JPWO2019123599A1 - 測位システム、測位方法及び受信機 - Google Patents
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Abstract
Description
発信機と受信機間の距離は、電波強度が距離の二乗に反比例して減衰する性質を用いて推定することができる。一般に、電波強度RSSI(単位:dBm)は、距離r(単位:m)の関数として、以下の数式で表される。
RSSI(r)=A−2*10*log10(r)
ここで、Aは距離1mにおけるRSSI値、つまり、A=RSSI(1)である。従って、距離1mにおけるRSSI値が既知であれば、RSSIを測定することで発信機と受信機間の距離を求めることができる。図1には、RSSIと距離の関係をグラフで示してある。
本発明に係る測位システムは、それぞれ異なる位置に設置された複数の発信機と、前記複数の発信機の各々から発信された電波を受信する受信機と、前記受信機における電波の受信強度に基づいて、前記受信機と各発信機との間の距離を推定し、前記複数の発信機のうちの3つの発信機に係る推定距離に基づいて、前記受信機の位置を算出する測位サーバとを備える。そして、前記測位サーバが、発信機毎に、該発信機に係る推定距離と他の発信機に係る推定距離との関係に基づいて、該発信機に係る推定距離の確からしさを検証し、推定距離の確からしさが所定基準を満たす発信機を3つ選択し、当該選択した3つの発信機に係る推定距離に基づいて、前記受信機の位置を算出することを特徴とする。
このような構成により、各発信機に係る推定距離と他の複数の発信機に係る推定距離との関係に基づいて、受信機までの推定距離の誤差が小さい発信機を三点測位の基準点に選択できるので、受信機の位置の測位を精度よく行うことが可能となる。
あるいは、前記測位サーバは、検証対象の発信機からの距離が所定値以内の他の発信機を選択し、当該選択した他の発信機に係る円について前記交点または接点の判定を行い、前記閾値として、前記選択した他の発信機の数に所定割合を乗じた値を用いてもよい。
あるいは、前記受信機は、前記複数の発信機の各々から発信された電波の受信強度を測定し、発信機毎の受信強度に基づいて各発信機までの距離を推定し、発信機毎の推定距離の情報を前記測位サーバへ提供し、前記測位サーバは、前記受信機から受信した情報に基づいて、推定距離の確からしさが所定基準を満たす発信機を3つ選択し、当該選択した3つの発信機に係る推定距離に基づいて、前記受信機の位置を算出してもよい。
任意の2つの発信機a,bの設置位置をそれぞれPa ,Pb とし、それぞれの発信機と受信機間の推定距離をra ,rb とする。各推定距離ra ,rb が絶対の精度を持っていれば、Pa を中心とし且つ半径ra の円Ca と、Pb を中心とし且つ半径rb の円Cb は、必ず交点または接点を持つ。このとき、Pa とPb との距離をd(Pa ,Pb )と表すと、d(Pa ,Pb )とra ,rb は、図4に示すように、以下の関係式(1)を満たす。
|d(Pa ,Pb )−rb | ≦ ra ・・・(1)
ここで、図4において、(a)は円Ca と円Cb がPa から見てPb 側の位置に接点を有する例であり、(b)は円Ca と円Cb がPa から見てPb 側の位置に交点を有する例であり、(c)は円Ca と円Cb がPa から見てPb とは逆側の位置に交点を有する例であり、(d)は円Ca と円Cb がPa から見てPb とは逆側の位置に接点を有する例である。
まず受信機までの推定距離が全発信機の中で最小となる発信機について推定距離の確からしさを検証し、次に2番目に推定距離が小さい発信機、3番目に推定距離が小さい発信機の順序で推定距離の確からしさを検証する。仮に、推定距離が確からしくないと判定された発信機があった場合は、4番目、5番目というように、推定距離が確からしいと判定される発信機が3つになるまで繰り返し検証を行う。推定距離が確からしいと判定された発信機が3つになった場合は、それら3つの発信機を三点測位の基準点として選択する。
まず、i=1,l=0で初期化を行う(S001)。
次に、j=1,k=0で初期化を行う(S002)。
受信機までの推定距離がi番目に小さい発信機とその発信機からj番目に近い発信機の組が以下の関係式(2)を満たすかを判定し(S003)、関係式(2)を満たす場合のみカウンタkをカウントアップする(S004)。
|d(Pi,0 ,Pi,j )−ri,j | ≦ ri,0 ・・・(2)
S003〜S004をj=1〜Nについて繰り返し実施し(S005,S006)、その後、推定距離ri,0 の確からしさが十分か、つまり、カウンタkがM以上であるかを判定する(S007)。k≧Mであれば、受信機までの推定距離がi番目に小さい発信機の設置位置Pi,0 を三点測位の基準点として選択し(S008)、カウンタlをカウントアップする(S009)。
カウンタl(三点測位の基準点として選択された発信機の数)が3になるまで、iをインクリメントしながらS002〜S009を繰り返し実施する(S010,S011)。
このような構成により、各発信機に係る推定距離と他の複数の発信機に係る推定距離との関係に基づいて、受信機までの推定距離の誤差が小さい発信機を三点測位の基準点に選択できるので、受信機の位置の推定を精度よく行うことが可能となる。
また、本発明は、上述した処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。
Claims (9)
- それぞれ異なる位置に設置された複数の発信機と、前記複数の発信機の各々から発信された電波を受信する受信機と、前記受信機における電波の受信強度に基づいて、前記受信機と各発信機との間の距離を推定し、前記複数の発信機のうちの3つの発信機に係る推定距離に基づいて、前記受信機の位置を算出する測位サーバとを備えた測位システムにおいて、
前記測位サーバは、発信機毎に、該発信機に係る推定距離と他の発信機に係る推定距離との関係に基づいて、該発信機に係る推定距離の確からしさを検証し、推定距離の確からしさが所定基準を満たす発信機を3つ選択し、当該選択した3つの発信機に係る推定距離に基づいて、前記受信機の位置を算出することを特徴とする測位システム。 - 請求項1に記載の測位システムにおいて、
前記測位サーバは、前記複数の発信機のそれぞれについて、該発信機の設置位置を中心とし且つ該発信機に係る推定距離を半径とした円を仮定し、検証対象の発信機に係る円が他の発信機に係る円と交点または接点を有するか否かを判定し、検証対象の発信機に係る円と交点または接点を有する円を持つ他の発信機の数が閾値以上の場合に、検証対象の発信機に係る推定距離の確からしさが所定基準を満たすと判定することを特徴とする測位システム。 - 請求項2に記載の測位システムにおいて、
前記測位サーバは、検証対象の発信機からの距離が近い順に所定数の他の発信機を選択し、当該選択した他の発信機に係る円について前記交点または接点の判定を行い、前記閾値として、前記所定数に所定割合を乗じた値を用いることを特徴とする測位システム。 - 請求項2に記載の測位システムにおいて、
前記測位サーバは、検証対象の発信機からの距離が所定値以内の他の発信機を選択し、当該選択した他の発信機に係る円について前記交点または接点の判定を行い、前記閾値として、前記選択した他の発信機の数に所定割合を乗じた値を用いることを特徴とする測位システム。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の測位システムにおいて、
前記測位サーバは、推定距離が小さい発信機から順に、該発信機に係る推定距離の確からしさを検証し、推定距離の確からしさが所定基準を満たす発信機を3つ選択できた段階で、当該選択した3つの発信機に係る推定距離に基づいて、前記受信機の位置を算出することを特徴とする測位システム。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の測位システムにおいて、
前記受信機は、前記複数の発信機の各々から発信された電波の受信強度を測定し、発信機毎の受信強度の情報を前記測位サーバへ提供し、
前記測位サーバは、前記受信機から受信した情報に基づいて、前記受信機と各発信機との間の距離を推定し、推定距離の確からしさが所定基準を満たす発信機を3つ選択し、当該選択した3つの発信機に係る推定距離に基づいて、前記受信機の位置を算出することを特徴とする測位システム。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の測位システムにおいて、
前記受信機は、前記複数の発信機の各々から発信された電波の受信強度を測定し、発信機毎の受信強度に基づいて各発信機までの距離を推定し、発信機毎の推定距離の情報を前記測位サーバへ提供し、
前記測位サーバは、前記受信機から受信した情報に基づいて、推定距離の確からしさが所定基準を満たす発信機を3つ選択し、当該選択した3つの発信機に係る推定距離に基づいて、前記受信機の位置を算出することを特徴とする測位システム。 - それぞれ異なる位置に設置された複数の発信機の各々から発信された電波の受信機による受信強度に基づいて、前記受信機と各発信機との間の距離を推定し、前記複数の発信機のうちの3つの発信機に係る推定距離に基づいて、前記受信機の位置を算出する測位方法において、
発信機毎に、該発信機に係る推定距離と他の発信機に係る推定距離との関係に基づいて、該発信機に係る推定距離の確からしさを検証し、推定距離の確からしさが所定基準を満たす発信機を3つ選択し、当該選択した3つの発信機に係る推定距離に基づいて、前記受信機の位置を算出することを特徴とする測位方法。 - それぞれ異なる位置に設置された複数の発信機の各々から発信された電波の受信強度に基づいて、自身と各発信機との間の距離を推定し、前記複数の発信機のうちの3つの発信機に係る推定距離に基づいて、自身の位置を算出する受信機において、
発信機毎に、該発信機に係る推定距離と他の発信機に係る推定距離との関係に基づいて、該発信機に係る推定距離の確からしさを検証し、推定距離の確からしさが所定基準を満たす発信機を3つ選択し、当該選択した3つの発信機に係る推定距離に基づいて、自身の位置を算出することを特徴とする受信機。
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