WO2013125629A1 - 位置検出装置、方法及びプログラム - Google Patents

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WO2013125629A1
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reception feature
reception
acquired
wireless device
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小西　勇介
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日本電気株式会社
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0295—Proximity-based methods, e.g. position inferred from reception of particular signals
    • G01S5/02955—Proximity-based methods, e.g. position inferred from reception of particular signals by computing a weighted average of the positions of the signal transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0252—Radio frequency fingerprinting
    • G01S5/02521—Radio frequency fingerprinting using a radio-map

Definitions

  • the present invention relates to a position detection apparatus, method, and program, and more particularly, to a position detection apparatus, method, and program characterized by detecting the position of a wireless device attached to a moving body and estimating the accuracy of a position detection result.
  • Non-Patent Document 1 describes a method of attaching to a moving body based on a similarity between a received feature amount acquired in advance using a wireless device at a known position and a received feature amount acquired using a wireless device attached to the moving body. A system for detecting the position of a wireless device is described.
  • Patent Document 1 discloses a technique for estimating the accuracy of a position detected based on the distance between the transceivers based on the degree of coincidence between the transceiver distances calculated based on the reception intensity and the signal transmission time. Is described. Further, Patent Document 2 discloses a position detected based on consistency between a transmitter-receiver distance calculated based on reception strength and a position detected using the least-squares method from the calculated receiver distance. Techniques for estimating accuracy are described.
  • the above-described technology estimates the accuracy of the position detection result based on the estimation result of the distance calculation accuracy between the transceivers. Attached to the moving body based on the similarity between the received feature amount acquired using a wireless device at a known position in advance and the received feature amount acquired using a wireless device attached to the moving body, not the distance between the transceivers A system that can detect the position of a radio and estimate its accuracy has not yet been realized.
  • An object of the present invention is to provide a position detection apparatus, method, and program capable of detecting the position of a wireless device attached to a moving body and estimating the accuracy of a position detection result based on the above.
  • the present invention relates to a plurality of position reception feature amounts obtained by associating a reception feature amount acquired in advance with a wireless device at a known position with the known position, and a reception feature acquired using a wireless device attached to a moving body.
  • the received feature quantity collating means for comparing the quantity and determining the weight representing the similarity with the received feature quantity for each of the plurality of position received feature quantities, and the plurality of position received feature quantities and the received feature quantity collating means.
  • Position detection means for detecting the position of a radio device attached to the mobile body from the weights obtained, the plurality of position reception feature quantities, the weights obtained by the reception feature quantity comparison means, and the position detection means
  • the position detection apparatus includes position detection accuracy estimation means that obtains and outputs an index indicating the degree of variation in weight from the obtained position detection result.
  • the present invention relates to a plurality of position reception feature amounts obtained by associating a reception feature amount acquired in advance with a wireless device at a known position with the known position, and a reception feature acquired using a wireless device attached to a moving body.
  • a weight representing the similarity with the received feature amount for each of the plurality of position reception feature amounts, and a wireless attached to the mobile body from the plurality of position reception feature amounts and the acquired weight A position of the machine is detected, and an index indicating the degree of variation in weight is obtained and output from the plurality of position reception feature quantities, the acquired weight, and the acquired position detection result.
  • This is a position detection method.
  • the present invention uses, as an information processing apparatus, a plurality of position reception feature amounts obtained by associating a reception feature amount acquired in advance using a wireless device at a known position with the known position, and a wireless device attached to a moving body.
  • Receiving feature amount comparison processing for comparing the received feature amounts acquired in this way and obtaining a weight representing the similarity with the received feature amount for each of the plurality of position received feature amounts, the plurality of position received feature amounts and the received feature amount
  • a position detection process for detecting a position of a wireless device attached to a moving body from the weight obtained by the collation process, the plurality of position reception feature quantities, a weight obtained by the reception feature quantity collation process, and the position
  • This is a program characterized by executing a position detection accuracy estimation process for obtaining and outputting an index representing the degree of variation in weight from the position detection result obtained by the detection process.
  • the present invention is attached to the moving body based on the similarity between the reception feature amount acquired using a wireless device at a known position in advance and the reception feature amount acquired using the wireless device attached to the moving body. It is possible to detect the position of the wireless device and estimate the accuracy of the position detection result.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the position detection apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the reception feature amount.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the position reception feature amount.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of position detection and position detection accuracy estimation.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of utilizing the estimated position detection accuracy.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention.
  • this position detection system includes a base station 1 (wireless transmitter) that transmits identification information for identifying a device installed in an environment by wireless communication, and a person or an object.
  • a mobile station 2 radio receiver
  • the base station 1 includes, for example, a base station 1a, a base station 1b, a base station 1c, and a base station 1d.
  • the base station 1 is an apparatus that has an identifier capable of identifying itself from other base stations 1 and transmits a signal including the identifier of the base station by wireless communication.
  • an access point can be used as the base station 1.
  • the access point periodically transmits a beacon signal including its own identifier, or transmits a beacon signal including its own identifier as a reply to the inquiry from the wireless LAN terminal.
  • the mobile station 2 is a device that receives a signal transmitted from the base station 1, acquires an identifier of the base station 1, and measures a reception intensity when the signal is received.
  • a wireless LAN terminal can be used as the mobile station 2.
  • the wireless LAN terminal receives a beacon signal periodically transmitted by the access point while switching the communication channel used by the wireless LAN terminal or switches the communication channel used by itself to surrounding access points.
  • An inquiry signal is transmitted and a returned beacon signal is received.
  • the position detection device 3 includes a reception feature value generation unit 31 that generates a reception feature value from a reception result obtained by the mobile station 2, and a position reception feature value that associates the reception feature value acquired in advance with a known position with the position. And the received position data stored in the received position data storage unit 33 are compared with the received position data stored in the received position data storage 33.
  • a reception feature amount matching unit 32 that acquires a plurality of weighted positions using (similarity) as a weight, a position detection unit 34 that calculates a weighted centroid from the obtained plurality of weighted positions, and obtains a position detection result;
  • a position detection accuracy estimation unit 35 is provided that calculates an index representing the degree of variation in weight from the detected position and the plurality of weighted positions obtained by the received feature amount collation unit 32 and sets the accuracy of the position detection result.
  • the mobile station 2 and the position detection device 3 may be realized by the same device or may be realized by individual devices. Further, the mobile station 2, the position detection device 3, and the position detection result output device 4 may be realized by the same device or may be realized by individual devices.
  • the individual devices communicate with each other by wired or wireless communication. What is necessary is just to be connected by the road.
  • the reception feature value generation unit 31 generates a reception feature value from the reception result obtained by the mobile station 2 (step A1).
  • the reception feature amount collation unit 32 collates the reception feature amount relating to the mobile station 2 input from the reception feature amount generation unit 31 with the position reception feature amount stored in advance in the position reception feature amount storage unit 33, and the similarity A plurality of weighted positions are acquired using the sex as a weight (step A2).
  • the weighted position indicates the position information indicated by the position reception feature amount and the corresponding weight.
  • the position reception feature amount is represented by a set of a reception feature amount acquired in advance and position information from which the reception feature amount is acquired. For example, as shown in FIG. 5, a plurality of position reception feature amounts are stored in advance in the position reception feature amount storage unit 33 as a set of two-dimensional coordinates (x, y) representing position information and the reception feature amount acquired at the position.
  • the weight is a quantification of the closeness between the received feature values, and the weight becomes larger as the received feature values are closer.
  • the Euclidean distance and the Manhattan distance between the received feature quantities are calculated, and from the calculated distance d, ⁇ d + ⁇ using the positive constant ⁇ and constant ⁇ , or ⁇ / (d + ⁇ ) using the constant ⁇ and constant ⁇ .
  • a value calculated by a monotone non-increasing function such as ⁇ ⁇ ( ⁇ ⁇ d) using the constant ⁇ and the positive constant ⁇ can be used as the weight.
  • the position detecting unit 34 calculates a weighted centroid from a plurality of weighted positions input from the received feature amount matching unit 32 and sets it as a position detection result (step A3). At this time, instead of the weighted center of gravity, the center of gravity of only the position where the weight is equal to or greater than a certain value may be calculated and used as the position detection result.
  • the position detection accuracy estimation unit 35 calculates an index indicating the degree of variation in weight from the plurality of weighted positions input from the reception feature amount matching unit 32 and the position detection result input from the position detection unit 34.
  • the accuracy of the detection result is set (step A4).
  • the degree of variation in weight includes the weighted standard deviation of the distance between the weighted position and the position detection result, the standard deviation of the distance between the position where the weight is equal to or greater than a certain value, and the weight. It can be determined based on the radius of the smallest circle containing a certain position or more.
  • the position detection unit 34 and the position detection accuracy estimation unit 35 Based on the similarity between the reception feature amount acquired in advance using a wireless device at a known position and the reception feature amount acquired using a wireless device attached to the moving body, the known position x i and the respective weights w i ( Select multiple weighted positions.
  • the weight is, for example, the Euclidean distance or Manhattan distance between the received feature values, the angle formed between the received feature values, or the received feature value group acquired at a known position in advance and the received feature value acquired for the moving object. Can be determined based on Mahalanobis distance.
  • a weighted centroid is calculated from a plurality of selected weighted positions to obtain a position detection result x tilde, and a weighted standard deviation of the distance d i between the detected position and each selected known position is calculated.
  • the position detection result accuracy ⁇ tilde is used.
  • the wireless device attached to the mobile body In the system for detecting the position of the machine, it is possible to calculate the degree of similarity variation with a plurality of received feature amounts acquired in advance at the base position and estimate the accuracy of the position detection result.
  • the best mode for carrying out the first invention of the present invention based on the similarity between a reception feature amount acquired using a wireless device at a known position in advance and a reception feature amount acquired using a wireless device attached to a moving body.
  • the accuracy of the detected position can be estimated, and when the detected position is utilized, it can be used as a reference for judging the accuracy of the position. .
  • the detected position of the mobile terminal and the accuracy of the detected detection position are displayed together with the detected position of the mobile terminal.
  • the accuracy of the position can be presented.
  • information related to a position is selected according to the detected position and presented to the user, a wide range of information is selected and presented when the accuracy of the detected position is low.
  • the information to be presented can be selected according to the accuracy of the detected position, such as selecting and presenting only a narrow range of information when the accuracy of the position is high.
  • the price of the detected position can be determined based on the estimated accuracy of the detected position.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the second exemplary embodiment of the present invention.
  • the best mode for carrying out the second invention of the present invention is the base station 1 that is installed in the environment and transmits identification information for identifying a device by wireless communication, and a person or an object.
  • Mobile station 2 that receives identification information transmitted from base station 1 by wireless communication, position detection device 5 that detects the position of mobile station 2, and position detection result output device that outputs a position detection result 4.
  • the position detection program 6 is read by the position detection device 5 and controls the operation of the position detection device 5.
  • the CPU of the position detection device 5 executes the same processing as the processing by the position detection device 3 in the best mode for carrying out the first invention of the present invention under the control of the position detection program 6.
  • the position of the wireless device is detected and detected based on the similarity between the received feature amount acquired at a known position in advance using the wireless device and the received feature amount acquired using the wireless device.
  • the present invention can be applied to uses such as a program for realizing a position detection system capable of estimating position accuracy in a computer.
  • a position reception feature amount obtained by associating the received feature amount acquired in advance using a wireless device at a plurality of known positions with the position is compared with a reception feature amount acquired using a wireless device attached to the moving body.
  • Receiving feature amount matching means for acquiring a weight representing similarity to the received feature amount for each of the plurality of position reception feature amounts;
  • Position detection means for detecting the position of a radio attached to a moving body from a plurality of the position reception feature quantities and the weights acquired by the reception feature quantity comparison means;
  • Position detection that obtains and outputs an index indicating the degree of variation in weight from a plurality of the position reception feature quantities, the weights acquired by the reception feature quantity comparison means, and the position detection results obtained by the position detection means Accuracy estimation means;
  • a position detecting device comprising:
  • Appendix 2 The position detection apparatus according to appendix 1, wherein the reception feature amount matching unit calculates similarity between reception feature amounts based on a Euclidean distance between reception feature amounts.
  • the received feature amount matching unit calculates similarity between received feature amounts based on a Mahalanobis distance between a received feature amount group acquired in advance at a known position and a received feature amount acquired for a moving object.
  • the position detecting device according to Supplementary Note 1, wherein
  • the position detection unit calculates a weighted center of gravity from the plurality of position reception feature amounts and the weight obtained by the reception feature amount comparison unit, and sets the position as a position of a wireless device attached to a moving body.
  • the position detection device according to any one of appendix 1 to appendix 4.
  • the position detection means includes a position indicated by the plurality of position reception feature quantities corresponding to weights obtained by the reception feature quantity collation means and weights obtained by the reception feature quantity collation means with respect to weights obtained by the reception feature quantity collation means greater than a certain value.
  • the position detection apparatus according to any one of appendix 1 to appendix 4, wherein a weighted center of gravity is calculated from the position of the radio and the position of the wireless device attached to the moving body.
  • the position detection accuracy estimation unit uses a distance between a position indicated by the plurality of position reception feature amounts and a position detection result obtained by the position detection unit, and a weight obtained by the reception feature amount comparison unit. 7. The position detection device according to any one of appendix 1 to appendix 6, wherein a weighted standard deviation is calculated and output.
  • the position detection accuracy estimation means includes the corresponding position of the plurality of position reception feature values and the position detection result obtained by the position detection means for weights obtained by the reception feature matching means that are equal to or greater than a certain value.
  • the position detection device according to any one of appendix 1 to appendix 6, wherein the standard deviation of the distance to the metric is calculated and output.
  • a comparison is made between a plurality of position reception feature amounts obtained by associating the received feature amounts acquired in advance using a wireless device at known positions with the reception feature amounts acquired using a wireless device attached to the moving body. , Determine the weight representing the similarity with the received feature value for each of the plurality of position received feature values, From the plurality of position reception feature quantities and the acquired weights, detect the position of the wireless device attached to the moving body, A position detection method comprising: obtaining and outputting an index representing a degree of variation in weight from the plurality of position reception feature quantities, the acquired weight, and the acquired position detection result.
  • the similarity between the reception feature amounts is calculated based on a Mahalanobis distance between a reception feature amount group acquired in advance at a known position and a reception feature amount acquired for a moving object. Position detection method.
  • Appendix 13 The position according to any one of appendix 9 to appendix 12, wherein a weighted center of gravity is calculated from the plurality of position reception feature quantities and the acquired weights, and is set as a position of a wireless device attached to the moving body. Detection method.
  • a weighted centroid is calculated from the corresponding plurality of position reception feature quantities and the acquired weights for the acquired weights greater than or equal to a certain value, and set as the position of the wireless device attached to the moving body.
  • the position detection method according to any one of appendix 9 to appendix 12, characterized by:
  • the weighted standard deviation is calculated using the distance between the position indicated by the plurality of position reception feature quantities and the acquired position detection result, and the acquired weight, and is output as the index.
  • the position detection method according to any one of 9 to appendix 14.
  • a comparison is made between a plurality of position reception feature amounts obtained by associating the received feature amounts acquired in advance using a wireless device at known positions with the reception feature amounts acquired using a wireless device attached to the moving body.
  • a received feature amount matching process for obtaining a weight representing similarity with the received feature amount for each of a plurality of position received feature amounts,
  • a position detection process for detecting a position of a wireless device attached to a moving body from the plurality of position reception feature quantities and the weight obtained by the reception feature quantity collation process;
  • Position detection for obtaining and outputting an index indicating the degree of variation in weight from the plurality of position reception feature values, the weight obtained by the reception feature value matching process, and the position detection result obtained by the position detection process
  • Accuracy estimation process A program characterized by having executed.
  • a weighted centroid is calculated from the plurality of position reception feature quantities and the weights obtained in the reception feature quantity comparison process, and is set as a position of the wireless device attached to the moving body.
  • the program according to any one of appendix 17 to appendix 20.

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Abstract

　位置検出装置は、あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と位置とを対応付けた複数の位置受信特徴量と、移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量とを比較し、複数の位置受信特徴量毎の受信特徴量との類似性を表す重みを決定し、複数の位置受信特徴量と重みとから、移動体に取り付けた無線機の位置を検出し、複数の位置受信特徴量と、重みと、位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を求めて出力する。

Description

位置検出装置、方法及びプログラム
　本発明は、位置検出装置、方法及びプログラムに関し、特に、移動体に取り付けた無線機の位置を検出すると共に位置検出結果の精度を推定することを特徴とする位置検出装置、方法及びプログラムに関する。
　人や物などの移動体に取り付けた端末の位置を検出するシステムとして、無線ＬＡＮやＲＦＩＤなどの無線機を用いたシステムが提案されている。非特許文献１には、あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量との類似性に基づいて、移動体に取り付けた無線機の位置を検出するシステムが記載されている。
　このような無線機を用いた位置検出システムにおいては，位置検出結果の確からしさを知ることが位置検出結果を利活用する際に有用であり、位置を検出すると共に位置検出結果の確からしさ、すなわち、精度を推定する技術が提案されている。
　例えば、特許文献１には、受信強度と信号伝達時間のそれぞれに基づいて算定した送受信機間距離の一致度に基づいて、これらの送受信機間距離に基づいて検出した位置の精度を推定する技術が記載されている。また、特許文献２には、受信強度に基づいて算定された送受信機間距離と、算定された受信機間距離から最小二乗法を用いて検出した位置との整合性に基づいて検出した位置の精度を推定する技術が記載されている。
P. Bahl and V. N. Padmanabhan, RADAR: An In-Building RF-based User Location and Tracking System, IEEE INFOCOM 2000, Vol. 2, pp775-784, 2000
特開２００９－０４７５５６号公報 特開２００８－２４１２７８号公報
　上述の技術は、送受信機間の距離算出精度の推定結果に基づいて位置検出結果の精度を推定するものであった。送受信機間距離ではなく、あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量との類似性に基づいて移動体に取り付けた無線機の位置を検出するとともに、その精度を推定できるシステムは未だ実現されていない。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量との類似性に基づいて、移動体に取り付けた無線機の位置を検出するとともに位置検出結果の精度を推定することができる位置検出装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
　本発明は、あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と前記既知位置とを対応付けた複数の位置受信特徴量と、移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量とを比較し、複数の位置受信特徴量毎の受信特徴量との類似性を表す重みを決定する受信特徴量照合手段と、前記複数の位置受信特徴量と前記受信特徴量照合手段により得られた重みとから、移動体に取り付けた無線機の位置を検出する位置検出手段と、前記複数の位置受信特徴量と、前記受信特徴量照合手段により得られた重みと、前記位置検出手段で得られた位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を求めて出力する位置検出精度推定手段と、を有することを特徴とする位置検出装置である。
　本発明は、あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と前記既知位置とを対応付けた複数の位置受信特徴量と、移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量とを比較し、複数の位置受信特徴量毎の受信特徴量との類似性を表す重みを決定し、前記複数の位置受信特徴量と前記取得された重みとから、移動体に取り付けた無線機の位置を検出し、前記複数の位置受信特徴量と、前記取得された重みと、前記取得された位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を求めて出力することを特徴とする位置検出方法である。
　本発明は、情報処理装置に、あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と前記既知位置とを対応付けた複数の位置受信特徴量と、移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量とを比較し、複数の位置受信特徴量毎の受信特徴量との類似性を表す重みを取得する受信特徴量照合処理、前記複数の位置受信特徴量と前記受信特徴量照合処理で得られた重みとから、移動体に取り付けた無線機の位置を検出する位置検出処理、前記複数の位置受信特徴量と、前記受信特徴量照合処理で得られた重みと、前記位置検出処理で得られた位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を求めて出力する位置検出精度推定処理、を実行させることを特徴とするプログラムである。
　本発明によれば、あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量との類似性に基づいて、移動体に取り付けた無線機の位置を検出するとともに位置検出結果の精度を推定することができる。
図１は本発明の第１の実施形態の概要図である。 図２は本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。 図３は位置検出装置の動作を説明するためフローチャートである。 図４は受信特徴量の一例を示す図である。 図５は位置受信特徴量の一例を示す図である。 図６は位置検出および位置検出精度推定の例を示す図である。 図７は推定された位置検出精度の活用例を示す図である。 図８は第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態の概要図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
　図１および図２に示されるように、この位置検出システムは、環境に設置され装置を識別するための識別情報を無線通信により送信する基地局１（無線送信機）と、人や物などの移動体に取り付けられ基地局１が送信する識別情報を無線通信によって受信する移動局２（無線受信機）と、移動局２の位置を検出する位置検出装置３と、位置検出結果を出力する位置検出結果出力装置４とを備える。本実施形態では、基地局１は、例えば、基地局１ａ、基地局１ｂ、基地局１ｃ、基地局１ｄを含む。
　基地局１は、自身を他の基地局１と識別可能な識別子を有し、自身の識別子を含む信号を、無線通信により送信する装置である。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮシステムを用いた測位システムの場合、アクセスポイントを基地局１として使用することができる。このとき、アクセスポイントは、自身の識別子を含むビーコン信号を定期的に送信するか、もしくは、無線ＬＡＮ端末からの問い合わせに対する返信として、自身の識別子を含むビーコン信号を送信する。
　移動局２は、基地局１が送信する信号を受信し、基地局１の識別子を取得すると共に、信号を受信した際の受信強度を計測する装置である。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮシステムを用いた測位システムの場合、無線ＬＡＮ端末を移動局２として使用することができる。このとき、無線ＬＡＮ端末は、自身が使用する通信チャネルを切り替えながらアクセスポイントが定期的に送信するビーコン信号を受信するか、もしくは、自身が使用する通信チャネルを切り替えながら周囲のアクセスポイントに対して問い合わせ信号を送信すると共に、返信されたビーコン信号を受信する。
　位置検出装置３は、移動局２で得られた受信結果から受信特徴量を生成する受信特徴量生成部３１と、あらかじめ既知の位置で取得した受信特徴量を位置と対応付けて位置受信特徴量として記憶させておく位置受信特徴量記憶部３３と、受信特徴量生成部３１で生成した受信特徴量と位置受信特徴量記憶部３３に記憶された位置受信特徴量とを照合し、その類似性（類似の度合）を重みとして複数の重み付き位置を取得する受信特徴量照合部３２と、得られた複数の重み付き位置から重み付き重心を算出し位置検出結果とする位置検出部３４と、検出された位置と受信特徴量照合部３２で得られた複数の重み付き位置とから、重みのばらつき具合を表す指標を算出し位置検出結果の精度とする位置検出精度推定部３５とを備える。
　ここで、移動局２と位置検出装置３とは同一の装置で実現されても、個別の装置で実現されても良い。また、移動局２と位置検出装置３と位置検出結果出力装置４とは同一の装置で実現されても、個別の装置で実現されても良い。移動局２と位置検出装置３と、もしくは、移動局２と位置検出装置３と位置検出結果出力装置４とが個別の装置で実現される場合には、個別の装置同士は有線もしくは無線の通信路で接続されていればよい。
　次に、本実施形態にかかる位置検出装置の動作について図３のフローチャートを参照して説明する。
　受信特徴量生成部３１は、移動局２で得られた受信結果から受信特徴量を生成する（ステップＡ１）。受信特徴量は、受信した全ての基地局１毎の受信強度を成分とする特徴ベクトルで表される。例えば、受信特徴量は、図４に示すごとく、（基地局１ａ、基地局１ｂ、基地局１ｃ、基地局１ｄ、・・・）＝（－４５、－６８、－８０、－５２、・・・）のようになる。
　受信特徴量照合部３２は、受信特徴量生成部３１から入力される移動局２に関する受信特徴量と、位置受信特徴量記憶部３３にあらかじめ記憶された位置受信特徴量とを照合し、その類似性を重みとして複数の重み付き位置を取得する（ステップＡ２）。重み付き位置とは、位置受信特徴量が示す位置情報とこれに対応する重みを示す。位置受信特徴量は、あらかじめ取得した受信特徴量と、受信特徴量が取得された位置情報の組で表される。例えば，位置受信特徴量は、図５に示すごとく、位置情報を表す二次元座標（ｘ、ｙ）と、当該位置で取得された受信特徴量の組として位置受信特徴量記憶部３３に複数あらかじめ記憶される。重みは受信特徴量間の近さを定量化したものであり、受信特徴量間が近いほど大きい値となる。例えば、受信特徴量間のユークリッド距離やマンハッタン距離を算出し、算出した距離ｄから、正定数αおよび定数βを用いて－αｄ＋β、もしくは、定数αおよび定数βを用いてα／（ｄ＋β）、もしくは，定数αおよび正定数βを用いてα＾（－βｄ）などの単調非増加関数で算出される値を重みとすることができる。また、距離を介さずに直接特徴量間の近さを表す指標を求めるようにしてもよく、受信特徴量間の内積や成す角度のコサイン値や、あらかじめある既知位置で取得した受信特徴量群と移動体について取得した受信特徴との間のマハラノビス距離に基づく帰属確率を算出し重みとすることができる。
　位置検出部３４は、受信特徴量照合部３２から入力される複数の重み付き位置から重み付き重心を算出し位置検出結果とする（ステップＡ３）。このとき、重み付き重心ではなく、重みが一定以上の位置のみの重心を算出し位置検出結果としてもよい。
　位置検出精度推定部３５は、受信特徴量照合部３２から入力される複数の重み付き位置と、位置検出部３４から入力される位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を算出し位置検出結果の精度とする（ステップＡ４）。このとき、重みのばらつき具合は、重み付き位置と位置検出結果との間の距離の重み付き標準偏差や、重みが一定以上の位置と位置検出結果との間の距離の標準偏差や、重みが一定以上の位置を内包する最小円の半径などに基づいて決定できる。
　ここで、位置検出部３４および位置検出精度推定部３５の動作の一例を図６を参照して説明する。あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量との類似性に基づいて、既知位置ｘｉとそれぞれの重みｗｉ（重み付き位置）を複数選択する。重みは、例えば、受信特徴量間のユークリッド距離もしくはマンハッタン距離や、受信特徴量間の成す角度や、あらかじめある既知位置で取得した受信特徴量群と移動体について取得した受信特徴量との間のマハラノビス距離に基づいて決定できる。次に、選択した複数の重み付き位置から重み付き重心を算出して位置検出結果ｘチルダとすると共に、検出された位置と選択された各既知位置との距離ｄｉの重み付き標準偏差を算出して位置検出結果の精度σチルダとする。
　このようにして、あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量との類似性に基づいて、移動体に取り付けた無線機の位置を検出するシステムにおいて、あらかじめ基地の位置で取得した複数の受信特徴量との類似性のばらつき具合を算出し、位置検出結果の精度を推定できる。
　本発明の第１の発明を実施するための最良の形態の効果について説明する。本発明を実施するための最良の形態では、あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量との類似性に基づいて、移動体に取り付けた無線機の位置を検出するシステムにおいて、検出された位置の精度を推定でき、検出された位置を利活用する際にその位置の確からしさを判断する基準として用いることができる。
　例えば、携帯端末の位置を携帯端末の画面上に表示する際に、図７に示すごとく、検出された携帯端末の位置と共に、推定された検出位置の精度を表示することで、利用者へ検出位置の確からしさを提示できる。また、例えば、位置に関連する情報を、検出された位置に応じて選択し利用者へ提示する際に、検出された位置の精度が低いときには広い範囲の情報を複数選択して提示し、検出された位置の精度が高いときには狭い範囲の情報だけを選択して提示するなど、検出された位置の精度に応じて提示する情報を選択することもできる。また、例えば、位置情報を売買するシステムにおいて、検出された位置の価格を、推定された検出位置の精度に基づいて決定することもできる。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図８は本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
　図８を参照すると、本発明の第２の発明を実施するための最良の形態は、環境に設置され装置を識別するための識別情報を無線通信により送信する基地局１と、人や物などの移動体に取り付けられ基地局１が送信する識別情報を無線通信によって受信する移動局２と、移動局２の位置を検出する位置検出装置５と，位置検出結果を出力する位置検出結果出力装置４とを備える。位置検出用プログラム６は、位置検出装置５に読み込まれ位置検出装置５の動作を制御する。位置検出装置５のＣＰＵは、位置検出用プログラム６の制御により、本発明の第１の発明を実施するための最良の形態における位置検出装置３による処理と同一の処理を実行する。
　本発明によれば、無線機を用いてあらかじめ既知の位置で取得した受信特徴量と無線機を用いて取得した受信特徴量との類似性に基づいて無線機の位置を検出すると共に検出された位置の精度を推定できる位置検出システムをコンピュータに実現するためのプログラムといった用途に適用できる。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　（付記１）
　あらかじめ複数の既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と前記位置とを対応付けた位置受信特徴量と、移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量とを比較し、複数の位置受信特徴量毎の受信特徴量との類似性を表す重みを取得する受信特徴量照合手段と、
　複数の前記位置受信特徴量と前記受信特徴量照合手段により取得された重みとから、移動体に取り付けた無線機の位置を検出する位置検出手段と、
　複数の前記位置受信特徴量と、前記受信特徴量照合手段により取得された重みと、前記位置検出手段で得られた位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を求めて出力する位置検出精度推定手段と、
を有することを特徴とする位置検出装置。
　（付記２）
　前記受信特徴量照合手段は、受信特徴量間の類似性を受信特徴量間のユークリッド距離に基づいて算出する
ことを特徴とする付記１に記載の位置検出装置。
　（付記３）
　前記受信特徴量照合手段は、受信特徴量間の類似性を受信特徴量間の成す角度に基づいて算出する
ことを特徴とする付記１に記載の位置検出装置。
　（付記４）
　前記受信特徴量照合手段は、受信特徴量間の類似性を、あらかじめある既知位置で取得した受信特徴量群と移動体について取得した受信特徴量との間のマハラノビス距離に基づいて算出する
ことを特徴とする付記１に記載の位置検出装置。
　（付記５）
　前記位置検出手段は、前記複数の位置受信特徴量と前記受信特徴量照合手段で得られた重みとから重み付き重心を算出し、移動体に取り付けた無線機の位置とする
ことを特徴とする付記１から付記４のいずれかに記載の位置検出装置。
　（付記６）
　前記位置検出手段は、前記受信特徴量照合手段で得られた重みのうち一定値以上のものについて、対応する前記複数の位置受信特徴量が示す位置と前記受信特徴量照合手段で得られた重みとから重み付き重心を算出し、移動体に取り付けた無線機の位置とする
ことを特徴とする付記１から付記４のいずれかに記載の位置検出装置。
　（付記７）
　前記位置検出精度推定手段は、前記複数の位置受信特徴量が示す位置と前記位置検出手段で得られた位置検出結果との距離と、前記受信特徴量照合手段で得られた重みとを用いて重み付き標準偏差を算出し出力する
ことを特徴とする付記１から付記６のいずれかに記載の位置検出装置。
　（付記８）
　前記位置検出精度推定手段は、前記受信特徴照合手段で得られた重みのうち一定値以上のものについて、対応する前記複数の位置受信特徴量の位置と前記位置検出手段で得られた位置検出結果との距離の標準偏差を算出し出力する
ことを特徴とする付記１から付記６のいずれかに記載の位置検出装置。
　（付記９）
　あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と前記位置とを対応付けた複数の位置受信特徴量と、移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量とを比較し、複数の位置受信特徴量毎の受信特徴量との類似性を表す重みを決定し、
　前記複数の位置受信特徴量と前記取得された重みとから、移動体に取り付けた無線機の位置を検出し、
　前記複数の位置受信特徴量と、前記取得された重みと、前記取得された位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を求めて出力する
ことを特徴とする位置検出方法。
　（付記１０）
　前記受信特徴量間の類似性を受信特徴量間のユークリッド距離に基づいて算出する
ことを特徴とする付記９に記載の位置検出方法。
　（付記１１）
　前記受信特徴量間の類似性を受信特徴量間の成す角度に基づいて算出する
ことを特徴とする付記９に記載の位置検出方法。
　（付記１２）
　前記受信特徴量間の類似性を、あらかじめある既知位置で取得した受信特徴量群と移動体について取得した受信特徴量との間のマハラノビス距離に基づいて算出する
ことを特徴とする付記９に記載の位置検出方法。
　（付記１３）
　前記複数の位置受信特徴量と前記取得された重みとから重み付き重心を算出し、移動体に取り付けた無線機の位置とする
ことを特徴とする付記９から付記１２のいずれかに記載の位置検出方法。
　（付記１４）
　前記取得された重みのうち一定値以上のものについて、対応する前記複数の位置受信特徴量と前記取得された重みとから重み付き重心を算出し、移動体に取り付けた無線機の位置とする
ことを特徴とする付記９から付記１２のいずれかに記載の位置検出方法。
　（付記１５）
　前記複数の位置受信特徴量が示す位置と前記取得された位置検出結果との距離と、前記取得された重みとを用いて重み付き標準偏差を算出し前記指標として出力する
ことを特徴とする付記９から付記１４のいずれかに記載の位置検出方法。
　（付記１６）
　前記受信特徴照合手段で得られた重みのうち一定値以上のものについて、対応する前記複数の位置受信特徴量の位置と前記取得された位置検出結果との距離の標準偏差を算出し前記指標として出力する
ことを特徴とする付記９から付記１４のいずれかにに記載の位置検出方法。
　（付記１７）
　情報処理装置に、
　あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と前記位置とを対応付けた複数の位置受信特徴量と、移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量とを比較し、複数の位置受信特徴量毎の受信特徴量との類似性を表す重みを取得する受信特徴量照合処理、
　前記複数の位置受信特徴量と前記受信特徴量照合処理で得られた重みとから、移動体に取り付けた無線機の位置を検出する位置検出処理、
　前記複数の位置受信特徴量と、前記受信特徴量照合処理で得られた重みと、前記位置検出処理で得られた位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を求めて出力する位置検出精度推定処理、
を実行させることを特徴とするプログラム。
　（付記１８）
　前記受信特徴量照合処理では、受信特徴量間の類似性を受信特徴量間のユークリッド距離に基づいて算出する
ことを特徴とする付記１７に記載のプログラム。
　（付記１９）
　前記受信特徴量照合処理では、受信特徴量間の類似性を受信特徴量間の成す角度に基づいて算出する
ことを特徴とする付記１７に記載のプログラム。
　（付記２０）
　前記受信特徴量照合処理では、受信特徴量間の類似性を、あらかじめある既知位置で取得した受信特徴量群と移動体について取得した受信特徴量との間のマハラノビス距離に基づいて算出する
ことを特徴とする付記１７に記載のプログラム。
　（付記２１）
　前記位置検出処理では、前記複数の位置受信特徴量と前記受信特徴量照合処理で得られた重みとから重み付き重心を算出し、移動体に取り付けた無線機の位置とする
ことを特徴とする付記１７から付記２０のいずれかに記載のプログラム。
　（付記２２）
　前記位置検出処理は、前記受信特徴量照合処理で得られた重みのうち一定値以上のものについて、対応する前記複数の位置受信特徴量と前記受信特徴量照合処理で得られた重みとから重み付き重心を算出し、移動体に取り付けた無線機の位置とする
ことを特徴とする付記１７から付記２０のいずれかに記載のプログラム。
　（付記２３）
　前記位置検出精度推定処理では、前記複数の位置受信特徴量が示す位置と前記位置検出処理で得られた位置検出結果との距離と、前記受信特徴量照合処理で得られた重みとを用いて重み付き標準偏差を算出し出力する
ことを特徴とする付記１７から付記２２のいずれかに記載のプログラム。
　（付記２４）
　前記位置検出精度推定処理は、前記受信特徴照合処理で得られた重みのうち一定値以上のものについて、対応する前記複数の位置受信特徴量の位置と前記位置検出処理で得られた位置検出結果との距離の標準偏差を算出し出力する
ことを特徴とする付記１７から付記２２のいずれかに記載のプログラム。
　以上、好ましい実施の形態をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形し実施することが出来る。
　この出願は、２０１２年２月２４日に出願された日本出願特願２０１２－０３８３４９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１　　　基地局
　２　　　移動局
　３　　　位置検出装置
　４　　　位置検出結果出力装置
　３１　　受信特徴量生成部
　３２　　受信特徴量照合部
　３３　　位置受信特徴量記憶部
　３４　　位置検出部
　３５　　位置検出精度推定部

Claims (10)

  1. 　あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と前記位置とを対応付けた複数の位置受信特徴量と、移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量とを比較し、複数の位置受信特徴量毎の受信特徴量との類似性を表す重みを決定する受信特徴量照合手段と、
    　前記複数の位置受信特徴量と前記受信特徴量照合手段により得られた重みとから、移動体に取り付けた無線機の位置を検出する位置検出手段と、
    　前記複数の位置受信特徴量と、前記受信特徴量照合手段により得られた重みと、前記位置検出手段で得られた位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を求めて出力する位置検出精度推定手段と、
    を有することを特徴とする位置検出装置。
  2. 　前記受信特徴量照合手段は、受信特徴量間の類似性を受信特徴量間のユークリッド距離に基づいて算出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
  3. 　前記受信特徴量照合手段は、受信特徴量間の類似性を受信特徴量間の成す角度に基づいて算出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
  4. 　前記受信特徴量照合手段は、受信特徴量間の類似性を、あらかじめある既知位置で取得した受信特徴量群と移動体について取得した受信特徴量との間のマハラノビス距離に基づいて算出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
  5. 　前記位置検出手段は、前記複数の位置受信特徴量と前記受信特徴量照合手段で得られた重みとから重み付き重心を算出し、移動体に取り付けた無線機の位置とする
    ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の位置検出装置。
  6. 　前記位置検出手段は、前記受信特徴量照合手段で得られた重みのうち一定値以上のものについて、対応する前記複数の位置受信特徴量と前記受信特徴量照合手段で得られた重みとから重み付き重心を算出し、移動体に取り付けた無線機の位置とする
    ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の位置検出装置。
  7. 　前記位置検出精度推定手段は、前記複数の位置受信特徴量が示す位置と前記位置検出手段で得られた位置検出結果との距離と、前記受信特徴量照合手段で得られた重みとを用いて重み付き標準偏差を算出し出力する
    ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の位置検出装置。
  8. 　前記位置検出精度推定手段は、前記受信特徴照合手段で得られた重みのうち一定値以上のものについて、対応する前記複数の位置受信特徴量の位置と前記位置検出手段で得られた位置検出結果との距離の標準偏差を算出し出力する
    ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の位置検出装置。
  9. 　あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と前記位置とを対応付けた複数の位置受信特徴量と、移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量とを比較し、複数の位置受信特徴量毎の受信特徴量との類似性を表す重みを決定し、
    　前記複数の位置受信特徴量と前記取得された重みとから、移動体に取り付けた無線機の位置を検出し、
    　前記複数の位置受信特徴量と、前記取得された重みと、前記取得された位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を求めて出力する
    ことを特徴とする位置検出方法。
  10. 　情報処理装置に、
    　あらかじめ既知の位置で無線機を用いて取得した受信特徴量と前記位置とを対応付けた複数の位置受信特徴量と、移動体に取り付けた無線機を用いて取得した受信特徴量とを比較し、複数の位置受信特徴量毎の受信特徴量との類似性を表す重みを取得する受信特徴量照合処理、
    　前記複数の位置受信特徴量と前記受信特徴量照合処理で得られた重みとから、移動体に取り付けた無線機の位置を検出する位置検出処理、
    　前記複数の位置受信特徴量と、前記受信特徴量照合処理で得られた重みと、前記位置検出処理で得られた位置検出結果とから、重みのばらつき具合を表す指標を求めて出力する位置検出精度推定処理、
    を実行させることを特徴とするプログラム。
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