WO2019131299A1 - 測位装置、方法および記録媒体 - Google Patents

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周典 津村
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a positioning device, method, and recording medium.
  • Beacon transmission equipment such as wireless LAN (Local Area Network) or Bluetooth (registered trademark) is an area as one of the methods for positioning a mobile terminal in an area (for example, indoor) where GNSS (Global Navigation Satellite System) signals can not reach There is a method to install. However, in this method, it is necessary to perform an advance survey of the installation situation of the wireless LAN access point and the installation / management of the beacon transmission device. Therefore, a positioning method using PED (Pedestrian Dead-Reckoning), which does not require prior surveys or installation of devices, has attracted attention.
  • PED pedestrian Dead-Reckoning
  • the PDR calculates the moving speed of the mobile terminal based on information obtained from the acceleration sensor, gyroscope, electronic compass, etc. mounted on the mobile terminal, estimates the moving direction and moving distance, and integrates the results. Is a method of determining the relative position from the initial position.
  • the information obtained from the sensor includes some errors due to noise, deviation at the time of calibration, sampling period and the like.
  • the error of the estimated position fluctuates due to various factors such as how the user holds the terminal, how to walk, the stride, the type of shoes, the structure of the building, and the like.
  • PDR is a method of integrating the moving direction and moving distance estimated based on sensor information to obtain the relative position, so even if the error of the sensor information and the estimated position is fine, the error is integrated over time Be increased.
  • the estimation error of each of the positioning by GNSS and the positioning by PDR is calculated, and the positioning is performed by the positioning method with a small estimation error. Do.
  • this method can not improve the positioning accuracy in the area where the GNSS signal does not reach because it is a method of improving the positioning accuracy by using the GNSS.
  • the first method is to arrange the beacon transmitters closely. This method can improve the positioning accuracy because the initial positions and errors can be reset at shorter time intervals by closely arranging the beacon transmitters.
  • the second is a method using map matching.
  • this method it is assumed that the mobile terminal travels only on a determined route (such as a passage), and if the error is large and the positioning result deviates from the route, the location closest to the positioning result on the route As the final positioning result.
  • the method of closely arranging beacon transmitters requires the cost of installing / managing a large number of beacon transmitters, and the use of PDR becomes less meaningful. Also, if the number of installed beacon transmitters is reduced in order to minimize the cost of the beacon transmitters, the initial position and error may not be reset for a long time depending on the movement route, since the mobile terminal has less chance of approaching the beacon. In addition, in facilities such as a large factory or gymnasium, it is difficult to install a beacon transmitter because there is no pillar, wall or ceiling for installing a beacon transmitter. In such facilities it is difficult to install a sufficient number of beacon transmitters.
  • the method using map matching requires time and labor because it is necessary to create route data in advance. In addition, it is necessary to cope with the change of the route due to the change of the floor layout etc. In addition, this method can not be used because a route can not be set in a wide place where it can move freely in all directions.
  • An object of the present invention is to provide a positioning device, method and recording medium that make it possible to improve positioning accuracy in an area to which GNSS signals do not reach.
  • the positioning device of the present invention comprises positioning means for estimating a first position of the device itself, error estimation means for estimating a first error of the first position, and second Receiving means for receiving other-apparatus information including the second position of the second apparatus estimated by the second apparatus and the second error of the second position from the apparatus of In the case where the second error is smaller than one error, it is characterized by comprising correction means for correcting the first position and the first error based on the other device information.
  • the first position of the own device is estimated, the first error of the first position is estimated, and the second device estimates the second position from the second position. If other device information is received, including the second position of the second device and the second error of the second position, and the second error is smaller than the first error, the other device information
  • the first position and the first error are corrected based on
  • the positioning program stored in the computer-readable recording medium of the present invention causes the computer to measure the first position of the device itself and the error to estimate the first error of the first position.
  • Receiving from the estimation function, other device information from the second device, the second position of the second device estimated by the second device, and a second error of the second position A receiving function and a correction function of correcting the first position and the first error based on the other device information when the second error is smaller than the first error are realized. I assume.
  • the positioning device, method and recording medium of the present invention make it possible to improve the positioning accuracy in the area where the GNSS signal does not reach.
  • FIG. 1 It is a figure showing an example of composition of a positioning device of a first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the operation example of the positioning device of 1st embodiment of this invention. It is a figure which shows the structural example of the positioning apparatus of 2nd embodiment of this invention. It is a figure which shows the example of the correction method of the positional information on the positioning device of 2nd embodiment of this invention. It is a figure which shows the example of the utilization scene of the positioning device of 2nd embodiment of this invention. It is a figure which shows the example of the utilization scene of the positioning device of 2nd embodiment of this invention. It is a figure which shows the example of the utilization scene of the positioning device of 2nd embodiment of this invention. It is a figure which shows the example of the utilization scene of the positioning device of 2nd embodiment of this invention.
  • FIG. 1 shows a configuration example of the positioning device 10 of the present embodiment.
  • the positioning device 10 according to this embodiment includes a positioning unit 11, an error estimation unit 12, a receiving unit 13, and a correction unit 14.
  • the positioning unit 11 is a part that estimates the first position of the own device.
  • the error estimation unit 12 is a part that estimates a first error of the first position.
  • the receiving unit 13 is a unit that receives, from the second device, the other device information including the second position of the second device estimated by the second device and the second error of the second position. is there.
  • the correction unit 14 is a part that corrects the first position and the first error based on the other device information when the second error is smaller than the first error.
  • the positioning device 10 can determine from the second device the second position of the second device estimated by the second device, and the second position of the second position. Receive other device information including an error. Then, if the second error is smaller than the first error, the first position and the first error are corrected based on the other device information. Thereby, the positioning device 10 can correct the position of the own device based on the positioning result of the other device with a smaller error. Therefore, it becomes possible to improve the positioning accuracy in the area to which the GNSS signal does not reach.
  • FIG. 2 shows an example of the operation of the positioning device 10 of the present embodiment.
  • the positioning unit 11 estimates the first position of its own device (step S101).
  • the error estimation unit 12 estimates a first error of the first position (step S102).
  • the receiving unit 13 receives, from the second device, other device information including the second position of the second device estimated by the second device and the second error of the second position (Step S103). If the second error is smaller than the first error, the correction unit 14 corrects the first position and the first error based on the other device information (step S104).
  • the positioning device 10 includes, from the second device, the second position of the second device estimated by the second device, and the second error of the second position. Receive other device information. Then, if the second error is smaller than the first error, the first position and the first error are corrected based on the other device information. Thereby, the positioning device 10 can correct the position of the own device based on the positioning result of the other device with a smaller error. Therefore, it becomes possible to improve the positioning accuracy in the area to which the GNSS signal does not reach.
  • the positioning device 10 is the second device, the second position of the second device estimated by the second device, and the second position. Receive other device information, including a second error in position. Then, if the second error is smaller than the first error, the first position and the first error are corrected based on the other device information. Thereby, the positioning device 10 can correct the position of the own device based on the positioning result of the other device with a smaller error. Therefore, it becomes possible to improve the positioning accuracy in the area to which the GNSS signal does not reach.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the positioning device 20 of the present embodiment.
  • the positioning device 20 of the present embodiment has a configuration in which a transmitting unit 25 is added to the positioning device 10 (FIG. 1) of the first embodiment.
  • the positioning part 11 is a part which estimates the position (1st position) of an own apparatus (positioning apparatus 20).
  • the positioning unit 11 periodically estimates and holds the first position.
  • the positioning unit 11 performs positioning using PDR.
  • positioning may be performed using another positioning method capable of estimating a positioning error.
  • the error estimation unit 12 is a portion that estimates an error (first error) of the position (first position) of the own device estimated by the positioning unit 11.
  • the error estimation unit 12 estimates and holds the first error each time the first position is updated. The method of estimating the error will be described later.
  • the transmitting unit 25 is a unit that transmits the own device information including the first position and the first error.
  • the transmitting unit 25 periodically broadcasts its own device information using a wireless signal such as Bluetooth or BLE (Bluetooth Low Energy).
  • the transmission unit 25 can also transmit information about the apparatus itself by wireless communication such as wireless LAN, ZigBee (registered trademark), visible light communication, infrared communication such as IrDA (registered trademark), ultrasonic communication, or the like.
  • the transmission unit 25 transmits the own device information with transmission power in which the range in which the own device information can be received is a predetermined transmission range. If the transmission range is too wide, the error in correcting the first position will be too large. Therefore, it is desirable that the transmission range be appropriately set in accordance with the size of the facility where the positioning device 20 is used, the density of the positioning device 20 in the facility, and the like. For example, another positioning device 20 capable of receiving its own device information transmits its own device information with the transmission power of the other positioning device 20 present within a radius of 1 to 2 m from the own device.
  • the own device information includes information on the transmission range of the own device information, more specifically, information on the radius of the transmission range (transmission distance).
  • the transmission unit 25 stops transmission of the own device information, and when the first error becomes equal to or less than the predetermined threshold, the transmitting unit 25 itself The transmission of information may be resumed. If the error of the position of the own device becomes larger than a certain degree, the possibility of the presence of another device that corrects the position using the own device information decreases. Therefore, when the first error exceeds the predetermined threshold value, the transmission of the own device information is stopped, and there is a low possibility that there is another device that performs position correction using the own device information. It is possible to reduce power consumption.
  • the receiving unit 13 is a position of the second device (second position) estimated by the second device from another positioning device 20 (second device), and an error of the second position (second It is a part to receive other device information including an error).
  • the other device information further includes information on the transmission distance of the second device.
  • the correction unit 14 corrects the first position and the first error based on the other device information.
  • the own device There is a distance between the own device and the second device that is the source of the other device information at most for the transmission distance of the second device. Therefore, when the estimated position of the own device is corrected to the estimated position of the second device (the second position), the error of the own device after correction is the largest from the error of the second position (the second error). And the transmission distance of the second device is a large value.
  • the correction unit 14 first adds the transmission distance of the second device to the second error, and calculates the first error (third error) after correction when the correction is performed. Do. Next, the correction unit 14 compares the third error with the first error before correction. Then, when the third error is smaller than the first error before correction, the correction unit 14 causes the first position held by the positioning unit 11 to be included in the other apparatus information. It corrects to a position, and corrects the first error held by the error estimation unit 12 to a third error.
  • the correction unit 14 may calculate the third error when the second error is smaller than the first error.
  • the correction unit 14 may calculate the third error if the value obtained by subtracting the second error from the first error is larger than the transmission distance of the second device. In this case, since the third error is smaller than the first error, the correction unit 14 corrects the first position and the first error without comparing the first error and the third error. .
  • the correction unit 14 may correct the position and error of the own device as follows.
  • FIG. 4 is an image diagram when the positioning device 20B receives the other device information of the positioning device 20A and the other device information of the positioning device 20C.
  • the positioning device 20B can receive other device information from the positioning device 20A, within the circle (circle A) whose radius is the sum of the transmission distance of the positioning device 20A and the estimation error as a center of the estimated position of the positioning device 20A. It is likely to exist.
  • positioning device 20B can receive other device information from positioning device 20C, a circle whose center is the estimated position of positioning device 20C and whose radius is the sum of the transmission distance of positioning device 20C and the estimation error (circle C) It is likely to be inside.
  • the positioning device 20B is highly likely to exist in the area included in both the circle A and the circle C.
  • the correction unit 14 draws a circle whose center is the second position and whose radius is the sum of the second error and the transmission distance for each of the plurality of pieces of received other device information, and is included in any circle. Find the area to be Next, the correction unit 14 corrects the error of the position of the own apparatus after correction when correcting the radius of the circle (hereinafter referred to as the minimum included circle) of the circles including the area whose radius is the smallest (the The third error is compared with the error of the own device (first error) before correction. Then, if the third error is smaller than the first error, the correction unit 14 corrects the first position to the center of the minimum included circle and the first error to the third error.
  • the minimum included circle the circle including the area whose radius is the smallest
  • the method of estimating the error will be described.
  • the error estimation method shown below is an example, and it is also possible to use another method.
  • error estimation methods There are two types of error estimation methods, a method based on estimated movement amount and a method based on time lapse.
  • the positioning unit 11 When the positioning unit 11 receives a reference signal from a beacon transmitter or the like, the positioning unit 11 resets the first position to the position indicated by the reference signal. At this time, the error estimation unit 12 resets the first error to zero.
  • the time at which the first position and the first error was last reset t 0, the positioning time by subsequent PDR t i (i 1,2,3, ⁇ ), the positioning unit 11 is estimated, the time An estimated movement amount of the positioning device 20 between t i and time t i -1 is denoted by d i .
  • the error estimation unit 12 the total estimated travel amount d from time t 0 to time t n can be calculated by Equation 1.
  • the error estimation unit 12 can use the product of the total estimated movement amount d and the predetermined coefficient k 1 as the estimation error e at time t n as shown in Equation 2.
  • the error estimation unit 12 for example, as in Equation 3, the product of the elapsed time and the predetermined coefficient k 2 from time t 0 to time t n, be an estimated error e at time t n it can.
  • the coefficient k 1 and the coefficient k 2 of the above-described statistically obtained from a tendency or the like of the error of the sensor is a value set in advance to positioning apparatus 20.
  • the error estimation unit 12 moves the coefficient k 1 or the coefficient k 2 based on the difference D in the first position before and after the reset as in Equation 4 or Equation 5. You may calculate it.
  • FIGS. 5-7 The image figure of the use scene of the positioning apparatus 20 of this embodiment is shown to FIGS. 5-7.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example where the positioning device 20A with a short elapsed time after the correction by the beacon signal is short and the positioning device 20B with a long elapsed time are passing each other.
  • the positioning device 20A has a smaller estimation error than the positioning device 20B because the elapsed time after the correction by the beacon signal is short. For example, it is assumed that the estimation error of the positioning device 20A is 1 m, the estimation error of the positioning device 20B is 10 m, and the transmission distance of the positioning device 20A and the positioning device 20B is 1 m. At this time, since the sum (11 m) of the estimation error of the positioning device 20B and the transmission distance is larger than the estimation error (1 m) of the positioning device 20A, the positioning device 20A does not correct the position information of itself.
  • the positioning device 20B corrects the estimated position of the positioning device 20A to the estimated position of the positioning device 20A because the sum (2 m) of the estimation error of the positioning device 20A and the transmission distance is smaller than the estimation error (10 m) of the positioning device 20B. . Further, the positioning device 20B corrects the estimation error of the positioning device 20B to the sum (2 m) of the estimation error of the positioning device 20A and the transmission distance. As a result, as shown in FIG. 7, the estimation error of the positioning device 20B decreases from 10 m to 2 m, and it becomes possible to improve the positioning accuracy of the positioning device 20B.
  • the positioning device 20 of the present embodiment can also be used as a fixed terminal such as a beacon transmitter.
  • the positioning device 20A which is a fixed terminal, transmits its own device information
  • the positioning device 20B which is a mobile terminal, transmits its own device information based on other device information (self device information for the positioning device 20A) received from the positioning device 20A.
  • the position information of may be corrected.
  • the positioning device 20A which is a fixed terminal, may correct the position information of its own device based on the other device information received from the positioning device 20B, which is a mobile terminal.
  • the position of the positioning device 20 which is a fixed terminal is accurate, the error of the positioning device 20 is set to zero.
  • the positioning device 20 is a fixed terminal, it does not move, so the estimation error does not increase due to the passage of time or the amount of movement.
  • the positioning device 20 can determine from the second device the second position of the second device estimated by the second device, and the second position of the second position. Receive other device information including an error. Then, if the second error is smaller than the first error, the first position and the first error are corrected based on the other device information. Thereby, the positioning device 20 can correct the position of the own device based on the positioning result of the other device with a smaller error. Therefore, it becomes possible to improve the positioning accuracy in the area to which the GNSS signal does not reach.
  • the other device information and the own device information include information of the transmission distance. Therefore, the positioning device 20 can more accurately correct the position of the own device in consideration of the transmission distance of the other device information.
  • the navigation application implemented in the positioning device 20 performs navigation in the shopping mall based on the positioning information of the positioning device 20 will be described as an example.
  • This shopping mall is an area where it is difficult to install a large number of beacon transmitters because the passage is wide and there are through holes. Therefore, the positioning device 20 held by the shopper performs positioning by PDR, and the navigation application implemented in the positioning device 20 navigates the shopper to a target store based on the positioning information by PDR. A few beacon transmitters are installed at the entrance of a shopping mall, etc.
  • the positioning device 20 When entering the shopping mall, the positioning device 20 receives a beacon signal including positional information of the entrance from the beacon transmitter installed at the entrance (YES in step S201). The positioning device 20 corrects the position error of its own device to an initial value (for example, 0) to the position indicated by the position information included in the beacon signal (step S202). And positioning by PDR is started.
  • the positioning device 20 executing positioning by PDR periodically estimates its own position (first position) and error (first error) (step S205). Also, the positioning device 20 transmits own device information including the first position and the first error (step S206).
  • positioning device 20 When positioning device 20 receives other device information from another positioning device 20 (second device) (YES in step S203), the error in the position of the other device (second error) and the error in the position of its own device ( Compare with the first error). Then, if the second error is smaller than the first error, the positioning device 20 corrects the first position and the first error based on the other device information (step S204).
  • the method of correction is as described above.
  • the shopper When the shopper does not know the way to the target store, the shopper starts the navigation application implemented in the positioning device 20 and instructs the application to search for a route to the target store.
  • the navigation application searches for a route to a destination store based on the positioning result (first position) by PDR and displays it on the screen of the positioning device 20.
  • the positioning device 20 includes, from the second device, the second position of the second device estimated by the second device, and the second error of the second position. Receive other device information. Then, if the second error is smaller than the first error, the first position and the first error are corrected based on the other device information. Thereby, the positioning device 20 can correct the position of the own device based on the positioning result of the other device with a smaller error. Therefore, it becomes possible to improve the positioning accuracy in the area to which the GNSS signal does not reach.
  • 300 positioning devices 20 of the present embodiment are randomly arranged in this positioning area.
  • the positioning device 20 was randomly moved on the passage at a speed of 1.2 to 1.5 m / s.
  • the transmission distance of the own device information of the positioning device 20 is 1 m, and the transmission interval is 200 ms.
  • the directional error of positioning by PDR of the positioning device 20 was randomly set in the range of ⁇ 10 degrees to +20 degrees and the velocity error in the range of 90% to 115%.
  • the estimation error of the positioning device 20 is assumed to increase by 15 cm / s as time passes.
  • the beacon transmitter was placed at the center of the positioning area.
  • the transmission distance of the beacon signal of the beacon transmitter was 1 m, and the transmission interval was 200 ms.
  • FIG. 10 shows the result of the simulation.
  • the horizontal axis is the elapsed time
  • the vertical axis is the maximum value among the plurality of positioning devices 20 of the actual error between the estimated position and the actual position.
  • the result of the pattern in which the position correction is performed only by the beacon signal is indicated by a fine dotted line
  • the result of the pattern in which the position correction is performed by the other device information is indicated by a solid line.
  • the time average of the maximum error is 8.6 m when performing position correction using only the beacon signal, and 5.3 m when performing position correction using other device information.
  • the positioning device 20 can reduce the positioning error by about 38% on average by performing the position correction based on the other device information.
  • the maximum value of the maximum error is 16.3 m when performing position correction using only the beacon signal, and 7.6 m when performing position correction using other device information. As the positioning device 20 performs position correction based on the other device information, the maximum value of the maximum error can be reduced by about 53%.
  • the positioning device 20 is the second device, the second position of the second device estimated by the second device, and the second position. Receive other device information, including a second error in position. Then, if the second error is smaller than the first error, the first position and the first error are corrected based on the other device information. Thereby, the positioning device 20 can correct the position of the own device based on the positioning result of the other device with a smaller error. Therefore, it becomes possible to improve the positioning accuracy in the area to which the GNSS signal does not reach.
  • the positioning device may be realized physically or functionally using at least two information processing devices. Also, the positioning device may be realized as a dedicated device. Also, only a part of the functions of the positioning device may be realized using the information processing device.
  • FIG. 11 is a view schematically showing an example of the hardware configuration of an information processing apparatus capable of realizing the positioning device of each embodiment of the present invention.
  • the information processing device 90 includes a communication interface 91, an input / output interface 92, an arithmetic device 93, a storage device 94, a non-volatile storage device 95, and a drive device 96.
  • the communication interface 91 is communication means for the positioning device of each embodiment to communicate with an external device in a wired or / and wireless manner.
  • the positioning device is realized using at least two information processing devices, those devices may be connected so as to be able to mutually communicate via the communication interface 91.
  • the input / output interface 92 is a man-machine interface such as a keyboard as an example of an input device or a display as an output device.
  • the arithmetic unit 93 is an arithmetic processing unit such as a general-purpose central processing unit (CPU) or a microprocessor. Arithmetic unit 93 can, for example, read various programs stored in nonvolatile storage device 95 into storage device 94 and execute processing in accordance with the read program.
  • CPU central processing unit
  • Arithmetic unit 93 can, for example, read various programs stored in nonvolatile storage device 95 into storage device 94 and execute processing in accordance with the read program.
  • the storage device 94 is a memory device such as a random access memory (RAM) that can be referred to from the arithmetic device 93, and stores programs, various data, and the like.
  • the storage device 94 may be a volatile memory device.
  • the non-volatile storage device 95 is, for example, a non-volatile storage device such as a read only memory (ROM) or a flash memory, and can store various programs, data, and the like.
  • ROM read only memory
  • flash memory any type of non-volatile storage device
  • the drive device 96 is, for example, a device that processes reading and writing of data to a recording medium 97 described later.
  • the recording medium 97 is any recording medium capable of recording data, such as an optical disc, a magneto-optical disc, a semiconductor flash memory, and the like.
  • a positioning device is configured by the information processing device 90 illustrated in FIG. 11, and a program capable of realizing the function described in each of the above embodiments is supplied to the positioning device. It may be realized by
  • the computing device 93 executing the program supplied to the positioning device. Further, not all of the positioning devices but some of the functions may be configured by the information processing device 90.
  • the program may be recorded in the recording medium 97, and the program may be appropriately stored in the non-volatile storage device 95 at the shipping stage or operation stage of the positioning device.
  • the method of supplying the program a method of installing in the positioning device using an appropriate jig at the manufacturing stage before operation, the operation stage, or the like may be adopted.
  • the program supply method may adopt a general procedure such as a method of downloading from the outside via a communication line such as the Internet.
  • Positioning means for estimating a first position of the device; Error estimation means for estimating a first error of said first position; Receiving means for receiving other apparatus information from a second apparatus, including a second position of the second apparatus estimated by the second apparatus, and a second error of the second position; And a correction unit configured to correct the first position and the first error based on the other device information when the second error is smaller than the first error.
  • the other device information includes information on a transmission distance of the second device, which is a distance from the second device capable of receiving the other device information,
  • the correction means corrects the first position and the first error when the sum of the second error and the transmission distance of the second device is smaller than the first error.
  • the correction means receives the other device information from two or more of the second devices, the second error and the transmission distance centering on the second position for each of the other device information
  • the first position is corrected to the center of the smallest included circle of which the radius is the smallest of the circles including the region included in any circle of the circle whose radius is the sum of Appendix 3.
  • the positioning device according to appendix 3 or 4, wherein the first error is corrected to a radius.
  • the error estimating means estimates the first error based on an estimated movement amount or an elapsed time of the own device after resetting the first position and the first error.
  • the positioning device according to any one of supplementary notes 1 to 5.
  • the transmission means transmits the own device information with transmission power in which the range in which the own device information can be received is a predetermined transmission range.
  • the other device information includes information on a transmission distance of the second device, which is a distance from the second device capable of receiving the other device information,
  • the first position and the first error are corrected when the sum of the second error and the transmission distance of the second device is smaller than the first error.
  • the first error is estimated based on an estimated movement amount or an elapsed time of the own device after resetting the first position and the first error.
  • the positioning method according to any of the above.
  • the first error is estimated based on the difference in the first position before and after the reset.
  • Appendix 18 The positioning method according to any one of appendices 11 to 17, characterized in that self device information including the first position and the first error is transmitted.
  • a positioning function that estimates the first position of the device; An error estimation function for estimating a first error of the first position; A receiving function for receiving other apparatus information from a second apparatus, including a second position of the second apparatus estimated by the second apparatus, and a second error of the second position; A positioning program which realizes a first position and a correction function of correcting the first error based on the other device information when the second error is smaller than the first error.
  • the other device information includes information on a transmission distance of the second device, which is a distance from the second device capable of receiving the other device information,
  • the correction function corrects the first position and the first error when the sum of the second error and the transmission distance of the second device is smaller than the first error.
  • the computer-readable recording medium which recorded the positioning program as described in Supplementary Note 21 or 22 characterized by the above-mentioned.
  • the error estimation function estimates the first error based on an estimated movement amount or an elapsed time of the own device after resetting the first position and the first error.
  • the computer-readable recording medium which recorded the positioning program in any one of the appendixes 21-25.
  • Appendix 28 24.
  • the transmission function transmits the own device information with transmission power in which a range in which the own device information can be received is a predetermined transmission range.
  • the computer-readable recording medium recording the positioning program according to appendix 28, wherein the own device information includes information of the transmission range of the own device.

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Abstract

ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上することを可能にするため、自装置の第一の位置を推定し、前記第一の位置の誤差を推定し、第二の装置から、前記第二の装置が推定した前記第二の装置の第二の位置、および、前記第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信し、前記第一の誤差より前記第二の誤差が小さい場合、前記他装置情報に基づいて、前記第一の位置および前記第一の誤差を補正する。

Description

測位装置、方法および記録媒体
　本発明は、測位装置、方法および記録媒体に関する。
　ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）信号が届かないエリア（屋内など）で移動端末の測位を行う手法の一つに、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのビーコン発信装置をエリアに設置する手法がある。しかし、この手法では、無線ＬＡＮアクセスポイントの設置状況の事前サーベイや、ビーコン発信装置の設置／管理が必要である。そこで、事前サーベイや装置の設置が不要な、ＰＤＲ（Pedestrian Dead-Reckoning）による測位方法が注目を集めている。
　ＰＤＲは、移動端末に搭載されている加速度センサ、ジャイロスコープ、電子コンパス等から得られる情報に基づいて移動端末の移動速度を計算して移動方向や移動距離を推定し、その結果を積算することで、初期位置からの相対的な位置を求める手法である。
　センサから得られる情報はノイズ、キャリブレーション時のずれ、サンプリング周期等の要因から、多少の誤差を含んでいる。また、利用者の端末の持ち方や、歩き方、歩幅、靴の種類、建物の構造等、様々な要因により、推定位置の誤差は変動する。ＰＤＲはセンサ情報に基づいて推定した移動方向や移動距離を積算して相対位置を求める方法であるため、センサ情報や推定位置の誤差が微細なものであっても、時間経過に伴い誤差が積算されて増大する。
　誤差の増大を抑えて測位精度を向上するために、たとえば、特許文献１に記載の方法では、ＧＮＳＳによる測位とＰＤＲによる測位の各々の推定誤差を算出し、推定誤差の小さい測位方法で測位を行う。しかし、この方法は、ＧＮＳＳを利用することで測位精度を向上する方法のため、ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上することができない。
　ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上する方法には、主に次の二つの方法がある。
　まず、一つ目は、ビーコン発信機を密に配置する方法である。この方法は、ビーコン発信機を密に配置することで、より短い時間間隔で初期位置および誤差をリセットすることができるため、測位精度を向上することができる。
　二つ目は、マップマッチングを用いる方法である。この方法では、移動端末が決められた経路（通路など）上しか移動しないことを前提とし、誤差が大きくなって測位結果が経路から外れてしまった場合に、経路上の最も測位結果に近い場所を最終的な測位結果とする。
特開２０１７－１１１１０３号公報
　しかし、ビーコン発信機を密に配置する方法では、多くのビーコン発信機を設置／管理するコストが必要になり、ＰＤＲを利用する意味が薄れる。また、ビーコン発信機のコストを最小化するためにビーコン発信機の設置台数を少なくすると、移動端末がビーコンに近づく機会が減るため、移動経路によっては、初期位置および誤差が長時間リセットされない。また、広い工場や体育館のような施設では、ビーコン発信機を設置するための柱や壁や天井がないため、ビーコン発信機の設置が困難である。そのような施設では十分な数のビーコン発信機を設置することが難しい。
　また、マップマッチングを用いる方法は、経路データをあらかじめ作成しておく必要があるため、手間がかかる。また、フロアレイアウトの変更等による経路の変更にも都度対応する必要がある。また、全方向に自由に移動できる広い場所では、経路の設定が不可であるため、この方法を利用することができない。
　本発明の目的は、ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上することを可能にする、測位装置、方法および記録媒体を提供することにある。
　上述の問題を解決するために、本発明の測位装置は、自装置の第一の位置を推定する測位手段と、前記第一の位置の第一の誤差を推定する誤差推定手段と、第二の装置から、前記第二の装置が推定した前記第二の装置の第二の位置、および、前記第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する受信手段と、前記第一の誤差より前記第二の誤差が小さい場合、前記他装置情報に基づいて、前記第一の位置および前記第一の誤差を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
　また、本発明の測位方法は、自装置の第一の位置を推定し、前記第一の位置の第一の誤差を推定し、第二の装置から、前記第二の装置が推定した前記第二の装置の第二の位置、および、前記第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信し、前記第一の誤差より前記第二の誤差が小さい場合、前記他装置情報に基づいて、前記第一の位置および前記第一の誤差を補正することを特徴とする。
　また、本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶された測位プログラムは、コンピュータに、自装置の第一の位置を推定する測位機能と、前記第一の位置の第一の誤差を推定する誤差推定機能と、第二の装置から、前記第二の装置が推定した前記第二の装置の第二の位置、および、前記第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する受信機能と、前記第一の誤差より前記第二の誤差が小さい場合、前記他装置情報に基づいて、前記第一の位置および前記第一の誤差を補正する補正機能とを実現させることを特徴とする。
　本発明の測位装置、方法および記録媒体により、ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上することが可能になる。
本発明の第一の実施形態の測位装置の構成例を示す図である。 本発明の第一の実施形態の測位装置の動作例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の測位装置の構成例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の測位装置の位置情報の補正方法の例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の測位装置の利用シーンの例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の測位装置の利用シーンの例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の測位装置の利用シーンの例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の測位装置の動作例を示す図である。 本発明の第二の実施形態の測位装置を使用したシミュレーションの条件を示す図である。 本発明の第二の実施形態の測位装置を使用したシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の各実施形態のハードウェア構成例を示す図である。
　［第一の実施形態］
　本発明の第一の実施の形態について説明する。
　図１に本実施形態の測位装置１０の構成例を示す。本実施形態の測位装置１０は、測位部１１、誤差推定部１２、受信部１３および補正部１４により構成される。
　測位部１１は、自装置の第一の位置を推定する部分である。誤差推定部１２は、第一の位置の第一の誤差を推定する部分である。受信部１３は、第二の装置から、第二の装置が推定した第二の装置の第二の位置、および、第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する部分である。補正部１４は、第一の誤差より第二の誤差が小さい場合、他装置情報に基づいて第一の位置および第一の誤差を補正する部分である。
　このように測位装置１０を構成することによって、測位装置１０は、第二の装置から、第二の装置が推定した第二の装置の第二の位置、および、第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する。そして、第一の誤差より第二の誤差が小さい場合、他装置情報に基づいて第一の位置および第一の誤差を補正する。これにより、測位装置１０は、より誤差が小さい他装置の測位結果に基づいて自装置の位置を補正することが可能になる。そのため、ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上することが可能になる。
　次に、図２に本実施形態の測位装置１０の動作の例を示す。
　測位部１１は、自装置の第一の位置を推定する（ステップＳ１０１）。誤差推定部１２は、第一の位置の第一の誤差を推定する（ステップＳ１０２）。受信部１３は、第二の装置から、第二の装置が推定した第二の装置の第二の位置、および、第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する（ステップＳ１０３）。補正部１４は、第一の誤差より第二の誤差が小さい場合、他装置情報に基づいて第一の位置および第一の誤差を補正する（ステップＳ１０４）。
　このように動作することによって、測位装置１０は、第二の装置から、第二の装置が推定した第二の装置の第二の位置、および、第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する。そして、第一の誤差より第二の誤差が小さい場合、他装置情報に基づいて第一の位置および第一の誤差を補正する。これにより、測位装置１０は、より誤差が小さい他装置の測位結果に基づいて自装置の位置を補正することが可能になる。そのため、ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上することが可能になる。
　以上で説明したように、本発明の第一の実施形態では、測位装置１０は、第二の装置から、第二の装置が推定した第二の装置の第二の位置、および、第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する。そして、第一の誤差より第二の誤差が小さい場合、他装置情報に基づいて第一の位置および第一の誤差を補正する。これにより、測位装置１０は、より誤差が小さい他装置の測位結果に基づいて自装置の位置を補正することが可能になる。そのため、ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上することが可能になる。
　［第二の実施形態］
　次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。本実施形態では、測位装置について、より具体的に説明する。
　まず、図３に本実施形態の測位装置２０の構成例を示す。本実施形態の測位装置２０は、第一の実施形態の測位装置１０（図１）に送信部２５を追加した構成である。
　測位部１１は、自装置（測位装置２０）の位置（第一の位置）を推定する部分である。測位部１１は、定期的に第一の位置を推定して保持しているものとする。本実施形態では、測位部１１はＰＤＲを用いて測位を行うが、測位誤差を推定可能な他の測位方法を使用して測位を行っても良い。
　誤差推定部１２は、測位部１１が推定した自装置の位置（第一の位置）の誤差（第一の誤差）を推定する部分である。誤差推定部１２は、第一の位置の更新の都度、第一の誤差を推定して保持するものとする。誤差の推定方法については後述する。
　送信部２５は、第一の位置および第一の誤差を含む自装置情報を送信する部分である。送信部２５は、自装置情報を、たとえば、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈやＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）等の無線信号で定期的にブロードキャストする。送信部２５は、無線ＬＡＮ、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、可視光通信、ＩｒＤＡ（登録商標）等の赤外線通信、超音波通信等で自装置情報を送信することも可能である。
　送信部２５は、自装置情報を受信できる範囲が所定の送信範囲になる送信電力で、自装置情報を送信する。送信範囲が広すぎると、第一の位置を補正する際の誤差が大きくなりすぎる。そのため、送信範囲は、測位装置２０を使用する施設の広さやその施設での測位装置２０の密度などに応じて、適切に設定されることが望ましい。たとえば、測位装置２０は、自装置情報を受信できる他の測位装置２０が、自装置から半径１～２ｍ以内に存在する他の測位装置２０になる送信電力で、自装置情報を送信する。
　本実施形態では、自装置情報は、自装置情報の送信範囲の情報、より具体的には、送信範囲の半径（送信距離）の情報を含むものとする。
　なお、送信部２５は、第一の誤差が所定のしきい値を超える場合に、自装置情報の送信を停止し、第一の誤差が所定のしきい値以下となった場合に、自装置情報の送信を再開しても良い。自装置の位置の誤差がある程度より大きくなると、自装置情報を使用して位置の補正を行う他装置が存在する可能性が低くなる。そのため、第一の誤差が所定のしきい値を超える場合に自装置情報の送信を停止することで、自装置情報を使用して位置の補正を行う他装置が存在する可能性が低い場合の消費電力を抑制することが可能になる。
　受信部１３は、他の測位装置２０（第二の装置）から、第二の装置が推定した第二の装置の位置（第二の位置）、および、第二の位置の誤差（第二の誤差）を含む、他装置情報を受信する部分である。本実施形態では、他装置情報は、さらに、第二の装置の送信距離の情報を含むものとする。
　補正部１４は、他装置情報に基づいて第一の位置および第一の誤差を補正する部分である。
　自装置と他装置情報の送信元の第二の装置との間には、最大で、第二の装置の送信距離分の距離がある。そのため、自装置の推定位置を第二の装置の推定位置（第二の位置）へ補正した場合、補正後の自装置の誤差は、第二の位置の誤差（第二の誤差）より、最大で第二の装置の送信距離分大きい値となる。
　そのため、本実施形態では、補正部１４は、まず、第二の装置の送信距離を第二の誤差に加算して、補正した場合の補正後の第一の誤差（第三の誤差）を算出する。次に、補正部１４は、第三の誤差と補正前の第一の誤差とを比較する。そして、補正前の第一の誤差より第三の誤差の方が小さい場合、補正部１４は、測位部１１が保持している第一の位置を、他装置情報に含まれている第二の位置へ補正し、また、誤差推定部１２が保持している第一の誤差を、第三の誤差へ補正する。
　なお、補正部１４は、第三の誤差の算出を、第一の誤差より第二の誤差の方が小さい場合に行っても良い。また、補正部１４は、第三の誤差の算出を、第一の誤差から第二の誤差を減算した値が第二の装置の送信距離より大きい場合に行っても良い。この場合、第三の誤差は第一の誤差より小さくなるため、補正部１４は、第一の誤差と第三の誤差の比較をせずに、第一の位置および第一の誤差を補正する。
　複数の他の測位装置２０から他装置情報を受信できた場合には、補正部１４は、次のように自装置の位置および誤差を補正すると良い。
　図４に、測位装置２０Ｂが測位装置２０Ａの他装置情報と測位装置２０Ｃの他装置情報を受信した場合のイメージ図を示す。このとき、測位装置２０Ｂは測位装置２０Ａから他装置情報を受信できたため、測位装置２０Ａの推定位置を中心、測位装置２０Ａの送信距離と推定誤差の和を半径とした円（円Ａ）内に存在する可能性が高い。また、同様に、測位装置２０Ｂは測位装置２０Ｃから他装置情報を受信できたため、測位装置２０Ｃの推定位置を中心、測位装置２０Ｃの送信距離と推定誤差の和を半径とした円（円Ｃ）内に存在する可能性が高い。そして、測位装置２０Ａと測位装置２０Ｃから他装置情報を受信できたため、測位装置２０Ｂは、円Ａと円Ｃの両方に含まれる領域内に存在する可能性が高い。
　そのため、補正部１４は、受信できた複数の他装置情報の各々について、第二の位置を中心、第二の誤差と送信距離との和を半径とした円を描き、いずれの円にも含まれる領域を求める。次に、補正部１４は、その領域を包含する円のうち半径が最小となる円（以降、最小包含円と呼ぶ）の半径を、補正した場合の補正後の自装置の位置の誤差（第三の誤差）とし、第三の誤差と補正前の自装置の誤差（第一の誤差）とを比較する。そして、第三の誤差が第一の誤差より小さい場合、補正部１４は、第一の位置を最小包含円の中心へ、第一の誤差を第三の誤差へ補正する。
　次に、誤差の推定方法について説明する。なお、以下に示す誤差推定方法は一例であり、他の方法を利用することも可能である。
　誤差の推定方法には、大きく分けて、推定移動量に基づく方法と、時間経過に基づく方法の二つがある。
　まず、推定移動量に基づく方法について説明する。
　測位部１１は、ビーコン発信機等の参照信号を受信すると、第一の位置を参照信号が示す位置へリセットする。また、このとき、誤差推定部１２は、第一の誤差を０にリセットする。
　第一の位置および第一の誤差が前回リセットされた時刻をｔ０、以降のＰＤＲによる測位時刻をｔｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）、測位部１１が推定した、時刻ｔｉと時刻ｔｉ－１との間の測位装置２０の推定移動量をｄｉとする。このとき、誤差推定部１２は、時刻ｔ０から時刻ｔｎまでの合計推定移動量ｄを式１で計算することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
そして、誤差推定部１２は、式２のように、合計推定移動量ｄと所定の係数ｋ１との積を、時刻ｔｎにおける推定誤差ｅとすることができる。
　次に、時間経過に基づく方法について説明する。
　この場合、誤差推定部１２は、たとえば、式３のように、時刻ｔ０から時刻ｔｎまでの経過時間と所定の係数ｋ２との積を、時刻ｔｎにおける推定誤差ｅとすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　なお、上述の係数ｋ１および係数ｋ２は、センサの誤差の傾向等から統計的に求められ、あらかじめ測位装置２０に対して設定されている値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
あるいは、誤差推定部１２が、第一の誤差のリセットの際に、式４あるいは式５のように、リセット前後の第一の位置の差Ｄに基づいて、係数ｋ１あるいは係数ｋ２を動的に算出しても良い。
　図５から図７に、本実施形態の測位装置２０の利用シーンのイメージ図を示す。
　測位エリアには、図５のように、多くの測位装置２０が存在しているものとする。図６は、ビーコン信号による補正を行ってからの経過時間が短い測位装置２０Ａと、経過時間が長い測位装置２０Ｂがすれ違う場合の例を示す図である。
　測位装置２０Ａは、ビーコン信号による補正を行ってからの経過時間が短いため、測位装置２０Ｂより推定誤差が小さい。たとえば、測位装置２０Ａの推定誤差が１ｍ、測位装置２０Ｂの推定誤差が１０ｍ、測位装置２０Ａおよび測位装置２０Ｂの送信距離が１ｍであるとする。このとき、測位装置２０Ａは、測位装置２０Ｂの推定誤差と送信距離の和（１１ｍ）が測位装置２０Ａの推定誤差（１ｍ）より大きいため、自装置の位置情報を補正しない。一方、測位装置２０Ｂは、測位装置２０Ａの推定誤差と送信距離の和（２ｍ）が測位装置２０Ｂの推定誤差（１０ｍ）より小さいため、自装置の推定位置を測位装置２０Ａの推定位置へ補正する。また、測位装置２０Ｂは自装置の推定誤差を測位装置２０Ａの推定誤差と送信距離の和（２ｍ）へ補正する。その結果、図７のように、測位装置２０Ｂの推定誤差は１０ｍから２ｍへ小さくなり、測位装置２０Ｂの測位精度を向上することが可能になる。
　なお、本実施形態の測位装置２０は、ビーコン発信機のような固定端末として利用されることも可能である。たとえば、固定端末である測位装置２０Ａが自装置情報を送信し、移動端末である測位装置２０Ｂが、測位装置２０Ａから受信した他装置情報（測位装置２０Ａにとっての自装置情報）に基づいて自装置の位置情報を補正しても良い。固定端末である測位装置２０Ａが移動端末である測位装置２０Ｂから受信した他装置情報に基づいて自装置の位置情報を補正しても良い。固定端末である測位装置２０の位置が正確である場合には、測位装置２０の誤差を０とする。測位装置２０が固定端末である場合、移動をしないため、時間経過や移動量によって推定誤差が大きくなることはない。
　このように測位装置２０を構成することによって、測位装置２０は、第二の装置から、第二の装置が推定した第二の装置の第二の位置、および、第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する。そして、第一の誤差より第二の誤差が小さい場合、他装置情報に基づいて第一の位置および第一の誤差を補正する。これにより、測位装置２０は、より誤差が小さい他装置の測位結果に基づいて自装置の位置を補正することが可能になる。そのため、ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上することが可能になる。
　また、本実施形態では、他装置情報および自装置情報は、送信距離の情報を含む。そのため、測位装置２０は、他装置情報の送信距離を考慮して自装置の位置をより精度良く補正することが可能になる。
　次に、図８を用いて本実施形態の測位装置２０の動作例について説明する。
　ここでは、測位装置２０に実装されているナビゲーションアプリケーションが、測位装置２０の測位情報に基づいてショッピングモール内のナビゲーションを行う場合を例に挙げて説明する。
　このショッピングモールは、通路が広く、また、吹き抜けがあるために、ビーコン発信機を多く設置することが難しいエリアである。そこで、買い物客が保持している測位装置２０がＰＤＲによる測位を行い、測位装置２０に実装されているナビゲーションアプリケーションが、ＰＤＲによる測位情報に基づいて目的の店舗へ買い物客をナビゲーションする。ビーコン発信機は、ショッピングモールの出入り口等に少数設置されているものとする。
　測位装置２０は、ショッピングモールに入る際に、出入り口に設置されたビーコン発信機から、出入り口の位置情報を含むビーコン信号を受信する（ステップＳ２０１でＹＥＳ）。測位装置２０は、自装置の位置を、ビーコン信号に含まれる位置情報が示す位置へ、自装置の位置の誤差を初期値（たとえば０）へ補正する（ステップＳ２０２）。そして、ＰＤＲによる測位を開始する。
　ＰＤＲによる測位を実行中の測位装置２０が、定期的に自装置の位置（第一の位置）および誤差（第一の誤差）を推定する（ステップＳ２０５）。また、測位装置２０は、第一の位置および第一の誤差を含む自装置情報を送信する（ステップＳ２０６）。
　測位装置２０は、他の測位装置２０（第二の装置）から他装置情報を受信すると（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、他装置の位置の誤差（第二の誤差）と自装置の位置の誤差（第一の誤差）とを比較する。そして、第二の誤差が第一の誤差より小さい場合、測位装置２０は、他装置情報に基づいて第一の位置および第一の誤差を補正する（ステップＳ２０４）。補正の方法は、前述のとおりである。
　買い物客は、目的の店舗への行き方がわからない場合に、測位装置２０に実装されたナビゲーションアプリケーションを起動して、目的店舗へのルート検索をアプリケーションに指示する。ナビゲーションアプリケーションは、ＰＤＲによる測位結果（第一の位置）に基づいて目的店舗へのルートを検索して測位装置２０の画面へ表示する。
　測位装置２０は、ショッピングモールの外に出てＧＮＳＳによる測位が可能となった場合、ＰＤＲの実行を終了する。
　このように動作することによって、測位装置２０は、第二の装置から、第二の装置が推定した第二の装置の第二の位置、および、第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する。そして、第一の誤差より第二の誤差が小さい場合、他装置情報に基づいて第一の位置および第一の誤差を補正する。これにより、測位装置２０は、より誤差が小さい他装置の測位結果に基づいて自装置の位置を補正することが可能になる。そのため、ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上することが可能になる。
　次に、本実施形態の測位装置２０についての机上でのシミュレーション結果について説明する。
　本シミュレーションでは、測位装置２０がビーコン発信機のビーコン信号のみを用いて位置情報を補正したパターンと、測位装置２０がビーコン信号と他装置情報を用いて位置情報を補正したパターンの２パターンのシミュレーションを行った。
　図９は、本シミュレーションで想定した測位エリアを示す図である。このエリアは、一辺が４０ｍの正方形で、縦横１０ｍおきに通路があるエリアである。通路の全長は、（縦５本＋横５本）×４０ｍ＝４００ｍである。
　本シミュレーションでは、この測位エリアの中に、本実施形態の測位装置２０を３００台ランダムに配置した。また、測位装置２０を１．２～１．５ｍ／ｓの速度で通路上をランダムに移動させた。測位装置２０の自装置情報の送信距離は１ｍ、送信間隔は２００ｍｓとした。また、測位装置２０のＰＤＲによる測位の方角誤差を－１０度～＋２０度の範囲、速度誤差を９０％～１１５％の範囲でランダムに設定した。また、測位装置２０の推定誤差は、時間経過に従い、１５ｃｍ／ｓずつ増加するものとした。
　ビーコン発信機は測位エリアの中央に配置した。ビーコン発信機のビーコン信号の送信距離は１ｍ、送信間隔は２００ｍｓとした。
　上記の条件の下、本シミュレーションでは、測位装置２０が３時間動き続けた場合の、推定位置と実際の位置との間の実際の誤差の最大値を測定した。
　図１０にシミュレーションの結果を示す。横軸は経過時間、縦軸は、推定位置と実際の位置との間の実際の誤差の、複数の測位装置２０の中の最大値である。ビーコン信号のみで位置補正を行うパターンの結果を細かい点線、また、他装置情報による位置補正を行うパターンの結果を実線で示す。
　本シミュレーションでは、最大誤差の時間平均は、ビーコン信号のみで位置補正を行う場合は８．６ｍ、他装置情報による位置補正を行う場合は５．３ｍとなった。このように、測位装置２０が他装置情報による位置補正を行うことで、測位誤差を平均約３８％削減することできた。また、最大誤差の最大値は、ビーコン信号のみで位置補正を行う場合は１６．３ｍ、他装置情報による位置補正を行う場合は７．６ｍとなった。測位装置２０が他装置情報による位置補正を行うことで、最大誤差の最大値を約５３％削減することができた。
　以上で説明したように、本発明の第二の実施形態では、測位装置２０は、第二の装置から、第二の装置が推定した第二の装置の第二の位置、および、第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する。そして、第一の誤差より第二の誤差が小さい場合、他装置情報に基づいて第一の位置および第一の誤差を補正する。これにより、測位装置２０は、より誤差が小さい他装置の測位結果に基づいて自装置の位置を補正することが可能になる。そのため、ＧＮＳＳ信号が届かないエリアでの測位精度を向上することが可能になる。
　［ハードウェア構成例］
　上述した本発明の各実施形態における測位装置（１０、２０）を、一つの情報処理装置（コンピュータ）を用いて実現するハードウェア資源の構成例について説明する。なお、測位装置は、物理的または機能的に少なくとも二つの情報処理装置を用いて実現してもよい。また、測位装置は、専用の装置として実現してもよい。また、測位装置の一部の機能のみを情報処理装置を用いて実現しても良い。
　図１１は、本発明の各実施形態の測位装置を実現可能な情報処理装置のハードウェア構成例を概略的に示す図である。情報処理装置９０は、通信インタフェース９１、入出力インタフェース９２、演算装置９３、記憶装置９４、不揮発性記憶装置９５およびドライブ装置９６を備える。
　通信インタフェース９１は、各実施形態の測位装置が、有線あるいは／および無線で外部装置と通信するための通信手段である。なお、測位装置を、少なくとも二つの情報処理装置を用いて実現する場合、それらの装置の間を通信インタフェース９１経由で相互に通信可能なように接続しても良い。
　入出力インタフェース９２は、入力デバイスの一例であるキーボードや、出力デバイスとしてのディスプレイ等のマンマシンインタフェースである。
　演算装置９３は、汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロプロセッサ等の演算処理装置である。演算装置９３は、たとえば、不揮発性記憶装置９５に記憶された各種プログラムを記憶装置９４に読み出し、読み出したプログラムに従って処理を実行することが可能である。
　記憶装置９４は、演算装置９３から参照可能な、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ装置であり、プログラムや各種データ等を記憶する。記憶装置９４は、揮発性のメモリ装置であっても良い。
　不揮発性記憶装置９５は、たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、等の、不揮発性の記憶装置であり、各種プログラムやデータ等を記憶することが可能である。
　ドライブ装置９６は、たとえば、後述する記録媒体９７に対するデータの読み込みや書き込みを処理する装置である。
　記録媒体９７は、たとえば、光ディスク、光磁気ディスク、半導体フラッシュメモリ等、データを記録可能な任意の記録媒体である。
　本発明の各実施形態は、たとえば、図１１に例示した情報処理装置９０により測位装置を構成し、この測位装置に対して、上記各実施形態において説明した機能を実現可能なプログラムを供給することにより実現してもよい。
　この場合、測位装置に対して供給したプログラムを、演算装置９３が実行することによって、実施形態を実現することが可能である。また、測位装置のすべてではなく、一部の機能を情報処理装置９０で構成することも可能である。
　さらに、上記プログラムを記録媒体９７に記録しておき、測位装置の出荷段階、あるいは運用段階等において、適宜上記プログラムが不揮発性記憶装置９５に格納されるよう構成してもよい。なお、この場合、上記プログラムの供給方法は、出荷前の製造段階、あるいは運用段階等において、適当な治具を利用して測位装置内にインストールする方法を採用してもよい。また、上記プログラムの供給方法は、インターネット等の通信回線を介して外部からダウンロードする方法等の一般的な手順を採用してもよい。
　上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　　（付記１）
　自装置の第一の位置を推定する測位手段と、
　前記第一の位置の第一の誤差を推定する誤差推定手段と、
　第二の装置から、前記第二の装置が推定した前記第二の装置の第二の位置、および、前記第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する受信手段と、
　前記第一の誤差より前記第二の誤差が小さい場合、前記他装置情報に基づいて、前記第一の位置および前記第一の誤差を補正する補正手段と
　を備えることを特徴とする測位装置。
　　（付記２）
　前記補正手段は、前記第一の位置を前記第二の位置へ補正する
　ことを特徴とする付記１に記載の測位装置。
　　（付記３）
　前記他装置情報は、前記他装置情報を受信できる、前記第二の装置からの距離である、前記第二の装置の送信距離の情報を含み、
　前記補正手段は、前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和が前記第一の誤差より小さいとき、前記第一の位置および前記第一の誤差の補正を行う
　ことを特徴とする付記１あるいは付記２に記載の測位装置。
　　（付記４）
　前記補正手段は、前記第一の誤差を前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和へ補正する
　ことを特徴とする付記３に記載の測位装置。
　　（付記５）
　前記補正手段は、二つ以上の前記第二の装置から前記他装置情報を受信した場合、前記他装置情報の各々についての、前記第二の位置を中心、前記第二の誤差と前記送信距離との和を半径とした円の、いずれの円にも含まれる領域を包含する円のうち半径が最小となる最小包含円の中心へ、前記第一の位置を補正し、前記最小包含円の半径へ前記第一の誤差を補正する
　ことを特徴とする付記３あるいは付記４に記載の測位装置。
　　（付記６）
　前記誤差推定手段は、前記第一の位置および前記第一の誤差をリセットしてからの、前記自装置の推定移動量あるいは経過時間に基づいて、前記第一の誤差を推定する
　ことを特徴とする付記１から付記５のいずれかに記載の測位装置。
　　（付記７）
　前記誤差推定手段は、前記リセットの前後の前記第一の位置の差に基づいて、前記第一の誤差を推定する
　ことを特徴とする付記６に記載の測位装置。
　　（付記８）
　前記第一の位置および前記第一の誤差を含む自装置情報を送信する送信手段
　をさらに備えることを特徴とする付記１から付記７のいずれかに記載の測位装置。
　　（付記９）
　前記送信手段は、前記自装置情報を受信できる範囲が所定の送信範囲となる送信電力で前記自装置情報を送信し、
　前記自装置情報は、前記自装置の前記送信範囲の情報を含む
　ことを特徴とする付記８に記載の測位装置。
　　（付記１０）
　前記送信手段は、前記第一の誤差が所定の値を超えたとき、前記自装置情報の送信を停止する
　ことを特徴とする付記８あるいは付記９に記載の測位装置。
　　（付記１１）
　自装置の第一の位置を推定し、
　前記第一の位置の第一の誤差を推定し、
　第二の装置から、前記第二の装置が推定した前記第二の装置の第二の位置、および、前記第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信し、
　前記第一の誤差より前記第二の誤差が小さい場合、前記他装置情報に基づいて、前記第一の位置および前記第一の誤差を補正する
　ことを特徴とする測位方法。
　　（付記１２）
　前記第一の位置を前記第二の位置へ補正する
　ことを特徴とする付記１１に記載の測位方法。
　　（付記１３）
　前記他装置情報は、前記他装置情報を受信できる、前記第二の装置からの距離である、前記第二の装置の送信距離の情報を含み、
　前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和が前記第一の誤差より小さいとき、前記第一の位置および前記第一の誤差の補正を行う
　ことを特徴とする付記１１あるいは付記１２に記載の測位方法。
　　（付記１４）
　前記第一の誤差を前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和へ補正する
　ことを特徴とする付記１３に記載の測位方法。
　　（付記１５）
　二つ以上の前記第二の装置から前記他装置情報を受信した場合、前記他装置情報の各々についての、前記第二の位置を中心、前記第二の誤差と前記送信距離との和を半径とした円の、いずれの円にも含まれる領域を包含する円のうち半径が最小となる最小包含円の中心へ、前記第一の位置を補正し、前記最小包含円の半径へ前記第一の誤差を補正する
　ことを特徴とする付記１３あるいは付記１４に記載の測位方法。
　　（付記１６）
　前記第一の位置および前記第一の誤差をリセットしてからの、前記自装置の推定移動量あるいは経過時間に基づいて、前記第一の誤差を推定する
　ことを特徴とする付記１１から付記１５のいずれかに記載の測位方法。
　　（付記１７）
　前記リセットの前後の前記第一の位置の差に基づいて、前記第一の誤差を推定する
　ことを特徴とする付記１６に記載の測位方法。
　　（付記１８）
　前記第一の位置および前記第一の誤差を含む自装置情報を送信する
　ことを特徴とする付記１１から付記１７のいずれかに記載の測位方法。
　　（付記１９）
　前記自装置情報を受信できる範囲が所定の送信範囲となる送信電力で前記自装置情報を送信し、
　前記自装置情報は、前記自装置の前記送信範囲の情報を含む
　ことを特徴とする付記１８に記載の測位方法。
　　（付記２０）
　前記第一の誤差が所定の値を超えたとき、前記自装置情報の送信を停止する
　ことを特徴とする付記１８あるいは付記１９に記載の測位方法。
　　（付記２１）
　コンピュータに、
　自装置の第一の位置を推定する測位機能と、
　前記第一の位置の第一の誤差を推定する誤差推定機能と、
　第二の装置から、前記第二の装置が推定した前記第二の装置の第二の位置、および、前記第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する受信機能と、
　前記第一の誤差より前記第二の誤差が小さい場合、前記他装置情報に基づいて、前記第一の位置および前記第一の誤差を補正する補正機能と
　を実現させることを特徴とする測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　　（付記２２）
　前記補正機能は、前記第一の位置を前記第二の位置へ補正する
　ことを特徴とする付記２１に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　　（付記２３）
　前記他装置情報は、前記他装置情報を受信できる、前記第二の装置からの距離である、前記第二の装置の送信距離の情報を含み、
　前記補正機能は、前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和が前記第一の誤差より小さいとき、前記第一の位置および前記第一の誤差の補正を行う
　ことを特徴とする付記２１あるいは付記２２に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　　（付記２４）
　前記補正機能は、前記第一の誤差を前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和へ補正する
　ことを特徴とする付記２３に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　　（付記２５）
　前記補正機能は、二つ以上の前記第二の装置から前記他装置情報を受信した場合、前記他装置情報の各々についての、前記第二の位置を中心、前記第二の誤差と前記送信距離との和を半径とした円の、いずれの円にも含まれる領域を包含する円のうち半径が最小となる最小包含円の中心へ、前記第一の位置を補正し、前記最小包含円の半径へ前記第一の誤差を補正する
　ことを特徴とする付記２３あるいは付記２４に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　　（付記２６）
　前記誤差推定機能は、前記第一の位置および前記第一の誤差をリセットしてからの、前記自装置の推定移動量あるいは経過時間に基づいて、前記第一の誤差を推定する
　ことを特徴とする付記２１から付記２５のいずれかに記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　　（付記２７）
　前記誤差推定機能は、前記リセットの前後の前記第一の位置の差に基づいて、前記第一の誤差を推定する
　ことを特徴とする付記２６に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　　（付記２８）
　前記第一の位置および前記第一の誤差を含む自装置情報を送信する送信機能
　をさらにコンピュータに実現させることを特徴とする付記２１から付記２７のいずれかに記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　　（付記２９）
　前記送信機能は、前記自装置情報を受信できる範囲が所定の送信範囲となる送信電力で前記自装置情報を送信し、
　前記自装置情報は、前記自装置の前記送信範囲の情報を含む
　ことを特徴とする付記２８に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　　（付記３０）
　前記送信機能は、前記第一の誤差が所定の値を超えたとき、前記自装置情報の送信を停止する
　ことを特徴とする付記２８あるいは付記２９に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１７年１２月２５日に出願された日本出願特願２０１７－２４８１９３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１０、２０　　測位装置
　１１　　測位部
　１２　　誤差推定部
　１３　　受信部
　１４　　補正部
　２５　　送信部
　９０　　情報処理装置
　９１　　通信インタフェース
　９２　　入出力インタフェース
　９３　　演算装置
　９４　　記憶装置
　９５　　不揮発性記憶装置
　９６　　ドライブ装置
　９７　　記録媒体

Claims (30)

  1. 　自装置の第一の位置を推定する測位手段と、
    　前記第一の位置の第一の誤差を推定する誤差推定手段と、
    　第二の装置から、前記第二の装置が推定した前記第二の装置の第二の位置、および、前記第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する受信手段と、
    　前記第一の誤差より前記第二の誤差が小さい場合、前記他装置情報に基づいて、前記第一の位置および前記第一の誤差を補正する補正手段と
    　を備えることを特徴とする測位装置。
  2. 　前記補正手段は、前記第一の位置を前記第二の位置へ補正する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
  3. 　前記他装置情報は、前記他装置情報を受信できる、前記第二の装置からの距離である、前記第二の装置の送信距離の情報を含み、
    　前記補正手段は、前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和が前記第一の誤差より小さいとき、前記第一の位置および前記第一の誤差の補正を行う
    　ことを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の測位装置。
  4. 　前記補正手段は、前記第一の誤差を前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和へ補正する
    　ことを特徴とする請求項３に記載の測位装置。
  5. 　前記補正手段は、二つ以上の前記第二の装置から前記他装置情報を受信した場合、前記他装置情報の各々についての、前記第二の位置を中心、前記第二の誤差と前記送信距離との和を半径とした円の、いずれの円にも含まれる領域を包含する円のうち半径が最小となる最小包含円の中心へ、前記第一の位置を補正し、前記最小包含円の半径へ前記第一の誤差を補正する
    　ことを特徴とする請求項３あるいは請求項４に記載の測位装置。
  6. 　前記誤差推定手段は、前記第一の位置および前記第一の誤差をリセットしてからの、前記自装置の推定移動量あるいは経過時間に基づいて、前記第一の誤差を推定する
    　ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の測位装置。
  7. 　前記誤差推定手段は、前記リセットの前後の前記第一の位置の差に基づいて、前記第一の誤差を推定する
    　ことを特徴とする請求項６に記載の測位装置。
  8. 　前記第一の位置および前記第一の誤差を含む自装置情報を送信する送信手段
    　をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の測位装置。
  9. 　前記送信手段は、前記自装置情報を受信できる範囲が所定の送信範囲となる送信電力で前記自装置情報を送信し、
    　前記自装置情報は、前記自装置の前記送信範囲の情報を含む
    　ことを特徴とする請求項８に記載の測位装置。
  10. 　前記送信手段は、前記第一の誤差が所定の値を超えたとき、前記自装置情報の送信を停止する
    　ことを特徴とする請求項８あるいは請求項９に記載の測位装置。
  11. 　自装置の第一の位置を推定し、
    　前記第一の位置の第一の誤差を推定し、
    　第二の装置から、前記第二の装置が推定した前記第二の装置の第二の位置、および、前記第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信し、
    　前記第一の誤差より前記第二の誤差が小さい場合、前記他装置情報に基づいて、前記第一の位置および前記第一の誤差を補正する
    　ことを特徴とする測位方法。
  12. 　前記第一の位置を前記第二の位置へ補正する
    　ことを特徴とする請求項１１に記載の測位方法。
  13. 　前記他装置情報は、前記他装置情報を受信できる、前記第二の装置からの距離である、前記第二の装置の送信距離の情報を含み、
    　前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和が前記第一の誤差より小さいとき、前記第一の位置および前記第一の誤差の補正を行う
    　ことを特徴とする請求項１１あるいは請求項１２に記載の測位方法。
  14. 　前記第一の誤差を前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和へ補正する
    　ことを特徴とする請求項１３に記載の測位方法。
  15. 　二つ以上の前記第二の装置から前記他装置情報を受信した場合、前記他装置情報の各々についての、前記第二の位置を中心、前記第二の誤差と前記送信距離との和を半径とした円の、いずれの円にも含まれる領域を包含する円のうち半径が最小となる最小包含円の中心へ、前記第一の位置を補正し、前記最小包含円の半径へ前記第一の誤差を補正する
    　ことを特徴とする請求項１３あるいは請求項１４に記載の測位方法。
  16. 　前記第一の位置および前記第一の誤差をリセットしてからの、前記自装置の推定移動量あるいは経過時間に基づいて、前記第一の誤差を推定する
    　ことを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の測位方法。
  17. 　前記リセットの前後の前記第一の位置の差に基づいて、前記第一の誤差を推定する
    　ことを特徴とする請求項１６に記載の測位方法。
  18. 　前記第一の位置および前記第一の誤差を含む自装置情報を送信する
    　ことを特徴とする請求項１１から請求項１７のいずれかに記載の測位方法。
  19. 　前記自装置情報を受信できる範囲が所定の送信範囲となる送信電力で前記自装置情報を送信し、
    　前記自装置情報は、前記自装置の前記送信範囲の情報を含む
    　ことを特徴とする請求項１８に記載の測位方法。
  20. 　前記第一の誤差が所定の値を超えたとき、前記自装置情報の送信を停止する
    　ことを特徴とする請求項１８あるいは請求項１９に記載の測位方法。
  21. 　コンピュータに、
    　自装置の第一の位置を推定する測位機能と、
    　前記第一の位置の第一の誤差を推定する誤差推定機能と、
    　第二の装置から、前記第二の装置が推定した前記第二の装置の第二の位置、および、前記第二の位置の第二の誤差を含む、他装置情報を受信する受信機能と、
    　前記第一の誤差より前記第二の誤差が小さい場合、前記他装置情報に基づいて、前記第一の位置および前記第一の誤差を補正する補正機能と
    　を実現させることを特徴とする測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  22. 　前記補正機能は、前記第一の位置を前記第二の位置へ補正する
    　ことを特徴とする請求項２１に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  23. 　前記他装置情報は、前記他装置情報を受信できる、前記第二の装置からの距離である、前記第二の装置の送信距離の情報を含み、
    　前記補正機能は、前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和が前記第一の誤差より小さいとき、前記第一の位置および前記第一の誤差の補正を行う
    　ことを特徴とする請求項２１あるいは請求項２２に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  24. 　前記補正機能は、前記第一の誤差を前記第二の誤差と前記第二の装置の前記送信距離との和へ補正する
    　ことを特徴とする請求項２３に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  25. 　前記補正機能は、二つ以上の前記第二の装置から前記他装置情報を受信した場合、前記他装置情報の各々についての、前記第二の位置を中心、前記第二の誤差と前記送信距離との和を半径とした円の、いずれの円にも含まれる領域を包含する円のうち半径が最小となる最小包含円の中心へ、前記第一の位置を補正し、前記最小包含円の半径へ前記第一の誤差を補正する
    　ことを特徴とする請求項２３あるいは請求項２４に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  26. 　前記誤差推定機能は、前記第一の位置および前記第一の誤差をリセットしてからの、前記自装置の推定移動量あるいは経過時間に基づいて、前記第一の誤差を推定する
    　ことを特徴とする請求項２１から請求項２５のいずれかに記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  27. 　前記誤差推定機能は、前記リセットの前後の前記第一の位置の差に基づいて、前記第一の誤差を推定する
    　ことを特徴とする請求項２６に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  28. 　前記第一の位置および前記第一の誤差を含む自装置情報を送信する送信機能
    　をさらにコンピュータに実現させることを特徴とする請求項２１から請求項２７のいずれかに記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  29. 　前記送信機能は、前記自装置情報を受信できる範囲が所定の送信範囲となる送信電力で前記自装置情報を送信し、
    　前記自装置情報は、前記自装置の前記送信範囲の情報を含む
    　ことを特徴とする請求項２８に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  30. 　前記送信機能は、前記第一の誤差が所定の値を超えたとき、前記自装置情報の送信を停止する
    　ことを特徴とする請求項２８あるいは請求項２９に記載の測位プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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