WO2017085758A1 - 情報処理装置、位置推定プログラム及び位置推定方法 - Google Patents

情報処理装置、位置推定プログラム及び位置推定方法 Download PDF

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WO2017085758A1
WO2017085758A1 PCT/JP2015/082104 JP2015082104W WO2017085758A1 WO 2017085758 A1 WO2017085758 A1 WO 2017085758A1 JP 2015082104 W JP2015082104 W JP 2015082104W WO 2017085758 A1 WO2017085758 A1 WO 2017085758A1
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transmitter
information processing
processing apparatus
value
beacon signal
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PCT/JP2015/082104
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English (en)
French (fr)
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陽介 千田
奥津 明彦
崇尚 杉本
隼人 名越
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富士通株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/68Marker, boundary, call-sign, or like beacons transmitting signals not carrying directional information
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-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
    • G01S5/0295Proximity-based methods, e.g. position inferred from reception of particular signals
    • G01S5/02955Proximity-based methods, e.g. position inferred from reception of particular signals by computing a weighted average of the positions of the signal transmitters

Definitions

  • the present invention relates to an information processing apparatus, a position estimation program, and a position estimation method.
  • the radio wave intensity is uneven due to signal attenuation due to obstacles, signal amplification due to reflection, or the like.
  • the propagation characteristics of radio waves cause unevenness in radio wave intensity not only by position but also by time, and the result of calculation varies depending on the time for calculating the position.
  • the disclosed technique aims to provide an information processing apparatus, a position estimation program, and a position estimation method that improve the accuracy of position estimation.
  • the disclosed technology is an information processing apparatus that estimates a position based on a received beacon signal, and a reception unit that receives a beacon signal including an identifier that identifies the transmitter from each of a plurality of transmitters, and a preset setting
  • An acquisition unit that acquires a predetermined number of beacon signals in which the radio field intensity for each identifier has a maximum value for each period, and the predetermined number of beacon signals for each period;
  • a position calculation unit that calculates position information indicating the position of the information processing device based on transmitter position information indicating the position of the transmitter included in each of the information processing apparatuses.
  • the above units may be a computer-readable storage medium storing a program or a method for causing the above units to be executed by a computer as a procedure.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of position estimation in the embodiment.
  • the information processing apparatus 100 is attached to, for example, a user of the information processing apparatus 100, and a plurality of transmitters 10-1, 10-2, 10-3, 10 placed at locations where the user moves. -4 and 10-5 are received. Then, the information processing apparatus 100 according to the present embodiment estimates the current position of the information processing apparatus 100 from the received signal, and transmits the position information of the estimation result to the server 200.
  • the number of transmitters is five, but the number of transmitters is arbitrary, and it is assumed that there are up to (N ⁇ 1). Further, in the following description, when the transmitters 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5,..., 10- (N-1) are not distinguished, Called transmitter 10.
  • the information processing apparatus 100 and the server 200 of this embodiment can communicate with each other.
  • the information processing apparatus 100 and the server 200 are included in the position estimation system 300.
  • the server 200 executes various processes using the position information transmitted from the information processing apparatus 100.
  • the server 200 displays a user's movement trajectory based on the position information transmitted from the information processing apparatus 100.
  • the information processing apparatus 100 is attached to the user, but is not limited thereto.
  • the information processing apparatus 100 according to the present embodiment may be mounted on, for example, a cart installed in a store.
  • the position estimation system 300 of the present embodiment can be applied to any field as long as it uses the movement trajectory of the moving body of the information processing apparatus 100.
  • the information processing apparatus 100 may be attached to the care recipient in order to grasp the state of wrinkles of the care recipient.
  • the position estimation system 300 of the present embodiment is applied to management of workers in a factory, the information processing apparatus 100 is provided to the worker in order to grasp the movement of the worker in the factory or the like. It may be attached.
  • Each transmitter 10 transmits a beacon signal.
  • the beacon signal transmitted from each transmitter 10 includes identification information for specifying the transmitter 10 that is the source of the beacon signal.
  • the identification information includes a transmitter ID that is an identifier of the transmitter 10 and position information indicating the position of the transmitter 10. Note that the position information of the present embodiment may be shown in two dimensions or in three dimensions.
  • the information processing apparatus 100 acquires a beacon signal having a maximum radio wave intensity for each transmitter 10 during a predetermined period.
  • the beacon signal of this embodiment is a signal acquired not discretely but discretely.
  • the information processing apparatus 100 acquires a predetermined number of beacon signals for each transmitter 10 in descending order of the maximum value of the radio wave intensity, and based on the position of the transmitter 10 that transmitted the acquired beacon signal, the information processing apparatus 100 Is estimated.
  • the predetermined period is ⁇ T.
  • the information processing apparatus 100 receives a beacon signal from each of the transmitters 10-1 to 10-5 during a predetermined period ⁇ T from time Tn to time Tn + 1.
  • the information processing apparatus 100 acquires the beacon signal having the maximum radio field intensity among the beacon signals received from the transmitter 10-1 during the predetermined period ⁇ T, and the transmitter ID of the transmitter 10-1 and The value of the radio wave intensity of the beacon signal is associated and held.
  • the information processing apparatus 100 acquires a beacon signal having the highest radio field intensity among beacon signals received from the transmitter 10-2 during the predetermined period ⁇ T, and transmits the transmitter ID of the transmitter 10-2 and the beacon signal. Are associated with each other and stored.
  • the information processing apparatus 100 acquires the maximum value of the radio field intensity for all the transmitters 10 that have received the beacon signal during the predetermined period ⁇ T.
  • the information processing apparatus 100 extracts a predetermined number of beacon signals in descending order of the acquired maximum value of the radio wave intensity.
  • the predetermined number is assumed to be three.
  • the transmitter that has transmitted the beacon signal with the maximum maximum value of the radio field strength is the transmitter 10-3
  • the transmitter that has transmitted the beacon signal with the maximum maximum value of the radio field strength is the transmitter 10-2.
  • a transmitter that transmits a beacon signal with the largest maximum value of radio wave intensity will be described as transmitter 10-4.
  • the information processing apparatus 100 receives the beacon signal with the maximum radio field intensity received from the transmitter 10-3, the beacon signal with the maximum radio field intensity received from the transmitter 10-2, and the transmitter 10 -4, the beacon signal having the maximum radio field intensity received from -4 is extracted.
  • the information processing apparatus 100 uses the position information indicating the position of each of the transmitters 10-2, 10-3, and 10-4 included in each beacon signal to obtain position information indicating the current position of the own apparatus. calculate.
  • the information processing apparatus 100 resets the maximum value of the radio wave intensity of the extracted beacon signal and performs the same process again.
  • a beacon signal with a large maximum value of radio field intensity is extracted for reception, and information processing is performed based on position information of the transmitter 10 included in the extracted beacon signal.
  • the position information of the device 100 is calculated.
  • the predetermined period ⁇ T is about several seconds. For this reason, even if the reception status of the beacon signal by the information processing apparatus 100 changes every moment due to the movement of the information processing apparatus 100, the presence of an obstacle, or the like, the position according to the time can be estimated. Therefore, according to this embodiment, the accuracy of position estimation can be improved.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the information processing apparatus according to the first embodiment.
  • the information processing apparatus 100 includes an antenna 101, a CPU (Central Processing Unit) 102, a memory 103, a power supply 104, a communication device 105, an output device 106, an input device 107, and a sensor 108.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the antenna 101 is for receiving a beacon signal.
  • the CPU 102 reads out various programs stored in the memory 103 and performs various calculations.
  • the memory 103 stores the position estimation program of the present embodiment, the value of the processing result of the CPU 102, and the like.
  • the power source 104 supplies power to the information processing apparatus 100.
  • the communication device 105 transmits the estimated position information and the like to the server 200.
  • the output device 106 outputs various types of information by, for example, blinking a display or LED (Light Emitting Diode), sound or vibration.
  • the input device 107 receives input of information and instructions to the information processing device 100.
  • the sensor 108 is an acceleration sensor for detecting a moving speed or the like of a user wearing the information processing apparatus 100, a gyro sensor for detecting the inclination of the information processing apparatus 100, a geomagnetic sensor, or the like.
  • the information processing apparatus 100 only needs to include the antenna 101, the CPU 102, the memory 103, and the power supply 104, and other configurations are not essential.
  • the hardware configuration of the server 200 according to the present embodiment is the same as that of a general computer having an arithmetic processing unit and a storage device, and thus description thereof is omitted.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating functions of the information processing apparatus according to the first embodiment.
  • the information processing apparatus 100 according to the present embodiment includes a position estimation processing unit 110.
  • the position estimation processing unit 110 is realized by the CPU 102 reading and executing a position estimation program stored in the memory 103.
  • the position estimation processing unit 110 of the present embodiment includes a signal acquisition unit 111, a time measurement unit 112, a section maximum value acquisition unit 113, a sorting unit 114, a position calculation unit 115, a position information output unit 116, an attenuation amount calculation unit 117, and a section initial stage.
  • a value calculation unit 118 is included.
  • the signal acquisition unit 111 acquires the beacon signal received by the antenna 101 for each transmitter 10.
  • the timer 112 measures the predetermined period ⁇ T.
  • the period ⁇ T is one section. Therefore, when ⁇ T has elapsed from a certain time Tn, the time measuring unit 112 starts measuring the predetermined period ⁇ T as the next section.
  • the section maximum value acquisition unit 113 acquires m beacon signals having the maximum radio field intensity values from the beacon signals received from the transmitters 10 in the predetermined period ⁇ T in descending order of the maximum value.
  • the sorting unit 114 arranges the beacon signals acquired by the section maximum value acquisition unit 113 in descending order of the maximum value.
  • the position calculation unit 115 acquires position information indicating the position of the transmitter 10 that is a transmission source of each beacon signal included in each beacon signal from m beacon signals, and based on the position information, the information processing apparatus Position information indicating the current estimated position of 100 is calculated.
  • the position information output unit 116 outputs the calculated position information.
  • the position information output unit 116 of this embodiment may output the position information to the output device 106 of the information processing apparatus 100 or may output it to the server 200.
  • the attenuation amount calculation unit 117 calculates the maximum attenuation amount of the radio wave intensity during the predetermined period ⁇ T, which is assumed from the moving speed of the information processing apparatus 100.
  • the section initial value calculation unit 118 determines the m beacon signals in the next section based on the radio field intensity of the m beacon signals acquired by the sorting unit 114 and the maximum attenuation calculated by the attenuation calculation unit 117. Calculate the initial value of the radio wave intensity.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining processing for obtaining the maximum value of the radio wave intensity for each section.
  • the section maximum value acquisition unit 113 sets the predetermined period ⁇ T from time (n ⁇ 1) ⁇ T to time n ⁇ T as section K, and the radio field intensity of the beacon signal transmitted from the transmitter 10-j in section K The example which acquires the maximum value of is shown.
  • the signal acquisition unit 111 acquires a beacon signal transmitted from the transmitter 10-j at each of times t1, t2, t3, and t4.
  • the radio wave intensity of the beacon signal acquired at time t1 is R j (t1)
  • the radio wave intensity of the beacon signal acquired at time t2 is R j (t2)
  • radio wave intensity of the signal is R j (t3)
  • radio field intensity acquired beacon signal at time t4 is R j (t4).
  • the section maximum value acquisition unit 113 acquires the beacon signal acquired at time t3 as the beacon signal having the maximum radio field intensity among the beacon signals transmitted from the transmitter 10-j in the section K.
  • the section maximum value acquisition unit 113 of the present embodiment acquires a beacon signal having a maximum radio field intensity as shown in FIG. 4 for all transmitters 10 that have received the beacon signal.
  • FIG. 5A is an example of a flowchart illustrating processing for acquiring the maximum value of the radio field intensity by the section maximum value acquisition unit.
  • the section maximum value acquisition unit 113 according to the present embodiment performs, for example, the process illustrated in FIG. 5A on all transmitters 10 that have transmitted beacon signals for each section, so that each transmitter 10 has a section-specific value. Get the maximum value of radio field strength. Note that the process illustrated in FIG. 5A starts when the information processing apparatus 100 is activated.
  • the information processing apparatus 100 initializes the value of the radio field intensity stored in association with the transmitter ID in a predetermined storage area of the memory 103 by the section initial value calculation unit 118 (step S501). Details of the initialization process will be described later.
  • the information processing apparatus 100 causes the time measuring unit 112 to start measuring the predetermined period ⁇ T.
  • the activation of the information processing apparatus 100 is, for example, that the information processing apparatus 100 is turned on.
  • the information processing apparatus 100 determines whether the radio wave intensity value of the received beacon signal is larger than the radio wave intensity value associated with the transmitter ID, by using the section maximum value acquisition unit 113 (Ste S502).
  • the section maximum value acquisition unit 113 receives the radio field intensity value associated with the transmitter ID.
  • the radio wave intensity value of the beacon signal is updated (step S503).
  • step S502 if the value of the radio field intensity of the received beacon signal is equal to or less than the value of the corresponding radio field intensity, the information processing apparatus 100 determines whether or not one section of the predetermined period ⁇ T has been completed by the time measuring unit 112. Is determined (step S504).
  • step S504 when one section has not ended, the information processing apparatus 100 returns to step S502.
  • step S504 when the predetermined period ⁇ T elapses and one section ends, the information processing apparatus 100 uses this beacon signal as a beacon signal in this section (step S505). In other words, the information processing apparatus 100 acquires the value of the radio wave intensity associated with the transmitter ID as a beacon signal of the transmitter 10 corresponding to the transmitter ID in this section.
  • the information processing apparatus 100 determines whether the power is turned off (step S506). If the power is not turned off in step S506, the information processing apparatus 100 returns to step S501. If the power is turned off in step S506, the information processing apparatus 100 ends the process.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating a memory structure used in the process of FIG. 5A.
  • the transmitter ID of the beacon signal and the value of the radio wave intensity acquired by the section maximum value acquisition unit 113 are rearranged by the sorting unit 114 in descending order of the radio wave intensity value and stored in the memory. Store.
  • the sorting unit 114 uses the transmitter ID and the transmitter ID in the data structure array BestM [] in which the area for storing the transmitter ID and the area for storing the value of the radio wave intensity are associated with each other. Are arranged in descending order of the value of the radio field intensity.
  • each transmitter 10 is X j and the radio wave intensity of the beacon signal at time t is R j (t).
  • j 0, 1, 2,..., N ⁇ 1.
  • radio field intensity R j (t) is intended to continuously receive a value received discretely, the receiving frequency is unspecified.
  • the position information Xj in the present embodiment means a vector. Accordingly, in the expressions in the following description, the expressions including the position information Xj all mean vectors.
  • the position information of this embodiment may be indicated by a two-dimensional vector indicated by an x-axis value and a y-axis value, or may be indicated by a three-dimensional vector obtained by adding a z-axis value.
  • the x-axis value and the y-axis value may be the horizontal length and the vertical length from the reference position. The vertical direction and the horizontal direction may be set in advance, or the north direction may be set as the vertical direction.
  • the x-axis value and the y-axis value may be latitude and longitude.
  • the sequence of j be L1, L2,..., LN.
  • m is a constant not less than 3 and not more than N.
  • the function f (R) in the equation (1) is a weighting function, for example, an increasing function as shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the function f (R).
  • the function f (R) may be, for example, the reciprocal of the logical value of the distance shown in the following formula (2).
  • R 0 is the radio wave intensity at a reference distance (for example, 1 m)
  • k is a constant.
  • the weighted thus, than transmitter 10 maximum maxR n j of the radio wave intensity originated the small beacon signals, transmitters maximum maxR n j of the radio wave intensity originated the large beacon signal A position close to 10 can be set as the estimated position of the information processing apparatus 100.
  • the attenuation amount calculation unit 117 calculates the maximum attenuation amount from the maximum value maxR n j of the radio wave intensity in the predetermined period ⁇ T that is assumed from the moving speed of the information processing apparatus 100.
  • the moving speed of the information processing apparatus 100 has a limit
  • the distance that the information processing apparatus 100 can move during the predetermined period ⁇ T has an upper limit. This means that there is an upper limit to the decay rate of the radio wave intensity of the beacon signal received by the information processing apparatus 100.
  • R 0 is the radio wave intensity at a reference distance (for example, 1 m)
  • k is a constant.
  • the maximum attenuation that the radio field intensity R j (t) can attenuate during the predetermined period ⁇ T is represented by ⁇ R.
  • the maximum value lmaxR n j of the radio wave intensity of the beacon signal of theoretical may be, between the maximum value lmaxR n j on maximum maxR n j and theory, holds the relationship shown in the following equation (3) it is conceivable that.
  • the relation between the maximum value maxR n j and the theoretical maximum value lmaxR n j may be maxR n + 1 j ⁇ lmaxR n + 1 j depending on the reception state of the beacon signal.
  • the attenuation amount calculation unit 117 detects the moving speed of the information processing apparatus 100 using, for example, an acceleration sensor included in the sensor 108 of the information processing apparatus 100, and determines the predetermined period of the information processing apparatus 100 from the moving speed and the predetermined period ⁇ T. The moving distance at ⁇ T is obtained. Then, the attenuation amount calculation unit 117 calculates the distance between the information processing apparatus 100 and the transmitter 10-j in the next section K + 1 based on the estimated position of the information processing apparatus 100 estimated in the section K and the movement distance. To do.
  • the attenuation amount calculation unit 117 uses the maximum value maxR n j of the beacon signal in the section K and the distance between the information processing apparatus 100 and the transmitter 10-j, and the maximum radio field intensity in the section K.
  • the maximum attenuation amount ⁇ R (theoretical value) assumed from the value maxR n j is calculated.
  • the information processing apparatus 100 detects the moving speed of the own apparatus, but the present invention is not limited to this.
  • a moving speed of the information processing apparatus 100 for calculating the maximum attenuation amount ⁇ R may be set in advance. In this case, it is preferable that the set moving speed is the maximum moving speed that the information processing apparatus 100 can take.
  • the section initial value calculation unit 118 subtracts the maximum attenuation ⁇ R from the value of the radio wave intensity corresponding to each transmitter ID while maintaining the arrangement order of the transmitter IDs in the array BestM []. May be set as the initial value of the radio field intensity in the next section.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the information processing apparatus according to the first embodiment.
  • the position estimation processing unit 110 sets the value of the variable k to 0 (step S701), and sets the value of the transmitter ID in the array BestM [k] to -1. (Step S702). Note that the case where the value of the transmitter ID is -1 indicates a case where the transmitter ID is not possible.
  • the position estimation processing unit 110 determines whether or not the value of the variable k + 1 is smaller than m (step S703). In step S703, when the value of the variable k + 1 is smaller than m, the position estimation processing unit 110 returns to step S702. In step S703, when the value of the variable k + 1 is greater than or equal to m, the position estimation processing unit 110 resets the elapsed time by using the time measuring unit 112 (step S704). That is, the position estimation processing unit 110 according to the present embodiment performs an initialization process in which the value of the transmitter ID in the array BestM [] is set to ⁇ 1 by the processes from step S701 to step S703.
  • step S704 the time measuring unit 112 determines whether or not the predetermined period ⁇ T has elapsed (step S705).
  • step S705 when the predetermined period ⁇ T has elapsed, the position estimation processing unit 110 proceeds to step S718 described later.
  • step S705 when the predetermined period ⁇ T has not elapsed, the position estimation processing unit 110 determines whether the antenna 101 receives a beacon signal from each transmitter 10 by the signal acquisition unit 111 (step S706). ).
  • step S706 if not received, the position estimation processing unit 110 returns to step S705.
  • the position estimation processing unit 110 causes the signal acquisition unit 111 to set the transmitter ID included in the received beacon signal to the value of ID and set the radio wave intensity to the value of radio wave intensity R ( Step S707).
  • the position estimation processing unit 110 sets the value of the variable k to 0 by the section maximum value acquisition unit 113 (step S708), and the value set in step S707 is the transmitter ID of the array BestM [k]. It is determined whether or not it is included in the value (step S709).
  • step S709 when the transmitter ID set in step S707 is included in the array BestM [k], the section maximum value acquisition unit 113 proceeds to step S715 described later. If the transmitter ID set in step S707 is not included in the array BestM [k] in step S709, the section maximum value acquisition unit 113 determines whether or not the transmitter ID value in the array BestM [k] is -1. Is determined (step S710).
  • step S710 when the value of the transmitter ID in the array BestM [k] is -1, the section maximum value acquisition unit 113 proceeds to step S714 to be described later. If the value of the transmitter ID in the array BestM [k] is not ⁇ 1 in step S710, the section maximum value acquisition unit 113 determines whether or not the value of the variable k + 1 is smaller than m (step S711).
  • step S711 when the value of the variable k + 1 is smaller than m, the section maximum value acquisition unit 113 returns to step S709.
  • step S711 when the value of the variable k + 1 is greater than or equal to m, the section maximum value acquisition unit 113 receives the radio wave intensity R set in step S707 corresponding to the transmitter ID in the array BestM [m ⁇ 1]. It is determined whether or not the intensity is greater than R (step S712). That is, the section maximum value acquisition unit 113 determines whether or not the radio wave intensity R set in step S707 is larger than the smallest radio wave intensity value in the array BestM [].
  • step S712 if the value of the radio field intensity R is equal to or less than the radio field intensity R corresponding to the transmitter ID in the array BestM [m ⁇ 1], the section maximum value acquisition unit 113 returns to step S605.
  • step S712 If the value of the radio field strength R is greater than the radio field strength R corresponding to the transmitter ID in the array BestM [m ⁇ 1] in step S712, the section maximum value acquisition unit 113 transmits the transmitter in the array BestM [m ⁇ 1].
  • Each of the value of ID and the value of radio field intensity R is updated to the value set in step S707 (step S713), and the process proceeds to step S717 described later.
  • step S710 when the value of the transmitter ID in the array BestM [k] is ⁇ 1, the section maximum value acquisition unit 113 sets the value of the transmitter ID and the value of the radio wave intensity R in the array BestM [k]. Are updated to the values set in step S707 (step S714), and the process proceeds to step S717 described later.
  • the section maximum value acquisition unit 113 sets the value of the radio wave intensity R set in step S707 to the array BestM [k]. In step S715, it is determined whether the radio wave intensity R corresponding to the transmitter ID is greater than the radio wave intensity R.
  • step S715 when the value of the radio wave intensity R set in step S707 is equal to or less than the radio wave intensity R corresponding to the transmitter ID in the array BestM [k], the sorting unit 114 returns to step S605.
  • step S715 when the value of the radio wave intensity R set in step S707 is larger than the radio wave intensity R corresponding to the transmitter ID in the array BestM [k], the sorting unit 114. Updates the value of the radio wave intensity R corresponding to the transmitter ID in the array BestM [k] to the radio wave intensity R set in step S707 (step S716), and proceeds to step S717 described later.
  • the position estimation processing unit 110 sorts the array BestM [] in descending order of the radio wave intensity R by the sorting unit 114 (step S717), and returns to step S705.
  • step S717 in the array BestM [], the radio wave intensity R corresponding to the array BestM [0] is the highest, and the radio wave intensity R corresponding to the array BestM [m ⁇ 1] is the lowest. At this time, the transmitter ID value of -1 is not considered.
  • step S708 by the processing from step S708 to step S717, m beacon signals having the maximum radio field intensity for each transmitter ID are acquired in descending order of the maximum value, and m transmissions are made in the array BestM [].
  • the machine ID and the radio wave intensity are stored in association with each other.
  • the position estimation processing unit 110 causes the position calculation unit 115 to calculate position information indicating the current estimated position of the information processing apparatus 100 using the array BestM [] (step S718). ).
  • the position calculation unit 115 may calculate the position information using Expression (1). Details of the processing in step S718 will be described later.
  • the position estimation processing unit 110 sets the value of the variable k to 0 (step S719), and the attenuation amount calculation unit 117 subtracts ⁇ R from the radio wave intensity R corresponding to the array BestM [k] (step S720). ). Subsequently, the attenuation amount calculation unit 117 determines whether or not the value of the variable k + 1 is smaller than m (step S721). In step S721, when the value of the variable k + 1 is smaller than m, the attenuation amount calculation unit 117 returns to step S720.
  • step S721 when the value of the variable k + 1 is greater than or equal to m, the position estimation processing unit 110 determines whether or not the information processing apparatus 100 has been powered off (step S722). If the power is not turned off in step S722, the position estimation processing unit 110 returns to step S604. If the power is turned off in step S722, the position estimation processing unit 110 ends the process.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining processing of the position calculation unit of the first embodiment.
  • the flowchart shown in FIG. 8 explains the processing in step S718 of FIG. 7, and is a flowchart of the calculation of equation (1).
  • step S803 If the value of the transmitter ID is ⁇ 1 in step S803, the position calculation unit 115 Advances to step S808 described below.
  • step S803 if the value of the transmitter ID is not -1, the position calculation unit 115 calculates the weighting amount W using the weighting function f (R) shown in the equation (2) (step S804).
  • Ro [] in step S804 is a value obtained by measuring the radio field intensity directly below each transmitter 10 in advance.
  • the position calculation unit 115 adds the weighting amount W to the denominator value sumW (step S805). Subsequently, the position calculation unit 115 adds a value obtained by multiplying the numerator value sumP by the weighting amount W, the transmitter ID of the array BestM [k], and the position information of the transmitter 10 (step S806).
  • the value sumP is an expression that includes the location information X j, which means vector.
  • step S807 the position calculation unit 115 determines whether or not the value of the variable k + 1 is smaller than m (step S807). If the value of the variable k + 1 is smaller than m in step S807, the position calculation unit 115 returns to step S803.
  • step S807 If the value of the variable k + 1 is greater than or equal to m in step S807, the position calculation unit 115 divides the numerator value sumP by the denominator value sumW to obtain position information indicating the current position of the information processing apparatus 100 (step S808). ), Go to Step S719.
  • the position information calculated in step S808 may be output to the server 200 or the output device 106 of the information processing apparatus 100 by the position information output unit 116.
  • the position information output unit 116 outputs the position information calculated in step S808 as information indicating the estimated current position. At this time, the position information output unit 116 may output a value indicating the accuracy of estimation together with the position information.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the replacement of the upper m positions in the array BestM [].
  • FIG. 9 illustrates an example in which the top three beacon signals are acquired in descending order of the maximum signal strength of the beacon signal in an environment where the transmitters 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 are installed. To do.
  • the maximum value of the beacon signal transmitted from each of the transmitters 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 in the section K1 is a, b, c, and d. Therefore, the transmission sources of the upper three beacon signals at time t11 at the end of the section K1 are the transmitters 10-1, 10-2, and 10-3 in order from the first.
  • the order of the top three beacon signals in the section K1 is maintained as it is, and is calculated for each transmitter from the maximum value of the radio field intensity of each beacon signal.
  • the values e, f, and g obtained by subtracting the maximum attenuation amount ⁇ R are set as the initial values of the section K2.
  • the radio field intensity value e is a value obtained by subtracting the maximum attenuation amount ⁇ R1 calculated using the position information indicating the position of the transmitter 10-1 from the maximum radio field intensity value a.
  • the radio field intensity value f is a value obtained by subtracting the maximum attenuation amount ⁇ R2 calculated using the position information indicating the position of the transmitter 10-2 from the maximum radio field intensity value b.
  • the value g of the radio wave intensity is a value obtained by subtracting the maximum attenuation amount ⁇ R3 calculated using the position information indicating the position of the transmitter 10-3 from the maximum value c of the radio wave intensity.
  • the maximum value h of the radio wave intensity of the beacon signal received from the transmitter 10-1 does not exceed the value e. Therefore, the initial value of the radio wave intensity of the beacon signal of the transmitter 10-1 at time t12 when the section K3 starts is a value l obtained by subtracting the maximum attenuation ⁇ R1 from the value e.
  • the maximum value i of the radio field intensity of the beacon signal received from the transmitter 10-2 is larger than the value f and smaller than the value e. Therefore, the initial value of the radio wave intensity of the beacon signal of the transmitter 10-2 at the time t12 when the section K3 starts is a value m obtained by subtracting the maximum attenuation ⁇ R2 from the maximum value i.
  • the value of the radio wave intensity of the beacon signal received from the transmitter 10-3 is smaller than the value of the radio wave intensity of the beacon signal received from the transmitter 10-4. Therefore, in the section K2, the transmitter 10-3 drops out from the top three, and the transmitter 10-4 enters the top three.
  • the maximum value j of the radio field intensity of the beacon signal received from transmitter 10-4 is acquired.
  • the maximum value j is larger than the value g at time t11 and smaller than the value i. Therefore, the initial value of the radio wave intensity of the beacon signal of the transmitter 10-4 at the time t12 when the section K3 starts is the maximum calculated from the value j using the position information indicating the position of the transmitter 10-4.
  • a value n is obtained by subtracting the attenuation amount ⁇ R4.
  • the transmitters 10 that have transmitted the top three beacon signals are the transmitters 10-1, 10-2, 10-4 in order from the top. Become.
  • the section K3 will be described.
  • the value of the radio wave intensity of the beacon signal received from the transmitter 10-1 does not exceed the value l. Therefore, the value l is maintained as the value of the radio wave intensity of the beacon signal of the transmitter 10-1 at the time t13 when it becomes the end of the section K3.
  • the maximum value p of the radio field intensity of the beacon signal received from the transmitter 10-2 is larger than the value m. Therefore, the value of the radio field intensity of the beacon signal of the transmitter 10-2 at the time t13 when the end of the section K3 is reached is the maximum value p.
  • the maximum value q of the radio wave intensity of the beacon signal received from the transmitter 10-4 is larger than the value n. Therefore, the value of the radio field intensity of the beacon signal of the transmitter 10-4 at the time t13 when the end of the section K3 is reached is the maximum value q.
  • the acquired radio field intensity values are three values p, l, and q.
  • the largest value is p
  • the next largest value is l
  • the next largest value is q. Therefore, at time t13, in the array BestM [], the transmitter ID and the value p of the transmitter 10-2 are first, and the transmitter ID and the value l of the transmitter 10-1 are second. Thus, the transmitter 10-4 and the value q are in the third place.
  • the transmitter ID that has transmitted the top m beacon signal and the value of the radio wave intensity are acquired.
  • FIG. 10 is a diagram showing the arrangement of transmitters and the walking route of the user wearing the information processing apparatus.
  • the transmitters 10-1 to 10-12 are arranged, and a user wearing the information processing apparatus 100 receives the transmitters 10-1, 10-2, 10-3, 10-6, 10-9, 10-12, 10-11, and 10-10 were walked along the route S that passes directly under each transmitter.
  • FIG. 11 is a diagram showing the radio wave intensity of the beacon signal received by the information processing apparatus in FIG. Note that FIG. 11 shows changes in radio wave intensity of beacon signals received from each transmitter for each column in the array of transmitters 10 shown in FIG.
  • a graph 11-1 shown in FIG. 11 shows a change in radio wave intensity of a beacon signal received from each of the transmitters 10-3, 10-6, 10-9, and 10-12.
  • a graph 11-2 shows a change in radio field intensity of a beacon signal received from each of the transmitters 10-2, 10-5, 10-8, and 10-11.
  • a graph 11-3 shows a change in radio field intensity of the beacon signal received from each of the transmitters 10-1, 10-4, 10-7, and 10-10.
  • FIG. 11 shows the top four beacon signals having the largest maximum bee radio wave intensity among the beacon signals received from the transmitters 10-1 to 10-12.
  • Graphs 11-1 to 11-3 show times tA, tB, tC, and tD. At each of these times, the user is moving immediately below the transmitters 10-1, 10-3, 10-12, 10-10.
  • the top four beacon signals are in order from the first place, the beacon signal of the transmitter 10-1, the beacon signal of the transmitter 10-2, the beacon signal of the transmitter 10-5, It can be seen that it is a beacon signal of the transmitter 10-6.
  • the top four beacon signals are in order from the first place, the beacon signal of the transmitter 10-3, the beacon signal of the transmitter 10-6, the beacon signal of the transmitter 10-2, It turns out that it is machine 10-5.
  • the top four beacon signals are in order from the first place: beacon signal of transmitter 10-12, beacon signal of transmitter 10-11, beacon signal of transmitter 10-10, transmitter 10 It can be seen that the beacon signal is -9.
  • the top four beacon signals are in order from the first place, the beacon signal of the transmitter 10-10, the beacon signal of the transmitter 10-11, the beacon signal of the transmitter 10-12, and the transmitter 10 It can be seen that the beacon signal is -7.
  • the magnitude of the radio wave intensity of the beacon signal is increased in order from the transmitter 10-3, the transmitter 10-6, the transmitter 10-2, and the transmitter 10-5.
  • the beacon signals from the transmitter 10-2 and the transmitter 10-3 do not increase in radio wave intensity after time tC, and gradually decrease in accordance with the processing in step S720 of FIG.
  • the radio field intensity values of the beacon signals of the transmitters 10-8 and 10-9 become larger than the radio field intensity values of the beacon signals of the transmitters 10-2 and 10-5.
  • the value of the radio wave intensity of the beacon signal of ⁇ 6 is larger than the value of the radio wave intensity of the beacon signal of the transmitter 10-3.
  • the upper four beacon signals are switched, and the upper four beacon signals are, in order from the first, the beacon signal of the transmitter 10-6, the beacon signal of the transmitter 10-3, the beacon signal of the transmitter 10-9, It becomes a beacon signal of the transmitter 10-8.
  • the upper m places are switched in descending order of the maximum value of the radio field intensity.
  • the beacon signal received from the transmitter 10-1 and the beacon received from the transmitter 10-2 are displayed. It can be seen that a peak occurs in the value of the radio wave intensity in the order of the signal and the beacon signal received from the transmitter 10-3.
  • a beacon signal received from the transmitter 10-3 a beacon signal received from the transmitter 10-6, a beacon signal received from the transmitter 10-9, a transmitter 10- It can be seen that peaks occur in the value of the radio field intensity in the order of the beacon signals received from No. 12.
  • the value of the radio field strength is in the order of the beacon signal received from the transmitter 10-12, the beacon signal received from the transmitter 10-11, and the beacon signal received from the transmitter 10-10. It can be seen that a peak has occurred.
  • the order of occurrence of this peak is consistent with the route S on which the user has walked. Further, at a time when a peak occurs in the beacon signal of the transmitter 10-2 between the time tA and the time tB, the transmitters 10-4 and 10-5 that are relatively at a distance from the transmitter 10-2. It can be seen that the radio field intensity of the 10-6 beacon signal is also relatively high.
  • FIG. 12 and 13 show the movement trajectory of the information processing apparatus 100.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the movement distances of the information processing apparatus in the vertical direction and the horizontal direction
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the movement trajectory of the information processing apparatus.
  • the horizontal axis represents time. Further, the vertical axis of the graph 12-1 indicates the movement distance in the Y direction (vertical direction) in FIG. 10, and the horizontal axis of the graph 12-2 indicates the movement distance in the X direction (horizontal direction) in FIG. Show.
  • the information processing apparatus 100 hardly moves in the X direction and moves in the Y direction from time tA to time tB.
  • the information processing apparatus 100 hardly moves in the Y direction from time tB to time tC, and moves in the X direction, and hardly moves in the X direction from time tC to time tD. It can be seen that it moves in the Y direction.
  • the movement distance in the X direction and the Y direction may be detected by, for example, the sensor 108 included in the information processing apparatus 100.
  • the movement of the information processing apparatus 100 matches the walking path S of the user of the information processing apparatus 100 shown in FIG.
  • FIG. 13 shows this movement as a locus on a plane.
  • the trajectory D is obtained from the position information calculated by the position estimation processing unit 110 of the information processing apparatus 100. It can be seen that the trajectory D shown in FIG. 13 also substantially matches the walking route S of the user of the information processing apparatus 100 shown in FIG.
  • the actual movement method of the information processing apparatus 100 corresponds to the trajectory of the information processing apparatus 100 obtained from the position information calculated by the position estimation processing unit 110. You can see that
  • FIG. 14 is a diagram for explaining how to estimate a position as a comparative example.
  • FIG. 14A is a diagram illustrating a method for estimating the position of a receiver using the distance between a plurality of transmitters and a receiver.
  • the position P14 of the receiver is estimated using position information X1, X2, and X3 indicating the positions of the three transmitters and the distances R1, R2, and R3 from each transmitter to the receiver. .
  • the relationship between the generally defined distance between the transmitter and the receiver and the radio wave intensity may not be established due to the unevenness of the radio wave intensity due to signal attenuation or signal amplification due to reflection, etc. It is difficult to maintain the accuracy of estimation.
  • FIG. 14B is a diagram for explaining a method of estimating the position of the information processing device from the direction in which the radio wave has been transmitted.
  • the angle ⁇ formed by the signals transmitted from the two transmitters is known, the arc in which the receiver exists can be estimated from the circumference angle theorem.
  • the position information of the receivers is obtained from the position information X1, X2, X3 of each transmitter and the angles ⁇ 12, ⁇ 13, ⁇ 23 formed by the respective signals.
  • P14 can be estimated.
  • this method in order to obtain the angles ⁇ 12, ⁇ 13, and ⁇ 23 formed by the respective signals, it is necessary to arrange the antennas in an array or to rotate the directional antennas, and the configuration on the receiver side is complicated. become.
  • beacon signals are acquired in descending order of the maximum value of the radio wave intensity every predetermined period ⁇ T, and the information processing apparatus 100 (reception is received according to the position information of the transmitter 10 included in the beacon signal. Machine position).
  • the maximum value of the radio wave intensity for each transmitter 10 is arranged in descending order for each predetermined period ⁇ T. Therefore, according to the present embodiment, for example, it is possible to cope with a change in the reception status of the signal on the information processing apparatus 100 side such that an obstacle exists in a certain section and no obstacle exists in the next section. be able to.
  • the position of the information processing apparatus 100 is estimated by performing weighting so as to be closer to a transmitter having a large radio field intensity value. Therefore, according to the present embodiment, the position of the information processing apparatus 100 can be estimated so as to be close to a transmitter that has transmitted a beacon signal having a high radio wave intensity without providing a directional antenna. .
  • FIG. 15 is a diagram for explaining unevenness of radio wave intensity.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a measurement result when a transmitter is installed in the center of an indoor and radio waves are received at a plurality of locations.
  • the radio wave should attenuate in a concentric manner around the transmitter, but it can be seen that there is actually considerable unevenness as shown in FIG. This unevenness is considered to be caused by the attenuation and reflection of radio waves, for example, indoor piping behind the ceiling and steel frames in the walls.
  • the fingerprint method is known as a method for estimating the position of the receiver without applying this embodiment in consideration of this unevenness.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the fingerprinting method.
  • the fingerprint method radio waves transmitted from a plurality of transmitters 0 to N-1 placed at specific indoor locations are received at various strengths at a plurality of measurement points 0 to N-1. This is a method for storing in advance.
  • the radio wave intensity of each transmitter measured at the time of estimating the position and the transmitters 0 to 0 stored at the measurement points 0 to N-1 stored in advance.
  • the radio wave intensity of transmitter N-1 is compared and matched.
  • FIG. 17 is a diagram showing a result of measuring changes in radio wave intensity by arranging and fixing three transmitters and one receiver.
  • radio wave intensity varies with time. Normally, when the transmitter and the receiver are both stationary, the radio field intensity received by the receiver should be constant, but the radio field intensity is not constant as shown in FIG.
  • the position calculation unit 115 calculates position information using a beacon signal acquired in the predetermined period ⁇ T for each predetermined period ⁇ T. Therefore, according to this embodiment, since the position is estimated using the beacon signal acquired immediately before the position information is calculated, it is possible to maintain the accuracy of position estimation without considering the unevenness of the radio field intensity due to time. it can.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining a case where m beacon signals are selected using an average value of radio wave intensity for each section of a predetermined period ⁇ T.
  • FIG. 18A is a flowchart for explaining processing when m beacon signals are selected using an average value of radio field intensity for each section of a predetermined period ⁇ T.
  • the receiver clears the sum of the radio wave intensity stored in the memory and the number of times the beacon signal is received (step S1801). Then, the receiver determines whether or not a beacon signal has been received (step S1802), and if received, the sum of the radio field strengths of the corresponding transmitter ID and the number of receptions held in the memory. Update (step S1803). If not received in step S1802, the receiver determines whether or not the predetermined period ⁇ T has ended (step S1804).
  • step S1804 the receiver returns to step S1802.
  • the receiver calculates the average value of the radio field intensity from the sum of the radio field intensity and the number of receptions for all transmitters (step S1805), and m transmissions are performed in descending order of the average value.
  • the beacon signal of the machine is extracted (step S1806).
  • the receiver returns to step S1801 when the power is not turned off, and ends the process when the power is turned off (step S1807).
  • FIG. 18B is a diagram showing an example of a memory structure used when calculating the average value of the radio field intensity.
  • the data in which the sum of the radio field intensity and the number of receptions are associated with each other when the number of transmitters is N.
  • a memory area for storing N is required. For example, when the number N of transmitters is 400, the capacity of a memory for storing the sum of radio field strengths is 2 bytes, and the capacity of a memory for storing the number of receptions is 1 byte, in order to execute the process of FIG. Things are needed.
  • the present embodiment it is sufficient if there is a memory area for storing m transmitter IDs and radio field strengths in descending order of maximum radio field strength.
  • the capacity of the memory for storing the maximum value of the radio field intensity is 2 bytes
  • the capacity of the memory for storing the transmitter ID is 1 byte
  • m 4
  • the capacity is only 12 bytes, and the memory capacity can be greatly reduced as compared with the case of using the average value.
  • FIG. 19 is a first diagram illustrating the system configuration of the position estimation system.
  • FIG. 19 shows a position estimation system 300A and a position estimation system 300B.
  • the position estimation system 300A includes an information processing device 100 and a terminal device 400.
  • the terminal device 400 is a smartphone or the like, for example, and performs various processes using the position information output from the information processing device 100.
  • the terminal device 400 may be a device other than a smartphone as long as it has a display function, and may be a tablet terminal, a head mounted display, a wearable terminal, or the like.
  • the position estimation system 300B includes a server 200 in addition to the information processing apparatus 100 and the terminal apparatus 400 included in the position estimation system 300A.
  • the information processing apparatus 100 may transmit the position information of the own apparatus to the server 200 via the terminal device 400.
  • the position information is transmitted to the server 200 from the terminal device 400 that has better communication performance than the information processing apparatus 100. Therefore, in this case, position information can be transmitted by various methods as compared with the case where the information processing apparatus 100 directly transmits to the server 200 as in the position estimation system 300 illustrated in FIG.
  • FIG. 20 is a second diagram illustrating the system configuration of the position estimation system.
  • FIG. 20 shows a position estimation system 300C.
  • the position estimation system 300C includes a terminal device 400A and a server 200.
  • the terminal device 400A includes the information processing apparatus 100. That is, the terminal device 400A has the information processing device 100 therein.
  • the position information output from the information processing apparatus 100 may be used in the navigation function and the like of the terminal devices 400 and 400A.
  • the terminal devices 400 and 400A may use the position information output from the information processing apparatus 100 as position information for displaying AR (Augmented Reality) content and the like.
  • a threshold is set for the value of the radio wave intensity, and when the value of the radio wave intensity is equal to or greater than the threshold, the position of the transmitter 10 that transmitted the beacon signal is the current position. It is different from the embodiment.
  • the same reference numerals as those used in the description of the first embodiment are used for those having the same functional configuration as the first embodiment. And the description thereof is omitted.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating functions of the information processing apparatus according to the second embodiment.
  • the information processing apparatus 100A according to the present embodiment includes a position estimation processing unit 110A.
  • the position estimation processing unit 110A includes a threshold determination unit 119 in addition to the units included in the position estimation processing unit 110 according to the first embodiment.
  • the threshold determination unit 119 of the present embodiment determines whether or not the value of the radio wave intensity of the beacon signal acquired by the signal acquisition unit 111 is greater than a preset threshold. Then, the threshold value determination unit 119 sets the position information included in the beacon signal as the current position of the information processing apparatus 100A when the value of the radio wave intensity is larger than the threshold value.
  • FIG. 22 is a flowchart for explaining the operation of the information processing apparatus according to the second embodiment.
  • the processing from step S2201 to step S2217 in FIG. 22 is the same as the processing from step S701 to step S717 in FIG.
  • step S2217 the position estimation processing unit 110A determines whether or not the value of the radio field intensity in the array BestM [0] is larger than the threshold by the threshold determination unit 119 (step S2218).
  • step S2218 If it is determined in step S2218 that the value of the corresponding radio field intensity is equal to or less than the threshold, the position estimation processing unit 110A returns to step S2205.
  • step S2218 when the value of the corresponding radio field intensity is larger than the threshold value, the threshold value determination unit 119 outputs the position information of the transmitter 10 having the transmitter ID included in the array BestM [0] as the current position of the information processing apparatus 100. (Step S2219), the process proceeds to step S2221.
  • step S2220 to step S2224 in FIG. 22 is the same as the processing from step S718 to step S722 in FIG.
  • the threshold value of the present embodiment is set to a value that does not cause inconvenience even if the current position of the information processing apparatus 100A is the position of the transmitter 10.
  • the processing of the position calculation unit 115 can be omitted. This can contribute to reducing the processing load of the information processing apparatus 100A.
  • the third embodiment is different from the first and second embodiments in that it is determined whether or not the next position information is calculated using the position information set as the current position.
  • first and second embodiments only differences from the first and second embodiments will be described, and those having the same functional configuration as those of the first and second embodiments are the same as those of the first and second embodiments.
  • the same reference numerals as those used in the description are given, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 23 is a diagram for explaining functions of the information processing apparatus according to the third embodiment.
  • the information processing apparatus 100B according to the present embodiment includes a position estimation processing unit 110B.
  • the position estimation processing unit 110B includes a walking determination unit 120 in addition to the units included in the position estimation processing unit 110A according to the second embodiment.
  • the walking determination unit 120 of this embodiment determines whether or not the user who has the information processing apparatus 100B is walking. Specifically, the walking determination unit 120 determines, for example, whether or not the user is walking by using an acceleration sensor included in the sensor 108 or the like.
  • the walking determination unit 120 calculates the position information calculated by the position calculation unit 115 and the position information when it is determined that the user carrying the information processing apparatus 100B is not walking. The position information previously output by the position information output unit 116 is compared. Then, the walking determination unit 120 determines, based on the magnitude of the difference, which position information is used as position information indicating the position of the current information processing apparatus 100B.
  • the position information output by the position information output unit 116 is information output as current position information indicating the current position of the information processing apparatus 100B.
  • the position information calculated by the position calculation unit 115 is estimated position information that is not determined as the current position information of the information processing apparatus 100B and indicates the estimated position of the information processing apparatus 100B.
  • the walking determination unit 120 of the present embodiment uses the estimated position information as information indicating the current position of the information processing apparatus 100B. This is because it is considered that there is a high possibility that the information processing apparatus 100B is moving by means other than walking even when it is determined that it is not walking.
  • the walking determination unit 120 of this embodiment determines that the information processing apparatus 100B has not moved and has already been output.
  • the current current position information is directly used as the current position information of the information processing apparatus 100B.
  • FIG. 24 is a flowchart for explaining the operation of the information processing apparatus according to the third embodiment.
  • step S2401 and step S2402 in FIG. 24 are the same as the processing in step S2218 and step S2219 in FIG. In FIG. 24, step S2401 is processing continued from step S717 in FIG.
  • step S2403 in FIG. 24 is the same as that in step S605 in FIG. In step S2403, if the predetermined period ⁇ T has not elapsed, the process continues to step S707 in FIG.
  • step S2404 the process from step S2404 to step S2410 when the predetermined period ⁇ T has elapsed in step S2403 is the same as the process from step S801 to step S807 in FIG.
  • step S2410 If the value of the variable k + 1 is greater than or equal to m in step S2410, the position calculation unit 115 sets the result of dividing the numerator value sumP by the denominator value sumW as estimated position information indicating the estimated position of the information processing apparatus 100. (Step S2411).
  • the walking determination unit 120 determines whether or not the user holding the information processing apparatus 100B is walking (step S2412).
  • step S2412 If it is determined in step S2412 that the user is walking, the position information output unit 116 outputs the estimated position information calculated in step S2411 as position information indicating the current position of the information processing apparatus 100B (step S2413). ), The process proceeds to step S719 in FIG.
  • step S2412 If it is determined in step S2412, that the walking determination unit 120 outputs from the position information output unit 116 immediately before calculating the position indicated by the estimated position information calculated in step S2411 and the estimated position information. The position indicated by the current position information is compared (step S2414).
  • the position estimation processing unit 110B proceeds to step S2413.
  • the predetermined threshold value in the present embodiment is a preset value. In the present embodiment, for example, the predetermined threshold value may be set to about several meters.
  • step S2414 If the difference is equal to or smaller than the predetermined threshold value in step S2414, the position estimation processing unit 110B proceeds to step S719 without updating the current position information.
  • the information processing apparatus 100B For example, even when the user wearing the information processing apparatus 100B is not walking, if it is determined that the information processing apparatus 100B is moving, the information processing apparatus 100B The position information indicating the current position is updated to the latest position information calculated by the position calculation unit 115.
  • the accuracy of estimation of the position of the information processing apparatus 100B can be maintained by this process regardless of the moving means of the information processing apparatus 100B.

Abstract

受信したビーコン信号に基づき位置を推定する情報処理装置であって、複数の発信機のそれぞれから、前記発信機を特定する識別子を含むビーコン信号を受信する受信部と、予め設定された期間毎に、前記期間において、前記識別子毎の電波強度が最大値となるビーコン信号を、前記最大値が大きい順に所定個数取得する取得部と、前記期間毎に、前記所定個数のビーコン信号のそれぞれに含まれる前記発信機の位置を示す発信機位置情報に基づき、前記情報処理装置の位置を示す位置情報を算出する位置算出部と、を有する。

Description

情報処理装置、位置推定プログラム及び位置推定方法
 本発明は、情報処理装置、位置推定プログラム及び位置推定方法に関する。
 従来から、情報処理装置の現在の位置を推定する方法として、環境内に位置が既知の発信機を埋設して信号を発信させ、情報処理装置に信号を受信させて現在の位置を推定する手法が知られている。
 この手法の1つとして、例えば、複数の発信機から発信される信号の電波強度から、複数の発信機と情報処理装置との距離を求め、幾何学演算で情報処理装置の位置を算出する方法が知られている。
特開11-298946号公報 特開11-103842号公報
 上述した、電波強度を用いる方法では、障害物による信号の減衰や、反射による信号の増幅等により電波強度にむら生じる。また、電波の伝搬特性は、位置だけでなく時間によっても電波強度にむらが生じるものであり、位置の算出する時間によって算出結果にずれが生じる。
 このため、発信機と受信機との距離と電波強度の関係は、一般で定められるように成立しない場合が多く、位置を十分な精度で推定することが困難である。
 開示の技術では、位置の推定の精度を向上させる情報処理装置、位置推定プログラム及び位置推定方法を提供することを目的としている。
 開示の技術は、受信したビーコン信号に基づき位置を推定する情報処理装置であって、複数の発信機のそれぞれから、前記発信機を特定する識別子を含むビーコン信号を受信する受信部と、予め設定された期間毎に、前記期間において、前記識別子毎の電波強度が最大値となるビーコン信号を、前記最大値が大きい順に所定個数取得する取得部と、前記期間毎に、前記所定個数のビーコン信号のそれぞれに含まれる前記発信機の位置を示す発信機位置情報に基づき、前記情報処理装置の位置を示す位置情報を算出する位置算出部と、を有する。
 上記各部は、上記各部を手順としてコンピュータにより実行させる方法、プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体とすることもできる。
 位置の推定の精度を向上させる。
実施形態における位置の推定の概略を説明する図でする。 第一の実施形態の情報処理装置のハードウェア構成を説明する図である。 第一の実施形態の情報処理装置の機能を説明する図である。 区間毎の電波強度の最大値を取得する処理を説明する図である。 区間最大値取得部による電波強度の最大値の取得の処理を説明するフローチャートの一例である。 図5Aの処理において用いられるメモリ構造を説明する図である。 関数f(R)の一例を示す図である。 第一の実施形態の情報処理装置の動作を説明するフローチャートである。 第一の実施形態の位置算出部の処理を説明するフローチャートである。 配列BestM[]における上位m位の入れ替えを説明する図である。 発信機の配置と、情報処理装置を装着した利用者の歩行経路を示す図である。 図10において情報処理装置が受信したビーコン信号の電波強度を示す図である。 情報処理装置の縦方向及び横方向の移動距離を示す図である。 情報処理装置の移動の軌跡を示す図である。 複数の発信機と受信機との距離を用いて受信機の位置を推定する方法を説明する図である。 電波が送信されてきた方向から、情報処理装置の位置を推定する方法を説明する図である。 電波強度のむらを説明する図である。 フィンガプリント法を説明する図である。 3つの発信機と1つの受信機を配置して固定し、電波強度の推移を計測した結果を示す図である。 所定期間ΔTの区間毎の電波強度の平均値を用いてm個のビーコン信号を選択する場合の処理を説明するフローチャートである。 電波強度の平均値を算出する際に用いるメモリ構造の例を示す図である。 位置推定システムのシステム構成を説明する第一の図である。 位置推定システムのシステム構成を説明する第二の図である。 第二の実施形態の情報処理装置の機能を説明する図である。 第二の実施形態の情報処理装置の動作を説明するフローチャートである。 第三の実施形態の情報処理装置の機能を説明する図である。 第三の実施形態の情報処理装置の動作を説明するフローチャートである。
 (第一の実施形態)
 以下に図面を参照して第一の実施形態について説明する。図1は、実施形態における位置の推定の概略を説明する図でする。
 本実施形態の情報処理装置100は、例えば情報処理装置100の利用者等に装着され、利用者が移動する場所に配置された複数の発信機10-1、10-2、10-3、10-4、10-5から発信される信号を受信する。そして、本実施形態の情報処理装置100は、受信した信号から情報処理装置100の現在位置を推定し、推定結果の位置情報をサーバ200へ送信する。尚、図1では、発信機の数を5つしたが、発信機の数は任意であり、(N-1)個まで存在するものとした。また、以下の説明において、発信機10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、・・・、10-(N-1)のそれぞれを区別しない場合には、単に発信機10と呼ぶ。
 本実施形態の情報処理装置100と、サーバ200とは、互いに通信可能である。情報処理装置100とサーバ200とは、位置推定システム300に含まれる。サーバ200は、情報処理装置100から送信される位置情報を用いて、各種の処理を実行する。
 具体的には、例えばサーバ200は、情報処理装置100から送信された位置情報に基づき、利用者の移動の軌跡を表示させる。また、図1の例では、情報処理装置100は利用者に装着されるものとしたが、これに限定されない。本実施形態の情報処理装置100は、例えば店舗内に設置されたカート等に装着されても良い。
 本実施形態の位置推定システム300は、情報処理装置100の移動体の移動の軌跡を用いるものであれば、どのような分野にも適用できる。例えば、本実施形態の位置推定システム300を介護の分野に適用する場合には、介護対象者の徘徊の状態を把握するために、介護対象者に情報処理装置100を装着させても良い。また、例えば、本実施形態の位置推定システム300を工場内の作業者の管理に適用する場合には、工場内等での作業者の動きを把握するために、作業者に情報処理装置100を装着させても良い。
 発信機10は、それぞれがビーコン信号を発信している。各発信機10から発信されるビーコン信号には、ビーコン信号の発信元となる発信機10を特定するための識別情報が含まれる。この識別情報には、発信機10の識別子である発信機IDと、発信機10の位置を示す位置情報が含まれる。尚、本実施形態の位置情報は、2次元で示されても良いし、3次元で示されても良い。
 本実施形態の情報処理装置100は、所定期間において、発信機10毎に、電波強度が最大値となるビーコン信号を取得する。尚、本実施形態のビーコン信号は、連続的に取得されるものではなく、離散的に取得される信号である。
 次に、情報処理装置100は、発信機10毎のビーコン信号を、電波強度の最大値が大きい順に所定個数取得し、取得したビーコン信号を発信した発信機10の位置に基づき、情報処理装置100の位置を推定する。
 以下に、図1を参照し、情報処理装置100が地点P1にあり、所定期間の時刻Tnから時刻Tn+1の間に地点P2まで移動する場合の情報処理装置100の位置の推定について説明する。以下の説明では、所定期間をΔTとする。
 情報処理装置100は、時刻Tnから時刻Tn+1の所定期間ΔTの間に、発信機10-1から発信機10-5のそれぞれからビーコン信号を受信したとする。
 このとき、情報処理装置100は、所定期間ΔTにおいて発信機10-1から受信したビーコン信号のうち、電波強度が最大値となるビーコン信号を取得し、発信機10-1の発信機IDと、このビーコン信号の電波強度の値とを対応付けて保持する。
 また、情報処理装置100は、所定期間ΔTにおいて発信機10-2から受信したビーコン信号のうち、電波強度が最も大きいビーコン信号を取得し、発信機10-2の発信機IDと、このビーコン信号の電波強度の値とを対応付けて保持する。
 このように、情報処理装置100は、所定期間ΔTにおいてビーコン信号の受信した全ての発信機10について、電波強度の最大値を取得する。
 そして、情報処理装置100は、取得した電波強度の最大値が大きい順に、所定個数のビーコン信号を抽出する。ここでは、所定個数を3つとして説明する。また、ここでは、電波強度の最大値が最も大きいビーコン信号を発信した発信機を発信機10-3、次に電波強度の最大値が大きいビーコン信号を発信した発信機を発信機10-2、その次に電波強度の最大値が大きいビーコン信号を発信した発信機を発信機10-4として説明する。 
 このとき、情報処理装置100は、発信機10-3から受信した電波強度が最大値となるビーコン信号と、発信機10-2から受信した電波強度が最大値となるビーコン信号と、発信機10-4から受信した電波強度が最大値となるビーコン信号と、を抽出する。
 次に、情報処理装置100は、各ビーコン信号に含まれる発信機10-2、10-3、10-4それぞれの位置を示す位置情報を用いて、自装置の現在の位置を示す位置情報を算出する。
 そして、情報処理装置100は、所定期間ΔTが経過すると、抽出したビーコン信号の電波強度の最大値をリセットし、再び同様の処理を行う。
 以上のように、本実施形態では、所定期間ΔT毎に、電波強度の最大値が大きいビーコン信号から受信に抽出し、抽出されたビーコン信号に含まれる発信機10の位置情報に基づき、情報処理装置100の位置情報を算出する。
 よって、本実施形態によれば、発信機10から発信されるビーコン信号の電波強度にむらが生じたり、発信機10と情報処理装置100との間に電波を減衰させるような障害物等が存在した場合でも、情報処理装置100の位置の推定の精度を向上させることができる。また、本実施形態では、所定期間ΔTは、数秒程度である。このため、情報処理装置100の移動や障害物の存在等により、情報処理装置100によるビーコン信号の受信状況が刻々と変化する場合であっても、その時々に応じた位置を推定できる。したがって、本実施形態によれば、位置の推定の精度を向上させることができる。
 以下に、本実施形態の情報処理装置100のハードウェア構成について説明する。図2は、第一の実施形態の情報処理装置のハードウェア構成を説明する図である。
 本実施形態の情報処理装置100は、アンテナ101、CPU(Central Processing Unit)102、メモリ103、電源104、通信装置105、出力装置106、入力装置107、センサ108を有する。
 アンテナ101は、ビーコン信号を受信するためのものである。CPU102は、メモリ103に格納された各種プログラムを読み出して、各種の演算を行う。メモリ103は、本実施形態の位置推定プログラムや、CPU102の処理結果の値等を格納する。電源104は、情報処理装置100に電源を供給する。通信装置105は、例えば推定された位置情報等をサーバ200へ送信する。
 出力装置106は、例えばディスプレイやLED(Light Emitting Diode)の明滅、音声や振動等により、各種の情報を出力する。入力装置107は、情報処理装置100に対する情報や指示の入力を受け付ける。センサ108は、情報処理装置100を装着した利用者の移動速度等を検出するための加速度センサや、情報処理装置100の傾きを検出するジャイロセンサ、地磁気センサ等である。
 尚、本実施形態の情報処理装置100では、アンテナ101、CPU102、メモリ103、電源104を有していれば良く、その他の構成は必須ではない。
 尚、本実施形態のサーバ200のハードウェア構成は、演算処理装置と記憶装置とを有する一般的なコンピュータと同様であるから、説明を省略する。
 次に、図3を参照して本実施形態の情報処理装置100の機能について説明する。図3は、第一の実施形態の情報処理装置の機能を説明する図である。本実施形態の情報処理装置100は、位置推定処理部110を有する。位置推定処理部110は、CPU102がメモリ103に格納された位置推定プログラムを読み出して実行することで実現される。
 本実施形態の位置推定処理部110は、信号取得部111、計時部112、区間最大値取得部113、ソート部114、位置算出部115、位置情報出力部116、減衰量算出部117、区間初期値算出部118を有する。
 信号取得部111は、アンテナ101が受信したビーコン信号を発信機10毎に取得する。計時部112は、所定期間ΔTを計測する。本実施形態では、期間ΔTを1区間とする。したがって、計時部112は、ある時点TnからΔTが経過すると、その次の区間として、所定期間ΔTの計測を開始する。
 区間最大値取得部113は、所定期間ΔTにおいて各発信機10から受信したビーコン信号のうち、電波強度の値が最大値となるビーコン信号を、最大値が大きい順にm個取得する。
 ソート部114は、区間最大値取得部113が取得したビーコン信号を、最大値が大きい順に並べる。
 位置算出部115は、m個のビーコン信号から、各ビーコン信号に含まれる、各ビーコン信号の発信元となる発信機10の位置を示す位置情報を取得し、この位置情報に基づき、情報処理装置100の現在の推定位置を示す位置情報を算出する。
 位置情報出力部116は、算出された位置情報を出力する。本実施形態の位置情報出力部116は、位置情報を情報処理装置100の出力装置106に出力しても良いし、サーバ200に対して出力しても良い。
 減衰量算出部117は、情報処理装置100の移動速度から想定される、所定期間ΔTにおける電波強度の最大減衰量を算出する。
 区間初期値算出部118は、ソート部114により取得したm個のビーコン信号の電波強度と、減衰量算出部117により算出された最大減衰量とに基づき、次の区間におけるm個のビーコン信号の電波強度の初期値を算出する。
 以下に、各部の処理の詳細について説明する。
 まず、図4を参照して区間最大値取得部113の処理について説明する。図4は、区間毎の電波強度の最大値を取得する処理を説明する図である。
 図4では、区間最大値取得部113が、時刻(n-1)ΔTから時刻nΔTまでの所定期間ΔTを区間Kとし、区間Kにおいて、発信機10-jから発信されたビーコン信号の電波強度の最大値を取得する例を示している。
 図4では、信号取得部111は、時刻t1、t2、t3、t4のそれぞれにおいて、発信機10-jから発信されたビーコン信号を取得している。図4において、時刻t1で取得したビーコン信号の電波強度は、R(t1)であり、時刻t2で取得したビーコン信号の電波強度は、R(t2)であり、時刻t3で取得したビーコン信号の電波強度は、R(t3)であり、時刻t4で取得したビーコン信号の電波強度は、R(t4)である。
 この4つの電波強度のうち、最も値が大きいのは、R(t3)である。したがって、区間最大値取得部113は、時刻t3で取得したビーコン信号を、区間Kにおいて発信機10-jから発信されたビーコン信号のうち、電波強度が最大値となるビーコン信号として取得する。
 本実施形態の区間最大値取得部113は、区間Kにおいて、ビーコン信号を受信した全ての発信機10について、図4で示すように電波強度が最大値となるビーコン信号を取得する。
 以下に、図5を参照して、本実施形態の区間最大値取得部113によるビーコン信号の取得と、ソート部114によるビーコン信号のソートについて説明する。
 図5Aは、区間最大値取得部による電波強度の最大値の取得の処理を説明するフローチャートの一例である。本実施形態の区間最大値取得部113は、区間毎に、ビーコン信号を発信した全ての発信機10に対して、例えば図5Aに示す処理を行うことで、発信機10毎に、区間毎の電波強度の最大値を得る。尚、図5Aに示す処理は、情報処理装置100の起動とともに開始される。
 情報処理装置100は、区間初期値算出部118により、メモリ103の所定の記憶領域において、発信機IDと対応付けられて記憶された電波強度の値を初期化する(ステップS501)。初期化の処理の詳細は後述する。また、情報処理装置100は、計時部112により、所定期間ΔTの計測を開始する。尚、情報処理装置100の起動とは、例えば情報処理装置100の電源がオンされることである。
 続いて、情報処理装置100は、区間最大値取得部113により、受信したビーコン信号の電波強度の値が、発信機IDと対応付けられた電波強度の値よりも大きいか否かを判定する(ステップS502)。ステップS502において、受信したビーコン信号の電波強度の値が、該当する電波強度の値よりも大きい場合、区間最大値取得部113は、発信機IDと対応付けられた電波強度の値を、受信したビーコン信号の電波強度の値に更新する(ステップS503)。
 ステップS502において、受信したビーコン信号の電波強度の値が、該当する電波強度の値以下であった場合、情報処理装置100は、計時部112により、所定期間ΔTの1区間が終了したか否かを判定する(ステップS504)。
 ステップS504において、1区間が終了していない場合、情報処理装置100は、ステップS502へ戻る。ステップS504において、所定期間ΔTが経過し、1区間が終了した場合、情報処理装置100は、このビーコン信号をこの区間のビーコン信号として利用する(ステップS505)。言い換えれば、情報処理装置100は、発信機IDと対応付けられた電波強度の値を、この区間における発信機IDと対応する発信機10のビーコン信号として取得する。
 続いて、情報処理装置100は、電源がオフされたか否かを判定する(ステップS506)。ステップS506において、電源がオフされない場合、情報処理装置100は、ステップS501へ戻る。ステップS506において、電源がオフされた場合、情報処理装置100は、処理を終了する。
 図5Bは、図5Aの処理において用いられるメモリ構造を説明する図である。本実施形態の情報処理装置100では、区間最大値取得部113が取得したビーコン信号の発信機IDと電波強度の値とを、ソート部114により、電波強度の値が大きい順に並べ替えてメモリに格納する。
 具体的には、ソート部114は、発信機IDを格納する領域と、電波強度の値を格納する領域とを対応付けたデータ構造体の配列BestM[]において、発信機IDと、発信機IDと対応付けられた電波強度の値とを、電波強度の値が大きい順に並べる。
 次に、本実施形態の位置算出部115による位置情報の算出について説明する。
 以下の説明では、各発信機10の位置情報をX、時刻tにおけるビーコン信号の電波強度をR(t)とする。ただしj=0,1,2,・・・,N-1である。また、電波強度R(t)は連続的に受けるものではなく、離散的に受信する値であり、受信頻度は不定である。
 また、本実施形態の位置情報Xは、ベクトルを意味する。したがって、以下の説明における式において、位置情報Xを含む式は、全てベクトルを意味している。本実施形態の位置情報は、x軸の値及びy軸の値で示される二次元ベクトルで示されても良いし、z軸の値を加えた三次元ベクトルで示されても良い。さらに、本実施形態では、x軸の値とy軸の値は、基準位置からの横方向の長さ、縦方向の長さとしても良い。縦方向と横方向は、予め設定されていても良いし、北方向を縦方向としても良い。また、本実施形態では、x軸の値とy軸の値を、緯度と経度としても良い。
 また、以下の説明では、t=(n-1)ΔT~nΔTで示される所定期間ΔTにおける電波強度R(t)の最大値をmaxR とし、最大値maxR を大きい順にソートしたときのjの並びをL1,L2,・・・,LNとする。
 このとき、本実施形態の位置算出部115は、以下の式(1)で示される位置情報P(n)を、t=nΔTの時点での情報処理装置100の推定位置とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 尚、式(1)において、mは3以上であり、且つN以下の定数である。また、式(1)における関数f(R)は、重み付け関数であり、例えば図6に示すような増加関数である。図6は、関数f(R)の一例を示す図である。
 これは、電波強度が大きいビーコン信号を発信した発信機10ほど、情報処理装置100と近い位置にあることが想定されるためである。具体的には、関数f(R)は、例えば以下の式(2)に示す距離の論理値の逆数であっても良い。尚、ここでは、Rは基準距離(例えば1m)における電波強度であり、kは定数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 式(1)は、所定期間ΔTにおいて電波強度の最大値maxR を大きい順に並べたときの上位m個の発信機10の位置情報X(j=L1,L2,・・・,Lm)について、m個の発信機10の電波強度R(t)による重み付き平均を算出する式である。
 本実施形態では、このように重みつけにより、電波強度の最大値maxR が小さいビーコン信号を発信した発信機10よりも、電波強度の最大値maxR が大きいビーコン信号を発信した発信機10に近い位置を情報処理装置100の推定位置とすることができる。
 次に、減衰量算出部117による減衰量の算出について説明する。本実施形態の減衰量算出部117は、情報処理装置100の移動速度から想定される、所定期間ΔTにおける電波強度の最大値maxR からの最大減衰量を算出する。
 本実施形態では、情報処理装置100の移動速度には限界があり、所定期間ΔTの間に情報処理装置100が移動できる距離に上限があるものとする。これは、すなわち、情報処理装置100において受信されるビーコン信号の電波強度の減衰速度に上限があることを意味する。
 尚、発信機と受信機の距離をLとし、受信機が受信した電波強度をRとしたときと、両者の関係は、以下の式(3)に示めされる。ここで、Rは基準距離(例えば1m)での電波強度であり、kは定数である。
    R=R-klogL     式(3)
 式(3)からわかるように、電波強度の減衰量は、距離に依存しており、L=0の時点での減衰量は無限大となる。しかし、一般的に、発信機10は施設内の天井等に取り付けられているため、L=1以下にはならない。これらの前提条件から、L=1のときに減衰速度が最大値となるため、本実施形態では、それを電波強度の減衰量の上限と考えればよい。
 本実施形態において、電波強度R(t)が所定期間ΔTの間に減衰しうる最大減衰量をΔRとする。このとき、j番の発信機10からt=(n-1)ΔT~nΔTの間に受信したビーコン信号の電波強度の最大値maxR とし、t=nΔT~(n+1)ΔTの間に受信しうる理論上のビーコン信号の電波強度の最大値lmaxR とすると、最大値maxR と理論上の最大値lmaxR との間には、以下の式(3)に示す関係が成り立つと考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ただし、実際には、t=nΔT~(n+1)ΔTの間に受信した電波強度の最大値maxR が、maxRn+1 >lmaxRn+1 となるとは限らない。最大値maxR と理論上の最大値lmaxR との関係は、ビーコン信号の受信状態によっては、maxRn+1 <lmaxRn+1 となる可能性もある。
 このため、本実施形態では、式(4)から、t=nΔTの時点で次の所定期間ΔTでの電波強度R(t)の最小値を知ることができる点に着目し、以下のように最大減衰量ΔRを求めるものとした。以下では、例えば発信機10-jから発信されるビーコン信号の最大減衰量ΔRを算出する場合を説明する。
 減衰量算出部117は、例えば情報処理装置100のセンサ108に含まれる加速度センサ等により、情報処理装置100の移動速度を検出し、移動速度と所定期間ΔTとから、情報処理装置100の所定期間ΔTにおける移動距離を求める。そして、減衰量算出部117は、区間Kにおいて推定された情報処理装置100の推定位置と、移動距離とに基づき、次の区間K+1における情報処理装置100と発信機10-jとの距離を算出する。
 電波は自由空間(周りに電波の進行を妨げるものが無い空間)では、指数関数的に減衰することが知られている。したがって、本実施形態の減衰量算出部117は、区間Kにおけるビーコン信号の最大値maxR と、情報処理装置100と発信機10-jとの距離と、基づき、区間Kにおける電波強度の最大値maxR から想定される最大減衰量ΔR(理論値)を算出する。
 尚、上述した説明では、情報処理装置100が自装置の移動速度を検出するものとしたが、これに限定されない。情報処理装置100には、最大減衰量ΔRを算出するための情報処理装置100の移動速度が予め設定されていても良い。この場合、設定される移動速度は、情報処理装置100がとり得る移動速度の最大値であることが好ましい。
 以上のように、本実施形態では、ある区間が終了し、次の区間が開始する際に、ある区間における電波強度の最大値maxR から最大減衰量ΔRを減算すれば、次の区間における電波強度R(t)の最小値を得ることができる。
 したがって、本実施形態の区間初期値算出部118は、配列BestM[]における発信機IDの並び順を保持したまま、各発信機IDと対応する電波強度の値から最大減衰量ΔRを減算した値を次の区間の電波強度の初期値とすれば良い。
 次に、図7を参照して、本実施形態の情報処理装置100の動作について説明する。図7は、第一の実施形態の情報処理装置の動作を説明するフローチャートである。
 本実施形態の情報処理装置100は、起動すると、位置推定処理部110により、変数kの値を0に設定し(ステップS701)、配列BestM[k]における発信機IDの値を-1とする(ステップS702)。尚、発信機IDの値が-1である場合とは、発信機IDとしてありえない場合を示している。
 続いて位置推定処理部110は、変数k+1の値がmより小さいか否かを判定する(ステップS703)。ステップS703において、変数k+1の値がmより小さい場合、位置推定処理部110は、ステップS702へ戻る。ステップS703において、変数k+1の値がm以上である場合、位置推定処理部110は、計時部112により、経過時刻をリセットする(ステップS704)。つまり、本実施形態の位置推定処理部110は、ステップS701からステップS703の処理により、配列BestM[]における発信機IDの値を-1とする初期化の処理を行う。
 ステップS704に続いて、計時部112は、所定期間ΔTが経過したか否かを判定する(ステップS705)。ステップS705において、所定期間ΔTが経過した場合、位置推定処理部110は、後述するステップS718へ進む。
 ステップS705において、所定期間ΔTが経過していない場合、位置推定処理部110は、信号取得部111により、アンテナ101が各発信機10からビーコン信号を受信しているか否かを判定する(ステップS706)。
 ステップS706において、受信していない場合、位置推定処理部110は、ステップS705へ戻る。ステップS706において受信した場合、位置推定処理部110は、信号取得部111により、受信したビーコン信号に含まれる発信機IDをIDの値に設定し、電波強度を電波強度Rの値に設定する(ステップS707)。
 続いて、位置推定処理部110は、区間最大値取得部113により、変数kの値を0に設定し(ステップS708)、ステップS707で設定した値が、配列BestM[k]における発信機IDの値に含まれるか否かを判定する(ステップS709)。
 ステップS709において、配列BestM[k]にステップS707で設定した発信機IDが含まれる場合、区間最大値取得部113は、後述するステップS715へ進む。ステップS709において、配列BestM[k]にステップS707で設定した発信機IDが含まれない場合、区間最大値取得部113は、配列BestM[k]における発信機IDの値が-1であるか否かを判定する(ステップS710)。
 ステップS710において、配列BestM[k]における発信機IDの値が-1であった場合、区間最大値取得部113は、後述するステップS714へ進む。ステップS710において、配列BestM[k]における発信機IDの値が-1でない場合、区間最大値取得部113は、変数k+1の値がmより小さいか否かを判定する(ステップS711)。
 ステップS711において、変数k+1の値がmより小さい場合、区間最大値取得部113は、ステップS709へ戻る。
 ステップS711において、変数k+1の値がm以上である場合、区間最大値取得部113は、ステップS707で設定した電波強度Rの値が、配列BestM[m-1]における発信機IDと対応する電波強度Rより大きいか否かを判定する(ステップS712)。すなわち、区間最大値取得部113は、ステップS707で設定した電波強度Rが、配列BestM[]において、最も小さい電波強度の値よりも大きいか否かを判定している。
 ステップS712において、電波強度Rの値が、配列BestM[m-1]における発信機IDと対応する電波強度R以下である場合、区間最大値取得部113は、ステップS605に戻る。
 ステップS712において、電波強度Rの値が、配列BestM[m-1]における発信機IDと対応する電波強度Rより大きい場合、区間最大値取得部113は、配列BestM[m-1]における発信機IDの値と電波強度Rの値のそれぞれを、ステップS707で設定した値に更新し(ステップS713)、後述するステップS717へ進む。
 また、ステップS710において、配列BestM[k]における発信機IDの値が-1であった場合、区間最大値取得部113は、配列BestM[k]における発信機IDの値と電波強度Rの値のそれぞれを、ステップS707で設定した値に更新し(ステップS714)、後述するステップS717へ進む。
 また、ステップS709において、配列BestM[k]にステップS707で設定した発信機IDが含まれる場合、区間最大値取得部113は、ステップS707で設定した電波強度Rの値が、配列BestM[k]における発信機IDと対応する電波強度Rより大きいか否かを判定する(ステップS715)。
 ステップS715において、ステップS707で設定した電波強度Rの値が、配列BestM[k]における発信機IDと対応する電波強度R以下である場合、ソート部114は、ステップS605へ戻る。
 ステップS715において、ステップS707で設定した電波強度Rの値が、配列BestM[k]における発信機IDと対応する電波強度Rより大きい場合、ソート部114
は、配列BestM[k]における発信機IDと対応する電波強度Rの値をステップS707で設定した電波強度Rに更新し(ステップS716)、後述するステップS717へ進む。
 ステップS613、614、616に続いて、位置推定処理部110は、ソート部114により、配列BestM[]を電波強度Rが大きい順にソートし(ステップS717)、ステップS705へ戻る。尚、ステップS717において、配列BestM[]では、配列BestM[0]と対応する電波強度Rが最も大きく、配列BestM[m-1]と対応する電波強度Rが最も小さくなる。尚、このとき、発信機IDの値が-1のものは考慮しないものとした。
 本実施形態では、ステップS708からステップS717の処理により、発信機ID毎の電波強度が最大値となるビーコン信号が、最大値が大きい順にm個取得され、配列BestM[]に、m個の発信機IDと電波強度とが対応付けられて格納される。
 ステップS705において、所定期間ΔTが経過すると、位置推定処理部110は、位置算出部115により、配列BestM[]を用いて情報処理装置100の現在の推定位置を示す位置情報を算出する(ステップS718)。
 本実施形態では、ステップS717までの処理を実行することで、所定期間ΔT毎に、ステップS718の時点で、配列BestM[]に電波強度の最大値が大きい順に、上位mの発信機IDと電波強度の最大値maxR が格納されることになる。したがって、本実施形態の位置算出部115は、式(1)を用いて位置情報を算出すればよい。ステップS718の処理の詳細は後述する。
 続いて位置推定処理部110は、変数kの値を0に設定し(ステップS719)、減衰量算出部117により、配列BestM[k]と対応する電波強度Rから、ΔRを減算する(ステップS720)。続いて、減衰量算出部117は、変数k+1の値がmより小さいか否かを判定する(ステップS721)。ステップS721において、変数k+1の値がmより小さい場合、減衰量算出部117は、ステップS720へ戻る。ステップS721において、変数k+1の値がm以上である場合、位置推定処理部110は、情報処理装置100の電源が切れられたか否かを判定する(ステップS722)。ステップS722において、電源が切られていない場合、位置推定処理部110は、ステップS604へ戻る。ステップS722において、電源が切られた場合、位置推定処理部110は処理を終了する。
 次に、図8を参照して、位置算出部115の処理について説明する。図8は、第一の実施形態の位置算出部の処理を説明するフローチャートである。図8に示すフローチャートは、図7のステップS718の処理を説明するものであり、式(1)の演算をフローチャートにしたものである。
 本実施形態の位置算出部115は、式(1)の分母の値sumW=0、分子の値sumP=0とする(ステップS801)。続いて位置算出部115は、変数kの値を0に設定し(ステップS802)、配列BestM[k]における発信機IDの値が-1であるか否かを判定する(ステップS803)。尚、ステップS803では、配列BestM[]において、k-1位の発信機IDが存在しているか否かを判定している。
 ステップS803において、発信機IDの値が-1であった場合、位置算出部115
は、後述するステップS808へ進む。
 ステップS803において、発信機IDの値が-1でない場合、位置算出部115は、式(2)に示す重み付け関数f(R)を用いて、重み付け量Wを算出する(ステップS804)。尚、ステップS804におけるRo[]は、各発信機10の直下における電波強度を予め測定した値である。
 続いて位置算出部115は、分母の値sumWに重み付け量Wを加算する(ステップS805)。続いて位置算出部115は、分子の値sumPに、重み付け量Wと、配列BestM[k]の発信機IDと対応する発信機10の位置情報とを乗算したものを加算する(ステップS806)。尚、値sumPは、位置情報Xを含む式であり、ベクトルを意味している。
 次に位置算出部115は、変数k+1の値がmより小さいか否かを判定する(ステップS807)。ステップS807において、変数k+1の値がmより小さい場合、位置算出部115は、ステップS803へ戻る。
 ステップS807において、変数k+1の値がm以上である場合、位置算出部115は、分子の値sumPを分母の値sumWで除算し、現在の情報処理装置100の位置を示す位置情報とし(ステップS808)、ステップS719へ進む。
 尚、本実施形態では、ステップS808で算出された位置情報を、位置情報出力部116により、サーバ200や情報処理装置100の出力装置106に出力しても良い。
 また、本実施形態では、位置情報出力部116により、ステップS808で算出された位置情報を、推定された現在の位置を示す情報として出力する。このとき、位置情報出力部116は、推定の精度を示す値を位置情報と共に出力しても良い。
 具体的には、例えば、本実施形態では、ステップS805で示した式にk=0を代入して算出した重み付け量Wの逆数を、算出された位置情報の推定の精度を示す値として出力しても良い。
 本実施形態では、推定の精度を示す値を位置情報と共に出力することで、情報処理装置100の利用者等に対し、出力された位置情報を採用するか否か等の判断の基準となる情報を提供できる。
 次に、図9を参照し、図7で説明した配列BestM[]における上位m位の入れ替えについて説明する。図9は、配列BestM[]における上位m位の入れ替えを説明する図である。
 図9では、発信機10-1、10-2、10-3、10-4が設置された環境において、ビーコン信号の電波強度の最大値が大きい順に上位3つのビーコン信号を取得する例を説明する。
 図9において、区間K1における発信機10-1、10-2、10-3、10-4のそれぞれから発信されるビーコン信号の最大値は、a、b、c、dである。したがって、区間K1の終端の時刻t11の時点での上位3つのビーコン信号の発信元は、1位から順に、発信機10-1、10-2、10-3となる。
 また、本実施形態では、区間K1の次の区間K2が始まるにあたって、区間K1の上位3つのビーコン信号の順位をそのまま維持し、各ビーコン信号の電波強度の最大値から、発信機毎に算出された最大減衰量ΔRを減じた値e、f、gを区間K2の初期値とする。
 尚、電波強度の値eは、電波強度の最大値aから、発信機10-1の位置を示す位置情報を用いて算出された最大減衰量ΔR1を減算した値である。同様に、電波強度の値fは、電波強度の最大値bから、発信機10-2の位置を示す位置情報を用いて算出された最大減衰量ΔR2を減算した値である。電波強度の値gは、電波強度の最大値cから、発信機10-3の位置を示す位置情報を用いて算出された最大減衰量ΔR3を減算した値である。
 区間K2において、発信機10-1から受信したビーコン信号の電波強度の最大値hは、値eを超えない。したがって、区間K3が始まる時刻t12の時点での発信機10-1のビーコン信号の電波強度の初期値は、値eから最大減衰量ΔR1を減算した値lとなる。
 また、区間K2において、発信機10-2から受信したビーコン信号の電波強度の最大値iは、値fより大きく、値eより小さい値である。よって、区間K3が始まる時刻t12の時点での発信機10-2のビーコン信号の電波強度の初期値は、最大値iから最大減衰量ΔR2を減算した値mとなる。
 また、区間K2において、発信機10-3から受信したビーコン信号の電波強度の値は、発信機10-4から受信したビーコン信号の電波強度の値よりも小さくなる。したがって区間K2では、発信機10-3が上位3位から脱落し、発信機10-4が上位3位に入る。
 よって、区間K2では、発信機10-4から受信したビーコン信号の電波強度の最大値jが取得される。最大値jは、時刻t11における値gよりも大きく、値iより小さい値である。よって、区間K3が始まる時刻t12の時点での発信機10-4のビーコン信号の電波強度の初期値は、値jから、発信機10-4の位置を示す位置情報を用いて算出された最大減衰量ΔR4を減算した値nとなる。
 以上のように、区間K2の終端(区間K3の開始)では、上位3位のビーコン信号を発信した発信機10は、1位から順に、発信機10-1、10-2、10-4となる。
 次に、区間K3について説明する。区間K3において、発信機10-1から受信したビーコン信号の電波強度の値は、値lを超えない。したがって、区間K3の終端となる時刻t13の時点での発信機10-1のビーコン信号の電波強度の値として値lが維持される。
 また、区間K3において、発信機10-2から受信したビーコン信号の電波強度の最大値pは、値mより大きい。したがって、区間K3の終端となる時刻t13の時点での発信機10-2のビーコン信号の電波強度の値は、最大値pとなる。
 また、区間K3において、発信機10-4から受信したビーコン信号の電波強度の最大値qは、値nより大きい。したがって、区間K3の終端となる時刻t13の時点での発信機10-4のビーコン信号の電波強度の値は、最大値qとなる。
 ここで、時点t13において、取得された電波強度の値は、値p、l、qの3つである。このうち、最も大きい値はpであり、その次に大きい値がl、その次に大きい値がqとなる。したがつて、時点t13では、配列BestM[]において、発信機10-2の発信機IDと値pとが第1位となり、発信機10-1の発信機IDと値lとが第2位となり、発信機10-4と値qとが第3位となる。
 本実施形態では、以上のように、上位m位のビーコン信号を発信した発信機IDと電波強度の値とを取得する。
 次に、図10乃至13を参照し、本実施形態を適用して情報処理装置100によりビーコン信号を受信し、位置を推定する実験を行った結果を示す。
 図10は、発信機の配置と、情報処理装置を装着した利用者の歩行経路を示す図である。実験では、図10に示すように、発信機10-1~発信機10-12を配置し、情報処理装置100を装着した利用者が、発信機10-1、10-2、10-3、10-6、10-9、10-12、10-11、10-10の順に、各発信機の直下を通る経路Sを歩行した。
 図11は、図10において情報処理装置が受信したビーコン信号の電波強度を示す図である。尚、図11では、図10に示す発信機10の配列において、列毎に各発信機から受信したビーコン信号の電波強度の変化を示している。
 図11に示すグラフ11-1は、発信機10-3、10-6、10-9、10-12のそれぞれから受信したビーコン信号の電波強度の変化を示している。グラフ11-2は、発信機10-2、10-5、10-8、10-11のそれぞれから受信したビーコン信号の電波強度の変化を示している。グラフ11-3は、発信機10-1、10-4、10-7、10-10のそれぞれから受信したビーコン信号の電波強度の変化を示している。
 尚、図11では、発信機10-1~10-12から受信したビーコン信号のうち、ビー電波強度の最大値が大きい上位4つのビーコン信号を示している。
 グラフ11-1~11-3には、時刻tA、tB、tC、tDを記している。これらの各時刻において、利用者は発信機10-1、10-3、10-12、10-10直下に移動している。
 これらのグラフから、時刻tAの時点では、上位4つのビーコン信号は、1位から順に、発信機10-1のビーコン信号、発信機10-2のビーコン信号、発信機10-5のビーコン信号、発信機10-6のビーコン信号となっていることがわかる。
 また、同様に時刻tBの時点では、上位4つのビーコン信号は、1位から順に、発信機10-3のビーコン信号、発信機10-6のビーコン信号、発信機10-2のビーコン信号、発信機10-5となっていることがわかる。また、時刻tCの時点では、上位4つのビーコン信号は、1位から順に、発信機10-12のビーコン信号、発信機10-11のビーコン信号、発信機10-10のビーコン信号、発信機10-9のビーコン信号となっていることがわかる。さらに、時刻tDの時点では、上位4つのビーコン信号は、1位から順に、発信機10-10のビーコン信号、発信機10-11のビーコン信号、発信機10-12のビーコン信号、発信機10-7のビーコン信号となっていることがわかる。
 ここで、時刻tBから時刻tCの動きに着目する。時刻tBの時点では、上述したように、ビーコン信号の電波強度の大きさは、大きい方から順に、発信機10-3、発信機10-6、発信機10-2、発信機10-5の順である。発信機10-2と発信機10-3からのビーコン信号は、時刻tC以後は電波強度が大きくなることなく、図7のステップS720の処理に応じてなだらかにその値が小さくなる。
 発信機10-5からのビーコン信号に関しても、時刻tB以後は、1度電波強度の値が大きくなるものの、同様にその値は小さくなる。そして、時刻tEにおいて、発信機10-8、10-9のビーコン信号の電波強度の値が発信機10-2及び発信機10-5のビーコン信号の電波強度の値より大きくなり、発信機10-6のビーコン信号の電波強度の値が発信機10-3のビーコン信号の電波強度の値より大きくなる。その結果、上位4つのビーコン信号が入れ替り、上位4つのビーコン信号は、1位から順に、発信機10-6のビーコン信号、発信機10-3のビーコン信号、発信機10-9のビーコン信号、発信機10-8のビーコン信号となる。
 本実施形態では、このようにして、電波強度の最大値が大きい順に上位m位が入れ替わる。
 また、図11に示すグラフ11-1、11-2、11-3から、時刻tAから時刻tBまでの間では、発信機10-1から受信したビーコン信号、発信機10-2から受信したビーコン信号、発信機10-3から受信したビーコン信号の順に電波強度の値にピークが発生していることがわかる。
 同様に、時刻tBから時刻tCまでの間では、発信機10-3から受信したビーコン信号、発信機10-6から受信したビーコン信号、発信機10-9から受信したビーコン信号、発信機10-12から受信したビーコン信号の順に電波強度の値にピークが発生していることがわかる。
 そして、時刻tCから時刻tDまでの間では、発信機10-12から受信したビーコン信号、発信機10-11から受信したビーコン信号、発信機10-10から受信したビーコン信号の順に電波強度の値にピークが発生していることがわかる。
 このピークの発生の順は、利用者の歩行した経路Sと一致している。また、時刻tAと時刻tBとの間において、発信機10-2のビーコン信号にピークが発生する時刻には、発信機10-2と比較的使い距離にある発信機10-4、10-5、10-6のビーコン信号の電波強度も比較的大きくなっていることがわかる。
 図12及び図13は、情報処理装置100の移動の軌跡を示している。図12は、情報処理装置の縦方向及び横方向の移動距離を示す図であり、図13は、情報処理装置の移動の軌跡を示す図である。
 図12に示すグラフ12-1、12-2において、横軸は時間である。また、グラフ12-1の縦軸は、図10のY方向(縦方向)への移動距離を示し、グラフ12-2の横軸は、図10のX方向(横方向)への移動距離を示す。
 グラフ12-1、12-2から、時刻tAから時刻tBまでの間は、情報処理装置100は、X方向にはほとんど移動せず、Y方向に移動していることがわかる。また、時刻tBから時刻tCの間は、情報処理装置100は、Y方向にはほとんど移動せず、X方向に移動しており、時刻tCから時刻tDの間は、X方向にはほとんど移動せず、Y方向に移動していることがわかる。X方向とY方向への移動距離は、例えば情報処理装置100の有するセンサ108により検出されても良い。
 この情報処理装置100の動きは、図10で示した情報処理装置100の利用者の歩行の経路Sと一致している。
 図13では、この動きを平面上の軌跡として示している。軌跡Dは、情報処理装置100の位置推定処理部110が算出した位置情報から得たものである。図13に示す軌跡Dも、図10で示した情報処理装置100の利用者の歩行の経路Sとほぼ一致していることがわかる。
 以上のように、本実施形態によれば、情報処理装置100の実際の移動の仕方と、位置推定処理部110により算出した位置情報から得られる情報処理装置100の軌跡と、が対応するものとなっていることがわかる。
 以下に、図14乃至図18を参照して、本実施形態が適用された場合と、本実施形態が適用されない場合を比較しながら、本実施形態の効果について説明する。
 図14は、比較例となる位置の推定の仕方を説明する図である。図14Aは、複数の発信機と受信機との距離を用いて受信機の位置を推定する方法を説明する図である。図14Aの例では、3つの発信機の位置を示す位置情報X1、X2、X3と、各発信機から受信機までの距離R1、R2、R3と、を用いて受信機の位置P14を推定する。
 この場合、信号の減衰や反射による信号の増幅等による電波強度のムラにより、一般に定義された発信機と受信機との間の距離と、電波強度との関係が成立しない場合があり、位置の推定の精度を保つことが困難である。
 図14Bは、電波が送信されてきた方向から、情報処理装置の位置を推定する方法を説明する図である。この方法では、二つの発信機から送信された信号の成す角θが分かれば、円周角の定理より受信機が存在する円弧を推定できる。
 このため、図14Bでは、3個以上の発信機から信号を受信すれば、各発信機の位置情報X1、X2、X3と、それぞれの信号の成す角θ12、θ13、θ23により、受信機の位置P14を推定できる。しかしながら、この手法では、それぞれの信号の成す角θ12、θ13、θ23を得るために、アンテナをアレイ状に配置したり、指向性アンテナを回転させたりする必要があり、受信機側の構成が複雑になる。
 これに対して本実施形態では、所定期間ΔT毎に、電波強度の最大値が大きい順にビーコン信号を取得し、このビーコン信号に含まれる発信機10の位置情報に応じて情報処理装置100(受信機)の位置を推定する。
 また、本実施形態では、所定期間ΔT毎に、発信機10毎の電波強度の最大値を、大きい順に並べかえる。したがって、本実施形態によれば、例えばある区間においては障害物が存在し、次の区間には障害物が存在しなくなる、といった、情報処理装置100側の信号の受信状況の変化にも対応することができる。
 また、本実施形態では、電波強度の値が大きい発信機により近づけるように、重み付けを行って情報処理装置100の位置を推定する。このため、本実施形態によれば、指向性のあるアンテナを設けたりせずに、電波強度が大きいビーコン信号を発信した発信機に近づけるように、情報処理装置100の位置を推定することができる。
 図15は、電波強度のむらを説明する図である。図15は、屋内において、屋内の中心に発信機を設置し、複数箇所で電波を受信した場合の計測結果を示す図である。
 理論的には、電波は、発信機を中心とした同心円状に減衰するはずであるが、図15に示すように、実際にはかなりむらがあることがわかる。このむらは、例えば屋内の天井裏の配管、壁内の鉄骨等が電波の減衰や反射が要因であると考えられる。
 そこで、このむらを考慮して、本実施形態を適用せずに受信機の位置を推定する方法として、フィンガプリント法が知られている。
 図16は、フィンガプリント法を説明する図である。フィンガプリント法では、屋内の特定の場所に配置した複数の発信機0~発信機N-1から発信される電波が、複数の計測点0~計測点N-1でどのような強度で受信されるのかを予め記憶しておく方法である。
 この方法において、受信機の位置を推定する場合、位置を推定する際に計測した各発信機の電波の電波強度と、事前に記憶した計測点0~計測点N-1毎の発信機0~発信機N-1の電波強度とを比較して、マッチングさせる。
 この方法では、事前に計測点0~計測点N-1毎の発信機0~発信機N-1の電波強度を記憶しておく必要がある。さらに、この方法では、計測点の数や発信機の数によっては、計測時の各計測点の電波強度と、記憶されている電波強度とのマッチングの際に計算量が膨大な量となり、簡素な構成の情報処理装置では実現が困難である。
 これに対して、本実施形態では、事前の計測は不要であり、さらに、位置の推定には電波強度の最大値が大きい順からm個の値しか使用しない。したがって、本実施形態によれば、配置された発信機の数に依存せずに、情報処理装置100が簡素な構成であっても、位置の推定の精度を維持することができる。
 図17は、3つの発信機と1つの受信機を配置して固定し、電波強度の推移を計測した結果を示す図である。
 電波には、時間による電波強度のむらが生じることが知られている。通常、発信機と受信機が共に静止している場合は、受信機が受ける電波強度は一定のはずであるが、図17に示すように、電波強度は一定ではない。
 したがって、電波強度から受信機の位置を推定する場合、図17に示す特性も考慮する必要がある。そこで、図16に示したフィンガプリント法を適用することが考えられるが、その場合でも、時間によって電波強度が変化するため、受信機の位置を推定する処理を行う時間によって、得られる位置情報にずれが生じる。
 これに対し、本実施形態では、位置算出部115は、所定期間ΔT毎に、所定期間ΔTにおいて取得したビーコン信号を用いて位置情報を算出している。したがって、本実施形態によれば、位置情報を算出する直前に取得したビーコン信号を用いて位置を推定するため、時間による電波強度のむらを考慮せずに、位置の推定の精度を維持することができる。
 図18は、所定期間ΔTの区間毎の電波強度の平均値を用いてm個のビーコン信号を選択する場合を説明する図である。図18Aは、所定期間ΔTの区間毎の電波強度の平均値を用いてm個のビーコン信号を選択する場合の処理を説明するフローチャートである。
 この場合、受信機は、メモリ上に格納された電波強度の和と、ビーコン信号の受信回数をクリアする(ステップS1801)。そして、受信機は、ビーコン信号を受信したか否かを判定し(ステップS1802)、受信した場合は、メモリ上に保持された、該当する発信機IDの電波強度の和と、受信回数とを更新する(ステップS1803)。ステップS1802において受信していない場合、受信機は、所定期間ΔTの区間が終了したか否かを判定する(ステップS1804)。
 ステップS1804で区間が終了していない場合、受信機はステップS1802に戻る。ステップS1804で区間が終了した場合、受信機は、全発信機について、電波強度の和と受信回数とから、電波強度の平均値を算出し(ステップS1805)、平均値が大きい順にm個の発信機のビーコン信号を抽出する(ステップS1806)。
 受信機は、電源が切られていない場合は、ステップS1801へ戻り、電源が切られた場合は処理を終了する(ステップS1807)。
 図18Bは、電波強度の平均値を算出する際に用いるメモリ構造の例を示す図である。図18Bの例では、全ての発信機について、電波強度の和と受信回数とを対応付けて格納するため、発信機の数をNとすると、電波強度の和と受信回数とを対応付けたデータをN個分格納するメモリ領域が必要となる。例えば、発信機の数Nを400とし、電波強度の和を格納するメモリの容量を2byte、受信回数を格納するメモリの容量を1byteとした場合、図18Aの処理を実行するためには、1200byteもの容量が必要となる。
 これに対し、本実施形態では、電波強度の最大値が大きい順にm個の発信機IDと電波強度とを格納するメモリ領域があれば良い。本実施形態において、電波強度の最大値を格納するメモリの容量を2byte、発信機IDを格納するメモリの容量を1byte、m=4とした場合、図5Aの処理を実行するための必要となる容量は、12byteのみであり、平均値を用いる場合と比べて大幅にメモリ容量を削減できる。
 次に、図19及び図20を参照し、本実施形態の情報処理装置100を含む位置推定システムの他の例について説明する。
 図19は、位置推定システムのシステム構成を説明する第一の図である。図19では、位置推定システム300Aと、位置推定システム300Bとを示す。
 位置推定システム300Aは、情報処理装置100と、端末装置400とを含む。端末装置400は、例えばスマートフォン等であり、情報処理装置100から出力された位置情報を用いて各種の処理を行う。尚、端末装置400は、スマートフォン以外でも、表示機能を有するものであれば良く、タブレット端末やヘッドマウントディスプレイ、ウェアラブル端末等であっても良い。
 位置推定システム300Bは、位置推定システム300Aの有する情報処理装置100と、端末装置400と、に加え、サーバ200を有する。
 位置推定システム300Bでは、例えば情報処理装置100が端末装置400を介して自装置の位置情報をサーバ200へ送信しても良い。この場合、位置情報は、情報処理装置100よりも通信性能が優れた端末装置400からサーバ200に送信される。したがって、この場合、図1に示す位置推定システム300のように、情報処理装置100から直接サーバ200へ送信する場合と比べて、多様な方式で位置情報を送信することができる。
 図20は、位置推定システムのシステム構成を説明する第二の図である。図20では、位置推定システム300Cを示す。
 位置推定システム300Cは、端末装置400Aとサーバ200とを有する。端末装置400Aは、情報処理装置100を備えている。つまり、端末装置400Aは、その内部に情報処理装置100を有している。
 図19及び図20に示した位置推定システム300A、300B、300Cでは、例えば、端末装置400、400Aの有するナビゲーション機能等において、情報処理装置100から出力された位置情報を用いても良い。
 また、例えば端末装置400、400Aは、情報処理装置100から出力された位置情報を、AR(Augmented Reality)コンテンツ等を表示するための位置情報として利用しても良い。
 (第二の実施形態)
 以下に、図面を参照して第二の実施形態について説明する。第二の実施形態は、電波強度の値に対する閾値を設け、電波強度の値が閾値以上であった場合にそのビーコン信号の発信元の発信機10の位置を現在位置とする点が第一の実施形態と相違する。以下の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
 通常、受信機により受信されたビーコン信号のうち、特定の発信機から発信されたビーコン信号の電波強度の値だけが突極して大きい場合、受信機はこの発信機の極近くに位置することが想定される。本実施形態は、この点に着目したものである。
 図21は、第二の実施形態の情報処理装置の機能を説明する図である。本実施形態の情報処理装置100Aは、位置推定処理部110Aを有する。
 本実施形態の位置推定処理部110Aは、第一の実施形態の位置推定処理部110の有する各部に加え、閾値判定部119を有する。
 本実施形態の閾値判定部119は、信号取得部111が取得したビーコン信号の電波強度の値が予め設定された閾値より大きいか否かを判定する。そして、閾値判定部119は、電波強度の値が閾値より大きい場合に、このビーコン信号に含まれる位置情報を、情報処理装置100Aの現在位置とする。
 図22は、第二の実施形態の情報処理装置の動作を説明するフローチャートである。図22のステップS2201からステップS2217までの処理は、図7のステップS701からステップS717までの処理と同様であるから、説明を省略する。
 ステップS2217に続いて、位置推定処理部110Aは、閾値判定部119により、配列BestM[0]における電波強度の値が、閾値より大きいか否かを判定する(ステップS2218)。
 ステップS2218において、該当する電波強度の値が閾値以下の場合、位置推定処理部110Aは、ステップS2205へ戻る。
 ステップS2218において、該当する電波強度の値が閾値より大きい場合、閾値判定部119は、配列BestM[0]に含まれる発信機IDの発信機10の位置情報を情報処理装置100の現在位置として出力し(ステップS2219)、ステップS2221へ進む。
 図22のステップS2220からステップS2224までの処理は、図7のステップS718からステップS722の処理と同様であるから、説明を省略する。
 尚、本実施形態の閾値は、情報処理装置100Aの現在位置を発信機10の位置としても不都合がない程度の値に設定されているものとした。
 本実施形態では、このように、閾値を用いた判定を行うことで、情報処理装置100Aが特定の発信機10の極近くに位置する場合には、位置算出部115の処理を省くことができ、情報処理装置100Aの処理の負荷軽減に貢献できる。
 (第三の実施形態)
 以下に、図面を参照して第三の実施形態について説明する。第三の実施形態は、現在位置とされた位置情報を用いて、次の位置情報を算出するか否かを判定する点が第一及び第二の実施形態と相違する。以下の説明では、第一及び第二の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一及び第二の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一及び第二の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
 図23は、第三の実施形態の情報処理装置の機能を説明する図である。本実施形態の情報処理装置100Bは、位置推定処理部110Bを有する。
 本実施形態の位置推定処理部110Bは、第二の実施形態の位置推定処理部110Aの有する各部に加え、歩行判定部120とを有する。
 本実施形態の歩行判定部120は、情報処理装置100Bを所持している利用者が歩行中であるか否かを判定する。具体的には歩行判定部120は、例えばセンサ108に含まれる加速度センサ等により、利用者が歩行中であるか否かを判定する。
 また、歩行判定部120は、情報処理装置100Bを所持している利用者が歩行中ではない、と判定された場合に、位置算出部115が算出した位置情報と、この位置情報が算出される前に位置情報出力部116が出力した位置情報とを比較する。そして、歩行判定部120は、その差分の大きさから、どちらの位置情報を現在情報処理装置100Bの位置を示す位置情報とするか否かを判定する。
 本実施形態において、位置情報出力部116により出力された位置情報とは、情報処理装置100Bの現在の位置を示す現在位置情報として出力された情報である。
 また、本実施形態において、位置算出部115が算出した位置情報とは、情報処理装置100Bの現在位置情報として確定されておらず、情報処理装置100Bの推定位置を示す推定位置情報である。
 本実施形態の歩行判定部120は、現在位置情報と推定位置情報との差分が所定の閾値より大きい場合には、推定位置情報を情報処理装置100Bの現在位置を示す情報とする。これは、歩行中ではないと判定された場合でも、歩行以外の手段で情報処理装置100Bが移動している可能性が高いと考えられるからである。
 また、本実施形態の歩行判定部120は、現在位置情報と推定位置情報との差分が所定の閾値以下の場合には、情報処理装置100Bは移動していないものと判定し、既に出力されている現在位置情報をそのまま現在の情報処理装置100Bの位置情報とする。
 図24は、第三の実施形態の情報処理装置の動作を説明するフローチャートである。
 図24のステップS2401とステップS2402の処理は、図22のステップS2218とステップS2219の処理と同様であるから、説明を省略する。尚、図24では、ステップS2401は、図7のステップS717から続く処理である。
 図24のステップS2403の処理は、図7のステップS605と同様の処理であるから、説明を省略する。ステップS2403において、所定期間ΔTが経過していない場合には、図7のステップS707へ続く。
 図24において、ステップS2403において、所定期間ΔTが経過した場合のステップS2404からステップS2410までの処理は、図8のステップS801からステップS807までの処理と同様であるから、説明を省略する。
 ステップS2410において、変数k+1の値がm以上である場合、位置算出部115は、分子の値sumPを分母の値sumWで除算した結果を、情報処理装置100の推定位置を示す推定位置情報とする(ステップS2411)。
 続いて、歩行判定部120は、情報処理装置100Bを所持している利用者が歩行中であるか否かを判定する(ステップS2412)。
 ステップS2412において、歩行中であると判定された場合、位置情報出力部116は、ステップS2411で算出された推定位置情報を、情報処理装置100Bの現在の位置を示す位置情報として出力し(ステップS2413)、図7のステップS719へ進む。
 ステップS2412において、歩行中ではないと判定された場合、歩行判定部120は、ステップS2411で算出された推定位置情報が示す位置と、推定位置情報を算出する直前に、位置情報出力部116から出力された現在位置情報が示す位置とを比較する(ステップS2414)。
 ステップS2414において、両者の差分が所定の閾値より大きい場合、位置推定処理部110Bは、ステップS2413へ進む。尚、本実施形態における所定の閾値は、予め設定されている値である。本実施形態では、例えば所定の閾値を数メートル程度に設定しても良い。
 ステップS2414において、差分が所定の閾値以下であった場合、位置推定処理部110Bは、現在位置情報を更新せずに、ステップS719へ進む。
 以上のように、本実施形態では、例えば情報処理装置100Bを装着した利用者が歩行していない場合でも、情報処理装置100Bが移動していると判定された場合には、情報処理装置100Bの現在位置を示す位置情報を、位置算出部115により算出された最新の位置情報に更新する。
 本実施形態では、この処理により、情報処理装置100Bの移動手段に関わらず、情報処理装置100Bの位置の推定の精度を維持することができる。
 本発明は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
 100、100A、100B 情報処理装置
 110、110A、110B 位置推定処理部
 113 区間最大値取得部
 114 ソート部
 115 位置算出部
 116 位置情報出力部
 117 減衰量算出部
 118 区間初期値算出部
 119 閾値判定部
 120 歩行判定部
 200 サーバ
 300、300A、300B、300C 位置推定システム
 400、400A 端末装置

Claims (10)

  1.  受信したビーコン信号に基づき位置を推定する情報処理装置であって、
     複数の発信機のそれぞれから、前記発信機を特定する識別子を含むビーコン信号を受信する受信部と、
     予め設定された期間毎に、前記期間において、前記識別子毎の電波強度が最大値となるビーコン信号を、前記最大値が大きい順に所定個数取得する取得部と、
     前記期間毎に、前記所定個数のビーコン信号のそれぞれに含まれる前記発信機の位置を示す発信機位置情報に基づき、前記情報処理装置の位置を示す位置情報を算出する位置算出部と、を有する情報処理装置。
  2.  前記期間における前記ビーコン信号の電波強度の最大減衰量を前記識別子毎に算出する減衰量算出部と、
     前記期間における前記識別子毎の電波強度が最大値から、前記識別子毎の前記最大減衰量を減算した値を、前記期間の次の期間の開始時における前記識別子と対応した電波強度の値とする初期値算出部と、を有する請求項1記載の情報処理装置。
  3.  前記位置算出部は、
     前記所定個数のビーコン信号に含まれる前記発信機位置情報に対し、前記電波強度に応じた重み付けを行う請求項1又は2記載の情報処理装置。
  4.  前記識別子毎の電波強度の最大値が前記電波強度の閾値より大きいか否かを判定し、前記最大値が前記電波強度の閾値より大きいとき、前記識別子を含むビーコン信号に含まれる前記発信機位置情報を、前記情報処理装置の位置を示す位置情報とする閾値判定部を有する請求項1乃至3の何れか一項に記載の情報処理装置。
  5.  前記位置算出部により算出された位置情報を出力する位置情報出力部を有し、
     前記位置情報出力部は、
     前記位置情報と共に、前記位置情報の推定の精度を示す値を出力する請求項1乃至4の何れか一項に記載の情報処理装置。
  6.  前記情報処理装置の移動手段が、人による歩行であるか否かを判定し、歩行でないと判定された場合に、直前に前記位置算出部により算出された前記位置情報と、直前に前記位置情報出力部により出力された前記位置情報との差分を求める歩行判定部を有し、
     前記位置情報出力部は、前記差分が前記差分の閾値より大きいとき、前記直前に前記位置算出部により算出された前記位置情報を出力する請求項5記載の情報処理装置。
  7.  前記所定個数は、3個以上である請求項1乃至6の何れか一項に記載の情報処理装置。
  8.  コンピュータに、
     複数の発信機のそれぞれから、前記発信機を特定する識別子を含むビーコン信号を受信し、
     予め設定された期間毎に、前記期間において、前記識別子毎の電波強度が最大値となるビーコン信号を、前記最大値が大きい順に所定個数取得し、
     前記期間毎に、前記所定個数のビーコン信号のそれぞれに含まれる前記発信機の位置を示す発信機位置情報に基づき、前記コンピュータの位置を示す位置情報を算出する、処理を実行させる位置推定プログラム。
  9.  ビーコン信号に基づき位置を推定する情報処理装置と、サーバとを有するシステムによる位置推定方法であって、
     前記情報処理装置が、
     複数の発信機のそれぞれから、前記発信機を特定する識別子を含むビーコン信号を受信し、
     予め設定された期間毎に、前記期間において、前記識別子毎の電波強度が最大値となるビーコン信号を、前記最大値が大きい順に所定個数取得し、
     前記期間毎に、前記所定個数のビーコン信号のそれぞれに含まれる前記発信機の位置を示す発信機位置情報に基づき、前記情報処理装置の位置を示す位置情報を算出し、
     前記算出した前記位置情報を前記サーバへ出力する、位置推定方法。
  10.  コンピュータによる位置推定方法であって、該コンピュータが、
     複数の発信機のそれぞれから、前記発信機を特定する識別子を含むビーコン信号を受信し、
     予め設定された期間毎に、前記期間において、前記識別子毎の電波強度が最大値となるビーコン信号を、前記最大値が大きい順に所定個数取得し、
     前記期間毎に、前記所定個数のビーコン信号のそれぞれに含まれる前記発信機の位置を示す発信機位置情報に基づき、前記コンピュータの位置を示す位置情報を算出する、位置推定方法。
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