JPWO2020261318A1 - 位置推定システム、情報処理装置、プログラム及び情報処理方法 - Google Patents

Abstract

制御装置（１４０）と、無線信号を送信する送信装置（１１０）と、無線信号の受信強度を検出して、検出された受信強度を示す受信強度情報を、順次、制御装置（１４０）に出力する受信装置（１２０）と、人が予め定められた範囲に存在することを検出すると、予め定められた人検出情報を、順次、制御装置（１４０）に出力する人検出装置（１３０）とを備え、制御装置（１４０）は、予め定められた期間に入力された受信強度情報で示される受信強度を用いて、予め定められた期間における受信強度の推移を示す信号パターンを特定し、予め定められた期間内に人検出情報の入力を受けた場合に、人検出装置（１３０）の位置を、特定された信号パターンにおいて、人が存在する位置と推定する。

Description

本発明は、位置推定システム、情報処理装置、プログラム及び情報処理方法に関する。

従来から、無線通信を利用した位置推定システムとして、無線送信機及び無線受信機を用いて対象物の位置を推定するシステムが知られている。
例えば、特許文献１に記載された位置推定システムは、無線送信機から送信する無線通信の信号を無線受信機で受信し、無線送信機からの直接波及び対象物によって反射した反射波の受信強度のパターン又は受信強度パターンの生起確率を求め、予め特定位置での受信強度パターン又は生起確率をデータベースとして記録しておく。そして、このシステムは、位置推定を行う際には、データベースを照合して、最も類似した受信強度パターン又は生起確率に対応する位置から、対象物の位置を推定する。

特許第４８６８１６９号公報（１１ページ〜１４ページ、図１）

従来の位置推定システムは、位置推定の対象が１つである場合を想定している。このため、例えば、位置推定の対象である人以外の人がいる場合に、位置の推定が困難であった。
具体的には、２人の人Ａと人Ｂとが１つの部屋におり、そのうち１人が部屋の中のどの位置にいるかを推定する場合、人Ａが部屋の中の同じ位置にいるときに、人Ａからの反射波は一定となるが、人Ｂが部屋のどこにいるかによって、人Ｂからの反射波の強度が変化する。このため、無線受信機で受信する受信強度パターンは、人Ｂの位置により様々に変化する。

受信強度パターンから人Ａの位置を推定するには、従来の位置推定システムでは、予め部屋のあらゆるところに人Ｂがいる場合の受信強度パターン又は生起確率をデータベースに登録しておく必要があり、データベースが肥大化する。

さらに、２人以上の人がいる場合、又は、人以外の電波を反射する対象物が移動する場合等も、すべての発生しうる状況を考慮してデータベースに登録を行うことは困難であり、従来の位置推定システムでは、正確な位置を推定することができなかった。

そこで、本発明の一又は複数の態様は、複数の人がいる場合でも、何れかの人の位置を推定できるようにすることを目的とする。

本発明の一態様に係る位置推定システムは、情報処理装置と、無線信号を送信する送信装置と、前記無線信号の受信強度を検出して、前記検出された受信強度を示す受信強度情報を、順次、前記情報処理装置に出力する受信装置と、人が予め定められた範囲に存在することを検出すると、予め定められた人検出情報を、順次、前記情報処理装置に出力する人検出装置と、を備える位置推定システムであって、前記情報処理装置は、前記受信強度情報の入力を受ける受信強度情報入力部と、予め定められた期間に入力された前記受信強度情報で示される前記受信強度を用いて、前記予め定められた期間における前記受信強度の推移を示す信号パターンを示す信号パターン情報を生成する信号パターン情報生成部と、前記人検出情報の入力を受ける人検出情報入力部と、前記予め定められた期間内に前記人検出情報入力部が前記人検出情報の入力を受けた場合に、前記人検出装置の位置を、前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンにおいて、人が存在する位置と推定する位置推定部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る情報処理装置は、送信装置から送信された無線信号の受信強度を検出して、前記検出された受信強度を示す受信強度情報を、順次、前記情報処理装置に出力する受信装置から、前記受信強度情報の入力を受ける受信強度情報入力部と、予め定められた期間において入力された前記受信強度情報で示される前記受信強度を用いて、前記予め定められた期間における前記受信強度の推移を示す信号パターンを示す信号パターン情報を生成する信号パターン情報生成部と、人が予め定められた範囲に存在することを検出すると、予め定められた人検出情報を、順次、前記情報処理装置に出力する人検出装置から、前記人検出情報の入力を受ける人検出情報入力部と、前記予め定められた期間内に前記人検出情報入力部が前記人検出情報の入力を受けた場合に、前記人検出装置の位置を、前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンにおいて、人が存在する位置と推定する位置推定部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータを、送信装置から送信された無線信号の受信強度を検出して、前記検出された受信強度を示す受信強度情報を、順次、前記情報処理装置に出力する受信装置から、前記受信強度情報の入力を受ける受信強度情報入力部、予め定められた期間において入力された前記受信強度情報で示される前記受信強度を用いて、前記予め定められた期間における前記受信強度の推移を示す信号パターンを示す信号パターン情報を生成する信号パターン情報生成部、人が予め定められた範囲に存在することを検出すると、予め定められた人検出情報を、順次、前記情報処理装置に出力する人検出装置から、前記人検出情報の入力を受ける人検出情報入力部、及び、前記予め定められた期間内に前記人検出情報入力部が前記人検出情報の入力を受けた場合に、前記人検出装置の位置を、前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンにおいて、人が存在する位置と推定する位置推定部、として機能させることを特徴とする。

本発明の一態様に係る情報処理方法は、送信装置から送信された無線信号の受信強度を検出して、前記検出された受信強度を示す受信強度情報を、順次出力する受信装置から、前記受信強度情報の入力を受け、予め定められた期間において入力された前記受信強度情報で示される前記受信強度を用いて、前記予め定められた期間における前記受信強度の推移を示す信号パターンを示す信号パターン情報を生成し、人が予め定められた範囲に存在することを検出した際に、人検出情報を、順次出力する人検出装置から、前記人検出情報の入力を受け、前記予め定められた期間内に前記人検出情報の入力を受けた場合に、前記人検出装置の位置を、前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンにおいて、人が存在する位置と推定することを特徴とする。

本発明の一又は複数の態様によれば、複数の人がいる場合でも、何れかの人の位置を推定することができる。

実施の形態に係る位置推定システムの構成を概略的に示すブロック図である。 制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、ハードウェア構成例を示すブロック図である。 制御装置の動作を示すフローチャートである。 部屋において、複数の人が存在する第１の例を示す概略図である。 部屋において、複数の人が存在する第２の例を示す概略図である。

図１は、実施の形態に係る位置推定システム１００の構成を概略的に示すブロック図である。
位置推定システム１００は、送信装置１１０と、受信装置１２０と、人検出装置１３０と、情報処理装置としての制御装置１４０とを備える。
送信装置１１０、受信装置１２０及び人検出装置１３０は、制御装置１４０に接続されている。

送信装置１１０、受信装置１２０及び人検出装置１３０は、検出を行う空間である部屋３００における検出対象の位置を検出することができるように、部屋３００に対して配置されている。具体的には、図１に示されているように、送信装置１１０及び受信装置１２０は、部屋３００の中に配置されており、人検出装置１３０は、部屋３００の出入り口に配置されており、制御装置１４０は、部屋３００の外に配置されている。

なお、これらの装置の配置は、図１の例に限定されず、例えば、送信装置１１０及び受信装置１２０の少なくとも何れか一方が、部屋３００の外に配置されていてもよく、人検出装置１３０が部屋３００の中に配置されていてもよい。また、制御装置１４０も、部屋３００の中に配置されていてもよい。
さらに、複数の送信装置１１０、複数の受信装置１２０又は複数の人検出装置１３０が設けられていてもよい。

部屋３００内には、位置検出の対象となる人３０１及び人３０２がいるものとするが、検出対象は、人に限られず、物であってもよく、また、検出対象は、一つ以上の対象であればよく、二つの対象に限定されない。

送信装置１１０は、無線信号を送信する。
受信装置１２０は、送信装置１１０から送信された無線信号を受信する。受信装置１２０は、受信された無線信号の受信強度を検出して、検出された受信強度を示す受信強度情報を、順次、制御装置１４０に出力する。また、制御装置１４０が、受信装置１２０で検出された無線信号の受信強度を受信強度情報に変換してもよい。
なお、図示されてはいないが、部屋３００内に、複数の送信装置１１０が設けられており、複数の送信装置１１０の各々から送信される無線信号が、周波数で区別できるようになっている場合には、受信装置１２０は、周波数毎の受信強度を示す受信強度情報を制御装置１４０に提供する。

送信装置１１０と、受信装置１２０との間の無線通信は、例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）と呼ばれる無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信であってもよく、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）と呼ばれるピアトゥーピアの無線通信であってもよい。
Ｗｉ−Ｆｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈといった無線通信を利用することで、送信装置１１０及び受信装置１２０において、専用の無線通信部品が必要なく、低価格で装置を構成することができる。また、位置推定専用の装置を用意せずに、既存の装置を利用して、位置推定システム１００を構成することができる。

位置推定システム１００での位置推定では、位置推定の目的とは別に、必要な情報又はプログラムを伝送する目的で送信装置１１０から送信される無線信号が使用されてもよく、また、必要な情報又はプログラムを伝送する目的で通信が使用されていない期間に、位置推定専用に、送信装置１１０から送信される無線信号が使用されてもよい。位置推定専用の無線信号を使用する場合には、位置推定に適した無線信号を利用することができ、位置推定処理を簡略化することができる。

人検出装置１３０は、人検出装置１３０の付近に人が存在することを検出する。例えば、人検出装置１３０は、人が予め定められた範囲に存在することを検出する。そして、人検出装置１３０は、近接した位置に人が存在することを検出した場合に、そのことを示す人検出情報を制御装置１４０に出力する。なお、人検出情報は、予め定められた情報であればよい。

人検出装置１３０は、例えば、人が近接することを非接触で感知する人近接センサー、又は、映像を撮影するカメラを備え、そのカメラ画像を解析して、特定の領域に人が存在することを検出する画像認識センサーにより構成することができる。
また、人検出装置１３０は、人が保持するスマートフォン又はタブレット等の携帯端末から発する無線信号の強度を感知して一定以上の信号強度が入力された際に、その人が近接したと判定する無線強度センサーにより構成することもできる。
これらのセンサーは、人が近接することを確率高く検出できるが、一般的には高価になってしまう。

また、人検出装置１３０は、部屋のドア開閉状態を、物理的なスイッチ又は非接触のスイッチにて感知することで、ドアを開閉した人が近接していたと判断するドア開閉スイッチにより構成することもできる。また、人検出装置１３０は、特定の位置に設置され、人の操作を検出することで、その人が近接した位置にいることを検出する家電等の操作検出装置により構成することもできる。また、人検出装置１３０は、歩行若しくは行動に際して発せられる音声を感知して音声が発せられた位置を特定する音声発生源特定装置により構成することもできる。
これらの装置は、オンオフの簡易な物理スイッチ、他の機器における操作用のボタン、又は、マイク等を利用して実現できるため、比較的低価格で構成できる。しかしながら、これらの装置は、人が操作したり音声を発したりする際にのみ人の近接を検出するため、人の操作又は音声の発生を伴わない場合には、人の近接を検出することができない。

制御装置１４０は、受信装置１２０からの受信強度情報及び人検出装置１３０からの人検出情報により、部屋３００内の人３０１、３０２の何れか一方の位置を検出する。

ここで、制御装置１４０と、送信装置１１０、受信装置１２０及び人検出装置１３０との間は、有線で接続することができるが、位置推定のための無線信号への影響がなく構成できる場合は無線で接続することもできる。
また、制御装置１４０は、必ずしも送信装置１１０、受信装置１２０及び人検出装置１３０を制御する必要はない。しかしながら、制御装置１４０は、無線通信の信号を高精細に解析をするために、送信装置１１０の無線信号の送出タイミング、受信装置１２０の受信感度、及び、人検出装置１３０の検出可否等を制御できることが望ましい。

図２は、制御装置１４０の構成を概略的に示すブロック図である。
制御装置１４０は、受信強度情報入力部１４１と、解析部１４２と、記憶部１４３と、既信号パターン抽出部１４６と、人検出情報入力部１４７と、計時部１４８と、送信装置通信部１４９と、位置推定部１５０とを備える。

受信強度情報入力部１４１は、受信装置１２０からの受信強度情報の入力を受ける。入力された受信強度情報は、解析部１４２に与えられる。

解析部１４２は、受信装置１２０で受信された無線信号を解析して、信号パターン情報を生成する信号パターン情報生成部として機能する。
例えば、解析部１４２は、予め定められた期間において受信強度情報入力部１４１に入力された受信強度情報で示される受信強度を用いて、その予め定められた期間における受信強度の推移を示す信号パターンを示す信号パターン情報を生成する。生成された信号パターン情報は、既信号パターン情報として記憶部１４３の後述するデータベース１４４に記憶される。また、信号パターン情報は、既信号パターン抽出部１４６に与えられる。

記憶部１４３は、制御装置１４０での処理に必要な情報を記憶する。
例えば、記憶部１４３は、データベース１４４と、位置時刻情報記憶部１４５とを備える。

データベース１４４は、既信号パターン情報及びその関連情報を対応付けて記憶する既信号パターン関連情報記憶部である。
例えば、データベース１４４は、過去における信号パターン情報を既信号パターン情報とし、その既信号パターン情報と、その既信号パターン情報が生成された際に生成された関連情報とを対応付けて記憶する。なお、関連情報については、後述するが、推定位置情報、経過時間情報及び人検出装置属性情報を含む。

位置時刻情報記憶部１４５は、人検出装置１３０で人が検出された位置及び時刻を示す位置時刻情報を記憶する。なお、図示されていないが、位置推定システム１００に複数の人検出装置１３０が含まれている場合には、位置時刻情報には、人検出情報を送ってきた人検出装置１３０の装置識別情報が含まれる。

既信号パターン抽出部１４６は、データベース１４４から、解析部１４２より与えられた信号パターン情報で示される信号パターンに最も類似する信号パターンを示す一つの既信号パターン情報に対応付けられている関連情報を、既信号パターン関連情報として読み出す読出部である。
ここで、解析部１４２より与えられた信号パターン情報は、既信号パターン情報として既にデータベース１４４に記憶されているため、既信号パターン抽出部１４６は、解析部１４２より与えられた信号パターン情報と同一のものを除いて、データベース１４４から最も類似する信号パターンを抽出する。

ここで、既信号パターン抽出部１４６は、解析部１４２より与えられた信号パターン情報で示される信号パターンに類似する複数の既信号パターン情報がデータベース１４４に記憶されている場合には、その複数の既信号パターン情報の内、対応付けられている人検出装置属性情報で示される位置が、人検出情報を最後に人検出情報入力部１４７に入力した人検出装置１３０の位置と同じである一つの既信号パターン情報に対応付けられている関連情報を読み出す。

または、既信号パターン抽出部１４６は、解析部１４２より与えられた信号パターン情報で示される信号パターンに類似する複数の既信号パターン情報がデータベース１４４に記憶されている場合には、その複数の既信号パターン情報の内、対応付けられている人検出装置属性情報で示される位置が、人検出情報を最後に人検出情報入力部１４７に入力した人検出装置１３０の位置と同じであり、かつ、対応付けられている経過時間情報で示される経過時間が最も短い一つの既信号パターン情報に対応付けられている関連情報を読み出す。

人検出情報入力部１４７は、人検出装置１３０からの人検出情報の入力を受ける。
人検出情報は、位置推定部１５０に与えられる。

計時部１４８は、時刻を計測する。ここで、計時部１４８で計測された時刻が現在の時刻であるものとする。計時部１４８は、現在の時刻を示す時刻情報を位置推定部１５０に与える。

位置推定部１５０は、人検出情報入力部１４７から人検出情報が与えられると、計時部１４８から現在の時刻を取得し、人検出情報を送ってきた人検出装置１３０の位置と、取得された時刻とを示す位置時刻情報を生成し、記憶部１４３の位置時刻情報記憶部１４５に記憶させる。

ここで、位置推定部１５０は、人検出装置１３０が配置されている位置を把握しているものとする。例えば、図示してはいないが、記憶部１４３に、人検出装置１３０の位置を示す位置情報が記憶されているものとする。
ここで、検知を行う空間である部屋３００に人検出装置１３０が一つしかない場合には、人検出装置１３０は、人を検出したことを示す人検出情報を送信すればよい。
一方、部屋３００に複数の人検出装置１３０が配置されている場合には、それらの各々は、各々の装置を識別することのできる装置識別情報を人検出情報に含めればよい。位置推定部１５０は、その装置識別情報に基づいて、人検出情報を送信してきた人検出装置１３０の位置を特定する。
なお、人検出情報に、人を検出した人検出装置１３０の位置を示す情報が含まれていてもよい。

送信装置通信部１４９は、送信装置１１０との間の通信を行う。例えば、位置検出を行う際に、送信装置１１０から送信させる無線信号のタイミング等を、制御装置１４０が制御する場合には、位置推定部１５０は、送信装置通信部１４９を介して、送信装置１１０を制御する。
また、送信装置通信部１４９は、送信装置１１０に関する情報である送信装置情報の入力を受け付けてもよい。

位置推定部１５０は、既信号パターン抽出部１４６から与えられる既知信号パターン関連情報と、人検出情報入力部１４７から与えられる人検出情報と、位置時刻情報記憶部１４５に記憶されている位置時刻情報と、計時部１４８からの時刻情報との少なくとも何れか一つを用いて、部屋３００の中にいる何れかの人３０１、３０２の位置を推定する。

例えば、位置推定部１５０は、信号パターンが特定される予め定められた期間内に、人検出情報入力部１４７が人検出情報の入力を受けた場合には、その人検出情報を出力した人検出装置１３０の位置を、その信号パターンにおける人が存在する位置と推定する。

また、位置推定部１５０は、信号パターンが特定される予め定められた期間内に、人検出情報入力部１４７が人検出情報の入力を受けていない場合には、既信号パターン抽出部１４６により読み出された人検出装置属性情報で示される位置が、人検出情報を最後に人検出情報入力部１４７に入力した人検出装置１３０の位置と同じであり、かつ、既信号パターン抽出部１４６により読み出された経過時間情報で示される経過時間が予め定められた時間よりも短いときに、人検出情報を最後に人検出情報入力部１４７に入力した人検出装置１３０の位置を、人が存在する位置と推定する。

さらに、位置推定部１５０は、信号パターンが特定される予め定められた期間内に、人検出情報入力部１４７が人検出情報の入力を受けていない場合には、既信号パターン抽出部１４６により読み出された人検出装置属性情報で示される位置が、人検出情報を最後に人検出情報入力部１４７に入力した人検出装置１３０の位置と同じであり、かつ、既信号パターン抽出部１４６により読み出された経過時間情報で示される経過時間が予め定められた時間以上のときに、人検出情報を最後に人検出情報入力部１４７に入力した人検出装置１３０の位置を、人検出情報が最後に人検出情報入力部１４７に入力されてからの経過時間において人が移動する距離で補正することにより算出した補正位置を、人が存在する位置と推定する。

そして、位置推定部１５０は、推定された位置を示す推定位置情報と、人検出情報が最後に人検出情報入力部１４７に入力されてからの経過時間を示す経過時間情報と、人検出情報を人検出情報入力部１４７に最後に入力した人検出装置１３０の位置を示す人検出装置属性情報とを関連情報として、データベース１４４に記憶されている、対応する既信号パターン情報に対応付けて、データベース１４４に記憶させる。なお、図示されていないが、位置推定システム１００に複数の人検出装置１３０が含まれている場合には、人検出装置属性情報には、位置の推定に用いられた人検出情報を送ってきた人検出装置１３０の装置識別情報が含まれる。

位置推定部１５０は、以上のようにして推定された位置を示す推定位置情報を、図示しない出力部を介して、外部の装置に出力してもよい。
例えば、推定位置情報は、行動予測等、別の処理の入力情報として利用することができる。

以上に記載された解析部１４２、既信号パターン抽出部１４６、計時部１４８及び位置推定部１５０の一部又は全部は、例えば、図３（Ａ）に示されているように、メモリ１０と、メモリ１０に格納されているプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ１１とにより構成することができる。このようなプログラムは、ネットワークを通じて提供されてもよく、また、記録媒体に記録されて提供されてもよい。即ち、このようなプログラムは、例えば、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

また、解析部１４２、既信号パターン抽出部１４６、計時部１４８及び位置推定部１５０の一部又は全部は、例えば、図３（Ｂ）に示されているように、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の処理回路１２で構成することもできる。

なお、記憶部１４３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置により構成することができる。
また、受信強度情報入力部１４１、人検出情報入力部１４７及び送信装置通信部１４９は、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）等の通信装置により構成することができる。

次に、制御装置１４０が、受信強度信号と人検出情報とを受信し、位置を推定するまでの処理を説明する。
図４は、制御装置１４０の動作を示すフローチャートである。
まず、解析部１４２は、受信強度情報入力部１４１に入力された受信強度情報で示される受信強度を用いて、信号パターンを特定し、特定された信号パターンを示す信号パターン情報を生成する（Ｓ１０）。

例えば、位置推定システム１００に一つの送信装置１１０が含まれている場合、送信装置１１０から送信された無線信号の一部は、反射等の迂回をせずに直接波として受信装置１２０に受信される。また、送信された無線信号の別の一部は、人３０１等の電波の進路に影響のある物体に当たり、その反射波として受信装置１２０に受信される。このとき、電波である無線信号の到達する経路長に差が生じるため、受信装置１２０においては同一の無線信号を、時間差のある複数の信号として受信する。反射波として到達する電波は、部屋３００内の様々な物体の影響を受けて発生し、受信装置１２０に至る経路長はそれぞれ異なる。このため、受信装置１２０で受信される無線信号の短時間における時間及び受信強度の二次元情報は、部屋３００内の人３０１、３０２を含む、電波に影響のある物体の分布を反映した情報となる。これを受信された無線信号の信号パターンと呼ぶ。

また、図示してはいないが、位置推定システム１００に複数の送信装置１１０が含まれている場合、それぞれの送信装置１１０は、送信装置１１０毎に無線信号を特徴付けて送信する。このような場合には、受信装置１２０で受信される無線信号の信号パターンはより複雑な構成となる。具体的には、複数の送信装置１１０の各々に異なる周波数が割り当てられている場合、信号パターンは、周波数、時間及び信号強度の三次元情報として特定される。

また、図示してはいないが、位置推定システム１００に複数の受信装置１２０が含まれている場合には、複数の受信装置１２０の各々は、送信装置１１０からの直線距離が異なり、また、電波に影響を与える物体からの反射波が到達する経路長も異なる。このため、このような場合には、信号パターンは、受信装置１２０の種別、時間及び信号強度の三次元情報として特定される。このような場合には、受信装置１２０は、自装置の種別を受信強度情報に含める。

なお、図示してはいないが、位置推定システム１００に、複数の送信装置１１０及び複数の受信装置１２０が含まれている場合には、上記と同様に、複数の送信装置１１０の各々に異なる周波数が割り当てられる。このような場合には、信号パターンは、受信装置１２０の種別、周波数、時間及び受信強度の四次元的情報として特定される。

次に、解析部１４２は、特定した信号パターンを記憶可能な形式に整えることで、特定した信号パターンを示す信号パターン情報を生成し、生成された信号パターンをデータベース１４４に記憶させる（Ｓ１１）。
なお、後段のステップにおいて、関連情報を対応付けて記憶させるため、ステップＳ１１で記憶させた信号パターン情報に固有の番号を割り当てておく。
また、解析部１４２は、固有の番号とともにステップＳ１０で生成した信号パターン情報を、既信号パターン抽出部１４６に与える。

次に、位置推定部１５０は、ステップＳ１０で、受信装置１２０からの受信強度情報の入力が開始されてから、人検出情報入力部１４７に、人検出情報が入力されたか否かを判断する（Ｓ１２）。人検出情報が入力された場合（Ｓ１２でＹｓｅ）には、処理はステップＳ１６に進み、人検出情報が入力されていない場合（Ｓ１２でＮｏ）には、処理はステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、既信号パターン抽出部１４６は、データベース１４４に記憶されている過去の信号パターン情報である既信号パターン情報で示される信号パターンの内、今回、解析部１４２から与えられた信号パターン情報で示される信号パターンと最も類似する信号パターンを抽出する。ここでは、今回、解析部１４２から与えられた固有の番号以外の固有の番号を有する既信号パターン情報で示される信号パターンの中から抽出が行われる。

ここで、信号パターンは、例えば、上述のように多次元の状態数の集合として構成されるため、最も類似する信号パターンを抽出する方法としては、二つの信号パターンの距離が最短であるものを抽出する方法がある。多次元の情報間の距離の算出方法としては、ユークリッド距離、マハラノビス距離、チェビシェフ距離又はミンコフスキー距離等、数学的な距離空間を算出可能な距離関数が用いられるのがよい。

次に、既信号パターン抽出部１４６は、抽出された信号パターンを示す信号パターン情報に対応付けて記憶されている関連情報を読み出す（Ｓ１４）。ここで、関連情報には、推定位置情報、経過時間情報及び人検出装置属性情報が含まれる。

次に、位置推定部１５０は、位置時刻情報記憶部１４５から最新の位置時刻情報を読み出す（Ｓ１５）。なお、最新の位置時刻情報は、最後の人検出情報を送ってきた人検出情報入力部１４７の位置と、最後の人検出情報が送られてきた時刻とを示す情報である。そして、処理はステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、位置推定部１５０は、既信号パターン抽出部１４６から与えられる既知信号パターン関連情報と、人検出情報入力部１４７から与えられる人検出情報と、位置時刻情報記憶部１４５に記憶されている位置時刻情報と、計時部１４８からの時刻情報との少なくとも何れか一つを用いて、部屋３００の中にいる何れかの人３０１、３０２の位置を推定する。

具体的には、位置推定部１５０は、ステップＳ１２において人検出情報が入力された場合（Ｓ１２でＹｅｓ）には、人検出情報を送ってきた人検出装置１３０が配置されている位置を、人３０１、３０２の何れかが存在する位置として推定する。
このような推定を行うことにより、人検出情報が入力された場合には、既信号パターン抽出部１４６が、データベース１４４を検索する処理が不要となるため、位置推定の処理の負荷を減らすことができる。また、無線信号の信号パターンを比較して位置を推定するよりも、精度高く、人３０１、３０２の何れかの位置を推定することができる。

一方、位置推定部１５０は、ステップＳ１２において人検出情報が入力されていない場合（Ｓ１２でＮｏ）には、既信号パターン抽出部１４６から与えられる既知信号パターン関連情報と、位置時刻情報記憶部１４５に記憶されている最新の位置時刻情報と、計時部１４８からの時刻情報とを用いて、人３０１、３０２の位置を推定する。

具体的には、既信号パターン関連情報に含まれている人検出装置属性情報で示される位置と、最新の位置時刻情報で示される位置とが一致する場合には、位置推定部１５０は、最新の位置時刻情報で示される位置から、人３０１、３０２の位置を推定する。

例えば、位置推定部１５０は、その既信号パターン関連情報に含まれている経過時間情報で示される経過時間が、予め定められた時間よりも短い場合には、最新の位置時刻情報で示される位置を、人３０１、３０２の位置であると推定する。

一方、位置推定部１５０は、その既信号パターン関連情報に含まれている経過時間情報で示される経過時間が、予め定められた時間以上である場合には、人３０１、３０２が人検出装置１３０から離れた位置に存在する可能性が高いため、最新の位置時刻情報で示される位置を補正する。

位置の補正としては、例えば、位置推定部１５０は、以下のような処理を行うことができる。
位置推定システム１００に、一つの人検出装置１３０が含まれている場合、位置推定部１５０は、人３０１、３０２の歩行速度を一定と仮定した上で、最新の位置時刻情報で示される時刻から、時刻情報で示される現在の時刻までの間の経過時間をその歩行速度に乗算することで、人検出装置１３０からの距離を算出する。このような場合、位置推定部１５０は、人検出装置１３０の位置から、同心円状に、算出された距離だけ離れた円弧上の位置を、人３０１、３０２の何れかの位置であると推定する。

また、位置推定システム１００に、複数の人検出装置１３０が含まれている場合には、位置推定部１５０は、さらに精度よく、人３０１、３０２の位置を推定することができる。
この場合、位置推定部１５０は、位置時刻情報記憶部１４５から、最新の位置時刻情報と、二番目に新しい位置時刻情報とを読み出す。そして、位置推定部１５０は、これらの情報で示されている位置が異なる場合、人の移動が、二つの位置間において算出される等速直線運動であると仮定することにより、以下のようにして、位置を推定することができる。

位置推定部１５０は、これらの情報で示される位置の間の距離である装置間距離Ｄを算出する。
次に、位置推定部１５０は、これらの情報で示される時刻から、装置間距離Ｄを移動するのにかかった所要時間Ｔを算出する。
そして、位置推定部１５０は、装置間距離Ｄを所要時間Ｔで除算することで、人３０１、３０２の歩行速度Ｓを算出することができる。
以上から、位置推定部１５０は、二番目に新しい位置時刻情報で示される時刻から、最新の位置時刻情報で示される時刻までの間に生成された信号パターン情報に対して、その生成時刻に応じて、二番目に新しい位置時刻情報で示される位置から、最新の位置時刻情報で示される位置までの間の位置を推定することができる。

このような場合、位置推定部１５０は、人検出情報が検出されてから、次の人検出情報が検出されるまでの間、位置の推定を保留しておき、最新の人検出情報が入力された段階で、これらの人検出情報を送ってきた人検出装置１３０の位置が異なっている場合には、上述の二つの位置時刻情報で示される位置間の位置を推定すればよい。
なお、位置推定部１５０は、これらの人検出情報を送ってきた人検出装置１３０の位置が同じ場合には、一つの人検出装置１３０が備えられている場合と同様に、その人検出装置１３０の位置を中心とする同心円状の位置を推定すればよい。

さらに、既信号パターン関連情報に含まれている人検出装置属性情報で示される位置と、最新の位置時刻情報で示される位置とが一致しない場合には、位置推定部１５０は、解析部１４２で生成された信号パターン情報に対する位置の推定を行わずに、ステップＳ１１で記憶された既信号パターン情報を削除する。

次に、位置推定部１５０は、位置の推定を行った場合に、ステップＳ１１でデータベース１４４に記憶した既信号パターン情報の関連情報を生成して、その既信号パターン情報に対応付けて、生成された関連情報をデータベース１４４に記憶させる（Ｓ１７）。ここでの関連付けは、信号パターン情報に割り当てられた固有の番号を用いればよい。

そして、位置推定部１５０は、処理を終了するか否かを、例えば、オペレータからの指示に従って判断する（Ｓ１８）。処理を終了しない場合（Ｓ１８でＮＯ）には、処理はステップＳ１０に戻る。

以上のようにして、制御装置１４０は、受信強度情報と、人検出情報とを組み合わせて利用することにより、人検出装置１３０を起点として、推定精度の高い位置推定を行うことができる。

また、人検出装置１３０として、上述の人近接センサーのような確率高く人の存在を検出可能な装置ではなく、特定の位置に設置された家電の機器操作情報を用いる場合のように、必ずしも人検出情報が送られてこないときでも、機器操作の有無に関わらず、無線信号の信号パターンは類似するため、過去に機器操作等が行われていれば位置を推定することができる。

さらに、以上のフローチャートでは、いったん人検出装置１３０からの人検出情報が入力された後は、人３０１、３０２の位置を推定可能となるため、受信した信号強度情報により特定された信号パターンと併せて、推定位置情報を記録することができるようになり、さらに、記憶された情報は、次の位置推定処理の際に既信号パターンとして利用可能となる。従って、従来技術のように、予めデータベース１４４を用意しておく必要がなくなる。

図４に示されているフローチャートでは、ステップＳ１２において、人検出装置１３０が人の近接を検出したか否かを判断して、人の近接が検出されている場合には、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理をスキップしているが、本実施の形態は、このような例に限定されない。人検出装置１３０による検出と、ステップＳ１３〜Ｓ１５までの処理を並行して行い、ステップＳ１０の処理を開始してから予め定められた時間が経過した場合には、ステップＳ１６の処理に進むようにしてもよい。このような場合には、人検出装置１３０による検出が行われていれば、人検出装置１３０の位置を優先することで、人３０１、３０２の位置の推定精度を高めることができる。

また、図４に示されているフローチャートでは、ステップＳ１３において、最も類似する信号パターンを抽出するようにしているが、本実施の形態は、このような例に限定されない。
例えば、信号パターン間の距離が同一又は予め定められた範囲内にある類似する複数の信号パターンがデータベース１４４に記憶されている場合には、既信号パターン抽出部１４６は、ステップＳ１３において、その複数の信号パターンに対応する関連情報を取得して、位置推定部１５０に与える。位置推定部１５０は、位置時刻情報記憶部１４５に記憶されている最新の人検出情報を送ってきた人検出装置１３０の位置と同じ位置を示す一つの関連情報を特定して、特定された関連情報を使用してもよい。これは、部屋３００内において信号パターンが類似するものの、人３０１、３０２の位置が全く異なる可能性があり、直前に人検出情報を送ってきた人検出装置１３０と同一であれば、現在の信号パターンとより類似する過去の信号パターンが抽出されるとの判断によるものである。

さらに、位置が同一の信号パターンが複数であった場合等には、位置推定部１５０は、経過時間が最も短い一つの関連情報を選択してもよい。経過時間が短いことは、人検出装置１３０で特定の位置に人がいると同定した時刻からの経過時間が少ないことを意味しているため、より推定された位置の信頼度が高いとの判断による。

次に、以上のように構成された位置推定システム１００が、検出を行う空間である部屋内に２人の人が存在した場合に、何れかの人の位置の推定を有効に行うことができることを説明する。

図５は、部屋３００において、人３０１及び人３０２が存在する第１の例を示す概略図である。
図５に示されている第１の例では、人３０１は人検出装置１３０に近接した位置におり、人検出装置１３０から人検出情報が出力される状態であるものとする。

送信装置１１０から送信された無線信号は、人３０１、人３０２及びその他の電波に影響する物体からの反射等により、特定の信号パターンＰとして受信装置１２０で受信される。

図４に示されているフローチャートに従い、人検出装置１３０と近接した位置に人３０１が存在するため、人検出装置１３０の位置情報及びこの際に受信した信号パターンＰが併せてデータベース１４４に記録される。

図６は、部屋３００において、人３０１及び人３０２が存在する第２の例を示す概略図である。
第２の例は、第１の例と比較して、人３０２の位置が異なっている。

人３０２に反射する無線信号が第１の例とは異なるため、第２の例では、受信装置１２０は、第１の例における信号パターンＰとは異なる信号パターンＱで無線信号を受信する。

信号パターンＰと信号パターンＱとからだけでは、これらが、人３０１が同一の位置にいる場合の信号パターンであると認識することは困難である。
このため、従来の技術のように無線通信の信号パターンのみで位置推定を行う場合には、予め人３０１と人３０２とを対応する位置に並べて、信号パターンＰと信号パターンＱとを取得した上、それぞれの信号パターンを示す信号パターン情報と、人検出装置１３０の位置情報とを対応付けて記録しておく準備作業が必要であった。人３０２が部屋３００内で存在する位置は無数にあるため、このような準備作業を行い必要な情報を記憶しておくことは、記憶しておくデータ量が膨大となり実施困難であった。

これに比べて、本実施の形態では、制御装置１４０は、第１の例における信号パターンＰを取得した際に、人検出装置１３０の位置情報と併せて、信号パターンＰを示す信号パターン情報をデータベース１４４に記録する。さらに、制御装置１４０は、第２の例における信号パターンＱを取得した際に、人検出装置１３０の位置情報と併せて、信号パターンＱを示す信号パターン情報をデータベース１４４に記憶する。このため、人３０２の位置により記録された既信号パターンが随時記録されており、一度記録された位置に人３０２が存在する場合には、精度よく人３０１の位置を推定することができる。

また、部屋３００毎に、人３０１又は人３０２が存在する位置は、予見することは難しいものの、例えば、部屋３００内の部屋割り又は家具配置等により、存在確率の高い組み合わせである。本実施の形態では、実際に人３０１又は人３０２が存在する位置を優先的に記録していくことにより、データ量が膨大になる可能性を低減でき、さらに精度よく位置推定を実施することができる。

図５又は図６は、二人の場合を例に説明を行ったが、電波の到達に影響する物体について同様の効果が期待できる。
例えば、金属製のドアの開閉、大きな家電製品の設置若しくは撤去、又は、隣接建物の建築等、部屋３００内の電波環境に影響のある事象が、位置推定システム１００の稼働後に発生した場合であっても、影響発生後の信号パターンと人検出装置１３０由来の位置情報とがデータベース１４４に記録されるため、人の位置を精度高く推定することができる。

また、本実施の形態においては、部屋３００内を対象としての位置推定処理の説明を行ったが、送信装置１１０から受信装置１２０への無線信号が到達可能であれば、複数の部屋を対象とした建物全体、又は、ビルの１フロアを対象として、人の位置の推定を行うことができる。

本実施の形態に係る位置推定システム１００によれば、位置を推定する際に、受信装置１２０からの情報に加えて、人が特定の位置に存在する情報を利用するため、予め信号パターン情報を記録しておく必要がなく、記録する信号パターン情報の数も小さくなり、信号パターンの照合も短時間で行うことができる。

また、推定対象環境に信号パターンに影響を与える別の人が存在し、その別の人の位置が様々に変化しても、検出対象となる人に属するデータとして、信号パターンを記憶し、データベース１４４を学習的に拡張することができる。このため、人検出装置１３０の位置を基準位置として、その基準位置を元にした、推定対象となる人の位置推定を行うことができ、予めより正確な位置推定ができるようになる。

本実施の形態に係る位置推定システム１００は、二人以上が部屋内にいる場合でも、人の位置に関連した信号パターンを学習的に記録することができ、習慣的に存在する位置を随時データベース１４４に登録できる。このため、類似する過去の信号パターンを抽出することができるようになり、位置の推定が可能となる。

また、過去の信号パターンに類似する複数の信号パターンが含まれ、現在の信号パターンと類似する過去の信号パターンを一意に特定できない場合であっても、直近の人検出装置１３０に近いものを位置推定でき、誤って正解から離れた位置を推定する可能性を低減することができる。

１００ 位置推定システム、 １１０ 送信装置、 １２０ 受信装置、 １３０ 人検出装置、 １４０ 制御装置、 １４１ 受信強度情報入力部、 １４２ 解析部、 １４３ 記憶部、 １４６ 既信号パターン抽出部、 １４７ 人検出情報入力部、 １４８ 計時部、 １４９ 送信装置通信部、 １５０ 位置推定部。

Claims (10)

1. 情報処理装置と、
   無線信号を送信する送信装置と、
   前記無線信号の受信強度を検出して、前記検出された受信強度を示す受信強度情報を、順次、前記情報処理装置に出力する受信装置と、
   人が予め定められた範囲に存在することを検出すると、予め定められた人検出情報を、順次、前記情報処理装置に出力する人検出装置と、を備える位置推定システムであって、
   前記情報処理装置は、
   前記受信強度情報の入力を受ける受信強度情報入力部と、
   予め定められた期間に入力された前記受信強度情報で示される前記受信強度を用いて、前記予め定められた期間における前記受信強度の推移を示す信号パターンを示す信号パターン情報を生成する信号パターン情報生成部と、
   前記人検出情報の入力を受ける人検出情報入力部と、
   前記予め定められた期間内に前記人検出情報入力部が前記人検出情報の入力を受けた場合に、前記人検出装置の位置を、前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンにおいて、人が存在する位置と推定する位置推定部と、を備えること
   を特徴とする位置推定システム。
2. 前記生成された信号パターン情報を既信号パターン情報とし、前記既信号パターン情報と、前記人検出情報が最後に入力されてからの経過時間を示す経過時間情報と、前記人検出情報を最後に入力した前記人検出装置の位置を示す人検出装置属性情報と、を対応付けて記憶する記憶部をさらに備えること
   を特徴とする請求項１に記載の位置推定システム。
3. 過去における信号パターン情報を既信号パターン情報とし、前記既信号パターン情報と、前記既信号パターン情報が生成された際に、前記人検出情報が最後に入力されてからの経過時間を示す経過時間情報と、前記既信号パターン情報が生成された際に、前記人検出情報を最後に入力した前記人検出装置の位置を示す人検出装置属性情報と、を対応付けて記憶する記憶部と、
   前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンと最も類似する信号パターンを示す前記既信号パターン情報に対応付けられている前記経過時間情報及び前記人検出装置属性情報を前記記憶部から読み出す読出部と、をさらに備え、
   前記位置推定部は、前記予め定められた期間内に、前記人検出情報入力部が前記人検出情報の入力を受けていない場合には、読み出された前記人検出装置属性情報で示される位置が、前記人検出情報を最後に入力した前記人検出装置の位置と同じであり、かつ、読み出された前記経過時間情報で示される経過時間が予め定められた時間よりも短いときに、前記人検出情報を最後に入力した前記人検出装置の位置を、人が存在する位置と推定すること
   を特徴とする請求項１に記載の位置推定システム。
4. 過去における信号パターン情報を既信号パターン情報とし、前記既信号パターン情報と、前記既信号パターン情報が生成された際に、前記人検出情報が最後に入力されてからの経過時間を示す経過時間情報と、前記既信号パターン情報が生成された際に、前記人検出情報を最後に入力した前記人検出装置の位置を示す人検出装置属性情報と、を対応付けて記憶する記憶部と、
   前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンと最も類似する信号パターンを示す前記既信号パターン情報に対応付けられている前記経過時間情報及び前記人検出装置属性情報を前記記憶部から読み出す読出部と、をさらに備え、
   前記位置推定部は、前記予め定められた期間内に、前記人検出情報入力部が前記人検出情報の入力を受けていない場合には、読み出された前記人検出装置属性情報で示される位置が、前記人検出情報を最後に入力した前記人検出装置の位置と同じであり、かつ、読み出された前記経過時間情報で示される経過時間が予め定められた時間以上のときに、前記人検出情報を最後に入力した前記人検出装置の位置を、前記人検出情報が最後に入力されてからの経過時間において人が移動する距離で補正することにより算出した補正位置を、人が存在する位置と推定すること
   を特徴とする請求項１に記載の位置推定システム。
5. 前記位置推定部は、前記生成された信号パターン情報を既信号パターン情報とし、前記既信号パターン情報と、前記人検出情報が最後に入力されてからの経過時間を示す経過時間情報と、前記人検出情報を最後に入力した前記人検出装置の位置を示す人検出装置属性情報と、を対応付けて前記記憶部に記憶させること
   を特徴とする請求項３又は４に記載の位置推定システム。
6. 前記読出部は、前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンと最も類似する信号パターンを示す複数の前記既信号パターン情報が前記記憶部に記憶されている場合には、複数の前記既信号パターン情報の内、対応付けられている前記人検出装置属性情報で示される位置が、前記人検出情報を最後に入力した前記人検出装置の位置と同じである一つの前記既信号パターン情報に対応付けられている前記経過時間情報及び前記人検出装置属性情報を前記記憶部から読み出すこと
   を特徴とする請求項３から５の何れか一項に記載の位置推定システム。
7. 前記読出部は、前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンと最も類似する信号パターンを示す複数の前記既信号パターン情報が前記記憶部に記憶されている場合には、複数の前記既信号パターン情報の内、対応付けられている前記人検出装置属性情報で示される位置が、前記人検出情報を最後に入力した前記人検出装置の位置と同じであり、かつ、対応付けられている前記経過時間情報で示される経過時間が最も短い一つの前記既信号パターン情報に対応付けられている前記経過時間情報及び前記人検出装置属性情報を前記記憶部から読み出すこと
   を特徴とする請求項３から５の何れか一項に記載の位置推定システム。
8. 送信装置から送信された無線信号の受信強度を検出して、前記検出された受信強度を示す受信強度情報を、順次、出力する受信装置から、前記受信強度情報の入力を受ける受信強度情報入力部と、
   予め定められた期間において入力された前記受信強度情報で示される前記受信強度を用いて、前記予め定められた期間における前記受信強度の推移を示す信号パターンを示す信号パターン情報を生成する信号パターン情報生成部と、
   人が予め定められた範囲に存在することを検出すると、予め定められた人検出情報を、順次、出力する人検出装置から、前記人検出情報の入力を受ける人検出情報入力部と、
   前記予め定められた期間内に前記人検出情報入力部が前記人検出情報の入力を受けた場合に、前記人検出装置の位置を、前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンにおいて、人が存在する位置と推定する位置推定部と、を備えること
   を特徴とする情報処理装置。
9. コンピュータを、
   送信装置から送信された無線信号の受信強度を検出して、前記検出された受信強度を示す受信強度情報を、順次、出力する受信装置から、前記受信強度情報の入力を受ける受信強度情報入力部、
   予め定められた期間において入力された前記受信強度情報で示される前記受信強度を用いて、前記予め定められた期間における前記受信強度の推移を示す信号パターンを示す信号パターン情報を生成する信号パターン情報生成部、
   人が予め定められた範囲に存在することを検出すると、予め定められた人検出情報を、順次、出力する人検出装置から、前記人検出情報の入力を受ける人検出情報入力部、及び、
   前記予め定められた期間内に前記人検出情報入力部が前記人検出情報の入力を受けた場合に、前記人検出装置の位置を、前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンにおいて、人が存在する位置と推定する位置推定部、として機能させること
   を特徴とするプログラム。
10. 送信装置から送信された無線信号の受信強度を検出して、前記検出された受信強度を示す受信強度情報を、順次出力する受信装置から、前記受信強度情報の入力を受け、
    予め定められた期間において入力された前記受信強度情報で示される前記受信強度を用いて、前記予め定められた期間における前記受信強度の推移を示す信号パターンを示す信号パターン情報を生成し、
    人が予め定められた範囲に存在することを検出した際に、人検出情報を、順次出力する人検出装置から、前記人検出情報の入力を受け、
    前記予め定められた期間内に前記人検出情報の入力を受けた場合に、前記人検出装置の位置を、前記生成された信号パターン情報で示される信号パターンにおいて、人が存在する位置と推定すること
    を特徴とする情報処理方法。

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