JP7420289B2 - Method and device for visualizing accuracy of position estimation by wireless communication - Google Patents
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Description
本開示は、無線通信による位置推定の精度を可視化する方法及び装置に関する。 The present disclosure relates to a method and apparatus for visualizing the accuracy of position estimation by wireless communication.
将来の社会基盤として、サイバーフィジカル融合と呼ばれる概念が議論されている。サイバーフィジカル融合は、IoT(Internet-of-Things)技術やAI(Artificial Intelligent)を活用して、実空間の状態把握と解析とによって新たな高付加価値サービスを提供可能にするものである。 A concept called cyber-physical fusion is being discussed as a future social infrastructure. Cyber-physical fusion makes it possible to provide new high-value-added services by utilizing IoT (Internet-of-Things) technology and AI (Artificial Intelligent) to understand and analyze the state of real space.
実空間の状態把握や解析を行うにあたっては、収集される情報が「どこで」「どのような状況で」得られたものであるかが重要であり、位置情報の重要性が増している。無線通信により位置情報を取得する測位技術は以前より多く検討されている。最近においても、例えば非特許文献1に示されるように、The Third Partnership Project (3GPP) Release
16やIEEE 802.11az等の標準規格で議論され、さらなる高精度化に向けて技術的にも注目され続けている。When grasping and analyzing the state of real space, it is important to know where and under what circumstances the collected information was obtained, and the importance of location information is increasing. BACKGROUND OF THE INVENTION Positioning technology that acquires location information through wireless communication has been widely studied. Recently, as shown in Non-Patent Document 1, The Third Partnership Project (3GPP) Release
It has been discussed in standards such as IEEE 802.16 and IEEE 802.11az, and continues to receive attention from a technical perspective as it aims to further improve accuracy.
これまでに様々な位置推定方法が提案されている。例えば、受信電力を用いる方法、電波の到来角を用いる方法、電波の到来時間やラウンドトリップ時間を用いる方法、機械学習を用いて位置情報に紐づけられたチャネル情報から推定する方法等がある。ただし、いずれの方法も一長一短であるため、組み合わせて利用されることもある。例えば、一般に、受信電力よりも電波の到来時間のほうが変動は少なく、精度がよいとされる。しかし、電波の到来時間を測定するためには、位置推定用の信号を受信する全ての受信点の受信装置が精度よく同期されている必要がある等、実装上の課題がある。 Various position estimation methods have been proposed so far. For example, there are methods that use received power, methods that use the angle of arrival of radio waves, methods that use arrival time and round trip time of radio waves, and methods that use machine learning to estimate from channel information linked to location information. However, each method has advantages and disadvantages, so they may be used in combination. For example, it is generally said that the time of arrival of radio waves has less variation and is more accurate than the received power. However, in order to measure the arrival time of radio waves, there are implementation issues, such as the need for receiving devices at all receiving points that receive position estimation signals to be synchronized with high accuracy.
また、いずれの方法においても、測位を行う環境によって位置推定の精度は異なる。例えば、見通し外環境では電波は反射を繰り返しながら到来するため、電波の到来時間は長くなる傾向にある。そのため、電波の到来時間やラウンドトリップ時間を用いて距離を算出する位置推定方法の場合、送信点と受信点間の距離は実際の距離よりも長く推定されてしまう。また、見通し外でなくとも、ビル街など周辺に電波を反射する構造物が多い環境においては、直接波よりも反射波の電力が大きくなることにより、推定誤差を生じる場合も多い。位置情報の重要性が増すにつれ、位置推定の精度を把握することも重要な要素となりつつある。 Furthermore, in either method, the accuracy of position estimation varies depending on the environment in which positioning is performed. For example, in a non-line-of-sight environment, radio waves arrive while being repeatedly reflected, so the arrival time of radio waves tends to be longer. Therefore, in the case of a position estimation method that calculates distance using the arrival time or round trip time of radio waves, the distance between the transmission point and the reception point is estimated to be longer than the actual distance. Furthermore, even if it is not out of line of sight, in an environment where there are many structures that reflect radio waves in the surrounding area, such as in a building area, estimation errors often occur because the power of the reflected waves is greater than that of the direct waves. As the importance of location information increases, understanding the accuracy of location estimation is also becoming an important factor.
位置情報を用いたデータ解析や、位置情報を用いるサービスの提供者の立場からすると、位置推定の精度はサービスの信頼性に直結する非常に重要な要素である。そのため、サービス開始にあたっては、サービスエリアにおける位置推定の精度を把握したいニーズがある。 From the standpoint of a provider of data analysis using location information or a service using location information, the accuracy of location estimation is a very important element that is directly linked to the reliability of the service. Therefore, when starting a service, there is a need to understand the accuracy of position estimation in the service area.
また上述の通り、位置推定方法によって位置推定の精度は異なる。加えて、事前にサービスエリアにおける位置推定の精度を把握することができれば、サービス開発においていずれの位置推定方法を採用すべきかの判断に活用することもできるようになる。なお、位置推定精度については、開発された位置推定システムの仕様値として知ることができる。しかし、それらはあくまでも目安であり、実際どれほどの精度が達成できるかは使用してみないとわからない。また、使用環境によって推定精度に差が生じるため、仕様値の情報だけでは不十分である。 Furthermore, as described above, the accuracy of position estimation varies depending on the position estimation method. In addition, if the accuracy of position estimation in a service area can be ascertained in advance, it will be possible to use this information to determine which position estimation method should be adopted during service development. Note that the position estimation accuracy can be known as the specification value of the developed position estimation system. However, these are just guidelines, and you won't know how much accuracy you can actually achieve until you use it. Furthermore, because estimation accuracy varies depending on the usage environment, information on specification values alone is insufficient.
本開示は、上記事情に着目してなされたもので、サービスエリア特有の無線通信の環境条件を考慮したうえで、位置推定の精度を可視化することができる技術を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a technology that can visualize the accuracy of position estimation while taking into account wireless communication environmental conditions specific to a service area.
本開示は、上記目的を達成するため、無線通信による位置推定の精度を可視化する方法を提供する。本方法の第1のステップは、無線通信の環境条件に基づき位置推定の精度に影響する互いに独立な複数の因子についてそれぞれの数値を算出するステップである。本方法の第2のステップは、複数の因子のそれぞれの基準値を用いて複数の因子のそれぞれの数値を無次元量に変換するステップである。本方法の第3のステップは、複数の因子のそれぞれの無次元量を説明変数とし位置推定の精度を目的変数とする一次多項式を用いて位置推定の精度を計算するステップである。本方法の第4のステップは、位置推定の精度の計算結果を表示するステップである。 In order to achieve the above object, the present disclosure provides a method for visualizing the accuracy of position estimation by wireless communication. The first step of the method is to calculate respective numerical values for a plurality of mutually independent factors that influence the accuracy of position estimation based on the environmental conditions of wireless communication. The second step of the method is to convert the numerical value of each of the plurality of factors into a dimensionless quantity using the reference value of each of the plurality of factors. The third step of this method is to calculate the accuracy of position estimation using a first-order polynomial in which the dimensionless quantities of each of the plurality of factors are used as explanatory variables and the accuracy of position estimation is used as an objective variable. The fourth step of the method is to display the calculation result of the accuracy of the position estimation.
また、本開示は、上記目的を達成するため、無線通信による位置推定の精度を可視化する装置を提供する。本装置は、1つ又は複数のプログラムを記憶した1つ又は複数のメモリと、1つ又は複数のメモリと結合された1つ又は複数のプロセッサとを備える。1つ又は複数のプロセッサは、1つ又は複数のプログラムの実行時、少なくとも第1乃至第4の処理を実行する。第1の処理は、無線通信の環境条件に基づき位置推定の精度に影響する互いに独立な複数の因子についてそれぞれの数値を算出する処理である。第2の処理は、複数の因子のそれぞれの基準値を用いて複数の因子のそれぞれの数値を無次元量に変換する処理である。第3の処理は、複数の因子のそれぞれの無次元量を説明変数とし位置推定の精度を目的変数とする一次多項式を用いて位置推定の精度を計算する処理である。第4の処理は、位置推定の精度の計算結果を表示する処理である。 Furthermore, in order to achieve the above object, the present disclosure provides a device that visualizes the accuracy of position estimation by wireless communication. The apparatus includes one or more memories storing one or more programs and one or more processors coupled to the one or more memories. One or more processors execute at least the first to fourth processes when executing one or more programs. The first process is a process of calculating respective numerical values for a plurality of mutually independent factors that influence the accuracy of position estimation based on the environmental conditions of wireless communication. The second process is a process of converting each numerical value of a plurality of factors into a dimensionless quantity using a reference value of each of the plurality of factors. The third process is a process of calculating the accuracy of position estimation using a first-order polynomial in which the dimensionless quantities of each of a plurality of factors are used as explanatory variables and the accuracy of position estimation is used as an objective variable. The fourth process is a process of displaying the calculation result of the position estimation accuracy.
本開示に係る方法及び装置によれば、位置推定の精度に影響する複数の因子のそれぞれの無次元量を説明変数とし位置推定の精度を目的変数とする一次多項式を用いて位置推定の精度を計算し表示することで、位置推定の精度を可視化することができる。 According to the method and device according to the present disclosure, the accuracy of position estimation is calculated using a first-order polynomial whose explanatory variables are dimensionless quantities of each of a plurality of factors that affect the accuracy of position estimation, and the accuracy of position estimation is the objective variable. By calculating and displaying, the accuracy of position estimation can be visualized.
1.無線通信による位置推定の方法の概要
図1は、無線通信による位置推定方法の一例を説明するための図である。無線通信による位置推定の対象は、例えば、スマートフォン等の携帯端末や自動車等の移動体を含む移動局2である。無線通信は移動局2と位置を固定された1以上の基地局4との間で行われる。移動局2の位置の推定には、移動局2との間で同時に通信が可能な複数の基地局4が用いられる。1. Outline of position estimation method using wireless communication FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a position estimation method using wireless communication. The target of position estimation by wireless communication is, for example, a
位置推定では、移動局2は位置推定用の信号を送信する送信点となる。以下、移動局2を送信点2と表記する。位置推定用の信号としては、例えば、SRS(Sounding Reference Signal)が用いられる。移動局2は位置推定用の信号を含む電波を全方位に放射する
。移動局2の周囲に存在する複数の基地局4は、位置推定用の信号を含む電波を受信する受信点となる。以下、基地局4を受信点4と表記する。なお、送信点2と受信点4とはMIMOシステムを構成する。ただし、送信点2と受信点4のそれぞれにおけるアンテナの数及び種類に限定は無い。In position estimation, the
移動局2の位置推定は様々な方法で行うことができる。一つの例として、送信点から受信点までの電波の到来時間を用いる方法が挙げられる。この方法では、送信点2から同時刻に送信された電波を受信した複数(例えば3つ)の受信点4の間で電波の到来時間が比較される。具体的には、各受信点4から電波の到来時間に関する情報が位置推定システム6に送られる。位置推定システム6は、例えば、通信ネットワーク上に配置されたサーバである。位置推定システム6は、各受信点4における電波の到来時間と地図情報とに基づいて地図上における送信点2の現在位置を推定する。 Estimating the position of the
ここに例示された位置推定方法を含めて、これまでに提案されているどの位置推定方法にも推定誤差は含まれる。例えば、ここで例示された位置推定方法は、到来時間を用いる位置推定方法であるが、受信電力を用いる位置推定方法や機械学習による位置推定方法などでも推定誤差は含まれる。本開示の各実施形態の位置推定の精度を可視化する方法及び装置は、位置推定の精度を可視化することによって、評価対象の位置推定方法のアプリケーションへの適用の可否等を容易に判断できるようにしたものである。評価対象となる位置推定方法には限定は無い。 All position estimation methods that have been proposed so far, including the position estimation method exemplified here, include estimation errors. For example, although the position estimation method exemplified here is a position estimation method using time of arrival, estimation errors are also included in position estimation methods using received power, position estimation methods based on machine learning, and the like. The method and device for visualizing the accuracy of position estimation according to each embodiment of the present disclosure makes it possible to easily determine whether or not a position estimation method to be evaluated is applicable to an application by visualizing the accuracy of position estimation. This is what I did. There are no limitations on the position estimation method to be evaluated.
2.第1実施形態の位置推定精度可視化装置
図2は、第1実施形態の位置推定精度可視化装置10を説明するためのブロック図である。位置推定精度可視化装置10は、位置推定の精度を数値化して表示することによって可視化する装置であって、この装置10によって位置推定の精度を可視化する方法が実行される。位置推定精度可視化装置10は、その機能別に、入力部11、伝搬計算部12、精度推定部13、及び表示部14から構成される。以下、位置推定精度可視化装置10を構成する各部の機能について図を参照しながら説明する。2. Position estimation accuracy visualization device according to the first embodiment FIG. 2 is a block diagram for explaining the position estimation
入力部11は、無線通信の環境条件に関する情報の入力を受け付ける。図3は、入力部11に入力される情報の一例を説明するための図である。無線通信の環境条件には、位置推定精度の評価を行うエリアの情報が含まれる。エリアの情報には、図3に示すように、地図、構造物、およびそれらのレイアウトが含まれる。また、無線通信の環境条件には、図3に示すように、送信点2及び受信点4のレイアウトが含まれる。また、位置推定に用いる無線通信システムの無線パラメータ、位置推定方法、及び関連するパラメータも無線通信の環境条件に含まれる。 The
伝搬計算部12は、入力部11に入力された情報を用いて送信点から受信点への電波の伝搬路の計算を行う。伝搬路の計算方法として、例えばレイトレース法を用いることができる。レイトレース法を用いることで、地図及び構造物に対応した伝搬路を計算することができる。以下の説明では、伝搬路の計算方法にレイトレース法が用いられるものとする。ただし、レイトレース法はあくまでも伝搬路の計算方法の一例であり、他の方法により伝搬路を計算してもよい。 The
図4は、伝搬計算部12による電波のパスの計算例を示す図である。具体的には、図3に示すように地図上に構造物、送信点2、及び受信点4が配置される場合おいて、送信点2から受信点4までの電波のパスをレイトレース法により計算した例が示されている。レイトレース法では、送信点2から放射される電波は光線と見なされ、周囲の構造物での反射・回折・透過を経て受信点4に到達する光線の軌跡が求められる。光線の軌跡を求める方法は、例えば、イメージング法でもよいしローンチング法でもよい。光線の軌跡が送信点2から受信点4までの電波のパスであり、図4に示す例ではP1からP5までの5つのパスが計算されている。このうちパスP1は、送信点2から受信点4に直接到達する直接波のパスである。 FIG. 4 is a diagram showing an example of calculation of a radio wave path by the
伝搬計算部12は、評価地点ごとに、例えば、通信距離、パス数、各パスの受信電力、各パスの到来時間(または遅延)、直接波を受信できる受信点数、チャネル応答を計算する。図4に示す例では、通信距離は送信点2から受信点4までの距離であり、パス数はP1からP5までの5つである。各パスの受信電力は、受信点4での電波の振幅及び位相等に基づいて公知の方法で計算される。各パスの到来時間はパスの経路長に基づいて公知の方法で計算される。図5は、伝搬計算部12による各パスの受信電力及び到来時間の計算例を示す図である。また、チャネル応答は受信点4及び送信点2の各アンテナの構成と受信点4での各パスの電波の振幅及び位相等に基づいて公知の方法で計算される。 The
精度推定部13は、伝搬計算部12から出力された情報を用い、各評価地点における位置推定精度を算出する。位置推定精度は、例えば、以下に式(1)で示す一次多項式を用いて算出される。この一次多項式において位置推定精度は目的変数であり、F1、F2、F3、F4、及びF5は説明変数である。a、b、c、d、及びeは重み係数である。
(位置推定精度)=a*F1+b*F2+c*F3+d*F4+e*F5 ・・・式(1)The
(Position estimation accuracy) = a*F1+b*F2+c*F3+d*F4+e*F5...Formula (1)
上記の一次多項式におけるF1、F2、F3、F4、及びF5は、位置推定精度に影響する互いに独立な5つの因子に関係するパラメータである。F1は、通信距離に基づいて計算されるパラメータである。F2は、パス数に基づいて計算されるパラメータである。F3は、各パスの受信電力と到来時間(または遅延)とに基づいて計算されるパラメータである。F4は、直接波を受信できる受信点数に基づいて計算されるパラメータである。そして、F5は、チャネル応答に基づいて計算されるパラメータである。 F1, F2, F3, F4, and F5 in the above first-order polynomial are parameters related to five mutually independent factors that affect position estimation accuracy. F1 is a parameter calculated based on the communication distance. F2 is a parameter calculated based on the number of passes. F3 is a parameter calculated based on the received power and arrival time (or delay) of each path. F4 is a parameter calculated based on the number of reception points that can receive direct waves. And F5 is a parameter calculated based on the channel response.
図6は、精度推定部13の機能を説明するためのブロック図である。上記の各パラメータF1-F5を計算するため、精度推定部13は、図6に示すようにF1計算部131、
F2計算部132、F3計算部133、F4計算部134、及びF5計算部135を備える。FIG. 6 is a block diagram for explaining the functions of the
It includes an
F1計算部131は、通信距離が大きいほど位置推定精度が劣化しやすいという特性を考慮してパラメータF1を計算する。F1計算部131には、予め通信距離の基準値が設定されている。通信距離の基準値とは、要求する位置推定精度が得られると見込まれる値であり、ユーザが任意に設定できる。例えば、位置推定誤差10mを許容できるとしたとき、位置推定誤差10mが満足できる通信距離が50mであれば、伝搬計算部12の出力である通信距離の基準値は50mとなる。F1計算部131は、例えば、伝搬計算部12から出力された通信距離の計算値に対する通信距離の基準値の比(基準値/計算値)をパラメータF1として算出する。パラメータF1は、位置推定精度に影響する因子である通信距離をその基準値で無次元化した無次元量である。 The
F2計算部132は、パス数が大きいほど位置推定精度が劣化しやすいという特性を考慮してパラメータF2を計算する。F2計算部132には、予めパス数の基準値が設定されている。パス数の基準値とは、要求する位置推定精度が得られると見込まれる値であり、ユーザが任意に設定できる。F2計算部132は、例えば、伝搬計算部12から出力されたパス数の計算値に対するパス数の基準値の比(基準値/計算値)をパラメータF2として算出する。パラメータF2は、位置推定精度に影響する因子であるパス数をその基準値で無次元化した無次元量である。 The
F3計算部133は、複数のパスの受信電力が同程度であるとき、パスの到来時間(遅延)が大きいほど位置推定精度が劣化しやすいという特性を考慮してパラメータF3を計算する。具体的には、F3計算部133は、各パスのうち受信電力が同程度となるパスを抽出する。そして、同程度の受信電力を有するパスのうちで到来時間差の最大値(最大到来時間差)を計算する。図5に示す例では、パスP1、P2、及びP3が同程度の受信電力を有するパスであり、パスP1の到来時間とパスP3の到来時間との差が最大到来時間差である。F3計算部133には、予め最大到来時間差の基準値が設定されている。最大到来時間差の基準値とは、要求する位置推定精度が得られると見込まれる値であり、ユーザが任意に設定できる。F3計算部133は、例えば、上記のように計算された最大到来時間差の計算値に対する最大到来時間差の基準値の比(基準値/計算値)をパラメータF3として算出する。パラメータF3は、位置推定精度に影響する因子である最大到来時間差をその基準値で無次元化した無次元量である。 The
F4計算部134は、直接波を受信できる受信点数が少ないほど位置推定精度が劣化しやすいという特性を考慮してパラメータF4を計算する。F4計算部134には、予め受信点数の基準値が設定されている。受信点数の基準値とは、要求する位置推定精度が得られると見込まれる値であり、ユーザが任意に設定できる。F4計算部134は、例えば、伝搬計算部12から出力された受信点数の計算値に対する受信点数の基準値の比(基準値/計算値)をパラメータF4として算出する。パラメータF4は、位置推定精度に影響する因子である受信点数をその基準値で無次元化した無次元量である。 The
次に、F5計算部135によるチャネル応答に基づいたパラメータF5の計算について説明する。チャネル応答の値が位置推定精度に影響するのは、例えば、機械学習を用いて位置情報に紐づけられたチャネル情報から位置推定が行われる場合である。相関の高いチャネル応答となる地点が複数存在した場合、位置推定に誤差が生じやすい。そこで、F5計算部135は、図7にフローチャートで示す手順にてパラメータF5を計算する。 Next, the calculation of the parameter F5 based on the channel response by the
ステップS1では、F5計算部135は、位置推定の精度を求めたい場所と比較場所1地点の計2地点を選択する。ステップS2では、F5計算部135は、各地点で得られているチャネル応答を用いて、チャネル相関値を計算する。F5計算部135は、ステップS1とステップS2の処理を繰り返す。すなわち、ステップS1において異なる比較場所を選択し、ステップS2において選択した比較場所についてチャネル相関値を計算する。全ての比較場所についてのチャネル相関値の計算が完了すると、F5計算部135は、次にステップS3の処理を行う。 In step S1, the
ステップS3では、F5計算部135は、全ての比較場所の中からチャネル相関値が予め設定した閾値以上である場所を抽出する。続いて、ステップS4では、F5計算部135は、ステップS3で抽出された全ての場所について、位置推定の精度を求めたい場所からの距離を計算する。そして、計算された距離の中から最大距離を求める。 In step S3, the
ここで、図8はステップS3及びS4で行われる処理を具体的に説明するための図である。図8には、地図上における位置推定の精度を求めたい場所TLと、全ての比較場所L1-L14の位置が示されている。図8に示す例では、比較場所L1-L14のうちチャネル相関値が閾値以上である場所は、L2、L5、L8、及びL11の計5地点である。そして、位置推定の精度を求めたい場所TLから各場所L2、L5、L8、L11までの距離D2、D5、D8、D11のうち最大距離は、場所L5までの距離D5である。この例の場合、ステップS4では、距離D5が最大距離として求められる。 Here, FIG. 8 is a diagram for specifically explaining the processing performed in steps S3 and S4. FIG. 8 shows a location TL on the map for which the accuracy of position estimation is desired and the locations of all comparison locations L1 to L14. In the example shown in FIG. 8, among the comparison locations L1 to L14, there are a total of five locations where the channel correlation value is greater than or equal to the threshold value: L2, L5, L8, and L11. Of the distances D2, D5, D8, and D11 from the location TL for which the accuracy of position estimation is desired to each location L2, L5, L8, and L11, the maximum distance is the distance D5 to the location L5. In this example, the distance D5 is determined as the maximum distance in step S4.
ステップS5では、F5計算部135は、許容できる最大距離を基準値として設定する。基準値の設定は毎回行われてもよいし、予め設定された基準値が用いられてもよい。ステップF6では、F5計算部135は、例えば、上記のように計算された最大距離の計算値に対する最大距離の基準値の比(基準値/計算値)をパラメータF5して算出する。パラメータF5は、位置推定精度に影響する因子である類似性の高い場所までの最大距離をその基準値で無次元化した無次元量である。 In step S5, the
再び図6に戻り、精度推定部13の機能について説明を続ける。精度推定部13は、位置推定精度計算部130を備える。F1計算部131、F2計算部132、F3計算部133、F4計算部134、及びF5計算部135で計算された各パラメータF1、F2、F3、F4、F5は、位置推定精度計算部130に入力される。位置推定精度計算部130は、上記の式(1)で表される一次多項式を用いて位置推定精度を算出する。 Returning to FIG. 6 again, the description of the function of the
なお、一次多項式を構成する重み係数a、b、c、d、eはユーザが任意に設定することができる。一次多項式で表される関係は採用する位置推定方法により異なるため、位置推定方法に応じて異なる値を重み係数a、b、c、d、eに設定してもよい。また、想定する無線環境において支配的になる特定誤差の要因が異なる場合には、その要因が多く反映されるように重み係数a、b、c、d、eを設定してもよい。位置推定方法により考慮しない因子に対応する重み係数には0が設定される。例えば、チャネル応答を用いない場合はe=0とされる。 Note that the weighting coefficients a, b, c, d, and e constituting the first-order polynomial can be arbitrarily set by the user. Since the relationship expressed by the first-order polynomial differs depending on the position estimation method employed, different values may be set for the weighting coefficients a, b, c, d, and e depending on the position estimation method. Further, if the factors of the specific error that are dominant in the assumed radio environment are different, the weighting coefficients a, b, c, d, and e may be set so as to reflect many of the factors. Weighting coefficients corresponding to factors not considered by the position estimation method are set to 0. For example, if no channel response is used, e=0.
以上のように、位置推定精度可視化装置10は、伝搬計算部12と精度推定部13とにおいて、無線通信の環境条件に基づき位置推定精度に影響する互いに独立な複数の因子についてそれぞれの数値を算出する処理を行う。位置推定精度可視化装置10は、次に、精度推定部13において、複数の因子のそれぞれの基準値を用いて複数の因子のそれぞれの数値を無次元量に変換する処理を行う。そして、位置推定精度可視化装置10は、精度推定部13において、複数の因子のそれぞれの無次元量を説明変数とし位置推定精度を目的変数とする一次多項式を用いて位置推定精度を計算する処理を行う。 As described above, the position estimation
再び図2に戻り、位置推定精度可視化装置10の機能について説明を続ける。精度推定部13で計算された位置推定精度は表示部14に出力される。表示部14は、精度推定部13から出力された位置推定精度の計算結果をグラフまたは地図として表示する。例えば、入力部11にて入力した地図情報を参照して地図を表示するとともに、地図上の対応する位置の位置推定精度を表示する。表示方法としては、精度を数値として表示してもよいし、色で表示してもよい。 Returning to FIG. 2 again, the description of the functions of the position estimation
図9は、表示部14による表示例を示す図である。図9に示すように、構造物が配置された地図上において、位置推定の精度が高いエリアと、位置推定精度が低いエリアとを色分けして表示するようにしてもよい。例えば、位置推定精度が高ければ赤、低ければ青のようエリア毎に色分けして表示してもよい。また、位置推定精度が高いか低いかで2色に色分けするのではなく、位置推定精度の値に応じて多段階にエリア毎に色分けするようにしてもよい。 FIG. 9 is a diagram showing an example of display on the
3.第2実施形態の位置推定精度可視化装置
上記の式(1)で表される一次多項式の重み係数a、b、c、d、eの設定において、予め測定した位置推定の実測値を活用してもよい。重み係数の設定に位置推定の実測値を活用するため、第2実施形態の位置推定精度可視化装置10は、図10に示すように構成される。第2実施形態の位置推定精度可視化装置10は、その機能別に、入力部11、伝搬計算部12、精度推定部13、表示部14、誤差計算部15、及び重み推定部16から構成される。入力部11、伝搬計算部12、精度推定部13、及び表示部14は第1実施形態と共通であるので、以下では誤差計算部15と重み推定部16について説明する。3. Position estimation accuracy visualization device of second embodiment In setting the weighting coefficients a, b, c, d, and e of the first-order polynomial expressed by the above equation (1), the actual values of position estimation measured in advance are used. Good too. In order to utilize actual measured values of position estimation for setting weighting coefficients, the position estimation
誤差計算部15は、実測により得た位置推定情報(実測値)と、それに対応する正しい位置情報(正解値)の入力を受け付ける。誤差計算部15は、入力された実測値と正解値から誤差を計算する。例えば、実測値と正解値との間の距離が誤差として計算される。誤差計算部15は、誤差の計算結果を重み推定部16に出力する。 The
重み推定部16は、誤差計算部15から出力された様々な場所における誤差の計算結果を用いて、実測により得られた位置推定精度に近づくように、上記の式(1)で表される一次多項式の重み係数a、b、c、d、eを調整する。その際、上記の式(1)の左辺の位置推定精度は以下の式(2)によって計算してもよい。なお、式(2)の右辺における許容誤差は、要求する位置推定精度が得られると見込まれる値であり、ユーザが任意に設定できる。
(位置推定精度)=(許容誤差)/(誤差計算部から出力された誤差) ・・・式(2)The
(Position estimation accuracy) = (Tolerance error) / (Error output from the error calculation unit) ...Formula (2)
このようにして重み係数a、b、c、d、eが算出されることにより、用いる位置推定方法及び位置推定を行う場所に対応した重み係数a、b、c、d、eを得ることができる。得られた重み係数a、b、c、d、eは精度推定部13に出力され、式(1)で表される一次多項式に適用される。 By calculating the weighting coefficients a, b, c, d, and e in this way, it is possible to obtain the weighting coefficients a, b, c, d, and e corresponding to the position estimation method used and the location where the position estimation is performed. can. The obtained weighting coefficients a, b, c, d, and e are output to the
第2実施形態においては、予め位置推定を行う場所において位置推定の実測値の測定が行われ、その測定結果が重み係数a、b、c、d、eの設定に反映される。その結果、第2実施形態によれば、位置推定の実測値は重み係数を算出するために用いられ、位置推定精度は伝搬計算部において算出された結果が用いられるため、位置推定の実測値を測定していない場所を含めて精度を確認することができる。 In the second embodiment, actual position estimation values are measured in advance at a location where position estimation is performed, and the measurement results are reflected in the settings of weighting coefficients a, b, c, d, and e. As a result, according to the second embodiment, the actual measured value of position estimation is used to calculate the weighting coefficient, and the result calculated in the propagation calculation unit is used for the position estimation accuracy. Accuracy can be confirmed including locations where measurements have not been made.
4.位置推定精度可視化装置のハードウェア構成
本開示の各実施形態の位置推定精度可視化装置10のハードウェア構成について図11を参照して説明する。図11は、位置推定精度可視化装置10のハードウェア構成の例を示すブロック図である。4. Hardware Configuration of Position Estimation Accuracy Visualization Device The hardware configuration of the position estimation
図2及び図10に示す位置推定精度可視化装置10の各機能は、例えば、コンピュータ100と入力装置105と表示装置106とにより実現される。コンピュータ100は、1又は複数のプロセッサ101(以下、単にプロセッサ101と呼ぶ)と、プロセッサ101に結合された1又は複数のメモリ102(以下、単にメモリ102と呼ぶ)とを含んでいる。メモリ102は主記憶装置と補助記憶装置とを含む。メモリ102には、プロセッサ101で実行可能な1又は複数のプログラム103(以下、単にプログラム103と呼ぶ)とそれに関連する種々の情報とが記憶されている。 Each function of the position estimation
プロセッサ101がプログラム103を実行することにより、プロセッサ101による各種処理が実現される。図2に示す入力部11、伝搬計算部12、精度推定部13、及び表示部14の各機能は、プログラム103がプロセッサ101により実行されることで実現される。図10示す入力部11、伝搬計算部12、精度推定部13、表示部14、誤差計算部15、及び重み推定部16の各機能も、プログラム103がプロセッサ101により実行されることで実現される。プログラム103は、主記憶装置に記憶されることもできるし、補助記憶装置であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されることもできる。 When the
入力装置105は、キーボード、マウス等の入力デバイスを含む。また、入力装置105の機能には、USBメモリ等を介してデータをコンピュータ100に入力する機能、L
AN経由でデータをコンピュータ100に入力する機能、或いは、インターネットからデータをダウンロードする機能も含まれる。表示装置106は、ユーザによって視認可能な表示画面を有するディスプレイである。The
It also includes a function to input data into the
5.その他
上記実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。すなわち、上記実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲などの数に言及されている場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る技術が限定されるものではない。また、上記実施形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本開示に係る技術に必ずしも必須のものではない。5. Others The embodiments described above can be modified and implemented in various ways without departing from the gist of the present disclosure. In other words, in the above embodiments, when the number, amount, amount, range, etc. of each element is mentioned, unless it is specifically specified or it is clearly specified by the number in principle, the mentioned The technology according to the present disclosure is not limited to the number. Furthermore, the structures and the like described in the above embodiments are not necessarily essential to the technology according to the present disclosure, unless specifically specified or clearly specified in principle.
2 送信点(移動局)
4 受信点(基地局)
6 位置推定システム
10 位置推定精度可視化装置
11 入力部
12 伝搬計算部
13 精度推定部
14 表示部
15 誤差計算部
16 重み推定部
100 コンピュータ
101 プロセッサ
102 メモリ
103 プログラム
105 入力装置
106 表示装置
P1、P2、P3、P4、P5 パス2 Transmission point (mobile station)
4 Receiving point (base station)
6
Claims (8)
前記無線通信の環境条件に基づき前記精度に影響する互いに独立な複数の因子についてそれぞれの数値を算出するステップと、
前記複数の因子のそれぞれの基準値を用いて前記複数の因子のそれぞれの数値を無次元量に変換するステップと、
前記複数の因子のそれぞれの無次元量を説明変数とし前記精度を目的変数とする一次多項式を用いて前記精度を計算するステップと、
前記精度の計算結果を表示するステップと、
を含むことを特徴とする方法。A method for visualizing the accuracy of position estimation by wireless communication, the method comprising:
calculating respective numerical values for a plurality of mutually independent factors that influence the accuracy based on the environmental conditions of the wireless communication;
converting each numerical value of the plurality of factors into a dimensionless quantity using the reference value of each of the plurality of factors;
calculating the accuracy using a first-order polynomial with dimensionless quantities of each of the plurality of factors as explanatory variables and the accuracy as an objective variable;
Displaying the calculation result of the accuracy;
A method characterized by comprising:
前記精度を計算する前記ステップは、前記位置推定が行われるエリア毎に前記精度を計算するステップを含み、
前記計算結果を表示する前記ステップは、地図上の前記エリアに対応する位置に前記計算結果を表示するステップを含む
ことを特徴とする方法。The method according to claim 1,
The step of calculating the accuracy includes calculating the accuracy for each area in which the position estimation is performed,
The method characterized in that the step of displaying the calculation result includes the step of displaying the calculation result at a position corresponding to the area on a map.
前記位置推定の実測値と正解値との誤差に基づいて前記一次多項式の重み係数を調整するステップをさらに含む
ことを特徴とする方法。The method according to claim 1 or 2,
The method further comprises the step of adjusting a weighting coefficient of the first-order polynomial based on an error between the actual measured value of the position estimation and the correct value.
前記複数の因子は電波の伝搬路に依存する因子を含み、
前記数値を算出するステップは、前記無線通信の前記環境条件に基づき前記伝搬路を計算するステップを含む
ことを特徴とする方法。The method according to any one of claims 1 to 3,
The plurality of factors include factors that depend on the propagation path of the radio wave,
A method characterized in that the step of calculating the numerical value includes the step of calculating the propagation path based on the environmental conditions of the wireless communication.
1つ又は複数のプログラムを記憶した1つ又は複数のメモリと、
前記1つ又は複数のメモリと結合された1つ又は複数のプロセッサと、を備え、
前記1つ又は複数のプロセッサは、前記1つ又は複数のプログラムの実行時、
前記無線通信の環境条件に基づき前記精度に影響する互いに独立な複数の因子についてそれぞれの数値を算出する処理と、
前記複数の因子のそれぞれの基準値を用いて前記複数の因子のそれぞれの数値を無次元量に変換する処理と、
前記複数の因子のそれぞれの無次元量を説明変数とし前記精度を目的変数とする一次多項式を用いて前記精度を計算する処理と、
前記精度の計算結果を表示する処理と、を実行する
を含むことを特徴とする装置。A device that visualizes the accuracy of position estimation by wireless communication,
one or more memories storing one or more programs;
one or more processors coupled with the one or more memories,
When the one or more processors execute the one or more programs,
a process of calculating respective numerical values for a plurality of mutually independent factors that influence the accuracy based on the environmental conditions of the wireless communication;
a process of converting each numerical value of the plurality of factors into a dimensionless quantity using a reference value of each of the plurality of factors;
a process of calculating the accuracy using a first-order polynomial with dimensionless quantities of each of the plurality of factors as explanatory variables and the accuracy as an objective variable;
An apparatus characterized in that the apparatus comprises the steps of: displaying the calculation result of the accuracy;
前記精度を計算する前記処理は、前記位置推定が行われるエリア毎に前記精度を計算する処理を含み、
前記計算結果を表示する前記処理、地図上の前記エリアに対応する位置に前記計算結果を表示する処理を含む
ことを特徴とする装置。The apparatus according to claim 5,
The process of calculating the accuracy includes a process of calculating the accuracy for each area in which the position estimation is performed,
An apparatus characterized by comprising: the process of displaying the calculation result; and the process of displaying the calculation result at a position corresponding to the area on a map.
前記1つ又は複数のプロセッサは、前記1つ又は複数のプログラムの実行時、
前記位置推定の実測値と正解値との誤差に基づいて前記一次多項式の重み係数を調整する処理をさらに実行する
ことを特徴とする装置。The device according to claim 5 or 6,
When the one or more processors execute the one or more programs,
An apparatus characterized in that the apparatus further executes a process of adjusting a weighting coefficient of the first-order polynomial based on an error between an actual measured value of the position estimation and a correct value.
前記複数の因子は電波の伝搬路に依存する因子を含み、
前記数値を算出する処理は、前記無線通信の前記環境条件に基づき前記伝搬路を計算する処理を含む
ことを特徴とする装置。The device according to any one of claims 5 to 7,
The plurality of factors include factors that depend on the propagation path of the radio wave,
An apparatus characterized in that the process of calculating the numerical value includes a process of calculating the propagation path based on the environmental conditions of the wireless communication.
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