(57)【要約】【課題】比較的容易に高い位置推定精度を得ることのできる位置推定方法及び位置測定装置を提供することである。【解決手段】無線受信機が移動する際に、無線送信機からの受信信号に基づいて、各時点での距離を表す第１距離情報を生成し、前記無線受信機において得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対移動経路情報を生成し、前記相対移動経路情報から、所定時点での仮想位置情報を用いて、前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成し、前記絶対位置情報及び前記無線送信機の位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を表す第２距離情報を生成し、前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小になるような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を前記無線受信機の推定位置を表す情報として定める構成となる。【選択図】図１
2019039877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置に設置された無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信する無線受信機の位置を推定する位置推定方法であって、
前記無線受信機が移動する際に、当該無線受信機にて受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線送信機と前記無線受信機との間の距離を算出し、各時点での距離を表す第１距離情報を生成する第１ステップと、
前記無線受信機の移動に際して当該無線受信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２ステップと、
所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３ステップと、
各時点での前記無線受信機の絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報を生成する第４ステップと、
前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報を生成する第５ステップと、
前記差情報が前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６ステップと、を有し、
前記第６ステップにより得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線受信機の推定位置として定める位置推定方法。
【請求項２】
所定位置に設置された２以上のアンテナ素子を有する無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信する無線受信機の位置を推定する位置推定方法であって、
前記無線受信機が移動する際に、当該無線受信機にて受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角を算出し、各時点での出発角を表す第１出発角情報を生成する第１ステップと、
前記無線受信機の移動に際して当該無線受信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２ステップと、
所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３ステップと、
各時点での前記無線受信機の絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報を生成する第４ステップと、
前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報を生成する第５ステップと、
前記差情報が前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との前記差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６ステップと、を有し、
前記第６ステップにより得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線受信機の推定位置として定める位置推定方法。
【請求項３】
前記第２ステップにおいて前記相対位置を算出する際に用いられる前記方向に関する情報は、前記無線受信機に搭載されたジャイロセンサからの検出信号に基づいた角速度情報及び前記無線受信機に搭載された地磁気センサからの検出信号に基づいた方向情報の少なくともいずれか一方を含む請求項１または２に記載の位置推定方法。
【請求項４】
前記第２ステップにおいて前記相対位置を算出する際に用いられる前記移動に関する情報は、前記無線受信機に搭載された加速度センサからの検出信号に基づいた加速度情報を含む請求項１乃至３のいずれかに記載の位置推定方法。
【請求項５】
所定位置に設置された無線受信機にて受信されるべき信号を所定の無線通信規則に従って送信する無線送信機の位置を推定する位置推定方法であって、
前記無線送信機が移動する際に、当該無線送信機から送信されて前記無線受信機にて受信される信号に基づいて、各時点における前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、各時点での距離を表す第１距離情報を生成する第１ステップと、
前記無線送信機の移動に際して当該無線送信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線送信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２ステップと、
所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に特定された前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線送信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３ステップと、
各時点での前記無線送信機の絶対位置情報及び前記無線受信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報を生成する第４ステップと、
前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報を生成する第５ステップと、
前記差情報が前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６ステップと、を有し、
前記第６ステップにより得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線送信機の推定位置として定める位置推定方法。
【請求項６】
所定位置に設置された無線受信機にて受信されるべき信号を所定の無線通信規則に従って送信する２以上のアンテナ素子を有する無線送信機の位置を推定する位置推定方法であって、
前記無線送信機が移動する際に、当該無線送信機から送信されて前記無線受信機にて受信される信号に基づいて、各時点における前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角を算出し、各時点での出発角を表す第１出発角情報を生成する第１ステップと、
前記無線送信機の移動に際して当該無線送信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線送信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２ステップと、
所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線送信機の各時点での絶対位置を表す絶対移動位置情報を生成する第３ステップと、
各時点での前記無線送信機の絶対位置情報及び前記無線受信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報を生成する第４ステップと、
前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報を生成する第５ステップと、
前記差情報が前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６ステップと、を有し、
前記第６ステップにより得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線送信機の推定位置を表す情報として定める位置推定方法。
【請求項７】
前記第２ステップにおいて前記相対位置を算出する際に用いられる前記方向に関する情報は、前記無線送信機に搭載されたジャイロセンサからの検出信号に基づいた角速度情報及び前記無線送信機に搭載された地磁気センサからの検出信号に基づいた方向情報の少なくともいずれかを含む請求項５または６記載の位置推定方法。
【請求項８】
前記第２ステップにおいて前記相対位置を算出する際に用いられる前記移動に関する情報は、前記無線送信機に搭載された加速度センサからの検出信号に基づいた加速度情報を含む請求項５乃至７のいずれかに記載の位置推定方法。
【請求項９】
前記第５ステップは、前記第１距離情報が表す各時点での距離と前記第２距離情報が表す対応する時点での距離との差分を算出するステップと、
前記一定期間における各時点での前記差分の総和を前記差情報として生成するステップと、を有し、
前記第６ステップは、前記差情報としての前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報を探索する請求項１または５に記載の位置推定方法。
【請求項１０】
前記第５ステップは、前記第１出発角情報が表す各時点での出発角と前記第２出発角情報が表す対応する時点での出発角との差分を算出するステップと、
前記一定期間における各時点での前記差分の総和を前記差情報として生成するステップと、を有し、
前記第６ステップは、前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報を探索する請求項２または６に記載の位置推定方法。
【請求項１１】
前記無線送信機及び前記無線受信機は、前記無線送信機は、ブルートゥース（登録商標）・ロー・エナジーの無線通信規則に従ってビーコン信号の送受を行なう請求項１乃至１０のいずれかに記載の位置推定方法。
【請求項１２】
所定位置に設置された無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信する無線受信機の位置を推定する位置推定装置であって、
前記無線受信機が移動する際に、当該無線受信機にて受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線送信機と前記無線受信機との間の距離を算出し、各時点での距離を表す第１距離情報を生成する第１処理手段と、
前記無線受信機の移動に際して当該無線受信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、
所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３処理手段と、
各時点での前記無線受信機の絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報を生成する第４処理手段と、
前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、
前記差情報が前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６処理手段と、を有し、
前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線受信機の推定位置として定める位置推定装置。
【請求項１３】
所定位置に設置された２以上のアンテナ素子を有する無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信する無線受信機の位置を推定する位置推定装置であって、
前記無線受信機が移動する際に、当該無線受信機にて受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角を算出し、各時点での出発角を表す第１出発角情報を生成する第１処理手段と、
前記無線受信機の移動に際して当該無線受信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、
所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３処理手段と、
各時点での前記無線受信機の絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報を生成する第４処理手段と、
前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、
前記差情報が前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６処理手段と、を有し、
前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線受信機の推定位置として定める位置推定装置。
【請求項１４】
前記第１処理手段乃至前記第５処理手段は、前記無線受信機に含まれる請求項１２または１３に記載の位置推定装置。
【請求項１５】
所定位置に設置された無線受信機にて受信されるべき信号を所定の無線通信規則に従って送信する無線送信機の位置を推定する位置推定装置であって、
前記無線送信機が移動する際に、当該無線送信機から送信されて前記無線受信機にて受信される信号に基づいて、各時点における前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、各時点での距離を表す第１距離情報を生成する第１処理手段と、
前記無線送信機の移動に際して当該無線送信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線送信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、
所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に特定された前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線送信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３処理手段と、
各時点での前記無線送信機の絶対位置情報及び前記無線受信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報を生成する第４処理手段と、
前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、
前記差情報が前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６処理手段と、を有し、
前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線送信機の推定位置として定める位置推定装置。
【請求項１６】
所定位置に設置された無線受信機にて受信されるべき信号を所定の無線通信規則に従って送信する２以上のアンテナ素子を有する無線送信機の位置を推定する位置推定装置であって、
前記無線送信機が移動する際に、当該無線送信機から送信されて前記無線受信機にて受信される信号に基づいて、各時点における前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角を算出し、各時点での出発角を表す第１出発角情報を生成する第１処理手段と、
前記無線送信機の移動に際して当該無線送信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線送信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、
所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線送信機の各時点での絶対位置を表す絶対移動位置情報を生成する第３処理手段と、
各時点での前記無線送信機の絶対位置情報及び前記無線受信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報を生成する第４処理手段と、
前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、
前記差情報が前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想処理情報を探索する第６処理手段と、を有し、
前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線送信機の推定位置を表す情報として定める位置推定装置。
【請求項１７】
前記第５処理手段は、前記第１距離情報が表す各時点での距離と前記第２距離情報が表す対応する時点での距離との差分を算出する手段と、
前記一定期間における各時点での前記差分の総和を前記差情報として生成する手段と、を有し、
前記第６処理手段は、前記差情報としての前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報を探索する請求項１２または１５に記載の位置推定装置。
【請求項１８】
前記第５処理手段は、前記第１出発角情報が表す各時点での出発角と前記第２出発角情報が表す対応する時点での出発角との差分を算出する手段と、
前記一定期間における各時点での前記差分の総和を前記差情報として生成する手段と、を有し、
前記第６処理手段は、前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報を探索する請求項１３または１６に記載の位置推定装置。
【請求項１９】
所定位置に設置された無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信可能な携帯通信装置であって、
自律的に当該携帯通信装置の方向に関する情報を取得する方向情報取得手段と、
自律的に当該携帯通信装置の移動に関する情報を取得する移動情報取得手段と、
当該携帯通信装置が移動する際に、受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線送信機との間の距離を算出し、各時点での距離を表す第１距離情報を生成する第１処理手段と、
前記移動に際して前記方向情報取得手段にて取得される方向に関する情報及び前記移動情報取得手段にて取得される移動に関する情報に基づいて、各時点における当該携帯通信装置の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、
所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における当該携帯通信装置の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３処理手段と、
各時点での当該携帯通信装置の前記絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線送信機との間の距離を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報を生成する第４処理手段と、
前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、
前記差情報が前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６処理手段と、を有し、
前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における当該携帯通信装置の推定位置を表す情報として定める携帯通信装置。
【請求項２０】
前記第５処理手段は、前記第１距離情報が表す各時点での距離と前記第２距離情報が表す対応する時点での距離との差分を算出する手段と、
前記一定期間における各時点での前記差分の総和を前記差情報として生成する手段と、を有し、
前記第６処理手段は、前記差情報としての前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報を探索する請求項１９に記載の携帯通信装置。
【請求項２１】
所定位置に設置された２以上のアンテナ素子を有する無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信可能な携帯通信装置であって、
自律的に当該携帯通信装置の方向に関する情報を取得する方向情報取得手段と、
自律的に当該携帯通信端末の移動に関する情報を取得する移動情報取得手段と、
当該携帯通信装置が移動する際に、受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における当該携帯通信端末に到来する信号の前記無線送信機での出発角を算出し、各時点での出発角を表す第１出発角情報を生成する第１処理手段と、
前記移動に際して前記方向情報取得手段にて取得される方向に関する情報及び前記移動情報取得手段にて取得される移動に関する情報に基づいて、各時点における当該携帯通信装置の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、
所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における当該携帯通信装置の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３処理手段と、
各時点での当該携帯通信装置の前記絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での当該携帯通信装置に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報を生成する第４処理手段と、
前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、
前記差情報が前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６処理手段と、を有し、
前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における当該携帯通信装置の推定位置を表す情報として定める携帯通信装置。
【請求項２２】
前記第５処理手段は、前記第１出発角情報が表す各時点での出発角と前記第２出発角情報が表す対応する時点での出発角との差分を算出する手段と、
前記一定期間における各時点での前記差分の総和を前記差情報として生成する手段と、を有し、
前記第６処理手段は、前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報を探索する請求項２１記載の携帯通信装置。
【請求項２３】
前記方向情報取得手段は、ジャイロセンサ及び地磁気センサの少なくともいずれかを含む請求項１９乃至２２記載の携帯通信装置。
【請求項２４】
前記移動情報取得手段は、加速度センサを含む請求項１９乃至２３のいずれかに記載の携帯通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定位置に設置された無線通信装置（無線送信機、または無線受信機）と所定の通信規則に従って通信を行なう無線通信装置（無線送信機、または無線受信機）の位置を推定する位置推定方法及び位置推定装置、更に、そのような位置推定方法に従って自装置の位置を推定する機能を有する携帯通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線信号を用いた位置検出方法として、ＧＰＳに代表されるＧＮＳＳ（全地球航法衛星システム）が広く利用されている。このＧＮＳＳでは、衛星からの信号を受信できない屋内では位置検出を行うことができない。そこで、屋内における無線信号による位置検出システムとして、無線ビーコン信号送信装置を多数配置した位置検出方法が検討されている。
【０００３】
例えば，非特許文献１に記載される無線ビーコンを用いた第一の位置推定方法では、受信信号強度(RSSI：Received Signal Strength Indicator )が用いられる。３か所以上のビーコン信号送信装置から発せられた信号のRSSIを観測し，強度のみに基づいて位置推定を行う。しかし、実際の屋内環境ではマルチパス波が存在するため、信号強度は必ずしも距離に従って減衰するとは限らない。そのため、RSSIのみに基づいて位置推定を行う場合は推定精度が大きく劣化するという問題がある。
【０００４】
また、第二の位置推定方法として、広帯域の信号を利用する方法が知られている。この方法では、ビーコンから広帯域の信号が送信され、その到達時間を観測することで各ビーコンからの伝搬距離が計算される。全ビーコンの位置が既知であれば受信機は自らの位置を計算することが可能である。しかし，屋内等の短距離かつマルチパス環境では、正確な伝搬距離を求めることが困難であり、またパルス幅を短くする必要があるため広い周波数帯域が必要になる。
【０００５】
更に、第三の位置推定方法として、特許文献１に開示される方法が知られている。この方法では、受信機が、複数のビーコンのそれぞれから発せられる信号の到来方向を各ビーコンから発せられる信号のRSSIだけを用いて推定し、各ビーコンの位置と前記信号の到来方向を用いて三角法によって当該受信機の位置を推定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】S. Maddio, A. Cidronali, and G. Manes, "RSSI/DOA based positioning systems for wireless sensor network," in New Approach of Indoor and Outdoor Localization Systems, 2012
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−４４５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、第一の位置推定方法では、マルチパス波の存在により信号強度が位置によってランダムに変動するため、RSSIだけから位置を推定すると位置推定誤差が大きくなるという問題がある。また、RSSIに依らない第二の位置推定方法では、距離を高精度に測定する必要があり、高精度な距離測定のためには広い周波数帯域を使用する必要が生じてしまうという問題がある。
【０００９】
また、第三の位置推定方法では、多重反射波の影響によって信号の到来方向を正しく推定できない場合があり、そのような場合、位置推定誤差が大きくなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、比較的容易に高い精度にて位置推定を行なうことができる位置推定方法及び位置測定装置を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、そのような位置測定方法によって自装置の位置を推定することのできる携帯通信装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る第１の位置推定方法は、所定位置に設置された無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信する無線受信機の位置を推定する位置推定方法であって、前記無線受信機が移動する際に、当該無線受信機にて受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線送信機と前記無線受信機との間の距離を算出し、各時点での距離を表す第１距離情報を生成する第１ステップと、
前記無線受信機の移動に際して当該無線受信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２ステップと、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３ステップと、各時点での前記無線受信機の絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報を生成する第４ステップと、前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報を生成する第５ステップと、前記差情報が前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６ステップと、を有し、前記第６ステップにより得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線受信機の推定位置として定める構成となる。
【００１３】
このような構成により、以下のようにして無線受信機の位置が推定される。
【００１４】
無線受信機が移動する際に、当該無線受信機にて受信される無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線送信機と前記無線受信機との間の距離が算出され、各時点での距離を表す第１距離情報が生成される。また、前記無線受信機の移動に際して当該無線受信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対位置が算出され、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報が生成され、更に、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報が生成される。そして、各時点での前記無線受信機の前記絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離が算出され、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報が生成される。
【００１５】
上述したように、２つの異なる手法により、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を表す第１距離情報及び第２距離情報が得られると、前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報が生成され、その差情報が前記差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報が探索される。その探索の結果得られた前記仮想位置情報が前記所定時点における前記無線受信機の推定位置を表す情報として定められる。
【００１６】
本発明に係る第２の位置推定方法は、所定位置に設置された２以上のアンテナ素子を有する無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信する無線受信機の位置を推定する位置推定方法であって、前記無線受信機が移動する際に、当該無線受信機にて受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角を算出し、各時点での出発角を表す第１出発角情報を生成する第１ステップと、前記無線受信機の移動に際して当該無線受信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２ステップと、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３ステップと、各時点での前記無線受信機の絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報を生成する第４ステップと、前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報を生成する第５ステップと、前記差情報が前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との前記差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６ステップと、を有し、前記第６ステップにより得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線受信機の推定位置として定める構成となる。
【００１７】
このような構成により、以下のようにして無線受信機の位置が推定される。
【００１８】
無線受信機が移動する際に、当該無線受信機にて受信される無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角が算出され、各時点での出発角を表す第１出発角情報が生成される。また、前記無線受信機の移動に際して当該無線受信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対位置が算出され、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報が生成され、更に、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報が生成される。そして、各時点における前記無線受信機の絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角が算出され、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での前記出発角を表す第２出発角情報が生成される。
【００１９】
上述したように、２つの異なる方法により、前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角を表す第１出発角情報及び第２出発角情報が得られると、前記第１出発角情報と前記第２出発角情報の差の程度を表す差情報が生成され、その差情報が前記差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報が探索される。その探索の結果得られた前記仮想位置情報が前記所定時点における前記無線受信機の推定位置を表す情報として定められる。
【００２０】
本発明に係る第１または第２の位置推定方法において、前記第２ステップにおいて前記相対位置を算出する際に用いられる前記方向に関する情報は、前記無線受信機に搭載されたジャイロセンサからの検出信号に基づいた角速度情報及び前記無線受信機に搭載された地磁気センサからの検出信号に基づいた方向情報の少なくともいずれか一方を含む構成とすることができる。
【００２１】
このような構成により、ジャイロセンサからの検出信号に基づいた角速度情報から、無線受信機の相対回転角度を算出することができ、移動に関する情報とともにその相対回転角度に基づいて、無線受信機の相対位置を算出することができる。また、地磁気センサからの検出信号からの検出信号に基づいた方向情報から、無線受信機の絶対的な方向を算出することができ、移動に関する情報とともにその絶対的な方向に基づいて、無線受信機の相対位置を得ることができる。
【００２２】
また、本発明に係る第１または第２の位置推定方法において、前記第２ステップにおいて前記相対位置を算出する際に用いられる前記移動に関する情報は、前記無線受信機に搭載された加速度センサからの検出信号に基づいた加速度情報を含む構成とすることができる。
【００２３】
このような構成により、加速度センサからの検出信号に基づいた加速度情報から、無線受信機の移動量を得ることができ、方向に関する情報とともにその移動量に基づいて、無線受信機の相対位置を算出することができる。
【００２４】
本発明に係る第３の位置推定方法は、所定位置に設置された無線受信機にて受信されるべき信号を所定の無線通信規則に従って送信する無線送信機の位置を推定する位置推定方法であって、前記無線送信機が移動する際に、当該無線送信機から送信されて前記無線受信機にて受信される信号に基づいて、各時点における前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、各時点での距離を表す第１距離情報を生成する第１ステップと、前記無線送信機の移動に際して当該無線送信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線送信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２ステップと、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に特定された前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線送信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３ステップと、各時点での前記無線送信機の絶対位置情報及び前記無線受信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報を生成する第４ステップと、前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報を生成する第５ステップと、前記差情報が前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６ステップと、を有し、前記第６ステップにより得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線送信機の推定位置として定める構成となる。
【００２５】
このような構成により、以下のようにして無線送信機の位置が推定される。
【００２６】
無線送信機が移動する際に、当該無線送信機から送信されて無線受信機にて受信される信号に基づいて、各時点における前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離が算出され、各時点での距離を表す第１距離情報が生成される。また、前記無線送信機の移動に際して当該無線送信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線送信機の相対位置が算出され、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報が生成され、更に、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線送信機の各時点での絶対位置を表す絶対移動経路情報が生成される。そして、各時点での前記無線送信機の前記絶対位置情報及び前記無線受信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離が算出され、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報が生成される。
【００２７】
上述したように、２つの異なる手法により、前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を表す第１距離情報及び第２距離情報が得られると、前記第１距離情報と前記第２距離情報の差の程度を表す差情報が生成され、その差情報が前記差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報が探索される。その探索の結果鰓得た前記仮想位置情報が前記所定時点における前記無線送信の推定位置を表す情報として定められる。
【００２８】
本発明に係る第４の位置推定方法は、所定位置に設置された無線受信機にて受信されるべき信号を所定の無線通信規則に従って送信する２以上のアンテナ素子を有する無線送信機の位置を推定する位置推定方法であって、前記無線送信機が移動する際に、当該無線送信機から送信されて前記無線受信機にて受信される信号に基づいて、各時点における前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角を算出し、各時点での出発角を表す第１出発角情報を生成する第１ステップと、前記無線送信機の移動に際して当該無線送信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線送信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２ステップと、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線送信機の各時点での絶対位置を表す絶対移動位置情報を生成する第３ステップと、各時点での前記無線送信機の絶対位置情報及び前記無線受信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報を生成する第４ステップと、前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報を生成する第５ステップと、前記差情報が前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６ステップと、を有し、前記第６ステップにより得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線送信機の推定位置を表す情報として定める構成となる。
【００２９】
このような構成により、以下のようにして無線送信機の位置が推定される。
【００３０】
無線送信機が移動する際に、当該無線送信機から送信されて無線受信機にて受信される信号に基づいて、各時点における前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角が算出され、各時点での出発角を表す第１出発角情報が生成される。
また、前記無線送信機の移動に際して当該無線送信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線送信機の相対位置が算出され、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報が生成され、更に、所定時点に至るまでの一定起案における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められ前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線送信機の各時点での絶対位置を表す絶対移位置情報が生成される。そして、各時点での前記無線送信機の前記絶対位置情報及び前記無線受信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角が算出され、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報が生成される。
【００３１】
上述したように、２つの異なる手法により、前記無線受信機に到来する信号の無線送信機での出発角を表す第１出発角情報及び第２出発角履歴情報が得られると、前記第１出発角情報と前記第２出発角情報の差の程度を表す差情報が生成され、その差情報が前記差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報が探索される。その探索の結果得られた前記仮想位置情報が前記所定時点における前記無線送信機の推定位置を表す情報として定められる。
【００３２】
本発明に係る第３または第４の位置推定方法において、前記第２ステップにおいて前記相対位置を算出する際に用いられる前記方向に関する情報は、前記無線送信機に搭載されたジャイロセンサからの検出信号に基づいた角速度情報及び前記無線送信機に搭載された地磁気センサからの検出信号に基づいた方向情報の少なくともいずれかを含む構成とすることができる。
【００３３】
このような構成により、ジャイロセンサからの検出信号に基づいた角速度情報から、無線送信機の相対回転角度を算出することができ、移動に関する情報とともにその相対回転角度に基づいて、無線受信機の相対位置を算出することができる。また、地磁気センサからの検出信号からの検出信号に基づいた方向情報から、無線送信機の絶対的な方向を算出することができ、移動に関する情報とともにその絶対的な方向に基づいて、無線送信機の相対位置を得ることができる。
【００３４】
本発明に係る第３または第４の位置推定方法において、前記第２ステップにおいて前記相対位置を算出する際に用いられる前記移動に関する情報は、前記無線送信機に搭載された加速度センサからの検出信号に基づいた加速度情報を含む構成とすることができる。
【００３５】
このような構成により、加速度センサからの検出信号に基づいた加速度情報から、無線送信機の移動量を得ることができ、方向に関する情報とともにその移動量に基づいて、無線送信機の相対位置を算出することができる。
【００３６】
本発明に係る第１または第３の位置推定方法において、前記第５ステップは、前記第１距離情報が表す各時点での距離と前記第２距離情報が表す対応する時点での距離との差分を算出するステップと、前記一定期間における各時点での前記差分の総和を前記差情報として生成するステップと、を有し、前記第６ステップは、前記差情報としての前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報を探索する構成とすることができる。
【００３７】
このような構成により、前記第１距離情報が表す各時点での距離と前記第２距離情報が表す対応する時点での距離との差分が算出され、前記一定期間における各時点での前記差分の総和が差情報として算出される。そして、その差情報としての前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報が探索される。
【００３８】
また、本発明に係る第２または第４の位置推定方法において、前記第５ステップは、前記第１出発角情報が表す各時点での出発角と前記第２出発角情報が表す対応する時点での出発角との差分を算出するステップと、前記一定期間における各時点での前記差分の総和を前記差情報として生成するステップと、を有し、前記第６ステップは、前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報を探索する構成とすることができる。
【００３９】
このような構成により、前記第１出発角情報が表す各時点での出発角と前記第２出発角情報が表す対応する時点での出発角との差分が算出され、前記一定期間における各時点での前記差分の総和が差情報として算出される。そして、その差情報としての前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報が探索される。
【００４０】
また、本発明に係る第１乃至第４の位置推定方法のいずれかにおいて、前記無線送信機及び前記無線受信機は、前記無線送信機は、ブルートゥース（登録商標）・ロー・エナジーの無線通信規則に従ってビーコン信号の送受を行なう構成とすることができる。
【００４１】
本発明に係る第１の位置推定装置は、所定位置に設置された無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信する無線受信機の位置を推定する位置推定装置であって、前記無線受信機が移動する際に、当該無線受信機にて受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線送信機と前記無線受信機との間の距離を算出し、各時点での距離を表す第１距離情報を生成する第１処理手段と、前記無線受信機の移動に際して当該無線受信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３処理手段と、各時点での前記無線受信機の絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報を生成する第４処理手段と、前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、前記差情報が前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６処理手段と、を有し、前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線受信機の推定位置として定める構成となる。
【００４２】
本発明に係る第２の位置推定装置は、所定位置に設置された２以上のアンテナ素子を有する無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信する無線受信機の位置を推定する位置推定装置であって、前記無線受信機が移動する際に、当該無線受信機にて受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角を算出し、各時点での出発角を表す第１出発角情報を生成する第１処理手段と、前記無線受信機の移動に際して当該無線受信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線受信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線受信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３処理手段と、各時点での前記無線受信機の絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報を生成する第４処理手段と、前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、前記差情報が前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６処理手段と、を有し、前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線受信機の推定位置として定める構成となる。
【００４３】
本発明に係る第１及び第２の位置推定装置において、前記第１処理手段乃至前記第５処理手段は、前記無線受信機に含まれる構成とすることができる。
【００４４】
このような構成により、移動する無線受信装置において、自機の推定位置を表す情報を得ることができる。
【００４５】
本発明に係る第３の位置推定装置は、所定位置に設置された無線受信機にて受信されるべき信号を所定の無線通信規則に従って送信する無線送信機の位置を推定する位置推定装置であって、前記無線送信機が移動する際に、当該無線送信機から送信されて前記無線受信機にて受信される信号に基づいて、各時点における前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、各時点での距離を表す第１距離情報を生成する第１処理手段と、前記無線送信機の移動に際して当該無線送信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線送信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に特定された前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線送信機の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３処理手段と、各時点での前記無線送信機の絶対位置情報及び前記無線受信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機と前記無線送信機との間の距離を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報を生成する第４処理手段と、前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、前記差情報が前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６処理手段と、を有し、前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線送信機の推定位置として定める構成となる。
【００４６】
本発明に係る第４の位置推定装置は、所定位置に設置された無線受信機にて受信されるべき信号を所定の無線通信規則に従って送信する２以上のアンテナ素子を有する無線送信機の位置を推定する位置推定装置であって、前記無線送信機が移動する際に、当該無線送信機から送信されて前記無線受信機にて受信される信号に基づいて、各時点における前記無線受信機に到来する信号の前記無線送信機での出発角を算出し、各時点での出発角を表す第１出発角情報を生成する第１処理手段と、前記無線送信機の移動に際して当該無線送信機において自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における前記無線送信機の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における前記無線送信機の各時点での絶対位置を表す絶対移動位置情報を生成する第３処理手段と、各時点での前記無線送信機の絶対位置情報及び前記無線受信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線受信機に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報を生成する第４処理手段と、前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、前記差情報が前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想処理情報を探索する第６処理手段と、を有し、前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における前記無線送信機の推定位置を表す情報として定める構成となる。
【００４７】
本発明に係る第１の携帯通信装置は、所定位置に設置された無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信可能な携帯通信装置であって、自律的に当該携帯通信装置の方向に関する情報を取得する方向情報取得手段と、自律的に当該携帯通信装置の移動に関する情報を取得する移動情報取得手段と、当該携帯通信装置が移動する際に、受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線送信機との間の距離を算出し、各時点での距離を表す第１距離情報を生成する第１処理手段と、前記移動に際して前記方向情報取得手段にて取得される方向に関する情報及び前記移動情報取得手段にて取得される移動に関する情報に基づいて、各時点における当該携帯通信装置の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における当該携帯通信装置の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３処理手段と、各時点での当該携帯通信装置の前記絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線送信機との間の距離を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報を生成する第４処理手段と、前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、前記差情報が前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６処理手段と、を有し、前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における当該携帯通信装置の推定位置を表す情報として定める構成となる。
【００４８】
このような構成によれば、当該携帯通信装置が移動する際に、受信される無線送信機からの信号に基づいて、各時点における前記無線送信機との間の距離が算出され、各時点での距離を表す第１距離情報が生成される。また、前記移動に際して自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における当該携帯通信装置の相対位置が算出され、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報が生成され、更に、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での絶対位置を表す絶対位置情報が生成される。そして、各時点での当該携帯通信装置の前記絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での前記無線送信機との間の距離が算出され、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での距離を表す第２距離情報が生成される。
【００４９】
このように、携帯通信装置において、２つの異なる手法により、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での前記無線送信機との間の距離を表す第１距離情報及び第２距離情報が得られると、前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報が生成され、その差情報が前記差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報が探索される。その探索の結果得られた前記仮想位置情報が前記所定時点における当該携帯通信端末の推定位置を表す情報として定められる。
【００５０】
本発明に係る第１の携帯通信装置において、前記第５処理手段は、前記第１距離情報が表す各時点での距離と前記第２距離情報が表す対応する時点での距離との差分を算出する手段と、前記一定期間における各時点での前記差分の総和を前記差情報として生成する手段と、を有し、前記第６処理手段は、前記差情報としての前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報を探索する構成とすることができる。
【００５１】
このような構成により、前記第１距離情報が表す各時点での距離と前記第２距離情報が表す対応する時点での距離との差分が算出され、前記一定期間における各時点での前記差分の総和が差情報として算出される。そして、前記差情報としての前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報が探索され、その探索の結果得れた仮想位置情報が当該携帯通信装置の推定位置を表す情報として定められる。
【００５２】
本発明に係る第２の携帯通信装置は、所定位置に設置された２以上のアンテナ素子を有する無線送信機から所定の無線通信規則に従って送信される信号を受信可能な携帯通信装置であって、自律的に当該携帯通信装置の方向に関する情報を取得する方向情報取得手段と、自律的に当該携帯通信端末の移動に関する情報を取得する移動情報取得手段と、当該携帯通信装置が移動する際に、受信される前記無線送信機からの信号に基づいて、各時点における当該携帯通信端末に到来する信号の前記無線送信機での出発角を算出し、各時点での出発角を表す第１出発角情報を生成する第１処理手段と、前記移動に際して前記方向情報取得手段にて取得される方向に関する情報及び前記移動情報取得手段にて取得される移動に関する情報に基づいて、各時点における当該携帯通信装置の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する第２処理手段と、所定時点に至るまでの一定期間における前記相対移動経路情報から、仮想的に定められた前記所定時点での位置を表す仮想位置情報を用いて、前記所定時点に至るまでの一定期間における当該携帯通信装置の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報を生成する第３処理手段と、各時点での当該携帯通信装置の前記絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での当該携帯通信装置に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角を算出し、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報を生成する第４処理手段と、前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報を生成する第５処理手段と、前記差情報が前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定める仮想位置情報を探索する第６処理手段と、を有し、前記第６処理手段により得られた前記仮想位置情報を前記所定時点における当該携帯通信装置の推定位置を表す情報として定める構成となる。
【００５３】
このような構成により、当該携帯通信装置が移動する際に、当該携帯通信装置にて受信される無線送信機からの信号に基づいて、各時点における当該携帯通信装置に到来する信号の前記無線送信機での出発角が算出され、各時点での出発角を表す第１出発角情報が生成される。また、前記移動に際して自律的に得られる方向に関する情報及び移動に関する情報に基づいて、各時点における当該携帯通信装置の相対位置が算出され、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報が生成され、更に、所定時点に至るまでの一定期間における当該携帯通信装置の各時点での絶対位置を表す絶対位置情報が生成される。そして、各時点での各時点での当該携帯通信装置の前記絶対位置情報及び前記無線送信機の設置位置の情報を用いて、各時点での当該携帯通信装置に到来すべき前記無線送信機から送信される信号の出発角が算出され、前記所定時点に至るまでの一定期間における各時点での出発角を表す第２出発角情報が生成される。
【００５４】
上述したように、２つの異なる方法により、当該携帯通信装置に到来する信号の前記無線送信機での出発角を表す前記第１出発角情報及び前記第２出発角情報が得られると、前記第１出発角情報と前記第２出発角情報の差の程度を表す差情報が生成され、その差情報が前記差の程度が最小であることを表すような各時点での前記絶対位置を定めた仮想位置が探索される。その探索の結果得られた前記仮想位置情報が前記所定時点における当該携帯通信装置の推定位置を表す情報として定められる。
【００５５】
また、本発明の第２の携帯通信装置において、前記第５処理手段は、前記第１出発角情報が表す各時点での出発角と前記第２出発角情報が表す対応する時点での出発角との差分を算出する手段と、前記一定期間における各時点での前記差分の総和を前記差情報として生成する手段と、を有し、前記第６処理手段は、前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報を探索する構成とすることができる。
【００５６】
このような構成により、前記第１出発角情報が表す各時点での出発角と前記第２出発角情報が表す対応する時点での出発角の差分が算出され、前記一定期間における各時点での前記差分の総和が差情報として算出される。そして、その差情報としての前記差分の総和が最小となるような各時点での前記絶対位置を定める前記仮想位置情報が探索され、その探索の結果得られた仮想位置情報が当該携帯通信装置の推定位置を表す情報として定められる。
【００５７】
本発明に係る第１または第２の携帯通信装置において、前記方向情報取得手段は、ジャイロセンサ及び地磁気センサの少なくともいずれかを含む構成とすることができる。
【００５８】
このような構成によれば、ジャイロセンサからの検出信号に基づいた角速度情報から、携帯通信装置の相対回転角度を算出することができ、移動に関する情報とともにその相対回転角度に基づいて、当該携帯通信装置の相対位置を算出することができる。また、地磁気センサからの検出信号からの検出信号に基づいた方向情報から、携帯通信装置の絶対的な方向を算出することができ、移動に関する情報とともにその絶対的な方向に基づいて、当該携帯通信装置の相対位置を得ることができる。
【００５９】
本発明に係る第１または第２の携帯通信装置において、前記移動情報取得手段は、加速度センサを含む構成とすることができる。
【００６０】
このような構成によれば、加速度センサからの検出信号に基づいた加速度情報から、携帯通信装置の移動量を得ることができ、方向に関する情報とともにその移動量に基づいて、当該携帯通信装置の相対位置を算出することができる。
【発明の効果】
【００６１】
本発明に係る位置推定方法及び位置推定装置によれば、無線信号を利用した距離または方向の推定結果（第１距離情報、第１出発角情報）と、無線以外の手段を利用した距離または方向の推定結果（第２距離情報、第２出発角情報）を組み合わせて、移動する無線受信機または移動する無線送信機の位置を推定しているので、従来の技術に比較して高い精度での位置推定が可能となる。
【００６２】
また、本発明に係る携帯通信装置によれば、無線信号を利用した距離または方向の推定結果（第１距離情報、第１出発角情報）と、無線以外の手段を利用した距離または方向の推定結果（第２距離情報、第２出発角情報）を組み合わせて、移動する当該携帯通信装置の位置が推定されるので、自装置の位置を高精度で推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る位置推定装置が適用されるシステムの基本構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示すシステムにおけるビーコン機器（無線送信機）の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、図１に示すシステムにおける携帯通信装置（スマートフォン：無線受信機）の構成例を示すブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１に示すシステムにおいて、携帯通信装置（処理ユニット）により実行される位置推定に係る処理の手順を示すフローチャート（その１）である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１に示すシステムにおいて、携帯通信装置（処理ユニット）により実行される位置推定に係る処理の手順を示すフローチャート（その２）である。
【図５】図５は、各仮想位置情報に対して得られる絶対位置情報（絶対移動経路）の一例を示す図である。
【図６】図６は、仮想位置情報が表す位置を中心した回転により定められる絶対位置情報（絶対移動経路）の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る位置推定装置が適用されるシステムの基本構成を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図７に示すシステムにおいて、携帯通信装置（処理ユニット）により実行される位置推定に係る処理の手順を示すフローチャート（その１）である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図７に示すシステムにおいて、携帯通信装置（処理ユニット）により実行される位置推定に係る処理の手順を示すフローチャート（その２）である。
【図９】図９は、携帯通信装置（無線受信機）にて受信される信号のビーコン機器（無線送信機）での出発角を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態の変形例を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１１に示すシステムにおいて、携帯通信装置（処理ユニット）により実行される位置推定に係る処理の手順を示すフローチャート（その１）である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１１に示すシステムにおいて、携帯通信装置（処理ユニット）により実行される位置推定に係る処理の手順を示すフローチャート（その２）である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、図１１に示すシステムにおいて、携帯通信装置（処理ユニット）により実行される位置推定に係る処理の手順を示すフローチャート（その３）である。
【図１３】図１３は、実験環境を概略的に示す図である。
【図１４】図１４は、実験結果（位置推定誤差の累積確率分布）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００６５】
本発明の第１の実施の形態に係る位置推定装置が適用されるシステムは、図１に示すように構成される。
【００６６】
図１において、このシステムは、所定の位置Ｐ（Ｘｏ，Ｙｏ）に設置されたビーコン機器１０（無線送信機）と、ビーコン機器１０から、例えば、ブルートゥース（登録商標）・ロー・エナジー（以下、ＢＬＥという）の無線通信規則に従って送信されるビーコン信号を受信することのできる携帯通信装置２０（例えば、スマートフォン：無線受信機）とから構成されている。携帯通信装置１０は、利用者に所持されており、その利用者の移動により移動する。ビーコン機器１０は、例えば、図２に示すように、ＣＰＵ等で構成される処理ユニット１１と、ＢＬＥ通信ユニット１２と、記憶ユニット１３とを有している。ＢＬＥ通信ユニット１２は、処理ユニット１１の制御のもと、ＢＬＥの無線通信規則に従ってビーコン信号の送信を行なう。また、記憶ユニット１３は、処理ユニット１３での処理に必要な情報や、当該処理の結果得られた情報等を記憶する。
【００６７】
携帯通信装置２０は、例えば、図３に示すように構成される。図３において、携帯通信装置２０は、ＣＰＵ等で構成される処理ユニット２１、移動体通信ユニット２２、ＢＬＥ通信ユニット２３、表示部２４、操作部２５及び記憶部２６を有している。処理ユニット２１は、記憶部２６に保存されたプログラム（アプリケーションを含む）を実行し、操作部２５での操作に従って、移動体通信ユニット２２及びＢＬＥ通信ユニット２３それぞれの動作制御を行う。記憶部２６は、制御ユニット２１が実行する前記プログラムのほか、処理ユニット２１での処理に利用される各種情報、処理ユニット２１での処理により得られた各種情報等を格納する。表示部２４は、処理ユニット２１での制御のもと、各種情報を表示する。移動体通信ユニット２２は、処理ユニット２１での制御のもと、移動体通信網を介して他の通信端末（電話通信端末等）と音声やデータの送受を行なったり、各種情報機器（ＰＣ、サーバ等）とデータ通信を行なったりする。ＢＬＥ通信ユニット２４は、制御ユニット２１での制御のもと、ＢＬＥの無線通信規則に従って他のＢＬＥ機器と近距離無線通信を行う。
【００６８】
また、携帯通信装置２０は、加速度センサ２７、ジャイロセンサ２８及び地磁気センサ２９を備えている。処理ユニット２１は、加速度センサ２７からの検出信号に基づいて携帯通信装置２０の移動に関する情報としての加速度や移動距離を得ることができる。また、処理ユニット２１は、ジャイロセンサ２８からの検出信号に基づいて携帯通信装置２０の方向に関する情報としての、角加速度、回転角度や相対的な方向を得ることができる。更に、処理ユニット２１は、地磁気センサ２９からの検出信号に基づいて携帯通信装置２０の方向に関する情報としての絶対的な方向を得ることができる。
【００６９】
図１に示すシステムでは、携帯通信装置２０に位置推定装置が構成されており、携帯通信装置２０の処理ユニット２１は、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示す手順に従って、自機（携帯通信装置２０）の推定位置を得るための処理を行なう。
【００７０】
図４Ａにおいて、携帯通信装置２０がビーコン機器１０から送信されるビーコン信号を受信可能な領域を移動している際に、処理ユニット２１は、データ取得処理（Ｓ１１）を行なう。このデータ取得処理では、ＢＬＥ通信ユニット２３にて受信されるビーコン機器１０からのビーコン信号の強度がその受信時刻ｔｉと対応づけて記憶部２６に記憶される。また、加速度センサ２７、ジャイロセンサ２８及び地磁気センサ２９のそれぞれからの検出信号値が検出時刻ｔｉ（ビーコン信号の前記受信時刻ｔｉに対応）に対応づけて記憶部２６に記憶される。移動する携帯通信装置２０の処理ユニット２１は、位置推定時点ｔｓになるまで、前記データ取得処理（Ｓ１１）を継続して行う。
【００７１】
位置推定時点ｔｓ（例えば、利用者が操作部２５の位置推定開始操作を操作した時点、あるいは、推定位置を得るための処理を開始してから所定時間経過後の時点等）になると（Ｓ１２でＹＥＳ）、処理ユニット２１は、記憶部２６に記憶された位置推定時点ｔｓに至るまでの各時点ｔｉにおける受信ビーコン信号の強度に基づいて各時点ｔｉでの携帯通信装置２０とビーコン機器１０との間の距離ｄ１（ｔｉ）を算出し、各時点ｔｉでの距離ｄ１（ｔｉ）を表す第１距離情報を生成する（Ｓ１３：第１ステップ、第１処理手段）。この第１距離情報は、記憶部２６に記憶される。処理ユニット２１は、また、記憶部２６に検出時刻ｔｉに対応づけて記憶された加速度センサ２７、ジャイロセンサ２８及び地磁気センサ２９それぞれからの検出信号値に基づいて、位置推定時点ｔｓに至るまでの各時点ｔｉにおける携帯通信装置２０の移動距離と回転角度を算出する。処理ユニット２１は、更に、各時点ｔｉでの移動距離及び回転角度に基づいて、各時点ｔｉにおける携帯通信装置２０の相対位置を算出し、その相対位置の時系列的な履歴を表す相対移動経路情報を生成する（Ｓ１４：第２ステップ、第２処理手段）。携帯通信装置２０の相対位置は、例えば、位置推定時刻ｔｓの位置を基準（原点（０，０））とした相対的な位置として算出される。前記相対移動経路情報（各時点ｔｉにおける相対位置を表す）は、記憶部２６に記憶される。
【００７２】
上記携帯通信装置２０の移動距離は、加速度センサ２７からの検出信号値を直接演算処理することにより得ることができる。また、携帯通信装置２０が歩行する利用者によって所持されている場合、例えば、加速度センサ２７からの検出信号値から上下方向の速度変化の回数を計測し、その回数に歩幅（利用者が操作部２５から入力してもよいし、平均的な歩幅を用いてもよい）を乗ずることにより携帯通信装置２０の移動距離を算出することができる。
【００７３】
上述したようにして、ビーコン信号の受信強度に基づいて生成された各時点ｔｉでの当該携帯通信装置２０とビーコン機器１０との間の距離ｄ１（ｔｉ）を表す第１距離情報と、各センサからの検出信号値に基づいて自律的に得られる各時点ｔｉでの移動距離及び回転角度から得られた相対移動経路情報とが記憶部２６に記憶されると、処理ユニット２１は、図４Ｂに示す手順に従って引き続き処理を実行する。
【００７４】
図４Ｂにおいて、処理ユニット２１は、位置推定時点ｔｓにおける仮想的な位置を表す仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を設定する（Ｓ１５）。そして、処理ユニット２１は、その仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）によって表される位置が位置推定時点ｔｓでの位置（最終位置）であるとして、その仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を用いて、前記相対移動経路情報が表す時点ｔｉでの相対位置からその時点ｔｉでの絶対位置を算出する（Ｓ１６、Ｓ１７：第３ステップ、第３処理手段）。処理ユニット２１は、更に、得られた絶対位置とビーコン機器１０の設置位置Ｐ（Ｘｏ，Ｙｏ）との間の距離ｄ２（ｔｉ）（第２距離情報）を演算する（Ｓ１８：第４ステップ、第４処理手段）。なお、ビーコン機器１０の設置位置Ｐ（Ｘｏ，Ｙｏ）の情報は、携帯通信装置２０の記憶部２６に予め記憶されているものであっても、ビーコン機器１０からのビーコン信号に含められているものであってもよい。
【００７５】
処理ユニット２１は、時点ｔｉでの携帯通信装置２０（絶対位置）とビーコン機器１０（設置位置）との間の距離ｄ２（ｔｉ）（第２距離情報）を算出すると、記憶部２６に記憶されている第１距離情報が表す時点ｔｉでの距離ｄ１（ｔｉ）と対応する時点ｔｉでの前記距離ｄ２（ｔｉ）との差分δｉを算出する（Ｓ１９）。そして、処理ユニット２１は、現時点で得られている差分総和Δに新たな時点ｔｉでの差分δｉを加算して、差分総和Δを更新する（Ｓ２０：第５ステップ、第５処理手段）。処理ユニット２１は、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間τ（Ｓ２１でＹＥＳと判定されるまで）について、時点ｔｉをずらしながら（Ｓ１６）、上述した処理（Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ２０）を繰返し実行する。
【００７６】
上述したような処理により、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間τにおける相対移動経路情報から、設定された仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を用いて、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間τにおける各時点ｔｉでの携帯通信装置２０の絶対位置を表す絶対位置情報が生成され（第３ステップ、第３処理手段：Ｓ１７）、各時点ｔｉでの携帯通信装置２０の絶対位置（絶対位置情報）及びビーコン機器１０の設置位置Ｐ（Ｘｏ，Ｙｏ）を用いて、各時点ｉでの携帯通信装置２０とビーコン機器１０との間の距離ｄ２（ｔｉ）が算出され（Ｓ１８）、結果として、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間における各時点ｔｉでの距離ｄ２（ｔｉ）を表す第２距離情報が生成されることになる（第４ステップ、第４処理手段）。
【００７７】
そして、ビーコン信号の受信強度に基づいて得られた、携帯通信装置２０とビーコン機器１０との間の距離を表す前記第１距離情報による各時点ｔｉでの距離ｄ１（ｔｉ）と、携帯通信装置２０において自律的に検出される移動距離及び回転角度に基づいて得られる相対移動経路情報から、位置推定時点ｔｓでの仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を定義することで、得られる絶対位置情報を用いて得られた、携帯通信装置２０とビーコン機器との間の距離を表す第２距離情報による対応する時点ｔｉでの距離ｄ２（ｔｉ）との差分δｉが算出される。そして、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間τにおける各時点ｔｉでの前記差分δｉの総和Δが演算される（Ｓ２０：第５ステップ、第５処理手段）。この差分総和Δは、大きければ大きいほど、同じ携帯通信装置１０とビーコン機器１０との間の距離の推移を表す第１距離情報と第２距離情報との差の程度が大きいことを意味し、一方、小さければ小さいほど、前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が小さいことを意味する。即ち、前記差分総和Δは、前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度を表す差情報として用いることができる。
【００７８】
時点ｔｉをずらしながら、位置推定時刻ｔｓに至るまでの一定時間τについての上述した処理が終了すると（Ｓ２１でＹＥＳ）、処理ユニット２１は、その時点で得られている差分総和Δ（差情報）と、その差情報を得るために用いた絶対位置情報を定義するための仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）とを対にして記憶部２６に記憶させる。そして、前記仮想位置の設定が予め定めた全域について終了したか否か判定され（Ｓ２３）、仮想位置の設定がその全域について終了していなければ（Ｓ２３でＮＯ）、処理ユニット２１は、新たな仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を設定して、前述したのと同様に、その新たな仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）により得られる第２距離情報の生成（Ｓ１７、Ｓ１８）、第１距離情報が表す各時点ｔｉでの距離と前記第２距離情報が表す対応する時点ｔｉでの距離との差分δｉの算出（Ｓ１９）、及び差分総和Δの演算（Ｓ２０）を、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間τについて繰り返し実行する。そして、前記各処理（Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９、２０）が、前記一定期間τについて終了すると（Ｓ２１でＹＥＳ）、処理ユニット２１は、前述したのと同様に、その時点で得られている差分総和Δと、仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）とを対にして記憶部２６に記憶させる。
【００７９】
上述した仮想位置Ｐ（Ｘ，Ｙ）を設定する領域は、携帯通信装置２０が移動可能な範囲であって、ビーコン機器１０から送信されるビーコン信号の受信可能な領域、例えば、距離計測に必要なビーコン信号の受信強度が得られる領域に設定することができる。この場合、第１距離情報（Ｓ１３参照）は、この領域内を移動する携帯通信装置２０において受信されたビーコン信号の信号強度に基づいて演算された各時点ｔｉでの距離を表す。
【００８０】
予め定められた領域において設定される全て仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）についての上述した処理（Ｓ１６〜Ｓ２２）が終了すると（Ｓ２３でＹＥＳ）、処理ユニット２１は、記憶部２６に記憶した差分総和Δのうち、最小の差分総和Δに対応した仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を探索する（Ｓ２４：第６ステップ）。即ち、第１距離情報（Ｓ１３参照）と第２距離情報（Ｓ１８参照）との差の程度が最小となるような絶対位置情報を定める仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）が探索される。そして、処理ユニット２１は、その探索の結果得られた仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を携帯通信装置２０の位置推定時点ｔｓでの推定位置を表す情報として定め、例えば、表示部２４にその情報を所定の形式にて表示（出力）させる（Ｓ２５）。
【００８１】
なお、上述した処理（図４Ａ、図４Ｂ参照）は、仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）に依存して、各時点ｔｉで異なる第１距離情報の距離ｄ１（ｔｉ）と第２距離情報の距離ｄ２（ｔｉ）との差分δ（Ｘ，Ｙ，ｔｉ）の総和Δ（Ｘ，Ｙ）を、一定期間τ（ｔｉ＝ｔ１〜ｔｎ）について
【数１】
2019039877.tif 000003
【数２】
2019039877.tif 000004
に従って演算し、その総和Δ（Ｘ，Ｙ）が最小となる位置（Ｘ，Ｙ）を決める処理に相当する。
【００８２】
上述したような移動する携帯通信装置２０（無線受信機）の位置推定装置（位置推定方法）では、ビーコン信号の受信強度に基づいてビーコン機器１０と携帯通信装置２０との間の各時点ｔｉでの距離を表す第１距離情報が得られる。また、一方、携帯通信装置２０において自律的に得られる移動距離及び回転角度と、位置推定時点ｔｓでの位置を表す情報として定めた仮想位置情報とに基づいて携帯通信装置２０の各時点ｔｉの絶対位置を表す絶対位置情報が定められ、各時点ｔｉでの携帯通信装置２０の絶対位置とビーコン機器１０の設置位置とに基づいて、ビーコン機器１０と携帯通信装置２０との間の各時点ｔｉでの距離を表す第２距離情報が得られる。そして、上記のように異なる手法によって得られた同じビーコン機器１０と携帯通信装置２０との間の距離を表す第１距離情報と第２距離情報との差の程度が最小となるような前記絶対位置情報を定める仮想位置情報が位置推定時点ｔｓでの携帯通信装置２０の推定位置として定められる。
【００８３】
前記第１距離情報と前記第２距離情報との差の程度が最小となるということは、前記第２距離情報が最も確からしい、即ち、この第２距離情報を定める携帯通信装置２０の絶対位置情報が最も確からしいものとすることができるので、その絶対位置情報を定める仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）は、位置推定時点ｔｓでの携帯通信装置２０の推定位置を表す情報として最も確からしいものと考えられる。
【００８４】
このように、上述した携帯通信装置２０の位置推定方法（位置推定装置）によれば、ビーコン信号の受信強度を利用したビーコン機器１０と携帯通信装置２０との間の距離（第１距離情報）と、ビーコン信号の受信強度以外の手段を利用して得られた、同じビーコン機器１０と携帯通信装置１０との間の距離（第２距離情報）とを組み合わせて、移動する携帯通信装置２０の位置を推定しているので、従来の技術に比較して高い精度での位置推定が可能となる。
【００８５】
上述した位置推定方法（位置推定装置）では、ある領域において仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を変化させて第２距離情報を得ていた。これは、図５に示すように、各仮想位置情報Ｐ１（Ｘ，Ｙ）、Ｐ２（Ｘ，Ｙ）、・・・Ｐｊ（Ｘ，Ｙ）に対して決まる絶対位置情報（絶対移動経路）Ｒ１、Ｒ２、・・・Ｒｊのそれぞれに対して第２距離情報（ビーコン機器１０と携帯通信装置２０との間の距離）が生成されることを意味する。ここで、例えば、携帯通信装置２０に地磁気センサ２９が備えられていない場合、絶対的な方位の検出ができない。このような場合、更に、図６に示すように、各仮想位置情報Ｐｊ（Ｘ、Ｙ）に対して決まる絶対位置情報（絶対移動経路）Ｒｊを、例えば、仮想位置情報Ｐｊ（Ｘ，Ｙ）で表される位置を中心にして３６０°の範囲で回転させ、各回転角度での絶対位置情報に対する第２距離情報を処理（差分δｉの算出、差分総和Δの算出、最小差分総和の探索等の処理：図４Ａ、図４Ｂ参照）の対象に加えることにより、携帯通信装置２０の推定位置を精度良く得ることができる。
【００８６】
前述した位置推定方法（位置推定装置）では、第１距離情報と第２距離情報との差の程度を表す差情報として、第１距離情報が表す各時点ｔｉでの距離と第２距離情報が表す対応する時点ｔｉでの距離との差分δｉの総和Δを用いたが、これに限定されない。第１距離情報と第２距離情報との差の程度を表し得るものであれば、他の差に関する情報、例えば、差分δの平均値、差分δの絶対値の和、差分δの２乗和、差分δの中央値等を、第１距離情報と第２距離情報との差の程度を表し得る差情報として用いることができる。
【００８７】
次に、本発明に第２の実施の形態について説明する。
【００８８】
本発明の第２の実施の形態に係る位置推定装置が適用されるシステムは、図７に示すように構成される。
【００８９】
図７において、このシステムは、図１に示すシステムと同様に、所定位置Ｐ（Ｘｏ，Ｙｏ）に設置されたビーコン機器１０ａ（無線送信機）と、ビーコン装置１０ｂから、ＢＬＥの無線通信規則に従って送信されるビーコン信号を受信することのできる携帯通信装置２０（例えば、スマートフォン：無線受信機）とから構成されている。ビーコン機器１０ａは、図１に示すシステムと同様に、図２に示すように、処理ユニット１１、ＢＬＥ通信ユニット１２及び記憶ユニット１３を有している。ＢＬＥユニット１２は、図１に示すシステムの場合と異なり、例えば、２つのアンテナ素子（マイクロストリップアンテナ）を備えおり、各アンテナ素子からビーコン信号が送信される。このＢＬＥ通信ユニット１２（ビーコン機器１０）として、例えば、特許文献１に記載される２つのアンテナ素子を有するビーコン装置を用いることができる。なお、ビーコン機器１０ａのＢＬＥ通信ユニット１２が備えるアンテナ素子の数は、２に限られず、２以上であればよい。ＢＬＥ通信ユニット１２の複数のアンテナ素子からは、識別情報を含む、位相が異なる、送信タイミングが異なる、周波数チャンネルが異なる等、識別可能な状態で複数のビーコン信号が送信される。
【００９０】
このシステムでは、図１に示すシステムと同様に、ビーコン機器１０ａから送信されるビーコン信号を受信する無線受信機として機能する携帯通信装置２０に位置推定装置が構成される。携帯通信装置２０は、図１に示すシステムの場合と同様に、図３に示すように構成されている。この携帯通信装置２０（ＢＬＥ通信ユニット２３）は、ビーコン機器１０から送信される複数のビーコン信号を区別して受信することができる。
【００９１】
位置推定装置が構成される携帯通信装置２０の処理ユニット２１は、例えば、図８Ａ及び図８Ｂに示す手順に従って、自機（携帯通信装置２０）の推定位置を得るための処理を行なう。
【００９２】
図８Ａにおいて、携帯通信装置２０がビーコン機器１０ａから送信される複数のビーコン信号を受信可能な領域を移動している際に、処理ユニット２１は、データ取得処理（Ｓ３１）を行なう。このデータ取得処理では、ＢＬＥ通信ユニット２３に手受信されるビーコン機器１０ａからの複数のビーコン信号それぞれの強度がその受信時刻ｔｉに対応づけて記憶部２６に記憶される。また、加速度センサ２７、ジャイロセンサ２８及び磁気センサ２９のそれぞれからの検出信号値が検出時刻ｔｉ（ビーコン信号の受信時刻ｔｉに対応）に対応づけて記憶部２６に記憶される。移動する携帯通信装置２０の処理ユニット２１は、位置推定時点ｔｓになるまで、前記データ取得処理（Ｓ３１）を継続して行う。
【００９３】
位置推定時点ｔｓ（例えば、利用者が操作部２５の位置推定開始操作を操作した時点、あるいは、推定位置を得るための処理を開始してから所定時間経過後の時点等）になると（Ｓ３２でＹＥＳ）、処理ユニット２１は、記憶部２６に記憶された位置推定時点ｔｓに至るまでの各時点ｔｉにおける受信された複数のビーコン信号それぞれの強度に基づいて、図９に示すように、各時刻ｔｉにおけるビーコン機器１０から見た携帯通信装置２０の方向、つまり、携帯通信装置２０（ＢＬＥ通信ユニット２３）にて受信されるビーコン信号の出発角θ１（ｔｉ）を算出し、各時点ｔｉでの出発角θ１（ｔｉ）を表す第１出発角情報を生成する（Ｓ３３：第１ステップ、第１処理手段）。この第１出発角情報は、記憶部２６に記憶される。処理ユニット２１は、また、記憶部２６に検出時刻ｔｉに対応づけて記憶された加速度センサ２７、ジャイロセンサ２８及び地磁気センサ２９それぞれからの検出信号値に基づいて、図１に示すシステムの場合と同様に、相対位置経路情報を生成し（Ｓ１３：第２ステップ、第２処理手段）、その相対移動経路情報（各時点ｔｉにおける相対位置を表す）を記憶部２６に記憶させる。
【００９４】
上述したようにして、ビーコン信号の受信強度に基づいて生成された各時点ｔｉでの出発角θ１（ｔｉ）を表す第１出発角情報と、各センサからの検出信号値に基づいて自律的に得られる各時点ｔｉでの移動距離及び回転角度から得られた相対移動経路情報とが記憶部２６に記憶されると、処理ユニット２１は、図８Ｂに示す手順に従って引き続き処理を実行する。
【００９５】
図８Ｂにおいて、処理ユニット２１は、位置推定時点ｔｓにおける仮想的な位置を表す仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を設定する（Ｓ３５）。そして、処理ユニット２１は、その仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）によって表される位置が位置推定時点ｔｓでの位置（最終位置）であるとして、その仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を用いて、前記相対移動経路情報が表す時点ｔｉでの相対位置からその時点ｔｉでの絶対位置を算出する（Ｓ３６、Ｓ３７：第３ステップ、第３処理手段）。処理ユニット２１は、更に、得られた絶対位置とビーコン機器１０ａの設置位置Ｐ（Ｘｏ，Ｙｏ）とに基づいて、ビーコン機器１０ａから見た携帯通信装置２０の方向、即ち、出発角θ２（ｔｉ）を演算する（Ｓ１８：第４ステップ、第４処理手段）。
【００９６】
処理ユニット２１は、時点ｔｉでの出発角θ２（ｔｉ）（第２出発角情報）を算出すると、記憶部２６に記憶されている第１出発角情報が表す時点ｔｉでの出発角θ１（ｔｉ）と対応する時点ｔｉでの前記出発角θ２（ｔｉ）との差分δｉを算出する（Ｓ３９）。そして、処理ユニット２１は、現時点で得られている差分総和Δに新たな時点ｔｉでの差分δｉを加算して、差分総和Δを更新する（Ｓ４０：第５ステップ、第５処理手段）。処理ユニット２１は、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間τ（Ｓ２１でＹＥＳと判定されるまで）について、時点ｔｉをずらしながら（Ｓ１６）、上述した処理（Ｓ３７、Ｓ３８、Ｓ３９、Ｓ４０）を繰返し実行する。
【００９７】
上述したような処理により、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間τにおける相対移動経路情報から、設定された仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を用いて、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間τにおける各時点ｔｉでの携帯通信装置２０の絶対位置を表す絶対位置情報が生成され（第３ステップ、第３処理手段：Ｓ１７）、各時点ｔｉでの携帯通信装置２０の絶対位置（絶対位置情報）及びビーコン機器１０の設置位置Ｐ（Ｘｏ，Ｙｏ）を用いて、各時点ｉでのビーコン機器１０ａから見た携帯通信装置２０の方向を表す出発角θ２（ｔｉ）が算出され（Ｓ３８）、結果として、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間における各時点ｔｉでの出発角θ２（ｔｉ）を表す第２出発角情報が生成されることになる（第４ステップ、第４処理手段）。
【００９８】
そして、ビーコン信号に基づいて得られたビーコン機器１０ａから見た携帯通信装置２０の方向を表す出発角につての第１出発角情報の各時点ｔｉでの出発角θ１（ｔｉ）と、携帯通信装置２０において自律的に検出される移動距離及び回転角度に基づいて得られる相対移動経路情報から、位置推定時点ｔｓでの仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を定義することで、得られる絶対位置情報を用いて得られた、ビーコン機器１０ａから見た携帯通信装置２０の方向を表す出発角についての第２距離情報の時点ｔｉでの出発角θ２（ｔｉ）との差分δｉが算出される。そして、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間τにおける各時点ｔｉでの前記差分δｉの総和Δが演算される（Ｓ４０：第５ステップ、第５処理手段）。前述した第１の実施の形態の場合と同様に、この差分総和Δは、大きければ大きいほど、同じビーコン機器１０ａから見た携帯通信装置１０の方向の推移を表す第１出発角情報と第２出発角情報との差の程度が大きいことを意味し、一方、小さければ小さいほど、前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度が小さいことを意味する。即ち、前記差分総和Δは、前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度を表す差情報として定めることができる。
【００９９】
時点ｔｉをずらしながら、位置推定時刻ｔｓに至るまでの一定時間τについての上述した処理が終了すると（Ｓ４１でＹＥＳ）、処理ユニット２１は、その時点で得られている差分総和Δ（差情報）と、その差情報を得るために用いた絶対位置情報を定義するための仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）とを対にして記憶部２６に記憶させる。そして、前記仮想位置の設定が第１の実施の形態の場合と同様に予め定めた全域について終了したか否か判定され（Ｓ４３）、仮想位置の設定がその全域について終了していなければ（Ｓ４３でＮＯ）、処理ユニット２１は、新たな仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を設定して、前述したのと同様に、その新たな仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）により得られる第２出発角情報の生成（Ｓ３７、Ｓ３８）、第１出発角情報が表す各時点ｔｉでの出発角と前記第２出発角情報が表す対応する時点ｔｉでの出発角との差分δｉの算出（Ｓ３９）、及び差分総和Δの演算（Ｓ４０）を、位置推定時点ｔｓに至るまでの一定期間τについて繰り返し実行する。そして、前記各処理（Ｓ３７、Ｓ３８、Ｓ３９、４０）が、前記一定期間τについて終了すると（Ｓ４１でＹＥＳ）、処理ユニット２１は、前述したのと同様に、その時点で得られている差分総和Δと、仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）とを対にして記憶部２６に記憶させる。
【０１００】
予め定められた領域において設定される全て仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）についての上述した処理（Ｓ３６〜Ｓ４２）が終了すると（Ｓ４３でＹＥＳ）、処理ユニット２１は、記憶部２６に記憶した差分総和Δのうち、最小の差分総和Δに対応した仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を探索する（Ｓ４４：第６ステップ）。即ち、第１出発角情報（Ｓ３３参照）と第２出発角情報（Ｓ３８参照）との差の程度が最小となるような絶対位置情報を定める仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）が探索される。そして、処理ユニット２１は、その探索の結果得られた仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）を携帯通信装置２０の位置推定時点ｔｓでの推定位置を表す情報として定め、例えば、表示部２４にその情報を所定の形式にて表示（出力）させる（Ｓ４５）。
【０１０１】
なお、上述した処理（図８Ａ、図８Ｂ参照）は、仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）に依存して、各時点ｔｉで異なる第１出発角情報の出発角θ１（ｔｉ）と第２出発角情報の出発角θ２（ｔｉ）との差分δ（Ｘ，Ｙ，ｔｉ）の総和Δ（Ｘ，Ｙ）を、一定期間τ（ｔｉ＝ｔ１〜ｔｎ）について
【数３】
2019039877.tif 000005
【数４】
2019039877.tif 000006
に従って演算し、その総和Δ（Ｘ，Ｙ）が最小となる位置（Ｘ，Ｙ）を決める処理に相当する。
【０１０２】
上述したような移動する携帯通信装置２０（無線受信機）の位置推定装置（位置推定方法）では、ビーコン信号に基づいてビーコン機器１０ａから見た携帯通信装置２０の各時点ｔｉでの方向を表す第１出発角情報が得られる。また、一方、携帯通信装置２０において自律的に得られる移動距離及び回転角度と、位置推定時点ｔｓでの位置を表す情報として定めた仮想位置情報とに基づいて携帯通信装置２０の各時点ｔｉの絶対位置を表す絶対位置情報が定められ、各時点ｔｉでの携帯通信装置２０の絶対位置とビーコン機器１０ａの設置位置とに基づいて、ビーコン機器１０ａから見た携帯通信装置２０の各時点ｔｉでの方向を表す第２出発角情報が得られる。そして、上記のように異なる手法によって得られた同じビーコン機器１０ａから見た携帯通信装置２０の方向を表す第１出発角情報と第２出発角情報との差の程度が最小となるような前記絶対位置情報を定める仮想位置情報が位置推定時点ｔｓでの携帯通信装置２０の推定位置として定められる。
【０１０３】
前記第１出発角情報と前記第２出発角情報との差の程度が最小となるということは、前記第２出発角情報が最も確からしい、即ち、この第２出発角情報を定める携帯通信装置２０の絶対位置情報が最も確からしいものとすることができるので、その絶対位置情報を定める仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）は、位置推定時点ｔｓでの携帯通信装置２０の推定位置を表す情報として最も確からしいものと考えられる。
【０１０４】
このように、上述した携帯通信装置２０の位置推定方法（位置推定装置）によれば、ビーコン信号を利用したビーコン機器１０ａから見た携帯通信装置２０の方向（第１出発角情報）と、ビーコン信号以外の手段を利用して得られた、同じビーコン機器１０ａから見た携帯通信装置１０の方向（第２出発角情報）とを組み合わせて、移動する携帯通信装置２０の位置を推定しているので、従来の技術に比較して高い精度での位置推定が可能となる。
【０１０５】
前述した各実施の形態に係る位置推定装置が適用されるシステムは、単一のビーコン機器１０、１０ａが用いられるものであったが、複数のビーコン機器を用いることもできる。
【０１０６】
例えば、図１０に示すシステムは、所定の位置に設置された２つのビーコン機器、第１ビーコン機器１０（１）及び第２ビーコン機器１０（２）と、位置推定装置が構成される携帯通信装置２０とによって構成されている。このシステムでは、第１ビーコン機器１０（１）と携帯通信装置２０との関係で、前述したのと同様（図４Ａ、図４Ｂ参照）の処理により、第１ビーコン機器１０（１）からのビーコン信号に基づいて、各時点ｔｉでの第１ビーコン機器１０（１）と携帯通信装置１０との間の距離ｄ１１（ｔｉ）を表す第１距離情報が生成される。また、携帯通信装置２０において自律的に得られる移動距離及び回転角度と、位置推定時点ｔｓでの位置を表す情報として定めた仮想位置情報とに基づいて携帯通信装置２０の各時点ｔｉの絶対位置を表す絶対位置情報が定められ、各時点ｔｉでの携帯通信装置２０の絶対位置と第１ビーコン機器１０（１）の設置位置とに基づいて、ビーコン機器１０と携帯通信装置２０との間の各時点ｔｉでの距離ｄ１２（ｔｉ）を表す第２距離情報が生成される。そして、第１距離情報の各時点ｔｉでの距離ｄ１１（ｔｉ）と第２距離情報の対応する時点ｔｉでの距離ｄ１２（ｔｉ）との差分δ１ｉが算出される。
【０１０７】
また、第２ビーコン機器１０（２）と携帯通信装置２０との関係でも同様に、前述したのと同様（図４Ａ、図４Ｂ参照）の処理により、第２ビーコン機器１０（２）からのビーコン信号に基づいて、各時点ｔｉでの第１ビーコン機器１０（２）と携帯通信装置１０との間の距離ｄ２１（ｔｉ）を表す第１距離情報が生成される。そして、第１距離情報の各時点ｔｉでの距離ｄ２１（ｔｉ）と前記第２距離情報の対応する時点ｔｉでの距離ｄ２２（ｔｉ）との差分δ２ｉが算出される。このように、第１ビーコン機器１０（１）と携帯通信装置２０との関係で得られる前記差分δ１ｉと、第２ビーコン機器１０（２）と携帯通信装置２０との関係で得られる前記差分δ２ｉとの総和Δが最小になるような携帯通信装置２０の絶対位置情報（絶対移動経路）を定める仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）が、携帯通信装置２０の位置推定時点ｔｓ（所定時点）での推定位置を表す情報として定められる。
【０１０８】
図１１に示すシステムは、所定の位置に設置された２つのビーコン機器、第１ビーコン機器１０ａ（１）及び第２ビーコン機器１０ａ（２）と、位置推定装置が構成される携帯通信装置２０とによって構成されている。第１ビーコン機器１０ａ（１）及び第２ビーコン機器１０ａ（２）のそれぞれは、図７に示すシステムと同様に、複数のアンテナ素子（例えば、２つのアンテナ素子）を有している。このシステムでは、前述した図８Ａ及び図８Ｂに示す手順に基本的に同じである、図１２Ａ〜図１２Ｃに示す手順に従った処理により携帯通信装置２０の推定位置を表す情報が定められる。
【０１０９】
具体的には、第１ビーコン機器１０ａ（１）と移動する携帯通信装置２０との関係で、第１ビーコン機器１０ａからのビーコン信号に基づいて各時点ｔｉでの第１ビーコン機器１０ａ（１）から見た携帯通信装置１０の方向を表す第１出発角情報（θ１１（ｔｉ））が生成される（Ｓ５１，Ｓ５２、Ｓ５３）。また、携帯通信装置２０において自律的に得られる移動距離及び回転角度と、位置推定時点ｔｓでの位置を表す情報として定めた仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）とに基づいて携帯通信装置２０の各時点ｔｉの絶対位置を表す絶対位置情報が定められ（Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ５４、Ｓ５５、Ｓ５６、Ｓ５７、Ｓ５８）、各時点ｔｉでの携帯通信装置２０の絶対位置と第１ビーコン機器１０ａ（１）の設置位置とに基づいて、ビーコン機器１０から見た携帯通信装置２０の各時点ｔｉでの方向を表す第２出発角情報（θ１２（ｔｉ））が生成される（Ｓ５９）。そして、第１出発角情報の各時点ｔｉでの出発角θ１１（ｔｉ）と第２出発角情報の対応する時点ｔｉでの出発角θ１２（ｔｉ）との差分δ１ｉが算出される（Ｓ６０）。
【０１１０】
また、第２ビーコン機器１０（２）と携帯通信装置２０との関係でも同様に、第２ビーコン機器１０ａ（２）からのビーコン信号に基づいて、各時点ｔｉでの第２ビーコン機器１０（２）から見た携帯通信装置１０の方向を表す第１距離情報（θ２１（ｔｉ））が生成される（Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ５３）。そして、第１距離情報の各時点ｔｉでの出発角θ２１（ｔｉ）と前記第２距離情報の対応する時点ｔｉでの出発角θ２２（ｔｉ）との差分δ２ｉが算出される（Ｓ５５〜Ｓ６０）。このように、第１ビーコン機器１０ａ（１）と携帯通信装置２０との関係で得られる前記差分δ１ｉと、第２ビーコン機器１０（２）と携帯通信装置２０との関係で得られる前記差分δ２ｉとの総和Δが最小になるような携帯通信装置２０の絶対位置情報（絶対移動経路）を定める仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）が、携帯通信装置２０の位置推定時点ｔｓ（所定時点）での推定位置を表す情報として定められる（Ｓ６１〜Ｓ６７）。
【０１１１】
なお、上述した処理（図１２Ａ〜図１２Ｃ）は、ビーコン機器１０に依存するとともに仮想位置情報Ｐ（Ｘ，Ｙ）に依存して、各時点ｔｉで異なる第１出発角情報の出発角θｋ１（ｔｉ）と第２出発角情報の出発角θｋ２（ｔｉ）との差分δｋの総和Δ（Ｘ，Ｙ）を、一定期間τ（ｔｉ＝ｔ１〜ｔｎ）及び各ビーコン機器ｋについて
【数５】
2019039877.tif 000007
【数６】
2019039877.tif 000008
に従って演算し、その総和Δ（Ｘ，Ｙ）が最小となる位置（Ｘ，Ｙ）を決める処理に相当する。ここで、Ｋは、ビーコン機器の総数である。
【０１１２】
上述したように複数のビーコン機器１０（１）、１０（２）（１０ａ（１），１０ａ（２）を用いる場合、携帯通信装置１０の位置の推定を更に精度良く行うことができる。
【０１１３】
上述した位置推定装置（位置推定方法）は、携帯通信装置２０に構成されたが、これに限定されない。図４Ａ及び図４Ｂに示す処理、図８Ａ及び図８Ｂに示す処理、及び図１２Ａ乃至図１２Ｃに示す処理のそれぞれは、例えば、携帯通信装置２０から各種の情報が提供される他の装置（例えば、パソコン、サーバ、）において行なうことができる。
【０１１４】
また、前述した例では、ビーコン信号を送信するビーコン機器１０が所定の位置に設置されるものであったが、ビーコン信号を受信する無線受信機が所定位置に固定設置され、ビーコン信号を送信するビーコン機器１０（無線送信機）が移動するものであってもよい。この場合、上述したのと同様の情報処理により、移動するビーコン機器１０（無線送信機）の推定位置を表す情報（仮想位置情報）を定めることができる。
【０１１５】
上述した位置推定方法により移動する無線受信機（移動通信装置２０）の位置推定の実験を行った。この実験は、図１３に示すような実験環境において行なわれた。
【０１１６】
図１３に示す実験環境では、幅４ｍの正方形の観測範囲の四隅に無線信号送信機としてのビーコン機器１０ａ（１）、１０ａ（２），１０ａ（３）、１０ａ（４）設置した。各ビーコン機器１０ａ（１）〜１０ａ（４）は、３素子のマイクロストリップアンテナを備え、観測範囲の中央にアンテナアレー正面が向くように配置した。各ビーコン機器１０ａ（１）〜１０ａ（４）は、ビーコン信号（送信信号）はＢＬＥの無線通信規則に従って送信した。無線受信機として、ＢＬＥの無線通信規則に従った信号の受信が可能であるスマートフォンを用いた。スマートフォンは、加速度センサ、ジャイロセンサ及び地磁気センサを備えている。
【０１１７】
無線受信機（スマートフォン）は無線送信機（ビーコン機器）から送信された信号を受信し，その受信信号の無線送信機からの出発角度を計算し，その全無線送信機からの信号の出発角を計算する。被験者は図のように観測範囲の内側を時計回りに正方形の軌跡Ｒを描くように歩行する。その間、スマートフォンを片手に保持し閲覧する姿勢を取った。相対移動経路を計算するために，加速度センサで上下方向の振動を検出し，検出した振動を用いて歩数を数え，歩数に予め測定しておいた歩幅を乗算することで移動距離を計算した。さらに，地磁気センサを用いて地磁気を測定しスマートフォンの方位を計算した。移動距離と方位の情報を合わせることで、相対移動経路を求めた。
【０１１８】
図１４は、位置推定誤差の累積確率分布を表している。位置推定誤差とは，正方形のルートＲを歩行し最終地点の位置について、推定位置と実際の位置の距離を求めたものである。この試行を３０回繰り返し、累積確率分布を求めた。比較のために従来法として、４か所の無線送信機からの出発角を計算し，三角法によって位置を推定した結果Ｒｆも示す。これより，本発明に係る位置値推定方法に従った位置累積誤差の性能Ｑは、従来法による位置累積誤差の性能Ｒｆに比べて飛躍的に位置推定精度が向上することが確認できた。
【０１１９】
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明に係る位置推定方法は、比較的容易に高い精度にて位置推定を行なうことができるという効果を有し、所定位置に設置された無線通信装置（無線送信機、または無線受信機）と所定の通信規則に従って通信を行なう無線通信装置（無線送信機、または無線受信機）の位置を推定する位置推定方法として有用である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０  ビーコン機器（無線送信機）
１１  処理ユニット
１２  ＢＬＥ通信ユニット
１３  記憶ユニット１３
２０  携帯通信装置（無線受信機）
２１  処理ユニット
２２  移動体通信ユニット
２３  ＢＬＥ通信ユニット
２４  表示部
２５  操作部
２６  記憶部
２７  加速度センサ
２８  ジャイロセンサ
２９  地磁気センサ
【図１】
2019039877.tif 000009
【図２】
2019039877.tif 000010
【図３】
2019039877.tif 000011
【図４Ａ】
2019039877.tif 000012
【図４Ｂ】
2019039877.tif 000013
【図５】
2019039877.tif 000014
【図６】
2019039877.tif 000015
【図７】
2019039877.tif 000016
【図８Ａ】
2019039877.tif 000017
【図８Ｂ】
2019039877.tif 000018
【図９】
2019039877.tif 000019
【図１０】
2019039877.tif 000020
【図１１】
2019039877.tif 000021
【図１２Ａ】
2019039877.tif 000022
【図１２Ｂ】
2019039877.tif 000023
【図１２Ｃ】
2019039877.tif 000024
【図１３】
2019039877.tif 000025
【図１４】
2019039877.tif 000026