WO2018216088A1 - 人位置検知装置、人位置検知システム、人位置検知方法及びプログラム - Google Patents

人位置検知装置、人位置検知システム、人位置検知方法及びプログラム Download PDF

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receiver
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received signal
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義統 中島
直之 樋原
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三菱電機株式会社
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    • G01S13/04—Systems determining presence of a target
    • G—PHYSICS
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    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • G—PHYSICS
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    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves

Definitions

  • the present invention relates to a human position detection device, a human position detection system, a human position detection method, and a program using a wireless communication device.
  • Patent Document 1 discloses a technique for detecting whether or not a person is present indoors based on a change in reception level due to an indoor multipath environment using broadcast radio waves such as TV broadcast waves and FM broadcast waves.
  • Patent Document 2 discloses a technique for detecting whether or not a person is present in a room by determining whether or not the amount of change in RSSI when a radio wave output from a wireless access point is received exceeds a threshold value.
  • Patent Document 3 discloses a technique for detecting whether or not a person is present in a room and the number of persons present based on the standard deviation of RSSI.
  • JP 2006-212213 A International Publication No. 2009/125627 JP 2010-54098 A
  • any of the technologies described above can detect whether a person is present in the space to be detected, but cannot detect where the person is in the space. Therefore, for example, in the control of an air conditioner, simple air conditioning control is possible in which air conditioning is activated when there is a person in the room subject to air conditioning, and air conditioning is stopped when there is no person. It is not possible to carry out detailed air conditioning control.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a human position detection device, a human position detection system, a human position detection method, and a program capable of detecting the presence / absence of a person and the position of the person's presence. Objective.
  • a human position detection apparatus is a human position detection apparatus connected to a receiver that receives a radio wave emitted from a transmitter and propagated by multipath propagation, and includes a communication unit, a storage unit, and a feature amount calculation unit. And detecting means.
  • the communication means acquires the received signal strength related to the radio wave received by the receiver as received signal strength information from the receiver.
  • the storage means stores the position where the transmitter and the receiver are arranged as arrangement information, and stores the received signal strength information as a history of received signal strength.
  • the feature quantity calculating means calculates the feature quantity based on the received signal strength history.
  • the detection means includes the presence of the person in the space to be detected and the position of the person in the case where the person is present in the space to be detected.
  • the feature amount is the arrangement position of the transmitter and the arrangement position of the receiver. Based on the fact that there is a corresponding relationship according to the location of the person and the person's location, the detection is based on the arrangement information and the feature amount.
  • the present invention by estimating the location of a person based on the location information of the transmitter and receiver and the RSSI, not only whether or not the person exists in the space to be detected, but also the presence of the person The position can also be detected.
  • the top view which shows the example in the room which introduced the person position detection system which concerns on embodiment Block diagram of human position detection system according to an embodiment Block diagram of a receiver according to an embodiment Block diagram of an air-conditioning control apparatus according to an embodiment Graph showing RSSI when there is no person in the space to be detected Graph showing RSSI when there is a person in the space to be detected Diagram showing the positional relationship between the receiver, transmitter, and person Graph showing RSSI when there is a person between the transmitter and the receiver Graph showing RSSI when there is no person between transmitter and receiver Graph showing RSSI when there is no person between transmitter and receiver Graph showing RSSI when there is no person between transmitter and receiver
  • the top view which shows the example in the room which introduced the person position detection system which concerns on the modification of embodiment
  • the human position detection system 1 is a system that detects whether a person 401 exists in the room 40 and a position where the person 401 exists in the room 40 as a detection target space.
  • the human position detection system 1 includes a transmitter 10 arranged near the center of the room 40, four receivers 20a-20d arranged near the four corners of the room 40, and appropriate positions in the room 40.
  • the air conditioning control device 30 is provided.
  • the transmitter 10 emits radio waves and transmits a radio signal to each receiver 20 through the radio communication path 50.
  • the air conditioning control device 30 communicates with each receiver 20 through the wired communication path 60.
  • the air conditioning control device 30 controls the air conditioner 70 via the wired communication path 60 according to the human position detection result.
  • the transmitter 10 preferably emits radio waves at all times or at regular intervals. Moreover, in order to be able to transmit radio waves in each direction, it is desirable that the transmission antenna provided in the transmitter 10 is an antenna with weak directivity such as a dipole antenna.
  • various wireless devices can be used as long as they do not move for a certain period of time and emit radio waves that can be received by the receiver 20.
  • a wireless sensor terminal that includes environmental sensors such as a temperature sensor, a humidity sensor, and an illuminance sensor and transmits environmental information to each receiver 20 by wireless communication can be used as the transmitter 10.
  • a remote controller for a building air conditioner, a wireless LAN (Local Area Network) access point, a PC (Personal Computer) that communicates via a wireless LAN, and the like can be used as the transmitter 10.
  • a notebook PC is used as the transmitter 10
  • the receiver 20 receives radio waves emitted from the transmitter 10.
  • the receiver 20 includes a receiving antenna 201 that receives radio waves emitted from the transmitter 10, a receiving circuit 202 that processes radio waves received by the receiving antenna 201, and a radio wave processed by the receiving circuit 202.
  • the RSSI measurement circuit 203 that measures RSSI (Received Signal Strength: “Received” Signal “Strength” Indication), the reception circuit 202 and the RSSI measurement circuit 203 are controlled, and the RSSI measured by the RSSI measurement circuit 203 is sent as RSSI information via the communication unit 205.
  • a reception control unit 204 that transmits to the air conditioning control device 30 and a communication unit 205 that communicates with the air conditioning control device 30 via the wired communication path 60 are provided.
  • the receiving antenna 201 receives the radio wave emitted from the transmitter 10, converts it into an electrical signal, and outputs it to the receiving circuit 202.
  • the receiving antenna 201 is an antenna with low directivity, like the transmitting antenna provided in the transmitter 10.
  • the reception circuit 202 performs signal processing on the electrical signal output from the reception antenna 201 based on the control of the reception control unit 204.
  • Signal processing includes amplifying an electric signal with an amplifier circuit, applying a band limiting filter to the electric signal, and extracting only an electric signal having a frequency related to the radio wave emitted by the transmitter.
  • the receiving circuit 202 outputs an electric signal subjected to signal processing to the RSSI measuring circuit 203.
  • the RSSI measurement circuit 203 measures the RSSI of the electrical signal acquired from the reception circuit 202 based on the control of the reception control unit 204 and outputs the RSSI information to the reception control unit 204 as RSSI information.
  • the reception control unit 204 controls the reception circuit 202 and the RSSI measurement circuit 203 and acquires RSSI information from the RSSI measurement circuit 203. Also, RSSI information is transmitted to the air conditioning control device 30 via the communication unit 205.
  • the air conditioning control device 30 functions as a human position detection device. As shown in FIG. 4, the air conditioning control device 30 acquires a communication unit 301 that communicates with each receiver 20 and the air conditioner 70 via the wired communication path 60, acquires RSSI information from each receiver 20, and stores the storage unit 303.
  • the control unit 302 that controls the detection unit 304, the feature amount calculation unit 305, and the air conditioner 70, the arrangement positions of the transmitter 10 and each receiver 20 are stored as arrangement information, and the detection unit 304 performs detection.
  • a storage unit 303 that stores information related to the created person distribution map, stores RSSI information acquired by the control unit 302 as an RSSI history, and stores a threshold used when the detection unit 304 performs detection, and a storage unit
  • the feature amount calculation unit 305 that calculates the feature amount from the RSSI history stored in the storage unit 303, the arrangement information and the threshold value stored in the storage unit 303, and the RSSI feature amount calculated by the feature amount calculation unit 305.
  • Existence and It includes a detection unit 304 for detecting the location of 401, a. The person distribution map will be described later.
  • the storage unit 303 functions as a storage unit, and includes storage devices such as a RAM (Random Access Memory) and a flash memory.
  • the storage unit 303 stores the arrangement positions of the transmitter 10 and each receiver 20 as arrangement information.
  • a method for storing the arrangement information in the storage unit 303 is, for example, a method in which the user manually inputs the arrangement position with the input device provided in the air conditioning control device 30 after the transmitter 10 and each receiver 20 are arranged. It is done.
  • the storage unit 303 stores information related to the person distribution map created when the detection unit 304 performs detection.
  • the human distribution map is a map obtained by dividing the interior of the room 40, which is the detection target space, into grid-like areas.
  • the air conditioning controller 30, the air conditioner 70, and the wired communication path 60 are not shown.
  • the storage unit 303 stores map division information and the human distribution likelihood of each area. Details of the human distribution map and human distribution likelihood will be described later.
  • the map division information may be generated and stored by causing the user to divide the map using an input device provided in the air conditioning control device 30, or the map division information may be stored in each transmitter 10 and each receiver 20. Map division information may be automatically generated and stored based on the arrangement information.
  • the storage unit 303 stores the RSSI acquired from each receiver 20 by the control unit 302 at regular time intervals, for example, every second, and creates an RSSI history corresponding to each receiver 20.
  • the RSSI history only needs to be stored as much as necessary for the calculation of the feature amount described later. For example, the history of the last 30 seconds may be stored.
  • the storage unit 303 also stores threshold values used when the detection unit 304 detects the presence of the person 401 and the presence position of the person 401. An initial value is preset for the threshold.
  • the control unit 302 acquires RSSI information from each receiver 20 via the communication unit 301 functioning as a communication unit, and stores it in the storage unit 303 as an RSSI history.
  • the control unit 302 also controls the feature amount calculation unit 305 to cause the feature amount calculation unit 305 to calculate the feature amount of RSSI based on the RSSI history stored in the storage unit 303.
  • the control unit 302 also controls the detection unit 304 to determine the presence of the person 401 and the presence position of the person 401 based on the arrangement information and the threshold value stored in the storage unit 303 and the RSSI feature amount calculated by the feature amount calculation unit 305.
  • the detection unit 304 is made to detect.
  • the control unit 302 functions as a control unit for the air conditioner, and controls the air conditioner 70 via the communication unit 301 based on the detection result of the detection unit 304.
  • the control of the air conditioner 70 is, for example, performing wind direction control for focusing wind on the position where the person 401 exists.
  • the feature amount calculation unit 305 functions as a feature amount calculation unit, and calculates the RSSI feature amount for each receiver 20 based on the RSSI history stored in the storage unit 303.
  • the RSSI feature amount is, for example, a standard deviation calculated from the RSSI history for the last 30 seconds.
  • the average value or median value calculated from the RSSI history for the last 30 seconds may be used as the feature amount.
  • the detection unit 304 functions as a detection unit, and the person in the room 40 that is a detection target space based on the arrangement information and threshold value stored in the storage unit 303 and the RSSI feature amount calculated by the feature amount calculation unit 305. Whether or not 401 exists and the presence position of the person 401 are detected. The detection method will be described later.
  • the wireless communication between the transmitter 10 and each receiver 20 is stable. Therefore, as shown in FIG. 5A, the fluctuation width of the RSSI of the signal received by each receiver 20 is small within the measurement period.
  • the radio wave emitted from the transmitter 10 hits the person 401 and is reflected and attenuated. Further, since the person 401 moves to some extent, there are variations in the way radio waves are reflected and attenuated. Therefore, as shown in FIG. 5B, the RSSI fluctuation range of the signal received by each receiver 20 is large within the measurement period. In addition, the average value and median value of RSSI calculated from RSSI within the measurement period are smaller than those shown in FIG. 5A.
  • the fluctuation range, average value, and median value of RSSI within the measurement period vary depending on the location of the person 401. For example, as shown in FIG. 6, when a person 401 exists at the position of a reference numeral 401 a on a line segment connecting the transmitter 10 and the receiver 20, the fluctuation range of RSSI is large as shown in FIG. 7A. Further, the average value and median value of RSSI are smaller than those shown in FIG. 5A. Of the radio waves emitted from the transmitter 10, the radio wave that is going to propagate directly to the receiver 20 is blocked by the person 401 and reflected and attenuated, resulting in such a measurement result.
  • the fluctuation width of RSSI is an intermediate fluctuation width between the case shown in FIG. 7A and the case shown in FIG. Become.
  • the average value and median value of RSSI are also approximately the average value and median value between the cases shown in FIG. 7A and FIG. 7B.
  • the RSSI fluctuation range, average value, and median value vary depending on whether or not the person 401 exists in the room 40 and the position where the person 401 exists. Therefore, for example, based on the RSSI fluctuation range, average value, or median value, whether or not the person 401 is present in the room 40 and whether the person 401 is present around the reference numeral 401a or around the reference numeral 401b or 401d It can be estimated whether it is the vicinity of the reference numeral 401c. Note that the standard deviation calculated from RSSI within the measurement period may be used as the feature amount indicating the fluctuation range of RSSI.
  • the human position detection system 1 uses this fact to detect the presence position of the person 401.
  • the RSSI standard deviation is adopted as the RSSI feature amount.
  • the control unit 302 of the air conditioning control device 30 acquires RSSI information from each receiver 20 at regular intervals for a predetermined time, and stores the RSSI information in the storage unit 303 of the air conditioning control device 30 as a history of RSSI (step S1). .
  • the fixed time is, for example, 30 seconds, and the fixed interval is, for example, 1 second.
  • the feature amount calculation unit 305 of the air conditioning control device 30 calculates a standard deviation that is a feature amount based on the RSSI history corresponding to each receiver 20 (step S2). And the detection part 304 of the air-conditioning control apparatus 30 produces a person distribution map based on the standard deviation of RSSI which is the feature-value corresponding to each receiver 20 (step S3).
  • the flow of creating a human distribution map will be described. Based on the map division information stored in the storage unit 303, the map shown in FIG. 9 is created by dividing the room 40 into grid-like areas. In FIG. 9, illustration of the air conditioning control device 30, the air conditioner 70, and the wired communication path 60 is omitted. Next, in each area, a person distribution likelihood which is a probability that the person 401 exists in the area is calculated and stored in the storage unit 303.
  • Coefficients p, q, r, s is a number that is multiplied with the D i, respectively, take different values for each area.
  • the coefficients p, q, r, and s are determined in advance based on the relationship between the location of the person 401 and the RSSI shown in FIGS. 6 and 7A to 7C described above.
  • complex formula than formulas used in the above example for example, be used to calculate the human distribution likelihood calculation formula using a quadratic equation for each D i Good. If the human distribution likelihood is calculated for all areas and stored in the storage unit 303, the human distribution map is completed.
  • the detection unit 304 of the air conditioning control device 30 extracts an area having a human distribution likelihood equal to or greater than the threshold stored in the storage unit 303 from each area of the human distribution map. (Step S4). And the detection part 304 detects the position in the room 40 corresponding to the area whose person distribution likelihood is more than a threshold value as a position where the person 401 exists (step S5). When there are a plurality of extracted areas, it is detected that a person 401 exists at each position in the room 40 corresponding to all the extracted areas. That is, the human position detection system 1 can detect the position of each person 401 even when there are a plurality of persons 401 in the room 40. When there is no area where the human distribution likelihood is equal to or greater than the threshold, the detection unit 304 detects that no person 401 exists in the room 40.
  • the control unit 302 of the air conditioning control device 30 controls the air conditioner 70 based on the detection result of the detection unit 304 (step S6).
  • the control of the air conditioner 70 is, for example, performing wind direction control for focusing wind on the position where the person 401 exists. Specifically, for example, a control signal for moving the direction of the vanes and flaps of the air conditioner 70 in the direction of the position where the person 401 exists may be transmitted to the air conditioner 70.
  • control of stopping the operation of the air conditioner 70 may be performed to reduce power consumption.
  • the air conditioning control device 30 that realizes the above operations may be configured by dedicated hardware, or may be configured by a combination of a computer system and a dedicated program.
  • the case where the air conditioning control device 30 is configured by a combination of a dedicated program and a microcontroller having a processor, a memory, a storage medium, and an interface as a computer system will be described.
  • the memory is composed of RAM.
  • the storage medium is composed of an auxiliary storage device such as a flash memory, a magnetic disk, or an optical disk, and stores a dedicated program.
  • the interface implements the function as the communication unit 301 shown in FIG.
  • the processor functions as the control unit 302, the storage unit 303, the detection unit 304, and the feature amount calculation unit 305 illustrated in FIG.
  • the dedicated program does not have to have all the functions, and some functions are realized by the OS (Operating System) function running on the microcomputer, and each function can be realized by the cooperation of the dedicated program and the OS. Good.
  • the dedicated program may not be stored in the storage medium, and the processor may download the dedicated program from the program distribution server on the network via the interface, read it into the memory, and execute it.
  • the embodiment has been described above. According to the embodiment, using a receiver that receives a radio wave emitted from a transmitter and propagated by multipath propagation, the RSSI feature value is calculated from the RSSI of the radio wave received by the receiver, and the RSSI feature value is transmitted. Based on the fact that there is a corresponding relationship according to the location of the machine, the receiver and the person, the presence of the person and the person's presence position are detected based on the arrangement information of the transmitter and the receiver and the feature amount of RSSI be able to.
  • the transmitter 10 is arranged near the center of the room 40 in order to improve the detection accuracy of the position where the person 401 is present.
  • the receiver 20 measures RSSI with respect to the radio wave emitted from each transmitter 10 and transmits the RSSI to the air conditioning control device 30.
  • the frequency of the radio waves emitted from each transmitter 10 is different.
  • each receiver 20 is arranged in the vicinity of the four corners of the room 40 in order to improve the detection accuracy of the position where the person 401 exists.
  • the number of receivers 20 to be arranged is not limited to four as long as it is plural. Further, when a plurality of transmitters 10 are arranged, the number of receivers 20 may be only one.
  • the air conditioning control device 30 communicates with each receiver 20 by wired communication, but may communicate by wireless communication. Further, the air conditioning control device 30 may be incorporated in one of the plurality of receivers 20, and the receiver 20 incorporating the air conditioning control device 30 may communicate with the other receivers 20.
  • each receiver 20 may incorporate a transmitter 10, one of the receivers 20 may further include an air conditioning control device 30, and the receivers 20 may perform wireless communication.
  • the air conditioner 70 and the wired communication path 60 are not shown.
  • the receiver 20 measures the RSSI of the radio wave received from each of the other receivers 20, and transmits RSSI information corresponding to each receiver 20 to the air conditioning control device 30.
  • the person 401 is placed around the reference numeral 401a. It can be detected whether it exists, whether it exists in the vicinity of the reference numeral 401 b or 401 d, exists in the vicinity of the reference numeral 401 c, or whether the person 401 does not exist in the room 40. Therefore, even when only one transmitter 10 and one receiver 20 are arranged, the transmitter is based on the fact that the feature quantity of RSSI has a corresponding relationship according to the location of the transmitter, the receiver, and the person.
  • the 10 and the position information of the receiver 20 and the feature amount of RSSI can be said to constitute the human position detection system 1 according to the present invention that detects the presence of the person 401 and the position of the person 401.
  • the location of the person 401 cannot be detected normally.
  • the air conditioning control device 30 may be connected to the transmitter 10 to control the transmitter 10 and the receiver 20 according to the detection result of the air conditioning control device 30. For example, when it is detected that the person 401 is not present in the room 40, the air conditioning control device 30 controls the transmitter 10 and the receiver 20 to increase the radio wave transmission interval of the transmitter 10 and the radio wave reception interval of the receiver 20. Thus, power consumption can be reduced. Further, the radio wave transmission interval and the radio wave reception interval are shortened for the transmitter 10 and the receiver 20 arranged around the detected location, and the radio wave transmission interval and the radio wave reception are set for the other transmitters 10 and receivers 20. By increasing the interval, it is possible to reduce power consumption while ensuring detection accuracy.
  • the standard deviation is adopted as the feature amount of RSSI.
  • the average value and median value of RSSI are also different depending on the position of the person. Therefore, the average value and the median value can also be adopted as RSSI feature values.
  • the present invention can be used for detecting the presence of a person and the position of the person using a transmitter and a receiver in a multipath environment.
  • 1 human position detection system 10 transmitter, 20, 20a-20d receiver, 30 air conditioning control device, 40 rooms, 50 wireless communication path, 60 wired communication path, 70 air conditioner, 201 receiving antenna, 202 receiving circuit, 203 RSSI measurement circuit, 204 reception control unit, 205 communication unit, 301 communication unit, 302 control unit, 303 storage unit, 304 detection unit, 305 feature quantity calculation unit, 401, 401a-401d person

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Abstract

各受信機（２０ａ－２０ｄ）は送信機（１０）が発しマルチパス伝搬により伝搬する電波を受信し、受信信号強度を測定して受信信号強度情報を空調制御装置（３０）に送信する。空調制御装置（３０）は受信機（２０ａ－２０ｄ）ごとに受信信号強度情報を受信信号強度の履歴として記憶し、受信信号強度の履歴から標準偏差を算出する。空調制御装置（３０）は、受信信号強度の標準偏差が送信機（１０）と各受信機（２０ａ－２０ｄ）の配置情報及び人の存在位置とに応じて対応関係を有する事実に基づき、送信機（１０）と各受信機（２０ａ－２０ｄ）の配置情報と受信信号強度の標準偏差とに基づいて人の存在及び人の存在位置を検知する。

Description

人位置検知装置、人位置検知システム、人位置検知方法及びプログラム
　本発明は無線通信機を用いた人位置検知装置、人位置検知システム、人位置検知方法及びプログラムに関する。
　マルチパス環境の空間内においては、電波のRSSI（受信信号強度: Received Signal Strength Indication）が人の動きによって変動することを利用し、空間内に人が存在するか否かを検出する存在検知システムが提案されている。
　特許文献１には、TV放送波、FM放送波などの放送電波を利用し、屋内のマルチパス環境による受信レベルの変動に基づいて屋内に人が存在するか否かを検知する技術が開示されている。特許文献２には、無線アクセスポイントが出力した電波を受信したときのRSSIの変化量が閾値を上回るか否かを判別して人が室内に存在するか否かを検知する技術が開示されている。特許文献３には、RSSIの標準偏差に基づいて室内に人が存在するか否か及び存在する人の数を検知する技術が開示されている。
特開２００６－２２１２１３号公報 国際公開第２００９／１２５６２７号 特開２０１０－５４０９８号公報
　前述した技術はいずれも、検知対象となる空間内に人が存在するか否かは検知できるが、人が空間内のどの位置に存在するかは検知できない。よって、例えば空調機の制御において、空調の対象となる室内に人が存在するときは空調を作動させ、存在しないときは空調を停止させる、という簡便な空調制御は可能だが、人の存在位置に応じた詳細な空調制御をすることはできない。
　本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、人の存在の有無と人の存在位置とを検知できる人位置検知装置、人位置検知システム、人位置検知方法及びプログラムを提供することを目的とする。
　本発明に係る人位置検知装置は、送信機が発しマルチパス伝搬により伝搬する電波を受信する受信機と接続された人位置検知装置であって、通信手段と、記憶手段と、特徴量算出手段と、検知手段と、を備える。通信手段は受信機が受信した電波に係る受信信号強度を受信信号強度情報として受信機から取得する。記憶手段は送信機及び受信機が配置されている位置を配置情報として記憶し、受信信号強度情報を受信信号強度の履歴として記憶する。特徴量算出手段は受信信号強度の履歴に基づいて特徴量を算出する。検知手段は、検知対象となる空間内における人の存在と、検知対象となる空間内に人が存在する場合の人の存在位置とを、特徴量が送信機の配置位置と受信機の配置位置と人の存在位置とに応じて対応関係を有する事実に基づき、配置情報と特徴量とに基づいて検知する。
　本発明によれば、送信機及び受信機の配置情報とRSSIとに基づいて人の存在位置を推定することにより、人が検知対象の空間内に存在するか否かのみではなく、人の存在位置も検知できる。
実施の形態に係る人位置検知システムを導入した部屋内の例を示す上面図 実施の形態に係る人位置検知システムのブロック図 実施の形態に係る受信機のブロック図 実施の形態に係る空調制御装置のブロック図 検知対象の空間内に人が存在しない場合のRSSIを示すグラフ 検知対象の空間内に人が存在する場合のRSSIを示すグラフ 受信機、送信機及び人の位置関係を示す図 送信機と受信機との間に人が存在する場合のRSSIを示すグラフ 送信機と受信機との間には人が存在しない場合のRSSIを示すグラフ 送信機と受信機との間には人が存在しない場合のRSSIを示すグラフ 実施の形態に係る人位置検知システムの動作を示すフローチャート 実施の形態に係る人分布マップを示す図 実施の形態の変形例に係る人位置検知システムを導入した部屋内の例を示す上面図
（実施の形態）
　図１から図９を参照しながら本発明の実施の形態に係る人位置検知装置、人位置検知システム、人位置検知方法及びプログラムについて説明する。
　図１及び図２を参照しながら、人位置検知システム１の構成を説明する。人位置検知システム１は部屋４０内を検知対象の空間とし、部屋４０内に人４０１が存在するか否か及び人４０１の存在する位置を検知するシステムである。人位置検知システム１は、部屋４０内の中央付近に配置された送信機１０と、部屋４０の四隅付近に配置された４台の受信機２０ａ－２０ｄと、部屋４０内の適当な位置に配置された空調制御装置３０と、を備える。送信機１０は電波を発し、無線通信路５０により各受信機２０へ無線信号を送信する。空調制御装置３０は有線通信路６０により各受信機２０と通信を行う。また、空調制御装置３０は人位置検知結果に応じて、有線通信路６０を介して空気調和機７０の制御を行う。
　送信機１０が発する電波は、直接受信機２０まで伝搬するものもあれば、部屋４０内の壁、机、人４０１などに当たって反射、減衰しながら受信機２０まで伝搬するものもある。つまり部屋４０内はマルチパス環境である。送信機１０は常時または一定時間ごとに電波を発することが望ましい。また、各方向に電波を送信可能とするため、送信機１０が備える送信用アンテナは、例えばダイポールアンテナのような指向性の弱いアンテナであることが望ましい。
　送信機１０としては、一定時間以上移動することがなく、受信機２０が受信可能な電波を発するものであれば各種の無線機器を利用可能である。例えば温度センサ、湿度センサ、照度センサなどの環境センサを備え、環境情報を無線通信により各受信機２０に送信する無線センサ端末を送信機１０として利用可能である。また、ビル用エアコンのリモコン、無線LAN（Local Area Network）用アクセスポイント、無線LANにより通信を行うPC（Personal Computer）なども送信機１０として利用可能である。ただし送信機１０としてノートPCを用いる場合、ノートPCの運搬中には送信機１０としては利用できない。
　受信機２０は送信機１０が発した電波を受信する。図３に示すとおり受信機２０は、送信機１０が発した電波を受信する受信用アンテナ２０１と、受信用アンテナ２０１が受信した電波を処理する受信回路２０２と、受信回路２０２が処理した電波のRSSI（受信信号強度: Received Signal Strength Indication）を測定するRSSI測定回路２０３と、受信回路２０２とRSSI測定回路２０３を制御し、RSSI測定回路２０３が測定したRSSIをRSSI情報として通信部２０５を介して空調制御装置３０に送信する受信制御部２０４と、有線通信路６０経由で空調制御装置３０と通信を行う通信部２０５と、を備える。
　受信用アンテナ２０１は送信機１０が発した電波を受信し、電気信号に変換して受信回路２０２に出力する。各方向から電波を受信可能とするため、送信機１０が備える送信用アンテナと同様に、受信用アンテナ２０１は指向性の弱いアンテナであることが望ましい。
　受信回路２０２は、受信用アンテナ２０１が出力した電気信号に対して、受信制御部２０４の制御に基づいて信号処理を行う。信号処理とは、電気信号を増幅回路で増幅すること、電気信号に帯域制限フィルタを適用して送信機が発した電波に係る周波数の電気信号のみを取り出すことなどである。受信回路２０２は信号処理をした電気信号をRSSI測定回路２０３に出力する。
　RSSI測定回路２０３は受信制御部２０４の制御に基づいて、受信回路２０２から取得した電気信号のRSSIを測定し、受信制御部２０４にRSSI情報として出力する。
　受信制御部２０４は受信回路２０２及びRSSI測定回路２０３を制御し、RSSI測定回路２０３からRSSI情報を取得する。また、通信部２０５を介してRSSI情報を空調制御装置３０に送信する。
　空調制御装置３０は人位置検知装置として機能する。図４に示すとおり空調制御装置３０は、有線通信路６０経由で各受信機２０及び空気調和機７０と通信を行う通信部３０１と、各受信機２０からRSSI情報を取得し、記憶部３０３と検知部３０４と特徴量算出部３０５と空気調和機７０とを制御する制御部３０２と、送信機１０及び各受信機２０の配置位置を配置情報として記憶し、検知部３０４が検知を行う際に作成する人分布マップに係る情報を記憶し、制御部３０２が取得したRSSI情報をRSSIの履歴として記憶し、検知部３０４が検知を行う際に使用する閾値を記憶する記憶部３０３と、記憶部３０３が記憶するRSSIの履歴から特徴量を算出する特徴量算出部３０５と、記憶部３０３が記憶する配置情報及び閾値と特徴量算出部３０５が算出したRSSIの特徴量とに基づいて人４０１の存在及び人４０１の存在位置を検知する検知部３０４と、を備える。人分布マップについては後述する。
　記憶部３０３は記憶手段として機能し、RAM（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの記憶装置を備える。記憶部３０３は送信機１０及び各受信機２０の配置位置を配置情報として記憶する。配置情報を記憶部３０３に記憶させる方法は例えば、ユーザが送信機１０及び各受信機２０を配置した後にユーザが空調制御装置３０に備えられた入力装置により手動で配置位置を入力する方法が挙げられる。
　また記憶部３０３は、検知部３０４が検知を行う際に作成する人分布マップに係る情報を記憶する。人分布マップは図９に示すとおり、検知対象の空間である部屋４０内を格子状のエリアごとに分割したマップである。なお図９では空調制御装置３０、空気調和機７０及び有線通信路６０の図示を省略している。記憶部３０３は、マップ分割情報と、各エリアの人分布尤度を記憶する。人分布マップの詳細及び人分布尤度については後述する。マップ分割情報は、空調制御装置３０に備えられた入力装置によりユーザにマップの分割を行わせることによりマップ分割情報を生成して記憶してもよいし、各送信機１０及び各受信機２０の配置情報に基づいて自動的にマップ分割情報を生成して記憶してもよい。
　また記憶部３０３は、制御部３０２が各受信機２０から取得したRSSIを一定時間ごと、例えば１秒ごとに記憶し、各受信機２０に対応するRSSIの履歴を作成する。RSSIの履歴は後述の特徴量の算出に必要な分だけ記憶できればよく、例えば直近３０秒間の履歴を記憶できればよい。また記憶部３０３は、検知部３０４が人４０１の存在及び人４０１の存在位置を検知するときに使用する閾値を記憶する。閾値はあらかじめ初期値が設定されている。
　制御部３０２は、通信手段として機能する通信部３０１を介して各受信機２０からRSSI情報を取得し、記憶部３０３にRSSIの履歴として記憶させる。また制御部３０２は特徴量算出部３０５を制御し、記憶部３０３が記憶するRSSIの履歴に基づいて特徴量算出部３０５にRSSIの特徴量を算出させる。また制御部３０２は検知部３０４を制御し、記憶部３０３が記憶する配置情報及び閾値と特徴量算出部３０５が算出したRSSIの特徴量とに基づいて人４０１の存在及び人４０１の存在位置を検知部３０４に検知させる。また制御部３０２は空気調和機の制御手段として機能し、検知部３０４の検知結果に基づいて、通信部３０１を介して空気調和機７０の制御を行う。空気調和機７０の制御とは、例えば人４０１の存在する位置に重点的に風を当てるための風向制御を行うことである。
　特徴量算出部３０５は特徴量算出手段として機能し、記憶部３０３が記憶するRSSIの履歴に基づいて受信機２０ごとにRSSIの特徴量を算出する。RSSIの特徴量は例えば、直近３０秒間のRSSIの履歴から算出した標準偏差である。また、直近３０秒間のRSSIの履歴から算出した平均値または中央値を特徴量としてもよい。
　検知部３０４は検知手段として機能し、記憶部３０３が記憶する配置情報及び閾値と、特徴量算出部３０５が算出したRSSIの特徴量と、に基づいて検知対象の空間である部屋４０内に人４０１が存在するか否か及び人４０１の存在位置を検知する。検知方法については後述する。
　次に、人４０１の存在位置とRSSIとの関係について説明する。
　部屋４０内に人４０１が存在しない場合、送信機１０と各受信機２０との間の無線通信は安定している。よって図５Ａに示すとおり、測定期間内において、各受信機２０が受信する信号のRSSIの変動幅が小さい。
　一方、部屋４０内に人４０１が存在する場合、送信機１０が発した電波が人４０１に当たって反射、減衰する。また、人４０１はある程度動いているため、電波の反射、減衰の仕方にはばらつきがある。よって図５Ｂに示すとおり、測定期間内において、各受信機２０が受信する信号のRSSIの変動幅が大きい。また、測定期間内のRSSIから算出したRSSIの平均値及び中央値が図５Ａに示す場合と比べて小さい。
　測定期間内におけるRSSIの変動幅、平均値及び中央値は、人４０１の存在位置に応じて変化する。例えば図６に示すとおり、人４０１が送信機１０と受信機２０とを結ぶ線分上にある符号４０１ａの位置に存在する場合、図７Ａに示すとおり、RSSIの変動幅は大きい。また、RSSIの平均値及び中央値が図５Ａに示す場合と比べて小さい。送信機１０が発した電波のうち、直接受信機２０に伝搬しようとする電波が人４０１に遮られ反射、減衰するためこのような測定結果となる。
　一方、例えば図６において、符号４０１ｃの位置に人４０１が存在する場合、図７Ｂに示すとおり、RSSIの変動幅はやや小さい。また、RSSIの平均値及び中央値が図７Ａに示す場合と比べて大きい。送信機１０が発した電波のうち、部屋４０内の壁、机などに反射しながら伝搬する電波の一部が人４０１に遮られ反射、減衰するためこのような測定結果となる。
　また例えば図６において、符号４０１ｂまたは符号４０１ｄの位置に人４０１が存在する場合、図７Ｃに示すとおり、RSSIの変動幅は図７Ａに示す場合と図７Ｂに示す場合の中間程度の変動幅となる。また、RSSIの平均値及び中央値も図７Ａに示す場合と図７Ｂに示す場合の中間程度の平均値及び中央値となる。
　以上説明したように、人４０１が部屋４０内に存在するか否か、及び人４０１の存在位置に応じてRSSIの変動幅、平均値及び中央値が変動する。よって例えばRSSIの変動幅、平均値または中央値に基づいて、人４０１が部屋４０内に存在するか否か、及び人４０１の存在位置が符号４０１ａの周辺なのか、符号４０１ｂまたは符号４０１ｄの周辺なのか、または符号４０１ｃの周辺なのか、について推定できる。なお、RSSIの変動幅を示す特徴量としては測定期間内のRSSIから算出した標準偏差を用いればよい。
　また、それぞれの受信機２０から見ると、人４０１の存在位置はそれぞれ相対的に異なるため、それぞれの受信機２０についてのRSSIの変動幅、平均値及び中央値がそれぞれ異なる。人位置検知システム１はこの事実を利用して人４０１の存在位置の検知を行う。
　次に、人位置検知システム１の動作の流れについて図８を参照しながら説明する。なお、この動作の流れの説明において、RSSIの特徴量としてRSSIの標準偏差を採用する。
　まず、空調制御装置３０の制御部３０２が各受信機２０からRSSI情報を一定時間の間、一定間隔ごとに取得し、空調制御装置３０の記憶部３０３にRSSIの履歴として記憶する（ステップＳ１）。一定時間とは例えば３０秒間であり、一定間隔とは例えば１秒である。
　次に空調制御装置３０の特徴量算出部３０５が、各受信機２０に対応するRSSIの履歴に基づいて特徴量である標準偏差を算出する（ステップＳ２）。そして空調制御装置３０の検知部３０４が各受信機２０に対応する特徴量であるRSSIの標準偏差に基づいて人分布マップを作成する（ステップＳ３）。
　人分布マップの作成の流れについて説明をする。記憶部３０３が記憶するマップの分割情報に基づいて、図９に示す、部屋４０内を格子状のエリアごとに分割したマップを作成する。なお図９では空調制御装置３０、空気調和機７０及び有線通信路６０の図示を省略している。次に各エリアにおいて、人４０１がエリア内に存在している確率である人分布尤度を算出し記憶部３０３に記憶する。人分布尤度は例えば、
　人分布尤度＝ｐＤａ＋ｑＤｂ＋ｒＤｃ＋ｓＤｄ
で表される計算式により算出される。Ｄｉは受信機２０ｉに対応するRSSIの標準偏差である。ただし変数ｉはａ－ｄのいずれかである。係数ｐ、ｑ、ｒ、ｓはそれぞれＤｉに乗算する数であり、エリアごとに異なる値をとる。係数ｐ、ｑ、ｒ、ｓは上述した図６及び図７Ａ－図７Ｃに示される人４０１の存在位置とRSSIとの関係に基づいてあらかじめ定められる。なお、検知精度をより高めるため、上記の例で使用される計算式よりも複雑な計算式、例えば各Ｄｉについての二次式を用いた計算式を人分布尤度の算出に用いてもよい。すべてのエリアについて人分布尤度を算出して記憶部３０３に記憶すれば人分布マップが完成する。
　空調制御装置３０の検知部３０４は、人分布マップを作成したのち（ステップＳ３）、人分布マップの各エリアのうち人分布尤度が記憶部３０３に記憶されている閾値以上のエリアを抽出する（ステップＳ４）。そして検知部３０４は人分布尤度が閾値以上であるエリアに対応する部屋４０内の位置を、人４０１が存在する位置として検知する（ステップＳ５）。抽出したエリアが複数ある場合、抽出したすべてのエリアに対応する部屋４０内の位置それぞれに人４０１が存在するものとして検知する。つまり人位置検知システム１は部屋４０内に人４０１が複数人存在する場合であってもそれぞれの人４０１の存在位置を検知できる。人分布尤度が閾値以上となるエリアが１つもなかった場合、検知部３０４は部屋４０内には人４０１が存在しないことを検知する。
　空調制御装置３０の制御部３０２は、検知部３０４の検知結果に基づいて空気調和機７０の制御を行う（ステップＳ６）。空気調和機７０の制御とは、例えば人４０１の存在する位置に重点的に風を当てるための風向制御を行うことである。具体的には例えば、空気調和機７０のベーン及びフラップの向きを人４０１の存在する位置の方向へと動かすための制御信号を空気調和機７０に送信することが挙げられる。また、人４０１が存在しないことを検知した場合に空気調和機７０の動作を停止させる制御を行って消費電力の低減を図ってもよい。
　以上の動作を実現する空調制御装置３０は専用のハードウェアにより構成してもよいし、コンピュータシステムと専用プログラムとの組み合わせにより構成してもよい。コンピュータシステムとしてプロセッサ、メモリ、記憶媒体及びインタフェースを備えるマイクロコントローラと、専用プログラムとの組み合わせにより空調制御装置３０を構成する場合について述べる。メモリはRAMにより構成される。記憶媒体はフラッシュメモリ、磁気ディスク、光ディスク等の補助記憶装置により構成され、専用プログラムが記憶されている。インタフェースが図４に示す通信部３０１としての機能を実現する。プロセッサが、記憶媒体内に保存されている専用プログラムをメモリ上に読み込んで実行することにより、図４に示す制御部３０２、記憶部３０３、検知部３０４及び特徴量算出部３０５として機能する。なお、専用プログラムは全ての機能を有する必要はなく、マイコン上で動作するOS（Operating System）の機能により一部の機能を実現し、専用プログラムとOSとの協同により各機能を実現してもよい。また、記憶媒体内には専用プログラムを保存せず、プロセッサがインタフェースを介して専用プログラムをネットワーク上のプログラム配信サーバからダウンロードし、メモリ上に読み込んで実行してもよい。
　以上、実施の形態について説明をした。実施の形態によれば、送信機が発しマルチパス伝搬により伝搬する電波を受信する受信機を利用し、受信機が受信した電波のRSSIからRSSIの特徴量を算出し、RSSIの特徴量が送信機と受信機と人の存在位置とに応じて対応関係を有する事実に基づき、送信機及び受信機の配置情報とRSSIの特徴量とに基づいて人の存在及び人の存在位置の検知をすることができる。
（変形例）
　図１では、人４０１の存在する位置の検知精度を高めるために送信機１０が部屋４０の中央付近に配置されているが、必ずしも部屋４０の中央付近に配置しなくてもよい。また図１では、送信機１０は１台のみ配置されているが、複数台の送信機１０を配置してもよい。送信機１０を複数台配置する場合、受信機２０はそれぞれの送信機１０が発する電波に対してRSSIを測定してRSSIを空調制御装置３０に送信する。また、送信機１０を複数台配置する場合、各送信機１０から発せられた電波の区別を受信機２０が可能とするために、各送信機１０が発する電波の周波数はそれぞれ異なるものとする。
　図１では、人４０１の存在する位置の検知精度を高めるために各受信機２０が部屋４０の四隅付近に１台ずつ配置されているが、必ずしも部屋４０の四隅付近に配置しなくてもよい。また、配置する受信機２０の数は複数台であれば４台でなくてもよい。さらに、送信機１０が複数台配置されている場合には受信機２０の数は１台のみでもよい。
　図１及び図２では、空調制御装置３０は有線通信により各受信機２０と通信を行っているが、無線通信により通信を行ってもよい。また、複数ある受信機２０のうちの１台に空調制御装置３０を内蔵し、空調制御装置３０を内蔵した受信機２０がその他の受信機２０と通信を行ってもよい。
　図１０に示すとおり、各受信機２０が送信機１０を内蔵し、受信機２０の１つはさらに空調制御装置３０を内蔵し、受信機２０同士が無線通信をしてもよい。なお図１０では空気調和機７０及び有線通信路６０の図示を省略している。この場合、受信機２０は他の受信機２０それぞれから受信した電波のRSSIを測定し、それぞれの受信機２０に対応するRSSI情報を空調制御装置３０に送信する。
　送信機１０と受信機２０がそれぞれ１台ずつのみ配置されている場合でも、図５Ａ、図５Ｂ、図６及び図７Ａ－図７Ｃを参照しながら上述したとおり、人４０１が符号４０１ａの周辺に存在するのか、符号４０１ｂまたは４０１ｄの周辺に存在するのか、符号４０１ｃの周辺に存在するのか、それとも人４０１は部屋４０内に存在しないのか、について検知可能である。よって送信機１０と受信機２０がそれぞれ１台ずつのみ配置されている場合でも、RSSIの特徴量が送信機と受信機と人の存在位置とに応じて対応関係を有する事実に基づき、送信機１０及び受信機２０の配置情報とRSSIの特徴量とに基づいて人４０１の存在及び人４０１の存在位置の検知する、本発明に係る人位置検知システム１を構成するものといえる。ただしこの場合、部屋４０内の複数の箇所に複数の人４０１が存在する場合には正常に人４０１の存在位置を検知することができない。
　空調制御装置３０を送信機１０と接続し、空調制御装置３０の検知結果に応じて送信機１０及び受信機２０を制御してもよい。例えば人４０１が部屋４０内に存在しないことを検知した場合、空調制御装置３０は送信機１０及び受信機２０を制御し、送信機１０の電波送信間隔及び受信機２０の電波受信間隔を長くすることにより消費電力の削減を図ることができる。また、検知した存在位置の周辺に配置されている送信機１０及び受信機２０については電波送信間隔及び電波受信間隔を短くし、他の送信機１０及び受信機２０については電波送信間隔及び電波受信間隔を長くすることにより、検知精度を確保しつつ消費電力の削減を図ることができる。
　部屋４０内に人４０１が存在する場合、人４０１の動きが大きいほどRSSIの標準偏差は大きくなる。よって図８のステップＳ４にて用いる閾値を複数用意することにより、人４０１の存在位置だけでなく人４０１の動きの程度も検知できる。
　実施の形態ではRSSIの特徴量として標準偏差を採用したが、上述のとおり人の存在位置に応じてRSSIの平均値及び中央値も異なるので、人分布尤度の計算式を適切に設定することにより、平均値及び中央値もRSSIの特徴量として採用可能である。
　本発明は、広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
　本発明は、マルチパス環境下において送信機及び受信機を利用した、人の存在及び人の存在位置の検知に利用可能である。
１　人位置検知システム、１０　送信機、２０，２０ａ－２０ｄ　受信機、３０　空調制御装置、４０　部屋、５０　無線通信路、６０　有線通信路、７０　空気調和機、２０１　受信用アンテナ、２０２　受信回路、２０３　RSSI測定回路、２０４　受信制御部、２０５　通信部、３０１　通信部、３０２　制御部、３０３　記憶部、３０４　検知部、３０５　特徴量算出部、４０１，４０１ａ－４０１ｄ　人

Claims (9)

  1. 　送信機が発しマルチパス伝搬により伝搬する電波を受信する受信機と接続された人位置検知装置であって、
    　前記受信機が受信した電波に係る受信信号強度を受信信号強度情報として前記受信機から取得する通信手段と、
    　前記送信機及び前記受信機が配置されている位置を配置情報として記憶し、前記受信信号強度情報を受信信号強度の履歴として記憶する記憶手段と、
    　前記受信信号強度の履歴に基づいて特徴量を算出する特徴量算出手段と、
    　検知対象となる空間内における人の存在と、前記検知対象となる空間内に人が存在する場合の人の存在位置とを、前記特徴量が前記送信機の配置位置と前記受信機の配置位置と人の存在位置とに応じて対応関係を有する事実に基づき、前記配置情報と前記特徴量とに基づいて検知する検知手段と、
    　を備える人位置検知装置。
  2. 　前記特徴量算出手段が算出する前記特徴量は、直近の一定期間内の前記受信信号強度の履歴に基づいて算出する標準偏差、中央値または平均値のいずれか１つである、
    　請求項１に記載の人位置検知装置。
  3. 　前記送信機と前記受信機との少なくとも一方が複数機配置されることにより電波の送受信を行う送信機と受信機の組が複数存在し、
    　前記検知手段はそれぞれの前記送信機と受信機の組に係る受信信号強度に基づいて、人の存在と前記検知対象となる空間内に人が存在する場合の人の存在位置とを検知する、
    　請求項１または２に記載の人位置検知装置。
  4. 　前記検知手段による人の存在及び人の存在位置の検知状態に応じて前記送信機または前記受信機の少なくとも一方の動作状態を変更する、
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の人位置検知装置。
  5. 　前記検知手段が人の存在及び人の存在位置を検知したとき、前記人の存在位置の周囲に配置されている前記送信機の通信頻度をより高くすること、または前記人の存在位置の周囲には配置されていない前記送信機の通信頻度をより低くすること、のうち少なくとも一方を行う、
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の人位置検知装置。
  6. 　空気調和機と接続された人位置検知装置であって、
    　前記検知手段が検知した結果に基づいて前記空気調和機を制御する制御手段を備える、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の人位置検知装置。
  7. 　電波を発する送信機と、
    　前記送信機が発しマルチパス伝搬により伝搬する電波を受信する受信機と、
    　請求項１から６のいずれか１項に記載の人位置検知装置と、
    　を備える人位置検知システム。
  8. 　送信機が発し受信機がマルチパス環境下で受信した電波の受信信号強度を受信信号強度情報として取得する受信信号強度情報取得工程と、
    　前記送信機及び前記受信機が配置されている位置を配置情報として取得する配置情報取得工程と、
    　取得した前記受信信号強度情報から特徴量を算出する特徴量算出工程と、
    　検知対象となる空間内における人の存在と、前記検知対象となる空間内に人が存在する場合の人の存在位置とを、前記特徴量が前記送信機の配置位置と前記受信機の配置位置と人の存在位置とに応じて対応関係を有する事実に基づき、前記配置情報と前記特徴量とに基づいて検知する検知工程と、
    　を備える人位置検知方法。
  9. 　コンピュータに、
    　送信機が発し受信機がマルチパス環境下で受信した電波の受信信号強度を受信信号強度情報として取得する受信信号強度情報取得工程と、
    　前記送信機及び前記受信機が配置されている位置を配置情報として取得する配置情報取得工程と、
    　取得した前記受信信号強度情報から特徴量を算出する特徴量算出工程と、
    　検知対象となる空間内における人の存在と、前記検知対象となる空間内に人が存在する場合の人の存在位置とを、前記特徴量が前記送信機の配置位置と前記受信機の配置位置と人の存在位置とに応じて対応関係を有する事実に基づき、前記配置情報と前記特徴量とに基づいて検知する検知工程と、
    　を実行させるプログラム。
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