(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置が固定された複数のセンサの全部又は一部と、位置が固定されていない移動物体との間のそれぞれの距離を示す距離情報を、複数の時刻において前記センサ又は前記移動物体から受信する受信手段と、
前記複数の時刻における前記距離情報に基づいて、各々の前記センサの位置及び前記移動物体の各時刻における位置を推定する第１の処理手段と、
推定された各々の前記センサの位置及び前記移動物体の前記各時刻における位置に基づいて、各々の前記センサについて、当該センサに係る前記移動物体との距離の計測を可能にする範囲を示す計測範囲を算出する第２の処理手段とを備え、
前記第２の処理手段は、前記センサの計測範囲を推定するにあたって、当該センサを中心として複数に分割された方向区間それぞれについて、該当する方向で計測された前記移動物体との距離に基づいて前記センサの計測範囲の境界線を推定することを特徴とするセンサ管理装置。
【請求項２】
前記第２の処理手段は、更に、各々の前記センサについて、推定された前記計測範囲の境界線を、該境界線を内包する楕円で近似し、
前記センサ管理装置は、更に、各々の前記センサについて、前記近似された楕円と、当該移動物体の存在位置又は範囲との位置関係に基づいて、当該移動物体が計測範囲内に存在する可能性のレベルを判定する第３の処理手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ管理装置。
【請求項３】
前記第３の処理手段は、各々の前記センサについて、判定された前記可能性のレベルに基づいて、当該センサに係る計測動作を決定することを特徴とする請求項２に記載のセンサ管理装置。
【請求項４】
位置が固定された複数のセンサの全部又は一部と、位置が固定されていない移動物体との間のそれぞれの距離を示す距離情報を、複数の時刻において前記センサ又は前記移動物体から受信する受信ステップと、
前記複数の時刻における前記距離情報に基づいて、各々の前記センサの位置及び前記移動物体の各時刻における位置を推定する第１の処理ステップと、
推定された各々の前記センサの位置及び前記移動物体の前記各時刻における位置に基づいて、各々の前記センサについて、当該センサに係る前記移動物体との距離の計測を可能にする範囲を示す計測範囲を算出する第２の処理ステップとを有し、
前記第２の処理ステップは、前記センサの計測範囲を推定するにあたって、当該センサを中心として複数に分割された方向区間それぞれについて、該当する方向で計測された前記移動物体との距離に基づいて前記センサの計測範囲の境界線を推定することを特徴とするセンサ管理方法。
【請求項５】
前記第２の処理ステップは、更に、各々の前記センサについて、推定された前記計測範囲の境界線を、該境界線を内包する楕円で近似し、
前記センサ管理方法は、更に、各々の前記センサについて、前記近似された楕円と、当該移動物体の存在位置又は範囲との位置関係に基づいて、当該移動物体が計測範囲内に存在する可能性のレベルを判定する第３の処理ステップを含むことを特徴とする請求項４に記載のセンサ管理方法。
【請求項６】
前記第３の処理ステップは、各々の前記センサについて、判定された前記可能性のレベルに基づいて、当該センサに係る計測動作を決定することを特徴とする請求項５に記載のセンサ管理方法。
【請求項７】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載された装置が備える各手段に相当する処理を、当該装置が備えるコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未知の位置に固定された複数のセンサに関する処理を行うセンサ管理装置、センサ管理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばセンサシステムを既存の建物に導入するような場合において、アクティブバット（Active bat）（非特許文献１）が知られている。非特許文献１では、システムを利用するに当たり、１．２ｍの間隔で天井面に設置される各超音波受信機の位置決めを正確に行った上で、位置決めされた各超音波受信機の位置情報と、ユーザが所持する超音波タグと各受信機との間の距離情報を用いて超音波タグの位置を特定する。しかし、非特許文献１では、センサの正確な位置決めが必要であるので、センサシステムの導入コストの観点から問題がある。
【０００３】
この問題に対処する技術として、任意の箇所に設置されたセンサと空間中を移動する物体との間の距離情報を用いてそれらの位置を推定する技術がある（特許文献１）。特許文献１では、位置が未知である複数の固定装置と位置が未知である移動装置の相対位置を、固定装置と移動装置の相対距離を用いて算出する。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、設置された全センサが移動物体を常に計測することを前提として、センサ・移動物体間の計測距離情報を用いてそれら位置を推定するため、例えば、移動物体を計測するセンサ数が冗長である場合など、センサの使用電力を冗長に消費する場合があるため、コストの観点から問題が残る。実サービスを考えた場合に、各センサが移動物体を常時計測し続けることは、センサの計測範囲や障害物の有無等から現実的ではない。また、特許文献１では、移動物体を計測しない場合においても各センサはセンシングを試み続けることになるため、無駄な電力を消費する形となる。特に、バッテリー駆動のセンサを用いた場合は、電池寿命が致命的な問題となるため、解決策が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０５７０２３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】M. Addlesee, R. Curwen, S. Hodges, J. Newman, P. Steggles, A. Ward, and A. Hopper: “Implementing a Sentient Computing System, ” IEEE Computer, Vol. 34, No. 8, pp. 50-56, 2001.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術では、センサの正確な位置決めが必要であるので、センサシステムの導入コストの面で問題があった。
【０００８】
また、他の従来の技術では、移動物体の位置にかかわらず、設置された全センサが常時かつ同じペースで計測することしかできず、電力浪費やコストなどの面で問題があった。さらに、センサごとに計測動作を制御できるようにするために各センサの計測範囲を推定したり、センサごとに計測動作を制御することができなかった。
【０００９】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、位置が固定された各センサの計測範囲を容易に推定できるセンサ管理装置、センサ管理方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、各センサの計測動作を制御可能にするセンサ管理装置、センサ管理方法及びプログラム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】
【００１１】
上述の課題を解決するため、本発明のセンサ管理装置は、位置が固定された複数のセンサの全部又は一部と、位置が固定されていない移動物体との間のそれぞれの距離を示す距離情報を、前記センサ又は前記移動物体から受信する受信手段と、複数の前記距離情報に基づいて、各々の前記センサ及び前記移動物体の位置を推定する第１の処理手段と、推定された各々の前記センサ及び前記移動物体の位置に基づいて、各々の前記センサについて、当該センサに係る計測を可能にする範囲を示す計測範囲を算出する第２の処理手段とを備え、前記第２の処理手段は、前記センサの計測範囲を推定するにあたって、極座標を用いて前記センサの計測範囲の境界線を推定することを特徴とする。このように、各センサの実際的な計測範囲を推定する際に、極座標を用いることで、容易に計測範囲の境界線を求めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、位置が固定された各センサの計測範囲を容易に推定することができる。また、本発明によれば、位置が固定された各センサの計測動作が制御可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るシステム構成例を示す図。
【図２】同実施形態に係るシステム全体の概略構成及び送受信機間の計測距離から位置推定算出部への伝達までの処理のフローを示す図。
【図３】同実施形態に係る位置推定算出部の構成例を示す図。
【図４】計測距離表の例を示す図。
【図５】位置推定結果表（送信機位置推定結果）の例を示す図。
【図６】位置推定結果表（受信機位置推定結果）の例を示す図。
【図７】計測範囲算出部の処理手順の一例を示すフローチャート。
【図８】受信機と送信機の推定位置座標から算出される距離ｒと方向θの算出イメージについて説明するための図。
【図９】予測距離・予測方向表の例を示す図。
【図１０】受信機と送信機の推定位置座標から算出される方向−方向ごとに算出された距離の最大値と最小値の区間について説明するための図。
【図１１】送信機ｉの計測範囲について説明するための図。
【図１２】計測周期制御部の処理手順の一例を示すフローチャート。
【図１３】制御結果表の例を示す図。
【図１４】各送信機の計測範囲と受信機の推定位置の例を示す図。
【図１５】センサ側に受信機能をもたせる変形例について説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。
【００１５】
本実施形態では、概略的には、センサ設置対象となる環境中の任意の箇所にセンサを設置した場合に、設置されたセンサ位置を（コストをかけて正確な位置決めをするのではなく）システムが自動的にキャリブレーションできるようにする。そして、センサと移動物体の推定位置に基づいて、任意の箇所に設置されたセンサの計測範囲を推定する。その際、詳しくは後述するように、極座標を用いることで各センサの実際的な計測範囲の境界線を容易に推定・抽出することができるようにしている。また、各センサの計測範囲の境界線を楕円近似し、各センサの計測範囲の近似楕円と、移動物体の位置又は範囲との空間配置関係から、各センサの計測可能性のレベル（その移動物体に対する計測可能性が高いレベル（移動物体が計測範囲内に存在するレベル）か、それに準ずるレベル（その移動物体が所定の距離を移動した場合に計測可能範囲に入ってくるレベル）か、計測可能性が低いレベルか）を判定できるようにしている。また、これによって、移動物体の位置に応じて、当該移動物体を計測する可能性の高いセンサ候補を抽出することもできるようになる。更に、各センサの計測範囲の近似楕円と、移動物体の位置との空間配置関係に応じて、各センサの計測動作（例えば計測周期或いは単位時間当たりの計測頻度など）を変動させるなどの制御ができるようになる。すなわち、各センサについて、その移動物体の位置に対応する計測可能性レベルに応じて、計測可能性レベルが高いほど、当該センサの計測周期をより短くし（或いは、単位時間あたりの計測頻度を増加し）、一方、計測可能性レベルが低いほど、当該センサの計測周期をより長くし（或いは、単位時間あたりの計測頻度を低減し）、計測に関与する可能性の低いセンサの電力消費量が低減できるようになる。
【００１６】
本実施形態では、各センサと移動物体との間の距離を計測するために、センサ側に送信機能又は受信機能を持たせるとともに移動物体又は移動物体に伴われる装置に受信機能又は送信機能を持たせる。
【００１７】
以下では、未知の位置に固定された複数個のセンサと位置が移動する１つ移動物体との間をそれぞれ信号が伝搬するのに要する時間を計測することによって、各センサ・移動物体間の距離を計測する場合を例にとって説明する。
【００１８】
また、以下では、センサを送信機と呼んで説明する。また、移動物体が受信機を内蔵する場合又は移動物体が独立した受信機又は受信機を内蔵した装置を携帯する場合などを含めて、常に受信機と移動物体とが同じ位置に存在するものとみなすものとして説明する（以下では、移動物体の代わりに、受信機に着目して説明する）。
【００１９】
図１に、本発明の一実施形態に係るシステム構成の一例を示す。
【００２０】
本システムは、環境中の任意の箇所に設置された複数の送信機１、環境中を移動する受信機２、位置推定算出部（センサ管理装置）３を備えている。
【００２１】
環境は、例えば建物の内部などであるが、これに制限されない。
【００２２】
図中の８は、本システムが設置される環境中を移動する移動物体である。移動物体８は、例えば、人である。本実施形態において、受信機２は、移動物体８に付随して移動する場合を考える。例えば、図１に例示するように、人である移動物体８が受信機２を所持して当該環境中を移動することによって、その受信機２も当該環境中の同じ位置を移動することとなる。
【００２３】
本実施形態において、送信機（センサ）１には、それぞれ、固有のセンサ識別情報（センサＩＤ）が割り当てられる。なお、以下、センサＩＤを送信機ＩＤと呼んで説明する。各送信機１に割り当てられた送信機ＩＤは、その送信機１の内部のメモリ（図示せず）に設定される。送信機ＩＤの割り当て方法には特に制限はなく、例えば、送信機１の製造時又は当該環境での設置時に割り当てられても良いし、設置後の任意のタイミングで割り当てられても良い。なお、各送信機１が、位置推定算出部３又は他の制御装置から有線通信又は無線通信を介して静的に又は動的に送信機ＩＤの設定を受けるようにすることも可能である。また、一度割り当てられた送信機ＩＤは、その後、不変であっても良いし、任意のタイミングで送信機ＩＤの再割り当てが行われても良い。送信機ＩＤは、例えば、物理アドレスであっても良いし、論理アドレスであっても良いし、システム又は管理者が割り当てた連続番号又は英数字などであっても良い（これらに制限されない）。
【００２４】
以下では、送信機ＩＤとして、１から始まる連続番号を用いる場合を例にとって説明する。また、各送信機１に既に送信機ＩＤが割り当てられているものとして説明する。例えば、図１中の（１Ｄ：１）は、その送信機１に、送信機ＩＤとして“１”が割り当てられていることを表している。
【００２５】
送信機１の設置個数は、後述する必要最低数と同数かそれ以上であれば、任意である。ここでは、ＩＤ＝１〜Ｍが割り当てられたＭ個の送信機１が設置されているものとする。
【００２６】
図１中の（ｘｉ，ｙｉ）は、各々の送信機１（ＩＤ：ｉ）が設置されたところの位置座標（送信機位置座標）Ｘｉを表している（ここで、ｉは１〜Ｍ）。
【００２７】
図１中の（ｘh(t)，ｙh(t)）は、（上記のように移動物体８が受信機２を所持して当該環境中を移動するものとして）時刻ｔに受信機２が存在するところの位置座標（受信機位置座標）Ｘh(t)を表している。
【００２８】
これら各々の送信機１（ＩＤ：ｉ）の位置座標Ｘｉ及び各々の時刻ｔの受信機２の位置座標Ｘh(t)は、すべて未知であって良い。
【００２９】
図１中のｄｉ（ｔ）は、時刻ｔにおける送信機１（ＩＤ：ｉ）と受信機２との間の距離（送受信機間距離）を表している。
【００３０】
さて、本実施形態では、受信機２が移動した複数の位置について（すなわち、複数の時刻で）送受信機間距離ｄｉ（ｔ）を計測し、計測された距離ｄｉ（ｔ）に基づいて上記の送信機位置座標Ｘｉ及び受信機位置座標Ｘh(t)を求める。
【００３１】
送受信機間距離ｄｉ（ｔ）を計測するために、本実施形態の送信機１及び受信機２並びに位置推定算出部３は、以下のような機能を有する。
【００３２】
図２に、システム全体の概略構成と、個々の送信機１と受信機２との間の計測距離及び個々の送信機の送信機ＩＤを位置推定算出部３に送信するまでの処理のフローとを示す。なお、図２は、ある一つの時刻ｔに着目した処理のフローを示し、同様の手続が受信機２の位置を変えながら繰り返し行われる。
【００３３】
各々の送信機１は、所定のタイミングで所定の情報（距離計測用情報）を送信する。この情報には、少なくとも送信時刻（当該情報を送信するときに送信機１内の時計（図示せず）から得られる現在時刻）及びその送信機１の送信機ＩＤが含まれる。
【００３４】
所定のタイミングで送信するとは、例えば、ある時間間隔で繰り返し送信することである。この場合に、ある時間間隔は、個々の送信機１において直接設定されても良いが、有線通信又は無線通信を介して位置推定算出部３又は他の制御装置により静的に又は動的に設定されても良い。また、他の方法で設定されても良い。さらに、送信機１は、常時、ある時間間隔で繰り返し送信しても良いし、或いは、位置推定算出部３又は他の制御装置からの開始指示／終了指示に応じて、ある時間間隔で送信することを開始／終了しても良い。
【００３５】
また、ある時間間隔で繰り返し送信する代わりに、例えば、位置推定算出部３から送信指示を受けたときにのみ送信するように構成することも可能である。
【００３６】
なお、送信機１が位置推定算出部３又は他の制御装置から上記送信機ＩＤの設定や上記情報の送信に関する設定や指示などの制御を受けるようにする場合には、送信機１は受信部（図示せず）を更に備えれば良い。
【００３７】
各々の送信機１は、上記少なくとも現在時刻及び送信機ＩＤを含む情報を乗せた信号を伝搬させるにあたって、例えば電波又は音波などを用いる。なお、送受信機間で情報を伝達する方法は、電波や音波に限らず、距離に変換することが可能なものであればどのようなものであっても構わない。
【００３８】
受信機２は、例えば、送信機１から電波又は音波等により伝搬される上記情報を受信部２１で受信し、受信した該情報に含まれる上記送信時刻と、当該受信機２における該情報の受信時刻（該情報を受信したときに受信機２内の時計（図示せず）から得られる現在時刻）とから、当該送信機１と当該受信機２との間を信号が伝搬するのに要する時間（波の伝搬時間）を求め、該波の伝搬時間に基づき当該送信機１と当該受信機２との間の距離を求めることによって、距離計測を行う。送受信機間の距離計測ができれる方法であれば、他の方法を用いても構わない。そして、少なくとも、送信機１の送信機ＩＤ（ＩＤ：ｉ）、計測時刻ｔ及び計測した距離（送受信期間距離）ｄｉ（ｔ）を含む距離計測結果情報を、送信部２２から位置推定算出部３に送信する。
【００３９】
なお、受信機２が複数の送信機１からの信号を同時に受信できる場合には、複数の送信機１について同一の時刻ｔで距離計測を行っても良いが、この場合において、あるいは、受信機２が複数の送信機１からの信号を同時に受信できない場合において、複数の送信機１からの信号を逐次的に受信して、距離計測を逐次的に行っても良い。
【００４０】
逐次計測の場合に、実際の計測時刻はそれぞれ異なる時刻になるが、同一の受信機２の位置で同一の機会に行う一連の距離計測に対する計測時刻ｔを、代表的な時刻（例えば、最初の送信機１について計測を開始した時刻、最後の送信機１について距離計測を開始又は終了した時刻、それら時刻を平均した値、その他）に統一して構わない。なお、計測時刻ｔは、当該計測時刻に対応付けられている送受信機間距離ｄｉ（ｔ）が、どの受信機位置に対応するかが特定できれば良く、例えば１から始まる連続番号などでも構わない。
【００４１】
あるいは、逐次計測の場合に、計測時刻ｔとして実際の時刻を使用し、位置推定算出部３の側で、一定の範囲内に含まれる計測時刻ｔをもつ送受信期間距離ｄｉ（ｔ）は、同じ受信機位置で計測されたものと判定するようにしても良い。
【００４２】
なお、受信機２から位置推定算出部３へは計測時刻ｔを送信せず、その代わりに、位置推定算出部３が受信機２から情報を受信した受信時刻に基づいて、計測時刻ｔを決定するように構成することも可能である。
【００４３】
また、受信機２側で計測距離を求めて、これを受信機２から位置推定算出部３に送信する代わりに、受信機２から位置推定算出部３に距離計測結果情報として、例えば送信時刻及び受信時刻のペアのような、距離を算出可能な情報を送信し、これをもとに位置推定算出部３側で計測距離を求める方法も可能である。
【００４４】
位置推定算出部３は、詳しくは後述するが、送信部２２から送信された各時刻・各送信機に係る距離計測結果情報を受信部３１で受信し、受信した各時刻・各送信機に係る距離計測結果情報に基づいて各々の送信機（ＩＤ：ｉ）の位置座標Ｘｉ及び各々の時刻ｔの受信機の位置座標Ｘh(t)を推定する。
【００４５】
なお、受信機２の送信部２２から位置推定算出部３の受信部３１への送信には、無線通信を用いるのが望ましい。その無線通信の方法には特に制限はない。送信部２２から受信部３１へ一方的に送信できる方法でも良いし、受信機２及び位置推定算出部３が、相手又はネットワークとの送受信を伴う手続きを踏んでから送信を行うことが必要なものであっても良い（受信機２及び位置推定算出部３は通信方法に応じた手段を備えれば良い）。
【００４６】
ここで、本システムにおいて設置する送信機１の個数に関して説明する。
【００４７】
上記の位置座標Ｘｉ及び位置座標Ｘh(t)を求めるにあたって、二次元位置推定を行っても良いし、三次元位置推定を行っても良いが、二次元位置推定を行うために必要な送信機の最低個数は３個であるので、本システムにおいて二次元位置推定を行うためには、本システム中に設置される送信機１の個数として３個又はそれ以上の個数が必要となる。なお、本システム中に送信機１が４個以上設置される場合に、本システム中に設置された送信機１の全部を二次元位置推定にしても良いし、本システム中に設置された送信機１の一部（ただし、３個以上）を二次元位置推定にしても良い。
【００４８】
また、三次元位置推定を行うために必要な送信機１の最低個数は４個であるので、本システムにおいて三次元位置推定を行うためには、本システム中に設置される送信機１の個数は４個又はそれ以上である。なお、本システム中に送信機１が５個以上設置される場合に、本システム中に設置された送信機１の全部を三次元位置推定にしても良いし、本システム中に設置された送信機１の一部（ただし、４個以上）を三次元位置推定にしても良い。
【００４９】
以下では、上記の位置座標Ｘｉ及び位置座標Ｘh(t)を求めるにあたって、二次元位置推定を行う場合を具体例にとって説明する。
【００５０】
図３に、本実施形態に係る位置推定算出部３の機能ブロック図の一例を示す。
【００５１】
図３に示されるように、位置推定算出部３は、受信部３１、位置推定部３２、計測範囲算出部３３、計測周期制御部３４及びデータ記録部３５を含む。
【００５２】
受信部３１は、前述のように、送信機２（の送信部２２）から送信された各時刻・各送信機に係る（少なくとも、送信機１の送信機ＩＤ（ＩＤ：ｉ）、計測時刻ｔ及び計測した距離（送受信期間距離）ｄｉ（ｔ）を含む）距離計測結果情報を受信する。
【００５３】
位置推定部３２は、前述のように、受信した各時刻・各送信機に係る距離計測結果情報に基づいて、各々の送信機（ＩＤ：ｉ）の位置座標Ｘｉ及び各々の時刻ｔの受信機の位置座標Ｘh(t)を推定する。
【００５４】
計測範囲算出部３３は、詳しくは後述するが、上記推定結果に基づいて、各送信機（ＩＤ：ｉ）の計測範囲を算出する。
【００５５】
計測周期制御部３４は、詳しくは後述するが、上記各送信機の計測範囲の近似楕円と、受信機の位置に基づいて、各送信機（センサ）の計測可能性レベルを判定するとともに、計測可能性レベルに応じて計測動作を決定する。
【００５６】
データ記録部３５は、計測距離表（以下、表１とも記述する）、位置推定結果表（以下、表２とも記述する）、予測距離・予測方向表（以下、表３とも記述する）、制御結果表（以下、表４とも記述する）を記録する。なお、位置推定結果表（表２）には、送信機位置推定結果及び受信機位置推定結果が含まれる。
【００５７】
なお、計測周期制御部３４を備えない構成も可能である。この場合には、制御結果表（表４）は不要である。
【００５８】
以下、本実施形態に係る位置推定算出部３ついて更に詳しく説明する。
【００５９】
さて、受信部３１では、受信機２から受信した、当該受信機２から各々の送信機１までの距離計測結果（送受信期間距離ｄｉ（ｔ））をデータ記録部３５に送信し、計測距離表（表１）に、最新の時刻ｔにおける新たな距離計測結果を追加する。
【００６０】
図４に、計測距離表の例を示す。図４に示されるように、送信機ＩＤと計測時刻と計測距離（送受信期間距離ｄｉ（ｔ））とが対応付けて記録されている。
【００６１】
次に、位置推定部３２では、計測距離表（表１）の情報から、各送信機１の位置及び各時刻の受信機２の位置の推定を行う。
【００６２】
この位置推定には、公知の技術を用いることができる。具体的には、例えば、送信機の個数をＭ、これまでに記録された送信機・受信機間距離の情報のセット数（１時刻分を１セットとする）をＮ（すなわち、Ｎ時刻分の距離情報がある）として、例えば特許文献１に記載の方法を用いると、ＭＮ＞２Ｍ＋２Ｎを満たす場合に、予め定められた関係式を用いて、各送信機の座標Ｘｉと各時刻の受信機の位置座標Ｘh(t)が算出可能となる。
【００６３】
また、１つの送信機が原点にあり、他の１つの送信機がＸ軸上にあるとの前提条件を追加すると、推定すべき変数は、送信機の二次元位置座標２Ｍ−３個（三次元位置座標の場合は３Ｍ−６個）及び受信機の二次元位置座標２Ｎ個（三次元位置座標の場合は３Ｎ個）となる。一方、条件式の数は、送信機・受信機間の計測距離に起因する条件式ＭＮ個となる。したがって、ＭＮ≧２Ｍ＋２Ｎ−３（３次元座標の場合はＭＮ≧３Ｍ＋３Ｎ−６）の条件を満たす場合、各時刻における送受信機の位置推定が可能となる。例えば、送信機の数が３個の場合、Ｎ≧３となるため、３時刻分以上の受信機から各送信機までの距離情報が取得できれば、各送信機と受信機の位置推定が可能となる。
【００６４】
一例として、３時刻分の距離情報を用いた関係式（１）を以下に示す。
【数１】
0005606284.tif 000002
【００６５】
ここで、ｄｉは、送信機ｉと受信機との間の計測距離を表す。（ｘｉ，ｙｉ），（ｘh(t)，ｙh(t)）は、それぞれ、送信機ｉの推定位置、時刻ｔにおける受信機の推定位置を表す。ｔ，ｔ１，ｔ２は３時刻分の時刻情報を表し、Ｍは送信機の数とする。上記連立方程式を解くことにより、時刻ｔにおける送信機と受信機の位置を算出することができる。最後に、その推定結果をデータ記録部３５に送信し、位置推定結果表（表２）を更新する。
【００６６】
図５及び図６に、位置推定結果表の例を示す。図５は、位置推定結果表に含まれる送信機位置推定結果の例であり、図６は、位置推定結果表に含まれる受信機位置推定結果の例である。図５の例では、送信機ＩＤと推定位置とが対応付けて記録されており、図６の例では、計測時刻と推定位置とが対応付けて記録されている。
【００６７】
次に、計測範囲算出部３３の処理について説明する。
【００６８】
計測範囲算出部３３は、位置推定結果表（表２）の推定結果を用いて、各送信機について送受信機間の方向及び送受信機間の距離を予測する。そして、予測された送受信機間の方向及び距離を用いて、各送信機について、距離を計測できる計測範囲を算出する。
【００６９】
図７に、計測範囲算出部３３の処理手順の一例を示す。
【００７０】
ステップＳ１１において、位置推定結果表（表２）（図５及び図６参照）から、最新の送信機と受信機の推定位置を読み出す。
【００７１】
以下、処理ループに入る。
【００７２】
まず、ステップＳ１２において、送信機を一つ選択する。なお、ステップＳ１３において処理ループを抜けてステップＳ１９に進むまで、すべての送信機についてそれぞれこの処理ループが実行される。
【００７３】
次に、ステップＳ１４において、これら推定位置に基づいて、送信機ｉを中心としたときの受信機までの座標軸に対する方向θｉを、以下の式（２）により算出する。
【００７４】
図８に、受信機と送信機ｉの推定位置座標から算出される距離ｒと方向θの算出イメージを示す。
【数２】
0005606284.tif 000003
【００７５】
ここで、（ｘh(t)，ｙh(t)），（ｘｉ，ｙｉ）は、それぞれ、時刻ｔにおける受信機の推定位置、送信機ｉの推定位置を表す。
【００７６】
次に、ステップＳ１５において、２π／ｌ［ｒａｄ］（ｌ：予め定められた任意の整数）ごとに区切られた方向区間において、推定された方向θｉが含まれる範囲を算出する。例えば、３＊２π／ｌ＜θｉ＜４＊２π／ｌである場合、受信機と送信機ｉとの間の予測方向が含まれる区間は“３＊２π／ｌ”であるとする。
【００７７】
次に、ステップＳ１６において、送信機ｉと受信機との間の距離を算出する（図８参照）。このとき、送信機ｉと受信機との間の方向に応じて算出された送受信機間の距離の最大値と最小値も併せて算出する。
【数３】
0005606284.tif 000004
【００７８】
【数４】
0005606284.tif 000005
【００７９】
例として、２ｎπ／ｌは、式（２）にて算出された予測方向が該当する方向区間とする。
【００８０】
図９に、予測距離・予測方向表（表３）の例を示す。図９の例では、各送信機ｉについて、各方向区間ごとの予測距離の最大値、各方向区間ごとの予測距離の最小値、予測方向、及び、以下で説明する近似楕円の長軸・短軸・傾きが記録されている。
【数５】
0005606284.tif 000006
【００８１】
ここで、図１０に、各方向区間２ｎπ／ｌ（０＜ｎ＜２π）を横軸に、各方向区間ごとに算出された予測距離の最大値と最小値を値域とした値を縦軸とした図を示す。
【００８２】
図１０の棒グラフの情報を送信機ｉが設置された空間上に射影すれば、それが送信機ｉの計測範囲の領域となる。
【数６】
0005606284.tif 000007
【００８３】
図１１に、上記のようにして得られた送信機ｉの計測範囲を例示する。
【００８４】
次に、ステップＳ１８において、上記の方向区間ごとに算出された最大値及び最小値を計測範囲の境界線としたときに、その境界線を内包する楕円を近似する。そして、この近似楕円を送信機ｉの計測範囲とする。具体的には、例えば、以下の数式（４）をニュートンラプソン法などの数値計算によって解くことで近似楕円を算出する。
【数７】
0005606284.tif 000008
【００８５】
ここで、（Ｘｉ０，Ｙｉ０）は近似楕円の中心を表し、ａｉ，ｂｉはそれぞれ近似楕円のｘ軸方向の長さ、ｙ軸方向の長さを表す。
【数８】
0005606284.tif 000009
【００８６】
また、（Ｘｉ，Ｙｉ）は、予測距離・予測方向表（表３）（図９参照）に記録されている予測距離最大値及び予測距離最小値並びに予測方向から算出される計測範囲の境界線上の座標値を表す。
【００８７】
さて、前述のように、すべての送信機について上記の処理ループが実行されると、処理ループを抜けてステップＳ１３からステップＳ１９に進む。
【００８８】
ステップＳ１９では、これら結果をデータ記録部３５に送信し、予測距離・予測方向表（表３）を更新する。
【００８９】
次に、計測周期制御部３４の処理について説明する。
【００９０】
計測周期制御部３４では、各送信機の計測範囲の近似楕円と受信機位置の情報から、受信機の位置に応じて、各送信機（センサ）の計測可能性レベル（計測範囲内、計測予備範囲内、範囲外）を判定するとともに、計測可能性レベルに応じた計測動作（例えば、計測周期又は単位時間当たりの計測頻度）を決定する。
【００９１】
図１２に、計測周期制御部の処理手順の一例を示す。
【００９２】
また、図１３に、この処理の結果を記録するための制御結果表（表４）の例を示す。この例では、各送信機ＩＤについて、計測範囲内かどうか（true又はfalse）、計測予備範囲内かどうか（true又はfalse）、及び計測周期（f1,f2,f3）が対応付けて記憶される。
【００９３】
ステップＳ２１において、位置推定結果表（表２）（図５及び図６参照）及び予測距離・予測方向表（表３）（図９参照）から、受信機の推定位置と各送信機の計測範囲を読み出す。
【００９４】
以下、処理ループに入る。
【００９５】
まず、ステップＳ２２において、送信機を一つ選択する。なお、ステップＳ２３において処理ループを抜けてステップＳ２６に進むまで、すべての送信機についてそれぞれこの処理ループが実行される。
【００９６】
次に、ステップＳ２４において、受信機の推定位置が各送信機の計測範囲に内包されるかどうかを算出する。内包されているかどうかを判別するためには、例えば、式（４）で算出された各送信機の計測範囲を表す近似楕円式において、以下の式（５）を満たすかどうかで判断することができる。
【数９】
0005606284.tif 000010
【００９７】
上記式（５）を満たす場合は「内包されている」とする。
【００９８】
ここで、図１４に、各送信機の計測範囲と、受信機の推定位置と、受信機の推定位置を中心とした半径Ｍの円の例を示す。
【００９９】
図１４の例では、送信機１と送信機２が、受信機の推定位置を内包する。
【０１００】
受信機の推定位置をその計測範囲に内包される送信機については、受信機が計測範囲内であるとし、その計測周期をｆ１とする。この場合、制御結果表（表４）において、該当する送信機の計測範囲内の項目に“true”を設定し、計測予備範囲内に“false”を設定し、計測周期に“ｆ１”を設定する。
【０１０１】
なお、上記の他にも種々の判定方法が可能である。
【０１０２】
次に、ステップＳ２５において、上記ステップＳ２４で「内包されている」と判定されなかった送信機について、その送信機の計測範囲と、受信機位置を中心とした半径Ｍの円（これを受信機の存在範囲とする）と重なる範囲が存在するかどうかを調べる。
【０１０３】
受信機の存在範囲と各センサの計測範囲との重なりを推定する方法としては、例えば、ニュートン法などの数値計算を用いて以下の式（６），（７）が解をもつかどうかを算出することで判別することができる。この他にも種々の判定方法が可能である。
【数１０】
0005606284.tif 000011
【０１０４】
重なる範囲が存在する送信機については、制御結果表（表４）において、該当する送信機の計測範囲内の項目に“false”を設定し、計測予備範囲内に“true”を設定し、計測周期に“ｆ２”を設定する。
【０１０５】
重なる範囲が存在しない送信機については、制御結果表（表４）において、該当する送信機の計測範囲内の項目に“false”を設定し、計測予備範囲内に“false”を設定し、計測周期に“ｆ３”を設定する。
【０１０６】
図１４の例では、送信機３が、計測予備範囲内に該当する。
【０１０７】
なお、上記の計測周期のｆ１，ｆ２，ｆ３は、１秒間の計測の頻度を表すものとする。ｆ１，ｆ２，ｆ３については、ｆ１＞ｆ２＞＞ｆ３としても良い。すなわち、各送信機ｉごとに、受信機が計測範囲内である場合には、一番多い頻度ｆ１で計測を行い、受信機が計測範囲内ではないが計測予備範囲内である場合には、ｆ１よりは少ない頻度ｆ２で計測を行うものとする。また、計測予備範囲内にもない各送信機ｉは、ｆ１及びｆ２に比べて非常に少ない頻度ｆ３で計測を行うものとする。なお、計測周期がｆ３とされる送信機については、計測を停止するようにしても良い。
【０１０８】
例えば、図１４に示す空間配置の例の場合、送信機１，２の計測範囲に受信機位置があるため、それらの計測周期はｆ１に設定され、受信機位置を中心とした半径Ｍ（Ｍ：任意実数）の円と送信機３の計測範囲が重畳しているため、送信機３の計測周期はｆ２に設定され、いずれにも該当しない送信機ｎの計測周期はｆ３に設定される。
【０１０９】
なお、計測タイミングに関する制御を行う場合に、位置推定算出部３が送信部（図示せず）から各送信機に対してそれぞれ計測周期（ｆ１、ｆ２又はｆ３）の指示を送信し、これを受信した送信機１は、位置推定算出部３から指示された計測周期ｆ１、ｆ２又はｆ３に従って、計測動作するようにしても良い。
【０１１０】
また、位置推定算出部３から各送信機１へ計測周期（ｆ１、ｆ２又はｆ３）の指示を送信する代わりに、位置推定算出部３が、各送信機１について、その計測周期に基づいて、その都度、動作指示を送信するように構成することも可能である。
【０１１１】
図１４の例の場合の制御結果例を、図１３の制御結果表（表４）に示す。
【０１１２】
上記の半径Ｍの一例としては、移動物体８の最高速度をＶmax［ｍ／ｓ］としたとき、Ｖmax／ｆ１としても良い。Ｖmax／ｆ１は、１／ｆ１秒間に移動物体８が移動できる最大距離を表す。Ｖmaxの設定方法としては、例えば、予めシステムに設定する方法、あるいは、システムにて受信機位置を算出するごとにその速度を算出し、算出された速度からその最大値を更新していく方法など、種々の方法が可能である。
【０１１３】
また、上記では、制御パラメータとして、１秒間の計測の頻度を表すｆ１，ｆ２，ｆ３を用いたが、その代わりに、計測の間隔を表すＴ１（＝１／ｆ１），Ｔ２（＝１／ｆ２），Ｔ３（＝１／ｆ３）を用いても良い。
【０１１４】
なお、上記では、計測可能性レベルを３段階（計測範囲内、計測予備範囲内、範囲外）としたが、４段階以上にすることも可能である。例えば、上記例において、受信機位置を中心とした円の半径を複数設けて、計測予備範囲内を複数に細分化しても良い。また、例えば、送信機１の計測範囲の近似楕円と受信機２の位置との距離に応じて、範囲外を複数に細分化しても良い。
【０１１５】
さて、前述のように、すべての送信機について上記の処理ループが実行されると、処理ループを抜けてステップＳ２３からステップＳ２６に進む。
【０１１６】
ステップＳ２６では、これら結果をデータ記録部３５に送信し、制御結果表（表４）を更新する。
【０１１７】
これまでは、環境中の任意の箇所に複数のセンサを設置し、各センサと移動物体との間の距離を計測するために、センサ側に送信機能を持たせるとともに移動物体側（移動物体に随伴する装置側に）受信機能を持たせるものとして説明したが、センサ側に受信機能を持たせるとともに移動物体側（移動物体に随伴する装置側に）送信機能を持たせるように構成したシステムも可能である。
【０１１８】
この場合、前掲の図２を、例えば、図１５のように修正すれば良い。この場合、送受信機間距離の計測に関しては、基本的に、図２の送信機と受信機の役割を入れ替えるだけであるので、詳細な説明は省略する。
【０１１９】
概略的には、例えば、移動物体に係る送信機１０１は、送信時刻を含む情報を周期的に送信し、任意の位置に固定されたセンサである各々の受信機１０２が受信部１２１で該情報を受信し、各々の受信機１０２の送信部１２２が、当該センサに割り当てられたセンサＩＤ（又は受信機ＩＤ）及び送受信機間距離に係る情報などを含む距離計測用情報を送信する。
【０１２０】
また、図２と図１５以外の方法も可能である。
【０１２１】
また、上述の実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。汎用の計算機システムが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した実施形態のセンサ管理装置による効果と同様な効果を得ることも可能である。上述の実施形態で記述された指示は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、またはこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータまたは組み込みシステムが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した実施形態のセンサ管理装置と同様な動作を実現することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを取得する場合または読み込む場合はネットワークを通じて取得または読み込んでもよい。  
また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（ミドルウェア）等が本実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。  
さらに、本願発明における記録媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。  
また、記録媒体は１つに限られず、複数の媒体から本実施形態における処理が実行される場合も、本発明における記録媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。
【０１２２】
なお、本願発明におけるコンピュータまたは組み込みシステムは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき、本実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。  
また、本願発明の実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって本発明の実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【０１２３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１，１０１…送信機、２，１０２…受信機、３…位置推定算出部、８…移動物体、２１，３１，１２１…受信部、２２，１２２…送信部、３２…位置推定部、３３…計測範囲算出部、３４…計測周期制御部、３５…データ記録部。
【図１】
0005606284.tif 000012
【図２】
0005606284.tif 000013
【図３】
0005606284.tif 000014
【図４】
0005606284.tif 000015
【図５】
0005606284.tif 000016
【図６】
0005606284.tif 000017
【図７】
0005606284.tif 000018
【図８】
0005606284.tif 000019
【図９】
0005606284.tif 000020
【図１０】
0005606284.tif 000021
【図１１】
0005606284.tif 000022
【図１２】
0005606284.tif 000023
【図１３】
0005606284.tif 000024
【図１４】
0005606284.tif 000025
【図１５】
0005606284.tif 000026