(57)【要約】【課題】  フィンガープリント測位方式において、移動体装置の位置を推定するのに誤った参照位置を特定するのを防ぐこと。【解決手段】  位置が固定された複数の通信装置からの無線信号の品質の移動体装置における観測値と、複数の参照位置のそれぞれにおいて、複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質が予め観測されて記憶された観測値の参照値とを比較して、移動体装置の位置を判定する判定装置が提供される。判定装置は、移動体装置における、複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質の観測値についての、複数の分布を生成し、複数の分布間の相関値を算出し、相関値に基づいて、複数の参照位置の中から、移動体装置の位置の判定における比較の対象となる参照位置を特定し、特定された参照位置に関する参照値と観測値とを用いて移動体装置の位置を判定する。【選択図】  図２
2015064232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置が固定された複数の通信装置からの無線信号の品質の移動体装置における観測値と、複数の参照位置のそれぞれにおいて、前記複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質が予め観測されて記憶された観測値の参照値とを比較して、前記移動体装置の位置を判定する判定装置であって、
前記移動体装置における、前記複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質の観測値についての、複数の分布を生成する生成手段と、
前記複数の分布間の相関値を算出する算出手段と、
前記相関値に基づいて、前記複数の参照位置の中から、前記移動体装置の位置の判定における比較の対象となる参照位置を特定する特定手段と、
特定された参照位置に関する前記参照値と前記観測値とを用いて前記移動体装置の位置を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする判定装置。
【請求項２】
前記複数の参照位置は、その位置に応じて複数のクラスタの１つに属し、
前記特定手段は、前記相関値に基づいて、前記複数のクラスタの少なくとも１つを特定し、特定されたクラスタの中に含まれる参照位置を、前記移動体装置の位置の判定における比較の対象として特定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の判定装置。
【請求項３】
前記クラスタは、前記複数の通信装置のそれぞれの通信可能範囲に対応して定まる、
ことを特徴とする請求項２に記載の判定装置。
【請求項４】
前記特定手段は、前記複数の通信装置のうちの２つの通信装置からの無線信号の品質の観測値に関する２つの分布間の前記相関値が第１の所定値より小さい場合、前記２つの通信装置のうち前記分布の平均値が大きい分布に対応する通信装置の通信可能範囲に応じたクラスタに含まれる参照位置を、前記移動体装置の位置の判定における比較の対象として特定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の判定装置。
【請求項５】
前記特定手段は、前記２つの分布間の前記相関値が前記第１の所定値以上である場合、前記２つの通信装置のそれぞれの通信可能範囲に応じた２つのクラスタに含まれる参照位置の少なくとも一部を、前記移動体装置の位置の判定における比較の対象として特定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の判定装置。
【請求項６】
前記特定手段は、前記２つの分布間の前記相関値が前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上である場合、前記相関値が前記第１の所定値以上であるが前記第２の所定値より小さい場合に前記移動体装置の位置の判定に使用される参照位置の一部を、前記移動体装置の位置の判定における比較の対象として特定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の判定装置。
【請求項７】
前記移動体装置から、前記複数の通信装置のそれぞれを特定する情報と、当該複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質に関する当該移動体装置における前記観測値とを取得する取得手段をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の判定装置を有することを特徴とするネットワークノード。
【請求項９】
移動体装置における位置が固定された複数の通信装置からの無線信号の品質の観測値と、複数の参照位置のそれぞれにおいて、前記複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質が予め観測されて記憶された観測値の参照値とを比較して、前記移動体装置の位置を判定する判定装置における、位置の判定方法であって、
生成手段が、前記複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質の前記移動体装置における観測値についての、複数の分布を生成する生成工程と、
算出手段が、前記複数の分布間の相関値を算出する算出工程と、
特定手段が、前記相関値に基づいて、前記複数の参照位置の中から、前記移動体装置の位置の判定における比較の対象となる参照位置を特定する特定工程と、
判定手段が、特定された参照位置に関する前記参照値と前記観測値とを用いて前記移動体装置の位置を判定する判定工程と、
を有することを特徴とする判定方法。
【請求項１０】
移動体装置における位置が固定された複数の通信装置からの無線信号の品質の観測値と、複数の参照位置のそれぞれにおいて、前記複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質が予め観測されて記憶された観測値の参照値とを比較して、前記移動体装置の位置を判定する判定装置に備えられたコンピュータに、
前記複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質の前記移動体装置における観測値についての、複数の分布を生成する生成工程と、
前記複数の分布間の相関値を算出する算出工程と、
前記相関値に基づいて、前記複数の参照位置の中から、前記移動体装置の位置の判定における比較の対象となる参照位置を特定する特定工程と、
特定された参照位置に関する前記参照値と前記観測値とを用いて前記移動体装置の位置を判定する判定工程と、
を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、移動体装置の位置推定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチパス環境や、見通し外環境において、移動体通信装置の位置を特定するための手法として、フィンガープリント測位方式が存在する（非特許文献１参照）。この方式では、事前に位置が既知の装置において、フィンガープリントとなり得るパラメータを取得し、そのパラメータを位置と関連付けて記憶することによりデータベースを構築する。具体的には、例えば、広範な地理的領域に対して、多くの既知の位置（参照位置）において、基地局等の複数の固定の通信装置からの無線信号の品質を予め観測し、その観測値と送信元の通信装置と参照位置とに関する情報をデータベース内に記憶しておく。なお、ここでの無線信号の品質は、例えば、電波伝搬損失、受信信号強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ、ＲＳＳＩ）などである。
【０００３】
そして、フィンガープリント測位方式では、例えば基地局を介して移動体装置における無線信号の観測値が取得され、データベースに記憶されている情報とのパターンマッチングが行われることにより、その移動体通信装置の位置が推定される。フィンガープリント測位方式では、このようにして、予め参照位置における無線信号の品質に関する値を指紋として記憶しておき、記憶された指紋と、観測した無線信号の品質（判定対象の指紋）とを比較することにより、判定対象の移動体装置の位置を推定する。
【０００４】
なお、特許文献１には、フィンガープリント測位方式において、複数の参照位置を領域ごとにクラスタ化して、一部のクラスタに属する参照位置を特定し、その参照位置に対応する参照値と、移動体装置における観測値とを比較する手法が記載されている。これにより、データベースに記憶されている全ての参照位置に対応する参照値についての観測値との比較を行わずに、一部の参照位置に対応する参照値についてのみ観測値との比較を行うため、測位に関する演算量を大幅に低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１２−５１２４０４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｔ．Ｗｉｇｒｅｎ、“正確な位置観測値のクラスタ化による適応高度化セルＩＤフィンガープリンティングローカライゼーション（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｅｌｌ−ＩＤ  Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｒｅｃｉｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）”、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ．５６、ｎｏ．５、ｐｐ３１９９−３２０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、参照位置のクラスタ化を行う場合、クラスタ境界付近における観測データは、互いに隣接するクラスタ間で近い値を有することとなる。このため、観測値との比較を行う対象となるクラスタとして、本来選択されるべきクラスタではなく、隣接クラスタを誤って選択してしまうことが起こり得る。そして、誤ったクラスタを選択することにより、移動体装置の位置推定精度が劣化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フィンガープリント測位方式において、移動体装置の位置を推定するのに誤った参照位置を特定するのを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明による判定装置は、位置が固定された複数の通信装置からの無線信号の品質の移動体装置における観測値と、複数の参照位置のそれぞれにおいて、前記複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質が予め観測されて記憶された観測値の参照値とを比較して、前記移動体装置の位置を判定する判定装置であって、前記移動体装置における、前記複数の通信装置のそれぞれからの無線信号の品質の観測値についての、複数の分布を生成する生成手段と、前記複数の分布間の相関値を算出する算出手段と、前記相関値に基づいて、前記複数の参照位置の中から、前記移動体装置の位置の判定における比較の対象となる参照位置を特定する特定手段と、特定された参照位置に関する前記参照値と前記観測値とを用いて前記移動体装置の位置を判定する判定手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フィンガープリント測位方式において、移動体装置の位置を推定するのに誤った参照位置を特定するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】無線通信システムの例を示す図。
【図２】位置判定装置の機能構成例を示す図。
【図３】移動体端末の位置と、分布間相関値との関係を示す図。
【図４】位置判定装置のハードウェア構成例を示す図。
【図５】位置判定装置が実行する移動体装置の位置判定処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
（無線通信システム）
図１に、本実施形態に係る無線通信システムを示す。本無線通信システムは、例えば、セルラネットワークに基づくシステムであり、基地局Ａ、基地局Ｂ及び移動体端末を含む。また、本無線通信システムにおいては、基地局Ａ及び基地局Ｂにネットワークを介して接続される位置判定装置が存在する。なお、以下では、位置判定装置を基地局Ａ及び基地局Ｂと独立したネットワークノードとして説明するが、位置判定装置は、基地局内に備えられてもよい。また、本例では、説明の簡略化のため、２つの基地局と１つの移動体端末とを含むシステムについて説明するが、３つ以上の基地局が存在してもよいし、２つ以上の移動体端末が存在してもよいことは明らかである。
【００１４】
移動体端末は、移動可能であり位置が不定の無線通信装置である。移動体端末は、基地局Ａ又は基地局Ｂの少なくともいずれかとの間で無線信号を送信または受信する。基地局Ａ及び基地局Ｂは、固定された無線通信装置であり、自らの通信可能範囲（セル）において、移動体端末との間で通信を行う。本実施形態においては、基地局Ａ及び基地局Ｂから送信され、各位置において観測された無線信号の品質が、指紋として使用され、移動体端末の位置が判定される。
【００１５】
図１には、さらに、位置判定装置で移動体端末の位置を判定するのに使用する、複数の参照位置が示されている。図１において、黒塗りの四角形と黒塗りの丸とにより、参照位置が示されている。本実施形態においては、参照位置において、予め複数の基地局からの無線信号の品質が観測されてデータベースに記憶される。なお、無線信号の品質は、例えば、電波伝搬損失、信号の受信電力（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｐｏｗｅｒ、ＲＳＲＰ）、信号対干渉及び雑音電力比（ＳＩＮＲ）などを含む。また、データベースは、位置判定装置内に存在してもよいし、位置判定装置とは別のネットワークノードとして存在してもよいし、また、基地局内に存在してもよい。ここで、複数の参照位置のそれぞれについて観測された無線信号の品質は、その品質を示す値と、その値が生じた頻度（割合）とによって表される分布として記憶される。
【００１６】
また、参照位置における無線信号の品質の観測は、例えば、ＧＰＳ測位機能又はＡ−ＧＰＳ測位機能を有する移動体端末によって実行される。この場合、ＧＰＳ測位機能又はＡ−ＧＰＳ測位機能による測位結果を参照位置として、その参照位置における無線信号の品質の観測値を観測値の参照値として、データベースに蓄積する。なお、この場合、移動体端末が完全に同じ位置で観測できるとは限らない。このため、例えば、地理的領域を例えば５ｍ四方の領域に区切り、１つの領域内において観測されたデータは、同じ場所で観測されたものとして取り扱ってもよい。すなわち、５ｍ四方の領域内で観測された品質をまとめて分布を生成し、その領域における１点を参照位置として、その分布をその参照位置に対応させてデータベースに蓄積するようにしてもよい。
【００１７】
移動体端末は、基地局Ａと基地局Ｂとのそれぞれからの無線信号の品質を観測し、品質の情報を、その品質に対応する無線信号の送信元の基地局の情報（例えばセルＩＤ）と併せて、接続が確立されている基地局（例えばサービング基地局）へ通知する。なお、移動体端末は、一定期間、無線信号の品質を観測してその品質の情報を蓄積した後に、その蓄積された情報を基地局へ通知してもよい。情報を通知された基地局は、位置判定装置へ、この情報を転送する。
【００１８】
そして、位置判定装置は、移動体端末から通知された情報に基づいて、移動体端末における無線信号の品質を示す値と、その値が生じた頻度（割合）とによる分布を生成し、その分布と、参照位置に対応して記憶された分布とを比較する。そして、位置判定装置は、例えば、移動体端末における無線信号の品質の分布との間の相関が最も高い分布に対応する参照位置により、移動体端末の位置を推定する。すなわち、例えば、位置判定装置は、移動体端末が、移動体端末における無線信号の品質の分布との間の相関が最も高い分布に対応する参照位置に存在すると判定する。
【００１９】
このような測位方法では、広範囲にわたって細かく参照位置が存在することによって、測位の精度を向上させることができる。一方で、測位の精度を向上させるために参照位置を細かく設定すると、移動体端末の位置の判定において比較の対象となる参照位置が膨大となり、演算量が多大になるほか、位置を特定できるまでに要する時間が長時間化してしまう。このため、領域ごとに参照位置をクラスタ化（グループ化）して、粗く推定される移動体端末の位置に応じてクラスタを選択して、そのクラスタに含まれる参照位置を、移動体端末の位置の判定における比較の対象として特定することができる。すなわち、例えば、基地局Ａがサービング基地局である場合、移動体端末は、基地局Ａが展開するセル内に存在すると考えられる。
【００２０】
したがって、そのセルの領域内に含まれる参照位置を、移動体端末の位置の推定において比較の対象とする参照位置として特定することができる。このように、本実施形態では、参照位置がどのセルに含まれるかによって、参照位置をクラスタ化する。例えば、図１に示すように、基地局Ａが展開するセル内の参照位置をクラスタＡに、基地局Ｂが展開するセル内の参照位置をクラスタＢに、それぞれ分類する。このようなクラスタ化により、演算量又は処理時間を低減することができる。
【００２１】
しかしながら、例えば、移動体端末が、基地局Ａが展開するセルと基地局Ｂが展開するセルとの境界付近に存在する場合、セル端付近で互いに近接する複数の参照位置では、無線信号の品質の分布に大きな差がない場合がある。このような場合に、本来選択されるべきクラスタとは異なる隣接クラスタが選択されると、移動体端末が存在する位置とは離れた参照位置との間で、分布の比較が行われることとなり、測位精度が劣化してしまう。
【００２２】
このため、本実施形態では、移動体端末において観測された、複数の基地局のそれぞれからの無線信号の品質の分布を生成し、その分布間の相関値を計算し、その相関値の高低により、少なくとも１つのクラスタを選択して特定する。例えば、位置判定装置は、移動体端末において観測された、基地局Ａからの無線信号の品質の分布と、基地局Ｂからの無線信号の品質の分布を生成する。
【００２３】
そして、位置判定装置は、これらの分布間の相関値を算出し、その相関値が第１の所定値以上であるかを判定する。この結果、相関値が第１の所定値より小さい場合は、移動体端末が基地局Ａと基地局Ｂとのいずれかに近く、他方に遠い位置に存在すると考えられる。したがって、この場合、位置判定装置は、分布の平均値が大きい方の分布に対応する基地局が展開するセル内に含まれる参照位置を、移動体端末の位置の判定において比較の対象とする参照位置として特定する。
【００２４】
一方、算出された相関値が第１の所定値以上である場合は、移動体端末は、基地局Ａ及び基地局Ｂのそれぞれから同程度離れていると考えられる。したがって、この場合、位置判定装置は、基地局Ａ及び基地局Ｂにそれぞれが展開する２つのセル内に含まれる参照位置のうち、その少なくとも一部の参照位置を、移動体端末の位置の判定において比較の対象とする参照位置として特定する。これにより、移動体端末がセル端近辺に存在すると考えられる場合には、２つのクラスタに跨って参照位置における無線信号の品質の分布と、移動体端末における無線信号の品質の観測値の分布とに基づいて、移動体端末の位置が判定されることとなる。したがって、位置の判定に使用される参照位置を限定しながら、誤ったクラスタが選択されることによる位置推定精度の劣化を防ぐことが可能となる。
【００２５】
また、位置判定装置は、さらに、算出された相関値が、第１の所定値より大きい第２の所定値以上であるかを判定してもよい。算出された相関値が第２の所定値以上である場合は、相関値が第１の所定値以上であるが第２の所定値より小さい場合と比べて、移動体端末がセル端近辺に存在する確率が高いと考えられる。したがって、位置判定装置は、相関値が第１の所定値以上であるが第２の所定値より小さい場合に特定される参照位置の一部を、算出された相関値が第２の所定値以上である場合に移動体端末の位置の判定において比較の対象とする参照位置として特定する。これにより、例えば、セル端付近に存在する確度が高い移動体端末については、セル端付近に位置する限られた参照位置のみを用いて、位置が判定されることとなる。したがって、演算量又は処理時間を低減することができる。
【００２６】
続いて、本実施形態に係る位置判定装置の構成及び処理について説明する。
【００２７】
（位置判定装置の機能構成）
図２は、位置判定装置の機能構成例を示すブロック図である。位置判定装置は、その機能として、例えば、情報取得部２０１、参照位置情報データベース（ＤＢ）２０２、比較対象特定部２０３、位置判定部２０４及び位置情報出力部２０５を有する。
【００２８】
情報取得部２０１は、基地局から、ネットワークを通じて、基地局からの無線信号の無線品質の移動体端末における観測値の情報を取得する。このとき、観測値の情報は、どの基地局からの無線信号に関するものであるかを示す情報（例えばセルＩＤ）と共に取得される。情報取得部２０１は、例えばＧＰＳ測位機能を有する移動体端末から、ＧＰＳ測位結果と共に、上述の観測値に関する情報を取得してもよい。この場合、情報取得部２０１は、ＧＰＳ測位結果と無線信号の品質の観測値とを関連付けて、参照値として参照位置情報ＤＢ２０２に記憶させる。一方、ＧＰＳ測位結果が存在せず、フィンガープリント測位方式の対象となる移動体端末から取得した観測値の情報は、比較対象特定部２０３へと渡される。
【００２９】
参照位置情報ＤＢ２０２は、参照位置と、その参照位置において観測された、各基地局からの無線信号の品質の強度とその頻度とを分布の参照値として予め記憶しておく。このとき、参照位置情報ＤＢ２０２は、例えば、品質の情報としてＲＳＲＰを記憶する。そして、参照位置情報ＤＢ２０２は、例えば１ｄＢｍの幅を有する複数のＲＳＲＰの範囲に対して、参照位置において観測されたＲＳＲＰの値が、その複数の範囲のいずれに含まれることとなるかの頻度分布の情報を記憶する。例えば、複数の範囲が、Ｘ［ｄＢｍ］以上Ｘ＋１［ｄＢｍ］未満（ただしＸは整数）で表され、ＲＳＲＰが−８９．５ｄＢｍである場合、このＲＳＲＰは、Ｘが−９０で特定される範囲に含まれる。したがって、参照位置情報ＤＢ２０２は、Ｘ＝−９０の度数が１だけ増やして、頻度分布を更新する。これを繰り返すことにより、ある参照位置において観測されるＲＳＲＰがどのような分布を有することとなるかを特定することができ、参照位置情報ＤＢ２０２は、この分布の情報を参照値として保持する。
【００３０】
参照位置は、例えば、領域を５ｍ四方の小領域に区分し、その中心点を参照位置とすることができる。この場合、参照位置情報ＤＢ２０２は、ある小領域内に含まれるＧＰＳ測位結果と共に入力される無線信号の品質の観測値がすべてその小領域の中心点で観測されたものとみなして、上述の分布を生成して記憶する。
【００３１】
参照位置情報ＤＢ２０２は、それぞれの参照位置について、基地局ごとに受信された無線信号の品質の分布を算出すると、その分布に基づいて、参照位置をクラスタ化しておく。例えば、参照位置情報ＤＢ２０２は、参照位置ごとに、分布の平均値、中央値、または最頻値などに基づいて、その参照位置において、最も強く受信されやすい無線信号の送信元の基地局を特定し、その特定された基地局に応じて参照位置をクラスタ化する。これにより、おおむね各基地局が展開するセルを単位としたクラスタ化が行われる。
【００３２】
比較対象特定部２０３は、複数の基地局のそれぞれからの無線信号の品質の、位置が未知の移動体端末における観測値を情報取得部２０１から受け取り、参照位置情報ＤＢ２０２が生成するのと同様に、品質の観測値の分布を送信元の基地局ごとに生成する。なお、比較対象特定部２０３は、分布を生成するのに十分な程度の所定数以上の観測値の情報を取得するものとする。そして、比較対象特定部２０３は、複数の基地局ごとに生成された分布について、分布間の相関値を計算する。この分布間の相関値は、移動体端末の大まかな位置に対応する。この様子を、図３に示す。
【００３３】
図３は、移動体端末の位置と、分布間の相関値との関係を示す図である。図３には、３つの移動体端末（移動体端末Ａ〜Ｃ）と、その移動体端末のそれぞれにおける無線信号の品質（ＲＳＲＰ）の分布とを示している。移動体端末Ａは、基地局Ａの近くに位置すると共に、基地局Ｂからの距離が遠い端末である。移動体端末Ｂは、基地局Ａと基地局Ｂとのそれぞれとの距離がほぼ同等である位置に存在する端末である。移動体端末Ｃは、基地局Ａへの距離よりは基地局Ｂへの距離が短いが、その差は大きくない位置に存在する端末である。
【００３４】
このとき、移動体端末Ａにおいては、基地局Ａからの無線信号は高い電力で受信される確率が高い一方で、基地局Ｂからの無線信号は低い電力で受信される確率が高い。したがって、基地局Ａからの無線信号の品質の分布と、基地局Ｂからの無線信号の品質の分布とが重複する面積が極めて小さく、分布間の相関値は低くなる。そして、このとき、分布におけるＲＳＲＰの平均値、中央値、最頻値は、それぞれ基地局Ａからの無線信号に関する分布の方が高いこととなるため、移動体端末Ａが、基地局Ａに近く、基地局Ｂからは遠い位置に存在することを推定することができる。
【００３５】
移動体端末Ｂにおいては、基地局Ａからの無線信号と、基地局Ｂからの無線信号とは、それぞれ同程度の電力で受信される確率が高い。したがって、それぞれの無線信号の品質の分布はほぼ重なる。このため、分布間の相関値は大きくなる。この場合は、移動体端末Ｂの位置が、基地局Ａからの無線信号と基地局Ｂからの無線信号とを同程度の強さで受信する位置、すなわちセル境界近辺であると推定することができる。
【００３６】
移動体端末Ｃにおいては、基地局Ｂからの無線信号が基地局Ａからの無線信号より高い電力で受信される確率は高いが、距離差が大きくないため、分布間の差も大きくない。したがって、分布間で重畳する面積は大きくもないが小さくもない値となり、相関値も移動体端末Ｂにおける相関値と移動体端末Ａにおける相関値の中間程度の値となる。したがって、この場合は、移動体端末Ｃの位置が、基地局Ａよりは基地局Ｂに近いが、その距離の差が小さく、セル端に近い、と考えることができる。
【００３７】
したがって、比較対象特定部２０３は、この相関値の大きさによって、移動体端末の大まかな位置を特定することができ、この大まかな位置によって、フィンガープリント測位において比較の対象とする参照位置を特定することができる。比較対象特定部２０３は、例えば、移動体端末Ａにおける無線信号の品質の分布のように、分布間の相関値が低く、第１の所定値より小さい場合は、ＲＳＲＰの平均値、中央値、最頻値などが大きい方の分布に対応する基地局を特定する。そして比較対象特定部２０３は、その基地局が展開するセルに対応するクラスタを選択し、そのクラスタに属する参照位置を、フィンガープリント測位において比較の対象として特定する。
【００３８】
一方、例えば移動体端末Ｃにおける無線信号の品質の分布のように、分布間の相関値がある程度大きい場合、基地局Ａが展開するセルと基地局Ｂが展開するセルとの境界に近い位置に移動体端末が存在すると判定できる。したがって、比較対象特定部２０３は、分布間の相関値が第１の所定値以上である場合は、その２つ以上の分布にそれぞれ対応する２つ以上の基地局がそれぞれ展開するセルに対応する、２つ以上のクラスタを選択する。そして、比較対象特定部２０３は、その２つ以上のクラスタに属する参照位置のうち、少なくとも一部を、フィンガープリント測位において比較の対象として特定する。
【００３９】
例えば、比較対象特定部２０３は、図３の例において、基地局Ａが展開するセルと基地局Ｂが展開するセルとの両方に対応する２つのクラスタに含まれる全ての参照位置を、移動体端末Ｃのフィンガープリント測位で比較の対象とする参照位置として特定する。または、図３の例では、移動体端末Ｃにおける受信信号の品質の分布において、基地局Ｂからの無線信号のＲＳＲＰの分布の方が、基地局Ａに関する分布よりも、平均値、中央値、最頻値が高い。このため、比較対象特定部２０３は、基地局Ｂが展開するセルに対応するクラスタに属する参照位置の全部と、基地局Ａが展開するセルに対応するクラスタに属する参照位置の一部とを、フィンガープリント測位で比較の対象とする参照位置として特定してもよい。なお、基地局Ａが展開するセルに対応するクラスタに属する参照位置の一部は、そのクラスタに属する参照位置のうち、観測された基地局Ｂからの無線信号の分布の平均値、中央値、最頻値などが所定値以上であるような、一部の参照位置が特定されてもよい。
【００４０】
さらに、例えば移動体端末Ｂにおける無線信号の品質の分布のように、分布間の相関値が非常に高い場合は、基地局Ａが展開するセルと基地局Ｂが展開するセルとの境界上又はそのごく近くに移動体端末が存在すると判定できる。したがって、比較対象特定部２０３は、分布間の相関値が第１の所定値より大きい値である第２の所定値以上である場合は、相関値が第１の所定値より大きく第２の所定値より小さい場合に特定される参照位置の一部を、比較の対象とする参照位置として特定する。すなわち、例えば、移動体端末Ｃの測位において、基地局Ｂが展開するセルに対応するクラスタ内の全ての参照位置が比較の対象とされている場合、比較対象特定部２０３は、その参照位置の一部のみを移動体端末Ｂの測位における比較の対象として特定する。また、比較対象特定部２０３は、移動体端末Ｃの測位において、基地局Ａが展開するセルに対応するクラスタ内の一部の参照位置が選択されている場合、その一部の中のさらに一部のみを、移動体端末Ｂの測位における比較の対象として特定する。例えば、比較対象特定部２０３は、移動体端末Ｂの測位においては、２つのセルの境界近辺に位置する参照位置のみを、測位において比較の対象とする参照位置として特定する。これにより、分布間の相関値が非常に高く、セルの境界付近に存在することが分かっている移動体端末に対して、比較の対象とする参照位置を大幅に減らすことができ、測位精度を高く保ちながら、測位に係る演算量又は処理時間を大幅に低減することができる。
【００４１】
図２に戻り、位置判定部２０４は、比較対象特定部で特定された参照位置についての受信信号の品質の分布（参照値）と、測位対象の移動体端末において観測された無線信号の品質の分布とを比較して、移動体端末の位置を判定する。位置判定部２０４は、例えば、参照位置がＩ個存在する場合、それぞれの参照位置に対して以下のｄi（１≦ｉ≦Ｉ）を、
2015064232.tif 000003
のように計算する。ここで、Ｐは判定に用いる基地局の個数であり、上述の無線信号の品質の分布をＰ個分だけ考慮することを示す。Ｐは１以上の整数である。Ｊは、例えば、参照位置情報ＤＢ２０２に記憶される頻度分布における、ＲＳＲＰの範囲の個数である。例えば、頻度分布において、全体で３０ｄＢｍの幅を１ｄＢｍの幅で区切って度数をカウントした場合は、Ｊ＝３０となる。また、ρi,p,jは、ｉ番目の参照位置についての、Ｐ個の基地局のうちのｐ番目の基地局からの無線信号の品質に関する、ｊ番目のＲＳＲＰの区間における、頻度を示す。すなわち、ρi,p,jは、ｉ番目の参照位置で観測されたｐ番目の基地局からの無線信号の品質の全観測値のうち、ｊ番目のＲＳＲＰの区間に含まれる観測値が生じた確率である。また、ｒp,jは、測位対象の移動体端末における、ｐ番目の基地局からの無線信号の品質の観測値が、ｊ番目のＲＳＲＰの区間に含まれる確率を示している。
【００４２】
上述のｄiの計算により、参照位置に関して予め生成された、各基地局からの無線信号の品質の分布と、測位対象の移動体端末において観測された各基地局からの無線信号の品質の分布とがどれほど異なるかを判定することができる。そして、位置判定部２０４は、移動体端末において観測された分布との相違が最小となる分布に対応する参照位置を、移動体端末が存在する位置と判定する。すなわち、位置判定部２０４は、算出したＩ個のｄi（１≦ｉ≦Ｉ）のうち、値が最小となるｉ0を判定し、ｉ0番目の参照位置に移動体端末が存在すると判定する。
【００４３】
位置情報出力部２０５は、この判定結果を、ネットワークを介して各基地局（例えば、移動体端末のサービング基地局）へ通知する。判定結果は、移動体端末に通知されてもよい。また、移動体端末は、この判定結果を不図示のディスプレイに表示してユーザに通知してもよい。例えば、移動体端末は、地図アプリ上で、自らの位置を特定する指標を表示してもよい。
【００４４】
（位置判定装置のハードウェア構成）
位置判定装置は、一例において、図４に示すようなハードウェア構成を有し、例えば、ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、外部記憶装置４０４、及び入出力装置４０５を有する。位置判定装置では、例えばＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３及び外部記憶装置４０４のいずれかに記録された、上述の各機能を実現するプログラムがＣＰＵ４０１により実行される。そして、位置判定装置は、入出力装置４０５を用いて、例えば、ネットワークからの移動体端末における観測値の情報の取得と、ネットワークへの位置判定結果の出力とを行う。
【００４５】
なお、位置判定装置は、上述の各機能を実行する専用のハードウェアを備えてもよいし、一部をハードウェアで実行し、プログラムを動作させるコンピュータでその他の部分を実行してもよい。また、上述の全機能をコンピュータとプログラムにより実行させてもよい。
【００４６】
（位置判定装置における位置判定処理）
図５に、位置判定装置が実行する移動体端末の位置判定処理の流れを示す。なお、ここでは、参照位置に関する無線信号の品質に関する分布（参照値）の生成と、参照位置のクラスタ化はすでに終わっているものとする。クラスタは、上述の通り、各基地局が展開するセルに対応する。
【００４７】
位置判定装置は、まず、ネットワークと基地局とを介して、移動体端末における無線信号の品質の観測値に関する情報を取得する（Ｓ５０１）。ここで、無線信号の品質の観測値と共に、その無線信号の送信元の基地局に関する情報（セルＩＤ）が取得される。なお、この観測値に関する情報の取得は所定期間にわたって複数回実行されてもよいし、移動体端末から複数の観測値の情報をまとめて取得するようにしてもよい。
【００４８】
その後、位置判定装置は、取得した観測値に基づいて、複数の基地局からの無線信号について、それぞれ、無線信号の品質の分布を生成する（Ｓ５０２）。分布は、例えば、上述のような、頻度分布であり、ある基地局からの無線信号について、ある範囲の無線品質の値が観測された回数を、無線品質を観測した総回数で除算した結果として得られる。ここで、複数の基地局のそれぞれに対して分布が生成されるため、複数の分布が存在することとなる。
【００４９】
その後、位置判定装置は、生成した複数の分布について、分布間の相関値を算出する（Ｓ５０３）。なお、複数の分布のうち、平均値、中央値、または最頻値などの値が所定値以上である分布を選択し、選択した分布間の相関値のみが算出されてもよい。これは、例えば平均値などの値が極めて小さい分布を含めて相関値を算出すると、平均値が低い分布に対応する２つのセルが存在する場合、これらのセルとは遠い位置に存在するにも関わらず、これらのセルの分布間の相関値が高くなる場合がある。この結果、移動体端末は、実際にはセル端に存在するわけではないにもかかわらず、これらのセルの境界付近に存在すると判定されてしまう場合がある。これに対して、平均値などの値が所定値以上の分布のみを対象として相関値を算出することにより、移動体端末とは遠い位置にあるセルを考慮しないこととなり、これらの遠方のセルによる誤った判定を防ぐことが可能となる。
【００５０】
分布間の相関値を算出した後、位置判定装置は、相関値に基づいて、比較対象となる参照位置を特定する（Ｓ５０４）。例えば、位置判定装置は、図３の移動体端末Ａのように、相関値が第１の所定値より小さい場合は、相関値を算出した対象の分布のうち、平均値、中央値、最頻値などが最大となる分布に対応する基地局を特定する。そして、位置判定装置は、その基地局が展開するセルに対応するクラスタを特定し、そのクラスタに含まれる参照位置を、移動体端末の位置の判定に使用する参照位置として特定する。一方、位置判定装置は、図３における移動体端末Ｃのように、相関値が第１の所定値以上である場合、相関値を算出した対象の分布にそれぞれ対応する複数の基地局を特定する。そして、それらの複数の基地局がそれぞれ展開するセルに対応する複数のクラスタを特定し、その複数のクラスタ内の参照位置の少なくとも一部を、移動体端末の測位で比較の対象とする参照位置として特定する。また、位置判定装置は、図３における移動体端末Ｂのように、相関値が第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上である場合、相関値が第１の所定値以上かつ第２の所定値より小さい場合に特定される複数の参照位置のうちの一部を、比較対象の参照位置とする。このようにすることにより、移動体端末の粗い位置に応じて、比較対象の参照位置を特定することができる。
【００５１】
続いて、位置判定装置は、特定された参照位置に基づいて、移動体端末の位置を判定する（Ｓ５０５）。具体的には、位置判定装置は、参照位置に関して予め記憶された各基地局からの無線信号の品質の分布と、移動体端末が観測した各基地局からの無線信号の品質の分布とを比較し、その差が最も小さい分布に対応する参照位置を、移動体端末の位置として判定する。
【００５２】
以上のようにすることで、フィンガープリント測位方式において、移動体端末の位置を受信信号の品質の分布間の相関値を算出することで粗く推定した後に、その結果に応じて比較対象となる参照位置を限定することが可能となる。このとき、場合によっては、参照位置のクラスタを跨って、比較対象の参照位置が特定される。この結果、移動体端末に位置に応じて、比較対象となる参照位置を、クラスタを跨って選択することにより、クラスタ選択誤りによる、位置測定品質の劣化を防ぐことが可能となる。また、比較対象の参照位置が限定されるため、測位に関する演算量又は処理時間を低減することが可能となる。
【００５３】
なお、上述の説明では、全ての処理を位置推定装置が実行するように説明したがこれに限られない。例えば、移動体端末が、自らが受信した、複数の基地局からの無線信号の品質の分布を生成し、分布間の相関値を算出し、無線信号の品質の観測値の情報と共に、その結果を位置推定装置へと通知してもよい。これによれば、移動体端末は、相関値の算出により、自らの粗い位置を推定することができる。そして、移動体端末は、その相関値の情報と観測値の情報とを基地局を介して位置推定装置へ通知することにより、必要に応じて、さらに詳細な位置を知ることが可能となる。
【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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