(57)【要約】【課題】電波の発信源からの距離にかかわらず、電波の強度を正確に推定することができる、測位のための装置及びプログラムを提供する。【解決手段】測位のための装置１００は、電波発信装置の一例であるビーコンから発信された電波の、所望の位置における電波強度を推定する測位のための装置であって、ビーコンからの距離に応じた区間を、距離の変化に対する電波強度値の変化率が閾値未満の第１の区間と、電波強度値の変化率が閾値以上であり、第１の区間よりもビーコンに近い第２の区間とに分割し、さらに第２の区間を複数の区間に分割し、分割した区間毎に、ビーコンに近い区間ほど値が大きくなる空間伝搬係数ｎの値を切り替えて、ビーコンと電波強度を推定する推定対象地点との距離と、空間伝搬係数ｎとに基づいた１つの式で表される電波伝搬モデルにより、推定対象地点の電波強度を推定する電場推定部３４を有する電波強度推定装置１０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波発信装置から発信された電波の、所望の位置における電波強度を推定する測位のための装置であって、
前記電波発信装置からの距離に応じた  区間を、前記距離の変化に対する電波強度値の変化率が閾値未満の第１の区間と、前記電波強度値の変化率が閾値以上であり、前記第１の区間よりも前記電波発信装置に近い第２の区間とに分割し、さらに前記第２の区間を複数の区間に分割し、分割した区間毎に、前記電波発信装置に近い区間ほど値が大きくなる空間伝搬係数の値を切り替えて、前記電波発信装置と電波強度を推定する推定対象地点との距離と、前記空間伝搬係数とに基づいた１つの式で表される電波伝搬モデルにより、前記推定対象地点の電波強度を推定する電場推定部を備えた、
測位のための装置。
【請求項２】
前記電場推定部が推定した前記推定対象地点の電波強度と、前記推定対象地点の電波強度の実測値とに基づいて、前記推定対象地点の測位を行う測位部をさらに備えた、
請求項１に記載の測位のための装置。
【請求項３】
前記第２の区間は、前記電波発信装置に近いほど短い区間に分割される、
請求項１または請求項２に記載の測位のための装置。
【請求項４】
前記電波伝搬モデルは、前記電波発信装置が発信する電波の最大電波出力をＫ、前記電波発信装置と前記推定対象地点との距離をｄ、前記空間伝搬係数をｎとした場合、電波強度値であるＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）を導出する下記（１）式の右辺を少なくとも含む式で表される、
ＲＳＳＩ＝Ｋ−ｎ×ｌｏｇ１０ｄ      ・・・（１）
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の測位のための装置。
【請求項５】
位置が既知の実測地点の各々において前記電波発信装置の電波の強度を実測した実測値を用いて、前記空間伝搬係数を最適化することにより前記電波伝搬モデルを最適化する最適化部をさらに備えた、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の測位のための装置。
【請求項６】
前記最適化部は、電波強度を実測した少なくとも２以上の実測地点に関する電波強度の実測値についての、前記電波伝搬モデルから導出した電波強度値との差分の総和を表す最適化関数を最小化するように、前記実測地点と前記電波発信装置との距離に係る前記空間伝搬係数を導出することにより、前記電波伝搬モデルを最適化する、
請求項５に記載の測位のための装置。
【請求項７】
前記最適化部は、さらに、前記電波発信装置と前記実測地点の距離が近いほど大きな重み付けを行って前記電波伝搬モデルを最適化する、
請求項６に記載の測位のための装置。
【請求項８】
コンピュータを、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の測位のための装置の各部として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、測位のための装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビーコンやＷｉＦｉ（登録商標）の電波強度値を利用して、ユーザの位置を測位して得られた位置情報を利用した様々なサービスが開発されており、位置情報の重要性が高まっている。ユーザの位置を測位する方法として、ＧＰＳ（Global Positioning System）の電波が届かない屋内等では、複数の測位用ビーコンの電波を用いたフィンガープリントと呼ばれる、電波の強度を表す電場マップを用いた測位方法がある。
【０００３】
上記測位方法に用いる電場マップを構築する方法として、例えば非特許文献１には、屋外において、ビルや壁等の障害物による遮断や反射等の影響を考慮して、トレーニングデータから電場マップを構築する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「無線電波測位手法における障害物を考慮した電波マップの構築」、桑原雅明、西尾信彦、マルチメディア、分散、協調とモバイル（DICOMO2008)シンポジウム、平成２０年７月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電場マップの構築には、電波を発信するビーコン等の発信源からの距離に応じた電波の減衰を表す、電波伝搬モデルが用いられる。この電波伝搬モデルが不適切であると、電波の強度を正確に推定することができない。例えば、非特許文献１の手法では、電波の発信源に近付くほど、電波の強度を正確に推定できないという問題が生じる場合があった。
【０００６】
本開示は上記問題点を考慮してなされたものであり、電波の発信源からの距離にかかわらず、電波の強度を正確に推定することができる、測位のための装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本開示の第１の態様の測位のための装置は、電波発信装置から発信された電波の、所望の位置における電波強度を推定する測位のための装置であって、前記電波発信装置からの距離に応じた区間を、前記距離の変化に対する電波強度値の変化率が閾値未満の第１の区間と、前記電波強度値の変化率が閾値以上であり、前記第１の区間よりも前記電波発信装置に近い第２の区間とに分割し、さらに前記第２の区間を複数の区間に分割し、分割した区間毎に、前記電波発信装置に近い区間ほど値が大きくなる空間伝搬係数の値を切り替えて、前記電波発信装置と電波強度を推定する推定対象地点との距離と、前記空間伝搬係数とに基づいた１つの式で表される電波伝搬モデルにより、前記推定対象地点の電波強度を推定する電場推定部を備える。
【０００８】
本開示の第２の態様の測位のための装置は、第１の態様の測位のための装置において、前記電場推定部が推定した前記推定対象地点の電波強度と、前記推定対象地点の電波強度の実測値とに基づいて、前記推定対象地点の測位を行う測位部をさらに備える。
【０００９】
本開示の第３の態様は、第１の態様または第２の態様の測位のための装置において、前記第２の区間は、前記電波発信装置に近いほど短い区間に分割される。
【００１０】
本開示の第４の態様は、第１の態様から第３の態様のいずれか１態様の測位のための装置において、前記電波伝搬モデルは、前記電波発信装置が発信する電波の最大電波出力をＫ、前記電波発信装置と前記推定対象地点との距離をｄ、前記空間伝搬係数をｎとした場合、電波強度値であるＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）を導出する下記（１）式の右辺を少なくとも含む式で表される、
ＲＳＳＩ＝Ｋ−ｎ×ｌｏｇ１０ｄ      ・・・（１）。
【００１１】
本開示の第５の態様は、第１の態様から第４の態様のいずれか１態様の測位のための装置において、位置が既知の実測地点の各々において前記電波発信装置の電波の強度を実測した実測値を用いて、前記空間伝搬係数を最適化することにより前記電波伝搬モデルを最適化する最適化部をさらに備える。
【００１２】
本開示の第６の態様は、第５の態様の測位のための装置において、前記最適化部は、電波強度を実測した少なくとも２以上の実測地点に関する電波強度の実測値についての、前記電波伝搬モデルから導出した電波強度値との差分の総和を表す最適化関数を最小化するように、前記実測地点と前記電波発信装置との距離に係る前記空間伝搬係数を導出することにより、前記電波伝搬モデルを最適化する。
【００１３】
本開示の第７の態様は、第６の態様の測位のための装置において、前記最適化部は、さらに、前記電波発信装置と前記実測地点の距離が近いほど大きな重み付けを行って前記電波伝搬モデルを最適化する。
【００１４】
上記目的を達成するために、本開示の第８の態様のプログラムは、コンピュータを、第１の態様〜第７の態様のいずれか１態様に記載の測位のための装置の各部として機能させるためのものである。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、電波の発信源からの距離にかかわらず、電波の強度を正確に推定することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態における電波伝搬モデルの一例を示すグラフである。
【図２】実施形態における電波伝搬モデルの一例を説明するためのグラフである。
【図３】実施形態における実電場マップの導出の一例を説明するための図である。
【図４】実施形態における電波強度推定装置の構成の一例を示す構成図である。
【図５】実施形態における電場推定部が実行する電波伝搬モデル導出ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】実施形態における電波強度推定装置が実行する電場マップ導出ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図７】実施形態における電波強度推定装置により導出された実電場マップの表示の一例を示す図である。
【図８】実施形態における電波強度推定装置により導出された実電場マップの表示の他の例を示す図である。
【図９】実施形態における電波強度推定装置により導出された理論電場マップの表示の一例を示す図である。
【図１０】実施形態における測位のための装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１１】実施形態における電波強度推定装置の実装例を示す構成図である。
【図１２】電波伝搬モデルによる電波強度値の近似について説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明を限定するものではない。以下では一例として、電波発信装置が、自装置を識別するためのビーコンＩＤ（Identification）を含むビーコン信号を送信するビーコン（Beacon）である場合について説明するが、電波発信装置はビーコンに限定されるものではない。このようなビーコン信号としては、例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）信号、及びＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）信号等を用いることができる。
【００１８】
まず、本開示の電波伝搬モデルについて説明する。
【００１９】
一般的に、ビーコンから離れた地点におけるビーコン信号の電波強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）は、下記（１）式で表される電波伝搬モデルで示される。なお、下記（１）式における「ｄ」は、ビーコンの設置位置からの距離（ｄ＞０）であり、「Ｋ」はビーコンの最大電波出力であり、「ｎ」は空間伝搬係数であり、「Ｃ」は、定数項である。
【００２０】
ＲＳＳＩ＝Ｋ−（ｎ×ｌｏｇ１０ｄ−Ｃ）  ・・・（１）
【００２１】
上記「Ｋ」は、既知の値であり、「ｎ」及び「Ｃ」は、環境によって変化するモデル係数である。実測点のプロットに最もフィットするようなｎ及びＣの組合せは、最小二乗法等様々な方法で導出することができる。導出したモデル係数（ｎ，Ｃ）により定義された上記（１）式の電波伝搬モデルで、電波強度の実測値（以下、単に「実測値」という場合がある）を繋いで得られる電波伝搬曲線を近似することにより、実測点以外の様々な地点における電波強度を導出することが可能となる。
【００２２】
図１２には、ビーコンからの距離と、電波強度との関係を表したグラフを示す。図１２には、ビーコンからの距離が異なる、８つの地点における電波強度の実測値のグラフの一例と、上記（１）式の電波伝搬モデルにより導出される電波強度値のグラフの一例が示されている。
【００２３】
図１２に示すように、ビーコンからの距離が短くなるほど、換言するとビーコンに近付くほど、実測値と、電波伝搬モデルにより導出される電波強度値との乖離が大きくなる傾向がある。すなわち、図１２に示した場合では、ビーコン付近の地点については、実際の電波強度を、一つの電波伝搬モデルにより適切に電波伝搬曲線を近似することができない。
【００２４】
一般に、電波伝搬モデルをユーザの位置を測位するための測位のための装置に適用する場合、電波伝搬モデルにおいて電波強度の変化率が大きい、ビーコンから一定の範囲内の距離（ビーコン付近）に対して利用される。そのため、ビーコン付近における電波伝搬モデルの近似精度は、測位精度に多大な影響を与える。
【００２５】
そこで、本開示では、電波伝搬モデルの近似精度が低下するビーコン付近の区間を複数の区間に分割し、分割した区間毎に、実測値を用いて導出されたモデル係数（ｎ，Ｃ）を用いた電波伝搬モデルを適用する。例えば、図１に示したように電波強度の実測値が得られた場合、まず、電波強度値の変化率が比較的大きい、ビーコンからの距離がｄ０〜ｄ２（ｄ０＜ｄ２）の区間と、電波強度値の変化率が比較的小さい、ビーコンからの距離がｄ２〜ｄ３（ｄ２＜ｄ３）の区間とに分割する。さらに、ビーコンからの距離がｄ０〜ｄ２の区間について、複数の区間（区間ｄ０〜ｄ１、及び区間ｄ１〜ｄ２の２つの区間）に分割する。そして、区間毎に、上記（１）式におけるモデル係数（ｎ，Ｃ）を導出して電波伝搬曲線を近似した電波伝搬モデルを定義する。ここで、区間ｄ０〜ｄ１の空間伝搬係数をｎ１、区間ｄ１〜ｄ２の空間伝搬係数をｎ２、及び区間ｄ２〜ｄ３の空間伝搬係数をｎ３とすると、空間伝搬係数ｎ１は空間伝搬係数ｎ２よりも大きく、空間伝搬係数ｎ２は空間伝搬係数ｎ３よりも大きい（ｎ１＞ｎ２＞ｎ３）という関係が成り立つ。すなわち、ビーコンに近い区間ほど、空間伝搬係数ｎの値が大きくなる。例えば、下記（２）式の関係が成り立つ。
【００２６】
ｎ１＝ｎ３＋０．２
ｎ２＝ｎ３＋０．０４      ・・・（２）
【００２７】
このような空間伝搬係数ｎ１、ｎ２、ｎ３により上記（１）式の電波伝搬モデルを定義することにより、図１に示すように、区間毎に電波伝搬モデルにより導出される電波強度値と、実測値との乖離が抑制され、電波伝搬モデルによる近似精度が向上する。
【００２８】
一方、区間ｄ２〜ｄ３において適用する空間伝搬係数ｎ３により定義された電波伝搬モデルで全ての区間における電波強度値を導出した場合、図２に示すように、ビーコン付近（区間ｄ０〜ｄ２）では、実測値と、電波伝搬モデルにより導出される電波強度値との乖離が大きくなる。
【００２９】
従って、本開示では、上述したように、ビーコンからの距離に応じた区間を電波強度値の変化率が比較的大きい区間と、電波強度値の変化率が比較的小さい区間とに分割し、さらに電波強度値の変化率が比較的小さい区間内を複数の区間に分割し、区間毎に電波伝搬モデルに適用する空間伝搬係数ｎの値（図１では、ｎ１〜ｎ３）を切り替える。
【００３０】
なお、空間伝搬係数を切り替えるための区間は、ビーコンに近くなるほど短い区間とすることが好ましい。ビーコンに近くなるほど、電波強度値の変化率（電波伝搬曲線の曲率）が大きくなるため、空間伝搬係数を切りかえる区間を短くすることにより、電波伝搬曲線の近似精度がより高くなる。
【００３１】
なお、空間伝搬係数を切り替えるための区間分割の方法としては、例えば、電波伝搬曲線との近似誤差の二乗和が最小になる基準に従って、区間分割数を変更して、誤差が最小となるように、自動的に最小の分割数に区間分割数を決定する方法が挙げられる。また例えば、区間分割の方法としては、電波伝搬曲線の曲率の変化に注目し、変化率が閾値以上となった地点で分割する方法が挙げられる。この方法の場合、電波強度値の変化率が比較的大きい区間と、電波強度値の変化率が比較的小さい区間とに分割する際に用いる閾値と、電波強度値の変化率が比較的小さい区間内において空間伝搬係数を切り替える区間を分割する際に用いる閾値とを異ならせることが好ましい。
【００３２】
次に、上記本開示の電波伝搬モデルを用いた、電場マップの導出について説明する。本実施形態では、シミュレーション条件に応じた屋内等の所望の領域における電波強度値の実測値に基づいて、所望の領域内における実際の電場を推定した電場マップ（以下、「実電場マップ」という）を導出する。ある領域における電場は、その領域を構成する建物等の構造（形状及び材質等）や、領域内を遮蔽する物（壁や棚等）等の要因によって変化する。本実施形態では、実電場マップの導出対象となる領域（以下、「導出対象領域」という）における、これらの要因をシミュレーション条件としている。
【００３３】
本実施形態では、まず、ビーコンの電波強度の実測値と、電波伝搬モデルとから構成される、下記（３）式により示される評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）を準ニュートン法等により最小化するモデル係数（ｎ，Ｃ）を、導出対象領域内に設けられたビーコン毎に推定することにより、ビーコン毎の電波伝搬モデルを最適化する。なお、下記（３）式における「α」は、電波伝搬モデルから導出した電波強度値であり、「β」は、導出対象領域内の特定の地点における特定のビーコンの電波強度であり、先（左側）の「Σ」は、電波強度を実測した全ての実測地点に関する総和を表し、後（右側）の「Σ」は、ある実測地点における電波強度の実測値毎の総和を表している。
【００３４】
ｆ（ｎ，Ｃ）＝ΣΣ（α−β）２        ・・・（３）
【００３５】
図３を参照して、ビーコン毎の電波伝搬モデルを最適化する方法の一例について詳細に説明する。図３は、導出対象領域内に設けられた複数のビーコンのうちのビーコンＢ１の電波強度に基づく電場範囲内にある４つの地点（地点Ａ１〜Ａ４）において、ビーコンＢ１の電波強度値を実測した場合を例示している。
【００３６】
まず、地点Ａ１について、初期値のモデル係数（ｎ，Ｃ）を適用して電波伝搬モデルから導出した電波強度値をαとし、他のビーコンの電波の影響を受けていない状態における、地点Ａ１におけるビーコンＢ１の電波強度の実測値をβとし、（α−β）の二乗を導出する。地点Ａ２〜Ａ４についても同様に（α−β）の二乗を導出し、これらを加算して評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）を導出する。次いで、モデル係数（ｎ，Ｃ）を初期値から変化させて同様に、地点Ａ１〜Ａ４における（α−β）の二乗を加算して評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）を導出する。さらに、導出した評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）同士を比較し、モデル係数の変化後の評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）の方が小さい場合、同じ方向にさらにモデル係数（ｎ，Ｃ）を変化させ、一方、モデル係数の変化後の評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）の方が大きい場合、別の方向にモデル係数（ｎ，Ｃ）を変化させる。そして、上記と同様に、評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）の導出、及び評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）同士の比較を繰り返すことにより、評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）が最小となるモデル係数（ｎ，Ｃ）を導出する。導出されたモデル係数（ｎ，Ｃ）を適用することにより、電波伝搬モデルが最適化される。
【００３７】
本実施形態では、導出対象領域内における全てのビーコンについて、上述のようにして電波伝搬モデルを最適化する。そして、全てのビーコンの最適化された電波伝搬モデルから導出した電波強度値による電場を合成することにより、実電場マップを導出する。
【００３８】
なお、上述のように電波伝搬モデルの最適化を行うために評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）を最小化する際に、実測地点に応じた重み付けとして、測位において重要な実測地点であるほど重くなるように重み付けを行ってもよい。例えば、屋内での測位を行う場合、すなわち導出対象領域が屋内の場合、ビーコン付近の電波伝搬モデルの近似精度を向上させることが重要となる。そのため、ビーコンからの距離が近いほど、測位に重要な実測地点となる。この場合、ビーコンからの距離に応じて、距離が近いほど重くなる（大きくなる）重み付け係数κを設け、評価関数の各項について、導出した電波強度値αと電波強度の実測値βとの差分の２乗に対して重み付け係数κを乗算（κ×（α−β）２）する等して重み付けを行うようにするとよい。このように重み付けを行うことにより、重み付けを行わずに、まんべんなく電波強度値αと電波強度の実測値βの最小二乗和を導出した場合よりも、ビーコン付近における電波伝搬モデルの近似精度をより向上させることができる。
【００３９】
次に、上述した実電場マップを導出する装置である、本実施形態の電波強度推定装置について説明する。
【００４０】
図４には、本実施形態の電波強度推定装置の一例の構成図を示す。図４に示すように、本実施形態の電波強度推定装置１０は、シミュレーション条件設定部２０、導出部２２、出力部２４、及び実測値ＤＢ（Data Base）２６を備える。なお、本実施形態の電波強度推定装置は、具体的には、コンピュータプログラムであり、当該プログラムを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むコンピュータにおいて、当該プログラムを実行したＣＰＵが、図４に示したシミュレーション条件設定部２０、導出部２２、及び出力部２４として機能する。
【００４１】
なお、起動部１２は、バッチファイルであり、各々異なるシミュレーション条件が設定された複数の設定ファイルを含むシミュレーション条件２から、電場マップを作成するためのシミュレーションに用いる設定ファイルを指定して、電波強度推定装置１０を起動させる機能を有する。
【００４２】
シミュレーション条件２は、導出対象領域毎のシミュレーション条件が設定された設定ファイルを複数含む。
【００４３】
本実施形態のシミュレーション条件設定部２０は、シミュレーション条件２から導出対象領域に応じた設定ファイルを読み込み、導出部２２において利用可能とするために設定する機能を有する。そのため、シミュレーション条件設定部２０からは、設定ファイルに応じて設定されたシミュレーション条件が出力される。
【００４４】
また、本実施形態のシミュレーション条件設定部２０は、詳細を後述する最適化部３０でモデル係数（ｎ，Ｃ）の最適化（評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）の最小化）を行う際に用いるモデル係数（ｎ，Ｃ）の初期値等を設定する機能を有する。そのため、シミュレーション条件設定部２０からは、最適化部３０の指示に応じて、上記最適化の導出に用いるモデル係数（ｎ，Ｃ）が出力される。
【００４５】
本実施形態の導出部２２は、上述したように、電波伝搬モデルと、導出対象領域内における電波強度値の実測値と、に基づいて実電場マップを導出する機能を有する。導出対象領域内における電波強度の実測値のデータは、各ビーコンに対応付けられて実測値ＤＢ２６に記憶されている。
【００４６】
図４に示すように、本実施形態の導出部２２は、最適化部３０、評価関数導出部３２、電場推定部３４、及び電波伝搬モデル部３６を備える。電波伝搬モデル部３６は、上述した本開示の電波伝搬モデルにより、電波強度値を導出する機能を有する。なお、本実施形態の電波伝搬モデル部３６には、詳細を後述する最適化部３０により最適化されたモデル係数（ｎ，Ｃ）が入力される。本実施形態の電波伝搬モデル部３６は、最適化部３０からモデル係数（ｎ，Ｃ）が入力された場合、電場推定部３４から入力された指示に応じて、入力されたモデル係数（ｎ，Ｃ）により最適化された電波伝搬モデルにより電波強度値を導出し、導出した電波強度値を出力する。
【００４７】
本実施形態の電場推定部３４は、電波伝搬モデル部３６に電波伝搬モデルを設定し、設定した電波伝搬モデルにより電波強度値を導出させることにより推定対象地点の電波強度値の推定を行う機能を有する。また、本実施形態の電場推定部３４は、電波伝搬モデル部３６から入力される電波強度値と、シミュレーション条件設定部２０から取得したシミュレーション条件と、実測値ＤＢ２６から取得した実測値とに基づいて実電場マップ６を導出して出力する機能を有する。
【００４８】
本実施形態の評価関数導出部３２は、最適化部３０の指示に基づいて、実測値ＤＢ２６から取得した実測値と、電波伝搬モデル部３６により導出された電波強度値とに基づいて、上記（３）式により評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）を導出して出力する機能を有する。そのため、評価関数導出部３２には、電波伝搬モデル部３６により導出された電波強度値が電場推定部３４を介して入力される。
【００４９】
本実施形態の最適化部３０は、評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）を最小化するモデル係数（ｎ，Ｃ）を導出することにより、電波伝搬モデル部３６の電波伝搬モデルを最適化する機能を有する。そのため、本実施形態の最適化部３０は、シミュレーション条件設定部２０から入力されたモデル係数（ｎ，Ｃ）を用いて、評価関数導出部３２に評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）を導出させる。さらに、シミュレーション条件設定部２０にモデル係数（ｎ，Ｃ）の設定を変更させる指示を行い、シミュレーション条件設定部２０から入力された変更後のモデル係数（ｎ，Ｃ）を用いて、評価関数導出部３２に評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）を導出させることを繰り返し、上述したように、評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）を最小化（最適化）するモデル係数（ｎ，Ｃ）を導出させる。なお、最適化部３０は、最適化の導出の途中経過、例えば、上記（３）式における（α−β）２の値や評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）の値等、途中の計算結果を出力する。
【００５０】
本実施形態の出力部２４には、最適化部３０から出力された上記途中経過が入力され、入力された途中経過を経過記録４として外部に出力する。また、本実施形態の出力部２４には、電場推定部３４から実電場マップ６が入力され、入力された実電場マップ６を出力する。出力部２４は、例えば、実電場マップ６の表示を行うモニタ等である。
【００５１】
次に、本実施形態の電波強度推定装置１０の作用について説明する。
【００５２】
起動部１２により起動させられると、まず、電波強度推定装置１０は、シミュレーション条件に応じた導出対象領域内に設けられた複数のビーコンから１つのビーコンを選択し、図５に一例を示す、電波伝搬モデル導出ルーチンを実行する。
【００５３】
図５に示したステップＳ１０で電場推定部３４は、選択したビーコンの実測値を実測値ＤＢ２６から取得し、電波強度値の変化率に応じて、選択したビーコンの電波到達区間を、電波強度値の変化率が比較的大きい第１の区間、及び電波強度値の変化率が比較的小さい第２の区間に分割する。例えば、図１に示した例では、第１の区間を区間ｄ０〜ｄ２、及び第２の区間を区間ｄ２〜ｄ３とした分割を行う。なお、測位に用いる区間が、ビーコンからの距離に応じて予め定められている場合は、当該区間を第１の区間、当該区間外を第２の区間として分割すればよい。
【００５４】
次のステップＳ１２で電場推定部３４は、第１の区間を上述したように複数の区間にさらに分割する。図１に示した例では、第１の区間を、区間ｄ０〜ｄ１と、区間ｄ１〜ｄ２の２つの区間に分割する。
【００５５】
次のステップＳ１４で電場推定部３４は、区間毎に、上述したようにモデル係数（ｎ，Ｃ）を導出して電波伝搬曲線を近似した電波伝搬モデルを定義した後、電波伝搬モデル導出ルーチンを終了する。図１に示した例では、空間伝搬係数ｎ１、ｎ２、及びｎ３を導出して、各々により、導出対象領域を定義する。
【００５６】
電場推定部３４は、導出対象領域内に設けられた複数のビーコンの各々に対して、当該電波伝搬モデル導出ルーチンを実行することにより、各ビーコンに対する電波伝搬モデルを電波伝搬モデル部３６に設定する。なお、予め各ビーコンの電波伝搬モデルが得られている場合は、当該電波伝搬モデル導出ルーチンの実行を省略できることは言うまでもない。
【００５７】
次に、電波強度推定装置１０は、図６に一例を示す、電場マップ導出ルーチンを実行する。
【００５８】
図６に示すように、ステップＳ１００で電波強度推定装置１０は、最適化部３０、評価関数導出部３２、電場推定部３４、及び電波伝搬モデル部３６により、導出対象領域内に設けられた複数のビーコン毎に、上述したように評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）を最小化することで、シミュレーション条件に応じて電波伝搬モデルを最適化する。
【００５９】
次のステップＳ１０２で電波強度推定装置１０は、電場推定部３４により、上述したように、全てのビーコンの最適化された電波伝搬モデルから導出した電波強度値による電場を合成することにより、実電場マップ６を導出する。具体的には、電場推定部３４は、１つの式で表される最適化された電波伝搬モデルを、その係数である空間伝搬係数を、電波強度を推定する推定対象地点とビーコンとの距離に応じて切り替えながら用いて、各ビーコンによる電場を推定する。そして、電場推定部３４は、推定結果を合成することで、実電場マップ６を導出する。
【００６０】
次のステップＳ１０４で電波強度推定装置１０は、出力部２４により、導出した実電場マップ６を出力した後、電場マップ導出ルーチンを終了する。図７には、このようにして導出された実電場マップ６の表示の一例を示す。図７は、建物内部の平面図に対して、ビーコンの配置と、各ビーコンの電場範囲と、を重畳することにより表された実電場マップ６の一例を示している。なお、実電場マップ６の表示方法等は、図７に例示したものに限定されないことは言うまでもない。例えば、図８に例示したように、電波の強度を縦軸とした３次元表示を行ってもよい。
【００６１】
このように本実施形態の電波強度推定装置１０は、実電場マップを導出して表示等することにより、ビーコンの電波が到達していない領域等を提示することができる。そのため、本実施形態の電波強度推定装置１０によれば、ビーコンを配置する位置の改善を行い易くすることができ、ビーコン信号によりユーザの位置の測位を行う測位精度を向上させることができる。
【００６２】
なお、上記では、電波強度推定装置１０が、導出対象領域を規定するシミュレーション条件、及び実測値ＤＢ２６に記憶されている導出対象領域における電波強度の実測値のデータに基づいて、実電場マップ６を導出する場合について詳細に説明したが、電波強度推定装置１０が導出する電場マップは実電場マップ６に限定されない。例えば、導出対象領域を規定するシミュレーション条件、及びビーコンの電波伝搬モデル（または電波伝搬曲線）は得られているが、導出対象領域における電波強度の実測値のデータは得られていない場合、電波強度推定装置１０は、シミュレーション条件と、電波伝搬モデルとに基づいて、理論的に得られる電場マップ（以下、「理論電場マップ」という）を導出してもよい。
【００６３】
理論電場マップを導出する場合、電波強度推定装置１０は、シミュレーション条件と、電波伝搬モデルとに基づいて、上述した電場マップ導出ルーチン（図６参照）のステップＳ１０２及びＳ１０４を実行すればよい。
【００６４】
図９には、電波強度推定装置１０により導出された理論電場マップ８の表示の一例を示す。図９は、電波の強度を縦軸とした３次元表示により表した理論電場マップ８の一例を示している。このように、実電場マップを導出した場合と同様に、理論電場マップを導出した場合も、ビーコンの電波が到達していない領域等を提示することができる。そのため、本実施形態の電波強度推定装置１０によれば、ビーコンを配置する位置の改善を行い易くすることができ、ビーコン信号によりユーザの位置の測位を行う測位精度を向上させることができる。
【００６５】
次に、本実施形態の電波強度推定装置１０を備えた測位のための装置について説明する。本実施形態の電波強度推定装置１０は、上述したように、ユーザの位置を測位する測位のための装置に用いられる。図１０には、本実施形態の電波強度推定装置１０を備えた測位のための装置１００の一例の構成図を示す。図１０に示すように、本実施形態の測位のための装置１００は、電波強度推定装置１０と、通信Ｉ／Ｆ（Inter Face）９２と、測位部９４と、出力部９６と、を備える。通信Ｉ／Ｆ９２は、ビーコンからビーコン信号を受信する機能を有する。測位部９４は、通信Ｉ／Ｆ９２が受信したビーコン信号の電波の強度、及び送信元のビーコンを識別するビーコンＩＤと、電波強度推定装置１０が導出した実電場マップまたは理論電場マップと、に基づいて測位のための装置１００自身の位置を測位する機能を有する。出力部９６は、測位部９４が測位した結果を、ユーザの位置として出力する機能を有する。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態の測位のための装置１００は、電波発信装置の一例であるビーコンから発信された電波の、所望の位置における電波強度を推定する測位のための装置１００であって、ビーコンからの距離に応じた区間を、距離の変化に対する電波強度値の変化率が閾値未満の第１の区間と、電波強度値の変化率が閾値以上であり、第１の区間よりもビーコンに近い第２の区間とに分割し、さらに第２の区間を複数の区間に分割し、分割した区間毎に、ビーコンに近い区間ほど値が大きくなる空間伝搬係数ｎの値を切り替えて、ビーコンと電波強度を推定する推定対象地点との距離と、空間伝搬係数ｎとに基づいた１つの式で表される電波伝搬モデルにより、推定対象地点の電波強度を推定する電場推定部３４を備える。すなわち、本実施形態の測位のための装置１００は、本実施形態の電波強度推定装置１０を備える。
【００６７】
従って、本実施形態の測位のための装置１００によれば、電波の発信源であるビーコンからの距離にかかわらず、電波の強度を正確に推定することができる。
【００６８】
なお、本実施形態の電波強度推定装置１０は、例えば、図１１に示した一例のように実装することができる。図１１に示した電波強度推定装置１０の実装例は、サーベイデータ変換部５０と、シミュレーション条件設定ファイル５８と、プロジェクトファイル６０と、ＧＵＩ（Graphical User Interface）部６２と、導出部２２と、を備える。
【００６９】
図１１に示すように、サーベイデータ変換部５０は、実測値ＤＢ２６、サーベイアプリ５２、データ抽出・整形部５４、及び実測データ前処理部５６を含む。サーベイアプリは、導出対象領域において、いわゆるサイトサーベイを行うアプリケーションであり、サーベイアプリ５２によって、測定されたビーコンの電波強度の実測値のデータは、実測値ＤＢ２６に記憶される。実測値ＤＢ２６に記憶されている実測値のデータは、データ抽出・整形部５４及び実測データ前処理部５６によって、導出部２２により利用可能に整えられ、プロジェクトファイル化（プロジェクトファイル６０）される。また、導出対象領域を規定するシミュレーション条件は、シミュレーション条件設定ファイル５８に記憶されており、プロジェクトファイル化（プロジェクトファイル６０）される。
【００７０】
また、図１１に示すように導出部２２は、実電場導出部７０、理論電場導出部７２、電波伝搬モデル７６、及び評価関数７８を含む。実電場マップを導出する場合、導出部２２の実電場導出部７０がプロジェクトファイル６０を読み込み、電波伝搬モデル７６及び評価関数７８を用いて、上述したように実電場マップを導出し、プロジェクトファイル６０に出力する。また、理論電場マップを導出する場合、導出部２２の理論電場導出部７２がプロジェクトファイル６０を読み込み、電波伝搬モデル７６を用いて、上述したように理論電場マップを導出し、プロジェクトファイル６０に出力する。プロジェクトファイル６０に出力された実電場マップ及び理論電場マップは、ＧＵＩ部６２により、ユーザ等による閲覧が可能となる。
【００７１】
なお、本実施形態は一例であり、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれ、状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【００７２】
例えば、本実施形態では、電場推定部３４が電波伝搬モデルの最適化（評価関数ｆ（ｎ，Ｃ）の最小化）を行う際、全ての実測地点に関する電波強度の実測値を用いた形態について説明したが、当該形態に限定されず、少なくとも２以上の実測地点に関する電波強度の実測値を用いればよい。
【００７３】
また例えば、本実施形態では、上記（１）式で表された電波伝搬モデルを用いる形態について説明したが、電波伝搬モデルは当該形態に限定されず、少なくとも、上記（１）式における、「Ｋ−ｎ×ｌｏｇ１０ｄ」を含む式で表される１つの式であればよい。例えば、電波伝搬モデルは、上記（１）式の右辺において、モデル係数Ｃを含まない式であってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０  電波強度推定装置
３０  最適化部
３４  電場推定部
９４  測位部
１００  測位のための装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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