置のユーザに前記端末装置の動かし方を指示し、
   継続的に取得した前記特徴量と前記動かし方とに基づいて前記第２アンテナに対する前記端末装置の前記第１アンテナの相対位置を推定する、
   位置推定方法。
9. 第２アンテナを備える位置推定装置が、
   第１端末装置の第１アンテナから発せられる電力を前記第２アンテナにより受電し、
   前記第１端末装置の第１アンテナから発せられる電力の特徴量を継続的に取得し、
   キャリブレーション用の端末装置である第２端末装置の第３アンテナから発せられる電力を前記第２アンテナにより受電し、
   前記第２アンテナが受電した、前記第２端末装置の第３アンテナから発せられる電力の特徴量を継続的に取得し、
   継続的に取得した、前記第２端末装置の第３アンテナから発せられる電力の特徴量と、前記第２端末装置の状態と、に基づいた特徴量マップを記憶手段に保存し、
   前記第１端末装置の前記第１アンテナから発せられる電力の特徴量と前記特徴量マップとに基づいて、前記第２アンテナに対する前記第１端末装置の前記第１アンテナの相対位置を推定する、
   位置推定方法。
10. 第２アンテナにより受電された電力の特徴量を取得するコンピュータに、
    端末装置の第１アンテナから発せられ前記第２アンテナにより受電された電力の特徴量を継続的に取得させ、
    前記端末装置のユーザに前記端末装置の動かし方を指示させ、
    継続的に取得させた前記特徴量と前記動かし方とに基づいて前記第２アンテナに対する前記端末装置の前記第１アンテナの相対位置を推定させる、
    プログラム。
11. 第２アンテナにより受電された電力の特徴量を取得するコンピュータに、
    第１端末装置の第１アンテナから発せられ前記第２アンテナにより受電された電力の特徴量を継続的に取得させ、
    キャリブレーション用の端末装置である第２端末装置の第３アンテナから発せられ前記第２アンテナにより受電された電力の特徴量を継続的に取得させ、
    継続的に取得させた、前記第２端末装置の第３アンテナから発せられる電力の特徴量と、前記第２端末装置の状態と、に基づいた特徴量マップを記憶手段に保存させ、
    前記第１端末装置の前記第１アンテナから発せられる電力の特徴量と前記特徴量マップとに基づいて、前記第２アンテナに対する前記第１端末装置の前記第１アンテナの相対位置を推定させる、
    プログラム。

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