WO2022157933A1 - 位置推定システム、位置推定方法、無線装置及び解析装置 - Google Patents

位置推定システム、位置推定方法、無線装置及び解析装置 Download PDF

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WO2022157933A1
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beacon signal
wireless device
wireless
wireless devices
beacon
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真也 玉置
亮太 椎名
徹也 鈴木
康隆 木村
友宏 谷口
掣 黄
智也 秦野
崇史 山田
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日本電信電話株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • G01S5/0289—Relative positioning of multiple transceivers, e.g. in ad hoc networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Definitions

  • the present disclosure relates to technology for estimating the positions of multiple wireless devices.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a technique for estimating the positions of multiple wireless devices 11 using fixed beacons 10 (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • a fixed beacon By using a fixed beacon, it is possible to estimate the position of the wireless device even in a place where radio waves such as GPS cannot reach.
  • the present invention provides a position estimation system, a position estimation method, and a wireless device capable of grasping the position information of a plurality of wireless devices without using a fixed beacon or an external device such as a GPS. and an analysis device.
  • the position estimation system transfers beacon signals between a plurality of wireless devices, and estimates the topology of the wireless devices from the transfer paths of the respective beacon signals.
  • the position estimation system is a position estimation system comprising a plurality of wireless devices and analysis devices, each said wireless device comprising: transmitting a beacon signal; transferring the beacon signal between the wireless devices within reach of the beacon signal; Updating the flag indicating the transfer history of the beacon signal at the time of transfer, and discarding the beacon signal when receiving the beacon signal transmitted by itself; and any one of the wireless devices collecting the beacon signal;
  • the analyzing device analyzes the flags of the beacon signals collected by the wireless devices and estimates the positions of the plurality of wireless devices.
  • a position estimation method is a position estimation method for estimating positions of a plurality of wireless devices, emitting a beacon signal from each of said wireless devices; transferring the beacon signal between the wireless devices within reach of the beacon signal; Updating a flag indicating the transfer history of the beacon signal at the time of transfer; When receiving the beacon signal transmitted by itself, discarding the beacon signal; collecting the beacon signals at one of the wireless devices; and analyzing the flag of each of the collected beacon signals to estimate the location of the wireless device.
  • a wireless device is a plurality of wireless devices whose respective positions are estimated by an analysis device, each said wireless device comprising: transmitting a beacon signal; transferring the beacon signal between the wireless devices within reach of the beacon signal; At the time of transfer, update the flag indicating the transfer history of the beacon signal, and when receiving the beacon signal transmitted by itself, discard the beacon signal; and Any one of the wireless devices is characterized by collecting the beacon signal and notifying the analysis device of the information of the beacon signal.
  • an analysis device is an analysis device for estimating the positions of a plurality of wireless devices, each said wireless device comprising: transmitting a beacon signal; transferring the beacon signal between the wireless devices within reach of the beacon signal; Updating the flag indicating the transfer history of the beacon signal at the time of transfer, and discarding the beacon signal when receiving the beacon signal transmitted by itself; is doing any one of the wireless devices collecting the beacon signal; It is characterized by analyzing the flag of each of the beacon signals collected by the wireless device and estimating the positions of the plurality of wireless devices.
  • the wireless device itself transmits a beacon signal
  • the analyzing device analyzes the positional relationship (topology and , the distance relationship based on the radio field strength). Therefore, the present invention can provide a position estimation system, a position estimation method, a radio device, and an analysis device that can grasp the position information of a plurality of radio devices without using external devices such as fixed beacons and GPS. can.
  • the analysis device treats the wireless device that transmitted the beacon signal as a “parent”, and the beacon received by the wireless device When the flag of the signal has a history of transfer, the wireless device that is two or more and the smallest in the order of transfer is set as the "parent".
  • beacon transmission has steps (stages), and the beacon signal includes information (flag, etc.) indicating the steps to be executed in order.
  • the analyzer determines the source of the beacon signal seen by the wireless device that received the beacon signal in the first step as the "root parent.”
  • the analysis device traces back to the source of the beacon signal with the minimum number of steps in steps 2 and above, and regards it as the "parent" of the wireless device.
  • the analysis device of the position estimation system receives position information of at least one wireless device whose location is definite, and corrects the positions of the plurality of wireless devices estimated based on the position information. . If the location of at least one of the wireless devices is known, that information can be used to improve the accuracy of the topology estimate.
  • the present invention can provide a location estimation system, a location estimation method, a wireless device, and an analysis device that can grasp the location information of a plurality of wireless devices without using external devices such as fixed beacons and GPS.
  • FIG. 2 illustrates a related position estimation system; It is a figure explaining the position estimation system which concerns on this invention. It is a figure explaining the position estimation method based on this invention.
  • 1 is a diagram for explaining a wireless device according to the present invention;
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a wireless device according to the present invention;
  • FIG. It is a figure explaining the analysis apparatus which concerns on this invention.
  • It is a figure explaining the position estimation system which concerns on this invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the outline of the position estimation system of this embodiment.
  • This position estimation system is a position estimation system comprising a plurality of wireless devices 11 and analysis devices 12, Each wireless device 11 transmitting a beacon signal; transferring the beacon signal between wireless devices 11 within reach of the beacon signal; At the time of transfer, update the flag indicating the transfer history of the beacon signal, and when receiving the beacon signal transmitted by itself, discard the beacon signal; and Any one of the wireless devices 11 (eg, wireless device 11-0 that is an access point) collects the beacon signal,
  • the analyzing device 12 is characterized by analyzing the flags of the beacon signals collected by the wireless device 11-0 and estimating the positions of the plurality of wireless devices 11.
  • Each wireless device 11 transmits a beacon signal.
  • the wireless device 11-0 which is an access point, may also transmit a beacon signal.
  • the wireless device 11-0 is, for example, an access point, and the wireless devices 11-1, 11-2, . . . are IoT (Internet of Things) terminals.
  • the notation of the beacon signal is assumed to be "beacon signal (hi)".
  • "h” represents the number of the wireless device 11
  • i represents the number of steps (hops).
  • the wireless device 11-1 transmits a beacon signal 1-1, and the wireless devices 11-0 and 11-2 receive the beacon signal 1-1.
  • the wireless device 11-2 updates the flag indicating the transfer history (for example, beacon information, radio wave intensity, hop count, transfer route, and other information), and transmits the beacon signal.
  • Transfer as 2-2.
  • This beacon signal 2-2 is received by the wireless device 11-0, the wireless device 11-1, and other wireless devices 11 in the vicinity.
  • the wireless device 11-0 does not need to update the flag indicating the transfer history before transferring.
  • the wireless device 11-1 recognizes from the flag that it is the beacon signal transmitted by itself, and discards the beacon signal 2-2.
  • the wireless device 11-2 transmits a beacon signal 2-1, and the wireless devices 11-0 and 11-1 receive the beacon signal 2-1.
  • the wireless device 11-1 receives the beacon signal 2-1, it updates the flag indicating the transfer history and transfers it as the beacon signal 1-2.
  • This beacon signal 1-2 is received by the wireless devices 11-0, 11-2, and other wireless devices 11 in the vicinity.
  • the wireless device 11-0 does not need to update the flag indicating the transfer history before transferring.
  • the wireless device 11-2 recognizes from the flag that it is the beacon signal transmitted by itself, and discards the beacon signal 1-2.
  • Such update and transfer of the flag information of the beacon signal can be exchanged using, for example, an extended area of the low layer communication protocol. It should be noted that the fact that the wireless device 11-0 does not transfer the received beacon signal and that the wireless device 11 that received the beacon signal transmitted by itself discards it is that the beacon signal is a broadcast stream. It is effective in not increasing the amount of information like
  • the wireless device 11-0 notifies the analysis device 12 of the flag information from the received beacon signal.
  • Analysis device 12 estimates the topology between wireless devices 11 based on the collected flag information.
  • the analysis device 12 can correct the positions of the plurality of wireless devices 11 estimated from the position information.
  • the following examples are examples of location information whose whereabouts are clear. (Example 1)
  • the location information of the wireless device 11-0, which is an access point, is registered in the database 34 of the wireless device 11-0. 12.
  • Example 2 An arbitrary mobile radio terminal reports location information (such as which room it is) near a certain wireless device 11, and the wireless device 11 attaches the location information to a beacon signal and transmits or transfers ( If it is the wireless device 11-0, the analysis device 12 is notified). (Example 3) If there is a fixed beacon in the vicinity whose position is confirmed to be correct, that beacon signal is used.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining this position estimation method.
  • This position estimation method is a position estimation method for estimating the positions of a plurality of wireless devices 11, transmitting a beacon signal from each wireless device 11 (steps S11, S21); transferring the beacon signal between wireless devices 11 within reach of the beacon signal; Updating the flag indicating the transfer history of the beacon signal at the time of transfer (steps S12, S22); When receiving the beacon signal transmitted by itself, discarding the beacon signal (steps S14, S24); collecting the beacon signals by one of the wireless devices 11 (for example, the wireless device 11-0 that is an access point) (steps S15, S25); and analyzing the flag of each of the collected beacon signals. , to estimate the position of the wireless device 11 (step S31).
  • the wireless device 11-1 transmits a beacon signal 1-1.
  • This beacon signal 1-1 is received by the surrounding wireless devices 11-2 and 11-0. Note that there are wireless devices that cannot receive the beacon signal 1-1 because it does not reach them, but such a case will be described later.
  • step S12 the information of the beacon signal 1-1 received by the wireless device 11-2 is processed and prepared as the beacon signal 2-2.
  • the wireless device 11-2 updates the flag indicating the transfer history of the beacon signal 1-1 (for example, counts up the number of hops) to generate a beacon signal 2-2.
  • step S13 the wireless device 11-2 transmits a beacon signal 2-2.
  • This beacon signal 2-2 is received by the surrounding wireless devices 11-1 and 11-0.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating wireless devices (11-1, 11-2, . . . ).
  • the wireless devices (11-1, 11-2, . . . ) have a wireless transmitter 41, a wireless receiver 42, and a processor 43.
  • the wireless transmitter 41 transmits a beacon signal.
  • a radio receiver 42 receives a beacon signal.
  • the processing unit 43 processes the information of the received beacon signal and prepares the beacon signal to be transmitted.
  • step S14 the beacon signal 2-2 received by the wireless device 11-1 is confirmed.
  • the wireless device 11-1 recognizes that the beacon signal 1-1 emitted by itself is the one returned from the adjacent terminal, the wireless device 11-1 discards the beacon 2-2 signal. This is to prevent a beacon signal transferred like a broadcast stream from looping.
  • step S15 the beacon signal 1-1 and the beacon signal 2-2 received by the wireless device 11-0 are confirmed.
  • the wireless device 11-0 compares the information of the beacon signal 1-1 and the information of the beacon signal 2-2, and the same signal (beacon signal 2-2) as the beacon signal 1-1 is transmitted to the wireless device 11-2. It grasps that it arrived at the 2nd hop via.
  • step S16 the wireless device 11-0 notifies the analysis device 12 of the information of each beacon signal (for example, beacon information, radio wave intensity, number of hops, and routed nodes).
  • the analysis device 12 records this as information (1).
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating the wireless device 11-0.
  • the wireless device 11 - 0 has a wireless transmission section 51 , a wireless reception section 52 , a processing section 53 , a database 54 and a management communication section 55 .
  • the wireless transmitter 51 transmits a beacon signal.
  • a radio receiver 52 receives a beacon signal from each radio device (11-1, 11-2, . . . ).
  • the processing unit 53 compares the received beacon signals and grasps the information of each beacon signal.
  • the management communication unit 55 notifies the analysis device 12 of the information of each beacon signal. Database 54 will be described later.
  • steps S21 to S26 the same operations as in steps S11 to S16 are performed for the beacon signal 2-1 transmitted by the wireless device 11-2.
  • step S31 the analysis device 12 analyzes the notified information (1) and (2) of each beacon signal, and estimates the relative positional relationship of the wireless device 11.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating the analysis device 12. As shown in FIG. The analysis device 12 has a processing section 63 and a management communication section 65 .
  • the management communication unit 65 receives information of each beacon signal from the wireless device 11-0.
  • the processing unit 63 analyzes the information of each beacon signal and estimates the relative positional relationship of the wireless devices 11 .
  • each device operates in cooperation as shown in FIG. Can be estimated without installation.
  • FIGS. 8 to 12 Detailed operations of the position estimation system of this embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 12 .
  • This example describes a case where the wireless device 11-0, which is the access point, transmits the beacon signal 0-1 in the first step (assuming that the wireless device 11-0 is the “parent” that is the transmission source of the beacon signal). .).
  • the wireless device 11-0 transmits a beacon signal 0-1.
  • the beacon signal 0-1 includes a flag indicating that it is the first step (for example, the hop count is 0). It is assumed that the beacon signal 0-1 reaches the wireless devices 11-1 and 11-2.
  • the wireless devices 11-1 and 11-2 that have received the beacon signal 0-1 transmit response signals 1-0 and 2-0 to the wireless device 11-0, respectively. good.
  • the wireless device 11-0 notifies the analysis device 12 that these response signals have been returned.
  • the analysis device 12 recognizes that the wireless devices 11-1 and 11-2 are present in the vicinity of the wireless device 11-0 (within the reach of the beacon signal).
  • information on the radio wave intensity of the beacon signal is also included in the response signal, the distance from the wireless device 11-0 to the wireless device 11-1 and the distance from the wireless device 11-0 to the wireless device 11-2 can also be recognized. .
  • radio equipment 11-1 and radio equipment 11-2 that have received beacon signal 0-1 transmit beacon signal 1-2 and beacon signal 2-2.
  • the beacon signal 1-2 and the beacon signal 2-2 include a flag (for example, hop number 1) indicating the second step.
  • the beacon signal 1-2 and the beacon signal 2-2 may contain information on the wireless device that is the source.
  • the beacon signal 1-2 is received by the wireless devices 11-0 and 11-2.
  • the beacon signal 2-2 is received by the wireless devices 11-0 and 11-1. By receiving the beacon signals 1-2 and 2-2, the wireless device 11-0 recognizes the presence of the wireless devices 11-1 and 11-2 in the vicinity.
  • the wireless device 11-0 determines the distance between the wireless device 11-0 and the wireless device 11-1 and the distance between the wireless device 11-0 and the wireless device 11-0 from the information on the signal strength of the beacon signal 1-2 and the beacon signal 2-2. You can perceive the distance to 11-2.
  • the wireless device 11-0 notifies the analysis device 12 of these pieces of information.
  • the radio device 11-1 receives the beacon signal 2-2 from the radio device 11-2, and the radio device 11-2 receives the beacon signal 1-2 from the radio device 11-1.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of each wireless device that has received a beacon signal in the second step.
  • the wireless device 11-0 transmits a response signal 0-02 when receiving the beacon signal 2-2 , and transmits a response signal 0-01 when receiving the beacon signal 1-2.
  • the wireless device 11-1 transmits a response signal 1-02 upon receiving the beacon signal 2-2 .
  • the wireless device 11-2 transmits a response signal 2-01 upon receiving the beacon signal 1-2 . From these response signals, the wireless device 11-1 recognizes the presence of the wireless devices 11-0 and 11-2 in the vicinity, and the wireless device 11-2 recognizes the presence of the wireless devices 11-0 and 11-2 in the vicinity. Recognize that -1 exists.
  • the wireless device 11-0 recognizes that the wireless devices 11-1 and 11-2 exist in the vicinity, the wireless device 11-0 receives the response signal 0-0. 1 and response signal 1-02 may be omitted.
  • FIG. 12 is a diagram explaining the operation of each wireless device that has received a response signal to the second step beacon signal.
  • the wireless device 11-1 transmits to the wireless device 11-0 a notification signal 1-a notifying that the wireless devices 11-0 and 11-2 are present in the vicinity.
  • the wireless device 11-2 transmits to the wireless device 11-0 a notification signal 2-a notifying that the wireless devices 11-0 and 11-1 exist in the vicinity.
  • the wireless device 11-0 recognizes that the wireless devices 11-1 and 11-2 exist nearby, so the notification signal indicates that the wireless device 11-0 exists. It does not have to include doing
  • the wireless device 11-0 By receiving the notification signal 1-a, the wireless device 11-0 recognizes that the wireless device 11-2 exists in the vicinity of the wireless device 11-1 (within the reach of the beacon signal). to that effect. Further, by receiving the notification signal 2-a, the wireless device 11-0 recognizes that the wireless device 11-1 exists in the vicinity of the wireless device 11-2 (within the reach of the beacon signal), and analyzes the presence of the wireless device 11-1. The device 12 is notified to that effect.
  • information on the radio wave intensity of the beacon signal 1-2 and the beacon signal 2-2 is included in each notification signal, the distance from the wireless device 11-1 to the wireless device 11-2 can also be recognized.
  • Analysis device 12 analyzes radio device 11-0, radio device 11-1 and radio device 11 based on the notification from radio device 11-0 (radio devices existing near each radio device and the distance between radio devices). Estimate the positional relationship of -2.
  • FIG. 13 explains the operation after radio devices 11-1 and 11-2 transmit response signals 1-0 and 2-0, respectively, and radio device 11-0 receives them as shown in FIG. there is
  • the radio equipment 11-1 and the radio equipment 11-2 transmit the second step beacon signals 1-2 and 2-2, respectively, as described with reference to FIG. It is assumed that the beacon signal 1-2 reaches wireless devices 11-0, 11-2, 11-3 and 11-4. It is assumed that the beacon signal 2-2 reaches wireless devices 11-0, 11-1, 11-4 and 11-5.
  • the method by which the analysis device 12 estimates the positional relationship between the wireless devices 11-0, 11-1, and 11-2 is as described in the first embodiment.
  • the wireless devices 11-3, 11-4, and 11-5 receive the second step beacon signal without receiving the first step beacon signal. Therefore, the wireless devices 11-3, 11-4, and 11-5 recognize the source of the second step beacon signal (that is, the wireless devices 11-1 and 11-2) as the "parent". Therefore, the wireless devices 11-3, 11-4, and 11-5 operate as described in the first embodiment using the received beacon signals 1-2 and 2-2 as the first step beacon signals. That is, the wireless devices 11-3, 11-4, and 11-5 recognize nearby wireless devices by exchanging beacon signals and response signals.
  • the wireless device 11-3 recognizes that the wireless devices 11-1 and 11-4 exist in the vicinity, and the wireless device 11-4 recognizes that the wireless devices 11-1, 11-2, and 11- 3, and 11-5 exist, and the wireless device 11-5 recognizes that the wireless devices 11-2 and 11-4 exist nearby.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the wireless devices 11-3, 11-4, and 11-5 notifying the parent wireless devices of information on nearby wireless devices.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the operation after the wireless devices 11-1 and 11-2 receive notification signals from the wireless devices 11-3, 11-4, and 11-5.
  • the wireless device 11-1 recognizes that the wireless devices 11-0, 11-2, 11-3, and 11-4 exist in the neighborhood, and notifies the wireless device 11 by the notification signal 1-b. -0.
  • the notification signal causes the wireless device 11-2 to recognize the existence of the wireless devices 11-0, 11-1, 11-4, and 11-5 in the vicinity, and to that effect via the notification signal 2-b.
  • the wireless device 11-0 recognizes that the wireless devices 11-1 and 11-2 exist nearby, so the notification signal indicates that the wireless device 11-0 exists. It does not have to include doing
  • the analysis device 12 estimates the positional relationship of the radio devices 11-0 to 11-5 based on the notification from the radio device 11-0 (radio devices existing in the vicinity of each radio device and the distance between the radio devices). .
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the position estimation system of this embodiment.
  • This position estimation system receives position information of at least one wireless device whose location is definite, and corrects the positions of a plurality of wireless devices estimated based on the position information.
  • the relative position of the wireless device can be estimated using the techniques described in the first to third embodiments. However, it is not possible to estimate the absolute position of the wireless device. Therefore, in the position estimation system of this embodiment, position information of at least one wireless device is provided.
  • the analysis device 12 is provided with the location information of any wireless device.
  • Location information is given to the wireless device 11-0 whose location is fixed, such as an access point, and is notified to the analysis device 12 when estimating the location.
  • location information can be stored in the database 54 of FIG. (Example 3)
  • the location information of the wireless device is input from the terminal 13 approaching the wireless device 11, and the location information is included in the notification signal to the “parent”, thereby notifying the analysis device 12 of the location information.
  • the analysis device 12 translates the estimated positional relationship of the wireless devices based on the given positional information to improve the accuracy of the position of the wireless devices.
  • FIG. 17 and 18 are diagrams for explaining the position estimation system of this embodiment.
  • the location estimation system utilizes mobile wireless devices to improve the accuracy of estimating the location of wireless devices.
  • the reach of the beacon signal is limited. Therefore, as shown in FIG. 17, when the arrangement of the wireless devices 11 is sparse and there are few or no other wireless devices 11 within the reach of the beacon signal, the estimation accuracy of the wireless device position estimated by the analysis device 12 is decreases. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 18, the wireless devices 11-m possessed by robots and workers that patrol within the range of the position estimation system are used to complement the wireless devices 11. FIG. By moving the wireless device 11-m into the range of the position estimation system, the arrangement of the wireless devices 11 becomes denser and the beacon signal becomes easier to reach. Therefore, the estimation accuracy of the wireless device position estimated by the analysis device 12 is improved.
  • FIG. 19 is a flowchart for explaining the operation of the analysis device 12.
  • the analysis device 12 performs an information collection step S51 and an estimation processing step S52.
  • the information gathering step S51 as described in the first to fifth embodiments, from the wireless device 11-0, wireless devices (unique numbers, etc.) existing in the vicinity of each wireless device 11 and strength of beacon signals transmitted and received between the wireless devices are collected. Get information about In estimation processing step S52, the position of the wireless device is estimated.
  • estimation methods there are the following methods. Since the reach of the beacon signal is limited (for example, within a radius of 20 m), it can be said that the wireless device that received the response signal is within the range from itself. By obtaining information on wireless devices within the range from a plurality of wireless devices, it is possible to estimate the location of the wireless device to some extent. Furthermore, the estimated position of each wireless device can be corrected by using the location of the wireless device whose position is known in advance.
  • the analysis device 12 described in the above embodiment can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.
  • a root wireless device transmits a first beacon signal and receives a response signal to the first beacon signal to grasp the existence of neighboring wireless devices; Where n is a natural number and m is a natural number less than n, a wireless device that has received an n-th beacon signal and has not received an m-th beacon signal returns a response signal to the n-th beacon signal, By transmitting an (n+1)th beacon signal and receiving a response signal to the (n+1)th beacon signal, the presence of a neighboring wireless device is grasped, and the information of the neighboring wireless device and the notification from the neighboring wireless device are obtained.
  • the root wireless device notifies the analysis device of the information of the neighboring wireless device and the information notified from the neighboring wireless device, and the analysis device based on the information notified from the root wireless device to estimate the positional relationship between each wireless device.
  • the beacon signal contains information/flags such as number of hops/number of steps/parent-child.
  • Unit 51 Wireless transmission unit 52: Wireless reception unit 53: Processing unit 54: Database 55: Management communication unit 63: Processing unit 65: Management communication unit

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Abstract

本発明は、固定ビーコンやＧＰＳ等の外部装置を用いることなく、複数の無線装置の位置情報を把握することができる位置推定システム、位置推定方法、無線装置及び解析装置を提供することを目的とする。　本発明に係る位置推定システムは、複数の無線装置１１及び解析装置１２を備えており、それぞれの無線装置１１は、ビーコン信号を発信すること、前記ビーコン信号が届く範囲の無線装置１１間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること、及び自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること、を行い、無線装置１１のうちの任意の１つは、前記ビーコン信号を収集することを行い、解析装置１２は、無線装置１１－０が収集したそれぞれの前記ビーコン信号の前記フラグを解析し、複数の無線装置１１の位置を推定することを行うことを特徴とする。

Description

位置推定システム、位置推定方法、無線装置及び解析装置
　本開示は、複数の無線装置の位置を推定する技術に関する。
　図１は、固定ビーコン１０を利用して複数の無線装置１１の位置を推定する技術を説明する図である（例えば、非特許文献１を参照。）。固定ビーコンを利用することで、ＧＰＳ等の電波が届かないような場所であっても無線装置の位置を推定することができる。
"Ｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｎｇ　Ｗｉｔｈ　Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｂｅａｃｏｎｓ"，　ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｎ　Ｓｅｌｅｃｔｅｄ　Ａｒｅａｓ　ｉｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，　Ｖｏｌ．　３３，　Ｎｏ．　１１，　ｐｐ．　２４１８－２４２８　（Ｎｏｖ．　２０１５）
　前述のように固定ビーコンを利用すれば、ＧＰＳの電波が届かないところでも無線装置の位置を推定することができるが、固定ビーコンの設置、管理、及び運用のコストが発生する。つまり、固定ビーコンで無線装置の位置を推定する技術には、コスト低減という課題があった。
　そこで、本発明は、前記課題を解決するために、固定ビーコンやＧＰＳ等の外部装置を用いることなく、複数の無線装置の位置情報を把握することができる位置推定システム、位置推定方法、無線装置及び解析装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る位置推定システムは、複数の無線装置間でビーコン信号を転送し合い、それぞれのビーコン信号の転送経路から無線装置のトポロジを推定することとした。
　具体的には、本発明に係る位置推定システムは、複数の無線装置及び解析装置を備える位置推定システムであって、
　それぞれの前記無線装置は、
　ビーコン信号を発信すること、
　前記ビーコン信号が届く範囲の前記無線装置間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、
　転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること、及び
　自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること、
を行い、
　前記無線装置のうちの任意の１つは、前記ビーコン信号を収集することを行い、
　前記解析装置は、前記無線装置が収集したそれぞれの前記ビーコン信号の前記フラグを解析し、複数の前記無線装置の位置を推定することを行う
ことを特徴とする。
　また、本発明に係る位置推定方法は、複数の無線装置の位置を推定する位置推定方法であって、
　それぞれの前記無線装置からビーコン信号を発信すること、
　前記ビーコン信号が届く範囲の前記無線装置間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、
　転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること、
　自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること、
　前記無線装置のうちの一つで前記ビーコン信号を収集すること、及び
　収集したそれぞれの前記ビーコン信号の前記フラグを解析し、前記無線装置の位置を推定することを特徴とする。
　さらに、本発明に係る無線装置は、解析装置によってそれぞれの位置が推定される複数の無線装置であって、
　それぞれの前記無線装置は、
　ビーコン信号を発信すること、
　前記ビーコン信号が届く範囲の前記無線装置間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、
　転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること、及び
　自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること、
を行い、
　前記無線装置のうちの任意の１つは、前記ビーコン信号を収集し、前記ビーコン信号の情報を前記解析装置へ通知することを行うことを特徴とする。
　さらに、本発明に係る解析装置は、複数の無線装置の位置を推定する解析装置であって、
　それぞれの前記無線装置は、
　ビーコン信号を発信すること、
　前記ビーコン信号が届く範囲の前記無線装置間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、
　転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること、及び
　自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること、
を行っており、
　前記無線装置のうちの任意の１つは、前記ビーコン信号を収集することを行っており、
　前記無線装置が収集したそれぞれの前記ビーコン信号の前記フラグを解析し、複数の前記無線装置の位置を推定することを行うことを特徴とする。
　本位置推定システムでは、無線装置自身がビーコン信号を発信し、根（ｒｏｏｔ）の親となる無線装置が収集した近接関係及び電波強度等の関係から、解析装置が無線装置の位置関係（トポロジーおよび、電波強度に基づいた距離関係）を推定する。従って、本発明は、固定ビーコンやＧＰＳ等の外部装置を用いることなく、複数の無線装置の位置情報を把握することができる位置推定システム、位置推定方法、無線装置及び解析装置を提供することができる。
　ここで、前記解析装置は、前記無線装置で受信した前記ビーコン信号の前記フラグに転送経歴が無い場合、当該ビーコン信号を発信した前記無線装置を「親」とし、前記無線装置で受信した前記ビーコン信号の前記フラグに転送経歴が有る場合、転送された順において２以上で最小番目の前記無線装置を「親」とすることを特徴とする。
　例えば、本位置推定システムでは、ビーコン発信にステップ（段階）があり、順に実行されるステップを示す情報（フラグ等）がビーコン信号に含まれる。このようなビーコン信号の情報を集めることで、解析装置は、最初のステップのビーコン信号を受信した無線装置から見たビーコン信号の発信源を「根（ｒｏｏｔ）の親」とする。一方、解析装置は、最初のステップでないビーコン信号を受信した無線装置については、ステップ２以上で最小のステップ数のビーコン信号の発信源まで遡り、それを当該無線装置の「親」とする。
　本発明に係る位置推定システムの前記解析装置は、所在が明確な少なくとも１つの前記無線装置の位置情報が入力され、前記位置情報により推定した前記複数の前記無線装置の位置を補正することが好ましい。複数の無線装置のうちの少なくとも１つについて、その位置が既知であるならば、その情報を利用してトポロジの推定精度を高めることができる。
　なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
　本発明は、固定ビーコンやＧＰＳ等の外部装置を用いることなく、複数の無線装置の位置情報を把握することができる位置推定システム、位置推定方法、無線装置及び解析装置を提供することができる。
関連する位置推定システムを説明する図である。 本発明に係る位置推定システムを説明する図である。 本発明に係る位置推定方法を説明する図である。 本発明に係る無線装置を説明する図である。 本発明に係る無線装置を説明する図である。 本発明に係る解析装置を説明する図である。 本発明に係る位置推定システムを説明する図である。 本発明に係る位置推定システムの動作を説明する図である。 本発明に係る位置推定システムの動作を説明する図である。 本発明に係る位置推定システムの動作を説明する図である。 本発明に係る位置推定システムの動作を説明する図である。 本発明に係る位置推定システムの動作を説明する図である。 本発明に係る位置推定システムの動作を説明する図である。 本発明に係る位置推定システムの動作を説明する図である。 本発明に係る位置推定システムの動作を説明する図である。 本発明に係る位置推定システムを説明する図である。 本発明に係る位置推定システムを説明する図である。 本発明に係る位置推定システムを説明する図である。 本発明に係る解析装置の解析方法を説明する図である。
　添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
［発明概要］
　図２は、本実施形態の位置推定システムの概要を説明する図である。本位置推定システムは、複数の無線装置１１及び解析装置１２を備える位置推定システムであって、
　それぞれの無線装置１１は、
　ビーコン信号を発信すること、
　前記ビーコン信号が届く範囲の無線装置１１間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、
　転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること、及び
　自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること、
を行い、
　無線装置１１のうちの任意の１つ（例えば、アクセスポイントである無線装置１１－０）は、前記ビーコン信号を収集することを行い、
　解析装置１２は、無線装置１１－０が収集したそれぞれの前記ビーコン信号の前記フラグを解析し、複数の無線装置１１の位置を推定することを行う
ことを特徴とする。
　各無線装置１１はビーコン信号を発信する。アクセスポイントである無線装置１１－０もビーコン信号を発信してもよい。なお、無線装置１１－０は、例えば、アクセスポイントであり、無線装置１１－１、１１－２、・・・は、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）端末である。ここで、ビーコン信号の表記を「ビーコン信号（ｈ－ｉ）」とする。“ｈ”は無線装置１１の番号、“ｉ”はステップ（ホップ）数を表わす。例えば、ｉ＝１は無線装置から発信された転送歴のないビーコン信号、ｉ＝３は２つの無線装置で転送された３ステップ（ホップ数２）のビーコン信号である。
　図２で説明すれば次のようになる。
　無線装置１１－１はビーコン信号１－１を発信し、無線装置１１－０と無線装置１１－２がビーコン信号１－１を受信する。無線装置１１－２はビーコン信号１－１を受信を受信したときに、転送履歴を示すフラグ（例えば、ビーコン情報、電波強度、ホップ数、転送経路、及びその他の情報）を更新し、ビーコン信号２－２として転送する。このビーコン信号２－２は無線装置１１－０、無線装置１１－１、その他周囲にある無線装置１１が受信する。なお、無線装置１１－０はビーコン信号１－１を受信を受信した場合、転送履歴を示すフラグを更新して転送する必要はない。また、無線装置１１－１は、ビーコン信号２－２を受信した場合、そのフラグから自身が発信したビーコン信号であることを認識し、ビーコン信号２－２を廃棄する。
　無線装置１１－２についても同様である。
　無線装置１１－２はビーコン信号２－１を発信し、無線装置１１－０と無線装置１１－１がビーコン信号２－１を受信する。無線装置１１－１はビーコン信号２－１を受信を受信したときに、転送履歴を示すフラグを更新し、ビーコン信号１－２として転送する。このビーコン信号１－２は無線装置１１－０、無線装置１１－２、その他周囲にある無線装置１１が受信する。なお、無線装置１１－０はビーコン信号２－１を受信を受信した場合、転送履歴を示すフラグを更新して転送する必要はない。また、無線装置１１－２は、ビーコン信号１－２を受信した場合、そのフラグから自身が発信したビーコン信号であることを認識し、ビーコン信号１－２を廃棄する。
　このようなビーコン信号のフラグ情報更新や転送は、例えば、低レイヤ通信プロトコルの拡張領域を用いてやりとりすることができる。
　なお、無線装置１１－０が受信したビーコン信号を転送しないこと、及び自身が発信したビーコン信号が他で転送されたものを受信した無線装置１１がそれを廃棄することは、ビーコン信号がブロードキャストストリームのように情報量を増大させないことに効果がある。
　無線装置１１－０は、受信したビーコン信号からフラグの情報を解析装置１２へ通知する。解析装置１２は、収集したフラグの情報に基づいて無線装置１１間のトポロジを推定する。ここで、解析装置１２は、所在が明確な少なくとも１つの無線装置１１の位置情報が入力された場合、前記位置情報により推定した複数の無線装置１１の位置を補正することができる。
　所在が明確な位置情報とは、次のような例である。
（例１）アクセスポイントである無線装置１１－０の場所情報を無線装置１１－０のデータベース３４に登録しておき、フラグの情報を解析装置１２へ通知するときに自身の場所情報も解析装置１２へ通知する。
（例２）任意の移動無線端末からある無線装置１１の傍で位置情報（どこの部屋か、等）を申告し、その無線装置１１がビーコン信号にその位置情報を添付して発信ないし転送（無線装置１１－０であれば解析装置１２へ通知）する。
（例３）近傍に位置が正しいと確証のある固定ビーコンがあれば、そのビーコン信号を利用する。
［実施形態１］
　図３は、本位置推定方法を説明する図である。本位置推定方法は、複数の無線装置１１の位置を推定する位置推定方法であって、
　それぞれの無線装置１１からビーコン信号を発信すること（ステップＳ１１、Ｓ２１）、
　前記ビーコン信号が届く範囲の無線装置１１間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、
　転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること（ステップＳ１２、Ｓ２２）、
　自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること（ステップＳ１４、Ｓ２４）、
　無線装置１１のうちの一つ（例えば、アクセスポイントである無線装置１１－０）で前記ビーコン信号を収集すること（ステップＳ１５、Ｓ２５）、及び
　収集したそれぞれの前記ビーコン信号の前記フラグを解析し、無線装置１１の位置を推定すること（ステップＳ３１）を特徴とする。
　ステップＳ１１では、無線装置１１－１がビーコン信号１－１を発信する。このビーコン信号１－１は周囲の無線装置１１－２や無線装置１１－０が受信する。なお、ビーコン信号１－１が届かずに受信できない無線装置も存在するが、そのようなケースについては後述する。
　ステップＳ１２では、無線装置１１－２が受信したビーコン信号１－１の情報を処理し、ビーコン信号２－２として準備する。例えば、無線装置１１－２は、ビーコン信号１－１が持つ転送経歴を示すフラグを更新（例えば、ホップ数をカウントアップ）し、ビーコン信号２－２とする。
　そして、ステップＳ１３で、無線装置１１－２はビーコン信号２－２を発信する。このビーコン信号２－２は周囲の無線装置１１－１や無線装置１１－０が受信する。
　図４は、無線装置（１１－１、１１－２、・・・）を説明するブロック図である。無線装置（１１－１、１１－２、・・・）は、無線送信部４１、無線受信部４２、及び処理部４３を有する。無線送信部４１はビーコン信号を発信する。無線受信部４２はビーコン信号を受信する。処理部４３は受信したビーコン信号の情報を処理し、発信するビーコン信号を準備する。
　ステップＳ１４では、無線装置１１－１が受信したビーコン信号２－２を確認する。ここで、無線装置１１－１は、ビーコン２－２信号が自身の発出したビーコン信号１－１が隣接端末から返信されたものであることを把握した場合、ビーコン２－２信号を破棄する。これは、ブロードキャストストリームのように転送されるビーコン信号がループしてしまうことを防止する為である。
　ステップＳ１５では、無線装置１１－０が受信したビーコン信号１－１とビーコン信号２－２を確認する。無線装置１１－０は、ビーコン信号１－１の情報とビーコン信号２－２の情報とを比較し、ビーコン信号１－１と同一の信号（ビーコン信号２－２）が無線装置１１－２を経由して２ホップ目で到達したことを把握する。
　ステップＳ１６で、無線装置１１－０は、各ビーコン信号の情報（例えば、ビーコン情報、電波強度、ホップ数、経由してきたノード）を解析装置１２へ通知する。解析装置１２は、これを情報（１）として記録する。
　図５は、無線装置１１－０を説明するブロック図である。無線装置１１－０は、無線送信部５１、無線受信部５２、処理部５３、データベース５４、及び管理通信部５５を有する。無線送信部５１はビーコン信号を発信する。無線受信部５２は各無線装置（１１－１、１１－２、・・・）からのビーコン信号を受信する。処理部５３は受信したビーコン信号を比較し、各ビーコン信号の情報を把握する。管理通信部５５は各ビーコン信号の情報を解析装置１２へ通知する。データベース５４については後述する。
　ステップＳ２１からステップＳ２６では、無線装置１１－２が発信したビーコン信号２－１についてステップＳ１１からステップＳ１６と同様の作業を行う。
　ステップＳ３１では、解析装置１２が、通知されたそれぞれのビーコン信号の情報（１）と（２）を解析し、無線装置１１の相対的な位置関係を推定する。図６は、解析装置１２を説明するブロック図である。解析装置１２は、処理部６３及び管理通信部６５を有する。管理通信部６５は、無線装置１１－０から各ビーコン信号の情報を受信する。処理部６３は、各ビーコン信号の情報を解析し、無線装置１１の相対的な位置関係を推定する。
　本実施形態の位置推定システムは、各装置が図３のように連携して動作することで、図７のように、制度は高くないが、ある程度の精度で無線装置間の位置関係を固定ビーコン設置なしに推定可能である。
［実施形態２］
　図８から図１２を用いて、本実施形態の位置推定システムの詳細な動作を説明する。本例は、アクセスポイントである無線装置１１－０がファーストステップのビーコン信号０－１を発信する場合を説明している（無線装置１１－０をビーコン信号の発信源である「親」とする。）。図８のように無線装置１１－０はビーコン信号０－１を発信する。ビーコン信号０－１は、ファーストステップである旨のフラグ（例えば、ホップ数０）が含まれる。ビーコン信号０－１は無線装置１１－１と無線装置１１－２に届くものとする。
　図９のように、ビーコン信号０－１を受信した無線装置１１－１と無線装置１１－２は、それぞれ無線装置１１－０へ応答信号１－０と応答信号２－０を発信してもよい。無線装置１１－０は、これらの応答信号が返ってきたことを解析装置１２へ通知する。解析装置１２は、無線装置１１－０の近隣（ビーコン信号が届く範囲内）に無線装置１１－１と無線装置１１－２が存在することを認知する。ここで、ビーコン信号の電波強度の情報も応答信号に含めれば、無線装置１１－０から無線装置１１－１までの距離、及び無線装置１１－０から無線装置１１－２までの距離も認知できる。
　図１０のように、ビーコン信号０－１を受信した無線装置１１－１と無線装置１１－２は、ビーコン信号１－２とビーコン信号２－２を発信する。ビーコン信号１－２とビーコン信号２－２は、セカンドステップである旨のフラグ（例えば、ホップ数１）が含まれる。ビーコン信号１－２とビーコン信号２－２には、発信元の無線装置の情報が含まれていてもよい。ビーコン信号１－２は、無線装置１１－０と無線装置１１－２に受信される。ビーコン信号２－２は、無線装置１１－０と無線装置１１－１に受信される。無線装置１１－０は、ビーコン信号１－２とビーコン信号２－２の受信により、近隣に無線装置１１－１と無線装置１１－２が存在することを認知する。また、無線装置１１－０は、ビーコン信号１－２とビーコン信号２－２の信号強度の情報から無線装置１１－０と無線装置１１－１との距離、及び無線装置１１－０と無線装置１１－２との距離を認知できる。無線装置１１－０は、これらの情報を解析装置１２へ通知する。
　また、無線装置１１－１は無線装置１１－２からのビーコン信号２－２を受信し、無線装置１１－２は無線装置１１－１からのビーコン信号１－２を受信する。
　図１１は、セカンドステップのビーコン信号を受信した各無線装置の動作を説明する図である。無線装置１１－０は、ビーコン信号２－２を受信すると応答信号０－０２を発信し、ビーコン信号１－２を受信すると応答信号０－０１を発信する。無線装置１１－１は、ビーコン信号２－２を受信すると応答信号１－０２を発信する。無線装置１１－２は、ビーコン信号１－２を受信すると応答信号２－０１を発信する。これらの応答信号により、無線装置１１－１は近隣に無線装置１１－０と無線装置１１－２が存在することを認知し、無線装置１１－２は近隣に無線装置１１－０と無線装置１１－１が存在することを認知する。なお、図９の時点で無線装置１１－０は近隣に無線装置１１－１と無線装置１１－２が存在していることを認知しているため、無線装置１１－０は応答信号０－０１と応答信号１－０２の発信を省略してもよい。
　図１２は、セカンドステップのビーコン信号に対する応答信号を受信した各無線装置の動作を説明する図である。無線装置１１－１は、近隣に無線装置１１－０と無線装置１１－２が存在することを通知する通知信号１－ａを無線装置１１－０へ発信する。無線装置１１－２は、近隣に無線装置１１－０と無線装置１１－１が存在することを通知する通知信号２－ａを無線装置１１－０へ発信する。なお、図９の時点で無線装置１１－０は近隣に無線装置１１－１と無線装置１１－２が存在していることを認知しているため、通知信号には無線装置１１－０が存在することを含めなくてもよい。
　無線装置１１－０は、通知信号１－ａを受信したことにより、無線装置１１－１の近隣（ビーコン信号が届く範囲内）に無線装置１１－２が存在することを認知し、解析装置１２にその旨を通知する。また、無線装置１１－０は、通知信号２－ａを受信したことにより、無線装置１１－２の近隣（ビーコン信号が届く範囲内）に無線装置１１－１が存在することを認知し、解析装置１２にその旨を通知する。ここで、それぞれの通知信号にビーコン信号１－２とビーコン信号２－２の電波強度の情報も含めれば、無線装置１１－１から無線装置１１－２までの距離も認知できる。
　解析装置１２は、無線装置１１－０からの通知（各無線装置の近隣に存在する無線装置や無線装置間の距離）に基づいて、無線装置１１－０、無線装置１１－１及び無線装置１１－２の位置関係を推定する。
［実施形態３］
　図１３から図１５を用いて、本実施形態の位置推定システムの詳細な動作を説明する。本例の場合、無線装置は５台である。本例も、図８のようにアクセスポイントである無線装置１１－０がファーストステップのビーコン信号０－１を発信する場合を説明している。しかし、本例の場合、ビーコン信号０－１が無線装置１１－３、１１－４、及び１１－５には届かないものとする。
　図１３は、図９のように無線装置１１－１と１１－２がそれぞれ応答信号１－０と２－０を発信し、無線装置１１－０がそれらを受信した後の動作を説明している。無線装置１１－１と無線装置１１－２は、図１０で説明したようにセカンドステップのビーコン信号１－２と２－２をそれぞれ発信する。ビーコン信号１－２は、無線装置１１－０、１１－２、１１－３及び１１－４に届くものとする。ビーコン信号２－２は、無線装置１１－０、１１－１、１１－４及び１１－５に届くものとする。
　解析装置１２が無線装置１１－０、１１－１、及び１１－２の位置関係を推定する手法は実施形態１の説明通りである。
　一方、無線装置１１－３、１１－４、及び１１－５は、ファーストステップであるビーコン信号を受信せずにセカンドステップのビーコン信号を受信する。このため、無線装置１１－３、１１－４、及び１１－５は、セカンドステップのビーコン信号の発信源（つまり無線装置１１－１と１１－２）を「親」と認識する。このため、無線装置１１－３、１１－４、及び１１－５は、受信したビーコン信号１－２や２－２をファーストステップのビーコン信号として実施形態１で説明したような動作を行う。つまり、無線装置１１－３、１１－４、及び１１－５は、ビーコン信号及び応答信号を出し合うことにより近隣に存在する無線装置を認識する。具体的には、無線装置１１－３は近隣に無線装置１１－１及び１１－４が存在することを認識し、無線装置１１－４は近隣に無線装置１１－１、１１－２、１１－３、及び１１－５が存在することを認識し、無線装置１１－５は近隣に無線装置１１－２及び１１－４が存在することを認識する。
　図１４は、無線装置１１－３、１１－４、及び１１－５が親である無線装置に、近隣にある無線装置の情報を通知する動作を説明する図である。図１５は、無線装置１１－１と１１－２が無線装置１１－３、１１－４、及び１１－５から通知信号を受信した後の動作を説明する図である。
　通知信号により無線装置１１－１は、近隣に無線装置１１－０、１１－２、１１－３、及び１１－４が存在することを認知し、その旨を通知信号１－ｂで無線装置１１－０へ通知する。同様に、通知信号により無線装置１１－２は、近隣に無線装置１１－０、１１－１、１１－４、及び１１－５が存在することを認知し、その旨を通知信号２－ｂで無線装置１１－０へ通知する。なお、図９の時点で無線装置１１－０は近隣に無線装置１１－１と無線装置１１－２が存在していることを認知しているため、通知信号には無線装置１１－０が存在することを含めなくてもよい。
　解析装置１２は、無線装置１１－０からの通知（各無線装置の近隣に存在する無線装置や無線装置間の距離）に基づいて、無線装置１１－０～１１－５の位置関係を推定する。
［実施形態４］
　図１６は、本実施形態の位置推定システムを説明する図である。本位置推定システムは、所在が明確な少なくとも１つの無線装置の位置情報が入力され、前記位置情報により推定した複数の無線装置の位置を補正する。
　実施形態１から３で説明した手法で無線装置の相対位置を推定することができる。しかし、無線装置の絶対的な位置を推定することはできない。そこで、本実施形態の位置推定システムでは、少なくとも１つの無線装置の位置情報を与える。
（例１）解析装置１２にいずれかの無線装置の位置情報を与える。
（例２）アクセスポイントのように位置が固定される無線装置１１－０に位置情報を与えておき、位置推定時に解析装置１２へ通知する。例えば、図５のデータベース５４に位置情報を記憶させておくことができる。
（例３）無線装置１１に近づいた端末１３から当該無線装置の位置情報を入力し、「親」への通知信号に当該位置情報を含めることで解析装置１２へ通知する。
　解析装置１２は、推定した無線装置の位置関係を与えられた位置情報で平行移動し、無線装置の位置の正確性を高める。
［実施形態５］
　図１７及び図１８は、本実施形態の位置推定システムを説明する図である。本位置推定システムは、移動可能な無線装置を利用して無線装置の位置を推定する精度を向上させる。
　ビーコン信号の届く範囲は限定される。このため、図１７のように、無線装置１１の配置がまばらであり、ビーコン信号が届く範囲に入る他の無線装置１１が少ない、あるいは無い場合、解析装置１２が推定する無線装置位置の推定精度が低下する。そこで、本実施形態では、図１８のように、位置推定システムの範囲内を巡回するロボットや作業者が持つ無線装置１１－ｍを利用して、無線装置１１の間を補完する。位置推定システムの範囲内への無線装置１１－ｍの移動により無線装置１１の配置が密となりビーコン信号が届き易くなる。このため、解析装置１２が推定する無線装置位置の推定精度が向上する。
［実施形態６］
　図１９は、解析装置１２の動作を説明するフローチャートである。解析装置１２は、情報収集ステップＳ５１と推定処理ステップＳ５２を行う。
　情報収集ステップＳ５１では、実施形態１から５で説明したように、無線装置１１－０から各無線装置１１の近隣に存在する無線装置（固有番号等）や無線装置間で送受したビーコン信号の強度の情報を取得する。
　推定処理ステップＳ５２では、無線装置の位置を推定する。推定手法としては次のような手法がある。ビーコン信号が届く範囲は限定的（例えば、半径２０ｍ以内）であるから、応答信号があった無線装置は自身から当該範囲内にあるといえる。複数の無線装置から当該範囲内にある無線装置の情報を得ることで、ある程度の無線装置位置を推定することができる。さらに、予め位置が明確である無線装置の位置を利用すれば、各無線装置の推定位置を補正することもできる。
［他の実施形態］
　上記実施形態で説明した解析装置１２はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
［付記］
　以下は、本実施形態の位置推定システムを説明したものである。
（目的）
　各無線装置の位置を把握するシステムであって、
（１）固定ビーコンの設置、ＧＰＳの利用、及びそれらの管理を不要とすること、
（２）ブロードキャストストーム的なデータ流通量爆発を防ぐこと、及び
（３）ＩｏＴ端末にデータがなるべく蓄積されないようにすること
を実現できるシステムを提供することを目的とする。
（目的を達成する手段）
　本システムは、上記（１）と（３）の目的を達成するために、次の機能を持つ。
　ルート（根）となる無線装置が、第１のビーコン信号を送信し、該第１のビーコン信号に対する応答信号を受信することで近隣の無線装置の存在を把握すること、
　ｎを自然数、ｍをｎ未満の自然数として、第ｎのビーコン信号を受信し、かつ第ｍのビーコン信号を受信しなかった無線装置が、該第ｎのビーコン信号に対する応答信号を返信するとともに、第ｎ＋１のビーコン信号を送信し、該第ｎ＋１のビーコン信号に対する応答信号を受信することで近隣の無線装置の存在を把握し、該近隣の無線装置の情報と該近隣の無線装置から通知された情報とを第ｎのビーコン信号を送信した無線装置に通知すること、
　ルートとなる無線装置が、近隣の無線装置の情報と該近隣の無線装置から通知された情報とを解析装置に通知すること、及び
　解析装置が、ルートとなる無線装置から通知された情報に基づいて、各無線装置間の位置関係を推定すること。
　本システムは、上記（２）の目的を達成するために、次の機能を持つ。
　ビーコン信号がホップ数／ステップ数／親－子等の情報／フラグを含むこと。
１１、１１－０、１１－１、１１－２、・・・・：無線装置
１１－ｍ：移動可能な無線装置
１２：解析装置
１３：端末
４１：無線送信部
４２：無線受信部
４３：処理部
５１：無線送信部
５２：無線受信部
５３：処理部
５４：データベース
５５：管理通信部
６３：処理部
６５：管理通信部

Claims (6)

  1. 　複数の無線装置及び解析装置を備える位置推定システムであって、
    　それぞれの前記無線装置は、
    　ビーコン信号を発信すること、
    　前記ビーコン信号が届く範囲の前記無線装置間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、
    　転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること、及び
    　自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること、
    を行い、
    　前記無線装置のうちの任意の１つは、前記ビーコン信号を収集することを行い、
    　前記解析装置は、前記無線装置が収集したそれぞれの前記ビーコン信号の前記フラグを解析し、複数の前記無線装置の位置を推定することを行う
    ことを特徴とする位置推定システム。
  2. 　前記解析装置は、
    　前記無線装置で受信した前記ビーコン信号の前記フラグに転送経歴が無い場合、当該ビーコン信号を発信した前記無線装置を「親」とし、
    　前記無線装置で受信した前記ビーコン信号の前記フラグに転送経歴が有る場合、転送された順において２以上で最小番目の前記無線装置を「親」とする
    ことを特徴とする請求項１に記載の位置推定システム。
  3. 　前記解析装置は、
    　所在が明確な少なくとも１つの前記無線装置の位置情報が入力され、前記位置情報により推定した前記複数の前記無線装置の位置を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置推定システム。
  4. 　複数の無線装置の位置を推定する位置推定方法であって、
    　それぞれの前記無線装置からビーコン信号を発信すること、
    　前記ビーコン信号が届く範囲の前記無線装置間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、
    　転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること、
    　自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること、
    　前記無線装置のうちの一つで前記ビーコン信号を収集すること、及び
    　収集したそれぞれの前記ビーコン信号の前記フラグを解析し、前記無線装置の位置を推定すること
    を特徴とする位置推定方法。
  5. 　解析装置によってそれぞれの位置が推定される複数の無線装置であって、
    　それぞれの前記無線装置は、
    　ビーコン信号を発信すること、
    　前記ビーコン信号が届く範囲の前記無線装置間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、
    　転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること、及び
    　自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること、
    を行い、
    　前記無線装置のうちの任意の１つは、前記ビーコン信号を収集し、前記ビーコン信号の情報を前記解析装置へ通知することを行う
    ことを特徴とする無線装置。
  6. 　複数の無線装置の位置を推定する解析装置であって、
    　それぞれの前記無線装置は、
    　ビーコン信号を発信すること、
    　前記ビーコン信号が届く範囲の前記無線装置間で前記ビーコン信号を転送し合うこと、
    　転送時に、前記ビーコン信号が持つ転送経歴を示すフラグを更新すること、及び
    　自身が発信した前記ビーコン信号を受信した場合、当該ビーコン信号を廃棄すること、
    を行っており、
    　前記無線装置のうちの任意の１つは、前記ビーコン信号を収集することを行っており、
    　前記無線装置が収集したそれぞれの前記ビーコン信号の前記フラグを解析し、複数の前記無線装置の位置を推定することを行うことを特徴とする解析装置。
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