WO2022244704A1 - 屋内位置認証方法、屋内位置認証システム、及び屋内位置認証装置 - Google Patents

屋内位置認証方法、屋内位置認証システム、及び屋内位置認証装置 Download PDF

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WO2022244704A1
WO2022244704A1 PCT/JP2022/020286 JP2022020286W WO2022244704A1 WO 2022244704 A1 WO2022244704 A1 WO 2022244704A1 JP 2022020286 W JP2022020286 W JP 2022020286W WO 2022244704 A1 WO2022244704 A1 WO 2022244704A1
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WO
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wireless
indoor location
authentication
location authentication
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Application number
PCT/JP2022/020286
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French (fr)
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孝一 千野
直毅 桐谷
亘 大平
ランジット ソウロブ
マナンダー ディネス
亮介 柴崎
Original Assignee
ＬｏｃａｔｉｏｎＭｉｎｄ株式会社
国立大学法人 東京大学
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Publication date
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F21/30—Authentication, i.e. establishing the identity or authorisation of security principals
    • G06F21/44—Program or device authentication
    • G—PHYSICS
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    • G06F2221/2111—Location-sensitive, e.g. geographical location, GPS

Definitions

  • the present invention relates to an indoor location authentication method, an indoor location authentication system, and an indoor location authentication device for authenticating indoor locations.
  • Patent Document 1 discloses a technique for authenticating a position using a digital signature in the positioning technique using the Global Navigation Satellite System (GNSS).
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • Patent document 2 discloses a system for tracking the position of an individual such as a child.
  • transmitters and receivers for transmitting and receiving signals dedicated to this system are installed in various places for position tracking. required and high deployment costs.
  • the conventional technology described above cannot perform location authentication indoors.
  • One aspect of the present invention for solving the problems of the conventional example is an indoor location authentication method, which includes a plurality of wireless devices placed indoors, which transmit wireless signals for acquiring location information.
  • the authenticated wireless device which is the source of the wireless signal on which the location information was acquired, is sent from the terminal device that authenticates the wireless device and acquires the location information based on the wireless signal received from the authenticated wireless device.
  • information on the number of wireless devices, and based on the acquired information on the number of wireless devices, the position information acquired by the terminal device is authenticated.
  • an indoor location authentication system can be configured using devices capable of wireless communication such as an existing wireless LAN system indoors, and indoor location authentication can be performed at a relatively low deployment cost. .
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an indoor location authentication system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of contents of a database used by the indoor location authentication device according to the embodiment of the present invention
  • It is a flowchart figure showing the operation example of the indoor location authentication apparatus which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an operation example of a wireless transmitter/receiver that communicates with the indoor location authentication device according to the embodiment of the present invention
  • It is a block diagram showing another configuration example of the indoor location authentication system according to the embodiment of the present invention.
  • an indoor location authentication system 1 can communicate with at least one wireless transmitter/receiver 100 via a network or the like. and a user device 300 possessed by a user whose location is to be authenticated. Also, the at least one wireless transmitter/receiver 100 is placed indoors such as in a station, a facility such as a department store, or the like.
  • the wireless transmitter/receiver 100 includes a control unit 101, a storage unit 102, an interface unit 103, a management unit 104, and a wireless transmitter/receiver unit 105.
  • the control unit 101 is a program control device such as a CPU, and operates according to programs stored in the storage unit 102 .
  • the control unit 101 of the wireless transmitter/receiver 100 executes device authentication processing and location authentication processing.
  • control unit 101 performs device authentication processing according to instructions input from the indoor location authentication device 200 .
  • this control section 101 controls establishment and disconnection of a communication path with a user device 300 in a communicable area of the wireless transmission/reception section 105, which will be described later, according to instructions input from the indoor location authentication device 200.
  • FIG. Detailed operations of these control units 101 will be described later.
  • the storage unit 102 holds programs executed by the control unit 101 .
  • This program may be provided by being stored in a computer-readable and non-temporary recording medium, and may be copied and stored in this storage unit 102 .
  • the storage unit 102 also holds various parameters required for processing by the control unit 101, and also operates as a work memory for the control unit 101.
  • the storage unit 102 stores a device name (DeviceName), a device identifier (ID), identification information unique to a predetermined indoor area (area identification information: Area), an RSSI value, other predetermined flag information, Maintain separate databases that associate data with each other.
  • the RSSI value here represents the strength of a signal received from another device by the wireless transceiver 100 holding this individual database, and is a device identifier that identifies the other device that has sent the signal. recorded in association with
  • the interface unit 103 is an interface that accepts information input from the user, and includes, for example, a biometric authentication device such as a fingerprint authentication device, a touch sensor, a display, and the like.
  • a biometric authentication device such as a fingerprint authentication device, a touch sensor, a display, and the like.
  • the management unit 104 manages radio signals transmitted and received by the radio transmission/reception unit 105 according to instructions input from the control unit 101 .
  • the wireless transmission/reception unit 105 transmits and receives any wireless signal among GNSS signals, wireless LAN signals, Bluetooth (registered trademark) signals, mobile phone communication network signals (3G, 4G, 5G, etc.).
  • the indoor location authentication device 200 is a computer-controlled device that transmits and receives various information to and from the wireless transceiver 100 via a network. means. In one example of the present embodiment, this indoor location authentication device 200 executes device authentication processing and location authentication processing through the operation of the one or more processors included in location authentication device 200 .
  • this wireless transceiver 100 can be a wireless LAN access point, mobile phone communication base station, or various IoT devices placed indoors.
  • the indoor location authentication device 200 controls a plurality of wireless transceivers 100 placed indoors. This indoor location authentication device 200 communicates with the target wireless transceiver 100, authenticates its location, and controls the communication.
  • the indoor location authentication device 200 includes a control unit 201, a storage unit 202, and a communication unit 203, as illustrated in FIG.
  • the control unit 201 is a program control device such as a CPU, and operates according to programs stored in the storage unit 202 .
  • This control unit 201 corresponds to one or more processors of the present invention.
  • Control unit 201 of the present embodiment executes device authentication processing and location authentication processing. These operations of the control unit 201 will be described later in detail.
  • the storage unit 202 holds programs executed by the control unit 201 .
  • This program may be provided by being stored in a computer-readable and non-temporary recording medium, and may be copied and stored in the storage section 202 .
  • the storage unit 202 stores information identifying the wireless transceiver 100 with which the indoor location authentication device 200 communicates. network address, etc.), identification information (area identification information) specific to the indoor area where the wireless transceiver 100 is located, and the wireless transceiver 100 in an authenticated state. It holds a device database that holds whether or not there is (whether or not it is a “master”) in association with each other. In addition, in this database, various data (Data) and information for specifying the installation position in the area (information for specifying the store where it is installed) are stored for the wireless transmitter/receiver 100 whose installation position is fixed. etc.) may be further associated.
  • Data data
  • information for specifying the installation position in the area information for specifying the store where it is installed
  • the communication unit 203 is a network interface or the like, and transmits and receives information to and from each wireless transmitter/receiver 100 according to instructions input from the control unit 201 .
  • the user device 300 is a mobile phone terminal or the like, and can be carried and moved by the user.
  • n or more wireless transceivers 100 placed indoors in a facility or the like depend on whether or not they can communicate with each other. authenticate legitimacy; For example, when three wireless transceivers 100 can communicate with each other, these wireless transceivers 100 authenticate that they are located in the same room.
  • control units 101 and 201 of wireless transmitter/receiver 100 and indoor location authentication device 200 repeatedly execute the following device authentication processing at predetermined timings.
  • control unit 201 of indoor location authentication device 200 resets counter i to “0” (S10), as illustrated in FIG. While sequentially selecting each of the machines 100, the following process is repeated.
  • the control unit 201 resets the counter N to "0".
  • the control unit 201 transmits information identifying the selected wireless transceiver 100 (hereinafter referred to as a wireless transceiver of interest) and various information associated with this information, including area identification information, to the wireless transceiver of interest. Send out.
  • the various information including the area identification information may include flag information such as whether or not it is "master”.
  • the control unit 201 causes the wireless transceiver 100 of interest to broadcast the information (broadcast instruction: S11). This broadcasting is performed in a different manner depending on whether the wireless signal of the wireless transmitter/receiver 105 of the wireless transmitter/receiver 100 is a wireless LAN access point, a mobile phone communication base station, or the like.
  • control unit 201 may temporarily set the flag information stored in the device database corresponding to the wireless transceiver of interest to "off" (information indicating "not the master").
  • the control unit 201 accepts the received information from the wireless transmitter/receiver 100 other than the wireless transmitter/receiver of interest that has received the information broadcast by the wireless transmitter/receiver of interest (S12).
  • the radio transceivers 100 other than the radio transceiver of interest that have received the information broadcast by the radio transceiver of interest receive RSSI information representing the strength of the received signal from the radio transceiver of interest along with the received information. is transmitted to the indoor location authentication device 200 .
  • the control unit 201 selects the information associated with the information identifying the wireless transceiver of interest among the information stored in the device database.
  • the device database is updated by rewriting the flag information to "on" (information representing "master") and incrementing the counter i by "1" (S16).
  • the control unit 201 checks whether the value of the counter i is equal to or greater than a predetermined threshold value P as the number of wireless transceivers to be authenticated (S17).
  • This threshold P is hereinafter referred to as a device authentication threshold.
  • the device authentication threshold value P is set to an integer of 3 or more, for example. If the value of the counter i is greater than or equal to the device authentication threshold value P in step S17, the control unit 201 terminates the process.
  • step S17 when the value of the counter i is less than the device authentication threshold value, the control unit 201 selects the next wireless transmitter/receiver 100 as the target wireless transmitter/receiver, and returns to step S11 to continue processing.
  • step S15 when the counter N is less than the predetermined integer threshold value n, the control unit 201 returns to step S12 and waits for reception of information from yet another wireless transmitter/receiver 100.
  • step S12 exceeds a predetermined time, or in step S13, the control unit 201 controls the area identification information included in each of the information sent in step S11 and the information received in step S12. do not match, the repetition of steps S12 to S14 is terminated, the next wireless transmitter/receiver 100 is selected as the wireless transmitter/receiver of interest, and the process returns to step S11 to continue the process.
  • control unit 201 ends the processing.
  • indoor location authentication device 200 controls wireless transceivers 100 in a plurality of areas identified by area identification information different from each other, indoor location authentication device 200 performs wireless transmission/reception in each area. The above processing is executed for the machine 100 .
  • the control unit 101 of the wireless transmitter/receiver 100 operating together with the indoor location authentication device 200 determines that the number of received area identification information broadcasted by a plurality of other wireless transmitter/receivers 100 and received by itself is The most common area identification information is selected, and the selected area identification information is stored in the storage unit 102 as the area identification information of the area in which the self is located. 4, when the control unit 101 receives area identification information and the like from the indoor location authentication device 200 (S21), it stores the area identification information included in the received information and the area identification information in its own storage unit 102. It compares with the provided area identification information (S22). If they do not match, the indoor location authentication device 200 suspends the following processing because there is a possibility that the wireless transmitter/receiver 100 has been illegally moved.
  • step S21 if the area identification information included in the received information matches the area identification information stored in its own storage unit 102 in step S22, the information received in step S21 is transmitted wirelessly to the surrounding area. (S23).
  • control unit 101 of the wireless transmitter/receiver 100 receives information broadcast by another wireless transmitter/receiver 100, the control unit 101 receives the information and the information of the strength of the wireless signal when the information is received. is sent to indoor location authentication device 200 .
  • the indoor location authentication device 200 finds at least P (P is an integer equal to or greater than 3) units in each area among the wireless transceivers 100 in the pre-registered area, and authenticates them. Record as wireless transceiver 100 (master transceiver).
  • the wireless transmitter/receiver 100 that has become the master transmitter/receiver may not always function as the master transmitter/receiver permanently. For example, if the wireless transmitter/receiver 100 is installed in a store, the power of the wireless transmitter/receiver 100 may be turned off when the store is closed.
  • the device authentication processing of the wireless transceiver 100 is repeatedly performed at predetermined timings (for example, every 10 minutes), so that the master transceiver 100 can be used as much as possible. This ensures and improves the availability of the system of the present invention.
  • wireless transceivers 100a, 100b, 100c, and 100d For example, in an area where four wireless transceivers 100a, 100b, 100c, and 100d are located, three wireless transceivers 100a, 100b, and 100c are recorded as master transceivers.
  • the wireless transmitter/receiver 100a becomes unable to communicate for some reason, at the timing of the next device authentication process, in response to the broadcast instruction sent by the indoor location authentication device 200 (step S11 in FIG. 3), although the radio transceiver 100a does not respond, the other radio transceivers 100b, 100c, and 100d respond to this instruction and sequentially broadcast information including area identification information identifying the area in which these radio transceivers 100 are located. do.
  • the indoor location authentication device 200 refers to the information received by the wireless transmitter/receivers 100c and 100d, and confirms that the information matches the information broadcast by the wireless transmitter/receiver 100b. , by two or more other (other than radio transceiver 100b) radio transceivers 100c, 100d, record radio transceiver 100b as an authenticated master transceiver.
  • wireless transmitter/receiver 100c information broadcast by the wireless transmitter/receiver 100c is received by the wireless transmitter/receivers 100b and 100d
  • information broadcast by the wireless transmitter/receiver 100d is received by the wireless transmitter/receivers 100b and 100c.
  • 200 will record the three radio transceivers 100a, 100b, 100c as master transceivers.
  • the indoor location authentication device 200 thereby maintains availability of location authentication processing (described below) in the area where the wireless transceivers 100a, 100b, 100c, and 100d are located.
  • the user device 300 accumulates and holds the received information. Specifically, the user device 300 is a smart phone or the like, receives a broadcast signal, demodulates the received signal, and retrieves the broadcast information. Then, the user device 300 accumulates and records the extracted information (received information) using the information identifying the wireless transceiver 100 as a key. Also, at this time, the user device 300 associates the information identifying the wireless transceiver 100 that is the source of the broadcasted information with the signal reception strength (RSSI value) of the broadcast signal received from the wireless transceiver 100. may be recorded together.
  • RSSI value signal reception strength
  • the user device 300 presumes that the area identification information included in the last received information is information identifying the area where the user device 300 is currently located (location area information), and the area identification information that matches the location area information. Information associated with information that includes information and identifies different wireless transceivers 100 is retrieved from the recorded information.
  • the user device 300 refers to flag information indicating whether or not it is a “master” included in the read information, and is associated with information identifying different wireless transceivers 100, and the flag information is the master.
  • the number N of pieces of information (referred to as certification information) that are in a state indicating that the
  • the user device 300 transmits at least part of the certification information (for example, a set of information identifying the N wireless transceivers 100, or the N wireless Information for identifying the transceiver 100 and a set of RSSI values recorded in association with each are recorded.
  • This record serves as information indicating that the user device 300 was located in the area indicated by the location area information.
  • the user device 300 determines that it is located in the area identified by the area identification information included in the certification information (acquires location information).
  • the user device 300 uses the information recorded here (information identifying the N wireless transceivers 100 and a set of RSSI values recorded in association with each of them) together with information identifying the user device 300 at an indoor location. It may be sent to an external server such as the authentication device 200 and recorded. The external server receiving this information adds at least part of the certification information (for example, information identifying N wireless transceivers 100) to information identifying the user device 300 (for example, the phone number of the user device 300). ) are associated and recorded.
  • the certification information for example, information identifying N wireless transceivers 100
  • information identifying the user device 300 for example, the phone number of the user device 300.
  • the indoor location authentication device 200 when the user device 300 transmits to the indoor location authentication device 200 a set of information identifying N wireless transceivers 100 and RSSI values recorded in association with each, the indoor location authentication device 200 performs the following: may operate as
  • the indoor location authentication device 200 of this example holds information on the installation location within the area of each wireless transceiver 100 in the device database. Based on the information received from the user device 300, the indoor location authentication apparatus 200 determines how far the user device 300, which is the transmission source of the information, is from each wireless transceiver 100 identified by the information included in the information. It is also possible to estimate the position of the user device 300 within the area by estimating whether it exists at a distance from the corresponding RSSI value.
  • indoor location authentication device 200 uses a pseudo-random pseudo-random May contain value information.
  • This pseudo-random value may be determined by some random number, or may be time information encrypted with a predetermined secret key (time information measured by indoor location authentication device 200), or the like.
  • the wireless transceiver 100 broadcasts the pseudo-random value together with the area identification information and flag information such as whether or not it is "master".
  • the indoor location authentication device 200 stores and records this pseudo-random value in association with the information identifying the radio transceiver 100 that instructed the broadcast.
  • the user device 300 or the like also receives this pseudo-random value broadcast by the wireless transceiver 100, and includes the pseudo-random value included in the certification information in the information to be recorded.
  • the indoor location authentication device 200 checks whether or not the recorded information matches the pseudo-random value issued at the corresponding time. By checking, the reliability of the recorded information can be improved.
  • the indoor location authentication system 1 basically has the above configuration and operates as follows.
  • a plurality of wireless transceivers 100 capable of wirelessly transmitting and receiving information within the area are arranged in an indoor area targeted for location authentication. It is also assumed that this wireless transmitter/receiver 100 is communicably connected to the indoor location authentication device 200 .
  • the indoor location authentication device 200 for the wireless transmitter/receiver 100 corresponding to each area, information for identifying the wireless transmitter/receiver 100 and area identification information specific to the area in which the wireless transmitter/receiver 100 is arranged are stored in advance. , and flag information indicating whether or not the radio transceiver 100 is in an authenticated state (whether or not it is “master”).
  • the indoor location authentication device 200 repeatedly executes the device authentication process related to the wireless transmitter/receiver 100 at predetermined timings.
  • the following processing is repeatedly performed while sequentially selecting each of the wireless transceivers 100 specified by the information stored in the database for each area.
  • the indoor location authentication device 200 regards the selected wireless transceiver 100 as a wireless transceiver of interest, information identifying this wireless transceiver of interest, area identification information associated with this information, and whether or not it is "master”. and other flag information are sent to the wireless transceiver of interest as a broadcast instruction. At this time, the indoor location authentication device 200 turns off (“non-master”) the flag information related to the wireless transceiver 100 in the database.
  • the wireless transceiver of interest Upon receiving a broadcast instruction from the indoor location authentication device 200, the wireless transceiver of interest compares the area identification information included in the instruction with the area identification information stored in its own storage unit 102. Then, when these match, the attention wireless transceiver follows the instruction and broadcasts the received information identifying the attention wireless transceiver, the area identification information, and the flag information such as whether it is "master" or not. sent by
  • the broadcasting method differs depending on the communication method of the radio transceiver 100, but any device having a reception capability corresponding to the communication method can receive the broadcast without limiting the destination. Any method, if any, may be used.
  • Another wireless transmitter/receiver 100 (referred to as a receiving device for the sake of convenience) arranged in the same area as the target wireless transmitter/receiver is arranged in the same area as the target wireless transmitter/receiver is arranged.
  • the received information and information on the strength of the wireless signal when the information is received are sent to the indoor location authentication device 200, which is predetermined.
  • the radio transceivers 100 arranged in each area are registered as masters and authenticated when mutual communication is possible with a predetermined number or more of other radio transceivers 100. becomes.
  • the indoor location authentication device 200 periodically repeats the above process so that the number of master wireless transceivers 100 does not fall below a predetermined number (for example, three) for each area. .
  • the wireless transmitter/receiver 100 broadcasts area identification information according to an instruction from the indoor location authentication device 200 in the process of device authentication processing, etc. It receives information such as flag information such as whether it is "master" or not.
  • the user device 300 stores the received information by accumulating and storing information identifying the wireless transceiver 100 as a key.
  • user device 300 presumes that the area identification information included in the last received information is information (location area information) that identifies the area in which the user device 300 is currently located, and the area that matches the location area information.
  • Information that includes identification information and is associated with information that identifies different wireless transceivers 100 is read out of the stored information.
  • the user device 300 refers to flag information indicating whether or not the user device 300 is “master”, which is included in the read information, is associated with information identifying different wireless transceivers 100, and the flag information indicates whether the flag information is the master.
  • Count the number N of pieces of certification information that are in a state indicating that there is something.
  • this threshold is set to 3 or more; in the description here, it is set to "3"
  • the information broadcast by radio transceiver 100 is repeatedly executed from the receiving process.
  • the user device 300 records at least part of the certification information (for example, a set of information identifying the N wireless transceivers 100). This record can be used at a later date, for example, as information indicating that the user device 300 was located in the area indicated by the location area information.
  • the certification information for example, a set of information identifying the N wireless transceivers 100. This record can be used at a later date, for example, as information indicating that the user device 300 was located in the area indicated by the location area information.
  • a location authentication system can be configured by using an existing indoor system such as a wireless LAN system and updating the software of the access point. It becomes possible to authenticate the indoor position of a device or the like.
  • the indoor location authentication system 1 of the present embodiment can also be used to authenticate the location of a proximity communication type card, as illustrated in FIG.
  • the NFC card reader device 400 that reads information from the NFC card C is placed in an area where communication with the wireless transmitter/receiver 100 is possible. It is assumed that each NFC card reader device 400 is set with a unique reader identifier in advance.
  • This NFC card reader device 400 may be, for example, an automatic ticket gate installed at a train station.
  • the indoor location authentication device 200 stores a reader identifier and an NFC card identified by the reader identifier for this NFC card reader device 400, in addition to the device database holding information related to the wireless transceiver 100.
  • a reader database in which area identification information of the area in which the reader device 400 is installed is recorded in association with each other, and a card database for recording information identifying the location area for each NFC card are held.
  • the NFC card reader device 400 acquires the area identification information of the area where the NFC card reader device 400 is located by the same process as the position authentication process of the user device 300 already described.
  • the NFC card reader device 400 sends the reader identifier for identifying itself and the acquired area identification information to the indoor location authentication device 200 to record them in association with the reader database.
  • the NFC card reader device 400 when the NFC card reader device 400 reads out the identification information (card identification information) of the NFC card C that has come into contact with it, the NFC card reader device 400 transmits the reader identifier that identifies the NFC card reader device 400 itself and the read card identification information to the indoor location. It is sent to authentication device 200 .
  • indoor location authentication device 200 When indoor location authentication device 200 receives from NFC card reader device 400 a reader identifier for identifying NFC card reader device 400 itself and the card identification information read by NFC card reader device 400, indoor location authentication device 200 refers to the reader database. , the area identification information associated with the NFC card reader device 400 is obtained.
  • the indoor location authentication device 200 adds the acquired area identification information to the card identification information and a flag indicating that the location in the area identified by this area identification information has not been authenticated (off). flag) information and stored in the card database.
  • the indoor location authentication device 200 obtains from the device database information identifying the wireless transceiver 100 associated with the acquired area identification information, and the flag information is "on" (in an authenticated state). a) retrieve information that identifies the wireless transceiver 100; The indoor location authentication device 200 checks whether or not the number of pieces of information identifying the wireless transceiver 100 found by the search is equal to or greater than a predetermined threshold value (for example, "3"). Here, if the number of pieces of information identifying the wireless transceiver 100 found by the search is a predetermined threshold value, the indoor location authentication device 200 uses the NFC card reader device previously recorded in the card database. Among the information related to the card identification information received from 400, the flag information indicating whether or not it has been authenticated is changed to ON (state indicating that it has been authenticated) and overwritten.
  • a predetermined threshold value for example, "3"
  • information on the location area of the NFC card C held over the NFC card reader device 400 is set as the area identification information where the NFC card reader device 400 is located (authenticated). Furthermore, at the time the NFC card C is held over, the wireless communication device which is the master for authenticating the location area of the NFC card reader device 400 in the area identified by the area identification information (the location is authenticated). On the condition that the number of transceivers 100 is, for example, 3 or more, the area where the NFC card reader 400 is located is authenticated, and the NFC card C read by the NFC card reader 400 is transferred to the NFC card reader 400. is authenticated to be located in the area where is located.
  • the NFC card reader device 400 is assumed to be an automatic ticket gate device, but the NFC card reader device 400 may be, for example, a vending machine instead of an automatic ticket gate device.
  • the indoor location authentication device 200 may hold update (commit) history of various databases such as the device database, the reader database, the card database, and the like. This history may be used for estimating the route of movement of the user device 300 and the like, and for billing processing based on the route of movement.
  • the indoor location authentication system 1 provided with the indoor location authentication device 200 according to this example can be used, for example, as a ticket gate system for railways and the like.
  • a database location information conversion database
  • a database is prepared in advance for associating the area identification information used in this embodiment with the information representing the location of the station ticket gate used in the ticket examination system. .
  • the location information conversion database is Area identification information: Information for identifying ticket gates, etc. 800: JR East_Tohoku Shinkansen_Tokyo Station ticket gates 801: JR East_Tohoku Shinkansen_Tokyo Station Shinkansen platform 802: JR East_Tohoku Shinkansen_Omiya Station ticket gates... and so on.
  • the database contains information about the device.
  • each item of device identification information, area identification information, authentication, . . . is separated by a colon. Also, the first row represents the item name.
  • the indoor location authentication device 200 As a record of confirmation of the update of the database, Device Identity: Area Identity: Authentication: ... 300:800: ON... Stores a record of
  • This record shows that the user device 300 has been authenticated to be located in the area with the area identifier "800" where the three authenticated (master) wireless transceivers 100 are located. .
  • the database records Device Identity: Area Identity: Authentication: ... ... 100c: 800: ON:... 300:801:On:... 101a: 801: ON:... ... and so on.
  • the update confirmation record related to the user device 300 is Device Identity: Area Identity: Authentication: ... 300:800: ON... 300:801:On... change like this.
  • the indoor location authentication device 200 updates the database.
  • the record is Device Identity: Area Identity: Authentication: ... ... 100x:806:On:... 300:806:On:... ... and so on.
  • the update confirmation record related to the user device 300 is Device Identity: Area Identity: Authentication: ... 300:800: ON... 300:801:On... 300:806:On... change like this.
  • the database is updated by the indoor location authentication device 200, ... 100y: 805: ON:... 300:805:On:... ...
  • the update confirmation record related to the user device 300 is Device Identity: Area Identity: Authentication: ... 300:800: ON... 300:801:On... 300:806:On... 300:805:On... change like this.
  • the user can make a bid from the Shinkansen ticket gate at Tokyo Station, board the train, and proceed to the ticket gate at Sendai Station. Since it is authenticated that the bid has been issued, it is possible for a railway company or the like to use it for billing or other processing.
  • fares can be calculated and billed without using a system equipped with an automatic door opening device or an NFC card reader as a ticket gate. Since it becomes clear that this system is used, it is also possible to give the user an incentive such as a fare discount only when the system of the present embodiment is used.
  • the user device 300 can also use a conventional mobile terminal such as a general smart phone. That is, in order to use the indoor location authentication system of this embodiment, user device 300 only needs to have some kind of wireless communication function, and no other infrastructure is required.
  • the threshold for the number of wireless transceivers 100 located in an area identified by the same area identifier and capable of communicating with each other for location authentication is Although it has been described as not depending on the communication method, the present embodiment is not limited to this.
  • the wireless transceiver 100 is a mobile phone communication base station, it is assumed that unauthorized movement is difficult. A value smaller than a certain device may be used.
  • 1 indoor location authentication system 100 wireless transceiver, 101 control unit, 102 storage unit, 103 interface unit, 104 management unit, 105 wireless transmission/reception unit, 200 indoor location authentication device, 201 control unit, 202 storage unit, 203 communication unit, 300 user device, 400 NFC card reader device.

Abstract

屋内に配置される複数の無線機器であって、位置情報取得用の無線信号を送出する複数の無線機器、を認証し、当該認証した無線機器から受信した無線信号に基づき位置情報を取得する端末装置から、当該位置情報の取得の基礎となった無線信号の送信元である認証された無線機器の数の情報を取得する。そして当該取得した無線機器の数の情報に基づいて、端末装置が取得した位置情報を認証する。

Description

屋内位置認証方法、屋内位置認証システム、及び屋内位置認証装置
　本発明は、屋内での位置を認証する屋内位置認証方法、屋内位置認証システム、及び屋内位置認証装置に関する。
　従来、全地球衛星測位航法システム（ＧＮＳＳ）を利用した位置測位技術において、デジタル署名により位置を認証する技術が特許文献１に開示されている。しかしながらこの特許文献１の技術では、衛星測位航法信号が届かない屋内では、位置の認証ができない。
　特許文献２には、子どもなど、個体の位置を追跡するシステムが開示されているが、この技術では位置追跡のために、このシステム専用の信号を送受する送信機や受信機を各所に配備する必要があり、配備コストが大きい。
特許第６４２５７２２号公報 特許第６３７３９０５号公報
　このように、上記従来の技術では、屋内における位置認証を行うことができていない。または位置認証を行うためには屋内での位置を取得するためのシステムを新たに導入する必要があって、配備コストが大きいという問題点があった。
　本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、比較的小さい配備コストで、屋内での位置認証を可能とする、屋内位置認証方法、屋内位置認証システム、及び屋内位置認証装置を提供することを、その目的の一つとする。
　上記従来例の問題点を解決するための本発明の一態様は、屋内位置認証方法であって、屋内に配置される複数の無線機器であって、位置情報取得用の無線信号を送出する複数の無線機器、を認証し、当該認証した無線機器から受信した無線信号に基づき、位置情報を取得する端末装置から、当該位置情報の取得の基礎となった無線信号の送信元である前記認証された無線機器の数の情報を取得し、当該取得した無線機器の数の情報に基づいて、前記端末装置が取得した位置情報を認証することとしたものである。
　本発明によると、屋内に既存の無線ＬＡＮシステム等、無線通信可能な装置を用いて、屋内での屋内位置認証システムを構成でき、比較的小さい配備コストで、屋内での位置認証を可能とする。
本発明の実施の形態に係る屋内位置認証システムの構成例を表すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る屋内位置認証装置が利用するデータベースの内容例を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係る屋内位置認証装置の動作例を表すフローチャート図である。 本発明の実施の形態に係る屋内位置認証装置と通信する無線送受信機の動作例を表すフローチャート図である。 本発明の実施の形態に係る屋内位置認証システムのもう一つの構成例を表すブロック図である。
　本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態の一例に係る屋内位置認証システム１は、図１に例示するように、少なくとも一つの無線送受信機１００と、この無線送受信機１００との間でネットワーク等を介して通信可能に接続される屋内位置認証装置２００と、位置認証の対象となるユーザが所持するユーザデバイス３００とを含んで構成される。また上記少なくとも一つの無線送受信機１００は、駅の構内やデパートなどの施設、その他の、屋内に配置される。
　無線送受信機１００は、制御部１０１と、記憶部１０２と、インタフェース部１０３と、管理部１０４と、無線送受信部１０５とを含んで構成されている。
　制御部１０１は、ＣＰＵ等のプログラム制御デバイスであり、記憶部１０２に格納されたプログラムに従って動作する。本実施の形態では、この無線送受信機１００の制御部１０１は、機器認証処理と、位置認証処理とを実行する。
　具体的に制御部１０１は、屋内位置認証装置２００から入力される指示に従って、機器認証処理を行う。また、この制御部１０１は、屋内位置認証装置２００から入力される指示に従って、後に説明する無線送受信部１０５の通信可能エリアにあるユーザデバイス３００との通信路の確立と切断とを制御する。これらの制御部１０１の詳しい動作は後に述べる。
　記憶部１０２は、制御部１０１によって実行されるプログラムを保持する。このプログラムは、コンピュータ可読かつ非一時的な記録媒体に格納されて提供され、この記憶部１０２に複写されて格納されたものであってもよい。
　またこの記憶部１０２は、制御部１０１による処理で必要となる各種パラメータなどを保持し、制御部１０１のワークメモリとしても動作する。一例として、この記憶部１０２には、機器名（DeviceName）、機器識別子（ID）、屋内の所定のエリアに固有の識別情報（エリア識別情報：Area）、ＲＳＳＩ値、その他所定のフラグ情報や、データを互いに関連付けた個別データベースを保持する。
　ここで、個別データベースに記録されたエリア識別情報は、施設ごと、かつ、当該施設内の屋内を複数のエリアに分割したエリアごとに、それぞれに固有の情報として予め設定されているものとする。またここでのＲＳＳＩ値は、この個別データベースを保持する無線送受信機１００が、他の機器から受信した信号の強度を表すものであり、信号の送信元となった他の機器を識別する機器識別子に関連付けて記録される。
　インタフェース部１０３は、ユーザからの情報入力を受け入れるインタフェースであり、一例として、指紋認証装置などの生体認証装置や、タッチセンサ、ディスプレイ等を含む。
　管理部１０４は、制御部１０１から入力される指示に従い、無線送受信部１０５が送受する無線信号を管理する。
　無線送受信部１０５は、ＧＮＳＳ信号、無線ＬＡＮ信号、ブルートゥース（登録商標）信号、携帯電話通信網用信号（３Ｇ，４Ｇ，５Ｇ…等）などのうち、いずれかの無線信号を送受する。
　屋内位置認証装置２００は、無線送受信機１００との間でネットワークを介して種々の情報を送受するコンピュータ制御デバイスであり、少なくとも一つのプロセッサなどのプログラム制御デバイスと、ディスクデバイスやメモリデバイス等の記憶手段とを少なくとも備える。本実施の形態の一例では、この屋内位置認証装置２００は、位置認証装置２００が備える上記１以上のプロセッサの動作により、機器認証処理と、位置認証処理とを実行する。
　本実施の形態の一例において、この無線送受信機１００は、屋内に配置された無線ＬＡＮアクセスポイント、携帯電話通信基地局、あるいは各種のＩｏＴ機器であり得る。
　屋内位置認証装置２００は、屋内に配置されている複数の無線送受信機１００の制御を行う。この屋内位置認証装置２００は、対象とする無線送受信機１００との間で通信を行い、その位置を認証し、その通信を制御する。
　屋内位置認証装置２００は、図１に例示したように、制御部２０１と、記憶部２０２と、通信部２０３とを含んで構成される。
　制御部２０１は、ＣＰＵ等のプログラム制御デバイスであり、記憶部２０２に格納されたプログラムに従って動作する。この制御部２０１が本発明の１以上のプロセッサに相当する。本実施の形態の制御部２０１は、機器認証処理と、位置認証処理とを実行する。これらの制御部２０１の動作については後に詳しく述べる。
　記憶部２０２は、制御部２０１によって実行されるプログラムを保持する。このプログラムは、コンピュータ可読かつ非一時的な記録媒体に格納されて提供され、この記憶部２０２に複写されて格納されたものであってもよい。
　またこの記憶部２０２は、図２に例示するように、この屋内位置認証装置２００が通信する無線送受信機１００を識別する情報（無線送受信機１００に固有な情報であれば、名称や機器識別子、ネットワークアドレス等、どのようなものでもよい）と、当該無線送受信機１００が配置されている屋内のエリアに固有の識別情報（エリア識別情報）と、無線送受信機１００が認証された状態となっているか否か（「マスターである」か否か）とを少なくとも互いに関連付けて保持する機器データベースを保持する。なお、このデータベースではさらに、種々のデータ（Ｄａｔａ）や、設置された位置が固定された無線送受信機１００に関しては、エリア内における当該設置位置を特定する情報（設置している店舗を特定する情報等）などがさらに関連付けられてもよい。
　通信部２０３は、ネットワークインタフェース等であり、制御部２０１から入力される指示に従って、各無線送受信機１００との間で情報を送受する。
　ユーザデバイス３００は、携帯電話端末等であり、ユーザが所持して移動可能なものであるとする。
［機器認証処理］
　次に、無線送受信機１００の制御部１０１及び屋内位置認証装置２００の制御部２０１による機器認証処理について説明する。本実施の形態の一例では、施設等の屋内に配置された無線送受信機１００は、そのｎ台以上（ｎは２以上の整数）が、相互に通信が可能であるか否かによってその位置の正当性を認証する。例えば３台の無線送受信機１００が相互に通信可能であるときに、これらの無線送受信機１００は同じ屋内に配置されていると認証する。
　そこで本実施の形態では、無線送受信機１００と屋内位置認証装置２００との制御部１０１，２０１は、所定のタイミングごとに繰り返して次の機器認証処理を実行する。
　すなわち、屋内位置認証装置２００の制御部２０１は、図３に例示するように、カウンターｉを「０」にリセットし（Ｓ１０）、記憶部２０２のデータベースに格納された情報で特定される無線送受信機１００のそれぞれを順次選択しつつ、次の処理を繰り返して行う。
　制御部２０１は、カウンターＮを「０」にリセットする。制御部２０１は、選択した無線送受信機１００（以下、注目無線送受信機と呼ぶ）を識別する情報と、この情報に関連付けられた、エリア識別情報を含む種々の情報とを、注目無線送受信機に送出する。ここでエリア識別情報を含む種々の情報のうちには、「マスターである」か否かなどのフラグ情報などを含んでもよい。これより制御部２０１は、注目無線送受信機１００に、当該情報をブロードキャストさせる（ブロードキャストの指示：Ｓ１１）。このブロードキャストは、無線送受信機１００の無線送受信部１０５の無線信号が無線ＬＡＮアクセスポイント、携帯電話通信基地局、などのうちいずれであるかによって異なる方式で行われる。
　このとき、制御部２０１は、注目無線送受信機に対応して機器データベースに格納されているフラグ情報を「オフ」（「マスターでない」旨を表す情報）に、一時的に設定してもよい。
　制御部２０１は、注目無線送受信機がブロードキャストした情報を受信した、注目無線送受信機以外の無線送受信機１００から、当該受信した情報を受け入れる（Ｓ１２）。なお、後に説明するが、注目無線送受信機がブロードキャストした情報を受信した注目無線送受信機以外の無線送受信機１００は、当該受信した情報とともに、注目無線送受信機からの受信信号の強度を表すＲＳＳＩ情報を屋内位置認証装置２００へ送信しているものとする。
　そして制御部２０１は、当該受け入れた情報と、ステップＳ１１で送出した情報とを対比する（Ｓ１３）。具体的に制御部２０１は、ステップＳ１１で送出した情報と、ステップＳ１２で受け入れた情報とのそれぞれに含まれるエリア識別情報が一致するかを調べ、これらが一致するときに、カウンターＮを「１」だけインクリメントして（Ｓ１４）、このカウンターＮが所定の２以上の整数しきい値ｎ（例えばｎ＝２でよい）以上となったか否かを判断する（Ｓ１５）。
　この処理Ｓ１５において、カウンターＮが当該所定の整数しきい値ｎ以上となっていれば、制御部２０１は、機器データベースに格納された情報のうち、注目無線送受信機を識別する情報に関連付けられている、フラグ情報を「オン」（「マスターである」旨を表す情報）に書き換えて機器データベースを更新し、カウンターｉを「１」だけインクリメントする（Ｓ１６）。
　そして制御部２０１は、当該カウンターｉの値が、認証するべき無線送受信機の数として予め定められたしきい値Ｐ以上となっているか否かを調べる（Ｓ１７）。このしきい値Ｐを、以下では、機器認証しきい値と呼ぶ。本実施の形態のある例では、この機器認証しきい値Ｐを、例えば３以上の整数としておく。制御部２０１は、ステップＳ１７において、カウンターｉの値が機器認証しきい値Ｐ以上であれば、処理を終了する。
　一方、制御部２０１は、ステップＳ１７において、カウンターｉの値が機器認証しきい値未満であるときには、次の無線送受信機１００を注目無線送受信機として選択し、ステップＳ１１に戻って処理を続ける。
　また制御部２０１は、ステップＳ１５において、カウンターＮが当該所定の整数しきい値ｎ未満であるときには、ステップＳ１２に戻り、さらに別の無線送受信機１００からの情報の受信を待機する。
　さらに制御部２０１は、ステップＳ１２での待機時間が予め定めた時間を超えたとき、あるいはステップＳ１３において、ステップＳ１１で送出した情報と、ステップＳ１２で受け入れた情報とのそれぞれに含まれるエリア識別情報が一致しない場合には、ステップＳ１２からＳ１４の繰り返し処理を終了し、次の無線送受信機１００を注目無線送受信機として選択し、ステップＳ１１に戻って処理を続ける。
　なお、機器データベースに登録されているすべての無線送受信機１００を順次注目無線送受信機として選択してステップＳ１１からＳ１７の処理を行ったならば、制御部２０１は、処理を終了する。
　さらに、屋内位置認証装置２００が、互いに異なるエリア識別情報で識別される複数のエリアの無線送受信機１００を制御の対象としている場合には、屋内位置認証装置２００は、それぞれのエリアに係る無線送受信機１００に対して上記の処理を実行する。
　一方、この屋内位置認証装置２００とともに動作する無線送受信機１００の制御部１０１は、他の、互いに異なる複数の無線送受信機１００がブロードキャストして自己が受信したエリア識別情報のうち、受信した数が最も多いエリア識別情報を選択し、当該選択したエリア識別情報を、自己が所在するエリアのエリア識別情報として記憶部１０２に格納する。またこの制御部１０１は、図４に例示するように、屋内位置認証装置２００からエリア識別情報などを受信すると（Ｓ２１）、受信した情報に含まれるエリア識別情報と、自身の記憶部１０２に格納されているエリア識別情報とを比較する（Ｓ２２）。屋内位置認証装置２００は、これらが不一致である場合は、無線送受信機１００が不正に移動されている可能性があるので、以下の処理を中断する。
　一方、ステップＳ２２で、受信した情報に含まれるエリア識別情報と、自身の記憶部１０２に格納されているエリア識別情報とが一致していたならば、ステップＳ２１で受信した情報を無線にて周囲にブロードキャストする（Ｓ２３）。
　また、無線送受信機１００の制御部１０１は、他の無線送受信機１００がブロードキャストする情報を受信すると、当該情報と、当該情報を受信したときの無線の信号の強度の情報とを、予め定められている、屋内位置認証装置２００に対して送出する。
　これらの動作により、屋内位置認証装置２００は、無線送受信機１００のうち、予め登録されたエリア内にあるものを、エリアごとに少なくともＰ（Ｐは３以上の整数）台ずつ見出して、認証した無線送受信機１００（マスター送受信機）として記録する。
［機器認証状態の時間的変化］
　マスター送受信機となった無線送受信機１００が、永続的にマスター送受信機として機能できるとは限らない。例えば無線送受信機１００が店舗に備えられている場合、当該店舗が閉店したときに無線送受信機１００の電源が落とされてしまう場合もあり得る。
　本実施の形態では、既に述べたように、無線送受信機１００の機器認証処理を、所定のタイミングごと（例えば１０分ごと、など）に繰り返して実行することで、マスターとなる送受信機１００をできるだけ確保し、本実施の形態のシステムの可用性を向上している。
　例えば、４台の無線送受信機１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄが所在するエリアにおいて、３台の無線送受信機１００ａ，１００ｂ，１００ｃがマスター送受信機として記録されているものとする。この状況において、無線送受信機１００ａが、何らかの原因で通信不能となった場合、次の機器認証処理のタイミングにおいて、屋内位置認証装置２００が送出したブロードキャストの指示（図３のステップＳ１１）に対し、無線送受信機１００ａは応答しないが、他の無線送受信機１００ｂ，１００ｃ，１００ｄは、この指示に応答して順次、これらの無線送受信機１００が所在するエリアを識別するエリア識別情報を含む情報をブロードキャストする。
　すると、ここでの例では無線送受信機１００ｂがブロードキャストした情報は、無線送受信機１００ｃ，１００ｄによって受信されるので、無線送受信機１００ｃ，１００ｄがそれぞれ屋内位置認証装置２００に対して受信した情報を送出する。屋内位置認証装置２００は、これら無線送受信機１００ｃ，１００ｄが受信した情報を参照し、無線送受信機１００ｂがブロードキャストした情報と一致していることを確認すると、無線送受信機１００ｂによってブロードキャストされた情報が、２以上の他の（無線送受信機１００ｂ以外の）無線送受信機１００ｃ，１００ｄによって受信されていることを以て、無線送受信機１００ｂを認証された、マスター送受信機として記録する。
　以下同様に、無線送受信機１００ｃがブロードキャストした情報は、無線送受信機１００ｂ，１００ｄによって受信され、無線送受信機１００ｄがブロードキャストした情報は、無線送受信機１００ｂ，１００ｃによって受信されるので、屋内位置認証装置２００が、３台の無線送受信機１００ａ，１００ｂ，１００ｃをマスター送受信機として記録することとなる。
　屋内位置認証装置２００は、これにより、当該無線送受信機１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄが所在するエリアにおける位置認証処理（以下に説明する）の可用性を維持する。
［位置認証処理］
　次に、ユーザが所持するユーザデバイス３００の位置認証処理について説明する。本実施の形態では、ユーザデバイス３００は、位置認証処理用のアプリケーションプログラムを実行し、無線送受信機１００が機器認証処理などの過程で、屋内位置認証装置２００からの指示によりブロードキャストする、エリア識別情報と、「マスターである」か否かなどのフラグ情報などの情報を受信する。
　ユーザデバイス３００は、当該受信した情報を蓄積して保持する。具体的にこのユーザデバイス３００は、スマートフォン等であり、ブロードキャストされた信号を受信し、当該受信した信号を復調して、ブロードキャストされた情報を取り出す。そしてユーザデバイス３００は、無線送受信機１００を識別する情報をキーとして、当該取り出した情報（受信した情報）を蓄積して記録する。またこのときユーザデバイス３００は、ブロードキャストされた情報の発信元である無線送受信機１００を識別する情報に関連付けて、当該無線送受信機１００から受信した、ブロードキャストされた信号の信号受信強度（ＲＳＳＩ値）を、併せて記録してもよい。
　ユーザデバイス３００は、最後に受信した情報に含まれるエリア識別情報が、現在自身が所在するエリアを識別する情報（所在エリア情報）であるものと推定して、当該所在エリア情報に一致するエリア識別情報を含み、互いに異なる無線送受信機１００を識別する情報に関連付けられている情報を、上記記録した情報のうちから読み出す。
　ユーザデバイス３００は、当該読み出した情報に含まれる、「マスターである」か否かを表すフラグ情報を参照し、互いに異なる無線送受信機１００を識別する情報に関連付けられ、かつフラグ情報がマスターであることを表す状態となっている情報（証明情報と呼ぶ）の数Ｎをカウントする。
　ユーザデバイス３００は、この数Ｎが予め定めたしきい値（このしきい値は機器認証しきい値以上とする。ここでの説明で具体的な数値を要するときにはＮ＝３としておく）未満であるときには、無線送受信機１００がブロードキャストする情報を受信する処理から繰り返す。
　また、この数Ｎが、上記しきい値以上となったときには、ユーザデバイス３００は、証明情報の少なくとも一部（例えばＮ個の無線送受信機１００を識別する情報の組、あるいは当該Ｎ個の無線送受信機１００を識別する情報と、それぞれに関連付けて記録したＲＳＳＩ値の組）を記録する。この記録は、ユーザデバイス３００が、所在エリア情報で示されるエリアに所在していたことを示す情報となる。またユーザデバイス３００は、ここで証明情報に含まれるエリア識別情報で識別されるエリアに所在していると判断する（位置情報を取得する）。
　なお、ユーザデバイス３００は、ここで記録した情報（Ｎ個の無線送受信機１００を識別する情報やそれぞれに関連付けて記録されたＲＳＳＩ値の組）を、ユーザデバイス３００を識別する情報とともに、屋内位置認証装置２００等、外部のサーバに送出して記録させてもよい。この情報を受けた外部のサーバは、ユーザデバイス３００を識別する情報（例えばユーザデバイス３００の電話番号などでよい）に、証明情報の少なくとも一部（例えばＮ個の無線送受信機１００を識別する情報の組）を関連付けて記録しておく。
　一例として、ユーザデバイス３００が、Ｎ個の無線送受信機１００を識別する情報とそれぞれに関連付けて記録されたＲＳＳＩ値の組を屋内位置認証装置２００に送出する場合、屋内位置認証装置２００は、次のように動作してもよい。
　すなわち、この例の屋内位置認証装置２００は、機器データベースに各無線送受信機１００のエリア内での設置位置の情報を保持しているものとする。そして屋内位置認証装置２００は、ユーザデバイス３００から受信した情報に基づき、当該情報の送信元であるユーザデバイス３００が、当該情報に含まれる情報で識別される各無線送受信機１００からそれぞれどの程度の距離に存在するかを対応するＲＳＳＩ値から推定し、エリア内でのユーザデバイス３００の位置推定を行うこととしてもよい。
［疑似ランダム情報］
　さらに本実施の形態の一例では、屋内位置認証装置２００は、無線送受信機１００に対してのブロードキャストの指示に、無線送受信機１００を識別する情報等とともにブロードキャストするべき情報として、疑似的にランダムな値の情報を含めてもよい。この疑似的にランダムな値は、何らかの乱数により決定したものであってもよいし、予め定められた秘密鍵により暗号化された時刻情報（屋内位置認証装置２００が計時する時刻情報）等であってもよい。
　そして無線送受信機１００は、ブロードキャストを行う際に、エリア識別情報と、「マスターである」か否かなどのフラグ情報などとともに、当該疑似的にランダムな値をブロードキャストする。
　屋内位置認証装置２００は、ブロードキャストを指示した無線送受信機１００を識別する情報に関連付けて、この疑似的にランダムな値を格納して記録しておく。
　ユーザデバイス３００等は、無線送受信機１００がブロードキャストする、この疑似的にランダムな値も受信し、上記記録する情報に、証明情報に含まれる疑似的にランダムな値を含める。この例では、ユーザデバイス３００の所在位置を後に認証する際に、記録された情報と、屋内位置認証装置２００が、対応する時点で発した疑似的なランダムな値とが一致するか否かを確認することで、記録された情報の信頼性を向上できる。
［動作］
　本実施の形態の一例に係る屋内位置認証システム１は、基本的に以上の構成を備えており、次のように動作する。
　以下の例では、位置認証の対象となる屋内のエリアには、当該エリア内で無線にて情報を送受可能な無線送受信機１００が複数配されているものとする。またこの無線送受信機１００は、屋内位置認証装置２００との間で通信可能に接続されているものとする。
　屋内位置認証装置２００には、予め、各エリアに対応する無線送受信機１００について、当該無線送受信機１００を識別する情報と、当該無線送受信機１００が配置されているエリアに固有なエリア識別情報と、当該無線送受信機１００が認証された状態となっているか否か（「マスターである」か否か）を表すフラグ情報とを少なくとも互いに関連付けたデータベースを保持している。
　この状態で屋内位置認証装置２００は、所定のタイミングごとに繰り返して、無線送受信機１００に係る機器認証処理を実行する。この処理では、エリアごとに、データベースに格納された情報で特定される無線送受信機１００のそれぞれを順次選択しつつ、次の処理を繰り返して行う。
　屋内位置認証装置２００は選択した無線送受信機１００を注目無線送受信機として、この注目無線送受信機を識別する情報と、この情報に関連付けられた、エリア識別情報と、「マスターである」か否かなどのフラグ情報などとを、ブロードキャストの指示として注目無線送受信機に送出する。なお、屋内位置認証装置２００は、このとき、データベースの無線送受信機１００に係るフラグ情報をオフ（「マスターでない」）としておく。
　注目無線送受信機は、屋内位置認証装置２００からブロードキャストの指示を受けると、当該指示に含まれるエリア識別情報と、自身の記憶部１０２に格納されているエリア識別情報とを比較する。そして注目無線送受信機は、これらが一致する場合に、指示に従って、受信した、注目無線送受信機を識別する情報とエリア識別情報と、「マスターである」か否かなどのフラグ情報などとをブロードキャストにより送出する。ここでブロードキャストの方法は、無線送受信機１００の通信方式により異なるものであるが、宛先を限定せずに、当該通信方式に対応する受信能力を有する装置であれば受信可能となっているものであれば、どのような方法であってもよい。
　注目無線送受信機が配置されているエリアと同じエリアに配置された、注目無線送受信機とは異なる他の無線送受信機１００（便宜的に受信側装置と呼ぶ）は、注目無線送受信機がブロードキャストした情報を受信すると、当該受信した情報と、当該情報を受信したときの無線の信号の強度の情報とを、予め定められている、屋内位置認証装置２００に対して送出する。
　屋内位置認証装置２００は、受信側装置から、当該受信側装置が注目無線送受信機から受信した情報と、その信号強度の情報とを受け入れるごとに、注目無線送受信機から受信した情報として受信側装置から受け入れた情報と、先に注目無線送受信機に送出した情報とを比較する。そしてこれらが一致するとした受信側装置の数Ｎをカウントし、このカウント値Ｎが予め定めたしきい値ｎ（例えばｎ＝２）以上となったときに、データベースにおける注目無線送受信機を識別する情報に関連付けられたフラグ情報を、オンに設定する。
　この処理により、エリアごとに配置された無線送受信機１００は、所定の数以上の他の無線送受信機１００との間で、相互に通信が可能である場合にマスターとして登録され、認証された状態となる。
　屋内位置認証装置２００は、エリアごとに、マスターとなっている無線送受信機１００の数が予め定めた台数（例えば３台）未満とならないよう、上記の処理を定期的に繰り返して行うこととする。
　また、これら無線送受信機１００が配置されたエリアに所在するユーザデバイス３００は、無線送受信機１００が機器認証処理などの過程で、屋内位置認証装置２００からの指示によりブロードキャストする、エリア識別情報と、「マスターである」か否かなどのフラグ情報などの情報を受信する。
　ユーザデバイス３００は、受信した情報を、無線送受信機１００を識別する情報をキーとして蓄積して格納する。
　またユーザデバイス３００は、最後に受信した情報に含まれるエリア識別情報が、現在自身が所在するエリアを識別する情報（所在エリア情報）であるものと推定して、当該所在エリア情報に一致するエリア識別情報を含み、互いに異なる無線送受信機１００を識別する情報に関連付けられている情報を、蓄積している情報のうちから読み出す。
　そしてユーザデバイス３００は、当該読み出した情報に含まれる、「マスターである」か否かを表すフラグ情報を参照し、互いに異なる無線送受信機１００を識別する情報に関連付けられ、かつフラグ情報がマスターであることを表す状態となっている証明情報の数Ｎをカウントする。
　ユーザデバイス３００は、この数Ｎが予め定めたしきい値（このしきい値は３以上とする。ここでの説明では「３」としておく）未満であるときには、無線送受信機１００がブロードキャストする情報を受信する処理から繰り返して実行する。
　また、この数Ｎが、上記しきい値以上となったときには、ユーザデバイス３００は、証明情報の少なくとも一部（例えばＮ個の無線送受信機１００を識別する情報の組）を、記録する。この記録は、ユーザデバイス３００が、所在エリア情報で示されるエリアに所在していたことを示す情報として、例えば、後日利用できる。
［実施形態の効果］
　本実施の形態によると、無線ＬＡＮシステムなど、屋内に既存のシステムを利用して、そのアクセスポイントのソフトウエアを更新することで位置認証のシステムを構成でき、比較的低い配備コストで、ユーザのデバイス等の屋内での位置を認証することが可能となる。
［ＮＦＣカード等の位置を認証する例］
　また、本実施の形態の屋内位置認証システム１は、図５に例示するように、近接通信型のカードの位置を認証する場合にも利用できる。
　この図５に示す例では、ＮＦＣカードＣから情報を読み取る、ＮＦＣカードリーダ装置４００を、無線送受信機１００との間で通信可能なエリアに配置する。各ＮＦＣカードリーダ装置４００には予め、それぞれに固有のリーダ識別子が設定されているものとする。このＮＦＣカードリーダ装置４００は、例えば電車の駅に設置される自動改札装置でよい。
　また、この例では、屋内位置認証装置２００は、無線送受信機１００に係る情報を保持する機器データベースのほかに、このＮＦＣカードリーダ装置４００について、リーダ識別子と、当該リーダ識別子で識別されるＮＦＣカードリーダ装置４００が設置されているエリアのエリア識別情報とを互いに関連付けて記録したリーダデータベースと、ＮＦＣカードごとに、その所在エリアを識別する情報を記録するためのカードデータベースとを保持する。
　ＮＦＣカードリーダ装置４００は、既に説明したユーザデバイス３００の位置認証処理と同様の処理により、ＮＦＣカードリーダ装置４００自身が所在するエリアのエリア識別情報を取得する。ＮＦＣカードリーダ装置４００は、自己を識別するリーダ識別子と取得したエリア識別情報とを屋内位置認証装置２００に送出して、リーダデータベースに関連付けて記録させる。
　またこのＮＦＣカードリーダ装置４００は、接触したＮＦＣカードＣの識別情報（カード識別情報）を読み出すと、ＮＦＣカードリーダ装置４００自身を識別するリーダ識別子と、当該読み出したカード識別情報とを、屋内位置認証装置２００に対して送出する。
　屋内位置認証装置２００は、ＮＦＣカードリーダ装置４００から当該ＮＦＣカードリーダ装置４００自身を識別するリーダ識別子と、当該ＮＦＣカードリーダ装置４００が読み出したカード識別情報とを受信すると、リーダデータベースを参照して、当該ＮＦＣカードリーダ装置４００に関連付けられたエリア識別情報を取得する。
　また屋内位置認証装置２００は、カード識別情報に対して、ここで取得したエリア識別情報と、このエリア識別情報で識別されるエリアに所在していたことが認証されていないことを表すフラグ（オフとしたフラグ）情報とを関連付けて、カードデータベースに格納する。
　そして屋内位置認証装置２００は、機器データベースから、上記取得したエリア識別情報に関連付けられた無線送受信機１００を識別する情報であって、フラグ情報が「オン」となっている（認証された状態にある）無線送受信機１００を識別する情報を検索する。屋内位置認証装置２００は、検索により見出された無線送受信機１００を識別する情報の数が、予め定めたしきい値（例えば「３」）以上であるか否かを調べる。ここで、検索により見出された無線送受信機１００を識別する情報の数が、予め定めたしきい値であれば、屋内位置認証装置２００は、先にカードデータベースに記録した、ＮＦＣカードリーダ装置４００から受信したカード識別情報に係る情報のうち、認証されたか否かを表すフラグ情報をオン（認証されたことを表す状態）に変更して上書き更新する。
　つまり本実施の形態では、ＮＦＣカードリーダ装置４００にかざしたＮＦＣカードＣについて、その所在エリアの情報が、ＮＦＣカードリーダ装置４００の所在する（認証された）エリア識別情報に設定される。さらに、ＮＦＣカードＣをかざした時点で、当該エリア識別情報で識別されるエリアにおいて、ＮＦＣカードリーダ装置４００の所在エリアを認証するためのマスターとなっている（所在位置が認証されている）無線送受信機１００の数が例えば３以上であることを条件として、当該ＮＦＣカードリーダ４００が所在しているエリアが認証され、当該ＮＦＣカードリーダ４００により読み取られたＮＦＣカードＣが、当該ＮＦＣカードリーダ４００が所在しているエリアに所在していることが認証された状態となる。
　なお、ここでＮＦＣカードリーダ装置４００は、自動改札装置であるものとしたが、ＮＦＣカードリーダ装置４００は、自動改札装置でなくても、例えば自動販売機であってもよい。
［データベースの履歴］
　また本実施の形態の屋内位置認証システム１では、屋内位置認証装置２００は、機器データベースやリーダデータベース、カードデータベース等、種々のデータベースの更新（コミット）の履歴を保持してもよい。そして、この履歴は、ユーザデバイス３００等の移動経路の推定処理、さらには当該移動経路に基づく課金処理に供されてもよい。
　この例に係る屋内位置認証装置２００を備えた屋内位置認証システム１は、例えば鉄道等における改札システムとして利用できる。具体的に、この例では予め本実施の形態において利用するエリア識別情報と、改札システムにおいて利用される駅改札等の位置を表す情報とを互いに関連付けるデータベース（位置情報変換データベース）が予め用意される。
　例えば、ある例では、位置情報変換データベースは、
エリア識別情報：改札などを特定する情報
８００：ＪＲ東＿東北新幹線＿東京駅改札
８０１：ＪＲ東＿東北新幹線＿東京駅新幹線ホーム
８０２：ＪＲ東＿東北新幹線＿大宮駅改札
…
といったように設定される。
　この例においてユーザデバイス３００（識別情報を「３００」とする）を所持した、本実施の形態の屋内位置認証システム１のユーザが、東京駅の東北新幹線改札に近接すると、データベースには、デバイスの識別情報と、エリア識別情報と、認証と…の情報が、
デバイスの識別情報：エリア識別情報：認証：…
１００ａ：８００：オン：…
１００ｂ：８００：オン：…
１００ｃ：８００：オン：…
３００：８００：オン：…
１０１ａ：８０１：オン：…
…
というように記録されている状態となる。ここでは表記上の都合により、デバイスの識別情報，エリア識別情報，認証，…の各項目をコロンで区切って表す。また最初の行は、項目名を表すものとした。
　このとき屋内位置認証装置２００はデータベースの更新確定の記録として、
デバイスの識別情報：エリア識別情報：認証：…
３００：８００：オン…
という記録を格納する。
　この記録は、ユーザデバイス３００が、３つの認証された（マスターとなっている）無線送受信機１００が所在するエリア識別子「８００」のエリアに所在していることが認証された状態を表している。
　また、ユーザが新幹線ホームに移動すると、データベースの記録は、
デバイスの識別情報：エリア識別情報：認証：…
…
１００ｃ：８００：オン：…
３００：８０１：オン：…
１０１ａ：８０１：オン：…
…
といったように更新して確定される。このとき、ユーザデバイス３００に係る更新確定の記録は、
デバイスの識別情報：エリア識別情報：認証：…
３００：８００：オン…
３００：８０１：オン…
といったように変化する。
　次いで、ユーザが仙台駅（改札のエリア識別情報が８０５、ホームのエリア識別情報が８０６であるとする）に到着して新幹線から降車すると、屋内位置認証装置２００によりデータベースが更新されて、データベースの記録は、
デバイスの識別情報：エリア識別情報：認証：…
…
１００ｘ：８０６：オン：…
３００：８０６：オン：…
…
といったように更新して確定される。このとき、ユーザデバイス３００に係る更新確定の記録は、
デバイスの識別情報：エリア識別情報：認証：…
３００：８００：オン…
３００：８０１：オン…
３００：８０６：オン…
といったように変化する。
　そしてユーザが仙台駅の改札を通過するとき、この改札近傍のエリアに所在したことが認証されるので、データベースは、屋内位置認証装置２００により更新されて、
…
１００ｙ：８０５：オン：…
３００：８０５：オン：…
…
となり、ユーザデバイス３００に係る更新確定の記録は、
デバイスの識別情報：エリア識別情報：認証：…
３００：８００：オン…
３００：８０１：オン…
３００：８０６：オン…
３００：８０５：オン…
といったように変化する。
　これにより、ユーザが東京駅改札→東京駅新幹線ホーム→仙台駅新幹線ホーム→仙台駅改札などと移動したことが認証されることとなる。
　またこの更新確定の履歴の記録においてエリア識別情報を、位置情報変換データベースを参照して改札システムの位置の情報に変換すれば、ユーザが東京駅の新幹線改札から入札して乗車し、仙台駅改札を出札したことが認証されるため、鉄道会社等が、課金等の処理に用いることも可能となる。
　つまり本実施の形態では、改札として自動開扉装置等やＮＦＣカードリーダ装置等を備えたシステムを用いることなく、運賃の演算、請求が可能となる。なお、このシステムを利用したことも明確となるため、本実施の形態のシステムを利用した場合に限って運賃の割引を行うなどのインセンティブを、ユーザに与えることも可能となる。
　なお、既に述べたように、本実施の形態においてユーザデバイス３００は、従来から一般的なスマートフォン等の携帯端末を利用することも可能である。すなわち、本実施の形態の屋内位置認証システムを利用するためには、ユーザデバイス３００は、何らかの無線通信機能を備えていればよく、他にインフラの整備などの必要はない。
［変形例］
　なお、ここまでの説明では、位置を認証するための、同じエリア識別子で識別されるエリアに所在し、相互に通信可能な無線送受信機１００の数に関するしきい値は、無線送受信機１００の無線通信の方式によらないものとして説明していたが、本実施の形態はこれに限られない。
　例えば、無線送受信機１００が携帯電話通信基地局であれば不正な移動が困難であると想定されることから、この場合のしきい値は、無線ＬＡＮアクセスポイントのような不正な移動が可能である機器よりも小さい値としてよい。
　１　屋内位置認証システム、１００　無線送受信機、１０１　制御部、１０２　記憶部、１０３　インタフェース部、１０４　管理部、１０５　無線送受信部、２００　屋内位置認証装置、２０１　制御部、２０２　記憶部、２０３　通信部、３００　ユーザデバイス、４００　ＮＦＣカードリーダ装置。

 

Claims (6)

  1. 　屋内に配置される複数の無線機器であって、位置情報演算用の無線信号を送出する複数の無線機器、を認証し、
    　当該認証した無線機器から受信した無線信号に基づき、位置情報を取得する端末装置から、当該位置情報の取得の基礎となった無線信号の送信元である前記認証された無線機器の数の情報を取得し、
    　当該取得した無線機器の数の情報に基づいて、前記端末装置が取得した位置情報を認証する屋内位置認証方法。
  2. 　屋内に配置される複数の無線機器と、
    　屋内に位置し、前記無線機器が送出する無線信号を受信する端末装置と、
    　前記無線機器及び端末装置に通信可能に接続される屋内位置認証装置と、を含む屋内位置認証システムであって、
    　前記無線機器は、位置情報取得用の無線信号を送出し、
    　前記端末装置は、前記無線機器から受信した無線信号に基づき、位置情報を取得して、当該位置情報の取得の基礎となった無線信号の送信元である無線機器の少なくとも一部を特定する情報を出力し、
    　前記屋内位置認証装置は、少なくとも１つのプロセッサを有し、当該１以上のプロセッサが、
    　前記無線機器を認証する第１認証処理と、
    　前記端末装置から、当該端末装置における位置情報の取得の基礎となった無線信号の送信元である無線機器のうち、前記認証された無線機器の数の情報を取得する取得処理と、
    　前記取得した無線機器の数の情報に基づいて、前記端末装置が取得した位置情報を認証する第２認証処理と
    を実行する屋内位置認証システム。
  3. 　請求項２に記載の屋内位置認証システムであって、
    　前記屋内位置認証装置の１以上のプロセッサは、前記第２認証処理において、前記端末装置が取得した位置情報を認証する屋内位置認証システム。
  4. 　請求項２または３に記載の屋内位置認証システムであって、
    　前記無線機器は、配された位置において、屋外から位置情報の取得の基礎となる無線信号を受信可能なときには、当該無線信号を受信し、
    　当該受信した無線信号に基づいて、送出する無線信号を生成する屋内位置認証システム。
  5. 　屋内に配置される複数の無線機器と通信可能に接続された屋内位置認証装置であって、少なくとも１つのプロセッサを有し、この１以上のプロセッサが、
    　位置情報取得用の無線信号を送出する前記複数の無線機器を認証する機器認証処理と、
    　前記認証した無線機器から受信した無線信号に基づき、位置情報を取得する端末装置から、当該位置情報の取得の基礎となった無線信号の送信元である前記認証された無線機器の数の情報を取得する処理と、
    　前記取得した無線機器の数の情報に基づいて、前記端末装置が取得した位置情報を認証する位置認証処理と、
    　を実行する屋内位置認証装置。
  6. 　請求項５に記載の屋内位置認証装置であって、
    　この屋内位置認証装置は、
    　前記認証した、端末装置が取得した位置情報を記録するとともに、当該記録した位置情報の履歴を保持しており、
    　当該保持している履歴が、前記端末装置の移動経路の推定処理、または当該移動経路に基づく課金処理に供される屋内位置認証装置。

     
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