(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指向性アンテナから出力されるビームの方向を制御するとともに、前記方向での前記指向性アンテナから出力されるビームを第１周波数で出力した後に、当該第１周波数とは異なる第２周波数で出力するアンテナ制御部と、
識別情報を保持する複数の無線タグのうち、前記アンテナ制御部による前記第１周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得するとともに、前記第２周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得し、前記第１周波数及び前記第２周波数のビームの出力のうち、いずれにも反応した無線タグから取得された識別情報を特定する識別情報特定部と、
前記識別情報特定部によって前記いずれにも反応した無線タグから取得された識別情報が特定された場合に、前記アンテナ制御部からビームの方向を取得し、取得された方向と特定された識別情報とを出力する出力部と
を有することを特徴とする位置推定装置。
【請求項２】
指向性アンテナから出力されるビームの方向を制御するとともに、前記方向での前記指向性アンテナから出力されるビームを第１周波数で出力した後に、当該第１周波数とは異なる第２周波数で出力するアンテナ制御部と、
識別情報を保持する複数の無線タグのうち、前記アンテナ制御部による前記第１周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得するとともに、前記第２周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得し、前記第１周波数及び前記第２周波数のビームで共通に取得された識別情報を特定する識別情報特定部と、
前記識別情報特定部によって共通に取得された識別情報が特定された場合に、前記アンテナ制御部からビームの方向を取得し、取得された方向と特定された識別情報とを出力する出力部と、
前記位置推定装置が配置される場所の床面積から推定される遅延スプレッドを用いて、前記第１周波数と前記第２周波数との差を求め、求められた周波数の差を前記アンテナ制御部に入力する周波数差計算部と
を有することを特徴とする位置推定装置。
【請求項３】
前記出力部によって方向と識別情報とが出力された後に、前記無線タグに対する送信電力を増減させて、前記無線タグとの通信が可能な送信電力の下限値を決定し、決定された下限値付近に送信電力を制御する送信電力制御部をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置推定装置。
【請求項４】
前記送信電力制御部によって送信電力が制御された後に、前記無線タグにおける受信電力を通知するように前記無線タグに対して要求する受信電力通知要求部と、
前記受信電力通知要求部による受信電力通知要求に対する応答が受信された場合に、受信された受信電力と、前記送信電力制御部によって制御された送信電力と、予め保持される所定の無線タグに対する送信電力、受信電力及び距離とに基づいて、前記無線タグとの距離を推定する距離推定部とをさらに有し、
前記出力部は、前記方向と、前記特定された識別情報と、前記距離推定部によって推定された距離とを出力することを特徴とする請求項３に記載の位置推定装置。
【請求項５】
指向性アンテナから出力されるビームの方向を制御するとともに、前記方向での前記指向性アンテナから出力されるビームを第１周波数で出力した後に、当該第１周波数とは異なる第２周波数で出力するアンテナ制御ステップと、
識別情報を保持する複数の無線タグのうち、前記アンテナ制御ステップによる前記第１周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得するとともに、前記第２周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得し、前記第１周波数及び前記第２周波数のビームの出力のうち、いずれにも反応した無線タグから取得された識別情報を特定する識別情報特定ステップと、
前記識別情報特定ステップによって前記いずれにも反応した無線タグから取得された識別情報が特定された場合に、前記アンテナ制御ステップにおけるビームの方向を取得し、取得された方向と特定された識別情報とを出力する出力ステップと
を含んだことを特徴とする位置推定方法。
【請求項６】
位置推定装置が実行する位置推定方法において、
指向性アンテナから出力されるビームの方向を制御するとともに、前記方向での前記指向性アンテナから出力されるビームを第１周波数で出力した後に、当該第１周波数とは異なる第２周波数で出力するアンテナ制御ステップと、
識別情報を保持する複数の無線タグのうち、前記アンテナ制御ステップによる前記第１周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得するとともに、前記第２周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得し、前記第１周波数及び前記第２周波数のビームで共通に取得された識別情報を特定する識別情報特定ステップと、
前記識別情報特定ステップによって共通に取得された識別情報が特定された場合に、前記アンテナ制御ステップにおけるビームの方向を取得し、取得された方向と特定された識別情報とを出力する出力ステップと、
前記位置推定装置が配置される場所の床面積から推定される遅延スプレッドを用いて、前記第１周波数と前記第２周波数との差を求め、求められた周波数の差を前記アンテナ制御ステップに入力する周波数差計算ステップと
を実行することを特徴とする位置推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置推定装置及び位置推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機等の端末装置には、無線ＩＣ（Integrated  Circuit）タグが組み込まれている。無線ＩＣタグは、種々のデータを記憶し、電波や電磁波等によりデータを読み取る機器と通信を行なう。また、無線ＩＣタグは、端末装置だけでなく様々なものに取り付けられ、当該無線ＩＣタグが取り付けられた人や物等の識別や管理が行なわれる。
【０００３】
また、無線ＩＣタグの位置を推定することは、端末装置のユーザに対する商品情報及び位置情報等の提供の際に重要となる。特に、地下街や混雑する駅構内等のマルチパス環境下では、より正確な位置の推定が求められる。位置推定の一つの手法としては、例えば、端末装置との距離が比較的短く、設置される位置が予め決められているアクセスポイントを基準とした位置推定を行なうことで、位置推定の誤差を抑制する手法がある。
【０００４】
アクセスポイントを基準とした位置推定では、マルチパス環境下である場合に、アクセスポイントと端末装置との間において、見通し内（LOS：Line  of  Sight）環境或いは見通し外（NLOS：Non  Line  of  Sight）環境がダイナミックに出現する。これにより、ＬＯＳ環境にのみ適応可能であるレーザ等を用いた測距手法は、マルチパス環境下において利用することが困難である。
【０００５】
そこで、最近では、ＮＬＯＳ環境でも適応可能である電波を用いた位置推定の手法がある。例えば、電波を用いた位置推定の手法では、アクセスポイントに配置されるアレーアンテナから出力されるビーム型の指向性により、端末装置と通信が行なわれることで位置の推定が行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−４５９５３号公報
【特許文献２】特開２００８−１９９３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術では、ビームアンテナを利用した位置推定において、位置推定の誤認識が発生するという課題がある。従来技術の課題について図１１を用いて説明する。図１１は、従来技術の課題を説明する図である。
【０００８】
例えば、図１１に示すように、従来技術に係るアクセスポイントとしての位置推定装置７は、６つの方向１〜６の所定範囲にビームを出力するアレーアンテナ８を有する。この所定範囲とは、図１１における楕円の範囲を指す。また、図１１では、無線ＩＣタグが組み込まれた端末装置４０と端末装置５０とが、位置推定装置７からの方向３の所定範囲内と、方向５の所定範囲内とにそれぞれ配置されている。なお、図１１では、マルチパス環境下であることから、壁や移動する物体等である反射体３０も図示されている。
【０００９】
上記構成において、従来技術に係る位置推定装置７は、アレーアンテナ８を用いて、方向３の伝搬経路２０にビームを出力する。この伝搬経路２０上には反射体３０が配置されており、方向３の伝搬経路２０に出力されたビームは、反射体３０で反射されて反射波２１となる。
【００１０】
つまり、位置推定装置７によって出力されたビームは、方向３に配置される端末装置４０を通過し、反射体３０で反射されて方向５に配置される端末装置５０に到達する。これらの結果、方向３にビームを出力した位置推定装置７は、端末装置４０及び端末装置５０からの応答を受信し、方向５の位置に実際には存在する端末装置５０までも方向３の位置に存在するものとして誤認識することとなる。
【００１１】
また、従来技術に係る他の位置推定装置には、無線ＩＣタグからの受信感度が最大となる方向を検出し、検出された方向を中心として左右数度ずつスキャンし、受信感度が最小となるヌルの方向を当該無線ＩＣタグの方向として識別する技術がある。なお、ヌルとは、例えば、リーダーやライターと無線ＩＣタグとが通信可能な距離であるにもかかわらず、読み書きができない位置のことを指す。
【００１２】
ところが、この技術では、無線ＩＣタグが互いに近い位置に存在する場合に、非常に細かい解像度でヌルの方向を制御することが求められるため、実用的であるとは言えない。換言すると、従来技術に係る位置推定装置では、マルチパス環境下において、無線ＩＣタグを有する複数の端末装置の識別に対応することができない。
【００１３】
そこで、本願に開示する技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ビームアンテナを利用した位置推定において、高精度に位置推定を行なうことが可能である位置推定装置及び位置推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本願に開示する位置推定装置は、指向性アンテナから出力されるビームの方向を制御する。また、位置推定装置は、上記方向での指向性アンテナから出力されるビームを第１周波数で出力した後に、当該第１周波数とは異なる第２周波数で出力する。また、位置推定装置は、識別情報を保持する複数の無線タグのうち、第１周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得する。また、位置推定装置は、識別情報を保持する複数の無線タグのうち、第２周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得する。また、位置推定装置は、第１周波数及び第２周波数のビームで共通に取得された識別情報を特定する。また、位置推定装置は、共通に取得された識別情報が特定された場合に、ビームの方向を取得し、取得された方向と特定された識別情報とを出力する。
【発明の効果】
【００１５】
本願に開示する位置推定装置及び位置推定方法の一つの様態によれば、ビームアンテナを利用した位置推定において、高精度に位置推定を行なうという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１に係る位置推定装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施例２に係る位置推定装置の構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施例２に係る方向特定の過程を示す図である。
【図４】図４は、実施例２に係る方向特定のアルゴリズムの例を示す図である。
【図５】図５は、実施例２に係る周波数差を決定するアルゴリズムの例を示す図である。
【図６】図６は、実施例３に係る位置推定装置の構成例を示す図である。
【図７】図７は、実施例３に係る送信電力最小化のアルゴリズムの例を示す図である。
【図８】図８は、実施例４に係る位置推定装置の構成例を示す図である。
【図９】図９は、実施例４に係る距離算出のアルゴリズムの例を示す図である。
【図１０】図１０は、位置推定プログラムを実行するコンピュータの例を示す図である。
【図１１】図１１は、従来技術の課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、本願に開示する位置推定装置及び位置推定方法の実施例を説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１を用いて、実施例１に係る位置推定装置の構成例を説明する。図１は、実施例１に係る位置推定装置の構成例を示す図である。また、図１では、無線ＩＣタグが組み込まれた端末装置４０と端末装置５０とが図示されているとともに、マルチパス環境下として、壁や移動する物体等である反射体３０が図示されている。
【００１９】
例えば、図１に示すように、位置推定装置１０は、指向性アンテナ１１と、アンテナ制御部１２と、識別情報特定部１３と、出力部１４とを有する。この位置推定装置１０は、例えば、アクセスポイントとして端末装置４０及び端末装置５０に係る通信を中継する。
【００２０】
アンテナ制御部１２は、指向性アンテナ１１から出力されるビームの方向を制御するとともに、制御された方向での指向性アンテナ１１から出力されるビームを第１周波数で出力する。また、アンテナ制御部１２は、指向性アンテナ１１から出力されるビームを第１周波数で出力した後に、当該第１周波数とは異なる第２周波数で出力する。
【００２１】
識別情報特定部１３は、識別情報を保持する複数の無線タグのうち、アンテナ制御部１２による第１周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得する。また、識別情報特定部１３は、識別情報を保持する複数の無線タグのうち、アンテナ制御部１２による第２周波数のビームの出力に反応した無線タグから識別情報を取得する。また、識別情報特定部１３は、第１周波数及び第２周波数のビームで共通に取得された識別情報を特定する。
【００２２】
出力部１４は、識別情報特定部１３によって共通に取得された識別情報が特定された場合に、アンテナ制御部１２からビームの方向を取得し、取得された方向と特定された識別情報とを出力する。
【００２３】
具体的に説明すると、アンテナ制御部１２は、指向性アンテナ１１から出力されるビームの方向を方向１〜６に制御する。ここでは、指向性アンテナ１１が、方向３にビームを出力することとする。そして、アンテナ制御部１２は、方向３において、指向性アンテナ１１から出力されるビームを第１周波数「ｆ」で出力する。また、アンテナ制御部１２は、第１周波数「ｆ」で出力した後に、同一の方向３において、第１周波数「ｆ」とは異なる第２周波数「ｆ＋Δｆ」で出力する。
【００２４】
これらの制御によって、指向性アンテナ１１から方向３に出力された第１周波数「ｆ」のビームは、第１周波数「ｆ」による伝搬経路２０で端末装置４０を通過し、反射体３０で反射された反射波２１で端末装置５０に到達する。このとき、ビームを受信した端末装置４０及び端末装置５０に組み込まれた無線ＩＣタグそれぞれは、識別情報を含んだ応答信号を位置推定装置１０に送信する。
【００２５】
また、指向性アンテナ１１から方向３に出力された第２周波数「ｆ＋Δｆ」のビームは、第２周波数「ｆ＋Δｆ」による伝搬経路２５で端末装置４０を通過し、反射体３０で反射されて反射波２６となる。このとき、ビームを受信した端末装置４０に組み込まれた無線ＩＣタグは、識別情報を含んだ応答信号を位置推定装置１０に送信する。
【００２６】
つまり、同一方向に出力されるビームの周波数が異なる場合には、当該ビームの伝搬チャネルが変化するため、それぞれの反射波が異なる方向になる。なお、ここでは、端末装置４０に組み込まれた無線ＩＣタグの識別情報を「ＩＤ１」とし、端末装置５０に組み込まれた無線ＩＣタグの識別情報を「ＩＤ２」とする。
【００２７】
一方、端末装置４０及び端末装置５０に組み込まれた無線ＩＣタグから応答信号を受信した位置推定装置１０は、識別情報特定部１３において、識別情報「ＩＤ１」及び識別情報「ＩＤ２」を取得する。その後、端末装置４０に組み込まれた無線ＩＣタグから応答信号を受信した位置推定装置１０は、識別情報特定部１３において、識別情報「ＩＤ１」を取得する。
【００２８】
そして、識別情報特定部１３は、取得された識別情報において、第１周波数「ｆ」及び第２周波数「ｆ＋Δｆ」のビームで共通に取得された識別情報「ＩＤ１」を特定する。また、出力部１４は、識別情報特定部１３によって共通に取得された識別情報「ＩＤ１」が特定された場合に、アンテナ制御部１２からビームの方向３を取得し、取得された方向３と、特定された識別情報「ＩＤ１」とを出力する。なお、出力部１４による出力は、例えば、所定の表示部や外部の表示装置に出力することとしても良いし、有線或いは無線によるネットワークを介して他の装置へ送信することとしても良い。
【００２９】
このように、位置推定装置１０は、同一方向に周波数の異なるビームを出力し、当該ビームを受信した無線ＩＣタグからの応答信号に含まれる識別情報が異なる周波数で共通するものを特定し、特定した識別情報とビーム方向とを出力する。換言すると、位置推定装置１０は、反射波ではなく直接波を受信する無線ＩＣタグのみの識別情報を特定し、特定した識別情報とビーム方向とを出力する。
【００３０】
この結果、位置推定装置１０は、単一の周波数のビームを出力して無線ＩＣタグを特定する従来技術と比較して、ビームアンテナを利用した位置推定において、高精度に位置推定を行なうことができる。また、位置推定装置１０は、細かい解像度でヌルの方向を制御する従来技術と比較して、ビームアンテナを利用した位置推定において、省コストで高精度に位置推定を行なうことができる。
【実施例２】
【００３１】
［実施例２に係る位置推定装置の構成］
次に、図２を用いて、実施例２に係る位置推定装置の構成例を説明する。図２は、実施例２に係る位置推定装置の構成例を示す図である。なお、実施例２では、実施例１と同様に、アクセスポイントとしての位置推定装置である場合を説明する。
【００３２】
例えば、図２に示すように、位置推定装置１００は、アンテナ部１０１と、アンテナビーム方向制御部１０２と、切替部１０３と、増幅器１０４と、床面積入力部１０５と、Δｆ計算部１０６と、電圧制御発振器１０７とを有する。また、例えば、位置推定装置１００は、乗算器１０８と、復調部１０９と、ＩＤ認識部１１０と、ＡＮＤ回路１１１と、ＩＤ及び方向記憶部１１２と、表示部１１３と、変調部１１４と、乗算器１１５と、増幅器１１６とを有する。
【００３３】
アンテナ部１０１は、例えば、アレーアンテナ等の指向性アンテナであり、アンテナビーム方向制御部１０２からのアンテナ方向切替信号に基づき、所定方向にビームを出力する。また、アンテナ部１０１は、例えば、Δｆ計算部１０６からの周波数可変信号に従って電圧制御発振器（VCO：Voltage  Controlled  Oscillator））１０７から発振される周波数でビームを出力する。
【００３４】
アンテナビーム方向制御部１０２は、例えば、アンテナ部１０１によって出力されるビームの方向を制御するとともに、制御されたビームの方向をＩＤ及び方向記憶部１１２に入力する。なお、アンテナビーム方向制御部１０２によるアンテナ部１０１のビーム方向の切替タイミングは、ＩＤ認識部１１０から通知される。
【００３５】
切替部１０３は、例えば、ＩＤ認識部１１０からの送受信切替信号に従って、アンテナ部１０１を介した通信の送受信の切替を行なう。増幅器１０４は、例えば、切替部１０３を介して入力される信号を増幅して乗算器１０８に入力する。床面積入力部１０５は、例えば、位置推定装置１００が配置される場所の床面積をΔｆ計算部１０６に入力する。なお、床面積入力部１０５は、例えば、位置推定装置１００が配置される場所の床面積を予め保持しておいても良いし、キーボードやマウス等を有する入力装置であっても良い。
【００３６】
Δｆ計算部１０６は、例えば、床面積入力部１０５によって入力された床面積から推定される遅延スプレッドを用いて、第１周波数と第２周波数との差「Δｆ」を求め、求められた周波数の差「Δｆ」を電圧制御発振器１０７に周波数可変信号として入力する。また、Δｆ計算部１０６は、例えば、第１周波数「ｆ」と第２周波数「ｆ＋Δｆ」との出力タイミングをＩＤ認識部１１０に入力する。なお、Δｆ計算部１０６による周波数差の計算のトリガは、ＩＤ認識部１１０から通知される。
【００３７】
電圧制御発振器１０７は、例えば、Δｆ計算部１０６によって入力された周波数可変信号としての周波数の差「Δｆ」に従って、乗算器１１５、増幅器１１６及び切替部１０３を介してアンテナ部１０１に周波数を発振する。また、電圧制御発振器１０７は、例えば、乗算器１０８及び乗算器１１５に、電圧により制御した発振周波数を入力する。
【００３８】
乗算器１０８は、例えば、増幅器１０４によって入力された信号を乗算して復調部１０９に入力する。復調部１０９は、例えば、入力された信号を復調してＩＤ認識部１１０に入力する。なお、アンテナ部１０１で受信され、切替部１０３、増幅器１０４、乗算器１０８及び復調部１０９を介してＩＤ認識部１１０に入力される情報には、例えば、アンテナ部１０１によって出力されたビームに反応した無線ＩＣタグからの識別情報が含まれる。
【００３９】
ＩＤ認識部１１０は、例えば、複数の無線ＩＣタグからの識別情報を異なる周波数毎に取得し、取得された識別情報をＡＮＤ回路１１１に入力する。ＡＮＤ回路１１１に入力される識別情報は、例えば、アンテナ部１０１によって出力されたビームが第１周波数「ｆ」のときに取得された識別情報「ＩＤ１」及び「ＩＤ２」と、第２周波数「ｆ＋Δｆ」のときに取得された識別情報「ＩＤ１」とである。
【００４０】
また、ＩＤ認識部１１０は、例えば、識別情報を取得した場合やΔｆ計算部１０６によって周波数の出力タイミングが入力された場合等に、切替部１０３に対して送受信切替信号を入力する。また、ＩＤ認識部１１０は、例えば、切替部１０３に対して送受信切替信号を入力したときに、アンテナビーム方向制御部１０２に対して、アンテナ方向の切替タイミングとしての信号を入力する。また、ＩＤ認識部１１０は、例えば、切替部１０３に対する送受信切替信号で送信切替信号を入力したときに、当該送信切替信号を入力した旨を変調部１１４に通知する。
【００４１】
ＡＮＤ回路１１１は、例えば、ＩＤ認識部１１０によって入力された識別情報「ＩＤ１」及び「ＩＤ２」と、識別情報「ＩＤ１」とのＡＮＤをとり、識別情報「ＩＤ１」をＩＤ及び方向記憶部１１２に入力する。ＩＤ及び方向記憶部１１２は、例えば、ＡＮＤ回路１１１から識別情報が入力された場合に、アンテナビーム方向制御部１０２からビームの方向を取得し、取得された方向と入力された識別情報とを記憶する。
【００４２】
表示部１１３は、例えば、ＩＤ及び方向記憶部１１２から識別情報と方向とを取得して表示出力する表示装置である。変調部１１４は、例えば、信号を変調して乗算器１１５に入力する。乗算器１１５は、例えば、変調器１１４によって入力された信号を乗算して増幅器１１６に入力する。増幅器１１６は、例えば、乗算器１１５によって入力された信号を増幅して切替部１０３に入力する。
【００４３】
なお、アンテナビーム方向制御部１０２、Δｆ計算部１０６及び電圧制御発振器１０７は、実施例１に係るアンテナ制御部１２の一例である。また、ＩＤ認識部１１０とＡＮＤ回路１１１とは、実施例１に係る識別情報特定部１３の一例である。また、表示部１１３は、実施例１に係る出力部１４の一例である。
【００４４】
［実施例２に係る方向特定の過程］
次に、図３を用いて、実施例２に係る方向特定の過程を説明する。図３は、実施例２に係る方向特定の過程を示す図である。図３では、縦軸を周波数、横軸を時間とする。なお、方向とは、位置推定装置１００に対して無線ＩＣタグが位置する方向を指す。また、図３では、ビームの方向としてビーム＃１〜＃４までを図示しているが、当該ビームの方向は４つに限られるものではない。
【００４５】
例えば、図３に示すように、位置推定装置１００は、ビーム＃１の方向に周波数「ｆ１」のビームを出力したときに得られる無線ＩＣタグの識別情報「ＩＤ１」及び「ＩＤ３」を取得する。その後、位置推定装置１００は、ビーム＃１の方向に周波数「ｆ１＋Δｆ」のビームを出力したときに得られる無線ＩＣタグの識別情報「ＩＤ１」及び「ＩＤ３」を取得する。これにより、位置推定装置１００は、取得された識別情報のＡＮＤをとることで、識別情報が「ＩＤ１」及び「ＩＤ３」である無線ＩＣタグがビーム＃１の方向に存在することを特定する。
【００４６】
また、位置推定装置１００は、ビーム＃２の方向に周波数「ｆ１」のビームを出力したときに得られる無線ＩＣタグの識別情報「ＩＤ２」及び「ＩＤ４」を取得する。その後、位置推定装置１００は、ビーム＃２の方向に周波数「ｆ１＋Δｆ」のビームを出力したときに得られる無線ＩＣタグの識別情報「ＩＤ１」、「ＩＤ２」及び「ＩＤ５」を取得する。これにより、位置推定装置１００は、取得された識別情報のＡＮＤをとることで、識別情報が「ＩＤ２」である無線ＩＣタグがビーム＃２の方向に存在することを特定する。
【００４７】
また、位置推定装置１００は、ビーム＃３の方向に周波数「ｆ１」のビームを出力したときには、無線ＩＣタグからの応答がないことにより識別情報を取得しない。その後、位置推定装置１００は、ビーム＃３の方向に周波数「ｆ１＋Δｆ」のビームを出力したときに得られる無線ＩＣタグの識別情報「ＩＤ１」を取得する。これにより、位置推定装置１００は、取得された識別情報のＡＮＤをとることで、無線ＩＣタグがビーム＃３の方向には存在しないことを特定する。
【００４８】
また、位置推定装置１００は、ビーム＃４の方向に周波数「ｆ１」のビームを出力したときに得られる無線ＩＣタグの識別情報「ＩＤ３」及び「ＩＤ４」を取得する。その後、位置推定装置１００は、ビーム＃４の方向に周波数「ｆ１＋Δｆ」のビームを出力したときに得られる無線ＩＣタグの識別情報「ＩＤ２」及び「ＩＤ４」を取得する。これにより、位置推定装置１００は、取得された識別情報のＡＮＤをとることで、識別情報が「ＩＤ４」である無線ＩＣタグがビーム＃４の方向に存在することを特定する。
【００４９】
［実施例２に係る方向特定アルゴリズム］
次に、図４を用いて、実施例２に係る方向特定のアルゴリズムの例を説明する。図４は、実施例２に係る方向特定のアルゴリズムの例を示す図である。なお、図４では、ビームの方向を「ｄｉｒ（direction）」、周波数が「ｆ１」であるときに取得される識別情報（ＩＤ）を「ｎ１，ｎ２，・・・」、周波数が「ｆ１＋Δｆ」であるときに取得される識別情報（ＩＤ）を「ｍ１，ｍ２，・・・」として示す。また、以下では、出力されるビームの方向が６つである場合を説明する。
【００５０】
例えば、図４に示すように、位置推定装置１００は、ビームの方向を「ｄｉｒ＝１」に制御する（ステップＳ１０１）。そして、位置推定装置１００は、出力されるビームの周波数を「ｆ１」に制御する（ステップＳ１０２）。このとき、位置推定装置１００は、制御した方向と周波数とによるビームを出力する。
【００５１】
続いて、位置推定装置１００は、周波数「ｆ１」のビームの出力に反応した無線ＩＣタグから取得された識別情報「ｎ１，ｎ２，・・・」を記憶する（ステップＳ１０３）。その後、位置推定装置１００は、出力されるビームの周波数を「ｆ１＋Δｆ」に制御する（ステップＳ１０４）。そして、位置推定装置１００は、周波数「ｆ１＋Δｆ」のビームの出力に反応した無線ＩＣタグから取得された識別情報「ｍ１，ｍ２，・・・」を記憶する（ステップＳ１０５）。
【００５２】
続いて、位置推定装置１００は、取得された識別情報「ｎ１，ｎ２，・・・」と識別情報「ｍ１，ｍ２，・・・」とのＡＮＤをとることで、共通の識別情報を特定する（ステップＳ１０６）。その後、位置推定装置１００は、共通の識別情報が特定された場合に、現在のビーム方向を取得し、取得された方向と特定された識別情報とを記憶する（ステップＳ１０７）。
【００５３】
そして、位置推定装置１００は、ビームの方向が「ｍａｘ」、すなわち方向「ｄｉｒ＝６」であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。このとき、位置推定装置１００は、ビームの方向が「ｍａｘ」でない場合に（ステップＳ１０８否定）、方向をカウントアップ「ｄｉｒ＝ｄｉｒ＋１」して（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０２の処理を実行する。なお、位置推定装置１００は、ビームの方向が「ｍａｘ」である場合に（ステップＳ１０８肯定）、方向特定のアルゴリズムを終了する。
【００５４】
［実施例２に係る周波数差決定アルゴリズム］
次に、図５を用いて、実施例２に係る周波数差を決定するアルゴリズムの例を説明する。図５は、実施例２に係る周波数差を決定するアルゴリズムの例を示す図である。なお、周波数差とは、Δｆ計算部１０６によって求められる周波数「ｆ１」と周波数「ｆ１＋Δｆ」との差「Δｆ」のことを指す。
【００５５】
例えば、図５に示すように、位置推定装置１００は、当該位置推定装置１００が配置される場所の床面積が１００ｍ２より広いか否かを判定する（ステップＳ２０１）。そして、位置推定装置１００は、床面積が１００ｍ２より広い場合に（ステップＳ２０１肯定）、周波数差「Δｆ＝３ＭＨｚ」を求める（ステップＳ２０２）。また、位置推定装置１００は、床面積が１００ｍ２より狭い場合に（ステップＳ２０１否定）、周波数差「Δｆ＝５ＭＨｚ」を求める（ステップＳ２０３）。
【００５６】
周波数差Δｆは、電力相関係数が「０．５」になる周波数差（相関帯域幅）として以下の（式１）から計算される。なお、遅延スプレッド値は「στ」とする。
Δｆ＝１／（２πστ）・・・（式１）
この遅延スプレッド値「στ」は、位置推定が行なわれる周辺の環境への依存度が高く、地下街や駅構内等の閉空間においては床面積が定義できる。
【００５７】
また、床面積と遅延スプレッド値との関係は、以下に示す＜参考文献＞より、床面積が１０〜１００ｍ２のときの遅延スプレッド値が「στ＝３０ｎｓ」であり、床面積が１００〜１０００ｍ２のときの遅延スプレッド値が「στ＝５０ｎｓ」である例とする。
【００５８】
＜参考文献＞
“屋内における伝搬遅延特定とその遅延シミュレータ用モデル”、市坪  信一、古野  辰男、岡本  英明、川崎  良治、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ７９‐Ｂ２  Ｎｏ．１２  ｐｐ．１０４８‐１０５０、１９９６年１２月２０日
【００５９】
［実施例２による効果］
上述したように、位置推定装置１００は、当該位置推定装置１００が配置される場所の床面積から推定される遅延スプレッドを用いて、出力するビームの周波数の差を求め、求められた周波数の差に従ってビームを出力する。この結果、位置推定装置１００は、床面積によって異なるビームの好適な周波数の差で、同一方向に周波数を変化させてビームを出力するので、より高精度に位置推定を行なうことができる。
【実施例３】
【００６０】
ところで、上記実施例１及び２では、所定方向に存在する無線ＩＣタグを特定する場合を説明したが、マルチパス環境下における反射波の影響をより軽減させることもできる。そこで、実施例３では、マルチパス環境下における反射波の影響をより軽減させる場合を説明する。
【００６１】
［実施例３に係る位置推定装置の構成］
図６を用いて、実施例３に係る位置推定装置の構成例を説明する。図６は、実施例３に係る位置推定装置の構成例を示す図である。なお、図６では、実施例２に係る位置推定装置１００と同様の構成要素については同一の符号を付し、実施例２に係る位置推定装置１００と同様の処理についてはその説明を省略する。
【００６２】
送信電力制御部２１７は、例えば、ＩＤ認識部１１０によって無線ＩＣタグ全てから識別情報を取得された後に、無線ＩＣタグに対する送信電力を増減させる。増減の制御がされた送信電力は、増幅器１１６及び切替部１０３を介してアンテナ部１０１から無線ＩＣタグに対して出力される。このとき、増減の制御された送信電力を受信した無線ＩＣタグは、送信電力の受信に対する応答信号を位置推定装置２００に対して送信する。
【００６３】
そして、送信電力制御部２１７は、無線ＩＣタグからの応答信号の受信に基づき、当該無線ＩＣタグとの通信が可能な送信電力の下限値を決定し、決定された下限値付近に送信電力を制御する。なお、送信電力制御部２１７による送信電力の増減のトリガは、表示部１１３によって識別情報と方向とが表示出力された後であっても良い。
【００６４】
［実施例３に係る送信電力最小化アルゴリズム］
次に、図７を用いて、実施例３に係る送信電力最小化のアルゴリズムの例を説明する。図７は、実施例３に係る送信電力最小化のアルゴリズムの例を示す図である。なお、以下のアルゴリズムは、それまでに方向が特定された無線ＩＣタグに対して実施されるものである。
【００６５】
例えば、図７に示すように、位置推定装置２００は、送信電力「Ｐ０」から「ΔＰ」を減じて、新たな送信電力「Ｐ＝Ｐ０−ΔＰ」を求める（ステップＳ３０１）。求められた送信電力「Ｐ」は、無線ＩＣタグに対して出力される。そして、位置推定装置２００は、無線ＩＣタグからの応答信号が受信されたか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００６６】
続いて、位置推定装置２００は、応答信号が受信された場合に（ステップＳ３０２肯定）、ステップＳ３０１の処理によってさらに送信電力を減じる。また、位置推定装置２００は、応答信号が受信されない場合に（ステップＳ３０２否定）、送信電力「Ｐ０」に「ΔＰ’」を加えて、新たな送信電力「Ｐ’＝Ｐ０＋ΔＰ’（但し、ΔＰ’＜ΔＰとする）」を求める（ステップＳ３０３）。求められた送信電力「Ｐ’」は、無線ＩＣタグに対して出力される。
【００６７】
そして、位置推定装置２００は、無線ＩＣタグからの応答信号が受信されたか否かを判定する（ステップＳ３０４）。続いて、位置推定装置２００は、応答信号が受信されない場合に（ステップＳ３０４否定）、無線ＩＣタグとの通信を回復させるために、ステップＳ３０３の処理によってさらに送信電力を加える。また、位置推定装置２００は、応答信号が受信された場合に（ステップＳ３０４肯定）、アルゴリズムを終了する。
【００６８】
ところで、加えられる送信電力「ΔＰ’」は、「ΔＰ’＜ΔＰ」となるようにするものの、送信電力の制御処理をより迅速に実行させるために、「ΔＰ’」を「ΔＰ」と比較的近い値にすることが好ましい。例えば、加えられる送信電力「ΔＰ’」は、「ΔＰ’＝０．５ΔＰ」等にする。一方、送信電力の制御処理をより高精度に実行させるためには、「ΔＰ」に対して「ΔＰ’」を小さい値にすることが好ましい。例えば、加えられる送信電力「ΔＰ’」は、「ΔＰ’＝０．１ΔＰ」等にする。
【００６９】
［実施例３による効果］
上述したように、位置推定装置２００は、無線ＩＣタグに届き得る下限値付近の送信電力に制御するので、省消費電力を実現することができるとともに、反射波の発生による無線ＩＣタグの誤認識や干渉を抑制することができる。
【実施例４】
【００７０】
ところで、上記実施例３では、マルチパス環境下における反射波の影響を軽減させる場合を説明したが、マルチパス環境下における反射波の影響が軽減された状態で、位置推定装置から無線ＩＣタグまでの距離を推定することもできる。そこで、以下では、位置推定装置から無線ＩＣタグまでの距離を推定する場合を説明する。
【００７１】
［実施例４に係る位置推定装置の構成］
図８を用いて、実施例４に係る位置推定装置の構成例を説明する。図８は、実施例４に係る位置推定装置の構成例を示す図である。なお、図８では、実施例２に係る位置推定装置１００や実施例３に係る位置推定装置２００と同様の構成要素については同一の符号を付し、実施例２及び実施例３と同様の処理についてはその説明を省略する。
【００７２】
受信電力通知要求部３１８は、例えば、送信電力制御部２１７によって送信電力が制御された後に、無線ＩＣタグにおける受信電力を通知するように無線ＩＣタグに対して受信電力通知要求信号を送信する。無線ＩＣタグに対して送信される受信電力通知要求信号には、現時点での送信電力「Ｐｔ」が含まれている。なお、受信電力通知要求信号を受信した無線ＩＣタグは、自身における受信電力「Ｐｒ」を測定して、測定された受信電力「Ｐｒ」を位置推定装置３００に対して送信する。
【００７３】
位置推定装置３００は、例えば、距離計算部３１９において、受信された無線ＩＣタグからの受信電力通知要求に対する応答を取得する。距離計算部３１９は、例えば、取得された受信電力「Ｐｒ」と、現時点での送信電力「Ｐｔ」と、予め保持される所定の無線ＩＣタグに対する送信電力「Ｐｔ０」、受信電力「Ｐｒ０」及び距離「ｄ０」とに基づいて、無線ＩＣタグとの距離「ｄ」を推定する。距離計算部３１９によって推定された無線ＩＣタグとの距離は、表示部３１３によって方向及び識別情報とともに表示出力される。
【００７４】
なお、距離計算部３１９による無線ＩＣタグとの距離の推定では、例えば、以下の（式２）を用いて求められる。
ｄ＝ｄ０＊（（Ｐｔ＊Ｐｒ０）／（Ｐｒ＊Ｐｔ０））１／２・・・（式２）
【００７５】
［実施例４に係る距離算出のアルゴリズム］
次に、図９を用いて、実施例４に係る距離算出のアルゴリズムの例を説明する。図９は、実施例４に係る距離算出のアルゴリズムの例を示す図である。
【００７６】
例えば、図９に示すように、位置推定装置３００は、無線ＩＣタグにおける受信電力を通知するように無線ＩＣタグに対し、現時点での送信電力「Ｐｔ」を含んだ電力通知要求信号を送信する（ステップＳ４０１）。なお、受信電力通知要求信号を受信した無線ＩＣタグは、自身における受信電力「Ｐｒ」を測定して、測定された受信電力「Ｐｒ」を位置推定装置３００に対して送信する。
【００７７】
そして、位置推定装置３００は、無線ＩＣタグによって送信された受信電力通知要求信号に対する応答信号である受信電力通知信号を受信し、受信電力「Ｐｒ」を取得する（ステップＳ４０２）。続いて、位置推定装置３００は、受信電力「Ｐｒ」と、現時点での送信電力「Ｐｔ」と、予め保持される所定の無線ＩＣタグに対する送信電力「Ｐｔ０」、受信電力「Ｐｒ０」及び距離「ｄ０」とに基づいて、無線ＩＣタグとの距離「ｄ」を求める（ステップＳ４０３）。
【００７８】
［実施例４による効果］
上述したように、位置推定装置３００は、無線ＩＣタグに対する送信電力が下限値付近である状態において、当該無線ＩＣタグまでの距離を推定するので、より高精度に位置推定を行なうことができる。
【実施例５】
【００７９】
さて、これまで本願に開示する位置推定装置の実施例について説明したが、上述した実施例以外にも種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、（１）ビームの周波数、（２）装置の構成、（３）プログラム、において異なる実施例を説明する。
【００８０】
（１）ビームの周波数
上記実施例では、第１周波数と第２周波数との２つの周波数で変化させたビームを出力する場合を説明したが、変化させる周波数の数は２つに限られるものではなく、３つ以上の周波数で変化させたビームを出力することとしても良い。
【００８１】
（２）装置の構成
また、上記文書中や図面中などで示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメタなどを含む情報（例えば、ＩＤ認識部１１０の具体的名称など）については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００８２】
また、図示した位置推定装置の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部または一部を各種の負担や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合することができる。例えば、アンテナ制御部１２を、アンテナから出力されるビームの方向を制御する「アンテナビーム方向制御部」と、アンテナから出力されるビームの周波数を制御する「周波数制御部」とに分散することとしても良い。
【００８３】
（３）プログラム
ところで、上記実施例では、ハードウェアロジックによって各種の処理を実現する場合を説明したが、予め用意されたプログラムをコンピュータで実行することによって実現するようにしても良い。そこで、以下では、図１０を用いて、上記実施例に示した位置推定装置１０と同様の機能を有する位置推定プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。図１０は、位置推定プログラムを実行するコンピュータの例を示す図である。
【００８４】
図１０に示すように、コンピュータ６０は、バス６８で接続される指向性アンテナ６１、ＨＤＤ６３、ＣＰＵ６４、ＲＯＭ６５及びＲＡＭ６６等を有する。
【００８５】
ＲＯＭ６５には、上記実施例に示した位置推定装置１０と同様の機能を発揮する位置推定プログラム、つまり、図１０に示すように、アンテナ制御プログラム６５ａと、識別情報特定プログラム６５ｂと、出力プログラム６５ｃとが予め記憶される。なお、これらのプログラム６５ａ〜プログラム６５ｃについては、図１に示した位置推定装置１０の各構成要素と同様、適宜統合又は分散しても良い。
【００８６】
そして、ＣＰＵ６４がこれらのプログラム６５ａ〜プログラム６５ｃをＲＯＭ６５から読み出して実行する。これにより、図１０に示すように、プログラム６５ａ〜プログラム６５ｃは、アンテナ制御プロセス６４ａと、識別情報特定プロセス６４ｂと、出力プロセス６４ｃとして機能するようになる。なお、プロセス６４ａ〜プロセス６４ｄは、図１に示したアンテナ制御部１２と、識別情報特定部１３と、出力部１４とに対応する。そして、ＣＰＵ６４は、ＲＡＭ６６に記録されたデータに基づいて、位置推定プログラムを実行する。
【００８７】
なお、上記各プログラム６５ａ〜プログラム６５ｃについては、必ずしも最初からＲＯＭ６５に記憶させておく必要はない。例えば、コンピュータ６０に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の「可搬用の物理媒体」に各プログラムを記憶させても良い。また、例えば、コンピュータ６０の内外に備えられるＨＤＤ等の「固定用の物理媒体」に各プログラムを記憶させても良い。さらには、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等を介してコンピュータ６０に接続される「他のコンピュータ（又はサーバ）」等に各プログラムを記憶させても良い。そして、コンピュータ６０が、これらから各プログラムを読み出して実行するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８８】
１０、１００、２００、３００  位置推定装置
１１  指向性アンテナ
１２  アンテナ制御部
１３  識別情報特定部
１４  出力部
１０１  アンテナ部
１０２  アンテナビーム方向制御部
１０３  切替部
１０４、１１６  増幅器
１０５  床面積入力部
１０６  Δｆ計算部
１０７  電圧制御発振器
１０８、１１５  乗算器
１０９  復調部
１１０  ＩＤ認識部
１１１  ＡＮＤ回路
１１２  ＩＤ及び方向記憶部
１１３、３１３  表示部
１１４  変調部
２１７  送信電力制御部
３１８  受信電力通知要求部
３１９  距離計算部
【図１】
0005604880.tif 000002
【図２】
0005604880.tif 000003
【図３】
0005604880.tif 000004
【図４】
0005604880.tif 000005
【図５】
0005604880.tif 000006
【図６】
0005604880.tif 000007
【図７】
0005604880.tif 000008
【図８】
0005604880.tif 000009
【図９】
0005604880.tif 000010
【図１０】
0005604880.tif 000011
【図１１】
0005604880.tif 000012